JP2001158604A - 水素発生装置、およびそれを組み込んだ発電装置 - Google Patents
水素発生装置、およびそれを組み込んだ発電装置Info
- Publication number
- JP2001158604A JP2001158604A JP33919699A JP33919699A JP2001158604A JP 2001158604 A JP2001158604 A JP 2001158604A JP 33919699 A JP33919699 A JP 33919699A JP 33919699 A JP33919699 A JP 33919699A JP 2001158604 A JP2001158604 A JP 2001158604A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- reformer
- combustor
- raw material
- hydrogen
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 水素発生装置を組み込んだ燃料電池発電装置
で、高効率で安定な運転を行う。 【解決手段】 燃料電池２１で消費される水素量は、出
力される電流値に比例するので、電流計３０により得ら
れた電流値を用いて、第１の制御器３１で必要水素量を
推定し、それに応じて原料燃料ガス量の流量を流量制御
弁３２で制御する。
で、高効率で安定な運転を行う。 【解決手段】 燃料電池２１で消費される水素量は、出
力される電流値に比例するので、電流計３０により得ら
れた電流値を用いて、第１の制御器３１で必要水素量を
推定し、それに応じて原料燃料ガス量の流量を流量制御
弁３２で制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料を改質して水
素を得る水素発生装置に関するもので、特に燃料電池に
組み込まれる水素発生装置に関するものである。
素を得る水素発生装置に関するもので、特に燃料電池に
組み込まれる水素発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】以下に、従来の水素発生装置を用いた発
電装置について図５を用いて説明する。都市ガスなどの
原料燃料ガスが燃料供給手段１０から改質器２に供給さ
れ、改質器２で水蒸気改質された水素を含むガスが、燃
料電池１に供給される。改質器２には、改質反応に必要
な温度まで昇温させるバーナ３が設置されている。ま
た、酸化剤となる空気は、空気供給装置４から燃料電池
１に供給される。バーナ３の燃焼に必要な空気も空気供
給装置４より送られる。燃料電池１から排出された空気
は、空気側水回収器５で外気により冷却され、除湿され
る。得られた凝縮水は水タンク６に蓄えられる。回収さ
れた水は、燃料側水ポンプ７により改質器２に送られ、
燃料改質に利用される。燃料電池１では、電気とともに
熱が生じるために、冷却水を送る冷却用ポンプ８と、発
生した熱を外部へ放出する冷却用放熱器９を備えてい
る。改質器２、バーナ３、燃料側水ポンプ７、燃料供給
手段１０とで水素発生装置１１が構成されている。
電装置について図５を用いて説明する。都市ガスなどの
原料燃料ガスが燃料供給手段１０から改質器２に供給さ
れ、改質器２で水蒸気改質された水素を含むガスが、燃
料電池１に供給される。改質器２には、改質反応に必要
な温度まで昇温させるバーナ３が設置されている。ま
た、酸化剤となる空気は、空気供給装置４から燃料電池
１に供給される。バーナ３の燃焼に必要な空気も空気供
給装置４より送られる。燃料電池１から排出された空気
は、空気側水回収器５で外気により冷却され、除湿され
る。得られた凝縮水は水タンク６に蓄えられる。回収さ
れた水は、燃料側水ポンプ７により改質器２に送られ、
燃料改質に利用される。燃料電池１では、電気とともに
熱が生じるために、冷却水を送る冷却用ポンプ８と、発
生した熱を外部へ放出する冷却用放熱器９を備えてい
る。改質器２、バーナ３、燃料側水ポンプ７、燃料供給
手段１０とで水素発生装置１１が構成されている。
【０００３】原料燃料ガスから水素を含むガスに変換す
る改質器２内での改質反応を促進するため、温度が７０
０℃程度になるように改質器２をバーナ３で加熱する。
この改質反応には水蒸気が必要となるため、燃料側水ポ
ンプ７より水が供給されている。改質器２を出た改質ガ
スは、燃料電池１に送り込まれ、化学反応により電力を
発生し、発電時に余った改質ガスは、燃料電池１より排
出され、バーナ３に送られ改質器２の昇温に利用され
る。
る改質器２内での改質反応を促進するため、温度が７０
０℃程度になるように改質器２をバーナ３で加熱する。
この改質反応には水蒸気が必要となるため、燃料側水ポ
ンプ７より水が供給されている。改質器２を出た改質ガ
スは、燃料電池１に送り込まれ、化学反応により電力を
発生し、発電時に余った改質ガスは、燃料電池１より排
出され、バーナ３に送られ改質器２の昇温に利用され
る。
【０００４】しかしながら、上記従来の水素発生装置を
用いた発電装置では、以下の問題点があった。
用いた発電装置では、以下の問題点があった。
【０００５】（１）発電時に余った改質ガスが多く、発
電効率が低下した。
電効率が低下した。
【０００６】（２）改質温度の変化により改質ガスの成
分が変化し、燃料電池の出力が変動した。
分が変化し、燃料電池の出力が変動した。
【０００７】（３）改質反応に用いる水量の変化によ
り、改質ガスの湿度が変化し、燃料電池の出力が変動し
た。
り、改質ガスの湿度が変化し、燃料電池の出力が変動し
た。
【０００８】（４）燃焼に用いる空気量の制御が緩慢な
ため、燃焼効率を最適に保つことができず、総合的な発
電効率が低下した。
ため、燃焼効率を最適に保つことができず、総合的な発
電効率が低下した。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
発電装置が有する問題点を解決することを課題とする。
すなわち、高効率で安定な運転を確保する発電装置に組
み込むことが可能な水素発生装置を提供することを目的
とするものである。
発電装置が有する問題点を解決することを課題とする。
すなわち、高効率で安定な運転を確保する発電装置に組
み込むことが可能な水素発生装置を提供することを目的
とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の本発明は、原料燃料を水蒸気改質し
て水素を含む改質ガスに変換する改質器と、前記原料燃
料を供給する原料燃料供給手段と、水蒸気改質必要水を
供給する水供給手段とを備え、前記原料燃料と前記水蒸
気改質必要水との流量比が略一定となるように前記原料
燃料供給手段と前記水供給手段とを制御する水素発生装
置を構成したことを特徴とする。
め、請求項１記載の本発明は、原料燃料を水蒸気改質し
て水素を含む改質ガスに変換する改質器と、前記原料燃
料を供給する原料燃料供給手段と、水蒸気改質必要水を
供給する水供給手段とを備え、前記原料燃料と前記水蒸
気改質必要水との流量比が略一定となるように前記原料
燃料供給手段と前記水供給手段とを制御する水素発生装
置を構成したことを特徴とする。
【００１１】また、上記課題を解決するため、請求項２
記載の本発明は、原料燃料を水蒸気改質して水素を含む
改質ガスに変換する改質器と、燃焼器燃料を用いて前記
改質器を昇温させる燃焼器と、前記燃焼器燃料を供給す
る燃焼器燃料供給手段と、前記改質器の温度を計測する
温度計測手段とを備え、前記温度計測手段の温度が略一
定になるように前記燃焼器燃料供給手段を制御する水素
発生装置を構成したことを特徴とする。
記載の本発明は、原料燃料を水蒸気改質して水素を含む
改質ガスに変換する改質器と、燃焼器燃料を用いて前記
改質器を昇温させる燃焼器と、前記燃焼器燃料を供給す
る燃焼器燃料供給手段と、前記改質器の温度を計測する
温度計測手段とを備え、前記温度計測手段の温度が略一
定になるように前記燃焼器燃料供給手段を制御する水素
発生装置を構成したことを特徴とする。
【００１２】また、上記課題を解決するため、請求項３
記載の本発明は、さらに前記燃焼器に空気を送る送風手
段を備え、前記燃焼器燃料の流量と燃焼器へ供給された
空気量との比が略一定となるように前記燃焼器燃料供給
手段と前記送風手段とを制御する請求項２記載の水素発
生装置を構成したことを特徴とする。
記載の本発明は、さらに前記燃焼器に空気を送る送風手
段を備え、前記燃焼器燃料の流量と燃焼器へ供給された
空気量との比が略一定となるように前記燃焼器燃料供給
手段と前記送風手段とを制御する請求項２記載の水素発
生装置を構成したことを特徴とする。
【００１３】また、上記課題を解決するため、請求項４
記載の本発明は、原料燃料を水蒸気改質して水素を含む
改質ガスに変換する改質器と、前記原料燃料を供給する
原料燃料供給手段と、を有する水素発生装置を、前記改
質ガスと空気とを用いて発電を行う燃料電池の前段に配
置し、さらに前記燃料電池から得られる電力の電流を測
定する電流計を備え、前記電流計の値に応じて前記原料
燃料供給手段により前記原料燃料の供給量を制御する水
素発生装置を組み込んだ発電装置を構成したことを特徴
とする。
記載の本発明は、原料燃料を水蒸気改質して水素を含む
改質ガスに変換する改質器と、前記原料燃料を供給する
原料燃料供給手段と、を有する水素発生装置を、前記改
質ガスと空気とを用いて発電を行う燃料電池の前段に配
置し、さらに前記燃料電池から得られる電力の電流を測
定する電流計を備え、前記電流計の値に応じて前記原料
燃料供給手段により前記原料燃料の供給量を制御する水
素発生装置を組み込んだ発電装置を構成したことを特徴
とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。
面を参照して説明する。
【００１５】（実施の形態１）図１は、本発明の一実施
の形態である水素発生装置を組み込んだ発電装置を示す
構成図である。原料燃料ガスは燃料供給装置２７から改
質器２２に送られ、ここで水蒸気改質され、改質ガスは
改質器２２から燃料電池２１に供給される。改質器２２
には、改質反応に必要な温度まで昇温させるバーナ２３
が設置されている。燃料電池２１では、水素を含む改質
ガスと空気とを用いて発電を行う。また、酸化剤の空気
は、空気供給装置２４から供給される。燃料電池２１か
ら排出された空気は、空気側水回収器２５で外気により
冷却され、凝縮水を発生する。得られた凝縮水は水タン
ク２６に蓄えられる。回収された水は、燃料側水ポンプ
４１により改質器２２に送られ、燃料改質に利用され
る。燃料電池２１では電気とともに熱が生じるために、
冷却水を送る冷却用ポンプ４２と、発生した熱を外部へ
放出する冷却用放熱器４３を備えている。また、燃料電
池２１には、出力電流を計測する電流計３０が設置され
ている。原料燃料ガス流路には、原料燃料ガス量の流量
制御を行う原料燃料流量制御弁３２が設置されている。
改質器２２、バーナ２３、燃料側水ポンプ４１、燃料供
給装置２７、原料燃料流量制御弁３２とで水素発生装置
２８が構成されている。原料燃料供給手段は、燃料供給
装置２７と原料燃料流量制御弁３２とで構成される。
の形態である水素発生装置を組み込んだ発電装置を示す
構成図である。原料燃料ガスは燃料供給装置２７から改
質器２２に送られ、ここで水蒸気改質され、改質ガスは
改質器２２から燃料電池２１に供給される。改質器２２
には、改質反応に必要な温度まで昇温させるバーナ２３
が設置されている。燃料電池２１では、水素を含む改質
ガスと空気とを用いて発電を行う。また、酸化剤の空気
は、空気供給装置２４から供給される。燃料電池２１か
ら排出された空気は、空気側水回収器２５で外気により
冷却され、凝縮水を発生する。得られた凝縮水は水タン
ク２６に蓄えられる。回収された水は、燃料側水ポンプ
４１により改質器２２に送られ、燃料改質に利用され
る。燃料電池２１では電気とともに熱が生じるために、
冷却水を送る冷却用ポンプ４２と、発生した熱を外部へ
放出する冷却用放熱器４３を備えている。また、燃料電
池２１には、出力電流を計測する電流計３０が設置され
ている。原料燃料ガス流路には、原料燃料ガス量の流量
制御を行う原料燃料流量制御弁３２が設置されている。
改質器２２、バーナ２３、燃料側水ポンプ４１、燃料供
給装置２７、原料燃料流量制御弁３２とで水素発生装置
２８が構成されている。原料燃料供給手段は、燃料供給
装置２７と原料燃料流量制御弁３２とで構成される。
【００１６】改質器２２内部では、原料となる原料燃料
ガスと燃料側水ポンプ２７から送り込まれる水を混合
し、水蒸気改質が行われている。これにより得られる水
素を含む改質ガスを燃料電池２１に供給している。燃料
電池では水素をすべて消費することができないため、供
給水素の２０％〜３０％が排出される。この水素はバー
ナ２３に送られて燃焼し、改質に必要な熱となる。排出
される水素を燃焼に利用するとエネルギーの回収にはな
るが、改質ガスの発生量が増加し改質器の負荷を大きく
する。これにより、全体の発電効率も低下する。
ガスと燃料側水ポンプ２７から送り込まれる水を混合
し、水蒸気改質が行われている。これにより得られる水
素を含む改質ガスを燃料電池２１に供給している。燃料
電池では水素をすべて消費することができないため、供
給水素の２０％〜３０％が排出される。この水素はバー
ナ２３に送られて燃焼し、改質に必要な熱となる。排出
される水素を燃焼に利用するとエネルギーの回収にはな
るが、改質ガスの発生量が増加し改質器の負荷を大きく
する。これにより、全体の発電効率も低下する。
【００１７】一方、燃料電池２１で消費される水素量
は、燃料電池２１から出力される電流値に比例する。そ
こで、電流計３０により得られた電流値を用いて、第１
の制御器３１で必要水素量を推定し、それに応じて原料
燃料ガス量の流量を原料燃料流量制御弁３２で制御す
る。こうすれば、発電に必要最低量の水素を生成でき
る。
は、燃料電池２１から出力される電流値に比例する。そ
こで、電流計３０により得られた電流値を用いて、第１
の制御器３１で必要水素量を推定し、それに応じて原料
燃料ガス量の流量を原料燃料流量制御弁３２で制御す
る。こうすれば、発電に必要最低量の水素を生成でき
る。
【００１８】以上のように、本実施の形態の効果とし
て、原料燃料流量制御弁３２の動作によって必要最低量
の水素を生成させることにより、改質器の効率を保つこ
とが可能となり、高い発電効率が得られる。
て、原料燃料流量制御弁３２の動作によって必要最低量
の水素を生成させることにより、改質器の効率を保つこ
とが可能となり、高い発電効率が得られる。
【００１９】（実施の形態２）図２は、本発明の異なる
実施の形態である水素発生装置を組み込んだ発電装置を
示す構成図である。原料燃料ガスは燃料供給装置２７か
ら改質器２２に送られ、ここで水蒸気改質され、改質ガ
スは改質器２２から燃料電池２１に供給される。改質器
２２には、改質反応に必要な温度まで昇温させるバーナ
２３が設置されている。燃料電池２１では、水素を含む
改質ガスと空気とを用いて発電を行う。また、酸化剤の
空気は、空気供給装置２４から供給される。燃料電池２
１から排出された空気は、空気側水回収器２５で外気に
より冷却され、凝縮水を発生する。得られた凝縮水は水
タンク２６に蓄えられる。回収された水は、水供給手段
である燃料側水ポンプ４１により改質器２２に送られ、
燃料改質に利用される。燃料電池２１では電気とともに
熱が生じるために、冷却水を送る冷却用ポンプ４２と、
発生した熱を外部へ放出する冷却用放熱器４３を備えて
いる。原料燃料ガスの配管には、流量調整のために原料
燃料流量調整弁３２が設置されている。改質器２２、バ
ーナ２３、燃料側水ポンプ４１、燃料供給装置２７、原
料燃料流量制御弁３２とで水素発生装置２８が構成され
ている。
実施の形態である水素発生装置を組み込んだ発電装置を
示す構成図である。原料燃料ガスは燃料供給装置２７か
ら改質器２２に送られ、ここで水蒸気改質され、改質ガ
スは改質器２２から燃料電池２１に供給される。改質器
２２には、改質反応に必要な温度まで昇温させるバーナ
２３が設置されている。燃料電池２１では、水素を含む
改質ガスと空気とを用いて発電を行う。また、酸化剤の
空気は、空気供給装置２４から供給される。燃料電池２
１から排出された空気は、空気側水回収器２５で外気に
より冷却され、凝縮水を発生する。得られた凝縮水は水
タンク２６に蓄えられる。回収された水は、水供給手段
である燃料側水ポンプ４１により改質器２２に送られ、
燃料改質に利用される。燃料電池２１では電気とともに
熱が生じるために、冷却水を送る冷却用ポンプ４２と、
発生した熱を外部へ放出する冷却用放熱器４３を備えて
いる。原料燃料ガスの配管には、流量調整のために原料
燃料流量調整弁３２が設置されている。改質器２２、バ
ーナ２３、燃料側水ポンプ４１、燃料供給装置２７、原
料燃料流量制御弁３２とで水素発生装置２８が構成され
ている。
【００２０】改質器２２内部では、原料となる原料燃料
ガスと燃料側水ポンプ４１から送り込まれる水を混合
し、水蒸気改質が行われている。これにより得られる水
素を含む改質ガスを燃料電池２１に供給している。改質
反応は、原料燃料ガスと水とを、水素と二酸化酸素とに
変換する反応である。原料燃料ガスの種類によって量論
比の水量が決まり、それより多くの水を供給する必要が
ある。しかし、必要以上の水を供給すると、蒸発させる
ために必要な潜熱や昇温させるために必要な顕熱が増大
し、改質器の熱効率を低下させる。本実施の形態では、
原料燃料ガスと水蒸気改質必要水である水の流量比が一
定となるように第２の制御器４４で原料燃料流量調整弁
３２と燃料側水ポンプ４１とを制御する。すなわち、第
２の制御器４４により、原料燃料流量制御弁３２の開度
により原料燃料ガスの流量を、燃料側水ポンプ４１の能
力制御により水量を制御している。これにより、必要以
上の水を供給することなく、改質器の熱効率を高く保つ
ことが可能となり、高い発電効率が得られる。
ガスと燃料側水ポンプ４１から送り込まれる水を混合
し、水蒸気改質が行われている。これにより得られる水
素を含む改質ガスを燃料電池２１に供給している。改質
反応は、原料燃料ガスと水とを、水素と二酸化酸素とに
変換する反応である。原料燃料ガスの種類によって量論
比の水量が決まり、それより多くの水を供給する必要が
ある。しかし、必要以上の水を供給すると、蒸発させる
ために必要な潜熱や昇温させるために必要な顕熱が増大
し、改質器の熱効率を低下させる。本実施の形態では、
原料燃料ガスと水蒸気改質必要水である水の流量比が一
定となるように第２の制御器４４で原料燃料流量調整弁
３２と燃料側水ポンプ４１とを制御する。すなわち、第
２の制御器４４により、原料燃料流量制御弁３２の開度
により原料燃料ガスの流量を、燃料側水ポンプ４１の能
力制御により水量を制御している。これにより、必要以
上の水を供給することなく、改質器の熱効率を高く保つ
ことが可能となり、高い発電効率が得られる。
【００２１】以上の説明では、原料燃料ガスと水蒸気改
質に必要な水の流量比が一定となるように制御するとし
て説明したが、さらに、（実施の形態１）に示したよう
に、燃料電池の電流値から必要原料燃料ガス量と必要水
量を算出し、これに基づいた制御を組み合わせて行うこ
とも容易である。これによって、さらに高効率な運転が
可能となる。
質に必要な水の流量比が一定となるように制御するとし
て説明したが、さらに、（実施の形態１）に示したよう
に、燃料電池の電流値から必要原料燃料ガス量と必要水
量を算出し、これに基づいた制御を組み合わせて行うこ
とも容易である。これによって、さらに高効率な運転が
可能となる。
【００２２】以上のように、本実施の形態の効果とし
て、原料燃料ガスと水蒸気改質に必要な水の流量比が一
定となるように制御することにより、改質器の効率を保
つことが可能となり、高い発電効率が得られる。
て、原料燃料ガスと水蒸気改質に必要な水の流量比が一
定となるように制御することにより、改質器の効率を保
つことが可能となり、高い発電効率が得られる。
【００２３】（実施の形態３）図３は、本発明の異なる
実施の形態である水素発生装置を組み込んだ発電装置を
示す構成図である。原料燃料ガスは燃料供給装置２７か
ら改質器２２に送られ、ここで水蒸気改質され、改質ガ
スは改質器２２から燃料電池２１に供給される。改質器
２２には、改質反応に必要な温度まで昇温させるバーナ
２３が設置されている。燃料電池２１では、水素を含む
改質ガスと空気とを用いて発電を行う。また、酸化剤の
空気は、空気供給装置２４から供給される。燃料電池２
１から排出された空気は、空気側水回収器２５で外気に
より冷却され、凝縮水を発生する。得られた凝縮水は水
タンク２６に蓄えられる。回収された水は、燃料側水ポ
ンプ４１により改質器２２に送られ、燃料改質に利用さ
れる。燃料電池２１では電気とともに熱が生じるため
に、冷却水を送る冷却用ポンプ４２と、発生した熱を外
部へ放出する冷却用放熱器４３を備えている。改質器２
２には温度センサー５１が設置されている。また、バー
ナ２３に供給される燃焼器燃料流路には、燃焼器燃料流
量調整弁６１が設置されている。改質器２２、バーナ２
３、燃料側水ポンプ４１、燃料供給装置２７、燃焼器燃
料流量制御弁６１とで水素発生装置２８が構成されてい
る。燃焼器燃料供給手段は、燃料供給装置２７、燃焼器
燃料流量制御弁６１とで構成される。
実施の形態である水素発生装置を組み込んだ発電装置を
示す構成図である。原料燃料ガスは燃料供給装置２７か
ら改質器２２に送られ、ここで水蒸気改質され、改質ガ
スは改質器２２から燃料電池２１に供給される。改質器
２２には、改質反応に必要な温度まで昇温させるバーナ
２３が設置されている。燃料電池２１では、水素を含む
改質ガスと空気とを用いて発電を行う。また、酸化剤の
空気は、空気供給装置２４から供給される。燃料電池２
１から排出された空気は、空気側水回収器２５で外気に
より冷却され、凝縮水を発生する。得られた凝縮水は水
タンク２６に蓄えられる。回収された水は、燃料側水ポ
ンプ４１により改質器２２に送られ、燃料改質に利用さ
れる。燃料電池２１では電気とともに熱が生じるため
に、冷却水を送る冷却用ポンプ４２と、発生した熱を外
部へ放出する冷却用放熱器４３を備えている。改質器２
２には温度センサー５１が設置されている。また、バー
ナ２３に供給される燃焼器燃料流路には、燃焼器燃料流
量調整弁６１が設置されている。改質器２２、バーナ２
３、燃料側水ポンプ４１、燃料供給装置２７、燃焼器燃
料流量制御弁６１とで水素発生装置２８が構成されてい
る。燃焼器燃料供給手段は、燃料供給装置２７、燃焼器
燃料流量制御弁６１とで構成される。
【００２４】改質器２２内部では、原料となる原料燃料
ガスと燃料側水ポンプ４１から送り込まれる水を混合
し、水蒸気改質が行われている。これにより得られる水
素を含む改質ガスを燃料電池２１に供給している。本実
施の形態では、燃焼器燃料流量調整弁６１の開度は、温
度センサー５１の検出温度が一定になるように第３の制
御器５２により開度調整され、改質器２２の温度を一定
に保つ。改質反応は化学反応であることから、反応する
温度が重要であり、温度が一定になるよう制御すること
で、改質反応を促進し、組成の安定した改質ガスを燃料
電池２１に供給し、発電効率を保つことが可能になる。
ガスと燃料側水ポンプ４１から送り込まれる水を混合
し、水蒸気改質が行われている。これにより得られる水
素を含む改質ガスを燃料電池２１に供給している。本実
施の形態では、燃焼器燃料流量調整弁６１の開度は、温
度センサー５１の検出温度が一定になるように第３の制
御器５２により開度調整され、改質器２２の温度を一定
に保つ。改質反応は化学反応であることから、反応する
温度が重要であり、温度が一定になるよう制御すること
で、改質反応を促進し、組成の安定した改質ガスを燃料
電池２１に供給し、発電効率を保つことが可能になる。
【００２５】以上のように、本実施の形態の効果とし
て、燃焼器燃料流量制御弁に６１よって改質温度を調整
することが可能となり、改質ガスの組成を保つことが可
能となり、高い発電効率が得られる。
て、燃焼器燃料流量制御弁に６１よって改質温度を調整
することが可能となり、改質ガスの組成を保つことが可
能となり、高い発電効率が得られる。
【００２６】なお、燃料電池の燃料極側排ガスを燃焼器
燃料に同時に利用し、この残存燃料分を含めて制御でき
る構成としても良い。
燃料に同時に利用し、この残存燃料分を含めて制御でき
る構成としても良い。
【００２７】（実施の形態４）図４は、本発明の異なる
実施の形態である水素発生装置を組み込んだ発電装置を
示す構成図である。原料燃料ガスは燃料供給装置２７か
ら改質器２２に送られ、ここで水蒸気改質され、改質ガ
スは改質器２２から燃料電池２１に供給される。改質器
２２には、改質反応に必要な温度まで昇温させるバーナ
２３が設置されている。燃料電池２１では、水素を含む
改質ガスと空気とを用いて発電を行う。また、酸化剤の
空気は、空気供給装置２４から供給される。燃料電池２
１から排出された空気は、空気側水回収器２５で外気に
より冷却され、除湿される。得られた凝縮水は水タンク
２６に蓄えられる。回収された水は、燃料側水ポンプ４
１により改質器２２に送られ、燃料改質に利用される。
燃料電池２１では電気とともに熱が生じるために、冷却
水を送る冷却用ポンプ４２と、発生した熱を外部へ放出
する冷却用放熱器４３を備えている。また、バーナ２３
への配管には、燃焼器燃料の流量を制御する燃焼器燃料
流量調整弁６１と、バーナ２３に空気を送る能力可変式
の送風機６２とを備えている。改質器２２、バーナ２
３、燃料側水ポンプ４１、燃料供給装置２７、原料燃料
流量制御弁３２とで水素発生装置２８が構成されてい
る。
実施の形態である水素発生装置を組み込んだ発電装置を
示す構成図である。原料燃料ガスは燃料供給装置２７か
ら改質器２２に送られ、ここで水蒸気改質され、改質ガ
スは改質器２２から燃料電池２１に供給される。改質器
２２には、改質反応に必要な温度まで昇温させるバーナ
２３が設置されている。燃料電池２１では、水素を含む
改質ガスと空気とを用いて発電を行う。また、酸化剤の
空気は、空気供給装置２４から供給される。燃料電池２
１から排出された空気は、空気側水回収器２５で外気に
より冷却され、除湿される。得られた凝縮水は水タンク
２６に蓄えられる。回収された水は、燃料側水ポンプ４
１により改質器２２に送られ、燃料改質に利用される。
燃料電池２１では電気とともに熱が生じるために、冷却
水を送る冷却用ポンプ４２と、発生した熱を外部へ放出
する冷却用放熱器４３を備えている。また、バーナ２３
への配管には、燃焼器燃料の流量を制御する燃焼器燃料
流量調整弁６１と、バーナ２３に空気を送る能力可変式
の送風機６２とを備えている。改質器２２、バーナ２
３、燃料側水ポンプ４１、燃料供給装置２７、原料燃料
流量制御弁３２とで水素発生装置２８が構成されてい
る。
【００２８】改質器２２内部では、原料となる原料燃料
ガスと燃料側水ポンプ４１から送り込まれる水を混合
し、水蒸気改質が行われている。これにより得られる水
素を含む改質ガスを燃料電池２１に供給している。本実
施の形態では、バーナ２３に供給される燃焼器燃料の流
量と供給空気量とがほぼ一定となるように、第４の制御
器６３で燃焼器燃料流量調整弁６１と送風機６２とを制
御している。したがって、空燃比が一定で燃焼ができる
ため、燃焼効率を高く保つことが可能となり、全体の発
電も向上する。
ガスと燃料側水ポンプ４１から送り込まれる水を混合
し、水蒸気改質が行われている。これにより得られる水
素を含む改質ガスを燃料電池２１に供給している。本実
施の形態では、バーナ２３に供給される燃焼器燃料の流
量と供給空気量とがほぼ一定となるように、第４の制御
器６３で燃焼器燃料流量調整弁６１と送風機６２とを制
御している。したがって、空燃比が一定で燃焼ができる
ため、燃焼効率を高く保つことが可能となり、全体の発
電も向上する。
【００２９】以上の説明では、バーナへの燃焼器燃料の
流量と供給空気量とがほぼ一定となるように制御すると
して説明したが、さらに、（実施の形態３）に示したよ
うに、改質器の温度を測定し、これに基づいた制御を行
うことも容易である。これによって、さらに高効率な運
転が可能となる。
流量と供給空気量とがほぼ一定となるように制御すると
して説明したが、さらに、（実施の形態３）に示したよ
うに、改質器の温度を測定し、これに基づいた制御を行
うことも容易である。これによって、さらに高効率な運
転が可能となる。
【００３０】以上のように、本実施の形態の効果とし
て、燃焼器燃料の流量と供給空気量とがほぼ一定となる
ように制御することにより、燃焼効率を高く保つことが
可能となり、システム全体の発電も向上する。
て、燃焼器燃料の流量と供給空気量とがほぼ一定となる
ように制御することにより、燃焼効率を高く保つことが
可能となり、システム全体の発電も向上する。
【００３１】なお、（実施の形態１）〜（実施の形態
４）では、気体燃料を用いた原料燃料や燃焼器燃料とし
て説明しているが、液体燃料をガス化、霧化して用いて
も良い。その場合、流量調節手段は弁ではなく、ポンプ
等を用いることも可能である。
４）では、気体燃料を用いた原料燃料や燃焼器燃料とし
て説明しているが、液体燃料をガス化、霧化して用いて
も良い。その場合、流量調節手段は弁ではなく、ポンプ
等を用いることも可能である。
【００３２】また、（実施の形態１）〜（実施の形態
４）を適当に組み合わせた水素発生装置を組み込んだ発
電装置を構成することも可能である。
４）を適当に組み合わせた水素発生装置を組み込んだ発
電装置を構成することも可能である。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、本発明は、高効率な運転ができる水素発生装置、お
よびそれを組み込んだ発電装置を提供することができ
る。
に、本発明は、高効率な運転ができる水素発生装置、お
よびそれを組み込んだ発電装置を提供することができ
る。
【００３４】すなわち、 （１）電流値に応じて、原料燃料供給手段によって必要
最低量の水素を生成させることにより、改質器の効率を
保つことが可能となり、高い発電効率が得られる。
最低量の水素を生成させることにより、改質器の効率を
保つことが可能となり、高い発電効率が得られる。
【００３５】（２）原料燃料ガスと水蒸気改質に必要な
水との流量比が一定となるように制御することにより、
改質器の効率を保つことが可能となり、高い発電効率が
得られる。
水との流量比が一定となるように制御することにより、
改質器の効率を保つことが可能となり、高い発電効率が
得られる。
【００３６】（３）燃焼器燃料流量制御手段によって改
質温度を調整することが可能となり、改質ガスの組成を
保つことが可能となり、高い発電効率が得られる。
質温度を調整することが可能となり、改質ガスの組成を
保つことが可能となり、高い発電効率が得られる。
【００３７】（４）燃焼器燃料ガスの流量と燃焼器の空
気量がほぼ一定となるように制御することにより、燃焼
効率を高く保つことが可能となり、システム全体の発電
も向上する。
気量がほぼ一定となるように制御することにより、燃焼
効率を高く保つことが可能となり、システム全体の発電
も向上する。
【００３８】つまり本発明によれば、高効率で安定した
運転が可能となるものである。
運転が可能となるものである。
【図１】本発明の一実施の形態である水素発生装置を組
み込んだ発電装置の構成図
み込んだ発電装置の構成図
【図２】本発明の異なる実施の形態である水素発生装置
を組み込んだ発電装置の構成図
を組み込んだ発電装置の構成図
【図３】本発明の異なる実施の形態である水素発生装置
を組み込んだ発電装置の構成図
を組み込んだ発電装置の構成図
【図４】本発明の異なる実施の形態である水素発生装置
を組み込んだ発電装置の構成図
を組み込んだ発電装置の構成図
【図５】従来の水素発生装置を組み込んだ発電装置の構
成図
成図
１，２１ 燃料電池 ２，２２ 改質器 ３，２３ バーナ ４，２４ 空気供給装置 ５，２５ 空気側水回収器 ６，２６ 水タンク ７，４１ 燃料側水ポンプ ８，４２ 冷却用ポンプ ９，４３ 冷却用放熱器 １０，２７ 燃料供給装置 １１，２８ 水素発生装置 ３０ 電流計 ３１ 第１の制御器 ３２ 原料燃料流量制御弁 ４４ 第２の制御器 ５１ 温度センサー ５２ 第３の制御器 ６１ 燃焼器燃料流量調整弁 ６２ 送風機 ６３ 第４の制御器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 彰成 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4G040 EA01 EA06 EA07 EB03 EB14 EB43 5H027 AA02 BA01 KK42 KK56 MM12 MM13
Claims (4)
- 【請求項１】原料燃料を水蒸気改質して水素を含む改質
ガスに変換する改質器と、前記原料燃料を供給する原料
燃料供給手段と、水蒸気改質必要水を供給する水供給手
段とを備え、前記原料燃料と前記水蒸気改質必要水との
流量比が略一定となるように前記原料燃料供給手段と前
記水供給手段とを制御する水素発生装置。 - 【請求項２】原料燃料を水蒸気改質して水素を含む改質
ガスに変換する改質器と、燃焼器燃料を用いて前記改質
器を昇温させる燃焼器と、前記燃焼器燃料を供給する燃
焼器燃料供給手段と、前記改質器の温度を計測する温度
計測手段とを備え、前記温度計測手段の温度が略一定に
なるように前記燃焼器燃料供給手段を制御する水素発生
装置。 - 【請求項３】さらに前記燃焼器に空気を送る送風手段を
備え、前記燃焼器燃料の流量と燃焼器へ供給された空気
量との比が略一定となるように前記燃焼器燃料供給手段
と前記送風手段とを制御する請求項２記載の水素発生装
置。 - 【請求項４】原料燃料を水蒸気改質して水素を含む改質
ガスに変換する改質器と、前記原料燃料を供給する原料
燃料供給手段と、を有する水素発生装置を、前記改質ガ
スと空気とを用いて発電を行う燃料電池の前段に配置
し、さらに前記燃料電池から得られる電力の電流を測定
する電流計を備え、前記電流計の値に応じて前記原料燃
料供給手段により前記原料燃料の供給量を制御する水素
発生装置を組み込んだ発電装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33919699A JP2001158604A (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 水素発生装置、およびそれを組み込んだ発電装置 |
| PCT/JP2000/008378 WO2001041244A1 (fr) | 1999-11-29 | 2000-11-28 | Systeme de pile a combustible et procede de fonctionnement associe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33919699A JP2001158604A (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 水素発生装置、およびそれを組み込んだ発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001158604A true JP2001158604A (ja) | 2001-06-12 |
Family
ID=18325158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33919699A Pending JP2001158604A (ja) | 1999-11-29 | 1999-11-30 | 水素発生装置、およびそれを組み込んだ発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001158604A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008000217A1 (de) * | 2006-06-28 | 2008-01-03 | Enerday Gmbh | Brennstoffzellensystem |
-
1999
- 1999-11-30 JP JP33919699A patent/JP2001158604A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008000217A1 (de) * | 2006-06-28 | 2008-01-03 | Enerday Gmbh | Brennstoffzellensystem |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2003115315A (ja) | 固体電解質型燃料電池の運転方法 | |
| JP6943285B2 (ja) | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法 | |
| JP6826436B2 (ja) | 燃料電池システム及びその運転方法 | |
| JP2008262727A (ja) | りん酸形燃料電池発電装置 | |
| JP4296741B2 (ja) | コージェネレーションシステム | |
| JP6721363B2 (ja) | 燃料電池システム及びその運転方法 | |
| JP3443237B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池発電システム | |
| JP3208970B2 (ja) | 燃料電池の温度制御方法及び装置 | |
| JP6870737B2 (ja) | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法 | |
| JP2002168439A (ja) | 燃焼機器 | |
| JPH06314569A (ja) | ハイブリッド燃料電池 | |
| JP2001158604A (ja) | 水素発生装置、およびそれを組み込んだ発電装置 | |
| JP2001325975A (ja) | 燃料電池発電装置とその制御方法 | |
| JP3562378B2 (ja) | 高分子電解質型燃料電池システム | |
| JP2018010763A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP3992423B2 (ja) | 燃料電池システムの運転起動方法およびその装置 | |
| JP4638132B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| JP3758070B2 (ja) | 燃料電池発電装置の運転方法 | |
| JP2002158019A (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JP2002050377A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP3471513B2 (ja) | 燃料電池発電装置およびその燃料切替試験方法 | |
| JP2814706B2 (ja) | 燃料電池発電装置 | |
| JP2001185182A (ja) | 燃料電池発電装置およびその運転方法 | |
| JPS6348774A (ja) | 燃料改質器の燃焼ガス制御装置 | |
| JPH0896822A (ja) | 燃料電池発電装置 |