JP2003112905A - Fuel reforming system - Google Patents

Fuel reforming system

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JP2003112905A
JP2003112905A JP2001307131A JP2001307131A JP2003112905A JP 2003112905 A JP2003112905 A JP 2003112905A JP 2001307131 A JP2001307131 A JP 2001307131A JP 2001307131 A JP2001307131 A JP 2001307131A JP 2003112905 A JP2003112905 A JP 2003112905A
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reforming
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勉 後藤
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克也 小林
Hiroshi Komatsu
宏 小松
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01BBOILING; BOILING APPARATUS ; EVAPORATION; EVAPORATION APPARATUS
    • B01B1/00Boiling; Boiling apparatus for physical or chemical purposes ; Evaporation in general
    • B01B1/005Evaporation for physical or chemical purposes; Evaporation apparatus therefor, e.g. evaporation of liquids for gas phase reactions

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel reforming system the contents of which can be purged without using an inert gas when the system is stopped. SOLUTION: This fuel reforming system is provided with a water vaporizer 4 for producing steam, a fuel vaporizer 1 for vaporizing fuel and mixing the vaporized fuel with steam to produce fuel gas, and a reformer 3 for producing hydrogen-rich reformed gas from the fuel gas by reformation reaction. When the system is stopped, the residual gas in the reformer 3 is purged by supplying only high-temperature steam from the vaporizer 4 to the reformer 3. After high-temperature steam is supplied, the moisture in the reformer 3 is purged by supplying air to the reformer 3. At this time, the hydrogen in a pure hydrogen layer 12 is also purged at the same time in the case that the reformer 3 is arranged in a membrane reactor 22.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は燃料改質システムに関す
る。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to fuel reforming systems.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料改質システムとして、従来、特開平
7-37599号に開示されたものがある。これは図1に示す
ように、水蒸気を含む燃料ガスから水素を含む改質ガス
(アノードガス)を生成する改質器110と、酸化剤と
してのカソードガスとアノードガスの電気化学反応によ
り発電する燃料電池120と、燃料電池120のカソー
ド排ガスを燃焼して燃焼ガスを生成するダクトバーナ1
43と、ダクトバーナ143で生成した燃焼ガスとの熱
交換により水蒸気を生成する蒸気発生器144と、を備
えている。また、これらの各構成要素を連結するライン
として、原料ガスに水蒸気を混合することにより燃料ガ
スを生成し、その燃料ガスを改質器110に供給する燃
料ガス供給ライン161と、蒸気発生器144で生成し
た蒸気を燃料ガス供給ライン161に供給する蒸気ライ
ン151と、ダクトバーナ143に燃料ガス供給ライン
161より原料ガスを供給する原料ガスライン153
と、ダクトバーナ143に空気を供給する空気供給ライ
ン157を備えている。
2. Description of the Related Art As a fuel reforming system, it has been hitherto disclosed in
There is one disclosed in 7-37599. As shown in FIG. 1, the power is generated by a reformer 110 that produces a reformed gas (anode gas) containing hydrogen from a fuel gas containing steam, and an electrochemical reaction between a cathode gas as an oxidant and the anode gas. A fuel cell 120 and a duct burner 1 for combusting cathode exhaust gas of the fuel cell 120 to generate combustion gas.
43 and a steam generator 144 that generates steam by heat exchange with the combustion gas generated by the duct burner 143. Further, as a line connecting these respective components, a fuel gas supply line 161 for generating a fuel gas by mixing steam with a raw material gas and supplying the fuel gas to the reformer 110, and a steam generator 144. The steam line 151 that supplies the steam generated in step 1 to the fuel gas supply line 161, and the source gas line 153 that supplies the source gas to the duct burner 143 from the fuel gas supply line 161.
And an air supply line 157 for supplying air to the duct burner 143.

【0003】このような燃料改質システムにおいては、
システムの作動停止時に改質器110でのカーボンの析
出を防ぐため、不活性ガスを用いて次のような操作を行
っている。すなわち、停止命令が出されると、改質器1
10への燃料供給を停止すると共に、ダクトバーナ14
3に燃料と空気を供給・燃焼し、それにより生じた高温
燃焼ガスを、蒸気発生器144に供給することにより蒸
気を発生させる。発生した蒸気を蒸気供給ライン151
から燃料供給ライン161に供給し、その後、改質器1
10に供給する。これと同時に燃料改質システム内の残
留ガスをパージするために、燃料ガス供給ライン161
に不活性ガスであるN2を供給する。
In such a fuel reforming system,
In order to prevent carbon deposition in the reformer 110 when the system is stopped, the following operation is performed using an inert gas. That is, when the stop command is issued, the reformer 1
The fuel supply to 10 is stopped and the duct burner 14
Fuel and air are supplied to and burned by the fuel cell 3, and the high temperature combustion gas generated thereby is supplied to the steam generator 144 to generate steam. Generated steam is steam supply line 151
To the fuel supply line 161, and then the reformer 1
Supply to 10. At the same time, in order to purge the residual gas in the fuel reforming system, the fuel gas supply line 161
N 2 which is an inert gas is supplied to.

【0004】このように改質器110への燃料供給を停
止した後にも、改質器110へ蒸気を持続して供給する
ので、燃料ガス供給ライン161内に残留した原料ガス
(蒸気と混合する前の蒸発させた燃料)は燃料ガスの状
態で改質器110へ供給される。これより、蒸気を含ま
ない原料ガスが改質器110に混入することを回避し、
改質器110内でのカーボンの析出を防いでいる。
Since the steam is continuously supplied to the reformer 110 even after the fuel supply to the reformer 110 is stopped in this way, the raw material gas (mixed with the steam) remaining in the fuel gas supply line 161 is mixed. The previously evaporated fuel) is supplied to the reformer 110 in the form of fuel gas. As a result, it is possible to avoid mixing the raw material gas containing no steam into the reformer 110,
The deposition of carbon in the reformer 110 is prevented.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとしている問題点】しかしながら、
このような燃料改質システムにおいては、停止時にN2
等の不活性ガスを使用してパージを行うために、ボンベ
等の貯蔵手段を備える必要があり、積載スペース効率が
悪く、またボンベの交換等のメンテナンスを行わなけれ
ばならず、車載等には不適当であるという問題がある。
[Problems to be solved by the invention] However,
In such a fuel reforming system, at the time of stop, N 2
In order to perform the purging using an inert gas such as, it is necessary to provide a storage means such as a cylinder, the loading space efficiency is poor, and maintenance such as replacement of the cylinder has to be carried out, so There is a problem of being inappropriate.

【0006】そこで本発明は、N2等の不活性ガスを使
用せずにパージを行うことのできる燃料改質システムを
提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel reforming system which can perform purging without using an inert gas such as N 2 .

【0007】[0007]

【問題点を解決するための手段】第1の発明は、水蒸気
を生成する水蒸発器と、燃料と水の改質反応により水素
リッチな改質ガスを生成する改質器と、を備え、システ
ム停止時に、前記改質器に前記水蒸発器で生成した水蒸
気のみを供給し、 前記水蒸発器で生成した水蒸気の供
給後、前記改質器に空気を供給する。
The first invention comprises a water evaporator for producing steam and a reformer for producing a hydrogen-rich reformed gas by a reforming reaction of fuel and water, When the system is stopped, only the steam generated by the water evaporator is supplied to the reformer, and after the steam generated by the water evaporator is supplied, air is supplied to the reformer.

【0008】第2の発明は、第1の発明において、前記
改質器が、少なくとも前記水素分離膜を介して隣接する
改質層と純水素層からなる膜反応器であり、システム停
止時に、前記改質層および純水素層に前記水素分離膜の
水素脆化を回避し得る所定温度を維持するように水蒸気
を供給し、前記改質層及び前記純水素層の残留ガスをパ
ージするのに必要な水蒸気量を供給した後に、空気を供
給する。
In a second aspect based on the first aspect, the reformer is a membrane reactor composed of a reforming layer and a pure hydrogen layer which are adjacent to each other at least through the hydrogen separation membrane, and when the system is stopped, To supply steam to the reforming layer and the pure hydrogen layer so as to maintain a predetermined temperature at which hydrogen embrittlement of the hydrogen separation membrane can be avoided, and to purge residual gas in the reforming layer and the pure hydrogen layer. After supplying the required amount of water vapor, air is supplied.

【0009】第3の発明は、第2の発明において、前記
改質層と前記純水素層に水素の有無を検知する手段を備
え、前記水蒸気の供給により前記改質層と前記純水素層
に水素がなくなったことを検知してから空気の供給に切
り替えるようにした。
In a third aspect based on the second aspect, means for detecting the presence or absence of hydrogen in the reformed layer and the pure hydrogen layer is provided, and the reformed layer and the pure hydrogen layer are supplied to the reformed layer and the pure hydrogen layer by supplying the steam. After detecting that the hydrogen was exhausted, the air supply was switched to.

【0010】第4の発明は、第2または3の発明におい
て、前記膜反応器に形成した燃焼器と、前記燃焼器で生
成した燃焼ガスを前記改質層及び前記純水素層に供給す
るための燃焼ガスラインとを備え、前記改質層及び前記
純水素層に水蒸気を供給した後、燃焼ガスを供給し、空
気を供給する。
A fourth invention is, in the second or third invention, for supplying the combustor formed in the membrane reactor and the combustion gas generated in the combustor to the reforming layer and the pure hydrogen layer. And a combustion gas line, and after supplying steam to the reforming layer and the pure hydrogen layer, supplying combustion gas and air.

【0011】第5の発明は、第4の発明において、前記
燃焼ガスラインに空気を供給する手段を備え、前記改質
層及び前記純水素層へ水蒸気を供給した後、燃焼ガスと
空気の混合ガスを供給してから空気を供給する。
A fifth aspect of the present invention is the fuel cell system according to the fourth aspect, further comprising means for supplying air to the combustion gas line, supplying steam to the reforming layer and the pure hydrogen layer, and then mixing the combustion gas and air. Supply gas, then air.

【0012】第6の発明は、第2から5の何れか一つの
発明において、前記改質層及び前記純水素層に水素分圧
測定装置を備え、水蒸気供給中には前記水素分離膜の温
度を前記水素分圧測定装置により測定された圧力から決
まる前記水素分離膜が脆化する温度以上に維持する。
A sixth aspect of the present invention is the fuel cell system according to any one of the second to fifth aspects, wherein the reforming layer and the pure hydrogen layer are provided with a hydrogen partial pressure measuring device, and the temperature of the hydrogen separation membrane is increased while steam is being supplied. Is maintained above the temperature at which the hydrogen separation membrane is embrittled, which is determined by the pressure measured by the hydrogen partial pressure measuring device.

【0013】[0013]

【作用及び効果】第1の発明によれば、システム停止時
に、水蒸気によるパージを行ってから空気によるパージ
を行うことにより、不活性ガスを使用してパージを行う
必要がなくなるので、ボンベ等の貯蔵手段を備える必要
が無く、車に搭載する際には積載スペース効率を向上で
きる。
According to the first aspect of the present invention, when the system is stopped, it is not necessary to perform the purging using the inert gas by performing the purging with the steam and the purging with the air. It is not necessary to provide a storage means, and the loading space efficiency can be improved when mounted on a vehicle.

【0014】第2の発明によれば、水素等の残留ガスが
存在するときは、水素分離膜を水素脆化しない温度に維
持するので、水素分離膜の水素脆化を防ぐことができ
る。
According to the second aspect of the invention, when the residual gas such as hydrogen exists, the hydrogen separation membrane is maintained at a temperature at which hydrogen is not embrittled, so that hydrogen embrittlement of the hydrogen separation membrane can be prevented.

【0015】第3の発明によれば、改質層及び純水素層
に水素検知器または水素濃度を検出する手段を設置する
ので、水素がなくなったことを確認してから、水蒸気の
供給から空気の供給に切り替えることができ、水蒸気に
よる残留ガスのパージを行う時間を短縮できるととも
に、水蒸気及び燃料の消費を低減できる。
According to the third aspect of the present invention, the hydrogen detector or the means for detecting the hydrogen concentration is installed in the reforming layer and the pure hydrogen layer. It is possible to switch to the supply of water, and it is possible to shorten the time for purging the residual gas with water vapor and reduce the consumption of water vapor and fuel.

【0016】第4の発明によれば、水蒸気による残留ガ
スのパージを行った後で、高温の燃焼ガスにより水分の
パージを行うので、水分をパージするための時間を短縮
することができ、また確実にパージできる。
According to the fourth aspect of the invention, after purging the residual gas with steam, the moisture is purged with the high-temperature combustion gas, so that the time for purging the moisture can be shortened. Can be surely purged.

【0017】第5の発明によれば、燃焼ガスに空気を混
合した混合ガスにより水分をパージすることにより、高
温仕様でないバルブを用いることができ、バルブの低コ
スト化を図ることができる。また、改質層及び純水素層
に極度に熱い燃焼ガスを供給しなくても済むため、反応
器の向耐久性を向上できる。
According to the fifth aspect of the present invention, by purging water with a mixed gas obtained by mixing combustion gas with air, it is possible to use a valve that does not have a high temperature specification and to reduce the cost of the valve. Moreover, since it is not necessary to supply extremely hot combustion gas to the reforming layer and the pure hydrogen layer, the durability of the reactor can be improved.

【0018】第6の発明によれば、改質層及び純水素層
に水素分圧測定装置を設置することで、水素分圧に適応
する温度に設定して水蒸気を供給することができ、圧力
差が高くなる場合でも、水素脆化を防止できる。
According to the sixth aspect of the present invention, by installing the hydrogen partial pressure measuring device in the reforming layer and the pure hydrogen layer, it is possible to set the temperature corresponding to the hydrogen partial pressure and supply the steam. Even if the difference becomes high, hydrogen embrittlement can be prevented.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】第1の実施形態における燃料改質
システムの構成を図2に示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 2 shows the configuration of the fuel reforming system according to the first embodiment.

【0020】燃料改質反応に用いる燃料ガスを生成する
ために、水インジェクタ7により供給された水を蒸発さ
せる水蒸発器4と、ガソリンインジェクタ2により供給
されたガソリンを蒸発させるガソリン蒸発器1を設置す
る。水蒸発器4で生成された水蒸気をガソリン蒸発器1
に供給し、ガソリンの蒸気と混合し燃料ガスを生成した
後、蒸気供給ライン24を介して改質反応を行う膜反応
器22に燃料ガスを供給する。
A water evaporator 4 for evaporating water supplied by a water injector 7 and a gasoline evaporator 1 for evaporating gasoline supplied by a gasoline injector 2 in order to generate a fuel gas used for a fuel reforming reaction. Install. Water vapor generated in the water evaporator 4 is converted into gasoline vaporizer 1
Is supplied to the membrane reactor 22 for performing the reforming reaction through the steam supply line 24 after the fuel gas is generated by mixing with the steam of gasoline to generate the fuel gas.

【0021】燃料ガスが供給される膜反応器22を、純
水素層12と改質層3と燃焼器8から構成される三層構
造に形成し、燃料ガスを三層の中央に位置する改質層3
に供給する。改質層3では、燃料ガスを用いた改質反応
により水素リッチな改質ガスを生成する。改質ガス中の
水素は、改質層3と純水素層12の水素分圧差により水
素分離膜15を透過して隣接する純水素層12に供給さ
れる。純水素層12に分離した水素を燃料電池26に供
給し、電気化学反応により発電を行う。
The membrane reactor 22 to which the fuel gas is supplied is formed in a three-layer structure composed of the pure hydrogen layer 12, the reforming layer 3 and the combustor 8, and the fuel gas is located at the center of the three layers. Stratum 3
Supply to. In the reforming layer 3, a hydrogen-rich reformed gas is generated by a reforming reaction using the fuel gas. The hydrogen in the reformed gas passes through the hydrogen separation membrane 15 due to the hydrogen partial pressure difference between the reformed layer 3 and the pure hydrogen layer 12, and is supplied to the adjacent pure hydrogen layer 12. Hydrogen separated into the pure hydrogen layer 12 is supplied to the fuel cell 26, and electricity is generated by an electrochemical reaction.

【0022】一方燃焼器8では、改質層3における改質
反応に必要な熱を生成するために、燃料電池26及び改
質層3からの排ガスを燃料とした燃焼を行う。排ガスだ
けでは改質層3で必要とする熱量を生成できないときに
は、燃焼器8に設置した燃焼器インジェクタ6からガソ
リンを供給し燃焼する。この燃焼により生成した高温の
燃焼ガスを水蒸発器4に供給し、熱交換を行うことで水
蒸気を生成する。この燃焼器8より下流の燃焼ガスの熱
利用を行うラインを燃焼ガスライン17とする。
On the other hand, in the combustor 8, combustion is performed by using the exhaust gas from the fuel cell 26 and the reforming layer 3 as fuel in order to generate heat necessary for the reforming reaction in the reforming layer 3. When the amount of heat required by the reforming layer 3 cannot be generated only by the exhaust gas, gasoline is supplied from the combustor injector 6 installed in the combustor 8 and burned. The high-temperature combustion gas generated by this combustion is supplied to the water evaporator 4, and heat exchange is performed to generate steam. A line for utilizing heat of the combustion gas downstream of the combustor 8 is referred to as a combustion gas line 17.

【0023】このような燃料改質システムにおいて、シ
ステム停止中またはシステム再開時に、蒸気供給ライン
24に残留した水蒸気を含まない原料ガスが改質層3に
供給されることによりカーボンが析出し、改質層3の性
能が低下する恐れがある。また、システム停止中の低温
時には、改質層3及び純水素層12の残留水素が水素分
離膜15を脆化するおそれがある。そのために、燃料改
質システムに残留したガスをパージする必要が生じる。
In such a fuel reforming system, when the system is stopped or restarted, the raw material gas containing no steam remaining in the steam supply line 24 is supplied to the reforming layer 3 so that carbon is deposited and reformed. The performance of the quality layer 3 may deteriorate. Further, when the temperature is low while the system is stopped, the hydrogen remaining in the reforming layer 3 and the pure hydrogen layer 12 may embrittle the hydrogen separation membrane 15. Therefore, it becomes necessary to purge the residual gas in the fuel reforming system.

【0024】そこで本実施形態においては、水蒸気によ
り残留ガスをパージし、その後空気により水蒸気をパー
ジすることで、システム内からガスを排除する。
Therefore, in the present embodiment, the residual gas is purged with water vapor, and then the water vapor is purged with air to remove the gas from the system.

【0025】そのために、改質層3と純水素層12に水
蒸気を供給するラインと、空気を供給するラインを設置
する。
For that purpose, a line for supplying steam to the reforming layer 3 and the pure hydrogen layer 12 and a line for supplying air are installed.

【0026】システム停止時に改質層3に水蒸気を供給
するラインとして、前述の蒸気供給ライン24を適用す
る。ガソリンインジェクタ2によるガソリンの供給を停
止し、水蒸発器4のみを稼動することにより、水蒸気の
みが改質層3に供給される。また、空気を供給するライ
ンとして、エアパージバルブ13を介してエアコンプレ
ッサ14からの空気を純水素層12に供給するエアパー
ジライン23を設置する。 このエアパージバルブ13
の下流側のエアパージライン23上と蒸気供給ライン2
4を連通する連通ライン25を設け、且つそのライン2
5上に連通バルブ11を設ける。
The above-mentioned steam supply line 24 is applied as a line for supplying steam to the reforming layer 3 when the system is stopped. By stopping the supply of gasoline by the gasoline injector 2 and operating only the water evaporator 4, only steam is supplied to the reforming layer 3. Further, an air purge line 23 for supplying air from the air compressor 14 to the pure hydrogen layer 12 via the air purge valve 13 is installed as a line for supplying air. This air purge valve 13
Above the air purge line 23 and the steam supply line 2
4 is provided with a communication line 25, and the line 2
A communication valve 11 is provided on the valve 5.

【0027】これにより、システム運転中は連通バルブ
11を閉じガソリン蒸発器1及び水蒸発器4を稼動する
ことにより、蒸気供給ライン24を流れる燃料ガスを改
質層3のみに供給することができる。そして、システム
停止時の水蒸気による残留ガスのパージを行う際には、
水蒸発器4は稼動したままガソリンインジェクタ2によ
るガソリンの供給を停止し、エアパージバルブ13を閉
じ、連通バルブ11を開けることで、改質層3及び純水
素層12に水蒸気を供給できる。また、システム停止時
の空気による水分のパージを行う際には、水インジェク
タ7による水の供給を停止し、連通バルブ11及びエア
パージバルブ13を開くことで、エアコンプレッサ14
からの空気を改質層3及び純水素層12に供給できる。
As a result, during operation of the system, the communication valve 11 is closed and the gasoline evaporator 1 and the water evaporator 4 are operated, whereby the fuel gas flowing through the steam supply line 24 can be supplied only to the reforming layer 3. . And when purging residual gas with steam when the system is stopped,
By stopping the supply of gasoline by the gasoline injector 2 while the water evaporator 4 is operating, closing the air purge valve 13 and opening the communication valve 11, steam can be supplied to the reforming layer 3 and the pure hydrogen layer 12. When purging water with air when the system is stopped, the supply of water by the water injector 7 is stopped, and the communication valve 11 and the air purge valve 13 are opened, so that the air compressor 14
Air from can be supplied to the reforming layer 3 and the pure hydrogen layer 12.

【0028】パージを行う際などに、水素分離膜15の
付近に水素が存在する状態で改質層3及び純水素層12
の温度が低下すると水素分離膜15が脆化する。それを
防ぐために、水素分離膜15付近の温度(水素分離膜1
5の温度と推測可)Tを測定する水素分離膜温度計
5、及び燃焼器8から排出された燃焼ガスの温度Tを
測定するための燃焼ガス温度計9を設置し、これらの測
定結果をコントローラ10に入力し、水インジェクタ7
による水の供給量(=水蒸気発生量)、燃焼器インジェ
クタ6によるガソリンの供給量を制御する。
When purging or the like, the reforming layer 3 and the pure hydrogen layer 12 with hydrogen existing near the hydrogen separation membrane 15.
When the temperature decreases, the hydrogen separation membrane 15 becomes brittle. In order to prevent this, the temperature near the hydrogen separation membrane 15 (hydrogen separation membrane 1
5) The hydrogen separation membrane thermometer 5 for measuring T and the combustion gas thermometer 9 for measuring the temperature T of the combustion gas discharged from the combustor 8 are installed, and the measurement results are shown. Input to controller 10, water injector 7
The water supply amount (= steam generation amount) and the gasoline supply amount by the combustor injector 6 are controlled.

【0029】このコントローラ10で実行される燃料改
質システムにおける停止運転の制御を図3のフローチャ
ートに示す。
The control of the stop operation in the fuel reforming system executed by the controller 10 is shown in the flowchart of FIG.

【0030】出力運転を行っている状態(エアパージバ
ルブ13及び連通バルブ11は閉)から停止運転を行う
際に、まず、ステップS1−1において、ガソリン蒸発
器1にガソリンを供給しているガソリンインジェクタ2
を停止させる。これにより、出力運転中にはガソリン及
び水の混合蒸気(燃料ガス)を改質層3に送っていたの
が、停止運転時には水蒸発器4からの水蒸気のみを送る
ことになる。その直後に、ステップS1−2において、
連通バルブ11を開にして、純水素層12にも水蒸気を
供給し、改質層3及び純水素層12内に残留しているH
2、CO、O2、未反応原料のパージを開始する。
When the stop operation is performed from the state where the output operation is performed (the air purge valve 13 and the communication valve 11 are closed), first, in step S1-1, the gasoline injector that supplies gasoline to the gasoline evaporator 1. Two
To stop. As a result, the mixed vapor (fuel gas) of gasoline and water was sent to the reforming layer 3 during the output operation, but only the water vapor from the water evaporator 4 is sent during the stop operation. Immediately after that, in step S1-2,
The communication valve 11 is opened to supply water vapor also to the pure hydrogen layer 12 so that H remaining in the reforming layer 3 and the pure hydrogen layer 12
Start purging of 2 , CO, O 2 and unreacted raw materials.

【0031】次にステップS1−3に進み、水素分離膜
温度計5及び燃焼ガス温度計9により水素分離膜温度T
と燃焼ガス温度Tを測定する。測定した温度T、
Tに応じて、燃焼器8で生成する燃焼ガスの温度を燃
焼器インジェクタ6で調整し、燃焼ガスにより生成する
水蒸気の量及び温度を水インジェクタ7で調整して、水
蒸気によるパージ中の水素分離膜15の温度を水素脆化
を回避できる温度に維持する。
Next, in step S1-3, the hydrogen separation membrane temperature T and the combustion gas thermometer 9 are used.
And the combustion gas temperature T is measured. Measured temperature T,
Depending on T, the temperature of the combustion gas generated by the combustor 8 is adjusted by the combustor injector 6, and the amount and temperature of the steam generated by the combustion gas is adjusted by the water injector 7, and hydrogen separation during purging by steam is performed. The temperature of the film 15 is maintained at a temperature at which hydrogen embrittlement can be avoided.

【0032】ステップS1−4に進み、ある一定の水蒸
気量を改質層3及び純水素層12に供給した時点で、H
2、CO、O2、未反応燃料はこれら二層内に残っていな
いと判断する。この水蒸気量は事前に実験等で流量を求
めておき、その流量が流れるように制御を行う。その
後、ステップS1−5において、水インジェクタ7によ
る水の供給を止め、続いて燃焼器インジェクタ6による
ガソリンの供給を止める。二層内の残留H2がなくなると
水素分離膜15が水素脆化することはなく、そのため水
素分離膜15を高温に保つ必要はなくなるので、水イン
ジェクタ7による水の供給を停止し水蒸気の供給を停止
する。
At step S1-4, when a certain amount of water vapor is supplied to the reforming layer 3 and the pure hydrogen layer 12, H
It is judged that 2 , CO, O 2 and unreacted fuel do not remain in these two layers. The amount of water vapor is obtained in advance by experiments or the like, and control is performed so that the flow rate will flow. Then, in step S1-5, the supply of water by the water injector 7 is stopped, and then the supply of gasoline by the combustor injector 6 is stopped. When the residual H 2 in the two layers disappears, the hydrogen separation membrane 15 does not become embrittled by hydrogen, and therefore it is not necessary to keep the hydrogen separation membrane 15 at a high temperature. Therefore, the supply of water by the water injector 7 is stopped and the supply of steam is stopped. To stop.

【0033】次に、ステップS1−6ではエアパージバ
ルブ13を開にして、エアコンプレッサ14より、改質
層3と純水素層12に空気を供給し、これら二層にあっ
た水分をパージする。これにより、次回の起動時にも瞬
時に触媒反応が可能となるため、起動を短時間で行うこ
とが可能になる。
Next, in step S1-6, the air purge valve 13 is opened, air is supplied from the air compressor 14 to the reforming layer 3 and the pure hydrogen layer 12, and the water content in these two layers is purged. As a result, the catalytic reaction can be instantaneously performed at the next startup, so that the startup can be performed in a short time.

【0034】水分を除去するのに必要な量の空気を供給
した後、または水分が十分に除去されたことが確認でき
た後、ステップS1−7に進み、エアパージバルブ13
及び連通バルブ11を閉じ改質層3及び純水素層12へ
の空気の供給を停止する。最後にステップS1−8にお
いて、エアコンプレッサ14を停止し、運転を終了す
る。
After supplying the amount of air necessary for removing the moisture or after confirming that the moisture is sufficiently removed, the process proceeds to step S1-7, and the air purge valve 13
The communication valve 11 is closed and the supply of air to the reforming layer 3 and the pure hydrogen layer 12 is stopped. Finally, in step S1-8, the air compressor 14 is stopped and the operation ends.

【0035】このように停止命令がでたとき、例えばこ
の燃料電池26システムを車に搭載した場合には、イグ
ニッションキーを停止にすると、ガソリン蒸発器1への
原料(ガソリン)の供給を停止し水のみの供給を続ける
ことで、改質層3と純水素層12に水蒸気を供給する。
このとき、水素が改質層3及び純水素層12に存在する
ため、両層の温度を水素分離膜15が水素脆化しない温
度に保てるように水蒸気温度・量を調節して供給する。
これにより、改質層3内にあるH2、CO、O2、未反応
原料、または、純水素層12内にあるH2を水素分離膜
15を脆化することなくパージできる。このパージ時間
は予めどの程度の水蒸気を流せばH2がパージできるか
を実験的に求めておき、その流量だけ流す。さらに、シ
ステム停止時に膜反応器22に残留した水蒸気は、冷却
されて凝縮すると改質層3内に吸着されて、次回の起動
性を悪化させるため、水蒸気によるパージ後に空気によ
る水分のパージを行う。これにより、水分は飛ばされ、
次回は良好な起動が可能となる。このように、水素脆化
を防止しつつ、しかもN2等の不活性ガスの貯蔵手段を
もつことなくパージできるのでスペース効率の良い車載
用の燃料改質システムが可能になる。
When the stop command is issued in this way, for example, when the fuel cell 26 system is installed in a vehicle, if the ignition key is stopped, the supply of the raw material (gasoline) to the gasoline evaporator 1 is stopped. By continuing to supply only water, steam is supplied to the reforming layer 3 and the pure hydrogen layer 12.
At this time, since hydrogen exists in the reforming layer 3 and the pure hydrogen layer 12, the temperature and amount of water vapor are adjusted and supplied so that the temperatures of both layers are maintained at a temperature at which the hydrogen separation membrane 15 does not become hydrogen embrittlement.
As a result, H 2 , CO, O 2 , unreacted raw material in the reformed layer 3, or H 2 in the pure hydrogen layer 12 can be purged without embrittlement of the hydrogen separation membrane 15. The purge time to previously obtain or H 2 be allowed to flow how much water vapor in advance can be purged experimentally flows only that flow. Further, the water vapor remaining in the membrane reactor 22 at the time of system shutdown is adsorbed in the reforming layer 3 when cooled and condensed, and deteriorates the next startability. . This removes the water,
Next time, good startup will be possible. As described above, hydrogen embrittlement can be prevented and the purging can be performed without having a storage means for the inert gas such as N 2, so that a space-efficient fuel reforming system for vehicle can be realized.

【0036】第2の実施形態における燃料改質システム
の構成を図4に示す。
The structure of the fuel reforming system in the second embodiment is shown in FIG.

【0037】本実施形態は第1の実施形態において、改
質層3と純水素層12の両層に水素濃度センサ16を設
け、測定した水素濃度をコントローラ10に入力する。
コントローラ10では、この水素濃度センサ16により
改質層3及び純水素層12のH2が無くなったことを判断
し、水蒸気によるパージから空気によるパージに切り替
える。
In this embodiment, hydrogen concentration sensors 16 are provided in both the reforming layer 3 and the pure hydrogen layer 12 in the first embodiment, and the measured hydrogen concentration is input to the controller 10.
In the controller 10, the hydrogen concentration sensor 16 determines that the H 2 in the reforming layer 3 and the pure hydrogen layer 12 has disappeared, and switches from the steam-based purge to the air-based purge.

【0038】第2の実施形態における停止時の運転制御
のフローチャートを図5に示す。
FIG. 5 shows a flow chart of the operation control during stop in the second embodiment.

【0039】ステップS2−3までは、ステップS1−
3までと同様に水素分離膜15が水素脆化しない温度で
の改質層3及び純水素層12の水蒸気によるパージを行
う。ステップS2−4において、水素濃度センサ16に
より改質層3及び純水素層12の水素濃度を測定しコン
トローラ10に入力する。ステップS2−5に進み、コ
ントローラ10で、測定の結果からパージによりH2
除去されたかどうか判断する。H2が除去されていなけ
ればステップS2−4に戻り水蒸気によるパージを続け
る。H2が完全に除去されたらステップS2−6に進
み、以下第1の実施形態のステップS1−5以降と同様
の制御を行う。
Up to step S2-3, step S1-
As in the case up to 3, the reforming layer 3 and the pure hydrogen layer 12 are purged with water vapor at a temperature at which the hydrogen separation membrane 15 does not become hydrogen embrittlement. In step S2-4, the hydrogen concentration sensor 16 measures the hydrogen concentration of the reformed layer 3 and the pure hydrogen layer 12, and inputs the measured hydrogen concentration to the controller 10. Proceeding to step S2-5, the controller 10 determines from the measurement results whether H 2 has been removed by purging. If H 2 is not removed, the process returns to step S2-4 to continue purging with steam. When H 2 is completely removed, the process proceeds to step S2-6, and the same control as step S1-5 and subsequent steps of the first embodiment is performed.

【0040】このように水蒸気のパージ流量を予め決め
ておくのではなく、水素濃度センサ16によってH2
なくなった事を確認してから空気によるパージに移るこ
とで水蒸気のパージ流量が正確になり、水蒸気のパージ
時間が短縮できると共に水蒸気のパージのために消費す
る燃料量を低減できる。実験的にパージ量を決める場合
には、安全を見込んで安全係数をかけてパージ量を決め
る場合があり、その場合、安全係数分だけ水蒸気が無駄
になる可能性がある。本実施形態は、残留H2がなくな
るとともに水蒸気のパージを停止することが出来るの
で、その分の水蒸気を節約でき、燃費の向上につなが
る。
As described above, the purge flow rate of water vapor is not determined in advance, but it is confirmed by the hydrogen concentration sensor 16 that H 2 is exhausted, and then the purge flow by air is performed to make the purge flow rate of water vapor accurate. The steam purging time can be shortened and the amount of fuel consumed for purging the steam can be reduced. When the purge amount is experimentally determined, the safety factor may be multiplied to determine the purge amount, and in that case, the steam may be wasted by the safety factor. In the present embodiment, since the residual H 2 is exhausted and the purging of water vapor can be stopped, the amount of water vapor can be saved and the fuel consumption can be improved.

【0041】第3の実施形態における燃料改質システム
の構成を図6に示す。
The structure of the fuel reforming system in the third embodiment is shown in FIG.

【0042】本実施形態は第2の実施形態において、シ
ステム停止時に燃焼器8で生成した燃焼ガスを改質層3
と純水素層12の両層に供給するために、燃焼器8の下
流側の燃焼ガスライン17を水蒸発器4への供給ライン
と、蒸気供給ライン24へ接続するラインに分岐する。
また、水蒸発器4への供給ライン上に水蒸発器供給バル
ブ19を、蒸気供給ライン24へ接続するライン上に燃
焼ガス供給バルブ18を設ける。
In this embodiment, in the second embodiment, the combustion gas generated in the combustor 8 when the system is stopped is used as the reforming layer 3
In order to supply both the pure hydrogen layer 12 and the pure hydrogen layer 12, the combustion gas line 17 on the downstream side of the combustor 8 is branched into a supply line to the water evaporator 4 and a line connected to the steam supply line 24.
Further, a water evaporator supply valve 19 is provided on the supply line to the water evaporator 4, and a combustion gas supply valve 18 is provided on the line connecting to the steam supply line 24.

【0043】このような構成の燃料改質システムにおい
て、システム停止時に燃焼ガス供給18バルブを閉じ、
水蒸発器供給バルブ19を開けることにより水蒸発器4
へ燃焼ガスを供給し、水蒸気供給バルブ19を閉じ、燃
焼ガス供給バルブ18及び連通バルブ11を開けること
により、改質層3及び純水素層12に燃焼ガスを供給す
ることができる。
In the fuel reforming system having such a structure, when the system is stopped, the combustion gas supply 18 valve is closed,
The water evaporator 4 is opened by opening the water evaporator supply valve 19.
Combustion gas can be supplied to the reforming layer 3 and the pure hydrogen layer 12 by supplying the combustion gas, closing the steam supply valve 19, and opening the combustion gas supply valve 18 and the communication valve 11.

【0044】次に、本実施形態における停止運転の制御
フローを図7に示す。
Next, FIG. 7 shows a control flow of the stop operation in this embodiment.

【0045】停止運転が開始してから、ステップS3−
5までは第2の実施形態におけるステップS2−5まで
と同様の制御を行う。水蒸気によりH2を完全にパージし
たらステップS3−6に進み水インジェクタ7による水
の供給を止め、水蒸気の生成を停止する。続いて燃焼ガ
ス供給バルブ18を開にし、一方で水蒸発器供給バルブ
19を閉にする。これにより燃焼器8で生成した高温の
燃焼ガスを改質層3及び純水素層12に供給することが
できる。次にステップS3−7に進み、高温の燃焼ガス
により改質層3と純水素層12内を乾燥させることによ
り、空気を用いるよりも短い時間で改質層3及び純水素
層12を乾燥させることができる。
After the stop operation is started, step S3-
Up to 5, the same control as that up to step S2-5 in the second embodiment is performed. When H 2 is completely purged by the steam, the process proceeds to step S3-6, the water supply by the water injector 7 is stopped, and the generation of the steam is stopped. Subsequently, the combustion gas supply valve 18 is opened, while the water evaporator supply valve 19 is closed. Thereby, the high temperature combustion gas generated in the combustor 8 can be supplied to the reforming layer 3 and the pure hydrogen layer 12. Next, in step S3-7, the reforming layer 3 and the pure hydrogen layer 12 are dried by the high-temperature combustion gas to dry the reforming layer 3 and the pure hydrogen layer 12 in a shorter time than when air is used. be able to.

【0046】ステップS3−8で改質層3及び純水素層
12内の水分を除去したら、燃焼インジェクタ6による
ガソリンの供給を停止し燃焼ガスの供給を停止する。ス
テップS3−9においてエアパージバルブ13を開に
し、エアコンプレッサ14より改質層3及び純水素層1
2に空気を供給、燃焼ガスをパージする。燃焼ガスがパ
ージされたらステップS3−10に進み、エアパージバ
ルブ13を閉じ、燃焼ガス供給バルブ18及び連通バル
ブ11を閉じ、次いでステップS3−11に進みエアコ
ンプレッサ14を停止し運転を終了する。
After the water in the reforming layer 3 and the pure hydrogen layer 12 is removed in step S3-8, the supply of gasoline by the combustion injector 6 is stopped and the supply of combustion gas is stopped. In step S3-9, the air purge valve 13 is opened, and the reforming layer 3 and the pure hydrogen layer 1 are removed from the air compressor 14.
2 is supplied with air and the combustion gas is purged. When the combustion gas is purged, the routine proceeds to step S3-10, the air purge valve 13 is closed, the combustion gas supply valve 18 and the communication valve 11 are closed, and then the routine proceeds to step S3-11, the air compressor 14 is stopped and the operation is terminated.

【0047】このように、水蒸気による残留H2パージが
終了した後に、燃焼ガス供給バルブ18を開とし、一方
で、水蒸発器供給バルブ19を閉とし、燃焼器8からの
燃焼ガスを改質層3及び純水素層12に送ることによ
り、両層の中に残存する水分を素早くパージして両層内
部を乾燥させることができ、パージ時間を短縮すること
ができる。また改質層3内を確実に乾燥させることが出
来るので、次回の起動時に素早く改質反応が始まり、良
好な起動性を確保することが可能である。
After the residual H 2 purge with steam is completed, the combustion gas supply valve 18 is opened while the water evaporator supply valve 19 is closed to reform the combustion gas from the combustor 8. By sending it to the layer 3 and the pure hydrogen layer 12, the moisture remaining in both layers can be quickly purged to dry the inside of both layers, and the purge time can be shortened. Further, since the inside of the reformed layer 3 can be surely dried, the reforming reaction starts quickly at the next start-up, and good startability can be secured.

【0048】第4の実施形態における燃料改質システム
の構成を図8に示す。
The structure of the fuel reforming system in the fourth embodiment is shown in FIG.

【0049】本実施形態は第3の実施形態において、燃
焼ガスライン17の分岐した一方のラインを蒸気供給ラ
イン24ではなく、エアパージバルブ13の下流側のエ
アパージライン23に接続する。また、燃焼ガスライン
17とエアパージライン23の接続位置よりも下流側の
エアパージライン23上に、燃焼ガス供給バルブ18に
替わって混合ガス供給バルブ20を設けその下流側でエ
アパージライン23と連通ライン25を接続する。
In this embodiment, in the third embodiment, one branched line of the combustion gas line 17 is connected not to the steam supply line 24 but to the air purge line 23 on the downstream side of the air purge valve 13. Further, a mixed gas supply valve 20 is provided in place of the combustion gas supply valve 18 on the air purge line 23 on the downstream side of the connection position of the combustion gas line 17 and the air purge line 23, and a communication line 25 with the air purge line 23 on the downstream side. Connect.

【0050】このような構造にすることで、燃焼器8か
らの燃焼ガスにエアコンプレッサ14からの空気を混合
させてから改質層3及び純水素層12に供給することが
できる。
With such a structure, the combustion gas from the combustor 8 can be mixed with the air from the air compressor 14 and then supplied to the reforming layer 3 and the pure hydrogen layer 12.

【0051】本実施形態の停止手順を図9のフローチャ
ートに示す。ステップS4−5までは第3の実施形態の
ステップS3−5までと同様に制御する。
The stopping procedure of this embodiment is shown in the flowchart of FIG. Up to step S4-5, the same control as up to step S3-5 of the third embodiment is performed.

【0052】ステップS4−5において、改質層3及び
純水素層12内の水素除去が完了したら、ステップS4
−6に進み、水インジェクタ7の供給を停止し、エアパ
ージバルブ13を開にする。続いて混合ガス供給バルブ
20を開にする。これにより、燃焼ガスと空気はエアパ
ージライン23内で混合され、混合ガス供給バルブ20
に達する。この時の混合ガスは空気が常温であるため
に、燃焼ガスほど高温なガスではなくなり、混合ガス供
給バルブ20及び膜反応器22に与える熱負荷を低減す
ることができる。
When the removal of hydrogen in the reformed layer 3 and the pure hydrogen layer 12 is completed in step S4-5, step S4
Proceeding to -6, the supply of the water injector 7 is stopped and the air purge valve 13 is opened. Then, the mixed gas supply valve 20 is opened. As a result, the combustion gas and air are mixed in the air purge line 23, and the mixed gas supply valve 20
Reach Since the mixed gas at this time is air at room temperature, it is not as hot as the combustion gas, and the heat load given to the mixed gas supply valve 20 and the membrane reactor 22 can be reduced.

【0053】次に、ステップS4−7において改質層3
及び純水素層12の水分を乾燥させた後に、ステップS
4−8に進み燃焼器インジェクタ6によるガソリンの供
給を停止し、燃焼混合ガスの供給を停止する。ステップ
S4−9に進みエアコンプレッサ14より改質層3と純
水素層12を空気のみでパージする。続いてステップS
4−10においてエアパージバルブ13を閉じ、混合ガ
ス供給バルブ20、連通バルブ11を閉にして、最後に
ステップS4−11に進みエアコンプレッサ14を停止
し、運転を終了する。
Next, in step S4-7, the modified layer 3
And after drying the water content of the pure hydrogen layer 12, step S
Proceeding to 4-8, the supply of gasoline by the combustor injector 6 is stopped, and the supply of the combustion mixed gas is stopped. Step
Proceeding to S4-9, the reforming layer 3 and the pure hydrogen layer 12 are purged from the air compressor 14 with only air. Then step S
In 4-10, the air purge valve 13 is closed, the mixed gas supply valve 20 and the communication valve 11 are closed, and finally, in step S4-11, the air compressor 14 is stopped and the operation is ended.

【0054】このように、燃焼ガスと空気を混合し、水
分をパージする程度の温度の燃焼混合ガスにすること
で、混合ガス供給バルブ20は高温仕様のものに限られ
ないのでコストを低減できる。また、改質層3及び純水
素層12に極度に熱い燃焼ガスを供給しなくても済むた
め、膜反応器22に与える熱負荷を低減することができ
耐久性を向上できる。
As described above, by mixing the combustion gas and the air to obtain the combustion mixed gas at a temperature at which the water content is purged, the mixed gas supply valve 20 is not limited to the high temperature specification, so that the cost can be reduced. . Further, since it is not necessary to supply an extremely hot combustion gas to the reforming layer 3 and the pure hydrogen layer 12, the heat load given to the membrane reactor 22 can be reduced and the durability can be improved.

【0055】第5の実施形態における燃料改質システム
の構成を図10に示す。
The structure of the fuel reforming system in the fifth embodiment is shown in FIG.

【0056】本実施形態は第4の実施形態において、改
質層3と純水素層12にそれぞれ圧力センサ21を設け
る。
In this embodiment, pressure sensors 21 are provided in the reforming layer 3 and the pure hydrogen layer 12 respectively in the fourth embodiment.

【0057】また、図11に停止手順のフローチャート
を示す。第4の実施形態のステップS4−3において、
本実施形態のステップS5−3では水素分離膜温度Tの
測定と共に水素濃度センサ16及び圧力計21から水素
分圧を計算し、その水素分圧下で水素脆化が生じないよ
うに燃焼ガス温度T及び水インジェクタ7を調整し水
素分離膜温度Tを制御する。
FIG. 11 shows a flowchart of the stopping procedure. In step S4-3 of the fourth embodiment,
In step S5-3 of the present embodiment, the hydrogen separation membrane temperature T is measured, the hydrogen partial pressure is calculated from the hydrogen concentration sensor 16 and the pressure gauge 21, and the combustion gas temperature T is maintained so that hydrogen embrittlement does not occur under the hydrogen partial pressure. Also, the water injector 7 is adjusted to control the hydrogen separation membrane temperature T.

【0058】ここで、水素分離膜15が水素脆化する温
度と水素分圧差の関係を図12に示す。図12が示すよ
うに分圧差が小さいほど水素脆化を起こす温度の最高温
度はは低い。そのために、改質層3及び純水素層12の
圧力と水素濃度を測定してそれぞれの水素分圧を算出
し、その差からそのときの最適な温度(水素脆化を抑制
できる最低温度)を算出して、水素分離膜温度Tが水
素分離膜15が脆化を起こす温度以下にならないように
燃焼ガス温度T及びインジェクタ7を調整して、水蒸
気を供給する。
FIG. 12 shows the relationship between the hydrogen embrittlement temperature of the hydrogen separation membrane 15 and the hydrogen partial pressure difference. As shown in FIG. 12, the smaller the partial pressure difference, the lower the maximum temperature at which hydrogen embrittlement occurs. Therefore, the pressure and hydrogen concentration of the reforming layer 3 and the pure hydrogen layer 12 are measured to calculate the respective hydrogen partial pressures, and the difference between them is used to determine the optimum temperature (the lowest temperature at which hydrogen embrittlement can be suppressed). By calculating and adjusting the combustion gas temperature T and the injector 7 so that the hydrogen separation membrane temperature T does not fall below the temperature at which the hydrogen separation membrane 15 becomes brittle, steam is supplied.

【0059】このように制御することにより、必要以上
に水蒸気温度を上げる事がなくなるので、燃費の向上に
効果を発揮する。
By controlling in this way, it is possible to prevent the water vapor temperature from being raised more than necessary, so that it is effective in improving fuel consumption.

【0060】なお、本発明は上記実施形態に限定される
わけではなく、特許請求の範囲に記載した技術的思想の
範囲以内で様々な変更が成し得ることは言うまでもな
い。
It is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims.

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

【図1】従来の燃料改質システムの構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a conventional fuel reforming system.

【図2】第1の実施形態における燃料改質システムの構
成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a fuel reforming system according to the first embodiment.

【図3】第1の実施形態の燃料改質システムにおける停
止運転のフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart of a stop operation in the fuel reforming system of the first embodiment.

【図4】第2の実施形態における燃料改質システムの構
成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of a fuel reforming system according to a second embodiment.

【図5】第2の実施形態の燃料改質システムにおける停
止運転のフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart of a stop operation in the fuel reforming system of the second embodiment.

【図6】第3の実施形態における燃料改質システムの構
成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of a fuel reforming system according to a third embodiment.

【図7】第3の実施形態の燃料改質システムにおける停
止運転のフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart of a stop operation in the fuel reforming system of the third embodiment.

【図8】第4の実施形態における燃料改質システムの構
成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram of a fuel reforming system according to a fourth embodiment.

【図9】第4の実施形態の燃料改質システムにける停止
運転のフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart of a stop operation in the fuel reforming system of the fourth embodiment.

【図10】第5の実施形態における燃料改質システムの
構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram of a fuel reforming system according to a fifth embodiment.

【図11】第5の実施形態の燃料改質システムにおける
停止運転のフローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart of a stop operation in the fuel reforming system of the fifth embodiment.

【図12】水素分離膜が水素脆化する温度と水素分圧の
関係図である。
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between a temperature at which a hydrogen separation membrane is embrittled by hydrogen and hydrogen partial pressure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガソリン蒸発器 3 改質層 4 水蒸発器 5 水素分離膜温度計 8 燃焼器 9 燃焼ガス温度計 11 連通バルブ 12 純水素層 13 エアパージバルブ 15 水素分離膜 16 水素濃度センサ 17 燃焼ガスライン 18 燃焼ガス供給バルブ 20 混合ガス供給バルブ 21 圧力センサ 22 膜反応器 23 エアパージライン 24 蒸気供給ライン 25 連通ライン 1 gasoline evaporator 3 Modified layer 4 water evaporator 5 Hydrogen separation membrane thermometer 8 Combustor 9 Combustion gas thermometer 11 Communication valve 12 Pure hydrogen layer 13 Air purge valve 15 Hydrogen separation membrane 16 Hydrogen concentration sensor 17 Combustion gas line 18 Combustion gas supply valve 20 Mixed gas supply valve 21 Pressure sensor 22 membrane reactor 23 Air purge line 24 Steam supply line 25 communication lines

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小松 宏 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 Fターム(参考) 4G040 EA03 EA06 EB11 EB33 EB43 FA02 FC01 FE01 5H027 AA02 BA01 BA20 KK42 MM08   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Hiroshi Komatsu             Nissan, Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Nissan             Inside the automobile corporation F term (reference) 4G040 EA03 EA06 EB11 EB33 EB43                       FA02 FC01 FE01                 5H027 AA02 BA01 BA20 KK42 MM08

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】水蒸気を生成する水蒸発器と、 燃料と水の改質反応により水素リッチな改質ガスを生成
する改質器と、を備え、 システム停止時に、前記改質器に前記水蒸発器で生成し
た水蒸気のみを供給し、 前記水蒸発器で生成した水蒸
気の供給後、前記改質器に空気を供給するようにした燃
料改質システム。
1. A water evaporator for producing steam, and a reformer for producing a hydrogen-rich reformed gas by a reforming reaction of fuel and water, wherein the water is fed to the reformer when the system is stopped. A fuel reforming system in which only steam generated by an evaporator is supplied, and after the steam generated by the water evaporator is supplied, air is supplied to the reformer.
【請求項2】前記改質器が、少なくとも前記水素分離膜
を介して隣接する改質層と純水素層からなる膜反応器で
あり、 システム停止時に、前記改質層および純水素層に前記水
素分離膜の水素脆化を回避し得る所定温度を維持するよ
うに水蒸気を供給し、前記改質層及び前記純水素層の残
留ガスをパージするのに必要な水蒸気量を供給した後
に、空気を供給する請求項1に記載の燃料改質システ
ム。
2. The reformer is a membrane reactor composed of a reforming layer and a pure hydrogen layer which are adjacent to each other with at least the hydrogen separation membrane interposed therebetween. The steam is supplied so as to maintain a predetermined temperature at which hydrogen embrittlement of the hydrogen separation membrane can be avoided, and the amount of steam necessary for purging the residual gas in the reforming layer and the pure hydrogen layer is supplied, and then air is supplied. The fuel reforming system according to claim 1, which supplies the fuel.
【請求項3】前記改質層と前記純水素層に水素の有無を
検知する手段を備え、前記水蒸気の供給により前記改質
層と前記純水素層に水素がなくなったことを検知してか
ら空気の供給に切り替えるようにした請求項2に記載の
燃料改質システム。
3. A means for detecting the presence or absence of hydrogen in the reforming layer and the pure hydrogen layer is provided, and after detecting that the reforming layer and the pure hydrogen layer are depleted of hydrogen due to the supply of the steam. The fuel reforming system according to claim 2, wherein the fuel reforming system is switched to supply of air.
【請求項4】前記膜反応器に形成した燃焼器と、 前記燃焼器で生成した燃焼ガスを前記改質層及び前記純
水素層に供給するための燃焼ガスラインとを備え、 前記改質層及び前記純水素層に水蒸気を供給した後、燃
焼ガスを供給し、空気を供給する請求項2または3に記
載の燃料改質システム。
4. A reforming layer, comprising: a combustor formed in the membrane reactor; and a combustion gas line for supplying the combustion gas generated in the combustor to the reforming layer and the pure hydrogen layer. The fuel reforming system according to claim 2 or 3, wherein after supplying steam to the pure hydrogen layer, combustion gas is supplied and air is supplied.
【請求項5】前記燃焼ガスラインに空気を供給する手段
を備え、前記改質層及び前記純水素層へ水蒸気を供給し
た後、燃焼ガスと空気の混合ガスを供給してから空気を
供給する請求項4に記載の燃料改質システム。
5. A means for supplying air to the combustion gas line is provided, and after supplying steam to the reforming layer and the pure hydrogen layer, a mixed gas of combustion gas and air is supplied and then air is supplied. The fuel reforming system according to claim 4.
【請求項6】前記改質層及び前記純水素層に水素分圧測
定装置を備え、水蒸気供給中には前記水素分離膜の温度
を前記水素分圧測定装置により測定された圧力から決ま
る前記水素分離膜が脆化する温度以上に維持する請求項
2から5の何れか一つに記載の燃料改質システム。
6. The hydrogen partial pressure measuring device is provided in the reforming layer and the pure hydrogen layer, and the temperature of the hydrogen separation membrane is determined from the pressure measured by the hydrogen partial pressure measuring device during supply of steam. The fuel reforming system according to any one of claims 2 to 5, which is maintained at a temperature at which the separation membrane becomes brittle or higher.
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