JP2002326802A - Fuel reformer - Google Patents

Fuel reformer

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JP2002326802A
JP2002326802A JP2001134883A JP2001134883A JP2002326802A JP 2002326802 A JP2002326802 A JP 2002326802A JP 2001134883 A JP2001134883 A JP 2001134883A JP 2001134883 A JP2001134883 A JP 2001134883A JP 2002326802 A JP2002326802 A JP 2002326802A
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JP
Japan
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fuel
combustion
combustion fuel
temperature
flow path
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Application number
JP2001134883A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Yoshii
桂一 吉井
Atsushi Ogino
温 荻野
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology which restrains the energy efficiency decline of the whole apparatus, when securing enough heat exchanging quantity in the heating section. SOLUTION: The evaporator 10 which vaporizes and heats a reforming fuel uses an anode waste gas emitted from the fuel cell 40 as the fuel for combustion, when combustion reaction for heating. The anode exhaust gas distributes and supplies to the evaporator 10 through 3 ways, which are consisted of No.1 combustion supply route 54 of fuel or No.3 combustion supply route 56 of fuel. The air is supplied from the blower 28 to the evaporator 10 for combustion reaction. By controlling the air quantity based on the temperature when the combustion reaction progresses, the temperature distribution in the evaporator 10 is brought close to a desired state.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、炭化水素系燃料
を改質して水素を生成する燃料改質装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel reformer for reforming a hydrocarbon fuel to generate hydrogen.

【0002】[0002]

【従来の技術】炭化水素系燃料を改質して水素を生成す
る際に行なう改質反応は、所定の高温下で進行する化学
反応である。そこで通常は、燃料改質装置においては、
改質反応を促進する触媒を備える改質器の上流側に加熱
部を設け、炭化水素系燃料を予め充分に昇温させた後
に、改質器に供給している。このような加熱部として
は、炭化水素系燃料が通過する第1の流路と、水素を含
む燃焼燃料を触媒燃焼させる第2の流路とを備えるもの
が知られている(例えば、特開2000−220805
号公報など)。
2. Description of the Related Art A reforming reaction performed when reforming a hydrocarbon-based fuel to generate hydrogen is a chemical reaction that proceeds at a predetermined high temperature. Therefore, usually in a fuel reformer,
A heating section is provided upstream of a reformer provided with a catalyst for promoting a reforming reaction, and the hydrocarbon-based fuel is supplied to the reformer after being sufficiently heated in advance. As such a heating section, there is known a heating section including a first flow path through which a hydrocarbon-based fuel passes, and a second flow path through which catalytic combustion of combustion fuel containing hydrogen is performed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open (JP-A) No. 2002-131131). 2000-220805
Issue publication).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
装置では、水素の燃焼反応の速度が非常に速いために、
第2の流路の上流部で燃焼反応の大部分が終了してしま
うという問題があった。そのため、第2の流路の上流部
では温度が上昇しすぎるおそれがあり、一方、第2の流
路の下流部では温度が充分に上昇しないおそれがある。
このような温度の不均一は、加熱部における熱交換量の
不足や、過熱される領域の耐久性の低下などにつながる
ため望ましくない。
However, in the conventional apparatus, since the speed of the hydrogen combustion reaction is very high,
There is a problem that most of the combustion reaction ends in the upstream part of the second flow path. Therefore, the temperature may increase excessively in the upstream part of the second flow path, while the temperature may not sufficiently increase in the downstream part of the second flow path.
Such non-uniformity in temperature is not desirable because it leads to a shortage of heat exchange in the heating unit, a decrease in durability of a region to be overheated, and the like.

【0004】そのため、従来は、第2の流路内に供給す
る酸素の量を増やすことによって、第2の流路内を流れ
る流体全体の流量を増加させ、上記不都合の防止を図っ
ていた。すなわち、供給する酸素量を増やすことで、流
路全体の流速が増大するので、第2の流路のより下流側
でも、充分な燃焼反応を確保することが可能になる。と
ころが、第2の流路内に供給する酸素量を増やそうとす
ると、そのためにより多くの動力を要するため、装置全
体のエネルギ効率が低下するおそれがある。
[0004] Therefore, conventionally, by increasing the amount of oxygen supplied into the second flow path, the flow rate of the entire fluid flowing in the second flow path has been increased to prevent the above-mentioned inconvenience. That is, by increasing the amount of supplied oxygen, the flow velocity of the entire flow path increases, so that a sufficient combustion reaction can be ensured even on the downstream side of the second flow path. However, if an attempt is made to increase the amount of oxygen supplied into the second flow path, more power is required for that purpose, and the energy efficiency of the entire apparatus may be reduced.

【0005】本発明は、上述した従来の課題を解決する
ためになされたものであり、改質燃料の加熱部に加熱燃
焼用の酸素を供給するための動力を過度に必要とするこ
となく、加熱部において充分な熱交換量を確保する技術
を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and does not require excessive power for supplying oxygen for heating and combustion to a heating section of reformed fuel. An object of the present invention is to provide a technique for securing a sufficient heat exchange amount in a heating unit.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記目的を達成するために、本発明の第1の燃料改質装置
は、炭化水素系燃料を改質して水素を生成する燃料改質
装置であって、前記炭化水素系燃料を改質する反応が進
行する改質器と、少なくとも前記炭化水素系燃料を含む
改質燃料が通過する改質燃料流路と、水素を含有する燃
焼燃料を触媒を用いて燃焼させる燃焼燃料流路とを備え
る熱交換器であって、前記改質燃料を、前記改質器に供
給するのに先立って昇温させる加熱部と、前記燃焼燃料
流路内に前記燃焼燃料を供給する燃焼燃料供給部と、前
記燃焼燃料流路内に酸素を供給する酸素供給部とを備
え、前記燃焼燃料流路は、前記燃焼燃料の流れに沿って
異なる位置に設けられた複数の供給口を備え、前記燃焼
燃料供給部は、前記複数の供給口を介して前記燃焼燃料
を分配供給することを要旨とする。
In order to achieve the above object, a first fuel reforming apparatus according to the present invention comprises a fuel reformer for reforming a hydrocarbon-based fuel to produce hydrogen. An apparatus, wherein a reformer in which a reaction for reforming the hydrocarbon-based fuel proceeds, a reformed fuel flow path through which a reformed fuel containing at least the hydrocarbon-based fuel passes, and a combustion fuel containing hydrogen A combustion fuel flow path for burning the reformed fuel using a catalyst, wherein the heating section raises the temperature of the reformed fuel prior to supplying the reformed fuel to the reformer, and the combustion fuel flow path A combustion fuel supply unit that supplies the combustion fuel therein, and an oxygen supply unit that supplies oxygen into the combustion fuel passage, wherein the combustion fuel passage is located at a different position along the flow of the combustion fuel. A plurality of supply ports provided, wherein the combustion fuel supply unit is Through the number of supply ports is summarized in that the dispensing of the combustion fuel.

【0007】以上のように構成された本発明の第1の燃
料改質装置では、燃焼燃料流路において、前記複数の供
給口に対応した複数箇所に分散した状態で、燃焼反応が
進行する。したがって、改質燃料と燃焼燃料との間で行
なわれる熱交換の効率を、加熱器全体で向上させること
ができる。これにより、改質燃料の加熱部に加熱燃焼用
の酸素を供給するための動力を過度に必要とすることな
く、加熱部において充分な熱交換量を確保することがで
きる。
[0007] In the first fuel reforming apparatus of the present invention configured as described above, the combustion reaction proceeds in a state of being dispersed at a plurality of locations corresponding to the plurality of supply ports in the combustion fuel flow path. Therefore, the efficiency of heat exchange performed between the reformed fuel and the combustion fuel can be improved in the entire heater. This makes it possible to secure a sufficient heat exchange amount in the heating unit without excessively requiring power for supplying oxygen for heating and combustion to the heating unit for the reformed fuel.

【0008】本発明の第1の燃料改質装置において、前
記燃焼燃料流路内において進行する前記燃焼反応の状態
に関連した特定の被測定量を測定するセンサと、前記燃
焼燃料供給部と前記酸素供給部とのうちの少なくとも一
方の供給部において、前記センサの測定結果に基づい
て、該供給部が供給する流体量を制御する第1の制御部
とをさらに備えることとしても良い。
In the first fuel reforming apparatus according to the present invention, a sensor for measuring a specific measured quantity related to a state of the combustion reaction progressing in the combustion fuel flow path; At least one of the oxygen supply unit and the oxygen supply unit may further include a first control unit that controls a fluid amount supplied by the supply unit based on a measurement result of the sensor.

【0009】上記した本発明の第1の燃料改質装置にお
いて、前記センサは、前記燃焼燃料流路において、前記
複数の供給口のうち、少なくとも一つの供給口付近に、
前記燃焼燃料流路内の温度を検出するために設けられた
第1の温度センサを含み、前記第1の制御部は、前記第
1の温度センサが検出する温度が所定の範囲内となるよ
うに、前記流体量を制御することとしても良い。
[0009] In the first fuel reforming apparatus of the present invention, the sensor is provided in the vicinity of at least one of the plurality of supply ports in the combustion fuel flow path.
A first temperature sensor provided to detect a temperature in the combustion fuel flow path, wherein the first control unit controls a temperature detected by the first temperature sensor to be within a predetermined range. Alternatively, the fluid amount may be controlled.

【0010】このような構成とすれば、加熱部内で進行
する燃焼反応の状態を、より望ましい状態に近づけ、熱
交換効率をさらに向上させることができる。また、燃焼
燃料流路内の燃焼反応が活発に進行する部位において、
望ましくない程度に温度が上昇しすぎるのを、効果的に
防止することができる。
With such a configuration, the state of the combustion reaction that proceeds in the heating section can be made closer to a more desirable state, and the heat exchange efficiency can be further improved. In addition, in a part where the combustion reaction actively proceeds in the combustion fuel flow path,
It is possible to effectively prevent the temperature from rising to an undesired extent.

【0011】あるいは、上記した本発明の第1の燃料改
質装置において、前記センサは、前記加熱部から排出さ
れる前記改質燃料の温度を検出する第2の温度センサを
含み、前記第1の制御部は、前記第2の温度センサが検
出する温度が所定の範囲内となるように、前記流体量を
制御することとしても良い。
Alternatively, in the above-described first fuel reforming apparatus of the present invention, the sensor includes a second temperature sensor for detecting a temperature of the reformed fuel discharged from the heating section, May control the fluid amount so that the temperature detected by the second temperature sensor falls within a predetermined range.

【0012】このような構成とすれば、加熱部におい
て、改質燃料が所望の温度にまで昇温するよう、制御す
ることができる。
With such a configuration, it is possible to control the heating section so that the reformed fuel is heated to a desired temperature.

【0013】本発明の第1の燃料改質装置において、前
記燃焼燃料流路内において進行する前記燃焼反応の状態
に関連した特定の被測定量を測定するセンサと、前記燃
焼燃料供給部が前記燃焼燃料を分配供給する際に、前記
センサの測定結果に基づいて、前記複数の供給口のそれ
ぞれに割り当てる前記燃焼燃料の分配量を制御する分配
量調整部とをさらに備えることとしても良い。
[0013] In the first fuel reforming apparatus of the present invention, the sensor for measuring a specific measured quantity related to the state of the combustion reaction progressing in the combustion fuel flow path, and the combustion fuel supply unit includes the sensor. When distributing and supplying the combustion fuel, a distribution amount adjustment unit that controls a distribution amount of the combustion fuel allocated to each of the plurality of supply ports based on a measurement result of the sensor may be further provided.

【0014】上記した本発明の第1の燃料改質装置にお
いて、前記センサは、前記燃焼燃料流路において、前記
複数の供給口のうち、少なくとも一つの供給口付近に、
前記燃焼燃料流路内の温度を検出するために設けた第1
の温度センサであり、前記分配量調整部は、前記第1の
温度センサが検出する温度が所定の範囲内となるよう
に、前記分配量を制御することとしても良い。
In the first fuel reforming apparatus of the present invention described above, the sensor is provided in the combustion fuel passage near at least one of the plurality of supply ports.
A first sensor provided for detecting a temperature in the combustion fuel passage;
The distribution amount adjustment unit may control the distribution amount such that the temperature detected by the first temperature sensor falls within a predetermined range.

【0015】このような構成とすれば、加熱部内で進行
する燃焼反応の状態を、より望ましい状態に近づけ、熱
交換効率をさらに向上させることができる。また、燃焼
燃料流路内の燃焼反応が活発に進行する部位において、
望ましくない程度に温度が上昇しすぎるのを、効果的に
防止することができる。
With such a configuration, the state of the combustion reaction proceeding in the heating section can be made closer to a more desirable state, and the heat exchange efficiency can be further improved. In addition, in a part where the combustion reaction actively proceeds in the combustion fuel flow path,
It is possible to effectively prevent the temperature from rising to an undesired extent.

【0016】あるいは、上記した第1の燃料改質装置に
おいて、前記センサは、前記加熱部から排出される前記
改質燃料の温度を検出する第2の温度センサであり、前
記分配量調整部は、前記第2の温度センサが検出する温
度が所定の範囲内となるように、前記分配量を制御する
こととしても良い。
Alternatively, in the first fuel reforming apparatus described above, the sensor is a second temperature sensor for detecting a temperature of the reformed fuel discharged from the heating unit, and the distribution amount adjusting unit is The distribution amount may be controlled so that the temperature detected by the second temperature sensor falls within a predetermined range.

【0017】このような構成とすれば、加熱部におい
て、改質燃料が所望の温度にまで昇温するよう、制御す
ることができる。
With this configuration, it is possible to control the heating section so that the reformed fuel is heated to a desired temperature.

【0018】本発明の第1の燃料改質装置において、前
記酸素供給部は、前記燃焼燃料流路の入り口近傍の1カ
所から酸素を供給し、前記燃料改質装置は、さらに、前
記燃焼燃料流路において、前記複数の供給口のうち最も
上流側の1番目と2番目の供給口の間の所定の部位の温
度を検出する第3の温度センサと、前記第3の温度セン
サが検出した温度が、第1の所定の温度よりも高いとき
には、前記酸素供給部が供給する酸素量を増加させ、第
2の所定の温度よりも低いときには、前記酸素供給部が
供給する酸素量を減少させる第2の制御部とを備えるこ
ととしても良い。
In the first fuel reformer of the present invention, the oxygen supply unit supplies oxygen from a location near an entrance of the combustion fuel flow path, and the fuel reformer further includes the combustion fuel. In the flow path, a third temperature sensor for detecting a temperature of a predetermined portion between the first and second upstream supply ports of the plurality of supply ports, and the third temperature sensor detects the temperature. When the temperature is higher than a first predetermined temperature, the amount of oxygen supplied by the oxygen supply unit is increased, and when the temperature is lower than a second predetermined temperature, the amount of oxygen supplied by the oxygen supply unit is reduced. A second control unit may be provided.

【0019】このような構成とすれば、酸素供給部が供
給する酸素量を増やす、あるいは減らすことによって、
上記最も上流側の1番目の供給口から燃焼燃料流路内に
供給される燃焼燃料量を減らす、あるいは増やすことが
できる。これによって、燃焼燃料流路の上流部の温度を
低下あるいは上昇させて、望ましい温度範囲内とするこ
とができる。
With such a configuration, by increasing or decreasing the amount of oxygen supplied by the oxygen supply unit,
It is possible to reduce or increase the amount of combustion fuel supplied from the most upstream first supply port into the combustion fuel flow path. As a result, the temperature of the upstream portion of the combustion fuel flow path can be reduced or increased to be within a desired temperature range.

【0020】また、本発明の第1の燃料改質装置におい
て、前記酸素供給部は、前記燃焼燃料流路の入り口近傍
の1カ所から酸素を供給し、前記燃料改質装置は、さら
に、前記燃焼燃料流路において、前記複数の供給口のう
ち最も下流側の供給口付近の温度を検出する第4の温度
センサと、前記第4の温度センサが検出した温度が、第
1の所定の温度よりも低いときには、前記酸素供給部が
供給する酸素量を増加させ、第2の所定の温度よりも高
いときには、前記酸素供給部が供給する酸素量を減少さ
せる第3の制御部とを備えることとしても良い。
Further, in the first fuel reforming apparatus of the present invention, the oxygen supply unit supplies oxygen from a location near an entrance of the combustion fuel flow path, and the fuel reforming apparatus further comprises: A fourth temperature sensor for detecting a temperature in the vicinity of a most downstream supply port of the plurality of supply ports in the combustion fuel flow path; and a temperature detected by the fourth temperature sensor being a first predetermined temperature. A lower control unit that increases the amount of oxygen supplied by the oxygen supply unit when the temperature is lower than the second predetermined temperature, and decreases the amount of oxygen supplied by the oxygen supply unit when the temperature is higher than a second predetermined temperature. It is good.

【0021】このような構成とすれば、酸素供給部が供
給する酸素量を増減することによって、上記最も下流側
の供給口から供給される燃焼燃料量を増減させることが
できる。これによって、燃焼燃料流路の下流部の温度を
上昇あるいは低下させて、望ましい温度範囲内とするこ
とができる。
With this configuration, by increasing or decreasing the amount of oxygen supplied by the oxygen supply section, the amount of combustion fuel supplied from the most downstream supply port can be increased or decreased. As a result, the temperature in the downstream portion of the combustion fuel flow path can be raised or lowered to be within a desired temperature range.

【0022】本発明の第2の燃焼改質装置は、炭化水素
系燃料を改質して水素を生成する燃料改質装置であっ
て、前記炭化水素系燃料を改質する反応が進行する改質
器と、少なくとも前記炭化水素系燃料を含む改質燃料が
通過する改質燃料流路と、所定の燃焼燃料が通過してそ
の燃焼反応が進行する燃焼燃料流路とが、互いに略直交
するように配設された熱交換器であって、前記改質燃料
を、前記改質器に供給するのに先立って昇温させる加熱
部と、前記燃焼燃料流路内に前記燃焼燃料を供給する燃
焼燃料供給部と、前記燃焼燃料流路内に酸素を供給する
酸素供給部とを備え、前記燃焼燃料流路は、前記燃焼燃
料が流れる方向が略逆向きとなる折れ曲がり部を有し、
前記燃焼燃料供給部は、前記燃焼燃料の一部を、前記折
れ曲がり部において前記燃焼燃料流路内に供給すること
を要旨とする。
The second combustion reformer of the present invention is a fuel reformer for reforming a hydrocarbon-based fuel to generate hydrogen, wherein a reforming reaction for reforming the hydrocarbon-based fuel proceeds. The reformer, the reformed fuel passage through which the reformed fuel containing at least the hydrocarbon-based fuel passes, and the combustion fuel passage through which the predetermined combustion fuel passes and the combustion reaction proceeds are substantially orthogonal to each other. And a heating unit configured to raise the temperature of the reformed fuel prior to supplying the reformed fuel to the reformer, and supplying the combustion fuel to the combustion fuel flow path. A combustion fuel supply unit, and an oxygen supply unit that supplies oxygen into the combustion fuel flow path, wherein the combustion fuel flow path has a bent portion in which the direction in which the combustion fuel flows is substantially opposite,
The gist is that the combustion fuel supply unit supplies a part of the combustion fuel into the combustion fuel flow path at the bent portion.

【0023】以上のように構成された本発明の第2の燃
料改質装置では、燃焼燃料流路において、燃焼燃料が複
数箇所に分配供給され、燃焼反応は複数箇所に分散した
状態で進行する。したがって、本発明の第1の燃料改質
装置と共通する効果を得ることができる。さらに、燃焼
燃料流路の折れ曲がり部において上記流体の一部を供給
するため、上記流体を分配供給することにより配管が複
雑化するのを抑えることができる。
In the second fuel reforming apparatus of the present invention configured as described above, the combustion fuel is distributed and supplied to a plurality of locations in the combustion fuel flow path, and the combustion reaction proceeds while being distributed to the plurality of locations. . Therefore, the same effects as those of the first fuel reformer of the present invention can be obtained. Further, since a part of the fluid is supplied at the bent portion of the combustion fuel flow path, the distribution of the fluid can prevent the piping from becoming complicated.

【0024】本発明の第2の燃料改質装置において、前
記燃焼燃料供給部は、前記折れ曲がり部において、該折
れ曲がり部よりも上流側から流れてくる前記燃焼燃料の
流れ方向に対して、90°〜180°の角度をなすよう
に、前記燃焼燃料の一部を前記燃焼燃料流路内に供給す
ることとしても良い。このような構成とすれば、折れ曲
がり部よりも上流側から流れてくる前記燃焼燃料と、折
れ曲がり部において供給する前期流体の一部との混合
を、促進することができる。
[0024] In the second fuel reforming apparatus of the present invention, the combustion fuel supply section may have a 90 ° angle at the bent section with respect to the flow direction of the combustion fuel flowing from the upstream side of the bent section. A part of the combustion fuel may be supplied into the combustion fuel passage so as to form an angle of about 180 °. With such a configuration, it is possible to promote the mixing of the combustion fuel flowing from the upstream side of the bent portion and a part of the fluid supplied in the bent portion.

【0025】本発明の燃料電池システムは、請求項1な
いし11いずれか記載の燃料改質装置を備え、前記燃料
電池は、前記燃料改質装置が生成した水素をアノード側
に供給されて発電を行ない、前記燃焼燃料供給部は、前
記燃焼燃料として、少なくとも、前記燃料電池のアノー
ド側から排出される排ガス中に残留する水素を利用する
ことを要旨とする。
A fuel cell system according to the present invention includes the fuel reformer according to any one of claims 1 to 11, wherein the fuel cell is supplied with hydrogen generated by the fuel reformer to an anode side to generate power. The gist is that the combustion fuel supply unit uses at least hydrogen remaining in exhaust gas discharged from the anode side of the fuel cell as the combustion fuel.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて以下の順序で説明する。 A.装置の全体構成: B.蒸発器10の構成: C.燃焼燃料および空気の供給量と温度: D.燃焼反応の制御の動作: E.効果: F.変形例:
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described based on examples in the following order. A. Overall configuration of device: Configuration of evaporator 10: C. Combustion fuel and air supply and temperature: Operation of control of combustion reaction: Effect: F. Modification:

【0027】A.装置の構成:図1は、実施例としての
燃料電池システム20の構成の概略を示す説明図であ
る。燃料電池システム20は、炭化水素系液体燃料を貯
蔵する原燃料タンク22と、水を貯蔵する水タンク24
と、炭化水素系液体燃料および水を気化・昇温させる蒸
発器10と、改質反応により水素リッチガスを生成する
改質器32と、水素リッチガス中の一酸化炭素(CO)
濃度を低減するCO低減部36と、電気化学反応により
起電力を得る燃料電池40と、空気を圧縮して燃料電池
40に供給するブロワ38と、コンピュータにより構成
される制御部45とを主な構成要素とする。
A. Configuration of Apparatus: FIG. 1 is an explanatory view schematically showing the configuration of a fuel cell system 20 as an embodiment. The fuel cell system 20 includes a raw fuel tank 22 for storing a hydrocarbon-based liquid fuel and a water tank 24 for storing water.
And an evaporator 10 for evaporating and raising the temperature of the hydrocarbon-based liquid fuel and water, a reformer 32 for generating a hydrogen-rich gas by a reforming reaction, and carbon monoxide (CO) in the hydrogen-rich gas.
A CO reduction unit 36 for reducing the concentration, a fuel cell 40 for obtaining an electromotive force by an electrochemical reaction, a blower 38 for compressing air to supply the fuel cell 40, and a control unit 45 constituted by a computer are mainly included. It is a component.

【0028】原燃料タンク22に貯蔵される炭化水素系
液体燃料は、ポンプ23によって、原燃料流路60を介
して蒸発器10に供給される。ポンプ23から蒸発器1
0に供給される炭化水素系液体燃料の量は、制御部45
によって制御される。
The hydrocarbon-based liquid fuel stored in the raw fuel tank 22 is supplied to the evaporator 10 through the raw fuel passage 60 by the pump 23. Evaporator 1 from pump 23
The amount of the hydrocarbon-based liquid fuel supplied to the control unit 45 is
Is controlled by

【0029】水タンク24に貯蔵される水は、ポンプ7
2によって、水供給路62を介して蒸発器10に供給さ
れる。ポンプ72から蒸発器10に供給される水量は、
制御部45によって調節される。水供給路62は原燃料
流路60と合流して原燃料供給路63となり、炭化水素
系液体燃料と水とは、所定量ずつ混合されて蒸発器10
に供給される。
The water stored in the water tank 24 is supplied to the pump 7
2, the water is supplied to the evaporator 10 through the water supply path 62. The amount of water supplied to the evaporator 10 from the pump 72 is
It is adjusted by the control unit 45. The water supply path 62 merges with the raw fuel flow path 60 to form a raw fuel supply path 63, in which the hydrocarbon-based liquid fuel and water are mixed by a predetermined amount and the evaporator 10 is mixed.
Supplied to

【0030】蒸発器10は、水および炭化水素系液体燃
料を気化させて混合気体とし、この混合気体を充分に昇
温させて排出する。蒸発器10の構成については、後に
詳しく説明する。蒸発器から排出された混合気体は、原
燃料ガス供給路64を介して改質器32に供給される。
The evaporator 10 vaporizes water and the hydrocarbon-based liquid fuel to form a mixed gas, and the mixed gas is sufficiently heated and discharged. The configuration of the evaporator 10 will be described later in detail. The mixed gas discharged from the evaporator is supplied to the reformer 32 via the raw fuel gas supply path 64.

【0031】原燃料ガス供給路64には、空気供給路3
9を介してブロワ37が接続されている。ブロワ37
は、改質器32内で進行する部分酸化反応で要する酸素
を供給する。ブロワ37が取り込んだ空気は、原燃料ガ
ス供給路64において、上記混合気体に混合され、改質
器32に供給される。
The raw fuel gas supply path 64 has an air supply path 3
The blower 37 is connected through the connection 9. Blower 37
Supplies oxygen required for the partial oxidation reaction that proceeds in the reformer 32. The air taken in by the blower 37 is mixed with the mixed gas in the raw fuel gas supply path 64 and supplied to the reformer 32.

【0032】改質器32内では、供給された混合気体お
よび空気による改質反応が進行する。この改質器32
は、水蒸気改質反応および部分酸化反応を促進する改質
触媒を備えており、部分酸化反応によって生じた熱を利
用して、水蒸気改質反応を進行し、水素リッチガスを生
成する。改質触媒としては、例えばロジウム触媒が用い
られる。改質器32で生成された水素リッチガスは、改
質ガス流路65を介してCO低減部36に供給される。
In the reformer 32, a reforming reaction by the supplied mixed gas and air proceeds. This reformer 32
Has a reforming catalyst that promotes a steam reforming reaction and a partial oxidation reaction, and utilizes heat generated by the partial oxidation reaction to progress the steam reforming reaction to generate a hydrogen-rich gas. For example, a rhodium catalyst is used as the reforming catalyst. The hydrogen-rich gas generated by the reformer 32 is supplied to the CO reduction unit 36 via the reformed gas passage 65.

【0033】CO低減部36は、水素リッチガス中の一
酸化炭素濃度を低減させる装置である。改質器32から
排出される水素リッチガスは、通常は所定量の一酸化炭
素を含んでいる。一方、燃料電池40に供給されるガス
中に一酸化炭素が含まれる場合には、燃料電池40が備
える白金触媒に一酸化炭素が吸着して、電池性能の低下
を引き起こしてしまう。そこで、CO低減部36を設
け、燃料電池40に供給する水素リッチガス中の一酸化
炭素濃度の低減を図っている。CO低減部36は、水素
リッチガスに豊富に含まれる水素に優先して、一酸化炭
素を酸化することによって、水素リッチガス中の一酸化
炭素濃度を低減する。CO低減部36が備える一酸化炭
素の選択酸化触媒としては、白金触媒、ルテニウム触
媒、パラジウム触媒、金触媒、あるいはこれらを第1元
素とした合金触媒を挙げることができる。
The CO reduction unit 36 is a device for reducing the concentration of carbon monoxide in the hydrogen-rich gas. The hydrogen-rich gas discharged from the reformer 32 usually contains a predetermined amount of carbon monoxide. On the other hand, when carbon monoxide is contained in the gas supplied to the fuel cell 40, carbon monoxide is adsorbed on the platinum catalyst provided in the fuel cell 40, which causes a decrease in cell performance. Therefore, a CO reduction unit 36 is provided to reduce the concentration of carbon monoxide in the hydrogen-rich gas supplied to the fuel cell 40. The CO reduction unit 36 reduces the concentration of carbon monoxide in the hydrogen-rich gas by oxidizing the carbon monoxide in preference to hydrogen abundantly contained in the hydrogen-rich gas. Examples of the carbon monoxide selective oxidation catalyst included in the CO reduction unit 36 include a platinum catalyst, a ruthenium catalyst, a palladium catalyst, a gold catalyst, and an alloy catalyst using these as the first element.

【0034】なお、CO低減部36で進行する一酸化炭
素選択酸化反応で要する酸素を供給するために、燃料電
池システム20は、外部から空気を圧縮して取り込むブ
ロワ33を備えている。ブロワ33は、空気供給路34
を介して改質ガス流路65に接続しており、これによっ
て、取り込んだ圧縮空気をCO低減部36に供給する。
ブロワ33から供給される空気量は、制御部45によっ
て調節される。
The fuel cell system 20 includes a blower 33 for compressing and taking in air from the outside in order to supply oxygen required for the carbon monoxide selective oxidation reaction that proceeds in the CO reduction unit 36. The blower 33 has an air supply path 34.
The compressed air is supplied to the CO reducing unit 36 through the reformed gas flow path 65 through the air passage.
The amount of air supplied from the blower 33 is adjusted by the control unit 45.

【0035】CO低減部36で一酸化炭素濃度が下げら
れた水素リッチガスは、燃料ガス供給路66によって燃
料電池40に導かれ、燃料ガスとしてアノード側におけ
る電池反応に供される。燃料電池40で電池反応に供さ
れた後のアノード排ガスは、燃料排出路67に排出され
る。このアノード排ガスは、後述するように、蒸発器1
0において燃焼燃料として用いる。一方、燃料電池40
のカソード側における電池反応に関わる酸化ガスは、ブ
ロワ38から酸化ガス供給路68を介して圧縮空気とし
て供給される。電池反応に用いられた残りのカソード排
ガスは、酸化排ガス路69を介して外部に排出される。
The hydrogen-rich gas whose carbon monoxide concentration has been reduced by the CO reduction unit 36 is guided to the fuel cell 40 by the fuel gas supply path 66 and is supplied to the anode-side cell reaction as a fuel gas. The anode exhaust gas after being subjected to the cell reaction in the fuel cell 40 is discharged to the fuel discharge passage 67. This anode exhaust gas is supplied to the evaporator 1 as described later.
At 0, it is used as combustion fuel. On the other hand, the fuel cell 40
The oxidizing gas related to the battery reaction on the cathode side of the is supplied as compressed air from the blower 38 via the oxidizing gas supply passage 68. The remaining cathode exhaust gas used for the battery reaction is discharged to the outside via the oxidizing exhaust gas passage 69.

【0036】燃料電池40は、固体高分子電解質型の燃
料電池であり、構成単位である単セルを複数積層したス
タック構造を有している。各々の単セルのアノード側に
水素を含有する燃料ガスを供給し、カソード側に酸素を
含有する酸化ガスを供給することで、電気化学反応が進
行し、起電力を生じる。燃料電池40が生じた電力は、
燃料電池40に接続される所定の負荷に供給される。
The fuel cell 40 is a solid polymer electrolyte type fuel cell, and has a stack structure in which a plurality of unit cells as constituent units are stacked. By supplying a fuel gas containing hydrogen to the anode side and supplying an oxidizing gas containing oxygen to the cathode side of each single cell, an electrochemical reaction proceeds and an electromotive force is generated. The power generated by the fuel cell 40 is
The power is supplied to a predetermined load connected to the fuel cell 40.

【0037】制御部45は、マイクロコンピュータを中
心とした論理回路として構成され、CPUやROMやR
AM、あるいは、各種信号を入出力する入出力ポートを
備える。制御部45は、燃料電池システム20が備える
各種センサからの検出信号を入力すると共に、既述した
ブロワやポンプなどに駆動信号を出力して、燃料電池シ
ステム20全体の運転状態を制御する。
The control section 45 is configured as a logic circuit mainly composed of a microcomputer, and includes a CPU, a ROM, an R
An AM or an input / output port for inputting / outputting various signals is provided. The control unit 45 receives detection signals from various sensors included in the fuel cell system 20 and outputs drive signals to the above-described blower, pump, and the like, and controls the operation state of the entire fuel cell system 20.

【0038】B.蒸発器10の構成:図2は、蒸発器1
0の外観を表わす斜視図である。蒸発器10は、略直方
体状の熱交換部12と、入り口室11aと、出口室11
bと、折れ曲がり部13,14とを備える。熱交換部1
2は、3つの流路部80〜82が積み重ねられた構造を
有している。
B. Configuration of evaporator 10: FIG.
FIG. The evaporator 10 includes a substantially rectangular parallelepiped heat exchange section 12, an entrance chamber 11a, and an exit chamber 11
b and bent portions 13 and 14. Heat exchange unit 1
2 has a structure in which three flow path portions 80 to 82 are stacked.

【0039】図3は、図2の3−3断面(縦断面)を示
し、図4は、4−4断面(横断面)を示している。これ
らの図に示されているように、各流路部80〜82は、
改質器32に供給する炭化水素系液体燃料および水(改
質燃料)が通過する改質燃料流路15と、加熱用の燃焼
燃料が通過する燃焼燃料流路16とが、交互に積層され
た構造を有している。燃焼燃料流路16は、内部に燃焼
触媒を備えており、燃焼燃料としてアノード排ガスが供
給される。アノード排ガスの燃焼によって発生した熱
は、改質燃料の加熱に用いられる。
FIG. 3 shows a 3-3 section (longitudinal section) of FIG. 2, and FIG. 4 shows a 4-4 section (transverse section). As shown in these figures, each of the flow passage portions 80 to 82
The reformed fuel passage 15 through which the hydrocarbon-based liquid fuel and water (reformed fuel) supplied to the reformer 32 passes, and the combustion fuel passage 16 through which the heating combustion fuel passes are alternately stacked. It has a structure. The combustion fuel flow path 16 has a combustion catalyst inside, and is supplied with anode exhaust gas as combustion fuel. The heat generated by the combustion of the anode exhaust gas is used for heating the reformed fuel.

【0040】改質燃料流路15と燃焼燃料流路16と
は、それぞれ、内部を通過する流体の流れの向きが互い
に直交するように配設されている。具体的には、改質燃
料流路15中の改質燃料は鉛直方向に流れ、一方、燃焼
燃料流路16中の燃焼燃料は、水平方向に流れる。各改
質燃料流路15および各燃焼燃料流路16は、内部を通
過する流体における熱交換効率を向上させるために、そ
の内部に、それぞれフィン15f、16fを備えてい
る。
The reformed fuel passage 15 and the combustion fuel passage 16 are arranged such that the directions of the flows of the fluid passing therethrough are orthogonal to each other. Specifically, the reformed fuel in the reformed fuel passage 15 flows in the vertical direction, while the combustion fuel in the combustion fuel passage 16 flows in the horizontal direction. Each of the reformed fuel passages 15 and each of the combustion fuel passages 16 are provided with fins 15f and 16f, respectively, in order to improve the heat exchange efficiency of the fluid passing therethrough.

【0041】図5は、燃焼燃料BFと改質燃料RFの流
れの方向を示す説明図である。改質燃料RFは、蒸発器
10の下側の入り口から原燃料供給路63を介して供給
され、上側の出口から原燃料ガス供給路64に排出され
る。原燃料ガス供給路64において、蒸発器10の出口
付近には温度センサ53(T4)が設けられている。こ
の温度センサ53によって、蒸発器10から排出される
改質燃料(気化された炭化水素系液体燃料および水蒸気
から成る混合気体)の温度が検出される。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the direction of the flow of the combustion fuel BF and the reformed fuel RF. The reformed fuel RF is supplied from a lower inlet of the evaporator 10 via a raw fuel supply passage 63 and discharged from an upper outlet to a raw fuel gas supply passage 64. In the raw fuel gas supply path 64, a temperature sensor 53 (T4) is provided near the outlet of the evaporator 10. The temperature of the reformed fuel (mixed gas composed of vaporized hydrocarbon liquid fuel and water vapor) discharged from the evaporator 10 is detected by the temperature sensor 53.

【0042】3つの流路部80〜82内の燃焼燃料流路
16は、隔壁で互いに遮断されている。第1流路部80
内の各燃焼燃料流路16の一方の端部と、第2流路部8
1内の各燃焼燃料流路16の一方の端部とは、折れ曲が
り部13を介して連通している。また、第2流路部81
内の各燃焼燃料流路16の他方の端部と、第3流路部8
2内の各燃焼燃料流路16の一方の端部とは、折れ曲が
り部14を介して連通している。折れ曲がり部13,1
4は、中空の箱状体である。したがって、流路部80の
複数の燃焼燃料流路16を通過した燃焼燃料BFは、折
れ曲がり部13で一旦合流し、再び流路部81内の複数
の燃焼燃料流路16に分配される。折れ曲がり部13,
14の中には、燃焼燃料供給管17,18がそれぞれ設
けられている。
The combustion fuel passages 16 in the three passage portions 80 to 82 are shut off from each other by partition walls. First flow path section 80
One end of each combustion fuel flow path 16 inside the second flow path 8
One end of each combustion fuel flow path 16 in 1 is communicated via a bent portion 13. In addition, the second flow path unit 81
The other end of each combustion fuel flow path 16 inside the third flow path 8
One end of each combustion fuel flow path 16 in 2 is communicated via a bent portion 14. Bent part 13,1
4 is a hollow box-shaped body. Therefore, the combustion fuel BF that has passed through the plurality of combustion fuel passages 16 of the flow passage portion 80 once joins at the bent portion 13 and is again distributed to the plurality of combustion fuel passages 16 in the flow passage portion 81. Bent part 13,
Inside 14 are provided combustion fuel supply pipes 17, 18, respectively.

【0043】図6は、燃焼燃料流路16に対して給排さ
れる流体の流れの様子を模式的に示している。燃料電池
40からアノード排ガスが排出される燃料排出路67
は、流量調整弁27を介して、燃焼燃料流路74および
燃料排出路76に分岐している。燃焼燃料流路74は、
さらに、第1燃焼燃料供給路54、第2燃焼燃料供給路
55、第3燃焼燃料供給路56に分岐する。
FIG. 6 schematically shows the flow of the fluid supplied to and discharged from the combustion fuel passage 16. Fuel discharge passage 67 through which anode exhaust gas is discharged from fuel cell 40
Is branched to a combustion fuel flow path 74 and a fuel discharge path 76 via a flow control valve 27. The combustion fuel passage 74 is
Further, it branches into a first combustion fuel supply path 54, a second combustion fuel supply path 55, and a third combustion fuel supply path 56.

【0044】蒸発器10の入り口室11aには、第1燃
焼燃料供給路54を介してアノード排ガスの一部が供給
されると共に、ブロワ28によって、空気供給路78を
介して空気が供給される。供給されたアノード排ガス
(燃焼燃料)は、第1流路部80内の燃焼燃料流路16
を通過した後、折れ曲がり部13を経由することで流れ
の向きを逆向きに転じ、第2流路部81内の燃焼燃料流
路16に供給される。折れ曲がり部13内の燃焼燃料供
給管17からは、第2燃焼燃料供給路55を介してアノ
ード排ガスが補充される。
A part of the anode exhaust gas is supplied to the entrance chamber 11a of the evaporator 10 through the first combustion fuel supply passage 54, and air is supplied by the blower 28 through the air supply passage 78. . The supplied anode exhaust gas (combustion fuel) is supplied to the combustion fuel passage 16 in the first passage portion 80.
After passing through, the flow direction is reversed by passing through the bent portion 13, and is supplied to the combustion fuel flow passage 16 in the second flow passage portion 81. The anode exhaust gas is replenished from the combustion fuel supply pipe 17 in the bent portion 13 through the second combustion fuel supply passage 55.

【0045】この燃焼燃料は、さらに、第2流路部81
内の燃焼燃料流路16を通過した後、折れ曲がり部14
を経由することで流れの向きを再び逆向きに転じ、第3
流路部82内の燃焼燃料流路16に供給される。ここ
で、折れ曲がり部14内の燃焼燃料供給管18からは、
第3燃焼燃料供給路56を介してアノード排ガスが補充
される。このような燃焼燃料は、さらに、第3流路部8
2内の燃焼燃料流路16を通過した後、燃焼ガス排出路
79に排出される。
The combustion fuel is further supplied to the second flow path 81
After passing through the combustion fuel flow path 16 in the inside, the bent portion 14
The direction of the flow is reversed again by passing through
The fuel is supplied to the combustion fuel passage 16 in the passage 82. Here, from the combustion fuel supply pipe 18 in the bent portion 14,
The anode exhaust gas is replenished via the third combustion fuel supply path 56. Such combustion fuel is further supplied to the third flow path section 8.
After passing through the combustion fuel flow path 16 inside the fuel gas 2, it is discharged to the combustion gas discharge path 79.

【0046】図7は、折れ曲がり部13内の燃焼燃料供
給管17からアノード排ガスが供給される様子を表わす
説明図である。燃焼燃料供給管17は、その長手方向に
並ぶ複数の吐出口19を備えている。第2燃焼燃料供給
路55を介して燃焼燃料供給管17に供給されたアノー
ド排ガスは、これらの吐出口19から折れ曲がり部13
内に吐出され、燃焼燃料流路16の上流側から流れてき
た燃焼燃料に混合される。ここで、吐出口19から吐出
されるアノード排ガスの流れの向きは、第1流路部80
内の燃焼燃料流路16を流れる燃焼燃料の流れの向きに
逆らう向きとなっている。なお、燃焼燃料供給管18を
備える折れ曲がり部14も、同様の構成を有している。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a state in which the anode exhaust gas is supplied from the combustion fuel supply pipe 17 in the bent portion 13. The combustion fuel supply pipe 17 has a plurality of discharge ports 19 arranged in the longitudinal direction. The anode exhaust gas supplied to the combustion fuel supply pipe 17 through the second combustion fuel supply path 55 is supplied to the bent portion 13 from these discharge ports 19.
And mixed with the combustion fuel flowing from the upstream side of the combustion fuel passage 16. Here, the direction of the flow of the anode exhaust gas discharged from the discharge port 19 is the first flow path portion 80.
The direction is opposite to the direction of the flow of the combustion fuel flowing through the combustion fuel passage 16 in the inside. The bent portion 14 provided with the combustion fuel supply pipe 18 has the same configuration.

【0047】なお、図6の流量調整弁27は、燃焼燃料
流路74を介して蒸発器10に供給されるアノード排ガ
ス量と、燃料排出路76に供給するアノード排ガス量と
の分配を調節する。また、燃焼燃料流路74には、蒸発
器10に供給されるアノード排ガスの流量を検出する流
量センサ57が設けられている。さらに、第1流路部8
0内の燃焼燃料流路16の上流部には、第1温度センサ
50(T1)が、第2流路部81内の燃焼燃料流路16
の上流部には、第2温度センサ51(T2)が、第3流
路部82内の燃焼燃料流路16の上流部には、第3温度
センサ52(T3)が設けられている。また、第2燃焼
燃料供給路55および第3燃焼燃料供給路56には、そ
れぞれ、所定の開度に設定された弁58、59が設けら
れている。
The flow control valve 27 in FIG. 6 adjusts the distribution of the amount of anode exhaust gas supplied to the evaporator 10 through the combustion fuel flow path 74 and the amount of anode exhaust gas supplied to the fuel discharge passage 76. . In addition, a flow sensor 57 that detects the flow rate of the anode exhaust gas supplied to the evaporator 10 is provided in the combustion fuel flow path 74. Further, the first flow path unit 8
The first temperature sensor 50 (T 1) is located upstream of the combustion fuel flow path 16 in the second fuel passage 16.
A second temperature sensor 51 (T2) is provided in an upstream portion of the combustion fuel passage 16 in the third passage portion 82, and a third temperature sensor 52 (T3) is provided in an upstream portion of the combustion fuel passage 16 in the third passage portion 82. The second combustion fuel supply path 55 and the third combustion fuel supply path 56 are provided with valves 58 and 59, respectively, which are set to a predetermined opening degree.

【0048】また、燃焼ガス排出路79および燃料排出
路76は、排気装置70に接続されている。排気装置7
0は、その内部に燃焼触媒を備えている。燃焼燃料流路
16における燃焼反応を経て燃焼ガス排出路79へ排出
されるガス、および、燃料排出路76を通過するアノー
ド排ガスは、水素や一酸化炭素を含有している。排気装
置70は、これらのガスを外気中に放出するのに先立っ
て、これらのガス中の水素および一酸化炭素を酸化させ
るための装置である。
The combustion gas discharge path 79 and the fuel discharge path 76 are connected to an exhaust device 70. Exhaust device 7
0 has a combustion catalyst therein. The gas discharged to the combustion gas discharge passage 79 via the combustion reaction in the combustion fuel passage 16 and the anode exhaust gas passing through the fuel discharge passage 76 contain hydrogen and carbon monoxide. The exhaust device 70 is a device for oxidizing hydrogen and carbon monoxide in these gases prior to releasing these gases into the outside air.

【0049】C.燃焼燃料および空気の供給量と温度:
以下に、蒸発器10に供給する燃焼燃料と空気の量の制
御や、燃焼燃料の分配状態、および、燃焼反応によって
生じる熱の分布状態について説明する。第1燃焼燃料供
給路54ないし第3燃焼燃料供給路56のそれぞれを介
して蒸発器10に供給される燃焼燃料量は、流量調整弁
27を介して蒸発器10に供給されるアノード排ガスの
流量、弁58,59の開度、ブロワ28によって供給さ
れる空気量等によって定まる。図8は、ブロワ28から
供給する空気量を変えたときに、第1燃焼燃料供給路5
4ないし第3燃焼燃料供給路56のそれぞれに供給され
る燃焼燃料量が変化する様子の一例を示す。ここでは、
燃焼燃料流路74を介して蒸発器10に供給されるアノ
ード排ガスの流量が所定の一定値に保たれるものと仮定
した。図8は、ブロワ28から供給する空気量を変化さ
せたときに、第1燃焼燃料供給路54ないし第3燃焼燃
料供給路56のそれぞれを通過するアノード排ガス量
を、計算によって求めた結果を表わしている。
C. Combustion fuel and air supply and temperature:
Hereinafter, the control of the amount of combustion fuel and air supplied to the evaporator 10, the distribution state of combustion fuel, and the distribution state of heat generated by the combustion reaction will be described. The amount of combustion fuel supplied to the evaporator 10 via each of the first combustion fuel supply passage 54 to the third combustion fuel supply passage 56 depends on the flow rate of the anode exhaust gas supplied to the evaporator 10 via the flow control valve 27. , The degree of opening of the valves 58 and 59, the amount of air supplied by the blower 28, and the like. FIG. 8 shows that when the amount of air supplied from the blower 28 is changed, the first combustion fuel supply path 5
An example of a state in which the amount of combustion fuel supplied to each of the fourth to third combustion fuel supply paths 56 changes. here,
It is assumed that the flow rate of the anode exhaust gas supplied to the evaporator 10 through the combustion fuel flow path 74 is maintained at a predetermined constant value. FIG. 8 shows the result obtained by calculating the amount of anode exhaust gas passing through each of the first combustion fuel supply passage 54 to the third combustion fuel supply passage 56 when the amount of air supplied from the blower 28 is changed. ing.

【0050】図8に示すように、燃焼燃料流路74を介
して蒸発器10に供給する燃焼燃料の流量が一定のとき
には、ブロワ28が供給する空気量を増加させるほど、
第1燃焼燃料供給路54を介して供給されるアノード排
ガス量が減少する。すなわち、ブロワ28が供給する空
気量が増加するほど、燃焼燃料流路16の上流部の圧力
が上昇して、流路調整弁27と第1燃焼燃料供給路54
の出口部との差圧が相対的に小さくなり、第1燃焼燃料
供給路54を経由するアノード排ガスが燃焼燃料流路1
6に入りにくくなる。これに対し、第3燃焼燃料供給路
56を介して供給されるアノード排ガス量は、ブロワ2
8が供給する空気量を増加させるほど増加する。これ
は、ブロワ28が供給する空気量が増加して、燃焼燃料
流路16の上流部の圧力が上昇することにより、流量調
整弁27と第3燃焼燃料供給路56の出口部との差圧が
相対的に大きくなり、第3燃焼燃料供給路56を経由す
るアノード排ガスが入り易くなることによる。また、第
2燃焼燃料供給路55を経由して燃焼燃料流路16の中
間部から供給されるアノード排ガス量は、ブロワ28が
供給する空気量の増加によって、上流部と下流部の中間
的な影響を受ける。
As shown in FIG. 8, when the flow rate of the combustion fuel supplied to the evaporator 10 through the combustion fuel flow path 74 is constant, the more the amount of air supplied by the blower 28 increases,
The amount of anode exhaust gas supplied via the first combustion fuel supply passage 54 decreases. That is, as the amount of air supplied by the blower 28 increases, the pressure in the upstream portion of the combustion fuel flow path 16 increases, and the flow path adjustment valve 27 and the first combustion fuel supply path 54
The pressure difference from the outlet of the fuel gas becomes relatively small, and the anode exhaust gas passing through the first combustion fuel supply passage 54
6 is difficult to enter. On the other hand, the amount of anode exhaust gas supplied through the third combustion fuel supply passage 56 is
8 increases as the amount of air supplied increases. This is because the amount of air supplied by the blower 28 increases and the pressure in the upstream part of the combustion fuel passage 16 increases, so that the pressure difference between the flow regulating valve 27 and the outlet part of the third combustion fuel supply passage 56 is increased. Is relatively large, and the anode exhaust gas passing through the third combustion fuel supply passage 56 is likely to enter. In addition, the amount of anode exhaust gas supplied from the intermediate portion of the combustion fuel passage 16 via the second combustion fuel supply passage 55 is increased by the increase in the amount of air supplied by the blower 28, so that the amount of anode exhaust gas is intermediate between the upstream and downstream portions. to be influenced.

【0051】なお、図8において、空気量の増加などの
条件変化によって気体の圧力が変化するため、縦軸およ
び横軸に示した気体の流量は、0℃、1気圧のときの1
分当たりに流れる体積(NL(Normal Litter)/min )とし
た。
In FIG. 8, since the pressure of the gas changes due to a change in conditions such as an increase in the amount of air, the flow rate of the gas shown on the vertical and horizontal axes is 1 at 0 ° C. and 1 atm.
The volume flowing per minute (NL (Normal Litter) / min) was used.

【0052】一般に、水素の燃焼反応の速度は極めて速
い。したがって、充分量の酸素の存在下で水素が供給さ
れると、水素が供給された部位の近傍で、燃焼反応は速
やかに進行して終了する。本実施例の蒸発器10におけ
る燃焼燃料流路16のように、燃焼燃焼を複数箇所に分
配して供給する場合には、燃焼燃料が分配されて流入す
るそれぞれの流入部において、燃焼反応が進行し発熱す
る。このとき、各流入部における発熱量は、それぞれの
流入部に流入する燃焼燃料の流量に応じた量となる。し
たがって、上記したように燃焼燃料流路16の上流部か
ら供給する空気量を調節して、燃焼燃料が分配される量
を制御することによって、各流入部における発熱量を制
御することが可能となる。
Generally, the rate of the combustion reaction of hydrogen is extremely high. Therefore, when hydrogen is supplied in the presence of a sufficient amount of oxygen, the combustion reaction proceeds promptly and ends in the vicinity of the portion to which hydrogen has been supplied. When the combustion combustion is distributed and supplied to a plurality of locations as in the combustion fuel passage 16 in the evaporator 10 of the present embodiment, the combustion reaction proceeds in each of the inflow portions into which the combustion fuel is distributed and flows. Fever. At this time, the amount of heat generated in each inflow section is an amount corresponding to the flow rate of the combustion fuel flowing into each inflow section. Therefore, as described above, by adjusting the amount of air supplied from the upstream portion of the combustion fuel passage 16 and controlling the amount of combustion fuel to be distributed, it is possible to control the amount of heat generated at each inflow portion. Become.

【0053】蒸発器10では、図5に示したように、燃
焼燃料の流路の上流部は、改質燃料流路15の下流部と
熱交換し、燃焼燃料の流路の下流部は、改質燃料流路1
5の上流部と熱交換する。改質燃料流路15の上流部
は、改質燃料(炭化水素系液体燃料および水)の気化が
活発に行なわれるため、多くの熱量を要する。また、改
質燃料流路15の下流部は、改質燃料を、改質器32に
供給するのに適した温度にまで昇温する必要があるた
め、充分に高温にする必要がある。制御部45(図1)
は、図6に示した温度センサ50〜52の検出結果に基
づいてブロワ28を制御して、燃焼燃料の分配量を調節
し、燃焼燃料流路16の所望の部位で所望の程度の発熱
が得られるように制御する。
In the evaporator 10, as shown in FIG. 5, the upstream part of the combustion fuel flow path exchanges heat with the downstream part of the reformed fuel flow path 15, and the downstream part of the combustion fuel flow path is Reformed fuel channel 1
Heat exchange with the upstream part of 5. The upstream portion of the reformed fuel passage 15 requires a large amount of heat because the reformed fuel (hydrocarbon-based liquid fuel and water) is actively vaporized. Further, since the temperature of the downstream portion of the reformed fuel flow path 15 needs to be raised to a temperature suitable for supplying the reformed fuel to the reformer 32, it is necessary to sufficiently raise the temperature. Control unit 45 (FIG. 1)
Controls the blower 28 based on the detection results of the temperature sensors 50 to 52 shown in FIG. 6 to adjust the distribution amount of the combustion fuel, so that a desired amount of heat is generated at a desired portion of the combustion fuel passage 16. Control to obtain.

【0054】D.燃焼反応の制御の動作:図9は、本実
施例の燃料電池システム20において実行される蒸発器
運転制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。
本ルーチンは、燃料電池システム20において、蒸発器
10が定常運転を行なう間、所定の時間ごとに制御部4
5において実行される。
D. Operation of Combustion Reaction Control: FIG. 9 is a flowchart showing an evaporator operation control processing routine executed in the fuel cell system 20 of the present embodiment.
This routine is executed by the control unit 4 every predetermined time while the evaporator 10 performs the steady operation in the fuel cell system 20.
5 is performed.

【0055】本ルーチンが実行されると、まず、温度セ
ンサ53によって、原燃料ガス供給路に排出された改質
燃料の温度を読み込む(ステップS100)。次に、こ
の改質燃料の温度に基づいて、燃焼燃料流路74を介し
て蒸発器10に供給する燃焼燃料の量と、ブロワ28に
よって蒸発器10に供給する空気量とを決定する(ステ
ップS110)。具体的には、改質燃料の温度が、改質
器32に供給するのに適した望ましい温度よりも高い場
合には、蒸発器10に供給する燃焼燃料量を、その時点
で供給されている燃焼燃料量よりも、所定の単位量だけ
少ない量に決定する。また、改質燃料の温度が、改質器
32に供給するのに適した望ましい温度よりも低い場合
には、蒸発器10に供給する燃焼燃料量を、その時点で
供給されている燃焼燃料量よりも、所定の単位量だけ多
い量に決定する。さらに、このように決定した燃焼燃料
量に対して所定の割合となるように、ブロワ28によっ
て供給する空気量を決定する。なお、ステップS110
で決定する空気量は、燃焼燃料中の水素を理論的に完全
燃焼させるのに要する空気量に対する、ブロワ28によ
って実際に供給する空気量のモル比を、予め定めること
により決定する。上記モル比の値は、例えば値4に設定
される。
When this routine is executed, first, the temperature of the reformed fuel discharged into the raw fuel gas supply passage is read by the temperature sensor 53 (step S100). Next, based on the temperature of the reformed fuel, the amount of combustion fuel supplied to the evaporator 10 via the combustion fuel flow path 74 and the amount of air supplied to the evaporator 10 by the blower 28 are determined (step). S110). Specifically, when the temperature of the reformed fuel is higher than a desirable temperature suitable for supplying to the reformer 32, the amount of combustion fuel supplied to the evaporator 10 is supplied at that time. The amount is determined to be smaller by a predetermined unit amount than the combustion fuel amount. If the temperature of the reformed fuel is lower than the desired temperature suitable for supplying to the reformer 32, the amount of combustion fuel supplied to the evaporator 10 is reduced by the amount of combustion fuel supplied at that time. The amount is determined to be larger by a predetermined unit amount than that. Further, the amount of air supplied by the blower 28 is determined so as to have a predetermined ratio with respect to the determined amount of combustion fuel. Step S110
Is determined by previously determining a molar ratio of the amount of air actually supplied by the blower 28 to the amount of air required for theoretically completely burning hydrogen in the combustion fuel. The value of the molar ratio is set to, for example, the value 4.

【0056】次に、ステップS110で決定した量の燃
焼燃料および空気が実際に蒸発器10に供給されるよう
に、流量調整弁27およびブロワ28を駆動する。な
お、燃焼燃料流路74を介して供給される燃焼燃料量
は、流量調整弁27の開度だけでなく、ブロワ28から
供給される空気量の影響を受ける。したがって、ステッ
プS110で決定した量の燃焼燃料を供給するために流
量調整弁27を駆動する際には、流量センサ57が検出
する流量を参照しつつ、所望量の燃焼燃料が供給される
ように流量調整弁27を制御する。
Next, the flow control valve 27 and the blower 28 are driven so that the amounts of combustion fuel and air determined in step S110 are actually supplied to the evaporator 10. The amount of combustion fuel supplied through the combustion fuel passage 74 is affected by not only the opening of the flow control valve 27 but also the amount of air supplied from the blower 28. Therefore, when the flow control valve 27 is driven to supply the amount of combustion fuel determined in step S110, the desired amount of combustion fuel is supplied while referring to the flow rate detected by the flow rate sensor 57. The flow control valve 27 is controlled.

【0057】次に、第1温度センサ50および第3温度
センサ52が検出する燃焼燃料流路16の内部温度を読
み込む(ステップS130)。第1温度センサ50が検
出する温度(T1)は、第1燃焼燃料供給路54を介し
て供給されるアノード排ガスを用いて進行する燃焼反応
の状態を表わす。また、第3温度センサ52が検出する
温度(T3)は、第3燃焼燃料供給路56を介して供給
されるアノード排ガスを用いて進行する燃焼反応の状態
を表わす。
Next, the internal temperature of the combustion fuel passage 16 detected by the first temperature sensor 50 and the third temperature sensor 52 is read (step S130). The temperature (T1) detected by the first temperature sensor 50 indicates a state of a combustion reaction that proceeds using the anode exhaust gas supplied via the first combustion fuel supply passage 54. Further, the temperature (T3) detected by the third temperature sensor 52 represents a state of a combustion reaction that proceeds using the anode exhaust gas supplied through the third combustion fuel supply path 56.

【0058】これらの温度(T1,T3)を読み込む
と、次に、第1温度センサ50が検出した温度(T1)
が、予め設定した基準温度(TL1)よりも低いかどうか
を判断する。さらにこのとき、第3温度センサ52が検
出した温度(T3)が、予め設定した基準温度(TH3)
よりも高いかどうかを判断する(ステップS140)。
両方の条件を満たしたときには、望ましい状態に比べ
て、第1温度センサ50付近の温度が低くなり過ぎ、第
3温度センサ52付近の温度が高くなりすぎていると判
断される。したがって、このような場合には、ブロワ2
8によって供給する空気量が所定の単位量だけ減るよう
に、ブロワ28の駆動状態を変更し(ステップS16
0)、本ルーチンを終了する。このように空気量を減少
させることで、第1燃焼燃料供給路54を介して供給さ
れるアノード排ガス量が増加すると共に、第3燃焼燃料
供給路56を介して供給されるアノード排ガス量が減少
する(図8参照)。これによって、第1燃焼燃料供給路
54を介して供給されるアノード排ガスを用いた燃焼反
応が活発に進行する第1温度センサ50付近では、温度
が上昇する。また、第3燃焼燃料供給路56を介して供
給されるアノード排ガスを用いた燃焼反応が活発に進行
する第3温度センサ52付近では、温度が低下する。
When these temperatures (T1, T3) are read, the temperature (T1) detected by the first temperature sensor 50 is read.
Is lower than the preset reference temperature (TL1). Further, at this time, the temperature (T3) detected by the third temperature sensor 52 is equal to the preset reference temperature (TH3).
It is determined whether it is higher than (Step S140).
When both conditions are satisfied, it is determined that the temperature near the first temperature sensor 50 is too low and the temperature near the third temperature sensor 52 is too high compared to the desirable state. Therefore, in such a case, the blower 2
8, the driving state of the blower 28 is changed so that the amount of air supplied is reduced by a predetermined unit amount (step S16).
0), end this routine. By reducing the amount of air in this manner, the amount of anode exhaust gas supplied through the first combustion fuel supply passage 54 increases, and the amount of anode exhaust gas supplied through the third combustion fuel supply passage 56 decreases. (See FIG. 8). As a result, the temperature rises near the first temperature sensor 50 where the combustion reaction using the anode exhaust gas supplied through the first combustion fuel supply passage 54 actively proceeds. In addition, the temperature decreases near the third temperature sensor 52 where the combustion reaction using the anode exhaust gas supplied through the third combustion fuel supply passage 56 actively proceeds.

【0059】ステップS140において、上記二つの条
件を満たさないときには、第1温度センサ50が検出し
た温度(T1)が、予め設定した基準温度(TH1)より
も高いかどうかを判断する。さらにこのとき、第3温度
センサ52が検出した温度(T3)が、予め設定した基
準温度(TL3)よりも低いかどうかを判断する(ステッ
プS150)。両方の条件を満たしたときには、望まし
い状態に比べて、第1温度センサ50付近の温度が高く
なり過ぎ、第3温度センサ52付近の温度が低くなりす
ぎていると判断される。したがって、このような場合に
は、ブロワ28によって供給する空気量が所定の単位量
だけ増えるように、ブロワ28の駆動状態を変更し(ス
テップS170)、本ルーチンを終了する。このように
空気量を増加させることで、第1燃焼燃料供給路54を
介して供給されるアノード排ガス量が減少すると共に、
第3燃焼燃料供給路56を介して供給されるアノード排
ガス量が増加する(図8参照)。これによって、第1燃
焼燃料供給路54を介して供給されるアノード排ガスを
用いた燃焼反応が活発に進行する第1温度センサ50付
近では、温度が低下する。また、第3燃焼燃料供給路5
6を介して供給されるアノード排ガスを用いた燃焼反応
が活発に進行する第3温度センサ52付近では、温度が
上昇する。
In step S140, if the above two conditions are not satisfied, it is determined whether the temperature (T1) detected by the first temperature sensor 50 is higher than a preset reference temperature (TH1). At this time, it is determined whether the temperature (T3) detected by the third temperature sensor 52 is lower than a preset reference temperature (TL3) (step S150). When both conditions are satisfied, it is determined that the temperature near the first temperature sensor 50 is too high and the temperature near the third temperature sensor 52 is too low as compared to the desirable state. Therefore, in such a case, the driving state of the blower 28 is changed so that the amount of air supplied by the blower 28 increases by a predetermined unit amount (step S170), and this routine ends. By increasing the amount of air in this way, the amount of anode exhaust gas supplied via the first combustion fuel supply passage 54 decreases, and
The amount of anode exhaust gas supplied via the third combustion fuel supply path 56 increases (see FIG. 8). As a result, the temperature decreases in the vicinity of the first temperature sensor 50 where the combustion reaction using the anode exhaust gas supplied through the first combustion fuel supply passage 54 actively proceeds. Further, the third combustion fuel supply path 5
The temperature rises in the vicinity of the third temperature sensor 52 where the combustion reaction using the anode exhaust gas supplied via the anode 6 actively proceeds.

【0060】ステップS150において、上記二つの条
件を満たさないときには、第1温度センサ50が検出し
た温度(T1)と、第3温度センサ52が検出した温度
(T3)とが、許容できる温度範囲にあるものと判断し
て、本ルーチンを終了する。
In step S150, when the above two conditions are not satisfied, the temperature (T1) detected by the first temperature sensor 50 and the temperature (T3) detected by the third temperature sensor 52 fall within an allowable temperature range. This routine is determined to be present, and this routine ends.

【0061】E.効果:以上のように構成した本実施例
の燃料電池システム20によれば、燃焼燃料であるアノ
ード排ガスを複数箇所に分配して供給している。したが
って、燃焼反応の反応速度が極めて速い水素を含有する
燃焼燃料を用いる場合に、燃焼反応が活発に進行する領
域を分散させることができ、蒸発器10における改質燃
料との熱交換効率を向上させることができる。また、改
質燃料を気化・昇温させるのに要する燃焼燃料を、分散
させて燃焼させるため、燃焼燃料流路16内で、局所的
に温度が上昇しすぎて耐久性を損なうのを防止すること
ができる。
E. Effect: According to the fuel cell system 20 of the present embodiment configured as described above, the anode exhaust gas, which is the combustion fuel, is distributed and supplied to a plurality of locations. Therefore, when using a combustion fuel containing hydrogen, which has a very fast reaction rate of the combustion reaction, it is possible to disperse the region where the combustion reaction actively proceeds, and improve the heat exchange efficiency with the reformed fuel in the evaporator 10. Can be done. Further, since the combustion fuel required to vaporize and raise the temperature of the reformed fuel is dispersed and burned, it is prevented that the temperature is excessively locally increased in the combustion fuel passage 16 and the durability is impaired. be able to.

【0062】また、本実施例のように燃焼燃料を分配供
給する場合には、燃焼燃料を分配することなく上流側か
ら供給する場合に比べて、上流側から空気を供給するブ
ロワ28の消費エネルギを削減できるという効果を奏す
る。すなわち、燃焼燃料を分配せずに上流側から供給す
る場合には、燃焼燃料流路16のより下流側でも燃焼反
応が進行し、蒸発器10全体が充分に昇温するように、
燃焼燃料量に対する空気量の割合を、著しく増大させる
必要がある。本実施例のように燃焼燃料を分配すれば、
燃焼燃料量に対する空気量の割合をより小さくすること
ができるため、空気を供給するために要するエネルギ量
が少なくて済む。
Further, when the combustion fuel is distributed and supplied as in the present embodiment, the energy consumption of the blower 28 that supplies air from the upstream side is higher than when the combustion fuel is supplied from the upstream side without distribution. This has the effect of reducing the number. That is, when the combustion fuel is supplied from the upstream side without being distributed, the combustion reaction proceeds further downstream of the combustion fuel flow path 16 so that the entire evaporator 10 is sufficiently heated.
The ratio of the amount of air to the amount of combustion fuel needs to be significantly increased. If the combustion fuel is distributed as in this embodiment,
Since the ratio of the amount of air to the amount of combustion fuel can be reduced, the amount of energy required to supply air can be reduced.

【0063】さらに、本実施例では、燃焼燃料を分配供
給する際に、燃焼燃料流路16内の温度に基づいて燃焼
燃料の分配量を制御し、燃焼燃料流路16内の温度分布
状態を、望ましい状態に近づけている。したがって、蒸
発器10における熱交換の効率を充分に確保することが
できる。また、望ましい温度に昇温した改質燃料を、効
率よく得ることができる。
Further, in the present embodiment, when distributing and supplying the combustion fuel, the distribution amount of the combustion fuel is controlled based on the temperature in the combustion fuel passage 16, and the temperature distribution state in the combustion fuel passage 16 is controlled. , Closer to the desired state. Therefore, the efficiency of heat exchange in the evaporator 10 can be sufficiently ensured. Further, the reformed fuel heated to a desired temperature can be obtained efficiently.

【0064】なお、上記した燃焼燃料の分配量は、燃焼
燃料流路74を介して供給される燃焼燃料量を定め、弁
58,59の開度を一定として、ブロワ28が供給する
空気量を調節することにより制御している。すなわち、
流体の圧力差を利用した簡素な系を用いて制御を行なっ
ている。したがって、燃焼燃料の分配量を制御するため
に、装置全体や制御系が複雑化するのを抑えることがで
きる。
The above-mentioned distribution amount of the combustion fuel determines the amount of the combustion fuel supplied through the combustion fuel flow path 74, and keeps the opening degrees of the valves 58 and 59 constant, and the air amount supplied by the blower 28. It is controlled by adjusting. That is,
The control is performed using a simple system using the pressure difference of the fluid. Therefore, it is possible to suppress the complexity of the entire apparatus and the control system in order to control the distribution amount of the combustion fuel.

【0065】また、本実施例では、燃焼燃料を分配供給
する際に、燃焼燃料供給管17、18を備える折れ曲が
り部13,14において、燃焼燃料の供給を行なってい
る。したがって、互いに熱交換する2種類の流路が直交
する熱交換器である蒸発器10において、燃焼燃料を分
配供給する際に、内部の配管が複雑化してしまうのを抑
えることができる。
Further, in this embodiment, when distributing and supplying the combustion fuel, the combustion fuel is supplied at the bent portions 13 and 14 provided with the combustion fuel supply pipes 17 and 18. Accordingly, in the evaporator 10, which is a heat exchanger in which two types of flow paths that exchange heat with each other are orthogonal, when the combustion fuel is distributed and supplied, it is possible to suppress the internal piping from becoming complicated.

【0066】このような折れ曲がり部13,14では、
燃焼燃料供給管17、18が備える複数の吐出口におい
て、燃焼燃料流路16の上流側から流れる燃焼燃料の流
れの向きに逆らう向きで、燃焼燃料が吐出される。した
がって、燃焼燃料流路16の途中で追加する燃焼燃料を
混合する動作を、より促進することができる。このよう
に混合の効果を高めるために、複数の吐出口から吐出さ
れる燃焼燃料の流れの向きと、上流側から流れる燃焼燃
料の流れの向きとが成す角度は、例えば、90°〜18
0°とすることが望ましい。
In such bent portions 13 and 14,
At a plurality of discharge ports provided in the combustion fuel supply pipes 17 and 18, the combustion fuel is discharged in a direction opposite to the direction of the flow of the combustion fuel flowing from the upstream side of the combustion fuel passage 16. Therefore, the operation of mixing the combustion fuel added in the middle of the combustion fuel passage 16 can be further promoted. In order to enhance the mixing effect, the angle between the direction of the flow of the combustion fuel discharged from the plurality of discharge ports and the direction of the flow of the combustion fuel flowing from the upstream side is, for example, 90 ° to 18 °.
Desirably, it is 0 °.

【0067】F.変形例:なお、この発明は上記の実施
例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲において種々の態様において実施することが
可能であり、例えば次のような変形も可能である。
F. Modifications: The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be carried out in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are also possible. is there.

【0068】F1.変形例1:上記実施例では、第1燃
焼燃料供給路54には弁を設けず、第2燃焼燃料供給路
55および第3燃焼燃料供給路56にはそれぞれ弁5
8,59を設け、これらの弁は予め所定の開度に設定し
ておくこととした。ここで、これらの流路において、異
なる種類の流路抵抗要素を設けることとしても良い。た
とえば、弁58,59の代わりに、オリフィスやキャピ
ラリなどの形状抵抗を用いることができる。
F1. Modified Example 1 In the above embodiment, the first combustion fuel supply passage 54 is not provided with a valve, and the second combustion fuel supply passage 55 and the third combustion fuel supply passage 56 are each provided with a valve 5.
8, 59 are provided, and these valves are set to a predetermined opening degree in advance. Here, in these channels, different types of channel resistance elements may be provided. For example, instead of the valves 58 and 59, a shape resistance such as an orifice or a capillary can be used.

【0069】F2.変形例2:上記実施例で行なう図9
に示した制御では、第1温度センサ50および第3温度
センサ52の検出温度の両方が、所定の基準温度からは
ずれたときに、空気量を増減している(ステップS14
0およびステップS150)。このようなステップS1
40やステップS150の処理において、第1温度セン
サ50および第3温度センサ52のうち、いずれか一方
の温度センサの検出結果だけに基づいて、空気量を制御
することとしても良い。また、空気量を増減する際に、
燃焼燃焼流路の中程にある第2温度センサ51の検出温
度をさらに考慮することとしても良い。
F2. Modification 2 FIG. 9 Performed in the Above Embodiment
In the control shown in (1), when both the detected temperatures of the first temperature sensor 50 and the third temperature sensor 52 deviate from the predetermined reference temperature, the air amount is increased or decreased (step S14).
0 and step S150). Such a step S1
In the processing of step S150 and step S150, the air amount may be controlled based on only the detection result of one of the first temperature sensor 50 and the third temperature sensor 52. Also, when increasing or decreasing the air volume,
The temperature detected by the second temperature sensor 51 in the middle of the combustion path may be further considered.

【0070】F3.変形例3:また、上記実施例では、
燃焼燃料流路16の内部温度に基づいて、蒸発器10に
供給する空気量を調節して燃焼燃料の分配供給量を制御
しているが、この際、温度センサ53の検出結果を考慮
しても良い。すなわち、蒸発器10から排出される改質
燃料の温度に基づいて、第3燃焼燃料供給路56を介す
る分配供給量を制御し、これによって第3流路部82で
進行する燃焼反応量を調節することができる。このよう
にして、改質燃料の温度を所望の温度に近づけることも
可能である。
F3. Modification 3: In the above embodiment,
The amount of air supplied to the evaporator 10 is adjusted based on the internal temperature of the combustion fuel passage 16 to control the distribution and supply of combustion fuel. At this time, the detection result of the temperature sensor 53 is taken into consideration. Is also good. That is, based on the temperature of the reformed fuel discharged from the evaporator 10, the distribution supply amount through the third combustion fuel supply path 56 is controlled, and thereby the combustion reaction amount proceeding in the third flow path portion 82 is adjusted. can do. In this way, it is possible to bring the temperature of the reformed fuel closer to the desired temperature.

【0071】F4.変形例4:また、弁58,59の開
度を予め所定の状態に設定しておくのではなく、これら
の弁を、流量調整弁で構成することとしても良い。すな
わち、ブロワ28から供給する空気量を調節することに
よって、燃焼燃料の分配量を制御するだけでなく、第1
燃焼燃料供給路54ないし第3燃焼燃料供給路56にお
いて流量調整弁の開度を調節して、燃焼燃料の分配量を
制御することとしても良い。このような構成とすること
によっても、蒸発器10における温度分布状態および熱
交換効率を、望ましい状態により近づけることができ
る。例えば、第1温度センサ50の検出結果に基づいて
ブロワ28の駆動量を調節し、第3温度センサ52の検
出結果に基づいて、第3燃焼燃料供給路56に設けた流
量調整弁の開度を調節するという制御が考えられる。
F4. Modification 4: Instead of setting the degree of opening of the valves 58 and 59 to a predetermined state in advance, these valves may be constituted by flow rate adjusting valves. That is, by adjusting the amount of air supplied from the blower 28, not only the distribution amount of the combustion fuel is controlled, but also the first
In the combustion fuel supply passage 54 to the third combustion fuel supply passage 56, the opening of the flow control valve may be adjusted to control the distribution amount of the combustion fuel. With such a configuration, the temperature distribution state and the heat exchange efficiency in the evaporator 10 can be made closer to the desired state. For example, the drive amount of the blower 28 is adjusted based on the detection result of the first temperature sensor 50, and the opening degree of the flow control valve provided in the third combustion fuel supply path 56 is adjusted based on the detection result of the third temperature sensor 52. The control of adjusting is considered.

【0072】F5.変形例5:燃焼燃料流路16の内部
温度などに基づいた燃焼燃料分配量の制御を行なわない
構成とすることも可能である。例えば、既述した実施例
において、図9に示したステップS140およびステッ
プS150の処理を行なわず、燃焼燃料流路74を介し
て供給される燃焼燃料量に対して、予め定めた割合の空
気を供給することとしても良い。この場合にも、燃焼燃
料を分配供給することにより、蒸発器10における熱交
換効率を向上させ、ブロワ28における消費エネルギ量
を削減する効果を得ることができる。
F5. Modification 5: It is also possible to adopt a configuration in which the control of the combustion fuel distribution amount based on the internal temperature of the combustion fuel passage 16 or the like is not performed. For example, in the above-described embodiment, a predetermined ratio of air to the amount of combustion fuel supplied via the combustion fuel flow path 74 is supplied without performing the processing of steps S140 and S150 shown in FIG. It may be supplied. Also in this case, by distributing and supplying the combustion fuel, the heat exchange efficiency in the evaporator 10 can be improved, and the effect of reducing the energy consumption in the blower 28 can be obtained.

【0073】F6.変形例6:上記実施例では、蒸発器
10から排出される改質燃料温度に応じて、燃焼燃料流
路74を介して供給されるアノード排ガス量を制御し、
このアノード排ガス量に応じて、空気量を決定した(図
9のステップS110)。ここで、アノード排ガス中の
水素濃度を測定し、アノード排ガス量に代えて、アノー
ド排ガス中の水素量に応じて空気量を決定することとし
ても良い。
F6. Modification 6: In the above embodiment, the amount of anode exhaust gas supplied via the combustion fuel flow path 74 is controlled according to the temperature of the reformed fuel discharged from the evaporator 10,
The air amount was determined according to the anode exhaust gas amount (step S110 in FIG. 9). Here, the hydrogen concentration in the anode exhaust gas may be measured, and the air amount may be determined according to the hydrogen amount in the anode exhaust gas instead of the anode exhaust gas amount.

【0074】F7.変形例7:また、燃料排出路67あ
るいは燃焼燃料流路74において凝縮器を設け、燃焼燃
料として蒸発器10に供給するアノード排ガス中の水蒸
気を、蒸発器10に供給するのに先立って除去すること
としても良い。
F7. Modification 7: A condenser is provided in the fuel discharge passage 67 or the combustion fuel passage 74, and water vapor in the anode exhaust gas to be supplied to the evaporator 10 as combustion fuel is removed prior to supplying the vapor to the evaporator 10. It is good.

【0075】F8.変形例8:あるいは、アノード排ガ
スから水素を分離して、このような水素を燃焼燃料とし
て蒸発器10に供給しても良い。アノード排ガスから水
素を分離するためには、例えば、水素を選択的に透過す
る性質を有する水素分離膜(パラジウムあるいはパラジ
ウム合金から成る膜など)を用いることができる。
F8. Modification 8: Alternatively, hydrogen may be separated from the anode exhaust gas and such hydrogen may be supplied to the evaporator 10 as combustion fuel. In order to separate hydrogen from the anode exhaust gas, for example, a hydrogen separation membrane (such as a membrane made of palladium or a palladium alloy) having a property of selectively permeating hydrogen can be used.

【0076】F9.変形例9:既述した実施例の蒸発器
10は、燃焼燃料流路16の途中で燃焼燃料を供給する
部位として、2箇所の折れ曲がり部13,14を備える
が、このような折れ曲がり部の数は、2箇所以外であっ
ても良い。図10は、1箇所の折れ曲がり部113を備
える蒸発器110を表わす説明図である。図10では、
図4に示した蒸発器10と共通する部材には、同じ参照
番号を付している。このような構成としても、燃焼燃料
を分配供給することによる既述した効果を得ることがで
きる。もとより、3箇所以上の折れ曲がり部を設けて、
それらを介して燃焼燃料を分配供給することとしても良
い。なお、2種類の流路が互いに直交する熱交換器以外
の構成の蒸発器、あるいは、折れ曲がり部を有しない構
成の蒸発器であっても、燃焼燃料を分配供給するなら
ば、同様の効果を得ることができる。
F9. Modification 9: The evaporator 10 of the above-described embodiment includes two bent portions 13 and 14 as a portion for supplying the combustion fuel in the middle of the combustion fuel flow path 16, and the number of such bent portions is increased. May be other than two places. FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating the evaporator 110 including the one bent portion 113. In FIG.
Members common to the evaporator 10 shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals. Even with such a configuration, the above-described effects of distributing and supplying the combustion fuel can be obtained. Of course, by providing three or more bends,
The combustion fuel may be distributed and supplied through them. Even if the evaporator has a configuration other than a heat exchanger in which two types of flow paths are orthogonal to each other, or an evaporator having no bent portion, the same effect can be obtained if the combustion fuel is distributed and supplied. Obtainable.

【0077】F10.変形例10:上記実施例の蒸発器
10では、ブロワ28が供給する空気は、燃焼燃料流路
16の上流側からのみ供給することとしたが、ブロワ2
8からの空気もまた分配供給することとしても良い。燃
焼燃料流路16内に燃焼燃料が供給されたときに充分量
の酸素が存在すれば、燃焼燃料を分配供給することによ
る効果を得ることができる。
F10. Modification 10: In the evaporator 10 of the above-described embodiment, the air supplied by the blower 28 is supplied only from the upstream side of the combustion fuel flow path 16.
Air from 8 may also be distributed. If a sufficient amount of oxygen is present when the combustion fuel is supplied into the combustion fuel passage 16, the effect of distributing and supplying the combustion fuel can be obtained.

【0078】F11.変形例11:また、上記実施例で
は、蒸発器10で用いる燃焼燃料として、アノード排ガ
スの一部を用いることとしたが、さらに他種の燃焼燃料
を用いても良い。例えば、燃料電池40に接続する負荷
が増大した時などに、アノード排ガスの全量を用いても
燃焼燃料が不足する場合には、原燃料タンク22に貯蔵
した炭化水素系液体燃料をさらに用いることとしても良
い。燃焼触媒を用いて燃焼させることができる燃料であ
れば利用することが可能である。なお、実施例の燃料電
池システム20において、原燃料タンク22に貯蔵する
炭化水素系液体燃料としては、例えば、メタノールなど
のアルコールやアルデヒドのような酸素を含有する炭化
水素系液体燃料や、ガソリンやイソオクタン等の炭化水
素系液体燃料を用いることができる。あるいは、炭化水
素系液体燃料に代えて、天然ガスなどの炭化水素系気体
燃料を用いることとしても良い。これらの炭化水素系燃
料を改質反応の原燃料として用い、さらにこれらを燃焼
燃料として利用することが可能である。ここで、用いる
炭化水素系燃料が、硫黄成分を含有する場合には、改質
器32に先立って、硫黄成分を取り除くための脱硫器を
設けることとすればよい。
F11. Modification 11: In the above embodiment, a part of the anode exhaust gas is used as the combustion fuel used in the evaporator 10, but another kind of combustion fuel may be used. For example, when the load connected to the fuel cell 40 is increased and the combustion fuel is insufficient even when the entire amount of the anode exhaust gas is used, the hydrocarbon-based liquid fuel stored in the raw fuel tank 22 may be further used. Is also good. Any fuel that can be burned using a combustion catalyst can be used. In the fuel cell system 20 of the embodiment, the hydrocarbon-based liquid fuel stored in the raw fuel tank 22 is, for example, a hydrocarbon-based liquid fuel containing oxygen such as alcohol or aldehyde such as methanol, gasoline, or the like. A hydrocarbon-based liquid fuel such as isooctane can be used. Alternatively, a hydrocarbon gas fuel such as natural gas may be used in place of the hydrocarbon liquid fuel. It is possible to use these hydrocarbon-based fuels as raw fuels for the reforming reaction and to use them as combustion fuels. Here, if the hydrocarbon fuel used contains a sulfur component, a desulfurizer for removing the sulfur component may be provided prior to the reformer 32.

【0079】F12.変形例12:あるいは、燃料電池
システム20の始動時などには、アノード排ガスに代え
て、改質器32から排出されるガスや、CO低減部36
から排出されるガスを、燃焼燃料として用いる構成も好
適である。燃料電池システムの始動時に、改質器32や
CO低減部36が充分に暖機されていないときには、こ
れらの反応部において反応が充分に進行せず、望ましい
組成の燃料ガスを得ることができない。したがって通常
は、このようなガスを燃料電池40に供給しないため、
このガスを蒸発器10に供給して、蒸発器10の暖機運
転に用いることができる。これによって、燃料電池シス
テム20の始動時に、アノード排ガスを利用できないと
きに、燃焼燃料を確保することができる。もとより、燃
料電池システム20の始動時においても、上記した改質
反応のための原燃料を、燃焼燃料として用いることがで
きる。
F12. Modification 12: Alternatively, at the time of starting the fuel cell system 20, for example, instead of the anode exhaust gas, the gas discharged from the reformer 32 or the CO reduction unit 36
It is also preferable to use a gas discharged from the fuel cell as a combustion fuel. When the fuel cell system is started, if the reformer 32 and the CO reduction unit 36 are not sufficiently warmed up, the reaction does not proceed sufficiently in these reaction units, and a fuel gas having a desired composition cannot be obtained. Therefore, since such a gas is not usually supplied to the fuel cell 40,
This gas can be supplied to the evaporator 10 and used for the warm-up operation of the evaporator 10. Thereby, when the anode exhaust gas cannot be used at the time of starting the fuel cell system 20, combustion fuel can be secured. Of course, even when the fuel cell system 20 is started, the raw fuel for the above-described reforming reaction can be used as the combustion fuel.

【0080】なお、このような燃料電池システム20の
始動時には、燃焼燃料を分配供給することによって、蒸
発器10内のより広い領域で燃焼反応を開始させること
ができ、暖機時間をより短縮できるという効果を奏す
る。
When the fuel cell system 20 is started, the combustion reaction can be started in a wider area in the evaporator 10 by distributing and supplying the combustion fuel, and the warm-up time can be further reduced. This has the effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】燃料電池システム20の構成の概略を表わす説
明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system 20.

【図2】蒸発器10の外観を表わす斜視図である。FIG. 2 is a perspective view illustrating an appearance of the evaporator 10. FIG.

【図3】図2に示した3−3断面の様子を表わす断面図
である。
FIG. 3 is a sectional view showing a state of a section taken along line 3-3 shown in FIG. 2;

【図4】蒸発器10において、図2に示した4−4断面
の様子を表わす断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a state of section 4-4 shown in FIG. 2 in evaporator 10.

【図5】燃焼燃料BFと改質燃料RFの流れの方向を示
す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing directions of flows of combustion fuel BF and reformed fuel RF.

【図6】燃焼燃料流路16に給排される流体の流れの様
子を模式的に示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing a state of a flow of a fluid supplied to and discharged from a combustion fuel flow path 16;

【図7】折れ曲がり部13において、燃焼燃料供給管1
7を介してさらに燃焼燃料が供給される様子を表わす説
明図である。
FIG. 7 shows a combustion fuel supply pipe 1 at a bent portion 13;
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a state in which combustion fuel is further supplied via 7.

【図8】空気量を変えたときに、第1燃焼燃料供給路5
4ないし第3燃焼燃料供給路56のそれぞれに供給され
る燃焼燃料量が変化する様子を表わす説明図である。
FIG. 8 shows a first combustion fuel supply path 5 when the air amount is changed.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state in which the amount of combustion fuel supplied to each of fourth to third combustion fuel supply paths changes.

【図9】蒸発器運転制御処理ルーチンを表わすフローチ
ャートである。
FIG. 9 is a flowchart illustrating an evaporator operation control processing routine.

【図10】変形例としての蒸発器110の構成を表わす
説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a configuration of an evaporator 110 as a modified example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…蒸発器 12…熱交換部 13,14…折れ曲がり部 15…改質燃料流路 15f…フィン 16…燃焼燃料流路 17、18…燃焼燃料供給管 19…吐出口 20…燃料電池システム 22…原燃料タンク 23…ポンプ 24…水タンク 27…流量調整弁 28…ブロワ 32…改質器 33、37、38…ブロワ 34…空気供給路 36…CO低減部 39…空気供給路 40…燃料電池 45…制御部 50…第1温度センサ 51…第2温度センサ 52…第3温度センサ 53…温度センサ 54…第1燃焼燃料供給路 55…第2燃焼燃料供給路 56…第3燃焼燃料供給路 57…流量センサ 58,59…弁 60…原燃料流路 62…水供給路 63…原燃料供給路 64…原燃料ガス供給路 65…改質ガス流路 66…燃料ガス供給路 67…燃料排出路 68…酸化ガス供給路 69…酸化排ガス路 70…排気装置 72…ポンプ 74…燃焼燃料流路 76…燃料排出路 78…空気供給路 79…燃焼ガス排出路 80…第1流路部 81…第2流路部 82…第3流路部 110…蒸発器 113…折れ曲がり部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Evaporator 12 ... Heat exchange part 13, 14 ... Bent part 15 ... Reformed fuel flow path 15f ... Fin 16 ... Combustion fuel flow path 17, 18 ... Combustion fuel supply pipe 19 ... Discharge port 20 ... Fuel cell system 22 ... Raw fuel tank 23 Pump 24 Water tank 27 Flow control valve 28 Blower 32 Reformer 33, 37, 38 Blower 34 Air supply path 36 CO reduction unit 39 Air supply path 40 Fuel cell 45 ... Control part 50 ... First temperature sensor 51 ... Second temperature sensor 52 ... Third temperature sensor 53 ... Temperature sensor 54 ... First combustion fuel supply path 55 ... Second combustion fuel supply path 56 ... Third combustion fuel supply path 57 ... Flow sensors 58, 59 ... Valve 60 ... Raw fuel flow path 62 ... Water supply path 63 ... Raw fuel supply path 64 ... Raw fuel gas supply path 65 ... Reformed gas flow path 66 ... Fuel gas supply path 67 ... Fuel discharge 68 oxidizing gas supply path 69 oxidizing exhaust gas path 70 exhaust system 72 pump 74 combustion fuel flow path 76 fuel discharge path 78 air supply path 79 combustion gas discharge path 80 first flow path section 81 first 2 channel portion 82: third channel portion 110: evaporator 113: bent portion

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G040 EA02 EA03 EA06 EB03 EB12 EB31 EB43 EB46 5H027 BA01 BA09 BA17 KK42 MM01 MM13  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4G040 EA02 EA03 EA06 EB03 EB12 EB31 EB43 EB46 5H027 BA01 BA09 BA17 KK42 MM01 MM13

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭化水素系燃料を改質して水素を生成す
る燃料改質装置であって、 前記炭化水素系燃料を改質する反応が進行する改質器
と、 少なくとも前記炭化水素系燃料を含む改質燃料が通過す
る改質燃料流路と、水素を含有する燃焼燃料を触媒を用
いて燃焼させる燃焼燃料流路とを備える熱交換器であっ
て、前記改質燃料を、前記改質器に供給するのに先立っ
て昇温させる加熱部と、 前記燃焼燃料流路内に前記燃焼燃料を供給する燃焼燃料
供給部と、 前記燃焼燃料流路内に酸素を供給する酸素供給部とを備
え、 前記燃焼燃料流路は、前記燃焼燃料の流れに沿って異な
る位置に設けられた複数の供給口を備え、 前記燃焼燃料供給部は、前記複数の供給口を介して前記
燃焼燃料を分配供給する燃料改質装置。
1. A fuel reformer for reforming a hydrocarbon fuel to generate hydrogen, comprising: a reformer in which a reaction for reforming the hydrocarbon fuel proceeds; and at least the hydrocarbon fuel. A reformed fuel flow path through which a reformed fuel containing hydrogen passes, and a combustion fuel flow path that burns combustion fuel containing hydrogen using a catalyst, wherein the reformed fuel is A heating unit that raises the temperature prior to supplying the fuel to the combustion vessel, a combustion fuel supply unit that supplies the combustion fuel into the combustion fuel passage, and an oxygen supply unit that supplies oxygen into the combustion fuel passage. The combustion fuel flow path includes a plurality of supply ports provided at different positions along the flow of the combustion fuel, and the combustion fuel supply unit supplies the combustion fuel through the plurality of supply ports. Distributing and supplying fuel reformer.
【請求項2】 請求項1記載の燃料改質装置であって、 前記燃焼燃料流路内において進行する前記燃焼反応の状
態に関連した特定の被測定量を測定するセンサと、 前記燃焼燃料供給部と前記酸素供給部とのうちの少なく
とも一方の供給部において、前記センサの測定結果に基
づいて、該供給部が供給する流体量を制御する第1の制
御部とをさらに備える燃料改質装置。
2. The fuel reforming apparatus according to claim 1, wherein the sensor measures a specific measured quantity related to a state of the combustion reaction progressing in the combustion fuel flow path, and the combustion fuel supply. A fuel control unit further comprising: a first control unit that controls a fluid amount supplied by the supply unit based on a measurement result of the sensor in at least one of the supply unit and the oxygen supply unit. .
【請求項3】 請求項2記載の燃料改質装置であって、 前記センサは、前記燃焼燃料流路において、前記複数の
供給口のうち、少なくとも一つの供給口付近に、前記燃
焼燃料流路内の温度を検出するために設けられた第1の
温度センサを含み、 前記第1の制御部は、前記第1の温度センサが検出する
温度が所定の範囲内となるように、前記流体量を制御す
る燃料改質装置。
3. The fuel reforming apparatus according to claim 2, wherein the sensor is configured to provide the combustion fuel flow path near at least one of the plurality of supply ports in the combustion fuel flow path. A first temperature sensor provided for detecting a temperature in the inside, wherein the first control unit controls the fluid amount so that a temperature detected by the first temperature sensor falls within a predetermined range. To control the fuel reformer.
【請求項4】 請求項2記載の燃料改質装置であって、 前記センサは、前記加熱部から排出される前記改質燃料
の温度を検出する第2の温度センサを含み、 前記第1の制御部は、前記第2の温度センサが検出する
温度が所定の範囲内となるように、前記流体量を制御す
る燃料改質装置。
4. The fuel reforming apparatus according to claim 2, wherein the sensor includes a second temperature sensor that detects a temperature of the reformed fuel discharged from the heating unit, The control unit is a fuel reformer that controls the fluid amount such that the temperature detected by the second temperature sensor falls within a predetermined range.
【請求項5】 請求項1記載の燃料改質装置であって、 前記燃焼燃料流路内において進行する前記燃焼反応の状
態に関連した特定の被測定量を測定するセンサと、 前記燃焼燃料供給部が前記燃焼燃料を分配供給する際
に、前記センサの測定結果に基づいて、前記複数の供給
口のそれぞれに割り当てる前記燃焼燃料の分配量を制御
する分配量調整部とをさらに備える燃料改質装置。
5. The fuel reformer according to claim 1, wherein a sensor for measuring a specific measured quantity related to a state of the combustion reaction progressing in the combustion fuel flow path, and the combustion fuel supply. And a distribution control unit configured to control a distribution amount of the combustion fuel allocated to each of the plurality of supply ports based on a measurement result of the sensor when the unit distributes and supplies the combustion fuel. apparatus.
【請求項6】 請求項5記載の燃料改質装置であって、 前記センサは、前記燃焼燃料流路において、前記複数の
供給口のうち、少なくとも一つの供給口付近に、前記燃
焼燃料流路内の温度を検出するために設けた第1の温度
センサであり、 前記分配量調整部は、前記第1の温度センサが検出する
温度が所定の範囲内となるように、前記分配量を制御す
る燃料改質装置。
6. The fuel reforming apparatus according to claim 5, wherein the sensor is provided in the combustion fuel flow path near at least one of the plurality of supply ports in the combustion fuel flow path. A first temperature sensor provided for detecting a temperature in the inside, wherein the distribution amount adjustment unit controls the distribution amount so that a temperature detected by the first temperature sensor falls within a predetermined range. Fuel reformer.
【請求項7】 請求項5記載の燃料改質装置であって、 前記センサは、前記加熱部から排出される前記改質燃料
の温度を検出する第2の温度センサであり、 前記分配量調整部は、前記第2の温度センサが検出する
温度が所定の範囲内となるように、前記分配量を制御す
る燃料改質装置。
7. The fuel reforming apparatus according to claim 5, wherein the sensor is a second temperature sensor that detects a temperature of the reformed fuel discharged from the heating unit, and the distribution amount adjustment. The fuel reformer controls the distribution amount such that a temperature detected by the second temperature sensor is within a predetermined range.
【請求項8】 請求項1記載の燃料改質装置であって、 前記酸素供給部は、前記燃焼燃料流路の入り口近傍の1
カ所から酸素を供給し、 前記燃料改質装置は、さらに、 前記燃焼燃料流路において、前記複数の供給口のうち最
も上流側の1番目と2番目の供給口の間の所定の部位の
温度を検出する第3の温度センサと、 前記第3の温度センサが検出した温度が、第1の所定の
温度よりも高いときには、前記酸素供給部が供給する酸
素量を増加させ、第2の所定の温度よりも低いときに
は、前記酸素供給部が供給する酸素量を減少させる第2
の制御部とを備える燃料改質装置。
8. The fuel reforming apparatus according to claim 1, wherein the oxygen supply unit is provided near the inlet of the combustion fuel flow path.
Supplying oxygen from a plurality of locations, the fuel reformer further includes: a temperature of a predetermined portion of the plurality of supply ports between the first and second upstream supply ports in the combustion fuel flow path. A third temperature sensor for detecting the temperature of the second temperature sensor, when the temperature detected by the third temperature sensor is higher than a first predetermined temperature, the amount of oxygen supplied by the oxygen supply unit is increased, When the temperature is lower than the second temperature, the second amount for decreasing the amount of oxygen supplied by the oxygen supply unit is reduced.
A fuel reformer comprising: a control unit;
【請求項9】 請求項1記載の燃料改質装置であって、 前記酸素供給部は、前記燃焼燃料流路の入り口近傍の1
カ所から酸素を供給し、 前記燃料改質装置は、さらに、 前記燃焼燃料流路において、前記複数の供給口のうち最
も下流側の供給口付近の温度を検出する第4の温度セン
サと、 前記第4の温度センサが検出した温度が、第1の所定の
温度よりも低いときには、前記酸素供給部が供給する酸
素量を増加させ、第2の所定の温度よりも高いときに
は、前記酸素供給部が供給する酸素量を減少させる第3
の制御部とを備える燃料改質装置。
9. The fuel reformer according to claim 1, wherein the oxygen supply unit includes a fuel supply passage near an inlet of the combustion fuel passage.
Supplying oxygen from a plurality of locations, the fuel reformer further includes: a fourth temperature sensor that detects a temperature near a most downstream supply port of the plurality of supply ports in the combustion fuel flow path; When the temperature detected by the fourth temperature sensor is lower than a first predetermined temperature, the amount of oxygen supplied by the oxygen supply unit is increased, and when the temperature is higher than a second predetermined temperature, the oxygen supply unit is increased. Third to reduce the amount of oxygen supplied by
A fuel reforming apparatus comprising: a control unit;
【請求項10】 炭化水素系燃料を改質して水素を生成
する燃料改質装置であって、 前記炭化水素系燃料を改質する反応が進行する改質器
と、 少なくとも前記炭化水素系燃料を含む改質燃料が通過す
る改質燃料流路と、所定の燃焼燃料が通過してその燃焼
反応が進行する燃焼燃料流路とが、互いに略直交するよ
うに配設された熱交換器であって、前記改質燃料を、前
記改質器に供給するのに先立って昇温させる加熱部と、 前記燃焼燃料流路内に前記燃焼燃料を供給する燃焼燃料
供給部と、 前記燃焼燃料流路内に酸素を供給する酸素供給部とを備
え、 前記燃焼燃料流路は、前記燃焼燃料が流れる方向が略逆
向きとなる折れ曲がり部を有し、 前記燃焼燃料供給部は、前記燃焼燃料の一部を、前記折
れ曲がり部において前記燃焼燃料流路内に供給する燃料
改質装置。
10. A fuel reformer for reforming a hydrocarbon-based fuel to generate hydrogen, comprising: a reformer in which a reaction for reforming the hydrocarbon-based fuel proceeds; and at least the hydrocarbon-based fuel. The reformed fuel flow path through which the reformed fuel containing, and the combustion fuel flow path through which the predetermined combustion fuel passes and the combustion reaction proceeds, are heat exchangers disposed so as to be substantially orthogonal to each other. A heating unit that raises the temperature of the reformed fuel prior to supplying the reformed fuel to the reformer; a combustion fuel supply unit that supplies the combustion fuel into the combustion fuel flow path; An oxygen supply unit for supplying oxygen to the passage, wherein the combustion fuel flow path has a bent portion in which the direction in which the combustion fuel flows is substantially opposite, and the combustion fuel supply unit is configured to supply the combustion fuel with A part is supplied into the combustion fuel passage at the bent portion. Fuel reformer.
【請求項11】 請求項10記載の燃料改質装置であっ
て、 前記燃焼燃料供給部は、前記折れ曲がり部において、該
折れ曲がり部よりも上流側から流れてくる前記燃焼燃料
の流れ方向に対して、90°〜180°の角度をなすよ
うに、前期燃焼燃料の一部を前記燃焼燃料流路内に供給
する燃料改質装置。
11. The fuel reforming apparatus according to claim 10, wherein the combustion fuel supply section is provided at the bent portion with respect to a flow direction of the combustion fuel flowing from an upstream side of the bent portion. A fuel reformer for supplying a part of the combustion fuel into the combustion fuel flow path so as to form an angle of 90 ° to 180 °.
【請求項12】 燃料電池を備える燃料電池システムで
あって、 請求項1ないし11いずれか記載の燃料改質装置を備
え、 前記燃料電池は、前記燃料改質装置が生成した水素をア
ノード側に供給されて発電を行ない、 前記燃焼燃料供給部は、前記燃焼燃料として、少なくと
も、前記燃料電池のアノード側から排出される排ガス中
に残留する水素を利用する燃料電池システム。
12. A fuel cell system including a fuel cell, comprising: the fuel reforming device according to claim 1; wherein the fuel cell supplies hydrogen generated by the fuel reforming device to an anode side. A fuel cell system that supplies power to generate power, and wherein the combustion fuel supply unit uses at least hydrogen remaining in exhaust gas discharged from the anode side of the fuel cell as the combustion fuel.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100599712B1 (en) * 2004-06-24 2006-07-12 삼성에스디아이 주식회사 Fuel cell system and reformer
WO2009119014A1 (en) * 2008-03-24 2009-10-01 三洋電機株式会社 Reforming device
KR101113651B1 (en) * 2009-08-31 2012-02-15 현대자동차주식회사 Hydrogen exhaust system of fuel cell vehicle

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