JP2008287972A - Reforming system for fuel cell - Google Patents

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重徳 尾沼
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reforming system for a fuel cell which is advantageous for securing purification capability to purify reforming fluid, even if its useful life becomes long. <P>SOLUTION: The reforming system comprises a reforming part 34, which reforms a reforming material and generates reforming fluid and a purifying part 37 which reduces the load substance contained in the reforming fluid and purifies the reforming fluid. The purifying part 37 can change with the passage of time, by using portions 37f, 37s in the purifying part 37 so that the portion with relatively small deterioration from among the purifying part 37 may be used in the system operation. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は改質用原料を改質させることにより、水素を含有する改質ガスを生成する燃料電池用改質システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell reforming system that generates reformed gas containing hydrogen by reforming a reforming raw material.

一般的には、改質システムは、改質用燃料と水蒸気とで改質ガスを生成させる改質部と、水を加熱して水蒸気を生成して改質部に供給する蒸発部と、改質部から流出された改質ガスに含まれる一酸化炭素を低減させる一酸化炭素浄化部とを備えている。特許文献1には、直方体状のハウジングに対して改質ケースおよびスタックセルを出し入れ可能に設ける燃料電池組立体が開示されている。このものによれば、発電運転に伴い、改質ケース内の触媒を交換することが必要となったときには、燃料電池組立体の直方体状のハウジングの前壁または後壁を開放させ、改質ケースをハウジングから引き出して離脱させ、改質ケース内の触媒を新しいものと交換し、その後、発電ユニットを燃料電池組立体のハウジング内に装填することにしている。更に、スタックセルを交換することが必要となったときには、燃料電池組立体のハウジングの前壁または後壁を開放させ、スタックセルをハウジングから取り出して離脱させ、スタックセルを新しいものと交換し、その後、スタックセルを燃料電池組立体のハウジング内に装填することにしている。   Generally, a reforming system includes a reforming unit that generates reformed gas with reforming fuel and steam, an evaporation unit that generates water vapor by heating water and supplies the reformed unit, and a reforming unit. And a carbon monoxide purification unit for reducing carbon monoxide contained in the reformed gas flowing out from the mass part. Patent Document 1 discloses a fuel cell assembly in which a reforming case and a stack cell are provided in and removed from a rectangular parallelepiped housing. According to this, when it is necessary to replace the catalyst in the reforming case with the power generation operation, the front wall or the rear wall of the rectangular parallelepiped housing of the fuel cell assembly is opened, and the reforming case Is removed from the housing, the catalyst in the reforming case is replaced with a new one, and then the power generation unit is loaded into the housing of the fuel cell assembly. Furthermore, when it becomes necessary to replace the stack cell, the front wall or the rear wall of the fuel cell assembly housing is opened, the stack cell is removed from the housing, and the stack cell is replaced with a new one. The stack cell is then loaded into the housing of the fuel cell assembly.

また特許文献2には、燃料電池の劣化特性と運転時間とを知り、これにより燃料電池機器の効率性能の低下を予測し、燃料電池を交換するメンテナンス情報を的確に把握する技術が開示されている。
特開2005−93081号公報 特開2004−21433号公報
Patent Document 2 discloses a technique for knowing the deterioration characteristics and operation time of a fuel cell, thereby predicting a decrease in efficiency performance of the fuel cell device, and accurately grasping maintenance information for replacing the fuel cell. Yes.
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-93081 JP 2004-21433 A

産業界では、耐用年数が長期化したとしても、改質部において生成された改質ガス等の改質流体に含まれる一酸化炭素等の負荷物質を更に低減させることが要望されている。   In the industry, even if the service life is prolonged, it is desired to further reduce the load substances such as carbon monoxide contained in the reforming fluid such as the reformed gas generated in the reforming section.

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、耐用年数が長期化したとしても、改質ガス等の改質流体を浄化させる浄化能を確保するのに有利な燃料電池用改質システムを提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and even if the service life is prolonged, the fuel cell reforming system is advantageous to ensure the purifying ability to purify reformed fluid such as reformed gas. It is an issue to provide.

(1)様相1に係る燃料電池用改質システムは、改質用原料を改質させて改質流体を生成させる改質部と、改質流体に含まれている負荷物質を低減させて改質流体を浄化させる浄化部とを具備する燃料電池用改質システムにおいて、
浄化部は、浄化部のうち劣化が相対的に少ない部位をシステム運転時に使用するように、浄化部における使用部位を経時的に切替可能とされていることを特徴とする。この場合、浄化部のうち劣化が相対的に少ない部位がシステム運転時に使用される。このため、耐用年数が長期化したとしても、改質ガス等の改質流体を浄化させる浄化能が確保される。使用部位は2箇所以上設けられていることが好ましい。
(1) A reforming system for a fuel cell according to aspect 1 includes a reforming unit that reforms a reforming raw material to generate a reforming fluid, and a load substance contained in the reforming fluid is reduced and modified. A reforming system for a fuel cell comprising a purifying section for purifying a fluid,
The purification unit is characterized in that the use part in the purification part can be switched over time so that the part of the purification part that is relatively less deteriorated is used during system operation. In this case, a portion of the purification unit that is relatively less deteriorated is used during system operation. For this reason, even if the service life is prolonged, the purifying ability to purify the reforming fluid such as the reformed gas is ensured. It is preferable that two or more use parts are provided.

(2)様相2に係る燃料電池用改質システムによれば、上記様相において、浄化部のうち劣化が相対的に少ない部位をシステム運転時に使用するように、定期的または不定期的なメンテナンスの際に、浄化部における使用部位は、経時的に切替可能とされていることを特徴とする。この場合、浄化部のうち劣化が相対的に少ない部位がメンテナンスの際に切り替えられ、システム運転時に使用される。このため、耐用年数が長期化したとしても、改質流体を浄化させる浄化能が確保される。   (2) According to the reforming system for a fuel cell according to aspect 2, in the above aspect, regular or irregular maintenance is performed so that a portion of the purification unit that is relatively less deteriorated is used during system operation. In this case, the use site in the purification unit can be switched over time. In this case, a portion of the purification unit that is relatively less deteriorated is switched during maintenance and used during system operation. For this reason, even if the service life is prolonged, the purification ability for purifying the reformed fluid is ensured.

(3)様相3に係る燃料電池用改質システムによれば、上記様相において、浄化部のうち劣化が進行した部位は、定期的または不定期的なメンテナンスの際に、交換されることを特徴とする。この場合、浄化部のうち劣化が進行した部位は、メンテナンスの際に、交換される。従って、浄化部のうち劣化が相対的に少ない部位がシステム運転時に使用される。このため耐用年数が長期化したとしても、改質流体を浄化させる浄化能が確保される。   (3) According to the fuel cell reforming system according to aspect 3, in the above aspect, the part of the purification unit that has deteriorated is replaced during regular or irregular maintenance. And In this case, the part of the purifier that has deteriorated is replaced during maintenance. Accordingly, a portion of the purification unit that is relatively less deteriorated is used during system operation. For this reason, even if the service life is prolonged, the purification ability for purifying the reformed fluid is ensured.

(4)様相4に係る燃料電池用改質システムによれば、上記様相において、浄化部のうちシステム運転により劣化が進行した部位は、システムの通常運転において、浄化部のうち劣化が少ない部位に切り替えられ、定期的または不定期的なメンテナンスの際に、浄化部のうち劣化が進行した部位は交換可能とされていることを特徴とする。この場合、浄化部のうち劣化が相対的に少ない部位がシステム運転時に使用されるため、耐用年数が長期化したとしても、改質流体を浄化させる浄化能が確保される。   (4) According to the fuel cell reforming system according to aspect 4, in the above aspect, the part of the purification unit that has deteriorated due to the system operation is a part of the purification unit that is less deteriorated in the normal operation of the system. It is switched, and the part where the deterioration has progressed in the purifying part can be replaced during regular or irregular maintenance. In this case, since the portion of the purification unit that is relatively less deteriorated is used during system operation, even if the service life is prolonged, the purification ability to purify the reformed fluid is ensured.

(5)様相5に係る燃料電池用改質システムによれば、上記様相において、浄化部は、複数個に分割された分割浄化部で形成されており、劣化が相対的に少ない分割浄化部を運転時に使用するように、分割浄化部は経時的に切替可能とされていることを特徴とする。この場合、浄化部を構成する複数の分割浄化部のうち、劣化が相対的に少ない分割浄化部がシステム運転時に使用されるため、耐用年数が長期化したとしても、改質流体を浄化させる浄化能が確保される。   (5) According to the reforming system for a fuel cell according to aspect 5, in the above aspect, the purification unit is formed of a divided purification unit divided into a plurality of parts, and the divided purification unit with relatively little deterioration is provided. The divided purification unit is characterized in that it can be switched over time so as to be used during operation. In this case, among the plurality of divided purification units constituting the purification unit, the divided purification unit that is relatively less deteriorated is used during system operation. Therefore, even if the service life is prolonged, the purification that purifies the reformed fluid. Performance is ensured.

(6)様相6に係る燃料電池用改質システムによれば、上記様相において、各分割浄化部は、改質流体を流入させる流入配管が着脱可能に装着される流入部と、負荷物質を低減させた浄化後の改質流体を流出させる流出配管が着脱可能に装着される流出部とを備えていることを特徴とする。この場合、流入配管および流出配管を各分割浄化部に装着すれば、一酸化炭素等の負荷物質をその分割浄化部で浄化することができる。なお、使用していない分割浄化部の流入部および流出部を閉鎖させる蓋部が設けられていることが好ましい。   (6) According to the reforming system for a fuel cell according to aspect 6, in each of the above aspects, each split purification unit includes an inflow part to which an inflow pipe for allowing the reformed fluid to flow is detachably mounted, and reduces load substances. And an outflow portion to which an outflow pipe for allowing the purified reformed fluid to flow out is detachably mounted. In this case, if an inflow pipe and an outflow pipe are attached to each divided purification section, a load substance such as carbon monoxide can be purified by the divided purification section. In addition, it is preferable that the cover part which closes the inflow part and outflow part of the division | segmentation purification part which is not used is provided.

(7)様相7に係る燃料電池用改質システムによれば、上記様相において、各分割浄化部は、同心円軸の周方向に沿って配置されていることを特徴とする。複数の分割浄化部のいずれかを使用することができる。更に、複数の分割浄化部のいずれを使用するにしても、改質部から受ける受熱バランスのバラツキが低減され易く、各分割浄化部における浄化能のバラツキが低減される。   (7) According to the reforming system for a fuel cell according to aspect 7, in the above aspect, each of the divided purification units is arranged along the circumferential direction of the concentric axis. Any of a plurality of division purification units can be used. Furthermore, regardless of which of the plurality of divided purification sections is used, variation in the heat receiving balance received from the reforming section is easily reduced, and variation in purification performance in each divided purification section is reduced.

(8)様相8に係る燃料電池用改質システムによれば、上記様相において、各分割浄化部は、同心円軸の軸長方向に沿って配置されていることを特徴とする。複数の分割浄化部のいずれかを使用することができる。   (8) According to the reforming system for a fuel cell according to aspect 8, in the above aspect, each of the divided purification units is arranged along the axial length direction of the concentric axis. Any of a plurality of division purification units can be used.

(9)様相9に係る燃料電池用改質システムによれば、上記様相において、システムの耐用年数の終期に使用される分割浄化部の容量は、システムの耐用年数の初期に使用される分割浄化部の容量よりも大きく設定されていることを特徴とする。システムの使用期間が長くなると、燃料電池の膜電極接合体における触媒または膜等が劣化し、発電出力、特に電圧が低下するおそれがある。そこで、燃料電池の発電能力を維持するために、燃料電池の燃料極に送る改質流体の単位時間あたりの流量を、初期に比較して増加させ、発電電流値を増大させる操作を行うことがある。この場合、耐用年数の終期に使用される分割浄化部における改質流体の浄化流量を増加させることが好ましい。故に、耐用年数の終期に使用される分割浄化部の容量は、耐用年数の初期に使用される分割浄化部の容量よりも、増加させることが好ましい。   (9) According to the fuel cell reforming system according to aspect 9, in the above aspect, the capacity of the split purification unit used at the end of the useful life of the system is divided purification used at the beginning of the service life of the system. It is characterized by being set larger than the capacity of the part. If the system is used for a long period of time, the catalyst or membrane in the membrane electrode assembly of the fuel cell may deteriorate, and the power generation output, particularly the voltage, may decrease. Therefore, in order to maintain the power generation capability of the fuel cell, an operation of increasing the generated current value by increasing the flow rate per unit time of the reforming fluid sent to the fuel electrode of the fuel cell compared to the initial time may be performed. is there. In this case, it is preferable to increase the purification flow rate of the reforming fluid in the split purification unit used at the end of the service life. Therefore, it is preferable to increase the capacity of the split purification unit used at the end of the service life, rather than the capacity of the split purification unit used at the beginning of the service life.

(10)様相9に係る燃料電池用改質システムによれば、上記様相において、各分割浄化部における触媒は同系であり、システムの耐用年数の終期に使用される前記分割浄化部における触媒量は、システムの耐用年数の初期に使用される分割浄化部における触媒量よりも多く設定されていることを特徴とする。システムの使用期間が長くなると、燃料電池の膜電極接合体における触媒または膜等が劣化し、発電出力、特に電圧が低下するおそれがある。そこで、燃料電池の発電能力を維持するために、耐用年数の終期では、燃料電池の燃料極に送る改質流体の単位時間あたりの流量を、耐用年数の初期に比較して増加させ発電電流値を増大させる操作を行うことがある。この場合、耐用年数の終期に使用される分割浄化部における触媒量を、耐用年数の初期に使用される分割浄化部における触媒量よりも、増加させることが好ましい。これにより発電出力の低下が抑制される。   (10) According to the fuel cell reforming system according to aspect 9, in the above aspect, the catalyst in each split purification unit is the same system, and the catalyst amount in the split purification unit used at the end of the service life of the system is The amount of catalyst is set to be larger than the amount of catalyst in the division purification unit used at the beginning of the service life of the system. If the system is used for a long period of time, the catalyst or membrane in the membrane electrode assembly of the fuel cell may deteriorate, and the power generation output, particularly the voltage, may decrease. Therefore, in order to maintain the power generation capacity of the fuel cell, at the end of the service life, the flow rate per unit time of the reforming fluid sent to the fuel electrode of the fuel cell is increased compared to the initial life of the fuel cell, and the generated current value An operation to increase the In this case, it is preferable to increase the catalyst amount in the split purification unit used at the end of the service life, compared to the catalyst amount in the split purification unit used in the initial period of the service life. Thereby, the fall of power generation output is controlled.

(11)様相10に係る燃料電池用改質システムによれば、上記様相において、改質部は、改質用原料を改質させて改質ガスを生成させるものであり、浄化部は、改質ガスに含まれている一酸化炭素を低減させて改質ガスを浄化させるものであることを特徴とする。浄化部は、一酸化炭素を酸化反応により低減させて改質ガスを浄化させる形態、一酸化炭素をメタネーション反応により低減させて改質ガスを浄化させる形態が例示される。   (11) According to the fuel cell reforming system according to aspect 10, in the above aspect, the reforming unit reforms the reforming raw material to generate reformed gas, and the purification unit modifies the reforming material. It is characterized by purifying the reformed gas by reducing carbon monoxide contained in the quality gas. Examples of the purification unit include a form in which the reformed gas is purified by reducing carbon monoxide by an oxidation reaction, and a form in which the reformed gas is purified by reducing carbon monoxide by a methanation reaction.

本発明によれば、耐用年数が長期化したとしても、改質流体を浄化させる浄化能を確保するのに有利な燃料電池用改質システムを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a reforming system for a fuel cell that is advantageous for securing a purifying ability for purifying a reforming fluid even if the service life is prolonged.

本発明に係る燃料電池用改質システムは、改質部は、改質用原料を改質させて改質流体を生成させる。改質用原料は気体状でも、液体状でも、固体状でも良い。浄化部は、改質流体に含まれている負荷物質を低減させて改質流体を浄化させる。負荷物質としては一酸化炭素が挙げられる。   In the reforming system for a fuel cell according to the present invention, the reforming unit reforms the reforming raw material to generate a reforming fluid. The reforming raw material may be gaseous, liquid, or solid. The purification unit purifies the reformed fluid by reducing the load substance contained in the reformed fluid. An example of the load substance is carbon monoxide.

以下、本発明の実施例1について図1および図2を参照して具体的に説明する。本実施例に係る改質システムは燃料電池システムに適用したものである。   Embodiment 1 of the present invention will be specifically described below with reference to FIGS. The reforming system according to this embodiment is applied to a fuel cell system.

(全体構成)
図1はシステムの概念図を示す。図1では、複雑化を避けるため、大部分のハッチングを省略している。図1に示すように、燃料電池1は、プロトン伝導性をもつ固体高分子膜10を燃料極11と酸化剤極12とで厚み方向に挟持する膜電極接合体13を複数組み付けて形成されている。固体高分子膜10の材質としては、炭化フッ素系樹脂(例えばパーフルオロスルホン酸樹脂)または炭化水素系樹脂が例示される。燃料電池1としては、シート状の膜電極接合体13を厚み方向に複数積層する方式でも良いし、チューブ状の膜電極接合体13を複数配置する方式でも良い。
(overall structure)
FIG. 1 shows a conceptual diagram of the system. In FIG. 1, most of the hatching is omitted to avoid complication. As shown in FIG. 1, the fuel cell 1 is formed by assembling a plurality of membrane electrode assemblies 13 that sandwich a solid polymer membrane 10 having proton conductivity between a fuel electrode 11 and an oxidant electrode 12 in the thickness direction. Yes. Examples of the material of the solid polymer film 10 include a fluorocarbon resin (for example, perfluorosulfonic acid resin) or a hydrocarbon resin. The fuel cell 1 may be a system in which a plurality of sheet-like membrane electrode assemblies 13 are stacked in the thickness direction, or a system in which a plurality of tube-shaped membrane electrode assemblies 13 are arranged.

改質装置2は、燃焼バーナで形成された加熱部として機能する燃焼部30と、燃焼部30により加熱される改質部34と、蒸発部36と、浄化部(一酸化炭素低減部)37とをもつ。改質部34は鉛直方向に沿った中心軸芯をもつ筒形状をなしており、改質用燃料(改質用原料)を水蒸気により改質(下記の(1)式)させて改質ガスを生成するものであり、触媒34eをもつ。改質部34は、燃焼部30に対面する燃焼通路32に対向する。改質部34の回りを包囲するように燃焼通路33が同軸的に形成されている。筒状の断熱部31が同軸的に形成されている。更に、改質部34の外周側には、原料水を蒸発させる蒸発部36が同軸的に形成されている。蒸発部36の回りに浄化部37(一酸化炭素低減部)が同軸的に形成されている。   The reformer 2 includes a combustion unit 30 that functions as a heating unit formed by a combustion burner, a reforming unit 34 that is heated by the combustion unit 30, an evaporation unit 36, and a purification unit (carbon monoxide reduction unit) 37. And have. The reforming section 34 has a cylindrical shape having a central axis along the vertical direction, and reforming fuel (reforming raw material) is reformed with steam (the following formula (1)) to reform gas. And has a catalyst 34e. The reforming unit 34 faces the combustion passage 32 that faces the combustion unit 30. A combustion passage 33 is formed coaxially so as to surround the reforming portion 34. A cylindrical heat insulating portion 31 is formed coaxially. Further, on the outer peripheral side of the reforming part 34, an evaporation part 36 for evaporating the raw material water is formed coaxially. A purification unit 37 (carbon monoxide reduction unit) is coaxially formed around the evaporation unit 36.

図1に示すように、断熱部31の外周側には燃焼通路35が同軸的に形成されている。燃焼バーナで燃焼した燃焼ガスは、燃焼通路32,燃焼通路33,燃焼通路35の順に流れる。蒸発部36は燃焼通路35を流れる燃焼ガスにより加熱される。蒸発部36の回りを包囲するように、筒状の浄化部37が隣設状態に配置されている。このため、蒸発部36と浄化部37とは互いに熱交換される。改質装置2の運転中においては、一般的に、液相状態の水が蒸発する蒸発部36の温度よりも浄化部37の温度が高いため、浄化部37は蒸発部36に熱を与える。浄化部37の外周部は、これを包囲して保温するために、高い断熱性をもつ筒状の断熱材39で覆われている。   As shown in FIG. 1, a combustion passage 35 is formed coaxially on the outer peripheral side of the heat insulating portion 31. Combustion gas burned in the combustion burner flows in the order of the combustion passage 32, the combustion passage 33, and the combustion passage 35. The evaporator 36 is heated by the combustion gas flowing through the combustion passage 35. A cylindrical purification part 37 is arranged in an adjacent state so as to surround the evaporation part 36. For this reason, the evaporator 36 and the purifier 37 exchange heat with each other. During the operation of the reforming apparatus 2, the purification unit 37 generally gives heat to the evaporation unit 36 because the temperature of the purification unit 37 is higher than the temperature of the evaporation unit 36 at which liquid phase water evaporates. The outer peripheral portion of the purifying portion 37 is covered with a cylindrical heat insulating material 39 having high heat insulating properties so as to surround and retain the heat.

更に、図1に示すように、改質装置2は、改質部34の下方に配置された熱交換部4と、熱交換部4の下方に配置されたCOシフト部5と、COシフト部5と熱交換部4との間に配置された電気式のヒータをもつ暖機部47とを備えている。ここで、蒸発部36の下流に熱交換部4が設けられ、熱交換部4の下流にCOシフト部5が設けられている。   Further, as shown in FIG. 1, the reformer 2 includes a heat exchange unit 4 disposed below the reforming unit 34, a CO shift unit 5 disposed below the heat exchange unit 4, and a CO shift unit. 5 and a heat exchanger 47 having an electric heater disposed between the heat exchanger 4 and the heat exchanger 4. Here, the heat exchange unit 4 is provided downstream of the evaporation unit 36, and the CO shift unit 5 is provided downstream of the heat exchange unit 4.

COシフト部5は、下記の(2)式に基づいて、水蒸気を利用するシフト反応を促進させ、改質ガスに含まれているCOを低減させる。COシフト部5は通路5iと通路5vと折返部5mとをもつ。COシフト部5の出口5pと酸化用空気通路75とは、第2合流域M2を介して浄化通路400により接続されている。   The CO shift unit 5 promotes a shift reaction using water vapor based on the following formula (2), and reduces CO contained in the reformed gas. The CO shift unit 5 has a passage 5i, a passage 5v, and a turning portion 5m. The outlet 5p of the CO shift unit 5 and the oxidation air passage 75 are connected by a purification passage 400 via the second merge region M2.

浄化部37は、COシフト部5の下流に配置されており、COシフト部5で浄化された改質ガスに含まれているCOを下記の式(3)に基づいて、酸化させて低減させる酸化反応を促進させるものである。本実施例によれば、改質装置2の運転中にCOシフト部5は、水素リッチとなり還元条件となる。このため、COシフト部5の触媒5eが僅かに酸化しているだけであれば、触媒5eは改質装置の運転中に還元され易い。   The purification unit 37 is disposed downstream of the CO shift unit 5 and oxidizes and reduces CO contained in the reformed gas purified by the CO shift unit 5 based on the following equation (3). It promotes the oxidation reaction. According to the present embodiment, the CO shift unit 5 becomes hydrogen-rich during the operation of the reformer 2 and becomes a reducing condition. For this reason, if the catalyst 5e of the CO shift unit 5 is only slightly oxidized, the catalyst 5e is easily reduced during operation of the reformer.

しかし浄化部37の触媒は、改質装置の運転中だけでは還元されにくい。浄化部37に酸素が供給されている状態では、浄化部37の触媒の活性温度域(例えば100〜200℃)が存在する。この温度を超えると、酸化雰囲気では浄化部37の触媒の劣化が進行し易いため、200℃を越えないことが好ましいと言われている。これを考慮し、気化熱が奪われる蒸発部36で浄化部37を積極的に冷却させる。
式(1)…CH+HO→3H+CO
式(2)…CO+HO→H+CO
式(3)…CO+1/2O→CO
次に通路系について更に説明を加える。図1に示すように、燃料供給源61に弁25aを介して繋がる燃料通路62が設けられている。燃料供給源61の燃料としては気体燃料でも、液体燃料でも、粉化燃料でも良い。具体的には、炭化水素系燃料、アルコール系燃料が例示される。例えば都市ガス、LPG、灯油、メタノール、ジメチルエーテル、ガソリン、バイオガス等が例示される。燃料通路62は、弁25a,ポンプ27aを介して燃焼部30に繋がる燃焼用燃料通路62aと、熱交換部4の入口4iにポンプ27b、脱硫器62xおよび弁25bを介して繋がる改質用燃料通路62c(改質用燃料供給部)とをもつ。空気供給源71に繋がる空気通路72(酸素供給部)が設けられている。空気通路72は、ポンプ27cを介して燃焼部30に繋がる燃焼用空気通路73と、空気浄化フィルタ72x、ポンプ27dおよび弁25dを介して浄化部37の入口37iに繋がる酸化用空気通路75(酸素供給部)とをもつ。
However, the catalyst of the purification unit 37 is not easily reduced only during operation of the reformer. In a state where oxygen is supplied to the purification unit 37, there is an active temperature range (for example, 100 to 200 ° C.) of the catalyst of the purification unit 37. When this temperature is exceeded, it is said that it is preferable not to exceed 200 ° C. because the catalyst of the purification unit 37 tends to deteriorate in an oxidizing atmosphere. Considering this, the purifying unit 37 is actively cooled by the evaporation unit 36 from which the heat of vaporization is removed.
Formula (1) ... CH 4 + H 2 O → 3H 2 + CO
Formula (2) ... CO + H 2 O → H 2 + CO 2
Formula (3) ... CO + 1 / 2O 2 → CO 2
Next, the passage system will be further described. As shown in FIG. 1, a fuel passage 62 connected to the fuel supply source 61 through a valve 25a is provided. The fuel of the fuel supply source 61 may be gaseous fuel, liquid fuel, or pulverized fuel. Specifically, hydrocarbon fuel and alcohol fuel are exemplified. For example, city gas, LPG, kerosene, methanol, dimethyl ether, gasoline, biogas and the like are exemplified. The fuel passage 62 includes a combustion fuel passage 62a connected to the combustion section 30 via the valve 25a and the pump 27a, and a reforming fuel connected to the inlet 4i of the heat exchange section 4 via the pump 27b, the desulfurizer 62x and the valve 25b. And a passage 62c (reforming fuel supply unit). An air passage 72 (oxygen supply unit) connected to the air supply source 71 is provided. The air passage 72 includes a combustion air passage 73 connected to the combustion unit 30 through the pump 27c, and an oxidation air passage 75 (oxygen) connected to the inlet 37i of the purification unit 37 through the air purification filter 72x, the pump 27d, and the valve 25d. Supply section).

図1に示すように、水タンク81と蒸発部36の入口36iとをポンプ27mおよび弁25mを介して繋ぐ改質水通路82(水供給部)が設けられている。浄化部37の出口37pと燃料電池1の燃料極11の入口11iとを弁25e(出口弁)を介して繋ぐアノードガス通路100(改質ガス吐出路)が設けられている。浄化部37の出口37pは、浄化部37の高さ方向の上部側に形成されている。燃料電池1の燃料極11の出口11pと燃焼部30とを弁25fを介して繋ぐオフガス通路110が設けられている。オフガス通路110は発電反応後のアノードオフガスを排出させる。オフガス通路110とアノードガス通路100とを弁25h(出口弁)を介して繋ぐバイパス通路150が設けられている。   As shown in FIG. 1, a reforming water passage 82 (water supply unit) that connects the water tank 81 and the inlet 36i of the evaporation unit 36 via a pump 27m and a valve 25m is provided. An anode gas passage 100 (reformed gas discharge passage) that connects the outlet 37p of the purification unit 37 and the inlet 11i of the fuel electrode 11 of the fuel cell 1 via a valve 25e (outlet valve) is provided. The outlet 37p of the purification unit 37 is formed on the upper side of the purification unit 37 in the height direction. An off-gas passage 110 is provided that connects the outlet 11p of the fuel electrode 11 of the fuel cell 1 and the combustion unit 30 via a valve 25f. The off gas passage 110 discharges the anode off gas after the power generation reaction. A bypass passage 150 that connects the off gas passage 110 and the anode gas passage 100 via a valve 25h (outlet valve) is provided.

図1に示すように、空気供給源71と燃料電池1の酸化剤極12の入口12iに、ポンプ27kおよび弁25kを介して連通するカソードガス通路200が設けられている。図1に示すように、改質部34で燃焼された燃焼排ガスを外部に放出させる燃焼排ガス通路250が設けられている。改質装置2の蒸発部36の出口36pと改質用燃料通路62cとを第1合流域M1を介して繋ぐ水蒸気通路300が設けられている。水蒸気通路300の上端部300eは蒸発部36の出口36pに繋がる。水蒸気通路300の下端部300fは合流域M1に繋がる。ポンプ27a,27b,27c,27d,27k,27mは流体搬送要素として機能する。   As shown in FIG. 1, a cathode gas passage 200 communicating with the air supply source 71 and the inlet 12i of the oxidant electrode 12 of the fuel cell 1 via a pump 27k and a valve 25k is provided. As shown in FIG. 1, a combustion exhaust gas passage 250 is provided for releasing the combustion exhaust gas combusted in the reforming section 34 to the outside. A steam passage 300 is provided that connects the outlet 36p of the evaporation section 36 of the reformer 2 and the reforming fuel passage 62c via the first merge region M1. The upper end portion 300 e of the water vapor passage 300 is connected to the outlet 36 p of the evaporation portion 36. The lower end portion 300f of the water vapor passage 300 is connected to the merge area M1. The pumps 27a, 27b, 27c, 27d, 27k, and 27m function as fluid conveying elements.

図1に示すように、COシフト部5の出口5pと浄化部37の入口37iとは、浄化通路400で接続されている。COシフト部5の出口5pから吐出された改質ガス(水素を主要成分とし、一酸化炭素を含有)は、浄化通路400を上向きに矢印W2方向に流れ、第2合流域M2を経て浄化部37の入口37iに供給される。入口37iは、浄化部37の高さ方向の下部側に形成されている。   As shown in FIG. 1, the outlet 5 p of the CO shift unit 5 and the inlet 37 i of the purification unit 37 are connected by a purification passage 400. The reformed gas (hydrogen is a main component and contains carbon monoxide) discharged from the outlet 5p of the CO shift unit 5 flows upward in the purification passage 400 in the direction of the arrow W2, and passes through the second merge region M2 to obtain the purification unit. 37 to the inlet 37i. The inlet 37 i is formed on the lower side of the purification unit 37 in the height direction.

次に改質装置2を起動させるときについて図1を参照して説明する。この場合、ポンプ27cにより燃焼用空気通路73を介して燃焼用空気を燃焼部30に供給する。また、弁25aおよびポンプ27aにより燃焼用燃料通路62aを介してガス状の燃焼用燃料(燃焼性燃料)を燃焼部30に供給する。これにより燃焼部30が着火されて加熱され、ひいては改質部34が改質反応に適するように加熱される。改質部34と共に蒸発部36および浄化部37も、高温に加熱される。   Next, when the reforming apparatus 2 is started will be described with reference to FIG. In this case, combustion air is supplied to the combustion unit 30 via the combustion air passage 73 by the pump 27c. Further, gaseous combustion fuel (combustible fuel) is supplied to the combustion unit 30 through the combustion fuel passage 62a by the valve 25a and the pump 27a. As a result, the combustion section 30 is ignited and heated, and as a result, the reforming section 34 is heated so as to be suitable for the reforming reaction. The evaporating unit 36 and the purifying unit 37 together with the reforming unit 34 are also heated to a high temperature.

その後、水タンク81および改質水通路82からポンプ27mおよび弁25mを介して、改質水(改質反応前の水)が蒸発部36の入口36iに供給される。改質水は改質装置2の高温の蒸発部36において水蒸気化される。生成された水蒸気は、蒸発部36の出口36pから水蒸気通路300を経て第1合流域M1に到達する。これに対して、改質用燃料は弁25a,ポンプ27b,弁25bにより、脱硫器62x、改質用燃料通路62cおよび第1合流域M1を経て熱交換部4の入口4iに供給される。第1合流域M1において、改質用燃料通路62cの改質用燃料と水蒸気通路300の水蒸気とが合流して混合される。合流した混合流体が熱交換部4の入口4iに供給される。   Thereafter, the reforming water (water before the reforming reaction) is supplied from the water tank 81 and the reforming water passage 82 to the inlet 36i of the evaporator 36 through the pump 27m and the valve 25m. The reformed water is steamed in the high temperature evaporator 36 of the reformer 2. The generated water vapor reaches the first merge region M1 through the water vapor passage 300 from the outlet 36p of the evaporation section 36. On the other hand, the reforming fuel is supplied to the inlet 4i of the heat exchanging unit 4 through the desulfurizer 62x, the reforming fuel passage 62c, and the first merge region M1 by the valve 25a, the pump 27b, and the valve 25b. In the first merge region M1, the reforming fuel in the reforming fuel passage 62c and the steam in the steam passage 300 are merged and mixed. The merged mixed fluid is supplied to the inlet 4 i of the heat exchange unit 4.

混合流体は熱交換部4の低温側の第1通路4aを通過する。このとき熱交換部4の高温側の第2通路4cを流れる高温の改質ガスと熱交換する。このため、改質反応前の混合流体が加熱される。混合流体は改質部34の外通路34pに流入し、矢印A1方向に流れ、折返部34mを経て内通路34iに流入し、矢印A2方向に流れる。このとき水蒸気(または凝縮水)および改質用燃料が混合した混合流体は、上記した(1)に示す改質反応により、水素リッチ(40モル%以上)な改質ガスとなる。この改質ガスは一酸化炭素を含む。   The mixed fluid passes through the first passage 4 a on the low temperature side of the heat exchange unit 4. At this time, heat exchange is performed with the high-temperature reformed gas flowing through the second passage 4c on the high temperature side of the heat exchange unit 4. For this reason, the mixed fluid before the reforming reaction is heated. The mixed fluid flows into the outer passage 34p of the reforming portion 34, flows in the direction of arrow A1, flows into the inner passage 34i through the turn-up portion 34m, and flows in the direction of arrow A2. At this time, the mixed fluid in which the steam (or condensed water) and the reforming fuel are mixed becomes a hydrogen-rich (40 mol% or more) reformed gas by the reforming reaction shown in (1). This reformed gas contains carbon monoxide.

更に、改質反応を経た高温の改質ガスは、改質部34から熱交換部4に流入する。即ち、高温の改質ガスは、改質部34から熱交換部4の高温側の第2通路4cを通過することにより、低温側の第1通路4aの混合流体を加熱する。更に、改質ガスは、暖機部47を経て、COシフト部5の入口5iからCOシフト部5の内部に流入する。COシフト部5においては、上記した式(2)に示すように、水蒸気を利用したシフト反応が行われる。これにより改質ガスに含まれている一酸化炭素が低減され、改質ガスは浄化される。   Further, the high-temperature reformed gas that has undergone the reforming reaction flows from the reforming section 34 into the heat exchanging section 4. That is, the high-temperature reformed gas passes through the second passage 4c on the high temperature side of the heat exchange unit 4 from the reforming unit 34, thereby heating the mixed fluid in the first passage 4a on the low temperature side. Further, the reformed gas flows into the CO shift unit 5 from the inlet 5 i of the CO shift unit 5 through the warm-up unit 47. In the CO shift unit 5, a shift reaction using water vapor is performed as shown in the above formula (2). As a result, carbon monoxide contained in the reformed gas is reduced, and the reformed gas is purified.

更に、COシフト部5において浄化された改質ガスは、COシフト部5の出口5pから浄化通路400を経て矢印W2方向に流れ、第2合流域M2に至る。更に改質ガスは、酸化用空気通路75(酸素供給部)の酸化用空気(酸素成分,浄化部37における選択反応に使用される選択酸化用空気)と第2合流域M2において合流する。そして、合流した改質ガスは、浄化部37の下部に形成されている入口37iから、浄化部37内に流入する。浄化部37においては、上記した式(3)に示すように、酸素を利用した酸化反応(CO+1/2O→CO)が行われる。この結果、改質ガスに含まれているCOが浄化されて更に低減される。 Further, the reformed gas purified in the CO shift unit 5 flows from the outlet 5p of the CO shift unit 5 through the purification passage 400 in the direction of the arrow W2 and reaches the second merge region M2. Further, the reformed gas joins the oxidizing air (oxygen component, selective oxidizing air used for the selective reaction in the purifying unit 37) in the oxidizing air passage 75 (oxygen supply unit) in the second merging zone M2. The combined reformed gas flows into the purification unit 37 from an inlet 37 i formed at the lower part of the purification unit 37. In the purification unit 37, as shown in the above-described formula (3), an oxidation reaction (CO + 1 / 2O 2 → CO 2 ) using oxygen is performed. As a result, CO contained in the reformed gas is purified and further reduced.

このように浄化された改質ガスは、浄化部37の出口37pからアノードガスとして、アノードガス通路100,弁25eを経て燃料電池1の燃料極11の入口11iに供給される。カソードガスとして機能する空気は、ポンプ27k,弁25kによりカソ−ドガス通路200を経て燃料電池1の酸化剤極12の入口12iに供給される。これにより燃料電池1において発電反応が発生し、電気エネルギが生成される。アノードガスの発電反応後のオフガス(燃料電池1から排出されたガス)は、発電反応が行われなかった水素を含むことがある。このためオフガスはオフガス通路110を経て燃焼部30に供給されて燃焼され、燃焼部30の熱源となる。   The reformed gas thus purified is supplied as an anode gas from the outlet 37p of the purification unit 37 to the inlet 11i of the fuel electrode 11 of the fuel cell 1 through the anode gas passage 100 and the valve 25e. The air functioning as the cathode gas is supplied to the inlet 12i of the oxidant electrode 12 of the fuel cell 1 through the cathode gas passage 200 by the pump 27k and the valve 25k. As a result, a power generation reaction occurs in the fuel cell 1 and electric energy is generated. The off gas after the power generation reaction of the anode gas (the gas discharged from the fuel cell 1) may contain hydrogen that has not undergone the power generation reaction. For this reason, the off-gas is supplied to the combustion unit 30 through the off-gas passage 110 and burned, and becomes a heat source for the combustion unit 30.

図1に示すように、COシフト部5のうち上流側(通路5iの入口側)の温度T11を検知するCOシフト部温度検知器55が設けられている。COシフト部5のうち折返部5m付近の温度T31を検知するCOシフト部温度検知器39が設けられている。浄化部37のうち上流側の温度T12を検知するCO低減部温度検知器38が設けられている。更に、改質部34の出口側の温度T1を検知する改質部温度検知器31tが設けられている。水蒸気と改質用燃料とが合流する第1合流域M1の温度T2を検知する温度検知器65が設けられている。各検知信号は制御装置500に入力される。   As shown in FIG. 1, a CO shift unit temperature detector 55 that detects a temperature T11 on the upstream side (inlet side of the passage 5i) of the CO shift unit 5 is provided. A CO shift portion temperature detector 39 for detecting a temperature T31 in the vicinity of the turning portion 5m of the CO shift portion 5 is provided. A CO reduction unit temperature detector 38 for detecting the upstream temperature T12 of the purification unit 37 is provided. Further, a reforming unit temperature detector 31t for detecting the temperature T1 on the outlet side of the reforming unit 34 is provided. A temperature detector 65 that detects the temperature T2 of the first merge region M1 where the steam and the reforming fuel merge is provided. Each detection signal is input to the control device 500.

(要部構成)
さて本実施例の要部について、図2を参照しつつ説明する。図2は改質システムの要部構成を示す。図面の複雑化を避けるため、ハッチングを一部省略している。図2に示すように、浄化部37は、同心円軸である中心軸芯P1の軸長方向(上下方向)に沿って複数個に分割された上側の第1分割浄化部37fおよび下側の第2分割浄化部37sで形成されている。本実施例によれば、第1分割浄化部37fおよび第2分割浄化部37sは、中心軸芯P1に対してほぼ同軸的に配置されており、互いに独立しており、互いに連通しあっていない。第1分割浄化部37fおよび第2分割浄化部37sのうち劣化が相対的に少ないものをシステム運転時に使用するように、第1分割浄化部37fおよび第2分割浄化部37sの使用は、経時的に互いに切替可能とされている。第1分割浄化部37fおよび第2分割浄化部37sは、基本的にはほぼ同様の構成、ほぼ同様の作用効果、ほぼ同様の容量、ほぼ同様の浄化能力を有するため、第1分割浄化部37fについて説明し、第2分割浄化部37sの説明を省略する。
(Main part configuration)
Now, the main part of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a main configuration of the reforming system. In order to avoid complication of the drawing, some hatching is omitted. As shown in FIG. 2, the purification unit 37 includes an upper first divided purification unit 37f and a lower first division unit 37f divided into a plurality along the axial length direction (vertical direction) of the central axis P1 that is a concentric circular axis. It is formed by a two-part purification unit 37s. According to the present embodiment, the first divided purification unit 37f and the second divided purification unit 37s are disposed substantially coaxially with respect to the central axis P1, are independent of each other, and are not in communication with each other. . The first divided purification unit 37f and the second divided purification unit 37s are used over time so that one of the first divided purification unit 37f and the second divided purification unit 37s with relatively little deterioration is used during system operation. Can be switched to each other. The first divided purification unit 37f and the second divided purification unit 37s basically have substantially the same configuration, substantially the same operation effect, substantially the same capacity, and almost the same purification ability, and therefore the first division purification unit 37f. And description of the second divided purification unit 37s is omitted.

図2に示すように、第1分割浄化部37fは、蒸発部36を区画する壁体36kの外側に配置されており、金属またはセラミックス製の筐体370と、改質ガスに含まれる一酸化炭素をCO低減反応(選択酸化反応、メタネーション反応)により低減させる触媒担体部371とをもつ。浄化部37においては、上流37uは、酸化用空気が供給される入口37iに近いため、酸素濃度が相対的に高い。これに対して下流37dは入口37iから遠く、上流37uよりも酸素濃度が相対的に低い。従って、上流37uでは、酸素が消費される選択酸化反応(発熱反応)が発生し易く、その反応活性温度は一般的には100〜200℃である。これに対して、酸素が消費された側である下流37dでは、酸素で浄化させる選択酸化反応よりも、水素で浄化させるメタネーション反応(発熱反応)が発生し易い。メタネーション反応も、選択酸化反応と同様に、一酸化炭素低減反応である。
選択酸化反応:CO+1/2O→CO
メタネーション反応:CO+3H→CH+H
上記した蒸発部36は水を水蒸気化するため、蒸発部36の運転温度は水の気化熱の影響を受けて、浄化部37の温度よりも低く、100℃前後となる。即ち、蒸発部36は、水の気化熱の影響により、比較的低温となりやすい。
As shown in FIG. 2, the first division purification unit 37 f is disposed outside the wall body 36 k that partitions the evaporation unit 36, and includes a metal or ceramic casing 370 and monoxide contained in the reformed gas. And a catalyst carrier portion 371 that reduces carbon by a CO reduction reaction (selective oxidation reaction, methanation reaction). In the purification unit 37, the upstream 37u is close to the inlet 37i to which the oxidizing air is supplied, so that the oxygen concentration is relatively high. On the other hand, the downstream 37d is far from the inlet 37i and has a relatively lower oxygen concentration than the upstream 37u. Therefore, in the upstream 37u, a selective oxidation reaction (exothermic reaction) in which oxygen is consumed is likely to occur, and the reaction activation temperature is generally 100 to 200 ° C. On the other hand, in the downstream 37d on the side where oxygen is consumed, a methanation reaction (exothermic reaction) purified by hydrogen is more likely to occur than a selective oxidation reaction purified by oxygen. The methanation reaction is also a carbon monoxide reduction reaction, similar to the selective oxidation reaction.
Selective oxidation reaction: CO + 1 / 2O 2 → CO 2
Methanation reaction: CO + 3H 2 → CH 4 + H 2 O
Since the evaporation unit 36 vaporizes water, the operation temperature of the evaporation unit 36 is affected by the heat of vaporization of water, and is lower than the temperature of the purification unit 37 and is about 100 ° C. That is, the evaporation part 36 tends to be relatively low temperature due to the influence of the heat of vaporization of water.

図2に示すように、第1分割浄化部37fは、改質ガスを流入させる流入配管75M(浄化通路400に相当する)が着脱可能に装着される流入部81と、一酸化炭素(負荷物質)を低減させた浄化後の改質ガスを流出させる流出配管100M(アノードガス通路100に相当)が着脱可能に装着される流出部82と、使用していない分割浄化部37fの流入部81および流出部82を閉鎖させる蓋部83とを備えている。   As shown in FIG. 2, the first split purification unit 37f includes an inflow part 81 into which an inflow pipe 75M (corresponding to the purification passage 400) through which the reformed gas flows is detachably attached, and carbon monoxide (load substance). ) In which the outflow piping 100M (corresponding to the anode gas passage 100) for flowing out the reformed gas after purification is detachably mounted, and the inflow portion 81 of the divided purification portion 37f that is not used, and And a lid 83 that closes the outflow portion 82.

同様に、第2分割浄化部37sは、改質ガスを流入させる流入配管75Mが着脱可能に装着される流入部81と、一酸化炭素(負荷物質)を低減させた浄化後の改質ガスを流出させる流出配管100Mが着脱可能に装着される流出部82と、使用していない分割浄化部37sの流入部81および流出部82を閉鎖させる蓋部83とを備えている。   Similarly, the second divided purification unit 37s is provided with an inflow part 81 in which an inflow pipe 75M through which the reformed gas is introduced is detachably attached, and the purified gas after purification with reduced carbon monoxide (load substance). An outflow portion 82 to which the outflow piping 100M to be discharged is detachably attached, and an inflow portion 81 of the divided purification portion 37s that is not used and a lid portion 83 that closes the outflow portion 82 are provided.

本実施例によれば、第1分割浄化部37fおよび第2分割浄化部37sのうち、耐用年数の前半期間(初期)では、第1分割浄化部37fが使用され、第2分割浄化部37sは使用されない。この場合、システムの運転停止時等において、流入配管75Mのコネクタ75Nを第1分割浄化部37fの流入部81に接続し、且つ、流出配管100Mのコネクタ100Nを第1分割浄化部37fの流出部82に接続する。この場合、使用されない第2分割浄化部37sについては、流入部81および流出部82に蓋部83を取り付け、第2分割浄化部37sを密閉状態に閉鎖させて待機させておく。   According to the present embodiment, among the first divided purification unit 37f and the second divided purification unit 37s, the first divided purification unit 37f is used in the first half period (initial stage) of the service life, and the second divided purification unit 37s Not used. In this case, when the system is stopped, the connector 75N of the inflow pipe 75M is connected to the inflow part 81 of the first split purification unit 37f, and the connector 100N of the outflow pipe 100M is connected to the outflow part of the first split purification unit 37f. 82. In this case, with respect to the second divided purification unit 37s that is not used, the lid 83 is attached to the inflow portion 81 and the outflow portion 82, and the second divided purification unit 37s is closed in a sealed state and is kept on standby.

なお、第2分割浄化部37sにおける流入部81および流出部82に蓋部83を取り付けて閉鎖することにしているが、これに限らず、流入配管75Mのコネクタ75Nおよび流出配管100Mのコネクタ100Nを外せば、流入部81および流出部82は、これらに内蔵されている蓋部により自動的に密閉されるシール構造としても良い。   The inflow portion 81 and the outflow portion 82 in the second divided purification portion 37s are closed by attaching the lid portion 83, but the present invention is not limited thereto, and the connector 75N of the inflow piping 75M and the connector 100N of the outflow piping 100M are connected. If it removes, the inflow part 81 and the outflow part 82 are good also as a seal structure sealed automatically by the cover part incorporated in these.

ところで、第2分割浄化部37sの待機中に、第2分割浄化部37sの触媒担体部371に担持されている触媒が酸化するおそれがある。しかしながら第2分割浄化部37sが使用されるとき、第2分割浄化部37sに供給される改質ガスは水素を主要成分としているため、触媒は速やかに還元される。このように第1分割浄化部37fが使用されているとき、第2分割浄化部37sは使用されないが、第2分割浄化部37sは、100℃前後に維持される蒸発部36に隣設している。このため第2分割浄化部37sの過熱は抑制され、第2分割浄化部37sの劣化が抑制される。殊に、蒸発部36における水は、上に向かって(矢印U1方向)流れ、第2分割浄化部37s、第1分割浄化部37fの順に対面する。このため、第2分割浄化部37sに対面する水は、比較的低温であるため、待機中の第2分割浄化部37sの過熱防止に有効である。   By the way, there is a possibility that the catalyst supported on the catalyst carrier portion 371 of the second divided purification unit 37s may be oxidized during the standby of the second divided purification unit 37s. However, when the second split purification unit 37s is used, the reformed gas supplied to the second split purification unit 37s contains hydrogen as a main component, so that the catalyst is quickly reduced. Thus, when the 1st division | segmentation purification | cleaning part 37f is used, the 2nd division | segmentation purification | cleaning part 37s is not used, but the 2nd division | segmentation purification | cleaning part 37s is adjacent to the evaporation part 36 maintained at about 100 degreeC. Yes. For this reason, overheating of the second divided purification unit 37s is suppressed, and deterioration of the second divided purification unit 37s is suppressed. In particular, the water in the evaporating section 36 flows upward (in the direction of the arrow U1) and faces the second divided purification section 37s and the first divided purification section 37f in this order. For this reason, since the water which faces the 2nd division | segmentation purification | cleaning part 37s is comparatively low temperature, it is effective in the overheating prevention of the 2nd division | segmentation purification | cleaning part 37s in standby.

これに対して、耐用年数の後半期間(終期)では、第2分割浄化部37sが使用され、第1分割浄化部37fは使用されない。この場合、流入配管75Mを第2分割浄化部37sの流入部81に接続し、流出配管100Mを第2分割浄化部37sの流出部82に接続する。この場合、第1分割浄化部37fの流入部81および流出部82に蓋部83を取り付け、密閉状態に閉鎖させておく。   On the other hand, in the second half period (end) of the service life, the second divided purification unit 37s is used, and the first divided purification unit 37f is not used. In this case, the inflow piping 75M is connected to the inflow portion 81 of the second divided purification portion 37s, and the outflow piping 100M is connected to the outflow portion 82 of the second divided purification portion 37s. In this case, a lid portion 83 is attached to the inflow portion 81 and the outflow portion 82 of the first divided purification portion 37f and closed in a sealed state.

なお、改質システムの耐用年数を例えば10年とすると、例えば1〜5年目では第1分割浄化部37fが使用され、第2分割浄化部37sは使用されない。例えば6〜10年目では第2分割浄化部37sが使用され、第1分割浄化部37fは使用されない。また耐用年数を15年であれば、例えば10〜15年目では第1分割浄化部37fが再び使用される。この場合、予め、第1分割浄化部37fの触媒担体部371を交換しておくことが好ましい。   If the service life of the reforming system is, for example, 10 years, for example, in the first to fifth years, the first divided purification unit 37f is used, and the second divided purification unit 37s is not used. For example, in the sixth to tenth years, the second divided purification unit 37s is used, and the first divided purification unit 37f is not used. If the service life is 15 years, for example, in the 10th to 15th years, the first divided purification unit 37f is used again. In this case, it is preferable to replace the catalyst carrier part 371 of the first divided purification part 37f in advance.

上記したように本実施例によれば、第1分割浄化部37fおよび第2分割浄化部37sのうち、劣化が相対的に少ない部位がシステム運転時に使用される。このため、耐用年数が長期化したとしても、改質ガスを浄化させる浄化能が確保される。本実施例によれば、定期的または不定期的なメンテナンスの際に、メンテナンス業者またはユーザーは第1分割浄化部37fおよび第2分割浄化部37sのうち、劣化が進行した部位の触媒担体部371を、新しいものと交換することができる。制御装置500はタイマー機能を有しており、改質システムの累積運転時間をカウントするカウント手段500aと、累積運転時間に基づいて第1分割浄化部37fから第2分割浄化部37sに切り替えるタイミングが到達したら、メンテナンス業者またはユーザに視覚的または聴覚的に報知する報知手段500cとをもつことができる。なお、本実施例によれば、耐用年数の前半期間に使用される第1分割浄化部37fの容量と、耐用年数の後半期間に使用される第2分割浄化部37sの容量とは、基本的には同一とされている。また、第1分割浄化部37fの触媒量と第2分割浄化部37sの触媒量とは、基本的には同一とされている。双方の触媒は同系とされている。第1分割浄化部37fおよび第2分割浄化部37sの使用を切り替えたとき、改質システムの性能の変動を抑えるためである。   As described above, according to the present embodiment, the portion of the first divided purification unit 37f and the second divided purification unit 37s that has relatively little deterioration is used during system operation. For this reason, even if the service life is prolonged, the purification ability for purifying the reformed gas is ensured. According to the present embodiment, during regular or irregular maintenance, the maintenance contractor or user can select the catalyst carrier portion 371 at the site where deterioration has progressed in the first divided purification unit 37f and the second divided purification unit 37s. Can be exchanged for a new one. The control device 500 has a timer function, and the timing of switching from the first divided purification unit 37f to the second divided purification unit 37s based on the cumulative operation time, and counting means 500a that counts the cumulative operation time of the reforming system. If it arrives, it can have the notification means 500c which notifies a maintenance contractor or a user visually or audibly. According to the present embodiment, the capacity of the first divided purification unit 37f used in the first half of the useful life and the capacity of the second divided purification unit 37s used in the second half of the useful life are basically the same. Are the same. The catalyst amount of the first divided purification unit 37f and the catalyst amount of the second divided purification unit 37s are basically the same. Both catalysts are syngeneic. This is to suppress fluctuations in the performance of the reforming system when the use of the first divided purification unit 37f and the second divided purification unit 37s is switched.

以下、本発明の実施例2について説明する。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図1および図2を準用する。以下、実施例1と相違する部分を中心として説明する。第1分割浄化部37fおよび第2分割浄化部37sは、基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するが、耐用年数の前半期間に使用される第1分割浄化部37fの容量よりも、耐用年数の後半期間に使用される第2分割浄化部37sの容量は、所定量(例えば1.5〜30%)増加されている。   Embodiment 2 of the present invention will be described below. Since this embodiment basically has the same configuration and the same operation and effect as those of the first embodiment, FIGS. 1 and 2 are applied correspondingly. Hereinafter, a description will be given centering on portions different from the first embodiment. The first divided purification unit 37f and the second divided purification unit 37s basically have the same configuration and the same operation and effect, but are larger than the capacity of the first divided purification unit 37f used in the first half of the service life. The capacity of the second divided purification unit 37s used in the latter half of the useful life is increased by a predetermined amount (for example, 1.5 to 30%).

その理由としては次のようである。改質部34の使用期間が長くなると、固体高分子型の燃料電池の膜電極接合体における触媒等が劣化するおそれがある。そこで、燃料電池の発電能力を維持するために、燃料電池の燃料極に改質ガスの単位時間あたりの流量を、耐用年数の前半期間に比較して所定量増加させる制御を行うことがある。この場合、耐用年数の後半期間に使用される第2分割浄化部37sにおける改質ガスの浄化流量を増加させることが好ましい。故に、耐用年数の後半期間に使用される第2分割浄化部37sの容量は、前半期間に使用される第1分割浄化部37fの容量よりも、増加されている。第2分割浄化部37sの触媒と第1分割浄化部37fの触媒との種類が同系とすれば、耐用年数の後半期間に使用される第2分割浄化部37sの触媒量を、耐用年数の前半期間に使用される第1分割浄化部37fの触媒量よりも増加させている。   The reason is as follows. If the period of use of the reforming unit 34 becomes long, the catalyst or the like in the membrane electrode assembly of the solid polymer fuel cell may be deteriorated. Therefore, in order to maintain the power generation capacity of the fuel cell, control may be performed to increase the flow rate of reformed gas per unit time at the fuel electrode of the fuel cell by a predetermined amount compared to the first half of the service life. In this case, it is preferable to increase the purification gas purification flow rate in the second divided purification unit 37s used in the latter half of the service life. Therefore, the capacity of the second divided purification unit 37s used in the latter half of the service life is increased more than the capacity of the first divided purification unit 37f used in the first half period. If the type of the catalyst of the second divided purification unit 37s and the type of the catalyst of the first divided purification unit 37f are the same, the catalyst amount of the second divided purification unit 37s used in the latter half of the service life is set to the first half of the service life. The catalyst amount of the first divided purification unit 37f used in the period is increased.

上記した場合、後半期間に使用される第2分割浄化部37sに供給される改質ガスの流量は、前半期間に使用される第1分割浄化部37fに供給される改質ガスの流量よりも増加される。従って、耐用年数の後半期間に使用される第2分割浄化部37sに供給される酸化用空気の流量は、耐用年数の前半期間に使用される第1分割浄化部37fに供給される酸化用空気の流量よりも増加される。従って後半期間に使用される第2分割浄化部37sにおける発熱量は、前半期間に使用される第1分割浄化部37fにおける発熱量よりも増加する傾向がある。この点について本実施例によれば、蒸発部36において原料水は上向き(矢印U1方向)に流れ、下側の第2分割浄化部37sの次に、上側の第1分割浄化部37fに対面する。即ち、冷たい原料水は、発熱量が増加しがちな第2分割浄化部37sに早期に対面する。このため発熱量が増加しがちな第2分割浄化部37sの過熱防止に有効である。なお、蒸発部36において、原料水は、第1分割浄化部37fの次に、第2分割浄化部37sの順に対面することにしても良い。   In the above case, the flow rate of the reformed gas supplied to the second split purification unit 37s used in the second half period is higher than the flow rate of the reformed gas supplied to the first split purification unit 37f used in the first half period. Will be increased. Therefore, the flow rate of the oxidizing air supplied to the second divided purification unit 37s used in the second half of the service life is the oxidizing air supplied to the first divided purification unit 37f used in the first half of the service life. The flow rate is increased. Accordingly, the amount of heat generated in the second divided purification unit 37s used in the second half period tends to be larger than the amount of heat generated in the first divided purification unit 37f used in the first half period. In this regard, according to the present embodiment, the raw material water flows upward (in the direction of the arrow U1) in the evaporation unit 36 and faces the upper first divided purification unit 37f next to the lower second divided purification unit 37s. . That is, the cold raw water faces the second divided purification unit 37s, which tends to increase the calorific value, at an early stage. For this reason, it is effective in preventing overheating of the second divided purification unit 37s, which tends to increase the amount of heat generation. In the evaporation unit 36, the raw water may be faced in the order of the second divided purification unit 37s after the first divided purification unit 37f.

以下、本発明の実施例3について説明する。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有するため、図1および図2を準用する。以下、実施例1と相違する部分を中心として説明する。浄化部37を構成する第1分割浄化部37fおよび第2分割浄化部37sのうち、システム運転により劣化が進行した側は、システムの通常運転中において、劣化が少ない側に切り替えられる。定期的または不定期的なメンテナンスの際に、第1分割浄化部37fおよび第2分割浄化部37sのうち、劣化が進行した側の触媒担持体は交換可能とされている。この場合、劣化が相対的に少ない部位がシステム運転時に使用されるため、耐用年数が長期化したとしても、改質ガスを浄化させる浄化能が確保される。   Embodiment 3 of the present invention will be described below. Since this embodiment basically has the same configuration and the same operation and effect as those of the first embodiment, FIGS. 1 and 2 are applied correspondingly. Hereinafter, a description will be given centering on portions different from the first embodiment. Of the first divided purification unit 37f and the second divided purification unit 37s constituting the purification unit 37, the side on which the deterioration has progressed due to the system operation is switched to the side with less deterioration during the normal operation of the system. During regular or irregular maintenance, the catalyst carrier on the deterioration side of the first divided purification unit 37f and the second divided purification unit 37s can be replaced. In this case, since a portion with relatively little deterioration is used during system operation, even if the service life is prolonged, the purification ability for purifying the reformed gas is ensured.

図3および図4は本発明の実施例4を示す。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図4に示すように、浄化部37Cは、中心軸芯P1(同心円軸)の回りの周方向に沿って4個にほぼ均等に分割されており、第1分割浄化部37fと、第2分割浄化部37sと、第3分割浄化部37tと、第4分割浄化部37hとを備えている。システムの使用期間が長くなるにつれて、第1分割浄化部37f、第2分割浄化部37s、第3分割浄化部37t、第4分割浄化部37hの順に使用される。   3 and 4 show a fourth embodiment of the present invention. The present embodiment basically has the same configuration and the same function and effect as the first embodiment. Hereinafter, the description will focus on the different parts. As shown in FIG. 4, the purification unit 37C is substantially equally divided into four along the circumferential direction around the central axis P1 (concentric circular axis). The first division purification unit 37f and the second division A purification unit 37s, a third divided purification unit 37t, and a fourth divided purification unit 37h are provided. As the system usage period becomes longer, the first divided purification unit 37f, the second divided purification unit 37s, the third divided purification unit 37t, and the fourth divided purification unit 37h are used in this order.

第1分割浄化部37fは、改質ガスを流入させる流入配管75Mのコネクタ75Nが着脱可能に装着される流入部81と、一酸化炭素(負荷物質)を低減させた浄化後の改質ガスを流出させる流出配管100Mのコネクタ100Nが着脱可能に装着される流出部82と、使用していない分割浄化部37fの流入部81および流出部82を閉鎖させる蓋部83とを備えている。第2分割浄化部37s、第3分割浄化部37t、第4分割浄化部37hも同様である。蓋部は、自動的に閉鎖できるように流入部81および流出部82に内蔵されていても良い。   The first split purification unit 37f includes an inflow part 81 to which a connector 75N of an inflow pipe 75M through which the reformed gas flows is detachably attached, and the purified gas after purification with reduced carbon monoxide (load substance). An outflow portion 82 to which the connector 100N of the outflow piping 100M to be outflowed is detachably mounted, and an inflow portion 81 of the unused divided purification portion 37f and a lid portion 83 for closing the outflow portion 82 are provided. The same applies to the second divided purification unit 37s, the third divided purification unit 37t, and the fourth divided purification unit 37h. The lid portion may be built in the inflow portion 81 and the outflow portion 82 so that it can be automatically closed.

第1分割浄化部37f〜第4分割浄化部37hのうち使用されるものについて、流入配管75Mのコネクタ75Nを流入部81に接続し、流出配管100Mのコネクタ100Nを流出部82に接続する。第1分割浄化部37f〜第4分割浄化部37hのうち使用されないものについて、流入部81および流出部82に閉鎖用の蓋部83を取り付けておく。   Of the first divided purification unit 37f to the fourth divided purification unit 37h, the connector 75N of the inflow pipe 75M is connected to the inflow part 81, and the connector 100N of the outflow pipe 100M is connected to the outflow part 82. A closing lid 83 is attached to the inflow portion 81 and the outflow portion 82 of the first divided purification portion 37f to the fourth divided purification portion 37h that are not used.

上記したように本実施例によれば、第1分割浄化部37f〜第4分割浄化部37hのうち、劣化が相対的に少ない部位がシステム運転時に使用される。このため、耐用年数が長期化したとしても、改質ガスを浄化させる浄化能が確保される。第1分割浄化部37f〜第4分割浄化部37hは、中心軸芯P1の回りで均等分割されていると共に中心軸芯P1に対して同じ高さ位置に設定されているため、第1分割浄化部37f〜第4分割浄化部37hのうちいずれを使用するにしても、第1分割浄化部37f〜第4分割浄化部37hが基本的には同サイズおよび同量であれば、改質部34から受ける受熱バランスのバラツキが低減され易い。更に、蒸発部36に対する熱バランスのバラツキも低減され易い。故に、第1分割浄化部37f〜第4分割浄化部37hの浄化能のバラツキが低減されやすい。   As described above, according to the present embodiment, among the first divided purification unit 37f to the fourth divided purification unit 37h, a portion with relatively little deterioration is used during system operation. For this reason, even if the service life is prolonged, the purification ability for purifying the reformed gas is ensured. Since the first divided purification unit 37f to the fourth divided purification unit 37h are equally divided around the central axis P1 and are set at the same height position with respect to the central axis P1, the first divided purification is performed. Regardless of which of the part 37f to the fourth divided purification part 37h is used, if the first divided purification part 37f to the fourth divided purification part 37h are basically the same size and amount, the reforming part 34 The variation in heat receiving balance received from the steel is easily reduced. Furthermore, the variation of the heat balance with respect to the evaporation part 36 is easy to be reduced. Therefore, the variation in the purification ability of the first divided purification unit 37f to the fourth divided purification unit 37h is likely to be reduced.

本実施例によれば、第1分割浄化部37f〜第4分割浄化部37hは、開閉蓋(図示せず)を有していても良い。この場合、定期的または不定期的なメンテナンスの際に、メンテナンス業者またはユーザーは、開閉蓋を開放し、第1分割浄化部37f〜第4分割浄化部37hのうち、劣化が進行した部位の触媒担体部371を、新しい触媒担体部371に交換することができる。本実施例によれば、第1分割浄化部37f〜第4分割浄化部37hについて、容量および触媒量は基本的にはそれぞれ同一とされている。   According to the present embodiment, the first divided purification unit 37f to the fourth divided purification unit 37h may have an open / close lid (not shown). In this case, during regular or irregular maintenance, the maintenance contractor or the user opens the opening / closing lid, and the catalyst in the portion where deterioration has progressed among the first divided purification unit 37f to the fourth divided purification unit 37h. The carrier part 371 can be replaced with a new catalyst carrier part 371. According to the present embodiment, the capacity and the amount of catalyst are basically the same for the first divided purification unit 37f to the fourth divided purification unit 37h.

また、第1分割浄化部37fC〜第4分割浄化部37hのうち、耐用年数の後半期間に使用されるものの容量および触媒量は、前半期間に使用されるものの容量および触媒量よりも、増加させることができる。即ち、第1分割浄化部37f、第2分割浄化部37s、第3分割浄化部37t、第4分割浄化部37h(使用される順)に移行するにつれて、容量が所定%ずつ増加させるようにしても良い。更に触媒量が所定%ずつ増加するようにしても良い。なお浄化部37Cは、中心軸芯P1(同心円軸)の回りで4個に分割されているが、これに限らず、2個または3個または5個または6個にほぼ均等に分割されていても良い。   Further, among the first divided purification unit 37fC to the fourth divided purification unit 37h, the capacity and the amount of catalyst used in the latter half of the service life are increased more than the capacity and the amount of catalyst used in the first half. be able to. That is, the capacity is increased by a predetermined percentage as the process proceeds to the first divided purification unit 37f, the second divided purification unit 37s, the third divided purification unit 37t, and the fourth divided purification unit 37h (in order of use). Also good. Further, the catalyst amount may be increased by a predetermined percentage. The purifying portion 37C is divided into four parts around the central axis P1 (concentric circular axis), but is not limited to this, and the purification part 37C is divided almost equally into two, three, five, or six. Also good.

図5は本発明の実施例5を示す。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図5に示すように、浄化部37Dは、中心軸芯P1(同心円軸)の軸長方向に沿って配置された第1分割浄化部37fと第2分割浄化部37sとを備えている。第1分割浄化部37fおよび第2分割浄化部37sのうち、耐用年数の前半期間(初期)では、上側の第1分割浄化部37fが使用され、第2分割浄化部37sは使用されない。このため、流入配管75Mのコネクタ75Nを第1分割浄化部37fの流入部81に着脱可能に接続する。流出配管100Mのコネクタ100Nを第1分割浄化部37fの流出部82に着脱可能に接続する。この場合、使用されない第2分割浄化部37sについては、流入部81および流出部82に閉鎖用の蓋部83を取り付けて閉鎖させる。   FIG. 5 shows a fifth embodiment of the present invention. The present embodiment basically has the same configuration and the same function and effect as the first embodiment. Hereinafter, the description will focus on the different parts. As shown in FIG. 5, the purification unit 37D includes a first divided purification unit 37f and a second divided purification unit 37s arranged along the axial direction of the central axis P1 (concentric circular axis). Of the first divided purification unit 37f and the second divided purification unit 37s, the upper first divided purification unit 37f is used and the second divided purification unit 37s is not used in the first half period (initial stage) of the service life. For this reason, the connector 75N of the inflow piping 75M is detachably connected to the inflow portion 81 of the first divided purification portion 37f. The connector 100N of the outflow pipe 100M is detachably connected to the outflow part 82 of the first split purification unit 37f. In this case, about the 2nd division | segmentation purification | cleaning part 37s which are not used, the cover part 83 for closure is attached to the inflow part 81 and the outflow part 82, and is closed.

これに対して、耐用年数の後半期間(終期)では、下側の第2分割浄化部37sが使用され、第1分割浄化部37fは使用されない。このため、流入配管75Mのコネクタ75Nを第2分割浄化部37sの流入部81に着脱可能に接続する。流出配管100Mのコネクタ100Nを第2分割浄化部37sの流出部82に着脱可能に接続する。この場合、第1分割浄化部37fの流入部81および流出部82に閉鎖用の蓋部83を取り付けて閉鎖させる。   On the other hand, in the second half of the useful life (end), the lower second divided purification unit 37s is used, and the first divided purification unit 37f is not used. For this reason, the connector 75N of the inflow piping 75M is detachably connected to the inflow portion 81 of the second divided purification portion 37s. The connector 100N of the outflow pipe 100M is detachably connected to the outflow part 82 of the second divided purification unit 37s. In this case, a closing lid 83 is attached to the inflow part 81 and the outflow part 82 of the first divided purification part 37f and closed.

上記したように本実施例によれば、第1分割浄化部37fおよび第2分割浄化部37sのうち、劣化が相対的に少ない部位がシステム運転時に選択されて使用される。このため、耐用年数が長期化したとしても、改質ガスを浄化させる浄化能が確保される。本実施例によれば、第1分割浄化部37fおよび第2分割浄化部37sは開閉蓋(図略)を有することができる。この場合、定期的または不定期的なメンテナンスの際に、メンテナンス業者またはユーザーは開閉蓋を開放し、第1分割浄化部37fおよび第2分割浄化部37sのうち、劣化が進行した部位の触媒担体部を交換することができる。   As described above, according to the present embodiment, a portion of the first divided purification unit 37f and the second divided purification unit 37s that is relatively less deteriorated is selected and used during system operation. For this reason, even if the service life is prolonged, the purification ability for purifying the reformed gas is ensured. According to this embodiment, the first divided purification unit 37f and the second divided purification unit 37s can have an open / close lid (not shown). In this case, during regular or irregular maintenance, the maintenance contractor or the user opens the opening / closing lid, and the catalyst carrier at the site where deterioration has progressed in the first divided purification unit 37f and the second divided purification unit 37s. Parts can be exchanged.

本実施例によれば、第1分割浄化部37fおよび第2分割浄化部37sについて、容量および触媒量は基本的には同一としてもよい。また、第1分割浄化部37fおよび第2分割浄化部37sのうち、耐用年数の後半期間に使用されるもの容量および触媒量は、前半期間に使用されるもの容量および触媒量よりも、増加することができる。なお浄化部37Dは、中心軸芯P1(同心円軸)の軸長方向に沿って2個並設された分割浄化部で形成されているが、これに限らず、3個または4個または5個または6個の分割浄化部で形成されていても良い。   According to the present embodiment, the capacity and the catalyst amount may be basically the same for the first divided purification unit 37f and the second divided purification unit 37s. In addition, among the first divided purification unit 37f and the second divided purification unit 37s, the capacity and the catalyst amount used in the latter half of the useful life increase more than those used in the first half period. be able to. The purifying portion 37D is formed of two divided purifying portions arranged in parallel along the axial direction of the central axis P1 (concentric circular axis), but is not limited to this, and is three, four, or five. Alternatively, it may be formed by six divided purification sections.

更に説明を加える。図5に示すように、第1分割浄化部37fは、蒸発部36の外周側に同軸的に配置された筐体370と、筐体370に同軸的に配置され改質ガスに含まれる一酸化炭素を低減させる選択酸化部371と、筐体370に同軸的に配置され改質ガスに含まれる一酸化炭素を低減させるメタネーション反応部372とを備えている。選択酸化部371は、触媒を担持した触媒担体部で形成されており、メタネーション反応部372に対して上流に配置されている。即ち、選択酸化部371は、触媒を担持した触媒担体部で形成されており、改質ガスに含まれる一酸化炭素を水素を用いて低減させるよりも、酸素を用いて低減させる比率が高い。これに対して、メタネーション反応部372は、選択酸化部371に対して下流に配置されており、改質部34で生成された改質ガスに含まれる一酸化炭素を、水素を用いてメタネーション反応により低減させるものである。即ち、メタネーション反応部372は、改質ガスに含まれる一酸化炭素を酸素を用いて低減させるよりも、水素を用いて低減させる比率が高い。メタネーション反応部372における反応活性温度は、選択酸化部371における反応活性温度よりも高い。   Further explanation will be added. As shown in FIG. 5, the first divided purification unit 37 f includes a casing 370 that is coaxially disposed on the outer peripheral side of the evaporation unit 36, and a monoxide that is coaxially disposed in the casing 370 and included in the reformed gas. A selective oxidation unit 371 that reduces carbon and a methanation reaction unit 372 that is arranged coaxially with the housing 370 and reduces carbon monoxide contained in the reformed gas are provided. The selective oxidation unit 371 is formed of a catalyst carrier that supports a catalyst, and is disposed upstream of the methanation reaction unit 372. That is, the selective oxidation part 371 is formed of a catalyst carrier part supporting a catalyst, and the ratio of reducing the carbon monoxide contained in the reformed gas using oxygen is higher than that using hydrogen. On the other hand, the methanation reaction unit 372 is disposed downstream of the selective oxidation unit 371, and carbon monoxide contained in the reformed gas generated in the reforming unit 34 is metabolized using hydrogen. It is reduced by the nation reaction. That is, in the methanation reaction unit 372, the ratio of reducing carbon monoxide contained in the reformed gas with hydrogen is higher than that with oxygen. The reaction activation temperature in the methanation reaction unit 372 is higher than the reaction activation temperature in the selective oxidation unit 371.

選択酸化部371は、選択酸化部371用の触媒371e(例えばルテニウム系、白金系、白金−ルテニウム系等の貴金属系触媒)を担持するセラミックス体で形成された通気性をもつ第1触媒担体部381と、第1触媒担体部381の下面側のリング形状をなすガス透過治具383と、第1触媒担体部381の上面側のリング形状をなすガス透過治具384と、ガス透過治具383よりも下方の入口室385とをもつ。入口37iはリング状の入口室385に連通する。   The selective oxidation part 371 is a first catalyst carrier part having air permeability formed of a ceramic body supporting a catalyst 371e for the selective oxidation part 371 (for example, a ruthenium-based, platinum-based, platinum-ruthenium-based noble metal-based catalyst). 381, a gas permeation jig 383 that forms a ring shape on the lower surface side of the first catalyst carrier portion 381, a gas permeation jig 384 that forms a ring shape on the upper surface side of the first catalyst carrier portion 381, and a gas permeation jig 383 And a lower entrance chamber 385. The inlet 37 i communicates with a ring-shaped inlet chamber 385.

図5に示すように、メタネーション反応部372は、メタネーション反応部372用の触媒372e(例えばルテニウム系、白金系、白金−ルテニウム系等の貴金属系触媒)を担持するセラミックス体で形成された通気性をもつ第2触媒担体部382を備えている。メタネーション反応部372は、メタネーション反応部372用の触媒372e(例えばルテニウム系、白金系、白金−ルテニウム系等の貴金属系触媒)を担持するセラミックス体で形成された第2触媒担体部382と、第2触媒担体部382の下面側のリング形状をなすガス透過治具386と、ガス透過治具386の下方の出口室389と、第2触媒担体部382の上面側のリング形状をなすガス透過治具387とを備えている。出口37pはリング状の出口室389に連通する。   As shown in FIG. 5, the methanation reaction part 372 is formed of a ceramic body supporting a catalyst 372e for the methanation reaction part 372 (for example, a ruthenium-based, platinum-based, platinum-ruthenium-based noble metal-based catalyst). A second catalyst carrier portion 382 having air permeability is provided. The methanation reaction part 372 includes a second catalyst carrier part 382 formed of a ceramic body supporting a catalyst 372e for the methanation reaction part 372 (for example, a ruthenium-based, platinum-based, platinum-ruthenium-based noble metal-based catalyst). , A gas permeation jig 386 having a ring shape on the lower surface side of the second catalyst carrier portion 382, an outlet chamber 389 below the gas permeation jig 386, and a gas having a ring shape on the upper surface side of the second catalyst carrier portion 382. And a transmission jig 387. The outlet 37p communicates with a ring-shaped outlet chamber 389.

図5に示すように、筒形状をなす選択酸化部371は、メタネーション反応部372の内周側に配置されており、メタネーション反応部372よりも蒸発部36に近くなるように配置されている。選択酸化部371は蒸発部36に隣設されている。筒形状をなすメタネーション反応部372は、選択酸化部371の外周側に配置されており、選択酸化部371の外方への放熱を抑制している。即ちメタネーション反応部372は、改質部34の半径方向(矢印R方向)において、選択酸化部371よりも蒸発部36から距離的に離れて配置されている。メタネーション反応部372及び蒸発部36は、半径方向(矢印R方向)において、選択酸化部371を挟むように配置されている。   As shown in FIG. 5, the selective oxidation unit 371 having a cylindrical shape is disposed on the inner peripheral side of the methanation reaction unit 372, and is disposed closer to the evaporation unit 36 than the methanation reaction unit 372. Yes. The selective oxidation unit 371 is adjacent to the evaporation unit 36. The methanation reaction part 372 having a cylindrical shape is disposed on the outer peripheral side of the selective oxidation part 371 and suppresses heat radiation to the outside of the selective oxidation part 371. That is, the methanation reaction unit 372 is disposed farther from the evaporation unit 36 than the selective oxidation unit 371 in the radial direction (arrow R direction) of the reforming unit 34. The methanation reaction unit 372 and the evaporation unit 36 are arranged so as to sandwich the selective oxidation unit 371 in the radial direction (arrow R direction).

図5に示すように、高さ方向(矢印H方向)において、第2触媒担体部382および第1触媒担体部381は、互いに重なるような高さ位置に設定されている。従って、第1触媒担体部381における反応で発生した熱は、第2触媒担体部382に効果的に伝達される。殊に、第1触媒担体部381と第2触媒担体部382との間には、伝熱性をもつ金属で形成されたリング形状をなす仕切部材390が配置されている。このため、選択酸化部371の第1触媒担体部381における反応で発生した熱は、仕切部材390を介してメタネーション反応部372の第2触媒担体部382に伝達され、メタネーション反応部372の温度を高温に維持し易い。更にメタネーション反応部372の外周側(外面側)には断熱材(図略)が筒状またはリング状に配置されているため、メタネーション反応部372の放熱が抑えられ、メタネーション反応部372の温度を高温に維持し易い。ただし仕切部材390はセラミックス材としても良い。   As shown in FIG. 5, in the height direction (arrow H direction), the second catalyst carrier portion 382 and the first catalyst carrier portion 381 are set at a height position so as to overlap each other. Therefore, the heat generated by the reaction in the first catalyst carrier portion 381 is effectively transferred to the second catalyst carrier portion 382. In particular, a ring-shaped partition member 390 made of a metal having heat conductivity is disposed between the first catalyst carrier portion 381 and the second catalyst carrier portion 382. For this reason, the heat generated by the reaction in the first catalyst carrier part 381 of the selective oxidation part 371 is transferred to the second catalyst carrier part 382 of the methanation reaction part 372 via the partition member 390, and the methanation reaction part 372 It is easy to maintain the temperature at a high temperature. Further, since a heat insulating material (not shown) is arranged in a cylindrical shape or a ring shape on the outer peripheral side (outer surface side) of the methanation reaction unit 372, heat radiation of the methanation reaction unit 372 is suppressed, and the methanation reaction unit 372. It is easy to maintain the temperature at a high temperature. However, the partition member 390 may be a ceramic material.

図5に示すように、選択酸化部371とメタネーション反応部372との間には、改質ガスの拡散を促進させるリング状の拡散促進室392が形成されている。拡散促進室392は、第1触媒担体部381の出口側(上面側)に配置されたリング状の内側空間393と、第2触媒担体部382の入口側(上面側)に配置されたリング状の外側空間394とで形成されている。拡散促進室392が設けられているため、選択酸化部371の選択酸化反応を終えた改質ガスは、拡散促進室392において拡散され、ガス濃度の均一性が高まる。このように濃度の均一性が高くなった改質ガスがメタネーション反応部372に供給されて浄化される。従ってメタネーション反応部372における反応均一性の向上に貢献できる。   As shown in FIG. 5, a ring-shaped diffusion promoting chamber 392 that promotes diffusion of the reformed gas is formed between the selective oxidation unit 371 and the methanation reaction unit 372. The diffusion promoting chamber 392 includes a ring-shaped inner space 393 disposed on the outlet side (upper surface side) of the first catalyst carrier portion 381 and a ring shape disposed on the inlet side (upper surface side) of the second catalyst carrier portion 382. The outer space 394 is formed. Since the diffusion accelerating chamber 392 is provided, the reformed gas that has completed the selective oxidation reaction of the selective oxidation unit 371 is diffused in the diffusion accelerating chamber 392, and the uniformity of the gas concentration is increased. The reformed gas having high concentration uniformity is supplied to the methanation reaction section 372 and purified. Therefore, the methanation reaction part 372 can contribute to improvement of reaction uniformity.

図5に示すように、改質部34の中心軸芯P1から半径方向(矢印R方向)の外方に向けて、改質部34、蒸発部36、第1分割浄化部37fの選択酸化部371、第1分割浄化部37fのメタネーション反応部372が、この順に同芯的に配置されている。   As shown in FIG. 5, the selective oxidation unit of the reforming unit 34, the evaporation unit 36, and the first divided purification unit 37 f from the central axis P <b> 1 of the reforming unit 34 outward in the radial direction (arrow R direction). 371 and the methanation reaction part 372 of the first divided purification part 37f are arranged concentrically in this order.

更に説明を加える。図5に示すように、第1分割浄化部37fの選択酸化部371においては、酸化用空気が供給される入口37iに近いため、酸素濃度が相対的に高い。これに対してメタネーション反応部372では選択酸化部371よりも酸素濃度が相対的に低い。従って、選択酸化部371では、酸素が消費される選択酸化反応(発熱反応)が発生し易く、その反応活性温度は一般的には100〜200℃である。これに対して、酸素が消費された側である相対的に下流に位置するメタネーション反応部372では、酸素を用いる選択酸化反応よりも、水素を用いるメタネーション反応(発熱反応)が発生し易い。メタネーション反応も、選択酸化反応と同様に、一酸化炭素浄化反応である。
選択酸化反応:CO+1/2O→CO
メタネーション反応:CO+3H→CH+H
ところで、上記した蒸発部36は水を水蒸気化するため、蒸発部36の運転温度は水の気化熱の影響を受けて、第1分割浄化部37fの温度よりも低く、100℃前後となる。即ち、蒸発部36は、水の気化熱の影響により、比較的低温となりやすい。第1分割浄化部37fのメタネーション反応部372が蒸発部36により過度に冷却されると、上記したメタネーション反応部372におけるメタネーション反応が損なわれるおそれがある。特に、メタネーション反応は、良好な反応活性温度域が150〜300℃であり、蒸発部36の運転温度(約100℃)との温度差が大きいため、過度の冷却は、良好なメタネーション反応を損なうおそれがあり、一酸化炭素の浄化に不利である。この点本実施例によれば、第1分割浄化部37fのメタネーション反応部372は、選択酸化部371よりも蒸発部36よりも距離的に離れて配置されている。よって第1分割浄化部37fのメタネーション反応部372から蒸発部36への熱の移動が抑制される。
Further explanation will be added. As shown in FIG. 5, in the selective oxidation unit 371 of the first split purification unit 37f, the oxygen concentration is relatively high because it is close to the inlet 37i to which the oxidizing air is supplied. In contrast, the methanation reaction unit 372 has a relatively lower oxygen concentration than the selective oxidation unit 371. Therefore, in the selective oxidation unit 371, a selective oxidation reaction (exothermic reaction) in which oxygen is consumed easily occurs, and the reaction activation temperature is generally 100 to 200 ° C. On the other hand, in the methanation reaction part 372 located relatively downstream on the side where oxygen is consumed, a methanation reaction (exothermic reaction) using hydrogen is more likely to occur than a selective oxidation reaction using oxygen. . Similar to the selective oxidation reaction, the methanation reaction is also a carbon monoxide purification reaction.
Selective oxidation reaction: CO + 1 / 2O 2 → CO 2
Methanation reaction: CO + 3H 2 → CH 4 + H 2 O
By the way, since the evaporation part 36 described above vaporizes water, the operating temperature of the evaporation part 36 is affected by the heat of vaporization of water, and is lower than the temperature of the first divided purification part 37f, and is around 100 ° C. That is, the evaporation part 36 tends to be relatively low temperature due to the influence of the heat of vaporization of water. If the methanation reaction unit 372 of the first divided purification unit 37f is excessively cooled by the evaporation unit 36, the methanation reaction in the methanation reaction unit 372 may be impaired. In particular, since the methanation reaction has a good reaction activation temperature range of 150 to 300 ° C. and a large temperature difference from the operating temperature of the evaporation section 36 (about 100 ° C.), excessive cooling is a good methanation reaction. May be harmful to the purification of carbon monoxide. In this regard, according to the present embodiment, the methanation reaction unit 372 of the first divided purification unit 37f is arranged farther from the evaporation unit 36 than the selective oxidation unit 371. Therefore, the movement of heat from the methanation reaction unit 372 to the evaporation unit 36 of the first divided purification unit 37f is suppressed.

このため改質装置2が運転されるとき、第1分割浄化部37fのメタネーション反応部372における過度の冷却は抑制される。よって第1分割浄化部37fのメタネーション反応部372における一酸化炭素浄化反応(主としてメタネーション反応)が良好に実施される。なお浄化部37は、中心軸芯P1(同心円軸)の軸長方向に沿って2個並設された分割浄化部37で形成されているが、3個または4個または5個または6個の分割浄化部37で形成されていても良い。   For this reason, when the reformer 2 is operated, excessive cooling in the methanation reaction unit 372 of the first split purification unit 37f is suppressed. Therefore, the carbon monoxide purification reaction (mainly the methanation reaction) in the methanation reaction unit 372 of the first divided purification unit 37f is favorably performed. In addition, although the purification | cleaning part 37 is formed of the division | segmentation purification | cleaning part 37 arranged in parallel along the axial length direction of the central axis P1 (concentric circular axis), it is 3 or 4 or 5 or 6 pieces. It may be formed by the division purification unit 37.

図6は本発明の実施例6を示す。以下、本発明の実施例6について説明する。本実施例は実施例5と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、実施例5と相違する部分を中心として説明する。図6に示すように、第1分割浄化部37fは、改質ガスを流入させる流入部81と、浄化後の改質ガスを流出させる流出部82とを備えている。同様に、第2分割浄化部37sは、改質ガスを流入させる流入部81と、浄化後の改質ガスを流出させる流出部82とを備えている。流入配管75Mは、三方弁75Wを介して第1分割浄化部37fの流入部81と第2分割浄化部37sの流入部81に繋がれている。三方弁75Wは、流入配管75Mと第1分割浄化部37fの流入部81とを連通させる形態と、流入配管75Mと第2分割浄化部37sの流入部81とを連通させる形態とに切り替えられる。更に図6に示すように、流出配管100Mは、三方弁100Wを介して第1分割浄化部37fの流出部82と第2分割浄化部37sの流出部82に繋がれている。三方弁100Wは、流出配管100Mと第1分割浄化部37fの流出部82とを連通させる形態と、流出配管100Mと第2分割浄化部37sの流出部82とを連通させる形態とに切り替えられる。   FIG. 6 shows Embodiment 6 of the present invention. Embodiment 6 of the present invention will be described below. This embodiment basically has the same configuration and the same function and effect as the fifth embodiment. Hereinafter, a description will be given centering on the difference from the fifth embodiment. As shown in FIG. 6, the first split purification unit 37 f includes an inflow part 81 for allowing the reformed gas to flow in and an outflow part 82 for allowing the reformed reformed gas to flow out. Similarly, the second divided purification unit 37 s includes an inflow part 81 through which the reformed gas flows and an outflow part 82 through which the purified reformed gas flows out. The inflow pipe 75M is connected to the inflow part 81 of the first split purification part 37f and the inflow part 81 of the second split purification part 37s via a three-way valve 75W. The three-way valve 75W is switched between a form in which the inflow pipe 75M and the inflow part 81 of the first split purification part 37f are in communication and a form in which the inflow pipe 75M and the inflow part 81 of the second split purification part 37s are in communication. Further, as shown in FIG. 6, the outflow pipe 100M is connected to the outflow part 82 of the first divided purification unit 37f and the outflow part 82 of the second divided purification unit 37s via the three-way valve 100W. The three-way valve 100W is switched between a form in which the outflow pipe 100M and the outflow part 82 of the first divided purification part 37f are communicated with each other and a form in which the outflow pipe 100M and the outflow part 82 of the second divided purification unit 37s are communicated.

本実施例によれば、第1分割浄化部37fおよび第2分割浄化部37sのうち、耐用年数の前半期間(初期)では、上側の第1分割浄化部37fが使用され、下側の第2分割浄化部37sは使用されない。この場合、三方弁75Wは流入配管75Mと第1分割浄化部37fの流入部81とを連通させ、且つ、三方弁100Wは流出配管100Mと第1分割浄化部37fの流出部82とを連通させる。   According to the present embodiment, of the first divided purification unit 37f and the second divided purification unit 37s, the upper first divided purification unit 37f is used in the first half period (initial stage) of the service life, and the lower second division purification unit 37f is used. The division purification unit 37s is not used. In this case, the three-way valve 75W allows the inflow pipe 75M to communicate with the inflow part 81 of the first split purification unit 37f, and the three-way valve 100W allows the outflow pipe 100M to communicate with the outflow part 82 of the first split purification unit 37f. .

また第1分割浄化部37fおよび第2分割浄化部37sのうち、耐用年数の後半期間(終期)では、第2分割浄化部37sが使用され、第1分割浄化部37fは使用されない。この場合、三方弁75Wは流入配管75Mと第2分割浄化部37sの流入部81とを連通させ、且つ、三方弁100Wは流出配管100Mと第2分割浄化部37sの流出部82とを連通させる。   Of the first divided purification unit 37f and the second divided purification unit 37s, the second divided purification unit 37s is used and the first divided purification unit 37f is not used in the latter half of the useful life (end). In this case, the three-way valve 75W allows the inflow pipe 75M to communicate with the inflow part 81 of the second split purification unit 37s, and the three-way valve 100W allows the outflow pipe 100M to communicate with the outflow part 82 of the second split purification unit 37s. .

本実施例によれば、第1分割浄化部37fが使用されているとき、第1分割浄化部37fの劣化が進行したら、制御装置は三方弁75Wおよび三方弁100Wを操作し、第2分割浄化部37sの使用に切り替える。劣化の進行は、例えば、浄化後の流出配管100Mを流れる改質ガスに含まれている一酸化炭素を検知するCOセンサ100Sにより検知することができる。   According to the present embodiment, when the first split purification unit 37f is being used, if the deterioration of the first split purification unit 37f progresses, the control device operates the three-way valve 75W and the three-way valve 100W to perform the second split purification. Switch to use of unit 37s. The progress of deterioration can be detected by, for example, the CO sensor 100S that detects carbon monoxide contained in the reformed gas flowing through the purified outflow pipe 100M.

また、第2分割浄化部37sが使用されているとき、第2分割浄化部37sの劣化が進行したら、制御装置は三方弁75Wおよび三方弁100Wを操作し、第1分割浄化部37fの使用に切り替える。そして、定期的または不定期的なメンテナンスのとき、劣化した分割触媒部の触媒担体部を交換する。   Further, when the second divided purification unit 37s is being used and the deterioration of the second divided purification unit 37s progresses, the control device operates the three-way valve 75W and the three-way valve 100W to use the first divided purification unit 37f. Switch. Then, at the time of regular or irregular maintenance, the catalyst carrier portion of the degraded divided catalyst portion is replaced.

図7は本発明の実施例7を示す。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図7に示すように、浄化部37Eは、蒸発部36の外側に一体的に保持された筒形状をなす第1分割浄化部37f(図7では、筒形状をなす第1分割浄化部37fの右半分は図略)と、蒸発部36から離間した分離型の第2分割浄化部37sとを備えている。第1分割浄化部37fは、蒸発部36の外周側に一体的に配置された筐体370と、筐体370内に配置され改質ガスに含まれる一酸化炭素を低減させる選択酸化部371と、筐体370内に配置され改質ガスに含まれる一酸化炭素を低減させるメタネーション反応部372とを備えている。   FIG. 7 shows a seventh embodiment of the present invention. The present embodiment basically has the same configuration and the same function and effect as the first embodiment. Hereinafter, the description will focus on the different parts. As shown in FIG. 7, the purification unit 37E includes a first divided purification unit 37f having a cylindrical shape integrally held outside the evaporation unit 36 (in FIG. 7, the first divided purification unit 37f having a cylindrical shape). The right half is not shown) and a separation-type second divided purification unit 37 s separated from the evaporation unit 36. The first divided purification unit 37f includes a housing 370 that is integrally disposed on the outer peripheral side of the evaporation unit 36, and a selective oxidation unit 371 that is disposed in the housing 370 and reduces carbon monoxide contained in the reformed gas. And a methanation reaction section 372 that is disposed in the housing 370 and reduces carbon monoxide contained in the reformed gas.

図7に示すように、第2分割浄化部37sは、改質部34側の筐体370から距離的に分離された筐体379と、筐体379内に収容された触媒担体部382と、触媒担体部382の下面側のガス透過治具386と、ガス透過治具386の下方の入口室385と、第2触媒担体部382の上面側のガス透過治具387と、ガス透過治具387の上方の出口室389と、入口室385に繋がる流入部81と、出口室389に繋がる流出部82と、中空パイプで形成された加熱通路380とを備えている。触媒担体部382のうち上流域382uは、酸素がリッチとなるため、主として選択反応部となり、触媒担体部382のうち下流域382dは、酸素が乏しくなるため、主としてメタネーション反応部となる。   As shown in FIG. 7, the second divided purification unit 37s includes a casing 379 that is separated from the casing 370 on the reforming unit 34 side, a catalyst carrier unit 382 that is accommodated in the casing 379, A gas permeation jig 386 on the lower surface side of the catalyst carrier part 382, an inlet chamber 385 below the gas permeation jig 386, a gas permeation jig 387 on the upper surface side of the second catalyst carrier part 382, and a gas permeation jig 387. An outlet chamber 389, an inflow portion 81 connected to the inlet chamber 385, an outflow portion 82 connected to the outlet chamber 389, and a heating passage 380 formed of a hollow pipe. The upstream region 382u of the catalyst carrier portion 382 is mainly a selective reaction portion because oxygen is rich, and the downstream region 382d of the catalyst carrier portion 382 is mainly a methanation reaction portion because oxygen is scarce.

第1分割浄化部37fおよび第2分割浄化部37sのうち、耐用年数の前半期間(初期)では、第1分割浄化部37fが使用され、第2分割浄化部37sは使用されない。このため、先ず、流入配管75Mのコネクタ75Nを第1分割浄化部37fの流入部81に接続し、且つ、流出配管100Mのコネクタ100Nを第1分割浄化部37fの流出部82に接続する。この場合、使用されない第2分割浄化部37sの流入部81および流出部82には、閉鎖用の蓋部83を取り付け、密閉状態に閉鎖する。   Of the first divided purification unit 37f and the second divided purification unit 37s, the first divided purification unit 37f is used and the second divided purification unit 37s is not used in the first half period (initial stage) of the service life. For this reason, first, the connector 75N of the inflow piping 75M is connected to the inflow portion 81 of the first split purification portion 37f, and the connector 100N of the outflow piping 100M is connected to the outflow portion 82 of the first split purification portion 37f. In this case, a closing lid 83 is attached to the inflow portion 81 and the outflow portion 82 of the second divided purification portion 37s that are not used, and is closed in a sealed state.

これに対して、耐用年数の後半期間(終期)では、分離型の第2分割浄化部37sが使用され、第1分割浄化部37fは使用されない。この場合、蒸発部36から吐出された水蒸気、または、燃焼排ガス等の熱媒体を加熱通路380に流すように配管経路を切り替え、第2分割浄化部37sの第2触媒担体部382を浄化反応に適するように加熱させる。更に、流入配管75Mのコネクタ75Nを第2分割浄化部37sの流入部81に接続し、且つ、流出配管100Mのコネクタ100Nを第2分割浄化部37sの流出部82に接続する。この場合、使用されない第1分割浄化部37fの流入部81および流出部82を蓋部で閉鎖する。   On the other hand, in the second half period (end) of the service life, the separation-type second divided purification unit 37s is used, and the first divided purification unit 37f is not used. In this case, the piping path is switched so that the water vapor discharged from the evaporation section 36 or a heat medium such as combustion exhaust gas flows through the heating passage 380, and the second catalyst carrier section 382 of the second divided purification section 37s is used for the purification reaction. Heat to suit. Further, the connector 75N of the inflow pipe 75M is connected to the inflow part 81 of the second split purification unit 37s, and the connector 100N of the outflow pipe 100M is connected to the outflow part 82 of the second split purification unit 37s. In this case, the inflow part 81 and the outflow part 82 of the 1st division | segmentation purification | cleaning part 37f which are not used are closed with a cover part.

上記したように本実施例によれば、第1分割浄化部37fおよび第2分割浄化部37sのうち、劣化が相対的に少ない部位がシステム運転時に使用される。このため、耐用年数が長期化したとしても、改質ガスを浄化させる浄化能が確保される。本実施例によれば、定期的または不定期的なメンテナンスの際に、メンテナンス業者またはユーザーは第1分割浄化部37fおよび第2分割浄化部37sのうち、劣化が進行した部位を交換する。   As described above, according to the present embodiment, the portion of the first divided purification unit 37f and the second divided purification unit 37s that has relatively little deterioration is used during system operation. For this reason, even if the service life is prolonged, the purification ability for purifying the reformed gas is ensured. According to the present embodiment, during regular or irregular maintenance, the maintenance contractor or user replaces the part of the first divided purification unit 37f and the second divided purification unit 37s that have deteriorated.

本実施例によれば、第1分割浄化部37fおよび第2分割浄化部37sについて、容量および触媒量は基本的には同一としてもよい。また、第1分割浄化部37fおよび第2分割浄化部37sのうち、耐用年数の後半期間に使用されるもの容量および触媒量は、前半期間に使用されるもの容量および触媒量よりも、増加することができる。本実施例では、図5に示すように、浄化部37Eは、蒸発部36の外側に一体的に保持された筒形状をなす第1分割浄化部37fと、蒸発部36から離間した分離型の第2分割浄化部37sとを備えているが、これに限らず、図示しないものの、第1分割浄化部37fおよび第2分割浄化部37sの双方を改質部34から分離させた分離型としても良い。   According to the present embodiment, the capacity and the catalyst amount may be basically the same for the first divided purification unit 37f and the second divided purification unit 37s. In addition, among the first divided purification unit 37f and the second divided purification unit 37s, the capacity and the catalyst amount used in the latter half of the useful life increase more than those used in the first half period. be able to. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the purification unit 37E includes a first divided purification unit 37f having a cylindrical shape integrally held outside the evaporation unit 36, and a separation type separated from the evaporation unit 36. Although it is provided with the second divided purification unit 37s, the present invention is not limited to this, but although not shown, it may be a separation type in which both the first divided purification unit 37f and the second divided purification unit 37s are separated from the reforming unit 34. good.

(その他)
本発明は上記した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。実施例1では、蒸発部36は改質部34と一体的であるが、これに限らず、蒸発部36は改質部34から分離されていても良い。実施例1では、第1分割浄化部37f、第2分割浄化部37sの順に使用されるが、逆としても良い。浄化部37は、中心軸芯P1の回りで周方向に分割されていると共に、中心軸芯P1の軸長方向に沿って分割されていても良い。実施例1では、浄化部37および蒸発部36が同軸的に配置されているが、同軸でなくても良く、非同軸タイプでも良く、更に、厚み方向に積層させる積層タイプでも良い。各触媒は上記したものに限定されるものではない。図1に示すように、シフト部5が改質部34に一体的に連設されているが、これに限らず、シフト部5は改質部34から分離していても良い。図1に示すように、改質部34がCOシフト部5の上方に配置されているが、これに限らず、改質部34がCOシフト部5の下方または横方に配置されていても良い。
(Other)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with appropriate modifications within a range not departing from the gist. In the first embodiment, the evaporation unit 36 is integrated with the reforming unit 34, but the present invention is not limited thereto, and the evaporation unit 36 may be separated from the reforming unit 34. In the first embodiment, the first divided purification unit 37f and the second divided purification unit 37s are used in this order, but the reverse is also possible. The purification unit 37 may be divided in the circumferential direction around the central axis P1 and may be divided along the axial length direction of the central axis P1. In Example 1, although the purification | cleaning part 37 and the evaporation part 36 are arrange | positioned coaxially, it may not be coaxial, a non-coaxial type may be sufficient, and the lamination | stacking type laminated | stacked on the thickness direction may be sufficient. Each catalyst is not limited to those described above. As shown in FIG. 1, the shift unit 5 is integrally connected to the reforming unit 34. However, the present invention is not limited to this, and the shift unit 5 may be separated from the reforming unit 34. As shown in FIG. 1, the reforming unit 34 is disposed above the CO shift unit 5. However, the present invention is not limited thereto, and the reforming unit 34 may be disposed below or beside the CO shift unit 5. good.

本発明は燃料電池システム等に使用される改質システムに利用することができる。   The present invention can be used in a reforming system used in a fuel cell system or the like.

実施例1に係り、改質システムの全体を示す図である。1 is a diagram illustrating an entire reforming system according to Embodiment 1. FIG. 実施例1に係り、改質システムの要部を示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a main part of a reforming system according to Example 1. FIG. 実施例4に係り、改質システムの要部を示す断面図である。It is sectional drawing which concerns on Example 4 and shows the principal part of a reforming system. 実施例4に係り、改質システムの要部の平面形態を示す異なる方向の断面図である。It is sectional drawing in a different direction which concerns on Example 4 and shows the plane form of the principal part of a reforming system. 実施例5に係り、改質システムの要部を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a main part of a reforming system according to Example 5. 実施例6に係り、改質システムの要部を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing the main part of the reforming system according to Example 6. 実施例7に係り、改質システムの要部を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a main part of a reforming system according to Example 7.

符号の説明Explanation of symbols

1は燃料電池、2は改質装置、30は燃焼部、34は改質部、36は蒸発部、37は浄化部、37fは第1分割浄化部、37sは第2分割浄化部、75Mは流入配管、100Mは流出配管、81は流入部、82は流出部を示す。   1 is a fuel cell, 2 is a reformer, 30 is a combustion unit, 34 is a reforming unit, 36 is an evaporation unit, 37 is a purification unit, 37f is a first division purification unit, 37s is a second division purification unit, and 75M is An inflow pipe, 100M is an outflow pipe, 81 is an inflow part, and 82 is an outflow part.

Claims (11)

改質用原料を改質させて改質流体を生成させる改質部と、前記改質流体に含まれている負荷物質を低減させて前記改質流体を浄化させる浄化部とを具備する燃料電池用改質システムにおいて、
前記浄化部は、前記浄化部のうち劣化が相対的に少ない部位をシステム運転時に使用するように、前記浄化部における使用部位を経時的に切替可能とされていることを特徴とする燃料電池用改質システム。
A fuel cell comprising: a reforming unit that reforms a reforming raw material to generate a reforming fluid; and a purification unit that purifies the reforming fluid by reducing a load substance contained in the reforming fluid. In the reforming system for
The purifying unit is configured to be able to switch a use part in the purifying part with time so that a part of the purifying part with relatively little deterioration is used during system operation. Reforming system.
請求項1において、前記浄化部のうち劣化が相対的に少ない部位をシステム運転時に使用するように、定期的または不定期的なメンテナンスの際に、前記浄化部における使用部位は、経時的に切替可能とされていることを特徴とする燃料電池用改質システム。   2. The use part in the purification unit is switched over time during regular or irregular maintenance so that a part of the purification unit that is relatively less deteriorated is used during system operation. A fuel cell reforming system characterized by being made possible. 請求項1または2において、前記浄化部のうち劣化が進行した部位は、定期的または不定期的なメンテナンスの際に、交換されることを特徴とする燃料電池用改質システム。   3. The fuel cell reforming system according to claim 1, wherein the part of the purification unit where deterioration has progressed is replaced during regular or irregular maintenance. 請求項1〜3のうちの一項において、前記浄化部のうちシステム運転により劣化が進行した部位は、システムの通常運転において、前記浄化部のうち劣化が少ない部位に切り替えられ、
定期的または不定期的なメンテナンスの際に、前記浄化部のうち劣化が進行した部位は交換可能とされていることを特徴とする燃料電池用改質システム。
In one of Claims 1-3, the site | part which deterioration progressed by the system operation | movement among the said purification | cleaning parts is switched to the site | part with little deterioration among the said purification | cleaning parts in the normal driving | operation of a system,
A reforming system for a fuel cell, characterized in that a portion of the purifying section where deterioration has progressed can be replaced during regular or irregular maintenance.
請求項1〜4のうちの一項において、前記浄化部は、複数個に分割された分割浄化部で形成されており、劣化が相対的に少ない前記分割浄化部を運転時に使用するように、前記分割浄化部は経時的に切替可能とされていることを特徴とする燃料電池用改質システム。   In one of Claims 1-4, the said purification part is formed in the division purification part divided into plurality, and uses the division purification part with relatively little deterioration at the time of operation, The reforming system for a fuel cell, characterized in that the division purification unit can be switched over time. 請求項5において、各前記分割浄化部は、浄化前の改質流体を流入させる流入配管が着脱可能に装着される流入部と、負荷物質を低減させた浄化後の改質流体を流出させる流出配管が着脱可能に装着される流出部とを備えていることを特徴とする燃料電池用改質システム。   In Claim 5, each said division | segmentation purification | cleaning part is the outflow from which the inflow piping which flows in the reforming fluid before purification | cleaning is detachably attached, and the outflow which flows out the reforming fluid after the purification | cleaning which reduced the load substance A reforming system for a fuel cell, comprising an outflow part to which a pipe is detachably attached. 請求項5または6において、各前記分割浄化部は、同心円軸の周方向に沿って配置されていることを特徴とする燃料電池用改質システム。   7. The fuel cell reforming system according to claim 5, wherein each of the divided purification units is disposed along a circumferential direction of a concentric circular axis. 請求項5において、各前記分割浄化部は、同心円軸の軸長方向に沿って配置されていることを特徴とする燃料電池用改質システム。   6. The reforming system for a fuel cell according to claim 5, wherein each of the divided purification sections is disposed along an axial length direction of a concentric circular axis. 請求項5〜8のうちの一項において、システムの耐用年数の終期に使用される前記分割浄化部の容量は、システムの耐用年数の初期に使用される前記分割浄化部の容量よりも大きく設定されていることを特徴とする燃料電池用改質システム。   9. The capacity of the split purification unit used at the end of the useful life of the system according to claim 5 is set to be larger than the capacity of the split purification unit used at the beginning of the useful life of the system. A fuel cell reforming system characterized by the above. 請求項5〜8のうちの一項において、各前記分割浄化部における触媒は同系であり、システムの耐用年数の終期に使用される前記分割浄化部における触媒量は、システムの耐用年数の初期に使用される前記分割浄化部における触媒量よりも多く設定されていることを特徴とする燃料電池用改質システム。   9. The catalyst in each of the split purification sections according to claim 5, wherein the catalyst in each of the split purification sections is the same system, and the amount of catalyst in the split purification section used at the end of the service life of the system is at the initial stage of the system service life. A reforming system for a fuel cell, wherein the amount is set to be larger than the catalyst amount in the divided purification unit used. 請求項1〜10のうちの一項において、前記改質部は、改質用原料を改質させて改質ガスを生成させるものであり、前記浄化部は、前記改質ガスに含まれている一酸化炭素を低減させて前記改質ガスを浄化させるものである燃料電池用改質システム。   11. The reforming unit according to claim 1, wherein the reforming unit reforms a reforming raw material to generate a reformed gas, and the purification unit is included in the reformed gas. A reforming system for a fuel cell that purifies the reformed gas by reducing carbon monoxide.
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