JP2010037158A - Reformer and fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は改質装置および燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a reformer and a fuel cell system.
従来、改質用燃料および改質水から水素を含む改質ガスを生成する改質部と、改質水を蒸発させて水蒸気を生成し改質部に供給する蒸発部と、改質部を加熱する燃焼部と、改質部、蒸発部および燃焼部を制御する制御装置とを有する改質装置として特許文献1および特許文献2に記載されたものが知られている。特許文献1に記載された改質装置は、蒸発部から改質部に供給される水蒸気の温度を測定する温度センサを有しており、この温度センサに基づく水蒸気の温度が設定温度範囲内にないとき、制御装置は改質反応が異常であると判定している。そして、制御装置は、水蒸気の温度が設定温度範囲よりも大きいときには蒸発部への改質水の量を増大させて改質部に供給される水蒸気量を増大させ、水蒸気の温度が設定温度範囲よりも小さいときには蒸発部への改質水の量を減少させて改質部に供給される水蒸気量を減少させている。この改質装置によれば、改質部の水蒸気比を適正に維持しやすく、改質反応の状態を良好に維持することができると考えられる。 Conventionally, a reforming unit that generates reformed gas containing hydrogen from reforming fuel and reformed water, an evaporation unit that evaporates the reformed water to generate steam and supply the reformed unit, and a reforming unit are provided. As a reformer having a combustion section for heating and a control device for controlling the reforming section, the evaporation section, and the combustion section, those described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are known. The reformer described in Patent Document 1 has a temperature sensor that measures the temperature of water vapor supplied from the evaporation unit to the reforming unit, and the temperature of the water vapor based on this temperature sensor is within a set temperature range. If not, the control device determines that the reforming reaction is abnormal. Then, the control device increases the amount of water supplied to the reforming unit by increasing the amount of reforming water to the evaporation unit when the temperature of the water vapor is larger than the set temperature range, and the temperature of the steam is within the set temperature range. When smaller than this, the amount of reforming water to the evaporation section is decreased to reduce the amount of water vapor supplied to the reforming section. According to this reformer, it is considered that the steam ratio in the reforming section can be easily maintained appropriately, and the state of the reforming reaction can be satisfactorily maintained.
また、特許文献2に記載された改質装置は、改質部の温度を測定する温度センサを有しており、この温度センサに基づく改質部の温度により、燃焼部の燃焼量を増減して改質部の温度を制御している。この改質装置によれば、改質部の温度を適正に維持しやすく、改質反応の状態を良好に維持することができると考えられる。
しかし、上記特許文献1記載の改質装置では、蒸発部から改質部に供給される水蒸気の温度を測定する温度センサを蒸発部に設けているため、部品コスト等が上昇し改質装置の製造コストが高騰化してしまう。また、水蒸気を蒸発部で検知しているため、改質部に水蒸気が十分流入していない場合も起こり得る。この場合には、改質部に供給される水蒸気に対して改質用燃料中の炭素が多すぎるため、コーキングを起こし、改質触媒を劣化させるおそれがある。 However, in the reformer described in Patent Document 1, a temperature sensor for measuring the temperature of water vapor supplied from the evaporation unit to the reforming unit is provided in the evaporation unit. Manufacturing costs will rise. Further, since the water vapor is detected by the evaporation unit, there may be a case where the water vapor does not sufficiently flow into the reforming unit. In this case, since carbon in the reforming fuel is too much with respect to the water vapor supplied to the reforming section, coking may occur and the reforming catalyst may be deteriorated.
また、上記特許文献2記載の改質装置では、蒸発部に温度センサを設けていないため部品コスト等の削減を図ることができるものの、改質部に供給される改質水(水蒸気)の制御については記載されていない。 Further, in the reforming apparatus described in Patent Document 2, although the temperature sensor is not provided in the evaporation unit, the cost of parts can be reduced, but the control of the reforming water (steam) supplied to the reforming unit is possible. Is not described.
本発明は係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、改質部に供給される水蒸気の生成の開始を確実に判定することができるとともに、製造コストの削減を図ることのできる改質装置および燃料電池システムを提供するものである。 The present invention has been made in view of the conventional problems, and it is possible to reliably determine the start of generation of water vapor supplied to the reforming unit and to reduce the manufacturing cost. An apparatus and a fuel cell system are provided.
上記の課題を解決するために、請求項1に係る改質装置の特徴は、改質用燃料および改質水から水素を含む改質ガスを生成する改質部と、前記改質水を蒸発させて水蒸気を生成し前記改質部に供給する蒸発部と、前記改質部を加熱する燃焼部と、前記改質部の出口部の温度を検出する温度検出手段と、前記改質部、蒸発部および燃焼部を制御する制御装置とを備える改質装置であって、前記制御装置は、前記温度検出手段に基づく前記改質部の出口部の温度上昇率が所定値以上になったとき、前記水蒸気の生成が開始されたと判定することである。 In order to solve the above problems, the reformer according to claim 1 is characterized in that a reforming unit that generates reformed gas containing hydrogen from reforming fuel and reformed water, and evaporating the reformed water. An evaporation unit that generates steam to supply the reforming unit, a combustion unit that heats the reforming unit, temperature detection means that detects a temperature of an outlet of the reforming unit, the reforming unit, A reforming device comprising a control device for controlling the evaporation unit and the combustion unit, wherein the control device has a temperature increase rate at the outlet of the reforming unit based on the temperature detection means that is equal to or greater than a predetermined value. It is determined that the generation of the water vapor is started.
請求項2に係る改質装置の特徴は、請求項1において、前記制御装置は、前記蒸発部に改質水を供給してから所定時間を経過しても、前記改質部の出口部の温度上昇率が所定値以上にならないとき、水蒸気生成異常と判定することである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a reforming device according to the first aspect, wherein the control device is configured so that a predetermined time elapses after the reforming water is supplied to the evaporating unit. When the temperature increase rate does not exceed a predetermined value, it is determined that the water vapor generation is abnormal.
請求項3に係る改質装置の特徴は、改質用燃料および改質水から水素を含む改質ガスを生成する改質部と、前記改質水を蒸発させて水蒸気を生成し前記改質部に供給する蒸発部と、前記改質部を加熱する燃焼部と、前記燃焼部の出口部の温度を検出する温度検出手段と、前記改質部、蒸発部および燃焼部を制御する制御装置とを備える改質装置であって、前記制御装置は、前記燃焼部の温度低下率が所定値以上になったとき、前記水蒸気の生成が開始されたと判定することである。 The reformer according to claim 3 is characterized in that a reforming unit that generates reformed gas containing hydrogen from reforming fuel and reformed water, and steam that is generated by evaporating the reformed water to generate the reformed gas. An evaporating unit to be supplied to the unit, a combustion unit for heating the reforming unit, a temperature detection means for detecting the temperature of the outlet of the combustion unit, and a control device for controlling the reforming unit, the evaporating unit and the combustion unit The control device determines that the generation of the water vapor is started when the temperature decrease rate of the combustion section becomes equal to or higher than a predetermined value.
請求項4に係る改質装置の特徴は、請求項3において、前記制御装置は、前記蒸発部に改質水を供給してから所定時間を経過しても、前記燃焼部の温度低下率が所定値以上にならないとき、水蒸気生成異常と判定することである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a characteristic of the reformer according to the third aspect, wherein the controller reduces the temperature reduction rate of the combustion section even after a predetermined time has elapsed since the reforming water was supplied to the evaporation section. When not exceeding the predetermined value, it is determined that the water vapor generation is abnormal.
請求項5に係る燃料電池システムの特徴は、燃料ガスが燃料極に供給され、酸化剤ガスが酸化剤極に供給されて発電する燃料電池システムにおいて、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の改質装置により生成された改質ガスを前記燃料ガスとして使用することある。 The fuel cell system according to claim 5 is characterized in that in the fuel cell system in which the fuel gas is supplied to the fuel electrode and the oxidant gas is supplied to the oxidant electrode to generate electric power, the fuel cell system according to any one of claims 1 to 4 The reformed gas generated by the described reformer may be used as the fuel gas.
請求項1に係る改質装置においては、温度検出手段により改質部の出口部の温度が検出され、制御装置は、その温度上昇率が所定値以上になったとき、水蒸気の生成が開始されたと判定する。改質部への水蒸気供給開始前では、改質部内のガスはほとんど動かないため、改質部の出口部への伝熱は主に伝導によって行われる。このため、改質部の出口部の温度上昇率はそれほど大きくない。しかし、蒸発部で生成された水蒸気が改質部に供給されると、この水蒸気が燃焼ガスにより加熱され、加熱された水蒸気が改質部の出口部に移動する。そのため、出口部の温度が急激に上昇し、その温度上昇率が大きくなる。この温度上昇率により確実に水蒸気の生成の判定をすることができる。また、温度検出手段により検出された改質部の出口部の温度に基づいて水蒸気の生成の開始の判定をしているため、蒸発部に温度センサを設ける必要がない。したがって、この改質装置によれば、改質部に供給される水蒸気の生成の開始を確実に判定することができるとともに、製造コストの削減を図ることができる。また、改質部の出口部に温度検出手段を設けているため、その温度上昇率が所定値以上になったときには、すでに改質部全体に水蒸気が充満している。そのため、水蒸気が不足している状態で改質用燃料を改質部に供給することを抑制でき、コーキングによる改質触媒の劣化を抑制できる。 In the reforming apparatus according to claim 1, when the temperature of the outlet of the reforming section is detected by the temperature detecting means, and the temperature rise rate becomes a predetermined value or more, the control apparatus starts generating steam. It is determined that Since the gas in the reforming section hardly moves before the start of the supply of water vapor to the reforming section, heat transfer to the outlet section of the reforming section is mainly performed by conduction. For this reason, the rate of temperature increase at the outlet of the reforming unit is not so large. However, when the steam generated in the evaporation section is supplied to the reforming section, the steam is heated by the combustion gas, and the heated steam moves to the outlet section of the reforming section. For this reason, the temperature of the outlet portion increases rapidly, and the temperature increase rate increases. It is possible to reliably determine the generation of water vapor based on the temperature increase rate. Further, since the start of the generation of water vapor is determined based on the temperature of the outlet of the reforming unit detected by the temperature detection means, it is not necessary to provide a temperature sensor in the evaporation unit. Therefore, according to this reforming apparatus, it is possible to reliably determine the start of generation of water vapor supplied to the reforming section, and to reduce the manufacturing cost. Further, since the temperature detecting means is provided at the outlet of the reforming section, when the rate of temperature increase exceeds a predetermined value, the entire reforming section is already filled with water vapor. Therefore, it is possible to suppress the supply of the reforming fuel to the reforming unit in a state where water vapor is insufficient, and it is possible to suppress the deterioration of the reforming catalyst due to coking.
請求項2に係る改質装置においては、蒸発部に改質水を供給してから所定時間を経過しても、改質部の出口部の温度上昇率が所定値以上にならないとき、水蒸気生成異常と判定される。改質部に水蒸気が供給されないにもかかわらず加熱し続けると、改質部が劣化し耐久性が低下するのみならず、無駄に燃焼用燃料を燃焼させる時間が増加することでエネルギーをロスする。そのため、改質部の出口部の温度上昇率に基づき水蒸気生成異常と判定された場合、改質装置を停止させる等の処置を行えば、耐久性の低下を抑制し、エネルギーのロスを抑制できる。 In the reforming apparatus according to claim 2, when the temperature increase rate at the outlet of the reforming unit does not exceed a predetermined value even after a predetermined time has elapsed since the reforming water was supplied to the evaporation unit, steam generation is performed. Determined as abnormal. If heating continues even though steam is not supplied to the reforming section, not only does the reforming section deteriorate and durability deteriorates, but energy is lost due to an increase in the time to burn combustion fuel wastefully. . Therefore, if it is determined that the water vapor generation is abnormal based on the temperature rise rate at the outlet of the reforming unit, if a measure such as stopping the reforming device is taken, the decrease in durability can be suppressed and the loss of energy can be suppressed. .
請求項3に係る改質装置においては、温度検出手段により燃焼部の温度が検出され、制御装置は、その温度低下率が所定値以上になったとき、水蒸気の生成が開始されたと判定する。改質部全体が水蒸気によって満たされていない状態において、燃焼部に着火されると、燃焼部の温度は局所的に急激に上昇し、制御状態により略一定の温度に維持される。しかし、発明者による実験の結果、蒸発部で生成された水蒸気が改質部内に供給されると、燃焼部の温度が一時的に低下することが確認された。そのため、この温度低下率により確実に水蒸気の生成の判定をすることができる。また、温度検出手段により検出された燃焼部の温度に基づいて水蒸気の生成の開始の判定をしているため、蒸発部に温度センサを設ける必要がない。したがって、この改質装置によれば、改質部に供給される水蒸気の生成の開始を確実に判定することができるとともに、製造コストの削減を図ることができる。 In the reforming apparatus according to claim 3, when the temperature of the combustion section is detected by the temperature detection means and the temperature reduction rate becomes equal to or higher than a predetermined value, the control apparatus determines that the generation of steam is started. When the combustion section is ignited in a state where the entire reforming section is not filled with water vapor, the temperature of the combustion section rapidly increases locally and is maintained at a substantially constant temperature by the control state. However, as a result of experiments by the inventor, it was confirmed that when the steam generated in the evaporation section is supplied into the reforming section, the temperature of the combustion section is temporarily lowered. Therefore, it is possible to reliably determine the generation of water vapor based on the temperature decrease rate. Further, since it is determined whether or not the generation of water vapor is started based on the temperature of the combustion part detected by the temperature detection means, it is not necessary to provide a temperature sensor in the evaporation part. Therefore, according to this reforming apparatus, it is possible to reliably determine the start of generation of water vapor supplied to the reforming section, and to reduce the manufacturing cost.
請求項4に係る改質装置においては、蒸発部に改質水を供給してから所定時間を経過しても、燃焼部の温度低下率が所定値以上にならないとき、水蒸気生成異常と判定される。改質部に水蒸気が供給されないにもかかわらず加熱し続けると、改質部が劣化し耐久性が低下するのみならず、無駄に燃焼用燃料を燃焼させる時間が増加することでエネルギーをロスする。そのため、燃焼部の温度低下率に基づき水蒸気生成異常と判定された場合、改質装置を停止させる等の処置を行えば、耐久性の低下を抑制し、エネルギーのロスを抑制できる。 In the reforming apparatus according to claim 4, when the temperature decrease rate of the combustion section does not become a predetermined value or more even after a predetermined time has elapsed after supplying the reforming water to the evaporation section, it is determined that the steam generation is abnormal. The If heating continues even though steam is not supplied to the reforming section, not only does the reforming section deteriorate and durability deteriorates, but energy is lost due to an increase in the time to burn combustion fuel wastefully. . Therefore, when it is determined that the steam generation is abnormal based on the temperature decrease rate of the combustor, if a measure such as stopping the reformer is performed, a decrease in durability can be suppressed and energy loss can be suppressed.
請求項5に係る燃料電池システムにおいては、請求項1乃至4のいずれか一項に記載された改質装置により生成された改質ガスを燃料ガスとして使用するので、改質部に供給される水蒸気の生成の開始を確実に判定することができるとともに、製造コストの削減を図ることができる。 In the fuel cell system according to claim 5, since the reformed gas generated by the reformer according to any one of claims 1 to 4 is used as fuel gas, the reformed gas is supplied to the reforming unit. The start of the generation of water vapor can be determined with certainty, and the manufacturing cost can be reduced.
以下、本発明に係る改質装置および燃料電池システムの実施形態1,2について説明する。図1は実施形態1の燃料電池システムの概要を示す概要図である。この燃料電池システムは燃料電池10、この燃料電池10に必要な水素ガスを含む改質ガス(燃料ガス)を生成する改質装置20、および燃料電池システムを制御する制御装置1を備えている。
Embodiments 1 and 2 of the reformer and the fuel cell system according to the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of the fuel cell system according to the first embodiment. The fuel cell system includes a
燃料電池10は、燃料極11と酸化剤極である空気極12と両極11,12間に介在された電解質13を備えており、燃料極11に供給された改質ガスおよび空気極12に供給された酸化剤ガスである空気(カソードエア)を用いて発電するものである。
The
改質装置20は、改質用燃料を水蒸気改質し、水素リッチな改質ガスを燃料電池10に供給するものであり、改質部21、冷却部(熱交換部)22、一酸化炭素シフト反応部(以下、COシフト部という)23および一酸化炭素浄化部(以下、CO浄化部という)24、バーナ25、および蒸発部26から構成されている。改質用燃料としては天然ガス、LPGなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料があり、本実施形態においては天然ガスにて説明する。
The
改質部21は、改質用燃料に改質水が混合された改質用原料である混合ガスから改質ガスを生成して導出するものである。この改質部21は有底円筒状に形成されており、環状筒部内に軸線に沿って延在する環状の折り返し流路21aを備えている。
The reforming
改質部21の折り返し流路21a内には、触媒21b(例えば、RuまたはNi系の触媒)が充填されており、冷却部(熱交換部)22から導入された改質用燃料と水蒸気供給管51から導入された水蒸気との混合ガスが触媒21bによって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素ガスが生成されている(いわゆる水蒸気改質反応)。これと同時に、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素と水蒸気が反応して水素ガスと二酸化炭素とに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が生じている。これら生成されたガス(いわゆる改質ガス)は冷却部(熱交換部)22に導出されるようになっている。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応であり、一酸化炭素シフト反応は発熱反応である。また、改質部21の出口部には、温度センサ21cが配設されており、この温度センサ21cにより改質部21の出口部の温度θ1を検出することができる。ここで、「改質部の出口部」とは、改質部21出口から改質部21内部側では100mm以内が望ましく、より望ましくは50mm以内がよい。改質部21出口から改質部21外部側では100mm以内が望ましく、より望ましくは50mm以内がよい。改質部21と直後の機器との間に管路が存在する場合、この管路内も「改質部の出口部」に含まれ、改質部21内部側の望ましい距離は改質部21と管路との境界を基点とし、改質部21外部側の望ましい距離は管路の出口を基点とする。この温度センサ21cが「温度検出手段」である。
The
冷却部(熱交換部)22は、改質部21から導出された改質ガスと、改質用燃料と改質水(水蒸気)との混合ガスとの間で熱交換が行われる熱交換器(熱交換部)であって、高温である改質ガスを低温である混合ガスによって降温してCOシフト部23に導出するとともに混合ガスを改質ガスによって昇温して改質部21に導出するようになっている。
The cooling unit (heat exchange unit) 22 is a heat exchanger in which heat exchange is performed between the reformed gas derived from the reforming
具体的には、冷却部(熱交換部)22には図示しない燃料供給源(例えば都市ガス管)に接続された改質用燃料供給管41が接続されている。改質用燃料供給管41には、上流から順番に燃料ポンプ42、脱硫器46および改質用燃料バルブ43が設けられている。改質用燃料バルブ43は改質用燃料供給管41を開閉するものである。燃料ポンプ42は改質用燃料を供給しその供給量を調整する改質用燃料供給手段である。脱硫器46は燃料中の硫黄分(例えば、硫黄化合物)を低減するものである。燃料供給源から供給される燃料のうち改質部21に供給されて改質されるものを改質用燃料といい、バーナ25に供給されて燃焼されるものを燃焼用燃料という。
Specifically, a reforming fuel supply pipe 41 connected to a fuel supply source (not shown) (for example, a city gas pipe) is connected to the cooling section (heat exchange section) 22. The reforming fuel supply pipe 41 is provided with a
また、改質用燃料供給管41の脱硫器46と改質用燃料バルブ43との間にはバーナ25に接続された燃焼用空気供給管64に接続された燃焼用燃料供給管44が接続されている。燃焼用燃料供給管44には燃焼用燃料バルブ45が設けられている。燃焼用燃料バルブ45は燃焼用燃料供給管44を開閉するものである。燃料ポンプ42が駆動され改質用燃料バルブ43が閉じられ燃焼用燃料バルブ45が開かれている場合、バーナ25に燃焼用燃料が供給され、また、燃料ポンプ42が駆動され改質用燃料バルブ43が開かれ燃焼用燃料バルブ45が閉じられている場合、改質部21に改質用燃料が供給される。
A combustion
さらに、改質用燃料供給管41の改質用燃料バルブ43と冷却部(熱交換部)22との間には蒸発部26に接続された水蒸気供給管51が接続されている。蒸発部26から供給された水蒸気が改質用燃料に混合され、その混合ガスが冷却部(熱交換部)22を通って改質部21に供給されている。
Further, a
COシフト部23は、改質部21から冷却部(熱交換部)22を通って供給された改質ガス中の一酸化炭素を低減するものすなわち一酸化炭素低減部である。COシフト部23は、内部に上下方向に沿って延在する折り返し流路23aを備えている。折り返し流路23a内には触媒23b(例えば、Cu−Zn系の触媒)が充填されている。COシフト部23においては、冷却部(熱交換部)22から導入された改質ガスに含まれる一酸化炭素と水蒸気は、触媒23bにより反応して水素ガスと二酸化炭素ガスとに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が生じている。この一酸化炭素シフト反応は発熱反応である。
The
CO浄化部24は、COシフト部23から供給された改質ガス中の一酸化炭素をさらに低減して燃料電池10に供給するものでありすなわち一酸化炭素低減部である。CO浄化部24は、円筒状に形成されて、蒸発部26の外周壁を覆って当接して設けられている。CO浄化部24の内部には、触媒24a(例えば、RuまたはPt系の触媒)が充填されている。
The
このCO浄化部24の側壁面下部および側壁面上部には、COシフト部23に接続された接続管89および燃料電池10の燃料極11に接続された改質ガス供給管71がそれぞれ接続されている。接続管89には、酸化用空気供給管61が接続されている。これにより、CO浄化部24には、COシフト部23からの改質ガスと大気からの酸化用空気が導入されるようになっている。なお、酸化用空気供給管61には、上流から順番に酸化用空気ポンプ62および酸化用空気バルブ63が設けられている。酸化用空気ポンプ62は酸化用空気を供給しその供給量を調整するものである。酸化用空気バルブ63は酸化用空気供給管61を開閉するものである。
A connecting
したがって、CO浄化部24内に導入された改質ガス中の一酸化炭素は、酸化用空気中の酸素と反応(酸化)して二酸化炭素になる。この反応は発熱反応であり、触媒24aによって促進される。これにより、改質ガスは酸化反応によって一酸化炭素濃度がさらに低減されて(10ppm以下)導出され、燃料電池10の燃料極11に供給されるようになっている。
Therefore, carbon monoxide in the reformed gas introduced into the
燃料電池10の燃料極11の導入口には改質ガス供給管71を介してCO浄化部24が接続されるとともに、燃料極11の導出口にはオフガス供給管72を介してバーナ25が接続されている。バイパス管73は燃料電池10をバイパスして改質ガス供給管71およびオフガス供給管72を直結するものである。改質ガス供給管71にはバイパス管73との分岐点と燃料電池10との間に第1改質ガスバルブ74が設けられている。オフガス供給管72にはバイパス管73との合流点と燃料電池10との間にオフガスバルブ75が設けられている。バイパス管73には第2改質ガスバルブ76が設けられている。
The
起動運転時には、改質装置20から一酸化炭素濃度の高い改質ガスを燃料電池10に供給するのを回避するため、第1改質ガスバルブ74およびオフガスバルブ75を閉じ第2改質ガスバルブ76を開き、定常運転(発電運転)時には、改質装置20からの改質ガスを燃料電池10に供給するため、第1改質ガスバルブ74およびオフガスバルブ75を開き第2改質ガスバルブ76を閉じている。
During the start-up operation, the first reformed
また、燃料電池10の空気極12の導入口には、カソード用空気供給管67が接続されるとともに、空気極12の導出口には、排気管82が接続されている。空気極12に空気が供給され、オフガスが排気されるようになっている。なお、カソード用空気供給管67には上流から順にカソード用空気ポンプ68およびカソード用空気バルブ69が設けられている。カソード用空気ポンプ68はカソード用空気を供給しその供給量を調整するものである。カソード用空気バルブ69はカソード用空気供給管67を開閉するものである。
A cathode
バーナ25は、改質部21を加熱して水蒸気改質反応に必要な熱を供給するための燃焼ガスを生成するものであり、改質部21の内周壁内に下端部が挿入されて空間をおいて配置されている。バーナ25においては、バーナ25に供給された燃焼用燃料、改質ガスまたはアノードオフガス(これらは可燃ガスである。)がバーナ25に供給された燃焼用空気によって燃焼されて高温の燃焼ガスが発生する。この燃焼ガスは、改質部21と断熱部28との間および断熱部28と蒸発部26との間に形成されて改質部21や蒸発部26を加熱するように配設された燃焼ガス流路27を流通し、排気管81を通って燃焼排ガスとして外部に排出される。燃焼ガスは改質部21の改質触媒21aを活性温度域となるように加熱し、蒸発部(熱交換部)22を水蒸気生成するために加熱する。ここで、バーナ25と燃焼ガス流路27とが「燃焼部」である。
The
燃焼用空気供給管64には、燃焼用空気ポンプ(燃焼用酸化剤ガス供給手段)65および燃焼用空気バルブ66が設けられている。燃焼用空気ポンプ65は大気から燃焼用空気を吸い込みバーナ25に吐出するものであり、制御装置の指令に応じてバーナ25に供給する燃焼用空気供給量を調整するものである。燃焼用空気バルブ66は、制御装置の指令に応じて燃焼用空気供給管64を開閉するものである。
The combustion
蒸発部26は、改質水を蒸発させて水蒸気を生成して冷却部(熱交換部)22を介して改質部21に供給するものである。蒸発部26は、円筒状に形成されて燃焼ガス流路27の外周壁を覆って当接して設けられている。
The
この蒸発部26の下部(例えば側壁面下部、底面)には改質水タンク(図示省略)に接続された給水管52が接続されている。蒸発部26の上部(例えば側壁面上部)には水蒸気供給管51が接続されている。改質水タンクから導入された改質水は、蒸発部26内を流通する途中にて燃焼ガスからの熱およびCO浄化部24からの熱によって加熱されて、水蒸気となって水蒸気供給管51および冷却部(熱交換部)22を介して改質部21へ導出するようになっている。なお、給水管52には、上流から順番に改質水ポンプ53および改質水バルブ54が設けられている。改質水ポンプ53は、蒸発部26に改質水を供給するとともにその改質水供給量を調整するものである。改質水バルブ54は給水管52を開閉するものである。
A
制御装置1には、温度センサ21c、各ポンプ42,53,65,62,68、各バルブ43,45,54,63,66,69,74,75,76およびバーナ25等が電気的に接続されている。制御装置1により燃料電池システムが制御される。
A
上記の構成の燃料電池システムの作動について図2および図3を参照して説明する。図2は制御プログラムのフローチャートである。また、図3は改質部21の出口部の温度θ1のグラフである。なお、図3におけるθ3は蒸発部26の温度であり、水蒸気供給管51の蒸発部26の出口付近に配設される温度センサにより測定される温度である。ただし、本実施形態においては、温度θ3を測定する温度センサは設けられていないが、改質部21の出口部の温度θ1との比較のため、図3には温度θ3が記入されている。
The operation of the fuel cell system configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a flowchart of the control program. FIG. 3 is a graph of the temperature θ1 at the outlet of the reforming
燃料電池システムが停止しているときには、各ポンプ42,53,65,62,68は停止状態であり、各バルブ43,45,54,63,66,69,74,75,76は閉状態である。ステップS10において、燃料電池システムに対する起動指示が出されると(図3の時刻T0)、ステップS12において、燃焼用空気バルブ66が開かれ、燃焼用空気ポンプ65が駆動される。また、燃焼用燃料バルブ45が開かれ、燃料ポンプ42が駆動され、バーナ25に着火される。これにより、改質部21が加熱されるが、改質部21内のガスはほとんど動かないため、改質部21の出口部への伝導は主に伝導によって行われる。そのため、改質部21の出口部の温度θ1はゆっくりと上昇する。この際、燃焼用燃料は燃焼用燃料供給管44を通って燃焼用空気供給管64で燃焼用空気に合流して混合され、その予混合ガスが燃焼用空気供給管64を通ってバーナ25に供給される。また、改質水バルブ54が開かれ、改質水ポンプ53が駆動される。さらに、第2改質ガスバルブ76が開かれる。これにより、蒸発部26に改質水が供給され、バーナ25から排出された燃焼ガスにより改質水が加熱されるため、蒸発部26の温度θ3はゆっくりと上昇する。そして、蒸発部26において水蒸気が発生すると、蒸発部26の温度θ3は急激に上昇する(図3の時刻T1)。この際、第2改質ガスバルブ76が開かれているため、蒸発部26で発生した水蒸気は、水蒸気供給管51、冷却部(熱交換部)22、改質部21、冷却部(熱交換部)22、COシフト部23、接続管89、CO浄化部24、改質ガス供給管71、バイパス管73およびオフガス供給管72を通ってバーナ25に流入する。また、この水蒸気に押された改質部21や配管内のガスも同様の経路でバーナ25に流入する。
When the fuel cell system is stopped, the
ステップS13においては、蒸発部26に改質水が供給されてからの時間が所定時間Tmを経過したか否かが調べられる。所定時間Tmを経過した場合、ステップS15において、水蒸気生成不良として異常判定し、その旨が通知されるとともに燃料電池システムが停止される。ここで、所定時間Tmは、改質水ポンプ53等が正常に働いており給水管52から蒸発部26に所定量の改質水が供給されている場合、蒸発部26において生成された水蒸気が改質部21に到達する時間(図3における時刻T0から時刻T2までの時間)に基づいて求められる。具体的には、予め試験により時刻T0から時刻T2までの時間を測定し、その時間に測定誤差等を見越した余裕時間を加えて所定時間Tmが求められる。ステップS15が実行される場合は、所定時間Tmを経過しても改質部21に十分な水蒸気が到達しない場合であり、例えば、改質水ポンプ53の異常等により蒸発部26に所定量の改質水が供給されない場合が考えられる。このような場合に、ステップS15において燃料電池システムが停止されることにより、耐久性の低下を抑制し、エネルギーのロスを抑制できる。
In step S13, it is checked whether or not a predetermined time Tm has elapsed since the reforming water was supplied to the
所定時間Tmを経過していない場合、ステップS14において、温度センサ21cから改質部21の出口部の温度θ1が入力され、この温度θ1の温度上昇率α1が基準温度上昇率αm以上になったか否かが調べられる。温度上昇率α1が基準温度上昇率αm未満である場合、改質部21に十分な水蒸気が到達しないと判断され、ステップS13に戻される。温度上昇率α1が基準温度上昇率αm以上である場合(図3の時刻T2)、改質部21に十分な水蒸気が到達し、蒸発部26において水蒸気が生成されたと判定される(ステップS16)。
If the predetermined time Tm has not elapsed, in step S14, the temperature θ1 of the outlet of the reforming
改質部21への水蒸気供給開始前では、改質部21内のガスはほとんど動かないため、改質部21の出口部への伝熱は主に伝導によって行われる。このため、改質部21の出口部の温度上昇率α1はそれほど大きくない。しかし、蒸発部26で生成された水蒸気が改質部21に供給されると、この水蒸気が燃焼ガスにより加熱され、加熱された水蒸気が改質部21の出口部に移動する。そのため、出口部の温度θ1が急激に上昇し、その温度上昇率α1が大きくなる。したがって、この温度上昇率α1により確実に水蒸気の生成の判定をすることができる。
Before the supply of water vapor to the reforming
そして、燃料電池システムの暖機運転の後、定常運転(発電)が開始される(ステップS17〜S19)。ステップS17においては、燃焼用燃料バルブ45が閉じられ、バーナ25への燃焼用燃料の供給が停止され、バーナ25が消火される。ただし、燃焼用空気バルブ66は開かれており、燃焼用空気供給管64を通って供給された燃焼用空気により燃焼部(バーナ25および燃焼ガス流路27)内に残留する燃焼ガスや過剰な水蒸気が排気管81から排出され、燃焼部(バーナ25および燃焼ガス流路27)から掃気される。そのため、不安定な状態でのバーナ25の再着火を抑制できる。
Then, after the warm-up operation of the fuel cell system, steady operation (power generation) is started (steps S17 to S19). In step S17, the
ステップS18においては、改質用燃料バルブ43が開かれる。これにより、燃料供給管41を通った改質用燃料は、水蒸気供給管51から供給される改質水(水蒸気)と混合される。そして、その混合ガスは、冷却部(熱交換部)22を通って改質部21に供給される。改質部21に供給された改質用燃料は改質され改質ガスになり、冷却部(熱交換部)22、COシフト部23、接続管89、CO浄化部24、改質ガス供給管71、バイパス管73およびオフガス供給管72を通ってバーナ25に流入する。燃焼用空気は供給されており、バーナ25に着火され、改質ガスが燃焼される。
In step S18, the reforming
ステップS19においては、改質装置20の暖機の終了を確認した後、定常運転(発電)が開始される。なお、改質装置20の暖機の終了とは、改質部21、COシフト部23、CO浄化部24等が規定温度に到達し、規定の水素量を生成するとともに改質ガスのCO濃度が規定濃度以下に低下する状態をいう。
In step S19, after confirming the end of warm-up of the
定常運転(発電)中においては、第1改質ガスバルブ74およびオフガスバルブ75が開かれ、燃焼用燃料バルブ45および第2改質ガスバルブ76が閉じられる。これにより、バーナ25には燃料電池10の燃料極11からのアノードオフガス(燃料電池10の燃料極11に供給され消費されずに排出された水素や未改質の改質用燃料を含んだ改質ガス)が供給され、燃焼用燃料の供給は停止される。ただし、燃焼用空気は上記と同様に供給されている。すなわち、バーナ25には、オフガス供給管72を通ってアノードオフガスが供給されるとともに、燃焼用空気供給管64を通って燃焼用空気が供給される。このとき、バーナ25では燃焼用燃料などの可燃ガスを別途追加して燃焼する追い焚きは行われていない。いわゆる追い焚きレスシステムである。
During steady operation (power generation), the first reformed
実施形態1に係る燃料電池システムにおいては、蒸発部26で生成された水蒸気が改質部21に供給されると、この水蒸気が燃焼ガスにより加熱され、加熱された水蒸気が改質部21の出口部に移動するめ、出口部の温度θ1が急激に上昇し、その温度上昇率α1が大きくなる。したがって、この温度上昇率α1により確実に水蒸気の生成の判定をすることができる。また、温度センサ21cにより検出された改質部21の出口部の温度θ1に基づいて水蒸気の生成の開始の判定をしているため、蒸発部26に温度センサを設ける必要がない。したがって、この燃料電池システムによれば、改質部21に供給される水蒸気の生成の開始を確実に判定することができるとともに、製造コストの削減を図ることができる。また、改質部21の出口部に温度センサ21cを設けているため、その温度上昇率α1が基準温度上昇率αm以上になったときには、すでに改質部21全体に水蒸気が充満している。そのため、水蒸気が不足している状態で改質用燃料を改質部21に供給することを抑制でき、コーキングによる改質触媒の劣化を抑制できる。
In the fuel cell system according to Embodiment 1, when the water vapor generated in the
実施形態2の燃料電池システムの構成は、図1に示す実施形態1の構成と略同一である。ただし、温度センサ21cは配設されていない。また、図4に示すバーナ25が用いられる。
The configuration of the fuel cell system of Embodiment 2 is substantially the same as that of Embodiment 1 shown in FIG. However, the
図4に示すように、バーナ25は、基部25aと、基部25aに設けられて基部25aと連通する筒状の燃焼筒(筒体)25bと、オフガスノズル25cと、温度センサ25eと、を備えている。バーナ25は、制御装置1の指令に応じて点火用電極(図示省略)により着火されるものである。ここで、温度センサ25eがバーナ25の温度θ2を検出する「温度検出手段」である。
As shown in FIG. 4, the
基部25aは、ベースプレート25a1、ベースプレート25a1を覆って固定されたベースケーシング25a2から構成されている。ベースプレート25a1にはオフガス供給管72が接続され、ベースプレート25a1の空間(内部空間)25a4に臨む内壁面にはオフガスノズル25cの基端が接続されている。これらオフガス供給管72とオフガスノズル25cは、ベースプレート25a1に形成された接続路25a3により連通され、アノードオフガスおよび改質ガスのいずれかがオフガスノズル25cに導入(供給)される。ベースケーシング25a2には、燃焼用空気供給管64が連結され、燃焼用空気または燃焼用空気と燃焼用燃料が予め混合された予混合ガスが基部25a内にベースプレート25a1とベースケーシング25a2とで形成された空間25a4に導入される。燃焼用空気、予混合ガスの何れかが空間25a4に導入される口64aが第1導入口である。
The
燃焼筒25bは、上端(一端)が基部25aのベースケーシング25a2と接続され連通し下方(他端)が開放されている。燃焼筒25bの長手方向の途中(例えば中間より下端側)に円盤状の仕切り板25b1が設けられており、燃焼筒25bを長手方向に仕切っている。
The upper end (one end) of the
オフガスノズル25cは、燃焼筒25bの内部に燃焼筒25bの軸方向に沿って軸方向が設けられたノズルである。このオフガスノズル25cは、空間25a4および燃焼筒25b内を仕切り板25b1に向けて延在し、仕切り板25b1の中央を貫通し、燃焼空間25dまで延びている。オフガスノズル25cの先端部分は閉じられており、先端から少し離れた側面部分(先端部)に第1噴射口25c1が設けられている。第1噴射口25c1は、オフガスノズル25cの先端部側面に開口して複数設けられるものである。本実施の形態では、第1噴射口25c1は、オフガスノズル25cの径方向に開口して複数(本実施の形態では4個)設けられている。第1噴射口25c1は、断面略円形である。基端側から供給されたアノードオフガスまたは改質ガスが複数の第1噴射口25c1から径方向外側に向けて放射状に噴出され、燃焼空間25dに投入される。オフガスノズル25cはアノードオフガス用とともに燃料電池10をバイパスした改質ガス用としても使用される。
The off-
なお、燃焼空間25dは、可燃ガスを燃焼させるために設けた部分であり、燃焼筒25b内でオフガスノズル25cの先端が仕切り板25b1から突出した側の空間のことである。なお、燃焼筒25bのうち仕切り板25b1より先端の部分はフード25b3である。このフード25b3がオフガスノズル25cの仕切り板25b1から突出した先端部を覆うように設けられている。
The
仕切り板25b1は、オフガスノズル25cの第1噴射口25c1より基端側位置に該オフガスノズル25cと燃焼筒25bの間に固定された板状部材である。仕切り板25b1は、オフガスノズル25cに直交させて固定されている。仕切り板25b1は、本実施の形態では平板状であるが、平板状でなくてもよい。
The partition plate 25b1 is a plate-like member fixed between the
この仕切り板25b1のオフガスノズル25cの周囲には複数の第2噴射口25b2(実施の形態では16個)が設けられている。この第2噴射口25b2は、仕切り板25b1を軸方向に貫通して設けられている。本実施の形態では、第2噴射口25b2は、オフガスノズル25cの軸方向に平行な向きに開口して設けられている。第2噴射口25b2は、軸方向に貫通していればよく、軸方向に平行でなく、傾斜していてもよい。第2噴射口25b2は、断面略円形である。
A plurality of second injection ports 25b2 (16 in the embodiment) are provided around the off-
なお、基部25a、燃焼筒25bおよび仕切り板25b1から筐体25gが構成されている。また、筐体25gには内部空間25h(基部25a、燃焼筒25bおよび仕切り板25b1から区画された空間である。)が形成されている。内部空間25hは空間25a4と、燃焼筒25bとオフガスノズル25cとの空間のうち仕切り板25b1で区画された基部25a側の部分と、から形成されている。
The
アノードオフガスまたは燃料ガスを燃焼用空気で拡散燃焼させる拡散燃焼の場合には、アノードオフガスまたは燃料ガスがオフガスノズル25cに供給され、燃焼用空気が第2噴出口25b2から噴出するように供給される。すなわち、オフガスノズル25cに供給されたアノードオフガスまたは燃料ガスが第1噴射口25c1からオフガスノズル25cの径方向外側に向けて噴出され、燃焼空間25dに投入される。基部25a内の空間25a4に導入された燃焼用空気が第2噴出口25b2からオフガスノズル25cの先端突出側に向けて噴出され、燃焼空間25dに投入される。この場合、第1噴射口25c1からオフガスノズル25cの径方向外側に向けて噴出されるアノードオフガスまたは燃料ガスは、第2噴射口25b2からオフガスノズル25cの先端突出側に向けて噴出される燃焼用空気の流れによって、オフガスノズル25cの先端突出側に向かう流れとなり、外側に拡がろうとする火炎25fをオフガスノズル25cの軸方向に沿った方向に向けている。
In the case of diffusion combustion in which anode off gas or fuel gas is diffused and burned with combustion air, anode off gas or fuel gas is supplied to the
一方、燃焼用燃料と燃焼用空気とを予混合して燃焼用燃料を予混合燃焼させる予混合燃焼の場合には、燃焼用燃料と燃焼用空気とが予混合して第2噴出口25b2から噴出するように供給される。すなわち、基部25a内の空間25a4に導入された予混合ガスが第2噴出口25b2からオフガスノズル25cの先端突出側に向けて噴出され、燃焼空間25dに投入される。なお、予混合ガスは燃焼用空気供給管64を通って供給される。
On the other hand, in the case of the premixed combustion in which the combustion fuel and the combustion air are premixed and the combustion fuel is premixed and combusted, the combustion fuel and the combustion air are premixed from the second injection port 25b2. Supplied to spout. That is, the premixed gas introduced into the space 25a4 in the
温度センサ25eは、バーナ25の燃焼空間25d内で生じる火炎25fの輻射温度を検出して、その検出結果を制御装置1に送信するもの(例えば輻射温度計)である。温度センサ25eは、例えばシース熱電対であり、基部25aのベースプレート25a1を貫通し仕切り板25b1を貫通して燃焼空間25d内に挿入されている。その先端部分(先端25e1からやや後方)が温度計測部である。温度センサ25eの先端25e1は、第1噴射口25c1の仕切り板25b1側の端25c2より仕切り板25b1側となるように設けられているが、これに限定されない。温度センサ25eの温度計測部が火炎25fの輻射温度を計測できる位置であればよい。具体的には、温度センサ25eの位置は、バーナ25および燃焼ガス流路27のうち、火炎25fの火炎面25f1の外部であればよい。ここで火炎面とは、可燃ガス(例えばアノードオフガス、予混合ガス(燃焼用燃料を含む))の燃焼反応(酸化反応)が起こっている部分とそれ以外の部分の境界面をいう。なお、本実施の形態では、温度センサ25eとして熱電対を用いているが、サーミスタを用いてもよい。
The
上記の構成の燃料電池システムの作動について図5および図6を参照して説明する。図5は制御プログラムのフローチャートである。また、図6はバーナ25の温度θ2のグラフである。図5に示す制御プログラムのフローチャートも、図2に示す実施形態1のものと略同様であり、同一の処理については同一の符号を用いるものとし、その説明を省略する。なお、図6におけるθ3は蒸発部26の温度であり、本実施形態においても蒸発部26の出口付近に配設される温度センサにより測定される温度であり、蒸発部26に温度センサは設けられていないが、バーナ25の温度θ2との比較のため図6には温度θ3も記入されている。
The operation of the fuel cell system configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a flowchart of the control program. FIG. 6 is a graph of the temperature θ2 of the
ステップS10において、燃料電池システムに対する起動指示が出されると(図6の時刻T0)、ステップS12において、バーナ25に着火される。これにより、改質部21全体は急激には暖機されないが、バーナ25の温度θ2は急激に上昇して略一定温度になる。時刻T1は蒸発部26において水蒸気が発生する時刻であり、実施形態1と同様である。
When an activation instruction is issued to the fuel cell system in step S10 (time T0 in FIG. 6), the
ステップS24において、温度センサ25eからバーナ25の温度θ2が入力され、この温度θ2の温度低下率α2が基準温度低下率αn以上になったか否かが調べられる。温度低下率α2が基準温度低下率αn未満である場合、改質部21に十分な水蒸気が到達しないと判断され、ステップS13に戻される。温度低下率α2が基準温度低下率αn以上である場合(図6の時刻T3)、改質部21に十分な水蒸気が到達し、蒸発部26において水蒸気が生成されたと判定される(ステップS16)。そして、実施形態1と同様、燃料電池システムの暖機運転の後、定常運転(発電)が開始される(ステップS17〜S19)。
In step S24, the temperature θ2 of the
実施形態2に係る燃料電池システムにおいては、温度センサ25eによりバーナ25の温度θ2が検出され、制御装置1は、その温度低下率α2が基準温度低下率αn以上になったとき、水蒸気の生成が開始されたと判定する。ここで、改質部21全体が水蒸気によって満たされていない状態において、バーナ25に着火されると、バーナ25の温度θ2は急激に上昇し、制御状態により略一定の温度に維持される。しかし、発明者による実験の結果、蒸発部26で生成された水蒸気が改質部21内に供給されると、バーナ25の温度θ2が一時的に低下し、温度低下率α2が増大することが確認された。これは、改質部21に供給された水蒸気にバーナ25の熱が奪われ、この水蒸気が燃焼ガス流路27を通って排気管81から排出されるためであると考えられる。したがって、この温度低下率α2により確実に水蒸気の生成の開始の判定をすることができる。また、温度センサ25eにより検出されたバーナ25の温度θ2に基づいて水蒸気の生成の開始の判定をしているため、蒸発部26に温度センサを設ける必要がない。したがって、この燃料電池システムによっても、改質部21に供給される水蒸気の生成の開始を確実に判定することができるとともに、製造コストの削減を図ることができる。
In the fuel cell system according to the second embodiment, when the temperature θ2 of the
また、この燃料電池システムにおいては、蒸発部26に改質水を供給してから所定時間Tmを経過しても、バーナ25の温度低下率α2が基準温度低下率αn以上にならないとき、水蒸気生成異常と判定される。水蒸気生成異常と判定された場合、燃料電池システムを停止させることにより、耐久性の低下を抑制し、エネルギーのロスを抑制できる。
Further, in this fuel cell system, when the temperature decrease rate α2 of the
以上において、本発明の燃料電池システムを実施形態1,2に即して説明したが、本発明はこれらに制限されるものではなく、本発明の技術的思想に反しない限り、適宜変更して適用できることはいうまでもない。 In the above, the fuel cell system of the present invention has been described with reference to the first and second embodiments. However, the present invention is not limited to these, and may be modified as appropriate unless it is contrary to the technical idea of the present invention. Needless to say, this is applicable.
1…制御装置、10…燃料電池、11…燃料極、12…空気極、20…改質装置、21…改質部、22…冷却部(熱交換部)、23…一酸化炭素シフト反応部(COシフト部)、24…一酸化炭素浄化部(CO浄化部)、25…バーナ、25a…基部、25b…燃焼筒、25b1…仕切り板(平面板状部材)、25b2…第2噴出口、25c…オフガスノズル、25c1…第1噴出口、25g…筐体、25h…内部空間、21c、25e…温度検出手段(温度センサ)、26…蒸発部、27…燃焼ガス流路、28…断熱部、41…燃料供給管、42…燃料ポンプ、43…改質用燃料バルブ、44…燃焼用燃料供給管、45…燃焼用燃料バルブ、46…脱硫器、51…水蒸気供給管、52…給水管、53…改質水ポンプ、54…改質水バルブ、61…酸化用空気供給管、62…酸化用空気ポンプ、63…酸化用空気バルブ、64…燃焼用空気供給管、65…燃焼用空気ポンプ、66…燃焼用空気バルブ、67…カソード用空気供給管、68…カソード用空気ポンプ、69…カソード用空気バルブ、71…改質ガス供給管、72…オフガス供給管、73…バイパス管、74…第1改質ガスバルブ、75…オフガスバルブ、76…第2改質ガスバルブ、81,82…排気管、89…接続管、θ1…改質部出口部温度、θ2…燃焼部温度、θ3…蒸発部温度、α1…温度上昇率、α2…温度低下率、αm…基準温度上昇率、αn…基準温度低下率。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Control apparatus, 10 ... Fuel cell, 11 ... Fuel electrode, 12 ... Air electrode, 20 ... Reformer, 21 ... Reformer, 22 ... Cooling part (heat exchange part), 23 ... Carbon monoxide shift reaction part (CO shift section), 24 ... carbon monoxide purification section (CO purification section), 25 ... burner, 25a ... base, 25b ... combustion cylinder, 25b1 ... partition plate (planar plate member), 25b2 ... second outlet, 25c ... off gas nozzle, 25c1 ... first outlet, 25g ... housing, 25h ... internal space, 21c, 25e ... temperature detection means (temperature sensor), 26 ... evaporation part, 27 ... combustion gas flow path, 28 ... heat insulation part , 41 ... Fuel supply pipe, 42 ... Fuel pump, 43 ... Reforming fuel valve, 44 ... Combustion fuel supply pipe, 45 ... Combustion fuel valve, 46 ... Desulfurizer, 51 ... Steam supply pipe, 52 ...
Claims (5)
前記制御装置は、前記温度検出手段に基づく前記改質部の出口部の温度上昇率が所定値以上になったとき、前記水蒸気の生成が開始されたと判定することを特徴とする改質装置。 A reforming unit that generates a reformed gas containing hydrogen from the reforming fuel and the reforming water; an evaporation unit that evaporates the reforming water to generate water vapor and supplies the steam to the reforming unit; and the reforming unit A reforming device comprising: a combustion unit that heats; a temperature detection unit that detects a temperature of an outlet of the reforming unit; and a control device that controls the reforming unit, the evaporation unit, and the combustion unit,
The said control apparatus determines that the production | generation of the said water vapor | steam was started when the temperature rise rate of the exit part of the said modification | reformation part based on the said temperature detection means became more than predetermined value.
前記制御装置は、前記燃焼部の温度低下率が所定値以上になったとき、前記水蒸気の生成が開始されたと判定することを特徴とする改質装置。 A reforming unit that generates a reformed gas containing hydrogen from the reforming fuel and the reforming water; an evaporation unit that evaporates the reforming water to generate water vapor and supplies the steam to the reforming unit; and the reforming unit A reforming apparatus comprising: a combustion section that heats; a temperature detection means that detects a temperature of an outlet section of the combustion section; and a control device that controls the reforming section, the evaporation section, and the combustion section,
The said control apparatus determines with the production | generation of the said water vapor | steam being started when the temperature fall rate of the said combustion part becomes more than predetermined value.
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の改質装置により生成された改質ガスを前記燃料ガスとして使用することを特徴とする燃料電池システム。 In a fuel cell system in which fuel gas is supplied to the fuel electrode and oxidant gas is supplied to the oxidant electrode to generate power,
A fuel cell system using the reformed gas generated by the reformer according to any one of claims 1 to 4 as the fuel gas.
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