JP2010150119A - Hydrogen generation apparatus and fuel cell system having the same - Google Patents

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清 田口
Yoshihisa Tamura
佳央 田村
Yoshikazu Tanaka
良和 田中
Shigeki Yasuda
繁樹 保田
Hiroaki Kaneko
広明 金子
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve easiness of startup compared to conventional hydrogen generation apparatuses in a hydrogen generation apparatus configured so as to perform at least any one motion of depressurizing, pressure-supplementing and raw material gas purging. <P>SOLUTION: This hydrogen generation apparatus 100 is equipped with a reformer 1 generating a hydrogen-containing gas by reforming reaction using a raw material gas, and a controller 10; which is configured so as to perform at least anyone of a depressurizing motion in which elevated inner pressure in a closed space is released to the atmosphere after the sealing motion where the pathway including the reformer 1 is made to a closed space, a pressure-supplementing motion in which a gas is supplemented to the closed space to compensate reduction of inner pressure accompanying reduction of temperature, and a raw material gas purging motion in which the inside of at least the reformer 1 is purged with the raw material gas; and the controller 10 makes the hydrogen generation apparatus 100 to a stand-by state of standing ready to start at any one time before completion of depressurizing motion, before completion of pressure-supplementing motion and before raw material gas purging motion. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、水素生成装置及びそれを備える燃料電池システムに関し、特に、水素生成装置の異常を検知した場合に停止処理を行うものに関する。   The present invention relates to a hydrogen generator and a fuel cell system including the same, and more particularly to an apparatus that performs a stop process when an abnormality of the hydrogen generator is detected.

従来から、高効率な小規模発電が可能である燃料電池システムは、発電の際に発生する熱エネルギーを利用するためのシステム構築が容易であるため、高いエネルギー利用効率を実現可能な分散型の発電システムとして開発が進められている。燃料電池システムでは、外部から燃料ガス(水素ガス)と酸化剤ガスを燃料電池に供給して、この供給された燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電を行うとともに、反応により生じた熱を回収して湯水として貯湯槽に貯え、この湯水を外部への熱供給に有効利用するシステムである。   Conventionally, a fuel cell system capable of high-efficiency small-scale power generation is easy to build a system for using thermal energy generated during power generation. Development is progressing as a power generation system. In the fuel cell system, fuel gas (hydrogen gas) and oxidant gas are supplied from the outside to the fuel cell, and electric power is generated by an electrochemical reaction between the supplied fuel gas and oxidant gas, and is generated by the reaction. This system recovers heat and stores it as hot water in a hot water storage tank, and effectively uses this hot water to supply heat to the outside.

このような燃料電池システムにおいて、発電時に用いられる水素ガスは、その供給設備が一般的なインフラとして整備がされていないため、例えば都市ガス、LPG等の既存のインフラから得られる原料を改質器にて水蒸気改質反応させて、水素を含有する改質ガスを生成し、改質ガス中に含まれる一酸化炭素を変成器及び浄化器で充分に低減して、燃料ガスを生成する水素生成装置を、燃料電池に併設することが一般的である。   In such a fuel cell system, the hydrogen gas used for power generation is not provided with a general infrastructure for its supply facilities. For example, a raw material obtained from existing infrastructure such as city gas and LPG is used as a reformer. Steam reforming reaction to produce hydrogen-containing reformed gas, carbon monoxide contained in the reformed gas is sufficiently reduced by a transformer and purifier, and hydrogen production to produce fuel gas In general, the apparatus is provided in the fuel cell.

ところで、水素生成装置の停止処理において、水素生成装置内に残留する水の蒸発に伴う水素生成装置の内圧上昇に対して水素生成装置内部を大気に開放し、圧力の一部を大気に開放する圧抜き動作を実行することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   By the way, in the stop process of the hydrogen generator, the inside of the hydrogen generator is opened to the atmosphere and a part of the pressure is released to the atmosphere in response to an increase in the internal pressure of the hydrogen generator accompanying the evaporation of water remaining in the hydrogen generator. It has been proposed to perform a pressure relief operation (see, for example, Patent Document 1).

また、同様に水素生成装置の停止処理において、水素生成装置の温度低下に伴う内圧低下に対してガスを供給して、負圧を緩和する補圧動作を実行することが提案されている(例えば、特許文献2参照)。   Similarly, in the stop process of the hydrogen generator, it has been proposed to perform a supplemental pressure operation to relieve the negative pressure by supplying a gas with respect to a decrease in internal pressure accompanying a temperature decrease of the hydrogen generator (for example, , See Patent Document 2).

また、同様に水素生成装置の停止処理において、水素生成装置内の残留ガスを原料ガスでパージ(掃気)して水素生成装置外部に排出するパージ動作を実行することが提案されている(例えば、特許文献3参照)。   Similarly, in the stop process of the hydrogen generator, it has been proposed to perform a purge operation for purging (scavenging) the residual gas in the hydrogen generator with the source gas and discharging it to the outside of the hydrogen generator (for example, (See Patent Document 3).

特開2005−243330号公報JP 2005-243330 A 特開2003−229159号公報JP 2003-229159 A 特開2000−95504号公報JP 2000-95504 A

しかしながら、上記特許文献1、特許文献2、及び特許文献3に開示されているような水素生成装置の各種動作は速やかに完了せず、ある程度の時間を要する。例えば、圧抜き動作の場合、残留水の水蒸発に伴う内圧上昇は水素生成装置が高温状態であるため暫く続き、内圧上昇が停止するまで本動作が継続される。また、補圧動作や原料ガスによるパージ動作については、改質器の反応温度からある程度低温化してから開始されるため、これらの動作が開始されるまでに、ある程度時間を要する。一方で、水素生成装置の起動性を向上することが求められている。   However, the various operations of the hydrogen generator as disclosed in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3 are not completed quickly and require some time. For example, in the case of the pressure release operation, the increase in internal pressure accompanying the evaporation of residual water continues for a while because the hydrogen generator is in a high temperature state, and this operation is continued until the increase in internal pressure stops. In addition, since the supplementary pressure operation and the purge operation with the raw material gas are started after the temperature of the reformer is lowered to some extent from the reaction temperature, some time is required until these operations are started. On the other hand, it is required to improve the startability of the hydrogen generator.

本発明は、以上の課題を鑑みてなされたものであり、従来よりも起動性が向上する水素生成装置及びそれを備える燃料電池システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a hydrogen generator that has improved startability as compared with the prior art and a fuel cell system including the hydrogen generator.

上記従来の課題を解決するために、本発明の水素生成装置は、原料を用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器を備え、停止処理開始後に、前記改質器内の水蒸発に伴い上昇した内圧を大気に開放する圧抜き動作、温度低下に伴う内圧低下を補うためにガスを補給する補圧動作、及び少なくとも前記改質器の内部を原料ガスで掃気する原料ガスパージ動作の少なくともいずれか一方を行うよう構成された水素生成装置であって、前記圧抜き動作、補圧動作、及び前記原料ガスパージ動作の少なくともいずれ一方の完了前に、前記水素生成装置の起動を待機する待機状態とする制御器を備える。   In order to solve the above-described conventional problems, the hydrogen generator of the present invention includes a reformer that generates a hydrogen-containing gas by a reforming reaction using a raw material, and after the stop process starts, the water in the reformer Depressurization operation to release the internal pressure that has increased due to evaporation to the atmosphere, supplementary pressure operation to replenish gas to compensate for the decrease in internal pressure due to temperature decrease, and source gas purge operation to scavenge at least the inside of the reformer with source gas The hydrogen generator configured to perform at least one of the above, and waits for the hydrogen generator to start before completion of at least one of the depressurization operation, the supplementary pressure operation, and the source gas purge operation A controller for setting the standby state is provided.

これにより、従来よりも、水素生成装置がより高温の状態で起動処理が許可されるので、暖機に必要な時間が短縮され起動性が向上する。   As a result, since the start-up process is permitted in a state where the hydrogen generator is at a higher temperature than in the prior art, the time required for warming up is shortened and the startability is improved.

本発明に係る水素生成装置及びそれを備える燃料電池システムによれば、従来よりも、水素生成装置がより高温の状態で起動処理が許可されるので、暖機に必要な時間が短縮され起動性が向上する。   According to the hydrogen generator and the fuel cell system including the hydrogen generator according to the present invention, the start-up process is permitted in a state where the hydrogen generator is at a higher temperature than in the prior art. Will improve.

図1は、本発明の実施の形態1に係る水素生成装置の概略構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a hydrogen generator according to Embodiment 1 of the present invention. 図2は、本発明の実施の形態1の水素生成装置の原料ガスパージ動作の一例を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing an example of the raw material gas purge operation of the hydrogen generator according to Embodiment 1 of the present invention. 図3(A)は、本発明の実施の形態2の水素生成装置の補圧動作の一例を示すフローチャートある。FIG. 3A is a flowchart showing an example of a pressure compensation operation of the hydrogen generator according to Embodiment 2 of the present invention. 図3(B)は、本発明の実施の形態2の水素生成装置の補圧動作の一例を示すフローチャートある。FIG. 3B is a flowchart showing an example of the pressure compensation operation of the hydrogen generator according to Embodiment 2 of the present invention. 図4は、本発明の実施の形態3の水素生成装置の圧抜き動作の一例を示すフローチャートある。FIG. 4 is a flowchart showing an example of the pressure release operation of the hydrogen generator according to Embodiment 3 of the present invention. 図5は、本発明の変形例3に係る水素生成装置の概略構成を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a hydrogen generator according to Modification 3 of the present invention. 図6は、本発明の変形例4に係る水素生成装置の圧抜き経路の概略構成を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a pressure release path of a hydrogen generator according to Modification 4 of the present invention. 図7は、本発明の変形例4に係る水素生成装置の圧抜き経路の概略構成を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a pressure release path of a hydrogen generator according to Modification 4 of the present invention. 図8は、本発明の実施の形態4に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 4 of the present invention. 図9(A)は、本発明の実施の形態1〜4に係る変形例の水素生成装置またはこれを備える燃料電池システムの水素生成運転停止後の動作の一例を示すフローチャートである。FIG. 9 (A) is a flowchart showing an example of the operation after stopping the hydrogen generation operation of the hydrogen generation apparatus according to the first to fourth embodiments of the present invention or the fuel cell system including the same. 図9(B)は、本発明の実施の形態1〜4に係る変形例の水素生成装置またはこれを備える燃料電池システムの水素生成運転停止後の動作の一例を示すフローチャートである。FIG. 9B is a flowchart showing an example of the operation after stopping the hydrogen generation operation of the hydrogen generator of the modification according to Embodiments 1 to 4 of the present invention or the fuel cell system including the same.

本発明の水素生成装置およびこれを備える燃料電池システムについて、以下に説明する。   The hydrogen generator of the present invention and the fuel cell system including the same will be described below.

本発明の水素生成装置は、原料を用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器と、制御器と、を備え、前記改質器を含む経路を閉空間とする封止動作後に、前記閉空間内の上昇した内圧を大気に開放する圧抜き動作、温度低下に伴う内圧低下を補うために前記閉空間にガスを補給する補圧動作、及び少なくとも前記改質器の内部を原料ガスで掃気する原料ガスパージ動作の少なくともいずれか一つを行うよう構成された水素生成装置であって、制御器は、前記圧抜き動作の完了前、前記補圧動作の完了前、及び前記原料ガスパージ動作前のいずれかにおいて、前記水素生成装置の起動を待機する待機状態にするよう構成される。   The hydrogen generation apparatus of the present invention comprises a reformer that generates a hydrogen-containing gas by a reforming reaction using a raw material, and a controller, and after a sealing operation in which a path including the reformer is a closed space A depressurization operation for releasing the increased internal pressure in the closed space to the atmosphere, a supplementary pressure operation for replenishing the closed space with gas in order to compensate for a decrease in internal pressure due to a temperature decrease, and at least the interior of the reformer A hydrogen generator configured to perform at least one of a source gas purge operation for scavenging with a gas, wherein the controller is configured to perform the source gas purge before the completion of the depressurization operation, before the completion of the supplementary pressure operation, and the source gas purge. Either before the operation, the hydrogen generator is configured to be in a standby state for waiting for activation.

これにより、従来よりも、水素生成装置がより高温の状態で起動処理が許可されるので、暖機に必要な時間が短縮され起動性が向上する。   As a result, since the start-up process is permitted in a state where the hydrogen generator is at a higher temperature than in the prior art, the time required for warming up is shortened and the startability is improved.

なお、「改質反応」には、水蒸気改質反応、オートサーマル反応、及び部分酸化反応のいずれも含まれる。   The “reforming reaction” includes any of steam reforming reaction, autothermal reaction, and partial oxidation reaction.

「封止動作」とは、改質器に原料等の反応ガスを供給する経路に設けられた第1弁を閉止するとともに、改質器と大気とを連通する連通路に設けられた第2弁を閉止し、改質器を含む経路を閉空間とする動作として定義される。なお、反応ガス供給路に設けられた流体供給器(例えば、原料ガス供給器、水供給器等)が、プランジャーポンプ、ダイヤフラムポンプのように閉止機能を有する弁(吐出弁、吸入弁)を有する場合は、上記第1弁を設けずに、上記ガス供給器の動作を停止することで反応ガス供給路を遮断する形態を採用しても構わない。   The “sealing operation” refers to a second valve provided in a communication path that closes the first valve provided in a path for supplying a reaction gas such as a raw material to the reformer and communicates the reformer with the atmosphere. It is defined as the operation of closing the valve and setting the path including the reformer as a closed space. In addition, a fluid supply device (for example, a raw material gas supply device, a water supply device, etc.) provided in the reaction gas supply path is provided with a valve (a discharge valve, a suction valve) having a closing function, such as a plunger pump or a diaphragm pump. When it has, you may employ | adopt the form which interrupts | blocks a reactive gas supply path by stopping the operation | movement of the said gas supply device, without providing the said 1st valve.

「待機状態」とは、水素生成装置の停止処理を完了し、次の起動を待機する状態として定義される。本状態において、起動要求が発生した場合、制御器は、速やかに起動処理を開始する。なお、上記「起動要求が発生する」とは、例えば、使用者の操作により操作器(例えば、リモコン)を介して運転開始が指示されることや、水素利用機器の水素需要が高まること(例えば、水素利用機器が水素貯蔵容器である場合、水素貯蔵量が所定の閾値以下になったことが検知されることや、水素利用機器が、燃料電池である場合、電力負荷需要が、燃料電池の発電を必要とする所定の電力閾値以上になること等)が挙げられる。   The “standby state” is defined as a state in which the hydrogen generator stop process is completed and the next start-up is awaited. In this state, when an activation request is generated, the controller immediately starts the activation process. Note that the “start-up request is generated” means, for example, that an operation start is instructed by a user's operation via an operating device (for example, a remote controller), or a demand for hydrogen from a hydrogen-using device increases (for example, When the hydrogen using device is a hydrogen storage container, it is detected that the hydrogen storage amount has become a predetermined threshold value or when the hydrogen using device is a fuel cell, the power load demand is And a predetermined power threshold value that requires power generation).

「圧抜き動作」とは、改質器を含むガス経路を封止動作後に改質器内に残留する反応ガスにより改質反応が進行したり、残留した液水が蒸発したりすることで封止された閉空間のガス量(ガスのモル数)が増加し、内圧が上昇する場合があり、過剰な内圧上昇により機器に損傷を与えないよう、閉空間を大気開放させ、上昇した圧力の少なくとも一部を大気に開放する動作をいう。   “Pressure release operation” means that the reforming reaction proceeds by the reaction gas remaining in the reformer after the gas path including the reformer is sealed or the remaining liquid water evaporates. The amount of gas (number of moles of gas) in the closed space that is stopped may increase and the internal pressure may increase. To prevent damage to equipment due to excessive internal pressure increase, open the closed space to the atmosphere, An operation that opens at least a part to the atmosphere.

「補圧動作」とは、改質器を含むガス経路を封止動作後に、閉空間の内圧が温度低下に伴い低下するが、この内圧低下が過剰に進行し、機器に損傷を与えないよう、閉空間にガスを補給する動作をいう。   “Complementary pressure operation” means that after the gas path including the reformer is sealed, the internal pressure of the closed space decreases as the temperature decreases. However, this decrease in internal pressure does not proceed excessively, so that the equipment is not damaged. The operation of supplying gas to the closed space.

「圧抜き動作の完了前」とは、上記圧抜き動作の開始前、または上記圧抜き動作が繰返し実行されるよう構成されている場合には、上記圧抜き動作の繰返しの途中のいずれかを指す。   “Before completion of the depressurization operation” means either before the start of the depressurization operation or in the middle of the repetition of the depressurization operation when the depressurization operation is repeatedly performed. Point to.

「補圧動作の完了前」とは、上記補圧動作の開始前、または上記補圧動作が繰返し実行されるよう構成されている場合には、上記補圧動作の繰返しの途中のいずれかを指す。   “Before completion of the pressure compensation operation” means either before the start of the pressure compensation operation or when the pressure compensation operation is repeatedly executed, in the middle of the repetition of the pressure compensation operation. Point to.

また、本発明の水素生成装置は、制御器が、停止処理において補圧動作を実行し、待機状態に移行後も補圧動作を実行するよう構成されている。   Moreover, the hydrogen generator of the present invention is configured such that the controller executes the pressure-compensating operation in the stop process and performs the pressure-compensating operation even after shifting to the standby state.

これにより、従来のように補圧を必要としない温度に低下する(つまり、補圧動作が完了する)まで起動できないこということがなくなり、従来よりも、より高い温度で起動を開始することが可能となり、起動性が向上する。   As a result, it is not possible to start up until the temperature is reduced to a temperature that does not require supplementary pressure (that is, the supplementary pressure operation is completed) as in the prior art, and the startup can be started at a higher temperature than in the past. It becomes possible and the startability is improved.

また、本発明の水素生成装置は、制御器が、補圧動作の開始前に、水素生成装置を待機状態にするよう構成されている。   Moreover, the hydrogen generator of the present invention is configured such that the controller places the hydrogen generator in a standby state before the start of the pressure compensation operation.

これにより、補圧が必要となる温度低下が生じる前に待機状態となるため、従来よりも、より高い温度で起動を開始することが可能となり、起動性が向上する。   Thereby, since it will be in a standby state before the temperature fall which requires supplementary pressure arises, it becomes possible to start starting at a higher temperature than before, and startability improves.

また、本発明の水素生成装置は、制御器が、停止処理において圧抜き動作を実行し、待機状態に移行後も圧抜き動作を実行するよう構成されている。   Moreover, the hydrogen generator of the present invention is configured such that the controller executes the pressure releasing operation in the stop process and executes the pressure releasing operation even after shifting to the standby state.

これにより、従来のように圧抜き動作を必要としない温度に低下する(つまり、圧抜き動作が完了する)まで起動できないこということがなくなり、従来よりも、より高い温度で起動を開始することが可能となり、起動性が向上する。   As a result, it is no longer possible to start up until the temperature drops to a temperature that does not require the pressure release operation (that is, the pressure release operation is completed) as before, and start up at a higher temperature than before. Is possible, and the startability is improved.

また、本発明の水素生成装置は、制御器が、圧抜き動作を開始前に、水素生成装置を待機状態とするよう構成されている。   Moreover, the hydrogen generator of the present invention is configured such that the controller places the hydrogen generator in a standby state before starting the depressurization operation.

これにより、従来よりも、より高い温度で起動を開始することが可能となり、起動性が向上する。   Thereby, it becomes possible to start at a higher temperature than before, and the startability is improved.

また、本発明の水素生成装置は、制御器が、原料ガスパージ動作の開始前に、水素生成装置を待機状態とするよう構成されている。   Further, the hydrogen generator of the present invention is configured such that the controller puts the hydrogen generator into a standby state before starting the source gas purge operation.

これにより、改質器が原料ガスパージ動作可能な温度に低下する前に、起動を開始することが可能となり、従来よりも起動性が向上する。   As a result, it is possible to start the reformer before the reformer falls to a temperature at which the raw material gas purge operation can be performed, and the startability is improved as compared with the conventional case.

また、本発明の水素生成装置は、制御器が、待機状態に移行前において、水素生成装置の起動を許可しないよう構成されている。   In addition, the hydrogen generator of the present invention is configured such that the controller does not permit activation of the hydrogen generator before shifting to the standby state.

また、本発明の水素生成装置は、使用者の操作により水素生成装置の運転開始を指示する操作器を備え、待機状態への移行前において使用者による操作器の操作により運転指示が入力された場合、制御器は、水素生成装置への運転を許可しないよう構成されている。   Further, the hydrogen generator of the present invention includes an operating device for instructing the start of operation of the hydrogen generating device by a user's operation, and the operation instruction is input by the operation of the operating device by the user before shifting to the standby state. If so, the controller is configured not to allow operation of the hydrogen generator.

また、本発明の燃料電池システムは、上記本発明の水素生成装置と、水素生成装置より供給される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、を備えるよう構成されている。   The fuel cell system of the present invention is configured to include the above-described hydrogen generator of the present invention and a fuel cell that generates power using a hydrogen-containing gas supplied from the hydrogen generator.

これにより、従来よりも、水素生成装置がより高温の状態で起動処理が許可されるので、水素生成装置の暖機に必要な時間が短縮され燃料電池システムの起動性が向上する。   As a result, the start-up process is permitted while the hydrogen generating device is at a higher temperature than before, so the time required for warming up the hydrogen generating device is shortened and the start-up performance of the fuel cell system is improved.

また、本発明の燃料電池システムは、操作器が燃料電池システムの運転開始を指示する操作器であり、待機状態への移行前において使用者による操作器への操作により運転指示が入力された場合、制御器は、燃料電池システムの運転開始を許可しないよう構成されている。   The fuel cell system of the present invention is an operation device in which the operation device instructs the start of operation of the fuel cell system, and when the operation instruction is input by the operation of the operation device by the user before the transition to the standby state. The controller is configured not to permit the start of operation of the fuel cell system.

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する場合がある。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.

(実施の形態1)
[水素生成装置の構成]
図1は、本発明の実施の形態1に係る水素生成装置の概略構成を示す模式図である。
(Embodiment 1)
[Configuration of hydrogen generator]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a hydrogen generator according to Embodiment 1 of the present invention.

図1に示すように、本実施の形態1に係る水素生成装置100は、水素利用機器101に水素含有ガスを供給する。水素利用機器101としては、例えば、水素タンクや燃料電池が挙げられる。なお、本実施の形態1に係る水素生成装置100は、改質反応として水蒸気改質を行う水素生成装置について説明するが、水蒸気改質反応に限定されるものでなく、オートサーマル反応や部分改質反応のいずれであっても構わない。   As shown in FIG. 1, the hydrogen generator 100 according to the first embodiment supplies a hydrogen-containing gas to the hydrogen utilization device 101. Examples of the hydrogen using device 101 include a hydrogen tank and a fuel cell. The hydrogen generator 100 according to the first embodiment will be described with respect to a hydrogen generator that performs steam reforming as a reforming reaction, but is not limited to a steam reforming reaction, and is not limited to an autothermal reaction or a partial modification. Any of the quality reactions may be used.

水素生成装置100は、水素生成装置本体9を有している。該水素生成装置本体9の内部には、改質器1、蒸発器2、及び燃焼器4が設けられている。改質器1で生成された水素含有ガスは水素生成装置本体9より水素利用機器101に燃料ガスとして供給される。水素利用機器101には、水素貯蔵容器が用いられるが、水素を利用する機器であれば、これに限定されず燃料電池等を用いる形態を採用しても構わない。   The hydrogen generator 100 has a hydrogen generator main body 9. Inside the hydrogen generator main body 9, a reformer 1, an evaporator 2, and a combustor 4 are provided. The hydrogen-containing gas generated in the reformer 1 is supplied as a fuel gas from the hydrogen generator main body 9 to the hydrogen utilization device 101. A hydrogen storage container is used as the hydrogen using device 101, but the device is not limited to this as long as it uses hydrogen, and a form using a fuel cell or the like may be adopted.

蒸発器2には、水供給路22が接続されていて、水供給路22には、水供給器6が設けられている。水供給器6の入り口は、例えば、水道管や水道の元栓(図示せず)に接続されていて、水供給器6は、水供給路22を介して蒸発器2に水(ここでは、水道水)を供給する。また、水供給路22には、その開閉動作により水供給路22を開閉する第3弁43が設けられている。また、蒸発器2は、水蒸気供給路23を介して改質器1と接続されている。これにより、蒸発器2は、水供給器6から供給された水を蒸発して水蒸気に気化して、水蒸気を改質器1に供給する。ここで、水供給器6及び蒸発器2、水蒸気改質反応に必要な反応ガスである水蒸気を供給する水蒸気供給器として機能し、第3弁43は、水供給路22及び水蒸気供給路23から構成される水蒸気供給経路を遮断する「第1弁」として機能する。   A water supply path 22 is connected to the evaporator 2, and a water supply unit 6 is provided in the water supply path 22. The inlet of the water supply device 6 is connected to, for example, a water pipe or a water tap (not shown), and the water supply device 6 supplies water (here, a water supply) to the evaporator 2 via the water supply path 22. Water). Further, the water supply path 22 is provided with a third valve 43 that opens and closes the water supply path 22 by opening and closing operations thereof. Further, the evaporator 2 is connected to the reformer 1 through a steam supply path 23. As a result, the evaporator 2 evaporates the water supplied from the water supplier 6 and vaporizes it into water vapor, and supplies the water vapor to the reformer 1. Here, the water supply device 6 and the evaporator 2 function as a water vapor supply device that supplies water vapor, which is a reaction gas necessary for the steam reforming reaction, and the third valve 43 is connected to the water supply channel 22 and the water vapor supply channel 23. It functions as a “first valve” that shuts off the configured water vapor supply path.

なお、水供給器6は、ここでは、水道水を蒸発器2に供給するように構成したが、これに限定されず、例えば、水素利用機器101が燃料電池である場合、燃料電池で用いられる冷却水等を蒸発器2に供給する構成としてもよい。また、水供給器6は、ここでは、例えば、流量調整弁で構成されている。また、第3弁43は、例えば、電磁弁等の開閉弁で構成されていてもよく、また、流量調整弁で構成されていてもよい。   Here, the water supply device 6 is configured to supply tap water to the evaporator 2, but is not limited thereto. For example, when the hydrogen utilization device 101 is a fuel cell, the water supply device 6 is used in the fuel cell. A configuration may be adopted in which cooling water or the like is supplied to the evaporator 2. Moreover, the water supply device 6 is comprised here, for example with the flow regulating valve. Moreover, the 3rd valve 43 may be comprised with opening-and-closing valves, such as a solenoid valve, for example, and may be comprised with the flow regulating valve.

改質器1には、原料ガス供給路21が接続されていて、原料ガス供給路21には、原料ガス供給器5が設けられている。原料ガス供給器5の上流端は、原料ガス源(例えば、都市ガスインフラの配管や元栓(図示せず))に接続されていて、原料ガス供給器5は、原料ガス供給路21を介して改質器1に原料ガス(例えば、メタンを主成分とする都市ガス)を供給する。また、原料ガス供給路21には、その開閉動作により原料ガス供給路21を開閉する第1弁41が設けられている。この第1弁41が、改質器1を含む経路を閉空間とする封止動作において、原料ガス供給路21を遮断する「第1弁」として機能する。また、原料ガス供給路21には、後述する脱臭器が設けられていてもよい。   A raw material gas supply path 21 is connected to the reformer 1, and a raw material gas supply unit 5 is provided in the raw material gas supply path 21. The upstream end of the source gas supply unit 5 is connected to a source gas source (for example, a piping or main plug (not shown) of a city gas infrastructure), and the source gas supply unit 5 is connected via a source gas supply path 21. A raw material gas (for example, city gas containing methane as a main component) is supplied to the reformer 1. The source gas supply path 21 is provided with a first valve 41 that opens and closes the source gas supply path 21 by opening and closing operations thereof. The first valve 41 functions as a “first valve” that shuts off the raw material gas supply path 21 in a sealing operation in which a path including the reformer 1 is a closed space. The source gas supply path 21 may be provided with a deodorizer described later.

改質器1の内部空間には、改質触媒(図示せず)が設けられていて、原料ガス供給器5から供給された原料ガスと蒸発器2から供給された水蒸気が、水蒸気改質反応して水素を含有する水素含有ガスが生成される。また、改質器1には、温度検知器51が設けられていて、温度検知器51は、改質器1内の温度を検知して、制御器10に出力する。   A reforming catalyst (not shown) is provided in the internal space of the reformer 1, and the raw material gas supplied from the raw material gas supply device 5 and the steam supplied from the evaporator 2 are converted into a steam reforming reaction. Thus, a hydrogen-containing gas containing hydrogen is generated. Further, the reformer 1 is provided with a temperature detector 51, and the temperature detector 51 detects the temperature in the reformer 1 and outputs it to the controller 10.

水素生成装置100で生成された燃料ガスは、燃料ガス供給路24を通流して水素利用機器101に供給される。なお、本実施の形態では、改質器1で生成される水素含有ガスが、そのまま水素生成装置本体9より排出されるよう構成されているが、改質器1の下流に、改質器1で生成された水素含有ガスに含まれる一酸化炭素をシフト反応により低減する変成器や酸化反応により低減するCO除去器を備える形態を採用しても構わない。   The fuel gas generated by the hydrogen generator 100 flows through the fuel gas supply path 24 and is supplied to the hydrogen utilization device 101. In the present embodiment, the hydrogen-containing gas generated in the reformer 1 is configured to be discharged from the hydrogen generator main body 9 as it is, but the reformer 1 is disposed downstream of the reformer 1. A configuration may be employed in which a carbon monoxide contained in the hydrogen-containing gas generated in step 1 is provided with a transformer that reduces the carbon monoxide by a shift reaction or a CO remover that reduces the carbon monoxide by an oxidation reaction.

燃料ガス供給路24の途中には、その開閉動作により燃料ガス供給路24を開閉する第4弁44が設けられている。また、燃料ガス供給路24の第4弁44の上流側には、バイパス経路25の上流端が接続されていて、その下流端は、燃焼器4に接続されている。バイパス経路25の途中には、その開閉動作によりバイパス経路25を開閉する第2弁42が設けられている。第2弁42は改質器の大気とを連通する連通路を開閉する「第2弁」として機能する。また、バイパス経路25の第2弁42より下流側には、気液分離器7が設けられている。気液分離器7は、燃料ガス供給路24及びバイパス経路25を通流するガスから水蒸気を水に凝縮させて分離するように構成されている。分離された水は、気液分離器7のタンクに貯えられる。なお、第2弁42や第4弁44としては、電磁弁等の開閉弁を用いてもよく、流量を調整することができる流量調整弁を用いてもよい。   In the middle of the fuel gas supply path 24, a fourth valve 44 that opens and closes the fuel gas supply path 24 by an opening / closing operation thereof is provided. Further, the upstream end of the bypass path 25 is connected to the upstream side of the fourth valve 44 of the fuel gas supply path 24, and the downstream end thereof is connected to the combustor 4. In the middle of the bypass path 25, a second valve 42 that opens and closes the bypass path 25 by the opening and closing operation is provided. The second valve 42 functions as a “second valve” that opens and closes a communication path that communicates with the atmosphere of the reformer. Further, the gas-liquid separator 7 is provided on the downstream side of the bypass valve 25 from the second valve 42. The gas-liquid separator 7 is configured to condense and separate water vapor from water flowing through the fuel gas supply path 24 and the bypass path 25 into water. The separated water is stored in the tank of the gas-liquid separator 7. In addition, as the 2nd valve 42 and the 4th valve 44, on-off valves, such as a solenoid valve, may be used, and the flow volume adjustment valve which can adjust a flow volume may be used.

燃焼器4には、燃焼空気供給路26を介して空気供給器8が接続されている、空気供給器8は、燃焼器4に燃焼用の空気を供給し、例えば、ブロワやシロッコファン等のファン類を用いることができる。また、燃焼器4には、着火器3が設けられている。着火器3は、可燃性ガスと空気とを着火するように構成されていて、例えば、イグナイタを用いることができる。   An air supply unit 8 is connected to the combustor 4 via a combustion air supply path 26. The air supply unit 8 supplies combustion air to the combustor 4, and is, for example, a blower or a sirocco fan. Fans can be used. The combustor 4 is provided with an igniter 3. The igniter 3 is configured to ignite combustible gas and air. For example, an igniter can be used.

これにより、燃焼器4では、バイパス経路25を介して改質器1から排出された水素ガスや原料ガス等の可燃性ガスを含むガスと、空気供給器8から供給された空気とを着火器3で着火して燃焼させ、燃焼排ガスが生成される。そして、この燃焼排ガスの伝熱により、改質器1や蒸発器2等の各機器が加熱される。なお、燃焼排ガスは、燃焼排ガス経路27を通流して燃焼排ガス経路27の下流端の排気口を介して水素生成装置100外(大気中)に排出される。ここで、改質器1と大気とを連通する連通路は、燃料ガス供給路24の、バイパス経路25の上流端との接続点より上流側の部分と、このバイパス経路25と、燃焼器4と、燃焼排ガス経路とで構成される。   As a result, in the combustor 4, the gas containing the combustible gas such as the hydrogen gas and the raw material gas discharged from the reformer 1 through the bypass path 25 and the air supplied from the air supplier 8 are ignited. 3 is ignited and burned, and combustion exhaust gas is generated. And each apparatus, such as the reformer 1 and the evaporator 2, is heated by the heat transfer of this combustion exhaust gas. The combustion exhaust gas flows through the combustion exhaust gas path 27 and is discharged out of the hydrogen generator 100 (in the atmosphere) via the exhaust port at the downstream end of the combustion exhaust gas path 27. Here, the communication path that connects the reformer 1 and the atmosphere is a portion of the fuel gas supply path 24 upstream from the connection point with the upstream end of the bypass path 25, the bypass path 25, and the combustor 4. And a combustion exhaust gas path.

また、水素生成装置100は、「制御器」の一例である制御器10を備えている。制御器10は、例えば、マイクロコンピュータによって構成されており、水素生成装置100に関する各種の制御を行う。   The hydrogen generator 100 includes a controller 10 that is an example of a “controller”. The controller 10 is constituted by, for example, a microcomputer and performs various controls relating to the hydrogen generator 100.

また、水素生成装置100は、「操作器」の一例であるリモコン15を備えている。このリモコン15上に設けられた所定の釦を、操作者が押下することにより水素生成装置100の運転停止指令が制御器10へ入力される。   Further, the hydrogen generator 100 includes a remote controller 15 that is an example of an “operator”. When the operator presses a predetermined button provided on the remote controller 15, an operation stop command for the hydrogen generator 100 is input to the controller 10.

[水素生成装置の動作]
次に、本実施の形態1に係る水素生成装置100の停止処理(停止動作)から待機状態に移行し、水素生成装置100が待機中のパージ処理(パージ動作)について、図1及び図2を参照しながら説明する。なお、以下の動作は、制御器10が水素生成装置100を制御することにより遂行される。
[Operation of hydrogen generator]
Next, the purge process (purge operation) in which the hydrogen generator 100 is shifted from the stop process (stop operation) according to the first embodiment to the standby state and the hydrogen generator 100 is on standby is shown in FIGS. The description will be given with reference. The following operation is performed by the controller 10 controlling the hydrogen generator 100.

図2は、本実施の形態1に係る水素生成装置100における停止処理から待機状態に移行し、水素生成装置100が待機中のパージ処理の一例を示すフローチャートである。   FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of a purge process in which the hydrogen generating apparatus 100 according to the first embodiment shifts from a stop process to a standby state and the hydrogen generating apparatus 100 is on standby.

まず、図2に示すように、水素生成装置100が定格運転(水素生成装置100の水素供給運転時において、安定して供給可能な最大水素量を供給している運転)中であるとする。制御器10は、例えば、使用者からリモコン15を介して運転停止要求が入力された場合に、停止指令を出力する。   First, as shown in FIG. 2, it is assumed that the hydrogen generator 100 is in a rated operation (an operation that supplies the maximum amount of hydrogen that can be stably supplied during the hydrogen supply operation of the hydrogen generator 100). For example, when an operation stop request is input from the user via the remote controller 15, the controller 10 outputs a stop command.

すると、図2に示すように、燃焼器4、原料ガス供給器5及び水供給器6は、その動作を停止し(ステップS101)、また、第1弁41乃至第4弁44を閉止する(ステップS102)。これにより、水素生成装置100への原料ガス及び水の供給が停止し、燃焼器4での燃料ガスと空気との燃焼が停止する。また、上記第1弁第1弁41乃至第4弁44の閉止により水素生成装置本体9内の改質器1を含む経路が閉空間となり、封止される(水素生成装置100の封止動作)。その後、空気供給器8からの空気供給動作を実行し、燃焼排ガス経路を流れる空気により水素生成装置100を冷却する(水素生成装置の冷却動作)。このとき、制御器10は、水素生成装置100の定格運転時の空気供給器8の操作量よりも大きい操作量となるように(すなわち、水素生成装置100の定格運転時の燃焼器4に供給される空気の供給量よりも多くなるように)空気供給器8を制御する。   Then, as shown in FIG. 2, the combustor 4, the raw material gas supply device 5 and the water supply device 6 stop their operations (step S101), and close the first valve 41 to the fourth valve 44 (step S101). Step S102). Thereby, supply of the raw material gas and water to the hydrogen generator 100 is stopped, and combustion of the fuel gas and air in the combustor 4 is stopped. Further, by closing the first valve first valve 41 to the fourth valve 44, the path including the reformer 1 in the hydrogen generator main body 9 is closed and sealed (sealing operation of the hydrogen generator 100). ). Thereafter, an air supply operation from the air supplier 8 is executed, and the hydrogen generator 100 is cooled by the air flowing through the combustion exhaust gas path (cooling operation of the hydrogen generator). At this time, the controller 10 supplies an operation amount larger than the operation amount of the air supply device 8 during the rated operation of the hydrogen generator 100 (that is, supplied to the combustor 4 during the rated operation of the hydrogen generator 100). The air supply unit 8 is controlled so as to be larger than the air supply amount to be supplied.

そして、水素生成装置の冷却動作期間中に、温度検知器51で改質器1の温度t1を検知し(ステップS103)、制御器10は、検知した温度が待機可能温度以下であるか否かを判定する(ステップS104)。ここで、「待機可能温度」とは、水素生成装置100の次の起動処理の開始を許可可能な温度として定義され、例えば、起動処理の燃焼開始動作として、改質器1に原料ガスのみを供給し、バイパス経路25を介して燃焼器4に流入する原料ガスを燃焼開始する形態を採用した場合、本動作において改質器1で炭素析出しない温度として定義される。例えば、改質触媒がルテニウム系触媒である場合、500℃以下の所定温度として定義されるが、燃焼開始動作のために改質器1に原料ガスを供給開始するまでに500℃以下の温度にまで温度低下が見込まれる場合は、待機可能温度としても構わない。   Then, during the cooling operation period of the hydrogen generator, the temperature detector 51 detects the temperature t1 of the reformer 1 (step S103), and the controller 10 determines whether or not the detected temperature is equal to or lower than the standby temperature. Is determined (step S104). Here, the “standby temperature” is defined as a temperature at which the start of the next start-up process of the hydrogen generator 100 can be permitted. For example, only the raw material gas is supplied to the reformer 1 as a combustion start operation of the start-up process. In the case of adopting a form in which the raw material gas that is supplied and flows into the combustor 4 via the bypass passage 25 is started to be combusted, it is defined as a temperature at which the reformer 1 does not deposit carbon in this operation. For example, when the reforming catalyst is a ruthenium-based catalyst, the temperature is defined as a predetermined temperature of 500 ° C. or lower. However, the temperature is reduced to 500 ° C. or lower before starting to supply the raw material gas to the reformer 1 for the combustion start operation. When the temperature is expected to fall to the maximum, it may be set as a standby temperature.

制御器10は、温度検知器51が検知した温度が待機可能温度以下になると(ステップS104でYes)、空気供給器8の作動を停止する(ステップS105)。そして、水素生成装置100の停止処理が完了し、次の起動を待機する待機状態に移行する(ステップS106)。なお、この待機状態で、リモコン15を介して操作者による運転開始の指令が入力されると、制御器10により水素生成装置100の起動処理が開始されるが、待機状態への移行前(停止処理完了前)においては、水素生成装置100の起動が許可されないよう構成されている。   When the temperature detected by the temperature detector 51 becomes equal to or lower than the standby temperature (Yes in Step S104), the controller 10 stops the operation of the air supply device 8 (Step S105). Then, the stop process of the hydrogen generator 100 is completed, and a transition is made to a standby state waiting for the next activation (step S106). In this standby state, when an operation start command is input by the operator via the remote controller 15, the controller 10 starts the startup process of the hydrogen generator 100, but before the transition to the standby state (stop) Before the completion of processing), the hydrogen generator 100 is configured not to be allowed to start.

次に、待機状態に移行後において、温度検知器51で改質器1の温度t1を検知し(ステップS107)、制御器10は、検知した温度がFPパージ温度以下であるか否かを判定する(ステップS108)。FPパージ温度は、後述する原料ガスパージ動作時に燃焼器4で可燃性ガスを燃焼させることによる温度上昇分を加算しても、改質器1で原料ガスから炭素析出することのない上限温度以下の温度として定義される。   Next, after shifting to the standby state, the temperature detector 51 detects the temperature t1 of the reformer 1 (step S107), and the controller 10 determines whether or not the detected temperature is equal to or lower than the FP purge temperature. (Step S108). The FP purge temperature is equal to or lower than the upper limit temperature at which carbon is not deposited from the raw material gas in the reformer 1 even if a temperature rise caused by burning the combustible gas in the combustor 4 during the raw material gas purging operation described later is added. Defined as temperature.

ここで、温度検知器51の検知温度が、FPパージ温度以下である場合(ステップS108でYes)、改質器1の内部を原料ガスで掃気する原料ガスパージ動作を開始する(ステップS109)。上記原料ガスパージ動作として、制御器10は、第1弁41及び第2弁42を開放し、原料ガス供給器5の動作を開始する。これにより、原料ガス供給器5から改質器1を含む水素生成装置100内の経路に原料ガスが供給され、水素生成装置100内の経路に存在する水蒸気等のガスが、原料ガスによりパージされる(FP(Fuel Processor)パージ)。なお、パージされたガスは、燃焼器4に供給され、このとき、着火器3は着火動作を実行する。   Here, when the temperature detected by the temperature detector 51 is equal to or lower than the FP purge temperature (Yes in Step S108), a source gas purge operation for scavenging the interior of the reformer 1 with the source gas is started (Step S109). As the source gas purge operation, the controller 10 opens the first valve 41 and the second valve 42 and starts the operation of the source gas supply unit 5. As a result, the source gas is supplied from the source gas supply unit 5 to the path in the hydrogen generator 100 including the reformer 1, and the gas such as water vapor existing in the path in the hydrogen generator 100 is purged by the source gas. (FP (Fuel Processor) purge). The purged gas is supplied to the combustor 4, and at this time, the igniter 3 performs an ignition operation.

そして、制御器10は、図示されない着火検知器により、燃焼器4で着火されたことを確認すると、着火器3の動作を停止させる。ついで、制御器10は、原料ガス供給器5が水素生成装置100内の経路に供給した原料ガスの供給量を積算し、該積算原料ガス供給量が、第1供給量以上であるか否かを判定する。ここで、第1供給量とは、少なくとも改質器1内に存在するガスをパージするのに必要な原料ガスの積算供給量をいう。なお、第1供給量は、原料ガスの積算供給量が、少なくとも改質器1内に存在するガスをパージすることができる原料ガスの積算供給量であることを直接的に判定する判定閾値の一例であって、例えば、原料ガス供給器5を作動してからの経過時間を検知して、該検知した時間が上記パージに必要な原料ガスの積算供給時間以上であるか否かを判定するという、原料ガスの積算供給量を間接的に判定する形態を採用してもよい。   And if the controller 10 confirms that it was ignited with the combustor 4 with the ignition detector which is not shown in figure, it will stop operation | movement of the igniter 3. FIG. Next, the controller 10 integrates the supply amount of the raw material gas supplied to the path in the hydrogen generator 100 by the raw material gas supply device 5 and determines whether or not the integrated raw material gas supply amount is equal to or greater than the first supply amount. Determine. Here, the first supply amount refers to an accumulated supply amount of the raw material gas necessary for purging at least the gas present in the reformer 1. The first supply amount is a determination threshold value for directly determining that the integrated supply amount of the raw material gas is an integrated supply amount of the raw material gas that can purge at least the gas existing in the reformer 1. For example, for example, an elapsed time since the source gas supply device 5 is operated is detected, and it is determined whether or not the detected time is equal to or longer than an integrated supply time of the source gas necessary for the purge. A form of indirectly determining the integrated supply amount of the source gas may be adopted.

次に、制御器10は、積算原料ガス供給量が、第1供給量以上になると、原料ガス供給器5を停止させ、第1弁41及び第2弁42を閉止させ、空気供給器8の動作を停止させる(ステップS110)。   Next, the controller 10 stops the raw material gas supply device 5 and closes the first valve 41 and the second valve 42 when the integrated raw material gas supply amount is equal to or higher than the first supply amount. The operation is stopped (step S110).

ここで、ステップS106にて水素生成装置100が待機状態に移行してからステップS100で水素生成装置の原料ガスパージ動作が開始されるまでの間に、起動要求が発生すると、制御器10は、起動指令を出力し、水素生成装置の起動処理が開始される。なお、上記「起動要求が発生する」とは、例えば、使用者の操作により操作器(例えば、リモコン15)を介して運転開始が指示されることや、水素利用機器の水素需要が高まること(例えば、水素利用機器が水素貯蔵容器である場合、水素貯蔵量が所定の閾値以下になったことが検知されることや、水素利用機器が、燃料電池である場合、電力負荷需要が、燃料電池の発電を必要とする所定の電力閾値以上になること等)が挙げられる。   Here, if an activation request is generated between the time when the hydrogen generator 100 is shifted to the standby state at step S106 and the time when the hydrogen gas purging operation of the hydrogen generator is started at step S100, the controller 10 is activated. A command is output and the start-up process of the hydrogen generator is started. Note that “the activation request is generated” means, for example, that an operation start is instructed by an operation of the user via an operating device (for example, the remote controller 15), or that the hydrogen demand of the hydrogen using device increases ( For example, when the hydrogen using device is a hydrogen storage container, it is detected that the hydrogen storage amount has become a predetermined threshold or less, or when the hydrogen using device is a fuel cell, the power load demand is the fuel cell. And a predetermined power threshold value that requires the power generation of the power source).

このように本実施の形態1に係る水素生成装置100では、原料ガスパージ動作を実行する前に待機状態に移行するよう構成されているため、改質器1が原料ガスパージ動作可能な温度に低下する前に、起動を開始することが可能となる。つまり、従来よりも改質器1の温度がより高温の状態で起動を開始することが可能になるので、水素生成装置100の起動性が向上する。   As described above, since the hydrogen generator 100 according to Embodiment 1 is configured to shift to the standby state before the raw material gas purge operation is performed, the reformer 1 is lowered to a temperature at which the raw material gas purge operation can be performed. Before it becomes possible to start up. That is, since it becomes possible to start the reformer 1 at a higher temperature than before, the startability of the hydrogen generator 100 is improved.

(実施の形態2)
本発明の実施の形態2は、本発明の水素生成装置の補圧処理の一例を示すものである。
(Embodiment 2)
Embodiment 2 of the present invention shows an example of the pressure compensation process of the hydrogen generator of the present invention.

水素生成装置は、実施の形態1の水素生成装置のように停止処理において水素生成装置の封止動作実行後、時間の経過に伴い水素生成装置の温度が低下する。そして、その温度低下に伴い封止された水素生成装置の内圧が低下するが、この内圧低下が進行すると水素生成装置内が過剰に負圧になり、構成部材にダメージを与える可能性がある。そこで、本実施の形態の水素生成装置では、水素生成装置の内圧が水素生成装置の耐負圧限界値よりも大きい第1の圧力閾値以下である場合に、水素生成装置内にガスを補給する補圧処理を実施するよう構成されている。   As for the hydrogen generator, the temperature of the hydrogen generator decreases as time passes after the sealing operation of the hydrogen generator is performed in the stop process like the hydrogen generator of the first embodiment. Then, the internal pressure of the sealed hydrogen generator decreases as the temperature decreases. However, as the internal pressure decreases, the hydrogen generator becomes excessively negative and may damage the components. Therefore, in the hydrogen generator of the present embodiment, when the internal pressure of the hydrogen generator is equal to or lower than the first pressure threshold value that is larger than the negative pressure limit value of the hydrogen generator, the hydrogen generator is supplemented with gas. It is comprised so that a pressure process may be implemented.

しかしながら、水素生成装置の水素生成運転中は、改質器が700℃前後と非常に高温であるため改質器の温度が外気温と同程度まで温度低下するのには、通常、かなりの時間(例えば、自然放冷では8時間)を要する。従って、改質器を含む閉空間へ補圧処理が必要な状態でなくなるのも、上記第1の圧力閾値の大きさにもよるが、同様にかなりの時間を要することになる。そこで、本発明の実施の形態2に係る水素生成装置では、制御器は、補圧処理が完了する前に、起動を待機する待機状態に移行するよう構成される。   However, during the hydrogen generation operation of the hydrogen generator, the reformer is at a very high temperature of around 700 ° C., so it usually takes a considerable time for the temperature of the reformer to drop to the same level as the outside temperature. (For example, 8 hours for natural cooling). Accordingly, the state in which the supplementary pressure treatment is not necessary for the closed space including the reformer is also required to take a considerable time similarly depending on the size of the first pressure threshold. Therefore, in the hydrogen generator according to Embodiment 2 of the present invention, the controller is configured to shift to a standby state in which the controller waits for activation before the compensation pressure process is completed.

一例としては、制御器が、停止処理において補圧動作を実行し、待機状態に移行後も補圧動作を実行するよう構成されている。なお、この場合、上記補圧動作は繰返し実行されるよう構成され、停止処理において少なくとも1回の補圧動作が実行された後、待機状態においても少なくも1回の補圧動作が実行される。これにより、従来のように補圧を必要としない温度に低下する(つまり、補圧動作が完了する)まで起動できないこということがなくなり、従来よりも、より高い温度で起動を開始することが可能となり、起動性が向上する。   As an example, the controller is configured to execute a pressure-compensating operation in the stop process and perform the pressure-compensating operation even after shifting to the standby state. In this case, the above-described pressure compensation operation is configured to be repeatedly executed, and at least one pressure compensation operation is performed in the stop process, and then at least one pressure compensation operation is performed even in the standby state. . As a result, it is not possible to start up until the temperature is reduced to a temperature that does not require supplementary pressure (that is, the supplementary pressure operation is completed) as in the prior art, and the startup can be started at a higher temperature than in the past. It becomes possible and the startability is improved.

他の一例としては、制御器が、補圧動作の開始前に、水素生成装置を待機状態にするよう構成されている。これにより、補圧が必要となる温度低下が生じる前に待機状態となるため、従来よりも、より高い温度で起動を開始することが可能となり、起動性が向上する。   As another example, the controller is configured to place the hydrogen generator in a standby state before the start of the pressure compensation operation. Thereby, since it will be in a standby state before the temperature fall which requires supplementary pressure arises, it becomes possible to start starting at a higher temperature than before, and startability improves.

[水素生成装置の動作]
次に、本発明の実施の形態2に係る水素生成装置100の動作について、具体的に説明する。なお、本実施の形態2に係る水素生成装置100は、実施の形態1に係る水素生成装置100と基本的構成は同じであるため、本実施の形態2に係る水素生成装置100の構成の詳細な説明は省略する。
[Operation of hydrogen generator]
Next, the operation of the hydrogen generator 100 according to Embodiment 2 of the present invention will be specifically described. Note that the hydrogen generating apparatus 100 according to the second embodiment has the same basic configuration as the hydrogen generating apparatus 100 according to the first embodiment, and thus the details of the configuration of the hydrogen generating apparatus 100 according to the second embodiment. The detailed explanation is omitted.

図3は、本実施の形態2に係る水素生成装置100の一例である、補圧動作開始前に待機状態に移行する形態におけるフローチャートである。   FIG. 3 is a flowchart of an example of the hydrogen generation apparatus 100 according to the second embodiment, which is shifted to the standby state before the start of the pressure compensation operation.

まず、図3に示すように、実施の形態1と同様に、制御器10は、燃焼器4、原料ガス供給器5及び水供給器6の動作を停止させ(ステップS201)、また、第1弁41乃至第4弁44の弁を閉止させる(ステップS202)。これにより、水素生成装置100への原料ガス及び水の供給が停止し、水素生成装置100内の改質器1を含む経路の封止動作が行われる。   First, as shown in FIG. 3, as in the first embodiment, the controller 10 stops the operations of the combustor 4, the raw material gas supply device 5, and the water supply device 6 (step S201). The valves 41 to 44 are closed (step S202). Thereby, the supply of the raw material gas and water to the hydrogen generator 100 is stopped, and the operation of sealing the path including the reformer 1 in the hydrogen generator 100 is performed.

その後、空気供給器8からの空気供給動作を実行し、燃焼排ガス経路を流れる空気により水素生成装置100を冷却する(水素生成装置の冷却動作)。このとき、制御器10は、水素生成装置100の定格運転時の空気供給器8の操作量よりも大きい操作量となるように(すなわち、水素生成装置100の定格運転時の燃焼器4に供給される空気の供給量よりも多くなるように)空気供給器8を制御する。   Thereafter, an air supply operation from the air supplier 8 is executed, and the hydrogen generator 100 is cooled by the air flowing through the combustion exhaust gas path (cooling operation of the hydrogen generator). At this time, the controller 10 supplies an operation amount larger than the operation amount of the air supply device 8 during the rated operation of the hydrogen generator 100 (that is, supplied to the combustor 4 during the rated operation of the hydrogen generator 100). The air supply unit 8 is controlled so as to be larger than the air supply amount to be supplied.

そして、水素生成装置の冷却動作期間中に、温度検知器51で改質器1の温度t1を検知し(ステップS203)、制御器10は、検知した温度が待機可能温度以下(例えば、500℃以下)であるか否かを判定する(ステップS204)。ここで、上記待機可能温度は、水素生成装置100の次の起動処理の開始を許可可能な温度として定義され、例えば、起動処理の燃焼開始動作として、改質器1に原料ガスのみを供給し、バイパス経路25を介して燃焼器4に流入する原料ガスを燃焼開始する形態を採用した場合、本動作において改質器1で炭素析出しない温度として定義される。   Then, during the cooling operation period of the hydrogen generator, the temperature detector 51 detects the temperature t1 of the reformer 1 (step S203), and the controller 10 detects that the detected temperature is equal to or lower than the standby temperature (for example, 500 ° C.). Or less) (step S204). Here, the standby temperature is defined as a temperature at which the start of the next start-up process of the hydrogen generator 100 can be permitted. For example, only the raw material gas is supplied to the reformer 1 as the combustion start operation of the start-up process. In the case where the form of starting the combustion of the raw material gas flowing into the combustor 4 via the bypass path 25 is adopted, the temperature is defined as the temperature at which the reformer 1 does not deposit carbon in this operation.

制御器10は、温度検知器51が検知した温度が待機可能温度以下になると(ステップS204でYes)、空気供給器8の作動を停止する(ステップS205)。そして、水素生成装置100の停止処理が完了し、次の起動を待機する待機状態に移行する(ステップS206)。   When the temperature detected by the temperature detector 51 is equal to or lower than the standby temperature (Yes in Step S204), the controller 10 stops the operation of the air supply device 8 (Step S205). Then, the stop process of the hydrogen generator 100 is completed, and a transition is made to a standby state waiting for the next activation (step S206).

ついで、制御器10は、温度検知器51から改質器1の温度t1を検知し(ステップS207)、取得した温度t1が温度閾値T1以下であるか否かを判定する(ステップS208)。ここで、温度閾値T1は、水素生成装置100の温度低下に伴う内圧低下により、この内圧が、水素生成装置100の耐負圧限界値よりも大きく、かつ、補圧ガス供給源(例えば、原料ガスを補圧ガスとする場合、都市ガスインフラやプロパンガスボンベ)のガス圧よりも低い第1の圧力閾値以下になると推定される温度をいう。   Next, the controller 10 detects the temperature t1 of the reformer 1 from the temperature detector 51 (step S207), and determines whether or not the acquired temperature t1 is equal to or lower than the temperature threshold T1 (step S208). Here, the temperature threshold T1 is lower than the negative pressure limit value of the hydrogen generator 100 due to a decrease in the internal pressure accompanying the temperature decrease of the hydrogen generator 100, and a supplementary pressure gas supply source (for example, source gas) Is a temperature estimated to be equal to or lower than a first pressure threshold value lower than the gas pressure of the city gas infrastructure or propane gas cylinder.

そして、制御器10は、温度検知器51で検知した温度t1が温度閾値T1以下になると(ステップS208でYes)、第1弁41を開放させ補圧ガスとしての原料ガスを供給する(ステップS209)。ここで、改質器1を含む閉空間内の圧力の方が原料ガス供給源よりも圧力が低いので、原料ガス供給器5で昇圧等をしなくても、改質器1を含む閉空間内に原料ガスが供給される。これにより、閉空間内の低下した圧力の少なくとも一部が補われる。   Then, when the temperature t1 detected by the temperature detector 51 becomes equal to or lower than the temperature threshold T1 (Yes in step S208), the controller 10 opens the first valve 41 and supplies the source gas as the supplemental gas (step S209). ). Here, since the pressure in the closed space including the reformer 1 is lower than the pressure of the source gas supply source, the closed space including the reformer 1 is not required to be boosted by the source gas supply unit 5. A source gas is supplied inside. This compensates for at least part of the reduced pressure in the closed space.

ステップS209が完了すると、その時点の温度(t)が閾値(Tth)として一時的に記憶される(ステップS210)。次に、温度(t)が閾値(Tth)の0.9倍を下回っているか否かの判定が行われる(ステップS211)。ステップS211での判定結果がNOの場合には再びステップS211に戻る。ステップS211の判定結果がYESの場合には、第1弁41が開放され、閉空間への補圧ガスとしての原料ガスが供給される(ステップS212)。そして、補圧動作が必要のない温度にまで閉空間内の温度が低下するまで、上記ステップS211〜S212の補圧動作が繰返し実行される。   When step S209 is completed, the temperature (t) at that time is temporarily stored as a threshold value (Tth) (step S210). Next, it is determined whether or not the temperature (t) is below 0.9 times the threshold value (Tth) (step S211). If the determination result in step S211 is NO, the process returns to step S211 again. If the decision result in the step S211 is YES, the first valve 41 is opened, and the raw material gas as the supplementary pressure gas is supplied to the closed space (step S212). Then, the pressure compensation operation in steps S211 to S212 is repeatedly executed until the temperature in the closed space is lowered to a temperature at which the pressure compensation operation is not necessary.

なお、本実施の形態2においては、補圧動作の実行を判断する際に、封止された改質器を含む閉空間内の圧力値を間接的に検知する温度検知器51の検知温度を用いたが、上記閉空間内の圧力を間接的検知する方法として、上記圧力値と相関する停止処理開始後や待機状態に以降後の経過時間に基づき上記補圧処理を実行する形態を採用しても構わない。また、上記閉空間内の圧力を直接的に検知する圧力検知器を設け、本圧力検知器で検知される圧力が上記第1の圧力閾値以下の場合に、補圧動作を実行する形態を採用しても構わない。   In the second embodiment, the temperature detected by the temperature detector 51 that indirectly detects the pressure value in the closed space including the sealed reformer when the execution of the pressure compensation operation is determined. Although used, as a method of indirectly detecting the pressure in the closed space, a form is adopted in which the compensation process is executed based on the elapsed time after the start of the stop process correlated with the pressure value or after the standby state. It doesn't matter. In addition, a pressure detector that directly detects the pressure in the closed space is provided, and the pressure compensation operation is executed when the pressure detected by the pressure detector is equal to or lower than the first pressure threshold. It doesn't matter.

[変形例1]
実施の形態2に係る水素生成装置は、上記補圧動作を実行する前に待機状態に移行する形態を採用したが、本変形例においては、制御器が、補圧動作を少なくとも1回実行された後に待機状態に移行することを特徴とする。これにより、従来のように補圧を必要としない温度に低下する(つまり、補圧動作が完了する)まで起動できないこということがなくなり、従来よりも、より高い温度で起動を開始することが可能となり、起動性が向上する。
[Modification 1]
The hydrogen generator according to Embodiment 2 employs a mode in which the hydrogen generating device shifts to a standby state before executing the above-described pressure-compensating operation. However, in this modification, the controller performs the pressure-compensating operation at least once. After that, it shifts to a standby state. As a result, it is not possible to start up until the temperature is reduced to a temperature that does not require supplementary pressure (that is, the supplementary pressure operation is completed) as in the prior art, and the startup can be started at a higher temperature than in the past. It becomes possible and the startability is improved.

本変形例は、例えば、S204で使用される待機可能温度が、実施の形態2のステップS208で使用する温度閾値T1よりも低くなるような場合に採用される。このような場合としては、例えば、改質触媒がニッケル系触媒で、かつ、燃焼開始動作として、改質器1及びバイパス経路25を介して燃焼器4に流入する原料ガスで燃焼開始する形態が考えられる。これは、改質触媒がニッケル系触媒である場合、ルテニウム系触媒よりも炭素析出開始する温度が低く(300℃)であり、上記実施の形態2に例示される温度閾値T1(450℃)よりも低くなるからである。   This modification is employed, for example, when the standby temperature used in S204 is lower than the temperature threshold T1 used in step S208 of the second embodiment. In such a case, for example, the reforming catalyst is a nickel-based catalyst, and as a combustion start operation, combustion starts with the raw material gas flowing into the combustor 4 via the reformer 1 and the bypass path 25. Conceivable. This is because when the reforming catalyst is a nickel-based catalyst, the temperature at which carbon deposition starts is lower than that of the ruthenium-based catalyst (300 ° C.), which is higher than the temperature threshold value T1 (450 ° C.) exemplified in the second embodiment. Because it becomes lower.

(実施の形態3)
本発明の実施の形態3は、本発明の水素生成装置の圧抜き動作の一例を示すものである。
(Embodiment 3)
Embodiment 3 of the present invention shows an example of the pressure release operation of the hydrogen generator of the present invention.

水素生成装置は、実施の形態1の水素生成装置のように停止処理において水素生成運転への反応ガスの供給を停止して暫くは、改質器内に残留する反応ガスによる水素生成や残留する液水の蒸発によるガス量(ガスのモル数)が増加する。従って、反応ガス供給を停止して、水素生成装置の封止動作を実行した後、暫くは改質器を含む閉空間の内圧が上昇するが、この内圧上昇が過剰に進行すると、水素生成装置の構成部材にダメージを与える可能性がある。そこで、本実施の形態の水素生成装置では、水素生成装置の内圧が水素生成装置の耐正圧限界値よりも小さい所定の圧力閾値以上である場合に、閉空間の圧力の一部を大気に開放する圧抜き動作を実行するよう構成されている。   As in the hydrogen generator of the first embodiment, the hydrogen generator stops the supply of the reaction gas to the hydrogen generation operation in the stop process, and for a while, hydrogen is generated or remains by the reaction gas remaining in the reformer. The amount of gas (number of moles of gas) due to evaporation of liquid water increases. Therefore, after stopping the supply of the reaction gas and performing the sealing operation of the hydrogen generator, the internal pressure of the closed space including the reformer rises for a while, but if this internal pressure rises excessively, the hydrogen generator There is a possibility of damaging the components. Therefore, in the hydrogen generator of the present embodiment, when the internal pressure of the hydrogen generator is equal to or higher than a predetermined pressure threshold value that is smaller than the positive pressure limit value of the hydrogen generator, a part of the pressure in the closed space is returned to the atmosphere. It is comprised so that the pressure release operation | movement which opens may be performed.

しかしながら、水素生成装置の水素生成運転中は、改質器が700℃前後と非常に高温であるため改質器を含む閉空間内のガス量の増加が停止して、閉空間からの圧抜き動作が必要な状態でなくなる(例えば、改質器の温度が450℃以下になる)のも、上記所定の圧力閾値の大きさにもよるが、同様にかなりの時間(例えば、自然放冷では2時間)を要することになる。そこで、本発明の実施の形態3に係る水素生成装置では、制御器は、圧抜き動作が完了する前に、起動を待機する待機状態に移行するよう構成される。   However, during the hydrogen generation operation of the hydrogen generator, the reformer is at a very high temperature of around 700 ° C., so the increase in the amount of gas in the closed space including the reformer stops and the pressure is released from the closed space. The operation is no longer necessary (for example, the reformer temperature becomes 450 ° C. or less), although it depends on the predetermined pressure threshold value as well. 2 hours). Therefore, in the hydrogen generator according to Embodiment 3 of the present invention, the controller is configured to shift to a standby state for waiting for activation before the depressurization operation is completed.

一例としては、制御器が、停止処理において圧抜き動作を実行し、待機状態に移行後も圧抜き動作を実行するよう構成されている。なお、この場合、上記圧抜き動作は繰返し実行されるよう構成され、停止処理において少なくとも1回の圧抜き動作が実行された後、待機状態においても少なくも1回の圧抜き動作が実行される。これにより、従来のように圧抜き動作を必要としない温度に低下する(つまり、圧抜き動作が完了する)まで起動できないこということがなくなり、従来よりも、より高い温度で起動を開始することが可能となり、起動性が向上する。   As an example, the controller is configured to perform a pressure relief operation in the stop process and perform the pressure relief operation even after shifting to the standby state. In this case, the pressure release operation is configured to be repeatedly executed, and at least one pressure release operation is executed in the stop process, and then at least one pressure release operation is executed even in the standby state. . As a result, it is no longer possible to start up until the temperature drops to a temperature that does not require the pressure release operation (that is, the pressure release operation is completed) as before, and start up at a higher temperature than before. Is possible, and the startability is improved.

他の一例としては、制御器が、圧抜き動作の開始前に、水素生成装置を待機状態にするよう構成されている。これにより、従来よりも、より高い温度で起動を開始することが可能となり、起動性が向上する。   As another example, the controller is configured to place the hydrogen generator in a standby state before the start of the depressurization operation. Thereby, it becomes possible to start at a higher temperature than before, and the startability is improved.

[水素生成装置の動作]
次に、本発明の実施の形態3に係る水素生成装置100の動作について、具体的に説明する。なお、本実施の形態3に係る水素生成装置100は、実施の形態1に係る水素生成装置100と基本的構成は同じであるため、本実施の形態3に係る水素生成装置100の構成の詳細な説明は省略する。
[Operation of hydrogen generator]
Next, the operation of the hydrogen generator 100 according to Embodiment 3 of the present invention will be specifically described. Note that the hydrogen generating apparatus 100 according to the third embodiment has the same basic configuration as the hydrogen generating apparatus 100 according to the first embodiment, so the details of the configuration of the hydrogen generating apparatus 100 according to the third embodiment are detailed. The detailed explanation is omitted.

図4は、本実施の形態3に係る水素生成装置100の一例である、圧抜き動作開始前に待機状態に移行する形態におけるフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of the hydrogen generation apparatus 100 according to the third embodiment, which shifts to a standby state before the start of the pressure release operation.

まず、図4に示すように、実施の形態1と同様に、制御器10は、燃焼器4、原料ガス供給器5及び水供給器6の動作を停止させ(ステップS301)、また、第1弁41乃至第4弁44の弁を閉止させる(ステップS302)。これにより、水素生成装置100への原料ガス及び水の供給が停止し、水素生成装置100内の改質器1を含む経路の封止動作が行われる。その後、制御器10は、水素生成装置100を待機状態に移行し(ステップS303)、図示されない閉空間内の圧力を検知する圧力検知器を用いて閉空間内の圧力を検知する(ステップS304)。そして、圧力検知器で検知した圧力が第2の圧力閾値以上になると(ステップS305でYes)、第2弁42を開放し、閉空間内の上昇した圧力の少なくとも一部をバイパス経路25、燃焼器4及び燃焼排ガス経路27を介して大気に開放する(ステップS306)。   First, as shown in FIG. 4, as in the first embodiment, the controller 10 stops the operations of the combustor 4, the raw material gas supply device 5, and the water supply device 6 (step S <b> 301). The valves 41 to 44 are closed (step S302). Thereby, the supply of the raw material gas and water to the hydrogen generator 100 is stopped, and the path sealing operation including the reformer 1 in the hydrogen generator 100 is performed. Thereafter, the controller 10 shifts the hydrogen generator 100 to a standby state (step S303), and detects the pressure in the closed space using a pressure detector that detects the pressure in the closed space (not shown) (step S304). . When the pressure detected by the pressure detector becomes equal to or higher than the second pressure threshold (Yes in step S305), the second valve 42 is opened, and at least a part of the increased pressure in the closed space is combusted by the bypass path 25 and combustion. The air is released to the atmosphere through the vessel 4 and the combustion exhaust gas path 27 (step S306).

そして、制御器10は、圧抜き動作が必要のない温度にまで閉空間内の温度が低下し、閉空間内の圧力が第2の圧力閾値P2以上にならなくなるまで、上記ステップS304〜S306の圧抜き動作を繰返し実行する。   Then, the controller 10 performs steps S304 to S306 until the temperature in the closed space is lowered to a temperature at which the depressurization operation is not required, and the pressure in the closed space does not become the second pressure threshold value P2 or more. Repeat the depressurization operation.

なお、本実施の形態2においては、圧抜き動作の実行を判断する際に、封止された改質器を含む閉空間内の圧力値を直接的に検知する圧力検知器の検知圧力を用いたが、上記閉空間内の圧力を間接的に検知する方法として、上記圧力値と相関する封止動作後の経過時間に基づき上記圧抜き動作を実行する形態を採用しても構わない。また、上記閉空間内の圧力を間接的に検知する方法として、温度検知器51の検知温度に基づき圧抜き動作を実行する形態を採用しても構わない。なお、上記閉空間内の圧力を間接的に検知する方法を採用した場合は、圧抜き動作の停止判定も、上記経過時間や温度検知器の検知温度に基づき実行される形態が採用される。   In the second embodiment, when the execution of the pressure release operation is determined, the detection pressure of the pressure detector that directly detects the pressure value in the closed space including the sealed reformer is used. However, as a method for indirectly detecting the pressure in the closed space, a form in which the pressure release operation is executed based on an elapsed time after the sealing operation correlated with the pressure value may be adopted. Further, as a method for indirectly detecting the pressure in the closed space, a mode in which a pressure releasing operation is executed based on the temperature detected by the temperature detector 51 may be adopted. In addition, when the method of indirectly detecting the pressure in the closed space is employed, a mode in which the determination of stopping the pressure release operation is also performed based on the elapsed time and the temperature detected by the temperature detector is employed.

[変形例2]
次に、本実施の形態3に係る水素生成装置100の変形例について、説明する。実施の形態3の水素生成装置は、上記補圧動作を実行する前に待機状態に移行する形態を採用したが、本変形例においては、制御器が、補圧動作を少なくとも1回実行された後に待機状態に移行することを特徴とする。これにより、従来のように圧抜き動作を必要としない温度に低下する(つまり、圧抜き動作が完了する)まで起動できないこということがなくなり、従来よりも、より高い温度で起動を開始することが可能となり、起動性が向上する。
[Modification 2]
Next, a modification of the hydrogen generator 100 according to Embodiment 3 will be described. The hydrogen generation apparatus according to the third embodiment employs a mode of shifting to a standby state before executing the above-described pressure-compensating operation. However, in this modification, the controller performs the pressure-compensating operation at least once. It shifts to a standby state later, It is characterized by the above-mentioned. As a result, it is no longer possible to start up until the temperature drops to a temperature that does not require the pressure release operation (that is, the pressure release operation is completed) as before, and start up at a higher temperature than before. Is possible, and the startability is improved.

本変形例は、圧抜き動作を最初に実行してから最後の圧抜き動作を実行開始するまでの間において、水素生成装置が、待機状態への移行条件の臨界値に到達するような場合に採用される。例えば、改質器1及びバイパス経路25を介して燃焼器4に流入する原料ガスで燃焼開始する形態において、上記待機状態への移行条件として改質器1に原料ガスを燃焼開始のために供給しても改質器1で炭素析出しない温度であることが好ましい。ここで、圧抜き動作が実行される改質器の温度域に原料ガスが炭素析出しない温度の臨界値を有する改質触媒である場合、上記移行条件を上記臨界値(例えば、ルテニウム系改質触媒では500℃)以下でかつ最後の圧抜き動作が実行開始される改質器の温度(例えば、450℃)以上の所定の閾値温度とする。一例として、改質触媒が、ルテニウム系触媒である場合、原料ガスからの炭素析出が停止する臨界値が500℃であり、水素生成装置100の水素生成運転中の改質器の制御温度を650℃前後とする場合、圧抜き動作が必要となる温度域が、630℃〜450℃程度となる。そこで、待機状態への移行条件は、改質器の温度値が500℃以下450℃以上の所定の温度閾値(例えば、480℃)以下になることとすることで、本変形例の水素生成装置が実現される。   This modification is used when the hydrogen generator reaches the critical value of the transition condition to the standby state between the time when the pressure releasing operation is first executed and the time when the last pressure releasing operation is started. Adopted. For example, in a mode in which combustion starts with the raw material gas flowing into the combustor 4 via the reformer 1 and the bypass path 25, the raw material gas is supplied to the reformer 1 for starting combustion as the transition condition to the standby state. Even so, it is preferably a temperature at which carbon does not precipitate in the reformer 1. Here, when the reforming catalyst has a critical value of a temperature at which the raw material gas does not deposit in the temperature range of the reformer where the depressurization operation is performed, the transition condition is set to the critical value (for example, ruthenium-based reforming). It is set to a predetermined threshold temperature not higher than 500 ° C. for the catalyst and not lower than the temperature of the reformer at which the final depressurization operation starts (for example, 450 ° C.). As an example, when the reforming catalyst is a ruthenium-based catalyst, the critical value at which carbon deposition from the raw material gas stops is 500 ° C., and the control temperature of the reformer during the hydrogen generation operation of the hydrogen generator 100 is set to 650. When the temperature is around 0 ° C., the temperature range in which the pressure release operation is required is about 630 ° C. to 450 ° C. Accordingly, the condition for shifting to the standby state is that the temperature value of the reformer is not more than a predetermined temperature threshold value (for example, 480 ° C.) of 500 ° C. or less and 450 ° C. or more. Is realized.

[変形例3]
次に、本実施の形態3に係る水素生成装置100の他の変形例について説明する。上記実施の形態3の水素生成装置は、改質器1の下流において大気と連通する連通路に設けられた第2弁(第2弁42)を開放することが圧抜き動作を実行したが、改質器1の上流において改質器と大気と連通させる連通路に設けられた第2弁を開放することで、上記圧抜き動作を実行するよう構成されていることを特徴とする。本変形例の水素生成装置によれば、改質器1の下流の連通路を開放して圧抜き動作を実行する場合に比べて、水素生成装置内のガス経路に含まれる一酸化炭素の排出量が低減される。これは、改質器1より下流のガス経路には一酸化炭素を含む水素含有ガスが充填されているが、改質器1より上流の経路には、原料ガス、水蒸気、水等の流体が存在し、圧抜き動作においてこれらが優先的に排出されるからである。
[Modification 3]
Next, another modification of the hydrogen generator 100 according to Embodiment 3 will be described. In the hydrogen generator of Embodiment 3 described above, opening the second valve (second valve 42) provided in the communication path communicating with the atmosphere downstream of the reformer 1 performed a pressure release operation. The depressurization operation is performed by opening a second valve provided in a communication path communicating with the reformer and the atmosphere upstream of the reformer 1. According to the hydrogen generator of this modification, compared with the case where the pressure release operation is performed by opening the downstream communication passage of the reformer 1, the discharge of carbon monoxide contained in the gas path in the hydrogen generator is performed. The amount is reduced. This is because the gas path downstream of the reformer 1 is filled with a hydrogen-containing gas containing carbon monoxide, but the path upstream of the reformer 1 contains a fluid such as a raw material gas, water vapor, or water. This is because they are preferentially discharged in the pressure release operation.

[水素生成装置の構成]
次に、本変形例に係る水素生成装置の構成について説明する。図5は、本変形例に係る水素生成装置の概略構成を示す模式図である。
[Configuration of hydrogen generator]
Next, the configuration of the hydrogen generator according to this modification will be described. FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a hydrogen generator according to this modification.

図5に示すように、本変形例に係る水素生成装置100は、実施の形態1に係る水素生成装置100と基本的構成は同じであるため、以下では相違点のみ説明する。   As shown in FIG. 5, the hydrogen generator 100 according to the present modification has the same basic configuration as the hydrogen generator 100 according to Embodiment 1, and therefore only the differences will be described below.

本変形例に係る水素生成装置100では、脱臭器11が第1弁41よりも上流の原料ガス供給路21に設けられている。脱臭器11は、原料ガスに含まれる臭気成分を除去するように構成されており、例えば、活性炭やフィルターを有していてもよい。なお、本実施の形態においては、脱臭器11は、原料ガス供給器5と第1弁41との間に設けられているが、第1弁41よりも上流の原料ガス供給路21であれば、いずれの箇所に配設されても構わない。例えば、原料ガス供給器5の上流であっても構わない。   In the hydrogen generator 100 according to this modification, the deodorizer 11 is provided in the source gas supply path 21 upstream of the first valve 41. The deodorizer 11 is configured to remove odorous components contained in the raw material gas, and may have, for example, activated carbon or a filter. In the present embodiment, the deodorizer 11 is provided between the source gas supply unit 5 and the first valve 41, but if the source gas supply path 21 is upstream of the first valve 41. It may be arranged at any location. For example, it may be upstream of the source gas supply unit 5.

また、原料ガス供給路21の第1弁41と改質器1との間には、原料ガス供給路21より分岐した圧抜き経路28が設けられ、その下流端は、回収水タンク12に接続されている。また、圧抜き経路28の途中には、その開閉動作により圧抜き経路28を通流する原料ガス等のガスの通流を許可/阻止する第2弁42Aが設けられている。第2弁42Aは「第2弁」の一例である。   Further, a pressure relief path 28 branched from the source gas supply path 21 is provided between the first valve 41 of the source gas supply path 21 and the reformer 1, and its downstream end is connected to the recovered water tank 12. Has been. A second valve 42A is provided in the middle of the pressure relief path 28 to permit / block the flow of gas such as a raw material gas that flows through the pressure relief path 28 by its opening and closing operation. The second valve 42A is an example of a “second valve”.

回収水タンク12は、大気開放されており、燃焼器4と燃焼排ガス経路27を介して接続されていて、燃焼器4で生成された燃焼排ガス中に含まれる水を回収するように構成されている。具体的には、回収水タンク12は、燃焼排ガス経路27を通流する間に凝縮された水を蓄えるように構成されている。なお、燃焼排ガス経路27の途中に凝縮器等と設けて、該凝縮器で凝縮された水を貯える構成としてもよい。   The recovered water tank 12 is open to the atmosphere, is connected to the combustor 4 via the combustion exhaust gas path 27, and is configured to recover water contained in the combustion exhaust gas generated by the combustor 4. Yes. Specifically, the recovered water tank 12 is configured to store water condensed while flowing through the combustion exhaust gas passage 27. In addition, it is good also as a structure which provides a condenser etc. in the middle of the combustion exhaust gas path | route 27, and stores the water condensed with this condenser.

そして、このように構成された本変形例に係る水素生成装置100では、制御器10は、上記実施の形態3と同様に圧抜き動作を実行する点は同じであるが、この圧抜き動作において、第2弁42に代えて、第2弁42Aを作動させるように構成されている点が異なる。   And in the hydrogen generator 100 according to this modified example configured as described above, the controller 10 is the same in that the depressurization operation is performed in the same manner as in the third embodiment. The difference is that the second valve 42A is operated in place of the second valve 42.

このため、本変形例においては、「連通路」は、原料ガス供給路21と圧抜き経路28で構成される。   For this reason, in the present modification, the “communication path” is composed of the source gas supply path 21 and the pressure release path 28.

なお、本変形例においては、制御器10は、第2弁42Aを作動させるように構成したが、これに限定されず、制御器10は、第2弁42及び第2弁42Aの両方を作動させるように構成してもよい。   In the present modification, the controller 10 is configured to operate the second valve 42A. However, the present invention is not limited to this, and the controller 10 operates both the second valve 42 and the second valve 42A. You may comprise.

[変形例4]
次に、上記変形例4に係る水素生成装置100について、図6及び図7を参照しながら説明する。
[Modification 4]
Next, the hydrogen generator 100 according to Modification 4 will be described with reference to FIGS. 6 and 7.

図6及び図7は、変形例3に係る水素生成装置100の変形例である本変形例4における水素生成装置100の概略構成を示す模式図である。詳細には、図6(A)は、変形例4−1の水素生成装置100を示し、図6(B)は、変形例4−2の水素生成装置100を示し、図6(C)は、変形例4−3の水素生成装置100を示す。また、図7(A)は、変形例4−4の水素生成装置100を示し、図7(B)は、変形例4−5の水素生成装置100を示し、図7(C)は、変形例4−6の水素生成装置100を示す。なお、図9及び図10において、一部を省略している。   6 and 7 are schematic diagrams illustrating a schematic configuration of the hydrogen generator 100 according to Modification 4 which is a modification of the hydrogen generator 100 according to Modification 3. FIG. Specifically, FIG. 6 (A) shows the hydrogen generator 100 of Modification 4-1, FIG. 6 (B) shows the hydrogen generator 100 of Modification 4-2, and FIG. The hydrogen generator 100 of the modification 4-3 is shown. FIG. 7A shows the hydrogen generator 100 of Modification 4-4, FIG. 7B shows the hydrogen generator 100 of Modification 4-5, and FIG. 7C shows the modification. The hydrogen generator 100 of Example 4-6 is shown. 9 and 10 are partially omitted.

図6及び図7に示すように、本変形例4−1〜6の水素生成装置100は、実施の形態4に係る水素生成装置100と基本的構成は同じであるが、原料ガス供給路21の接続先(すなわち、下流端)と、圧抜き経路28の接続元(すなわち、上流端)が異なる。しかしながら、上記いずれの変形例においても、上記圧抜き経路28は、改質器1よりも上流で、かつ第1弁41または第3弁43よりも下流の経路に設けられている点を特徴としている。   As shown in FIGS. 6 and 7, the hydrogen generators 100 of the modified examples 4-1 to 6 have the same basic configuration as the hydrogen generator 100 according to the fourth embodiment, but the raw material gas supply path 21. The connection destination (i.e., the downstream end) is different from the connection source (i.e., the upstream end) of the pressure relief path 28. However, in any of the above modifications, the pressure relief path 28 is provided in a path upstream of the reformer 1 and downstream of the first valve 41 or the third valve 43. Yes.

具体的には、図6(A)〜(C)に示すように、本変形例4−1〜3の水素生成装置100では、ともに、原料ガス供給路21の下流端は、水蒸気供給路23に接続されている。また、変形例4−1においては、圧抜き経路28の上流端は、原料ガス供給路21の第1弁41の下流側の経路に接続されていて、変形例4−2においては、水供給路22の第3弁43の下流側の経路に接続されていて、変形例4−3においては、第1弁41及び第3弁43よりも下流の経路(水蒸気供給路23)の途中に接続されている。   Specifically, as shown in FIGS. 6A to 6C, in the hydrogen generators 100 of Modifications 4 to 1 to 3, the downstream end of the raw material gas supply path 21 is the water vapor supply path 23. It is connected to the. In the modified example 4-1, the upstream end of the pressure relief path 28 is connected to the path on the downstream side of the first valve 41 of the source gas supply path 21, and in the modified example 4-2, the water supply It is connected to a path downstream of the third valve 43 of the path 22, and in the modified example 4-3, connected to a path downstream of the first valve 41 and the third valve 43 (water vapor supply path 23). Has been.

また、図7(A)〜(C)に示すように、本変形例4−4〜6の水素生成装置100では、ともに、原料ガス供給路21の上流端は、蒸発器2に接続されている。また、変形例4−4においては、圧抜き経路28の上流端は、原料ガス供給路21の第1弁41の下流側の経路に接続されていて、変形例4−5においては、水供給路22の第3弁43の下流側の経路に接続されていて、変形例4−6においては、第1弁41及び第3弁43よりも下流の経路(水蒸気供給路23)の途中に接続されている。   Further, as shown in FIGS. 7A to 7C, in the hydrogen generators 100 of Modifications 4-4 to 6-6, the upstream end of the source gas supply path 21 is connected to the evaporator 2. Yes. In Modification 4-4, the upstream end of the pressure relief path 28 is connected to a path downstream of the first valve 41 of the source gas supply path 21, and in Modification 4-5, water supply It is connected to the path downstream of the third valve 43 of the path 22, and in Modification 4-6, it is connected to the path downstream of the first valve 41 and the third valve 43 (water vapor supply path 23). Has been.

このように構成された本変形例4−1〜6の水素生成装置100においても、変形例3に係る水素生成装置100と同様の作用効果を奏する。   Also in the hydrogen generators 100 of the present modified examples 4-1 to 6 configured as described above, the same effects as the hydrogen generator 100 according to the modified example 3 are achieved.

(実施の形態4)
本発明の実施の形態4は、水素利用機器が燃料電池である形態を例示したものである。
(Embodiment 4)
The fourth embodiment of the present invention exemplifies a mode in which the hydrogen utilization device is a fuel cell.

本発明の実施の形態4に係る燃料電池システムは、実施の形態1に係る水素生成装置と、水素生成装置より供給される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、を備える。   A fuel cell system according to Embodiment 4 of the present invention includes the hydrogen generator according to Embodiment 1 and a fuel cell that generates power using a hydrogen-containing gas supplied from the hydrogen generator.

さらに、このように構成された本実施の形態4の燃料電池システムにおいても、実施の形態1〜3、変形例1、及び変形例2に示した水素生成装置の原料ガスパージ動作、補圧動作及び圧抜き動作のいずれかが待機状態への移行タイミングも含め同様に実行されるよう構成されている。   Further, also in the fuel cell system of the fourth embodiment configured as described above, the raw material gas purge operation, the supplementary pressure operation of the hydrogen generator shown in the first to third embodiments, the first modification, and the second modification, and Any one of the depressurization operations is configured to be executed in the same manner including the transition timing to the standby state.

これにより、従来よりも、燃料電池システム内の水素生成装置がより高温の状態で起動処理が許可されるので、暖機に必要な時間が短縮され燃料電池システムの起動性が向上する。   As a result, the start-up process is permitted while the hydrogen generator in the fuel cell system is at a higher temperature than before, so that the time required for warm-up is shortened and the start-up performance of the fuel cell system is improved.

[燃料電池システムの構成]
次に、本実施の形態4に係る燃料電池システム200の構成について、図8を参照しながら説明する。図8は、本発明の実施の形態4に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
[Configuration of fuel cell system]
Next, the configuration of the fuel cell system 200 according to Embodiment 4 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 4 of the present invention.

図8に示すように、本実施の形態4に係る燃料電池システム200は、水素生成装置100と、燃料電池101と、カソード空気供給器13と、を備える。燃料電池101は、アノード102とカソード103を有している。また、燃料電池101には、アノード102に燃料ガスを供給するように構成された燃料ガス流路32とカソード103に酸化剤ガス(ここでは、空気)を供給するように構成された酸化剤ガス流路33が設けられている。   As shown in FIG. 8, the fuel cell system 200 according to the fourth embodiment includes a hydrogen generator 100, a fuel cell 101, and a cathode air supplier 13. The fuel cell 101 has an anode 102 and a cathode 103. Further, the fuel cell 101 is configured to supply a fuel gas to the anode 102, and an oxidant gas configured to supply an oxidant gas (here, air) to the cathode 103. A flow path 33 is provided.

燃料電池101の燃料ガス流路32の上流端は、燃料ガス供給路24を介して改質器1と接続されていて、その下流端は、アノードオフガス経路29を介して燃焼器4が接続されている。また、酸化剤ガス流路33の上流端は、カソード空気供給路30を介してカソード空気供給器13が接続されていて、その下流端は、カソードオフガス経路31が接続されている。   The upstream end of the fuel gas passage 32 of the fuel cell 101 is connected to the reformer 1 via the fuel gas supply passage 24, and the combustor 4 is connected to the downstream end thereof via the anode off-gas passage 29. ing. Further, the cathode air supply unit 13 is connected to the upstream end of the oxidant gas flow path 33 via the cathode air supply path 30, and the cathode off-gas path 31 is connected to the downstream end thereof.

燃料電池101では、アノード102に供給された燃料ガスと、カソードに供給された空気と、が電気化学的に反応して、電気と熱が発生する。そして、アノードで使用されなかった余剰の燃料ガスは、燃焼器4に供給され、カソードで使用されなかった余剰の酸化剤ガスは、燃料電池システム200外(大気中)に排出される。   In the fuel cell 101, the fuel gas supplied to the anode 102 and the air supplied to the cathode react electrochemically to generate electricity and heat. The surplus fuel gas that has not been used at the anode is supplied to the combustor 4, and the surplus oxidant gas that has not been used at the cathode is discharged out of the fuel cell system 200 (in the atmosphere).

また、バイパス経路25は、燃料ガス供給路24の第4弁44の下流側の経路と、アノードオフガス経路29とを接続している。また、アノードオフガス経路29の途中には、気液分離器7が設けられている。   Further, the bypass path 25 connects the downstream path of the fourth valve 44 of the fuel gas supply path 24 and the anode off-gas path 29. A gas-liquid separator 7 is provided in the middle of the anode off gas path 29.

さらに、制御器10は、本実施の形態4においては、水素生成装置100だけではなく、燃料電池システム200を構成する他の機器を制御するように構成されている。そして、制御器10が、実施の形態1〜3、変形例1及び変形例2に示した水素生成装置の原料ガスパージ動作、補圧動作及び圧抜き動作のいずれかが待機状態への移行タイミングも含め同様に実行されるよう構成されている。   Furthermore, in the fourth embodiment, the controller 10 is configured to control not only the hydrogen generator 100 but also other devices that constitute the fuel cell system 200. Then, the controller 10 also has a timing when any one of the raw material gas purge operation, the supplementary pressure operation, and the depressurization operation of the hydrogen generator shown in the first to third embodiments, the first modification, and the second modification shifts to the standby state. It is comprised so that it may perform similarly including.

このため、本実施の形態4に係る燃料電池システム200は、実施の形態1乃至3、変形例1及び変形例2に係る水素生成装置100と同様の作用効果を奏する。   For this reason, the fuel cell system 200 according to Embodiment 4 has the same effects as the hydrogen generator 100 according to Embodiments 1 to 3, Modification 1 and Modification 2.

なお、本実施の形態4においては、実施の形態1に係る水素生成装置100を備える構成としたが、これに限定されず、変形例3及び変形例4に係る水素生成装置100の水素生成装置100のいずれかを備え、圧抜き動作を実行する際に、改質器1よりも上流に設けられた圧抜き経路を介して改質器1を含む閉空間内で上昇した圧力の一部を大気に開放する形態を採用しても構わない。   In addition, in this Embodiment 4, although it was set as the structure provided with the hydrogen generator 100 which concerns on Embodiment 1, it is not limited to this, The hydrogen generator of the hydrogen generator 100 which concerns on the modification 3 and the modification 4 When a pressure relief operation is performed, a part of the pressure that rises in the closed space including the reformer 1 via the pressure relief path provided upstream of the reformer 1 is provided. You may employ | adopt the form open | released to air | atmosphere.

[実施の形態1〜4に係る変形例]
上記実施の形態1〜4の水素生成装置及び燃料電池システムにおいては、水素生成装置100の水素生成運転停止後に原料ガスパージ、補圧動作、及び圧抜き動作のいずれかが実行されるよう構成されている形態として説明したが、上記3つの動作の少なくとも2以上の動作を組合せて実行される形態を採用しても構わない。ただし、上記組合せられた2以上の動作の中に圧抜き動作、及びパージ動作が含まれる場合、パージ動作よりも圧抜き動作が先行的に実行される形態であることが好ましい。
[Modifications According to Embodiments 1 to 4]
In the hydrogen generator and the fuel cell system according to Embodiments 1 to 4, the hydrogen generator 100 is configured to perform any one of the source gas purge, the supplementary pressure operation, and the pressure release operation after the hydrogen generation operation of the hydrogen generator 100 is stopped. However, a mode in which at least two of the above three operations are executed in combination may be adopted. However, when the pressure release operation and the purge operation are included in the combined two or more operations, it is preferable that the pressure release operation is executed in advance of the purge operation.

次に、その一例として、原料ガスパージ、補圧動作、及び圧抜き動作のいずれも実施する形態について説明する。   Next, as an example, an embodiment in which all of the raw material gas purge, the supplementary pressure operation, and the pressure release operation are performed will be described.

図9(A)及び図9(B)は、本変形例に係る水素生成装置100またはこれを備える燃料電池システムにおいて水素生成運転の停止動作及びその後に上記3動作を実行する際の動作フローの一例である、
まず、図9に示すように、実施の形態1と同様に、制御器10は、燃焼器4、原料ガス供給器5及び水供給器6の動作を停止させ(ステップS501)、また、第1弁41乃至第4弁44の弁を閉止させる(ステップS502)。これにより、水素生成装置100への原料ガス及び水の供給が停止し、水素生成装置100内の改質器1を含む経路の封止動作が行われる。
9 (A) and 9 (B) show the operation flow when performing the hydrogen generation operation stop operation and thereafter the above three operations in the hydrogen generation apparatus 100 according to this modification or the fuel cell system including the same. An example,
First, as shown in FIG. 9, as in the first embodiment, the controller 10 stops the operations of the combustor 4, the raw material gas supply device 5, and the water supply device 6 (step S501). The valves 41 to 44 are closed (step S502). Thereby, the supply of the raw material gas and water to the hydrogen generator 100 is stopped, and the operation of sealing the path including the reformer 1 in the hydrogen generator 100 is performed.

その後、空気供給器8からの空気供給動作を実行し、燃焼排ガス経路を流れる空気により水素生成装置100を冷却する(水素生成装置の冷却動作)。このとき、制御器10は、水素生成装置100の定格運転時の空気供給器8の操作量よりも大きい操作量となるように(すなわち、水素生成装置100の定格運転時の燃焼器4に供給される空気の供給量よりも多くなるように)空気供給器8を制御する。   Thereafter, an air supply operation from the air supplier 8 is executed, and the hydrogen generator 100 is cooled by the air flowing through the combustion exhaust gas path (cooling operation of the hydrogen generator). At this time, the controller 10 supplies an operation amount larger than the operation amount of the air supply device 8 during the rated operation of the hydrogen generator 100 (that is, supplied to the combustor 4 during the rated operation of the hydrogen generator 100). The air supply unit 8 is controlled so as to be larger than the air supply amount to be supplied.

そして、水素生成装置の冷却動作期間中に、図示されない計時器で上記封止動作を実行後の時間を検知し、所定の時間毎に周期的に圧抜き動作を繰返し実行する。そして、上記冷却動作期間中には、温度検知器51で改質器の温度t1を検知し(ステップS504)、この検知温度t1が待機可能温度以下(例えば、500℃以下)になると(ステップS505でYes)、空気供給器8の作動を停止する(ステップS506)。そして、水素生成装置100の停止処理が完了し、次の起動を待機する待機状態に移行する(ステップS507)。   Then, during the cooling operation period of the hydrogen generator, a time after the sealing operation is detected by a timer (not shown) is detected, and the depressurization operation is repeatedly executed periodically at predetermined time intervals. During the cooling operation period, the temperature detector 51 detects the temperature t1 of the reformer (step S504), and when the detected temperature t1 becomes a standby temperature or lower (for example, 500 ° C. or lower) (step S505). Yes), the operation of the air supply device 8 is stopped (step S506). Then, the stop process of the hydrogen generator 100 is completed, and a transition is made to a standby state waiting for the next activation (step S507).

そして、制御器10は、待機状態に移行後も、改質器1の温度(温度検知器51の検知温度)が、圧抜き動作が必要なくなる温度(例えば、450℃)に低下するまで上記圧抜き動作を実行する(ステップS508)。なお、上記圧抜き動作が必要なくなる温度は、圧抜き動作から次に実行する補圧動作への切替温度として定義される。そして、改質器1の温度(温度検知器51の検知温度)が、切替温度以下になった後は、実施の形態2の水素生成装置100の補圧動作(図3(B)のステップS211〜S212参照)が繰返し実行される(ステップS509)。そして、改質器1の温度(温度検知器51の検知温度)が、パージ可能温度以下になると、実施の形態1の水素生成装置の原料ガスパージ動作(図2のS109及びS110参照)が実行される(ステップS510)。そして、この原料ガスパージ動作完了後も、改質器1を含む閉空間の温度低下に伴い補圧動作が継続的に実行される(ステップS511)。   Then, the controller 10 keeps the pressure until the temperature of the reformer 1 (detected temperature of the temperature detector 51) drops to a temperature (for example, 450 ° C.) that does not require the depressurization operation even after shifting to the standby state. A pulling operation is executed (step S508). The temperature at which the pressure release operation is not required is defined as a switching temperature from the pressure release operation to the next supplementary pressure operation. Then, after the temperature of the reformer 1 (the temperature detected by the temperature detector 51) becomes equal to or lower than the switching temperature, the pressure compensation operation of the hydrogen generator 100 of the second embodiment (step S211 in FIG. 3B). To S212) are repeatedly executed (step S509). When the temperature of the reformer 1 (the temperature detected by the temperature detector 51) becomes equal to or lower than the purgeable temperature, the raw material gas purge operation (see S109 and S110 in FIG. 2) of the hydrogen generator of the first embodiment is performed. (Step S510). Then, even after the raw material gas purge operation is completed, the pressure compensation operation is continuously performed as the temperature of the closed space including the reformer 1 decreases (step S511).

なお、本変形例において説明した上記動作フローは、あくまで一例であり、水素生成装置100の水素生成運転停止後に実行される原料ガスパージ、補圧動作、及び圧抜き動作の少なくとも2以上の動作の組合せ及びその際の待機状態への移行タイミングは、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜設定される。   The above-described operation flow described in the present modification is merely an example, and a combination of at least two or more of the source gas purge, the supplementary pressure operation, and the depressurization operation performed after the hydrogen generation operation of the hydrogen generator 100 is stopped. And the transition timing to the standby state in that case is suitably set in the range which does not impair the meaning of this invention.

本発明に係る水素生成装置及びそれを備える燃料電池システムは、従来よりも、水素生成装置がより高温の状態で起動処理が許可されるので、暖機に必要な時間が短縮され起動性が向上することが可能になるため、燃料電池の技術分野で有用である。   The hydrogen generator according to the present invention and the fuel cell system including the hydrogen generator are allowed to start up when the hydrogen generator is at a higher temperature than before, so the time required for warm-up is shortened and the startability is improved. This is useful in the technical field of fuel cells.

1 改質器
2 蒸発器
3 着火器
4 燃焼器
5 原料ガス供給器
6 水供給器
7 気液分離器
8 空気供給器
9 水素生成装置本体
10 制御器
11 脱臭器
12 回収水タンク
13 カソード空気供給器
14 リモコン
21 原料ガス供給路
22 水供給路
23 水蒸気供給路
24 燃料ガス供給路
25 バイパス経路
26 燃焼空気供給路
27 燃焼排ガス経路
28 圧抜き経路
29 アノードオフガス経路
30 カソード空気供給路
31 カソードオフガス経路
32 燃料ガス流路
33 酸化剤ガス流路
41 第1弁
42 第2弁
42A 第2弁
43 第3弁
44 第4弁
51 温度検知器
100 水素生成装置
101 水素利用機器(燃料電池)
102 アノード
103 カソード
200 燃料電池システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reformer 2 Evaporator 3 Igniter 4 Combustor 5 Raw material gas supply 6 Water supply 7 Gas-liquid separator 8 Air supply 9 Hydrogen generator main body 10 Controller 11 Deodorizer 12 Recovery water tank 13 Cathode air supply 14 Remote controller 21 Raw material gas supply path 22 Water supply path 23 Water vapor supply path 24 Fuel gas supply path 25 Bypass path 26 Combustion air supply path 27 Combustion exhaust gas path 28 Depressurization path 29 Anode off-gas path 30 Cathode air supply path 31 Cathode off-gas path 31 32 Fuel gas flow path 33 Oxidant gas flow path 41 1st valve 42 2nd valve 42A 2nd valve 43 3rd valve 44 4th valve 51 Temperature detector 100 Hydrogen generator 101 Hydrogen utilization apparatus (fuel cell)
102 Anode 103 Cathode 200 Fuel Cell System

Claims (10)

原料ガスを用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器と、制御器と、を備え、前記改質器を含む経路を閉空間とする封止動作後に前記閉空間内の上昇した内圧を大気に開放する圧抜き動作、温度低下に伴う内圧低下を補うために前記閉空間にガスを補給する補圧動作、及び少なくとも前記改質器の内部を原料ガスで掃気する原料ガスパージ動作の少なくともいずれか一つを行うよう構成された水素生成装置であって、
前記制御器は、前記圧抜き動作の完了前、前記補圧動作の完了前、及び前記原料ガスパージ動作前のいずれかにおいて、前記水素生成装置の起動を待機する待機状態にする、水素生成装置。
A reformer that generates a hydrogen-containing gas by a reforming reaction using a raw material gas; and a controller, and the interior of the closed space rises after a sealing operation in which a path including the reformer is closed. A depressurization operation for releasing the internal pressure to the atmosphere, a supplemental pressure operation for replenishing the closed space with gas to compensate for a decrease in internal pressure due to a temperature decrease, and a raw material gas purge operation for scavenging at least the interior of the reformer with the raw material gas. A hydrogen generator configured to perform at least one of the following:
The controller is a hydrogen generator that is in a standby state waiting for activation of the hydrogen generator before completion of the depressurization operation, before completion of the supplementary pressure operation, or before the source gas purge operation.
前記制御器は、停止処理において前記補圧動作を実行し、前記待機状態に移行後も前記補圧動作を実行するよう構成されている、請求項1記載の水素生成装置。   The hydrogen generation apparatus according to claim 1, wherein the controller is configured to execute the supplementary pressure operation in a stop process and to execute the supplemental pressure operation even after shifting to the standby state. 前記制御器は、前記補圧動作の開始前に、前記水素生成装置を前記待機状態とするよう構成されている、請求項1記載の水素生成装置。   The hydrogen generator according to claim 1, wherein the controller is configured to put the hydrogen generator into the standby state before the start of the pressure compensation operation. 前記制御器は、停止処理において前記圧抜き動作を実行し、前記待機状態に移行後も前記圧抜き動作を実行するよう構成されている、請求項1記載の水素生成装置。   The hydrogen generator according to claim 1, wherein the controller is configured to execute the pressure releasing operation in a stop process and to execute the pressure releasing operation even after shifting to the standby state. 前記制御器は、前記圧抜き動作を開始前に、前記水素生成装置を前記待機状態とするよう構成されている、請求項1記載の水素生成装置。   The hydrogen generator according to claim 1, wherein the controller is configured to put the hydrogen generator into the standby state before starting the pressure release operation. 前記制御器は、前記原料ガスパージ動作の開始前に、前記水素生成装置を前記待機状態とするよう構成されている、請求項1記載の水素生成装置。   The hydrogen generator according to claim 1, wherein the controller is configured to put the hydrogen generator into the standby state before the start of the source gas purge operation. 前記制御器は、前記待機状態に移行前において、前記水素生成装置の起動を許可しないよう構成されている、請求項1記載の水素生成装置。   The hydrogen generation device according to claim 1, wherein the controller is configured not to permit activation of the hydrogen generation device before the transition to the standby state. 使用者の操作により前記水素生成装置の運転開始を指示する操作器を備え、
前記待機状態への移行前において使用者による前記操作器の操作により前記運転指示が入力された場合、
前記制御器は、前記水素生成装置への運転を許可しないよう構成されている、請求項1記載の水素生成装置。
An operating device for instructing the start of operation of the hydrogen generator by a user's operation;
When the operation instruction is input by the operation of the controller by the user before the transition to the standby state,
The hydrogen generator according to claim 1, wherein the controller is configured not to permit operation of the hydrogen generator.
請求項1〜8記載の水素生成装置と、
前記水素生成装置より供給される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、を備える燃料電池システム。
A hydrogen generator according to claim 1;
A fuel cell system comprising: a fuel cell that generates electric power using a hydrogen-containing gas supplied from the hydrogen generator.
前記操作器が前記燃料電池システムの運転開始を指示する操作器であり、
前記待機状態への移行前において使用者による前記操作器への操作により前記運転指示が入力された場合、
前記制御器は、前記燃料電池システムの運転開始を許可しない、請求項9記載の燃料電池システム。
The operating device is an operating device for instructing start of operation of the fuel cell system;
When the driving instruction is input by an operation on the controller by a user before the transition to the standby state,
The fuel cell system according to claim 9, wherein the controller does not permit the start of operation of the fuel cell system.
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