JP2003277005A - Hydrogen manufacturing apparatus, system for generating electricity by using the same, and method for operating the same - Google Patents

Hydrogen manufacturing apparatus, system for generating electricity by using the same, and method for operating the same

Info

Publication number
JP2003277005A
JP2003277005A JP2002075599A JP2002075599A JP2003277005A JP 2003277005 A JP2003277005 A JP 2003277005A JP 2002075599 A JP2002075599 A JP 2002075599A JP 2002075599 A JP2002075599 A JP 2002075599A JP 2003277005 A JP2003277005 A JP 2003277005A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reforming reactor
hydrogen production
hydrogen
reforming
operation mode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002075599A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Komachiya
昌宏 小町谷
Kiyoshi Hiyama
清志 檜山
Yuichi Kamo
友一 加茂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2002075599A priority Critical patent/JP2003277005A/en
Publication of JP2003277005A publication Critical patent/JP2003277005A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrogen manufacturing apparatus in which a plurality of reforming reactors are operated in combination with one another and the temperature of each of the reforming reactors in operation is kept optimum whether the amount of hydrogen to be manufactured is large or small. <P>SOLUTION: In a low-load operation mode of manufacturing a small amount of hydrogen, hydrogen is manufactured mainly in a group A of the reforming reactors and weak partial oxidation reaction is performed in a group B of the reforming reactors of stand-by states to restrain the temperature of the whole reforming system from being lowered. In a high-load operation mode of manufacturing a large amount of hydrogen, the manufacture of hydrogen is started by using the groups A and B at the same time and the ratio of exothermic reaction (partial oxidation reaction) is the group A is made low to restrain the excessive rise of the temperature. As mentioned above, a plurality of groups of the mutually heat-transferable reforming reactors are combined with one another, the amount of raw fuel to be supplied for specifying the ratio of the exothermic reaction in each group according to the requested amount of hydrogen to be manufactured can be controlled to be changed over. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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】本発明は、水素製造装置及び
当該水素製造装置を用いた発電システムとその運転法に
関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hydrogen production apparatus, a power generation system using the hydrogen production apparatus, and an operating method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】工業的な水素の製造プロセスには、種々
の手法が知られている。富永博夫、玉置正和監修『化学
反応と反応器設計』(丸善株式会社、1996)、ペー
ジ221によると、水の電気分解、石炭・コークス
のガス化、炭化水素の水蒸気改質、炭化水素の部分
酸化、炭化水素の脱水素といったプロセスが示されて
いる。歴史的には、との方法がプロセスの先駆けで
あるが、現在では、石油系、天然ガス系の炭化水素を原
料とするやの手法が主流である。これらのプロセス
は、アンモニア合成用水素製造を主目的に開発されたも
のであるが、水素を主要な原料の一つとして発電をする
燃料電池発電システムにおいても、水素製造の基本プロ
セスとして適用が検討されている。燃料電池発電システ
ムに代表される発電システムでは、水素製造装置の小型
化と共に、装置起動時間の短縮、負荷変動に対する速や
かな応答特性が望まれる。このため、装置の昇温に充分
な時間をかけ、一度運転を始めたら定常的に運転を続け
る工業的水素製造プロセスとは異なる工夫が必要にな
る。
2. Description of the Related Art Various methods are known for industrial hydrogen production processes. According to Hiroo Tominaga and Masakazu Tamaki, “Chemical Reaction and Reactor Design” (Maruzen Co., Ltd., 1996), page 221, electrolysis of water, gasification of coal / coke, steam reforming of hydrocarbons, and hydrocarbon fractions. Processes such as oxidation, hydrocarbon dehydrogenation are shown. Historically, the method was the forerunner of the process, but at present, the method of using petroleum and natural gas hydrocarbons as the raw material is the mainstream. These processes were developed mainly for the production of hydrogen for ammonia synthesis, but they are also considered to be applied as a basic process of hydrogen production in fuel cell power generation systems that generate electricity using hydrogen as one of the main raw materials. Has been done. In a power generation system typified by a fuel cell power generation system, it is desired that the hydrogen production apparatus be downsized, the apparatus startup time be shortened, and the load response be promptly changed. For this reason, it takes a sufficient time to raise the temperature of the apparatus, and it is necessary to devise a method different from the industrial hydrogen production process in which the operation is continued once the operation is started.

【0003】上記工夫の一例として、特開2000−2
85948号公報には、システムの最大水素製造能力よ
り小さい能力の水素製造システムを二系列以上、並列に
備えるようにした水素製造装置が提案されている。当該
水素製造装置では、各々水蒸気改質をする複数の水素製
造システムの運転・停止を組み合わせることによって、
水素製造量を速やかに切り替えることができるようにし
ている。ここで水蒸気改質方式は、吸熱反応を主体とす
る化学反応で水素を製造するため、個々の水素製造シス
テムには、それぞれ加熱手段(熱源)が必要になる。あ
るいは、容量の大きな熱源で複数の改質反応器全体を昇
温しておくことが必要になる。
As an example of the above-mentioned device, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-2
Japanese Patent Publication No. 85948 proposes a hydrogen production apparatus in which two or more series hydrogen production systems each having a capacity smaller than the maximum hydrogen production capacity of the system are provided in parallel. In the hydrogen production device, by combining the operation and stoppage of a plurality of hydrogen production systems each performing steam reforming,
The amount of hydrogen produced can be switched quickly. Here, in the steam reforming method, hydrogen is produced by a chemical reaction mainly composed of an endothermic reaction, so that each hydrogen production system requires a heating means (heat source). Alternatively, it is necessary to heat the entire reforming reactors with a heat source having a large capacity.

【0004】これに対し、特開2001−114502
号公報には、複数の改質反応器と複数の燃焼器とを組み
合わせ、相互の伝熱を可能とした複合型水素製造装置が
提案されている。メタノールなど炭化水素系物質を原料
に、水蒸気改質反応と部分酸化反応とを組合わせた水素
製造プロセス(併用改質)を採用することで、各改質反
応器は、他の改質反応器に対する加熱手段(熱源)とし
て機能できる。特開2001−114502号公報で
は、この点に注目し、一つの改質反応器には常に一定の
原燃料供給をして水素製造運転をさせると共に、反応に
よる発熱と燃焼器による補助的加熱によって他の改質反
応器を待機(ホットスタンバイ)状態に保持し、ホット
スタンバイ状態にある改質反応器には必要に応じて所定
量の原燃料を供給して水素製造を開始させるようにした
システムを提案している。各々併用改質をする複数の水
素製造システムの運転・停止を組み合わせることによっ
て、水素製造量を速やかに切り替えるようにするばかり
でなく、改質反応器と燃焼器相互の熱の移動を有効に活
用し、熱的効率を高めるようにしている。
On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-114502
The publication discloses a combined hydrogen production apparatus in which a plurality of reforming reactors and a plurality of combustors are combined to enable mutual heat transfer. By adopting a hydrogen production process (combined reforming) that combines a steam reforming reaction and a partial oxidation reaction from a hydrocarbon-based substance such as methanol as a raw material, each reforming reactor is different from other reforming reactors. Can function as a heating means (heat source). In Japanese Patent Laid-Open No. 2001-114502, paying attention to this point, one reforming reactor is always supplied with a constant amount of raw fuel for hydrogen production operation, and heat generated by reaction and auxiliary heating by a combustor. A system in which other reforming reactors are held in a standby state (hot standby), and a predetermined amount of raw fuel is supplied to the reforming reactors in the hot standby state to start hydrogen production as needed. Is proposed. By combining the operation and shutdown of multiple hydrogen production systems that each perform simultaneous reforming, not only can the hydrogen production volume be switched quickly, but also the heat transfer between the reforming reactor and the combustor can be effectively utilized. The thermal efficiency.

【0005】特開2001−114502号公報に説明
される水素製造装置の運転法は、車載用燃料電池発電シ
ステムのための水素製造装置として効果が期待できる。
自動車の場合、通常の市街地走行で必要とされる出力の
頻度は、10kWあるいはそれ以下にピークを持つよう
に分布するので、上記水素製造量一定運転での製造水素
量を当該ピーク出力に合わせて設定し、より高い出力が
要求される場合のみホットスタンバイ状態の改質反応器
で水素製造を開始すれば、水素の製造において無駄がな
く、最大出力に容量を合せた大型改質反応器を一度に昇
温したり、その反応状態を変える場合と比べて、起動
性、応答性、また反応安定性に優れた車両用水素製造装
置を提供し得る。
The operation method of the hydrogen production device described in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-114502 can be expected to be effective as a hydrogen production device for an on-vehicle fuel cell power generation system.
In the case of automobiles, the frequency of the output required for normal city driving is distributed so as to have a peak at 10 kW or less, so the amount of hydrogen produced during constant operation of hydrogen production should be adjusted to the peak output. If hydrogen production is started in a hot standby reforming reactor only when a higher output is set, a large reforming reactor that matches the capacity to the maximum output will not be wasted. It is possible to provide a hydrogen production device for a vehicle, which has excellent startability, responsiveness, and reaction stability as compared with the case where the temperature is raised to 0 or the reaction state is changed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開2001−114502号公報に示される水素製造装
置では、容量可変のための改質反応器をホットスタンバ
イ状態にした低負荷モード運転中に、水素製造装置全体
の温度が下がってしまう場合があった。これは、ホット
スタンバイ状態にある改質反応器からの放熱によるもの
であり、その程度は、複数反応器の組み合わせ方に依存
する。ここで、水素製造装置全体の温度が下がるケース
に注目してみる。その場合、必要な反応温度が維持でき
ず、低負荷運転モードでの水素製造量が低下してしまう
という課題があった。
However, in the hydrogen production apparatus disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 2001-114502, during the low load mode operation in which the reforming reactor for varying the capacity is in the hot standby state, In some cases, the temperature of the entire manufacturing apparatus has dropped. This is due to heat release from the reforming reactor in the hot standby state, and the degree thereof depends on how to combine a plurality of reactors. Here, let's focus on the case where the temperature of the entire hydrogen production apparatus falls. In that case, there was a problem that the required reaction temperature could not be maintained, and the amount of hydrogen produced in the low load operation mode would decrease.

【0007】上記特開2000−285948号公報に
記載の水蒸気改質方式によれば、上記温度低下の問題は
ない。なぜなら、水蒸気改質方式では、各改質反応器の
反応温度を維持するのに充分な加熱手段(熱源)を設け
るからである。しかし、当該加熱手段(熱源)があるが
故に、装置の小型化が難しく、また反応器外部からの加
熱によるため伝熱損失が大きくなるという課題があっ
た。
According to the steam reforming method described in JP-A-2000-285948, there is no problem of the temperature decrease. This is because the steam reforming system is provided with heating means (heat source) sufficient to maintain the reaction temperature of each reforming reactor. However, since there is the heating means (heat source), it is difficult to miniaturize the device, and there is a problem that heat transfer loss increases due to heating from the outside of the reactor.

【0008】水素製造装置の小型化、高効率化は、車載
用をはじめとする燃料電池用水素製造装置全般に必要な
要求であり、装置の軽量化と共に実用面で重要になる。
特に車載用の場合、燃料電池に限らず、水素を直接燃焼
に用いるエンジンシステムでも同様の要求がある。
[0008] Miniaturization and high efficiency of the hydrogen production device are necessary requirements for hydrogen production devices for fuel cells, including those for vehicles, and are important for practical use as well as weight reduction of the device.
Especially in the case of in-vehicle use, not only the fuel cell but also the engine system using hydrogen for direct combustion has the same demand.

【0009】本発明の目的は、複数の改質反応器を組み
合わせて運転する水素製造装置において、水素製造量の
大小に依らず、運転中の改質反応器温度を最適に維持す
ることにある。
An object of the present invention is to maintain an optimum temperature of the reforming reactor during operation in a hydrogen producing apparatus which operates by combining a plurality of reforming reactors, regardless of the amount of hydrogen produced. .

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明では、上記特開2
001−114502号公報と同様に各々併用改質を主
体とした複数改質反応器の運転状態を要求水素製造量に
応じて切り替えるが、その際、各改質反応器の運転・停
止だけを指示するのではなく、改質反応器毎に発熱反応
の割合を指定し、その割合を水素製造量に応じて切り替
えるようにした。発熱反応の割合を変えるには、改質反
応器への供給原燃料量を変えればよい。実用的には、幾
つかの改質反応器をまとめて一つの改質反応器群とし、
当該改質反応器群毎に供給原燃料の切り替え制御を実施
するようにすれば扱い易い。ここでは簡単のため、改質
反応器1つの場合も改質反応器群の特別な場合として含
めることにする。
In the present invention, the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No.
Similar to Japanese Patent Publication No. 001-114502, the operating states of a plurality of reforming reactors mainly for combined reforming are switched according to the required hydrogen production amount, but at that time, only the operation / stop of each reforming reactor is instructed. Instead, the ratio of the exothermic reaction was specified for each reforming reactor, and the ratio was switched according to the hydrogen production amount. To change the ratio of the exothermic reaction, the amount of raw fuel supplied to the reforming reactor may be changed. Practically, several reforming reactors are put together into one reforming reactor group,
It is easy to handle if the switching control of the raw fuel supply is performed for each reforming reactor group. Here, for simplification, the case of one reforming reactor will be included as a special case of the reforming reactor group.

【0011】本発明に係る水素製造装置では、所定の運
転モードで所定の改質反応器群を他の改質反応器群の熱
源として切り替えて使うことができる。このため、複数
の改質反応器を有する水素製造装置を複数の運転モー
ド、すなわち幅広い水素製造量の範囲に渡って効率的に
運転できる。実際、上記課題で述べた低負荷運転モード
での温度低下の問題は、ホットスタンバイ状態の改質反
応器群で弱い部分酸化反応を併用すると容易に解決でき
ることが分かった。そこでは、ホットスタンバイ状態の
改質反応器を熱源として活用する。この意味において、
本発明に係る各改質反応器の改質方式は併用改質にこだ
わらない。ここで、必ずしもいつもホットスタンバイ状
態の改質反応器の全てを熱源とする必要はないが、反応
させずに待機させていた改質反応管の少なくとも一部で
酸化反応をさせ、反応管を熱源として活用する点が重要
である。当該部分酸化反応のために供給原燃料の一部は
消費されるが、シミュレーションによれば、水素製造に
係わる反応温度を高く維持できるので、水素製造装置全
体としての改質効率はむしろ向上した。当然ながら、別
の運転モードでは、上記ホットスタンバイ状態にあった
改質反応器群で積極的に水素製造を開始するように原燃
料の供給量を切り替え制御する。改質反応器群相互の熱
のやりとりを考慮しながら、運転モード毎、また改質反
応器群毎に供給原燃料の割合を切り替え制御することが
重要である。その際、供給原燃料の割合は、各改質反応
器群の反応発熱量が相互に適切な大小関係を満たすよう
決めることが効果的な熱のやりとりに重要である。
In the hydrogen producing apparatus according to the present invention, a predetermined reforming reactor group can be switched and used as a heat source for another reforming reactor group in a predetermined operation mode. Therefore, the hydrogen production device having a plurality of reforming reactors can be efficiently operated in a plurality of operation modes, that is, over a wide range of hydrogen production amount. In fact, it has been found that the problem of the temperature drop in the low load operation mode described in the above problem can be easily solved by using a weak partial oxidation reaction together in the reforming reactor group in the hot standby state. There, the reforming reactor in the hot standby state is used as a heat source. In this sense
The reforming method of each reforming reactor according to the present invention is not limited to the combined reforming. Here, it is not always necessary to always use all of the reforming reactors in the hot standby state as heat sources, but at least a part of the reforming reaction tubes that had been standing by without causing a reaction causes an oxidation reaction and heats the reaction tubes. It is important to utilize as. Although part of the feed fuel is consumed due to the partial oxidation reaction, according to the simulation, the reaction temperature related to hydrogen production can be maintained at a high temperature, so that the reforming efficiency of the hydrogen production apparatus as a whole is improved. As a matter of course, in another operation mode, the supply amount of the raw fuel is switched and controlled so that the hydrogen production is actively started in the reforming reactor group in the hot standby state. It is important to switch and control the ratio of the raw fuel supply for each operation mode and each reforming reactor group while considering the heat exchange between the reforming reactor groups. At that time, it is important for effective heat exchange that the ratio of the supplied raw fuel is determined so that the reaction heat generation amounts of the respective reforming reactor groups satisfy mutually appropriate magnitude relationships.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明の実施例を、以下図面を用
いて詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0013】図1に第1の実施例に係る水素製造装置と
当該水素製造装置を使った燃料電池発電システムを示
す。複合型水素製造装置の動作の特徴を説明するための
図であるので、構成の詳細な箇所については省略した。
FIG. 1 shows a hydrogen producing apparatus according to a first embodiment and a fuel cell power generation system using the hydrogen producing apparatus. Since it is a diagram for explaining the characteristics of the operation of the combined hydrogen production device, detailed portions of the configuration are omitted.

【0014】まず、各部の説明をする。First, each part will be described.

【0015】図1の2つのシステム構成図は、上段が低
負荷モードの運転を、下段が高負荷モードの運転をそれ
ぞれ示す。ここで、低(高)負荷運転モードとは、要求
水素製造量が相対的に少ない(多い)場合を代表して示
している。
In the two system configuration diagrams of FIG. 1, the upper stage shows the operation in the low load mode, and the lower stage shows the operation in the high load mode. Here, the low (high) load operation mode is representatively shown when the required hydrogen production amount is relatively small (large).

【0016】図中11,12,13は、改質反応器に供
給される原燃料であり、それぞれ酸素(空気)、メタノ
ール、水である。メタノールの代りに都市ガス(メタ
ン)、ガソリン、あるいは天然ガスから化学的に合成し
た原燃料などを使用してもよい。但し、原燃料の種類に
よって最適な反応温度は異なる。2は、原燃料の供給手
段である。液体の供給手段は、供給原燃料の一次圧を昇
圧する昇圧器、昇圧された供給原燃料を二次側に開放し
て供給を開始するための電磁弁などを組み合わせて構成
できる。二次側の液体燃料は、改質反応器の中へインジ
ェクタで直接噴霧してもよいし、改質反応器投入前に気
化器を設けて蒸発させた後に改質反応器へ投入してもよ
い。当該液体燃料の供給量は、一次側の昇圧量によって
制御できるが、要求水素製造量を離散的に設定する場合
には、当該昇圧量を一定とし、複数の電磁弁の開閉状態
を組み合せて供給量を可変にすることもできる。気体
(空気)の供給手段は、回転数を可変制御可能なブロア
などを使って構成できる。当該気体燃料の供給量を増す
場合は、回転数を大きくし、減らす場合は小さくすれば
よい。もちろん、ブロアの回転数を一定とし、バタフラ
イバルブのような流量制御手段を後段に設けても良い。
閉止時のバタフライバルブには漏れが生じ得るが、ブロ
アの回転を止めれば気体の供給を停止できる。もちろん
気体燃料の供給量制御に電磁弁などの開閉弁を組み合わ
せてもよい。コスト面の制約等がなければ、各原燃料供
給手段として、より高度な流量制御器を設けてもよい。
4a,bは、それぞれ改質反応器群AとBを1本の反応
管で代表して示したものである。既に説明したように、
使用する改質反応器が反応管1本のみの場合も、改質反
応器群に含めることにした。7は、改質反応器群A、B
が製造する改質ガス(水素リッチガス)を使って発電を
する発電手段である。発電手段7には、固体高分子形燃
料電池(PEFC)に代表される燃料電池を使うことが
できる。燃料電池に限らず、水素を直接燃焼して発電す
る手段を考えても良い。水素の直接燃焼には、外燃機関
や内燃機関を使うことができる。発電をするのでなく、
水素の直接燃焼によって動力を得る動力発生手段を7と
してシステムを構成してもよい。その場合、動力発生手
段には、水素を直接燃焼するエンジンなどを使うことが
できる。81は、供給原燃料量を与えるための処理手段
である。82は、供給原燃料量を決定するために必要な
情報を有する記憶手段である。9は、発電手段7の余剰
水素を還流して燃焼させる燃焼器群(温度調節手段)で
ある。当該燃焼器群では、余剰水素だけでなく、原燃料
の一部を別に供給して燃焼させてもよい。図1の白い矢
印は、改質反応器群や燃焼器群の熱の移動を示す。以下
の説明で必要となる熱の移動を抽出し、模式的に示し
た。また、x は数1で定義する発熱反応比率である。
In the figure, 11, 12 and 13 are raw fuels supplied to the reforming reactor, which are oxygen (air), methanol and water, respectively. Instead of methanol, city gas (methane), gasoline, or raw fuel chemically synthesized from natural gas may be used. However, the optimum reaction temperature differs depending on the type of raw fuel. 2 is a means for supplying raw fuel. The liquid supply means can be configured by combining a booster that boosts the primary pressure of the feed raw fuel, a solenoid valve for opening the boosted feed raw fuel to the secondary side, and starting the feed. The liquid fuel on the secondary side may be directly sprayed into the reforming reactor by an injector, or may be supplied to the reforming reactor after being vaporized by providing a vaporizer before charging the reforming reactor. Good. The supply amount of the liquid fuel can be controlled by the boosting amount on the primary side, but when the required hydrogen production amount is discretely set, the boosting amount is kept constant and the open / closed states of multiple solenoid valves are combined to supply the liquid fuel. The amount can be variable. The gas (air) supply means can be configured by using a blower or the like whose rotation speed can be variably controlled. When increasing the supply amount of the gaseous fuel, the rotation speed may be increased, and when decreasing, the rotation speed may be decreased. Of course, the number of rotations of the blower may be kept constant and a flow rate control means such as a butterfly valve may be provided in the subsequent stage.
Leakage can occur in the butterfly valve when it is closed, but the gas supply can be stopped by stopping the rotation of the blower. Of course, an on-off valve such as an electromagnetic valve may be combined with the control of the supply amount of the gaseous fuel. If there is no cost constraint, a more advanced flow rate controller may be provided as each raw fuel supply means.
4a and 4b show the reforming reactor groups A and B, respectively, as a representative of one reaction tube. As already mentioned,
Even when the reforming reactor used is only one reaction tube, it was decided to include it in the reforming reactor group. 7 is a reforming reactor group A, B
Is a power generation means for generating power using a reformed gas (hydrogen rich gas) manufactured by. As the power generation means 7, a fuel cell represented by a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) can be used. Not limited to the fuel cell, a means for directly burning hydrogen to generate power may be considered. An external combustion engine or an internal combustion engine can be used for direct combustion of hydrogen. Instead of generating electricity
The system may be configured with 7 as the power generation means for obtaining power by direct combustion of hydrogen. In this case, an engine that directly burns hydrogen can be used as the power generation means. Reference numeral 81 is a processing means for giving the amount of supplied raw fuel. Reference numeral 82 is a storage means having information necessary for determining the amount of raw fuel supply. Reference numeral 9 denotes a combustor group (temperature adjusting means) that recirculates and combusts surplus hydrogen of the power generation means 7. In the combustor group, not only the surplus hydrogen but also a part of the raw fuel may be separately supplied and burned. White arrows in FIG. 1 indicate heat transfer in the reforming reactor group and the combustor group. The heat transfer required in the following description was extracted and schematically shown. Further, x 1 is an exothermic reaction ratio defined by Equation 1.

【0017】[0017]

【数1】 発熱反応と吸熱反応の種類は、どのような反応を使うか
によって異なる。化学反応は、一般に複雑な反応パスを
経て起こるものであるから、発熱反応比率を定義する場
合には、発熱反応と吸熱反応の正確な記述を議論するよ
り、主要な反応を抽出して定義するのが設計上便利であ
る。ここでは、定義された発熱反応比率の値そのものよ
り、当該発熱反応比率と実際の反応温度との間に強い相
関のあることが重要である。
[Equation 1] The types of exothermic reaction and endothermic reaction differ depending on what kind of reaction is used. Since chemical reactions generally occur through complicated reaction paths, when defining the exothermic reaction ratio, rather than discussing the exact description of the exothermic reaction and endothermic reaction, the main reactions are extracted and defined. Is convenient in design. Here, it is important that there is a strong correlation between the exothermic reaction ratio and the actual reaction temperature rather than the value of the defined exothermic reaction ratio itself.

【0018】次に、第1の実施例に係る水素製造装置と
当該水素製造装置を使った燃料電池発電システムの働き
について説明する。
Next, the operation of the hydrogen producing apparatus according to the first embodiment and the fuel cell power generation system using the hydrogen producing apparatus will be described.

【0019】最初に、処理手段81に対して運転モード
指令101を与える。低負荷モード指令があった場合は
図1上段のように、高負荷モード指令があった場合は図
1下段のように改質反応器群の発熱反応比率xを決めて
供給原燃料量の切り替え制御を実施した。これにより、
改質反応器群の間に望ましい反応温度バランスを与える
ようにした。当該運転モード指令101は、外部からユ
ーザが与えるようにしてもよいし、あるいは内部シーケ
ンスの中で自動的に与えるようにしてもよい。後者の場
合、発電手段7の出力端に加わる負荷の大小や、図には
示していない電力貯蔵手段(二次電池)の空き容量など
に応じて運転モードを決めれば、負荷追従や二次電池充
電に必要とされる水素量を外部からの指示によらず自動
的に製造するようにできる。
First, the operation mode command 101 is given to the processing means 81. When there is a low load mode command, as shown in the upper part of FIG. 1, and when there is a high load mode command, as shown in the lower part of FIG. 1, the exothermic reaction ratio x of the reforming reactor group is determined to switch the amount of raw fuel supply. Control was implemented. This allows
A desired reaction temperature balance was provided between the reforming reactor groups. The operation mode command 101 may be externally given by a user, or may be automatically given in an internal sequence. In the latter case, if the operation mode is determined according to the magnitude of the load applied to the output end of the power generation means 7 and the free capacity of the power storage means (secondary battery) not shown in the figure, load follow-up and secondary battery The amount of hydrogen required for charging can be automatically produced without any external instruction.

【0020】運転モード指令101は、低負荷・高負荷
といったモードを指定するばかりでなく、例えば、単位
時間当りの水素製造量が標準状態でどのくらいの体積で
あるといった具体的な数値情報であってもよい。処理手
段81は、各運転モード指令101に応じて、記憶手段
82から一組の流量設定値を読み出す。その結果を、燃
料供給量指令104として原燃料供給手段2に送る。原
燃料供給手段2は、燃料供給量指令104に応じた流量
設定値を実現するように作動する。具体的な作動内容
は、原燃料供給手段2のハードウエア構成に依存する。
一例として、複数弁の開閉状態を組み合わせて流量を設
定する場合には、処理手段81から、原燃料供給手段2
の各弁に対して開閉の設定を伝えるようにする。この場
合、電磁弁を直接開閉駆動してもよいし、別に設ける弁
開閉手段に指令信号のみを送り、当該弁開閉手段が発生
する空気圧信号などによってそれぞれの弁を開閉しても
よい。また、弁の開度を調節して流量を決定する場合に
は、処理手段81から当該弁の開度を電気信号として与
えるようにすればよい。また、ブロアの回転数制御によ
って流量を制御する場合には、処理手段81からブロア
回転数の設定値を電気信号として与えるようにすればよ
い。あるいは、当該回転数でブロアを駆動するのに必要
な電力を直接供給するようにしてもよい。更に、高度な
流量制御器を使用する場合には、処理手段81から各供
給原燃料の流量設定値をそれぞれの流量制御器に与える
ようにすればよい。
The operation mode command 101 not only specifies a mode such as a low load or a high load, but also is specific numerical information such as, for example, how much volume the hydrogen production amount per unit time is in the standard state. Good. The processing means 81 reads a set of flow rate setting values from the storage means 82 in accordance with each operation mode command 101. The result is sent to the raw fuel supply means 2 as the fuel supply amount command 104. The raw fuel supply means 2 operates so as to realize a flow rate set value according to the fuel supply amount command 104. The specific operation content depends on the hardware configuration of the raw fuel supply means 2.
As an example, when the flow rate is set by combining the open / closed states of a plurality of valves, the processing means 81 changes the raw fuel supply means 2 from the processing means 81.
The opening and closing settings are transmitted to each valve. In this case, the solenoid valve may be directly driven to open or close, or only the command signal may be sent to a separately provided valve opening / closing means to open / close each valve by an air pressure signal generated by the valve opening / closing means. When the valve opening is adjusted to determine the flow rate, the processing unit 81 may provide the valve opening as an electric signal. When the flow rate is controlled by controlling the rotation speed of the blower, the processing unit 81 may give the set value of the rotation speed of the blower as an electric signal. Alternatively, the electric power necessary to drive the blower at the rotation speed may be directly supplied. Furthermore, when using a sophisticated flow rate controller, the flow rate set value of each raw fuel supply may be given from the processing means 81 to each flow rate controller.

【0021】燃料供給量指令104に従って供給原燃料
量を切り替える際、低負荷運転モードでは改質反応器群
Bの発熱反応比率xBが1になるようにした。発熱反応比
率が1であるということは、数1の定義式より、発熱反
応のみが生じていることを意味する。当該発熱反応が部
分酸化反応であれば、吸熱反応である水蒸気改質反応よ
りは少ないものの、反応によって水素を得ることもでき
る。完全な酸化反応であれば、一般の燃焼器と同様に水
素は発生しない。いずれの場合も、発生した熱は燃焼器
群9の熱と共に改質反応器群Aを加熱するために使用す
る。改質反応器群A単独でも正味の発熱は見込まれる
が、その大きさは運転停止状態にある他の改質反応器群
全てを昇温するには必ずしも充分ではない。ここでも
し、改質反応器群Bへの原燃料供給がないとすると、改
質反応器群Aの熱は改質反応器群Bに奪われ、実用的に
改質反応器群A本来の反応温度を維持できない場合があ
る。低負荷運転モードでは、改質反応器群Bを補助的な
熱源として改質反応器群Aを加熱し、これにより改質反
応器群Aの水素製造に必要な反応温度を維持するように
した。低負荷運転モードの複合型水素製造装置では、改
質反応器群Aによってほとんどの水素を製造するが、改
質反応器群Bで発熱反応をさせるようにしたので、待機
状態の改質反応器群Bが改質反応器群Aの反応温度に悪
影響を及ぼすことがない。
When switching the feed raw fuel amount in accordance with the fuel feed amount command 104, the exothermic reaction ratio x B of the reforming reactor group B is set to 1 in the low load operation mode. The exothermic reaction ratio of 1 means that only the exothermic reaction occurs according to the definitional expression of Equation 1. If the exothermic reaction is a partial oxidation reaction, hydrogen can be obtained by the reaction, though it is less than the steam reforming reaction which is an endothermic reaction. If it is a complete oxidation reaction, hydrogen will not be generated as in a general combustor. In any case, the generated heat is used together with the heat of the combustor group 9 to heat the reforming reactor group A. Although the net heat generation is expected by the reforming reactor group A alone, the magnitude thereof is not always sufficient to raise the temperature of all the other reforming reactor groups in the operation stop state. Here, if the raw fuel is not supplied to the reforming reactor group B, the heat of the reforming reactor group A is taken to the reforming reactor group B, and the reforming reactor group A is practically used as the original heat. The reaction temperature may not be maintained in some cases. In the low load operation mode, the reforming reactor group B is heated by using the reforming reactor group B as an auxiliary heat source, thereby maintaining the reaction temperature required for hydrogen production of the reforming reactor group A. . In the low-load operation mode combined hydrogen production apparatus, most of the hydrogen is produced by the reforming reactor group A, but the exothermic reaction is carried out by the reforming reactor group B. Group B does not adversely affect the reaction temperature of reforming reactor group A.

【0022】これに対し、高負荷運転モードでは、改質
反応器群AとBいずれの発熱反応比率も0と1の間にな
るようにした。この場合、改質反応器群AとBは共に水
素製造のための反応を開始しているので、改質反応器の
合計本数に応じて製造水素量が増える。高負荷運転モー
ドの複合型水素製造装置では、改質反応器群AとBの両
方によって水素を製造するようにした。
On the other hand, in the high load operation mode, the exothermic reaction ratio of both the reforming reactor groups A and B is set to be between 0 and 1. In this case, since the reforming reactor groups A and B have both started the reaction for hydrogen production, the amount of hydrogen produced increases according to the total number of reforming reactors. In the high load operation mode combined hydrogen production apparatus, hydrogen is produced by both the reforming reactor groups A and B.

【0023】補足として、低負荷運転モードにおいて、
従来のように改質反応器群Bへの原燃料供給を完全に停
止し、燃焼器群9のみで温度を維持する方法も考えられ
る。しかしながら、次の点に注意を要する。燃焼器群9
では余剰水素を燃焼させるが、改質反応器群Aの温度が
低下すると発生水素量が減り、当該余剰水素量も減る。
その結果、燃焼器群9の発熱が低減し、ますます反応温
度が低下するという悪循環に陥る場合がある。これを回
避するため、低負荷運転モードでは、燃焼器群9に別の
燃料を供給して発熱を維持する方法もあるが、当該発熱
の一部が改質反応器群Bの昇温に使われる際、必ず伝熱
損失が伴う。上記本発明第1の実施例のように、改質反
応器群Bで直接発熱反応を起こして温度を維持すれば、
燃焼器群9での無駄な発熱をなくすことができる。
As a supplement, in the low load operation mode,
A method of completely stopping the supply of the raw fuel to the reforming reactor group B and maintaining the temperature only by the combustor group 9 can be considered as in the conventional case. However, note the following points. Combustor group 9
Then, the surplus hydrogen is combusted, but when the temperature of the reforming reactor group A decreases, the amount of generated hydrogen decreases, and the surplus hydrogen amount also decreases.
As a result, the heat generation of the combustor group 9 is reduced, which may lead to a vicious cycle in which the reaction temperature further decreases. In order to avoid this, in the low load operation mode, there is a method of supplying another fuel to the combustor group 9 to maintain heat generation, but a part of the heat generation is used for raising the temperature of the reforming reactor group B. There is always a loss of heat transfer. If the exothermic reaction is directly generated in the reforming reactor group B and the temperature is maintained as in the first embodiment of the present invention,
It is possible to eliminate unnecessary heat generation in the combustor group 9.

【0024】別の補足として、図1には2種類の改質反
応器群のみを示したが、より多くの改質反応器群に対し
ても同様な切り替え制御ができる。例えば、A,B,C
3種類の改質反応器群を設ける場合、まず低負荷運転モ
ードでは、Aで水素を製造し、BとCは熱源として使用
する。次に中負荷運転モードでは、AとBで水素を製造
し、Cは熱源として使用する。最後に、高負荷運転モー
ドでは、A,B,Cの全てで水素を製造する。改質反応
器群は、補助的な熱源である燃焼器群9と組み合わせて
使用してもよい。A,B,C3種類の改質反応器群が相
互に熱のやり取り可能である点が重要である。この方法
によって、製造水素量の切り替えステップを細かくした
り、水素製造量のダイナミックレンジを広げたりするこ
とができる。
As another supplement, FIG. 1 shows only two types of reforming reactor groups, but similar switching control can be performed for a larger number of reforming reactor groups. For example, A, B, C
When three types of reforming reactor groups are provided, first, in the low load operation mode, hydrogen is produced by A, and B and C are used as heat sources. Next, in the medium load operation mode, hydrogen is produced by A and B, and C is used as a heat source. Finally, in the high load operation mode, hydrogen is produced in all of A, B and C. The reforming reactor group may be used in combination with the combustor group 9 which is an auxiliary heat source. It is important that the three types of reforming reactor groups of A, B, and C can exchange heat with each other. By this method, it is possible to make the step of switching the hydrogen production amount fine and to widen the dynamic range of the hydrogen production amount.

【0025】以下の実施例では簡単のため、低負荷運転
モードと高負荷運転モードを切り替える場合のみを説明
するが、上記のように、より多くの改質反応器群を対象
として切り替え制御を実施することももちろん可能であ
る。
In the following examples, for simplicity, only the case of switching between the low load operation mode and the high load operation mode will be described. However, as described above, the switching control is performed for a larger number of reforming reactor groups. Of course, it is also possible.

【0026】上記第1の実施例によれば、複数の改質反
応器から成る水素製造装置を低負荷運転モードで運転し
ても、待機状態にある改質反応器群が、水素製造を担当
する改質反応器群の反応温度を低下させることがない。
結果として、低負荷運転モードでの改質効率を高く維持
できる。
According to the first embodiment described above, even if the hydrogen production apparatus comprising a plurality of reforming reactors is operated in the low load operation mode, the reforming reactor group in the standby state takes charge of hydrogen production. Does not lower the reaction temperature of the reforming reactor group.
As a result, the reforming efficiency in the low load operation mode can be maintained high.

【0027】また、高負荷運転モードでは、指令により
原燃料供給量を切り替え、待機状態にあった改質反応器
で水素製造を開始するので、複数の改質反応器を組み合
わせた複合型水素製造装置を、広い水素製造量の範囲に
渡って効率的に運転することができる。
Further, in the high load operation mode, the raw fuel supply amount is switched according to the command, and hydrogen production is started in the reforming reactor in the standby state. Therefore, a complex hydrogen producing system in which a plurality of reforming reactors are combined is produced. The device can be operated efficiently over a wide range of hydrogen production.

【0028】以上の効果によって、起動性・応答性に優
れるという複合型水素製造装置の特長を、実用に供する
形で提供できる。
With the above effects, it is possible to provide the feature of the composite hydrogen production apparatus, which is excellent in startability and responsiveness, in a form for practical use.

【0029】図2に第2の実施例に係る水素製造装置及
び当該水素製造装置を用いた発電システムのシステム構
成例を示す。
FIG. 2 shows a system configuration example of a hydrogen production apparatus according to the second embodiment and a power generation system using the hydrogen production apparatus.

【0030】まず、各部の説明をする。First, each part will be described.

【0031】図中1は、各種原燃料の供給源を代表して
示している。原燃料として、空気、メタノール、水を示
した。図の太い矢印は、複数種類の原燃料に関する独立
な流れを1つにまとめて示したものである。空気供給源
には、空気ボンベのほか、大気をそのまま使用できる。
メタノールの供給源には、一例としてメタノール貯蔵タ
ンクを使用できる。当該タンクからは、一例として窒素
加圧によってメタノールを取り出すことができる。ある
いは、ポンプのような移送手段で取り出すようにしても
よい。水の供給源には、純水タンクを使ってもよいが、
後段でイオン交換処理や液滴混入の恐れのない蒸発処理
をすれば、市水を供給源としてもよい。2a,bは、原
燃料の供給手段である。複数種類の各原燃料それぞれに
供給手段を設けるが、ここでは省略して示している。当
該供給手段の具体例は上記第1の実施例において説明し
た。3a,bは、各原燃料の前処理手段である。当該前
処理手段は、供給された各原燃料が改質反応器内で適当
な反応をするように、あらかじめ状態を変化させたり、
混入している異物を除去したりするための手段である。
複数種類の各原燃料それぞれに適する前処理手段を設け
る。空気に対する前処理手段は、塵や埃を除去するため
のフィルタリング手段、硫黄化合物を除去するための触
媒や活性炭、また昇温のための加熱手段などで構成す
る。実際の構成は、装置を使う環境によって異なる。一
例として、自動車排気ガスの多い環境では、触媒被毒の
原因となる硫黄化合物を除去するプロセスを設けること
が望ましい。比較的清浄な環境では、前処理手段を省略
してもよい。メタノールに対する前処理手段は、液体燃
料を気化する手段(気化器・蒸発器)、気化したメタノ
ールを昇温するための加熱手段などで構成する。メタノ
ールと水を予め混合し、メタノール水として供給しても
よい。その場合、前処理手段として予混合手段を設ける
ようにする。メタノールについては、前処理手段を省略
し、液体のままインジェクタなどで直接改質反応器内へ
噴霧投入するようにしてもよい。水に対する前処理手段
も、気化や加熱についてはメタノールの場合と同様に構
成できる。但し、水を液体のままインジェクタなどで直
接改質反応器内へ噴霧投入する場合には、水に含まれる
不純物成分を除去するフィルタリング手段やイオン交換
処理のための手段が必要となる場合がある。4a,b
は、各々独立に燃料供給制御をする改質反応器群であ
る。複数の改質反応器群の間で熱のやり取り可能である
点が重要である。例えば、断熱材を使用しても熱のやり
取りが完全になくなるわけではないが、熱のやり取り可
能とは、改質反応器群相互に有意な温度影響をもたらし
得る場合を示すものとする。改質反応器群4a,bは、
発電手段7の余剰水素ガスなどを燃やして発熱する燃焼
器群(温度調節手段)9とも熱のやり取り可能であるよ
うにする。5は、シフト平衡反応を使ってCO濃度を低
減させるCO変成手段である。CO変成手段には、当該
反応を促進する触媒を所定量充填しておく。シフト平衡
反応を数2に示す。
In the figure, reference numeral 1 represents a supply source of various raw fuels. Air, methanol, and water were shown as raw fuels. The thick arrows in the figure collectively show independent flows related to a plurality of types of raw fuel. As the air supply source, the air can be used as it is, in addition to the air cylinder.
As an example of the supply source of methanol, a methanol storage tank can be used. For example, methanol can be taken out from the tank by pressurizing with nitrogen. Alternatively, it may be taken out by a transfer means such as a pump. A pure water tank may be used as the water supply source,
City water may be used as a supply source if ion exchange processing or evaporation processing that does not cause the mixture of droplets is performed in the subsequent stage. 2a and 2b are means for supplying raw fuel. Although a supply means is provided for each of the plurality of types of raw fuel, it is omitted here. The specific example of the supply means has been described in the first embodiment. 3a and 3b are pretreatment means for each raw fuel. The pretreatment means changes the state in advance so that each of the supplied raw fuels performs an appropriate reaction in the reforming reactor,
It is a means for removing foreign matter mixed in.
Pretreatment means suitable for each of a plurality of types of raw fuel are provided. The pretreatment means for air is composed of a filtering means for removing dust and dirt, a catalyst and activated carbon for removing sulfur compounds, and a heating means for raising the temperature. The actual configuration depends on the environment in which the device is used. As an example, in an automobile exhaust gas rich environment, it is desirable to have a process to remove the sulfur compounds that cause catalyst poisoning. The pretreatment means may be omitted in a relatively clean environment. The pretreatment means for methanol comprises means for vaporizing liquid fuel (vaporizer / evaporator), heating means for raising the temperature of vaporized methanol, and the like. Methanol and water may be mixed in advance and supplied as methanol water. In that case, a premixing means is provided as a pretreatment means. For methanol, the pretreatment means may be omitted and the liquid may be directly sprayed into the reforming reactor by an injector or the like. The pretreatment means for water can be configured in the same manner as in the case of methanol for vaporization and heating. However, when water is directly sprayed into the reforming reactor with an injector or the like as a liquid, a filtering means for removing impurity components contained in water or a means for ion exchange treatment may be required. . 4a, b
Is a group of reforming reactors that independently control fuel supply. It is important that heat can be exchanged between a plurality of reforming reactor groups. For example, the use of an insulating material does not completely eliminate the heat exchange, but the heat exchange possibility indicates a case where a significant temperature influence can be brought between the reforming reactor groups. The reforming reactor groups 4a and 4b are
It is arranged that heat can be exchanged with a combustor group (temperature adjusting means) 9 that generates heat by burning surplus hydrogen gas of the power generation means 7. Reference numeral 5 is a CO conversion means for reducing the CO concentration by using the shift equilibrium reaction. The CO conversion means is filled with a predetermined amount of a catalyst that promotes the reaction. The shift equilibrium reaction is shown in Equation 2.

【0032】[0032]

【数2】 一例として、適当な触媒を使用し、環境温度を200か
ら250℃程度にしておくと、当該シフト平衡反応によ
ってCOは水と反応して二酸化炭素と水素に変成する。
これによって、CO濃度を1%程度以下にすることがで
きる。6は、外部から新たに空気、酸素、あるいは酸化
剤を導入してCOを酸化させ、除去するCO除去手段で
ある。CO除去手段には、当該酸化反応を促進する触媒
を所定量充填しておく。酸化反応は、生成した水素も同
時に酸化してしまうため、当該触媒には、COだけを選
択的に酸化する選択性を持たせることが望ましい。これ
によって、CO濃度を数ppm程度あるいはそれ以下に
することができる。CO濃度の低減は、発電手段7に固
体高分子形燃料電池(PEFC)を使う場合、特に重要
である。何故なら、固体高分子形燃料電池の電極に使わ
れる白金触媒は、僅かなCOでも被毒してしまい、水素
のイオン化などに必要な触媒作用が得られなくなるから
である。これに対し、発電手段7に、より高温で動作す
る固体酸化物形燃料電池(SOFC)を使う場合には、
CO被毒の問題は比較的少ない。この場合には、CO変
成手段5とCO除去手段6を省略してもよい。SOFC
は反応温度が高く、不純物の混入に比較的強いので、前
処理手段3a,bについても、簡略化や省略が可能であ
る。81は、運転モードに応じて供給原燃料量を与える
ための処理手段である。82は、運転モードに応じて供
給すべき各原燃料量を記憶しておくための記憶手段(メ
モリ)である。101は、図1の実施例で説明した運転
モード指令である。102は、改質反応器群それぞれの
反応温度など、水素製造反応に係わる情報である。10
3は、発電手段7の運転情報である。当該運転情報は、
発電手段7の動作温度など運転状態に係る情報(燃料電
池であれば反応状態に係わる情報)だけでなく、出力側
の負荷状態に係る情報などであってもよい。104a,
bは、運転モードに応じて原燃料の供給を設定するため
の燃料供給量指令である。200は、相互に伝熱可能な
複数の改質反応器群と燃焼器群(温度調節手段)とを組
合せた複合型反応器である。以上をもって、複合型水素
製造装置と当該水素製造装置を用いた発電システム全体
を構成した。
[Equation 2] As an example, when a suitable catalyst is used and the ambient temperature is set to about 200 to 250 ° C., CO reacts with water by the shift equilibrium reaction and is converted into carbon dioxide and hydrogen.
As a result, the CO concentration can be reduced to about 1% or less. Reference numeral 6 denotes a CO removing means for newly introducing air, oxygen, or an oxidant from the outside to oxidize and remove CO. The CO removing means is filled with a predetermined amount of a catalyst that promotes the oxidation reaction. Since the generated hydrogen is also oxidized in the oxidation reaction at the same time, it is desirable that the catalyst has a selectivity to selectively oxidize only CO. As a result, the CO concentration can be reduced to about several ppm or less. The reduction of CO concentration is particularly important when a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) is used as the power generation means 7. This is because the platinum catalyst used for the electrode of the polymer electrolyte fuel cell is poisoned by even a small amount of CO, and the catalytic action necessary for ionization of hydrogen cannot be obtained. On the other hand, when a solid oxide fuel cell (SOFC) operating at a higher temperature is used as the power generation means 7,
The problem of CO poisoning is relatively small. In this case, the CO conversion means 5 and the CO removal means 6 may be omitted. SOFC
Has a high reaction temperature and is relatively resistant to the inclusion of impurities, the pretreatment means 3a and 3b can be simplified or omitted. Reference numeral 81 is a processing means for giving the amount of raw fuel supply according to the operation mode. Reference numeral 82 is a storage means (memory) for storing the amount of each raw fuel to be supplied according to the operation mode. 101 is the operation mode command described in the embodiment of FIG. Reference numeral 102 is information relating to the hydrogen production reaction, such as the reaction temperature of each reforming reactor group. 10
3 is operation information of the power generation means 7. The driving information is
Not only the information on the operating state such as the operating temperature of the power generation means 7 (the information on the reaction state in the case of a fuel cell), but also the information on the load state on the output side may be used. 104a,
b is a fuel supply amount command for setting the supply of the raw fuel according to the operation mode. Reference numeral 200 denotes a composite reactor in which a plurality of reforming reactor groups and a combustor group (temperature adjusting means) capable of mutually heat transfer are combined. As described above, the composite hydrogen production apparatus and the entire power generation system using the hydrogen production apparatus were configured.

【0033】次に、図2のシステム構成の働きについて
説明する。
Next, the function of the system configuration shown in FIG. 2 will be described.

【0034】処理手段81は、運転モード指令101に
応じて各原燃料供給手段2に燃料供給指令104を出
す。燃料供給指令104によって、必要な原燃料供給量
が設定される。運転モード毎に最適な供給原燃料量は、
あらかじめ記憶手段82に格納しておく。処理手段81
は、運転モード指令101に応じて、最適な供給原燃料
量を記憶手段82から読み出す。燃料供給量指令104
に従って、原燃料供給手段2は各改質反応器群への原燃
料供給量を切り替える。このようにして、改質反応器群
毎に、発熱を優先したり、水素の製造(吸熱)を優先し
たりするように発熱反応比率を選択する。それぞれの改
質反応器群で発熱反応あるいは吸熱反応をどの程度優先
して実施するかは、選択された運転モードと各改質反応
器群の配置関係とによって決める。具体例については、
以下の実施例において説明する。反応の結果生じた改質
ガスは、後段のCO変成手段5、CO除去手段6におい
て、発電手段7に適するガス組成に改善する。既述のよ
うに、発電手段7にどのような手段を選ぶかによって、
これら後段の処理を省略することもできる。発電手段7
で余った水素含有ガスは、燃焼器群(温度調節手段)9
で燃料し、水素製造反応の温度維持を補助するようにし
た。水素製造の立ち上げ時に当該水素含有ガスが不足す
る場合には、燃焼器群(温度調節手段)に燃焼用の燃
料、たとえばメタノールを別に供給するようにしてもよ
い。
The processing means 81 issues a fuel supply instruction 104 to each raw fuel supply means 2 in response to the operation mode instruction 101. The fuel supply command 104 sets the required amount of raw fuel supply. The optimum amount of raw fuel supply for each operation mode is
It is stored in the storage means 82 in advance. Processing means 81
Reads out the optimum supply raw fuel amount from the storage means 82 in accordance with the operation mode command 101. Fuel supply amount command 104
Accordingly, the raw fuel supply means 2 switches the amount of raw fuel supplied to each reforming reactor group. In this way, the exothermic reaction ratio is selected for each reforming reactor group so that heat generation is prioritized or hydrogen production (endotherm) is prioritized. To what extent the exothermic reaction or endothermic reaction is preferentially performed in each reforming reactor group is determined by the selected operation mode and the arrangement relationship of each reforming reactor group. For specific examples,
This will be described in the following examples. The reformed gas generated as a result of the reaction is improved to have a gas composition suitable for the power generation means 7 in the CO shift conversion means 5 and the CO removal means 6 in the subsequent stage. As mentioned above, depending on what kind of means is selected for the power generation means 7,
It is also possible to omit these latter-stage processes. Power generation means 7
The remaining hydrogen-containing gas is combustor group (temperature control means) 9
It was used as a fuel to help maintain the temperature of the hydrogen production reaction. When the hydrogen-containing gas is insufficient at the time of starting hydrogen production, a combustion fuel, such as methanol, may be separately supplied to the combustor group (temperature adjusting means).

【0035】水素製造反応は、理想的には同じ反応を繰
り返し継続できることが望ましいが、実際には、触媒の
劣化などにより経時変化のあることが普通である。そこ
で、各改質反応器群の動作状態を運転情報103として
モニタするようにした。一例として、運転モード切り替
え後、所定時間経過しても所定の動作温度(反応温度)
が得られない場合には、発熱反応にかかわる触媒が劣化
したことが分かる。その場合、処理手段81は、触媒劣
化時に適する原燃料供給量を記憶手段82から読み出す
ようにする。触媒劣化時に適する原燃料供給量として、
例えば発熱の不足を補正する必要がある場合には、発熱
反応の比率を高めるように原燃料供給量を設定してお
く。また、運転情報102は、発電手段7の運転状態や
出力に係わる情報、例えば出力電圧や電流に係わる情報
を提供する。初期特性と比べて発電手段7の出力が経時
劣化により不足するようになれば、同様に発電手段の劣
化を補正するような原燃料供給量を記憶手段82から読
み出すようにする。発電手段の劣化時に適する原燃料供
給量として、例えば出力の低下を補正する必要がある場
合には、水素製造に寄与する改質反応器群の発熱反応比
率を減らして水素製造量を増加するようにできる。記憶
手段82に複数のデータセット(マップ)を設け、改質
反応器群それぞれの発熱反応比率を調節することで、改
質反応器群4a,bや発電手段7の経時的変化を補正で
きるようにした。
In the hydrogen production reaction, it is ideally desirable to be able to continue the same reaction repeatedly, but in reality, it usually changes over time due to deterioration of the catalyst and the like. Therefore, the operating state of each reforming reactor group is monitored as the operation information 103. As an example, after switching the operation mode, even if a predetermined time has elapsed, a predetermined operating temperature (reaction temperature)
In the case of not being obtained, it can be seen that the catalyst involved in the exothermic reaction has deteriorated. In that case, the processing means 81 reads the raw fuel supply amount suitable for catalyst deterioration from the storage means 82. As the amount of raw fuel supply suitable for catalyst deterioration,
For example, when it is necessary to correct the shortage of heat generation, the raw fuel supply amount is set so as to increase the exothermic reaction ratio. Further, the operation information 102 provides information on the operating state and output of the power generation means 7, for example, information on output voltage and current. If the output of the power generation means 7 becomes insufficient due to deterioration over time as compared with the initial characteristics, the raw fuel supply amount that similarly corrects the deterioration of the power generation means is read from the storage means 82. When it is necessary to correct the decrease in output as a raw fuel supply amount suitable for deterioration of the power generation means, reduce the exothermic reaction ratio of the reforming reactor group that contributes to hydrogen production and increase the hydrogen production amount. You can By providing a plurality of data sets (maps) in the storage means 82 and adjusting the exothermic reaction ratio of each reforming reactor group, it is possible to correct the changes over time in the reforming reactor groups 4a, 4b and the power generation means 7. I chose

【0036】補足として、CO変成手段やCO除去手段
は、複数の改質反応器の出口ガスをまとめて処理する代
りに、改質反応器群毎にそれぞれ独立に設けるようにし
てもよい。CO変成手段やCO除去手段を改質反応器群
毎に独立に設ける場合は、特定の改質反応器群で異常が
生じ、その結果ガス組成が変化してCO変成手段やCO
除去手段の触媒が失活するような状況でも、他の改質反
応器群のCO変成手段やCO除去手段は悪影響を受けず
にすむため、水素製造動作を継続することができる。
As a supplement, the CO shift conversion means and the CO removal means may be provided independently for each reforming reactor group, instead of collectively treating the outlet gases of a plurality of reforming reactors. When the CO conversion means and the CO removal means are independently provided for each reforming reactor group, an abnormality occurs in a specific reforming reactor group, and as a result, the gas composition changes to change the CO conversion means and CO
Even in a situation where the catalyst of the removal means is deactivated, the CO conversion means and the CO removal means of the other reforming reactor groups do not have to be adversely affected, so that the hydrogen production operation can be continued.

【0037】上記第2の実施例によれば、互いに伝熱可
能な複数の改質反応器群それぞれの発熱反応比率を運転
モード毎に独立して設定できるので、水素製造装置全体
として効率的な運転ができることに加えて、供給原燃料
の前処理手段2によって、改質反応器群の反応に適する
原燃料供給ができ、触媒の経時的劣化を抑制できる。
According to the second embodiment described above, the exothermic reaction ratio of each of the plurality of reforming reactor groups capable of transferring heat to each other can be independently set for each operation mode, so that the hydrogen producing apparatus as a whole is efficient. In addition to the operation, the pretreatment means 2 for the supplied raw fuel can supply the raw fuel suitable for the reaction of the reforming reactor group, and can suppress the deterioration of the catalyst with time.

【0038】また、CO変成手段5やCO除去手段6な
どの後処理手段によって、発電手段7に適する供給ガス
組成を実現することができ、発電手段7の経時的劣化を
抑制できる。
Further, the post-treatment means such as the CO shift conversion means 5 and the CO removal means 6 can realize the composition of the supply gas suitable for the power generation means 7, and suppress the deterioration of the power generation means 7 with time.

【0039】更に、改質反応器群の温度情報102や発
電手段7の運転情報(出力情報)103を処理手段81
にフィードバックすることで、システム動作に経時変化
があっても、それを補正するように原燃料供給量を選択
できる。
Further, processing means 81 stores temperature information 102 of the reforming reactor group and operation information (output information) 103 of the power generation means 7.
Even if there is a change over time in the system operation, the raw fuel supply amount can be selected so as to be corrected by feedback.

【0040】以上の効果によって、実用面で信頼性を向
上したシステムを提供できる。
With the above effects, it is possible to provide a system with improved reliability in practical use.

【0041】ここで、水素製造に係る代表的な発熱反応
と吸熱反応とについて説明する。これらの反応は、以下
の説明で必要になる。
Here, a typical exothermic reaction and endothermic reaction relating to hydrogen production will be described. These reactions will be needed in the following description.

【0042】図3に、メタノール、水、および酸素を原
燃料とした、代表的な発熱反応と水素製造反応(吸熱反
応)の例を示す。部分酸化反応は、メタノールと酸素に
よる発熱反応である。水蒸気改質反応は、メタノールと
水による吸熱反応である。水蒸気改質反応はメタノール
1モルから水素3モルを生成できるが、吸熱反応のた
め、外部からの加熱を要する。これに対し、部分酸化反
応は発熱反応であるので加熱を要しないが、メタノール
1モルから生成できる水素は2モルであり、比較的少な
い。これらの二つの反応を酸化反応比率がxになるよう
に組合せ、全体の反応量をyで指定すると、図3の併用
改質反応の式になる。ここでEは、水蒸気過剰率であ
る。カーボンの析出反応を抑制するため、水を余分に加
えることを示している。単位時間あたりの水素製造量を
Yとすれば、数3の関係がある。
FIG. 3 shows an example of a typical exothermic reaction and hydrogen production reaction (endothermic reaction) using methanol, water, and oxygen as raw fuels. The partial oxidation reaction is an exothermic reaction between methanol and oxygen. The steam reforming reaction is an endothermic reaction between methanol and water. The steam reforming reaction can generate 3 moles of hydrogen from 1 mole of methanol, but requires an external heating because it is an endothermic reaction. On the other hand, since the partial oxidation reaction is an exothermic reaction, it does not require heating, but 2 mol of hydrogen can be produced from 1 mol of methanol, which is relatively small. When these two reactions are combined so that the oxidation reaction ratio becomes x and the total reaction amount is designated by y, the combined reforming reaction formula of FIG. 3 is obtained. Here, E is the steam excess rate. It shows that extra water is added to suppress the carbon precipitation reaction. If the amount of hydrogen produced per unit time is Y, there is a relationship of equation 3.

【0043】[0043]

【数3】 本発明に係る複合型水素製造装置では、複数の改質反応
器群を相互に伝熱可能な状態で組合せて使用するが、各
改質反応器群において、上記吸熱・発熱反応をどのよう
な割合で組合わせるかが熱設計を考える上で重要であ
る。そこで、改質反応器群毎に酸化反応比率xを選択
し、発熱と吸熱の反応割合を指定するようにした。発熱
反応である部分酸化反応でも水素は生成するので、これ
をどのくらい利用するかは、yあるいはYによって決め
ればよい。
[Equation 3] In the composite hydrogen production apparatus according to the present invention, a plurality of reforming reactor groups are used in combination so that heat can be mutually transferred. In each reforming reactor group, what kind of endothermic / exothermic reaction is used? In terms of thermal design, it is important to combine them in proportion. Therefore, the oxidation reaction ratio x is selected for each reforming reactor group, and the reaction ratio of heat generation and heat absorption is specified. Hydrogen is also generated in the partial oxidation reaction which is an exothermic reaction, so how much hydrogen is used may be determined by y or Y.

【0044】補足として、上記水素製造装置と当該水素
製造装置を用いた発電システムが使用できる原燃料は、
メタノール、水、空気(酸素)に限るものではない。改
質のための主な原燃料として、例えばジメチルエーテル
などメタノール以外の液体原燃料を使うようにしてもよ
い。ジメチルエーテルを液体状態に保持するには、通
常、加圧を要するが、本発明を適用する上で問題はな
い。また別の例として、メタンなどの気体原燃料を、改
質のための主な原燃料として使うようにしてもよい。一
例として、メタンを主原料とする場合の代表的な発熱反
応を数4に、また水素製造のための代表的な吸熱反応を
数5に示す。
As a supplement, raw fuels that can be used in the hydrogen production apparatus and the power generation system using the hydrogen production apparatus are:
It is not limited to methanol, water and air (oxygen). A liquid raw fuel other than methanol, such as dimethyl ether, may be used as the main raw fuel for reforming. Pressurization is usually required to keep dimethyl ether in a liquid state, but there is no problem in applying the present invention. As another example, a gaseous raw fuel such as methane may be used as a main raw fuel for reforming. As an example, a typical exothermic reaction when methane is the main raw material is shown in Equation 4, and a typical endothermic reaction for hydrogen production is shown in Equation 5.

【0045】[0045]

【数4】 [Equation 4]

【数5】 代表的な発熱反応と吸熱反応を抽出し、両者の混合比率
を指定すれば、各改質反応器群の発熱・吸熱状態を当該
比率と相関づけて特定できる。
[Equation 5] By extracting typical exothermic reaction and endothermic reaction and designating the mixing ratio of both, the exothermic / endothermic state of each reforming reactor group can be specified in correlation with the ratio.

【0046】以下では、主としてメタノールを中心とし
た原燃料構成の場合を例に説明をする。
In the following, description will be given taking as an example a case of a raw fuel composition mainly containing methanol.

【0047】図4に、上記第1、第2の実施例に係る記
憶手段82に記憶する原燃料供給量データの一例を示
す。
FIG. 4 shows an example of raw fuel supply amount data stored in the storage means 82 according to the first and second embodiments.

【0048】図4では、運転モードと改質反応器群を指
定すると、特定の発熱反応比率xが決まるようにした。
発熱反応比率xは説明のために記載したが、xの値その
ものは、必ずしも記憶しておく必要はない。発熱反応比
率を決めれば、当該改質反応器群が正味発熱反応となる
か、吸熱反応となるかが一意に決まる。それぞれの改質
反応器群が運転モード毎に発熱となるか、吸熱となる
か、その組み合わせをうまく選択することが複合型水素
製造装置の熱的構造設計に重要である。そこで、各発熱
反応比率を満たすように、メタノール、水、空気それぞ
れの供給流量Qを与えるようにした。ここで、供給流量
Qが記憶すべき主なデータである。具体的な値は、図3
の併用改質の式に従って決めることができる。水蒸気過
剰率Eは、例えば1.2−1.6程度の値に採るように
すると、カーボン析出反応を抑制できる。また、単位時
間あたりの水素製造量Yは、運転モード毎にそれぞれの
改質反応器群で必要とされる水素製造量が得られるよう
に決めればよい。実際にどれだけの熱が移動するかにつ
いての詳細は、xの値の大小と共に、パラメータY(あ
るいはy)の値によって調整できる。これは、複合型改
質器の具体的配置や構造を考えて決めるのがよい。
In FIG. 4, when the operation mode and the reforming reactor group are designated, a specific exothermic reaction ratio x is determined.
Although the exothermic reaction ratio x is described for explanation, the value of x itself does not necessarily need to be stored. When the exothermic reaction ratio is determined, it is uniquely determined whether the reforming reactor group is a net exothermic reaction or an endothermic reaction. It is important for the thermal structural design of the composite hydrogen production device to properly select whether each reforming reactor group generates heat or absorbs heat in each operation mode, or a combination thereof. Therefore, the supply flow rates Q of methanol, water, and air are set so as to satisfy the respective exothermic reaction ratios. Here, the supply flow rate Q is the main data to be stored. Specific values are shown in FIG.
Can be determined according to the formula for combined reforming. When the steam excess ratio E is set to a value of, for example, about 1.2 to 1.6, the carbon deposition reaction can be suppressed. Further, the hydrogen production amount Y per unit time may be determined so that the hydrogen production amount required for each reforming reactor group can be obtained for each operation mode. The details of how much heat is actually transferred can be adjusted by the value of the parameter Y (or y) as well as the magnitude of the value of x. This should be determined in consideration of the specific layout and structure of the composite reformer.

【0049】記憶手段82は、図4の各供給原燃料QAM1
〜 QBA2の値を、運転モードと改質反応器群とに対応し
て記憶する。例えば、メタノール、水、空気それぞれの
供給原燃料を、運転モードと改質反応器群という2つの
パラメータに応じてマップの形で記憶しておく。あるい
は、運転モードと改質反応器群と原燃料名(例えばメタ
ノール)という3つのパラメータを指定して一つの値を
呼び出すようにしてもよい。あるいは、運転モードと改
質反応器群の指標を適当な数値に置き換えた上で、函数
の形で記憶してもよい。記憶された原燃料供給量の値
は、一定とするばかりでなく、経時的に変化させた方が
よい場合もある。そのような場合には、図2で説明した
ように、例えば、触媒がやや劣化した状態に適する原燃
料供給量のマップを別に記憶しておけばよい。このよう
にすれば、呼び出すマップを変えるだけで、反応の経時
変化に対応できる。
The storage means 82 stores the respective feed fuels Q AM1 shown in FIG.
~ The value of Q BA2 is stored corresponding to the operation mode and the reforming reactor group. For example, methanol, water, and air supply raw fuels are stored in the form of a map according to two parameters of an operation mode and a reforming reactor group. Alternatively, one parameter may be called by designating three parameters of the operation mode, the reforming reactor group, and the raw fuel name (for example, methanol). Alternatively, the operation mode and the index of the reforming reactor group may be replaced with appropriate numerical values and then stored in the form of a function. The stored value of the raw fuel supply amount may not only be constant but may be changed with time. In such a case, as described with reference to FIG. 2, for example, a map of the raw fuel supply amount suitable for a slightly deteriorated state of the catalyst may be stored separately. In this way, it is possible to deal with the time-dependent change of the reaction only by changing the map to be called.

【0050】補足として、Qの値は、改質反応器1本あ
たりの供給量で与えてもよいし、改質反応器群全体への
供給量として与えてもよい。処理手段81は、これらの
情報に基づき、原燃料供給手段2に送る燃料供給量指令
104を決めるようにする。
As a supplement, the value of Q may be given as a supply amount per reforming reactor or as a supply amount to the entire reforming reactor group. The processing means 81 determines the fuel supply amount command 104 to be sent to the raw fuel supply means 2 based on these pieces of information.

【0051】別の補足として、繰り返しになるが、実際
の反応パスは複雑であり、抽出した吸熱反応・発熱反応
以外の反応も起こり得る。しかし、上記のように代表反
応を特定し、原燃料供給量を定量化することは、一つの
設計手法として有効である。実験の結果、選択した吸熱
反応・発熱反応が現象を記述するのに充分でない場合に
は、原燃料供給量を補正し、値を調整するようにしても
よい。
As another supplement, again, the actual reaction path is complicated, and reactions other than the extracted endothermic reaction / exothermic reaction may occur. However, specifying the representative reaction and quantifying the raw fuel supply amount as described above is effective as one design method. As a result of the experiment, when the selected endothermic reaction / exothermic reaction is not sufficient to describe the phenomenon, the raw fuel supply amount may be corrected and the value may be adjusted.

【0052】上記第1、第2の実施例に係る記憶手段8
2に記憶する原燃料供給量データの指定法によれば、運
転モード毎に改質反応器群それぞれの吸熱・発熱状態を
特定した原燃料供給ができるので、複合型水素製造装置
の熱的設計が容易になる。
Storage means 8 according to the first and second embodiments
According to the method of specifying the raw fuel supply amount data stored in 2, it is possible to supply the raw fuel by specifying the endothermic / exothermic state of each reforming reactor group for each operation mode. Will be easier.

【0053】また、パラメータxの大小と共に、パラメ
ータY(あるいはy)の値を選択することで、改質反応
器群相互の熱の移動量を複合型水素製造装置の具体的構
造に応じて調整できる。
By selecting the value of the parameter Y (or y) together with the size of the parameter x, the amount of heat transfer between the reforming reactor groups is adjusted according to the specific structure of the composite hydrogen production apparatus. it can.

【0054】図5に、単位時間あたりの水素製造量であ
るYの値の選択例を示す。
FIG. 5 shows an example of selecting the value of Y, which is the hydrogen production amount per unit time.

【0055】Yの値は、図4の供給原燃料量リストに対
応して示した。但し、複数の改質反応器を組み合わせた
改質反応器群の場合は、その合計の水素製造量を示すも
のとする。発熱反応として、部分酸化反応を使う場合、
x=1であっても、Y=0とはならない。これは、図3
で説明したように、部分酸化反応では、水素が生成され
るからである。ここで、xA1<xB1とする。これは、改質
反応器群Aに対し、改質反応器群Bで発熱優先の反応を
させることを意味する。このとき、図5に示す条件YBL
<YALは、改質反応器群Bで弱い部分酸化反応を併用す
る場合を示している。『弱い』とは、改質反応器群Bの
合計の水素製造量YBLが、改質反応器群Aの合計の水素
製造量YALより充分少ないことを意味する。つまり、改
質反応器群Aは、低負荷運転モードで必要とされる水素
のほとんどを製造するのに対し、同じ運転モードの改質
反応器群Bは発熱を優先し、少ない水素量のみ製造する
ことを想定した。改質反応器群Bで発生した熱は、伝熱
によって改質反応器群Aの反応温度維持に使われ、複合
型水素製造装置全体の温度維持に役立つ。また、改質反
応器群Bで生成された水素は、少量ながらそのまま水素
製造に寄与できる。
The value of Y is shown in correspondence with the supply raw fuel amount list of FIG. However, in the case of a reforming reactor group in which a plurality of reforming reactors are combined, the total hydrogen production amount is shown. When using a partial oxidation reaction as an exothermic reaction,
Even if x = 1, Y = 0 does not hold. This is shown in Figure 3.
This is because hydrogen is generated in the partial oxidation reaction, as described in Section 2. Here, x A1 <x B1 . This means that the reforming reactor group A is caused to react with exothermic priority in the reforming reactor group B. At this time, the condition Y BL shown in FIG.
<Y AL indicates the case where the reforming reactor group B is used together with the weak partial oxidation reaction. “Weak” means that the total hydrogen production amount Y BL of the reforming reactor group B is sufficiently smaller than the total hydrogen production amount Y AL of the reforming reactor group A. That is, the reforming reactor group A produces most of the hydrogen required in the low load operation mode, while the reforming reactor group B in the same operation mode gives priority to heat generation and produces only a small amount of hydrogen. I assumed to do. The heat generated in the reforming reactor group B is used for maintaining the reaction temperature of the reforming reactor group A by heat transfer, and is useful for maintaining the temperature of the entire complex hydrogen production apparatus. Further, the hydrogen produced in the reforming reactor group B can contribute to the hydrogen production as it is, though it is a small amount.

【0056】xA1<xB1且つYBL<YALとしたパラメータ選
定によれば、低負荷運転モード(モード1)の改質反応
器群Bは弱い部分酸化反応をする状態にあるので、発熱
と同時に水素を生成することができる。これは、燃料を
完全に酸化させて発熱する通常の燃焼器とは明らかに異
なる動作である。改質反応器群からみると、同じ触媒反
応でありながら、供給原燃料量を切り替えるだけで、発
熱反応、吸熱反応といった反応状態の切り替えができ
る。
According to the parameter selection such that x A1 <x B1 and Y BL <Y AL , the reforming reactor group B in the low load operation mode (mode 1) is in a state of performing a weak partial oxidation reaction, so At the same time, hydrogen can be produced. This is a distinct operation from a conventional combustor that completely oxidizes the fuel and produces heat. From the viewpoint of the reforming reactor group, the reaction states such as an exothermic reaction and an endothermic reaction can be switched by simply switching the amount of raw fuel supplied, even though the catalytic reaction is the same.

【0057】原燃料供給量の設定例について、更に詳し
い説明をするには、複合型水素製造装置の構造・機能を
特定するのが分かりやすい。これについて次に説明す
る。
In order to explain the setting example of the raw fuel supply amount in more detail, it is easy to identify the structure / function of the combined hydrogen production system. This will be described below.

【0058】図6に第3の実施例に係る複合型水素製造
装置を示す。
FIG. 6 shows a composite hydrogen production system according to the third embodiment.

【0059】まず、各部の説明をする。First, each part will be described.

【0060】図中2a,bは原燃料供給手段を、4a,
bは改質反応器(群)を、9は燃焼器群(温度調節手
段)を、また201は複合型反応器の単位構成をそれぞ
れ示す。ここで、単位構成とは、当該複合型反応器を基
本単位として複数組み合わせて複合型水素製造装置全体
を構成できることを意味する。もちろん、単位構成とは
若干異なる構成を組み合わせて複合型水素製造装置を構
成してもよいし、単位構成のみで水素製造装置を構成し
てもよい。単位構成201において、改質反応器Aは1
本であり、複数の改質反応器と燃焼器の中心に配置し
た。改質反応器Aは、低負荷から高負荷まで水素製造に
係るベースロード運転用に採用した。ここで、ベースロ
ードという表現は、全ての運転モードで水素製造に係る
という意味で使用し、水素製造量が一定であることを示
すものではないとする。改質反応器Aの周囲には、燃焼
器群9を6本対象に配置した。また、その周囲には改質
反応器群Bを6本対象に配置した。改質反応器群Bは、
容量可変用に使用する。つまり、低負荷運転モードでは
主たる水素製造に寄与しない待機状態とし、高負荷運転
モードで水素製造を始める改質反応器群である。低負荷
運転モードの改質反応器群Bは、従来の方法によると、
運転を停止したホットスタンバイ状態にあった。しか
し、改質反応器群Bを運転停止状態にすると、専ら外部
への放熱に寄与し、改質反応器Aの温度を下げてしまう
ことがあり好ましくない。そこで、低負荷運転モードの
改質反応器群Bで弱い部分酸化反応を起こすようにして
みた。このように原燃料供給量の切り替え制御をする
と、反応温度の維持が容易になり、改質効率が向上し
た。改質効率の向上効果を得るには、改質反応器および
燃焼器相互の伝熱が可能であることが前提となる。例え
ば、個々の改質反応器に加熱手段(ヒータ)を設けた複
合型水素製造装置は、熱的に独立した改質反応器を並設
したものであるから、相互伝熱による効率向上効果は期
待できない。改質反応器相互の伝熱を効果的に得るに
は、改質反応器群AとBとを隣接させるのがよい。図6
の実施例では、改質反応器Aの周囲に改質反応器群Bを
隣接させ、その間に燃焼器を配置するようにしている。
In the figure, 2a and b are raw fuel supply means, 4a and
Reference numeral b represents a reforming reactor (group), 9 represents a combustor group (temperature adjusting means), and 201 represents a unit structure of a composite reactor. Here, the unit configuration means that a plurality of combined hydrogen reactors can be combined to form an entire combined hydrogen production apparatus. Of course, the composite hydrogen production apparatus may be configured by combining configurations that are slightly different from the unit configuration, or the hydrogen production apparatus may be configured by only the unit configuration. In the unit structure 201, the reforming reactor A has 1
The book is located in the center of multiple reformer reactors and combustors. The reforming reactor A was adopted for base load operation related to hydrogen production from low load to high load. Here, the expression “base load” is used in the sense of being related to hydrogen production in all operation modes, and does not indicate that the hydrogen production amount is constant. Around the reforming reactor A, six combustor groups 9 were arranged. In addition, six reforming reactor groups B were arranged around it. The reforming reactor group B is
Used for variable capacity. That is, it is a group of reforming reactors in which the hydrogen production is started in the high load operation mode while the standby state that does not contribute to the main hydrogen production in the low load operation mode is set. According to the conventional method, the reforming reactor group B in the low load operation mode is
It was in a hot standby state with operation stopped. However, when the operation of the reforming reactor group B is stopped, it contributes exclusively to heat radiation to the outside and may lower the temperature of the reforming reactor A, which is not preferable. Therefore, it was tried to cause a weak partial oxidation reaction in the reforming reactor group B in the low load operation mode. By controlling the switching of the raw fuel supply amount in this way, it becomes easier to maintain the reaction temperature and the reforming efficiency is improved. In order to obtain the effect of improving the reforming efficiency, it is premised that heat can be transferred between the reforming reactor and the combustor. For example, in a composite hydrogen production device in which heating means (heaters) are provided in individual reforming reactors, since thermally independent reforming reactors are installed in parallel, the efficiency improvement effect due to mutual heat transfer is I can't expect. In order to effectively obtain heat transfer between the reforming reactors, it is preferable that the reforming reactor groups A and B are adjacent to each other. Figure 6
In this embodiment, the reforming reactor group B is adjacent to the periphery of the reforming reactor A, and the combustor is arranged between them.

【0061】補足として、図6の複合型反応器構造は説
明の分かりやすさを優先したものであるが、これを試作
的に構成するには、簡単にはステンレスなど腐食に強い
金属材料で構成した複数の改質反応器と燃焼器を溶接な
どでつなぎ合せればよい。また、これら接合した複数の
改質反応器と燃焼器とを伝熱性の良い液体に浸し、相互
の伝熱性を向上してもよい。あるいは、バルクの金属材
料から反応器や燃焼器に相当する空間を掘り抜くことに
よって一体構成してもよい。
As a supplement, the structure of the composite reactor of FIG. 6 is given priority for simplicity of explanation, but in order to construct this as a prototype, it is easy to construct it with a metal material resistant to corrosion such as stainless steel. The plurality of reforming reactors and the combustor may be connected by welding or the like. Further, the plurality of reforming reactors and the combustor joined to each other may be immersed in a liquid having a good heat transfer property to improve the heat transfer property to each other. Alternatively, it may be integrally configured by digging out a space corresponding to a reactor or a combustor from a bulk metal material.

【0062】上記本発明第3の実施例に係る複合型水素
製造装置によれば、全ての運転モードで水素製造に寄与
する改質反応器Aと、主として高負荷運転モードで水素
製造に寄与する改質反応器群Bを組み合わせることで、
ダイナミックレンジの広い水素製造を、起動・応答性良
く実現できる。特に、低負荷運転モードの改質反応器群
Bで弱い部分酸化反応を起こすように供給原燃料量を制
御すれば、改質反応器Aの温度低下を抑制でき、複数の
反応管を組み合わせて構成する複合型水素製造装置を、
低負荷運転モードから効率的に運転できる。
According to the composite hydrogen production apparatus according to the third embodiment of the present invention, the reforming reactor A that contributes to hydrogen production in all operation modes and the hydrogen production mainly in the high load operation mode. By combining the reforming reactor group B,
Hydrogen production with a wide dynamic range can be realized with good startup and responsiveness. In particular, by controlling the amount of raw fuel to be supplied so that a weak partial oxidation reaction occurs in the reforming reactor group B in the low load operation mode, the temperature drop in the reforming reactor A can be suppressed, and a plurality of reaction tubes can be combined. Comprising a composite hydrogen production device,
It is possible to operate efficiently from the low load operation mode.

【0063】図7に、上記本発明第3の実施例に係る水
素製造装置の原燃料供給量の設定例を示す。
FIG. 7 shows an example of setting the raw fuel supply amount of the hydrogen producing apparatus according to the third embodiment of the present invention.

【0064】図7に示す原燃料供給量は、各運転モード
における改質反応器1本あたりの値である。低負荷運転
モードでは、改質反応器Aで約7L/minの水素を製
造するとした。改質反応器Aの反応による正味の発熱量
は、約69Wになる。正味の発熱量とは、液体で供給す
る原燃料の蒸発熱を差し引いた実質的な発熱量を概算し
たものである。ここで、部分酸化比率はxA L=0.65と
した。これに対し、改質反応器群Bの反応器では弱い部
分酸化反応をさせ、熱を取り出すようにした。改質反応
器群Bでは、反応器1本あたりの正味の発熱量は8Wで
ある。部分酸化比率はxBL=1であるが、部分酸化反応
であるので、水素も生成される。改質反応器群B全体
(6本)で約1L/minの水素が製造されるようにし
た。一方、高負荷運転モードでは、全ての改質反応器
で、1本あたり約7L/minの水素を製造するとし
た。この場合、水素製造装置全体の温度が逆に上がり過
ぎてしまう場合がある。そこで、改質反応器群Bの発熱
反応比率xBL=0.65に対して、改質反応器Aの発熱反
応比率をxAL=0.63と小さく設定した。このとき、改
質反応器群Bの正味の発熱量は1本あたり約69W、改
質反応器Aの正味の発熱量は約56Wとなる。改質反応
器Aの正味の発熱量を改質反応器Bの約80%に抑える
ようにした。このような方法によって、高負荷運転モー
ドでの装置温度の急上昇を抑制できる。
The raw fuel supply amount shown in FIG. 7 is a value per reforming reactor in each operation mode. In the low load operation mode, the reforming reactor A is supposed to produce about 7 L / min of hydrogen. The net heating value due to the reaction in the reforming reactor A is about 69W. The net calorific value is an approximate calorific value obtained by subtracting the heat of vaporization of the raw fuel supplied as a liquid. Here, the partial oxidation ratio was set to x A L = 0.65. On the other hand, in the reactor of the reforming reactor group B, a weak partial oxidation reaction was performed to take out heat. In the reforming reactor group B, the net calorific value per reactor is 8W. The partial oxidation ratio is x BL = 1 but hydrogen is also generated because of the partial oxidation reaction. About 1 L / min of hydrogen was produced in the entire reforming reactor group B (6 pieces). On the other hand, in the high load operation mode, all reforming reactors are supposed to produce about 7 L / min of hydrogen. In this case, the temperature of the entire hydrogen production device may rise excessively. Therefore, with respect to exothermic reaction ratio x BL = 0.65 of the reforming reaction unit group B, and exothermic reaction ratio of the reforming reactor A was set as small as x AL = 0.63. At this time, the net calorific value of the reforming reactor group B is about 69 W per one, and the net calorific value of the reforming reactor A is about 56 W. The net calorific value of the reforming reactor A was suppressed to about 80% of that of the reforming reactor B. By such a method, it is possible to suppress a rapid increase in the device temperature in the high load operation mode.

【0065】上記原燃料供給量の設定について、特徴を
まとめると次のようになる。
The characteristics of the setting of the raw fuel supply amount are summarized as follows.

【0066】まず、低負荷運転モードでxAL<xBLとし
た。これは、主に水素製造を担う改質反応器Aに対し、
改質反応器群Bでは相対的に発熱主体の反応をさせるこ
とを意味する。
First, x AL <x BL was set in the low load operation mode. This is because the reforming reactor A, which is mainly responsible for hydrogen production,
In the reforming reactor group B, it means that a reaction mainly involving heat generation is performed.

【0067】次に、改質反応器群Bについて見ると、高
負荷運転モードでの比率に対しxBL>xBHとした。これ
は、モードの切り替えによって、高負荷運転モードの改
質反応器群Bで水素製造を開始することを意味する。要
求水素製造量に応じて、複数の改質反応器群に対する原
燃料の切り替え制御をするようにした。
Next, regarding the reforming reactor group B, x BL > x BH was set for the ratio in the high load operation mode. This means that hydrogen production is started in the reforming reactor group B in the high load operation mode by switching the mode. According to the required hydrogen production amount, the switching control of the raw fuel to the plurality of reforming reactor groups is performed.

【0068】また、xAL>xAHとした。高負荷運転モード
では水素製造装置全体の温度が逆に上がり過ぎる場合が
あるので、改質反応器Aの発熱量を抑えることを意味す
る。改質反応器群Bの発熱を抑える方法もあるが、ここ
では、周囲への放熱が少ない中心に位置する改質反応器
Aの発熱量を抑えるようにした。
Further, x AL > x AH . In the high load operation mode, the temperature of the entire hydrogen production device may rise excessively, which means that the heat generation amount of the reforming reactor A is suppressed. Although there is a method of suppressing the heat generation of the reforming reactor group B, here, the heat generation amount of the reforming reactor A located in the center where the heat radiation to the surroundings is small is suppressed.

【0069】更に、xBL=1とした。これは、低負荷運
転モードの改質反応器群Bで、部分酸化反応(部分酸化
改質)をさせることを意味する。図7の設定では、低負
荷運転モードの水素製造量は改質反応器群B全体で約1
L/minである。これは、改質反応器Aでの水素製造
量約7L/minと比較して充分少ない。水素製造量を
重視しない弱い部分酸化反応によって、熱を発生させて
いる状態にした。
Further, x BL = 1 was set. This means that a partial oxidation reaction (partial oxidation reforming) is performed in the reforming reactor group B in the low load operation mode. In the setting of FIG. 7, the hydrogen production amount in the low load operation mode is about 1 in the entire reforming reactor group B.
L / min. This is sufficiently smaller than the hydrogen production amount in the reforming reactor A of about 7 L / min. Heat was generated by a weak partial oxidation reaction that did not place importance on hydrogen production.

【0070】上記本発明第3の実施例に係る水素製造装
置の原燃料供給量の設定例によれば、メタノール、水、
空気を使った複合型水素製造装置の温度維持を容易にで
きる。
According to the setting example of the raw fuel supply amount of the hydrogen producing apparatus according to the third embodiment of the present invention, methanol, water,
It is possible to easily maintain the temperature of the combined hydrogen production device using air.

【0071】周辺部(図6)に配置した改質反応器群B
についてみると、低負荷運転モードでは弱い部分酸化反
応を併用する運転をし、高負荷運転モードでは併用改質
による水素製造をするように原燃料供給量を切り替える
ようにしたので、反応温度が下がりやすい複合型水素製
造装置の低負荷運転モードであっても、無駄のない水素
製造を応答性良く実施することができる。
Reforming reactor group B arranged in the peripheral portion (FIG. 6)
In the low load operation mode, the operation was performed with weak partial oxidation reaction in combination, and in the high load operation mode, the raw fuel supply was switched so that hydrogen was produced by combined reforming, so the reaction temperature decreased. Even in the low-load operation mode of the easy-to-use composite hydrogen production apparatus, wasteful hydrogen production can be performed with good responsiveness.

【0072】また、中心部(図6)に配置した改質反応
器Aについてみると、低負荷運転モードでは併用改質に
よる水素製造をし、高負荷運転モードでは当該改質反応
器の酸化反応比率を下げて発熱を抑えるようにしたの
で、高負荷運転モードでの過剰な温度上昇を抑制でき
る。
Further, regarding the reforming reactor A arranged in the central portion (FIG. 6), hydrogen is produced by the combined reforming in the low load operation mode, and the oxidation reaction of the reforming reactor is carried out in the high load operation mode. Since the ratio is reduced to suppress heat generation, it is possible to suppress an excessive temperature rise in the high load operation mode.

【0073】補足として、上記の水素製造量は一例とし
て示したものであり、特にその大きさに限るものではな
い。より多くの水素量が必要な場合は、改質反応器1本
あたりの水素製造量を増やすように触媒の種類や量を選
択できる。また、上記水素製造量を維持したまま、複合
型改質器を単位構成として、その数を増やすようにして
もよい。
As a supplement, the above-mentioned hydrogen production amount is shown as an example, and is not particularly limited to the size. When a larger amount of hydrogen is required, the type and amount of catalyst can be selected so as to increase the hydrogen production amount per reforming reactor. Further, the composite reformer may be used as a unit structure and the number thereof may be increased while maintaining the hydrogen production amount.

【0074】図8に、上記本発明第3の実施例に係る断
熱材の使用例を示す。
FIG. 8 shows an example of using the heat insulating material according to the third embodiment of the present invention.

【0075】本実施例では、図6の複合型改質器の構成
に加えて外部への放熱を抑える断熱材41を備えるよう
にした。図では省略しているが、改質反応器の入口・出
口にフランジを設ける場合には、当該フランジに断熱性
のよいパッキンやガスケットを使用すれば断熱に関して
効果的である。また、溶接などにより配管をする場合に
は、当該配管部を断熱材で囲むようにすればよい。この
ようにして、複合型改質器202を構成すると、低負荷
運転モードでの温度低下を抑制できるので好ましい。し
かしながら、反応と伝熱に関するシミュレーションの結
果、当該断熱手段のみによる方法では、反応温度を維持
するのが難しい場合のあることが分かった。何故なら、
実用的に利用可能な断熱材の種類や厚みを考えると、断
熱効果に限界があるからである。そこで、本実施例にお
いても、低負荷運転モードでは、改質反応器群Bにおい
て弱い部分酸化反応を併用するように原燃料供給量を切
り替えることが望ましい。逆に、高負荷運転モードで
は、断熱材を使うことで改質反応器全体の温度が上昇し
やすくなるが、既述のように改質反応器A(あるいはま
た改質反応器郡B)の発熱反応比率を抑えるように原燃
料供給量の制御をすれば、発熱量の調整が容易である。
In this embodiment, in addition to the structure of the composite reformer shown in FIG. 6, a heat insulating material 41 for suppressing heat radiation to the outside is provided. Although not shown in the figure, when flanges are provided at the inlet and outlet of the reforming reactor, it is effective for heat insulation to use a packing or gasket having good heat insulating properties for the flanges. Further, when the pipe is formed by welding or the like, the pipe portion may be surrounded by a heat insulating material. It is preferable to configure the composite reformer 202 in this manner, because it is possible to suppress the temperature decrease in the low load operation mode. However, as a result of simulation on reaction and heat transfer, it was found that it may be difficult to maintain the reaction temperature by the method using only the heat insulating means. Because,
This is because the heat insulating effect is limited in consideration of the types and thicknesses of heat insulating materials that can be practically used. Therefore, also in the present embodiment, in the low load operation mode, it is desirable to switch the raw fuel supply amount so that the weak partial oxidation reaction is also used in the reforming reactor group B. On the contrary, in the high load operation mode, the temperature of the entire reforming reactor is likely to rise by using the heat insulating material, but as described above, the temperature of the reforming reactor A (or the reforming reactor group B) is increased. If the raw fuel supply amount is controlled so as to suppress the exothermic reaction ratio, the heat generation amount can be easily adjusted.

【0076】図8に記載の断熱材を併用した複合型改質
器によれば、原燃料供給量の切り替え制御に構造上の工
夫として断熱材を併用することにより、反応温度の調整
・維持がより容易になる。逆に、温度変化幅の大きい複
合型水素製造装置では、上記原燃料供給量の切り替え制
御を併用し、高負荷運転モードでの温度上昇を抑制でき
るので、断熱材を着脱することなく、幅広い運転モード
で水素製造ができる。
According to the composite reformer combined with the heat insulating material shown in FIG. 8, the reaction temperature can be adjusted and maintained by using the heat insulating material as a structural measure for controlling the switching of the raw fuel supply amount. It will be easier. On the other hand, in a combined hydrogen production system with a wide range of temperature change, it is possible to suppress the temperature rise in the high load operation mode by using the above-mentioned raw fuel supply amount switching control together, so it is possible to operate in a wide range of operations without attaching or removing a heat insulating material. Hydrogen can be produced in mode.

【0077】図9に、上記第3の実施例に係る温度調節
手段の一例を示す。
FIG. 9 shows an example of the temperature adjusting means according to the third embodiment.

【0078】図中4aは、ベースロード運転用の改質反
応器Aである。9は、改質反応器Aの周囲に設けた温度
調節手段(燃焼器群)である。改質反応器や燃焼器は、
簡単には上記のようにステンレスなど腐食に強い金属材
料を加工して構成できる。91は、温度調節手段9の発
熱部であり、発熱反応のための燃焼触媒を充填してお
く。発熱部91では、発電手段(7)での余剰水素や、
その他燃焼のための燃料を燃焼させて熱を得るようにし
ている。充填する触媒としては、白金を担持させたアル
ミナ粒子などを使うことができる。粒状の触媒の代り
に、ハニカム状の触媒を使用してもよい。92は、温度
調節手段9の非発熱部である。非発熱部92には例えば
セラミックスペレットなど触媒作用のない部材を充填し
ており、燃焼反応が生じないようにしている。非発熱部
92は、特定の部材を充填する代りに、空間のままにし
ておいてもよい。非発熱部92の温度は専ら周囲との伝
熱によって決まる。このため、非発熱部92の一部は反
応を起こす改質反応器Aの温度より低くなり、改質反応
器Aに対する吸熱部として機能できる。つまり、当該温
度調整手段9は、加熱手段(発熱部91)と吸熱手段
(非発熱部92の一部)とを組み合わせた温度調節手段
であるといえる。
In the figure, 4a is a reforming reactor A for base load operation. 9 is a temperature adjusting means (combustor group) provided around the reforming reactor A. Reforming reactors and combustors
It can be easily constructed by processing a metal material resistant to corrosion such as stainless steel as described above. Reference numeral 91 denotes a heat generating portion of the temperature adjusting means 9, which is filled with a combustion catalyst for an exothermic reaction. In the heat generating part 91, excess hydrogen in the power generation means (7),
In addition, the fuel for combustion is burned to obtain heat. As the catalyst to be filled, alumina particles supporting platinum can be used. A honeycomb catalyst may be used instead of the granular catalyst. Reference numeral 92 is a non-heat generating portion of the temperature adjusting means 9. The non-heat generating portion 92 is filled with a member having no catalytic action, such as ceramic pellets, to prevent combustion reaction. The non-heat generating portion 92 may be left as a space instead of being filled with a specific member. The temperature of the non-heat generating portion 92 is determined solely by heat transfer with the surroundings. Therefore, a part of the non-heat generating portion 92 becomes lower than the temperature of the reforming reactor A in which the reaction occurs, and can function as a heat absorbing portion for the reforming reactor A. That is, it can be said that the temperature adjusting means 9 is a temperature adjusting means in which the heating means (heat generating portion 91) and the heat absorbing means (a part of the non-heat generating portion 92) are combined.

【0079】図10に、改質反応器Aの流れ方向の温度
分布(シミュレーション結果)を示す。
FIG. 10 shows a temperature distribution (simulation result) in the flow direction of the reforming reactor A.

【0080】図10の上段に、図9の温度調節手段を用
いない場合を、図10の下段に、図9の温度調節手段を
用いる場合を比較して示した。改質反応器Aと温度調節
手段には、同じ方向から原燃料の供給をするようにし
た。温度調節手段を用いることで、改質反応器出口側の
温度が上昇すると共に、最高温度の局在化が緩和されて
いることが分かる。出口側温度の上昇は、温度調節手段
の発熱部による発熱効果を反映している。これに対し、
最高温度局在化の緩和は、温度調節手段の非発熱部によ
る吸熱効果による。当該吸熱効果によって、改質反応器
Aの流れ方向への温度均一化を図ることができた。
The upper part of FIG. 10 shows the case where the temperature adjusting means of FIG. 9 is not used, and the lower part of FIG. 10 shows the comparison of the case where the temperature adjusting means of FIG. 9 is used. The raw fuel is supplied to the reforming reactor A and the temperature adjusting means from the same direction. It can be seen that by using the temperature adjusting means, the temperature on the outlet side of the reforming reactor rises and the localization of the maximum temperature is alleviated. The rise in the outlet temperature reflects the heat generation effect of the heat generating portion of the temperature adjusting means. In contrast,
The relaxation of the maximum temperature localization is due to the endothermic effect of the non-heat generating portion of the temperature adjusting means. Due to the endothermic effect, the temperature of the reforming reactor A in the flow direction could be made uniform.

【0081】補足として、上記温度調節手段には、改質
反応器Aと逆方向にガスを流すようにしてもよい。発熱
部の触媒燃焼は比較的反応速度が速いので、発熱部のピ
ークは、燃焼触媒のガス入口部に現れる。これにより、
改質反応器流れ方向の温度分布を変えることができる。
また、流れ方向の選択と共に、供給するガスの温度によ
っても当該温度分布を調節することができる。
As a supplement, a gas may flow through the temperature adjusting means in the direction opposite to that of the reforming reactor A. Since the catalytic combustion of the exothermic part has a relatively high reaction rate, the peak of the exothermic part appears at the gas inlet part of the combustion catalyst. This allows
The temperature distribution in the flow direction of the reforming reactor can be changed.
Further, the temperature distribution can be adjusted by the temperature of the supplied gas together with the selection of the flow direction.

【0082】上記第3の実施例に係る温度調節手段によ
れば、改質器出口温度を高く維持できると共に、改質反
応器流れ方向の温度分布を均一化できる。反応部温度の
均一化は水素製造装置にとって好ましい。局所的な温度
上昇を抑制すれば、触媒の局所的な熱劣化を抑制でき
る。また、温度が均一に維持できれば、ガス流速の変化
で燃焼位置がずれるような場合に、反応を安定に維持で
きる。
According to the temperature adjusting means of the third embodiment, the reformer outlet temperature can be maintained high and the temperature distribution in the reforming reactor flow direction can be made uniform. The homogenization of the reaction temperature is preferable for the hydrogen production device. If the local temperature rise is suppressed, the local thermal deterioration of the catalyst can be suppressed. Further, if the temperature can be maintained uniform, the reaction can be stably maintained when the combustion position is displaced due to the change of the gas flow velocity.

【0083】図11に、第4の実施例を示す。FIG. 11 shows a fourth embodiment.

【0084】本実施例では、上記第3の実施例と同様な
複合型反応器203をステンレスなど金属薄板のプレス
加工や溶接で構成する場合を示している。
In this embodiment, the case where the composite reactor 203 similar to that of the third embodiment is constituted by pressing or welding a thin metal plate such as stainless steel is shown.

【0085】図中21は、原燃料の供給部である。22
は、改質ガス(水素リッチガス)の取り出し部である。
これらは、図6で省略したフランジ部に対応する。4
a,bはそれぞれ、ベースロード運転用の改質反応器、
容量可変用の改質反応器であるが、図6の場合とは異な
り、矩形状に波板加工した金属薄板の凹凸部をもって改
質反応部とした(なお、この改質反応部をも含めて改質
反応器と総称する)。改質反応器群Aと改質反応器群B
とは、相互の伝熱を良好に維持するため、互いに隣接し
て配置するようにした。当該波板構造を、温度調節手段
9で挟むようにした。このようにすると、改質反応器群
A、Bと温度調節手段9とを相互に隣接して配置でき
る。もちろん、改質反応器群A、Bと温度調節手段9と
の配置は図11の構造に限るものではない。ここで温度
調節手段9は、金属薄板を断面が長方形のトンネル構造
になるように加工した。温度調節手段は、当該トンネル
構造の内部に配置する燃焼触媒位置を調節することで、
ガス流れ方向に、発熱部だけでなく非発熱部(吸熱部)
を設けることができる。ガスの入口の配管は、改質反応
器群毎にマニホルドでまとめて原燃料供給をするように
できる。また、ガスの出口の配管は並列に出力するばか
りでなく、マニホルドで1つにまとめた後、図2のシス
テム構成例で説明したようなCO変成やCO除去など後
段の処理をしてもよい。
Reference numeral 21 in the drawing denotes a raw fuel supply section. 22
Is an outlet for the reformed gas (hydrogen rich gas).
These correspond to the flange portions omitted in FIG. Four
a and b are reforming reactors for base load operation,
Although it is a reforming reactor for varying the capacity, unlike the case of FIG. 6, the unevenness portion of a metal thin plate processed into a rectangular corrugated plate serves as the reforming reaction portion (including this reforming reaction portion as well. Collectively referred to as the reforming reactor). Reforming reactor group A and reforming reactor group B
In order to maintain good mutual heat transfer, they are arranged adjacent to each other. The corrugated plate structure was sandwiched by the temperature adjusting means 9. By doing so, the reforming reactor groups A and B and the temperature adjusting means 9 can be arranged adjacent to each other. Of course, the arrangement of the reforming reactor groups A and B and the temperature adjusting means 9 is not limited to the structure shown in FIG. Here, the temperature adjusting means 9 worked a thin metal plate so as to form a tunnel structure having a rectangular cross section. The temperature adjusting means adjusts the position of the combustion catalyst arranged inside the tunnel structure,
Not only heat-generating part but also non-heat-generating part (heat absorbing part) in the gas flow direction
Can be provided. The gas inlet piping can be configured so that the raw fuel is supplied collectively by a manifold for each reforming reactor group. Further, not only the gas outlet pipes are output in parallel, but also after being combined into one by the manifold, the subsequent stage processing such as CO shift conversion and CO removal as described in the system configuration example of FIG. 2 may be performed. .

【0086】補足として、上記水素製造装置の改質反応
器とは、図11のように、必ずしも反応管としての独立
な構造を有する必要はない。つまり、本発明の対象とす
る複合型水素製造装置とは、独立した改質反応器をまと
めて複合化した水素製造装置ばかりでなく、相互伝熱が
可能な隔壁で隔てられた複数の改質反応部を有する水素
製造装置であってよい。
As a supplement, the reforming reactor of the hydrogen producing apparatus need not necessarily have an independent structure as a reaction tube as shown in FIG. In other words, the complex hydrogen production device targeted by the present invention is not only a hydrogen production device in which independent reforming reactors are integrated and combined, but also a plurality of reforming devices separated by partition walls capable of mutual heat transfer. It may be a hydrogen production device having a reaction part.

【0087】上記第4の実施例によれば、複数の金属反
応管を組み合わせる図6の場合と比較して、複合型反応
器の加工が容易であり、改質反応部相互の伝熱性も向上
するので、複合型水素製造装置として、実用に好ましい
構造を提供できる。
According to the fourth embodiment, as compared with the case of FIG. 6 in which a plurality of metal reaction tubes are combined, the composite reactor is easier to process and the heat transfer between the reforming reaction parts is also improved. Therefore, a structure preferable for practical use can be provided as the composite hydrogen production apparatus.

【0088】図12に、上記本発明に係る電子制御ユニ
ットの構成例を示す。本発明の特徴の一つは、複数の改
質反応器群を対象として運転モード毎に複数原燃料の供
給量制御をする点にある。改質反応器群の数が増えるに
従い、その操作は複雑になるが、市販されている1チッ
プマイコンを使えば、比較的簡単に上記供給量制御をす
ることができる。
FIG. 12 shows a structural example of the electronic control unit according to the present invention. One of the features of the present invention is to control the supply amount of a plurality of raw fuels for each operation mode targeting a plurality of reforming reactor groups. The operation becomes complicated as the number of reforming reactor groups increases, but the supply amount can be controlled relatively easily by using a commercially available one-chip microcomputer.

【0089】図中105は、運転モード指令など、外部
から与えられる信号である。83は、当該信号105を
マイコンで処理できるようにするための前処理手段であ
り、アナログ回路による電圧変換などの処理を含む。8
4は、入力信号をA/D変換するための入力処理手段で
ある。810は、入力信号に基づき、原燃料の供給量を
決定するための信号処理部である。信号処理に必要なタ
イマなどの機能を含めて信号処理部810とした。82
0は、当該処理に必要なプログラムやデータ(マップ)
などを格納するためのROM(read only memory)であ
る。821は、処理の途中結果を一時保管したり、更新
を要するデータ(マップ)を格納するためのRAM(ra
ndom access memory)である。ここで、更新を要するデ
ータとは、例えば、図4のような数値データであるが、
水素製造装置の反応温度など運転状態によって随時修正
したり更新したりする学習機能に対応可能なデータを示
す。あるいは、水素製造装置の停止時に装置の状態を記
憶し、次回立上げの際に、これを参照して装置を起動す
るような場合に一時的に保管し、起動停止毎に更新する
データもこれに含まれる。85は、処理結果をD/A変
換するための出力処理手段である。86は、処理の結果
得られた原燃料供給量を原燃料供給手段に指示するため
の後処理手段であり、ドライバ回路などのアナログ処理
を含む。106は、当該処理の結果得られた燃料供給指
令などの出力信号である。
Reference numeral 105 in the figure denotes a signal given from the outside, such as an operation mode command. Reference numeral 83 is a pre-processing unit for enabling the microcomputer 105 to process the signal 105, and includes processing such as voltage conversion by an analog circuit. 8
Reference numeral 4 is an input processing means for A / D converting the input signal. Reference numeral 810 is a signal processing unit for determining the supply amount of raw fuel based on the input signal. The signal processing unit 810 is configured to include functions such as a timer necessary for signal processing. 82
0 is the program or data (map) required for the process
A ROM (read only memory) for storing information such as. Reference numeral 821 denotes a RAM (ra) for temporarily storing an intermediate result of the processing and storing data (map) that needs updating.
ndom access memory). Here, the data that needs to be updated is, for example, numerical data as shown in FIG.
The data that can be used for the learning function that can be corrected or updated at any time depending on the operating conditions such as the reaction temperature of the hydrogen production device is shown. Alternatively, when the hydrogen production equipment is stopped, the state of the equipment is memorized, and when the equipment is started up next time with reference to this when starting up, it is temporarily stored, and the data updated every time the equipment is stopped include. Reference numeral 85 is an output processing means for D / A converting the processing result. Reference numeral 86 denotes post-processing means for instructing the raw fuel supply means of the raw fuel supply amount obtained as a result of the processing, and includes analog processing such as a driver circuit. Reference numeral 106 is an output signal such as a fuel supply command obtained as a result of the processing.

【0090】市販の1チップマイコンを使えば、図12
の点線で囲んだ部分を一つのチップに機能集積すること
ができる。これに周辺アナログ回路を含めて、原燃料切
り替え制御のための電子制御ユニットを構成できる。当
該1チップマイコンを駆動するための電源回路やクロッ
クの発振回路は、アナログ回路で構成できるが、図12
では省略している。
If a commercially available one-chip microcomputer is used, FIG.
The part surrounded by the dotted line can be functionally integrated into one chip. An electronic control unit for raw fuel switching control can be configured by including peripheral analog circuits. The power supply circuit and the clock oscillation circuit for driving the one-chip microcomputer can be configured by analog circuits.
Is omitted.

【0091】補足として、信号106として外部アクチ
ュエータ駆動のために大電圧や大電流が必要とされる場
合には、上記1チップマイコンに対して、過電圧・過電
流保護回路を別途設けるようにすればよい。それ以外の
場合は、ツエナーダイオードや、コンデンサによって簡
単な保護機能を追加するようにしてもよい。
As a supplement, when a large voltage or a large current is required for driving the external actuator as the signal 106, an overvoltage / overcurrent protection circuit may be provided separately for the one-chip microcomputer. Good. In other cases, a simple protection function may be added by a Zener diode or a capacitor.

【0092】上記本発明に係る電子制御ユニットによれ
ば、複数の改質反応器群から構成される複合型水素製造
装置の原燃料供給制御をソフト面において容易に実施す
ることができる。
According to the above electronic control unit of the present invention, the raw fuel supply control of the composite hydrogen production system composed of a plurality of reforming reactor groups can be easily implemented in terms of software.

【0093】特に複数の機能を集積化した1チップマイ
コンを使用すれば、制御ユニットを小型化でき、生産性
を向上できる。
Particularly, if a one-chip microcomputer in which a plurality of functions are integrated is used, the control unit can be downsized and the productivity can be improved.

【0094】汎用の1チップマイコンを使用すれば、改
質反応器の動作不良を検知して、原燃料供給量を切り替
えるといった高度な制御も容易にできる。これについ
て、次に説明する。
If a general-purpose one-chip microcomputer is used, it is possible to easily perform sophisticated control such as detecting the malfunction of the reforming reactor and switching the raw fuel supply amount. This will be described next.

【0095】図13に故障モードへの切り替え処理に関
するフローの一例を示す。複合型水素製造装置は複数の
改質反応器群から構成されるので、一つの改質反応器
群、例えば使用頻度の高い改質反応器群が動作不良にな
った場合、原燃料の供給制御によって別の改質反応器群
に原燃料供給量を割り当て直すことができる。これによ
って、水素製造装置として最低限の運転を継続できるよ
うにした。
FIG. 13 shows an example of the flow of processing for switching to the failure mode. Since the combined hydrogen production system is composed of multiple reformer reactor groups, if one reformer reactor group, such as a frequently used reformer reactor group, malfunctions, it will control the supply of raw fuel. The raw fuel supply amount can be reassigned to another reforming reactor group. As a result, the minimum operation of the hydrogen production device can be continued.

【0096】図13の例では、水素製造装置が故障であ
るかどうかの判断に発電手段(7)の電気的出力変化を
参照するようにした。より一般には、水素製造処理に係
る温度、あるいは当該水素を使って得られるエネルギー
出力などに係る量を検出する動作検出手段を用い、当該
動作検出手段の出力を参照するようにできる。動作検出
手段の例としては、温度センサや電流や電圧を測定する
ための手段などがある。高度な検出手段を使う代わり
に、熱電対や電気的抵抗などを動作検出手段としてもよ
い。動作検出手段によって検出された電圧値や電流値な
どの電気的出力が負荷命令に追随しているかどうかを判
断するには、例えば次のようにすればよい。所定の運転
モード切り替え時には、期待される出力が所定の時間で
得られているかどうかを信号処理部(810,81)におい
て判断する。これを簡単に実施するには、1チップマイ
コンに内蔵されるクロックを基に、当該運転モード切り
替え時からカウントを開始し、所定カウント(時間)後
に得られた検出値が、所定出力値に達しているか否かを
もって正常か否かを判断できる。判断の基準となる所定
出力値は、誤作動を防ぐために通常運転時の変動をマー
ジンとして含むようにする。あるいは、季節や環境の変
化、装置の経時変化に応じて当該所定出力値を変えるよ
うにしてもよい。一方、所定の運転モードで定常運転し
ている場合には、定期的に検出した検出値が所定の範囲
内にあるかどうかを信号処理部(810,81)において判
断する。これを簡単に実施するには、予め決めた出力の
上下限値と検出値との比較処理をすればよい。出力の上
下限値は、誤作動を防ぐために通常運転時の変動をマー
ジンとして含むようにする。あるいは、季節や環境の変
化、装置の経時変化に応じて当該所定上下限値を変える
ようにしてもよい。以上の診断は、両方実施してもよい
し、あるいは一方のみを実施するようにしてもよい。上
記診断により、正常な出力追随性が確認できず、故障と
判断された場合は、故障モードへの切り替えをする。当
該故障モードにおいて信号処理部(810,81)は、記
憶手段(82,821、あるいは820)から故障モードに応じ
た原燃料供給量を選択して読出し、その結果に基づき原
燃料供給手段(2)へ指令(104)を出す。図6に示した
複合型水素製造装置の場合、次のような対応ができる。
一例として、ベースロード運転に使用する改質反応器A
が故障し、低負荷運転モードで所定の水素製造量が得ら
れない場合、発電手段(7)の出力は所定値に達しない
ので、故障と判断できる。この場合、故障モードでは、
改質反応器Aへの原燃料供給を停止すると共に、容量可
変用に設けた改質反応器群Bの予め決めた一つを選択
し、改質反応器Aと同じ原燃料供給を開始する。発電手
段(7)の出力が所定値には達しないものの、その程度
が少ない場合には、改質反応器Aへの原燃料供給はその
ままに、改質反応器群Bの発熱量を増すようにパラメー
タyを調整してもよい。別の例として、改質反応器群の
何れかが故障し、高負荷運転モードで所定の水素製造量
が得られない場合、発電手段(7)の出力は所定値に達
しないので、故障と判断できる。この場合、改質反応器
群Bの発熱反応比率を下げて、水素製造量を上げるよう
にする。ここで、改質反応器Aが故障していた場合に
は、改質反応器群Bの水素製造でこれを補うことができ
る。また、改質反応器群Bの何れかが故障していた場合
には、改質反応器Aと正常に動作する改質反応器群Bで
水素製造を継続できる。更に別の例として、発電手段
(7)の出力が異常に上昇し、所定値以上になる場合に
も同様に故障と判断できる。当該出力上昇の程度が少な
い場合には、水素製造量を抑えるように原燃料供給量を
変えるようにする。また、当該出力上昇の程度が大きい
場合には、全ての改質反応器に対して原燃料の供給を停
止する。以上のように、故障モードでは、異常の程度に
基づきその内容を変えることができる。故障モードへの
移行を速やかにするために、あらかじめ予想される異常
モードごとに原燃料供給量のデータを記憶しておくよう
にできる。
In the example of FIG. 13, the change in the electrical output of the power generation means (7) is referred to in determining whether or not the hydrogen production device is in failure. More generally, it is possible to refer to the output of the operation detecting means by using the operation detecting means for detecting the temperature related to the hydrogen production process or the amount related to the energy output obtained by using the hydrogen. Examples of the operation detecting means include a temperature sensor and means for measuring current and voltage. Instead of using an advanced detection means, a thermocouple or an electric resistance may be used as the operation detection means. To determine whether or not the electrical output such as the voltage value or the current value detected by the operation detecting means follows the load command, for example, the following may be performed. At the time of switching a predetermined operation mode, the signal processing unit (810, 81) determines whether or not the expected output is obtained in a predetermined time. To implement this easily, start counting from the time when the operation mode is switched based on the clock built in the 1-chip microcomputer, and the detected value obtained after a predetermined count (time) reaches the predetermined output value. Whether or not it is normal can be determined. The predetermined output value serving as a criterion for determination includes a fluctuation during normal operation as a margin in order to prevent malfunction. Alternatively, the predetermined output value may be changed according to the change of the season or the environment, or the change of the device over time. On the other hand, in the case of steady operation in the predetermined operation mode, the signal processing unit (810, 81) determines whether or not the detection value detected periodically is within a predetermined range. In order to easily carry out this, it suffices to carry out a comparison process between the upper and lower limit values of the predetermined output and the detected value. The upper and lower limits of the output should include fluctuations during normal operation as a margin to prevent malfunction. Alternatively, the predetermined upper and lower limits may be changed according to changes in seasons and environments, and changes in the device over time. Both of the above diagnoses may be performed, or only one of them may be performed. When the normal output followability cannot be confirmed by the above diagnosis and it is determined that there is a failure, the mode is switched to the failure mode. In the failure mode, the signal processing unit (810, 81) selects and reads the raw fuel supply amount according to the failure mode from the storage means (82, 821, or 820), and based on the result, reads the raw fuel supply means (2 ) Command (104). In the case of the composite hydrogen generator shown in FIG. 6, the following measures can be taken.
As an example, the reforming reactor A used for base load operation
When a failure occurs and the predetermined hydrogen production amount cannot be obtained in the low load operation mode, the output of the power generation means (7) does not reach the predetermined value, so that it can be determined as a failure. In this case, in failure mode,
The raw fuel supply to the reforming reactor A is stopped, a predetermined one of the reforming reactor groups B provided for variable capacity is selected, and the same raw fuel supply as the reforming reactor A is started. . Although the output of the power generation means (7) does not reach the predetermined value, but when the degree is small, the heating value of the reforming reactor group B is increased while the raw fuel supply to the reforming reactor A is maintained. Alternatively, the parameter y may be adjusted. As another example, if one of the reforming reactor groups fails and a predetermined amount of hydrogen production cannot be obtained in the high load operation mode, the output of the power generation means (7) does not reach the predetermined value, so the failure occurs. I can judge. In this case, the exothermic reaction ratio of the reforming reactor group B is lowered to increase the hydrogen production amount. Here, if the reforming reactor A is out of order, it can be compensated by hydrogen production in the reforming reactor group B. Further, if any one of the reforming reactor group B is out of order, hydrogen production can be continued in the reforming reactor A and the reforming reactor group B which operates normally. As yet another example, when the output of the power generation means (7) rises abnormally and becomes equal to or higher than a predetermined value, it can be similarly judged as a failure. When the output increase is small, the raw fuel supply amount is changed so as to suppress the hydrogen production amount. When the degree of increase in the output is large, the supply of raw fuel to all reforming reactors is stopped. As described above, in the failure mode, the content can be changed based on the degree of abnormality. In order to speed up the transition to the failure mode, the raw fuel supply amount data can be stored in advance for each of the abnormal modes that are expected.

【0097】一つの原燃料供給制御で効果が得られない
場合は、カスケード的に別の処理を追加するようにして
もよい。あるいは、システムとして二次電池のような補
助的電源が使用可能な場合には、図13の点線で囲んだ
部分のように、原燃料供給量制御の前に当該補助的電源
を駆動して対応をするようにしてもよい。出力の異常上
昇に対処する場合には、点線部の処理を飛ばして、改質
反応器群への原燃料供給を停止せねばならない場合もあ
る。
When the effect cannot be obtained by one raw fuel supply control, another process may be added in cascade. Alternatively, when an auxiliary power source such as a secondary battery can be used as the system, the auxiliary power source is driven before the raw fuel supply amount control as shown by the portion surrounded by a dotted line in FIG. You may be allowed to do. When dealing with an abnormal increase in output, it may be necessary to skip the processing indicated by the dotted line and stop the supply of raw fuel to the reforming reactor group.

【0098】図13のフローでは、故障への緊急対応に
続いて、故障の警告を出すようにした。故障の程度が軽
度である場合には、例えば触媒の劣化開始を指摘するラ
ンプを点灯するなど、簡単なものであってよい。場合に
より、警告を省略してもよい。故障の程度が重度である
場合には、緊急避難的に水素製造を継続しているが、早
期に修理が必要であることを適切に表示するようにす
る。故障の程度に応じて、表示を変えるようにしてもよ
い。故障の程度は、例えば発電手段(7)の出力が所定
の閾値からどの程度外れているかを基に定量的に判断で
きる。あるいは、軽度の故障であっても、故障の発生頻
度を記録しておき、その頻度に基づいて重み付けして判
断してもよい。
In the flow of FIG. 13, a warning of failure is issued after the emergency response to the failure. When the degree of failure is slight, it may be as simple as turning on a lamp indicating the start of deterioration of the catalyst. In some cases, the warning may be omitted. If the degree of failure is severe, hydrogen production is being continued as an emergency evacuation, but an appropriate indication that repair is necessary is required at an early stage. The display may be changed according to the degree of failure. The degree of failure can be quantitatively determined based on, for example, how much the output of the power generation means (7) deviates from a predetermined threshold value. Alternatively, even in the case of a minor malfunction, the frequency of occurrence of the malfunction may be recorded and weighted based on the frequency.

【0099】上記本発明に係る故障モードへの切り替え
処理によれば、複合型水素製造装置において、改質反応
器群毎の原燃料供給量を独立に制御できるので、故障し
た改質反応器の役割を他の改質反応器で置き換える処理
を容易にできる。このようにすれば、例えばベースロー
ド運転に使用する改質反応器のように使用頻度が高く、
触媒劣化の可能性が大きい改質反応器を含むシステムで
あっても、当該改質反応器が故障しただけで、システム
全体が機能しなくなることがない。装置の故障に対し、
仮に短時間で完全な復旧ができない場合でも、例えば修
理工場までの車両の移動など、必要な緊急対応ができ
る。
According to the process for switching to the failure mode according to the present invention, the feed amount of the raw fuel for each reforming reactor group can be independently controlled in the combined hydrogen production apparatus, so that the malfunctioning reforming reactor can be controlled. The process of replacing the role with another reforming reactor can be facilitated. By doing this, for example, the frequency of use is high, such as in a reforming reactor used for base load operation,
Even in a system including a reforming reactor with a high possibility of catalyst deterioration, the entire system does not fail even if the reforming reactor fails. For equipment failure,
Even if complete restoration is not possible in a short time, necessary emergency measures such as moving the vehicle to a repair shop can be performed.

【0100】上記本発明に係る水素製造装置と当該水素
製造装置を用いた発電システムの応用例に、燃料電池発
電システムがある。
A fuel cell power generation system is an application example of the hydrogen production apparatus according to the present invention and a power generation system using the hydrogen production apparatus.

【0101】一例として、本発明に係る水素製造装置を
用いた燃料電池発電システムを搭載した移動体、特に車
両の場合を説明する。
As an example, the case of a moving body, particularly a vehicle, equipped with a fuel cell power generation system using the hydrogen production apparatus according to the present invention will be described.

【0102】図14に、メタノールを主な原燃料とする
PEFC搭載車両と、エンジン燃焼技術を適用したガソ
リンエンジン車両の効率比較を示す。横軸は出力[kW]
を、縦軸は熱効率[%]を示す。エンジンと比べて、燃料
電池は低出力域で効率が高いので、低出力域での使用頻
度が高い応用に向いている。一方、自動車の通常の市街
地走行をみると、その出力頻度のピークは、10kW以
下にあることが多い。これを『よく用いる出力域』とし
て図示した。つまり、燃料電池を搭載した車両は、通常
の市街地走行に適することが分かる。図6に示した水素
製造装置を例にみると、使用頻度の高い低出力領域では
ベースロード用改質反応器Aで主に水素を製造し、急加
速や負荷の大きい運転時のみ容量可変用改質反応器Bで
水素製造をすれば、無駄のない水素製造装置運転ができ
る。その特徴をまとめると次のようになる。 (1)起動時間 市街地走行には小型のベースロード改質反応器Aを最初
に起動すればよいので、起動時間を短縮できる。使用頻
度の低い容量可変用改質反応器群Bは、より長い時間を
かけてウォームアップすればよい。 (2)応答時間 1つの大きな改質反応器を複数の改質反応器に分解して
運転することに相当するので、低出力運転でも各反応管
内のガス流速(線速度)が低下しない。このため、応答
性を改善できる。 (3)制御性 1つの大きな改質反応器を複数改質反応器に分割したの
で、改質反応器ごとに最適な原料供給制御ができる。反
応の一様性・応答性は分割した改質反応器ごとに実現す
ればよく、制御の安定な実施に有利である。 (4)信頼性 使用頻度の高い改質反応器が何らかの理由で機能しなく
なっても、残りの改質反応器で水素供給を継続できる。
FIG. 14 shows a comparison of efficiency between a PEFC-equipped vehicle using methanol as a main raw fuel and a gasoline engine vehicle to which engine combustion technology is applied. The horizontal axis is the output [kW]
And the vertical axis represents thermal efficiency [%]. Compared with the engine, the fuel cell is more efficient in the low output range, so it is suitable for applications that are frequently used in the low output range. On the other hand, when the vehicle is normally driven in the city, the peak of the output frequency is often 10 kW or less. This is illustrated as a "frequently used output area". That is, it can be seen that the vehicle equipped with the fuel cell is suitable for normal city driving. Taking the hydrogen production device shown in Fig. 6 as an example, hydrogen is mainly produced in the base load reforming reactor A in the low output region where it is frequently used, and the capacity is variable only during sudden acceleration or heavy load operation. If hydrogen is produced in the reforming reactor B, it is possible to operate the hydrogen production apparatus without waste. The features are summarized below. (1) Start-up time Since the small base-load reforming reactor A may be started first for traveling in the city, the start-up time can be shortened. The variable capacity reforming reactor group B, which is less frequently used, may be warmed up over a longer period of time. (2) Response time Since it corresponds to operating by reforming one large reforming reactor into a plurality of reforming reactors, the gas flow velocity (linear velocity) in each reaction tube does not decrease even in low output operation. Therefore, the responsiveness can be improved. (3) Controllability Since one large reforming reactor is divided into a plurality of reforming reactors, it is possible to perform optimum raw material supply control for each reforming reactor. The uniformity and response of the reaction may be realized for each divided reforming reactor, which is advantageous for stable control. (4) Reliability Even if the frequently used reforming reactor fails for some reason, hydrogen supply can be continued in the remaining reforming reactors.

【0103】もちろん、運転モードを低負荷と高負荷の
2種に限る必要はない。更に細かく水素製造運転モード
を分割し、必要な出力域をカバーしてもよい。
Of course, the operation mode can be set to low load and high load.
There is no need to limit to two kinds. It is also possible to divide the hydrogen production operation mode more finely to cover the required output range.

【0104】上記水素製造装置と当該水素製造装置を用
いた燃料電池発電システムによれば、車両の運転パター
ンに適した水素製造が容易であるばかりでなく、ベース
ロード運転時の改質反応器Bで発熱反応(弱い部分酸化
反応)を併用するので、改質反応器Aの温度低下を抑制
できる。また、改質反応器の発熱反応比率を運転モード
毎に制御するので、高負荷運転モードでの温度過上昇の
抑制ができる。
According to the hydrogen production apparatus and the fuel cell power generation system using the hydrogen production apparatus, not only is it easy to produce hydrogen suitable for the operation pattern of the vehicle, but also the reforming reactor B during base load operation. Since the exothermic reaction (weak partial oxidation reaction) is also used in the above, the temperature decrease of the reforming reactor A can be suppressed. Further, since the exothermic reaction ratio of the reforming reactor is controlled for each operation mode, it is possible to suppress excessive temperature rise in the high load operation mode.

【0105】複合型改質器に係る上記の特長は、発電手
段の代わりに水素を直接燃焼させる内燃機関に搭載する
水素製造装置に対しても有効である。車両、船舶、航空
機などの移動体では、運転状態に応じて速やかな出力応
答を得ることが特に重要であるため、水素製造に対して
も高い応答性が求められるからである。水素製造装置の
応答がガスの配管長などの関係でやむを得ず間に合わな
い場合、二次電池など電力貯蔵手段を併用してシステム
構成する場合があるが、そうした場合でも、上記本発明
に係る水素製造装置を用いれば、当該電力貯蔵手段の容
量を小さくすることができ、システムの小型低コスト化
に貢献できる。
The above-described features of the composite reformer are also effective for a hydrogen production apparatus mounted on an internal combustion engine that directly burns hydrogen instead of the power generation means. This is because it is particularly important for a moving body such as a vehicle, a ship, and an aircraft to obtain a quick output response according to an operating state, and therefore high responsiveness to hydrogen production is required. If the response of the hydrogen production device is unavoidable due to the length of the gas pipe, etc., the system may be configured with an electric power storage means such as a secondary battery, but even in such a case, the hydrogen production device according to the present invention may be used. By using, it is possible to reduce the capacity of the power storage means, which contributes to the reduction in size and cost of the system.

【0106】複合型改質器に係る上記の特長は、また、
車載用ばかりでなく、一般の燃料電池を使った発電シス
テムにも役立つものである。当該燃料電池発電システム
としては、家庭用の分散電源、ホテルやコンビニエンス
ストアなどで使用する産業用分散電源、また災害時の可
搬電源や医療施設などのバックアップ電源などがある。
The above-mentioned features of the composite reformer are
It is useful not only for in-vehicle use, but also for power generation systems that use ordinary fuel cells. Examples of the fuel cell power generation system include a distributed power source for home use, an industrial distributed power source used in hotels and convenience stores, and a portable power source in the event of a disaster and a backup power source for medical facilities.

【0107】図15に、上記水素製造装置及び当該水素
製造装置を用いた発電システムを、各家庭に配置する定
置型分散電源に適用した場合の例を示す。
FIG. 15 shows an example in which the hydrogen production apparatus and the power generation system using the hydrogen production apparatus are applied to a stationary type distributed power source arranged in each home.

【0108】図中204が定置型分散電源であり、本発
明に係る水素製造装置と発電システムである燃料電池を
構成要素の少なくとも一部として含む。水素製造装置
は、外部から供給されるガスと空気、それに燃料電池発
電の結果生じる純水を原料として水素を製造する。原料
であるガスには、一例としてメタンを主成分とする天然
ガスを使用できる。ここで、当該発電システムに燃料電
池を使用する場合の特長は、発電だけでなく、燃料電池
排熱によって得られる温水を提供できる点にある。固体
高分子形燃焼電池の場合、発電時の温度は80℃程度で
あり、電池内部の温度は冷却水などを利用して調節す
る。そこで、電池の内部抵抗などで生じる余分な熱を冷
却により回収することで温水が得られる。但し、外部か
ら供給する水を燃料電池の冷却に直接使用すると、当該
水に含まれる不純物によって燃料電池に悪影響を及ぼす
場合がある。その場合は、熱交換機能を有する手段を用
いて、外部から供給する水を間接的に昇温すればよい。
昇温された温水は、例えば60℃くらいになるので、当
該温水を貯湯槽に蓄積すれば、台所や風呂あるいは手洗
いで使用する温水を給湯器に代って提供できる。加え
て、発電により得られた電力は、外部からの供給電力と
併せて家庭内の様々な電化製品の駆動に使用できるの
で、外部からの供給電力量を削減できる。もちろん、充
分な発電容量があれば、外部からの供給電力なしに電力
を賄うことができる。
In the figure, reference numeral 204 designates a stationary type distributed power source, which includes a hydrogen production apparatus according to the present invention and a fuel cell as a power generation system as at least a part of its constituent elements. The hydrogen production device produces hydrogen using gas and air supplied from the outside and pure water generated as a result of power generation in a fuel cell as raw materials. As a raw material gas, for example, natural gas containing methane as a main component can be used. Here, a feature of using a fuel cell in the power generation system is that not only power generation but also hot water obtained by exhaust heat of the fuel cell can be provided. In the case of a solid polymer combustion battery, the temperature during power generation is about 80 ° C., and the temperature inside the battery is adjusted using cooling water or the like. Therefore, hot water can be obtained by collecting excess heat generated by internal resistance of the battery by cooling. However, if the water supplied from the outside is directly used for cooling the fuel cell, impurities contained in the water may adversely affect the fuel cell. In that case, the temperature of the water supplied from the outside may be indirectly increased by using a means having a heat exchange function.
The temperature of the heated hot water is, for example, about 60 ° C. Therefore, if the hot water is stored in the hot water storage tank, hot water used in the kitchen, bath or hand washing can be provided instead of the water heater. In addition, since the electric power obtained by the power generation can be used together with the electric power supplied from the outside to drive various electric appliances in the home, the amount of electric power supplied from the outside can be reduced. Of course, if the power generation capacity is sufficient, the power can be supplied without the power supplied from the outside.

【0109】外部から供給する水の温度が低くて昇温が
不充分な場合、あるいは上記貯湯槽内の水温が低下する
場合には、例えば貯湯槽の入口、出口、あるいは内部に
加熱手段を設けてもよい。当該加熱手段は、外部から供
給される原料ガスの一部を燃焼させて温水を昇温する。
温度を検出するフィードバック制御を併用すれば、加熱
量や温水の流速を調節して、供給水温を所定温度に昇温
維持できる。
When the temperature of the water supplied from the outside is low and the temperature rise is insufficient, or when the temperature of the water in the hot water storage tank decreases, for example, heating means is provided at the inlet or outlet of the hot water storage tank or inside. May be. The heating means burns a part of the raw material gas supplied from the outside to raise the temperature of the hot water.
If feedback control for detecting the temperature is also used, the amount of heating and the flow rate of hot water can be adjusted to raise and maintain the supply water temperature at a predetermined temperature.

【0110】また、上記燃料電池の発電量が変動する場
合には、補助的な電力貯蔵手段を併用してもよい。当該
電力貯蔵手段には、充放電可能な二次電池を使うことが
できる。
When the power generation amount of the fuel cell fluctuates, auxiliary power storage means may be used together. A rechargeable secondary battery can be used as the power storage means.

【0111】上記水素製造装置によれば、装置の起動時
間を短くでき、温水や電力の使用状況に応じて、水素製
造量を速やかに切り替えることができる。幅広い水素製
造量に対して効率的な水素製造運転ができるので、実用
に供する発電システムを提供できる。
According to the above hydrogen production apparatus, the startup time of the apparatus can be shortened, and the hydrogen production amount can be swiftly switched according to the usage status of hot water or electric power. Since an efficient hydrogen production operation can be performed for a wide range of hydrogen production, a power generation system for practical use can be provided.

【0112】以上本実施例によれば、相互に伝熱可能な
複数の改質反応器を有する水素製造装置において、当該
複数の改質反応器を少なくとも2つの改質反応器群
(A,B,…)に分類し、当該改質反応器群の少なくとも
一つ(B)が所定の運転モードで部分酸化反応あるいは
酸化反応をするように供給原燃料の切り替え制御をし、
当該発熱反応の結果生じた熱を他の改質反応器群(A)
の水素製造に供する構造とした。
As described above, according to the present embodiment, in a hydrogen production apparatus having a plurality of reforming reactors capable of mutually transferring heat, the plurality of reforming reactors are connected to at least two reforming reactor groups (A, B). , ...), and switching control of the feed fuel is performed so that at least one of the reforming reactor groups (B) performs a partial oxidation reaction or an oxidation reaction in a predetermined operation mode,
The heat generated as a result of the exothermic reaction is transferred to another reforming reactor group (A).
The structure was used for hydrogen production.

【0113】当該水素製造装置では、所定の運転モード
で改質反応器群の一部を、水素の製造より発熱を重視す
る反応に切り替えて運転するようにしている。改質反応
器群相互の熱のやり取りを活用し、水素製造運転中の改
質反応器群(A)の反応温度低下を回避することで、水
素製造装置全体の改質効率を向上するようにしており、
複合型水素製造装置における低負荷運転モードでの反応
温度低下を回避できるようにした。
In the hydrogen production apparatus, a part of the reforming reactor group is operated in a predetermined operation mode by switching to a reaction in which heat generation is more important than hydrogen production. By utilizing the heat exchange between the reforming reactor groups to avoid lowering the reaction temperature of the reforming reactor group (A) during hydrogen production operation, it is possible to improve the reforming efficiency of the entire hydrogen producing device. And
It has become possible to avoid lowering the reaction temperature in the low load operation mode of the combined hydrogen production system.

【0114】また、別の手段は、相互に伝熱可能な複数
の改質反応器を有し、当該各改質反応器は発熱反応と吸
熱反応とを x :(1-x)の比率(xは発熱反応比率)で
組み合わせて水素を製造する水素製造装置であって、上
記複数の改質反応器を少なくとも2つの改質反応器群に
分類し、当該改質反応器群のうち少なくとも2つの改質
反応器群(A,B,…)それぞれの発熱反応比率 xA ,xB ,
…(0≦xA≦1,0≦xB≦1,…)の何れかが、運転モード
毎に異なる値となるように原燃料供給量の切り替え制御
をするようにした水素製造装置であり、また、上記運転
モードは、水素製造量が比較的少ない低負荷運転モード
(改質反応器群A,Bそれぞれの発熱反応比率xAL ,xBL
と、水素製造量が比較的多い高負荷運転モード(改質反
応器群A,Bそれぞれの発熱反応比率xA H,xB H)とを有
し、発熱反応比率が、xAL<xBL 且つ xBL>xBH となるよ
うに原燃料供給量を切り替え制御するようにした水素製
造装置であり、また、xAL>xAH となるように原燃料供給
量を切り替え制御するようにした水素製造装置であり、
更に、xBL=1 となるように原燃料供給量を切り替え制
御するようにした水素製造装置であり、加えて、上記2
つの改質反応器群(A,B)それぞれの単位時間当りの合
計水素製造量を、上記低負荷運転モードでそれぞれYA L,
YB Lとする場合、YAL>YBL 且つYBL≠0 とした水素製造
装置である。
Further, another means has a plurality of reforming reactors capable of mutually transferring heat, and each reforming reactor has an exothermic reaction and an endothermic reaction in the ratio x: (1-x) ( x is an exothermic reaction ratio) to produce hydrogen in combination, and the plurality of reforming reactors are classified into at least two reforming reactor groups, and at least two of the reforming reactor groups are combined. Exothermic reaction ratios x A , x B , of each reforming reactor group (A, B, ...)
It is a hydrogen production device that controls the switching of the raw fuel supply amount so that any one of (0 ≤ x A ≤ 1, 0 ≤ x B ≤ 1, ...) becomes a different value for each operation mode. In addition, the above operation mode is a low load operation mode in which the hydrogen production amount is relatively small (exothermic reaction ratio x AL , x BL of each of the reforming reactor groups A and B)
And a high load operation mode in which the hydrogen production amount is relatively large (exothermic reaction ratio x A H, x B H of each of the reforming reactor groups A and B), and the exothermic reaction ratio is x AL <x BL In addition, it is a hydrogen production device that switches and controls the amount of raw fuel supply so that x BL > x BH, and that controls hydrogen supply so that x AL > x AH. Manufacturing equipment,
Furthermore, it is a hydrogen production device in which the amount of raw fuel supply is switched and controlled so that x BL = 1.
The total amount of hydrogen produced per unit time for each of the two reforming reactor groups (A, B) is calculated by Y A L,
If the Y B L, a hydrogen production apparatus and Y AL> Y BL and Y BL ≠ 0.

【0115】当該水素製造装置では、改質反応器群毎に
供給原燃料の割合を切り替え制御するようにしている。
その際、供給原燃料の割合は、発熱反応と吸熱反応の割
合を指定する発熱反応比率xが所定の値となるように決
めた。各改質反応器群の発熱反応比率を運転モード毎に
切り替えて、複合型水素製造装置全体で適切な反応温度
が維持できるようにした。特に、x=1 の場合は、当該
発熱反応比率を満たすように運転をする改質反応器群で
は、発熱反応のみが進行する。この場合、当該改質反応
器群を熱源として用いる効果が大きい。加えて、上記2
つの改質反応器群(A,B)それぞれの単位時間当りの合
計水素製造量を、上記低負荷運転モードでそれぞれYA L,
YB Lとし、当該低負荷運転モードで YAL>YBL 且つ YBL
0 とする場合は、改質反応器群Bにおいて発熱反応であ
りながら、正味僅かではあるが水素を製造するようにし
ている。具体例として、改質反応器Bでは水素製造量を
重視しない弱い部分酸化反応をさせるようにした。
In the hydrogen producing apparatus, the ratio of the raw fuel to be supplied is switched and controlled for each reforming reactor group.
At that time, the ratio of the supplied raw fuel was determined so that the exothermic reaction ratio x designating the ratio of the exothermic reaction and the endothermic reaction would be a predetermined value. The exothermic reaction ratio of each reforming reactor group was switched for each operation mode so that an appropriate reaction temperature could be maintained in the entire combined hydrogen production system. Particularly, when x = 1, only the exothermic reaction proceeds in the reforming reactor group that operates so as to satisfy the exothermic reaction ratio. In this case, the effect of using the reforming reactor group as a heat source is great. In addition, the above 2
The total amount of hydrogen produced per unit time for each of the two reforming reactor groups (A, B) is calculated by Y A L,
Y B L , Y AL > Y BL and Y BL
When it is set to 0, the reforming reactor group B is an exothermic reaction, but produces a slight amount of hydrogen. As a specific example, in the reforming reactor B, a weak partial oxidation reaction is performed in which importance is not placed on the hydrogen production amount.

【0116】また、別の手段は、上記水素製造装置にお
いて、改質反応器群Bの各改質反応器は、改質反応器群
Aの少なくとも一つの改質反応器と隣接して配置するよ
うにし、相互に伝熱可能とした水素製造装置であり、ま
た、当該水素製造装置において、上記改質反応器群の少
なくとも一部を加熱する加熱手段を有するようにした水
素製造装置であり、また、当該水素製造装置において、
上記改質反応器群の少なくとも一部を冷却する吸熱手段
を有するようにした水素製造装置であり、また、当該水
素製造装置において、上記改質反応器群全体を外部から
断熱する断熱手段を有するようにした水素製造装置であ
り、更に、複数の改質反応器の反応部を、相互に伝熱可
能な隔壁で隔てた水素製造装置である。
Another means is to arrange each reforming reactor of the reforming reactor group B in the above hydrogen producing apparatus so as to be adjacent to at least one reforming reactor of the reforming reactor group A. Thus, the hydrogen production apparatus capable of mutually heat transfer, and in the hydrogen production apparatus, a hydrogen production apparatus having a heating means for heating at least a part of the reforming reactor group, Further, in the hydrogen production device,
A hydrogen producing apparatus having an endothermic means for cooling at least a part of the reforming reactor group, and further comprising a heat insulating means for thermally insulating the entire reforming reactor group from the outside in the hydrogen producing apparatus. The hydrogen production device is configured as described above, and further, the reaction devices of the plurality of reforming reactors are separated by a partition wall capable of mutually conducting heat.

【0117】当該水素製造装置では、改質反応器群相互
の伝熱を効率的に実施できるように、改質反応器群の配
置をした。また、燃焼器などの加熱手段を併用すること
で、温度管理を容易にしている。当該燃焼器には、燃料
電池での余剰水素などを燃料に供給すれば、システムと
しての熱効率を向上できる。また、当該燃焼器などの加
熱手段に一部非発熱部を設けることで、これを吸熱手段
として上記改質反応器の局所的な温度上昇を抑制するよ
うにしている。上記加熱手段と吸熱手段とを組み合わせ
ることで、上記改質反応器群のガス流れ方向について最
適な温度プロファイルを与えるようにした。また、上記
改質反応器群全体を外部から断熱することで、反応温度
の維持を容易にしている。更に、上記水素製造装置の少
なくとも一部をステンレスなど金属薄板のプレス加工や
溶接によって構成することで、複数の改質反応器を組み
合わせる構造でありながら、全体を小型・軽量にするよ
うにしている。
In the hydrogen producing apparatus, the reforming reactor groups are arranged so that heat can be efficiently transferred between the reforming reactor groups. Moreover, temperature control is facilitated by using a heating means such as a combustor together. If the surplus hydrogen in the fuel cell is supplied to the combustor as fuel, the thermal efficiency of the system can be improved. Further, by partially providing a non-heat generating portion in the heating means such as the combustor, the local temperature rise of the reforming reactor is suppressed by using this as a heat absorbing means. By combining the heating means and the endothermic means, an optimum temperature profile in the gas flow direction of the reforming reactor group is provided. Moreover, the reaction temperature is easily maintained by insulating the entire reforming reactor group from the outside. Furthermore, by constructing at least a part of the hydrogen production device by pressing or welding a thin metal plate such as stainless steel, it is possible to reduce the size and weight of the entire structure while combining a plurality of reforming reactors. .

【0118】また、別の手段は、上記水素製造装置にお
いて、原燃料供給量の切り替え制御をする電子制御ユニ
ット(ECU)を有し、当該ECUは1チップマイコン
によって当該切り替え制御のための処理をするようにし
た水素製造装置であり、また、一つの改質反応器群が動
作不良になった場合、これを検知して他の改質反応器群
に役割を切り替えるための原燃料供給量切り替え制御を
するようにした水素製造装置である。
Further, another means has an electronic control unit (ECU) for controlling the switching of the raw fuel supply amount in the hydrogen production apparatus, and the ECU carries out the processing for the switching control by a one-chip microcomputer. The hydrogen production device is designed to operate, and when one reforming reactor group malfunctions, it detects it and switches the role to the other reforming reactor group. It is a hydrogen production device that is controlled.

【0119】当該水素製造装置では、複数の改質反応器
群に対する運転モード毎の原燃料供給量の切り替えを、
マイコンで制御するようにしている。当該マイコンとし
て、汎用の1チップマイコンとすれば、比較的安価に多
様な切り替え制御を実施できる。複合型水素製造装置は
多くの改質反応器を有するので、原燃料供給量の多様な
切り替え制御が容易にできることは実用面で重要であ
る。また同時に、改質器の動作不良を検知して、原燃料
供給量を切り替えるといった高度な制御も容易にでき
る。複合型水素製造装置の一つの改質反応器群、例えば
使用頻度の高い改質反応器群が動作不良になった場合、
原燃料の供給制御によって別の改質反応器群に必要な原
燃料供給量を割り当て直し、水素製造装置としての運転
を継続できるようにした。装置の故障に対し、短時間で
完全な復旧ができない場合でも、例えば車載応用につい
てみると、修理工場までの車両の移動など、必要な緊急
対応ができるようにしている。このような緊急時の対応
は、船舶や飛行機など他の移動体においてももちろん重
要である。
In the hydrogen production apparatus, switching of the raw fuel supply amount for each operation mode for a plurality of reforming reactor groups is performed.
It is controlled by a microcomputer. If the general-purpose one-chip microcomputer is used as the microcomputer, various switching controls can be implemented at a relatively low cost. Since the combined hydrogen production system has many reforming reactors, it is important for practical use that various switching control of the raw fuel supply amount can be easily performed. At the same time, it is possible to easily perform advanced control such as detecting a malfunction of the reformer and switching the raw fuel supply amount. When one reforming reactor group of the composite hydrogen production device, for example, a frequently used reforming reactor group, malfunctions,
By controlling the supply of raw fuel, the required amount of raw fuel supply was reassigned to another reforming reactor group so that the hydrogen production device could continue to operate. Even if the device cannot be completely restored in a short time due to a failure of the device, for example, in the case of in-vehicle application, necessary emergency measures such as moving the vehicle to a repair shop can be performed. Such an emergency response is of course important for other moving bodies such as ships and airplanes.

【0120】更に、水素製造装置の応用として、当該水
素製造装置を内部水素供給源として用いた燃料電池発電
システムがある。
Furthermore, as an application of the hydrogen production apparatus, there is a fuel cell power generation system using the hydrogen production apparatus as an internal hydrogen supply source.

【0121】当該燃料電池発電システムでは、水素製造
の起動性・応答性を高めることができる。ユーザサイド
からは使い勝手のよい、またメーカサイドからみると制
御性のよい燃料電池発電システムを提供するようにして
いる。
In the fuel cell power generation system, it is possible to enhance the startability / responsiveness of hydrogen production. We are trying to provide a fuel cell power generation system that is easy to use from the user side and has good controllability from the manufacturer side.

【0122】水素製造の起動性・応答性への要求は、特
に、車両など移動体への応用において大きい。車両の発
進や加減速など、負荷変動が大きい環境で原料水素を供
給する必要があるからである。これに対する解決の手段
は、上記水素製造装置を、車両や船舶、航空機など移動
体上に設ける。
[0122] The demand for hydrogen production startability and responsiveness is particularly great in applications to moving bodies such as vehicles. This is because it is necessary to supply the raw material hydrogen in an environment where load changes are large, such as when the vehicle starts or accelerates or decelerates. As a means for solving this, the hydrogen production device is provided on a moving body such as a vehicle, a ship, or an aircraft.

【0123】当該水素製造装置搭載移動体では、上記改
質反応器群Aを低負荷から高負荷に渡って水素製造をす
るベースロード運転用に使用し、また、上記改質反応器
群Bを比較的大きな加速時などに限って主な水素製造を
開始する容量可変用に使用することで、起動性・応答性
に優れ、且つ運転モードごとに熱的な無駄を抑えた移動
体を提供することができる。
In the mobile unit equipped with the hydrogen producing apparatus, the reforming reactor group A is used for the base load operation for producing hydrogen from a low load to a high load, and the reforming reactor group B is used. It provides a moving body that has excellent startability and responsiveness and uses less thermal waste for each operation mode by using it for variable capacity, which starts the main hydrogen production only during relatively large acceleration. be able to.

【0124】[0124]

【発明の効果】本発明によれば、複数の改質反応器を組
み合わせて運転する水素製造装置において、水素製造量
の大小に依らず、運転中の改質反応器温度を最適に維持
することができる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, in a hydrogen production apparatus in which a plurality of reforming reactors are operated in combination, the reforming reactor temperature during the operation can be optimally maintained regardless of the amount of hydrogen production. You can

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

【図1】本発明の第1の実施例に係わる水素製造装置及
び当該水素製造装置を用いた発電システムの説明図。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a hydrogen production apparatus according to a first embodiment of the present invention and a power generation system using the hydrogen production apparatus.

【図2】本発明の第2の実施例に係わる水素製造装置及
び当該水素製造装置を用いた発電システムの説明図。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a hydrogen producing apparatus according to a second embodiment of the present invention and a power generation system using the hydrogen producing apparatus.

【図3】メタノールを主原燃料とする発熱反応、吸熱反
応、及び両者の併用反応の説明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an exothermic reaction using methanol as a main raw fuel, an endothermic reaction, and a combined reaction of both.

【図4】本発明の第2の実施例に係る原燃料供給量デー
タの説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram of raw fuel supply amount data according to the second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施例に係る水素製造量の説明
図。
FIG. 5 is an explanatory diagram of the hydrogen production amount according to the second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3の実施例に係わる水素製造装置の
説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a hydrogen production device according to a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3の実施例に係る原燃料供給量デー
タの説明図。
FIG. 7 is an explanatory diagram of raw fuel supply amount data according to the third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3の実施例に係わる断熱材の説明
図。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a heat insulating material according to a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3の実施例に係わる温度調節手段の
説明図。
FIG. 9 is an explanatory view of temperature adjusting means according to a third embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3の実施例に係わる温度調節手段
の効果を示すシミュレーション結果の一例。
FIG. 10 is an example of a simulation result showing the effect of the temperature adjusting means according to the third embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第4の実施例に係わる水素製造装置
の説明図。
FIG. 11 is an explanatory diagram of a hydrogen production device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図12】本発明に係る原燃料供給制御をする電子制御
ユニット構成の説明図。
FIG. 12 is an explanatory diagram of a configuration of an electronic control unit for controlling raw fuel supply according to the present invention.

【図13】本発明に係る故障モードの切り替えフローの
一例。
FIG. 13 is an example of a failure mode switching flow according to the present invention.

【図14】燃料電池搭載車両とガソリンエンジン車両そ
れぞれの出力と効率との関係、並びに各改質反応器群の
運転方法。
FIG. 14 shows the relationship between the output and efficiency of a fuel cell vehicle and a gasoline engine vehicle, and how to operate each reforming reactor group.

【図15】本発明に係る水素製造装置を用いた発電シス
テムを使った家庭用定置型分散電源(給湯源)の説明
図。
FIG. 15 is an explanatory diagram of a household stationary distributed power supply (hot water supply source) using a power generation system using a hydrogen production device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…改質反応器の原燃料、11…酸素(空気、酸化
剤)、12…メタノール、13…水、2,2a,b…原
燃料供給手段、21…原燃料供給部、22…改質ガス取
り出し部、3a,b…前処理手段、4a,b…改質反応
器(群)、5…CO変成手段、6…CO除去手段、7…
発電手段(あるいは水素を利用する動力発生手段であっ
てもよい)、81…処理手段、82…記憶手段、83…
前処理手段(アナログ処理)、84…入力処理手段(A
/D変換)、85…出力処理手段(D/A変換)、86
…後処理手段(アナログ処理)、800…1チップマイ
コン、810…信号処理部(クロックなどの機能を含
む)、820…記憶手段(RAM)、821…記憶手段
(ROM)、9…燃焼器群(温度調節手段)、91…温
度調節手段の発熱部、92…温度調節手段の非発熱部
(吸熱部を含む)、101…運転モード指令、102…
改質反応器の温度情報、103…発電手段の運転情報
(出力・負荷に係わる情報を含む)、104,104
a,b…燃料供給量指令、105…電子制御ユニットへ
の入力信号、106…電子制御ユニットからの出力信
号、200…複合型反応器、201…複合型反応器の単
位構成例、202…断熱材を有する複合型反応器の単位
構成例、203…金属薄板を各して構成した複合型反応
器の単位構成例、204…本発明に係る水素製造装置を
用いた発電システムによる家庭用定置型分散電源(給湯
源)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Raw fuel of a reforming reactor, 11 ... Oxygen (air, oxidizer), 12 ... Methanol, 13 ... Water, 2, 2a, b ... Raw fuel supply means, 21 ... Raw fuel supply part, 22 ... Reforming Gas extraction section 3a, b ... Pretreatment means, 4a, b ... Reforming reactor (group), 5 ... CO shift conversion means, 6 ... CO removal means, 7 ...
Power generation means (or may be power generation means using hydrogen), 81 ... Processing means, 82 ... Storage means, 83 ...
Pre-processing means (analog processing), 84 ... Input processing means (A
/ D conversion), 85 ... Output processing means (D / A conversion), 86
... post-processing means (analog processing), 800 ... 1-chip microcomputer, 810 ... signal processing section (including functions such as clock), 820 ... storage means (RAM), 821 ... storage means (ROM), 9 ... combustor group (Temperature control means), 91 ... Heat generation part of temperature control means, 92 ... Non-heat generation part (including heat absorption part) of temperature control means, 101 ... Operation mode command, 102 ...
Reformation reactor temperature information, 103 ... Operation information of power generation means (including information on output / load), 104, 104
a, b ... Fuel supply amount command, 105 ... Input signal to electronic control unit, 106 ... Output signal from electronic control unit, 200 ... Composite reactor, 201 ... Unit configuration example of composite reactor, 202 ... Adiabatic Unit configuration example of a composite reactor having a material, 203 ... Unit configuration example of a composite reactor configured by forming each thin metal plate, 204 ... Household stationary type by a power generation system using the hydrogen production device according to the present invention Distributed power source (hot water source).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加茂 友一 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Fターム(参考) 4G140 EA02 EA03 EA06 EA07 EB12 EB42 EB43 EB44 5H027 AA02 BA01 BA13    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yuichi Kamo             7-1-1, Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Prefecture             Inside the Hitachi Research Laboratory, Hitachi Ltd. F term (reference) 4G140 EA02 EA03 EA06 EA07 EB12                       EB42 EB43 EB44                 5H027 AA02 BA01 BA13

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数の改質反応器を有する水素製造装置で
あって、 上記複数の改質反応器を少なくとも2つの改質反応器群
(A,B,…)に分類し、当該改質反応器群の少なくとも
一つ(B)が所定の運転モードで部分酸化反応あるいは
酸化反応をするように供給原燃料の切り替え制御をし、
その発熱反応の結果生じた熱を他の改質反応器群(A)
の水素製造に供する構造としたことを特徴とする水素製
造装置。
1. A hydrogen generator having a plurality of reforming reactors, wherein the plurality of reforming reactors are classified into at least two reforming reactor groups (A, B, ...) And the reforming is performed. At least one of the reactor groups (B) controls the switching of the raw feed fuel so that the partial oxidation reaction or the oxidation reaction is performed in a predetermined operation mode,
The heat generated as a result of the exothermic reaction is transferred to another reforming reactor group (A).
A hydrogen production device having a structure for use in hydrogen production.
【請求項2】相互に伝熱可能な複数の改質反応器を有
し、当該各改質反応器は所定の発熱反応と吸熱反応とを
x :(1-x)の比率(xを発熱反応比率と呼ぶことにす
る)で組み合わせて水素を製造する水素製造装置であっ
て、 上記複数の改質反応器を少なくとも2つの改質反応器群
に分類し、当該改質反応器群のうち少なくとも2つの改
質反応器群(A,B,…)それぞれの発熱反応比率 xA ,xB
,…(0≦xA≦1,0≦xB≦1,…)の何れかが、運転モー
ド毎に異なる値となるように原燃料供給量の切り替え制
御をするようにしたことを特徴とする水素製造装置。
2. A plurality of reforming reactors capable of mutually transferring heat, each reforming reactor having a predetermined exothermic reaction and endothermic reaction.
A hydrogen production apparatus for producing hydrogen by combining at a ratio of x: (1-x) (x is referred to as an exothermic reaction ratio), wherein the plurality of reforming reactors are at least two reforming reactors. Exothermic reaction ratios x A and x B of at least two reforming reactor groups (A, B, ...) Of the reforming reactor groups.
, (0 ≤ x A ≤ 1, 0 ≤ x B ≤ 1, ...) is controlled so that the raw fuel supply amount is switched so as to have a different value for each operation mode. Hydrogen production equipment.
【請求項3】請求項2において、 上記改質反応器群には、A,B2つの改質反応器群があ
り、 上記運転モードには、水素製造量が比較的少ない低負荷
運転モード(改質反応器群A,Bそれぞれの発熱反応比率
xAL ,xBL)と、水素製造量が比較的多い高負荷運転モー
ド(改質反応器群A,Bそれぞれの発熱反応比率x
A H,xB H)の2つの運転モードがあり、 xAL<xBL 且つ xBL>xBH となるように原燃料供給量の切
り替え制御をするようにしたことを特徴とする水素製造
装置。
3. The reforming reactor group according to claim 2, wherein the reforming reactor group includes two reforming reactor groups A and B, and the operation mode includes a low load operation mode (a modified Exothermic reaction ratio of quality reactor groups A and B
x AL , x BL ) and the high load operation mode in which the hydrogen production amount is relatively large (exothermic reaction ratio x for each of the reforming reactor groups A and B)
A H, there are two operation modes of the x B H), x AL < x BL and x BL> hydrogen generating device being characterized in that so as to switch between control of the raw fuel supply amount so that the x BH .
【請求項4】請求項3において、 更に、xAL>xAH となるように原燃料供給量の切り替え制
御するようにしたことを特徴とする水素製造装置。
4. The hydrogen generator according to claim 3, further comprising switching control of the raw fuel supply amount so that x AL > x AH .
【請求項5】請求項3または4において、 更に、xBL=1 となるように原燃料供給量の切り替え制
御するようにしたことを特徴とする水素製造装置。
5. The hydrogen generator according to claim 3 or 4, further comprising switching control of the raw fuel supply amount so that x BL = 1.
【請求項6】請求項2〜5のいずれか1項において、 上記2つの改質反応器群(A,B)それぞれの単位時間当
りの合計水素製造量を、上記低負荷運転モードにおいて
それぞれYA L,YB Lとする場合、当該低負荷運転モードで
YAL>YBL 且つ YBL≠0 としたことを特徴とする水素製
造装置。
6. The total hydrogen production amount per unit time of each of the two reforming reactor groups (A, B) according to any one of claims 2 to 5, which is Y in the low load operation mode. In case of A L, Y B L , in the low load operation mode
A hydrogen production apparatus characterized in that Y AL > Y BL and Y BL ≠ 0.
【請求項7】請求項1または2において、 上記改質反応器群Bの各改質反応器は、上記改質反応器
群Aの少なくとも一つの改質反応器と隣接して配置し、
相互に伝熱可能としたことを特徴とする水素製造装置。
7. The reforming reactor of the reforming reactor group B according to claim 1 or 2, is arranged adjacent to at least one reforming reactor of the reforming reactor group A,
A hydrogen production device characterized in that they can mutually transfer heat.
【請求項8】請求項7において、 上記水素製造装置は、上記改質反応器群の少なくとも一
部を加熱する加熱手段を有することを特徴とする水素製
造装置。
8. The hydrogen production apparatus according to claim 7, wherein the hydrogen production apparatus has heating means for heating at least a part of the reforming reactor group.
【請求項9】請求項7において、 上記水素製造装置は、上記改質反応器群の少なくとも一
部を冷却する吸熱手段を有することを特徴とする水素製
造装置。
9. The hydrogen producing apparatus according to claim 7, wherein the hydrogen producing apparatus has a heat absorbing means for cooling at least a part of the reforming reactor group.
【請求項10】請求項7において、 上記水素製造装置は、上記改質反応器群全体を外部から
断熱する断熱手段を有することを特徴とする水素製造装
置。
10. The hydrogen producing apparatus according to claim 7, wherein the hydrogen producing apparatus has heat insulating means for thermally insulating the entire reforming reactor group from the outside.
【請求項11】請求項7において、 上記水素製造装置は、複数の改質反応器の反応部を、相
互に伝熱可能な隔壁で隔てたことを特徴とする水素製造
装置。
11. The hydrogen production apparatus according to claim 7, wherein the reaction sections of the plurality of reforming reactors are separated by partition walls that can transfer heat to each other.
【請求項12】請求項1または2において、 上記水素製造装置は、原燃料供給量の切り替え制御をす
る電子制御ユニット(ECU)を有し、当該ECUは1
チップマイコンによって上記切り替え制御のための処理
をするようにしたことを特徴とする水素製造装置。
12. The hydrogen producing apparatus according to claim 1 or 2, further comprising an electronic control unit (ECU) for controlling switching of a raw fuel supply amount, and the ECU is 1
A hydrogen production device characterized in that a processing for the switching control is performed by a chip microcomputer.
【請求項13】複数の改質反応器群を有する水素製造装
置であって、 上記改質反応器群のうち一つの改質反応器群が動作不良
になった場合、これを検知して他の改質反応器群に役割
を切り替えるように原燃料供給量の切り替え制御をする
ようにしたことを特徴とする水素製造装置。
13. A hydrogen generator having a plurality of reforming reactor groups, wherein when one reforming reactor group of the reforming reactor groups malfunctions, this is detected and other The hydrogen production apparatus is characterized in that the control of switching the supply amount of the raw fuel is performed so as to switch the role to the reforming reactor group.
【請求項14】請求項1〜13のいずれか1項に記載の
水素製造装置を備えた燃料電池発電システム。
14. A fuel cell power generation system comprising the hydrogen production device according to claim 1.
【請求項15】請求項1〜13のいずれか1項に記載の
水素製造装置を、車両、船舶、航空機などの移動体上に
設けたことを特徴とする水素製造装置搭載移動体。
15. A hydrogen production device-equipped mobile body, comprising the hydrogen production device according to any one of claims 1 to 13 provided on a mobile body such as a vehicle, a ship, or an aircraft.
【請求項16】少なくとも二組の改質反応器群A,Bを
有し、要求水素製造量に応じて改質反応器群それぞれの
運転状態を切り替える水素製造装置の運転法であって、 水素製造量が比較的少ない低負荷運転モードでは、改質
反応器群Aにおいて併用改質による水素製造をし、待機
状態にある改質反応器群Bでは部分酸化反応をさせて装
置全体の温度低下を抑制するようにしたことを特徴とす
る水素製造装置の運転法。
16. A method for operating a hydrogen production apparatus, comprising at least two sets of reforming reactor groups A and B, wherein the operating states of the respective reforming reactor groups are switched according to the required hydrogen production amount. In the low load operation mode where the production amount is relatively small, hydrogen is produced by the combined reforming in the reforming reactor group A, and the partial oxidation reaction is caused in the reforming reactor group B in the standby state to lower the temperature of the entire apparatus. A method for operating a hydrogen production apparatus, which is characterized in that
【請求項17】少なくとも二組の改質反応器群A,Bを
有し、要求水素製造量に応じて改質反応器群それぞれの
運転状態を切り替える水素製造装置の運転法であって、 水素製造量が比較的多い高負荷運転モードでは、待機状
態にあった改質反応器群Bで併用改質による水素製造を
開始すると共に、既に水素製造を開始している改質反応
器群Aの部分酸化比率を下げ、装置全体の温度上昇を抑
制するようにしたことを特徴とする水素製造装置の運転
法。
17. A method of operating a hydrogen production apparatus, comprising at least two sets of reforming reactor groups A and B, wherein the operating states of the respective reforming reactor groups are switched according to the required hydrogen production amount. In the high load operation mode in which the production amount is relatively large, the hydrogen production by the combined reforming is started in the reforming reactor group B in the standby state, and the reforming reactor group A which has already started the hydrogen production is started. A method for operating a hydrogen production device, characterized in that the partial oxidation ratio is reduced to suppress the temperature rise of the entire device.
【請求項18】少なくとも二組の改質反応器群A,Bを
有する水素製造装置の運転法であって、 水素製造量が比較的少ない低負荷運転モードでは、改質
反応器群Aにメタノールなどの炭化水素系燃料と水と空
気を、改質反応器群Bには炭化水素系燃料と空気のみ
を、それぞれ所定量供給するようにし、 水素製造量が比較的多い高負荷運転モードでは、改質反
応器群Aと改質反応器群Bの何れにも、炭化水素系燃料
と水と空気をそれぞれ所定量供給するように供給原燃料
量を運転モードに応じて切り替えるようにしたことを特
徴とする水素製造装置の運転法。
18. A method of operating a hydrogen generator having at least two sets of reforming reactor groups A and B, wherein methanol is added to the reforming reactor group A in a low load operation mode in which hydrogen production is relatively small. For example, in the high load operation mode in which the hydrogen production amount is relatively large, a predetermined amount of hydrocarbon fuel and water and air are supplied to the reforming reactor group B, and only the hydrocarbon fuel and air are supplied to the reforming reactor group B. Both the reforming reactor group A and the reforming reactor group B are configured so that the feed raw fuel amount is switched according to the operation mode so as to supply a predetermined amount of hydrocarbon fuel, water and air, respectively. Characteristic hydrogen production equipment operating method.
【請求項19】少なくとも二組の改質反応器群A,Bを
有する水素製造装置の運転法であって、 水素製造量が比較的少ない低負荷運転モードでは、改質
反応器群Aの単位時間あたりの水素製造量を、改質反応
器群Bの単位時間あたりの水素製造量より多くなるよう
にし、 水素製造量が比較的多い高負荷運転モードでは、改質反
応器群Bの単位時間あたりの水素製造量を、改質反応器
群Aの単位時間あたりの水素製造量より多くなるように
したことを特徴とする水素製造装置の運転法。
19. A method of operating a hydrogen production apparatus having at least two sets of reforming reactor groups A and B, wherein the unit of the reforming reactor group A is used in a low load operation mode in which the hydrogen production amount is relatively small. The hydrogen production amount per hour is set to be larger than the hydrogen production amount per unit time of the reforming reactor group B. In the high load operation mode where the hydrogen production amount is relatively large, the unit time of the reforming reactor group B is set. The hydrogen production amount per unit time is set to be larger than the hydrogen production amount per unit time of the reforming reactor group A.
【請求項20】複数の改質反応器群と、 上記複数の反応器群への原燃料供給量を制御する制御手
段と、 上記原燃料供給量を通常運転モードと緊急時運転モード
とについて予め記憶しておく記憶手段と、 水素製造処理に係る温度、あるいは当該水素を使って得
られるエネルギー出力に係る量を検出するための動作検
出手段と、を備えた水素製造装置及び当該水素製造装置
を用いた発電システムの運転法であって、 上記制御手段は、上記動作検出手段の検出値と、予め決
めた少なくとも1つの設定値とを比較処理し、当該比較
処理の結果得られた大小関係に基づいて、システムを通
常運転に維持するか緊急時運転にするかを判断し、当該
判断結果に基づいてそれぞれの運転モードに対応する原
燃料供給量を上記記憶手段から読出し、上記複数の改質
反応器群それぞれへの原燃料供給量制御をするようにし
たことを特徴とする、水素製造装置及び当該水素製造装
置を用いた発電システムの運転法。
20. A plurality of reforming reactor groups, control means for controlling the raw fuel supply amount to the plurality of reactor groups, and the raw fuel supply amount in advance in a normal operation mode and an emergency operation mode. A hydrogen production apparatus and a hydrogen production apparatus provided with a storage means for storing the temperature and an operation detection means for detecting a temperature related to the hydrogen production process or an amount related to an energy output obtained by using the hydrogen. A method of operating a power generation system used, wherein the control means compares the detection value of the operation detection means with at least one preset setting value, and compares the magnitude relationship obtained as a result of the comparison processing. Based on the judgment result, the raw fuel supply amount corresponding to each operation mode is read from the storage means, A method for operating a hydrogen production apparatus and a power generation system using the hydrogen production apparatus, characterized in that the amount of raw fuel supplied to each reforming reactor group is controlled.
JP2002075599A 2002-03-19 2002-03-19 Hydrogen manufacturing apparatus, system for generating electricity by using the same, and method for operating the same Pending JP2003277005A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002075599A JP2003277005A (en) 2002-03-19 2002-03-19 Hydrogen manufacturing apparatus, system for generating electricity by using the same, and method for operating the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002075599A JP2003277005A (en) 2002-03-19 2002-03-19 Hydrogen manufacturing apparatus, system for generating electricity by using the same, and method for operating the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003277005A true JP2003277005A (en) 2003-10-02

Family

ID=29227722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002075599A Pending JP2003277005A (en) 2002-03-19 2002-03-19 Hydrogen manufacturing apparatus, system for generating electricity by using the same, and method for operating the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003277005A (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004362857A (en) * 2003-06-03 2004-12-24 Hitachi Ltd Fuel cell power generation system having learning control
JP2005285693A (en) * 2004-03-30 2005-10-13 Nissan Motor Co Ltd Fuel reforming system
JP2007045677A (en) * 2005-08-11 2007-02-22 Toyota Motor Corp Hydrogen production apparatus and fuel cell system
WO2007114110A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-11 Nippon Oil Corporation Solid oxide fuel cell and reformer
WO2008146870A1 (en) * 2007-05-24 2008-12-04 Air Water Inc. Carbon monoxide gas generation apparatus and method and carburization atmosphere gas generation apparatus and method
JP2008290905A (en) * 2007-05-24 2008-12-04 Air Water Inc Apparatus and method for generating atmospheric gas for carburization
JP2009263199A (en) * 2008-04-01 2009-11-12 Air Water Inc Carbon monoxide gas generation apparatus and method
JP2009269793A (en) * 2008-05-08 2009-11-19 Air Water Inc Apparatus and method for generating carbon monoxide gas
JP2014193801A (en) * 2013-03-01 2014-10-09 Tamiaki Kanabe Hydrogen production method
JP2015514654A (en) * 2012-02-06 2015-05-21 ヘルビオ ソシエテ アノニム ハイドロジェン アンド エナジー プロダクション システムズ Catalytic combustion integrated heat reformer for hydrogen production

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004362857A (en) * 2003-06-03 2004-12-24 Hitachi Ltd Fuel cell power generation system having learning control
JP2005285693A (en) * 2004-03-30 2005-10-13 Nissan Motor Co Ltd Fuel reforming system
JP4695341B2 (en) * 2004-03-30 2011-06-08 日産自動車株式会社 Fuel reforming system
JP2007045677A (en) * 2005-08-11 2007-02-22 Toyota Motor Corp Hydrogen production apparatus and fuel cell system
WO2007114110A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-11 Nippon Oil Corporation Solid oxide fuel cell and reformer
WO2008146870A1 (en) * 2007-05-24 2008-12-04 Air Water Inc. Carbon monoxide gas generation apparatus and method and carburization atmosphere gas generation apparatus and method
JP2008290905A (en) * 2007-05-24 2008-12-04 Air Water Inc Apparatus and method for generating atmospheric gas for carburization
JP2009263199A (en) * 2008-04-01 2009-11-12 Air Water Inc Carbon monoxide gas generation apparatus and method
JP2009269793A (en) * 2008-05-08 2009-11-19 Air Water Inc Apparatus and method for generating carbon monoxide gas
JP2015514654A (en) * 2012-02-06 2015-05-21 ヘルビオ ソシエテ アノニム ハイドロジェン アンド エナジー プロダクション システムズ Catalytic combustion integrated heat reformer for hydrogen production
JP2014193801A (en) * 2013-03-01 2014-10-09 Tamiaki Kanabe Hydrogen production method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7147946B2 (en) Fuel cell system
JP3739635B2 (en) Fuel cell stack monitoring and system control
EP2215679B1 (en) Fuel cell system
KR20030004011A (en) Hydrogen producing apparatus and power generating system using it
US9653742B2 (en) Fuel cell system
MX2008003607A (en) Thermally primed hydrogen-producing fuel cell system.
WO2001048851A1 (en) Power generation device and operation method therefor
CN104205457A (en) Solid oxide fuel cell system
CN101977840A (en) Hydrogen generator, fuel cell system, and method of stopping hydrogen generator
JP5519357B2 (en) Solid oxide fuel cell system and cogeneration system equipped with the same
Li et al. A review of reformed methanol-high temperature proton exchange membrane fuel cell systems
JP2003277005A (en) Hydrogen manufacturing apparatus, system for generating electricity by using the same, and method for operating the same
WO2008016257A1 (en) Fuel cell system and operating method
JP6814969B2 (en) Solid oxide fuel cell system
JP2008262727A (en) Phosphoric acid type fuel cell power-generating device
JP5312224B2 (en) Fuel cell device
JP2009221045A (en) Power generation and hydrogen generation system
JP2005174745A (en) Operation method of fuel cell system and fuel cell system
JP2006219328A (en) Hydrogen generation apparatus and fuel cell system using the same
JP2001114502A (en) Fuel reformer and fuel cell system
JP5796227B2 (en) Fuel cell power generation system and method for stopping operation of fuel cell power generation system
JPH07263007A (en) Heating device of reformer for fuel cell
JP2008081331A (en) Reformer
JP2005206413A (en) Hydrogen generating apparatus and fuel cell system
Pravin et al. Analysis of an integrated reformer-membrane-fuel cell system with battery backup and switching controller: Start-up case

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040415

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20061222

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071030

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080304