JP2002308602A - Fuel reforming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は燃料改質装置、特に
起動時の運転に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel reforming apparatus, and more particularly, to a startup operation.
【0002】[0002]
【従来の技術】燃料改質装置の一部を構成する一酸化炭
素除去器を起動する方法が特開平8−133701公報
に開示されている。このものでは燃料改質装置の起動時
にまず燃料蒸気生成手段により燃料蒸気を生成し、その
燃料蒸気を改質器に導入して水素リッチガスを生成す
る。次にこの水素リッチガスに過剰量の酸化剤を混合し
て一酸化炭素除去器に導入する。これにより一酸化炭素
除去器では一酸化炭素の酸化反応の進行と並行して水素
の酸化反応が促進され、この反応熱により一酸化炭素除
去器が昇温する。2. Description of the Related Art A method for starting a carbon monoxide remover constituting a part of a fuel reformer is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-133701. In this apparatus, when a fuel reforming apparatus is started, first, fuel vapor is generated by a fuel vapor generating means, and the fuel vapor is introduced into a reformer to generate a hydrogen-rich gas. Next, an excess amount of an oxidizing agent is mixed with the hydrogen-rich gas and introduced into a carbon monoxide remover. Thereby, in the carbon monoxide remover, the oxidation reaction of hydrogen is promoted in parallel with the progress of the oxidation reaction of carbon monoxide, and the heat of the reaction raises the temperature of the carbon monoxide remover.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料を改質
することにより生成した水素リッチガスには一酸化炭素
が含まれるのであるが、起動した直後で改質触媒(改質
器に用いられている触媒)が低温のときには一酸化炭素
を十分に低減できないため起動開始直後の水素リッチガ
ス中の一酸化炭素濃度が通常運転時より高くなる。例え
ば燃料にメタノールを用いた場合には一時的に例えば3
%程度にもなる。The hydrogen-rich gas produced by reforming the fuel contains carbon monoxide. However, immediately after starting, the reforming catalyst (which is used in the reformer) is used. When the temperature of the catalyst is low, the concentration of carbon monoxide in the hydrogen-rich gas immediately after the start of startup becomes higher than in normal operation because carbon monoxide cannot be sufficiently reduced. For example, when methanol is used as fuel,
%.
【0004】一方、一酸化炭素除去触媒(一酸化炭素除
去器に用いられている触媒)は、一酸化炭素を選択的に
酸化するために一酸化炭素が吸着しやすいように設計さ
れている。また、一酸化炭素除去触媒が低温のときには
一酸化炭素が関与する反応の速度が小さい。このため一
酸化炭素除去触媒が低温のときには反応しない一酸化炭
素に覆われる触媒表面が増大する。On the other hand, a carbon monoxide removal catalyst (a catalyst used in a carbon monoxide remover) is designed so that carbon monoxide is easily adsorbed in order to selectively oxidize carbon monoxide. When the temperature of the carbon monoxide removal catalyst is low, the rate of the reaction involving carbon monoxide is low. Therefore, the surface of the catalyst covered with carbon monoxide which does not react when the temperature of the carbon monoxide removing catalyst is low is increased.
【0005】以上により、燃料改質装置の起動時には次
の現象が生じている。まず水素リッチガス中の高濃度の
一酸化炭素が低温状態の一酸化炭素除去触媒に吸着し、
未反応のまま触媒表面を覆ってしまう。これにより酸化
剤が触媒表面に衝突する頻度が減少するため酸化反応の
進行が遅くなる。この結果、一酸化炭素除去器の昇温が
遅くなるという問題点があった。As described above, the following phenomena occur when the fuel reforming apparatus is started. First, the high concentration of carbon monoxide in the hydrogen-rich gas is adsorbed on the low-temperature carbon monoxide removal catalyst,
The catalyst surface is covered without being reacted. As a result, the frequency of the oxidizing agent colliding with the catalyst surface decreases, so that the progress of the oxidation reaction is slowed. As a result, there is a problem that the temperature rise of the carbon monoxide remover is delayed.
【0006】そこで本発明は、起動時に一酸化炭素除去
器での酸化反応を先に開始させ、その後に改質器での酸
化反応を開始させることにより、一酸化炭素除去器の昇
温を早め燃料改質装置全体の起動を時間を短縮すること
を目的とする。Therefore, the present invention hastens the temperature rise of the carbon monoxide remover by starting the oxidation reaction in the carbon monoxide remover at the time of start-up and then starting the oxidation reaction in the reformer. An object of the present invention is to reduce the time required to start the entire fuel reformer.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】第1の発明は、燃料蒸気
を生成する燃料蒸気生成手段と、この燃料蒸気生成手段
からの燃料蒸気と酸化剤との酸化反応により水素リッチ
ガスを生成する改質器と、この水素リッチガスに含まれ
る一酸化炭素を酸化剤との酸化反応により低減する一酸
化炭素除去器とをこの順に直列に備えた燃料改質装置に
おいて、起動時に一酸化炭素除去器での酸化反応を先に
開始させ、その後に改質器での酸化反応を開始させる制
御手段を備える。According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel vapor generating means for generating fuel vapor, and a reforming method for generating a hydrogen-rich gas by an oxidation reaction between the fuel vapor from the fuel vapor generating means and an oxidizing agent. And a carbon monoxide remover that reduces carbon monoxide contained in the hydrogen-rich gas by an oxidation reaction with an oxidizing agent in series in this order. Control means is provided to start the oxidation reaction first and then start the oxidation reaction in the reformer.
【0008】第2の発明では、第1の発明において起動
時の一酸化炭素除去器での酸化反応の反応物が、燃料蒸
気と酸化剤とである。[0008] In the second invention, the reactants of the oxidation reaction in the carbon monoxide remover at the time of startup in the first invention are fuel vapor and an oxidant.
【0009】第3の発明では、第2の発明において燃料
蒸気と酸化剤を一酸化炭素除去器に供給する手段が、燃
料蒸気生成手段からの燃料蒸気を酸化反応を起こさせる
ことなく改質器を介して流出させた後に酸化剤を混合し
て一酸化炭素除去器に流入させる手段である。According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the means for supplying the fuel vapor and the oxidant to the carbon monoxide remover is characterized in that the fuel vapor from the fuel vapor generating means does not cause an oxidation reaction in the reformer. Means for mixing the oxidizing agent after flowing out through the carbon monoxide remover.
【0010】第4の発明では、第3の発明において燃料
蒸気生成手段が、燃料と酸化剤との酸化反応により高温
ガスを生成する燃焼器と、この高温ガスで燃料を気化し
て燃料蒸気とする気化器とからなる場合に、燃焼器にお
ける燃料の燃焼雰囲気が理論空燃比かそれよりもわずか
にリーンの状態となるように燃料流量と空気流量の比率
を設定する。According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the fuel vapor generating means includes a combustor for generating a high-temperature gas by an oxidation reaction between the fuel and an oxidant, and a fuel vapor generated by vaporizing the fuel with the high-temperature gas. When the carburetor comprises a carburetor, the ratio between the fuel flow rate and the air flow rate is set such that the combustion atmosphere of the fuel in the combustor becomes a stoichiometric air-fuel ratio or slightly leaner.
【0011】第5の発明では、第2の発明において燃料
蒸気生成手段と改質器を接続する第1流路と、改質器と
一酸化炭素除去器とを接続する第2流路と、第1流路か
ら分岐して改質器を迂回し第2流路に合流するバイパス
路と、燃料蒸気生成手段からの燃料蒸気の流れる流路を
バイパス路と改質器を経る流路とで選択的に切換える流
路切換手段とを備え、燃料蒸気と酸化剤を一酸化炭素除
去器に供給する手段が、流路切換手段を用いてバイパス
路側に流路を切換え、この切換えられた流路であるバイ
パス路を介して燃料蒸気生成手段からの燃料蒸気を流し
た後に酸化剤を混合して一酸化炭素除去器に流入させる
手段である。According to a fifth aspect, in the second aspect, a first flow path connecting the fuel vapor generating means and the reformer, a second flow path connecting the reformer and the carbon monoxide remover, A bypass that branches off from the first flow path and bypasses the reformer and joins the second flow path; and a flow path through which the fuel vapor flows from the fuel vapor generation means flows through the bypass path and the flow path that passes through the reformer. Means for selectively switching the flow path, wherein the means for supplying the fuel vapor and the oxidant to the carbon monoxide remover switches the flow path to the bypass path using the flow path switching means, and the switched flow path This is means for mixing the oxidant after flowing the fuel vapor from the fuel vapor generation means through the bypass passage, and flowing the mixed oxidant into the carbon monoxide remover.
【0012】第6の発明では、第1から第5までのいず
れか一つの発明において起動開始からの時間を計測する
手段を備え、この計測される時間に基づいて改質器での
酸化反応を開始させる時期を制御する。According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, there is provided a means for measuring a time from the start of the start, and the oxidation reaction in the reformer is performed based on the measured time. Control when it starts.
【0013】第7の発明では、第1から第5までのいず
れか一つの発明において一酸化炭素除去器の温度を検出
する手段を備え、この検出される温度に基づいて改質器
での酸化反応を開始させる時期を制御する。According to a seventh aspect, in any one of the first to fifth aspects, there is provided means for detecting the temperature of the carbon monoxide remover, and the oxidation in the reformer is performed based on the detected temperature. Control when the reaction starts.
【0014】[0014]
【発明の効果】一酸化炭素除去触媒が活性化する前に一
酸化炭素除去器に対して改質器より一酸化炭素を含んだ
水素リッチガスが導入されたのでは、一酸化炭素が触媒
表面に吸着され、未反応のまま触媒表面を覆ってしまう
ことになるが、第1の発明によれば、改質器での酸化反
応により一酸化炭素が流出するよりも前に、一酸化炭素
除去器での酸化反応が開始されるので一酸化炭素除去器
が先に昇温し酸化剤が触媒表面に衝突する頻度が高くな
る(一酸化炭素除去触媒が活性化してゆく)。これによ
り、遅れて改質器での酸化反応が開始され改質器で生成
された一酸化炭素が一酸化炭素除去器に流入してきて
も、酸化剤が触媒表面に衝突する頻度が高くなったぶん
酸化反応の進行が早くなることから、一酸化炭素を反応
よく酸化させることができる。これにより、一酸化炭素
が触媒表面に吸着されて未反応のまま触媒表面を覆って
しまう事態を避けることができるととともに、一酸化炭
素除去器の昇温を従来技術より早めることができ、燃料
改質装置の起動時間を短縮することができる。According to the present invention, if a hydrogen-rich gas containing carbon monoxide is introduced from the reformer to the carbon monoxide remover before the carbon monoxide removal catalyst is activated, the carbon monoxide is deposited on the catalyst surface. Although the catalyst surface is adsorbed and unreacted, it covers the catalyst surface. However, according to the first invention, before the carbon monoxide flows out by the oxidation reaction in the reformer, the carbon monoxide remover is removed. As the oxidation reaction starts, the temperature of the carbon monoxide remover rises first, and the frequency of the oxidant colliding with the catalyst surface increases (the carbon monoxide removal catalyst becomes activated). As a result, even if the oxidation reaction in the reformer is started with a delay and the carbon monoxide generated in the reformer flows into the carbon monoxide remover, the frequency of the oxidant colliding with the catalyst surface is likely to increase. Since the progress of the oxidation reaction is accelerated, carbon monoxide can be oxidized with good reaction. As a result, it is possible to avoid a situation in which carbon monoxide is adsorbed on the catalyst surface and cover the catalyst surface in an unreacted state, and it is possible to raise the temperature of the carbon monoxide remover faster than in the conventional technology, The starting time of the reformer can be shortened.
【0015】起動時の一酸化炭素除去器での酸化反応の
反応物を燃料蒸気と酸化剤で構成するのであれば燃料蒸
気の生成にはすでにある燃料蒸気生成手段を共用できる
ので、第2の発明によれば燃料改質装置の構成を簡素に
することができる。If the reactant of the oxidation reaction in the carbon monoxide remover at the time of start-up is composed of fuel vapor and an oxidizing agent, the existing fuel vapor generating means can be used for the generation of fuel vapor. According to the invention, the configuration of the fuel reformer can be simplified.
【0016】第3、第4の発明によれば、従来技術にお
ける既存の装置構成のまま起動時の運転方法を変えるだ
けであるので、既存の装置構成を変更する必要がない。According to the third and fourth aspects of the present invention, it is only necessary to change the operation method at the time of startup while keeping the existing device configuration in the prior art, so that there is no need to change the existing device configuration.
【0017】第5の発明によれば、燃料蒸気生成手段か
らの燃料蒸気がバイパス路を介して一酸化炭素除去器に
流入する。バイパス路は単なる配管であり熱容量が改質
器より小さいので、一酸化炭素除去器に流入する燃料蒸
気の温度低下が改質器を経て流れる場合よりも小さくな
る。すなわち燃料蒸気の温度が高い方が反応速度が大き
くなり酸化反応の進行が早くなることから、第5の発明
によれば燃料蒸気を改質器を経て流す場合より一酸化炭
素除去器の昇温をさらに早めることができる。According to the fifth aspect, the fuel vapor from the fuel vapor generating means flows into the carbon monoxide remover via the bypass. Since the bypass is merely a pipe and has a smaller heat capacity than the reformer, the temperature drop of the fuel vapor flowing into the carbon monoxide remover is smaller than when the fuel vapor flows through the reformer. In other words, the higher the temperature of the fuel vapor, the higher the reaction rate and the faster the oxidation reaction. Therefore, according to the fifth aspect, the temperature of the carbon monoxide remover is higher than when the fuel vapor flows through the reformer. Can be further accelerated.
【0018】第6の発明によれば起動開始からの時間に
基づくシーケンシャル制御でよいため制御が簡単であ
る。According to the sixth aspect of the present invention, sequential control based on the time from the start of activation is sufficient, so that control is simple.
【0019】起動開始からの時間に基づくシーケンシャ
ル制御であれば燃料改質装置の起動前に一酸化炭素除去
器の温度が既に高い場合(燃料改質装置の運転を停止し
た直後に再び燃料改質装置を起動する場合)にも改質器
の反応を開始する時期が冷間起動時と同じになってしま
うが、第7の発明によれば、燃料改質装置の起動前に一
酸化炭素除去器の温度が既に高い場合に合わせて改質器
の反応を開始する時期を早めることができる。In the case of the sequential control based on the time from the start of the start, if the temperature of the carbon monoxide remover is already high before the start of the fuel reforming apparatus (the fuel reforming is performed immediately after the operation of the fuel reforming apparatus is stopped). The time to start the reaction of the reformer also becomes the same as the time of the cold start when the apparatus is started), but according to the seventh invention, the carbon monoxide removal is performed before the start of the fuel reformer. When the temperature of the reformer is already high, the timing of starting the reaction of the reformer can be advanced.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【0021】図1に燃料改質装置の第1実施形態のブロ
ック構成図を示すと、燃料改質装置は化学反応が生じる
反応部、この反応部に燃料であるメタノールを供給する
燃料供給系統、反応部に酸化剤としての空気を供給する
空気供給系統の3つの部分からなり、各部分の詳細は次
の通りである。まず反応部は、燃焼器1、気化器2、改
質器4、一酸化炭素除去器6、これらを直列に接続する
流路3、5、7、8からなり、さらに通常運転に移行す
る前にはガスを燃焼器・蒸発器(図示しない)へと流
し、通常運転に移行した後に燃料電池スタックへと流す
機構(流路28と遮断弁29、30)を備えている。燃
料供給系統は、メタノールポンプ9、燃料供給通路1
0、12、インジェクタ11、13から、これに対して
空気供給系統は、空気コンプレッサ14、空気供給通路
15、17、19、これら通路の開閉を行うとともに、
開いた状態では燃焼器1、改質器4、一酸化炭素除去器
6への空気流量を調整するバルブ16、18、20から
構成されている。FIG. 1 shows a block diagram of a first embodiment of the fuel reformer. The fuel reformer includes a reaction section in which a chemical reaction occurs, a fuel supply system for supplying methanol as fuel to the reaction section, It consists of three parts of an air supply system that supplies air as an oxidant to the reaction part, and details of each part are as follows. First, the reaction section is composed of a combustor 1, a vaporizer 2, a reformer 4, a carbon monoxide remover 6, and flow paths 3, 5, 7, and 8 connecting these in series. Is provided with a mechanism (flow path 28 and shut-off valves 29, 30) for flowing gas to a combustor / evaporator (not shown) and flowing to a fuel cell stack after transition to normal operation. The fuel supply system includes a methanol pump 9 and a fuel supply passage 1
The air supply system opens and closes the air compressor 14, the air supply passages 15, 17, and 19 from the injectors 0 and 12 and the injectors 11 and 13.
In the opened state, it is constituted by valves 16, 18 and 20 for adjusting the air flow rate to the combustor 1, the reformer 4 and the carbon monoxide remover 6.
【0022】ここで、燃料改質装置の通常運転時の運転
方法について簡単に説明する。なお、この状態では燃焼
器1と気化器2の運転は停止されている。Here, the operation method of the fuel reformer during normal operation will be briefly described. In this state, the operations of the combustor 1 and the carburetor 2 are stopped.
【0023】図示しない燃焼器で生成した高温ガスによ
り、図示しない蒸発器において気化したメタノール蒸気
と水蒸気とが流路21を介して流路5に導入され、ここ
でバルブ18により調量された空気と混合される。この
混合されたメタノール蒸気と水蒸気と空気とが流入する
改質器4では、改質触媒であるCu/ZnO上において
次に示す反応が生じることにより水素リッチガスが生成
され流路7に流出する。The high-temperature gas generated in the combustor (not shown) introduces methanol vapor and water vapor vaporized in the evaporator (not shown) into the flow path 5 through the flow path 21, and the air metered by the valve 18 here. Mixed with. In the reformer 4 into which the mixed methanol vapor, water vapor, and air flow, a reaction described below occurs on Cu / ZnO, which is a reforming catalyst, to generate a hydrogen-rich gas and flow out to the flow path 7.
【0024】 2CH3OH+O2→2CO2+4H2 (1) CH3OH+H2O→CO2+3H2 (2) この際、次に示す反応も進行しているため水素リッチガ
ス中には一酸化炭素COが例えば約1%程度含まれてい
る。2CH 3 OH + O 2 → 2CO 2 + 4H 2 (1) CH 3 OH + H 2 O → CO 2 + 3H 2 (2) At this time, since the following reaction is also proceeding, carbon monoxide CO is contained in the hydrogen-rich gas. Is contained, for example, at about 1%.
【0025】 CH3OH→CO+2H2 (3) この一酸化炭素の濃度を低減するために改質器4からの
水素リッチガスに対してバルブ20で調量された空気が
混合され、一酸化炭素除去器6に導かれる。一酸化炭素
除去器6では一酸化炭素除去触媒であるPt/Ru/A
l2O3において次に示す反応が生じることにより、水素
リッチガス中の一酸化炭素濃度が例えば約40ppm以
下まで低減されて流路8に流出する。CH 3 OH → CO + 2H 2 (3) In order to reduce the concentration of carbon monoxide, air metered by the valve 20 is mixed with the hydrogen-rich gas from the reformer 4 to remove carbon monoxide. It is led to the vessel 6. In the carbon monoxide remover 6, Pt / Ru / A which is a carbon monoxide removal catalyst is used.
When the following reaction occurs in l 2 O 3 , the concentration of carbon monoxide in the hydrogen-rich gas is reduced to, for example, about 40 ppm or less and flows out to the flow channel 8.
【0026】 2CO+O2→2CO2 (4) そして、この一酸化炭素濃度の低減された水素リッチガ
スが、図示しない燃料電池スタックへと導かれる。この
とき一方の遮断弁29は開いた状態、他方の遮断弁30
は閉じた状態にある。2CO + O 2 → 2CO 2 (4) Then, the hydrogen-rich gas having a reduced carbon monoxide concentration is led to a fuel cell stack (not shown). At this time, one of the shut-off valves 29 is open, and the other
Is closed.
【0027】このように運転されるのであるが、通常運
転時と異なる冷間状態での起動時には改質器4、一酸化
炭素除去器6が低温の状態にあり各触媒が未活性化の状
態にあるので、触媒を活性化するため、燃焼器1、気化
器2からなる燃料蒸気生成手段の運転並びにバルブ1
8、20の開閉制御を起動開始からの時間に基づくシー
ケンシャル制御で行う。このシーケンシャル制御を以下
時系列的に説明する。The operation is performed as described above. However, when starting in a cold state different from the normal operation, the reformer 4 and the carbon monoxide remover 6 are in a low temperature state, and each catalyst is in an inactive state. In order to activate the catalyst, the operation of the fuel vapor generation means including the combustor 1 and the carburetor 2 and the operation of the valve 1
The opening and closing control of 8, 20 is performed by sequential control based on the time from the start of activation. The sequential control will be described in time series below.
【0028】起動開始の前にはメタノールポンプ9、空
気コンプレッサ14は作動停止状態にあり、インジェク
タ11、13およびバルブ16、18、20、遮断弁2
9、30は総て全閉状態にある。グロープラグ22も非
通電状態である。Before the start of the operation, the methanol pump 9 and the air compressor 14 are in an operation stop state, and the injectors 11, 13 and the valves 16, 18, 20 and the shut-off valve 2
9 and 30 are all in the fully closed state. The glow plug 22 is also in a non-energized state.
【0029】起動開始時にメタノールポンプ9と空気コ
ンプレッサ14の駆動を開始してインジェクタ11にメ
タノールを、バルブ16に空気を圧送し、グロープラグ
22への通電を開始してグロープラグ22を加熱する。
これらの操作と同時にあるいは所定時間後にインジェク
タ11、バルブ16、遮断弁30を開くと、メタノール
がインジェクタ11により微粒化されて燃焼器1内に噴
射され、このメタノールはバルブ16を介して導入され
る空気中の酸素の存在のもとでグロープラグ22により
点火され燃焼する。このメタノールの燃焼により生成さ
れる高温のガスが流路3を介して気化器2に流入する。At the start of operation, the methanol pump 9 and the air compressor 14 are driven to start pumping methanol to the injector 11 and air to the valve 16, and start energizing the glow plug 22 to heat the glow plug 22.
When the injector 11, the valve 16, and the shut-off valve 30 are opened at the same time or after a predetermined time, methanol is atomized by the injector 11 and injected into the combustor 1, and the methanol is introduced through the valve 16. It is ignited by the glow plug 22 and burns in the presence of oxygen in the air. The high-temperature gas generated by the combustion of the methanol flows into the vaporizer 2 via the flow path 3.
【0030】この場合、従来技術と相違して、燃焼器1
内でのメタノールの燃焼雰囲気が理論空燃比かそれより
もわずかにリーンの状態となるようにインジェクタ11
からの燃料流量に対する空気流量の比率をバルブ16に
より調量している(バルブ16の開度を設定してい
る)。したがって、燃焼器1からの高温のガス中に酸素
は殆ど含まれいないかごく僅かの量しか含まれておら
ず、そのガスの組成はメタノールの燃焼により生じた水
蒸気および二酸化炭素と燃えなかった窒素になる。In this case, unlike the prior art, the combustor 1
The injector 11 is controlled so that the combustion atmosphere of methanol in the fuel tank is at a stoichiometric air-fuel ratio or slightly leaner.
The ratio of the air flow rate to the fuel flow rate is adjusted by the valve 16 (the opening of the valve 16 is set). Therefore, the high-temperature gas from the combustor 1 contains little or no oxygen in the high-temperature gas, and the composition of the gas is reduced to water vapor, carbon dioxide, and unburned nitrogen generated by the combustion of methanol. Become.
【0031】気化器2にはメタノールポンプ9から圧送
されるメタノールがインジェクタ13により微粒化して
噴射され、気化器2内において流路3より導入される高
温のガスの熱エネルギーによりこの微粒化されたメタノ
ールの気化が促進されメタノール蒸気が生成される。そ
してこのメタノール蒸気に対して、水蒸気と窒素と二酸
化炭素とを主成分とする高温のガスとが混合されたガス
が気化器2から流出し、流路5を介して改質器4に導入
される。Methanol pumped from the methanol pump 9 is atomized and injected into the vaporizer 2 by the injector 13, and is atomized by the thermal energy of the high-temperature gas introduced from the flow path 3 in the vaporizer 2. The vaporization of methanol is promoted, and methanol vapor is generated. Then, a gas obtained by mixing a high-temperature gas containing water vapor, nitrogen and carbon dioxide as main components with respect to the methanol vapor flows out of the vaporizer 2 and is introduced into the reformer 4 through the flow path 5. You.
【0032】改質器4に導入されるこの混合ガスには前
述したように酸素が含まれていないかごく僅かの量であ
り、起動開始当初はバルブ18は従来技術と異なり全閉
位置にあって空気が改質器4に対して導入されることが
ないため、上記の化学反応式(1)に示す反応はほとん
ど生じない。一方、気化器2から流出した混合ガスの熱
エネルギーは改質器4の触媒層の昇温に消費されるた
め、吸熱反応である蒸気の化学式(2)および(3)に
示す反応もほとんど生じることがない。そのため改質器
4に流入した混合ガスはその混合組成のまま流路7に流
出して一酸化炭素除去器6に流入する。This mixed gas introduced into the reformer 4 does not contain oxygen as described above, and has a very small amount. At the beginning of the startup, unlike the prior art, the valve 18 is in the fully closed position. Thus, since the air is not introduced into the reformer 4, the reaction represented by the chemical reaction formula (1) hardly occurs. On the other hand, since the thermal energy of the mixed gas flowing out of the vaporizer 2 is consumed for raising the temperature of the catalyst layer of the reformer 4, almost all of the reaction represented by the chemical formulas (2) and (3) of the endothermic reaction occurs. Nothing. Therefore, the mixed gas that has flowed into the reformer 4 flows out of the flow path 7 with its mixed composition and flows into the carbon monoxide remover 6.
【0033】燃焼器1の運転を開始してから所定時間が
経過したt1でバルブ20を先に開くと(図2参照)、
上記の混合ガスにバルブ20で調量された空気が混合さ
れ、この空気混合ガスが一酸化炭素除去器6に流入す
る。バルブ20を開いた後ではこのバルブ20より流入
する空気中の酸素の存在により、一酸化炭素除去器4で
は低温においても前記空気混合ガスに含まれるメタノー
ルと酸素とを反応物として次に示す発熱反応が容易に生
じるので一酸化炭素除去器6が速やかに昇温する。When the valve 20 is opened first at t1 when a predetermined time has elapsed since the operation of the combustor 1 was started (see FIG. 2),
Air measured by the valve 20 is mixed with the mixed gas, and the air mixed gas flows into the carbon monoxide remover 6. After the valve 20 is opened, the presence of oxygen in the air flowing from the valve 20 causes the carbon monoxide remover 4 to generate methanol and oxygen contained in the air-mixed gas as reactants even at a low temperature. Since the reaction easily occurs, the temperature of the carbon monoxide remover 6 rises quickly.
【0034】 2CH3OH+3O2→2CO2+4H2O (5) この一酸化炭素除去器4の昇温をしばらく継続した後で
バルブ18を開く。つまりバルブ20の開弁より所定時
間が経過したt3になってバルブ20よりも遅らせてバ
ルブ18を開く(図2参照)。このバルブ18の開弁に
より気化器2より流出する混合ガスに対して空気が混合
され、この空気混合ガスが改質器4に流入すると、主と
して上記の化学反応式(1)に示す発熱反応が進行し、
改質器4の昇温が開始される。2CH 3 OH + 3O 2 → 2CO 2 + 4H 2 O (5) After the temperature of the carbon monoxide remover 4 is continued for a while, the valve 18 is opened. That is, at time t3 when a predetermined time has elapsed from the opening of the valve 20, the valve 18 is opened later than the valve 20 (see FIG. 2). When the mixed gas flowing out of the vaporizer 2 is mixed with air by opening the valve 18, and the air mixed gas flows into the reformer 4, the exothermic reaction mainly represented by the chemical reaction formula (1) occurs. Progress,
The temperature rise of the reformer 4 is started.
【0035】これ以降、一酸化炭素除去器6では上記の
化学反応式(4)と次に示す反応が主として進行し昇温
がさらに継続される。Thereafter, in the carbon monoxide remover 6, the above chemical reaction formula (4) and the following reaction mainly proceed, and the temperature is further increased.
【0036】 2H2 +O2→2H2O (6) そして、図示しない蒸発器が、メタノールと水とを十分
に気化できる状態になったら、その蒸気を流路5に供給
されるが、そのタイミングで燃焼器1と気化器2の運転
を停止する(インジェクタ11、13とバルブ16を全
閉とし、グロープラグ22への通電を遮断する)。2H 2 + O 2 → 2H 2 O (6) Then, when an evaporator (not shown) is in a state where methanol and water can be sufficiently vaporized, the vapor is supplied to the flow path 5. To stop the operation of the combustor 1 and the carburetor 2 (the injectors 11 and 13 and the valve 16 are fully closed, and the power supply to the glow plug 22 is cut off).
【0037】本実施形態では図示しない蒸発器が、メタ
ノールと水とを十分に気化できる状態になったかどうか
も起動開始からの時間に基づいて行っている。つまり起
動開始から所定時間が経過したら、図示しない蒸発器
が、メタノールと水とを十分に気化できる状態になった
と判定させる。もちろんこれに限らず、図示しない蒸発
器出口の燃焼ガス温度をセンサにより検出して判断する
ようにしてもかまわない。In the present embodiment, whether or not the evaporator (not shown) can sufficiently evaporate methanol and water is also determined based on the time from the start of startup. In other words, when a predetermined time has elapsed from the start of the startup, it is determined that the evaporator (not shown) is in a state where it can sufficiently vaporize methanol and water. Of course, the present invention is not limited to this, and the temperature of the combustion gas at the evaporator outlet (not shown) may be detected and detected by a sensor.
【0038】起動開始時には前述のように遮断弁29は
閉じられこれに対して遮断弁30が開かれた状態にある
ので、起動開始直後で一酸化除去触媒が未活性状態にあ
り一酸化炭素除去器6からの改質ガス中の一酸化炭素濃
度が所定値(例えば40ppm)以下にまで低減されて
いない状態の改質ガスは燃料電池スタックヘと供給され
ることがなく図示しない燃焼器へと導入される。At the start of startup, the shutoff valve 29 is closed and the shutoff valve 30 is opened as described above. Therefore, immediately after the start of startup, the catalyst for removing monoxide is in an inactive state, and the catalyst for removing carbon monoxide is removed. The reformed gas in a state where the carbon monoxide concentration in the reformed gas from the reactor 6 has not been reduced to a predetermined value (for example, 40 ppm) or less is introduced into a combustor (not shown) without being supplied to the fuel cell stack. Is done.
【0039】一方、改質器4と一酸化炭素除去器6とが
十分に昇温することにより一酸化炭素除去器6から流出
する改質ガス中の一酸化炭素濃度が40ppm以下に低
減した(つまり一酸化炭素除去触媒が活性化した)と判
断したら遮断弁29を開き遮断弁30を閉じて一酸化炭
素濃度が40ppm以下に低減したこの改質ガスを燃料
電池スタックへと供給する。これによって通常運転に移
行する。On the other hand, when the temperature of the reformer 4 and the carbon monoxide remover 6 is sufficiently increased, the concentration of carbon monoxide in the reformed gas flowing out of the carbon monoxide remover 6 is reduced to 40 ppm or less ( That is, when it is determined that the carbon monoxide removal catalyst has been activated), the shutoff valve 29 is opened and the shutoff valve 30 is closed to supply the reformed gas having the carbon monoxide concentration reduced to 40 ppm or less to the fuel cell stack. This causes a transition to normal operation.
【0040】この場合、一酸化炭素濃度が40ppm以
下に低減したかどうかの判定も起動開始からの経過時間
に基づいて行っている。すなわち起動開始から所定時間
が経過したt4で一酸化炭素除去器6からの改質ガス中
の一酸化炭素濃度が40ppm以下に低減したと判断し
ている(図2参照)。これに限らず一酸化炭素除去器6
出口の一酸化炭素濃度をセンサにより検出して判断する
ようにしてもかまわない。In this case, the determination as to whether the carbon monoxide concentration has been reduced to 40 ppm or less is also made based on the elapsed time from the start of activation. That is, it is determined that the carbon monoxide concentration in the reformed gas from the carbon monoxide remover 6 has been reduced to 40 ppm or less at t4 when a predetermined time has elapsed from the start of the startup (see FIG. 2). Not limited to this, carbon monoxide remover 6
The sensor may detect and determine the concentration of carbon monoxide at the outlet.
【0041】図2は本実施形態と従来技術とで燃料改質
装置の起動時間を比較したものである。燃料改質装置の
起動時間とは起動開始から、一酸化炭素除去器6から流
出する改質ガス中の一酸化炭素濃度が40ppm以下と
なり燃料電池スタックへの改質ガスの導入が可能となる
までの時間のことである。FIG. 2 shows a comparison of the starting time of the fuel reformer between the present embodiment and the prior art. The start-up time of the fuel reforming device is from the start of the start-up until the concentration of carbon monoxide in the reformed gas flowing out of the carbon monoxide remover 6 becomes 40 ppm or less and the reformed gas can be introduced into the fuel cell stack. It's time.
【0042】従来技術の燃料改質装置もその構成は図1
とほぼ同様である。ただし、バルブ18、20を開く順
序が本実施形態と異なり、図示のようにバルブ18を先
に開くことでまず改質器4において水素リッチガスを生
成し、これと空気中の酸素とを反応物とし、上記の化学
反応式(4)と(6)とに示す反応を利用することによ
り、一酸化炭素除去器6を昇温している。しかしなが
ら、起動した直後で改質触媒が低温のときには改質器4
において一酸化炭素を十分に低減できないため、水素リ
ッチガス中の一酸化炭素濃度が通常よりも高い例えば3
%程度にもなる。このガスが同じく低温のために一酸化
炭素除去触媒が未活性化状態にある一酸化炭素除去器6
に流入すると、一酸化炭素がその触媒に吸着し未反応の
まま触媒表面を覆ってしまう。これにより酸素が触媒表
面に衝突する頻度が減少するため上記の化学反応式
(4)と(6)とに示す反応の進行を遅くしていた。The structure of a conventional fuel reformer is also shown in FIG.
Is almost the same as However, the order in which the valves 18 and 20 are opened is different from the present embodiment. By opening the valve 18 first as shown in the figure, a hydrogen-rich gas is first generated in the reformer 4, and this is reacted with oxygen in the air. The temperature of the carbon monoxide remover 6 is raised by utilizing the reactions shown in the chemical reaction formulas (4) and (6). However, immediately after startup, when the reforming catalyst is at a low temperature, the reformer 4
Cannot sufficiently reduce carbon monoxide, the concentration of carbon monoxide in the hydrogen-rich gas is higher than normal, for example, 3
%. Since this gas is also at a low temperature, the carbon monoxide removing catalyst is in an inactivated state.
When flowing into the catalyst, carbon monoxide is adsorbed by the catalyst and covers the surface of the catalyst without reacting. As a result, the frequency of collision of oxygen with the catalyst surface decreases, so that the progress of the reaction represented by the chemical reaction formulas (4) and (6) is slowed down.
【0043】これに対して本実施形態によれば、バルブ
20のほうを先に開いて一酸化炭素除去器6の昇温を優
先させることとしたので、一酸化炭素除去触媒の昇温が
従来技術より早くなり、図2のように燃料改質装置全体
の起動時間をt5からt4へと短縮することができた。On the other hand, according to the present embodiment, the valve 20 is opened first and the temperature rise of the carbon monoxide remover 6 is prioritized. As a result, the start-up time of the entire fuel reformer was reduced from t5 to t4 as shown in FIG.
【0044】図3は第2実施形態の燃料改質装置の構成
を示すブロック図で、第1実施形態の図1と同一部分に
は同一符号を付けている。FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the fuel reforming apparatus according to the second embodiment. The same parts as those in FIG. 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
【0045】第2実施形態は、第1実施形態に対して、
流路5から分岐して改質器4を迂回し流路7に合流する
バイパス路23を設けると共に、バイパス路23および
このバイパス路23が合流する点より上流側の流路7に
常閉の遮断弁24、25を介装したものである。2つの
遮断弁24、25はバイパス路23へのガス流れと改質
器4へのガス流れとを切換えるためのもので、流路を切
換えることができれば他の構成でもよい。例えばバイパ
ス路23の分岐点や合流点に三方弁を設置すればよい。The second embodiment differs from the first embodiment in that
A bypass 23 is provided which branches off from the flow path 5 and bypasses the reformer 4 and joins the flow path 7. The bypass 23 and the flow path 7 upstream of the point where the bypass 23 joins are normally closed. This is provided with shutoff valves 24 and 25 interposed. The two shutoff valves 24 and 25 are for switching the gas flow to the bypass passage 23 and the gas flow to the reformer 4, and may have another configuration as long as the flow passage can be switched. For example, a three-way valve may be installed at a junction or a junction of the bypass passage 23.
【0046】第2実施形態による燃料改質装置の起動時
の運転方法について説明する。An operation method of the fuel reformer according to the second embodiment at the time of startup will be described.
【0047】気化器2からメタノール蒸気、水蒸気、窒
素、二酸化炭素を主成分とする混合ガスが流路5に流出
する行程までは第1実施形態と同じである。起動開始時
には遮断弁24を開き、遮断弁25を全閉としておく。
このため起動開始当初は気化器2からの混合ガスが改質
器4へは流入せずにバイパス路23を介して一酸化炭素
除去器6に流入する。その後、バルブ20が開いて空気
が上記の混合ガスに混合されると、この空気混合ガスが
流入する一酸化炭素除去器6では昇温が開始され、一酸
化炭素除去器6がある程度まで昇温したら遮断弁24を
全閉位置へ、遮断弁25を開位置へと切換えると共にバ
ルブ18を開き、気化器2からの混合ガスに空気を混合
させて改質器4に流入させる。これによって改質器4で
は発熱反応が進行し改質器4が昇温する。以後の運転は
第1実施形態と同様である。The process is the same as that of the first embodiment up to the step in which the mixed gas containing methanol vapor, water vapor, nitrogen and carbon dioxide as main components flows out of the vaporizer 2 into the flow path 5. At the start of startup, the shutoff valve 24 is opened and the shutoff valve 25 is fully closed.
Therefore, at the beginning of the startup, the mixed gas from the vaporizer 2 does not flow into the reformer 4 but flows into the carbon monoxide remover 6 via the bypass passage 23. After that, when the valve 20 is opened and the air is mixed with the above-mentioned mixed gas, the temperature rise is started in the carbon monoxide remover 6 into which the air mixed gas flows, and the temperature is raised to a certain degree. Then, the shutoff valve 24 is switched to the fully closed position and the shutoff valve 25 is switched to the open position, and the valve 18 is opened. Air is mixed with the mixed gas from the vaporizer 2 and flows into the reformer 4. As a result, an exothermic reaction proceeds in the reformer 4, and the temperature of the reformer 4 rises. The subsequent operation is the same as in the first embodiment.
【0048】このように、第2実施形態においては混合
ガスが改質器4をバイパスして一酸化炭素除去器6にま
ず流入する。バイパス路23は単なる配管であり改質器
4よりも熱容量が小さいので、改質器4を介して混合ガ
スを一酸化炭素除去器6に流入させるようにしている第
1実施形態の場合より一酸化炭素除去器6に流入する混
合ガスの温度低下が小さくなる。すなわち一酸化炭素除
去器6に流入する混合ガスの温度が高くなる第2実施形
態の方が一酸化炭素除去器6での反応速度が大きくなり
酸化反応の進行が早くなるので、第2実施形態によれば
一酸化炭素除去触媒6が昇温するのを第1実施形態の場
合よりもさらに早めることができる。As described above, in the second embodiment, the mixed gas first flows into the carbon monoxide remover 6 bypassing the reformer 4. Since the bypass 23 is a simple pipe and has a smaller heat capacity than the reformer 4, the mixed gas flows into the carbon monoxide remover 6 through the reformer 4 as compared with the first embodiment. The temperature drop of the mixed gas flowing into the carbon oxide remover 6 is reduced. That is, in the second embodiment in which the temperature of the mixed gas flowing into the carbon monoxide remover 6 is higher, the reaction speed in the carbon monoxide remover 6 is higher, and the progress of the oxidation reaction is faster. According to this, the temperature of the carbon monoxide removal catalyst 6 can be increased more quickly than in the first embodiment.
【0049】図4は第3実施形態の燃料改質装置の構成
を示すブロック図で、第1実施形態と同一部分には同一
符号を付けている。FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the fuel reforming apparatus according to the third embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
【0050】第1実施形態では一酸化炭素除去器6があ
る程度まで昇温したかどうかの判定を起動開始からの経
過時間に基づいて行ったが、第3実施形態は一酸化炭素
除去器6の温度をセンサ26により検出し、コントロー
ラ27によりその検出温度に基づいて一酸化炭素除去器
6がある程度まで昇温したかどうかを判定させるととも
に、一酸化炭素除去器6がある程度まで昇温したと判定
したときバルブ18を開かせるようにしたものである。In the first embodiment, whether or not the temperature of the carbon monoxide remover 6 has risen to a certain degree is determined based on the elapsed time from the start of activation. The temperature is detected by the sensor 26 and the controller 27 determines whether or not the temperature of the carbon monoxide remover 6 has risen to a certain degree based on the detected temperature, and determines that the temperature of the carbon monoxide remover 6 has risen to a certain degree. When this is done, the valve 18 is opened.
【0051】コントローラ27で行われる制御内容を図
5のフローチャートに基づいて説明する。ただし、バル
ブ18以外については第1実施形態と同様に起動開始か
らの時間に基づいてシーケンシャル制御することに変わ
りなく、したがって図5にはバルブ18の駆動に関して
だけ記載している。図5のフローが開始されるのはバル
ブ20が開かれた後である。なお、必要に応じてバルブ
18以外についても触れる。The control performed by the controller 27 will be described with reference to the flowchart of FIG. However, other than the valve 18, the sequential control is performed based on the time from the start of the activation as in the first embodiment. Therefore, only the driving of the valve 18 is described in FIG. 5 is started after the valve 20 is opened. It should be noted that parts other than the valve 18 will be described as needed.
【0052】まずS1でバルブ20が開かれているかど
うかをみる。バルブ20が開かれていれば混合ガスに空
気が混合されて一酸化炭素除去器6に流入し、酸化反応
によって一酸化炭素除去器6の温度が上昇するのでS2
以降に進む。First, at S1, it is checked whether the valve 20 is open. If the valve 20 is open, air is mixed with the mixed gas and flows into the carbon monoxide remover 6, and the temperature of the carbon monoxide remover 6 rises due to the oxidation reaction.
Proceed to the following.
【0053】S2ではセンサ26により検出される一酸
化炭素除去器6の温度T0を読み込み、これと所定値T
1とをS3において比較する。低温時には水素リッチガ
ス中の高濃度の一酸化炭素が一酸化炭素除去触媒に吸着
し未反応のまま触媒表面を覆ってしまう事態が生じる
が、所定値T1はこうした事態が生じることがなくなる
温度で、例えば60℃である。T0がT1以下であれば
S2に戻る。In step S2, the temperature T0 of the carbon monoxide remover 6 detected by the sensor 26 is read, and is read from a predetermined value T.
And 1 in S3. At low temperatures, a high concentration of carbon monoxide in the hydrogen-rich gas may be adsorbed on the carbon monoxide removal catalyst and cover the catalyst surface without reacting. The predetermined value T1 is a temperature at which such a situation does not occur. For example, 60 ° C. If T0 is equal to or less than T1, the process returns to S2.
【0054】T0がT1を超えるとS4に進みバルブ1
8を開く。これにより気化器2からの混合ガスに空気が
混合されて改質器4に流入し酸化反応によって改質器4
の温度が上昇する。そして、改質器4からは水素リッチ
ガスが流出し、一酸化炭素除去器6ではこれを酸化する
ことにより一酸化炭素除去器6の昇温が継続される。そ
の後、図示しない蒸発器がメタノールと水とを十分に気
化できる状態になったらその蒸気を流路5に供給し、燃
焼器1と気化器2との運転を停止する。When T0 exceeds T1, the routine proceeds to S4, where the valve 1
Open 8. As a result, air is mixed with the mixed gas from the vaporizer 2 and flows into the reformer 4 to be oxidized.
Temperature rises. Then, the hydrogen-rich gas flows out of the reformer 4 and is oxidized in the carbon monoxide remover 6 to keep the temperature of the carbon monoxide remover 6 raised. Thereafter, when an evaporator (not shown) is in a state where methanol and water can be sufficiently vaporized, the vapor is supplied to the flow path 5 and the operation of the combustor 1 and the vaporizer 2 is stopped.
【0055】S5では一酸化炭素除去器6の温度T0を
読み込みこれと所定値T2とをS6で比較する。所定値
T2は水素リッチガス中の一酸化炭素濃度を例えば40
ppm以下に低減できる温度(一酸化炭素除去触媒が活
性化した温度)で、例えば150℃である。T0がT2
以下であればS5に戻り、T0がT2を超えると一酸化
炭素除去触媒が活性化したと判断し、図5のフローを終
了する。これ以降の操作は第1実施例と同様である。In S5, the temperature T0 of the carbon monoxide remover 6 is read, and this is compared with a predetermined value T2 in S6. The predetermined value T2 indicates that the concentration of carbon monoxide in the hydrogen-rich gas is 40, for example.
The temperature which can be reduced to ppm or less (the temperature at which the carbon monoxide removal catalyst is activated) is, for example, 150 ° C. T0 is T2
If not, the process returns to S5. If T0 exceeds T2, it is determined that the carbon monoxide removal catalyst has been activated, and the flow in FIG. 5 ends. Subsequent operations are the same as in the first embodiment.
【0056】このように第3実施形態では一酸化炭素除
去器6の温度に基づいて一酸化炭素除去触媒が活性化し
たかどうかを判定するようにしたので、特に燃料改質装
置の再起動時のように起動前の一酸化炭素除去器6の温
度が冷間時と異なり既に高い場合には、改質器4の反応
を開始する時期を早めることができ、これによって燃料
改質装置の起動時間を短縮することができる。As described above, in the third embodiment, it is determined whether or not the carbon monoxide removal catalyst has been activated based on the temperature of the carbon monoxide remover 6, so that it is particularly necessary to restart the fuel reformer when it is restarted. When the temperature of the carbon monoxide remover 6 before the start is different from that at the time of cold and is already high, the time to start the reaction of the reformer 4 can be advanced, thereby starting the fuel reformer. Time can be reduced.
【0057】図6は第4実施形態の燃料改質装置の構成
を示すブロック図で、第2実施形態と同一部分には同一
符号を付けている。FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the fuel reforming apparatus according to the fourth embodiment, and the same parts as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals.
【0058】第4実施形態は、第3実施形態と同じに一
酸化炭素除去器6の温度をセンサ26により検出し、そ
の検出温度に基づいてコントローラ31によりバルブ1
8の開閉をコントロールすると共に、遮断弁24、25
の開閉についてもコントローラ31により行わせるよう
にしたものである。このため、コントローラ31で行わ
れる制御内容を図7にフローチャートとして示すと、第
3実施形態の図5のフローチャートと比較すればわかる
ように第3実施形態とほぼ同様であり、S11でバルブ
18を開くタイミングでガス流れを切換える(遮断弁2
5を開き、遮断弁24を閉じる)点が追加されている点
が相違するのみである。第4実施形態においても第3実
施形態と同様の作用効果が生じる。In the fourth embodiment, similarly to the third embodiment, the temperature of the carbon monoxide remover 6 is detected by the sensor 26, and the controller 31 controls the valve 1 based on the detected temperature.
8 as well as shutoff valves 24 and 25
Is opened and closed by the controller 31. For this reason, when the content of control performed by the controller 31 is shown as a flowchart in FIG. 7, it is almost the same as in the third embodiment as can be seen by comparing with the flowchart in FIG. 5 of the third embodiment. Switching the gas flow at the opening timing (shutoff valve 2
5 and the shut-off valve 24 is closed). In the fourth embodiment, the same operation and effect as in the third embodiment are produced.
【0059】第1、第2の実施形態では起動開始からの
時間に基づいたシーケンシャル制御で説明したが、第
3、第4実施形態のようにコントローラを設け、コント
ローラに備えるタイマ機能を用いてシーケンシャル制御
を行わせるようにすることもできる。In the first and second embodiments, the sequential control based on the time from the start of activation has been described. However, as in the third and fourth embodiments, a controller is provided, and a sequential function is provided by using a timer function provided in the controller. Control may be performed.
【0060】第3実施形態では一酸化炭素除去器6の温
度をセンサにより検出しその検出値に基づいて一酸化炭
素除去触媒が活性化したかどうかを判定する場合で説明
したが、一酸化炭素除去器6の出口の一酸化炭素濃度を
センサにより検出し、その検出値に基づいて一酸化炭素
除去触媒が活性化したかどうかを判定するようにしても
かまわない。In the third embodiment, a case has been described in which the temperature of the carbon monoxide remover 6 is detected by a sensor and whether or not the carbon monoxide removal catalyst has been activated is determined based on the detected value. The concentration of carbon monoxide at the outlet of the remover 6 may be detected by a sensor, and whether the carbon monoxide removal catalyst has been activated may be determined based on the detected value.
【図1】本発明の第1実施形態のブロック構成図。FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention.
【図2】第1実施形態と従来技術との起動時間の比較を
示す特性図。FIG. 2 is a characteristic diagram showing a comparison of a startup time between the first embodiment and the related art.
【図3】第2実施形態のブロック構成図。FIG. 3 is a block diagram of a second embodiment.
【図4】第3実施形態のブロック構成図。FIG. 4 is a block diagram of a third embodiment.
【図5】第3実施形態の制御方法を示すフローチャー
ト。FIG. 5 is a flowchart illustrating a control method according to a third embodiment.
【図6】第4実施形態のブロック構成図。FIG. 6 is a block diagram of a fourth embodiment.
【図7】第4実施形態の制御方法を示すフローチャー
ト。FIG. 7 is a flowchart illustrating a control method according to a fourth embodiment.
1 燃焼器 2 気化器 3、5、7、8 流路 4 改質器 6 一酸化炭素除去器 9 メタノールポンプ 14 空気コンプレッサ 18、20 バルブ 23 バイパス路 24、25 遮断弁 26 温度センサ 27、31 コントローラ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Combustor 2 Vaporizer 3, 5, 7, 8 Flow path 4 Reformer 6 Carbon monoxide remover 9 Methanol pump 14 Air compressor 18, 20 Valve 23 Bypass path 24, 25 Shutoff valve 26 Temperature sensor 27, 31 Controller
フロントページの続き Fターム(参考) 4G040 EA02 EA06 EA07 EB03 EB31 EB43 4G140 EA02 EA06 EA07 EB03 EB31 EB43 5H027 AA02 BA01 BA16 BA17 KK21 KK42 MM12 MM13 Continued on the front page F term (reference) 4G040 EA02 EA06 EA07 EB03 EB31 EB43 4G140 EA02 EA06 EA07 EB03 EB31 EB43 5H027 AA02 BA01 BA16 BA17 KK21 KK42 MM12 MM13
Claims (7)
反応により水素リッチガスを生成する改質器と、 この水素リッチガスに含まれる一酸化炭素を酸化剤との
酸化反応により低減する一酸化炭素除去器と をこの順に直列に備えた燃料改質装置において、 起動時に一酸化炭素除去器での酸化反応を先に開始さ
せ、その後に改質器での酸化反応を開始させる制御手段
を備えることを特徴とする燃料改質装置。A fuel vapor generating means for generating fuel vapor; a reformer for generating a hydrogen-rich gas by an oxidation reaction between the fuel vapor from the fuel vapor generating means and an oxidizing agent; In a fuel reformer equipped with a carbon monoxide remover that reduces carbon oxides by an oxidation reaction with an oxidant in series in this order, the oxidation reaction in the carbon monoxide remover is started first at startup, and then A fuel reformer comprising a control unit for starting an oxidation reaction in a reformer.
反応物は燃料蒸気と酸化剤とであることを特徴とする請
求項1に記載の燃料改質装置。2. The fuel reformer according to claim 1, wherein the reactants of the oxidation reaction in the carbon monoxide remover at the time of startup are fuel vapor and an oxidant.
給する手段は、燃料蒸気生成手段からの燃料蒸気を酸化
反応を起こさせることなく改質器を介して流出させた後
に酸化剤を混合して一酸化炭素除去器に流入させる手段
であることを特徴とする請求項2に記載の燃料改質装
置。3. The means for supplying a fuel vapor and an oxidant to a carbon monoxide remover is characterized in that the fuel vapor from the fuel vapor generating means flows out through a reformer without causing an oxidation reaction, and then the oxidant is discharged. 3. A fuel reforming apparatus according to claim 2, wherein said means is a means for mixing and flowing the mixture into a carbon monoxide remover.
化反応により高温ガスを生成する燃焼器と、この高温ガ
スで燃料を気化して燃料蒸気とする気化器とからなる場
合に、燃焼器における燃料の燃焼雰囲気が理論空燃比か
それよりもわずかにリーンの状態となるように燃料流量
と空気流量の比率を設定することを特徴とする請求項3
に記載の燃料改質装置。4. A fuel vapor generating means comprising: a combustor that generates a high-temperature gas by an oxidation reaction between a fuel and an oxidant; and a vaporizer that vaporizes the fuel with the high-temperature gas to produce a fuel vapor. 4. The ratio between the fuel flow rate and the air flow rate is set so that the combustion atmosphere of the fuel in the combustor is at or slightly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio.
A fuel reforming apparatus according to claim 1.
流路と、改質器と一酸化炭素除去器とを接続する第2流
路と、第1流路から分岐して改質器を迂回し第2流路に
合流するバイパス路と、燃料蒸気生成手段からの燃料蒸
気の流れる流路をバイパス路と改質器を経る流路とで選
択的に切換える流路切換手段とを備え、燃料蒸気と酸化
剤を一酸化炭素除去器に供給する手段が、流路切換手段
を用いてバイパス路側に流路を切換え、この切換えられ
た流路であるバイパス路を介して燃料蒸気生成手段から
の燃料蒸気を流した後に酸化剤を混合して一酸化炭素除
去器に流入させる手段であることを特徴とする請求項2
に記載の燃料改質装置。5. A first connection between a fuel vapor generating means and a reformer.
A flow path, a second flow path connecting the reformer and the carbon monoxide remover, a bypass branching off from the first flow path, bypassing the reformer and joining the second flow path, Flow path switching means for selectively switching a flow path of fuel vapor from the generation means between a bypass path and a flow path passing through a reformer, and a means for supplying fuel vapor and an oxidant to the carbon monoxide remover However, the flow path is switched to the bypass path side using the flow path switching means, and after the fuel vapor from the fuel vapor generation means flows through the bypass path which is the switched flow path, the oxidizing agent is mixed and the oxidation is performed. 3. A means for flowing into a carbon remover.
The fuel reforming apparatus according to claim 1.
え、この計測される時間に基づいて改質器での酸化反応
を開始させる時期を制御することを特徴とする請求項1
から5までのいずれか一つに記載の燃料改質装置。6. The apparatus according to claim 1, further comprising means for measuring a time from the start of the start, and controlling a timing of starting an oxidation reaction in the reformer based on the measured time.
6. The fuel reformer according to any one of items 1 to 5.
備え、この検出される温度に基づいて改質器での酸化反
応を開始させる時期を制御することを特徴とする請求項
1から6までのいずれか一つに記載の燃料改質装置。7. The apparatus according to claim 1, further comprising means for detecting a temperature of the carbon monoxide remover, wherein a timing for starting an oxidation reaction in the reformer is controlled based on the detected temperature. 6. The fuel reforming apparatus according to any one of 6 to 6.
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