JP2008105900A - Reforming apparatus - Google Patents

Reforming apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2008105900A
JP2008105900A JP2006290366A JP2006290366A JP2008105900A JP 2008105900 A JP2008105900 A JP 2008105900A JP 2006290366 A JP2006290366 A JP 2006290366A JP 2006290366 A JP2006290366 A JP 2006290366A JP 2008105900 A JP2008105900 A JP 2008105900A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
combustion
reforming
temperature
unit
fuel
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
JP2006290366A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kouichi Kuwaha
孝一 桑葉
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.)
Toyota Motor Corp
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Toyota Motor Corp
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 Aisin Seiki Co Ltd, Toyota Motor Corp filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
Priority to JP2006290366A priority Critical patent/JP2008105900A/en
Publication of JP2008105900A publication Critical patent/JP2008105900A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To warm up a reforming apparatus by reducing the repeating number of times of ignition/extinction in a combustion part, thereby keeping the durability of the combustion part/a reforming part highly. <P>SOLUTION: A controller in the reforming apparatus includes: a combustion starting means (steps 102 to 108) wherein, at the start of the reforming apparatus, fuel for combustion and oxidizer gas for combustion are fed, a combustion part is fired, and reforming water is fed to an evaporation part; a first fire extinguishing means (steps 110 to 114) wherein, after the start of the combustion in the combustion part, when a reforming part is heated-up to a first prescribed temperature, only the feed of the fuel for combustion to the combustion part is stopped, and the combustion part is fire-extinguished; and (steps 116, 104, 106) wherein, after the fire extinguishing in the combustion part by the first fire extinguishing means, the temperature of the reforming part drops to a second prescribed temperature lower than the first prescribed temperature before water vapor is heated-up to a prescribed temperature for water vapor, the feed of the fuel for combustion to the combustion part is restarted, and the combustion part is refired. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、改質装置に関する。   The present invention relates to a reformer.

改質装置の一形式として、特許文献1に示されているものが知られている。特許文献1の図4に示されているように、水素生成装置においては、ステップ4Sにて起動時に天然ガス量を減少させるかあるいは送風部8からの空気量を増加させることで、第1の所定温度である350℃以下とならないときには、ステップ15Sにて制御手段16は開閉弁15を閉止し原料である天然ガスの供給を停止させる。天然ガスの供給停止により燃焼部7を失火させることで、改質部1の温度を低下させる。次に、ステップ16Sにて改質部1の温度が本発明の第3の所定温度の一例である約300℃以下まで低下したことが検知された後、ステップ17Sにて送風部8、点化器(図示せず)を動作させて、開閉弁15を開く。そして、制御手段16は原料供給部2を動作させ、原料を改質部1に供給し、燃焼部7での燃焼を再開できる。
特開2005−206395号公報
As one type of reformer, the one shown in Patent Document 1 is known. As shown in FIG. 4 of Patent Document 1, in the hydrogen generator, the first amount of gas is reduced by decreasing the amount of natural gas or increasing the amount of air from the blower 8 at the time of startup in step 4S. When the predetermined temperature is not 350 ° C. or lower, the control means 16 closes the on-off valve 15 and stops the supply of natural gas as a raw material in step 15S. The combustion part 7 is misfired by stopping the supply of natural gas, thereby lowering the temperature of the reforming part 1. Next, after detecting that the temperature of the reforming unit 1 has decreased to about 300 ° C. or less, which is an example of the third predetermined temperature of the present invention, in step 16S, the blowing unit 8 is turned on in step 17S. A device (not shown) is operated to open the on-off valve 15. And the control means 16 can operate the raw material supply part 2, can supply a raw material to the modification | reformation part 1, and can restart the combustion in the combustion part 7. FIG.
JP 2005-206395 A

上述した特許文献1に記載の改質装置においては、図19で示すように、改質部1の触媒の活性温度域の低い温度範囲(300℃から350℃)で改質部1の温度を制御している。すなわち、燃焼部7の着火・消火を比較的頻繁に繰り返しながら水蒸気温度が所定温度(100℃)に到達するようになっている。したがって、着火回数が多いので燃焼部の耐久性が悪化するおそれがあった。また、繰り返し熱負荷により改質部の熱疲労、熱応力のため改質部の耐久性が悪化するおそれがあった。   In the reforming apparatus described in Patent Document 1 described above, as shown in FIG. 19, the temperature of the reforming unit 1 is set within a low temperature range (300 ° C. to 350 ° C.) of the activation temperature range of the catalyst of the reforming unit 1. I have control. That is, the water vapor temperature reaches a predetermined temperature (100 ° C.) while repeating the ignition / extinguishing of the combustion section 7 relatively frequently. Therefore, since the number of times of ignition is large, there is a risk that the durability of the combustion part is deteriorated. Further, the durability of the reformed portion may be deteriorated due to thermal fatigue and thermal stress of the reformed portion due to repeated heat loads.

本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、改質装置において、燃焼部の着火・消火の繰り返し回数を少なくして燃焼部・改質部の耐久性を高く維持して改質装置を暖機することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. In the reformer, the number of repetitions of ignition / extinguishing of the combustion section is reduced, and the durability of the combustion section / reformation section is maintained to be high. The purpose is to warm up the quality device.

上記の課題を解決するため、請求項1に係る発明の構成上の特徴は、改質用燃料と改質水が供給されて改質ガスを生成する改質部と、改質水を蒸発させて改質部に供給する蒸発部と、燃焼用燃料、改質部および燃料電池の燃料極からの各可燃ガスのうち少なくとも何れか一つおよび燃焼用酸化剤ガスが供給可能であり、可燃ガスのうち少なくとも何れか一つを燃焼用酸化剤ガスで燃焼し燃焼ガスを生成する燃焼部と、燃焼部からの燃焼ガスが改質部および蒸発部をその順番に加熱する燃焼ガス流路と、当該改質装置の起動時は、燃焼用燃料および燃焼用酸化剤ガスを供給し燃焼部を着火し、蒸発部に改質水を供給する燃焼開始手段と、燃焼部の燃焼開始後に、改質部の温度が第1所定温度まで昇温すると、燃焼部への燃焼用燃料の供給を停止して燃焼部を消火する第1消火手段と、燃焼部の消火中に燃焼用酸化剤ガスを供給する燃焼用酸化剤ガス供給手段と、を含む制御装置と、を備えたことである。   In order to solve the above-mentioned problem, the structural feature of the invention according to claim 1 is that a reforming unit that supplies reforming fuel and reforming water to generate reformed gas, and evaporates the reforming water. An evaporating section that is supplied to the reforming section, and at least one of the combustible fuel, the reforming section, and each combustible gas from the fuel electrode of the fuel cell, and an oxidizing gas for combustion can be supplied. A combustion part that burns at least one of them with combustion oxidant gas to generate combustion gas, a combustion gas flow path in which the combustion gas from the combustion part heats the reforming part and the evaporation part in that order, At the time of starting the reformer, combustion start means for supplying combustion fuel and combustion oxidant gas, igniting the combustion section and supplying reforming water to the evaporation section, and reforming after the combustion section starts combustion When the temperature of the section rises to the first predetermined temperature, the supply of combustion fuel to the combustion section is stopped A first extinguishing means for extinguishing the combustion portion Te is to and a control unit; and a combustion oxidizing gas supply means for supplying combustion oxidizer gas during extinguishing of the combustion section.

また請求項2に係る発明の構成上の特徴は、請求項1において、前記制御装置は、第1消火手段による燃焼部の消火後に、改質部の温度および改質部に供給される改質水の温度のうち少なくとも何れか一方に基づいて燃焼用燃料または改質用燃料を供給して燃焼部を再着火する第1再着火手段と、をさらに含むことである。   Further, the structural feature of the invention according to claim 2 is that in claim 1, the control device, after the fire extinguishing of the combustion section by the first fire extinguishing means, the temperature of the reforming section and the reforming supplied to the reforming section And a first re-ignition means for supplying combustion fuel or reforming fuel based on at least one of the water temperatures to re-ignite the combustion section.

また請求項3に係る発明の構成上の特徴は、請求項2において、第1再着火手段は、第1消火手段による燃焼部の消火後に、改質部に供給される改質水の温度が水蒸気用所定温度まで昇温する前に改質部の温度が第1所定温度より低温の第2所定温度まで降温すると、燃焼部への燃焼用燃料の供給を再開し燃焼部を再着火することである。   Further, the structural feature of the invention according to claim 3 is that in claim 2, the first re-ignition means is configured such that the temperature of the reforming water supplied to the reforming part is reduced after the combustion part is extinguished by the first fire extinguishing means. When the temperature of the reforming section is lowered to the second predetermined temperature lower than the first predetermined temperature before the temperature is increased to the predetermined temperature for steam, the supply of the fuel for combustion to the combustion section is resumed and the combustion section is reignited. It is.

また請求項4に係る発明の構成上の特徴は、請求項3において、第1再着火手段により燃焼用燃料で再着火した後に改質部の温度が第1所定温度まで昇温する前に、改質部に供給される改質水の温度が水蒸気用所定温度以上となっている場合には、燃焼部への燃焼用燃料の供給のみを停止する第2消火手段と、その後、改質部へ改質用燃料を供給し燃焼部を再着火する第2再着火手段と、をさらに備えたことである。   Further, the structural feature of the invention according to claim 4 is that, in claim 3, before the temperature of the reforming portion is raised to the first predetermined temperature after reignition with the fuel for combustion by the first reignition means, When the temperature of the reforming water supplied to the reforming unit is equal to or higher than the predetermined temperature for steam, the second fire extinguishing means for stopping only the supply of the fuel for combustion to the combustion unit, and then the reforming unit And a second re-ignition means for supplying reforming fuel to re-ignite the combustion section.

また請求項5に係る発明の構成上の特徴は、請求項2において、第1再着火手段は、第1消火手段による燃焼部の消火後に、改質部の温度が第1所定温度より低温の第2所定温度まで降温する前に改質部に供給される改質水の温度が水蒸気用所定温度まで昇温すると、燃焼部への燃焼用燃料の供給を再開し燃焼部を再着火することである。   Further, the structural feature of the invention according to claim 5 is that in claim 2, the first re-ignition means is such that the temperature of the reforming part is lower than the first predetermined temperature after the combustion part is extinguished by the first fire extinguishing means. When the temperature of the reforming water supplied to the reforming section is raised to the predetermined temperature for steam before the temperature is lowered to the second predetermined temperature, the supply of the fuel for combustion to the combustion section is resumed and the combustion section is re-ignited. It is.

また請求項6に係る発明の構成上の特徴は、請求項5において、第1再着火手段は、燃焼部へ燃焼用燃料を供給する代わりに改質用燃料を燃焼部に供給し燃焼部を再着火することである。   According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, the first re-ignition means supplies the reforming fuel to the combustion section instead of supplying the combustion fuel to the combustion section. It is to reignite.

また請求項7に係る発明の構成上の特徴は、請求項2において、第1再着火手段は、改質部の温度が第1所定温度と第2所定温度との間の第3所定温度まで降温する前に改質部に供給される改質水の温度が水蒸気用所定温度まで昇温する場合、改質部の温度が第3所定温度まで降温すると、燃焼部への燃焼用燃料の供給を開始し燃焼部を再着火することである。   Further, the structural feature of the invention according to claim 7 is that in claim 2, the first re-ignition means is configured such that the temperature of the reforming section reaches a third predetermined temperature between the first predetermined temperature and the second predetermined temperature. When the temperature of the reforming water supplied to the reforming section rises to a predetermined temperature for steam before the temperature is lowered, the supply of combustion fuel to the combustion section when the temperature of the reforming section drops to the third predetermined temperature And reigniting the combustion section.

また請求項8に係る発明の構成上の特徴は、請求項7において、第1再着火手段は、燃焼部へ燃焼用燃料を供給する代わりに改質用燃料を改質部に供給し燃焼部を再着火することである。   Further, the structural feature of the invention according to claim 8 is that in claim 7, the first re-ignition means supplies the reforming fuel to the reforming section instead of supplying the combustion fuel to the combustion section. Is to reignite.

また請求項9に係る発明の構成上の特徴は、請求項2において、第1再着火手段は、改質部に供給される改質水の温度が水蒸気用所定温度まで昇温する前に改質部の温度が第1所定温度と第2所定温度との間の第3所定温度まで降温する場合には、改質部に供給される改質水の温度が水蒸気用所定温度まで昇温すると、燃焼部への燃焼用燃料の供給を開始し燃焼部を再着火することである。   Further, the structural feature of the invention according to claim 9 is that in claim 2, the first re-ignition means is modified before the temperature of the reforming water supplied to the reforming section rises to a predetermined temperature for steam. When the temperature of the mass part is lowered to a third predetermined temperature between the first predetermined temperature and the second predetermined temperature, the temperature of the reforming water supplied to the reforming part is increased to the predetermined temperature for steam. Then, the supply of the fuel for combustion to the combustion part is started and the combustion part is reignited.

また請求項10に係る発明の構成上の特徴は、請求項9において、第1再着火手段により燃焼用燃料で再着火した後に改質部の温度が第1所定温度まで昇温した時点で、改質部に供給される改質水の温度が水蒸気用所定温度以上となっている場合には、改質部の温度が第1所定温度まで昇温した時点に燃焼部への燃焼用燃料の供給のみを停止する第2消火手段と、その後、改質部の温度が第3所定温度まで降温すると、改質部へ改質用燃料を供給し燃焼部を再着火する第2再着火手段と、をさらに備えたことである。   The structural feature of the invention according to claim 10 is that, in claim 9, when the temperature of the reforming section is raised to the first predetermined temperature after reigniting with combustion fuel by the first reignition means, When the temperature of the reforming water supplied to the reforming unit is equal to or higher than the predetermined temperature for steam, the temperature of the reforming unit is increased to the first predetermined temperature, and the combustion fuel to the combustion unit is A second fire-extinguishing means for stopping only the supply, and a second re-igniting means for supplying reforming fuel to the reforming section and re-igniting the combustion section when the temperature of the reforming section is lowered to a third predetermined temperature. Is further provided.

上記のように構成した請求項1に係る発明においては、燃焼開始手段が、当該改質装置の起動時は、燃焼用燃料および燃焼用酸化剤ガスを供給し燃焼部を着火し、蒸発部に改質水を供給し、第1消火手段が、燃焼部の燃焼開始後に、改質部の温度が第1所定温度まで昇温すると、燃焼部への燃焼用燃料の供給を停止して燃焼部を消火し、燃焼用酸化剤ガス供給手段が、燃焼部の消火中に燃焼用酸化剤ガスを供給する。これにより、改質部をより速やかに温度低下でき、再着火が可能となる。また、改質装置のケーシングが腐食しやすい温度を避けることができる。   In the invention according to claim 1 configured as described above, the combustion start means supplies the combustion fuel and the combustion oxidant gas to ignite the combustion section when the reformer is started up, When the reforming water is supplied and the first fire extinguishing means raises the temperature of the reforming section to the first predetermined temperature after the combustion of the combustion section starts, the supply of the fuel for combustion to the combustion section is stopped and the combustion section The combustion oxidant gas supply means supplies the combustion oxidant gas during the fire extinguishing of the combustion section. As a result, the temperature of the reforming section can be lowered more quickly, and re-ignition becomes possible. Further, it is possible to avoid a temperature at which the casing of the reformer is likely to corrode.

上記のように構成した請求項2に係る発明においては、請求項1に係る発明において、第1再着火手段が、第1消火手段による燃焼部の消火後に、改質部の温度および改質部に供給される改質水の温度のうち少なくとも何れか一方に基づいて燃焼用燃料または改質用燃料を供給して燃焼部を再着火する。これにより、改質部を比較的高温である第1所定温度まで昇温した後であって一旦消火し再着火するまでは改質部の熱を燃焼用空気を介して改質部の下流に位置する蒸発部に伝えて加熱することができる。したがって、燃焼部の着火・消火の繰り返し回数を少なくして燃焼部・改質部の耐久性を高く維持して改質装置を暖機することができる。   In the invention according to claim 2 configured as described above, in the invention according to claim 1, the first reignitioning unit is configured to reduce the temperature of the reforming unit and the reforming unit after extinguishing the combustion unit by the first extinguishing unit. A combustion fuel or a reforming fuel is supplied based on at least one of the temperatures of the reforming water supplied to the combustion chamber to reignite the combustion section. As a result, after the temperature of the reforming section has been raised to the first predetermined temperature, which is a relatively high temperature, until the fire is extinguished and reignited, the heat of the reforming section is downstream of the reforming section via the combustion air. It can be transmitted to the evaporation section located and heated. Therefore, the number of repetitions of ignition / extinguishing of the combustion section can be reduced to maintain the durability of the combustion section / reformation section high, and the reformer can be warmed up.

上記のように構成した請求項3に係る発明においては、請求項2に係る発明において、第1再着火手段は、第1消火手段による燃焼部の消火後に、改質部に供給される改質水の温度が水蒸気用所定温度まで昇温する前に改質部の温度が第1所定温度より低温の第2所定温度まで降温すると、燃焼部への燃焼用燃料の供給を再開し燃焼部を再着火するので、改質部を必要以上に降温することなく、燃焼部の着火・消火の繰り返し回数を少なくすることができる。   In the invention according to claim 3 configured as described above, in the invention according to claim 2, the first re-ignition means is the reforming supplied to the reforming part after extinguishing the combustion part by the first extinguishing means. If the temperature of the reforming section falls to a second predetermined temperature lower than the first predetermined temperature before the temperature of the water rises to the predetermined temperature for steam, the supply of combustion fuel to the combustion section is resumed and the combustion section is Since reignition is performed, the number of repetitions of ignition and extinguishing of the combustion section can be reduced without lowering the temperature of the reforming section more than necessary.

上記のように構成した請求項4に係る発明においては、請求項3に係る発明において、第1再着火手段により燃焼用燃料で再着火した後に改質部の温度が第1所定温度まで昇温する前に、改質部に供給される改質水の温度が水蒸気用所定温度以上となっている場合には、燃焼部への燃焼用燃料の供給のみを停止する第2消火手段と、その後、改質部へ改質用燃料を供給し燃焼部を再着火する第2再着火手段と、をさらに備えたので、改質部の温度を高く維持した状態で改質用燃料を投入し、改質部のコーキングを確実に防止することができる。   In the invention according to claim 4 configured as described above, in the invention according to claim 3, the temperature of the reforming section is raised to the first predetermined temperature after re-ignition with the fuel for combustion by the first re-ignition means. If the temperature of the reforming water supplied to the reforming section is equal to or higher than the predetermined temperature for steam before performing the second extinguishing means for stopping only the supply of the fuel for combustion to the combustion section, The second re-ignition means for supplying the reforming fuel to the reforming section and re-igniting the combustion section, so that the reforming fuel is charged while maintaining the temperature of the reforming section high, Coking in the reforming section can be reliably prevented.

上記のように構成した請求項5に係る発明においては、請求項2に係る発明において、第1再着火手段は、第1消火手段による燃焼部の消火後に、改質部の温度が第1所定温度より低温の第2所定温度まで降温する前に改質部に供給される改質水の温度が水蒸気用所定温度まで昇温すると、燃焼部への燃焼用燃料の供給を再開し燃焼部を再着火するので、改質部を不必要に降温することなく、起動時間を短縮することができる。   In the invention according to claim 5 configured as described above, in the invention according to claim 2, the first re-ignition means has a first predetermined temperature after the extinguishing of the combustion part by the first extinguishing means. When the temperature of the reforming water supplied to the reforming section rises to the predetermined temperature for steam before the temperature is lowered to the second predetermined temperature lower than the temperature, the supply of the combustion fuel to the combustion section is resumed and the combustion section is Since reignition is performed, the startup time can be shortened without unnecessarily lowering the temperature of the reforming section.

上記のように構成した請求項6に係る発明においては、請求項5に係る発明において、第1再着火手段は、燃焼部へ燃焼用燃料を供給する代わりに改質用燃料を改質部に供給し燃焼部を再着火するので、改質用燃料のみの使用で改質装置を起動することが可能となるので、装置を簡素化することができる。   In the invention according to claim 6 configured as described above, in the invention according to claim 5, the first re-ignition means supplies the reforming fuel to the reforming section instead of supplying the combustion fuel to the combustion section. Since supplying and re-igniting the combustion section, it becomes possible to start the reforming apparatus by using only the reforming fuel, so that the apparatus can be simplified.

上記のように構成した請求項7に係る発明においては、請求項2に係る発明において、第1再着火手段は、改質部の温度が第1所定温度と第2所定温度との間の第3所定温度まで降温する前に改質部に供給される改質水の温度が水蒸気用所定温度まで昇温する場合、改質部の温度が第3所定温度まで降温すると、燃焼部への燃焼用燃料の供給を開始し燃焼部を再着火する。これにより、改質部の温度を必ず第3所定温度まで降温させて燃焼部を再着火するので、燃焼部に供給される可燃ガスが改質ガスである場合の過燃焼による改質部の熱ダメージを抑制することができる。   In the invention according to claim 7 configured as described above, in the invention according to claim 2, the first re-ignition means has a temperature of the reforming section between the first predetermined temperature and the second predetermined temperature. 3 When the temperature of the reforming water supplied to the reforming section rises to the predetermined temperature for steam before the temperature is lowered to the predetermined temperature, when the temperature of the reforming section falls to the third predetermined temperature, the combustion to the combustion section Fuel supply starts and the combustion section is ignited again. As a result, the temperature of the reforming section is always lowered to the third predetermined temperature and the combustion section is re-ignited, so that the heat of the reforming section due to overcombustion when the combustible gas supplied to the combustion section is the reformed gas. Damage can be suppressed.

上記のように構成した請求項8に係る発明においては、請求項7に係る発明において、第1再着火手段は、燃焼部へ燃焼用燃料を供給する代わりに改質用燃料を改質部に供給し燃焼部を再着火するので、請求項8に係る発明の作用・効果に加えて、改質用燃料のみの使用で改質装置を起動することが可能となるので、装置を簡素化することができる。   In the invention according to claim 8 configured as described above, in the invention according to claim 7, the first re-ignition means supplies the reforming fuel to the reforming section instead of supplying the combustion fuel to the combustion section. Since the combustion portion is supplied and re-ignited, in addition to the operation and effect of the invention according to claim 8, it is possible to start the reformer by using only the reforming fuel, thus simplifying the device. be able to.

上記のように構成した請求項9に係る発明においては、請求項2に係る発明において、第1再着火手段は、改質部に供給される改質水の温度が水蒸気用所定温度まで昇温する前に改質部の温度が第1所定温度と第2所定温度との間の第3所定温度まで降温する場合には、改質部に供給される改質水の温度が水蒸気用所定温度まで昇温すると、燃焼部への燃焼用燃料の供給を開始し燃焼部を再着火する。これにより、改質部の温度を必ず第3所定温度よりさらに降温させて燃焼部を再着火するので、燃焼部に供給される可燃ガスが改質ガスである場合の過燃焼による改質部の熱ダメージをより抑制することができる。   In the invention according to claim 9 configured as described above, in the invention according to claim 2, the first re-ignition means raises the temperature of the reformed water supplied to the reforming section to a predetermined temperature for steam. In the case where the temperature of the reforming section is lowered to a third predetermined temperature between the first predetermined temperature and the second predetermined temperature before the reforming, the temperature of the reforming water supplied to the reforming section is the predetermined temperature for steam. When the temperature is raised to, the supply of combustion fuel to the combustion section is started and the combustion section is reignited. As a result, the temperature of the reforming section is always lowered further than the third predetermined temperature and the combustion section is re-ignited, so that the reforming section due to overcombustion when the combustible gas supplied to the combustion section is a reformed gas. Thermal damage can be further suppressed.

上記のように構成した請求項10に係る発明においては、請求項9に係る発明において、第1再着火手段により燃焼用燃料で再着火した後に改質部の温度が第1所定温度まで昇温した時点で、改質部に供給される改質水の温度が水蒸気用所定温度以上となっている場合には、改質部の温度が第1所定温度まで昇温した時点に燃焼部への燃焼用燃料の供給のみを停止する第2消火手段と、その後、改質部の温度が第3所定温度まで降温すると、改質部へ改質用燃料を供給し燃焼部を再着火する第2再着火手段と、をさらに備えたので、請求項9に係る発明の作用・効果に加えて、改質部の温度を高く維持した状態で改質用燃料を投入し、改質部のコーキングを確実に防止することができる。   In the invention according to claim 10 configured as described above, in the invention according to claim 9, the temperature of the reforming portion is raised to the first predetermined temperature after re-ignition with the fuel for combustion by the first re-ignition means. When the temperature of the reforming water supplied to the reforming unit is equal to or higher than the predetermined temperature for steam at the time when the temperature of the reforming unit is raised to the first predetermined temperature, A second fire extinguishing means for stopping only the supply of the fuel for combustion, and then, when the temperature of the reforming section drops to the third predetermined temperature, the second extinguishing means supplies the reforming fuel to the reforming section and reignites the combustion section. In addition to the operation and effect of the invention according to claim 9, in addition to the action and effect of the invention according to claim 9, the reforming fuel is introduced in a state where the temperature of the reforming section is kept high, and coking of the reforming section is performed. It can be surely prevented.

以下、本発明による改質装置を適用した燃料電池システムの一実施形態について説明する。図1はこの燃料電池システムの概要を示す概要図である。この燃料電池システムは燃料電池10とこの燃料電池10に必要な水素ガスを含む改質ガスを生成する改質装置20を備えている。   Hereinafter, an embodiment of a fuel cell system to which a reformer according to the present invention is applied will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of this fuel cell system. This fuel cell system includes a fuel cell 10 and a reformer 20 that generates a reformed gas containing hydrogen gas necessary for the fuel cell 10.

燃料電池10は、燃料極11と酸化剤極である空気極12と両極11,12間に介在された電解質13を備えており、燃料極11に供給された改質ガスおよび空気極12に供給された酸化剤ガスである空気(カソードエア)を用いて発電するものである。なお、空気の代わりに空気の酸素富化したガスを供給するようにしてもよい。   The fuel cell 10 includes a fuel electrode 11, an air electrode 12 that is an oxidant electrode, and an electrolyte 13 interposed between the electrodes 11 and 12, and supplies the reformed gas supplied to the fuel electrode 11 and the air electrode 12. Electric power is generated using air (cathode air), which is the oxidant gas. Note that air-enriched gas may be supplied instead of air.

改質装置20は、改質用燃料を水蒸気改質し、水素リッチな改質ガスを燃料電池10に供給するものであり、改質部21、冷却部22、一酸化炭素シフト反応部(以下、COシフト部という)23および一酸化炭素選択酸化反応部(以下、CO選択酸化部という)24、燃焼部25、および蒸発部26から構成されている。改質用燃料としては天然ガス、LPGなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料があり、本実施形態においては天然ガスにて説明する。   The reformer 20 steam reforms the reforming fuel and supplies a hydrogen-rich reformed gas to the fuel cell 10. The reformer 20 includes a reforming unit 21, a cooling unit 22, a carbon monoxide shift reaction unit (hereinafter referred to as “carbon reforming unit”). , A CO shift unit) 23, a carbon monoxide selective oxidation reaction unit (hereinafter referred to as a CO selective oxidation unit) 24, a combustion unit 25, and an evaporation unit 26. Examples of the reforming fuel include natural gas, gas fuel for reforming such as LPG, and liquid fuel for reforming such as kerosene, gasoline, and methanol. In the present embodiment, description will be made on natural gas.

改質部21は、改質用燃料に改質水が混合された改質用原料である混合ガスから改質ガスを生成して導出するものである。この改質部21は有底円筒状に形成されており、環状筒部内に軸線に沿って延在する環状の折り返し流路21aを備えている。この改質部21は、ステンレスで形成されている。   The reforming unit 21 generates and derives a reformed gas from a mixed gas that is a reforming raw material in which reforming water is mixed with the reforming fuel. The reforming portion 21 is formed in a bottomed cylindrical shape, and includes an annular folded channel 21a extending along the axis in the annular cylindrical portion. The reforming part 21 is made of stainless steel.

改質部21の折り返し流路21a内には、触媒21b(例えば、RuまたはNi系の触媒)が充填されており、冷却部22から導入された改質用燃料と水蒸気供給管51から導入された水蒸気との混合ガスが触媒21bによって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素ガスが生成されている(いわゆる水蒸気改質反応)。これと同時に、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素と水蒸気が反応して水素ガスと二酸化炭素とに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が生じている。これら生成されたガス(いわゆる改質ガス)は冷却部(熱交換部)22に導出されるようになっている。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応であり、一酸化炭素シフト反応は発熱反応である。改質部21の触媒21bの活性温度域は400℃から800℃である。   The return channel 21 a of the reforming unit 21 is filled with a catalyst 21 b (for example, a Ru or Ni-based catalyst) and introduced from the reforming fuel introduced from the cooling unit 22 and the steam supply pipe 51. The gas mixture with the steam reacts and is reformed by the catalyst 21b to generate hydrogen gas and carbon monoxide gas (so-called steam reforming reaction). At the same time, a so-called carbon monoxide shift reaction occurs in which carbon monoxide generated in the steam reforming reaction reacts with steam to transform into hydrogen gas and carbon dioxide. These generated gases (so-called reformed gas) are led to a cooling unit (heat exchange unit) 22. The steam reforming reaction is an endothermic reaction, and the carbon monoxide shift reaction is an exothermic reaction. The activation temperature range of the catalyst 21b of the reforming unit 21 is 400 ° C to 800 ° C.

また、改質部21内には、改質部21内の温度例えば燃焼部25との間の壁付近の温度(TR)を測定する温度センサ21cが設けられている。温度センサ21cの検出結果は制御装置30に送信されている。   Further, a temperature sensor 21 c that measures the temperature in the reforming unit 21, for example, the temperature (TR) in the vicinity of the wall between the reforming unit 21 is provided in the reforming unit 21. The detection result of the temperature sensor 21 c is transmitted to the control device 30.

冷却部22は、改質部21から導出された改質ガスと、改質用燃料と改質水(水蒸気)との混合ガスとの間で熱交換が行われる熱交換器(熱交換部)であって、高温である改質ガスを低温である混合ガスによって降温してCOシフト部23に導出するとともに混合ガスを改質ガスによって昇温して改質部21に導出するようになっている。   The cooling unit 22 is a heat exchanger (heat exchange unit) in which heat exchange is performed between the reformed gas derived from the reforming unit 21 and a mixed gas of reforming fuel and reformed water (steam). The temperature of the reformed gas having a high temperature is lowered by the mixed gas having a low temperature and led to the CO shift unit 23, and the temperature of the mixed gas is raised by the reformed gas and led to the reforming unit 21. Yes.

具体的には、冷却部22には図示しない燃料供給源(例えば都市ガス管)に接続された燃料供給管41が接続されている。燃料供給管41には、上流から順番に改質用燃料ポンプ42および改質用燃料バルブ43が設けられている。改質用燃料バルブ43は燃料供給管41を開閉するものである。改質用燃料ポンプ42は改質用燃料を供給しその供給量を調整する改質用燃料供給手段である。また、燃料供給管41の改質用燃料バルブ43と冷却部22との間には蒸発部26に接続された水蒸気供給管51が接続されている。蒸発部26から供給された水蒸気が改質用燃料に混合され、その混合ガスが冷却部22を通って改質部21に供給されている。   Specifically, a fuel supply pipe 41 connected to a fuel supply source (not shown) (for example, a city gas pipe) is connected to the cooling unit 22. The fuel supply pipe 41 is provided with a reforming fuel pump 42 and a reforming fuel valve 43 in order from the upstream. The reforming fuel valve 43 opens and closes the fuel supply pipe 41. The reforming fuel pump 42 is reforming fuel supply means for supplying reforming fuel and adjusting the supply amount. In addition, a steam supply pipe 51 connected to the evaporation section 26 is connected between the reforming fuel valve 43 of the fuel supply pipe 41 and the cooling section 22. The steam supplied from the evaporation unit 26 is mixed with the reforming fuel, and the mixed gas is supplied to the reforming unit 21 through the cooling unit 22.

COシフト部23は、改質部21から冷却部22を通って供給された改質ガス中の一酸化炭素を低減するものすなわち一酸化炭素低減部である。COシフト部23は、内部に上下方向に沿って延在する折り返し流路23aを備えている。折り返し流路23a内には触媒23b(例えば、Cu−Zn系の触媒)が充填されている。COシフト部23においては、冷却部22から導入された改質ガスに含まれる一酸化炭素と水蒸気は、触媒23bにより反応して水素ガスと二酸化炭素ガスとに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が生じている。この一酸化炭素シフト反応は発熱反応である。   The CO shift unit 23 is a unit that reduces carbon monoxide in the reformed gas supplied from the reforming unit 21 through the cooling unit 22, that is, a carbon monoxide reducing unit. The CO shift unit 23 includes a folded channel 23a extending along the vertical direction. The return channel 23a is filled with a catalyst 23b (for example, a Cu—Zn-based catalyst). In the CO shift unit 23, a so-called carbon monoxide shift reaction in which carbon monoxide and water vapor contained in the reformed gas introduced from the cooling unit 22 react with the catalyst 23b to be converted into hydrogen gas and carbon dioxide gas. Has occurred. This carbon monoxide shift reaction is an exothermic reaction.

また、COシフト部23内には、COシフト部23内の温度を測定する温度センサ23cが設けられている。温度センサ23cの検出結果は制御装置30に送信されている。   In the CO shift unit 23, a temperature sensor 23c that measures the temperature in the CO shift unit 23 is provided. The detection result of the temperature sensor 23 c is transmitted to the control device 30.

CO選択酸化部24は、COシフト部23から供給された改質ガス中の一酸化炭素をさらに低減して燃料電池10に供給するものでありすなわち一酸化炭素低減部である。CO選択酸化部24は、円筒状に形成されて、蒸発部26の外周壁を覆って当接して設けられている。CO選択酸化部24の内部には、触媒24a(例えば、RuまたはPt系の触媒)が充填されている。   The CO selective oxidation unit 24 further reduces the carbon monoxide in the reformed gas supplied from the CO shift unit 23 and supplies it to the fuel cell 10, that is, a carbon monoxide reduction unit. The CO selective oxidation unit 24 is formed in a cylindrical shape, and is provided so as to cover the outer peripheral wall of the evaporation unit 26. The CO selective oxidation unit 24 is filled with a catalyst 24a (for example, a Ru or Pt catalyst).

また、CO選択酸化部24内には、CO選択酸化部24内の温度を測定する温度センサ24bが設けられている。温度センサ24bの検出結果は制御装置30に送信されている。   In the CO selective oxidation unit 24, a temperature sensor 24b for measuring the temperature in the CO selective oxidation unit 24 is provided. The detection result of the temperature sensor 24 b is transmitted to the control device 30.

このCO選択酸化部24の側壁面下部および側壁面上部には、COシフト部23に接続された接続管89および燃料電池10の燃料極11に接続された改質ガス供給管71がそれぞれ接続されている。接続管89には、酸化用空気供給管61が接続されている。これにより、CO選択酸化部24には、COシフト部23からの改質ガスと大気からの酸化用空気が導入されるようになっている。なお、酸化用空気供給管61には、上流から順番に酸化用空気ポンプ62および酸化用空気バルブ63が設けられている。酸化用空気ポンプ62は酸化用空気を供給しその供給量を調整するものである。酸化用空気バルブ63は酸化用空気供給管61を開閉するものである。   A connecting pipe 89 connected to the CO shift section 23 and a reformed gas supply pipe 71 connected to the fuel electrode 11 of the fuel cell 10 are connected to the lower and upper side walls of the CO selective oxidation section 24, respectively. ing. An oxidation air supply pipe 61 is connected to the connection pipe 89. As a result, the reformed gas from the CO shift unit 23 and the oxidizing air from the atmosphere are introduced into the CO selective oxidation unit 24. The oxidizing air supply pipe 61 is provided with an oxidizing air pump 62 and an oxidizing air valve 63 in order from the upstream. The oxidizing air pump 62 supplies oxidizing air and adjusts the supply amount. The oxidation air valve 63 opens and closes the oxidation air supply pipe 61.

したがって、CO選択酸化部24内に導入された改質ガス中の一酸化炭素は、酸化用空気中の酸素と反応(酸化)して二酸化炭素になる。この反応は発熱反応であり、触媒24aによって促進される。これにより、改質ガスは酸化反応によって一酸化炭素濃度がさらに低減されて(10ppm以下)導出され、燃料電池10の燃料極11に供給されるようになっている。   Therefore, carbon monoxide in the reformed gas introduced into the CO selective oxidation unit 24 reacts (oxidizes) with oxygen in the oxidizing air to become carbon dioxide. This reaction is an exothermic reaction and is promoted by the catalyst 24a. Thereby, the reformed gas is derived by further reducing the carbon monoxide concentration (10 ppm or less) by the oxidation reaction, and is supplied to the fuel electrode 11 of the fuel cell 10.

燃焼部25は、燃焼用燃料ポンプ45によって供給される燃焼用燃料および改質部21から供給される改質ガスの少なくとも何れか一方を、燃焼用空気ポンプ65によって供給される燃焼用空気により燃焼してその燃焼ガスによって改質部21を加熱するものである。この燃焼部25は、改質部21を加熱して水蒸気改質反応に必要な熱を供給するための燃焼ガスを生成するものであり、改質部21の内周壁内に下端部が挿入されて空間をおいて配置されている。   The combustion unit 25 burns at least one of the combustion fuel supplied by the combustion fuel pump 45 and the reformed gas supplied from the reforming unit 21 by the combustion air supplied by the combustion air pump 65. Then, the reforming part 21 is heated by the combustion gas. The combustion unit 25 generates combustion gas for heating the reforming unit 21 and supplying heat necessary for the steam reforming reaction, and a lower end portion is inserted into the inner peripheral wall of the reforming unit 21. It is arranged with a space.

燃焼部25には、図示しない燃料供給源(例えば都市ガス管)に接続された燃焼用燃料供給管44が接続されるとともに、燃料極11の導出口に一端が接続されているオフガス供給管72の他端が接続されている。基本的には、燃料電池10の起動当初、燃焼用燃料が燃焼部25に供給され、燃料電池10の起動運転中、CO選択酸化部24からの改質ガスが燃料電池10を経由しないで燃焼部25に供給され、燃料電池10の定常運転中、燃料電池10から排出されるアノードオフガス(燃料極11にて未使用な水素を含んだ改質ガス)が燃焼部25に供給されるようになっている。また、改質ガスやオフガスの不足分を燃焼用燃料で補っている。   A combustion fuel supply pipe 44 connected to a fuel supply source (not shown) (for example, a city gas pipe) is connected to the combustion unit 25, and an off gas supply pipe 72 having one end connected to the outlet of the fuel electrode 11. Are connected at the other end. Basically, the fuel for combustion is supplied to the combustion unit 25 at the beginning of the start of the fuel cell 10, and the reformed gas from the CO selective oxidation unit 24 burns without passing through the fuel cell 10 during the start-up operation of the fuel cell 10. The anode off gas (reformed gas containing hydrogen unused in the fuel electrode 11) discharged from the fuel cell 10 during the steady operation of the fuel cell 10 is supplied to the combustion unit 25. It has become. In addition, the shortage of reformed gas and off-gas is supplemented with combustion fuel.

また、燃焼部25には、燃焼用空気供給管64が接続されており、燃焼用燃料、アノードオフガス、改質ガスなどの可燃ガスを燃焼(酸化)させるための燃焼用空気が大気から供給されるようになっている。   Further, a combustion air supply pipe 64 is connected to the combustion unit 25, and combustion air for burning (oxidizing) a combustible gas such as a combustion fuel, anode off gas, and reformed gas is supplied from the atmosphere. It has become so.

なお、燃焼用燃料供給管44には上流から順番に燃焼用燃料ポンプ45および燃焼用燃料バルブ46が設けられている。燃焼用燃料ポンプ45は燃焼用燃料を供給しその供給量を調整する燃焼用燃料供給手段である。燃焼用燃料バルブ46は燃焼用燃料供給管44を開閉するものである。また、燃焼用空気供給管64には上流から順番に燃焼用空気ポンプ65および燃焼用空気バルブ66が設けられている。燃焼用空気ポンプ65は燃焼用酸化剤ガスである燃焼用空気を供給しその供給量を調整する燃焼用酸化剤ガス供給手段である。燃焼用空気バルブ66は燃焼用空気供給管64を開閉するものである。   The combustion fuel supply pipe 44 is provided with a combustion fuel pump 45 and a combustion fuel valve 46 in order from the upstream. The combustion fuel pump 45 is combustion fuel supply means for supplying combustion fuel and adjusting the supply amount. The combustion fuel valve 46 opens and closes the combustion fuel supply pipe 44. The combustion air supply pipe 64 is provided with a combustion air pump 65 and a combustion air valve 66 in order from the upstream. The combustion air pump 65 is combustion oxidant gas supply means for supplying combustion air as combustion oxidant gas and adjusting the supply amount. The combustion air valve 66 opens and closes the combustion air supply pipe 64.

このように構成された燃焼部25は着火されると、供給されている燃焼用燃料、改質ガスまたはアノードオフガスが燃焼用空気によって燃焼されて高温の燃焼ガスが発生する。燃焼ガスは、燃焼ガス流路27を流通し、排気管81を通って燃焼排ガスとして排気される。これにより、燃焼ガスは改質部21および蒸発部26をこの順番で加熱する。燃焼ガス流路27は、改質部21の内周壁に沿って当接して配設され、折り返されて改質部21の外周壁と断熱部28との間に当接して配設され、折り返されて断熱部28と蒸発部26の間に当接して配設された流路である。   When the combustion unit 25 configured as described above is ignited, the supplied combustion fuel, reformed gas or anode off-gas is combusted by the combustion air to generate high-temperature combustion gas. The combustion gas flows through the combustion gas passage 27 and is exhausted as combustion exhaust gas through the exhaust pipe 81. Thus, the combustion gas heats the reforming unit 21 and the evaporation unit 26 in this order. The combustion gas flow path 27 is disposed in contact with the inner peripheral wall of the reforming section 21 and is folded and disposed between the outer peripheral wall of the reforming section 21 and the heat insulating section 28 and folded. In other words, the flow path is disposed in contact between the heat insulating portion 28 and the evaporation portion 26.

蒸発部26は、改質水を蒸発させて水蒸気を生成して冷却部22を介して改質部21に供給するものである。蒸発部26は、円筒状に形成されて燃焼ガス流路27の外周壁を覆って当接して設けられている。   The evaporation unit 26 evaporates the reformed water to generate water vapor, and supplies the water vapor to the reforming unit 21 via the cooling unit 22. The evaporator 26 is formed in a cylindrical shape so as to cover and contact the outer peripheral wall of the combustion gas passage 27.

この蒸発部26の下部(例えば側壁面下部、底面)には改質水タンク(図示省略)に接続された給水管52が接続されている。蒸発部26の上部(例えば側壁面上部)には水蒸気供給管51が接続されている。改質水タンクから導入された改質水は、蒸発部26内を流通する途中にて燃焼ガスからの熱およびCO選択酸化部24からの熱によって加熱されて、水蒸気となって水蒸気供給管51および冷却部22を介して改質部21へ導出するようになっている。なお、給水管52には、上流から順番に改質水ポンプ53および改質水バルブ54が設けられている。改質水ポンプ53は、蒸発部26に改質水を供給するとともにその改質水供給量を調整するものである。改質水バルブ54は給水管52を開閉するものである。   A water supply pipe 52 connected to a reforming water tank (not shown) is connected to a lower portion (for example, a lower portion of the side wall surface and a bottom surface) of the evaporation section 26. A water vapor supply pipe 51 is connected to the upper part (for example, the upper part of the side wall surface) of the evaporation unit 26. The reformed water introduced from the reformed water tank is heated by the heat from the combustion gas and the heat from the CO selective oxidation unit 24 in the course of flowing through the evaporation unit 26 to become water vapor and the water vapor supply pipe 51. And, it is led out to the reforming unit 21 through the cooling unit 22. The water supply pipe 52 is provided with a reforming water pump 53 and a reforming water valve 54 in order from the upstream. The reforming water pump 53 supplies reforming water to the evaporation unit 26 and adjusts the reforming water supply amount. The reforming water valve 54 opens and closes the water supply pipe 52.

また、蒸発部26には、蒸発部26内の水蒸気の温度(TS)を検出する温度センサ26aが設けられている。温度センサ26aの検出結果は制御装置30に送信されている。なお、水蒸気の温度が検出できれば、例えば冷却部22の入口付近や、蒸発部26と冷却部22との間の水蒸気供給管51に温度センサ26aを設けるようにしてもよい。この水蒸気の温度TSは、改質部21に供給される改質水の温度である。   The evaporation unit 26 is provided with a temperature sensor 26 a that detects the temperature (TS) of water vapor in the evaporation unit 26. The detection result of the temperature sensor 26 a is transmitted to the control device 30. If the temperature of the water vapor can be detected, for example, the temperature sensor 26 a may be provided in the vicinity of the inlet of the cooling unit 22 or in the water vapor supply pipe 51 between the evaporation unit 26 and the cooling unit 22. This steam temperature TS is the temperature of the reforming water supplied to the reforming unit 21.

燃料電池10の燃料極11の導入口には改質ガス供給管71を介してCO選択酸化部24が接続されるとともに、燃料極11の導出口にはオフガス供給管72を介して燃焼部25が接続されている。バイパス管73は燃料電池10をバイパスして改質ガス供給管71およびオフガス供給管72を直結するものである。改質ガス供給管71にはバイパス管73との分岐点と燃料電池10との間に第1改質ガスバルブ74が設けられている。オフガス供給管72にはバイパス管73との合流点と燃料電池10との間にオフガスバルブ75が設けられている。バイパス管73には第2改質ガスバルブ76が設けられている。   A CO selective oxidation unit 24 is connected to the inlet of the fuel electrode 11 of the fuel cell 10 via a reformed gas supply pipe 71, and the combustion unit 25 is connected to the outlet of the fuel electrode 11 via an offgas supply pipe 72. Is connected. The bypass pipe 73 bypasses the fuel cell 10 and directly connects the reformed gas supply pipe 71 and the offgas supply pipe 72. The reformed gas supply pipe 71 is provided with a first reformed gas valve 74 between the branch point of the bypass pipe 73 and the fuel cell 10. The off gas supply pipe 72 is provided with an off gas valve 75 between the junction with the bypass pipe 73 and the fuel cell 10. A second reformed gas valve 76 is provided in the bypass pipe 73.

起動運転中には、改質装置20から一酸化炭素濃度の高い改質ガスを燃料電池10に供給するのを回避するため、第1改質ガスバルブ74およびオフガスバルブ75を閉じ第2改質ガスバルブ76を開き、定常運転(発電運転)中には、改質装置20からの改質ガスを燃料電池10に供給するため、第1改質ガスバルブ74およびオフガスバルブ75を開き第2改質ガスバルブ76を閉じている。   During the start-up operation, the first reformed gas valve 74 and the offgas valve 75 are closed to avoid the supply of the reformed gas having a high carbon monoxide concentration from the reformer 20 to the fuel cell 10. During the steady operation (power generation operation), the first reformed gas valve 74 and the offgas valve 75 are opened to supply the reformed gas from the reformer 20 to the fuel cell 10 during the steady operation (power generation operation). Is closed.

また、燃料電池10の空気極12の導入口には、カソード用空気供給管67が接続されるとともに、空気極12の導出口には、排気管82が接続されている。空気極12に空気が供給され、オフガスが排気されるようになっている。なお、カソード用空気供給管67には上流から順にカソード用空気ポンプ68およびカソード用空気バルブ69が設けられている。カソード用空気ポンプ68はカソード用空気を供給しその供給量を調整するものである。カソード用空気バルブ69はカソード用空気供給管67を開閉するものである。   A cathode air supply pipe 67 is connected to the inlet of the air electrode 12 of the fuel cell 10, and an exhaust pipe 82 is connected to the outlet of the air electrode 12. Air is supplied to the air electrode 12, and off-gas is exhausted. The cathode air supply pipe 67 is provided with a cathode air pump 68 and a cathode air valve 69 in order from the upstream. The cathode air pump 68 supplies cathode air and adjusts the supply amount. The cathode air valve 69 opens and closes the cathode air supply pipe 67.

また、燃料電池システムは制御装置30を備えており、この制御装置30には、上述した温度センサ21c,23c,24b,26a、各ポンプ42,45,53,62,65,68、各バルブ43,46,54,63,66,69,74,75,76、および燃焼部25が接続されている(図3参照)。制御装置30はマイクロコンピュータ(図示省略)を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、CPU、RAMおよびROM(いずれも図示省略)を備えている。CPUは、温度センサ21c,23c,24b,26aからの温度に基づいて、各ポンプ42,45,53,62,65,68、各バルブ43,46,54,63,66,69,74,75,76、および燃焼部25を制御することにより、改質装置の起動運転を実施している。RAMは同プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものであり、ROMは前記プログラムを記憶するものである。   The fuel cell system also includes a control device 30. The control device 30 includes the temperature sensors 21c, 23c, 24b, and 26a, the pumps 42, 45, 53, 62, 65, and 68, and the valves 43. , 46, 54, 63, 66, 69, 74, 75, 76 and the combustion section 25 are connected (see FIG. 3). The control device 30 includes a microcomputer (not shown), and the microcomputer includes an input / output interface, a CPU, a RAM, and a ROM (all not shown) connected through a bus. The CPU, based on the temperature from the temperature sensors 21c, 23c, 24b, 26a, each pump 42, 45, 53, 62, 65, 68, each valve 43, 46, 54, 63, 66, 69, 74, 75. , 76 and the combustion section 25 are controlled to start up the reformer. The RAM temporarily stores variables necessary for executing the program, and the ROM stores the program.

次に、上述した燃料電池システムの作動の第1実施例について図3および図4を参照して説明する。制御装置30は、図示しない起動スイッチがオンされると、起動運転を開始する(ステップ100)。まず、制御装置30は起動に際して燃焼部25の燃焼を開始する(燃焼開始手段)。具体的には、制御装置30は、燃焼用空気バルブ66を開き燃焼用空気ポンプ65を駆動して、燃焼部25に燃焼用空気を予め設定されている規定流量C1で供給する(ステップ102)。   Next, a first embodiment of the operation of the fuel cell system described above will be described with reference to FIGS. When a start switch (not shown) is turned on, control device 30 starts a start operation (step 100). First, the control device 30 starts combustion of the combustion unit 25 at the time of activation (combustion start means). Specifically, the control device 30 opens the combustion air valve 66 and drives the combustion air pump 65 to supply the combustion air to the combustion section 25 at a preset specified flow rate C1 (step 102). .

そして、制御装置30は、改質用燃料バルブ43および第1改質ガスバルブ74およびオフガスバルブ75を閉じたまま、燃焼用燃料バルブ46および第2改質ガスバルブ76を開き、燃焼用燃料ポンプ45を駆動して、燃焼部25に燃焼用燃料を予め設定されている規定流量B1で供給する(ステップ104)。   Then, the control device 30 opens the combustion fuel valve 46 and the second reformed gas valve 76 with the reforming fuel valve 43, the first reformed gas valve 74, and the offgas valve 75 closed, and turns the combustion fuel pump 45 on. Driven to supply combustion fuel to the combustion section 25 at a predetermined flow rate B1 set in advance (step 104).

そして、制御装置30は、燃焼部25に内蔵のイグナイタ(図示省略)を通電する(ステップ106。イグナイタの代わりにグロープラグでもよい。)。これにより、燃焼部25は着火する。さらに、制御装置30は、着火検知またはイグナイタ通電した時点から所定時間経過後にイグナイタ通電を停止する。なお、着火はイグナイタやグロープラグによる着火だけでなく触媒点火などでもよい。   Then, the control device 30 energizes a built-in igniter (not shown) in the combustion unit 25 (step 106; a glow plug may be used instead of the igniter). Thereby, the combustion part 25 ignites. Further, the control device 30 stops the igniter energization after a predetermined time has elapsed from the time when the ignition is detected or the igniter energization is performed. The ignition may be not only ignition by an igniter or glow plug, but also catalyst ignition.

このように燃焼用燃料の燃焼が開始されると、その燃焼ガスが燃焼ガス用流路27を通る際に、燃焼ガスによって改質部21、蒸発部26がこの順番で加熱されて昇温する。   When combustion of the combustion fuel is started in this way, when the combustion gas passes through the combustion gas flow path 27, the reforming unit 21 and the evaporation unit 26 are heated in this order by the combustion gas to raise the temperature. .

そして、制御装置30は、蒸発部26が加熱されて所定温度以上となると、改質水バルブ54を開き改質水ポンプ53を駆動して、改質水を蒸発部26に供給する(ステップ108)。なお、改質水の供給開始は、蒸発部26の温度とは関係なく、燃焼用燃料の供給開始と同時でもよいし、所定時間経過後でもよい。   When the evaporation unit 26 is heated to a predetermined temperature or higher, the control device 30 opens the reforming water valve 54 and drives the reforming water pump 53 to supply the reforming water to the evaporation unit 26 (step 108). ). Note that the supply of reforming water may be started at the same time as the start of supply of combustion fuel regardless of the temperature of the evaporator 26, or may be after a predetermined time has elapsed.

燃焼部25の燃焼開始後に、改質部21が加熱されて改質部21の温度が第1所定温度TR1(例えば600℃)まで昇温すると、制御装置30は、燃焼部25への燃焼用燃料の供給のみを停止して燃焼部25を消火する(第1消火手段)。具体的には、常温状態から起動が開始されたとすると、改質部21の温度が第1所定温度TR1まで昇温しても水蒸気温度は水蒸気用所定温度TS1(例えば80℃)に到達しないので、制御装置30は、ステップ110,112で「NO」、「YES」と判定し、燃焼用燃料ポンプ45の駆動を停止して、燃焼部25への燃焼用燃料の供給を停止する(ステップ114)。第1所定温度TR1は、改質部21の触媒21bの活性温度域の上部温度に設定されるのが望ましい。   When the reforming unit 21 is heated and the temperature of the reforming unit 21 is increased to a first predetermined temperature TR1 (for example, 600 ° C.) after the combustion of the combustion unit 25 is started, the control device 30 is used for combustion to the combustion unit 25. Only the fuel supply is stopped and the combustion section 25 is extinguished (first extinguishing means). Specifically, if the start-up is started from the normal temperature state, the steam temperature does not reach the steam predetermined temperature TS1 (for example, 80 ° C.) even if the temperature of the reforming unit 21 is raised to the first predetermined temperature TR1. The control device 30 makes a determination of “NO” or “YES” in steps 110 and 112, stops driving the combustion fuel pump 45, and stops the supply of the combustion fuel to the combustion section 25 (step 114). ). The first predetermined temperature TR1 is preferably set to the upper temperature of the activation temperature range of the catalyst 21b of the reforming unit 21.

これにより、燃焼用燃料の供給が停止されて燃焼部25は消火されるものの、燃焼部25への燃焼用空気の供給は継続されているので、燃焼ガス流路を流れる燃焼用空気が改質部21の熱を奪って昇温しその高温となった燃焼用空気が蒸発部26を昇温する。   Thereby, although the supply of combustion fuel is stopped and the combustion section 25 is extinguished, the supply of combustion air to the combustion section 25 is continued, so the combustion air flowing through the combustion gas flow path is reformed. The combustion air, which has been heated to a high temperature by taking the heat of the part 21, raises the temperature of the evaporation part 26.

なお、ステップ110で「YES」の場合、すなわち改質部の温度TRが第1所定温度TR1に到達しているか否かにかかわらず水蒸気温度が水蒸気用所定温度TS1に到達した場合は改質用燃料の供給を開始する。   If “YES” in step 110, that is, if the water vapor temperature has reached the predetermined steam temperature TS 1 regardless of whether or not the temperature TR of the reforming section has reached the first predetermined temperature TR 1, Start supplying fuel.

このような燃焼部25の消火後に、水蒸気の温度が水蒸気用所定温度TS1まで昇温する前に改質部21の温度が第1所定温度TR1より低温の第2所定温度TR2(例えば400℃)まで降温すると、制御装置30は燃焼部25への燃焼用燃料の供給を再開し燃焼部を再着火する(第1再着火手段)。具体的には、制御装置30は、改質部21の温度が第2所定温度TR2(例えば400℃)まで降温するまでは、ステップ116で「NO」の判定を繰り返し実行する。そして、制御装置30は、改質部21の温度が第2所定温度TR2まで降温すると、ステップ116で「YES」と判定し、燃焼用燃料ポンプ45の駆動を再開し(ステップ104)、燃焼部25を着火し(ステップ106)、改質水を供給する(ステップ108)。第2所定温度TR2は、改質部21のケーシングが粒界腐食しやすい温度より低温となるように設定されるのが望ましい。粒界腐食しやすい温度には領域があり、この領域を速やかに通過させるためである。   After extinguishing the combustion unit 25, the temperature of the reforming unit 21 is lower than the first predetermined temperature TR1 and the second predetermined temperature TR2 (for example, 400 ° C.) before the temperature of the steam rises to the predetermined temperature TS1 for steam. When the temperature falls to the level, the control device 30 resumes the supply of the fuel for combustion to the combustion unit 25 and reignites the combustion unit (first reignition means). Specifically, the control device 30 repeatedly executes “NO” determination at step 116 until the temperature of the reforming unit 21 drops to the second predetermined temperature TR2 (for example, 400 ° C.). Then, when the temperature of the reforming unit 21 falls to the second predetermined temperature TR2, the control device 30 determines “YES” in step 116, restarts the driving of the combustion fuel pump 45 (step 104), and the combustion unit 25 is ignited (step 106), and reformed water is supplied (step 108). It is desirable that the second predetermined temperature TR2 is set to be lower than a temperature at which the casing of the reforming portion 21 is susceptible to intergranular corrosion. This is because there is a region where the intergranular corrosion is likely to occur, and this region is passed quickly.

この燃焼用燃料での燃焼部25の再着火によって、改質部21および蒸発部26が昇温し、改質部21の温度が第1所定温度TR1に到達する前に水蒸気温度が水蒸気用所定温度TS1に到達した場合、制御装置30はステップ110で「YES」と判定し、改質用燃料の供給を開始する(ステップ118)。すなわち、制御装置30は、改質用燃料バルブ43を開き改質用燃料ポンプ42を駆動して、改質用燃料を予め設定されている規定流量A1で改質部21に供給する。   The re-ignition of the combustion section 25 with the combustion fuel raises the temperature of the reforming section 21 and the evaporation section 26, and the water vapor temperature reaches the predetermined temperature for steam before the temperature of the reforming section 21 reaches the first predetermined temperature TR1. When the temperature TS1 is reached, the control device 30 determines “YES” in step 110, and starts supplying the reforming fuel (step 118). That is, the control device 30 opens the reforming fuel valve 43 and drives the reforming fuel pump 42 to supply reforming fuel to the reforming unit 21 at a preset specified flow rate A1.

このように改質用燃料の投入が開始されると、改質部21では上述した水蒸気改質反応および一酸化炭素シフト反応が生じて改質ガスが生成され、CO選択酸化部24から改質ガスが導出されるが、まだ一酸化炭素が多いので、燃料電池10をバイパスして燃焼部25に供給される。   When charging of the reforming fuel is started in this way, the reforming unit 21 generates the reformed gas by the above-described steam reforming reaction and carbon monoxide shift reaction, and the CO selective oxidizing unit 24 reforms. Although the gas is derived, since there is still a large amount of carbon monoxide, the fuel cell 10 is bypassed and supplied to the combustion unit 25.

そして、改質装置20の所定各部位(改質部21、COシフト部23、CO選択酸化部24)の温度がそれぞれの所定温度以上に到達すると(ステップ120)、制御装置30は、起動運転を終了し(ステップ122)、CO選択酸化部24からの改質ガスを燃料電池10に供給し、燃料電池10の発電を開始する。すなわち発電運転(定常運転)が開始される。なお、発電開始は、改質ガス中の一酸化炭素濃度が所定値より低くなることによって判断するようにしてもよい。   When the temperature of each predetermined part (the reforming unit 21, the CO shift unit 23, and the CO selective oxidation unit 24) of the reforming device 20 reaches a predetermined temperature or more (step 120), the control device 30 starts the startup operation. (Step 122), the reformed gas from the CO selective oxidation unit 24 is supplied to the fuel cell 10 and the power generation of the fuel cell 10 is started. That is, the power generation operation (steady operation) is started. The start of power generation may be determined when the carbon monoxide concentration in the reformed gas becomes lower than a predetermined value.

上述の説明から明らかなように、この第1実施例においては、燃焼開始手段(ステップ102〜108)が、当該改質装置の起動時は、燃焼用燃料および燃焼用酸化剤ガスを供給し燃焼部25を着火し、蒸発部26に改質水を供給し、第1消火手段(ステップ114)が、燃焼部の燃焼開始後に、改質部21の温度が第1所定温度TR1まで昇温すると、燃焼部25への燃焼用燃料の供給を停止して燃焼部25を消火し、燃焼用酸化剤ガス供給手段(ステップ102)が、燃焼部25の消火中に燃焼用酸化剤ガスを供給する。これにより、改質部21をより速やかに温度低下でき、再着火が可能となる。また、改質装置20のケーシングが腐食しやすい温度を避けることができる。   As is apparent from the above description, in this first embodiment, the combustion start means (steps 102 to 108) supplies combustion fuel and combustion oxidant gas to start combustion when the reformer is activated. When the temperature of the reforming unit 21 is raised to the first predetermined temperature TR1 after the start of combustion of the combustion unit, the first fire extinguishing means (step 114) ignites the unit 25 and supplies reforming water to the evaporation unit 26. Then, the supply of the combustion fuel to the combustion unit 25 is stopped, the combustion unit 25 is extinguished, and the combustion oxidant gas supply means (step 102) supplies the combustion oxidant gas while the combustion unit 25 is extinguished. . Thereby, the temperature of the reforming part 21 can be reduced more quickly, and re-ignition becomes possible. Moreover, the temperature at which the casing of the reformer 20 is likely to corrode can be avoided.

また、第1再着火手段(ステップ116,104,106)が、第1消火手段による燃焼部25の消火後に、改質部21の温度および水蒸気の温度(改質部に供給される改質水の温度)のうち少なくとも何れか一方に基づいて燃焼用燃料または改質用燃料を供給して燃焼部を再着火する。これにより、改質部21を比較的高温である第1所定温度TR1まで昇温した後であって一旦消火し再着火するまでは改質部21の熱を燃焼用空気を介して改質部21の下流に位置する蒸発部26に伝えて水蒸気を加熱することができる。したがって、燃焼部25の着火・消火の繰り返し回数を少なくして燃焼部25・改質部21の耐久性を高く維持して改質装置20を暖機することができる。   Further, after the first reignition means (steps 116, 104, 106) extinguishes the combustion section 25 by the first fire extinguishing means, the temperature of the reforming section 21 and the temperature of the steam (reformed water supplied to the reforming section). The combustion part or the reforming fuel is supplied on the basis of at least one of the above temperature) to reignite the combustion part. As a result, after the temperature of the reforming unit 21 is raised to the first predetermined temperature TR1, which is a relatively high temperature, until the fire is temporarily extinguished and reignited, the heat of the reforming unit 21 is passed through the combustion air. The water vapor can be heated by being transmitted to the evaporation section 26 located downstream of 21. Therefore, the number of repetitions of ignition / extinguishing of the combustion unit 25 can be reduced, the durability of the combustion unit 25 and the reforming unit 21 can be maintained high, and the reformer 20 can be warmed up.

また、第1所定温度TR1は、改質部21の触媒21bの活性温度域の上部温度に設定されているので、改質部21の触媒21bにダメージを与えることなく、燃焼部25の着火・消火の繰り返し回数を少なくして燃焼部24・改質部21の耐久性を高く維持して改質装置20を暖機することができる。   In addition, since the first predetermined temperature TR1 is set to the upper temperature of the activation temperature range of the catalyst 21b of the reforming unit 21, the ignition / ignition of the combustion unit 25 is performed without damaging the catalyst 21b of the reforming unit 21. The reforming apparatus 20 can be warmed up by reducing the number of times of extinguishing and maintaining the durability of the combustion section 24 and the reforming section 21 high.

また、第1再着火手段(ステップ116,104,106)は、第1消火手段による燃焼部25の消火後に、水蒸気の温度が水蒸気用所定温度TS1まで昇温する前に改質部21の温度が第1所定温度TR1より低温の第2所定温度TR2まで降温すると、燃焼部25への燃焼用燃料の供給を再開し燃焼部25を再着火するので、改質部21を必要以上に降温することなく、燃焼部25の着火・消火の繰り返し回数を少なくすることができる。   The first re-ignition means (steps 116, 104, 106) is configured so that the temperature of the reforming part 21 is not increased after the temperature of the steam rises to the predetermined steam temperature TS1 after the combustion part 25 is extinguished by the first fire extinguishing means. When the temperature drops to the second predetermined temperature TR2 lower than the first predetermined temperature TR1, the supply of the combustion fuel to the combustion unit 25 is resumed and the combustion unit 25 is re-ignited, so that the temperature of the reforming unit 21 is decreased more than necessary. Without repetition, the number of repetitions of ignition / extinguishing of the combustion section 25 can be reduced.

また、第2所定温度TR2は、改質部21のケーシングが粒界腐食しやすい温度より高温となるように設定されているので、改質部21のケーシングにダメージを与えることなく、燃焼部25の着火・消火の繰り返し回数を少なくして燃焼部25・改質部21の耐久性を高く維持して改質装置20を暖機することができる。   Further, since the second predetermined temperature TR2 is set to be higher than the temperature at which the casing of the reforming section 21 is likely to undergo intergranular corrosion, the combustion section 25 is not damaged without damaging the casing of the reforming section 21. Thus, the reforming device 20 can be warmed up by reducing the number of repetitions of ignition and extinguishing, maintaining the durability of the combustion section 25 and the reforming section 21 high.

次に、上述した燃料電池システムの作動の第2実施例について図5および図6を参照して説明する。本第2実施例は、前述した第1実施例において、燃焼部25での燃焼を開始した後、改質部21の温度TRが第1所定温度TR1に到達する前に、水蒸気温度TSが水蒸気用所定温度TS1に到達した場合に、燃焼用燃料の供給を停止して燃焼部25を消火し、その後、燃焼用燃料で再着火するようにしたものである。   Next, a second embodiment of the operation of the fuel cell system described above will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, in the first embodiment described above, after the combustion in the combustion section 25 is started, the steam temperature TS becomes the steam before the temperature TR of the reforming section 21 reaches the first predetermined temperature TR1. When the predetermined temperature TS1 is reached, the supply of combustion fuel is stopped, the combustion section 25 is extinguished, and then reignited with the combustion fuel.

この場合、燃焼部25の燃焼を開始した後に、水蒸気の温度が水蒸気用所定温度TS1に到達したと判定した場合、その判定が1回目であれば、燃焼部25への燃焼用燃料の供給のみを停止し、判定が2回目以降であれば、燃焼部25への燃焼用燃料の供給を停止しないで、改質部21への改質用燃料の供給を開始する切替手段(ステップ130)をさらに備えるようにすればよい。   In this case, if it is determined that the temperature of the water vapor has reached the predetermined temperature TS1 for water vapor after starting the combustion of the combustion unit 25, if the determination is the first time, only supply of the fuel for combustion to the combustion unit 25 is provided. If the determination is after the second time, switching means (step 130) for starting the supply of the reforming fuel to the reforming unit 21 without stopping the supply of the combustion fuel to the combustion unit 25 is provided. What is necessary is just to prepare further.

ステップ130は、ステップ110とステップ118の間に設けられている。水蒸気の温度が水蒸気用所定温度TS1に到達したとの判定が2回目以降であるか否かを判定が実行される。制御装置30は、その判定が1回目であれば「NO」と判定し、燃焼用燃料の供給を停止する(ステップ114)。その後、制御装置30はステップ116以降の処理を実行する。   Step 130 is provided between Step 110 and Step 118. It is determined whether or not the determination that the temperature of the water vapor has reached the predetermined temperature TS1 for water vapor is the second time or later. If the determination is the first time, control device 30 determines “NO” and stops the supply of combustion fuel (step 114). Thereafter, the control device 30 executes the processing from step 116 onward.

一方、制御装置30は、その判定が2回目以降であれば「YES」と判定し、改質用燃料の供給を開始する(ステップ118)。その後、制御装置30はステップ120以降の処理を実行する。   On the other hand, if the determination is second or later, control device 30 determines “YES” and starts supplying reforming fuel (step 118). Thereafter, the control device 30 executes the processing after step 120.

このような制御によれば、例えば図6に示すように、制御装置30は、燃焼部25での燃焼を開始した後、改質部21の温度が第1所定温度TR1に到達する前に、水蒸気温度が水蒸気用所定温度TS1に到達すると、燃焼用燃料の供給を停止することにより燃焼部25を消火し、改質部21の温度が降温して第2所定温度TR2に到達すると、燃焼部25を燃焼用燃料で再着火する。この再着火した時点で、水蒸気温度が水蒸気用所定温度TS1まで昇温している場合、水蒸気の温度が水蒸気用所定温度TS1に到達したと2回目の判定を行って、燃焼部25の燃焼を維持したまま、改質部21へ改質用燃料の供給を開始する。したがって、例えば、燃料電池システムの停止後まもなく運転を開始した場合など改質装置20がまだ暖かい場合には、暖機時間を短縮することができる。なお、再着火した時点で、水蒸気温度が水蒸気用所定温度TS1まで昇温していない場合、上記と同様な処理が行われる。   According to such control, for example, as shown in FIG. 6, the control device 30 starts combustion in the combustion unit 25 and before the temperature of the reforming unit 21 reaches the first predetermined temperature TR1. When the water vapor temperature reaches the predetermined temperature TS1 for water vapor, the combustion section 25 is extinguished by stopping the supply of the fuel for combustion, and when the temperature of the reforming section 21 drops and reaches the second predetermined temperature TR2, the combustion section 25 is reignited with fuel for combustion. If the water vapor temperature has risen to the predetermined temperature TS1 for steam at the time of this re-ignition, the second determination is made that the temperature of the water vapor has reached the predetermined temperature TS1 for water vapor, and combustion of the combustion section 25 is performed. While being maintained, supply of reforming fuel to the reforming unit 21 is started. Therefore, for example, when the reformer 20 is still warm, such as when operation is started shortly after the fuel cell system is stopped, the warm-up time can be shortened. If the water vapor temperature has not been raised to the predetermined temperature TS1 for water vapor at the time of reignition, the same processing as described above is performed.

次に、上述した燃料電池システムの作動の第3実施例(請求項5に対応する実施例)について図7および図8を参照して説明する。本第3実施例は、上述した第1実施例において、燃焼部25での燃焼を開始した後、改質部21の温度が第1所定温度TR1に到達すると、燃焼用燃料の供給を停止することにより燃焼部25を消火し、その後改質部21の温度が降温して第2所定温度TR2に到達する前に、水蒸気温度が水蒸気用所定温度TS1まで昇温した場合に、水蒸気温度が水蒸気用所定温度TS1に到達した時点に、燃焼部25を燃焼用燃料で再着火し改質部21に改質用燃料の供給を開始するようにしたものである。   Next, a third embodiment (an embodiment corresponding to claim 5) of the operation of the fuel cell system described above will be described with reference to FIGS. In the third embodiment, after the combustion in the combustion section 25 is started in the first embodiment described above, the supply of combustion fuel is stopped when the temperature of the reforming section 21 reaches the first predetermined temperature TR1. Thus, when the temperature of the reforming unit 21 is lowered and reaches the second predetermined temperature TR2, the water vapor temperature is increased to the predetermined temperature TS1 for steam before the temperature of the reforming unit 21 is lowered. When the predetermined temperature TS1 is reached, the combustion section 25 is re-ignited with the combustion fuel, and supply of the reforming fuel to the reforming section 21 is started.

この場合、ステップ114とステップ116の間に、ステップ140を設ければよい。ステップ140は、水蒸気温度が水蒸気用所定温度TS1以上であるか否かを判定するものである。   In this case, step 140 may be provided between step 114 and step 116. Step 140 determines whether or not the water vapor temperature is equal to or higher than a predetermined temperature TS1 for water vapor.

制御装置30は、ステップ140にて、水蒸気温度が水蒸気用所定温度TS1以上であれば「YES」と判定し、燃焼部25を燃焼用燃料で再着火する(ステップ104,106)。その後、制御装置30はステップ108以降の処理を実行する。一方、制御装置30は、ステップ140にて、水蒸気温度が水蒸気用所定温度TS1未満であれば「NO」と判定し、改質部温度が第2所定温度TR2まで降温したか否かを判定する(ステップ116)。その後、制御装置30はその判定結果に応じた処理を上述のように実行する。   In step 140, control device 30 determines “YES” if the water vapor temperature is equal to or higher than predetermined temperature TS1 for water vapor, and reignites combustion unit 25 with the fuel for combustion (steps 104 and 106). Thereafter, the control device 30 executes the processing after step 108. On the other hand, in step 140, control device 30 determines “NO” if the water vapor temperature is lower than predetermined temperature TS1 for water vapor, and determines whether or not the reforming section temperature has decreased to second predetermined temperature TR2. (Step 116). Then, the control apparatus 30 performs the process according to the determination result as mentioned above.

このような制御によれば、例えば図8に示すように、制御装置30は、燃焼部25での燃焼を開始した後、改質部21の温度が第1所定温度TR1に到達すると、燃焼用燃料の供給を停止することにより燃焼部25を消火した後に、改質部21の温度が第1所定温度TR1より低温の第2所定温度TR2まで降温する前に水蒸気の温度が水蒸気用所定温度TS1まで昇温すると、燃焼部25への燃焼用燃料の供給を再開し燃焼部25を再着火するので、改質部21を不必要に降温することなく、起動時間を短縮することができる。   According to such control, as shown in FIG. 8, for example, the control device 30 starts combustion for the combustion when the temperature of the reforming unit 21 reaches the first predetermined temperature TR1 after starting combustion in the combustion unit 25. After extinguishing the combustion section 25 by stopping the supply of fuel, the temperature of the steam is lowered to the predetermined temperature TS1 for steam before the temperature of the reforming section 21 falls to the second predetermined temperature TR2 lower than the first predetermined temperature TR1. When the temperature is raised to 1, the supply of combustion fuel to the combustion unit 25 is resumed and the combustion unit 25 is re-ignited, so that the start-up time can be shortened without unnecessarily lowering the temperature of the reforming unit 21.

次に、上述した燃料電池システムの作動の第4実施例(請求項7,9に対応する実施例)について図9〜図11を参照して説明する。本第4実施例は、上述した第1実施例において、改質部温度に対して第1所定温度TR1と第2所定温度TR2との間の温度である第3所定温度TR3を設定し、改質部温度と第3所定温度TR3の関係も考慮して改質装置20の起動運転を実行する。   Next, a fourth embodiment (an embodiment corresponding to claims 7 and 9) of the operation of the above-described fuel cell system will be described with reference to FIGS. In the fourth embodiment, the third predetermined temperature TR3, which is a temperature between the first predetermined temperature TR1 and the second predetermined temperature TR2, is set with respect to the reforming portion temperature in the first embodiment described above, and the modification is made. The start-up operation of the reformer 20 is executed in consideration of the relationship between the mass part temperature and the third predetermined temperature TR3.

この場合、ステップ114とステップ116の間に、ステップ140に加えてステップ142を設ければよい。ステップ140は、水蒸気温度が水蒸気用所定温度TS1以上であるか否かを判定するものである。ステップ142は、改質部21の温度が第3所定温度TR3以下であるか否かを判定するものである。   In this case, step 142 may be provided between step 114 and step 116 in addition to step 140. Step 140 determines whether or not the water vapor temperature is equal to or higher than a predetermined temperature TS1 for water vapor. Step 142 determines whether or not the temperature of the reforming unit 21 is equal to or lower than a third predetermined temperature TR3.

制御装置30は、改質部21の温度が第3所定温度TR3まで降温する前に水蒸気温度が水蒸気用所定温度TS1まで昇温する場合、改質部21の温度が第3所定温度TR3まで降温すると、水蒸気温度は水蒸気用所定温度TS1以上であるので、ステップ140,142でそれぞれ「YES」と判定し、燃焼部25を燃焼用燃料で再着火する(ステップ104,106)。その後、制御装置30はステップ108以降の処理を実行する。   When the water vapor temperature rises to the steam predetermined temperature TS1 before the temperature of the reforming unit 21 falls to the third predetermined temperature TR3, the control device 30 lowers the temperature of the reforming unit 21 to the third predetermined temperature TR3. Then, since the water vapor temperature is equal to or higher than the predetermined water vapor temperature TS1, “YES” is determined in steps 140 and 142, respectively, and the combustion section 25 is reignited with the fuel for combustion (steps 104 and 106). Thereafter, the control device 30 executes the processing after step 108.

なお、水蒸気温度が水蒸気用所定温度TS1を超えると、制御装置30は、ステップ140で「YES」と判定し、その後改質部21の温度が第3所定温度TR3まで降温するまでは、制御装置30は、ステップ142で「NO」と判定し続ける。   When the water vapor temperature exceeds the predetermined temperature TS1 for water vapor, the control device 30 determines “YES” in step 140, and thereafter the control device until the temperature of the reforming unit 21 falls to the third predetermined temperature TR3. 30 continues to determine “NO” in step 142.

このような制御によれば、図10に示すように、制御装置30は、燃焼部25での燃焼を開始した後、改質部21の温度が第1所定温度TR1に到達すると、燃焼用燃料の供給を停止することにより燃焼部25を消火した後に、改質部21の温度が第3所定温度TR3まで降温する前に水蒸気の温度が水蒸気用所定温度TS1まで昇温する場合、改質部21の温度が第3所定温度TR3まで降温するのを待って、燃焼部25への燃焼用燃料の供給を再開し燃焼部25を再着火し改質部21に改質用燃料の供給を開始する。これにより、改質部21の温度を必ず第3所定温度TR3まで降温させて燃焼部25を再着火するので、燃焼部25に供給される可燃ガスが燃焼用燃料に比べて熱量が大きい改質ガスである場合の過燃焼による改質部21の熱ダメージを抑制することができる。   According to such control, as shown in FIG. 10, when the temperature of the reforming unit 21 reaches the first predetermined temperature TR1 after starting the combustion in the combustion unit 25, the control device 30 is a fuel for combustion. When the temperature of the steam rises to the predetermined temperature TS1 for steam before the temperature of the reforming part 21 falls to the third predetermined temperature TR3 after the combustion part 25 is extinguished by stopping the supply of the reforming part Waiting for the temperature of 21 to drop to the third predetermined temperature TR3, the supply of the combustion fuel to the combustion section 25 is resumed, the combustion section 25 is reignited, and the supply of the reforming fuel to the reforming section 21 is started. To do. As a result, the temperature of the reforming unit 21 is always lowered to the third predetermined temperature TR3 and the combustion unit 25 is re-ignited, so that the combustible gas supplied to the combustion unit 25 has a larger amount of heat than the combustion fuel. Thermal damage of the reforming part 21 due to overcombustion in the case of gas can be suppressed.

また、制御装置30は、水蒸気の温度が水蒸気用所定温度TS1まで昇温する前に改質部21の温度が第3所定温度TR3まで降温する場合には、先に改質部21の温度が第3所定温度TR3まで降温するが、水蒸気温度は水蒸気用所定温度TS1まで昇温していないので、水蒸気温度が水蒸気用所定温度TS1に昇温するまでステップ140,116でそれぞれ「NO」と判定し続ける。そして、水蒸気温度が水蒸気用所定温度TS1に昇温すると、制御装置30は、ステップ140,142でそれぞれ「YES」と判定し、燃焼部25を燃焼用燃料で再着火する(ステップ104,106)。その後、制御装置30はステップ108以降の処理を実行する。   In addition, when the temperature of the reforming unit 21 falls to the third predetermined temperature TR3 before the temperature of the steam rises to the predetermined temperature TS1 for steam, the control device 30 first sets the temperature of the reforming unit 21 to Although the temperature is lowered to the third predetermined temperature TR3, the water vapor temperature has not been raised to the predetermined temperature TS1 for water vapor, so “NO” is determined in steps 140 and 116 until the water vapor temperature rises to the predetermined temperature TS1 for water vapor. Keep doing. When the water vapor temperature rises to the predetermined temperature TS1 for water vapor, the control device 30 determines “YES” in steps 140 and 142, respectively, and reignites the combustion section 25 with the fuel for combustion (steps 104 and 106). . Thereafter, the control device 30 executes the processing after step 108.

このような制御によれば、図11に示すように、制御装置30は、燃焼部25での燃焼を開始した後、改質部21の温度が第1所定温度TR1に到達すると、燃焼用燃料の供給を停止することにより燃焼部25を消火した後に、水蒸気の温度が水蒸気用所定温度TS1まで昇温する前に改質部21の温度が第3所定温度TR3まで降温する場合には、水蒸気の温度が水蒸気用所定温度TS1まで昇温するのを待って、燃焼部25への燃焼用燃料の供給を開始し燃焼部25を再着火し改質部21に改質用燃料の供給を開始する。これにより、改質部21の温度を必ず第3所定温度よりさらに降温させて燃焼部25を再着火するので、燃焼部25に供給される可燃ガスが燃焼用燃料に比べて熱量が大きい改質ガスである場合の過燃焼による改質部21の熱ダメージを抑制することができる。また、改質部21に水蒸気を確実に供給することができる。   According to such control, as shown in FIG. 11, when the temperature of the reforming unit 21 reaches the first predetermined temperature TR1 after starting the combustion in the combustion unit 25, the control device 30 is a combustion fuel. In the case where the temperature of the reforming section 21 is lowered to the third predetermined temperature TR3 after the combustion section 25 is extinguished by stopping the supply of the steam and before the temperature of the steam rises to the predetermined temperature TS1 for steam, Waiting for the temperature of the water to rise to a predetermined temperature TS1 for steam, supply of combustion fuel to the combustion section 25 is started, the combustion section 25 is reignited, and supply of reforming fuel to the reforming section 21 is started. To do. As a result, the temperature of the reforming unit 21 is always lowered further than the third predetermined temperature and the combustion unit 25 is re-ignited, so that the combustible gas supplied to the combustion unit 25 has a larger amount of heat than the combustion fuel. Thermal damage of the reforming part 21 due to overcombustion in the case of gas can be suppressed. Further, water vapor can be reliably supplied to the reforming unit 21.

次に、上述した燃料電池システムの作動の第5実施例(請求項4,6に対応する実施例)について図12〜図14を参照して説明する。本第5実施例は、上述した第3実施例において、制御装置30は、燃焼部25での燃焼を開始した後、改質部21の温度が第1所定温度TR1に到達すると、燃焼用燃料の供給を停止することにより燃焼部25を消火した後に、改質部21の温度が第1所定温度TR1より低温の第2所定温度TR2まで降温する前に水蒸気の温度が水蒸気用所定温度TS1まで昇温すると、燃焼部25への燃焼用燃料の供給を再開し燃焼部25を再着火する代わりに、改質部21への改質用燃料を供給しその結果生成される改質ガス(燃料電池10を通らない)で燃焼部25を再着火する。   Next, a fifth embodiment (embodiment corresponding to claims 4 and 6) of the operation of the above-described fuel cell system will be described with reference to FIGS. In the fifth embodiment, in the third embodiment described above, when the control device 30 starts combustion in the combustion section 25 and the temperature of the reforming section 21 reaches the first predetermined temperature TR1, the fuel for combustion is used. After the combustion section 25 is extinguished by stopping the supply of the steam, the temperature of the steam reaches the predetermined steam temperature TS1 before the temperature of the reforming section 21 falls to the second predetermined temperature TR2 lower than the first predetermined temperature TR1. When the temperature rises, instead of restarting the supply of the combustion fuel to the combustion unit 25 and reigniting the combustion unit 25, the reforming fuel (fuel) is generated by supplying the reforming fuel to the reforming unit 21. The combustion part 25 is reignited by not passing through the battery 10).

この場合、図7に示すフローチャートからステップ110を削除するとともに、ステップ140で「YES」と判定した場合、プログラムをステップ104に戻す代わりにステップ118に進めるとともに、ステップ118とステップ120の間にステップ150を追加する。ステップ150は、ステップ106と同様に燃焼部25を着火するものである。   In this case, step 110 is deleted from the flowchart shown in FIG. 7, and if “YES” is determined in step 140, the program proceeds to step 118 instead of returning to step 104, and a step between step 118 and step 120 is performed. 150 is added. Step 150 ignites the combustion section 25 as in Step 106.

このような制御によれば、図13に示すように、制御装置30は、燃焼部25での燃焼を開始した後、改質部21の温度が第1所定温度TR1に到達すると、燃焼用燃料の供給を停止することにより燃焼部25を消火した後に、改質部21の温度が第1所定温度TR1より低温の第2所定温度TR2まで降温する前に水蒸気の温度が水蒸気用所定温度TS1まで昇温すると、改質部21への改質用燃料を供給しその結果生成される改質ガス(燃料電池10を通らない)で燃焼部25を再着火する。これにより、改質用燃料のみの使用で改質装置20を起動することが可能となるので、燃焼用燃料を燃焼部25に供給するための燃焼用燃料供給管44,燃焼用燃料ポンプ45,燃焼用燃料バルブ46を削除することができるため、装置を簡素化することができる。ただし、改質用燃料ポンプ42から燃焼部25に燃料を供給するため(改質部21と燃焼部25を切り替えるため)のバルブが1個追加される。   According to such control, as shown in FIG. 13, the control device 30 starts combustion in the combustion unit 25 and then the combustion fuel when the temperature of the reforming unit 21 reaches the first predetermined temperature TR1. After the combustion section 25 is extinguished by stopping the supply of the steam, the temperature of the steam reaches the predetermined steam temperature TS1 before the temperature of the reforming section 21 falls to the second predetermined temperature TR2 lower than the first predetermined temperature TR1. When the temperature rises, reforming fuel is supplied to the reforming unit 21, and the combustion unit 25 is reignited with the reformed gas (which does not pass through the fuel cell 10) generated as a result. As a result, the reforming device 20 can be started only by using the reforming fuel, so that the combustion fuel supply pipe 44 for supplying the combustion fuel to the combustion section 25, the combustion fuel pump 45, Since the combustion fuel valve 46 can be eliminated, the apparatus can be simplified. However, one valve for supplying fuel from the reforming fuel pump 42 to the combustion unit 25 (for switching between the reforming unit 21 and the combustion unit 25) is added.

また、図14に示すように、制御装置30は、燃焼部25での燃焼を開始した後、改質部21の温度が第1所定温度TR1に到達すると、燃焼用燃料の供給を停止することにより燃焼部25を消火した後に、水蒸気の温度が水蒸気用所定温度TS1まで昇温する前に改質部21の温度が第2所定温度TR2まで降温する場合、改質部21の温度が第2所定温度TR2まで降温した時点で、ステップ116で「YES」と判定し、燃焼用燃料で燃焼部25を再着火する(ステップ104,106)。この再着火の後、制御装置30は、改質部21の温度が再び第1所定温度TR1まで昇温する前に、水蒸気の温度が水蒸気用所定温度Ts1以上となっている場合には、ステップ112で「YES」と判定し、燃焼部25への燃焼用燃料の供給のみを停止し(ステップ114。第2消火手段。)、その後、ステップ140で「YES」と判定し、改質部21への改質用燃料を供給しその結果生成される改質ガス(燃料電池10を通らない)で燃焼部25を再着火する(ステップ150。第2再着火手段。)。これにより、改質部21の温度を高く維持した状態で改質燃料を投入し、改質部21のコーキングを抑制することができる。   Further, as shown in FIG. 14, after starting combustion in the combustion unit 25, the control device 30 stops supplying the combustion fuel when the temperature of the reforming unit 21 reaches the first predetermined temperature TR <b> 1. When the temperature of the reforming unit 21 falls to the second predetermined temperature TR2 after the combustion unit 25 is extinguished and before the steam temperature rises to the predetermined temperature TS1 for steam, the temperature of the reforming unit 21 is the second temperature. When the temperature falls to the predetermined temperature TR2, “YES” is determined in Step 116, and the combustion section 25 is reignited with the fuel for combustion (Steps 104 and 106). After the re-ignition, the control device 30 performs a step when the temperature of the steam is equal to or higher than the predetermined temperature Ts1 for water vapor before the temperature of the reforming unit 21 is raised again to the first predetermined temperature TR1. It is determined as “YES” at 112 and only the supply of the fuel for combustion to the combustion unit 25 is stopped (step 114, second extinguishing means). Thereafter, it is determined as “YES” at step 140 and the reforming unit 21 is determined. The reforming fuel is supplied to the fuel and the combustion section 25 is re-ignited with the reformed gas (which does not pass through the fuel cell 10) generated as a result (step 150, second re-ignition means). As a result, the reformed fuel can be introduced while the temperature of the reforming unit 21 is kept high, and coking of the reforming unit 21 can be suppressed.

次に、上述した燃料電池システムの作動の第6実施例(請求項8,10に対応する実施例)について図15〜図17を参照して説明する。本第6実施例は、上述した第3実施例において、第1消火手段により燃焼部25が消火された後に、燃焼部25への燃焼用燃料の供給を再開し燃焼部25を再着火する代わりに、改質部21への改質用燃料を供給しその結果生成される改質ガス(燃料電池10を通らない)で燃焼部25を再着火する。   Next, a sixth embodiment (an embodiment corresponding to claims 8 and 10) of the operation of the above-described fuel cell system will be described with reference to FIGS. In the sixth embodiment, in the third embodiment described above, after the combustion section 25 is extinguished by the first fire extinguishing means, the supply of the fuel for combustion to the combustion section 25 is resumed and the combustion section 25 is reignited. In addition, the fuel for reforming is supplied to the reforming unit 21, and the combustion unit 25 is re-ignited with the reformed gas generated as a result (not passing through the fuel cell 10).

この場合、図9に示すフローチャートからステップ110を削除するとともに、ステップ142で「YES」と判定した場合、プログラムをステップ104に戻す代わりにステップ118に進めるとともに、ステップ118とステップ120の間にステップ150を追加する。ステップ150は、ステップ106と同様に燃焼部25を着火するものである。   In this case, step 110 is deleted from the flowchart shown in FIG. 9, and if “YES” is determined in step 142, the program proceeds to step 118 instead of returning to step 104, and the step between step 118 and step 120 is performed. 150 is added. Step 150 ignites the combustion section 25 as in Step 106.

このような制御によれば、図16に示すように、制御装置30は、燃焼部25での燃焼を開始した後、改質部21の温度が第1所定温度TR1に到達すると、燃焼用燃料の供給を停止することにより燃焼部25を消火した後に、改質部21の温度が第3所定温度TR3まで降温する前に水蒸気の温度が水蒸気用所定温度TS1まで昇温すると、改質部21への改質用燃料を供給しその結果生成される改質ガス(燃料電池10を通らない)で燃焼部25を再着火する。これにより、改質部21の温度を必ず第3所定温度TR3まで降温させて燃焼部25を再着火するので、燃焼部25に供給される可燃ガスが改質ガスである場合の過燃焼による改質部21の熱ダメージを抑制することができる。これに加えて、改質用燃料のみの使用で改質装置20を起動することが可能となるので、燃焼用燃料を燃焼部25に供給するための燃焼用燃料供給管44,燃焼用燃料ポンプ45,燃焼用燃料バルブ46を削除することができるため、装置を簡素化することができる。   According to such control, as shown in FIG. 16, when the temperature of the reforming unit 21 reaches the first predetermined temperature TR1 after starting the combustion in the combustion unit 25, the control device 30 is a combustion fuel. When the temperature of the steam rises to the predetermined temperature TS1 for steam before the temperature of the reforming part 21 falls to the third predetermined temperature TR3 after the combustion part 25 is extinguished by stopping the supply of the reforming part 21 The reforming fuel is supplied to the combustion chamber 25, and the combustion section 25 is re-ignited with the reformed gas (not passing through the fuel cell 10) generated as a result. As a result, the temperature of the reforming unit 21 is surely lowered to the third predetermined temperature TR3 and the combustion unit 25 is re-ignited. Therefore, the reforming due to overcombustion when the combustible gas supplied to the combustion unit 25 is the reformed gas. Thermal damage of the mass portion 21 can be suppressed. In addition, since the reformer 20 can be started only by using the reforming fuel, the combustion fuel supply pipe 44 for supplying the combustion fuel to the combustion section 25, the combustion fuel pump 45. Since the combustion fuel valve 46 can be eliminated, the apparatus can be simplified.

また、図17に示すように、制御装置30は、燃焼部25での燃焼を開始した後、改質部21の温度が第1所定温度TR1に到達すると、燃焼用燃料の供給を停止することにより燃焼部25を消火した後に、水蒸気の温度が水蒸気用所定温度TS1まで昇温する前に改質部21の温度が第2所定温度TR2まで降温する場合、改質部21の温度が第2所定温度TR2まで降温した時点で、ステップ116で「YES」と判定し、燃焼用燃料で燃焼部25を再着火する(ステップ104,106)。この再着火の後、制御装置30は、改質部21の温度が再び第1所定温度TR1まで昇温した時点で、水蒸気の温度が水蒸気用所定温度Ts1以上となっている場合には、ステップ112で「YES」と判定し、改質部21の温度が第1所定温度まで昇温した時点に燃焼部への燃焼用燃料の供給のみを停止する(ステップ114。第2消火手段。)。これにより、改質部21が降温するが水蒸気温度は水蒸気用所定温度Ts1以上であるので、制御装置30はステップ140で「YES」と判定し、改質部21の温度が第3所定温度TR3まで降温するまでステップ142で「NO」と判定し続ける。そして、改質部21の温度が第3所定温度TR3まで降温すると、制御装置30は、ステップ142で「YES」と判定し、改質部21への改質用燃料を供給しその結果生成される改質ガス(燃料電池10を通らない)で燃焼部25を再着火する(ステップ150。第2再着火手段。)。   Further, as shown in FIG. 17, after starting the combustion in the combustion unit 25, the control device 30 stops supplying the combustion fuel when the temperature of the reforming unit 21 reaches the first predetermined temperature TR <b> 1. When the temperature of the reforming unit 21 falls to the second predetermined temperature TR2 after the combustion unit 25 is extinguished and before the steam temperature rises to the predetermined temperature TS1 for steam, the temperature of the reforming unit 21 is the second temperature. When the temperature falls to the predetermined temperature TR2, “YES” is determined in Step 116, and the combustion section 25 is reignited with the fuel for combustion (Steps 104 and 106). After this re-ignition, when the temperature of the reforming unit 21 is raised again to the first predetermined temperature TR1, the control device 30 performs a step when the temperature of the steam is equal to or higher than the predetermined temperature Ts1 for steam. It is determined as “YES” at 112, and only the supply of the fuel for combustion to the combustion section is stopped when the temperature of the reforming section 21 rises to the first predetermined temperature (step 114, second extinguishing means). As a result, the temperature of the reforming unit 21 is decreased, but the steam temperature is equal to or higher than the predetermined temperature Ts1 for steam. Until the temperature is lowered to “NO”, it is determined as “NO” in step 142. When the temperature of the reforming unit 21 falls to the third predetermined temperature TR3, the control device 30 determines “YES” in step 142, supplies the reforming fuel to the reforming unit 21, and is generated as a result. The combustion section 25 is re-ignited with the reformed gas (which does not pass through the fuel cell 10) (step 150, second re-ignition means).

したがって、改質部21の温度を必ず第3所定温度TR3よりさらに降温させて燃焼部25を再着火するので、燃焼部25に供給される可燃ガスが改質ガスである場合の過燃焼による改質部21の熱ダメージをより抑制することができる。さらに、改質部21の温度を高く維持した状態で改質燃料を投入し、改質部21のコーキングを確実に防止することができる。   Therefore, since the temperature of the reforming unit 21 is always further lowered from the third predetermined temperature TR3 and the combustion unit 25 is reignited, the reforming due to overcombustion when the combustible gas supplied to the combustion unit 25 is the reformed gas. The thermal damage of the mass portion 21 can be further suppressed. Further, the reformed fuel can be introduced while the temperature of the reforming section 21 is kept high, and the coking of the reforming section 21 can be reliably prevented.

次に、上述した燃料電池システムの作動の第7実施例について図18を参照して説明する。本第7実施例は、改質装置20の起動運転が開始されて、改質部21の温度が第1所定温度TR1に昇温する前に、水蒸気温度が水蒸気用所定温度TS1に昇温する場合の制御である。   Next, a seventh embodiment of the operation of the fuel cell system described above will be described with reference to FIG. In the seventh embodiment, the start-up operation of the reformer 20 is started, and before the temperature of the reforming unit 21 rises to the first predetermined temperature TR1, the steam temperature rises to the steam predetermined temperature TS1. Control of the case.

この場合、図12に示すフローチャートにステップ110の処理をステップ108とステップ112の間に設ければよい。ステップ110は、水蒸気温度が水蒸気用所定温度TS1以上であるか否かを判定する処理である。ステップ110で「YES」と判定するとステップ112の処理をジャンプしてステップ114の処理を実行し、ステップ110で「NO」と判定するとステップ112の処理を実行する。また、ステップ112で「YES」と判定するとステップ114の処理を実行し、ステップ112で「NO」と判定するとプログラムをステップ110に戻してステップ110の処理を実行する。   In this case, the processing of Step 110 may be provided between Step 108 and Step 112 in the flowchart shown in FIG. Step 110 is a process for determining whether or not the water vapor temperature is equal to or higher than a predetermined water vapor temperature TS1. If "YES" is determined in step 110, the process of step 112 is jumped to execute the process of step 114, and if "NO" is determined in step 110, the process of step 112 is executed. If “YES” is determined in the step 112, the process of the step 114 is executed. If “NO” is determined in the step 112, the program is returned to the step 110 and the process of the step 110 is executed.

なお、上述した各実施形態において、燃焼用燃料の供給停止と同時に燃焼用酸化剤ガスも供給停止し、その後、燃焼用酸化剤ガスのみ供給する場合、燃焼用酸化剤ガスの供給を停止する期間がある場合もある。   In each of the embodiments described above, when the supply of combustion fuel is stopped simultaneously with the supply of combustion oxidant gas, and then only the combustion oxidant gas is supplied, the period during which the supply of combustion oxidant gas is stopped There can be.

また、上述した各実施形態において、水蒸気温度が所定温度以上に上昇しない場合には、2回以上の再着火もある。   Moreover, in each embodiment mentioned above, when the water vapor temperature does not rise above a predetermined temperature, there are two or more re-ignitions.

本発明による改質装置を適用した燃料電池システムの一実施形態の概要を示す概要図である。1 is a schematic diagram showing an outline of an embodiment of a fuel cell system to which a reformer according to the present invention is applied. 図1に示す改質装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the reforming apparatus shown in FIG. 図2に示す制御装置で実行される制御プログラムの第1実施例のフローチャートである。It is a flowchart of 1st Example of the control program performed with the control apparatus shown in FIG. 図3に示すフローチャートによる改質装置の動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement of the reformer by the flowchart shown in FIG. 図2に示す制御装置で実行される制御プログラムの第2実施例のフローチャートである。It is a flowchart of 2nd Example of the control program run with the control apparatus shown in FIG. 図5に示すフローチャートによる改質装置の動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement of the reformer by the flowchart shown in FIG. 図2に示す制御装置で実行される制御プログラムの第3実施例のフローチャートである。It is a flowchart of 3rd Example of the control program run with the control apparatus shown in FIG. 図7に示すフローチャートによる改質装置の動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement of the reformer by the flowchart shown in FIG. 図2に示す制御装置で実行される制御プログラムの第4実施例のフローチャートである。It is a flowchart of 4th Example of the control program run with the control apparatus shown in FIG. 図9に示すフローチャートによる改質装置の動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement of the reforming apparatus by the flowchart shown in FIG. 図9に示すフローチャートによる改質装置の動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement of the reforming apparatus by the flowchart shown in FIG. 図2に示す制御装置で実行される制御プログラムの第5実施例のフローチャートである。It is a flowchart of 5th Example of the control program run with the control apparatus shown in FIG. 図12に示すフローチャートによる改質装置の動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement of the reforming apparatus by the flowchart shown in FIG. 図12に示すフローチャートによる改質装置の動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement of the reforming apparatus by the flowchart shown in FIG. 図2に示す制御装置で実行される制御プログラムの第6実施例のフローチャートである。It is a flowchart of 6th Example of the control program run with the control apparatus shown in FIG. 図15に示すフローチャートによる改質装置の動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the operation | movement of the reformer by the flowchart shown in FIG. 図15に示すフローチャートによる改質装置の動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the operation | movement of the reformer by the flowchart shown in FIG. 図2に示す制御装置で実行される制御プログラムの第7実施例のフローチャートである。It is a flowchart of 7th Example of the control program run with the control apparatus shown in FIG. 従来技術に示すフローチャートによる改質装置の動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement of the reformer by the flowchart shown in a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

10…燃料電池、11…燃料極、12…空気極、20…改質装置、21…改質部、21c…温度センサ、22…冷却部(熱交換部)、23…一酸化炭素シフト反応部(COシフト部)、23c…温度センサ、24…一酸化炭素選択酸化反応部(CO選択酸化部)、24b…温度センサ、25…燃焼部、26…蒸発部、26a…温度センサ、27…燃焼ガス流路、28…断熱部、41…燃料供給管、42…改質用燃料ポンプ、43…改質用燃料バルブ、44…燃焼用燃料供給管、45…燃焼用燃料ポンプ、46…燃焼用燃料バルブ、51…水蒸気供給管、52…給水管、53…改質水ポンプ、54…改質水バルブ、61…酸化用空気供給管、62…酸化用空気ポンプ、63…酸化用空気バルブ、64…燃焼用空気供給管、65…燃焼用空気ポンプ、66…燃焼用空気バルブ、67…カソード用空気供給管、68…カソード用空気ポンプ、69…カソード用空気バルブ、71…改質ガス供給管、72…オフガス供給管、73…バイパス管、74…第1改質ガスバルブ、75…オフガスバルブ、76…第2改質ガスバルブ、81,82…排気管、89…接続管。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell, 11 ... Fuel electrode, 12 ... Air electrode, 20 ... Reformer, 21 ... Reformer, 21c ... Temperature sensor, 22 ... Cooling part (heat exchange part), 23 ... Carbon monoxide shift reaction part (CO shift part), 23c ... temperature sensor, 24 ... carbon monoxide selective oxidation reaction part (CO selective oxidation part), 24b ... temperature sensor, 25 ... combustion part, 26 ... evaporation part, 26a ... temperature sensor, 27 ... combustion Gas flow path, 28 ... heat insulation part, 41 ... fuel supply pipe, 42 ... reforming fuel pump, 43 ... reforming fuel valve, 44 ... combustion fuel supply pipe, 45 ... combustion fuel pump, 46 ... for combustion Fuel valve, 51 ... steam supply pipe, 52 ... feed water pipe, 53 ... reformed water pump, 54 ... reformed water valve, 61 ... oxidation air supply pipe, 62 ... oxidation air pump, 63 ... oxidation air valve, 64 ... Combustion air supply pipe, 65 ... Combustion air pump , 66 ... Combustion air valve, 67 ... Cathode air supply pipe, 68 ... Cathode air pump, 69 ... Cathode air valve, 71 ... Reformed gas supply pipe, 72 ... Off gas supply pipe, 73 ... Bypass pipe, 74 ... 1st reformed gas valve, 75 ... Off gas valve, 76 ... 2nd reformed gas valve, 81, 82 ... Exhaust pipe, 89 ... Connecting pipe.

Claims (10)

改質用燃料と改質水が供給されて改質ガスを生成する改質部と、
前記改質水を蒸発させて前記改質部に供給する蒸発部と、
燃焼用燃料、前記改質部および前記燃料電池の燃料極からの各可燃ガスのうち少なくとも何れか一つおよび燃焼用酸化剤ガスが供給可能であり、前記可燃ガスのうち少なくとも何れか一つを前記燃焼用酸化剤ガスで燃焼し燃焼ガスを生成する燃焼部と、
前記燃焼部からの前記燃焼ガスが前記改質部および前記蒸発部をその順番に加熱する燃焼ガス流路と、
当該改質装置の起動時は、前記燃焼用燃料および前記燃焼用酸化剤ガスを供給し前記燃焼部を着火し、前記蒸発部に前記改質水を供給する燃焼開始手段と、
前記燃焼部の燃焼開始後に、前記改質部の温度が第1所定温度まで昇温すると、前記燃焼部への前記燃焼用燃料の供給を停止して前記燃焼部を消火する第1消火手段と、
前記燃焼部の消火中に前記燃焼用酸化剤ガスを供給する燃焼用酸化剤ガス供給手段と、を含む制御装置と、を備えたことを特徴とする改質装置。
A reforming section that is supplied with reforming fuel and reforming water to generate reformed gas;
An evaporation unit that evaporates the reformed water and supplies the reformed water to the reforming unit;
Combustion fuel, at least one of the combustible gases from the reforming unit and the fuel electrode of the fuel cell and combustion oxidant gas can be supplied, and at least one of the combustible gases is supplied. A combustion section that burns with the combustion oxidant gas to generate combustion gas;
A combustion gas flow path in which the combustion gas from the combustion section heats the reforming section and the evaporation section in that order;
Combustion starting means for supplying the combustion fuel and the combustion oxidant gas to ignite the combustion section and supplying the reforming water to the evaporation section when starting the reformer;
A first fire extinguishing means for stopping the supply of the combustion fuel to the combustion section and extinguishing the combustion section when the temperature of the reforming section rises to a first predetermined temperature after the combustion of the combustion section starts; ,
And a control device including a combustion oxidant gas supply means for supplying the combustion oxidant gas during extinguishing of the combustion section.
請求項1において、前記制御装置は、前記第1消火手段による前記燃焼部の消火後に、前記改質部の温度および前記改質部に供給される改質水の温度のうち少なくとも何れか一方に基づいて前記燃焼用燃料または前記改質用燃料を供給して前記燃焼部を再着火する第1再着火手段、をさらに含むことを特徴とする改質装置。   2. The control device according to claim 1, wherein the control device sets at least one of a temperature of the reforming unit and a temperature of reforming water supplied to the reforming unit after extinguishing the combustion unit by the first extinguishing unit. A reforming apparatus, further comprising: a first re-ignition unit that re-ignites the combustion unit by supplying the combustion fuel or the reforming fuel based on the first re-ignition unit. 請求項2において、前記第1再着火手段は、前記第1消火手段による前記燃焼部の消火後に、前記改質部に供給される改質水の温度が水蒸気用所定温度まで昇温する前に前記改質部の温度が前記第1所定温度より低温の第2所定温度まで降温すると、前記燃焼部への前記燃焼用燃料の供給を再開し前記燃焼部を再着火することを特徴とする改質装置。   The first re-ignition unit according to claim 2, wherein the temperature of the reforming water supplied to the reforming unit is raised to a predetermined temperature for steam after the combustion unit is extinguished by the first extinguishing unit. When the temperature of the reforming section drops to a second predetermined temperature lower than the first predetermined temperature, the supply of the combustion fuel to the combustion section is resumed and the combustion section is re-ignited. Quality equipment. 請求項3において、前記第1再着火手段により前記燃焼用燃料で再着火した後に前記改質部の温度が第1所定温度まで昇温する前に、前記改質部に供給される改質水の温度が水蒸気用所定温度以上となっている場合には、前記燃焼部への前記燃焼用燃料の供給のみを停止する第2消火手段と、
その後、前記改質部へ前記改質用燃料を供給し前記燃焼部を再着火する前記第2再着火手段と、をさらに備えたことを特徴とする改質装置。
The reforming water supplied to the reforming unit according to claim 3, wherein the reforming unit is re-ignited with the combustion fuel by the first reignition unit and before the temperature of the reforming unit is raised to a first predetermined temperature. When the temperature of the water vapor is equal to or higher than a predetermined temperature for water vapor,
And a second re-ignition means for supplying the reforming fuel to the reforming section and re-igniting the combustion section.
請求項2において、前記第1再着火手段は、前記第1消火手段による前記燃焼部の消火後に、前記改質部の温度が前記第1所定温度より低温の第2所定温度まで降温する前に前記改質部に供給される改質水の温度が水蒸気用所定温度まで昇温すると、前記燃焼部への前記燃焼用燃料の供給を再開し前記燃焼部を再着火することを特徴とする改質装置。   3. The method according to claim 2, wherein the first re-ignition unit is configured to reduce the temperature of the reforming unit to a second predetermined temperature lower than the first predetermined temperature after the combustion unit is extinguished by the first fire-extinguishing unit. When the temperature of the reforming water supplied to the reforming unit rises to a predetermined temperature for steam, the supply of the combustion fuel to the combustion unit is resumed and the combustion unit is re-ignited. Quality equipment. 請求項5において、前記第1再着火手段は、前記燃焼部へ燃焼用燃料を供給する代わりに前記改質用燃料を前記改質部に供給し前記燃焼部を再着火することを特徴とする改質装置。   6. The first re-ignition means according to claim 5, wherein instead of supplying combustion fuel to the combustion section, the reforming fuel is supplied to the reforming section and the combustion section is re-ignited. Reformer. 請求項2において、前記第1再着火手段は、前記改質部の温度が前記第1所定温度と前記第2所定温度との間の第3所定温度まで降温する前に前記改質部に供給される改質水の温度が水蒸気用所定温度まで昇温する場合、前記改質部の温度が前記第3所定温度まで降温すると、前記燃焼部への前記燃焼用燃料の供給を開始し前記燃焼部を再着火することを特徴とする改質装置。   3. The reforming unit according to claim 2, wherein the first re-ignition means supplies the reforming unit before the temperature of the reforming unit drops to a third predetermined temperature between the first predetermined temperature and the second predetermined temperature. When the temperature of the reformed water is raised to a predetermined temperature for steam, when the temperature of the reforming part is lowered to the third predetermined temperature, supply of the combustion fuel to the combustion part is started and the combustion is started. A reformer characterized by reigniting the part. 請求項7において、前記第1再着火手段は、前記燃焼部へ前記燃焼用燃料を供給する代わりに前記改質用燃料を前記改質部に供給し前記燃焼部を再着火することを特徴とする改質装置。   The first re-ignition means according to claim 7, wherein instead of supplying the combustion fuel to the combustion section, the reforming fuel is supplied to the reforming section and the combustion section is re-ignited. Reforming equipment. 請求項2において、前記第1再着火手段は、前記改質部に供給される改質水の温度が水蒸気用所定温度まで昇温する前に前記改質部の温度が前記第1所定温度と前記第2所定温度との間の第3所定温度まで降温する場合には、前記改質部に供給される改質水の温度が前記水蒸気用所定温度まで昇温すると、前記燃焼部への前記燃焼用燃料の供給を開始し前記燃焼部を再着火することを特徴とする改質装置。   3. The first re-ignition unit according to claim 2, wherein the temperature of the reforming unit is set to the first predetermined temperature before the temperature of the reforming water supplied to the reforming unit is raised to a predetermined temperature for steam. When the temperature is lowered to a third predetermined temperature between the second predetermined temperature and the temperature of the reforming water supplied to the reforming unit is raised to the predetermined temperature for steam, the combustion unit A reformer characterized by starting to supply combustion fuel and reigniting the combustion section. 請求項9において、前記第1再着火手段により前記燃焼用燃料で再着火した後に前記改質部の温度が第1所定温度まで昇温した時点で、前記改質部に供給される改質水の温度が水蒸気用所定温度以上となっている場合には、前記改質部の温度が第1所定温度まで昇温した時点に前記燃焼部への前記燃焼用燃料の供給のみを停止する第2消火手段と、
その後、前記改質部の温度が前記第3所定温度まで降温すると、前記改質部へ前記改質用燃料を供給し前記燃焼部を再着火する前記第2再着火手段と、をさらに備えたことを特徴とする改質装置。
The reforming water supplied to the reforming section according to claim 9, wherein the reforming section is heated to a first predetermined temperature after the first re-ignition means re-ignites with the combustion fuel. When the temperature of the fuel is higher than or equal to a predetermined temperature for steam, when the temperature of the reforming section rises to the first predetermined temperature, only the supply of the combustion fuel to the combustion section is stopped. Fire extinguishing means,
After that, when the temperature of the reforming section is lowered to the third predetermined temperature, the second re-ignition means for supplying the reforming fuel to the reforming section and re-igniting the combustion section is further provided. A reformer characterized by that.
JP2006290366A 2006-10-25 2006-10-25 Reforming apparatus Pending JP2008105900A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006290366A JP2008105900A (en) 2006-10-25 2006-10-25 Reforming apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006290366A JP2008105900A (en) 2006-10-25 2006-10-25 Reforming apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008105900A true JP2008105900A (en) 2008-05-08

Family

ID=39439566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006290366A Pending JP2008105900A (en) 2006-10-25 2006-10-25 Reforming apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008105900A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010052965A (en) * 2008-08-27 2010-03-11 Aisin Seiki Co Ltd Reforming apparatus and fuel cell system
JP2012201538A (en) * 2011-03-24 2012-10-22 Osaka Gas Co Ltd Reforming device and control device therefor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03129674A (en) * 1989-10-13 1991-06-03 Fuji Electric Co Ltd Method of starting reformer for fuel cell
JP2002252018A (en) * 2001-02-26 2002-09-06 Aisin Seiki Co Ltd Operation controlling method of reforming equipment for fuel cell
JP2005170784A (en) * 2003-11-20 2005-06-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Hydrogen generator, method of operating hydrogen generator and fuel cell power system
JP2005206395A (en) * 2004-01-20 2005-08-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd Hydrogen producing apparatus and starting method of the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03129674A (en) * 1989-10-13 1991-06-03 Fuji Electric Co Ltd Method of starting reformer for fuel cell
JP2002252018A (en) * 2001-02-26 2002-09-06 Aisin Seiki Co Ltd Operation controlling method of reforming equipment for fuel cell
JP2005170784A (en) * 2003-11-20 2005-06-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Hydrogen generator, method of operating hydrogen generator and fuel cell power system
JP2005206395A (en) * 2004-01-20 2005-08-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd Hydrogen producing apparatus and starting method of the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010052965A (en) * 2008-08-27 2010-03-11 Aisin Seiki Co Ltd Reforming apparatus and fuel cell system
JP2012201538A (en) * 2011-03-24 2012-10-22 Osaka Gas Co Ltd Reforming device and control device therefor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5334034B2 (en) Reformer and fuel cell system
JP5230958B2 (en) Control method of reformer, reformer, and fuel cell system
JP4724029B2 (en) Method for shutting down reformer
JP4887048B2 (en) Fuel cell starting method and fuel cell system
JP5369370B2 (en) Fuel cell system
JP4130681B2 (en) Fuel cell system
JP2008108546A (en) Fuel cell system
JP2008273763A (en) Reformer and fuel cell system
KR20030038656A (en) Hydrogen formation apparatus
JP5213345B2 (en) Fuel cell device
JP2008105900A (en) Reforming apparatus
JP4098332B2 (en) Reformer and fuel cell system
JP4156321B2 (en) Ignition method of fuel cell reformer burner and fuel cell system by this method
JP5309799B2 (en) Reformer and fuel cell system
JP2008105861A (en) Reforming apparatus
JP2012079409A (en) Fuel cell system
JP5402197B2 (en) Reformer and fuel cell system
JP2010257823A (en) Combustion device of fuel cell system
JP2018186079A (en) High temperature operation fuel cell system
JP2019169256A (en) High temperature operation fuel cell system
JP2010150134A (en) Hydrogen production apparatus and fuel cell system
JP2011032133A (en) Fuel production device and method for starting the same
JP6678299B2 (en) Hydrogen generator
JP5369404B2 (en) Method for shutting down reformer
JP2003327404A (en) Hydrogen manufacturing apparatus and its operation method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090828

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120119

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120124

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120522