JP2000063104A - Fuel reforming apparatus and control thereof - Google Patents
Fuel reforming apparatus and control thereofInfo
- Publication number
- JP2000063104A JP2000063104A JP10228411A JP22841198A JP2000063104A JP 2000063104 A JP2000063104 A JP 2000063104A JP 10228411 A JP10228411 A JP 10228411A JP 22841198 A JP22841198 A JP 22841198A JP 2000063104 A JP2000063104 A JP 2000063104A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reforming
- fuel
- combustion chamber
- temperature
- chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
- H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
- H01M8/0631—Reactor construction specially adapted for combination reactor/fuel cell
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、炭化水素を含む改
質用燃料を改質することにより、水素を含む改質ガスを
生成する燃料改質装置およびその制御方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel reforming apparatus for producing a reformed gas containing hydrogen by reforming a reforming fuel containing hydrocarbon and a control method thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電解質、例えば、固体高分子電解質膜を
挟んでアノード側電極とカソード側電極とを対設した燃
料電池セルを、セパレータによって挟持して複数積層す
ることにより構成された燃料電池スタックが開発され、
種々の用途に実用化されつつある。2. Description of the Related Art A fuel cell stack constructed by sandwiching a plurality of fuel battery cells, each having an anode and a cathode electrode opposite to each other with an electrolyte, for example, a solid polymer electrolyte membrane sandwiched therebetween, with a separator interposed therebetween. Was developed,
It is being put to practical use for various purposes.
【０００３】この種の燃料電池スタックは、炭化水素、
例えば、メタノール水溶液の水蒸気改質により生成され
た水素を含む改質ガス（燃料ガス）をアノード側電極に
供給するとともに、酸化剤ガス（空気）をカソード側電
極に供給することにより、前記水素ガスがイオン化して
固体高分子電解質膜内を流れ、これにより燃料電池の外
部に電気エネルギが得られるように構成されている。A fuel cell stack of this type is composed of hydrocarbons,
For example, by supplying a reformed gas (fuel gas) containing hydrogen generated by steam reforming of an aqueous methanol solution to the anode electrode and supplying an oxidant gas (air) to the cathode electrode, the hydrogen gas Are ionized and flow in the solid polymer electrolyte membrane, whereby electric energy is obtained outside the fuel cell.
【０００４】ところで、メタノール水溶液を改質して改
質ガスを生成する燃料改質装置では、始動時から暖気過
程で生成される改質ガス成分中に、一酸化炭素（ＣＯ）
および未反応炭化水素成分が混在している。このＣＯを
混在した改質ガスが燃料電池スタックに供給されると、
アノード側電極において触媒のＣＯ被毒を招いてしま
う。By the way, in a fuel reforming apparatus for reforming an aqueous methanol solution to produce reformed gas, carbon monoxide (CO) is contained in the reformed gas component produced in the warm-up process from the start.
And unreacted hydrocarbon components are mixed. When this reformed gas containing CO is supplied to the fuel cell stack,
This causes CO poisoning of the catalyst at the anode electrode.
【０００５】そこで、上記の不具合を解消するために、
例えば、特開平８−２９３３１２号公報に開示されてい
る燃料電池システムが知られている。この従来技術で
は、燃料電池が始動時にある場合、温度センサおよびＣ
Ｏセンサの検出温度と検出ＣＯ濃度のいずれかがこの燃
料電池が定常状態にあるときの許容温度範囲または許容
ＣＯ濃度を逸脱していれば、流路切り換えバルブによ
り、改質装置からの水素リッチガスの供給先を該燃料電
池からバーナに切り換えて高濃度のＣＯを含有する水素
リッチガスを燃料電池に供給しないように構成されてい
る。Therefore, in order to solve the above problems,
For example, a fuel cell system disclosed in JP-A-8-293312 is known. In this prior art, when the fuel cell is at startup, the temperature sensor and C
If either the temperature detected by the O sensor or the detected CO concentration deviates from the permissible temperature range or the permissible CO concentration when the fuel cell is in a steady state, the hydrogen-rich gas from the reformer is changed by the flow path switching valve. Is switched from the fuel cell to the burner so that the hydrogen rich gas containing high concentration of CO is not supplied to the fuel cell.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
技術では、改質装置内にメタノールと水とが供給され、
このメタノールを水蒸気改質することによって水素ガス
を含む改質ガスを生成している。この水蒸気改質反応は
吸熱反応であり、改質装置には、メタノールの改質反応
に適した温度にこの改質装置を加熱するためのバーナが
備えられている。However, in the above-mentioned prior art, methanol and water are supplied into the reformer,
A reformed gas containing hydrogen gas is generated by steam reforming this methanol. This steam reforming reaction is an endothermic reaction, and the reformer is equipped with a burner for heating the reformer to a temperature suitable for the reforming reaction of methanol.
【０００７】しかしながら、バーナにより改質装置を所
定温度（例えば、約２５０℃〜３００℃）に加熱してい
るため、前記改質装置を改質反応に適した温度まで加熱
する暖気運転に相当に長時間を要するという問題が指摘
されている。However, since the reformer is heated to a predetermined temperature (for example, about 250 ° C. to 300 ° C.) by the burner, it is considerably equivalent to the warm-up operation for heating the reformer to a temperature suitable for the reforming reaction. It has been pointed out that it takes a long time.
【０００８】本発明はこの種の問題を解決するものであ
り、簡単な構成で、暖気運転時間を一挙に短縮すること
が可能な燃料改質装置およびその制御方法を提供するこ
とを目的とする。The present invention solves this kind of problem, and an object of the present invention is to provide a fuel reforming device and a control method thereof, which have a simple structure and can shorten the warm-up operation time all at once. .
【０００９】また、本発明は、暖気運転を効率的かつ経
済的に行うことが可能な燃料改質装置およびその制御方
法を提供することを目的とする。It is another object of the present invention to provide a fuel reforming device and a control method therefor capable of performing warm-up operation efficiently and economically.
【００１０】さらにまた、本発明は、簡単かつ安価な構
成で、改質触媒部における反応状態を確実に検出するこ
とが可能な燃料改質装置およびその制御方法を提供する
ことを目的とする。Still another object of the present invention is to provide a fuel reforming apparatus and a control method thereof, which is capable of reliably detecting the reaction state in the reforming catalyst section with a simple and inexpensive structure.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明に係る燃料改質装
置では、始動用燃焼機構が、燃焼室に加熱用燃料を供給
する燃料噴射手段と、この燃焼室に供給された前記加熱
用燃料を着火させる着火用プラグとを備えており、前記
燃焼室内で燃焼が行われて燃料改質装置の始動時に前記
燃焼室に連通する改質室に配置されている改質触媒部に
加熱用燃焼ガスが直接供給される。このため、改質触媒
部の温度を改質用燃料の改質反応に適した温度に短時間
で確実に加熱することができ、暖気運転時間が一挙に短
縮化される。In the fuel reforming apparatus according to the present invention, the starting combustion mechanism includes fuel injection means for supplying heating fuel to the combustion chamber, and the heating fuel supplied to the combustion chamber. And an ignition plug for igniting the fuel, and the combustion is performed in the combustion chamber, and the combustion for heating is performed in the reforming catalyst portion arranged in the reforming chamber communicating with the combustion chamber when the fuel reformer is started. Gas is supplied directly. Therefore, the temperature of the reforming catalyst portion can be reliably heated to a temperature suitable for the reforming reaction of the reforming fuel in a short time, and the warm-up operation time can be shortened all at once.
【００１２】また、本発明に係る燃料改質装置の制御方
法では、燃料改質装置の始動後に改質室に配置された改
質触媒部に加熱用燃焼ガスが直接供給され、この改質触
媒部が所定温度に加熱される。その際、改質触媒部で生
成される改質ガスが燃焼器に供給され、この燃焼器を介
して蒸発器が加熱される。Further, in the control method of the fuel reformer according to the present invention, the combustion gas for heating is directly supplied to the reforming catalyst portion arranged in the reforming chamber after the fuel reformer is started, and the reforming catalyst is The part is heated to a predetermined temperature. At that time, the reformed gas generated in the reforming catalyst unit is supplied to the combustor, and the evaporator is heated through the combustor.
【００１３】蒸発器が所定の温度に達した際、この蒸発
器に改質用燃料および水が供給されて改質触媒部に前記
改質用燃料、水蒸気および酸素を含有するガス、例え
ば、空気が供給され、該改質触媒部で酸化反応と改質反
応とが同時に行われる。いわゆる、オートサーマル方式
であり、具体的には、ＣＨ3 ＯＨ＋３／２Ｏ2 →ＣＯ2
＋２Ｈ2 Ｏ（発熱反応）と、ＣＨ3 ＯＨ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ
2 ＋３Ｈ2 （吸熱反応）とが同時に遂行され、改質器内
に複雑な伝熱構造が不要になり、装置全体の構成が簡素
化されるとともに、迅速な暖気工程が遂行される。When the evaporator reaches a predetermined temperature, the reforming fuel and water are supplied to the evaporator, and the reforming catalyst portion contains a gas containing the reforming fuel, steam and oxygen, such as air. Is supplied, and an oxidation reaction and a reforming reaction are simultaneously performed in the reforming catalyst section. This is the so-called auto-thermal method, and specifically, CH 3 OH + 3 / 2O 2 → CO 2
+ 2H 2 O (exothermic reaction) and CH 3 OH + H 2 O → CO
2 + 3H 2 (endothermic reaction) is performed at the same time, a complicated heat transfer structure is not required in the reformer, the structure of the entire apparatus is simplified, and a quick warming process is performed.
【００１４】次いで、改質触媒部で生成される改質ガス
中の一酸化炭素濃度が検出され、この一酸化炭素濃度が
所定値以下になった際、改質ガスが燃料電池に供給され
る。従って、各種の改質ガス分析センサ等が不要にな
り、一酸化炭素濃度センサのみを用いて暖気運転が完了
したことを正確に推定することができ、低コスト化およ
び信頼性の向上が容易に図られる。ここで、改質室に連
通する燃焼室内で燃焼を行って加熱用燃焼ガスを改質触
媒部に直接供給することにより、構成の簡素化と暖気運
転時間の短縮化が可能になる。Next, the carbon monoxide concentration in the reformed gas generated in the reforming catalyst section is detected, and when the carbon monoxide concentration falls below a predetermined value, the reformed gas is supplied to the fuel cell. . Therefore, various reformed gas analysis sensors and the like are unnecessary, and it is possible to accurately estimate that the warm-up operation has been completed by using only the carbon monoxide concentration sensor, and it is easy to reduce cost and improve reliability. Planned. Here, by performing combustion in the combustion chamber communicating with the reforming chamber and directly supplying the combustion gas for heating to the reforming catalyst unit, it is possible to simplify the configuration and shorten the warm-up operation time.
【００１５】さらにまた、本発明に係る燃料改質装置お
よびその制御方法では、始動信号に基づいて改質室に連
通する燃焼室に配置された着火用プラグに通電が開始さ
れ、このプラグに付与される電圧値および／または電流
値が所定値に達した際、前記燃焼室に加熱用燃料を噴射
させる。このため、プラグ温度が着火用の温度に到達し
た時点で加熱用燃料を噴射することができ、着火の確実
性を確保することが可能になる。一方、燃焼室の温度ま
たは圧力が所定値に達した際、プラグへの通電を停止さ
せる。これにより、電力消費量を有効に削減するととも
に、プラグの耐久熱を有効に向上させることができる。Furthermore, in the fuel reforming apparatus and the control method thereof according to the present invention, energization is started to the ignition plug arranged in the combustion chamber communicating with the reforming chamber based on the start signal, and the ignition plug is applied to this plug. When the applied voltage value and / or current value reaches a predetermined value, heating fuel is injected into the combustion chamber. Therefore, the fuel for heating can be injected at the time when the plug temperature reaches the temperature for ignition, and the reliability of ignition can be secured. On the other hand, when the temperature or pressure of the combustion chamber reaches a predetermined value, the power supply to the plug is stopped. As a result, the power consumption can be effectively reduced and the endurance heat of the plug can be effectively improved.
【００１６】また、プラグへの通電前後における燃焼室
の温度差を検出し、この温度差が設定値に達した際、前
記燃焼室に加熱用燃料を噴射させる工程、あるいは、プ
ラグへの通電後にタイマを作動させ、このタイマが所定
の時間だけ計時した際、前記燃焼室に加熱用燃料を噴射
させる工程を有する。このため、着火の確実性を確保す
るとともに、消費電力の削減が有効に可能になる。Further, a step of detecting a temperature difference in the combustion chamber before and after energizing the plug and injecting heating fuel into the combustion chamber when the temperature difference reaches a set value, or after energizing the plug There is a step of operating a timer and injecting heating fuel into the combustion chamber when the timer counts a predetermined time. Therefore, it is possible to ensure the reliability of ignition and effectively reduce the power consumption.
【００１７】さらにまた、本発明に係る燃料改質装置お
よびその制御方法では、改質室に配置される改質触媒部
の改質ガス出口温度と、この改質室に導入される改質用
燃料の供給量とに基づいて、前記改質触媒部で生成され
る改質ガス中の一酸化炭素濃度または残留炭化水素濃度
が推定される。これにより、ＣＯ濃度検出部やメタノー
ル濃度検出部が不要になり、簡単かつ安価な構成で、改
質触媒部での反応状態が確実に把握され、所望の改質ガ
スを燃料電池に供給することができる。Furthermore, in the fuel reforming apparatus and the control method therefor according to the present invention, the reformed gas outlet temperature of the reforming catalyst portion arranged in the reforming chamber and the reforming gas introduced into this reforming chamber. The carbon monoxide concentration or the residual hydrocarbon concentration in the reformed gas generated in the reforming catalyst section is estimated based on the fuel supply amount. As a result, the CO concentration detector and the methanol concentration detector are not required, and the reaction state in the reforming catalyst unit can be reliably grasped with a simple and inexpensive structure, and the desired reformed gas can be supplied to the fuel cell. You can
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施形態
に係る燃料改質装置１０を組み込む燃料電池システム１
２の概略構成説明図である。燃料電池システム１２は、
炭化水素を含む改質用燃料を改質することにより水素ガ
スを生成する燃料改質装置１０と、この燃料改質装置１
０から改質ガスが供給されるとともに、酸化剤ガスとし
ての空気が供給され、前記改質ガス中の水素ガスと前記
空気中の酸素とにより発電を行う燃料電池スタック１４
とを備える。炭化水素としては、メタノール、天然ガス
またはメタン等が使用可能である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a fuel cell system 1 incorporating a fuel reforming apparatus 10 according to a first embodiment of the present invention.
It is a schematic structure explanatory view of 2. The fuel cell system 12 is
A fuel reforming apparatus 10 for producing hydrogen gas by reforming a reforming fuel containing hydrocarbon, and this fuel reforming apparatus 1
The fuel cell stack 14 supplies the reformed gas from 0 and the air as the oxidant gas to generate electricity by the hydrogen gas in the reformed gas and the oxygen in the air.
With. As the hydrocarbon, methanol, natural gas, methane or the like can be used.
【００１９】燃料改質装置１０は、炭化水素、例えば、
メタノールを貯留するメタノールタンク１６と、燃料電
池スタック１４から排出される生成水等を貯留する水タ
ンク１８と、前記メタノールタンク１６および前記水タ
ンク１８からそれぞれ所定量のメタノールおよび水が供
給されてメタノール水溶液を混合する混合器２０と、前
記混合器２０から供給されるメタノール水溶液を蒸発さ
せるための蒸発器２２と、前記蒸発器２２に蒸発熱を供
給する触媒燃焼器２４と、前記蒸発器２２から導入され
る水蒸気が混合されたメタノール（以下、改質用燃料ガ
スという）を改質して水素ガスを含む改質ガスを生成す
る改質器２６と、この改質器２６から導出される改質ガ
ス中の一酸化炭素を除去するＣＯ除去器２８とを備え
る。The fuel reformer 10 includes a hydrocarbon, such as
A methanol tank 16 for storing methanol, a water tank 18 for storing produced water and the like discharged from the fuel cell stack 14, a predetermined amount of methanol and water are supplied from the methanol tank 16 and the water tank 18, respectively, and methanol is supplied. A mixer 20 for mixing the aqueous solutions, an evaporator 22 for evaporating the aqueous methanol solution supplied from the mixer 20, a catalytic combustor 24 for supplying heat of evaporation to the evaporator 22, and an evaporator 22. A reformer 26 that reforms methanol (hereinafter referred to as reforming fuel gas) mixed with the introduced steam to generate reformed gas containing hydrogen gas, and a reformer derived from this reformer 26. And a CO remover 28 for removing carbon monoxide in the quality gas.
【００２０】触媒燃焼器２４とＣＯ除去器２８とには、
空気供給器３０からそれぞれ空気が供給されるととも
に、改質器２６と前記ＣＯ除去器２８との間には、改質
ガスの温度を低下させるための熱交換器３２が配置され
ている。蒸発器２２と改質器２６と熱交換器３２とＣＯ
除去器２８と触媒燃焼器２４とは、管体３４を介して連
結され、循環流路を構成している（図２参照）。The catalytic combustor 24 and the CO remover 28 include
Air is supplied from the air supplier 30, and a heat exchanger 32 for lowering the temperature of the reformed gas is arranged between the reformer 26 and the CO remover 28. Evaporator 22, reformer 26, heat exchanger 32, CO
The remover 28 and the catalytic combustor 24 are connected via a pipe 34 to form a circulation flow path (see FIG. 2).
【００２１】図３に示すように、改質器２６は、改質室
３６に配置される第１および第２改質触媒層３８、４０
と、前記改質室３６に改質用燃料ガスおよび酸素含有ガ
ス、例えば、空気を供給して前記第１および第２改質触
媒層３８、４０で酸化反応と改質反応とを同時に行わせ
るための供給機構４２と、前記第１および第２改質触媒
層３８、４０の上流側に配置され、始動時に該第１およ
び第２改質触媒層３８、４０に加熱用燃焼ガスを直接供
給するための始動用燃焼機構４４とを備える。As shown in FIG. 3, the reformer 26 includes first and second reforming catalyst layers 38 and 40 arranged in a reforming chamber 36.
And a reforming fuel gas and an oxygen-containing gas, for example, air, are supplied to the reforming chamber 36 to cause the first and second reforming catalyst layers 38 and 40 to simultaneously perform an oxidation reaction and a reforming reaction. For supplying the combustion gas for heating directly to the first and second reforming catalyst layers 38, 40 at the time of starting. And a combustion mechanism 44 for starting.
【００２２】図２および図３に示すように、燃焼機構４
４は、改質器２６にガス流れ方向（矢印Ａ方向）の上流
側に対応しかつ第１および第２改質触媒層３８、４０と
同心的に設けられており、この燃焼機構４４は燃焼室４
６に燃料、例えば、メタノールを供給するためのインジ
ェクタ（燃料噴射手段）４８と、着火用プラグ、例え
ば、グロープラグ４９と、前記燃焼室４６内の温度（ま
たは圧力）を検出する温度センサ（または圧力センサ）
５１とを備える。このインジェクタ４８は、燃料経路５
０を介してメタノールタンク１６に接続されている（図
１参照）。As shown in FIGS. 2 and 3, the combustion mechanism 4
Reference numeral 4 corresponds to the upstream side of the reformer 26 in the gas flow direction (direction of arrow A) and is provided concentrically with the first and second reforming catalyst layers 38 and 40. Room 4
6, an injector (fuel injection means) 48 for supplying fuel, for example, methanol, an ignition plug, for example, a glow plug 49, and a temperature sensor (or pressure sensor) for detecting the temperature (or pressure) in the combustion chamber 46. Pressure sensor)
And 51. This injector 48 is connected to the fuel path 5
0 to the methanol tank 16 (see FIG. 1).
【００２３】インジェクタ４８の先端側周囲には、図３
に示すように、空気ノズル５２が装着され、この空気ノ
ズル５２は、燃焼室４６に向かって開口する複数の空気
導出口５４を設けている。空気導出口５４は、燃焼室４
６内で渦流を発生させるようにそれぞれの噴射方向およ
び角度が設定されている。空気ノズル５２は、第１空気
経路５６を介して空気供給器５８または空気供給器３０
に接続されている（図１参照）。Around the tip end side of the injector 48, as shown in FIG.
As shown in FIG. 5, an air nozzle 52 is mounted, and the air nozzle 52 is provided with a plurality of air outlets 54 that open toward the combustion chamber 46. The air outlet 54 is provided in the combustion chamber 4
The respective jetting directions and angles are set so as to generate a vortex in the nozzle 6. The air nozzle 52 is connected to the air supplier 58 or the air supplier 30 via the first air path 56.
(See FIG. 1).
【００２４】供給機構４２は、図２および図３に示すよ
うに、燃焼機構４４の下流側に配置されており、インジ
ェクタ４８の下流でかつ第１改質触媒層３８の上流に位
置して改質用燃料ガスと酸化用および希釈用空気とが混
合または独立して供給される供給口６０を設けている。
供給口６０は、経路３４ａを介して蒸発器２２に連結さ
れるとともに、この経路３４ａの途上に設けられたジョ
イント部６２は、例えば、空気供給器３０に第２空気経
路６４を介して連通している。供給口６０は、二重壁内
の室６０ａを介して複数の導入口６０ｂから流路室６６
に連通する。As shown in FIGS. 2 and 3, the supply mechanism 42 is arranged on the downstream side of the combustion mechanism 44 and is located downstream of the injector 48 and upstream of the first reforming catalyst layer 38. A supply port 60 is provided through which the quality fuel gas and the oxidizing and diluting air are mixed or independently supplied.
The supply port 60 is connected to the evaporator 22 via the path 34a, and the joint portion 62 provided on the way of the path 34a communicates with the air supplier 30 via the second air path 64, for example. ing. The supply port 60 is connected to the flow passage chamber 66 from the plurality of inlets 60b through the chamber 60a in the double wall.
Communicate with.
【００２５】改質器２６は、燃焼室４６に連通する流路
室６６から第１改質触媒層３８に向かって拡径する円錐
形状のガス供給流路６８を形成するディフューザ部７０
を備える。ディフューザ部７０の拡径する端部には、略
円筒形状のケース７２がねじ止めされており、このケー
ス７２内に第１および第２改質触媒層３８、４０が装着
される。The reformer 26 has a diffuser portion 70 forming a conical gas supply passage 68 whose diameter increases from the passage chamber 66 communicating with the combustion chamber 46 toward the first reforming catalyst layer 38.
Equipped with. A substantially cylindrical case 72 is screwed to the diameter-expanding end of the diffuser portion 70, and the first and second reforming catalyst layers 38 and 40 are mounted in the case 72.
【００２６】第１および第２改質触媒層３８、４０は、
銅または亜鉛系触媒で構成されており、ドーナツ形状の
ハニカム構造に設定されている。各ハニカム触媒のそれ
ぞれの面方向は改質室３６内のガス流れ方向（矢印Ａ方
向）に直交して並列されている。第１および第２改質触
媒層３８、４０のガス流れ方向の上流側に第１および第
２整流板７４ａ、７４ｂが固定される。The first and second reforming catalyst layers 38, 40 are
It is composed of a copper or zinc-based catalyst and has a donut-shaped honeycomb structure. The respective plane directions of the respective honeycomb catalysts are arranged in parallel at right angles to the gas flow direction (arrow A direction) in the reforming chamber 36. First and second straightening vanes 74a, 74b are fixed to the upstream sides of the first and second reforming catalyst layers 38, 40 in the gas flow direction.
【００２７】第１および第２改質触媒層３８、４０の間
には、改質用燃料ガスがいずれか一方のみを通過するよ
うにガス流路形成手段７６が配置される。ガス流路形成
手段７６は、例えば、ＳＵＳ製の板材で構成されてお
り、第１改質触媒層３８の中央空洞部分３８ａに挿入さ
れる筒状部７８と、この筒状部７８の端部からガス流れ
方向に沿って拡径する円錐部８０と、この円錐部８０の
端部に一体的に設けられ、第２改質触媒層４０の外周を
覆うリング部８２とを有する。筒状部７８の先端は、ガ
ス流れ方向とは逆方向に向かって縮径する絞り形状部８
４がねじ止め固定されている。第２改質触媒層４０の中
央空洞部分４０ａには、円錐形状のカバー部材８６が装
着されている。A gas flow path forming means 76 is arranged between the first and second reforming catalyst layers 38 and 40 so that the reforming fuel gas passes through only one of them. The gas flow path forming means 76 is made of, for example, a SUS plate material, and has a tubular portion 78 inserted into the central cavity portion 38a of the first reforming catalyst layer 38, and an end portion of the tubular portion 78. A cone portion 80 whose diameter increases along the gas flow direction, and a ring portion 82 integrally provided at the end of the cone portion 80 and covering the outer periphery of the second reforming catalyst layer 40. The tip of the cylindrical portion 78 has a diameter reduced in the direction opposite to the gas flow direction.
4 is fixed by screwing. A conical cover member 86 is attached to the central hollow portion 40a of the second reforming catalyst layer 40.
【００２８】図２に示すように、管体３４を構成し触媒
燃焼器２４とＣＯ除去器２８とにそれぞれ接続される経
路３４ｂ、３４ｃのジョイント部８８には、三方弁９０
が設けられており、この三方弁９０は、前記経路３４ｂ
と燃料電池スタック１４とを連通する位置と、該経路３
４ｂと経路３４ｃとを連通する位置とに切り換え自在で
ある。この経路３４ｃには、燃料電池スタック１４から
排出される排出成分中の未反応水素ガス等のガスを導入
するための切り換え弁９２が配置されている。As shown in FIG. 2, a three-way valve 90 is provided at the joint portion 88 of the paths 34b and 34c which constitute the pipe 34 and are connected to the catalytic combustor 24 and the CO remover 28, respectively.
Is provided, and the three-way valve 90 is
And a position where the fuel cell stack 14 communicates with the path 3
It is possible to switch to a position where 4b and the path 34c communicate with each other. A switching valve 92 for introducing a gas such as unreacted hydrogen gas in the exhaust components discharged from the fuel cell stack 14 is arranged in the path 34c.
【００２９】図４に示すように、燃料電池システム１２
を制御するＥＣＵ等の制御手段１００には、グロープラ
グ４９に付与される電圧値および／または電流値を検出
する電圧／電流モニタ（検出手段）１０２が接続され
る。制御手段１００には、グロープラグ４９への通電を
ＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチ１０４が接続される。As shown in FIG. 4, the fuel cell system 12
A voltage / current monitor (detection means) 102 for detecting a voltage value and / or a current value applied to the glow plug 49 is connected to a control means 100 such as an ECU for controlling the. A switch 104 for turning on / off the power supply to the glow plug 49 is connected to the control means 100.
【００３０】図５に示すように、制御手段１００には、
蒸発器２２に供給されるメタノール水溶液の供給量を調
整するための燃料供給弁１０６と、供給機構４２に供給
される酸化用空気の供給量を調整するための第１空気供
給弁１０８と、ＣＯ除去器２８に供給される空気の供給
量を調整するための第２空気供給弁１１０とが接続され
る。As shown in FIG. 5, the control means 100 includes
A fuel supply valve 106 for adjusting the supply amount of the aqueous methanol solution supplied to the evaporator 22, a first air supply valve 108 for adjusting the supply amount of the oxidizing air supplied to the supply mechanism 42, and a CO The second air supply valve 110 for adjusting the supply amount of the air supplied to the remover 28 is connected.
【００３１】流路室６６に第１温度センサ１１２が配置
され、改質室３６内の第１および第２改質触媒層３８、
４０の上流側（ガス入口側）の端面から所定距離Ｓだけ
内方に位置して触媒ピーク温度検出用の第２温度センサ
１１４が設けられる。この第１および第２改質触媒層３
８、４０の下流側（改質ガス出口側）の端部には、改質
ガス出口温度を検出する第３温度センサ１１６が設けら
れる。第１乃至第３温度センサ１１２、１１４および１
１６は、制御手段１００にそれぞれの検出温度を入力し
ている。制御手段１００には、蒸発器２２の温度を検出
する第４温度センサ１１８と、ＣＯ除去器２８から導出
される改質ガス中のＣＯ濃度を検出するＣＯセンサ１２
０とが接続されている。A first temperature sensor 112 is arranged in the flow passage chamber 66, and the first and second reforming catalyst layers 38 in the reforming chamber 36 are
A second temperature sensor 114 for detecting a catalyst peak temperature is provided at a predetermined distance S inward from the end face on the upstream side (gas inlet side) of 40. The first and second reforming catalyst layers 3
A third temperature sensor 116 that detects the reformed gas outlet temperature is provided at the downstream side (reformed gas outlet side) end of each of 8 and 40. First to third temperature sensors 112, 114 and 1
16 inputs each detected temperature to the control means 100. The control means 100 includes a fourth temperature sensor 118 that detects the temperature of the evaporator 22 and a CO sensor 12 that detects the concentration of CO in the reformed gas led from the CO remover 28.
0 and 0 are connected.
【００３２】このように構成される燃料改質装置１０の
動作について、本発明の第１の実施形態に係る制御方法
との関連で、図６の（ａ）〜（ｃ）に示すタイムチャー
トおよび図７に示すフローチャートに基づいて、以下に
説明する。Regarding the operation of the fuel reforming apparatus 10 configured as above, in connection with the control method according to the first embodiment of the present invention, the time charts shown in (a) to (c) of FIG. The following is a description based on the flowchart shown in FIG.
【００３３】先ず、燃料改質装置１０の始動時には、始
動暖気モード（ステップＳ１）として管体３４の経路３
４ｂ、３４ｃが燃料電池スタック１４と遮断状態にあ
る。そこで、燃焼機構４４を構成する第１空気経路５６
から空気ノズル５２を介して燃焼室４６に空気（１次空
気）が供給され、この燃焼室４６内に渦流が形成され
る。この状態で、グロープラグ４９に通電され（図８
中、ステップＳ１１）、電圧／電流モニタ１０２により
このグロープラグ４９の電流値がモニタされる（ステッ
プＳ１２）。First, at the time of starting the fuel reforming apparatus 10, the starting warm-up mode (step S1) is set to the path 3 of the pipe 34.
4b and 34c are disconnected from the fuel cell stack 14. Therefore, the first air path 56 that constitutes the combustion mechanism 44
Air (primary air) is supplied to the combustion chamber 46 from the air nozzle 52, and a vortex is formed in the combustion chamber 46. In this state, the glow plug 49 is energized (see FIG. 8).
During step S11), the voltage / current monitor 102 monitors the current value of the glow plug 49 (step S12).
【００３４】ここで、モニタされた電流値が、供給され
た電圧に対して最大電流値の±５％〜±１０％に達した
ことが制御手段１００により演算されると（ステップＳ
１３中、ＹＥＳ）、インジェクタ４８を介してメタノー
ルタンク１６内のメタノールが燃焼室４６内に噴射され
る（ステップＳ１４）。メタノールは、インジェクタ４
８を介して燃焼室４６内に噴霧されるとともに、このメ
タノールに空気による渦流が作用して、前記メタノール
の微粒化および拡散化が図られる。このため、燃焼室４
６内では、グロープラグ４９の加熱作用下にメタノール
が燃焼し、この燃焼室４６内でのみ保炎がなされる。Here, when the control means 100 calculates that the monitored current value has reached ± 5% to ± 10% of the maximum current value with respect to the supplied voltage (step S).
13), YES), the methanol in the methanol tank 16 is injected into the combustion chamber 46 via the injector 48 (step S14). Methanol is the injector 4
While being sprayed into the combustion chamber 46 via 8, the vortex flow of air acts on this methanol, thereby atomizing and diffusing the methanol. Therefore, the combustion chamber 4
In 6 inside, methanol burns under the heating action of the glow plug 49, and flame holding is performed only in this combustion chamber 46.
【００３５】次いで、第２空気経路６４から各導入口６
０ｂを介して流路室６６に保炎用空気（２次空気）が導
入される。従って、燃焼室４６で生成される高温の燃焼
ガスに空気が混合され、この燃焼ガスの温度が調整され
た状態で、前記燃料ガスが改質室３６に配置されている
第１および第２改質触媒層３８、４０に直接供給され
る。Next, from the second air passage 64, each inlet 6
Flame holding air (secondary air) is introduced into the flow path chamber 66 via 0b. Therefore, the high temperature combustion gas generated in the combustion chamber 46 is mixed with air, and the fuel gas is arranged in the reforming chamber 36 in a state where the temperature of the combustion gas is adjusted. It is directly supplied to the quality catalyst layers 38 and 40.
【００３６】一方、燃焼室４６の温度が温度センサ５１
により検出されており、この燃焼室４６内の温度が設定
値に達すると（ステップＳ１４中、ＹＥＳ）、ステップ
Ｓ１５に進んでスイッチ１０４が作動され、グロープラ
グ４９の通電が停止される。これにより、始動暖気ルー
チンが終了する。On the other hand, the temperature of the combustion chamber 46 is measured by the temperature sensor 51.
When the temperature in the combustion chamber 46 reaches the set value (YES in step S14), the process proceeds to step S15, the switch 104 is operated, and the energization of the glow plug 49 is stopped. As a result, the startup warm-up routine ends.
【００３７】さらに、インジェクタ４８から燃焼室４６
内に噴霧されるメタノールの量が増加されるとともに、
前記燃焼室４６内での燃焼により発生した水とこのメタ
ノールと第２空気経路６４から導入される空気とによ
り、第１および第２改質触媒層３８、４０で酸化反応と
改質反応とが同時に行われる（ステップＳ２）。具体的
には、ＣＨ3 ＯＨ＋３／２Ｏ2 →ＣＯ2 ＋２Ｈ2 Ｏ（発
熱反応）と、ＣＨ3 ＯＨ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ2 ＋３Ｈ2 （吸
熱反応）とが同時に遂行され、水素を含む改質ガスが第
１および第２改質触媒層３８、４０から生成される。Further, from the injector 48 to the combustion chamber 46
As the amount of methanol sprayed inside is increased,
The water generated by the combustion in the combustion chamber 46, the methanol, and the air introduced from the second air passage 64 cause the oxidation reaction and the reforming reaction in the first and second reforming catalyst layers 38 and 40. It is performed at the same time (step S2). Specifically, CH 3 OH + 3 / 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O (exothermic reaction) and CH 3 OH + H 2 O → CO 2 + 3H 2 (endothermic reaction) are simultaneously performed, and the reformed gas containing hydrogen is generated. It is generated from the first and second reforming catalyst layers 38 and 40.
【００３８】この改質ガスは、改質器２６からＣＯ除去
器２８を通って触媒燃焼器２４に送られて燃料として利
用され、蒸発器２２を加熱する（ステップＳ３）。次
に、ステップＳ４に進んで、第４温度センサ１１８によ
り蒸発器２２の温度が設定温度に達したことが検出され
ると、混合器２０を介してメタノールと水が所定の混合
比で混合されたメタノール水溶液が蒸発器２２に供給さ
れる。This reformed gas is sent from the reformer 26 through the CO remover 28 to the catalytic combustor 24 and is used as fuel to heat the evaporator 22 (step S3). Next, in step S4, when the fourth temperature sensor 118 detects that the temperature of the evaporator 22 has reached the set temperature, methanol and water are mixed at a predetermined mixing ratio via the mixer 20. The methanol aqueous solution is supplied to the evaporator 22.
【００３９】蒸発器２２では、触媒燃焼器２４を介して
メタノール水溶液が蒸気化し、第２空気経路６４から送
られる空気と混合されて供給機構４２を構成する各導入
口６０ｂから改質器２６内に供給される一方、インジェ
クタ４８から燃焼室４６内へのメタノールの供給が停止
される。ここで、第１空気経路５６から空気ノズル５２
を介して燃焼室４６側に空気が継続して供給されてお
り、インジェクタ４８自体の温度を有効に低減してい
る。In the evaporator 22, the aqueous methanol solution is vaporized through the catalytic combustor 24 and mixed with the air sent from the second air passage 64 to form the inside of the reformer 26 from the respective inlets 60b constituting the supply mechanism 42. Meanwhile, the supply of methanol from the injector 48 into the combustion chamber 46 is stopped. Here, from the first air path 56 to the air nozzle 52
Air is continuously supplied to the combustion chamber 46 side via the, and the temperature of the injector 48 itself is effectively reduced.
【００４０】蒸発器２２から経路３４ａに供給された改
質用燃料ガスは、第２空気経路６４から噴射される空気
と混合して改質器２６内に導入された後、ディフューザ
部７０側に送られる。このディフューザ部７０では、メ
タノール水溶液、水蒸気および酸素を含む改質用燃料ガ
スがその一部をガス供給流路６８に沿って第１改質触媒
層３８に送られる一方、他の部分がこの第１改質触媒層
３８の中央空洞部分３８ａに嵌挿された円筒部７８の内
部を通って第２改質触媒層４０に送られる（ステップＳ
５）。The reforming fuel gas supplied from the evaporator 22 to the passage 34a is mixed with the air injected from the second air passage 64 and introduced into the reformer 26, and then is introduced to the diffuser portion 70 side. Sent. In the diffuser part 70, a part of the reforming fuel gas containing the aqueous methanol solution, steam and oxygen is sent to the first reforming catalyst layer 38 along the gas supply flow path 68, while the other part is supplied to the first reforming catalyst layer 38. The first reforming catalyst layer 38 is sent to the second reforming catalyst layer 40 through the inside of the cylindrical portion 78 fitted in the central hollow portion 38a (step S).
5).
【００４１】第１および第２改質触媒層３８、４０で
は、改質用燃料ガス中のメタノール、水蒸気および酸素
によって発熱反応である酸化反応と吸熱反応である燃料
改質反応とが同時に行われる。これにより、改質器２６
内に複雑な伝熱構造を用いる必要がなく、この改質器２
６全体の構造を一挙に簡素化することができる。しか
も、改質器２６内の発熱反応によって改質反応に必要な
熱が供給されるため、負荷変動に対する応答性がよく、
水素ガスを含む改質ガスを効率的に生成することが可能
になる。In the first and second reforming catalyst layers 38, 40, the oxidation reaction, which is an exothermic reaction, and the fuel reforming reaction, which is an endothermic reaction, are simultaneously performed by methanol, water vapor and oxygen in the reforming fuel gas. . As a result, the reformer 26
There is no need to use a complicated heat transfer structure in the reformer 2
The entire structure of 6 can be simplified at once. Moreover, since the heat required for the reforming reaction is supplied by the exothermic reaction in the reformer 26, the responsiveness to the load fluctuation is good,
It becomes possible to efficiently generate a reformed gas containing hydrogen gas.
【００４２】第１改質触媒層３８を通って生成された改
質ガスおよび第２改質触媒層４０を通って生成された改
質ガスは、熱交換器３２に導入されて所定の温度に冷却
される。次いで、改質ガスは、ＣＯ除去器２８に導入さ
れてこの前記改質ガス中のＣＯが選択的に反応除去され
た後、ＣＯセンサ１２０を介して前記改質ガス中のＣＯ
濃度が測定される。そして、測定されたＣＯ濃度が所定
値以下であると判断されると（ステップＳ６中、ＹＥ
Ｓ）、ステップＳ７に進んで三方弁９０が入れ替えられ
て、前記改質ガスが燃料電池スタック１４に供給され
る。The reformed gas generated through the first reforming catalyst layer 38 and the reformed gas generated through the second reforming catalyst layer 40 are introduced into the heat exchanger 32 to reach a predetermined temperature. To be cooled. Then, the reformed gas is introduced into the CO remover 28 to selectively react and remove the CO in the reformed gas, and then the CO in the reformed gas is passed through the CO sensor 120.
The concentration is measured. Then, when it is determined that the measured CO concentration is less than or equal to the predetermined value (YE in step S6).
S), proceeding to step S7, the three-way valve 90 is replaced and the reformed gas is supplied to the fuel cell stack 14.
【００４３】この場合、第１の実施形態では、改質室３
６に燃焼室４６が連通しており、この燃焼室４６に加熱
用燃料としてメタノールが噴射されるとともに、グロー
プラグ４９に通電されて前記燃焼室４６内で前記メタノ
ールが燃焼する。この燃焼により生成される燃焼ガス
が、改質室３６内の第１および第２改質触媒層３８、４
０に直接供給されるため、前記第１および第２改質触媒
層３８、４０が迅速に加熱され、燃料改質装置１０の始
動時における暖気運転が極めて短時間で遂行されるとい
う効果が得られる。In this case, in the first embodiment, the reforming chamber 3
A combustion chamber 46 communicates with the combustion chamber 46. Methanol is injected as a heating fuel into the combustion chamber 46, and a glow plug 49 is energized to burn the methanol in the combustion chamber 46. Combustion gas generated by this combustion produces first and second reforming catalyst layers 38, 4 in the reforming chamber 36.
Since it is directly supplied to 0, the first and second reforming catalyst layers 38 and 40 are rapidly heated, and the warm-up operation at the time of starting the fuel reformer 10 is performed in an extremely short time. To be
【００４４】さらに、第１の実施形態では、燃焼室４６
で生成される燃焼ガスにより第１および第２改質触媒層
３８、４０が所定温度に達した後、この第１および第２
改質触媒層３８、４０から生成される改質ガスが触媒燃
焼器２４に供給され、蒸発器２２を加熱する燃料として
使用される。このため、燃料を効率的に使用するととも
に、暖気運転が一層短時間で遂行されることになる。Further, in the first embodiment, the combustion chamber 46
After the first and second reforming catalyst layers 38, 40 have reached a predetermined temperature by the combustion gas generated in the first and second
The reformed gas generated from the reforming catalyst layers 38 and 40 is supplied to the catalytic combustor 24 and used as fuel for heating the evaporator 22. Therefore, the fuel can be used efficiently and the warm-up operation can be performed in a shorter time.
【００４５】また、第１および第２改質触媒層３８、４
０および蒸発器２２が所定の温度に達した後、改質用燃
料が供給されて改質ガスが生成される。そして、改質ガ
ス中のＣＯ濃度が所定値以下となった際に、前記改質ガ
スが燃料電池スタック１４に供給される。従って、所望
の改質ガスが生成されたことを、簡単な構成で確実に判
断することができ、燃料改質装置１０全体の暖気運転を
含む準備作業が一挙に効率的に遂行され、燃料電池スタ
ック１４による発電作業が効率的に行われるという効果
が得られる。Also, the first and second reforming catalyst layers 38, 4
After 0 and the evaporator 22 reach a predetermined temperature, reforming fuel is supplied and reformed gas is generated. Then, the reformed gas is supplied to the fuel cell stack 14 when the CO concentration in the reformed gas becomes equal to or lower than a predetermined value. Therefore, it is possible to reliably determine that the desired reformed gas is generated with a simple configuration, and the preparatory work including the warm-up operation of the entire fuel reformer 10 is efficiently performed at once, and the fuel cell The effect that the power generation work by the stack 14 is efficiently performed is obtained.
【００４６】また、第１の実施形態では、始動暖気運転
においてグロープラグ４９に通電された後、電圧／電流
モニタ１０２を介して前記グロープラグ４９の電流値が
モニタされる。そこで、グロープラグ４９が着火可能な
温度に至った際、インジェクタ４８から燃焼室４６に燃
料であるメタノールが噴射される。このため、燃焼室４
６内における着火の確実性を確保することができるとい
う利点がある。In the first embodiment, the current value of the glow plug 49 is monitored via the voltage / current monitor 102 after the glow plug 49 is energized during the warming-up operation. Therefore, when the glow plug 49 reaches a temperature at which ignition is possible, the injector 48 injects methanol, which is fuel, into the combustion chamber 46. Therefore, the combustion chamber 4
There is an advantage that the certainty of ignition within 6 can be secured.
【００４７】しかも、温度センサ５１を介して燃焼室４
６内の温度が自己保炎が可能な温度になったことが検出
された際、グロープラグ４９の通電が停止される。これ
により、着火後におけるグロープラグ４９の自己発熱を
中止し、前記グロープラグ４９の耐久熱を有効に向上さ
せて長期間にわたり使用することが可能になるという効
果が得られる。Moreover, the combustion chamber 4 is connected via the temperature sensor 51.
When it is detected that the temperature inside 6 reaches a temperature at which self-flame holding is possible, the energization of the glow plug 49 is stopped. As a result, it is possible to stop the self-heating of the glow plug 49 after ignition, effectively improve the durable heat of the glow plug 49, and use the glow plug 49 for a long period of time.
【００４８】図９は、本発明の第２の実施形態に係る制
御方法を説明する始動暖気ルーチンのフローチャートで
ある。FIG. 9 is a flowchart of a starting warm-up routine for explaining the control method according to the second embodiment of the present invention.
【００４９】この第２の実施形態では、始動信号に基づ
いて温度センサ５１が燃焼室４６の温度を検出しながら
（ステップＳ２１）、グロープラグ４９に通電が行われ
る（ステップＳ２２）。制御手段１００は、温度センサ
５１による燃焼室４６内の温度をモニタし、グロープラ
グ４９への通電前後における前記燃焼室４６の温度差△
Ｔを算出する。In the second embodiment, while the temperature sensor 51 detects the temperature of the combustion chamber 46 based on the start signal (step S21), the glow plug 49 is energized (step S22). The control means 100 monitors the temperature in the combustion chamber 46 by the temperature sensor 51 and detects the temperature difference Δ in the combustion chamber 46 before and after energizing the glow plug 49.
Calculate T.
【００５０】この温度差△Ｔが所定温度以上、例えば、
５０℃以上であると判断されると（ステップＳ２３中、
ＹＥＳ）、ステップＳ２４に進んで、インジェクタ４８
から燃焼室４６に燃料であるメタノールが噴射される。
そして、燃焼室４６内の温度が設定温度に至る際（ステ
ップＳ２５中、ＹＥＳ）、グロープラグ４９の通電が停
止される（ステップＳ２６）。This temperature difference ΔT is equal to or higher than a predetermined temperature, for example,
When it is determined that the temperature is 50 ° C. or higher (in step S23,
YES), and proceeds to step S24, where the injector 48
From this, methanol, which is a fuel, is injected into the combustion chamber 46.
Then, when the temperature in the combustion chamber 46 reaches the set temperature (YES in step S25), the energization of the glow plug 49 is stopped (step S26).
【００５１】このように、第２の実施形態では、グロー
プラグ４９の通電前後における燃焼室４６内の温度差△
Ｔを演算し、この温度差△Ｔが設定温度以上となった
際、すなわち、着火可能な温度になった際、インジェク
タ４８から前記燃焼室４６にメタノールを噴射してい
る。従って、燃焼室４６内での着火の確実性を確保する
ことができる等、第１の実施形態と同様の効果が得られ
る。As described above, in the second embodiment, the temperature difference Δ in the combustion chamber 46 before and after the glow plug 49 is energized.
When T is calculated and the temperature difference ΔT becomes equal to or higher than a set temperature, that is, when the temperature reaches a temperature at which ignition is possible, methanol is injected from the injector 48 into the combustion chamber 46. Therefore, the same effects as in the first embodiment can be obtained, such as ensuring the reliability of ignition in the combustion chamber 46.
【００５２】図１０は、本発明の第３の実施形態に係る
制御方法を実施する始動暖気ルーチンのフローチャート
である。FIG. 10 is a flowchart of a startup warm-up routine for carrying out the control method according to the third embodiment of the present invention.
【００５３】この第３の実施形態では、グロープラグ４
９に通電した後（ステップＳ３１）、制御手段１００の
タイマの計時が開始される（ステップＳ３２）。そし
て、タイマが所定の時間だけ計時した後（ステップＳ３
３中、ＹＥＳ）、燃焼室４６内にインジェクタ４８を介
してメタノールが噴射される（ステップＳ３４）。さら
に、燃焼室４６内の温度が設定温度以上となった際（ス
テップＳ３５中、ＹＥＳ）、ステップＳＴ３６に進んで
グロープラグ４９の通電が停止される。In the third embodiment, the glow plug 4
After energizing 9 (step S31), the timer of the control means 100 starts counting (step S32). Then, after the timer measures the predetermined time (step S3
3, YES), methanol is injected into the combustion chamber 46 via the injector 48 (step S34). Further, when the temperature in the combustion chamber 46 becomes equal to or higher than the set temperature (YES in step S35), the process proceeds to step ST36 and the energization of the glow plug 49 is stopped.
【００５４】このように、第３の実施形態では、グロー
プラグ４９に通電された後、環境条件等に基づいて制御
手段１００により演算して予め設定された時間が経過し
た後、燃料であるメタノールが燃焼室４６に噴射され
る。このため、第１および第２の実施形態と同様に、燃
焼室４６内における着火の確実性が確保されるという効
果が得られる。As described above, in the third embodiment, after the glow plug 49 is energized, the control means 100 calculates it based on the environmental conditions, etc., and a preset time elapses. Are injected into the combustion chamber 46. Therefore, as in the first and second embodiments, the effect of ensuring the reliability of ignition in the combustion chamber 46 is obtained.
【００５５】次に、図５を参照して、本発明の第４の実
施形態に係る制御方法について説明する。Next, a control method according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【００５６】この第４の実施形態では、ＣＯセンサ１２
０を用いることがなく、改質器２６内の温度、特に第３
温度センサ１１６により検出される触媒層の改質ガス出
口温度と、この改質器２６に供給される改質用燃料ガス
の供給量とから改質ガス中のＣＯ濃度または残留メタノ
ール濃度を推定するものである。In the fourth embodiment, the CO sensor 12
Without using 0, the temperature in the reformer 26, especially the third
The CO concentration or the residual methanol concentration in the reformed gas is estimated from the reformed gas outlet temperature of the catalyst layer detected by the temperature sensor 116 and the supply amount of the reforming fuel gas supplied to the reformer 26. It is a thing.
【００５７】ここで、制御手段１００には、予め、図１
１、図１２および図１３に示す条件がマップとして記録
されている。図１１では、改質用燃料ガスの供給量とメ
タノール反応率との関係が、改質ガス出口温度Ｔ１、Ｔ
２およびＴ３（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３）について示されてい
る。図１２には、改質用燃料ガスの供給量とＣＯ濃度と
の関係が、それぞれの改質ガス出口温度Ｔ１、Ｔ２およ
びＴ３毎に示されている。さらに、図１３には、改質用
燃料ガスの供給量と残留メタノール濃度との関係が改質
ガス出口温度Ｔ１、Ｔ２およびＴ３毎に示されている。Here, the control means 100 is provided in advance with FIG.
The conditions shown in FIG. 1, FIG. 12 and FIG. 13 are recorded as a map. In FIG. 11, the relationship between the supply amount of the reforming fuel gas and the methanol reaction rate is represented by the reformed gas outlet temperatures T1, T
2 and T3 (T1 <T2 <T3). FIG. 12 shows the relationship between the supply amount of the reforming fuel gas and the CO concentration for each of the reformed gas outlet temperatures T1, T2, and T3. Further, FIG. 13 shows the relationship between the supply amount of the reforming fuel gas and the residual methanol concentration for each of the reformed gas outlet temperatures T1, T2 and T3.
【００５８】そこで、第４の実施形態では、図５に示す
ように、制御手段１００が燃料供給弁１０６を制御して
蒸発器２２に供給されるメタノール水溶液の供給量が設
定されるとともに、第１空気供給弁１０８を駆動して酸
化用空気の供給量が設定される。これにより、改質器２
６内には、それぞれ所定量の改質用燃料ガスおよび酸化
用空気が導入され、第１および第２改質触媒層３８、４
０を介して改質ガスが生成される。Therefore, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 5, the control means 100 controls the fuel supply valve 106 to set the supply amount of the aqueous methanol solution to be supplied to the evaporator 22. 1 The air supply valve 108 is driven to set the supply amount of oxidizing air. As a result, the reformer 2
A predetermined amount of the reforming fuel gas and the oxidizing air are introduced into each of the first and second reforming catalyst layers 38, 4 and 6.
The reformed gas is generated via 0.
【００５９】第１および第２改質触媒層３８、４０で
は、メタノール水溶液、水蒸気および酸素が供給される
ことにより、酸化反応と改質反応とが同時に行われ、い
わゆる、オートサーマルによる反応が遂行される。この
ため、制御手段１００には、第１温度センサ１１２を介
して改質用燃料ガスの温度が入力され、第２温度センサ
１１４を介して触媒ピーク温度が入力され、さらに、第
３温度センサ１１６を介して改質ガス出口温度が入力さ
れる。In the first and second reforming catalyst layers 38, 40, an aqueous solution of methanol, steam and oxygen are supplied, whereby an oxidation reaction and a reforming reaction are simultaneously carried out, and a so-called autothermal reaction is carried out. To be done. Therefore, the temperature of the reforming fuel gas is input to the control means 100 via the first temperature sensor 112, the catalyst peak temperature is input via the second temperature sensor 114, and the third temperature sensor 116 is further input. The reformed gas outlet temperature is input via.
【００６０】制御手段１００では、予め設定された改質
用燃料ガスの供給量と、第３温度センサ１１６により検
出される改質ガス出口温度とに基づいて、ＣＯ濃度（ま
たは残留メタノール濃度）が推定される。そして、この
ＣＯ濃度に基づいて、ＣＯ除去器２８に供給する空気量
が第２空気供給弁１１０により調整される。The control means 100 determines the CO concentration (or residual methanol concentration) based on the preset supply amount of the reforming fuel gas and the reformed gas outlet temperature detected by the third temperature sensor 116. Presumed. Then, based on this CO concentration, the amount of air supplied to the CO remover 28 is adjusted by the second air supply valve 110.
【００６１】このように、第４の実施形態では、ＣＯセ
ンサ等の各種センサを用いることがなく、改質器２６に
供給される改質用燃料ガスの供給量と、この改質器２６
内での改質ガス出口温度とに基づいて、改質ガス中のＣ
Ｏ濃度（または残留メタノール濃度）が推定される。こ
れにより、高価なセンサ類を不要にし、改質反応の状態
を経済的かつ正確に把握することができ、所望の改質ガ
スを燃料電池スタック１４に確実に供給することができ
るという効果が得られる。As described above, in the fourth embodiment, the supply amount of the reforming fuel gas supplied to the reformer 26 and the reformer 26 are eliminated without using various sensors such as a CO sensor.
C in the reformed gas based on the reformed gas outlet temperature inside
The O concentration (or residual methanol concentration) is estimated. As a result, expensive sensors are not required, the state of the reforming reaction can be grasped economically and accurately, and the desired reformed gas can be reliably supplied to the fuel cell stack 14. To be
【００６２】ところで、第１および第２改質触媒層３
８、４０は、継続的に使用することにより性能劣化が惹
起される場合がある。このため、制御手段１００では、
触媒精度が劣化した第１および第２改質触媒層３８、４
０での改質ガス出口温度を補正する処理がなされる。す
なわち、図１４に示すように、触媒層の入口温度を一定
にし、基本の温度分布（イ）と触媒性能が劣化した場合
の温度分布（ロ）とを比較すると、触媒性能の劣化に伴
って反応量が減少するため、温度分布（ロ）では、吸熱
量が減少して反応ガス出口温度が高くなっている。By the way, the first and second reforming catalyst layers 3
Nos. 8 and 40 may cause performance deterioration due to continuous use. Therefore, in the control means 100,
First and second reforming catalyst layers 38, 4 with deteriorated catalyst accuracy
A process for correcting the reformed gas outlet temperature at 0 is performed. That is, as shown in FIG. 14, when the inlet temperature of the catalyst layer is kept constant and the basic temperature distribution (a) is compared with the temperature distribution (b) when the catalyst performance is deteriorated, it can be seen that Since the reaction amount decreases, the endothermic amount decreases and the reaction gas outlet temperature rises in the temperature distribution (b).
【００６３】従って、改質用燃料ガスの供給量、触媒入
口温度、供給空気量および改質ガス出口温度に基づい
て、劣化の程度が確実に推定され、この結果に基づいて
第１および第２改質触媒層３８、４０の劣化量が判断さ
れる。これにより、劣化量と温度の関係に予め相関を取
ることができ、改質ガス中のＣＯ濃度（または残留メタ
ノール濃度）を劣化の程度に応じて正確に検出すること
ができるという利点がある。Therefore, the degree of deterioration is surely estimated based on the supply amount of the reforming fuel gas, the catalyst inlet temperature, the supply air amount and the reformed gas outlet temperature, and based on this result, the first and second The deterioration amount of the reforming catalyst layers 38 and 40 is determined. Accordingly, there is an advantage that the relationship between the deterioration amount and the temperature can be obtained in advance, and the CO concentration (or the residual methanol concentration) in the reformed gas can be accurately detected according to the degree of deterioration.
【００６４】[0064]
【発明の効果】本発明に係る燃料改質装置では、始動用
燃焼機構が、燃焼室に加熱用燃料を供給する燃料噴射手
段と、この加熱用燃料を着火させる着火用プラグとを備
え、前記燃焼室内で燃焼を行って、始動時に該燃焼室に
連通する改質室に配置されている改質触媒部に燃焼ガス
を直接供給する。このため、改質触媒部の加熱を迅速か
つ容易に行うことができ、始動時の暖気運転が一挙に短
時間で遂行される。In the fuel reforming apparatus according to the present invention, the starting combustion mechanism includes fuel injection means for supplying heating fuel to the combustion chamber, and an ignition plug for igniting the heating fuel. Combustion is performed in the combustion chamber, and the combustion gas is directly supplied to the reforming catalyst portion arranged in the reforming chamber communicating with the combustion chamber at the time of starting. Therefore, the reforming catalyst section can be heated quickly and easily, and the warm-up operation at the time of starting can be performed in a short time.
【００６５】また、本発明に係る燃料改質装置の制御方
法では、改質触媒部に加熱媒体を供給してこの改質触媒
部を昇温させるとともに、生成された改質ガスを燃焼器
に供給して蒸発器を加熱し、改質用燃料、水蒸気および
酸素を介して酸化反応と改質反応とを同時に行わせる。
次いで、改質触媒部で生成される改質ガス中の一酸化炭
素濃度を検出し、この一酸化炭素濃度を所定値以下とな
った際に、前記改質ガスを燃料電池に供給する。このた
め、所望の改質ガスを効率的かつ確実に得ることができ
るとともに、始動時の暖気運転時間を有効に短縮するこ
とが可能になる。Further, in the control method of the fuel reforming apparatus according to the present invention, the heating medium is supplied to the reforming catalyst section to raise the temperature of the reforming catalyst section, and the generated reformed gas is fed to the combustor. It is supplied to heat the evaporator, and the oxidation reaction and the reforming reaction are simultaneously carried out via the reforming fuel, steam and oxygen.
Next, the concentration of carbon monoxide in the reformed gas generated in the reforming catalyst unit is detected, and when the concentration of carbon monoxide falls below a predetermined value, the reformed gas is supplied to the fuel cell. Therefore, the desired reformed gas can be efficiently and reliably obtained, and the warm-up operation time at the start can be effectively shortened.
【００６６】さらにまた、本発明に係る燃料改質装置お
よびその制御方法では、始動時に燃焼室に配置された着
火用プラグに通電した後、この着火用プラグが最適温度
に至ったことを検出した時点で、この燃焼室に加熱用燃
料を噴射する一方、前記燃焼室内が所定の温度に至った
ことを検出した時点で、前記着火用プラグへの通電を停
止させる。従って、燃焼室内での着火の確実性を確保す
るとともに、着火用プラグの耐久熱を有効に向上させる
ことができる。Furthermore, in the fuel reforming apparatus and the control method thereof according to the present invention, it is detected that the ignition plug reaches the optimum temperature after the ignition plug arranged in the combustion chamber is energized at the time of starting. At this point, fuel for heating is injected into the combustion chamber, and when it is detected that the temperature in the combustion chamber reaches a predetermined temperature, the energization of the ignition plug is stopped. Therefore, the reliability of ignition in the combustion chamber can be ensured, and the durable heat of the ignition plug can be effectively improved.
【００６７】さらに、本発明に係る燃料改質装置の制御
方法では、改質室に配置される改質触媒部の改質ガス出
口温度と、前記改質室に導入される改質用燃料の供給量
とに基づいて、前記改質ガス中の一酸化炭素濃度または
残留炭化水素濃度が推定される。これにより、各種セン
サが不要になって、簡単かつ経済的な構成で、改質ガス
中の成分を確実に推定して所望の改質ガスを得ることが
可能になる。Further, in the control method of the fuel reforming apparatus according to the present invention, the reformed gas outlet temperature of the reforming catalyst portion arranged in the reforming chamber and the reforming fuel introduced into the reforming chamber are controlled. The carbon monoxide concentration or the residual hydrocarbon concentration in the reformed gas is estimated based on the supply amount. This eliminates the need for various sensors, and makes it possible to reliably estimate the components in the reformed gas and obtain the desired reformed gas with a simple and economical structure.
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料改質装置を
組み込む燃料電池システムの概略構成説明図である。FIG. 1 is a schematic configuration explanatory diagram of a fuel cell system incorporating a fuel reforming device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】前記燃料改質装置の斜視説明図である。FIG. 2 is a perspective explanatory view of the fuel reformer.
【図３】前記燃料改質装置を構成する改質器の縦断面説
明図である。FIG. 3 is a vertical cross-sectional explanatory view of a reformer that constitutes the fuel reformer.
【図４】前記改質器に連結される燃焼機構の説明図であ
る。FIG. 4 is an explanatory diagram of a combustion mechanism connected to the reformer.
【図５】前記改質器に組み込まれる各種センサの説明図
である。FIG. 5 is an explanatory diagram of various sensors incorporated in the reformer.
【図６】第１の実施形態に係る制御方法を説明するタイ
ミングチャートである。FIG. 6 is a timing chart illustrating a control method according to the first embodiment.
【図７】前記第１の実施形態に係る制御方法を説明する
フローチャートである。FIG. 7 is a flowchart illustrating a control method according to the first embodiment.
【図８】図７中、始動暖気ルーチンのフローチャートで
ある。FIG. 8 is a flowchart of a startup warm-up routine in FIG.
【図９】本発明の第２の実施形態に係る制御方法を説明
する始動暖気ルーチンのフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart of a startup warm-up routine for explaining a control method according to a second embodiment of the present invention.
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る制御方法を実
施する始動暖気ルーチンのフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart of a startup warm-up routine that implements a control method according to a third embodiment of the present invention.
【図１１】改質用燃料ガスの供給量とメタノール反応率
との関係を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the supply amount of reforming fuel gas and the methanol reaction rate.
【図１２】改質用燃料ガスと使用濃度との関係を示す図
である。FIG. 12 is a diagram showing a relationship between reforming fuel gas and use concentration.
【図１３】改質用燃料ガスと残留メタノール濃度との関
係を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a relationship between reforming fuel gas and residual methanol concentration.
【図１４】触媒性能の劣化を説明する触媒層と温度との
関係を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a relationship between a catalyst layer and temperature for explaining deterioration of catalyst performance.
１０…燃料改質装置 １２…燃料電池
システム
１６…メタノール １８…水タンク
２０…混合器 ２２…蒸発器
２４…触媒燃焼器 ２６…改質器
２８…ＣＯ除去器 ３４ｂ、３４ｃ
…経路
３８、４０…改質触媒層 ４２…供給機構
４４…燃焼機構 ４６…燃焼室
４８…インジェクタ ４９…グロープ
ラグ
５１…温度センサ ５２…空気ノズ
ル
６０…供給口 ６６…流路室
９２…切り換え弁 １００…制御手
段
１０２…電圧／電流モニタ １０４…スイッ
チ
１０６…燃料供給弁 １０８、１１０
…空気供給弁
１１２、１１４、１１６…温度センサ １２０…ＣＯセ
ンサ10 ... Fuel reforming device 12 ... Fuel cell system 16 ... Methanol 18 ... Water tank 20 ... Mixer 22 ... Evaporator 24 ... Catalyst combustor 26 ... Reformer 28 ... CO remover 34b, 34c
... Paths 38, 40 ... Reforming catalyst layer 42 ... Supply mechanism 44 ... Combustion mechanism 46 ... Combustion chamber 48 ... Injector 49 ... Glow plug 51 ... Temperature sensor 52 ... Air nozzle 60 ... Supply port 66 ... Flow path chamber 92 ... Switching valve 100 ... Control means 102 ... Voltage / current monitor 104 ... Switch 106 ... Fuel supply valve 108, 110
... Air supply valves 112, 114, 116 ... Temperature sensor 120 ... CO sensor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小谷 保紀 埼玉県和光市中央１−４−１ 株式会社本 田技術研究所内 (72)発明者 隅 英明 埼玉県和光市中央１−４−１ 株式会社本 田技術研究所内 Ｆターム(参考） 4G040 EA03 EA07 EB12 EB43 5H027 AA06 BA01 BA09 BA10 BA16 KK00 KK01 KK31 KK41 KK42 KK51 MM09 MM13 MM26 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Yasunori Otani 1-4-1 Chuo, Wako City, Saitama Book T-Tech Research Institute (72) Inventor Hideaki Sumi 1-4-1 Chuo, Wako City, Saitama Book T-Tech Research Institute F term (reference) 4G040 EA03 EA07 EB12 EB43 5H027 AA06 BA01 BA09 BA10 BA16 KK00 KK01 KK31 KK41 KK42 KK51 MM09 MM13 MM26
Claims (12)
により、水素を含む改質ガスを生成する燃料改質装置で
あって、 改質触媒部が配置される改質室と、 前記改質室に連通する燃焼室内で燃焼を行って、前記燃
料改質装置の始動時に前記改質触媒部に加熱用燃焼ガス
を直接供給するための始動用燃焼機構と、 を備え、 前記始動用燃焼機構は、前記燃焼室に加熱用燃料を供給
する燃料噴射手段と、 前記燃焼室に供給された前記加熱用燃料を着火させる着
火用プラグと、 を備えることを特徴とする燃料改質装置。1. A fuel reforming apparatus for producing a reformed gas containing hydrogen by reforming a reforming fuel containing hydrocarbon, and a reforming chamber in which a reforming catalyst section is arranged, A starting combustion mechanism for performing combustion in a combustion chamber communicating with the reforming chamber and directly supplying a heating combustion gas to the reforming catalyst portion at the time of starting the fuel reforming device; Fuel combustion device, a fuel injection mechanism for supplying heating fuel to the combustion chamber, and an ignition plug for igniting the heating fuel supplied to the combustion chamber. .
記着火用プラグに付与される電圧値および／または電流
値を検出する検出手段と、 前記燃焼室の温度または圧力を検出するセンサと、 前記検出手段による検出値が設定値に達した際に前記燃
料噴射手段を駆動して前記燃焼室に前記加熱用燃料を噴
射させるとともに、前記センサによる検出値が設定値に
達した際に前記着火用プラグへの通電を停止させる制御
手段と、 を備えることを特徴とする燃料改質装置。2. The fuel reformer according to claim 1, further comprising: a detection unit that detects a voltage value and / or a current value applied to the ignition plug; and a sensor that detects the temperature or pressure of the combustion chamber. When the detection value by the detection means reaches a set value, the fuel injection means is driven to inject the heating fuel into the combustion chamber, and when the detection value by the sensor reaches the set value, A fuel reforming device comprising: a control unit that stops energization of the ignition plug.
記燃焼室の温度を検出する温度センサと、 前記着火用プラグへの通電前後における前記燃焼室の温
度差が設定値に達した際に前記燃料噴射手段を駆動して
前記燃焼室に前記加熱用燃料を噴射させるとともに、前
記温度センサによる検出温度が設定値に達した際に前記
着火用プラグへの通電を停止させる制御手段と、 を備えることを特徴とする燃料改質装置。3. The fuel reformer according to claim 1, wherein a temperature sensor for detecting a temperature of the combustion chamber and a temperature difference between the combustion chamber before and after energization of the ignition plug reach a set value. And a control means for driving the fuel injection means to inject the heating fuel into the combustion chamber, and stopping energization to the ignition plug when the temperature detected by the temperature sensor reaches a set value, A fuel reformer comprising:
記燃焼室の温度を検出する温度センサと、 前記着火用プラグへの通電後にタイマを作動させ、前記
タイマが所定の時間だけ計時した際に前記燃料噴射手段
を駆動して前記燃焼室に前記加熱用燃料を噴射させると
ともに、前記温度センサによる検出温度が設定値に達し
た際に前記着火用プラグへの通電を停止させる制御手段
と、 を備えることを特徴とする燃料改質装置。4. A fuel reformer according to claim 1, wherein a temperature sensor for detecting the temperature of the combustion chamber and a timer are activated after the ignition plug is energized, and the timer measures a predetermined time. And a control means for driving the fuel injection means to inject the heating fuel into the combustion chamber and stopping the energization of the ignition plug when the temperature detected by the temperature sensor reaches a set value. A fuel reforming device comprising:
記改質室で生成された前記改質ガスを燃料電池に供給す
る供給路の途上に弁を介して切り換え自在に設けられ、
前記改質ガスを触媒燃焼器に供給するためのバイパス流
路を備えることを特徴とする燃料改質装置。5. The fuel reforming apparatus according to claim 1, wherein the reforming gas generated in the reforming chamber is provided so as to be switchable via a valve on the way of a supply passage for supplying the reforming gas to a fuel cell.
A fuel reforming apparatus comprising a bypass flow path for supplying the reformed gas to a catalytic combustor.
により、水素を含む改質ガスを生成する燃料改質装置で
あって、 改質室に配置される改質触媒部の改質ガス出口温度を検
出する温度検出手段と、 前記改質ガス出口温度と前記改質室に導入される前記改
質用燃料の供給量とに基づいて、前記改質ガス中の一酸
化炭素濃度または残留炭化水素濃度を推定する制御手段
と、 を備えることを特徴とする燃料改質装置。6. A fuel reforming apparatus for producing a reformed gas containing hydrogen by reforming a reforming fuel containing hydrocarbon, wherein a reforming catalyst section arranged in a reforming chamber is modified. Temperature detecting means for detecting the quality gas outlet temperature, based on the reformed gas outlet temperature and the supply amount of the reforming fuel introduced into the reforming chamber, the carbon monoxide concentration in the reformed gas A fuel reforming device comprising: a control unit that estimates the residual hydrocarbon concentration.
により、水素を含む改質ガスを生成する燃料改質装置の
制御方法であって、 前記燃料改質装置の始動時に、改質室に配置された改質
触媒部に加熱用燃焼ガスを直接供給して前記改質触媒部
の温度を上昇させる工程と、 前記改質触媒部を所定温度に加熱するとともに、前記改
質触媒部で生成される前記改質ガスを燃焼器に供給して
蒸発器を加熱する工程と、 前記蒸発器が所定の温度に達した際、該蒸発器に前記改
質用燃料および水を導入して前記改質触媒部に前記改質
用燃料、水蒸気および酸素を供給することにより、酸化
反応と改質反応とを同時に行わせて前記改質ガスを生成
する工程と、 前記改質触媒部で生成される前記改質ガス中の一酸化炭
素濃度を検出する工程と、 前記検出された前記一酸化炭素濃度が所定値以下になっ
た際、前記改質ガスを燃料電池に供給する工程と、 を有することを特徴とする燃料改質装置の制御方法。7. A method of controlling a fuel reformer, which reforms reforming fuel containing hydrocarbon to produce reformed gas containing hydrogen, the method comprising: A step of directly supplying a combustion gas for heating to a reforming catalyst portion arranged in a quality chamber to raise the temperature of the reforming catalyst portion; and heating the reforming catalyst portion to a predetermined temperature, and the reforming catalyst Supplying the reformed gas generated in the section to a combustor to heat the evaporator, and introducing the reforming fuel and water into the evaporator when the evaporator reaches a predetermined temperature. By supplying the reforming fuel, steam and oxygen to the reforming catalyst section to simultaneously perform an oxidation reaction and a reforming reaction to generate the reformed gas, and the reforming catalyst section Detecting the carbon monoxide concentration in the reformed gas produced, Wherein when the carbon monoxide concentration is equal to or less than a predetermined value, the control method of the fuel reforming apparatus characterized by having a step of supplying the reformed gas to the fuel cells.
質室に連通する燃焼室内で燃焼を行って、始動時に前記
改質触媒部に前記加熱用燃焼ガスを直接供給することを
特徴とする燃料改質装置の制御方法。8. The control method according to claim 7, wherein combustion is performed in a combustion chamber communicating with the reforming chamber, and the combustion gas for heating is directly supplied to the reforming catalyst portion at the time of starting. Control method for fuel reformer.
を含む改質用燃料を供給し、この改質用燃料を改質する
ことにより、水素を含む改質ガスを生成する燃料改質装
置の制御方法であって、 前記燃料改質装置の始動信号に基づいて、前記改質室に
連通する燃焼室に配置された着火用プラグに通電する工
程と、 前記着火用プラグに付与される電圧値および／または電
流値を検出する工程と、 前記燃焼室の温度または圧力を検出する工程と、 検出された前記電圧値および／または前記電流値が設定
値に達した際、前記燃焼室に前記加熱用燃料を噴射させ
る工程と、 検出された前記温度または前記圧力が設定値に達した
際、前記着火用プラグへの通電を停止させる工程と、 を有することを特徴とする燃料改質装置の制御方法。9. A reforming fuel containing hydrocarbon is supplied to a reforming catalyst portion arranged in a reforming chamber, and the reforming fuel is reformed to generate a reformed gas containing hydrogen. A method of controlling a fuel reformer, comprising the step of energizing an ignition plug arranged in a combustion chamber communicating with the reforming chamber based on a start signal of the fuel reformer; Detecting the applied voltage value and / or current value, detecting the temperature or pressure of the combustion chamber, and when the detected voltage value and / or current value reaches a set value, And a step of injecting the heating fuel into a combustion chamber, and a step of stopping energization of the ignition plug when the detected temperature or the pressure reaches a set value. Control method of reformer.
素を含む改質用燃料を供給し、この改質用燃料を改質す
ることにより、水素を含む改質ガスを生成する燃料改質
装置の制御方法であって、 前記燃料改質装置の始動信号に基づいて、前記改質室に
連通する燃焼室の温度を検出する工程と、 前記燃焼室に配置された着火用プラグに通電する工程
と、 前記着火用プラグへの通電前後における前記燃焼室の温
度差を検出する工程と、 前記燃焼室の温度差が設定値に達した際、前記燃焼室に
加熱用燃料を噴射させる工程と、 前記燃焼室の温度が設定値に達した際、前記着火用プラ
グへの通電を停止させる工程と、 を有することを特徴とする燃料改質装置の制御方法。10. A reforming fuel containing hydrocarbon is supplied to a reforming catalyst portion arranged in a reforming chamber, and the reforming fuel is reformed to generate a reformed gas containing hydrogen. A method of controlling a fuel reforming device, comprising: detecting a temperature of a combustion chamber communicating with the reforming chamber based on a start signal of the fuel reforming device; and an ignition plug arranged in the combustion chamber. And a step of detecting a temperature difference in the combustion chamber before and after energizing the ignition plug, and when the temperature difference in the combustion chamber reaches a set value, injecting heating fuel into the combustion chamber And a step of stopping energization to the ignition plug when the temperature of the combustion chamber reaches a set value, the control method of the fuel reformer.
素を含む改質用燃料を供給し、この改質用燃料を改質す
ることにより、水素を含む改質ガスを生成する燃料改質
装置の制御方法であって、 前記燃料改質装置の始動信号に基づいて、前記改質室に
連通する燃焼室に配置された着火用プラグに通電する工
程と、 前記燃焼室の温度を検出する工程と、 前記着火用プラグへの通電後にタイマを作動させる工程
と、 前記タイマが所定の時間だけ計時した際、前記燃焼室に
加熱用燃料を噴射させる工程と、 前記燃焼室の温度が設定値に達した際、前記着火用プラ
グへの通電を停止させる工程と、 を有することを特徴とする燃料改質装置の制御方法。11. A reforming fuel containing hydrocarbon is supplied to a reforming catalyst portion arranged in a reforming chamber, and the reforming fuel is reformed to generate a reformed gas containing hydrogen. A method of controlling a fuel reformer, comprising energizing an ignition plug arranged in a combustion chamber communicating with the reforming chamber based on a start signal of the fuel reforming device, and a temperature of the combustion chamber. A step of operating a timer after energizing the ignition plug, a step of injecting heating fuel into the combustion chamber when the timer measures a predetermined time, and a temperature of the combustion chamber Is reached to a set value, the step of stopping energization to the ignition plug is included.
とにより、水素を含む改質ガスを生成する燃料改質装置
の制御方法であって、 改質室に配置される改質触媒部の改質ガス出口温度を検
出する工程と、 前記改質ガス出口温度と前記改質室に導入される前記改
質用燃料の供給量とに基づいて、前記改質ガス中の一酸
化炭素濃度または残留炭化水素濃度を推定する工程と、 を有することを特徴とする燃料改質装置の制御方法。12. A method of controlling a fuel reforming apparatus for producing a reformed gas containing hydrogen by reforming a reforming fuel containing hydrocarbon, comprising a reforming catalyst arranged in a reforming chamber. Carbon monoxide in the reformed gas based on the reformed gas outlet temperature and the supply amount of the reforming fuel introduced into the reforming chamber. And a step of estimating the concentration or the residual hydrocarbon concentration, and a method for controlling the fuel reformer, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22841198A JP3750970B2 (en) | 1998-08-12 | 1998-08-12 | Fuel reformer and control method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22841198A JP3750970B2 (en) | 1998-08-12 | 1998-08-12 | Fuel reformer and control method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000063104A true JP2000063104A (en) | 2000-02-29 |
| JP3750970B2 JP3750970B2 (en) | 2006-03-01 |
Family
ID=16876058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22841198A Expired - Fee Related JP3750970B2 (en) | 1998-08-12 | 1998-08-12 | Fuel reformer and control method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3750970B2 (en) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001073878A1 (en) * | 2000-03-28 | 2001-10-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Device for producing hydrogen and method of operating the same |
| JP2002068706A (en) * | 2000-08-30 | 2002-03-08 | Denso Corp | Hydrogen generator |
| EP1186570A2 (en) * | 2000-09-12 | 2002-03-13 | Nissan Motor Co., Ltd. | Hydrogen-rich gas supply device for fuel cell |
| WO2002023659A1 (en) * | 2000-09-12 | 2002-03-21 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell drive system |
| JP2003020203A (en) * | 2001-07-05 | 2003-01-24 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Fuel peforming apparatus and staring-up method thereof |
| JP2003068346A (en) * | 2001-08-24 | 2003-03-07 | Nissan Motor Co Ltd | Reformer of fuel cell |
| WO2003066518A1 (en) * | 2002-02-08 | 2003-08-14 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel reforming system and fuel cell system having same |
| WO2004062788A1 (en) | 2003-01-09 | 2004-07-29 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel vaporizing device |
| US6955860B2 (en) | 2001-04-06 | 2005-10-18 | Nissan Motor Co., Ltd. | Control of start-up combustor for fuel cell power plant |
| EP1376726A3 (en) * | 2002-06-24 | 2005-10-26 | Delphi Technologies, Inc. | Solid-oxide fuel cell system having a fuel combustor to pre-heat a fuel reformer on start-up |
| US7416572B2 (en) | 2003-04-18 | 2008-08-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Apparatus and method for determining reforming catalyst degradation |
| EP1198020A3 (en) * | 2000-10-12 | 2009-06-03 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell drive system |
| JP2013197037A (en) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | Miura Co Ltd | Reformer system, fuel cell system, and operation method therefor |
-
1998
- 1998-08-12 JP JP22841198A patent/JP3750970B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001073878A1 (en) * | 2000-03-28 | 2001-10-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Device for producing hydrogen and method of operating the same |
| JP2002068706A (en) * | 2000-08-30 | 2002-03-08 | Denso Corp | Hydrogen generator |
| JP4622066B2 (en) * | 2000-08-30 | 2011-02-02 | 株式会社デンソー | Hydrogen generator |
| EP1186570A2 (en) * | 2000-09-12 | 2002-03-13 | Nissan Motor Co., Ltd. | Hydrogen-rich gas supply device for fuel cell |
| WO2002023659A1 (en) * | 2000-09-12 | 2002-03-21 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell drive system |
| EP1186570A3 (en) * | 2000-09-12 | 2002-04-03 | Nissan Motor Co., Ltd. | Hydrogen-rich gas supply device for fuel cell |
| US7150928B2 (en) * | 2000-09-12 | 2006-12-19 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell drive system |
| US6991663B2 (en) | 2000-09-12 | 2006-01-31 | Nissan Motor Co., Ltd. | Hydrogen-rich gas supply device for fuel cell |
| EP1198020A3 (en) * | 2000-10-12 | 2009-06-03 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell drive system |
| US6955860B2 (en) | 2001-04-06 | 2005-10-18 | Nissan Motor Co., Ltd. | Control of start-up combustor for fuel cell power plant |
| JP2003020203A (en) * | 2001-07-05 | 2003-01-24 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Fuel peforming apparatus and staring-up method thereof |
| JP2003068346A (en) * | 2001-08-24 | 2003-03-07 | Nissan Motor Co Ltd | Reformer of fuel cell |
| CN1298614C (en) * | 2002-02-08 | 2007-02-07 | 日产自动车株式会社 | Fuel reforming system and fuel cell system having same |
| WO2003066518A1 (en) * | 2002-02-08 | 2003-08-14 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel reforming system and fuel cell system having same |
| EP1376726A3 (en) * | 2002-06-24 | 2005-10-26 | Delphi Technologies, Inc. | Solid-oxide fuel cell system having a fuel combustor to pre-heat a fuel reformer on start-up |
| US7410016B2 (en) | 2002-06-24 | 2008-08-12 | Delphi Technologies,Inc. | Solid-oxide fuel cell system having a fuel combustor to pre-heat reformer on start-up |
| US7146801B2 (en) | 2003-01-09 | 2006-12-12 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel vaporizing device |
| WO2004062788A1 (en) | 2003-01-09 | 2004-07-29 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel vaporizing device |
| US7416572B2 (en) | 2003-04-18 | 2008-08-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Apparatus and method for determining reforming catalyst degradation |
| JP2013197037A (en) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | Miura Co Ltd | Reformer system, fuel cell system, and operation method therefor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3750970B2 (en) | 2006-03-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6706434B2 (en) | Fuel cell system | |
| KR100472332B1 (en) | Fuel reforming system | |
| US6472092B1 (en) | Fuel-reforming apparatus comprising a plate-shaped reforming catalyst | |
| JP6286061B2 (en) | Partial oxidation reformer or autothermal reformer with igniter for initiating gas phase exothermic reaction | |
| JP2009099264A (en) | Solid oxide fuel cell power generation system and its starting method | |
| JP2000063104A (en) | Fuel reforming apparatus and control thereof | |
| JP5763405B2 (en) | Fuel cell system | |
| US6692853B2 (en) | Recovery system of heat energy in a fuel cell system | |
| JP2008108546A (en) | Fuel cell system | |
| JP4854848B2 (en) | Control method of heat treatment system | |
| JP5063038B2 (en) | CO remover temperature rising operation method | |
| JP3882761B2 (en) | Fuel cell system | |
| JP4728475B2 (en) | Fuel cell system | |
| JP2002083620A (en) | Reforming apparatus for fuel cell | |
| JP3750968B2 (en) | Fuel reformer | |
| JP4098332B2 (en) | Reformer and fuel cell system | |
| JP2019220367A (en) | Fuel cell system and control method thereof | |
| JP2015174808A (en) | reformer | |
| JP2008004414A (en) | Fluid supply amount estimating apparatus and fuel cell system | |
| JP2005310530A (en) | Fuel reforming system and fuel cell system | |
| JP5487703B2 (en) | Fuel cell system | |
| JP2003077517A (en) | Fuel cell system | |
| JP3966831B2 (en) | Heating burner for reformer | |
| JP2008105861A (en) | Reforming apparatus | |
| JP2010257823A (en) | Combustion device of fuel cell system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040325 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050719 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050914 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20051129 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051205 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081216 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091216 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091216 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101216 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101216 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111216 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |