JP2008019159A5 - - Google Patents

Description

上記課題を解決するために、本発明に係る水素生成装置は、燃焼用燃料と燃焼用空気との混合気を燃焼して燃焼ガスを生成する加熱器と、前記加熱器が生成する前記燃焼ガスにより原料及び水が加熱されて該原料と水蒸気との混合気を生成する環状の予熱蒸発器と、前記予熱蒸発器の下方に、前記予熱蒸発器が生成する前記混合気を前記燃焼ガスにより加熱された改質触媒に通過させることにより水素含有ガスを生成する環状の改質器と、前記予熱蒸発器から排出された液水をトラップする水トラップ部と、前記予熱蒸発器の外周に、前記改質器で生成された前記水素含有ガス中の一酸化炭素をシフト反応により低減する変成触媒を内蔵する環状の変成器と、前記加熱器に前記燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給器と、前記予熱蒸発器に前記水を供給する水供給器と、前記変成器が内蔵する前記変成触媒の温度を検出する温度検出器と、制御器と、を備え、前記改質器から前記変成器に供給される前記水素含有ガスと前記水トラップ部内の液水とが熱交換するように構成され、前記制御器が、前記温度検出器により検出される前記変成触媒の温度に基づき前記水供給器から前記予熱蒸発器への水供給量及び前記燃焼用空気供給器から前記加熱器への燃焼用空気供給量の少なくとも一方を制御する。

かかる構成とすると、水トラップ部内の液水と変成器に供給される水素含有ガスとの間で熱交換が行われ、この熱交換により変成器に供給される水素含有ガスの温度を好適に低下させることが可能になる。また、かかる構成とすると、制御器が温度検出器により検出される変成触媒の温度に基づき水供給器から予熱蒸発器への水供給量及び燃焼用空気供給器から加熱器への燃焼用空気供給量の少なくとも一方を制御することで予熱蒸発器の温度が変化し、これに伴い予熱蒸発部の外周に設けられた変成器の温度を制御することが可能になる。

Claims (10)

1. 燃焼用燃料と燃焼用空気との混合気を燃焼して燃焼ガスを生成する加熱器と、
   前記加熱器が生成する前記燃焼ガスにより原料及び水が加熱されて該原料と水蒸気との混合気を生成する環状の予熱蒸発器と、
   前記予熱蒸発器の下方に、前記予熱蒸発器が生成する前記混合気を前記燃焼ガスにより加熱された改質触媒に通過させることにより水素含有ガスを生成する環状の改質器と、
   前記予熱蒸発器から排出された液水をトラップする水トラップ部と、
   前記予熱蒸発器の外周に、前記改質器で生成された前記水素含有ガス中の一酸化炭素をシフト反応により低減する変成触媒を内蔵する環状の変成器と、
   前記加熱器に前記燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給器と、
   前記予熱蒸発器に前記水を供給する水供給器と、
   前記変成器が内蔵する前記変成触媒の温度を検出する温度検出器と、
   制御器と、を備え、
   前記改質器から前記変成器に供給される前記水素含有ガスと前記水トラップ部内の液水とが熱交換するように構成され、
   前記制御器が、前記温度検出器により検出される前記変成触媒の温度に基づき前記水供給器から前記予熱蒸発器への水供給量及び前記燃焼用空気供給器から前記加熱器への燃焼用空気供給量の少なくとも一方を制御する、水素生成装置。
2. 前記加熱器の外方に、前記予熱蒸発器と、前記水トラップ部と、前記改質器及び前記変成器とを各々筒状に備え、
   前記予熱蒸発器に前記変成器が周設され、
   前記予熱蒸発器と、前記水トラップ部と、前記改質器とが、該予熱蒸発器から該水トラップ部を介して該改質器に前記混合気が供給されるように連設され、
   前記改質器で生成された前記水素含有ガスが前記変成器に供給される前に前記水トラップ部と接触するように構成されている、請求項１記載の水素生成装置。
3. 前記原料の供給口及び前記水の供給口を、前記予熱蒸発器の前記水トラップ部が連設されない他端側に備えている、請求項２記載の水素生成装置。
4. 前記変成触媒の温度制御に係る上限温度及び下限温度の情報を有する記憶器を備え、
   前記制御器が、前記温度検出器の検出温度が前記上限温度以上になった場合には前記予熱蒸発器への水供給量を増量させるよう前記水供給器を制御し、前記温度検出器の検出温度が前記下限温度以下になった場合には前記予熱蒸発器への水供給量を減量させるよう前記水供給器を制御する、請求項１記載の水素生成装置。
5. 前記記憶器が前記水供給量の制御に係る上限供給量及び下限供給量の情報を更に有し、
   前記制御器が、前記水供給器から前記予熱蒸発器への水供給量が前記上限供給量以上になった場合又は前記水供給器から前記予熱蒸発器への水供給量が前記下限供給量以下になった場合に異常と判断する、請求項４記載の水素生成装置。
6. 前記変成触媒の温度制御に係る上限温度及び下限温度の情報を有する記憶器を備え、
   前記制御器が、前記温度検出器の検出温度が前記上限温度以上になった場合には前記加熱器への燃焼用空気供給量を減量させるよう前記燃焼用空気供給器を制御し、前記温度検出器の検出温度が前記下限温度以下になった場合には前記加熱器への燃焼用空気供給量を増量させるよう前記燃焼用空気供給器を制御する、請求項１記載の水素生成装置。
7. 前記記憶器が前記燃焼用空気供給量の制御に係る上限供給量及び下限供給量の情報を更に有し、
   前記制御器が、前記燃焼用空気供給器から前記加熱器への燃焼用空気供給量が前記上限供給量以上になった場合又は前記燃焼用空気供給器から前記加熱器への燃焼用空気供給量が前記下限供給量以下になった場合に異常と判断する、請求項６記載の水素生成装置。
8. 前記変成触媒の温度制御に係る上限温度及び下限温度の情報と前記水供給量の制御に係る上限供給量及び下限供給量の情報とを有する記憶器を備え、
   前記制御器が、前記変成触媒の温度が前記上限温度以上になりかつ前記水供給器から前記予熱蒸発器への水供給量が前記上限供給量以上になった場合には前記加熱器への燃焼用空気供給量を減量させるよう前記燃焼用空気供給器を制御し、前記変成触媒の温度が前記下限温度以下になりかつ前記水供給器から前記予熱蒸発器への水供給量が前記下限供給量以下になった場合には前記加熱器への燃焼用空気供給量を増量させるよう前記燃焼用空気供給器を制御する、請求項１記載の水素生成装置。
9. 前記変成触媒の温度制御に係る上限温度及び下限温度の情報と前記燃焼用空気供給量の制御に係る上限供給量及び下限供給量の情報とを有する記憶器を備え、
   前記制御器が、前記変成触媒の温度が前記上限温度以上になりかつ前記燃焼用空気供給器から前記加熱器への燃焼用空気供給量が前記下限供給量以下になった場合には前記予熱蒸発器への水供給量を増量させるよう前記水供給器を制御し、前記変成触媒の温度が前記下限温度以下になりかつ前記燃焼用空気供給器から前記加熱器への燃焼用空気供給量が前記上限供給量以上になった場合には前記予熱蒸発器への水供給量を減量させるよう前記水供給器を制御する、請求項１記載の水素生成装置。
10. 請求項１乃至９に記載の水素生成装置と、
    前記水素生成装置から供給される前記水素含有ガスと酸素含有ガスとを用いて発電する燃料電池と、
    を少なくとも備えている、燃料電池システム。