JP2015151327A - 水素生成装置、水素生成装置の運転方法、及び燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【課題】リサイクルガス流路の閉塞検知を確実に行うことができる水素生成装置、水素生成装置の運転方法、及び燃料電池システムを提供すること。
【解決手段】水添脱硫器1と、原料供給器2と、原料供給流路3と、改質器4と、燃料ガス流路5と、リサイクルガス流路6と、エジェクタ7と、圧力検知手段8と、制御器9とを備え、制御器9は、圧力検知手段8が検出する圧力値が、予め設定される第1所定値以下であれば、異常と判定する、水素生成装置100の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止するよう制御する。
【選択図】図1
【解決手段】水添脱硫器1と、原料供給器2と、原料供給流路3と、改質器4と、燃料ガス流路5と、リサイクルガス流路6と、エジェクタ7と、圧力検知手段8と、制御器9とを備え、制御器9は、圧力検知手段8が検出する圧力値が、予め設定される第1所定値以下であれば、異常と判定する、水素生成装置100の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止するよう制御する。
【選択図】図1
Description
本発明は、水素生成装置、水素生成装置の運転方法、及び燃料電池システム、特に水添脱硫により原料ガス中の硫黄化合物を除去する水素生成装置、水素生成装置の運転方法、及び燃料電池システムに関する。
燃料電池システムは、水素を含む燃料ガスと酸化剤ガスとしての空気を用いて発電する。水素を供給するためのインフラは整備されていないため、通常、改質器を有する水素生成装置が、天然ガスまたはLPG等を原料にして改質反応により水素を含む燃料ガスを生成する。
改質反応には、部分酸化、オートサーマル、水蒸気改質等の様々な方法がある。例えば、水蒸気改質反応は、原料となる天然ガスと水蒸気とをNi系、またはRu系といった貴金属系の改質触媒を用いて、600℃〜700℃程度の高温で反応させることにより、水素を主成分とした燃料ガスを生成するものである。
ここで、生成された燃料ガスの一部を原料ガスに混合するためのリサイクルガス流路に設けられた閉塞検知部で、リサイクルガス流路の閉塞を検知する水素生成装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
図15は、特許文献1に記載された従来の水素生成装置を示すもので、リサイクルガス流路6に閉塞検知部11が設けられている。閉塞検知部11は、温度検知器、圧力検知器、及び流量検知器の少なくとも一つから構成されている。リサイクルガス流路6に流れる水素を含む燃料ガスの温度、圧力、流量の少なくとも一つが、所定値もしくは所定範囲内を外れることを測定することでリサイクルガス流路6の閉塞を検知している。これにより、水添脱硫器1へ燃料ガスが適切に供給されるため、改質器4の内部にある改質触媒が、硫黄化合物で被毒して劣化することを防止することができる。
しかしながら、改質反応において触媒劣化を防ぐため、最低限必要な水蒸気量よりも多くの水蒸気を改質器におくるのが一般的である。その場合、燃料ガス中に水蒸気が多く含まれる。前記従来の構成では、リサイクルガス流路6を流れる燃料ガスの中には水蒸気が含まれているため、リサイクルガス流路6で凝縮水が生成され、凝縮水がリサイクルガス流路6に設けられている閉塞検知部11に付着し、閉塞検知部11がリサイクルガス流路6の閉塞を確実に検知できない恐れがあった。
そこで本発明は、前記従来の課題を解決するもので、リサイクルガス流路の閉塞検知を確実に行う水素生成装置及び燃料電池システムを提供することを目的とする。
上述した従来の課題を解決するために、第1の発明の水素生成装置は、原料ガス中の硫黄化合物を水素と反応させて除去する水添脱硫器と、原料ガスを昇圧して水添脱硫器に供
給する原料供給器と、原料供給器と水添脱硫器の間に設置される原料供給流路と、水添脱硫器を通過した原料ガスと水蒸気とを反応させて水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、改質器から燃料ガスを排出する燃料ガス流路と、燃料ガス流路から分岐して改質器から排出された燃料ガスの一部を原料供給流路に流入する原料ガスに混合するためのリサイクルガス流路と、原料供給流路とリサイクルガス流路との合流部に配置されたエジェクタと、原料供給流路の圧力を検知する圧力検知手段と、制御器とを備える水素生成装置である。そして、制御器は、圧力検知手段が検出する圧力値が、予め設定される第1所定値以下であれば、異常と判定する、水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止するよう制御する。
給する原料供給器と、原料供給器と水添脱硫器の間に設置される原料供給流路と、水添脱硫器を通過した原料ガスと水蒸気とを反応させて水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、改質器から燃料ガスを排出する燃料ガス流路と、燃料ガス流路から分岐して改質器から排出された燃料ガスの一部を原料供給流路に流入する原料ガスに混合するためのリサイクルガス流路と、原料供給流路とリサイクルガス流路との合流部に配置されたエジェクタと、原料供給流路の圧力を検知する圧力検知手段と、制御器とを備える水素生成装置である。そして、制御器は、圧力検知手段が検出する圧力値が、予め設定される第1所定値以下であれば、異常と判定する、水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止するよう制御する。
これにより、圧力検知手段は、エジェクタよりも上流に配置されるため、水蒸気を含んだガスが圧力検知手段内を流れず、水蒸気の凝縮水による圧力の誤測定を防止し、正しく圧力を検知することができるため、リサイクルガス流路の閉塞を確実に検知することができる。
第2の発明の水素生成装置は、原料ガス中の硫黄化合物を水素と反応させて除去する水添脱硫器と、原料ガスを昇圧して水添脱硫器に供給する原料供給器と、原料供給器と水添脱硫器の間に設置される原料供給流路と、水添脱硫器を通過した原料ガスと水蒸気とを反応させて水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、改質器から燃料ガスを排出する燃料ガス流路と、燃料ガス流路から分岐して改質器から排出された燃料ガスの一部を原料供給流路に流入する原料ガスに混合するためのリサイクルガス流路と、原料供給流路のリサイクルガス流路との合流部に配置されたエジェクタと、制御器と、を備える水素生成装置であって、制御器は、原料供給器の能力値又は消費電力が、予め設定される第2所定値以下であれば、異常と判定する、水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止するよう制御する。
これにより、リサイクルガス流路の閉塞を確実に検知することができる。さらに、圧力検知手段が不要であるため、コストを下げることができる。
第3の発明の水素生成装置において、第1の本発明の水素生成装置に第1開閉弁を備え、制御器は、圧力検知手段が検出する圧力値が、予め設定される第3所定値以下であれば、異常と判定する、水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止するよう制御する。
これにより、圧力検知手段は、エジェクタよりも上流に配置されるため、水蒸気を含んだガスが圧力検知手段内を流れず、水蒸気の凝縮水による圧力の誤測定を防止し、正しく圧力を検知することができるため、リサイクルガス流路の閉塞を確実に検知することができる。
第4の発明の水素生成装置において、第2の本発明の水素生成装置に第1開閉弁を備え、制御器は、原料供給器の能力値又は消費電力が、予め設定される第4所定値以下であれば、異常と判定する、水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止するよう制御する。
これにより、リサイクルガス流路の閉塞を確実に検知することができる。
第5の発明の水素生成装置は、原料ガス中の硫黄化合物を水素と反応させて除去する水添脱硫器と、原料ガスを昇圧して水添脱硫器に供給する原料供給器と、原料供給器と水添脱硫器の間に設置される原料供給流路と、水添脱硫器を通過した原料ガスと水蒸気とを反応させて水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、改質器から燃料ガスを排出する燃料ガ
ス流路と、燃料ガス流路から分岐して改質器から排出された燃料ガスの一部を原料供給流路に流入する原料ガスに混合するためのリサイクルガス流路と、原料供給流路とリサイクルガス流路との合流部に配置されたエジェクタと、原料供給流路の圧力を検知する圧力検知手段と、リサイクルガス流路に配置された第1開閉弁と、制御器とを備える水素生成装置である。そして、制御器は、第1開閉弁を開閉させた場合の圧力検知手段の検知する圧力値の変化量が、予め設定される第3所定値以下であれば、異常と判定する、水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止するよう制御する。
ス流路と、燃料ガス流路から分岐して改質器から排出された燃料ガスの一部を原料供給流路に流入する原料ガスに混合するためのリサイクルガス流路と、原料供給流路とリサイクルガス流路との合流部に配置されたエジェクタと、原料供給流路の圧力を検知する圧力検知手段と、リサイクルガス流路に配置された第1開閉弁と、制御器とを備える水素生成装置である。そして、制御器は、第1開閉弁を開閉させた場合の圧力検知手段の検知する圧力値の変化量が、予め設定される第3所定値以下であれば、異常と判定する、水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止するよう制御する。
これにより、リサイクルガス流路の閉塞を確実に検知することができる。
第6の発明の水素生成装置は、原料ガス中の硫黄化合物を水素と反応させて除去する水添脱硫器と、原料ガスを昇圧して水添脱硫器に供給する原料供給器と、原料供給器と水添脱硫器の間に設置される原料供給流路と、水添脱硫器を通過した原料ガスと水蒸気とを反応させて水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、改質器から燃料ガスを排出する燃料ガス流路と、燃料ガス流路から分岐して改質器から排出された燃料ガスの一部を原料供給流路に流入する原料ガスに混合するためのリサイクルガス流路と、原料供給流路のリサイクルガス流路との合流部に配置されたエジェクタと、リサイクルガス流路に配置された第1開閉弁と、制御器と、を備える水素生成装置である。そして、制御器は、第1開閉弁を開閉させた場合の原料供給器の能力値又は消費電力が、予め設定される第4所定値以下であれば、異常と判定する、水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止するよう制御する。
これにより、リサイクルガス流路の閉塞を確実に検知することができる。
第7の発明は、第1〜6の発明のいずれか1つの水素生成装置と、水素生成装置より供給される燃料ガスを用いて発電する発電装置とを備える。このような構成にすると、水素生成装置は適量の燃料ガスを触媒へ供給することができるため、安定した水添脱硫を行うことができる。水添脱硫が安定して行われると、発電装置の燃料である水素を安定して供給することができるため、長期間安定した発電を継続することができる。
第8の発明の水素生成装置は、原料ガス中の硫黄化合物を水素と反応させて除去する水添脱硫器と、原料ガスを昇圧して水添脱硫器に供給する原料供給器と、原料供給器と前記水添脱硫器の間に設置される原料供給流路と、水添脱硫器を通過した原料ガスと水蒸気とを反応させて水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、改質器から燃料ガスを排出する燃料ガス流路と、燃料ガス流路から分岐して改質器から排出された燃料ガスの一部を原料供給流路に流入する原料ガスに混合するためのリサイクルガス流路と、原料供給流路のリサイクルガス流路との合流部に配置されたエジェクタと、原料供給流路の圧力を検知する圧力検知手段とを備える水素生成装置の運転方法である。そして、圧力検知手段が検出する圧力値が、予め設定される第1所定値以下であれば、異常と判定する、水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止する。
これにより、圧力検知手段は、エジェクタよりも上流に配置されるため、水蒸気を含んだガスが圧力検知手段内を流れず、水蒸気の凝縮水による圧力の誤測定を防止し、正しく圧力を検知することができるため、リサイクルガス流路の閉塞を確実に検知することができる。
第9の発明の水素生成装置は、原料ガス中の硫黄化合物を水素と反応させて除去する水添脱硫器と、原料ガスを昇圧して水添脱硫器に供給する原料供給器と、原料供給器と水添脱硫器の間に設置される原料供給流路と、水添脱硫器を通過した原料ガスと水蒸気とを反応させて水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、改質器から燃料ガスを排出する燃料ガ
ス流路と、燃料ガス流路から分岐して改質器から排出された燃料ガスの一部を原料供給流路に流入する原料ガスに混合するためのリサイクルガス流路と、原料供給流路のリサイクルガス流路との合流部に配置されたエジェクタと、を備える水素生成装置の運転方法である。そして、原料供給器の能力値又は消費電力が、予め設定される第2所定値以下であれば、異常と判定する、水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止する。
ス流路と、燃料ガス流路から分岐して改質器から排出された燃料ガスの一部を原料供給流路に流入する原料ガスに混合するためのリサイクルガス流路と、原料供給流路のリサイクルガス流路との合流部に配置されたエジェクタと、を備える水素生成装置の運転方法である。そして、原料供給器の能力値又は消費電力が、予め設定される第2所定値以下であれば、異常と判定する、水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止する。
これにより、リサイクルガス流路の閉塞を確実に検知することができる。さらに、圧力検知手段が不要であるため、コストを下げることができる。
第10の発明は、第3の発明における、リサイクルガス流路の閉塞を検知する水素生成装置の運転方法である。圧力検知手段が検出する圧力値が、予め設定される第3所定値以下であれば、異常と判定する、水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止するよう制御する。
これにより、圧力検知手段は、エジェクタよりも上流に配置されるため、水蒸気を含んだガスが圧力検知手段内を流れず、水蒸気の凝縮水による圧力の誤測定を防止し、正しく圧力を検知することができるため、リサイクルガス流路の閉塞を確実に検知することができる。
第11の発明は、第4の発明における、リサイクルガス流路の閉塞を検知する水素生成装置の運転方法である。原料供給器の能力値又は消費電力が、予め設定される第4所定値以下であれば、異常と判定する、水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止するよう制御する。
これにより、リサイクルガス流路の閉塞を確実に検知することができる。
第12の発明の水素生成装置は、原料ガス中の硫黄化合物を水素と反応させて除去する水添脱硫器と、原料ガスを昇圧して水添脱硫器に供給する原料供給器と、原料供給器と水添脱硫器の間に設置される原料供給流路と、水添脱硫器を通過した原料ガスと水蒸気とを反応させて水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、改質器から燃料ガスを排出する燃料ガス流路と、燃料ガス流路から分岐して改質器から排出された燃料ガスの一部を原料供給流路に流入する原料ガスに混合するためのリサイクルガス流路と、原料供給流路とリサイクルガス流路との合流部に配置されたエジェクタと、原料供給流路の圧力を検知する圧力検知手段と、リサイクルガス流路に配置された第1開閉弁と、を備える水素生成装置の運転方法である。そして、第1開閉弁を開閉させた場合の圧力検知手段の検知する圧力値の変化量が、予め設定される第3所定値以下であれば、異常と判定する、水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止する。
これにより、リサイクルガス流路の閉塞を確実に検知することができる。
第13の発明の水素生成装置は、原料ガス中の硫黄化合物を水素と反応させて除去する水添脱硫器と、原料ガスを昇圧して水添脱硫器に供給する原料供給器と、原料供給器と水添脱硫器の間に設置される原料供給流路と、水添脱硫器を通過した原料ガスと水蒸気とを反応させて水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、改質器から燃料ガスを排出する燃料ガス流路と、燃料ガス流路から分岐して改質器から排出された燃料ガスの一部を原料供給流路に流入する原料ガスに混合するためのリサイクルガス流路と、原料供給流路のリサイクルガス流路との合流部に配置されたエジェクタと、リサイクルガス流路に配置された第1開閉弁と、を備える水素生成装置の運転方法である。そして、第1開閉弁を開閉させた場合の原料供給器の能力値又は消費電力が、予め設定される第4所定値以下であれば、異
常と判定する、水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止する。
常と判定する、水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止する。
これにより、リサイクルガス流路の閉塞を確実に検知することができる。
本発明の水素生成装置及び燃料電池システムによれば、従来に比べ、リサイクルガス流路の閉塞検知を確実に行うことができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一又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。また、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している場合がある。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における水素生成装置の構成を示すブロック図である。
図1は、本発明の実施の形態1における水素生成装置の構成を示すブロック図である。
図1に示すように、水添脱硫器1と、原料供給器2と、原料供給流路3と、改質器4と、燃料ガス流路5と、リサイクルガス流路6と、エジェクタ7と、圧力検知手段8と、制御器9と、第1開閉弁10とを備えている。
水添脱硫器1は、改質器4に供給される原料ガス中の硫黄化合物を除去する。水添脱硫器1は、容器に水添脱硫用の脱硫剤が充填され構成される。水添脱流用の脱硫剤は、例えば、原料ガス中の硫黄化合物を硫化水素に変換するCoMo系触媒と、その下流に設けられる、硫化水素を吸着除去する硫黄吸着剤であるZnO系触媒、またはCuZn系触媒とで構成される。なお、水添脱硫用の脱硫剤は、本例に限定されるものではなく、硫黄化合物を硫化水素に変換する機能と硫化水素を吸着する機能を共に有するCuZn系触媒のみ
で構成されても構わない。
で構成されても構わない。
原料供給器2は、水添脱硫器1へ供給する原料ガスの流量を調整する機器であり、例えば、昇圧器と流量調整弁により構成されるが、これらのいずれか一方により構成されてもよい。昇圧器は、例えば、昇圧器にかかる負荷(圧力)の大きさによって吐出する流量が変わる可変容積型ポンプや、昇圧器にかかる負荷(圧力)の変動に影響を受けずに特定の流量を吐出する定容積型ポンプが用いられるが、これに限定されるものではない。また、原料ガスは、原料ガス供給源より供給される。原料ガス源は、所定の供給圧を有しており、例えば、原料ガスボンベ、原料ガスインフラ等が挙げられる。
原料供給流路3は、原料供給器2と水添脱硫器1の間に設けられる流路である。
改質器4は、原料ガスを用いて水素を含む燃料ガスを生成する。具体的には、改質器4内の改質触媒部(図示せず)において、原料ガスが改質反応して、水素を含む燃料ガスが生成される。原料ガスを水蒸気と反応させて、一酸化炭素と水素にする水蒸気改質方式を例に挙げると、図1には示されていないが、改質触媒部を加熱する燃焼器、水蒸気を生成する蒸発器、及び蒸発器に水を供給する水供給器が設けられる。なお、原料ガスは、メタンを主成分とする都市ガス、天然ガス、LPG等の少なくとも炭素及び水素から構成される有機化合物を含むガスである。なお、水蒸気改質方式の改質器を用いて説明したが、この限りではなく、酸素と原料ガスの一部を反応させて一酸化炭素と水素を得る部分酸化方式や水蒸気改質方式と部分酸化方式を組み合わせたオートサーマル方式の改質器を用いても構わない。
燃料ガス流路5は、改質器4で生成された燃料ガスを外部の装置(例えば、燃料電池)に流すための流路である。
リサイクルガス流路6は、燃料ガス流路5を流れる燃料ガスの一部を原料供給流路3に供給するための流路である。リサイクルガス流路6の上流端は、燃料ガス流路5の経路の途中に接続されている。例えば、改質器4の下流に燃料ガス中の一酸化炭素を低減するCO低減器を設けた場合、リサイクルガス流路6の上流端は、改質器4とCO低減器との間の流路に接続されていてもよいし、CO低減器に接続されていてもよいし、CO低減器の下流に接続されていてもよい。なお、CO低減器が、シフト反応により一酸化炭素を低減する変成器と、酸化反応及びメタン化反応の少なくともいずれか一方により一酸化炭素を低減するCO除去器とを備える場合、燃料ガス流路5の上流端を変成器とCO除去器との間の流路に接続するよう構成しても構わない。改質器4で生成され燃料ガス流路5を流れる燃料ガスは、水蒸気を多く含むため、リサイクルガス流路6に供給される燃料ガスも同様に水蒸気を多く含む。リサイクルガス流路6は、エジェクタ7(後述する)に接続される。
エジェクタ7は、エジェクタ7の内部で原料供給流路3を流れる原料ガスの流速を上げることで、リサイクルガス流路6から燃料ガスの一部を吸入し原料ガスと燃料ガスの一部とを混合して水添脱硫器1へ供給する。圧力検知手段8は、原料供給器2とエジェクタ7との間に設けられ、原料供給流路3を流れるガスの圧力を測定する。
制御器9は、制御機能を有するものであればよく、演算処理部(図示せず)と、制御プログラムを記憶する記憶部(図示せず)とを備える。演算処理部としては、MPU、CPUが例示される。記憶部としては、メモリーが例示される。制御器は、集中制御を行う単独の制御器で構成されていてもよく、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器で構成されていてもよい。
第1開閉弁10は、リサイクルガス流路6に設けられていて、第1開閉弁10を閉止することでリサイクルガス流路6内のリサイクルガスの流れを止めたり、第1開閉弁10を開放することでリサイクルガス流路6内のリサイクルガスの流れを開始したりする。第1開閉弁10は、電磁弁のように電力により駆動するものでもよいし、ガス圧により駆動するようなものでもよい。リサイクルガス流路6内の流路を閉止したり開放したりできるのであれば、第1開閉弁10はいかなる構成でも構わない。
このように構成された水素生成装置100の動作について、以下に説明する。
原料供給器2から排出された原料ガスは、リサイクルガス流路6を経由した燃料ガス(以下、リサイクルガス)と合流し、水添脱硫器1へ供給される。
水添脱硫器1へ供給されたリサイクルガスは改質器4に供給される原料ガス中の硫黄化合物を除去するために使用される。硫黄化合物が除去された原料ガスは、改質器4へ供給され、改質器4で水素を含む燃料ガスとなる。生成された燃料ガスは一部が、リサイクルガス流路6とエジェクタ7を介して循環するようになっている。
リサイクルガス流路6が閉塞していない場合、エジェクタ7と水添脱硫器1と改質器4には原料供給器2から供給される所定の原料ガス流量とリサイクルガス流路6を経由したリサイクルガス流量を足した合計のガス流量が流れる。そのため、エジェクタ7と水添脱硫器1と改質器4の圧力損失は、合計のガス流量が流れるときの第1圧力損失となる。一方、リサイクルガス流路6が閉塞していている場合、エジェクタ7と水添脱硫器1と改質器4には原料供給器2から供給される所定の原料ガス流量のみが流れる。そのため、エジェクタ7と水添脱硫器1と改質器4の圧力損失は、原料ガス流量が流れるときの第2圧力損失となる。このとき、第1圧力損失>第2圧力損失の関係がある。
エジェクタ7と水添脱硫器1と改質器4の圧力損失が大きくなると、圧力検知手段8が測定する圧力は、大きくなり、一方、エジェクタ7と水添脱硫器1と改質器4の圧力損失が小さくなると、圧力検知手段8が測定する圧力は、小さくなる。
図2は、本実施の形態1の水素生成装置100のリサイクルガス流路6の閉塞検知の動作を示すフローチャートである。この動作は制御器9の制御によって実行される。
まず、水素生成装置100は、第1開閉弁10が開いた状態で、改質器4で水素を含む燃料ガスを生成し、リサイクルガス流路6にはリサイクルガスが流れている(スタート)。
図2に示すように、制御器9は、圧力検知手段8が検知した圧力値を取得する(S101)。次に、制御器9は、圧力検知手段8が検知した圧力値が予め定められる第1所定値以下であるか比較する(S102)。圧力検知手段8が検知した圧力値が予め定められる第1所定値以下であれば(S102でYes)、制御器9は、リサイクルガス流路6が閉塞していると判定し、異常をユーザーに報知する(S103)。なお、これに限らず、リサイクルガス流路6が閉塞していると判定する、水素生成装置100の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止する動作を1つ実行すればよく、本実施の形態で記載した組み合わせに限らない。圧力検知手段8が検知した圧力値が予め定められる第1所定値より大きければ(S102でNo)、制御器9は、S102とS101を繰り返す。
S103は、具体的には、制御器9が、記憶部(図示せず)に記憶された原料ガス流量と、リサイクルガス流路6が閉塞している時の原料供給流路3の圧力値である第1所定値の対応関係を示すグラフを参照し、圧力検知手段8が取得した圧力値と比較する。
第1所定値は、リサイクルガス流路6が閉塞していない時の原料供給流路3の圧力と、リサイクルガス流路6が閉塞した時の原料供給流路3の圧力の間の値である。
図3は、原料ガス流量と、原料供給流路3の圧力値である第1所定値の対応関係を示すグラフである。原料ガス流量をQ,原料供給流路3の圧力値をPとする。一般的に所定の流路を通過するガス流量が増大、減少するとそれに応じて所定の流路の圧力損失も増大、減少する。そのため、リサイクルガス流路6が閉塞しているか、閉塞していないかを判断する第1の所定値もエジェクタ7と水添脱硫器1と改質器4を通過する原料ガス流量の増大、減少にあわせて増大、減少するように設定するのが良い。
リサイクルガス流路6が閉塞していない場合、エジェクタ7と水添脱硫器1と改質器4には原料供給器2から供給される所定の原料ガス流量とリサイクルガス流路6を経由したリサイクルガス流量を足した合計のガス流量が流れる。一方、リサイクルガス流路6が閉塞していている場合、エジェクタ7と水添脱硫器1と改質器4には原料供給器2から供給される所定の原料ガス流量のみが流れる。そのため、リサイクルガス流路6が閉塞していている場合、エジェクタ7と水添脱硫器1と改質器4を流れるガス流量は減少する。
リサイクルガス流路6が閉塞していない場合、エジェクタ7と水添脱硫器1と改質器4には原料供給器2から供給される所定の原料ガス流量とリサイクルガス流路6を経由したリサイクルガス流量を足した合計のガス流量が流れる。一方、リサイクルガス流路6が閉塞していている場合、エジェクタ7と水添脱硫器1と改質器4には原料供給器2から供給される所定の原料ガス流量のみが流れる。そのため、リサイクルガス流路6が閉塞していている場合、エジェクタ7と水添脱硫器1と改質器4を流れるガス流量は減少する。
エジェクタ7と水添脱硫器1と改質器4を流れるガス流量が小さくなると、圧力検知手段8が測定する圧力は、小さくなる。原料供給器2が、所定の原料ガス流量(例えばQ1)を供給しているとき、リサイクルガス流路6が閉塞していない場合の原料供給流路3の圧力値はP1となり、リサイクルガス流路6が閉塞している場合、原料供給流路3の圧力値はP2となり、圧力が低下する。つまり、原料供給流路3の圧力値はP2以下となる場合、リサイクルガス流路6は閉塞している。制御器9は、圧力検知手段8が検知した圧力値が、ある原料流量において、第1所定値以下である場合、リサイクルガス流路6の閉塞を検知する。ただし、これに限らず、原料ガスとリサイクルガスの混合ガス流量と原料供給流路3の第1所定値の対応関係を示すグラフでもよいし、同等の対応関係を示すことができるガス流量と第1所定値の関係グラフであればよい。
また、第1所定値は、原料ガス流量、原料ガスとリサイクルガスの混合ガス流量、又はそれらに相当するガス流量に応じて、変動しているが、それに限らず、ガス流量と圧力のテーブルでもよいし、固定値でもよい。
本実施の形態における水素生成装置100の構成をとると、リサイクルガス流路6の閉塞を確実に検知することができる。なお、リサイクルガス流路6の閉塞とは、リサイクルガスの流れが完全に塞がれていると定義してもよいし、リサイクルガス流路6の少なくとも一部が塞がれ、リサイクルガスの流量が閉塞していない場合に比べ、低下している状態と定義してもよい。つまり、どの程度のリサイクルガス流路6の閉塞を検知するかは、適宜設定される。
さらに、圧力検知手段8は、エジェクタ7よりも上流に配置されるため、水蒸気を含んだガスが圧力検知手段8内を流れず、水蒸気の凝縮水による圧力の誤測定を防止し、正しく圧力を検知することができる。
次に、第1開閉弁を閉止しリサイクルガス流路6の閉塞を検知する運転方法について、図4を用いて説明する。
図4は、本実施の形態1の水素生成装置100における第1開閉弁10を閉止し、リサイクルガス流路6の閉塞検知の動作を示すフローチャートである。この動作は制御器9の制御によって実行される。
まず、水素生成装置100は、第1開閉弁10が解放された状態で、改質器4で水素を含む燃料ガスを生成し、リサイクルガス流路6にはリサイクルガスが流れている(スタート)。
図4に示すように、制御器9は、圧力検知手段8が検知した第1圧力値を取得する(S201)。次に、制御器9は、第1開閉弁10を閉止させ(S202)、圧力検知手段8が検知した第2圧力値を取得する(S203)。その後、S203で取得した第2圧力値とS201で取得した第1圧力値との圧力差が、予め定められる第3所定値以下であるか比較する(S204)。S203で取得した第2圧力値とS201で取得した第1圧力値との圧力差、が予め定められる第3所定値以下であれば(S204でYes)、制御器9は、リサイクルガス流路6が閉塞していると判定する、水素生成装置100の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止する(S205)。制御器9は、リサイクルガス流路6が閉塞していると判定し、例えば、改質器4の昇温動作及び改質器4での燃料ガスの生成動作を停止させ、水素生成装置100の運転を停止させてもよい。なお、これに限らず、リサイクルガス流路6が閉塞していると判定する、水素生成装置100の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止する動作を1つ実行すればよく、本実施の形態で記載した組み合わせに限らない。
S203で取得した第2圧力値とS201で取得した第1圧力値との圧力差が、予め定められる第3所定値より大きければ(S204でNo)、制御器9は、S206へ移行し、第1開閉弁10を開放する。その後、S201へ戻り、リサイクルガス流路6の閉塞検知動作を行う。なお、制御器9は、S206からS201の動作を数回繰り返してもよいし、定期的に繰り返しても、また、一度のみ行ってもよい。
S203は、具体的には、制御器9が、記憶部(図示せず)に記憶された原料ガス流量と、第1開閉弁10を閉じたときの原料供給流路3の第1圧力値と、第1開閉弁10を解放したときの原料供給流路3の第2圧力値の圧力差の対応関係を示すテーブルを参照し、圧力検知手段8が取得した圧力値と比較する。
第3所定値は、第1開閉弁10を閉じたときの原料供給流路3の第1圧力値と、第1開閉弁10を解放したときの原料供給流路3の第2圧力値の圧力差である。第3所定値は、リサイクルガス流路6が閉塞していない時の原料供給流路3の圧力差と、リサイクルガス流路6が閉塞した時の原料供給流路3の圧力差の間の値である。
図5は、原料ガス流量と、第1開閉弁10を閉じたときの原料供給流路3の第1圧力値と第1開閉弁10を解放したときの原料供給流路3の第2圧力値の圧力差である第3所定値の対応関係を示すテーブルである。原料ガス流量をQ,第1開閉弁10を閉じたときの原料供給流路3の第1圧力値と第1開閉弁10を解放したときの原料供給流路3の第2圧力値の圧力差をΔPとする。圧力検知手段8が検知した第2圧力値と第1圧力値の圧力値差ΔPが、ある原料ガス流量において、第3所定値以下である場合、リサイクルガス流路6は閉塞している。例えば、原料ガス流量がQ2からQ3の間である場合において、圧力検知手段8が検知した第2圧力値と第1圧力値の圧力値差ΔPが、ΔP2以下であれば、リサイクルガス流路6は閉塞している。ただし、テーブルは、これに限らず、原料ガスとリサイクルガスの混合ガス流量と第3所定値の対応関係を示すテーブルでもよいし、同等の対応関係を示すことができるガス流量と第3所定値の関係テーブルであればよい。
また、第3所定値は、原料ガス流量、原料ガスとリサイクルガスの混合ガス流量、又はそれらに相当するガス流量に応じて、テーブルを有するが、それに限らず、ガス流量と圧力差のグラフでもよいし、固定値でもよい。
本実施の形態における水素生成装置100の構成をとると、第1開閉弁の開閉のタイミングでリサイクルガス流路6の閉塞を検知することができるため、閉塞検知を実施したいタイミングで確実にリサイクルガス流路6の閉塞を検知することができる。
(変形例1)
図6は、実施の形態1における水素生成装置100の第1変形例を示すブロック図である。圧力検知手段8が、エジェクタ7の下流に配置される点が図1に示す水素生成装置100と異なる。
図6は、実施の形態1における水素生成装置100の第1変形例を示すブロック図である。圧力検知手段8が、エジェクタ7の下流に配置される点が図1に示す水素生成装置100と異なる。
圧力検知手段8が、エジェクタ7の下流に配置されるため、圧力検知手段8は、エジェクタ7の圧力損失は見られなくなるが、圧力検知手段8は、水添脱硫器1と改質器4の圧力損失の変化を検知することができるため、リサイクルガス流路6の閉塞検知において、図1に示す水素生成装置100と同等の効果が得られる。
本実施の形態における水素生成装置101の構成をとると、リサイクルガス流路6の閉塞を確実に検知することができる。なお、リサイクルガス流路6の閉塞とは、リサイクルガスの流れが完全に塞がれていると定義してもよいし、リサイクルガス流路6の少なくとも一部が塞がれ、リサイクルガスの流量が閉塞していない場合に比べ、低下している状態と定義してもよい。つまり、どの程度のリサイクルガス流路6の閉塞を検知するかは、適宜設定される。
さらに、エジェクタ7の下流に配置される構成をとると、水蒸気を含むリサイクルガスと乾燥している原料ガスの混合ガスの圧力を測定するため、リサイクルガス流路6内の圧力を測定するよりも、水蒸気の凝縮水による圧力の誤測定を抑えることができ、正しく圧力を検知することができる。
(実施の形態2)
実施の形態2における水素生成装置の構成について図7を用いて説明する。図7は、本発明の実施の形態2における水素生成装置の構成を示すブロック図である。なお、実施の形態1と同様の構成要素については同一符号を付与し、その説明はここでは省略する。
実施の形態2における水素生成装置の構成について図7を用いて説明する。図7は、本発明の実施の形態2における水素生成装置の構成を示すブロック図である。なお、実施の形態1と同様の構成要素については同一符号を付与し、その説明はここでは省略する。
図7に示す水素生成装置102においては、制御器9が、原料供給器2の能力値に基づいて、リサイクルガス流路6の閉塞を検知する点で実施の形態1と異なっている。
原料供給器2の能力値とは、原料供給器2に印加する直流電圧、 直流電流などで、所定のガス流量を排出するために、制御器9から原料供給器2に与えられる制御入力信号のことである。
本実施の形態における水素生成装置102を構成する各機器の動作は、実施の形態1と同様であるため説明を省略するが、制御器9が、原料供給器2の能力値に基づいて、リサイクルガス流路6の閉塞を検知する動作が異なる。
図8は、原料供給器2が原料供給流路3の圧力により吐出する流量が変化する可変容積型ポンプである場合の圧力(P)と流量(Q)の関係を示している。図8を用いて、原料供給器2の能力値又は消費電力に基づいてリサイクルガス流路6の閉塞を検知する方法について説明する。
原料供給流路3の圧力により吐出する流量が変化する可変容積型ポンプを用いる場合、圧力(P)と流量(Q)の関係は、リサイクルガス流路6の閉塞により、エジェクタ7と水添脱硫器1と改質器4の圧力損失が小さくなるため、原料供給流路3の圧力が低下する
。このとき、同じの能力値では、流量が流れすぎるため、能力値は低下する。さらに、リサイクルガス流路6が閉塞していない場合の原料供給流路3の圧力をP2とすると、リサイクルガス流路6が閉塞している場合、エジェクタ7と水添脱硫器1と改質器4にはリサイクルガスが流れず、若しくはリサイクルガス流量が減少し、原料ガスとの混合ガス流量が減少するため、エジェクタ7と水添脱硫器1と改質器4の圧力損失は低下し、原料供給流路3の圧力はP1となる(P1<P2の関係がある)。原料供給器2が同じ原料ガス流量Q1を流すとき、原料供給流路3の圧力はP2からP1へ減少するため、原料供給器2の能力値は、それに伴い低下する。
。このとき、同じの能力値では、流量が流れすぎるため、能力値は低下する。さらに、リサイクルガス流路6が閉塞していない場合の原料供給流路3の圧力をP2とすると、リサイクルガス流路6が閉塞している場合、エジェクタ7と水添脱硫器1と改質器4にはリサイクルガスが流れず、若しくはリサイクルガス流量が減少し、原料ガスとの混合ガス流量が減少するため、エジェクタ7と水添脱硫器1と改質器4の圧力損失は低下し、原料供給流路3の圧力はP1となる(P1<P2の関係がある)。原料供給器2が同じ原料ガス流量Q1を流すとき、原料供給流路3の圧力はP2からP1へ減少するため、原料供給器2の能力値は、それに伴い低下する。
図9は、本実施の形態2の水素生成装置102のリサイクルガス流路6の閉塞検知の動作を示すフローチャートである。この動作は制御器9の制御によって実行される。
図9に示すように、制御器9は、原料供給器2の能力値を取得する(S301)。次に、制御器9は、取得した原料供給器2の能力値が予め定められる第2所定値以下であるか比較する(S302)。取得した原料供給器2の能力値が予め定められる第2所定値以下であれば(S302でYes)、制御器9は、リサイクルガス流路6が閉塞していると判定する、水素生成装置102の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止する(S303)。制御器9は、リサイクルガス流路6が閉塞していると報知し、例えば、改質器4の昇温動作及び改質器4での燃料ガスの生成動作を停止させ、水素生成装置102の運転を停止させてもよい。なお、これに限らず、リサイクルガス流路6が閉塞していると判定する、水素生成装置102の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止する動作を1つ実行すればよく、本実施の形態で記載した組み合わせに限らない。
図9に示すように、制御器9は、原料供給器2の能力値を取得する(S301)。次に、制御器9は、取得した原料供給器2の能力値が予め定められる第2所定値以下であるか比較する(S302)。取得した原料供給器2の能力値が予め定められる第2所定値以下であれば(S302でYes)、制御器9は、リサイクルガス流路6が閉塞していると判定する、水素生成装置102の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止する(S303)。制御器9は、リサイクルガス流路6が閉塞していると報知し、例えば、改質器4の昇温動作及び改質器4での燃料ガスの生成動作を停止させ、水素生成装置102の運転を停止させてもよい。なお、これに限らず、リサイクルガス流路6が閉塞していると判定する、水素生成装置102の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止する動作を1つ実行すればよく、本実施の形態で記載した組み合わせに限らない。
取得した原料供給器2の能力値又は消費電力が予め定められる第2所定値より大きければ(S302でNo)、制御器9は、S302とS301を繰り返す。
S303は、具体的には、制御器9が、具体的には、制御器9が、記憶部(図示せず)に記憶されたある閉塞時の原料供給器2の第2所定値を参照し、制御器9が取得した能力値と比較する。
第2所定値は、リサイクルガス流路6が閉塞していない時の原料供給器2の能力値と、リサイクルガス流路6が閉塞した時の原料供給器2の能力値の間の値である。ただし、第2所定値は固定値に限らず、あるガス流量における原料供給器2の能力値のテーブルでもよいし、グラフでも良い。
本実施の形態における水素生成装置102の構成をとると、リサイクルガス流路6の閉塞を確実に検知することができる。さらに、圧力検知手段8が不要であるため、コストを下げることができる。
(実施の形態3)
実施の形態3における水素生成装置の構成について図10を用いて説明する。図10は、実施の形態3における水素生成装置の構成を示すブロック図である。なお、実施の形態2と同様の構成要素については同一符号を付与し、その説明はここでは省略する。
実施の形態3における水素生成装置の構成について図10を用いて説明する。図10は、実施の形態3における水素生成装置の構成を示すブロック図である。なお、実施の形態2と同様の構成要素については同一符号を付与し、その説明はここでは省略する。
図10に示す水素生成装置103においては、リサイクルガス流路6に第1開閉弁10が設けられている点で実施の形態2と異なっている。
本実施の形態における水素生成装置103を構成する各機器の動作は、実施の形態2と同様であるため説明を省略するが、制御器9が、第1開閉弁10を開閉したときの原料供給器2の検知する消費電力の変化量により、リサイクルガス流路6の閉塞を検知する動作が異なる。
図11は、原料供給器2が定容積型ポンプである場合の圧力(P)と消費電力(W)の関係を示している。図11を用いて、原料供給器2の消費電力に基づいてリサイクルガス流路6の閉塞を検知する方法について説明する。原料供給器2が定容積型ポンプである場合、原料供給器2が同じ原料ガス流量を流すとき、原料供給流路3の圧力がP2からP1へ減少すると、原料供給器2の消費電力は、それに伴い低下する。
図12は、本実施の形態3の水素生成装置103における第1開閉弁10を閉止し、リサイクルガス流路6の閉塞検知の動作を示すフローチャートである。この動作は制御器9の制御によって実行される。
まず、水素生成装置103は、第1開閉弁10を解放し、改質器4で水素を含む燃料ガスを生成し、リサイクルガス流路6にはリサイクルガスが流れている(スタート)。
図12に示すように、制御器9は、原料供給器2の第1消費電力を取得する(S401)。次に、制御器9は、第1開閉弁10を閉止させ(S402)、原料供給器2の第2消費電力を取得する(S403)。その後、S403で取得した第2消費電力とS401で取得した第1消費電力との変化量が、予め定められる第4所定値以下であるか比較する(S404)。
S403で取得した第2消費電力とS401で取得した第1消費電力との変化量が、予め定められる第4所定値以下であれば(S404でYes)、制御器9は、リサイクルガス流路6が閉塞していると判定する、水素生成装置103の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止する(S405)。制御器9は、水素生成装置103の状態を報知し、例えば、改質器4の昇温動作及び改質器4での燃料ガスの生成動作を停止させ、水素生成装置103の運転を停止させてもよい。なお、これに限らず、リサイクルガス流路6が閉塞していると判定する、水素生成装置103の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止する動作を1つ実行すればよく、本実施の形態で記載した組み合わせに限らない。S403で取得した第2消費電力とS401で取得した第1消費電力との変化量が、予め定められる第4所定値より大きければ(S404でNo)、制御器9は、S406へ移行し、第1開閉弁10を開放する。その後、S401へ戻り、リサイクルガス流路6の閉塞検知動作を行う。なお、制御器9は、S406からS401の動作を数回繰り返してもよいし、定期的に繰り返しても、また、一度のみ行ってもよい。
S404は、具体的には、制御器9が、記憶部(図示せず)に記憶されたリサイクルガス流路6が閉塞している時の原料供給器2の消費電力と、リサイクルガス流路6が閉塞してない時の原料供給器2の消費電力の差の対応関係を示すグラフを参照し、第1開閉弁10を閉じたときの原料供給器2の第1消費電力と、第1開閉弁10を解放したときの原料供給器2の第2消費電力の差と比較する。
第4所定値は、リサイクルガス流路6が閉塞した時の原料供給器2の消費電力と、リサイクルガス流路6が閉塞していない時の原料供給記の消費電力の差の間の値である。
図13は、第1開閉弁10を閉じたときの原料供給器2の第1消費電力と、第1開閉弁10を解放したときの原料供給器2の第2消費電力の差(ΔW)と、第1開閉弁10を閉じたときの原料供給流路3の圧力と、第1開閉弁10を解放したときの原料供給流路3の圧力の差(ΔP)を示すグラフである。原料供給器2が検知した第2消費電力と第1消費電力の差が、第4所定値以下である場合、リサイクルガス流路6は閉塞している。ただし、第4所定値はグラフに限らず、原料供給流路3の圧力差(ΔP)における原料供給器2の消費電力差のテーブルでもよいし、固定値でも良い。
本実施の形態における水素生成装置103の構成をとると、リサイクルガス流路6の閉塞を確実に検知することができる。
(実施の形態4)
実施の形態4における燃料電池システムの構成について図14を用いて説明する。図14は、本発明の実施の形態4における水素生成装置の構成を示すブロック図である。なお、実施の形態1〜3と同様の構成要素については同一符号を付与し、その説明はここでは省略する。図4に示す燃料電池システム300においては、水素生成装置104から排出された燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池200をさらに備えている点で実施の形態1〜3と異なっている。
実施の形態4における燃料電池システムの構成について図14を用いて説明する。図14は、本発明の実施の形態4における水素生成装置の構成を示すブロック図である。なお、実施の形態1〜3と同様の構成要素については同一符号を付与し、その説明はここでは省略する。図4に示す燃料電池システム300においては、水素生成装置104から排出された燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池200をさらに備えている点で実施の形態1〜3と異なっている。
燃料電池200は、水素生成装置104から排出された燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する。燃料電池200は、いずれの種類の燃料電池であってもよく、例えば、高分子電解質形燃料電池(PEFC)、固体酸化物形燃料電池(SOFC)または、りん酸形燃料電池(PAFC)等を用いることができる。
実施の形態1から実施の形態4のいずれかの水素生成装置104は適量の水素を含んだ燃料ガスを触媒へ供給することができるため、安定した水添脱硫を行うことができる。
本実施の形態における燃料電池システム300の構成をとると、水添脱硫が安定して行われ、燃料電池200の燃料である水素を安定して供給することができるため、長期間安定した発電を継続することが可能となる。
本発明の水素生成装置、水素生成装置の運転方法、及び燃料電池システムは、従来よりもリサイクルガス流路の閉塞検知を正確に行うことができる。
1 水添脱硫器
2 原料供給器
3 原料供給流路
4 改質器
5 燃料ガス流路
6 リサイクルガス流路
7 エジェクタ
8 圧力検知手段
9 制御器
10 第1開閉弁
11 閉塞検知部
100 水素生成装置
101 水素生成装置
102 水素生成装置
103 水素生成装置
104 水素生成装置
200 燃料電池
300 燃料電池システム
2 原料供給器
3 原料供給流路
4 改質器
5 燃料ガス流路
6 リサイクルガス流路
7 エジェクタ
8 圧力検知手段
9 制御器
10 第1開閉弁
11 閉塞検知部
100 水素生成装置
101 水素生成装置
102 水素生成装置
103 水素生成装置
104 水素生成装置
200 燃料電池
300 燃料電池システム
Claims (13)
- 原料ガス中の硫黄化合物を水素と反応させて除去する水添脱硫器と、
原料ガスを昇圧して前記水添脱硫器に供給する原料供給器と、
前記原料供給器と前記水添脱硫器の間に設置される原料供給流路と、
前記水添脱硫器を通過した原料ガスと水蒸気とを反応させて水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、
前記改質器から燃料ガスを排出する燃料ガス流路と、
前記燃料ガス流路から分岐して前記改質器から排出された燃料ガスの一部を前記原料供給流路に流入する原料ガスに混合するためのリサイクルガス流路と、
前記原料供給流路と前記リサイクルガス流路との合流部に配置されたエジェクタと、
前記原料供給流路の圧力を検知する圧力検知手段と、
制御器と
を備える水素生成装置であって、
前記制御器は、前記圧力検知手段が検出する圧力値が、予め設定される第1所定値以下であれば、異常と判定する、前記水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止するよう制御する、
水素生成装置。 - 原料ガス中の硫黄化合物を水素と反応させて除去する水添脱硫器と、
原料ガスを昇圧して前記水添脱硫器に供給する原料供給器と、
前記原料供給器と前記水添脱硫器の間に設置される原料供給流路と、
前記水添脱硫器を通過した原料ガスと水蒸気とを反応させて水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、
前記改質器から燃料ガスを排出する燃料ガス流路と、
前記燃料ガス流路から分岐して前記改質器から排出された燃料ガスの一部を前記原料供給流路に流入する原料ガスに混合するためのリサイクルガス流路と、
前記原料供給流路の前記リサイクルガス流路との合流部に配置されたエジェクタと、
制御器と、
を備える水素生成装置であって、
前記制御器は、前記原料供給器の能力値又は消費電力が、予め設定される第2所定値以下であれば、異常と判定する、前記水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止するよう制御する、
水素生成装置。 - 前記リサイクルガス流路に配置された第1開閉弁を備え、
前記制御器は、前記第1開閉弁を開閉させた場合の前記圧力検知手段の検知する圧力値の変化量が、予め設定される第3所定値以下であれば、異常と判定する、前記水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止するよう制御する、請求項1に記載の水素生成装置。 - 前記リサイクルガス流路に配置された第1開閉弁を備え、
前記制御器は、前記第1開閉弁を開閉させた場合の前記原料供給器の能力値又は消費電力の変化量が、予め設定される第4所定値以下であれば、異常と判定する、前記水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止するよう制御する、請求項2に記載の水素生成装置。 - 原料ガス中の硫黄化合物を水素と反応させて除去する水添脱硫器と、
原料ガスを昇圧して前記水添脱硫器に供給する原料供給器と、
前記原料供給器と前記水添脱硫器の間に設置される原料供給流路と、
前記水添脱硫器を通過した原料ガスと水蒸気とを反応させて水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、
前記改質器から燃料ガスを排出する燃料ガス流路と、
前記燃料ガス流路から分岐して前記改質器から排出された燃料ガスの一部を前記原料供給流路に流入する原料ガスに混合するためのリサイクルガス流路と、
前記原料供給流路と前記リサイクルガス流路との合流部に配置されたエジェクタと、
前記原料供給流路の圧力を検知する圧力検知手段と、
前記リサイクルガス流路に配置された第1開閉弁と、
制御器と
を備える水素生成装置であって、
前記制御器は、前記第1開閉弁を開閉させた場合の前記圧力検知手段の検知する圧力値の変化量が、予め設定される第3所定値以下であれば、異常と判定する、前記水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止するよう制御する、
水素生成装置。 - 原料ガス中の硫黄化合物を水素と反応させて除去する水添脱硫器と、
原料ガスを昇圧して前記水添脱硫器に供給する原料供給器と、
前記原料供給器と前記水添脱硫器の間に設置される原料供給流路と、
前記水添脱硫器を通過した原料ガスと水蒸気とを反応させて水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、
前記改質器から燃料ガスを排出する燃料ガス流路と、
前記燃料ガス流路から分岐して前記改質器から排出された燃料ガスの一部を前記原料供給流路に流入する原料ガスに混合するためのリサイクルガス流路と、
前記原料供給流路の前記リサイクルガス流路との合流部に配置されたエジェクタと、
前記リサイクルガス流路に配置された第1開閉弁と、
制御器と、
を備える水素生成装置であって、
前記制御器は、前記第1開閉弁を開閉させた場合の前記原料供給器の能力値又は消費電力が、予め設定される第4所定値以下であれば、異常と判定する、前記水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止するよう制御する、
水素生成装置。 - 請求項1〜6に記載の水素生成装置と、
前記水素生成装置から排出された燃料ガスと酸化剤ガスと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。 - 原料ガス中の硫黄化合物を水素と反応させて除去する水添脱硫器と、
原料ガスを昇圧して前記水添脱硫器に供給する原料供給器と、
前記原料供給器と前記水添脱硫器の間に設置される原料供給流路と、
前記水添脱硫器を通過した原料ガスと水蒸気とを反応させて水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、
前記改質器から燃料ガスを排出する燃料ガス流路と、
前記燃料ガス流路から分岐して前記改質器から排出された燃料ガスの一部を前記原料供給流路に流入する原料ガスに混合するためのリサイクルガス流路と、
前記原料供給流路の前記リサイクルガス流路との合流部に配置されたエジェクタと、
前記原料供給流路の圧力を検知する圧力検知手段と、
を備える水素生成装置の運転方法であって、
前記圧力検知手段が検出する圧力値が、予め設定される第1所定値以下であれば、異常と判定する、前記水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止する、
水素生成装置の運転方法。 - 原料ガス中の硫黄化合物を水素と反応させて除去する水添脱硫器と、
原料ガスを昇圧して前記水添脱硫器に供給する原料供給器と、
前記原料供給器と前記水添脱硫器の間に設置される原料供給流路と、
前記水添脱硫器を通過した原料ガスと水蒸気とを反応させて水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、
前記改質器から燃料ガスを排出する燃料ガス流路と、
前記燃料ガス流路から分岐して前記改質器から排出された燃料ガスの一部を前記原料供給流路に流入する原料ガスに混合するためのリサイクルガス流路と、
前記原料供給流路の前記リサイクルガス流路との合流部に配置されたエジェクタと、
を備える水素生成装置の運転方法であって、
前記原料供給器の能力値又は消費電力が、予め設定される第2所定値以下であれば、異常と判定する、前記水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止する、水素生成装置の運転方法。 - 前記リサイクルガス流路に配置された第1開閉弁を備え、
前記第1開閉弁を開閉させた場合の前記圧力検知手段の検知する圧力値の変化量が、予め設定される第3所定値以下であれば、異常と判定する、前記水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止する、請求項3に記載の水素生成装置の運転方法。 - 前記リサイクルガス流路に配置された第1開閉弁を備え、
前記第1開閉弁を開閉させた場合の前記原料供給器の能力値又は消費電力が、予め設定される第4所定値以下であれば、異常と判定する、前記水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止する、請求項4に記載の水素生成装置の運転方法。 - 原料ガス中の硫黄化合物を水素と反応させて除去する水添脱硫器と、
原料ガスを昇圧して前記水添脱硫器に供給する原料供給器と、
前記原料供給器と前記水添脱硫器の間に設置される原料供給流路と、
前記水添脱硫器を通過した原料ガスと水蒸気とを反応させて水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、
前記改質器から燃料ガスを排出する燃料ガス流路と、
前記燃料ガス流路から分岐して前記改質器から排出された燃料ガスの一部を前記原料供給流路に流入する原料ガスに混合するためのリサイクルガス流路と、
前記原料供給流路と前記リサイクルガス流路との合流部に配置されたエジェクタと、
前記原料供給流路の圧力を検知する圧力検知手段と、
前記リサイクルガス流路に配置された第1開閉弁と、
を備える水素生成装置の運転方法であって、
前記第1開閉弁を開閉させた場合の前記圧力検知手段の検知する圧力値の変化量が、予め設定される第3所定値以下であれば、異常と判定する、前記水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止する、
水素生成装置の運転方法。 - 原料ガス中の硫黄化合物を水素と反応させて除去する水添脱硫器と、
原料ガスを昇圧して前記水添脱硫器に供給する原料供給器と、
前記原料供給器と前記水添脱硫器の間に設置される原料供給流路と、
前記水添脱硫器を通過した原料ガスと水蒸気とを反応させて水素を含む燃料ガスを生成する改質器と、
前記改質器から燃料ガスを排出する燃料ガス流路と、
前記燃料ガス流路から分岐して前記改質器から排出された燃料ガスの一部を前記原料供
給流路に流入する原料ガスに混合するためのリサイクルガス流路と、
前記原料供給流路の前記リサイクルガス流路との合流部に配置されたエジェクタと、
前記リサイクルガス流路に配置された第1開閉弁と、
を備える水素生成装置の運転方法であって、
前記第1開閉弁を開閉させた場合の前記原料供給器の能力値又は消費電力が、予め設定される第4所定値以下であれば、異常と判定する、前記水素生成装置の状態若しくは異常を報知する、又は運転を停止する、
水素生成装置の運転方法。
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