JP2018090461A - Hydrogen production apparatus, and operational method thereof - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent degradation of a catalyst caused by its excessive temperature rise regardless of a flow rate and composition of a gas discharged from a CO reducer in a hydrogen production apparatus using a raw material containing propane and butane as main components.SOLUTION: A hydrogen production apparatus 101 includes a raw material supply unit 3, a reformer 1, a CO reducer 2, a combustion chamber 4, a combustion air supply unit 5, an igniter 6, a flame detector 7, a heater 8, and a controller 20. When the raw material supply unit 3 stops and the combustion air supply unit 5 supplies air to the combustion chamber 4 at start-up of the hydrogen production apparatus 101, the controller 20 makes the heater 8 begin heating and the igniter 6 ignite. When the flame detector 7 detects flame before a first time after the heater 8 begins heating, the heater 8 stops heating. Therefore, the temperature rise of a catalyst is stopped and the discharge of a gas from the catalyst is stopped. Because combustion in the combustion chamber 4 is thus stopped, degradation of the catalyst caused by its excessive temperature rise is prevented.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、炭化水素を主成分とする原料を改質して水素含有ガスを生成する水素生成装置とその運転方法に関するものであり、詳しくは、起動時に水素生成装置から排出される原料を燃焼させて水素生成装置の各触媒を加熱する水素生成装置とその運転方法に関するものである。   The present invention relates to a hydrogen generation apparatus that reforms a raw material mainly composed of hydrocarbons to generate a hydrogen-containing gas, and an operation method thereof, and more specifically, combustion of a raw material discharged from the hydrogen generation apparatus at start-up The present invention relates to a hydrogen generation apparatus that heats each catalyst of the hydrogen generation apparatus and an operation method thereof.

燃料電池の発電時の燃料として用いる水素含有ガスは、一般的なインフラガスとして整備されていないため、燃料電池システムは、通常、水素生成装置を備える。この水素生成装置は、一般的なインフラであるLPガス、都市ガス、あるいは天然ガスを、改質器で改質反応させて水素含有ガスを生成する。   Since a hydrogen-containing gas used as fuel at the time of power generation of a fuel cell is not maintained as a general infrastructure gas, a fuel cell system usually includes a hydrogen generator. In this hydrogen generator, LP gas, city gas, or natural gas, which is a general infrastructure, is reformed by a reformer to generate a hydrogen-containing gas.

水素生成装置で行う改質反応としては、例えば、水蒸気改質反応が一般的である。この水蒸気改質反応では、原料となるLPガスと水蒸気とを、Ni系、Ru系またはRh系等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水素含有ガスを生成する。   As a reforming reaction performed in the hydrogen generator, for example, a steam reforming reaction is generally used. In this steam reforming reaction, LP gas, which is a raw material, and steam are reacted at a high temperature of about 600 ° C. to 700 ° C. by using a reforming catalyst such as a Ni-based, Ru-based, or Rh-based material, thereby generating hydrogen. Generates hydrogen-containing gas as the main component.

また、改質器の改質触媒を水蒸気改質反応に必要な温度にするために、燃焼器で改質器を加熱している。また、改質器では副反応として一酸化炭素を生成するため、一酸化炭素が燃料電池のアノード触媒を被毒して電圧を低下させる場合(例えば、固体高分子形燃料電池の場合)は、CO低減器を改質器の下流側に設けている。   Further, in order to bring the reforming catalyst of the reformer to a temperature necessary for the steam reforming reaction, the reformer is heated by the combustor. In addition, since carbon monoxide is produced as a side reaction in the reformer, when carbon monoxide poisons the anode catalyst of the fuel cell to lower the voltage (for example, in the case of a polymer electrolyte fuel cell), A CO reducer is provided downstream of the reformer.

このCO低減器は、一酸化炭素と水蒸気を反応させて一酸化炭素の濃度を低減するCO変成触媒と、一酸化炭素と酸素を反応させて一酸化炭素を酸化除去する選択酸化触媒とを備える場合が多い。   This CO reducer includes a CO conversion catalyst that reduces the concentration of carbon monoxide by reacting carbon monoxide and water vapor, and a selective oxidation catalyst that reacts carbon monoxide and oxygen to oxidize and remove carbon monoxide. There are many cases.

ところで、燃料電池システムの発電を停止する時には、水素生成装置への原料と水蒸気の供給を停止させる。このとき、水素生成装置のガス流路に残った水素含有ガスの温度低下による体積収縮や、温度低下に伴う水素含有ガス中の水蒸気の凝縮によって、水素生成装置のガス流路が減圧される。水素生成装置のガス流路が減圧されると、ガス流路に外部から空気が漏れ込み、触媒が空気と接触して酸化する等の悪影響がある。   By the way, when the power generation of the fuel cell system is stopped, the supply of the raw material and water vapor to the hydrogen generator is stopped. At this time, the gas flow path of the hydrogen generator is depressurized due to volume shrinkage due to a temperature drop of the hydrogen-containing gas remaining in the gas flow path of the hydrogen generator and condensation of water vapor in the hydrogen-containing gas accompanying the temperature drop. When the gas flow path of the hydrogen generator is depressurized, there is an adverse effect such that air leaks from the outside into the gas flow path and the catalyst comes into contact with the air and oxidizes.

そこで、水素生成装置を停止する時に、まず原料と水蒸気の供給を停止し、燃焼器の火炎が消えて、水素生成装置の温度が所定の温度に低下した後に、原料で水素生成装置のガス流路に残っている水素含有ガスをパージする。そして、水素生成装置のガス流路の圧力が所定の圧力以下に低下したら、水素生成装置に原料を補給して水素生成装置のガス流路の正圧を維持する燃料電池システムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, when the hydrogen generator is stopped, the supply of the raw material and water vapor is first stopped, the flame of the combustor is extinguished, and the temperature of the hydrogen generator is lowered to a predetermined temperature. Purge any hydrogen-containing gas remaining in the path. And when the pressure of the gas flow path of the hydrogen generation device drops below a predetermined pressure, a fuel cell system that replenishes the hydrogen generation device with raw materials and maintains the positive pressure of the gas flow path of the hydrogen generation device has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1).

ところで、水素生成装置の起動運転時には、原料から改質ガスを生成するために、水素生成装置の各触媒を所定の反応に適した温度まで昇温させる必要がある。   By the way, at the time of start-up operation of the hydrogen generator, it is necessary to raise the temperature of each catalyst of the hydrogen generator to a temperature suitable for a predetermined reaction in order to generate reformed gas from the raw material.

起動時に燃料源からの燃料を直接、燃焼器に供給して燃焼し、その燃焼熱で水素生成装置の各触媒を加熱する方法では、燃料源からの燃料を直接、燃焼器に供給する経路を設ける分のコストが高くなるため、起動時に原料を水素生成装置に供給して、水素生成装置から改質されることなく出てきた原料を、燃焼器で燃焼させ、その燃焼熱で水素生成装置の各触媒を加熱する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。   In the method of supplying the fuel from the fuel source directly to the combustor at the time of start-up and burning each catalyst of the hydrogen generator with the combustion heat, a route for supplying the fuel from the fuel source directly to the combustor is provided. Since the cost of providing is increased, the raw material is supplied to the hydrogen generator at the time of start-up, and the raw material that has come out without being reformed from the hydrogen generator is combusted in the combustor, and the hydrogen heat is generated by the combustion heat. There has been proposed a method of heating each of the catalysts (for example, see Patent Document 2).

特許第4130603号公報Japanese Patent No. 4130603 特開2008−218355号公報JP 2008-218355 A

しかしながら、従来の水素生成装置は、運転を停止した水素生成装置の温度が所定の温度に低下した後に、ガス流路に残っている水素含有ガスをパージする時と、ガス流路の圧力が所定の圧力以下に低下した時に、水素生成装置に原料を供給し、起動運転時に、各触媒の温度を水素の生成に適した温度に昇温させるために、原料を改質器およびCO低減器を介して燃焼器に供給して燃焼させるため、以下のような課題があった。   However, in the conventional hydrogen generator, after the temperature of the hydrogen generator that has stopped operating is lowered to a predetermined temperature, the hydrogen-containing gas remaining in the gas flow path is purged and the pressure of the gas flow path is predetermined. In order to increase the temperature of each catalyst to a temperature suitable for hydrogen generation during start-up operation, the raw material is supplied with a reformer and a CO reducer. In order to be supplied to the combustor and burnt, there are the following problems.

すなわち、水素生成装置の停止中の各触媒の温度低下に伴い、各触媒に原料の少なくとも一部の成分が吸着し、起動運転時に、各触媒の温度上昇に伴い、各触媒に吸着していた原料の成分が脱離して、水素生成装置に供給した原料と共に燃焼器で燃焼されるため、燃焼器での燃焼が過剰になると、触媒が過昇温して劣化するという課題があった。   That is, as the temperature of each catalyst is reduced while the hydrogen generator is stopped, at least a part of the raw material is adsorbed on each catalyst, and is adsorbed on each catalyst as the temperature of each catalyst rises during start-up operation. Since the components of the raw material are desorbed and combusted in the combustor together with the raw material supplied to the hydrogen generator, there is a problem that when the combustion in the combustor becomes excessive, the catalyst is excessively heated and deteriorates.

特に、水素生成装置の原料に、プロパンやブタンを主成分とするLPガスを使用した場合は、メタンを主成分とする都市ガスを使用した場合よりも、上記の吸着と脱離の現象が顕著であり、LPガスでは、ブタン(ノルマルブタン、0.05MPa於10℃)を使用した場合は、プロパン(0.53MPa於10℃)を使用した場合よりも、上記の吸着と脱離の現象が顕著である。   In particular, when LP gas mainly composed of propane or butane is used as a raw material for the hydrogen generator, the above-described adsorption and desorption phenomena are more prominent than when city gas mainly composed of methane is used. In LP gas, when butane (normal butane, 0.05 MPa at 10 ° C.) is used, the above phenomenon of adsorption and desorption occurs more than when propane (0.53 MPa at 10 ° C.) is used. It is remarkable.

そのため、特に原料のブタン濃度が高い場合は、燃焼器での燃焼が過剰になって、触媒が過昇温して劣化しやすいという課題があった。   Therefore, particularly when the butane concentration of the raw material is high, there has been a problem that combustion in the combustor becomes excessive, and the catalyst tends to deteriorate due to excessive temperature rise.

そこで、本発明は、起動時に加熱される触媒から脱離して燃焼器に流れる脱離ガスの流量や組成によらず、脱離ガスの燃焼による触媒の過剰な加熱を防止でき、脱離ガスを水素生成装置の起動時の熱源として使用でき、高いエネルギー効率と耐久性を有した水素生成装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention can prevent excessive heating of the catalyst due to combustion of the desorbed gas regardless of the flow rate and composition of the desorbed gas that flows from the catalyst heated at the start and flows to the combustor. An object of the present invention is to provide a hydrogen generator that can be used as a heat source at the time of startup of the hydrogen generator and has high energy efficiency and durability.

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、炭化水素を主成分とする原料を供給する原料供給器と、原料から改質触媒で水素含有ガスを生成する改質器と、改質器で生成された水素含有ガスの一酸化炭素濃度を一酸化炭素低減触媒で低減するCO低減器と、CO低減器から排出されたガスを燃焼させて改質器とCO低減器のうち少なくとも改質器を加熱する燃焼器と、燃焼器に燃焼用の空気を供給する燃焼空気供給器と、燃焼器で点火動作を行う点火器と、燃焼器の火炎の有無を検知する火炎検知器と、CO低減器を加熱する加熱器と、制御器と、を備える。   In order to solve the above-described conventional problems, a hydrogen generator of the present invention includes a raw material supplier that supplies a raw material mainly composed of hydrocarbons, and a reformer that generates a hydrogen-containing gas from the raw material using a reforming catalyst. A CO reducer that reduces the carbon monoxide concentration of the hydrogen-containing gas produced in the reformer with a carbon monoxide reduction catalyst, and a gas discharged from the CO reducer is burned to form a reformer and a CO reducer. Among them, a combustor that heats at least the reformer, a combustion air supply that supplies combustion air to the combustor, an igniter that performs an ignition operation in the combustor, and a flame detection that detects the presence or absence of a flame in the combustor A heater, a heater for heating the CO reducer, and a controller.

そして、制御器は、水素生成装置を起動させるときに、まず、原料供給器が停止状態、且つ、燃焼空気供給器が燃焼器に空気を供給している状態で、加熱器の加熱動作を開始すると共に点火器に点火動作をさせ、加熱器の加熱動作を開始してから第1時間より前に火炎検知器が火炎を検出した場合は、加熱器の加熱動作を終了するよう制御を行うものである。   Then, when starting the hydrogen generator, the controller first starts the heating operation of the heater while the raw material supplier is stopped and the combustion air supplier is supplying air to the combustor. In addition, when the flame detector detects a flame before the first time after the ignition operation of the igniter is started and the heating operation of the heater is started, control is performed so as to end the heating operation of the heater. It is.

これによって、水素生成装置の起動時に加熱器の加熱動作により一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスが燃焼器に流れる脱離ガス流量の増加速度が遅くて、燃焼器におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる原料成分の場合におけ
る、加熱器の加熱動作開始から火炎検出までの着火時間を第1時間と設定しておけば、水素生成装置が運転停止後に原料でパージされる場合でも、加熱動作開始から第1時間より前に火炎を検出した場合は、加熱器の動作を終了するので、触媒の温度上昇の停止により触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器での燃焼が停止するため、触媒の過昇温による劣化を防止することが可能となる。
As a result, the rate of increase in the desorbed gas flow rate of the desorbed gas desorbed from the carbon monoxide reducing catalyst by the heating operation of the heater at the start-up of the hydrogen generator is slow, and the gas concentration in the combustor is reduced. In the case of a raw material component that takes the longest time to enter the combustible range and ignite, if the ignition time from the start of the heating operation of the heater to the detection of the flame is set as the first time, after the hydrogen generator stops operating Even when the raw material is purged, if a flame is detected before the first time from the start of the heating operation, the operation of the heater is terminated, so that the desorption of gas from the catalyst is stopped by stopping the temperature rise of the catalyst. In addition, since combustion in the combustor is stopped, it is possible to prevent deterioration of the catalyst due to excessive temperature rise.

本発明によれば、起動時に加熱される触媒から脱離して燃焼器に流れる脱離ガスの流量や組成によらず、脱離ガスの燃焼による触媒の過剰な加熱を防止でき、脱離ガスを水素生成装置の起動時の熱源として使用でき、高いエネルギー効率と耐久性を有した水素生成装置を実現できる。   According to the present invention, excessive heating of the catalyst due to combustion of the desorbed gas can be prevented regardless of the flow rate or composition of the desorbed gas flowing from the catalyst heated at the start and flowing to the combustor. It can be used as a heat source when starting up the hydrogen generator, and a hydrogen generator having high energy efficiency and durability can be realized.

本発明の実施の形態1および2における水素生成装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the hydrogen generator in Embodiment 1 and 2 of this invention 本発明の実施の形態1および2における水素生成装置のCO低減器から脱離するガスの流量と、燃焼器で形成される混合ガスの可燃ガス濃度の時間変化を示す特性図The characteristic view which shows the time change of the flow volume of the gas which desorbs from the CO reducer of the hydrogen generator in Embodiment 1 and 2 of this invention, and the combustible gas concentration of the mixed gas formed with a combustor. 本発明の実施の形態1における水素生成装置の起動方法を示すフローチャートThe flowchart which shows the starting method of the hydrogen generator in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態2における水素生成装置の起動方法を示すフローチャートThe flowchart which shows the starting method of the hydrogen generator in Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態3および4における水素生成装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the hydrogen generator in Embodiment 3 and 4 of this invention 本発明の実施の形態3における水素生成装置の起動方法を示すフローチャートThe flowchart which shows the starting method of the hydrogen generator in Embodiment 3 of this invention 本発明の実施の形態4における水素生成装置の起動方法を示すフローチャートThe flowchart which shows the starting method of the hydrogen generator in Embodiment 4 of this invention

第1の発明は、炭化水素を主成分とする原料を供給する原料供給器と、原料から改質触媒で水素含有ガスを生成する改質器と、改質器で生成された水素含有ガスの一酸化炭素濃度を一酸化炭素低減触媒で低減するCO低減器と、CO低減器から排出されたガスを燃焼させて改質器とCO低減器のうち少なくとも改質器を加熱する燃焼器と、燃焼器に燃焼用の空気を供給する燃焼空気供給器と、燃焼器で点火動作を行う点火器と、燃焼器の火炎の有無を検知する火炎検知器と、CO低減器を加熱する加熱器と、制御器と、を備え、制御器が、水素生成装置を起動させるときに、まず、原料供給器が停止状態、且つ、燃焼空気供給器が燃焼器に空気を供給している状態で、加熱器の加熱動作を開始すると共に点火器に点火動作をさせ、加熱器の加熱動作を開始してから第1時間より前に火炎検知器が火炎を検出した場合は、加熱器の加熱動作を終了する水素生成装置である。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a raw material supplier for supplying a raw material mainly composed of hydrocarbons, a reformer for generating a hydrogen-containing gas from the raw material with a reforming catalyst, and a hydrogen-containing gas generated by the reformer. A CO reducer that reduces the carbon monoxide concentration with a carbon monoxide reducing catalyst, a combustor that burns the gas discharged from the CO reducer and heats at least the reformer of the reformer and the CO reducer; A combustion air supply for supplying combustion air to the combustor, an igniter for performing an ignition operation in the combustor, a flame detector for detecting the presence or absence of a flame in the combustor, and a heater for heating the CO reducer; A controller, and when the controller starts the hydrogen generator, first, heating is performed in a state where the raw material supplier is in a stopped state and the combustion air supplier is supplying air to the combustor. Start the heating operation of the heater and make the igniter ignite so that the heater From the start of the operation if the flame detector detects a flame before the first hour, a hydrogen generator to terminate the heating operation of the heater.

これによって、水素生成装置の起動時に加熱器の加熱動作により一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスが燃焼器に流れる脱離ガス流量の増加速度が遅くて、燃焼器におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる原料成分の場合における、加熱器の加熱動作開始から火炎検出までの着火時間を第1時間と設定しておけば、水素生成装置が運転停止後に原料でパージされる場合でも、加熱動作開始から第1時間より前に火炎を検出した場合は、加熱器の動作を終了するので、触媒の温度上昇の停止により触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器での燃焼が停止するため、触媒の過昇温による劣化を防止することが可能となる。   As a result, the rate of increase in the desorbed gas flow rate of the desorbed gas desorbed from the carbon monoxide reducing catalyst by the heating operation of the heater at the start-up of the hydrogen generator is slow, and the gas concentration in the combustor is reduced. In the case of a raw material component that takes the longest time to enter the combustible range and ignite, if the ignition time from the start of the heating operation of the heater to the detection of the flame is set as the first time, after the hydrogen generator stops operating Even when the raw material is purged, if a flame is detected before the first time from the start of the heating operation, the operation of the heater is terminated, so that the desorption of gas from the catalyst is stopped by stopping the temperature rise of the catalyst. In addition, since combustion in the combustor is stopped, it is possible to prevent deterioration of the catalyst due to excessive temperature rise.

第2の発明は、特に第1の発明において、原料が、プロパンとブタンの少なくともいず
れか1つを主成分とし、水素生成装置が、運転停止後に原料でパージされ、第1時間は、加熱器の加熱動作により一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスがプロパンの場合に、燃焼器での燃焼が開始するまでの時間であるものである。
In a second aspect of the invention, in particular, in the first aspect of the invention, the raw material contains at least one of propane and butane as a main component, and the hydrogen generator is purged with the raw material after the operation is stopped. When the desorption gas desorbed from the carbon monoxide reduction catalyst by the heating operation is propane, this is the time until combustion in the combustor starts.

これによって、脱離ガスにプロパンの他にブタンが含まれる場合、加熱器による加熱時間を早めに停止するので、触媒の温度上昇の停止により触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器での燃焼が停止するため、触媒の過昇温による劣化をより確実に防止することが可能となる。   As a result, when the desorbed gas contains butane in addition to propane, the heating time by the heater is stopped early, so that the desorption of the gas from the catalyst is stopped by stopping the temperature rise of the catalyst, and the combustor Therefore, it is possible to more reliably prevent deterioration due to excessive temperature rise of the catalyst.

第3の発明は、特に第1または第2の発明において、水素生成装置が、CO低減器から排出されたガスを燃焼器に導く生成ガス流路上に開閉器を備え、制御器が、水素生成装置を起動させるときに、開閉器が開状態で加熱器の加熱動作を開始し、加熱器の加熱動作を開始してから第1時間以内に火炎検知器が火炎を検出した場合は加熱器の加熱動作を終了すると共に開閉器を閉状態にするものである。   In a third aspect of the invention, particularly in the first or second aspect of the invention, the hydrogen generator includes a switch on a product gas flow path that guides the gas discharged from the CO reducer to the combustor, and the controller generates hydrogen. When starting the apparatus, the heating operation of the heater is started with the switch open, and if the flame detector detects a flame within the first time after the heating operation of the heater is started, The heating operation is finished and the switch is closed.

これによって、脱離ガスの燃焼器への流入を開閉器により遮断するので、燃焼器での燃焼が停止するため、触媒の過昇温による劣化をより確実に防止できる水素生成装置を構成できる。   Thereby, since the flow of desorbed gas into the combustor is blocked by the switch, combustion in the combustor is stopped, so that a hydrogen generator that can more reliably prevent deterioration due to excessive temperature rise of the catalyst can be configured.

第4の発明は、特に第3の発明において、制御器は開閉器を閉状態にした後で火炎検知器が火炎を検出しなくなると開閉器を再び開状態にするものである。   In the fourth aspect of the invention, particularly in the third aspect of the invention, the controller opens the switch again when the flame detector stops detecting the flame after closing the switch.

これによって、燃焼器での燃焼が停止した後、開閉器を開状態にすることで、水素生成装置の温度が変化しても、水素生成装置内部の圧力は略大気圧と同一となるので、水素生成装置の構造体を過剰な圧力に耐える構造にする必要が無くなり、水素生成装置を安価に構成できる。   Thereby, after the combustion in the combustor is stopped, even if the temperature of the hydrogen generator changes, by opening the switch, the pressure inside the hydrogen generator is substantially the same as the atmospheric pressure. It is not necessary to make the structure of the hydrogen generating device resistant to excessive pressure, and the hydrogen generating device can be configured at low cost.

第5の発明は、特に第4の発明において、制御器は、加熱器の加熱動作を開始してから第1時間以内に火炎検知器が火炎を検出した場合は、燃焼器で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲外になるように、燃焼空気供給器から燃焼器に供給する燃焼用の空気の流量を増大するものである。   According to a fifth aspect of the invention, particularly in the fourth aspect of the invention, when the controller detects the flame within the first time after starting the heating operation of the heater, the mixing is formed in the combustor. The flow rate of the combustion air supplied from the combustion air supply device to the combustor is increased so that the combustible gas concentration of the gas is outside the combustible range.

これによって、燃焼器で形成される混合ガスの可燃ガス濃度は、可燃範囲の下限界よりも低くなるので、水素生成装置の系外に放出されるガスは、仮に着火源があったとしても燃焼せず、安全性の高い水素生成装置を構成できる。   As a result, the combustible gas concentration of the mixed gas formed in the combustor becomes lower than the lower limit of the combustible range, so that the gas released out of the system of the hydrogen generator is assumed to have an ignition source. A highly safe hydrogen generator can be constructed without burning.

第6の発明は、特に第1または第2の発明において、制御器は、加熱器の加熱動作を開始してから第1時間より前に火炎検知器が火炎を検出した場合は、加熱器の加熱動作を終了すると共に、火炎検知器が火炎を検知しなくなるまで、燃焼空気供給器から燃焼器に供給する燃焼用の空気の流量を増大させるものである。   According to a sixth aspect of the invention, particularly in the first or second aspect of the invention, the controller detects the flame when the flame detector detects a flame before the first time after starting the heating operation of the heater. While finishing the heating operation, the flow rate of the combustion air supplied from the combustion air supply device to the combustor is increased until the flame detector no longer detects the flame.

これによって、燃焼器で形成される混合ガスの可燃ガス濃度は、可燃範囲の下限界よりも低くなり、燃焼器での燃焼が停止するので、触媒の過昇温による劣化をより確実に防止できる。   As a result, the combustible gas concentration of the mixed gas formed in the combustor becomes lower than the lower limit of the combustible range, and combustion in the combustor stops, so that deterioration due to excessive temperature rise of the catalyst can be prevented more reliably. .

第7の発明は、特に第1から第6のいずれか1つの発明において、改質器の内部温度を検出する改質器温度検出器と、CO低減器の内部温度を検出するCO低減器温度検出器と、を備え、制御器は、加熱器の加熱動作を終了した後に、CO低減器の内部温度が第1温度より低く、且つ、改質器の内部温度が第2温度より低く、且つ、所定の非燃焼時間経過後に、点火器に点火動作をさせる共に加熱器の加熱動作を再開するものである。   According to a seventh invention, in any one of the first to sixth inventions, a reformer temperature detector for detecting the internal temperature of the reformer and a CO reducer temperature for detecting the internal temperature of the CO reducer. And the controller, after finishing the heating operation of the heater, the internal temperature of the CO reducer is lower than the first temperature, and the internal temperature of the reformer is lower than the second temperature, and After the predetermined non-combustion time has elapsed, the igniter is ignited and the heating operation of the heater is restarted.

これによって、燃焼器で脱離ガスを燃焼させる工程と、燃焼を停止した後、燃焼器で脱離ガスを燃焼させず、空気を供給し燃焼器を冷却させる工程とを反復させるので、触媒の過昇温による劣化を防止しながら、水素含有ガスの生成に適した温度まで昇温できる水素生成装置を構成できる。   Accordingly, the process of burning the desorbed gas in the combustor and the process of supplying air and cooling the combustor without burning the desorbed gas in the combustor after stopping the combustion are repeated. It is possible to configure a hydrogen generator that can increase the temperature to a temperature suitable for generating a hydrogen-containing gas while preventing deterioration due to excessive temperature increase.

第8の発明は、特に第1から第6のいずれか1つの発明において、CO低減器の内部温度を検出するCO低減器温度検出器を備え、制御器は、火炎検知器が火炎を検知しなくなった後に、CO低減器の内部温度が第1温度より低いときは、燃焼器で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲外になるように、燃焼空気供給器から燃焼器に供給する燃焼用の空気の流量を増大してから、加熱器の加熱動作を再開するものである。   In an eighth aspect of the invention, in particular, in any one of the first to sixth aspects of the invention, the controller includes a CO reducer temperature detector that detects the internal temperature of the CO reducer, and the controller detects the flame by the flame detector. When the internal temperature of the CO reducer is lower than the first temperature after running out, the combustible gas concentration of the mixed gas formed in the combustor is supplied from the combustion air supply device to the combustor so that it is outside the combustible range. The heating operation of the heater is resumed after increasing the flow rate of the combustion air.

これによって、燃焼器で形成される混合ガスの可燃ガス濃度は、可燃範囲の下限界よりも低くなるので、水素生成装置の系外に放出されるガスは、仮に着火源があったとしても燃焼せず、安全性の高い水素生成装置を構成できる。   As a result, the combustible gas concentration of the mixed gas formed in the combustor becomes lower than the lower limit of the combustible range, so that the gas released out of the system of the hydrogen generator is assumed to have an ignition source. A highly safe hydrogen generator can be constructed without burning.

第9の発明は、特に第1から第8のいずれか1つの発明において、CO低減器の内部温度を検出するCO低減器温度検出器を備え、制御器は、加熱器の加熱動作を開始してから第1時間を経過するまでの間に火炎検知器が火炎を検知しなかった場合は、CO低減器の内部温度が第1温度以上になるまで、加熱器の加熱動作を継続して、CO低減器の内部温度が第1温度以上になったら、加熱器の加熱動作を終了するものである。   In a ninth aspect of the invention, in particular, in any one of the first to eighth aspects, a CO reducer temperature detector that detects the internal temperature of the CO reducer is provided, and the controller starts a heating operation of the heater. If the flame detector does not detect the flame after the first time has elapsed, the heating operation of the heater is continued until the internal temperature of the CO reducer becomes equal to or higher than the first temperature, When the internal temperature of the CO reducer becomes equal to or higher than the first temperature, the heating operation of the heater is terminated.

これによって、第1時間より前に火炎検知器が火炎を検出しなかった場合は、加熱器を連続動作させるので、改質器で生成された水素含有ガスに含まれる水蒸気が凝縮しない温度まで短時間で昇温できる水素生成装置を構成できる。   As a result, when the flame detector does not detect the flame before the first time, the heater is continuously operated, so that the steam contained in the hydrogen-containing gas generated by the reformer is shortened to a temperature at which it does not condense. A hydrogen generator capable of raising the temperature over time can be configured.

第10の発明は、特に第1から第9のいずれか1つの発明において、改質器の内部温度を検出する改質器温度検出器と、CO低減器の内部温度を検出するCO低減器温度検出器と、を備え、制御器が、CO低減器の内部温度が第1温度を超えたら、燃焼器で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲に入るように、燃焼空気供給器から燃焼器に燃焼用の空気を供給すると共に点火器に点火動作をさせ、改質器の内部温度が第3温度を超えるように原料供給器を動作させるものである。   The tenth invention is the reformer temperature detector for detecting the internal temperature of the reformer and the CO reducer temperature for detecting the internal temperature of the CO reducer, particularly in any one of the first to ninth inventions. A combustion air supply device so that the combustible gas concentration of the mixed gas formed in the combustor falls within the combustible range when the internal temperature of the CO reducer exceeds the first temperature. The combustion air is supplied to the combustor and the igniter is ignited to operate the raw material supplier so that the internal temperature of the reformer exceeds the third temperature.

これによって、原料を燃焼器で燃焼させて改質器の内部温度が第3温度を超えるように水素生成装置内部を加熱昇温するので、脱離ガス流量が少なく脱離ガスによる燃焼だけでは水素含有ガスの生成に適した温度まで水素生成装置内部を加熱昇温できない場合でも、水素含有ガスの生成に適した温度まで水素生成装置内部を加熱昇温できる水素生成装置を構成できる。   As a result, the raw material is combusted in the combustor, and the temperature inside the hydrogen generator is heated so that the internal temperature of the reformer exceeds the third temperature. Even when the temperature inside the hydrogen generator cannot be heated to a temperature suitable for the generation of the containing gas, a hydrogen generator capable of heating the temperature inside the hydrogen generator to a temperature suitable for the generation of the hydrogen-containing gas can be configured.

第11の発明は、炭化水素を主成分とする原料を供給する原料供給器と、原料から改質触媒で水素含有ガスを生成する改質器と、改質器で生成された水素含有ガスの一酸化炭素濃度を一酸化炭素低減触媒で低減するCO低減器と、CO低減器から排出されたガスを燃焼させて改質器とCO低減器のうち少なくとも改質器を加熱する燃焼器と、燃焼器に燃焼用の空気を供給する燃焼空気供給器と、燃焼器で点火動作を行う点火器と、燃焼器の火炎の有無を検知する火炎検知器と、CO低減器を加熱する加熱器と、を備えた水素生成装置の運転方法であって、水素生成装置を起動させるときに、まず、原料供給器が停止状態、且つ、燃焼空気供給器が燃焼器に空気を供給している状態で、加熱器の加熱動作を開始すると共に点火器に点火動作をさせる第1ステップと、第1ステップで加熱器の加熱動作を開始してから第1時間より前に火炎検知器が火炎を検出した場合は、加熱器の加熱動作を終了させる第2ステップと、を有するものである。   An eleventh aspect of the present invention is a raw material supplier for supplying a raw material mainly composed of hydrocarbons, a reformer for generating a hydrogen-containing gas from the raw material with a reforming catalyst, and a hydrogen-containing gas generated by the reformer. A CO reducer that reduces the carbon monoxide concentration with a carbon monoxide reducing catalyst, a combustor that burns the gas discharged from the CO reducer and heats at least the reformer of the reformer and the CO reducer; A combustion air supply for supplying combustion air to the combustor, an igniter for performing an ignition operation in the combustor, a flame detector for detecting the presence or absence of a flame in the combustor, and a heater for heating the CO reducer; When the hydrogen generator is started, first, the raw material supply device is in a stopped state, and the combustion air supply device is supplying air to the combustor. Start the heating operation of the heater and ignite the igniter. A first step, and when the flame detector detects a flame before the first time after starting the heating operation of the heater in the first step, a second step of ending the heating operation of the heater; It is what has.

これによって、脱離ガス流量の増加速度が遅くて、燃焼器におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる原料成分の場合における、加熱器の加熱動作開始から火炎検出までの着火時間を第1時間と設定しておけば、水素生成装置が運転停止後に原料でパージされる場合でも、加熱動作開始から第1時間より前に火炎を検出した場合は、加熱器の動作を終了するので、触媒の温度上昇の停止により触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器での燃焼が停止するため、触媒の過昇温による劣化を防止することが可能となる。   As a result, in the case of a raw material component in which the increase rate of the desorbed gas flow rate is slow and the gas concentration in the combustor enters the combustible range and the ignition time is the longest, the heating operation starts from the start of the heater to the flame detection. If the ignition time is set to the first time, even if the hydrogen generator is purged with the raw material after the operation is stopped, if the flame is detected before the first time from the start of the heating operation, the operation of the heater is changed. Thus, the desorption of the gas from the catalyst is stopped by stopping the temperature rise of the catalyst, and the combustion in the combustor is stopped. Therefore, it is possible to prevent the catalyst from being deteriorated due to excessive temperature rise.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(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。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the hydrogen generator in Embodiment 1 of the present invention.

図1に示すように、本実施の形態の水素生成装置101は、改質器1と、CO低減器2と、原料供給器3と、燃焼器4と、燃焼空気供給器5と、点火器6と、火炎検知器7と、加熱器8と、開閉器9と、改質器温度検出器10と、CO低減器温度検出器11と、制御器20とを備えている。   As shown in FIG. 1, the hydrogen generator 101 of the present embodiment includes a reformer 1, a CO reducer 2, a raw material supplier 3, a combustor 4, a combustion air supplier 5, and an igniter. 6, a flame detector 7, a heater 8, a switch 9, a reformer temperature detector 10, a CO reducer temperature detector 11, and a controller 20.

改質器1は、内部に改質触媒(図示せず)が搭載(充填)され、原料及び水蒸気を用いて水蒸気改質反応により水素含有ガスを生成する。本実施の形態では、原料に、プロパンとブタンの混合ガスであるLPガスを用いた。   The reformer 1 has a reforming catalyst (not shown) mounted (filled) therein, and generates a hydrogen-containing gas by a steam reforming reaction using raw materials and steam. In this embodiment, LP gas, which is a mixed gas of propane and butane, is used as a raw material.

CO低減器2は、改質器1で副反応として生成した一酸化炭素を除去するために備えたものであり、容積2Lの容器に一酸化炭素と水蒸気を反応させ一酸化炭素を低減するCO変成触媒(図示せず)が1.8L充填されている。   The CO reducer 2 is provided for removing carbon monoxide generated as a side reaction in the reformer 1, and CO that reduces carbon monoxide by reacting carbon monoxide with water vapor in a 2 L volume container. A shift catalyst (not shown) is filled with 1.8 L.

原料供給器3は、原料を改質器1に供給するするポンプである。   The raw material supplier 3 is a pump that supplies the raw material to the reformer 1.

燃焼器4は、改質器1を加熱する。燃焼器4の燃料には、CO低減器2より排出される原料、脱離ガス、水素含有ガスのうち少なくともいずれか1つが用いられる。また、燃焼器4は、CO低減器2の加熱動作を開始したときに、脱離するプロパンの流量が最大のとき、改質器1の過昇温が起こらないように、改質器1と熱的に結合されている。   The combustor 4 heats the reformer 1. As a fuel for the combustor 4, at least one of a raw material, a desorbed gas, and a hydrogen-containing gas discharged from the CO reducer 2 is used. The combustor 4 is connected to the reformer 1 so that when the flow rate of propane desorbed is maximum when the heating operation of the CO reducer 2 is started, the reformer 1 does not overheat. Thermally coupled.

燃焼空気供給器5は、燃焼器4に燃焼空気を供給するファンである。   The combustion air supply device 5 is a fan that supplies combustion air to the combustor 4.

点火器6は、燃焼器4に供給された燃料と空気の混合ガスに火花放電によって点火するものである。   The igniter 6 ignites the mixed gas of fuel and air supplied to the combustor 4 by spark discharge.

火炎検知器7は、フレームロッドである。フレームロッドは、電源と電流センサーからなる火炎電流検出回路と電気的に接続された金属棒を火炎に挿入し、電流の大小によって火炎の状態を判断するものである。   The flame detector 7 is a frame rod. The flame rod inserts a metal rod electrically connected to a flame current detection circuit comprising a power source and a current sensor into the flame, and determines the flame state based on the magnitude of the current.

加熱器8は、CO低減器2を加熱するヒータであり、本実施の形態では、ヒータの出力は500Wとした。   The heater 8 is a heater that heats the CO reducer 2. In the present embodiment, the heater output is 500 W.

開閉器9は、CO低減器2から排出されたガスを、燃焼器4に導く生成ガス流路上の電磁弁である。   The switch 9 is an electromagnetic valve on the generated gas flow path that guides the gas discharged from the CO reducer 2 to the combustor 4.

改質器温度検出器10は、改質器1の内部温度を測定する熱電対である。   The reformer temperature detector 10 is a thermocouple that measures the internal temperature of the reformer 1.

CO低減器温度検出器11は、CO低減器2の内部温度を測定する熱電対である。   The CO reducer temperature detector 11 is a thermocouple that measures the internal temperature of the CO reducer 2.

制御器20は、水素生成装置101の運転を制御する。制御器20は、信号入出力部(図示せず)と、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。   The controller 20 controls the operation of the hydrogen generator 101. The controller 20 includes a signal input / output unit (not shown), an arithmetic processing unit (not shown), and a storage unit (not shown) that stores a control program.

以上の様に構成された本実施の形態の水素生成装置101について、以下その動作、作用を説明する。以下の動作は、制御器20が水素生成装置101の、原料供給器3、燃焼空気供給器5、点火器6、加熱器8、開閉器9を制御することによって行われる。   The operation and action of the hydrogen generator 101 of the present embodiment configured as described above will be described below. The following operation is performed by the controller 20 controlling the raw material supplier 3, the combustion air supplier 5, the igniter 6, the heater 8, and the switch 9 of the hydrogen generator 101.

まず第1時間について、図2を用いて具体的に説明する。第1時間は、加熱器8の加熱動作によりCO低減器2の一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスがプロパンの場合に、燃焼器4での燃焼が開始するまでの時間である。   First, the first time will be specifically described with reference to FIG. The first time is a time until combustion in the combustor 4 starts when the desorbed gas desorbed from the carbon monoxide reducing catalyst of the CO reducer 2 by the heating operation of the heater 8 is propane. .

図2は、実施の形態1における水素生成装置101のCO低減器2から脱離するガスの流量と、燃焼器4で形成される混合ガスの可燃ガス濃度の時間変化を示す特性図である。   FIG. 2 is a characteristic diagram showing the change over time in the flow rate of the gas desorbed from the CO reducer 2 of the hydrogen generator 101 and the combustible gas concentration of the mixed gas formed in the combustor 4 in the first embodiment.

図2に示すプロットは、プロパンとブタンを原料とした場合に、加熱器8の動作開始時点のCO低減器2の内部温度が10℃において、予め実験的に取得したものである。このとき燃焼器4には燃焼空気供給器5から燃焼空気を1.6mol/minで供給した。   The plot shown in FIG. 2 is experimentally acquired in advance when the internal temperature of the CO reducer 2 at the start of operation of the heater 8 is 10 ° C. when propane and butane are used as raw materials. At this time, combustion air was supplied to the combustor 4 from the combustion air supply device 5 at 1.6 mol / min.

図2に示すように、加熱器8によってCO低減器2の加熱昇温が始まると、CO低減器2に吸着していたガスが徐々に脱離し、数分で脱離ガスの流量が最大値となった後に、徐々に減少する。   As shown in FIG. 2, when the heating temperature of the CO reducer 2 starts to be increased by the heater 8, the gas adsorbed on the CO reducer 2 is gradually desorbed, and the flow rate of the desorbed gas reaches the maximum value within a few minutes. After that, it gradually decreases.

本実施の形態における水素生成装置101では、燃焼器4で形成されるブタンと空気の混合ガスの可燃ガス濃度は、加熱器8の動作開始後0.2分で、ブタンの可燃範囲の下限界である1.9%を超えて着火できる状態となった。   In the hydrogen generator 101 in the present embodiment, the combustible gas concentration of the mixed gas of butane and air formed in the combustor 4 is 0.2 minutes after the start of the operation of the heater 8, and the lower limit of the butane combustible range. It became the state which can be ignited exceeding 1.9% which is.

また燃焼器4で形成されるプロパンと空気の混合ガスの可燃ガス濃度は、加熱器8の動作開始から1.9分で、プロパンの可燃範囲の下限界である2.1%を超えて着火できる状態となった。   The combustible gas concentration of the mixed gas of propane and air formed in the combustor 4 is 1.9 minutes from the start of the operation of the heater 8, and ignites exceeding 2.1% which is the lower limit of the combustible range of propane. It was ready.

従って、プロパンとブタンの混合ガスであるLPガスを用いた本実施の形態では、着火時間は、原料の組成割合に応じて、0.2分から1.9分までのいずれかの値をとる。   Therefore, in the present embodiment using LP gas which is a mixed gas of propane and butane, the ignition time takes any value from 0.2 minutes to 1.9 minutes depending on the composition ratio of the raw material.

これは1.9分よりも前に燃焼を開始したときに燃焼を停止する動作を行えば、燃焼器4で燃焼する脱離ガスの燃焼量が、CO低減器2の内部温度が10℃において脱離するプロパンのときよりも多くはならないので、燃焼器4から改質器1に過剰な熱が与えられることによる改質器1の改質触媒の過昇温による劣化を防止できることを意味している。そこで、本実施の形態では、第1時間を1.9分とした。   This is because if the combustion is stopped when the combustion starts before 1.9 minutes, the combustion amount of the desorbed gas burned in the combustor 4 is 10 ° C. at the internal temperature of the CO reducer 2. Since it does not become more than that of propane desorbing, it means that deterioration due to overheating of the reforming catalyst of the reformer 1 due to excessive heat being applied from the combustor 4 to the reformer 1 can be prevented. ing. Therefore, in the present embodiment, the first time is 1.9 minutes.

次に、水素生成装置101の起動方法について図3を参照しながら説明する。   Next, a method for starting the hydrogen generator 101 will be described with reference to FIG.

図3は、本発明の実施の形態1における水素生成装置101の起動方法を示すフローチャートである。なお、水素生成装置101の起動が実行される前(前回の水素生成装置101の運転停止時)に、改質器1から燃焼器4に至るガス流路は原料でパージしてある。   FIG. 3 is a flowchart showing a startup method of the hydrogen generator 101 according to Embodiment 1 of the present invention. Note that the gas flow path from the reformer 1 to the combustor 4 is purged with the raw material before the hydrogen generator 101 is activated (when the hydrogen generator 101 is stopped last time).

水素生成装置101の起動が実行されると、制御器20は、燃焼空気供給器5を動作さ
せ、1.6mol/minで燃焼用の空気を燃焼器4に供給する(ステップS101)。続いて制御器20は、CO低減器2からガスを脱離させて燃焼器4に導入して燃焼させるために、開閉器9を開状態にして(ステップS102)から、点火器6(ステップS103)と加熱器8(ステップS104)を順次動作させる。
When the hydrogen generator 101 is activated, the controller 20 operates the combustion air supply device 5 to supply combustion air to the combustor 4 at 1.6 mol / min (step S101). Subsequently, the controller 20 opens the switch 9 (step S102) and then the igniter 6 (step S103) in order to desorb the gas from the CO reducer 2, introduce it into the combustor 4, and burn it. ) And the heater 8 (step S104) are sequentially operated.

次に、制御器20は、加熱器8の動作開始から1.9分(第1時間)を経過したか否かを確認する(ステップS105)。ステップS105で、もし、加熱器8の動作開始から1.9分(第1時間)を経過していれば、ステップS141に移行する。逆に、ステップS105で、加熱器8の動作開始から未だ1.9分(第1時間)を経過していなければ、ステップS106に移行する。   Next, the controller 20 checks whether or not 1.9 minutes (first time) has elapsed since the operation start of the heater 8 (step S105). In step S105, if 1.9 minutes (first time) have elapsed since the start of the operation of the heater 8, the process proceeds to step S141. On the other hand, if it is determined in step S105 that 1.9 minutes (first time) has not yet elapsed from the start of operation of the heater 8, the process proceeds to step S106.

ステップS106では、火炎検知器7で火炎を検知できたか否かを確認し、火炎検知器7で火炎を検知できた場合は、ステップS107に移行し、逆に、火炎検知器7で火炎を検知できなかった場合は、ステップS105に戻る。   In step S106, it is confirmed whether or not the flame has been detected by the flame detector 7. If the flame has been detected by the flame detector 7, the process proceeds to step S107. Conversely, the flame is detected by the flame detector 7. If not, the process returns to step S105.

以下、ステップS106において、火炎検知器7で火炎を検知した場合の動作について説明する。   Hereinafter, an operation when a flame is detected by the flame detector 7 in step S106 will be described.

まず、制御器20は、火炎検知器7で火炎を検知したので、点火器6を停止させ(ステップS107)、次に、CO低減器2からのガスの脱離を停止さて燃焼器4での燃焼を停止させるため、加熱器8を停止させ(ステップS108)、続いて、CO低減器2から燃焼器4へのガスの供給を遮断し、燃焼器4での燃焼を確実に停止させるために開閉器9を閉状態にする(ステップS109)。   First, the controller 20 detects the flame with the flame detector 7, so the igniter 6 is stopped (step S 107), and then the desorption of gas from the CO reducer 2 is stopped and the combustor 4 is stopped. In order to stop the combustion, the heater 8 is stopped (step S108). Subsequently, the supply of gas from the CO reducer 2 to the combustor 4 is shut off, and the combustion in the combustor 4 is stopped reliably. The switch 9 is closed (step S109).

さらに以降のステップS121において開閉器9を開状態にしたときに、燃焼器4で形成される可燃ガス濃度が可燃範囲の下限界を超えないように、予め燃焼空気供給器5から燃焼器4への燃焼空気流量を増大させる(ステップS110)。   Further, when the switch 9 is opened in the subsequent step S121, the combustion air supply device 5 is connected in advance to the combustor 4 so that the combustible gas concentration formed in the combustor 4 does not exceed the lower limit of the combustible range. Is increased (step S110).

ステップS110では、燃焼空気の流量を1.6mol/minから3.2mol/minに増量した。次に、制御器20は、火炎検知器7で火炎を検知できなくなるまで待機し(ステップS111)、ステップS111で、火炎検知器7で火炎を検知できなくなった場合は、ステップS121に移行する。   In step S110, the flow rate of the combustion air was increased from 1.6 mol / min to 3.2 mol / min. Next, the controller 20 stands by until the flame detector 7 can no longer detect the flame (step S111). If the flame detector 7 cannot detect the flame in step S111, the controller 20 proceeds to step S121.

次に、ステップS121からステップS125までの動作について説明する。   Next, the operation from step S121 to step S125 will be described.

まず、水素生成装置101の内部圧力を大気圧とほぼ同一とするために、開閉器9を再び開状態にする(ステップS121)。次に、制御器20は、CO低減器温度検出器11から取得したCO低減器2の内部温度と第1温度とを比較し、CO低減器2の内部温度が第1温度より低い場合は、ステップS123に移行する(ステップS122)。逆に、CO低減器2の内部温度が第1温度以上であれば、ステップS161に移行する。   First, in order to make the internal pressure of the hydrogen generator 101 substantially the same as the atmospheric pressure, the switch 9 is opened again (step S121). Next, the controller 20 compares the internal temperature of the CO reducer 2 acquired from the CO reducer temperature detector 11 with the first temperature, and when the internal temperature of the CO reducer 2 is lower than the first temperature, The process proceeds to step S123 (step S122). Conversely, if the internal temperature of the CO reducer 2 is equal to or higher than the first temperature, the process proceeds to step S161.

ここで、第1温度とは、改質器1で生成された水素含有ガスに含まれる水蒸気がCO低減器2で凝縮しない温度である。本実施の形態では、加熱器8の動作停止(ステップS108)以降の温度低下を考慮して、第1温度を150℃とした。   Here, the first temperature is a temperature at which water vapor contained in the hydrogen-containing gas generated in the reformer 1 is not condensed in the CO reducer 2. In the present embodiment, the first temperature is set to 150 ° C. in consideration of the temperature drop after the operation stop of the heater 8 (step S108).

次に、ステップS123で制御器20は、改質器温度検出器10から取得した改質器1の内部温度と第2温度とを比較し、改質器1の内部温度が第2温度より低い場合は、ステップS124に移行する。逆に、改質器1の内部温度が第2温度より低くなければ、第2温度より低くなるまで待機する。   Next, in step S123, the controller 20 compares the internal temperature of the reformer 1 acquired from the reformer temperature detector 10 with the second temperature, and the internal temperature of the reformer 1 is lower than the second temperature. If so, the process proceeds to step S124. Conversely, if the internal temperature of the reformer 1 is not lower than the second temperature, the process waits until it becomes lower than the second temperature.

ここで、第2温度とは、改質器1内部の触媒上で原料の熱分解により発生した炭素の析出により低下する触媒の性能が、無視できなくなる温度(400℃)より十分に低い温度であり、本実施の形態では、第2温度を200℃とした。   Here, the second temperature is a temperature sufficiently lower than a temperature (400 ° C.) at which the performance of the catalyst, which is deteriorated due to the deposition of carbon generated by the thermal decomposition of the raw material on the catalyst inside the reformer 1, cannot be ignored. In the present embodiment, the second temperature is set to 200.degree.

次にステップS124で制御器20は、所定の非燃焼時間待機する動作を行う。所定の非燃焼時間とは、ステップS121に移行してからの通算時間である。ステップS108でCO低減器2からの脱離を停止する動作を行った後も、燃焼器4の内部には未燃ガスが残っている。そのため、未燃ガスを掃気せずに着火動作を開始すると、未燃ガスに着火してしまい、着火による圧力と温度の上昇によって、燃焼器4を破損する可能性がある。   Next, in step S124, the controller 20 performs an operation of waiting for a predetermined non-burning time. The predetermined non-combustion time is the total time after shifting to step S121. Even after the operation to stop desorption from the CO reducer 2 is performed in step S108, unburned gas remains in the combustor 4. For this reason, when the ignition operation is started without scavenging the unburned gas, the unburned gas is ignited, and the combustor 4 may be damaged due to an increase in pressure and temperature due to the ignition.

そこで、燃焼器4の内部の未燃ガスを空気で置換する。本実施の形態の燃焼器4の容積は、7.2Lなので10倍の72Lの空気を供給することとした。燃焼空気供給器5から燃焼器4に供給されている燃焼空気の流量は3.2mol/min(=72L/min)なので、非燃焼時間は1分とした。   Therefore, the unburned gas inside the combustor 4 is replaced with air. Since the volume of the combustor 4 of the present embodiment is 7.2 L, 10 times 72 L of air is supplied. Since the flow rate of the combustion air supplied from the combustion air supply device 5 to the combustor 4 is 3.2 mol / min (= 72 L / min), the non-combustion time is set to 1 minute.

ステップS124では、ステップS121に移行した時点から、ステップS124にいたるまでの時間が1分を超えている場合は、ステップS125に移行する。逆に、ステップS121に移行した時点から、ステップS124に至るまでの時間が1分を超えていない場合は、1分が経過するまで待機する。   In step S124, when the time from the time of moving to step S121 to the time of reaching step S124 exceeds 1 minute, the process moves to step S125. On the other hand, if the time from the point of transition to step S121 to the step S124 does not exceed 1 minute, the process waits until 1 minute elapses.

ステップS125では、次の着火に備えて、燃焼空気の流量を1.6mol/minになるように調整する。以上の動作を経て、制御器20は、改質器1の内部温度とCO低減器2の内部温度をさらに上昇させるため、ステップS103に戻り、CO低減器2からのガスの脱離を行う。   In step S125, in preparation for the next ignition, the flow rate of the combustion air is adjusted to 1.6 mol / min. Through the above operation, the controller 20 returns to step S103 to desorb the gas from the CO reducer 2 in order to further increase the internal temperature of the reformer 1 and the internal temperature of the CO reducer 2.

次に、ステップS105において、加熱器8の動作開始から1.9分を経過した場合の動作について説明する。   Next, an operation when 1.9 minutes have elapsed from the start of the operation of the heater 8 in step S105 will be described.

まず、制御器20は、点火器6の動作を停止させた後(ステップS141)、火炎検知器7で火炎を検知できたか否かを確認する(ステップS142)。ステップS142において、火炎検知器7で火炎を検知した場合、制御器20は、CO低減器2からの原料の脱離が完了して燃焼器4に脱離ガスが供給されず、燃焼器4での燃焼が継続できなくなることにより、火炎検知器7で火炎を検知できなくなるまで、待機する。   First, after stopping the operation of the igniter 6 (step S141), the controller 20 checks whether or not a flame has been detected by the flame detector 7 (step S142). In step S142, when the flame is detected by the flame detector 7, the controller 20 completes the desorption of the raw material from the CO reducer 2, and the desorbed gas is not supplied to the combustor 4. Since the combustion of the gas cannot be continued, the flame detector 7 waits until the flame cannot be detected.

図2に示すように、脱離するガスの流量は、加熱器8の動作開始から数分で最大値となった後、徐々に減少するため、燃焼器4での燃焼は停止する。そして、火炎が検知できなくなったらステップS143に移行する。逆に、ステップS142において、初めから火炎検知器7で火炎を検知できなかった場合、直ちにステップS143に移行する。   As shown in FIG. 2, the flow rate of the desorbed gas gradually decreases after reaching the maximum value within a few minutes from the start of the operation of the heater 8, so that the combustion in the combustor 4 stops. And if a flame becomes impossible to detect, it will transfer to step S143. Conversely, in step S142, if the flame detector 7 cannot detect a flame from the beginning, the process immediately proceeds to step S143.

次に、制御器20は、CO低減器温度検出器11からCO低減器2の内部温度が第1温度(150℃)より低いか否かを確認する(ステップS143)。CO低減器2の内部温度が第1温度150℃よりも低い場合は、ステップS143を繰り返して、加熱器8でCO低減器2を加熱する。CO低減器2の内部温度が第1温度150℃以上であれば、加熱器8の動作を停止し(ステップ144)、ステップS161に移行する。   Next, the controller 20 confirms whether or not the internal temperature of the CO reducer 2 is lower than the first temperature (150 ° C.) from the CO reducer temperature detector 11 (step S143). When the internal temperature of the CO reducer 2 is lower than the first temperature 150 ° C., the step S143 is repeated and the CO reducer 2 is heated by the heater 8. If the internal temperature of the CO reducer 2 is equal to or higher than the first temperature 150 ° C., the operation of the heater 8 is stopped (step 144), and the process proceeds to step S161.

次に、ステップS161以降の動作について説明する。制御器20は、改質器1で改質反応可能な温度まで改質器1を昇温させるために、ステップS161以降の動作を実行する。まず、制御器20は、後のステップS163で原料供給器3を動作させた時に燃焼器4で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲に入るように燃焼空気の流量を調整する(ステップS161)。   Next, the operation after step S161 will be described. The controller 20 executes the operations after step S161 in order to raise the temperature of the reformer 1 to a temperature at which the reformer 1 can perform a reforming reaction. First, the controller 20 adjusts the flow rate of the combustion air so that the combustible gas concentration of the mixed gas formed by the combustor 4 when the raw material supplier 3 is operated in the subsequent step S163 falls within the combustible range ( Step S161).

次に、点火器6を動作させ(ステップS162)、原料供給器3を動作させ(ステップS163)、原料を改質器1およびCO低減器2を経て燃焼器4に供給し、燃焼器4で原料を燃焼させる。続いて、制御器20は、火炎検知器7で火炎を検知できるまで待機し(ステップS164)、火炎検知器7で火炎を検知したら、点火器6の動作を停止し(ステップS165)、ステップS166に移行する。   Next, the igniter 6 is operated (step S162), the raw material supplier 3 is operated (step S163), the raw material is supplied to the combustor 4 via the reformer 1 and the CO reducer 2, and the combustor 4 Burn the raw material. Subsequently, the controller 20 waits until the flame can be detected by the flame detector 7 (step S164). When the flame is detected by the flame detector 7, the operation of the igniter 6 is stopped (step S165), and step S166. Migrate to

ステップS166において、制御器20は、改質器温度検出器10から取得した改質器1の内部温度が第3温度より低いか否かを確認し、改質器1の内部温度が第3温度より低い場合は、改質器1の内部温度が第3温度以上になったことを確認するまで待機する。そして、改質器温度検出器10により改質器1の内部温度が第3温度以上になったことを確認した場合は、終了に移行する。   In step S166, the controller 20 confirms whether or not the internal temperature of the reformer 1 acquired from the reformer temperature detector 10 is lower than the third temperature, and the internal temperature of the reformer 1 is the third temperature. When the temperature is lower, the process waits until it is confirmed that the internal temperature of the reformer 1 has become equal to or higher than the third temperature. When the reformer temperature detector 10 confirms that the internal temperature of the reformer 1 has become equal to or higher than the third temperature, the process proceeds to the end.

ここで、第3温度とは、改質器1を流通するガスに水蒸気が含まれる場合、その水蒸気が改質器1で凝縮しない温度より高い温度であり、本実施の形態では、第3温度を120℃とした。   Here, the third temperature is a temperature higher than a temperature at which the water vapor does not condense in the reformer 1 when the gas flowing through the reformer 1 contains water vapor. In the present embodiment, the third temperature is the third temperature. Was set to 120 ° C.

以上の動作によって、CO低減器2から脱離するガスの流量や組成の変動の影響を受けることなく、水素生成装置101を改質反応可能な温度まで昇温させる動作が終了する。   With the above operation, the operation of raising the temperature of the hydrogen generator 101 to a temperature at which the reforming reaction can be performed without being affected by the flow rate and composition fluctuation of the gas desorbed from the CO reducer 2 is completed.

続いて改質水供給器(図示せず)を動作させ、改質器1に改質水を供給し、水蒸気改質反応により改質器1での水素含有ガスの生成を開始し、CO低減器2から排出されたガスを水素利用機器(図示せず)に供給する。   Subsequently, a reforming water supply unit (not shown) is operated to supply reforming water to the reforming unit 1, and generation of a hydrogen-containing gas in the reforming unit 1 is started by a steam reforming reaction, thereby reducing CO. The gas discharged from the vessel 2 is supplied to a hydrogen utilization device (not shown).

以上、説明したように、本実施の形態では、プロパンとブタンの少なくともいずれか1つを主成分とする原料を用いる水素生成装置101において、脱離ガス流量の増加速度が遅く、燃焼器4におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる着火時間を第1時間(1.9分)と設定し、点火動作と加熱動作の後、第1時間(1.9分)より前に火炎検知器7が火炎を検出した場合は、加熱器8の動作を終了するとともに、開閉器9の動作による燃焼器4への脱離ガスの供給を遮断し、燃焼器4での燃焼を停止させるので、触媒の温度上昇の停止により触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器4での燃焼が停止するため、触媒の過昇温による劣化を防止できる。   As described above, in the present embodiment, in the hydrogen generator 101 using a raw material mainly composed of at least one of propane and butane, the increase rate of the desorbed gas flow rate is slow, and the combustor 4 The ignition time that takes the longest time for the gas concentration to enter the combustible range and ignite is set as the first time (1.9 minutes), and after the ignition operation and the heating operation, from the first time (1.9 minutes) When the flame detector 7 detects a flame before, the operation of the heater 8 is terminated and the supply of the desorbed gas to the combustor 4 by the operation of the switch 9 is shut off, and the combustion in the combustor 4 is performed. Therefore, the desorption of gas from the catalyst is stopped by stopping the temperature rise of the catalyst, and the combustion in the combustor 4 is stopped, so that deterioration due to excessive temperature rise of the catalyst can be prevented.

また、CO低減器2の内部温度が第1温度(150℃)を超えるまで、以上の一連の動作を繰り返した後、原料を改質器1およびCO低減器2を介して燃焼器4に供給し、燃焼により改質器1を第3温度(120℃)まで加熱昇温するので、CO低減器2からの脱離ガスの組成や流量の変化の影響を受けることなく、改質器1の改質触媒の過昇温による劣化を防止でき、改質器1を改質反応可能な温度まで昇温させることができる。   Further, after repeating the above series of operations until the internal temperature of the CO reducer 2 exceeds the first temperature (150 ° C.), the raw material is supplied to the combustor 4 via the reformer 1 and the CO reducer 2. Since the reformer 1 is heated and heated to the third temperature (120 ° C.) by combustion, the reformer 1 is not affected by changes in the composition and flow rate of the desorbed gas from the CO reducer 2. Degradation of the reforming catalyst due to excessive temperature rise can be prevented, and the reformer 1 can be heated to a temperature at which the reforming reaction can be performed.

なお、本実施の形態では、水素生成装置101の原料にLPガスを用いたが、LPガスに限らず、エタン、エチレン、プロピレン、ブテン等の炭素数が2から4のいずれかの炭化水素を主成分とする混合ガスを、水素生成装置101の原料に用いても構わない。   In this embodiment, LP gas is used as a raw material for the hydrogen generator 101. However, not only LP gas but also hydrocarbons having 2 to 4 carbon atoms such as ethane, ethylene, propylene, and butene are used. A mixed gas having a main component may be used as a raw material for the hydrogen generator 101.

本実施の形態の水素生成装置101は、炭化水素を主成分とする原料を供給する原料供給器3と、原料から改質触媒で水素含有ガスを生成する改質器1と、改質器1で生成された水素含有ガスの一酸化炭素濃度を一酸化炭素低減触媒で低減するCO低減器2と、CO低減器2から排出されたガスを燃焼させて改質器1とCO低減器2のうち少なくとも改質器1を加熱する燃焼器4と、燃焼器4に燃焼用の空気を供給する燃焼空気供給器5と、燃焼器4で点火動作を行う点火器6と、燃焼器4の火炎の有無を検知する火炎検知器7と、CO低減器2を加熱する加熱器8と、制御器20と、を備える。   The hydrogen generator 101 of the present embodiment includes a raw material supplier 3 that supplies a raw material mainly composed of hydrocarbons, a reformer 1 that generates a hydrogen-containing gas from the raw material using a reforming catalyst, and a reformer 1 The carbon monoxide concentration of the hydrogen-containing gas produced in step 1 is reduced by the carbon monoxide reduction catalyst, and the gas discharged from the CO reduction device 2 is burned to reform the reformer 1 and the CO reduction device 2. Among them, at least a combustor 4 for heating the reformer 1, a combustion air supply device 5 for supplying combustion air to the combustor 4, an igniter 6 for performing an ignition operation in the combustor 4, and a flame of the combustor 4. A flame detector 7 that detects the presence or absence of the gas, a heater 8 that heats the CO reducer 2, and a controller 20.

そして、制御器20が、水素生成装置101を起動させるときに、まず、原料供給器3が停止状態、且つ、燃焼空気供給器5が燃焼器4に空気を供給している状態で、加熱器8の加熱動作を開始すると共に点火器6に点火動作をさせ、加熱器8の加熱動作を開始してから第1時間(本実施の形態では1.9分)より前に火炎検知器7が火炎を検出した場合は、加熱器8の加熱動作を終了するのである。   When the controller 20 starts up the hydrogen generator 101, first, the heater is used in a state where the raw material supplier 3 is stopped and the combustion air supplier 5 is supplying air to the combustor 4. 8, the igniter 6 is ignited, and the flame detector 7 is activated before the first time (1.9 minutes in the present embodiment) after the heating operation of the heater 8 is started. When a flame is detected, the heating operation of the heater 8 is terminated.

これによって、加熱器8の加熱動作によってCO低減器2の一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスが燃焼器4に流れる脱離ガス流量の増加速度が遅くて、燃焼器4におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる原料成分(プロパン)の場合における、加熱器8の加熱動作開始から火炎検知器7による火炎検出までの着火時間を第1時間(本実施の形態では1.9分)と設定しておけば、水素生成装置101が運転停止後に原料(本実施の形態ではプロパンとブタンの混合ガスであるLPガス)で改質器1から燃焼器4に至るガス流路がパージされる場合でも、加熱動作開始から第1時間(本実施の形態では1.9分)より前に火炎を検出した場合は、加熱器8の動作を終了するので、一酸化炭素低減触媒の温度上昇の停止により一酸化炭素低減触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器4での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化を防止することが可能となる。   As a result, the increasing rate of the desorbed gas flow rate of the desorbed gas desorbed from the carbon monoxide reducing catalyst of the CO reducer 2 by the heating operation of the CO reducer 2 to the combustor 4 is slow, and the gas in the combustor 4 is In the case of a raw material component (propane) having the longest time until the concentration enters the combustible range and ignites, the ignition time from the start of the heating operation of the heater 8 to the flame detection by the flame detector 7 is the first time (this implementation) (1.9 minutes in this embodiment) is set, the reformer 1 to the combustor 4 with the raw material (LP gas, which is a mixed gas of propane and butane in this embodiment) after the hydrogen generator 101 has stopped operating. Even when the gas flow path leading to is purged, if the flame is detected before the first time (1.9 minutes in the present embodiment) from the start of the heating operation, the operation of the heater 8 is terminated. Carbon monoxide reduction catalyst temperature Since the desorption of the gas from the carbon monoxide reduction catalyst is stopped by stopping the increase and the combustion in the combustor 4 is stopped, at least the reforming catalyst or the carbon monoxide reduction catalyst is caused by excessive temperature increase of the reforming catalyst. It becomes possible to prevent deterioration.

本実施の形態の水素生成装置101の原料は、プロパンとブタンの少なくともいずれか1つを主成分とするLPガスであり、水素生成装置101の運転停止後に改質器1から燃焼器4に至るガス流路が原料(LPガス)でパージされる。   The raw material of the hydrogen generator 101 of the present embodiment is LP gas containing at least one of propane and butane as a main component, and reaches the combustor 4 from the reformer 1 after the hydrogen generator 101 is stopped. The gas flow path is purged with the raw material (LP gas).

そして、第1時間(本実施の形態では1.9分)を、加熱器8の加熱動作により一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスがプロパンの場合に、燃焼器4での燃焼が開始するまでの時間としたのである。   Then, in the first time (1.9 minutes in the present embodiment), when the desorption gas desorbed from the carbon monoxide reduction catalyst by the heating operation of the heater 8 is propane, the combustion in the combustor 4 is performed. It was time to start.

これにより、加熱器8の加熱動作によってCO低減器2の一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスにプロパンの他にブタンが含まれる場合に、加熱器8による加熱時間を早めに停止するので、一酸化炭素低減触媒の温度上昇の停止により一酸化炭素低減触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器4での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化をより確実に防止することが可能となる。   Thereby, when butane is contained in addition to propane in the desorption gas desorbed from the carbon monoxide reduction catalyst of the CO reducer 2 by the heating operation of the heater 8, the heating time by the heater 8 is stopped early. Therefore, since the desorption of the gas from the carbon monoxide reduction catalyst is stopped by stopping the temperature increase of the carbon monoxide reduction catalyst and the combustion in the combustor 4 is stopped, the reforming catalyst and the carbon monoxide reduction catalyst are stopped. Of these, at least deterioration of the reforming catalyst due to excessive temperature rise can be more reliably prevented.

また、本実施の形態の水素生成装置101は、CO低減器2から排出されたガスを燃焼器4に導く生成ガス流路上に開閉器9を備え、制御器20が、水素生成装置101を起動させるときに、開閉器9が開状態で加熱器8の加熱動作を開始し、加熱器8の加熱動作を開始してから第1時間(本実施の形態では1.9分)以内に火炎検知器7が火炎を検出した場合は加熱器8の加熱動作を終了すると共に開閉器9を閉状態にするのである。   Further, the hydrogen generator 101 of the present embodiment includes a switch 9 on the generated gas flow path that guides the gas discharged from the CO reducer 2 to the combustor 4, and the controller 20 activates the hydrogen generator 101. When the switch 9 is opened, the heating operation of the heater 8 is started, and the flame detection is performed within the first time (1.9 minutes in the present embodiment) after the heating operation of the heater 8 is started. When the device 7 detects a flame, the heating operation of the heater 8 is terminated and the switch 9 is closed.

これにより、加熱器8の加熱動作により一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスの燃焼器4への流入を開閉器9により遮断するので、燃焼器4での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化をより確実に防止できる。   Thereby, since the inflow to the combustor 4 of the desorbed gas desorbed from the carbon monoxide reducing catalyst by the heating operation of the heater 8 is blocked by the switch 9, the combustion in the combustor 4 is stopped. Of the reforming catalyst and the carbon monoxide reduction catalyst, it is possible to more reliably prevent at least the reforming catalyst from being deteriorated due to excessive temperature rise.

また、本実施の形態の水素生成装置101は、制御器20が、加熱器8の加熱動作を開始してから第1時間(本実施の形態では1.9分)以内に火炎検知器7が火炎を検出したことにより加熱器8の加熱動作を終了すると共に開閉器9を閉状態にした後で、火炎検知器7が燃焼器4の火炎を検出しなくなると、開閉器9を再び開状態にするのである。   Further, in the hydrogen generator 101 of the present embodiment, the flame detector 7 is within the first time (1.9 minutes in the present embodiment) after the controller 20 starts the heating operation of the heater 8. After the heating operation of the heater 8 is finished by detecting the flame and the switch 9 is closed, when the flame detector 7 no longer detects the flame of the combustor 4, the switch 9 is opened again. To do.

これにより、水素生成装置101の温度が変化しても、水素生成装置101内部の圧力は、略大気圧と同一となるので、水素生成装置101の構造体を過剰な圧力に耐える構造にする必要が無くなり、水素生成装置101を安価に構成できる。   As a result, even if the temperature of the hydrogen generator 101 changes, the pressure inside the hydrogen generator 101 becomes substantially the same as the atmospheric pressure, so the structure of the hydrogen generator 101 needs to have a structure that can withstand excessive pressure. Therefore, the hydrogen generator 101 can be configured at low cost.

また、本実施の形態の水素生成装置101は、制御器20が、加熱器8の加熱動作を開始してから第1時間(本実施の形態では1.9分)以内に火炎検知器7が火炎を検出した場合は、燃焼器4で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲外になるように、燃焼空気供給器5から燃焼器4に供給する燃焼用の空気の流量を増大するのである。   Further, in the hydrogen generator 101 of the present embodiment, the flame detector 7 is within the first time (1.9 minutes in the present embodiment) after the controller 20 starts the heating operation of the heater 8. When a flame is detected, the flow rate of combustion air supplied from the combustion air supply device 5 to the combustor 4 is increased so that the combustible gas concentration of the mixed gas formed in the combustor 4 is outside the combustible range. To do.

これにより、燃焼器4で形成される混合ガスの可燃ガス濃度は、可燃範囲の下限界よりも低くなるので、水素生成装置101の系外に放出されるガスは、仮に着火源があったとしても燃焼せず、水素生成装置101の安全性が高い。   Thereby, since the combustible gas concentration of the mixed gas formed in the combustor 4 is lower than the lower limit of the combustible range, the gas released out of the system of the hydrogen generator 101 has an ignition source. However, it does not burn and the safety of the hydrogen generator 101 is high.

また、本実施の形態の水素生成装置101は、改質器1の内部温度を検出する改質器温度検出器10と、CO低減器2の内部温度を検出するCO低減器温度検出器11と、を備え、制御器20が、加熱器8の加熱動作を開始してから第1時間(本実施の形態では1.9分)以内に火炎検知器7が火炎を検出したことにより加熱器8の加熱動作を終了した後で、火炎検知器7が燃焼器4の火炎を検出しなくなった後に、CO低減器2の内部温度が第1温度(改質器1で生成された水素含有ガスに含まれる水蒸気がCO低減器2で凝縮しない温度であって、本実施の形態では150℃)より低く、且つ、改質器1の内部温度が第2温度(改質器1内部の触媒上で原料の熱分解により発生した炭素の析出により低下する触媒の性能が、無視できなくなる温度より十分に低い温度であって、本実施の形態では200℃)より低く、且つ、所定の非燃焼時間(本実施の形態では1分)経過後に、点火器6に点火動作をさせる共に加熱器8の加熱動作を再開するのである。   Further, the hydrogen generator 101 of the present embodiment includes a reformer temperature detector 10 that detects the internal temperature of the reformer 1, a CO reducer temperature detector 11 that detects the internal temperature of the CO reducer 2, and And the controller 20 detects the flame within the first time (1.9 minutes in the present embodiment) after the heating operation of the heater 8 is started. After the heating operation is completed, after the flame detector 7 stops detecting the flame of the combustor 4, the internal temperature of the CO reducer 2 is changed to the first temperature (the hydrogen-containing gas generated in the reformer 1). The temperature at which the contained water vapor does not condense in the CO reducer 2, which is lower than 150 ° C. in the present embodiment, and the internal temperature of the reformer 1 is the second temperature (on the catalyst inside the reformer 1). The performance of the catalyst, which deteriorates due to the deposition of carbon generated by pyrolysis of the raw material, cannot be ignored. The igniter 6 is ignited after a predetermined non-combustion time (1 minute in the present embodiment) has elapsed, which is sufficiently lower than the predetermined temperature and lower than 200 ° C. in the present embodiment. The heating operation of the heater 8 is resumed.

これにより、燃焼器4で一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスを燃焼させる工程と、燃焼器4の燃焼を停止した後、燃焼器4で脱離ガスを燃焼させず、燃焼空気供給器5から空気を供給し燃焼器4を冷却させる工程とを反復させるので、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化を防止しながら、水素含有ガスの生成に適した温度まで水素生成装置101の改質触媒と一酸化炭素低減触媒を昇温できる。   As a result, the combustor 4 burns the desorbed gas desorbed from the carbon monoxide reducing catalyst, and after the combustion of the combustor 4 is stopped, the combustor 4 does not burn the desorbed gas, and the combustion air Since the process of supplying air from the supply device 5 and cooling the combustor 4 is repeated, the hydrogen-containing gas is prevented while preventing at least the reforming catalyst from deteriorating due to overheating of the reforming catalyst and the carbon monoxide reduction catalyst. The temperature of the reforming catalyst and the carbon monoxide reducing catalyst of the hydrogen generator 101 can be increased to a temperature suitable for the production of hydrogen.

また、本実施の形態の水素生成装置101は、CO低減器2の内部温度を検出するCO低減器温度検出器11を備え、制御器20が、加熱器8の加熱動作を開始してから第1時間(本実施の形態では1.9分)を経過するまでの間に火炎検知器7が火炎を検知しなかった場合は、CO低減器2の内部温度が第1温度(本実施の形態では150℃)以上になるまで、加熱器8の加熱動作を継続して、CO低減器2の内部温度が第1温度(本実施の形態では150℃)以上になったら、加熱器8の加熱動作を終了するのである。   Further, the hydrogen generator 101 of the present embodiment includes a CO reducer temperature detector 11 that detects the internal temperature of the CO reducer 2, and the controller 20 starts the heating operation of the heater 8 after the start of the heating operation. If the flame detector 7 does not detect a flame before 1 hour (1.9 minutes in the present embodiment) elapses, the internal temperature of the CO reducer 2 is the first temperature (this embodiment). The heating operation of the heater 8 is continued until the temperature reaches 150 ° C. or higher. When the internal temperature of the CO reducer 2 becomes equal to or higher than the first temperature (150 ° C. in the present embodiment), the heating of the heater 8 is continued. The operation ends.

これにより、第1時間(本実施の形態では1.9分)より前に火炎検知器7が火炎を検出しなかった場合は、加熱器8を連続動作させるので、改質器1で生成された水素含有ガスに含まれる水蒸気がCO低減器2で凝縮しない温度まで短時間で昇温できる。   Thereby, when the flame detector 7 does not detect the flame before the first time (1.9 minutes in the present embodiment), the heater 8 is continuously operated, so that it is generated by the reformer 1. The water vapor contained in the hydrogen-containing gas can be raised in a short time to a temperature at which the water vapor does not condense in the CO reducer 2.

また、本実施の形態の水素生成装置101は、改質器1の内部温度を検出する改質器温度検出器10と、CO低減器2の内部温度を検出するCO低減器温度検出器11と、を備え、制御器20が、CO低減器2の内部温度が第1温度(本実施の形態では150℃)を超えたら、原料供給器3を動作させた場合に燃焼器4で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲に入るように、燃焼空気供給器5から燃焼器4に燃焼用の空気を供給すると共に点火器6に点火動作をさせ、改質器1の内部温度が第3温度(改質器1を流通するガスに水蒸気が含まれる場合に、その水蒸気が改質器1で凝縮しない温度より高い温度で
あって、本実施の形態では120℃)を超えるまで原料供給器3を動作させるのである。
Further, the hydrogen generator 101 of the present embodiment includes a reformer temperature detector 10 that detects the internal temperature of the reformer 1, a CO reducer temperature detector 11 that detects the internal temperature of the CO reducer 2, and The controller 20 is formed by the combustor 4 when the raw material supplier 3 is operated when the internal temperature of the CO reducer 2 exceeds the first temperature (150 ° C. in the present embodiment). Combustion air is supplied from the combustion air supply device 5 to the combustor 4 and the igniter 6 is ignited so that the combustible gas concentration of the mixed gas falls within the combustible range. Raw material until it exceeds a third temperature (when the gas flowing through the reformer 1 contains water vapor, the temperature is higher than the temperature at which the water vapor does not condense in the reformer 1 and is 120 ° C. in the present embodiment). The feeder 3 is operated.

これにより、原料を燃焼器4で燃焼させて改質器1の内部温度が第3温度(本実施の形態では120℃)を超えるように水素生成装置101内部を加熱昇温するので、一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガス流量が少なく脱離ガスによる燃焼だけでは水素含有ガスの生成に適した温度(改質器1への改質水の供給を開始する温度)まで水素生成装置101内部を加熱昇温できない場合でも、水素含有ガスの生成に適した温度(改質器1への改質水の供給を開始する温度)まで水素生成装置101内部を加熱昇温できる。   As a result, the raw material is combusted by the combustor 4 and the temperature inside the hydrogen generator 101 is heated so that the internal temperature of the reformer 1 exceeds the third temperature (120 ° C. in the present embodiment). Hydrogen generation to a temperature suitable for generating a hydrogen-containing gas (temperature at which the supply of reforming water to the reformer 1 starts) with only a small amount of desorbed gas desorbed from the carbon reduction catalyst and combustion with the desorbed gas Even when the inside of the apparatus 101 cannot be heated and heated, the inside of the hydrogen generating apparatus 101 can be heated and heated to a temperature suitable for generating a hydrogen-containing gas (a temperature at which the supply of reforming water to the reformer 1 is started).

また、本実施の形態の水素生成装置101の運転方法は、水素生成装置101を起動させるときに、まず、原料供給器3が停止状態、且つ、燃焼空気供給器5が燃焼器4に空気を供給している状態で、加熱器8の加熱動作を開始すると共に点火器6に点火動作をさせる第1ステップ(ステップS103,S104)と、ステップS104で加熱器8の加熱動作を開始してから第1時間(本実施の形態では1.9分)より前に火炎検知器7が火炎を検出した場合は、加熱器8の加熱動作を終了するステップS108と、を有するのである。   In the operation method of the hydrogen generator 101 according to the present embodiment, when the hydrogen generator 101 is started, first, the raw material supplier 3 is stopped, and the combustion air supplier 5 supplies air to the combustor 4. In the supplied state, the heating operation of the heater 8 is started and the first step (steps S103 and S104) for causing the igniter 6 to perform the ignition operation, and the heating operation of the heater 8 is started in step S104. If the flame detector 7 detects a flame before the first time (1.9 minutes in the present embodiment), the heating operation of the heater 8 is terminated.

これによって、加熱器8の加熱動作によってCO低減器2の一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスが燃焼器4に流れる脱離ガス流量の増加速度が遅くて、燃焼器4におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる原料成分(プロパン)の場合における、加熱器8の加熱動作開始から火炎検知器7による火炎検出までの着火時間を第1時間(本実施の形態では1.9分)と設定しておけば、水素生成装置101が運転停止後に原料(本実施の形態ではプロパンとブタンの混合ガスであるLPガス)で改質器1から燃焼器4に至るガス流路がパージされる場合でも、加熱動作開始から第1時間(本実施の形態では1.9分)より前に火炎を検出した場合は、加熱器8の動作を終了するので、一酸化炭素低減触媒の温度上昇の停止により一酸化炭素低減触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器4での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化を防止することが可能となる。   As a result, the increasing rate of the desorbed gas flow rate of the desorbed gas desorbed from the carbon monoxide reducing catalyst of the CO reducer 2 by the heating operation of the CO reducer 2 to the combustor 4 is slow, and the gas in the combustor 4 is In the case of a raw material component (propane) having the longest time until the concentration enters the combustible range and ignites, the ignition time from the start of the heating operation of the heater 8 to the flame detection by the flame detector 7 is the first time (this implementation) (1.9 minutes in this embodiment) is set, the reformer 1 to the combustor 4 with the raw material (LP gas, which is a mixed gas of propane and butane in this embodiment) after the hydrogen generator 101 has stopped operating. Even when the gas flow path leading to is purged, if the flame is detected before the first time (1.9 minutes in the present embodiment) from the start of the heating operation, the operation of the heater 8 is terminated. Carbon monoxide reduction catalyst temperature Since the desorption of the gas from the carbon monoxide reduction catalyst is stopped by stopping the increase and the combustion in the combustor 4 is stopped, at least the reforming catalyst or the carbon monoxide reduction catalyst is caused by excessive temperature increase of the reforming catalyst. It becomes possible to prevent deterioration.

(実施の形態2)
本発明の実施の形態2の水素生成装置101のブロック図は、図1に示す実施の形態1の水素生成装置101と同じであり、実施の形態1と同一の構成要素については同一の符号を付与して、その詳細な説明を省略する。なお、実施の形態2の水素生成装置101の動作は、実施の形態1の水素生成装置101と一部異なる。
(Embodiment 2)
The block diagram of the hydrogen generator 101 according to the second embodiment of the present invention is the same as the hydrogen generator 101 according to the first embodiment shown in FIG. 1, and the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. The detailed description is omitted. The operation of the hydrogen generator 101 of the second embodiment is partly different from that of the hydrogen generator 101 of the first embodiment.

次に、本実施の形態の水素生成装置101の起動方法について図4を参照しながら説明する。   Next, a method for starting the hydrogen generator 101 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

図4は、本発明の実施の形態2における水素生成装置101の起動方法を示すフローチャートである。図4において、図3に示す実施の形態1における水素生成装置101の起動方法を示すフローチャートと同一の動作(ステップ)については、同一のステップ符号を付与して。その詳細な説明を省略する。   FIG. 4 is a flowchart showing a startup method of the hydrogen generator 101 according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 4, the same step numbers are assigned to the same operations (steps) as those in the flowchart showing the activation method of the hydrogen generator 101 in the first embodiment shown in FIG. Detailed description thereof is omitted.

図4に示す実施の形態2における水素生成装置101の起動方法を示すフローチャートでは、図3に示す実施の形態1における水素生成装置101の起動方法を示すフローチャートのステップS123からステップS125を、ステップS223からステップS226に置き換えている。   In the flowchart showing the startup method of the hydrogen generator 101 in the second embodiment shown in FIG. 4, steps S123 to S125 of the flowchart showing the startup method of the hydrogen generator 101 in the first embodiment shown in FIG. To step S226.

実施の形態1の水素生成装置101と同様に、実施の形態2の水素生成装置101の起動が実行される前(前回の水素生成装置101の運転停止時)に、改質器1から燃焼器4
に至るガス流路は、原料でパージしてある。
Like the hydrogen generator 101 of the first embodiment, the combustor is changed from the reformer 1 before the start of the hydrogen generator 101 of the second embodiment is executed (when the previous hydrogen generator 101 is stopped). 4
The gas flow path leading to is purged with the raw material.

水素生成装置101の起動が実行されると、制御器20は、燃焼空気供給器5を動作させ、1.6mol/minで燃焼用の空気を燃焼器4に供給する(ステップS101)。続いて制御器20は、CO低減器2からガスを脱離させて燃焼器4に導入して燃焼させるために、開閉器9を開状態にして(ステップS102)から、点火器6(ステップS103)と加熱器8(ステップS104)を順次動作させる。   When the hydrogen generator 101 is activated, the controller 20 operates the combustion air supply device 5 to supply combustion air to the combustor 4 at 1.6 mol / min (step S101). Subsequently, the controller 20 opens the switch 9 (step S102) and then the igniter 6 (step S103) in order to desorb the gas from the CO reducer 2, introduce it into the combustor 4, and burn it. ) And the heater 8 (step S104) are sequentially operated.

次に、制御器20は、加熱器8の動作開始から1.9分(第1時間)を経過したか否かを確認する(ステップS105)。ステップS105で、もし、加熱器8の動作開始から1.9分(第1時間)を経過していれば、ステップS141に移行する。逆に、ステップS105で、加熱器8の動作開始から未だ1.9分(第1時間)を経過していなければ、ステップS106に移行する。   Next, the controller 20 checks whether or not 1.9 minutes (first time) has elapsed since the operation start of the heater 8 (step S105). In step S105, if 1.9 minutes (first time) have elapsed since the start of the operation of the heater 8, the process proceeds to step S141. On the other hand, if it is determined in step S105 that 1.9 minutes (first time) has not yet elapsed from the start of operation of the heater 8, the process proceeds to step S106.

ステップS106では、火炎検知器7で火炎を検知できたか否かを確認し、火炎検知器7で火炎を検知できた場合は、ステップS107に移行し、逆に、火炎検知器7で火炎を検知できなかった場合は、ステップS105に戻る。   In step S106, it is confirmed whether or not the flame has been detected by the flame detector 7. If the flame has been detected by the flame detector 7, the process proceeds to step S107. Conversely, the flame is detected by the flame detector 7. If not, the process returns to step S105.

以下、ステップS106において、火炎検知器7で火炎を検知した場合の動作について説明する。   Hereinafter, an operation when a flame is detected by the flame detector 7 in step S106 will be described.

まず、制御器20は、火炎検知器7で火炎を検知したので、点火器6を停止させ(ステップS107)、次に、CO低減器2からのガスの脱離を停止さて燃焼器4での燃焼を停止させるため、加熱器8を停止させ(ステップS108)、続いて、CO低減器2から燃焼器4へのガスの供給を遮断し、燃焼器4での燃焼を確実に停止させるために開閉器9を閉状態にする(ステップS109)。   First, the controller 20 detects the flame with the flame detector 7, so the igniter 6 is stopped (step S 107), and then the desorption of gas from the CO reducer 2 is stopped and the combustor 4 is stopped. In order to stop the combustion, the heater 8 is stopped (step S108). Subsequently, the supply of gas from the CO reducer 2 to the combustor 4 is shut off, and the combustion in the combustor 4 is stopped reliably. The switch 9 is closed (step S109).

さらに以降のステップS121において開閉器9を開状態にしたときに、燃焼器4で形成される可燃ガス濃度が可燃範囲の下限界を超えないように、予め燃焼空気供給器5から燃焼器4への燃焼空気流量を増大させる(ステップS110)。   Further, when the switch 9 is opened in the subsequent step S121, the combustion air supply device 5 is connected in advance to the combustor 4 so that the combustible gas concentration formed in the combustor 4 does not exceed the lower limit of the combustible range. Is increased (step S110).

ステップS110では、燃焼空気の流量を1.6mol/minから3.2mol/minに増量した。次に、制御器20は、火炎検知器7で火炎を検知できなくなるまで待機し(ステップS111)、ステップS111で、火炎検知器7で火炎を検知できなくなった場合は、ステップS121に移行する。   In step S110, the flow rate of the combustion air was increased from 1.6 mol / min to 3.2 mol / min. Next, the controller 20 stands by until the flame detector 7 can no longer detect the flame (step S111). If the flame detector 7 cannot detect the flame in step S111, the controller 20 proceeds to step S121.

次に、ステップS121、ステップS122、および、ステップS223からステップS226までの動作について説明する。   Next, operation | movement from step S121, step S122, and step S223 to step S226 is demonstrated.

まず、水素生成装置101の内部圧力を大気圧とほぼ同一とするために、開閉器9を再び開状態にする(ステップS121)。次に、制御器20は、CO低減器温度検出器11から取得したCO低減器2の内部温度と第1温度とを比較し、CO低減器2の内部温度が第1温度より低い場合は、ステップS223に移行する(ステップS122)。逆に、CO低減器2の内部温度が第1温度以上であれば、ステップS161に移行する。   First, in order to make the internal pressure of the hydrogen generator 101 substantially the same as the atmospheric pressure, the switch 9 is opened again (step S121). Next, the controller 20 compares the internal temperature of the CO reducer 2 acquired from the CO reducer temperature detector 11 with the first temperature, and when the internal temperature of the CO reducer 2 is lower than the first temperature, The process proceeds to step S223 (step S122). Conversely, if the internal temperature of the CO reducer 2 is equal to or higher than the first temperature, the process proceeds to step S161.

ここで、第1温度とは、改質器1で生成された水素含有ガスに含まれる水蒸気がCO低減器2で凝縮しない温度である。本実施の形態では、加熱器8の動作停止(ステップS108)以降の温度低下を考慮して、第1温度を150℃とした。   Here, the first temperature is a temperature at which water vapor contained in the hydrogen-containing gas generated in the reformer 1 is not condensed in the CO reducer 2. In the present embodiment, the first temperature is set to 150 ° C. in consideration of the temperature drop after the operation stop of the heater 8 (step S108).

次に、CO低減器2の内部温度が第1温度(本実施の形態では150℃)よりも低い場
合の動作について説明する。
Next, an operation when the internal temperature of the CO reducer 2 is lower than the first temperature (150 ° C. in the present embodiment) will be described.

制御器20は、燃焼空気供給器5から燃焼器4に供給する燃焼用の空気の流量を増大させる(ステップS223)。ここでは、燃焼用の空気の流量を増大することによって、CO低減器2から燃焼器4に流入する原料の濃度を、可燃範囲の下限界よりも低い濃度まで低下させる。   The controller 20 increases the flow rate of the combustion air supplied from the combustion air supply device 5 to the combustor 4 (step S223). Here, the concentration of the raw material flowing into the combustor 4 from the CO reducer 2 is lowered to a concentration lower than the lower limit of the combustible range by increasing the flow rate of the combustion air.

本実施の形態における、水素生成装置101の起動時にCO低減器2が加熱されることによって一酸化炭素低減触媒から脱離して燃焼器4に流れる脱離ガスの最大流量は、図2中の●および実線で示すように0.10mol/minであり、ブタンガスの可燃範囲の下限界は1.9%なので、1.9%よりも濃度を低くするために供給する燃焼用の空気の流量をXとおき、その流量を(数1)で求める。   In the present embodiment, the maximum flow rate of the desorbed gas desorbed from the carbon monoxide reducing catalyst and flowing into the combustor 4 by heating the CO reducer 2 when the hydrogen generator 101 is started is shown in FIG. As indicated by the solid line, it is 0.10 mol / min, and the lower limit of the flammable range of butane gas is 1.9%. Therefore, the flow rate of combustion air supplied to make the concentration lower than 1.9% is X Then, the flow rate is obtained by (Equation 1).

(数1)を変形して求めた燃焼空気流量Xは、5.16mol/minであった。そこで、本実施の形態では、制御器20は、燃焼用の空気の流量を6.00mol/minまで増大させた。燃焼用の空気を6.00mol/min供給したときの、可燃ガス濃度は(数2)に示すように、1.6%であり、可燃範囲の下限界(1.9%)よりも低いので着火源があったとしても燃焼しない。 The combustion air flow rate X obtained by modifying (Equation 1) was 5.16 mol / min. Therefore, in the present embodiment, the controller 20 increases the flow rate of the combustion air to 6.00 mol / min. When supplying combustion air at 6.00 mol / min, the combustible gas concentration is 1.6% as shown in (Equation 2), which is lower than the lower limit of the combustible range (1.9%). Does not burn even if there is an ignition source.

続いて、制御器20は、CO低減器2からの原料の脱離を促進するため、加熱器8を再び動作させ(ステップS224)、CO低減器2を加熱昇温する。 Subsequently, the controller 20 operates the heater 8 again in order to promote desorption of the raw material from the CO reducer 2 (step S224), and heats the CO reducer 2 by heating.

次に、制御器20は、CO低減器温度検出器11から取得したCO低減器2の内部温度と第1温度(本実施の形態では150℃)とを比較し(ステップS225)、CO低減器2の内部温度が第1温度(本実施の形態では150℃)より低い場合は、CO低減器2の内部温度が第1温度(本実施の形態では150℃)以上になるまで、ステップS225を繰り返し、加熱器8によるCO低減器2の加熱昇温を継続する。   Next, the controller 20 compares the internal temperature of the CO reducer 2 acquired from the CO reducer temperature detector 11 with the first temperature (150 ° C. in the present embodiment) (step S225), and the CO reducer. 2 is lower than the first temperature (150 ° C. in the present embodiment), step S225 is performed until the internal temperature of the CO reducer 2 becomes equal to or higher than the first temperature (150 ° C. in the present embodiment). Repeatedly, the heating and heating of the CO reducer 2 by the heater 8 is continued.

そして、加熱器8の加熱動作によってCO低減器2の内部温度が第1温度(本実施の形態では150℃)以上に高くなると、制御器20は、加熱器8の動作を停止して(ステップS226)、ステップS161に移行する。   When the internal temperature of the CO reducer 2 becomes higher than the first temperature (150 ° C. in the present embodiment) by the heating operation of the heater 8, the controller 20 stops the operation of the heater 8 (step S226), the process proceeds to step S161.

次に、ステップS105において、加熱器8の動作開始から1.9分を経過した場合の動作について説明する。   Next, an operation when 1.9 minutes have elapsed from the start of the operation of the heater 8 in step S105 will be described.

まず、制御器20は、点火器6の動作を停止させた後(ステップS141)、火炎検知器7で火炎を検知できたか否かを確認する(ステップS142)。ステップS142において、火炎検知器7で火炎を検知した場合、制御器20は、CO低減器2からの原料の脱
離が完了して燃焼器4に脱離ガスが供給されず、燃焼器4での燃焼が継続できなくなることにより、火炎検知器7で火炎を検知できなくなるまで、待機する。
First, after stopping the operation of the igniter 6 (step S141), the controller 20 checks whether or not a flame has been detected by the flame detector 7 (step S142). In step S142, when the flame is detected by the flame detector 7, the controller 20 completes the desorption of the raw material from the CO reducer 2, and the desorbed gas is not supplied to the combustor 4. Since the combustion of the gas cannot be continued, the flame detector 7 waits until the flame cannot be detected.

図2に示すように、脱離するガスの流量は、加熱器8の動作開始から数分で最大値となった後、徐々に減少するため、燃焼器4での燃焼は停止する。そして、火炎が検知できなくなったらステップS143に移行する。逆に、ステップS142において、初めから火炎検知器7で火炎を検知できなかった場合、直ちにステップS143に移行する。   As shown in FIG. 2, the flow rate of the desorbed gas gradually decreases after reaching the maximum value within a few minutes from the start of the operation of the heater 8, so that the combustion in the combustor 4 stops. And if a flame becomes impossible to detect, it will transfer to step S143. Conversely, in step S142, if the flame detector 7 cannot detect a flame from the beginning, the process immediately proceeds to step S143.

次に、制御器20は、CO低減器温度検出器11からCO低減器2の内部温度が第1温度(150℃)より低いか否かを確認する(ステップS143)。CO低減器2の内部温度が第1温度150℃よりも低い場合は、ステップS143を繰り返して、加熱器8でCO低減器2を加熱する。CO低減器2の内部温度が第1温度150℃以上であれば、加熱器8の動作を停止し(ステップ144)、ステップS161に移行する。   Next, the controller 20 confirms whether or not the internal temperature of the CO reducer 2 is lower than the first temperature (150 ° C.) from the CO reducer temperature detector 11 (step S143). When the internal temperature of the CO reducer 2 is lower than the first temperature 150 ° C., the step S143 is repeated and the CO reducer 2 is heated by the heater 8. If the internal temperature of the CO reducer 2 is equal to or higher than the first temperature 150 ° C., the operation of the heater 8 is stopped (step 144), and the process proceeds to step S161.

次に、ステップS161以降の動作について説明する。制御器20は、改質器1で改質反応可能な温度まで改質器1を昇温させるために、ステップS161以降の動作を実行する。まず、制御器20は、後のステップS163で原料供給器3を動作させた時に燃焼器4で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲に入るように燃焼空気の流量を調整する(ステップS161)。   Next, the operation after step S161 will be described. The controller 20 executes the operations after step S161 in order to raise the temperature of the reformer 1 to a temperature at which the reformer 1 can perform a reforming reaction. First, the controller 20 adjusts the flow rate of the combustion air so that the combustible gas concentration of the mixed gas formed by the combustor 4 when the raw material supplier 3 is operated in the subsequent step S163 falls within the combustible range ( Step S161).

次に、点火器6を動作させ(ステップS162)、原料供給器3を動作させ(ステップS163)、原料を改質器1およびCO低減器2を経て燃焼器4に供給し、燃焼器4で原料を燃焼させる。続いて、制御器20は、火炎検知器7で火炎を検知できるまで待機し(ステップS164)、火炎検知器7で火炎を検知したら、点火器6の動作を停止し(ステップS165)、ステップS166に移行する。   Next, the igniter 6 is operated (step S162), the raw material supplier 3 is operated (step S163), the raw material is supplied to the combustor 4 via the reformer 1 and the CO reducer 2, and the combustor 4 Burn the raw material. Subsequently, the controller 20 waits until the flame can be detected by the flame detector 7 (step S164). When the flame is detected by the flame detector 7, the operation of the igniter 6 is stopped (step S165), and step S166. Migrate to

ステップS166において、制御器20は、改質器温度検出器10から取得した改質器1の内部温度が第3温度より低いか否かを確認し、改質器1の内部温度が第3温度より低い場合は、改質器1の内部温度が第3温度以上になったことを確認するまで待機する。そして、改質器温度検出器10により改質器1の内部温度が第3温度以上になったことを確認した場合は、終了に移行する。   In step S166, the controller 20 confirms whether or not the internal temperature of the reformer 1 acquired from the reformer temperature detector 10 is lower than the third temperature, and the internal temperature of the reformer 1 is the third temperature. When the temperature is lower, the process waits until it is confirmed that the internal temperature of the reformer 1 has become equal to or higher than the third temperature. When the reformer temperature detector 10 confirms that the internal temperature of the reformer 1 has become equal to or higher than the third temperature, the process proceeds to the end.

ここで、第3温度とは、改質器1を流通するガスに水蒸気が含まれる場合、その水蒸気が改質器1で凝縮しない温度より高い温度であり、本実施の形態では、第3温度を120℃とした。   Here, the third temperature is a temperature higher than a temperature at which the water vapor does not condense in the reformer 1 when the gas flowing through the reformer 1 contains water vapor. In the present embodiment, the third temperature is the third temperature. Was set to 120 ° C.

以上の動作によって、CO低減器2から脱離するガスの流量や組成の変動の影響を受けることなく、水素生成装置101を改質反応可能な温度まで昇温させる動作が終了する。   With the above operation, the operation of raising the temperature of the hydrogen generator 101 to a temperature at which the reforming reaction can be performed without being affected by the flow rate and composition fluctuation of the gas desorbed from the CO reducer 2 is completed.

続いて改質水供給器(図示せず)を動作させ、改質器1に改質水を供給し、水蒸気改質反応により改質器1での水素含有ガスの生成を開始し、CO低減器2から排出されたガスを水素利用機器(図示せず)に供給する。   Subsequently, a reforming water supply unit (not shown) is operated to supply reforming water to the reforming unit 1, and generation of a hydrogen-containing gas in the reforming unit 1 is started by a steam reforming reaction, thereby reducing CO. The gas discharged from the vessel 2 is supplied to a hydrogen utilization device (not shown).

以上、説明したように、本実施の形態では、プロパンとブタンの少なくともいずれか1つを主成分とする原料を用いる水素生成装置101において、脱離ガス流量の増加速度が遅く、燃焼器4におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる着火時間を第1時間(1.9分)と設定し、点火動作と加熱動作の後、第1時間(1.9分)より前に火炎検知器7が火炎を検出した場合は、加熱器8の動作を終了するとともに、開閉器9の動作による燃焼器4への脱離ガスの供給を遮断し、燃焼器4での燃焼を停止させるので、触媒の温度上昇の停止により触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器4での燃
焼が停止するため、触媒の過昇温による劣化を防止できる。
As described above, in the present embodiment, in the hydrogen generator 101 using a raw material mainly composed of at least one of propane and butane, the increase rate of the desorbed gas flow rate is slow, and the combustor 4 The ignition time that takes the longest time for the gas concentration to enter the combustible range and ignite is set as the first time (1.9 minutes), and after the ignition operation and the heating operation, from the first time (1.9 minutes) When the flame detector 7 detects a flame before, the operation of the heater 8 is terminated and the supply of the desorbed gas to the combustor 4 by the operation of the switch 9 is shut off, and the combustion in the combustor 4 is performed. Therefore, the desorption of gas from the catalyst is stopped by stopping the temperature rise of the catalyst, and the combustion in the combustor 4 is stopped, so that deterioration due to excessive temperature rise of the catalyst can be prevented.

また、第1時間(1.9分)より前に着火した場合は、CO低減器2から脱離するガスによって燃焼器4で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲の下限界以下の濃度になるまで燃焼用の空気の流量を増大させるとともに、加熱器8の動作によりCO低減器2を第1温度(150℃)まで昇温させた後、改質器1およびCO低減器2を介して燃焼器4に供給した原料の燃焼により改質器1を第3温度(120℃)まで昇温するので、CO低減器2からの脱離ガスの組成や流量の変化の影響を受けることなく、改質器1の触媒の過昇温による劣化を防止でき、改質器1を改質反応可能な温度まで昇温させることができる。   When ignited before the first time (1.9 minutes), the combustible gas concentration of the mixed gas formed in the combustor 4 by the gas desorbed from the CO reducer 2 is below the lower limit of the combustible range. The flow rate of combustion air is increased until the concentration reaches the same level, and the CO reducer 2 is heated to the first temperature (150 ° C.) by the operation of the heater 8, and then the reformer 1 and the CO reducer 2. Because the temperature of the reformer 1 is raised to the third temperature (120 ° C.) by combustion of the raw material supplied to the combustor 4 via the gas, it is affected by changes in the composition and flow rate of the desorbed gas from the CO reducer 2. Without deterioration of the catalyst of the reformer 1 due to excessive temperature rise, the reformer 1 can be heated to a temperature at which the reforming reaction can be performed.

また、着火動作を繰り返さないため、最小の着火動作回数で起動できるので、点火器6の長寿命化を図ることが出来る。   Further, since the ignition operation is not repeated, it can be started with the minimum number of ignition operations, so that the life of the igniter 6 can be extended.

なお、本実施の形態では、水素生成装置101の原料にLPガスを用いたが、LPガスに限らず、エタン、エチレン、プロピレン、ブテン等の炭素数が2から4のいずれかの炭化水素を主成分とする混合ガスを、水素生成装置101の原料に用いても構わない。   In this embodiment, LP gas is used as a raw material for the hydrogen generator 101. However, not only LP gas but also hydrocarbons having 2 to 4 carbon atoms such as ethane, ethylene, propylene, and butene are used. A mixed gas having a main component may be used as a raw material for the hydrogen generator 101.

本実施の形態の水素生成装置101は、炭化水素を主成分とする原料を供給する原料供給器3と、原料から改質触媒で水素含有ガスを生成する改質器1と、改質器1で生成された水素含有ガスの一酸化炭素濃度を一酸化炭素低減触媒で低減するCO低減器2と、CO低減器2から排出されたガスを燃焼させて改質器1とCO低減器2のうち少なくとも改質器1を加熱する燃焼器4と、燃焼器4に燃焼用の空気を供給する燃焼空気供給器5と、燃焼器4で点火動作を行う点火器6と、燃焼器4の火炎の有無を検知する火炎検知器7と、CO低減器2を加熱する加熱器8と、制御器20と、を備える。   The hydrogen generator 101 of the present embodiment includes a raw material supplier 3 that supplies a raw material mainly composed of hydrocarbons, a reformer 1 that generates a hydrogen-containing gas from the raw material using a reforming catalyst, and a reformer 1 The carbon monoxide concentration of the hydrogen-containing gas produced in step 1 is reduced by the carbon monoxide reduction catalyst, and the gas discharged from the CO reduction device 2 is burned to reform the reformer 1 and the CO reduction device 2. Among them, at least a combustor 4 for heating the reformer 1, a combustion air supply device 5 for supplying combustion air to the combustor 4, an igniter 6 for performing an ignition operation in the combustor 4, and a flame of the combustor 4. A flame detector 7 that detects the presence or absence of the gas, a heater 8 that heats the CO reducer 2, and a controller 20.

そして、制御器20が、水素生成装置101を起動させるときに、まず、原料供給器3が停止状態、且つ、燃焼空気供給器5が燃焼器4に空気を供給している状態で、加熱器8の加熱動作を開始すると共に点火器6に点火動作をさせ、加熱器8の加熱動作を開始してから第1時間(本実施の形態では1.9分)より前に火炎検知器7が火炎を検出した場合は、加熱器8の加熱動作を終了するのである。   When the controller 20 starts up the hydrogen generator 101, first, the heater is used in a state where the raw material supplier 3 is stopped and the combustion air supplier 5 is supplying air to the combustor 4. 8, the igniter 6 is ignited, and the flame detector 7 is activated before the first time (1.9 minutes in the present embodiment) after the heating operation of the heater 8 is started. When a flame is detected, the heating operation of the heater 8 is terminated.

これによって、加熱器8の加熱動作によってCO低減器2の一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスが燃焼器4に流れる脱離ガス流量の増加速度が遅くて、燃焼器4におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる原料成分(プロパン)の場合における、加熱器8の加熱動作開始から火炎検知器7による火炎検出までの着火時間を第1時間(本実施の形態では1.9分)と設定しておけば、水素生成装置101が運転停止後に原料(本実施の形態ではプロパンとブタンの混合ガスであるLPガス)で改質器1から燃焼器4に至るガス流路がパージされる場合でも、加熱動作開始から第1時間(本実施の形態では1.9分)より前に火炎を検出した場合は、加熱器8の動作を終了するので、一酸化炭素低減触媒の温度上昇の停止により一酸化炭素低減触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器4での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化を防止することが可能となる。   As a result, the increasing rate of the desorbed gas flow rate of the desorbed gas desorbed from the carbon monoxide reducing catalyst of the CO reducer 2 by the heating operation of the CO reducer 2 to the combustor 4 is slow, and the gas in the combustor 4 is In the case of a raw material component (propane) having the longest time until the concentration enters the combustible range and ignites, the ignition time from the start of the heating operation of the heater 8 to the flame detection by the flame detector 7 is the first time (this implementation) (1.9 minutes in this embodiment) is set, the reformer 1 to the combustor 4 with the raw material (LP gas, which is a mixed gas of propane and butane in this embodiment) after the hydrogen generator 101 has stopped operating. Even when the gas flow path leading to is purged, if the flame is detected before the first time (1.9 minutes in the present embodiment) from the start of the heating operation, the operation of the heater 8 is terminated. Carbon monoxide reduction catalyst temperature Since the desorption of the gas from the carbon monoxide reduction catalyst is stopped by stopping the increase and the combustion in the combustor 4 is stopped, at least the reforming catalyst or the carbon monoxide reduction catalyst is caused by excessive temperature increase of the reforming catalyst. It becomes possible to prevent deterioration.

本実施の形態の水素生成装置101の原料は、プロパンとブタンの少なくともいずれか1つを主成分とするLPガスであり、水素生成装置101の運転停止後に改質器1から燃焼器4に至るガス流路が原料(LPガス)でパージされる。   The raw material of the hydrogen generator 101 of the present embodiment is LP gas containing at least one of propane and butane as a main component, and reaches the combustor 4 from the reformer 1 after the hydrogen generator 101 is stopped. The gas flow path is purged with the raw material (LP gas).

そして、第1時間(本実施の形態では1.9分)を、加熱器8の加熱動作により一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスがプロパンの場合に、燃焼器4での燃焼が開始す
るまでの時間としたのである。
Then, in the first time (1.9 minutes in the present embodiment), when the desorption gas desorbed from the carbon monoxide reduction catalyst by the heating operation of the heater 8 is propane, the combustion in the combustor 4 is performed. It was time to start.

これにより、加熱器8の加熱動作によってCO低減器2の一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスにプロパンの他にブタンが含まれる場合に、加熱器8による加熱時間を早めに停止するので、一酸化炭素低減触媒の温度上昇の停止により一酸化炭素低減触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器4での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化をより確実に防止することが可能となる。   Thereby, when butane is contained in addition to propane in the desorption gas desorbed from the carbon monoxide reduction catalyst of the CO reducer 2 by the heating operation of the heater 8, the heating time by the heater 8 is stopped early. Therefore, since the desorption of the gas from the carbon monoxide reduction catalyst is stopped by stopping the temperature increase of the carbon monoxide reduction catalyst and the combustion in the combustor 4 is stopped, the reforming catalyst and the carbon monoxide reduction catalyst are stopped. Of these, at least deterioration of the reforming catalyst due to excessive temperature rise can be more reliably prevented.

また、本実施の形態の水素生成装置101は、CO低減器2から排出されたガスを燃焼器4に導く生成ガス流路上に開閉器9を備え、制御器20が、水素生成装置101を起動させるときに、開閉器9が開状態で加熱器8の加熱動作を開始し、加熱器8の加熱動作を開始してから第1時間(本実施の形態では1.9分)以内に火炎検知器7が火炎を検出した場合は加熱器8の加熱動作を終了すると共に開閉器9を閉状態にするのである。   Further, the hydrogen generator 101 of the present embodiment includes a switch 9 on the generated gas flow path that guides the gas discharged from the CO reducer 2 to the combustor 4, and the controller 20 activates the hydrogen generator 101. When the switch 9 is opened, the heating operation of the heater 8 is started, and the flame detection is performed within the first time (1.9 minutes in the present embodiment) after the heating operation of the heater 8 is started. When the device 7 detects a flame, the heating operation of the heater 8 is terminated and the switch 9 is closed.

これにより、加熱器8の加熱動作により一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスの燃焼器4への流入を開閉器9により遮断するので、燃焼器4での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化をより確実に防止できる。   Thereby, since the inflow to the combustor 4 of the desorbed gas desorbed from the carbon monoxide reducing catalyst by the heating operation of the heater 8 is blocked by the switch 9, the combustion in the combustor 4 is stopped. Of the reforming catalyst and the carbon monoxide reduction catalyst, it is possible to more reliably prevent at least the reforming catalyst from being deteriorated due to excessive temperature rise.

また、本実施の形態の水素生成装置101は、制御器20が、加熱器8の加熱動作を開始してから第1時間(本実施の形態では1.9分)以内に火炎検知器7が火炎を検出したことにより加熱器8の加熱動作を終了すると共に開閉器9を閉状態にした後で、火炎検知器7が燃焼器4の火炎を検出しなくなると、開閉器9を再び開状態にするのである。   Further, in the hydrogen generator 101 of the present embodiment, the flame detector 7 is within the first time (1.9 minutes in the present embodiment) after the controller 20 starts the heating operation of the heater 8. After the heating operation of the heater 8 is finished by detecting the flame and the switch 9 is closed, when the flame detector 7 no longer detects the flame of the combustor 4, the switch 9 is opened again. To do.

これにより、水素生成装置101の温度が変化しても、水素生成装置101内部の圧力は、略大気圧と同一となるので、水素生成装置101の構造体を過剰な圧力に耐える構造にする必要が無くなり、水素生成装置101を安価に構成できる。   As a result, even if the temperature of the hydrogen generator 101 changes, the pressure inside the hydrogen generator 101 becomes substantially the same as the atmospheric pressure, so the structure of the hydrogen generator 101 needs to have a structure that can withstand excessive pressure. Therefore, the hydrogen generator 101 can be configured at low cost.

また、本実施の形態の水素生成装置101は、制御器20が、加熱器8の加熱動作を開始してから第1時間(本実施の形態では1.9分)以内に火炎検知器7が火炎を検出した場合は、燃焼器4で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲外になるように、燃焼空気供給器5から燃焼器4に供給する燃焼用の空気の流量を増大するのである。   Further, in the hydrogen generator 101 of the present embodiment, the flame detector 7 is within the first time (1.9 minutes in the present embodiment) after the controller 20 starts the heating operation of the heater 8. When a flame is detected, the flow rate of combustion air supplied from the combustion air supply device 5 to the combustor 4 is increased so that the combustible gas concentration of the mixed gas formed in the combustor 4 is outside the combustible range. To do.

これにより、燃焼器4で形成される混合ガスの可燃ガス濃度は、可燃範囲の下限界よりも低くなるので、水素生成装置101の系外に放出されるガスは、仮に着火源があったとしても燃焼せず、水素生成装置101の安全性が高い。   Thereby, since the combustible gas concentration of the mixed gas formed in the combustor 4 is lower than the lower limit of the combustible range, the gas released out of the system of the hydrogen generator 101 has an ignition source. However, it does not burn and the safety of the hydrogen generator 101 is high.

また、本実施の形態の水素生成装置101は、CO低減器2の内部温度を検出するCO低減器温度検出器11を備え、制御器20が、加熱器8の加熱動作を開始してから第1時間(本実施の形態では1.9分)以内に火炎検知器7が火炎を検出したことにより加熱器8の加熱動作を終了した後で、火炎検知器7が燃焼器4の火炎を検出しなくなった後に、CO低減器2の内部温度が第1温度(改質器1で生成された水素含有ガスに含まれる水蒸気がCO低減器2で凝縮しない温度であって、本実施の形態では150℃)より低いときは、燃焼器4で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲外になるように、燃焼空気供給器5から燃焼器4に供給する燃焼用の空気の流量を増大してから、加熱器8の加熱動作を再開するものである。   Further, the hydrogen generator 101 of the present embodiment includes a CO reducer temperature detector 11 that detects the internal temperature of the CO reducer 2, and the controller 20 starts the heating operation of the heater 8 after the start of the heating operation. The flame detector 7 detects the flame of the combustor 4 after completing the heating operation of the heater 8 because the flame detector 7 detects the flame within 1 hour (1.9 minutes in the present embodiment). In the present embodiment, the internal temperature of the CO reducer 2 is the first temperature (the temperature at which the water vapor contained in the hydrogen-containing gas generated in the reformer 1 is not condensed in the CO reducer 2). When the temperature is lower than 150 ° C., the flow rate of the combustion air supplied from the combustion air supply device 5 to the combustor 4 is set so that the combustible gas concentration of the mixed gas formed in the combustor 4 is out of the combustible range. After the increase, the heating operation of the heater 8 is restarted.

これによって、燃焼器4で形成される混合ガスの可燃ガス濃度は、可燃範囲の下限界よりも低くなるので、水素生成装置101の系外に放出されるガスは、仮に着火源があった
としても燃焼せず、安全性の高い水素生成装置101を構成できる。
As a result, the combustible gas concentration of the mixed gas formed in the combustor 4 becomes lower than the lower limit of the combustible range, so that the gas released out of the system of the hydrogen generator 101 has an ignition source. Even if it does not combust, hydrogen generator 101 with high safety can be constituted.

また、本実施の形態の水素生成装置101は、CO低減器2の内部温度を検出するCO低減器温度検出器11を備え、制御器20が、加熱器8の加熱動作を開始してから第1時間(本実施の形態では1.9分)を経過するまでの間に火炎検知器7が火炎を検知しなかった場合は、CO低減器2の内部温度が第1温度(本実施の形態では150℃)以上になるまで、加熱器8の加熱動作を継続して、CO低減器2の内部温度が第1温度(本実施の形態では150℃)以上になったら、加熱器8の加熱動作を終了するのである。   Further, the hydrogen generator 101 of the present embodiment includes a CO reducer temperature detector 11 that detects the internal temperature of the CO reducer 2, and the controller 20 starts the heating operation of the heater 8 after the start of the heating operation. If the flame detector 7 does not detect a flame before 1 hour (1.9 minutes in the present embodiment) elapses, the internal temperature of the CO reducer 2 is the first temperature (this embodiment). The heating operation of the heater 8 is continued until the temperature reaches 150 ° C. or higher. When the internal temperature of the CO reducer 2 becomes equal to or higher than the first temperature (150 ° C. in the present embodiment), the heating of the heater 8 is continued. The operation ends.

これにより、第1時間(本実施の形態では1.9分)より前に火炎検知器7が火炎を検出しなかった場合は、加熱器8を連続動作させるので、改質器1で生成された水素含有ガスに含まれる水蒸気がCO低減器2で凝縮しない温度まで短時間で昇温できる。   Thereby, when the flame detector 7 does not detect the flame before the first time (1.9 minutes in the present embodiment), the heater 8 is continuously operated, so that it is generated by the reformer 1. The water vapor contained in the hydrogen-containing gas can be raised in a short time to a temperature at which the water vapor does not condense in the CO reducer 2.

また、本実施の形態の水素生成装置101は、改質器1の内部温度を検出する改質器温度検出器10と、CO低減器2の内部温度を検出するCO低減器温度検出器11と、を備え、制御器20が、CO低減器2の内部温度が第1温度(本実施の形態では150℃)を超えたら、原料供給器3を動作させた場合に燃焼器4で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲に入るように、燃焼空気供給器5から燃焼器4に燃焼用の空気を供給すると共に点火器6に点火動作をさせ、改質器1の内部温度が第3温度(改質器1を流通するガスに水蒸気が含まれる場合に、その水蒸気が改質器1で凝縮しない温度より高い温度であって、本実施の形態では120℃)を超えるまで原料供給器3を動作させるのである。   Further, the hydrogen generator 101 of the present embodiment includes a reformer temperature detector 10 that detects the internal temperature of the reformer 1, a CO reducer temperature detector 11 that detects the internal temperature of the CO reducer 2, and The controller 20 is formed by the combustor 4 when the raw material supplier 3 is operated when the internal temperature of the CO reducer 2 exceeds the first temperature (150 ° C. in the present embodiment). Combustion air is supplied from the combustion air supply device 5 to the combustor 4 and the igniter 6 is ignited so that the combustible gas concentration of the mixed gas falls within the combustible range. Raw material until it exceeds a third temperature (when the gas flowing through the reformer 1 contains water vapor, the temperature is higher than the temperature at which the water vapor does not condense in the reformer 1 and is 120 ° C. in the present embodiment). The feeder 3 is operated.

これにより、原料を燃焼器4で燃焼させて改質器1の内部温度が第3温度(本実施の形態では120℃)を超えるように水素生成装置101内部を加熱昇温するので、一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガス流量が少なく脱離ガスによる燃焼だけでは水素含有ガスの生成に適した温度(改質器1への改質水の供給を開始する温度)まで水素生成装置101内部を加熱昇温できない場合でも、水素含有ガスの生成に適した温度(改質器1への改質水の供給を開始する温度)まで水素生成装置101内部を加熱昇温できる。   As a result, the raw material is combusted by the combustor 4 and the temperature inside the hydrogen generator 101 is heated so that the internal temperature of the reformer 1 exceeds the third temperature (120 ° C. in the present embodiment). Hydrogen generation to a temperature suitable for generating a hydrogen-containing gas (temperature at which the supply of reforming water to the reformer 1 starts) with only a small amount of desorbed gas desorbed from the carbon reduction catalyst and combustion with the desorbed gas Even when the inside of the apparatus 101 cannot be heated and heated, the inside of the hydrogen generating apparatus 101 can be heated and heated to a temperature suitable for generating a hydrogen-containing gas (a temperature at which the supply of reforming water to the reformer 1 is started).

また、本実施の形態の水素生成装置101の運転方法は、水素生成装置101を起動させるときに、まず、原料供給器3が停止状態、且つ、燃焼空気供給器5が燃焼器4に空気を供給している状態で、加熱器8の加熱動作を開始すると共に点火器6に点火動作をさせる第1ステップ(ステップS103,S104)と、ステップS104で加熱器8の加熱動作を開始してから第1時間(本実施の形態では1.9分)より前に火炎検知器7が火炎を検出した場合は、加熱器8の加熱動作を終了するステップS108と、を有するのである。   In the operation method of the hydrogen generator 101 according to the present embodiment, when the hydrogen generator 101 is started, first, the raw material supplier 3 is stopped, and the combustion air supplier 5 supplies air to the combustor 4. In the supplied state, the heating operation of the heater 8 is started and the first step (steps S103 and S104) for causing the igniter 6 to perform the ignition operation, and the heating operation of the heater 8 is started in step S104. If the flame detector 7 detects a flame before the first time (1.9 minutes in the present embodiment), the heating operation of the heater 8 is terminated.

これによって、加熱器8の加熱動作によってCO低減器2の一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスが燃焼器4に流れる脱離ガス流量の増加速度が遅くて、燃焼器4におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる原料成分(プロパン)の場合における、加熱器8の加熱動作開始から火炎検知器7による火炎検出までの着火時間を第1時間(本実施の形態では1.9分)と設定しておけば、水素生成装置101が運転停止後に原料(本実施の形態ではプロパンとブタンの混合ガスであるLPガス)で改質器1から燃焼器4に至るガス流路がパージされる場合でも、加熱動作開始から第1時間(本実施の形態では1.9分)より前に火炎を検出した場合は、加熱器8の動作を終了するので、一酸化炭素低減触媒の温度上昇の停止により一酸化炭素低減触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器4での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化を防止することが可能となる。   As a result, the increasing rate of the desorbed gas flow rate of the desorbed gas desorbed from the carbon monoxide reducing catalyst of the CO reducer 2 by the heating operation of the CO reducer 2 to the combustor 4 is slow, and the gas in the combustor 4 is In the case of a raw material component (propane) having the longest time until the concentration enters the combustible range and ignites, the ignition time from the start of the heating operation of the heater 8 to the flame detection by the flame detector 7 is the first time (this implementation) (1.9 minutes in this embodiment) is set, the reformer 1 to the combustor 4 with the raw material (LP gas, which is a mixed gas of propane and butane in this embodiment) after the hydrogen generator 101 has stopped operating. Even when the gas flow path leading to is purged, if the flame is detected before the first time (1.9 minutes in the present embodiment) from the start of the heating operation, the operation of the heater 8 is terminated. Carbon monoxide reduction catalyst temperature Since the desorption of the gas from the carbon monoxide reduction catalyst is stopped by stopping the increase and the combustion in the combustor 4 is stopped, at least the reforming catalyst or the carbon monoxide reduction catalyst is caused by excessive temperature increase of the reforming catalyst. It becomes possible to prevent deterioration.

(実施の形態3)
図5は本発明の実施の形態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。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the hydrogen generator in Embodiment 3 of the present invention.

図5において図1と同一の構成要素については、同一の符号を付与し詳細な説明を省略する。実施の形態3の水素生成装置103は、CO低減器2から排出されたガスを燃焼器4に導く生成ガス流路上に開閉器9を備えない点で、図1に示す実施の形態1と実施の形態2の水素生成装置101と異なる。   In FIG. 5, the same components as those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. The hydrogen generator 103 of Embodiment 3 is the same as that of Embodiment 1 shown in FIG. 1 in that the switch 9 is not provided on the product gas flow path that guides the gas discharged from the CO reducer 2 to the combustor 4. This is different from the hydrogen generator 101 of the second embodiment.

次に、水素生成装置103の起動方法について図6を参照しながら説明する。   Next, a method for starting the hydrogen generator 103 will be described with reference to FIG.

図6は、本発明の実施の形態3における水素生成装置103の起動方法を示すフローチャートである。図3に示す実施の形態1における水素生成装置101の起動方法を示すフローチャートと同一の動作については、同一の符号を付与し詳細な説明を省略する。   FIG. 6 is a flowchart showing a startup method of the hydrogen generator 103 according to Embodiment 3 of the present invention. About the same operation | movement as the flowchart which shows the starting method of the hydrogen generator 101 in Embodiment 1 shown in FIG. 3, the same code | symbol is provided and detailed description is abbreviate | omitted.

図3に示す実施の形態1における水素生成装置101の起動方法を示すフローチャートと異なる点は、開閉器9に関するステップS102、ステップS109、ステップS121を省略した点と、図3における燃焼空気を増量するステップS110と、火炎検知器7で火炎を検知できなくなるまで待機するステップS111とを、燃焼空気を増量するステップS310と、火炎検知器7で火炎を検知できた場合はステップS310に戻るステップS311とに、それぞれ置き換えた点である。   3 differs from the flowchart showing the start-up method of the hydrogen generator 101 in the first embodiment shown in FIG. 3 in that steps S102, S109, and S121 related to the switch 9 are omitted, and the combustion air in FIG. 3 is increased. Step S110, Step S111 that waits until the flame detector 7 can no longer detect the flame, Step S310 that increases the combustion air, and Step S311 that returns to Step S310 if the flame detector 7 detects the flame. Each of these points is replaced.

実施の形態1の水素生成装置101と同様に、実施の形態3の水素生成装置103の起動が実行される前(前回の水素生成装置103の運転停止時)に、改質器1から燃焼器4に至るガス流路は、原料でパージしてある。   Similarly to the hydrogen generator 101 of the first embodiment, the combustor is changed from the reformer 1 before the start of the hydrogen generator 103 of the third embodiment is executed (when the previous hydrogen generator 103 is stopped). The gas flow path leading to 4 is purged with the raw material.

水素生成装置103の起動が実行されると、制御器20は、燃焼空気供給器5を動作させ、1.6mol/minで燃焼用の空気を燃焼器4に供給する(ステップS101)。続いて制御器20は、CO低減器2からガスを脱離させて燃焼器4に導入して燃焼させるために、点火器6(ステップS103)と加熱器8(ステップS104)を順次動作させる。   When the hydrogen generator 103 is activated, the controller 20 operates the combustion air supply unit 5 to supply combustion air to the combustor 4 at 1.6 mol / min (step S101). Subsequently, the controller 20 sequentially operates the igniter 6 (step S103) and the heater 8 (step S104) in order to desorb the gas from the CO reducer 2, introduce it into the combustor 4, and burn it.

次に、制御器20は、加熱器8の動作開始から1.9分(第1時間)を経過したか否かを確認する(ステップS105)。ステップS105で、もし、加熱器8の動作開始から1.9分(第1時間)を経過していれば、ステップS141に移行する。逆に、ステップS105で、加熱器8の動作開始から未だ1.9分(第1時間)を経過していなければ、ステップS106に移行する。   Next, the controller 20 checks whether or not 1.9 minutes (first time) has elapsed since the operation start of the heater 8 (step S105). In step S105, if 1.9 minutes (first time) have elapsed since the start of the operation of the heater 8, the process proceeds to step S141. On the other hand, if it is determined in step S105 that 1.9 minutes (first time) has not yet elapsed from the start of operation of the heater 8, the process proceeds to step S106.

ステップS106では、火炎検知器7で火炎を検知できたか否かを確認し、火炎検知器7で火炎を検知できた場合は、ステップS107に移行し、逆に、火炎検知器7で火炎を検知できなかった場合は、ステップS105に戻る。   In step S106, it is confirmed whether or not the flame has been detected by the flame detector 7. If the flame has been detected by the flame detector 7, the process proceeds to step S107. Conversely, the flame is detected by the flame detector 7. If not, the process returns to step S105.

以下、ステップS106において、火炎検知器7で火炎を検知した場合の動作について説明する。   Hereinafter, an operation when a flame is detected by the flame detector 7 in step S106 will be described.

まず、制御器20は、火炎検知器7で火炎を検知したので、点火器6を停止させ(ステップS107)、次に、CO低減器2からのガスの脱離を停止さて燃焼器4での燃焼を停止させるため、加熱器8を停止させる(ステップS108)。   First, the controller 20 detects the flame with the flame detector 7, so the igniter 6 is stopped (step S 107), and then the desorption of gas from the CO reducer 2 is stopped and the combustor 4 is stopped. In order to stop combustion, the heater 8 is stopped (step S108).

ステップS108までを実行すると、制御器20は、燃焼器4で形成される可燃ガス濃度を、燃焼範囲の下限界よりも下げて、燃焼を確実に停止させるため、燃焼用の空気の流量を増大させる(ステップS310)。続いて制御器20は、火炎検知器7が火炎を検知
したか否かを確認する(ステップS311)。火炎検知器7が火炎を検知した場合は、燃焼用の空気の流量をさらに増大させるため、ステップS310に戻る。火炎検知器7が火炎を検知できなくなった場合は、ステップS122に移行する。
After executing step S108, the controller 20 increases the flow rate of combustion air in order to reliably stop the combustion by lowering the combustible gas concentration formed in the combustor 4 below the lower limit of the combustion range. (Step S310). Subsequently, the controller 20 checks whether or not the flame detector 7 has detected a flame (step S311). If the flame detector 7 detects a flame, the flow returns to step S310 to further increase the flow rate of the combustion air. When the flame detector 7 cannot detect the flame, the process proceeds to step S122.

次に、ステップS122からステップS125までの動作について説明する。   Next, the operation from step S122 to step S125 will be described.

制御器20は、CO低減器温度検出器11から取得したCO低減器2の内部温度と第1温度とを比較し、CO低減器2の内部温度が第1温度より低い場合は、ステップS123に移行する(ステップS122)。逆に、CO低減器2の内部温度が第1温度以上であれば、ステップS161に移行する。   The controller 20 compares the internal temperature of the CO reducer 2 acquired from the CO reducer temperature detector 11 with the first temperature. If the internal temperature of the CO reducer 2 is lower than the first temperature, the controller 20 proceeds to step S123. Transition is made (step S122). Conversely, if the internal temperature of the CO reducer 2 is equal to or higher than the first temperature, the process proceeds to step S161.

ここで、第1温度とは、改質器1で生成された水素含有ガスに含まれる水蒸気がCO低減器2で凝縮しない温度である。本実施の形態では、加熱器8の動作停止(ステップS108)以降の温度低下を考慮して、第1温度を150℃とした。   Here, the first temperature is a temperature at which water vapor contained in the hydrogen-containing gas generated in the reformer 1 is not condensed in the CO reducer 2. In the present embodiment, the first temperature is set to 150 ° C. in consideration of the temperature drop after the operation stop of the heater 8 (step S108).

次に、ステップS123で制御器20は、改質器温度検出器10から取得した改質器1の内部温度と第2温度とを比較し、改質器1の内部温度が第2温度より低い場合は、ステップS124に移行する。逆に、改質器1の内部温度が第2温度より低くなければ、第2温度より低くなるまで待機する。   Next, in step S123, the controller 20 compares the internal temperature of the reformer 1 acquired from the reformer temperature detector 10 with the second temperature, and the internal temperature of the reformer 1 is lower than the second temperature. If so, the process proceeds to step S124. Conversely, if the internal temperature of the reformer 1 is not lower than the second temperature, the process waits until it becomes lower than the second temperature.

ここで、第2温度とは、改質器1内部の触媒上で原料の熱分解により発生した炭素の析出により低下する触媒の性能が、無視できなくなる温度(400℃)より十分に低い温度であり、本実施の形態では、第2温度を200℃とした。   Here, the second temperature is a temperature sufficiently lower than a temperature (400 ° C.) at which the performance of the catalyst, which is deteriorated due to the deposition of carbon generated by the thermal decomposition of the raw material on the catalyst inside the reformer 1, cannot be ignored. In the present embodiment, the second temperature is set to 200.degree.

次にステップS124で制御器20は、所定の非燃焼時間待機する動作を行う。所定の非燃焼時間とは、ステップS122に移行してからの通算時間である。ステップS108でCO低減器2からの脱離を停止する動作を行った後も、燃焼器4の内部には未燃ガスが残っている。そのため、未燃ガスを掃気せずに着火動作を開始すると、未燃ガスに着火してしまい、着火による圧力と温度の上昇によって、燃焼器4を破損する可能性がある。   Next, in step S124, the controller 20 performs an operation of waiting for a predetermined non-burning time. The predetermined non-combustion time is the total time after moving to step S122. Even after the operation to stop desorption from the CO reducer 2 is performed in step S108, unburned gas remains in the combustor 4. For this reason, when the ignition operation is started without scavenging the unburned gas, the unburned gas is ignited, and the combustor 4 may be damaged due to an increase in pressure and temperature due to the ignition.

そこで、燃焼器4の内部の未燃ガスを空気で置換する。本実施の形態の燃焼器4の容積は、7.2Lなので10倍の72Lの空気を供給することとした。燃焼空気供給器5から燃焼器4に供給されている燃焼空気の流量は3.2mol/min(=72L/min)なので、非燃焼時間は1分とした。   Therefore, the unburned gas inside the combustor 4 is replaced with air. Since the volume of the combustor 4 of the present embodiment is 7.2 L, 10 times 72 L of air is supplied. Since the flow rate of the combustion air supplied from the combustion air supply device 5 to the combustor 4 is 3.2 mol / min (= 72 L / min), the non-combustion time is set to 1 minute.

ステップS124では、ステップS122に移行した時点から、ステップS124にいたるまでの時間が1分を超えている場合は、ステップS125に移行する。逆に、ステップS122に移行した時点から、ステップS124に至るまでの時間が1分を超えていない場合は、1分が経過するまで待機する。   In step S124, when the time from the time of moving to step S122 to the time of reaching step S124 exceeds 1 minute, the process moves to step S125. On the other hand, if the time from the point of transition to step S122 to the step S124 does not exceed 1 minute, the process waits until 1 minute elapses.

ステップS125では、次の着火に備えて、燃焼空気の流量を1.6mol/minになるように調整する。以上の動作を経て、制御器20は、改質器1の内部温度とCO低減器2の内部温度をさらに上昇させるため、ステップS103に戻り、CO低減器2からのガスの脱離を行う。   In step S125, in preparation for the next ignition, the flow rate of the combustion air is adjusted to 1.6 mol / min. Through the above operation, the controller 20 returns to step S103 to desorb the gas from the CO reducer 2 in order to further increase the internal temperature of the reformer 1 and the internal temperature of the CO reducer 2.

次に、ステップS105において、加熱器8の動作開始から1.9分を経過した場合の動作について説明する。   Next, an operation when 1.9 minutes have elapsed from the start of the operation of the heater 8 in step S105 will be described.

まず、制御器20は、点火器6の動作を停止させた後(ステップS141)、火炎検知器7で火炎を検知できたか否かを確認する(ステップS142)。ステップS142にお
いて、火炎検知器7で火炎を検知した場合、制御器20は、CO低減器2からの原料の脱離が完了して燃焼器4に脱離ガスが供給されず、燃焼器4での燃焼が継続できなくなることにより、火炎検知器7で火炎を検知できなくなるまで、待機する。
First, after stopping the operation of the igniter 6 (step S141), the controller 20 checks whether or not a flame has been detected by the flame detector 7 (step S142). In step S142, when the flame is detected by the flame detector 7, the controller 20 completes the desorption of the raw material from the CO reducer 2, and the desorbed gas is not supplied to the combustor 4. Since the combustion of the gas cannot be continued, the flame detector 7 waits until the flame cannot be detected.

図2に示すように、脱離するガスの流量は、加熱器8の動作開始から数分で最大値となった後、徐々に減少するため、燃焼器4での燃焼は停止する。そして、火炎が検知できなくなったらステップS143に移行する。逆に、ステップS142において、初めから火炎検知器7で火炎を検知できなかった場合、直ちにステップS143に移行する。   As shown in FIG. 2, the flow rate of the desorbed gas gradually decreases after reaching the maximum value within a few minutes from the start of the operation of the heater 8, so that the combustion in the combustor 4 stops. And if a flame becomes impossible to detect, it will transfer to step S143. Conversely, in step S142, if the flame detector 7 cannot detect a flame from the beginning, the process immediately proceeds to step S143.

次に、制御器20は、CO低減器温度検出器11からCO低減器2の内部温度が第1温度(150℃)より低いか否かを確認する(ステップS143)。CO低減器2の内部温度が第1温度150℃よりも低い場合は、ステップS143を繰り返して、加熱器8でCO低減器2を加熱する。CO低減器2の内部温度が第1温度150℃以上であれば、加熱器8の動作を停止し(ステップ144)、ステップS161に移行する。   Next, the controller 20 confirms whether or not the internal temperature of the CO reducer 2 is lower than the first temperature (150 ° C.) from the CO reducer temperature detector 11 (step S143). When the internal temperature of the CO reducer 2 is lower than the first temperature 150 ° C., the step S143 is repeated and the CO reducer 2 is heated by the heater 8. If the internal temperature of the CO reducer 2 is equal to or higher than the first temperature 150 ° C., the operation of the heater 8 is stopped (step 144), and the process proceeds to step S161.

次に、ステップS161以降の動作について説明する。制御器20は、改質器1で改質反応可能な温度まで改質器1を昇温させるために、ステップS161以降の動作を実行する。まず、制御器20は、後のステップS163で原料供給器3を動作させた時に燃焼器4で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲に入るように燃焼空気の流量を調整する(ステップS161)。   Next, the operation after step S161 will be described. The controller 20 executes the operations after step S161 in order to raise the temperature of the reformer 1 to a temperature at which the reformer 1 can perform a reforming reaction. First, the controller 20 adjusts the flow rate of the combustion air so that the combustible gas concentration of the mixed gas formed by the combustor 4 when the raw material supplier 3 is operated in the subsequent step S163 falls within the combustible range ( Step S161).

次に、点火器6を動作させ(ステップS162)、原料供給器3を動作させ(ステップS163)、原料を改質器1およびCO低減器2を経て燃焼器4に供給し、燃焼器4で原料を燃焼させる。続いて、制御器20は、火炎検知器7で火炎を検知できるまで待機し(ステップS164)、火炎検知器7で火炎を検知したら、点火器6の動作を停止し(ステップS165)、ステップS166に移行する。   Next, the igniter 6 is operated (step S162), the raw material supplier 3 is operated (step S163), the raw material is supplied to the combustor 4 via the reformer 1 and the CO reducer 2, and the combustor 4 Burn the raw material. Subsequently, the controller 20 waits until the flame can be detected by the flame detector 7 (step S164). When the flame is detected by the flame detector 7, the operation of the igniter 6 is stopped (step S165), and step S166. Migrate to

ステップS166において、制御器20は、改質器温度検出器10から取得した改質器1の内部温度が第3温度より低いか否かを確認し、改質器1の内部温度が第3温度より低い場合は、改質器1の内部温度が第3温度以上になったことを確認するまで待機する。そして、改質器温度検出器10により改質器1の内部温度が第3温度以上になったことを確認した場合は、終了に移行する。   In step S166, the controller 20 confirms whether or not the internal temperature of the reformer 1 acquired from the reformer temperature detector 10 is lower than the third temperature, and the internal temperature of the reformer 1 is the third temperature. When the temperature is lower, the process waits until it is confirmed that the internal temperature of the reformer 1 has become equal to or higher than the third temperature. When the reformer temperature detector 10 confirms that the internal temperature of the reformer 1 has become equal to or higher than the third temperature, the process proceeds to the end.

ここで、第3温度とは、改質器1を流通するガスに水蒸気が含まれる場合、その水蒸気が改質器1で凝縮しない温度より高い温度であり、本実施の形態では、第3温度を120℃とした。   Here, the third temperature is a temperature higher than a temperature at which the water vapor does not condense in the reformer 1 when the gas flowing through the reformer 1 contains water vapor. In the present embodiment, the third temperature is the third temperature. Was set to 120 ° C.

以上の動作によって、CO低減器2から脱離するガスの流量や組成の変動の影響を受けることなく、水素生成装置103を改質反応可能な温度まで昇温させる動作が終了する。   With the above operation, the operation of raising the temperature of the hydrogen generator 103 to a temperature at which the reforming reaction can be performed without being affected by the flow rate and composition fluctuation of the gas desorbed from the CO reducer 2 is completed.

続いて改質水供給器(図示せず)を動作させ、改質器1に改質水を供給し、水蒸気改質反応により改質器1での水素含有ガスの生成を開始し、CO低減器2から排出されたガスを水素利用機器(図示せず)に供給する。   Subsequently, a reforming water supply unit (not shown) is operated to supply reforming water to the reforming unit 1, and generation of a hydrogen-containing gas in the reforming unit 1 is started by a steam reforming reaction, thereby reducing CO. The gas discharged from the vessel 2 is supplied to a hydrogen utilization device (not shown).

以上、説明したように、本実施の形態では、プロパンとブタンの少なくともいずれか1つを主成分とする原料を用いる水素生成装置103において、脱離ガス流量の増加速度が遅く、燃焼器4におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる着火時間を第1時間(1.9分)と設定し、点火動作と加熱動作の後、第1時間(1.9分)より前に火炎検知器7が火炎を検出した場合は、加熱器8の動作を終了するとともに、可燃範囲の下限界以下の濃度になるまで燃焼用の空気の流量を増大させて、燃焼器4での
燃焼を停止させるので、触媒の温度上昇の停止により触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器4での燃焼が停止するため、触媒の過昇温による劣化を防止できる。
As described above, in the present embodiment, in the hydrogen generator 103 that uses a raw material mainly composed of at least one of propane and butane, the increase rate of the desorbed gas flow rate is slow, and the combustor 4 The ignition time that takes the longest time for the gas concentration to enter the combustible range and ignite is set as the first time (1.9 minutes), and after the ignition operation and the heating operation, from the first time (1.9 minutes) If the flame detector 7 detects a flame before, the operation of the heater 8 is finished and the flow rate of the combustion air is increased until the concentration becomes lower than the lower limit of the combustible range. Since the combustion of the catalyst is stopped, the desorption of the gas from the catalyst is stopped by stopping the temperature rise of the catalyst, and the combustion in the combustor 4 is stopped. Therefore, the deterioration due to the excessive temperature rise of the catalyst can be prevented.

また、実施の形態1の水素生成装置101における開閉器9を不要にしたので、安価で且つ、信頼性を向上できる。   Moreover, since the switch 9 in the hydrogen generator 101 of Embodiment 1 is unnecessary, it is cheap and can improve reliability.

また、CO低減器2の内部温度が第1温度150℃を超えるまで、以上の一連の動作を繰り返した後、原料を改質器1およびCO低減器2を介して燃焼器4に供給し、燃焼により改質器1を第3温度120℃まで加熱昇温するので、CO低減器2からの脱離ガスの組成や流量の変化の影響を受けることなく、改質器1の改質触媒の過昇温による劣化を防止でき、改質器1を改質反応可能な温度まで昇温させることができる。   Further, after repeating the above series of operations until the internal temperature of the CO reducer 2 exceeds the first temperature 150 ° C., the raw material is supplied to the combustor 4 via the reformer 1 and the CO reducer 2, Since the reformer 1 is heated to a third temperature of 120 ° C. by combustion, the reforming catalyst of the reformer 1 is not affected by changes in the composition and flow rate of the desorbed gas from the CO reducer 2. Deterioration due to excessive temperature rise can be prevented, and the reformer 1 can be heated to a temperature at which a reforming reaction can be performed.

なお、本実施の形態では、原料はブタンおよびプロパンであるとしたが、エタン、エチレン、プロピレン、ブテン等の炭素数が2から4のいずれかの炭化水素を主成分とする混合ガスであっても良い。   In this embodiment, the raw materials are butane and propane. However, the raw material is a mixed gas mainly composed of hydrocarbons having 2 to 4 carbon atoms such as ethane, ethylene, propylene, and butene. Also good.

本実施の形態の水素生成装置103は、炭化水素を主成分とする原料を供給する原料供給器3と、原料から改質触媒で水素含有ガスを生成する改質器1と、改質器1で生成された水素含有ガスの一酸化炭素濃度を一酸化炭素低減触媒で低減するCO低減器2と、CO低減器2から排出されたガスを燃焼させて改質器1とCO低減器2のうち少なくとも改質器1を加熱する燃焼器4と、燃焼器4に燃焼用の空気を供給する燃焼空気供給器5と、燃焼器4で点火動作を行う点火器6と、燃焼器4の火炎の有無を検知する火炎検知器7と、CO低減器2を加熱する加熱器8と、制御器20と、を備える。   The hydrogen generator 103 of the present embodiment includes a raw material supplier 3 that supplies a raw material mainly composed of hydrocarbons, a reformer 1 that generates a hydrogen-containing gas from the raw material using a reforming catalyst, and a reformer 1 The carbon monoxide concentration of the hydrogen-containing gas produced in step 1 is reduced by the carbon monoxide reduction catalyst, and the gas discharged from the CO reduction device 2 is burned to reform the reformer 1 and the CO reduction device 2. Among them, at least a combustor 4 for heating the reformer 1, a combustion air supply device 5 for supplying combustion air to the combustor 4, an igniter 6 for performing an ignition operation in the combustor 4, and a flame of the combustor 4. A flame detector 7 that detects the presence or absence of the gas, a heater 8 that heats the CO reducer 2, and a controller 20.

そして、制御器20が、水素生成装置103を起動させるときに、まず、原料供給器3が停止状態、且つ、燃焼空気供給器5が燃焼器4に空気を供給している状態で、加熱器8の加熱動作を開始すると共に点火器6に点火動作をさせ、加熱器8の加熱動作を開始してから第1時間(本実施の形態では1.9分)より前に火炎検知器7が火炎を検出した場合は、加熱器8の加熱動作を終了するのである。   When the controller 20 activates the hydrogen generator 103, first, in the state where the raw material supplier 3 is stopped and the combustion air supplier 5 is supplying air to the combustor 4, the heater 8, the igniter 6 is ignited, and the flame detector 7 is activated before the first time (1.9 minutes in the present embodiment) after the heating operation of the heater 8 is started. When a flame is detected, the heating operation of the heater 8 is terminated.

これによって、加熱器8の加熱動作によってCO低減器2の一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスが燃焼器4に流れる脱離ガス流量の増加速度が遅くて、燃焼器4におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる原料成分(プロパン)の場合における、加熱器8の加熱動作開始から火炎検知器7による火炎検出までの着火時間を第1時間(本実施の形態では1.9分)と設定しておけば、水素生成装置103が運転停止後に原料(本実施の形態ではプロパンとブタンの混合ガスであるLPガス)で改質器1から燃焼器4に至るガス流路がパージされる場合でも、加熱動作開始から第1時間(本実施の形態では1.9分)より前に火炎を検出した場合は、加熱器8の動作を終了するので、一酸化炭素低減触媒の温度上昇の停止により一酸化炭素低減触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器4での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化を防止することが可能となる。   As a result, the increasing rate of the desorbed gas flow rate of the desorbed gas desorbed from the carbon monoxide reducing catalyst of the CO reducer 2 by the heating operation of the CO reducer 2 to the combustor 4 is slow, and the gas in the combustor 4 is In the case of a raw material component (propane) having the longest time until the concentration enters the combustible range and ignites, the ignition time from the start of the heating operation of the heater 8 to the flame detection by the flame detector 7 is the first time (this implementation) (1.9 minutes in this embodiment) is set to 1.9 minutes), the reformer 1 to the combustor 4 with the raw material (LP gas, which is a mixed gas of propane and butane) in the present embodiment after the hydrogen generator 103 stops operation. Even when the gas flow path leading to is purged, if the flame is detected before the first time (1.9 minutes in the present embodiment) from the start of the heating operation, the operation of the heater 8 is terminated. Carbon monoxide reduction catalyst temperature Since the desorption of the gas from the carbon monoxide reduction catalyst is stopped by stopping the increase and the combustion in the combustor 4 is stopped, at least the reforming catalyst or the carbon monoxide reduction catalyst is caused by excessive temperature increase of the reforming catalyst. It becomes possible to prevent deterioration.

本実施の形態の水素生成装置103の原料は、プロパンとブタンの少なくともいずれか1つを主成分とするLPガスであり、水素生成装置103の運転停止後に改質器1から燃焼器4に至るガス流路が原料(LPガス)でパージされる。   The raw material of the hydrogen generator 103 of the present embodiment is LP gas containing at least one of propane and butane as a main component, and reaches the combustor 4 from the reformer 1 after the hydrogen generator 103 is stopped. The gas flow path is purged with the raw material (LP gas).

そして、第1時間(本実施の形態では1.9分)を、加熱器8の加熱動作により一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスがプロパンの場合に、燃焼器4での燃焼が開始するまでの時間としたのである。   Then, in the first time (1.9 minutes in the present embodiment), when the desorption gas desorbed from the carbon monoxide reduction catalyst by the heating operation of the heater 8 is propane, the combustion in the combustor 4 is performed. It was time to start.

これにより、加熱器8の加熱動作によってCO低減器2の一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスにプロパンの他にブタンが含まれる場合に、加熱器8による加熱時間を早めに停止するので、一酸化炭素低減触媒の温度上昇の停止により一酸化炭素低減触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器4での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化をより確実に防止することが可能となる。   Thereby, when butane is contained in addition to propane in the desorption gas desorbed from the carbon monoxide reduction catalyst of the CO reducer 2 by the heating operation of the heater 8, the heating time by the heater 8 is stopped early. Therefore, since the desorption of the gas from the carbon monoxide reduction catalyst is stopped by stopping the temperature increase of the carbon monoxide reduction catalyst and the combustion in the combustor 4 is stopped, the reforming catalyst and the carbon monoxide reduction catalyst are stopped. Of these, at least deterioration of the reforming catalyst due to excessive temperature rise can be more reliably prevented.

また、本実施の形態の水素生成装置103は、制御器20が、加熱器8の加熱動作を開始してから第1時間(本実施の形態では1.9分)より前に火炎検知器7が火炎を検出した場合は、加熱器8の加熱動作を終了すると共に、火炎検知器7が火炎を検知しなくなるまで、燃焼空気供給器5から燃焼器4に供給する燃焼用の空気の流量を増大させるものである。   Further, in the hydrogen generator 103 of the present embodiment, the flame detector 7 before the first time (1.9 minutes in the present embodiment) after the controller 20 starts the heating operation of the heater 8. When the flame is detected, the heating operation of the heater 8 is terminated, and the flow rate of the combustion air supplied from the combustion air supplier 5 to the combustor 4 is decreased until the flame detector 7 no longer detects the flame. To increase.

これによって、燃焼器4で形成される混合ガスの可燃ガス濃度は、可燃範囲の下限界よりも低くなり、燃焼器4での燃焼が停止するので、触媒の過昇温による劣化をより確実に防止できる。   Thereby, the combustible gas concentration of the mixed gas formed in the combustor 4 becomes lower than the lower limit of the combustible range, and the combustion in the combustor 4 stops, so that the deterioration due to the excessive temperature rise of the catalyst is more reliably performed. Can be prevented.

また、本実施の形態の水素生成装置103は、改質器1の内部温度を検出する改質器温度検出器10と、CO低減器2の内部温度を検出するCO低減器温度検出器11と、を備え、制御器20が、加熱器8の加熱動作を開始してから第1時間(本実施の形態では1.9分)以内に火炎検知器7が火炎を検出したことにより加熱器8の加熱動作を終了した後で、火炎検知器7が燃焼器4の火炎を検出しなくなった後に、CO低減器2の内部温度が第1温度(改質器1で生成された水素含有ガスに含まれる水蒸気がCO低減器2で凝縮しない温度であって、本実施の形態では150℃)より低く、且つ、改質器1の内部温度が第2温度(改質器1内部の触媒上で原料の熱分解により発生した炭素の析出により低下する触媒の性能が、無視できなくなる温度より十分に低い温度であって、本実施の形態では200℃)より低く、且つ、所定の非燃焼時間(本実施の形態では1分)経過後に、点火器6に点火動作をさせる共に加熱器8の加熱動作を再開するのである。   In addition, the hydrogen generator 103 of the present embodiment includes a reformer temperature detector 10 that detects the internal temperature of the reformer 1, a CO reducer temperature detector 11 that detects the internal temperature of the CO reducer 2, and And the controller 20 detects the flame within the first time (1.9 minutes in the present embodiment) after the heating operation of the heater 8 is started. After the heating operation is completed, after the flame detector 7 stops detecting the flame of the combustor 4, the internal temperature of the CO reducer 2 is changed to the first temperature (the hydrogen-containing gas generated in the reformer 1). The temperature at which the contained water vapor does not condense in the CO reducer 2, which is lower than 150 ° C. in the present embodiment, and the internal temperature of the reformer 1 is the second temperature (on the catalyst inside the reformer 1). The performance of the catalyst, which deteriorates due to the deposition of carbon generated by pyrolysis of the raw material, cannot be ignored. The igniter 6 is ignited after a predetermined non-combustion time (1 minute in the present embodiment) has elapsed, which is sufficiently lower than the predetermined temperature and lower than 200 ° C. in the present embodiment. The heating operation of the heater 8 is resumed.

これにより、燃焼器4で一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスを燃焼させる工程と、燃焼器4の燃焼を停止した後、燃焼器4で脱離ガスを燃焼させず、燃焼空気供給器5から空気を供給し燃焼器4を冷却させる工程とを反復させるので、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化を防止しながら、水素含有ガスの生成に適した温度まで水素生成装置103の改質触媒と一酸化炭素低減触媒を昇温できる。   As a result, the combustor 4 burns the desorbed gas desorbed from the carbon monoxide reducing catalyst, and after the combustion of the combustor 4 is stopped, the combustor 4 does not burn the desorbed gas, and the combustion air Since the process of supplying air from the supply device 5 and cooling the combustor 4 is repeated, the hydrogen-containing gas is prevented while preventing at least the reforming catalyst from deteriorating due to overheating of the reforming catalyst and the carbon monoxide reduction catalyst. The temperature of the reforming catalyst and the carbon monoxide reducing catalyst of the hydrogen generator 103 can be increased to a temperature suitable for the production of hydrogen.

また、本実施の形態の水素生成装置103は、CO低減器2の内部温度を検出するCO低減器温度検出器11を備え、制御器20が、加熱器8の加熱動作を開始してから第1時間(本実施の形態では1.9分)を経過するまでの間に火炎検知器7が火炎を検知しなかった場合は、CO低減器2の内部温度が第1温度(本実施の形態では150℃)以上になるまで、加熱器8の加熱動作を継続して、CO低減器2の内部温度が第1温度(本実施の形態では150℃)以上になったら、加熱器8の加熱動作を終了するのである。   The hydrogen generator 103 of the present embodiment also includes a CO reducer temperature detector 11 that detects the internal temperature of the CO reducer 2, and the controller 20 starts the heating operation of the heater 8 after the start of the heating operation. If the flame detector 7 does not detect a flame before 1 hour (1.9 minutes in the present embodiment) elapses, the internal temperature of the CO reducer 2 is the first temperature (this embodiment). The heating operation of the heater 8 is continued until the temperature reaches 150 ° C. or higher. When the internal temperature of the CO reducer 2 becomes equal to or higher than the first temperature (150 ° C. in the present embodiment), the heating of the heater 8 is continued. The operation ends.

これにより、第1時間(本実施の形態では1.9分)より前に火炎検知器7が火炎を検出しなかった場合は、加熱器8を連続動作させるので、改質器1で生成された水素含有ガスに含まれる水蒸気がCO低減器2で凝縮しない温度まで短時間で昇温できる。   Thereby, when the flame detector 7 does not detect the flame before the first time (1.9 minutes in the present embodiment), the heater 8 is continuously operated, so that it is generated by the reformer 1. The water vapor contained in the hydrogen-containing gas can be raised in a short time to a temperature at which the water vapor does not condense in the CO reducer 2.

また、本実施の形態の水素生成装置103は、改質器1の内部温度を検出する改質器温度検出器10と、CO低減器2の内部温度を検出するCO低減器温度検出器11と、を備え、制御器20が、CO低減器2の内部温度が第1温度(本実施の形態では150℃)を
超えたら、原料供給器3を動作させた場合に燃焼器4で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲に入るように、燃焼空気供給器5から燃焼器4に燃焼用の空気を供給すると共に点火器6に点火動作をさせ、改質器1の内部温度が第3温度(改質器1を流通するガスに水蒸気が含まれる場合に、その水蒸気が改質器1で凝縮しない温度より高い温度であって、本実施の形態では120℃)を超えるまで原料供給器3を動作させるのである。
In addition, the hydrogen generator 103 of the present embodiment includes a reformer temperature detector 10 that detects the internal temperature of the reformer 1, a CO reducer temperature detector 11 that detects the internal temperature of the CO reducer 2, and The controller 20 is formed by the combustor 4 when the raw material supplier 3 is operated when the internal temperature of the CO reducer 2 exceeds the first temperature (150 ° C. in the present embodiment). Combustion air is supplied from the combustion air supply device 5 to the combustor 4 and the igniter 6 is ignited so that the combustible gas concentration of the mixed gas falls within the combustible range. Raw material until it exceeds a third temperature (when the gas flowing through the reformer 1 contains water vapor, the temperature is higher than the temperature at which the water vapor does not condense in the reformer 1 and is 120 ° C. in the present embodiment). The feeder 3 is operated.

これにより、原料を燃焼器4で燃焼させて改質器1の内部温度が第3温度(本実施の形態では120℃)を超えるように水素生成装置103内部を加熱昇温するので、一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガス流量が少なく脱離ガスによる燃焼だけでは水素含有ガスの生成に適した温度(改質器1への改質水の供給を開始する温度)まで水素生成装置103内部を加熱昇温できない場合でも、水素含有ガスの生成に適した温度(改質器1への改質水の供給を開始する温度)まで水素生成装置103内部を加熱昇温できる。   As a result, the raw material is combusted in the combustor 4 and the temperature inside the hydrogen generator 103 is heated so that the internal temperature of the reformer 1 exceeds the third temperature (120 ° C. in the present embodiment). Hydrogen generation to a temperature suitable for generating a hydrogen-containing gas (temperature at which the supply of reforming water to the reformer 1 starts) with only a small amount of desorbed gas desorbed from the carbon reduction catalyst and combustion with the desorbed gas Even when the inside of the apparatus 103 cannot be heated and heated, the inside of the hydrogen generating apparatus 103 can be heated and heated to a temperature suitable for generating the hydrogen-containing gas (a temperature at which the supply of reforming water to the reformer 1 is started).

また、本実施の形態の水素生成装置103の運転方法は、水素生成装置103を起動させるときに、まず、原料供給器3が停止状態、且つ、燃焼空気供給器5が燃焼器4に空気を供給している状態で、加熱器8の加熱動作を開始すると共に点火器6に点火動作をさせる第1ステップ(ステップS103,S104)と、ステップS104で加熱器8の加熱動作を開始してから第1時間(本実施の形態では1.9分)より前に火炎検知器7が火炎を検出した場合は、加熱器8の加熱動作を終了するステップS108と、を有するのである。   In the operation method of the hydrogen generator 103 according to the present embodiment, when the hydrogen generator 103 is started, first, the raw material supplier 3 is stopped, and the combustion air supplier 5 supplies air to the combustor 4. In the supplied state, the heating operation of the heater 8 is started and the first step (steps S103 and S104) for causing the igniter 6 to perform the ignition operation, and the heating operation of the heater 8 is started in step S104. If the flame detector 7 detects a flame before the first time (1.9 minutes in the present embodiment), the heating operation of the heater 8 is terminated.

これによって、加熱器8の加熱動作によってCO低減器2の一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスが燃焼器4に流れる脱離ガス流量の増加速度が遅くて、燃焼器4におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる原料成分(プロパン)の場合における、加熱器8の加熱動作開始から火炎検知器7による火炎検出までの着火時間を第1時間(本実施の形態では1.9分)と設定しておけば、水素生成装置103が運転停止後に原料(本実施の形態ではプロパンとブタンの混合ガスであるLPガス)で改質器1から燃焼器4に至るガス流路がパージされる場合でも、加熱動作開始から第1時間(本実施の形態では1.9分)より前に火炎を検出した場合は、加熱器8の動作を終了するので、一酸化炭素低減触媒の温度上昇の停止により一酸化炭素低減触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器4での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化を防止することが可能となる。   As a result, the increasing rate of the desorbed gas flow rate of the desorbed gas desorbed from the carbon monoxide reducing catalyst of the CO reducer 2 by the heating operation of the CO reducer 2 to the combustor 4 is slow, and the gas in the combustor 4 is In the case of a raw material component (propane) having the longest time until the concentration enters the combustible range and ignites, the ignition time from the start of the heating operation of the heater 8 to the flame detection by the flame detector 7 is the first time (this implementation) (1.9 minutes in this embodiment) is set to 1.9 minutes), the reformer 1 to the combustor 4 with the raw material (LP gas, which is a mixed gas of propane and butane) in the present embodiment after the hydrogen generator 103 stops operation. Even when the gas flow path leading to is purged, if the flame is detected before the first time (1.9 minutes in the present embodiment) from the start of the heating operation, the operation of the heater 8 is terminated. Carbon monoxide reduction catalyst temperature Since the desorption of the gas from the carbon monoxide reduction catalyst is stopped by stopping the increase and the combustion in the combustor 4 is stopped, at least the reforming catalyst or the carbon monoxide reduction catalyst is caused by excessive temperature increase of the reforming catalyst. It becomes possible to prevent deterioration.

(実施の形態4)
本発明の実施の形態4の水素生成装置103のブロック図は、図5に示す実施の形態3の水素生成装置103と同じであり、実施の形態3と同一の構成要素については同一の符号を付与して、その詳細な説明を省略する。なお、実施の形態4の水素生成装置103の動作は、実施の形態3の水素生成装置103と一部異なる。
(Embodiment 4)
The block diagram of the hydrogen generator 103 according to the fourth embodiment of the present invention is the same as the hydrogen generator 103 according to the third embodiment shown in FIG. 5, and the same reference numerals are given to the same components as those in the third embodiment. The detailed description is omitted. The operation of the hydrogen generator 103 according to the fourth embodiment is partially different from that of the hydrogen generator 103 according to the third embodiment.

次に、本実施の形態の水素生成装置103の起動方法について図7を参照しながら説明する。   Next, a method for starting the hydrogen generator 103 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

図7は、本発明の実施の形態4における水素生成装置103の起動方法を示すフローチャートである。図7において、図3に示す実施の形態1における水素生成装置101の起動方法を示すフローチャート、図4に示す実施の形態2における水素生成装置101の起動方法を示すフローチャート、図6に示す実施の形態3における水素生成装置103の起動方法を示すフローチャートと同一の動作(ステップ)については、同一のステップ符号を付与して。その詳細な説明を省略する。   FIG. 7 is a flowchart showing a startup method of the hydrogen generator 103 according to Embodiment 4 of the present invention. 7, a flowchart showing a startup method of the hydrogen generator 101 in the first embodiment shown in FIG. 3, a flowchart showing a startup method of the hydrogen generator 101 in the second embodiment shown in FIG. 4, and an implementation shown in FIG. 6. The same steps (steps) as those in the flowchart showing the start-up method of the hydrogen generator 103 in Embodiment 3 are given the same step codes. Detailed description thereof is omitted.

図7に示す実施の形態4における水素生成装置103の起動方法を示すフローチャート
では、図6に示す実施の形態3における水素生成装置103の起動方法を示すフローチャートのステップS123からステップS125を、ステップS223からステップS226に置き換えている。
In the flowchart showing the startup method of the hydrogen generator 103 in the fourth embodiment shown in FIG. 7, steps S123 to S125 of the flowchart showing the startup method of the hydrogen generator 103 in the third embodiment shown in FIG. To step S226.

実施の形態3の水素生成装置103と同様に、実施の形態4の水素生成装置103の起動が実行される前(前回の水素生成装置103の運転停止時)に、改質器1から燃焼器4に至るガス流路は、原料でパージしてある。   Similar to the hydrogen generator 103 of the third embodiment, the combustor is changed from the reformer 1 before the start of the hydrogen generator 103 of the fourth embodiment is executed (when the previous hydrogen generator 103 is stopped). The gas flow path leading to 4 is purged with the raw material.

水素生成装置103の起動が実行されると、制御器20は、燃焼空気供給器5を動作させ、1.6mol/minで燃焼用の空気を燃焼器4に供給する(ステップS101)。続いて制御器20は、CO低減器2からガスを脱離させて燃焼器4に導入して燃焼させるために、点火器6(ステップS103)と加熱器8(ステップS104)を順次動作させる。   When the hydrogen generator 103 is activated, the controller 20 operates the combustion air supply unit 5 to supply combustion air to the combustor 4 at 1.6 mol / min (step S101). Subsequently, the controller 20 sequentially operates the igniter 6 (step S103) and the heater 8 (step S104) in order to desorb the gas from the CO reducer 2, introduce it into the combustor 4, and burn it.

次に、制御器20は、加熱器8の動作開始から1.9分(第1時間)を経過したか否かを確認する(ステップS105)。ステップS105で、もし、加熱器8の動作開始から1.9分(第1時間)を経過していれば、ステップS141に移行する。逆に、ステップS105で、加熱器8の動作開始から未だ1.9分(第1時間)を経過していなければ、ステップS106に移行する。   Next, the controller 20 checks whether or not 1.9 minutes (first time) has elapsed since the operation start of the heater 8 (step S105). In step S105, if 1.9 minutes (first time) have elapsed since the start of the operation of the heater 8, the process proceeds to step S141. On the other hand, if it is determined in step S105 that 1.9 minutes (first time) has not yet elapsed from the start of operation of the heater 8, the process proceeds to step S106.

ステップS106では、火炎検知器7で火炎を検知できたか否かを確認し、火炎検知器7で火炎を検知できた場合は、ステップS107に移行し、逆に、火炎検知器7で火炎を検知できなかった場合は、ステップS105に戻る。   In step S106, it is confirmed whether or not the flame has been detected by the flame detector 7. If the flame has been detected by the flame detector 7, the process proceeds to step S107. Conversely, the flame is detected by the flame detector 7. If not, the process returns to step S105.

以下、ステップS106において、火炎検知器7で火炎を検知した場合の動作について説明する。   Hereinafter, an operation when a flame is detected by the flame detector 7 in step S106 will be described.

まず、制御器20は、火炎検知器7で火炎を検知したので、点火器6を停止させ(ステップS107)、次に、CO低減器2からのガスの脱離を停止さて燃焼器4での燃焼を停止させるため、加熱器8を停止させる(ステップS108)。   First, the controller 20 detects the flame with the flame detector 7, so the igniter 6 is stopped (step S 107), and then the desorption of gas from the CO reducer 2 is stopped and the combustor 4 is stopped. In order to stop combustion, the heater 8 is stopped (step S108).

ステップS108までを実行すると、制御器20は、燃焼器4で形成される可燃ガス濃度を、燃焼範囲の下限界よりも下げて、燃焼を確実に停止させるため、燃焼用の空気の流量を増大させる(ステップS310)。続いて制御器20は、火炎検知器7が火炎を検知したか否かを確認する(ステップS311)。火炎検知器7が火炎を検知した場合は、燃焼用の空気の流量をさらに増大させるため、ステップS310に戻る。火炎検知器7が火炎を検知できなくなった場合は、ステップS122に移行する。   After executing step S108, the controller 20 increases the flow rate of combustion air in order to reliably stop the combustion by lowering the combustible gas concentration formed in the combustor 4 below the lower limit of the combustion range. (Step S310). Subsequently, the controller 20 checks whether or not the flame detector 7 has detected a flame (step S311). If the flame detector 7 detects a flame, the flow returns to step S310 to further increase the flow rate of the combustion air. When the flame detector 7 cannot detect the flame, the process proceeds to step S122.

次に、ステップS122、および、ステップS223からステップS226までの動作について説明する。   Next, step S122 and operations from step S223 to step S226 will be described.

制御器20は、CO低減器温度検出器11から取得したCO低減器2の内部温度と第1温度とを比較し、CO低減器2の内部温度が第1温度より低い場合は、ステップS223に移行する(ステップS122)。逆に、CO低減器2の内部温度が第1温度以上であれば、ステップS161に移行する。   The controller 20 compares the internal temperature of the CO reducer 2 acquired from the CO reducer temperature detector 11 with the first temperature. If the internal temperature of the CO reducer 2 is lower than the first temperature, the process proceeds to step S223. Transition is made (step S122). Conversely, if the internal temperature of the CO reducer 2 is equal to or higher than the first temperature, the process proceeds to step S161.

ここで、第1温度とは、改質器1で生成された水素含有ガスに含まれる水蒸気がCO低減器2で凝縮しない温度である。本実施の形態では、加熱器8の動作停止(ステップS108)以降の温度低下を考慮して、第1温度を150℃とした。   Here, the first temperature is a temperature at which water vapor contained in the hydrogen-containing gas generated in the reformer 1 is not condensed in the CO reducer 2. In the present embodiment, the first temperature is set to 150 ° C. in consideration of the temperature drop after the operation stop of the heater 8 (step S108).

次に、CO低減器2の内部温度が第1温度(本実施の形態では150℃)よりも低い場合の動作について説明する。   Next, an operation when the internal temperature of the CO reducer 2 is lower than the first temperature (150 ° C. in the present embodiment) will be described.

制御器20は、燃焼空気供給器5から燃焼器4に供給する燃焼用の空気の流量を増大させる(ステップS223)。ここでは、燃焼用の空気の流量を増大することによって、CO低減器2から燃焼器4に流入する原料の濃度を、可燃範囲の下限界よりも低い濃度まで低下させる。   The controller 20 increases the flow rate of the combustion air supplied from the combustion air supply device 5 to the combustor 4 (step S223). Here, the concentration of the raw material flowing into the combustor 4 from the CO reducer 2 is lowered to a concentration lower than the lower limit of the combustible range by increasing the flow rate of the combustion air.

本実施の形態では、制御器20は、燃焼用の空気の流量を6.00mol/minまで増大させた。燃焼用の空気を6.00mol/min供給したときの、可燃ガス濃度は、1.6%であり、可燃範囲の下限界(1.9%)よりも低いので着火源があったとしても燃焼しない。   In the present embodiment, the controller 20 increases the flow rate of the combustion air to 6.00 mol / min. When supplying combustion air at 6.00 mol / min, the flammable gas concentration is 1.6%, which is lower than the lower limit of the flammable range (1.9%). Does not burn.

続いて、制御器20は、CO低減器2からの原料の脱離を促進するため、加熱器8を再び動作させ(ステップS224)、CO低減器2を加熱昇温する。   Subsequently, the controller 20 operates the heater 8 again in order to promote desorption of the raw material from the CO reducer 2 (step S224), and heats the CO reducer 2 by heating.

次に、制御器20は、CO低減器温度検出器11から取得したCO低減器2の内部温度と第1温度(本実施の形態では150℃)とを比較し(ステップS225)、CO低減器2の内部温度が第1温度(本実施の形態では150℃)より低い場合は、CO低減器2の内部温度が第1温度(本実施の形態では150℃)以上になるまで、ステップS225を繰り返し、加熱器8によるCO低減器2の加熱昇温を継続する。   Next, the controller 20 compares the internal temperature of the CO reducer 2 acquired from the CO reducer temperature detector 11 with the first temperature (150 ° C. in the present embodiment) (step S225), and the CO reducer. 2 is lower than the first temperature (150 ° C. in the present embodiment), step S225 is performed until the internal temperature of the CO reducer 2 becomes equal to or higher than the first temperature (150 ° C. in the present embodiment). Repeatedly, the heating and heating of the CO reducer 2 by the heater 8 is continued.

そして、加熱器8の加熱動作によってCO低減器2の内部温度が第1温度(本実施の形態では150℃)以上に高くなると、制御器20は、加熱器8の動作を停止して(ステップS226)、ステップS161に移行する。   When the internal temperature of the CO reducer 2 becomes higher than the first temperature (150 ° C. in the present embodiment) by the heating operation of the heater 8, the controller 20 stops the operation of the heater 8 (step S226), the process proceeds to step S161.

次に、ステップS105において、加熱器8の動作開始から1.9分を経過した場合の動作について説明する。   Next, an operation when 1.9 minutes have elapsed from the start of the operation of the heater 8 in step S105 will be described.

まず、制御器20は、点火器6の動作を停止させた後(ステップS141)、火炎検知器7で火炎を検知できたか否かを確認する(ステップS142)。ステップS142において、火炎検知器7で火炎を検知した場合、制御器20は、CO低減器2からの原料の脱離が完了して燃焼器4に脱離ガスが供給されず、燃焼器4での燃焼が継続できなくなることにより、火炎検知器7で火炎を検知できなくなるまで、待機する。   First, after stopping the operation of the igniter 6 (step S141), the controller 20 checks whether or not a flame has been detected by the flame detector 7 (step S142). In step S142, when the flame is detected by the flame detector 7, the controller 20 completes the desorption of the raw material from the CO reducer 2, and the desorbed gas is not supplied to the combustor 4. Since the combustion of the gas cannot be continued, the flame detector 7 waits until the flame cannot be detected.

図2に示すように、脱離するガスの流量は、加熱器8の動作開始から数分で最大値となった後、徐々に減少するため、燃焼器4での燃焼は停止する。そして、火炎が検知できなくなったらステップS143に移行する。逆に、ステップS142において、初めから火炎検知器7で火炎を検知できなかった場合、直ちにステップS143に移行する。   As shown in FIG. 2, the flow rate of the desorbed gas gradually decreases after reaching the maximum value within a few minutes from the start of the operation of the heater 8, so that the combustion in the combustor 4 stops. And if a flame becomes impossible to detect, it will transfer to step S143. Conversely, in step S142, if the flame detector 7 cannot detect a flame from the beginning, the process immediately proceeds to step S143.

次に、制御器20は、CO低減器温度検出器11からCO低減器2の内部温度が第1温度(150℃)より低いか否かを確認する(ステップS143)。CO低減器2の内部温度が第1温度150℃よりも低い場合は、ステップS143を繰り返して、加熱器8でCO低減器2を加熱する。CO低減器2の内部温度が第1温度150℃以上であれば、加熱器8の動作を停止し(ステップ144)、ステップS161に移行する。   Next, the controller 20 confirms whether or not the internal temperature of the CO reducer 2 is lower than the first temperature (150 ° C.) from the CO reducer temperature detector 11 (step S143). When the internal temperature of the CO reducer 2 is lower than the first temperature 150 ° C., the step S143 is repeated and the CO reducer 2 is heated by the heater 8. If the internal temperature of the CO reducer 2 is equal to or higher than the first temperature 150 ° C., the operation of the heater 8 is stopped (step 144), and the process proceeds to step S161.

次に、ステップS161以降の動作について説明する。制御器20は、改質器1で改質反応可能な温度まで改質器1を昇温させるために、ステップS161以降の動作を実行する。まず、制御器20は、後のステップS163で原料供給器3を動作させた時に燃焼器4で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲に入るように燃焼空気の流量を調整
する(ステップS161)。
Next, the operation after step S161 will be described. The controller 20 executes the operations after step S161 in order to raise the temperature of the reformer 1 to a temperature at which the reformer 1 can perform a reforming reaction. First, the controller 20 adjusts the flow rate of the combustion air so that the combustible gas concentration of the mixed gas formed by the combustor 4 when the raw material supplier 3 is operated in the subsequent step S163 falls within the combustible range ( Step S161).

次に、点火器6を動作させ(ステップS162)、原料供給器3を動作させ(ステップS163)、原料を改質器1およびCO低減器2を経て燃焼器4に供給し、燃焼器4で原料を燃焼させる。続いて、制御器20は、火炎検知器7で火炎を検知できるまで待機し(ステップS164)、火炎検知器7で火炎を検知したら、点火器6の動作を停止し(ステップS165)、ステップS166に移行する。   Next, the igniter 6 is operated (step S162), the raw material supplier 3 is operated (step S163), the raw material is supplied to the combustor 4 via the reformer 1 and the CO reducer 2, and the combustor 4 Burn the raw material. Subsequently, the controller 20 waits until the flame can be detected by the flame detector 7 (step S164). When the flame is detected by the flame detector 7, the operation of the igniter 6 is stopped (step S165), and step S166. Migrate to

ステップS166において、制御器20は、改質器温度検出器10から取得した改質器1の内部温度が第3温度より低いか否かを確認し、改質器1の内部温度が第3温度より低い場合は、改質器1の内部温度が第3温度以上になったことを確認するまで待機する。そして、改質器温度検出器10により改質器1の内部温度が第3温度以上になったことを確認した場合は、終了に移行する。   In step S166, the controller 20 confirms whether or not the internal temperature of the reformer 1 acquired from the reformer temperature detector 10 is lower than the third temperature, and the internal temperature of the reformer 1 is the third temperature. When the temperature is lower, the process waits until it is confirmed that the internal temperature of the reformer 1 has become equal to or higher than the third temperature. When the reformer temperature detector 10 confirms that the internal temperature of the reformer 1 has become equal to or higher than the third temperature, the process proceeds to the end.

ここで、第3温度とは、改質器1を流通するガスに水蒸気が含まれる場合、その水蒸気が改質器1で凝縮しない温度より高い温度であり、本実施の形態では、第3温度を120℃とした。   Here, the third temperature is a temperature higher than a temperature at which the water vapor does not condense in the reformer 1 when the gas flowing through the reformer 1 contains water vapor. In the present embodiment, the third temperature is the third temperature. Was set to 120 ° C.

以上の動作によって、CO低減器2から脱離するガスの流量や組成の変動の影響を受けることなく、水素生成装置103を改質反応可能な温度まで昇温させる動作が終了する。   With the above operation, the operation of raising the temperature of the hydrogen generator 103 to a temperature at which the reforming reaction can be performed without being affected by the flow rate and composition fluctuation of the gas desorbed from the CO reducer 2 is completed.

続いて改質水供給器(図示せず)を動作させ、改質器1に改質水を供給し、水蒸気改質反応により改質器1での水素含有ガスの生成を開始し、CO低減器2から排出されたガスを水素利用機器(図示せず)に供給する。   Subsequently, a reforming water supply unit (not shown) is operated to supply reforming water to the reforming unit 1, and generation of a hydrogen-containing gas in the reforming unit 1 is started by a steam reforming reaction, thereby reducing CO. The gas discharged from the vessel 2 is supplied to a hydrogen utilization device (not shown).

以上、説明したように、本実施の形態では、プロパンとブタンの少なくともいずれか1つを主成分とする原料を用いる水素生成装置103において、脱離ガス流量の増加速度が遅く、燃焼器4におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる着火時間を第1時間(1.9分)と設定し、点火動作と加熱動作の後、第1時間(1.9分)より前に火炎検知器7が火炎を検出した場合は、加熱器8の動作を終了するとともに、可燃範囲の下限界以下の濃度になるまで燃焼用の空気の流量を増大させて、燃焼器4での燃焼を停止させるので、触媒の温度上昇の停止により触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器4での燃焼が停止するため、触媒の過昇温による劣化を防止できる。   As described above, in the present embodiment, in the hydrogen generator 103 that uses a raw material mainly composed of at least one of propane and butane, the increase rate of the desorbed gas flow rate is slow, and the combustor 4 The ignition time that takes the longest time for the gas concentration to enter the combustible range and ignite is set as the first time (1.9 minutes), and after the ignition operation and the heating operation, from the first time (1.9 minutes) If the flame detector 7 detects a flame before, the operation of the heater 8 is finished and the flow rate of the combustion air is increased until the concentration becomes lower than the lower limit of the combustible range. Since the combustion of the catalyst is stopped, the desorption of the gas from the catalyst is stopped by stopping the temperature rise of the catalyst, and the combustion in the combustor 4 is stopped. Therefore, the deterioration due to the excessive temperature rise of the catalyst can be prevented.

また、第1時間(1.9分)より前に着火した場合は、CO低減器2から脱離するガスによって燃焼器4で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲の下限界以下の濃度になるまで燃焼用の空気の流量を増大させるとともに、加熱器8の動作によりCO低減器2を第1温度150℃まで昇温させた後、改質器1およびCO低減器2を介して燃焼器4に供給した原料の燃焼により改質器1を第3温度120℃まで昇温するので、CO低減器2からの脱離ガスの組成や流量の変化の影響を受けることなく、改質器1の触媒の過昇温による劣化を防止でき、改質器1を改質反応可能な温度まで昇温させることができる。   When ignited before the first time (1.9 minutes), the combustible gas concentration of the mixed gas formed in the combustor 4 by the gas desorbed from the CO reducer 2 is below the lower limit of the combustible range. The flow rate of the combustion air is increased until the concentration reaches the same temperature, and the CO reducer 2 is heated to the first temperature 150 ° C. by the operation of the heater 8, and then passed through the reformer 1 and the CO reducer 2. Since the reformer 1 is heated to the third temperature 120 ° C. by combustion of the raw material supplied to the combustor 4, the reforming is performed without being affected by changes in the composition and flow rate of the desorbed gas from the CO reducer 2. The deterioration of the catalyst of the mass device 1 due to excessive temperature rise can be prevented, and the temperature of the reformer 1 can be raised to a temperature at which reforming reaction can be performed.

また、実施の形態1と実施の形態2の水素生成装置101における開閉器9を不要にしたので、安価で且つ、信頼性を向上できる。   Moreover, since the switch 9 in the hydrogen generator 101 of Embodiment 1 and Embodiment 2 is unnecessary, it is cheap and can improve reliability.

また、着火動作を繰り返さないため、最小の着火動作回数で起動できるので、点火器6の長寿命化を図ることが出来る。   Further, since the ignition operation is not repeated, it can be started with the minimum number of ignition operations, so that the life of the igniter 6 can be extended.

なお、本実施の形態では、原料はブタンおよびプロパンであるとしたが、エタン、エチレン、プロピレン、ブテン等の炭素数が2から4のいずれかの炭化水素を主成分とする混
合ガスであっても良い。
In this embodiment, the raw materials are butane and propane. However, the raw material is a mixed gas mainly composed of hydrocarbons having 2 to 4 carbon atoms such as ethane, ethylene, propylene, and butene. Also good.

本実施の形態の水素生成装置103は、炭化水素を主成分とする原料を供給する原料供給器3と、原料から改質触媒で水素含有ガスを生成する改質器1と、改質器1で生成された水素含有ガスの一酸化炭素濃度を一酸化炭素低減触媒で低減するCO低減器2と、CO低減器2から排出されたガスを燃焼させて改質器1とCO低減器2のうち少なくとも改質器1を加熱する燃焼器4と、燃焼器4に燃焼用の空気を供給する燃焼空気供給器5と、燃焼器4で点火動作を行う点火器6と、燃焼器4の火炎の有無を検知する火炎検知器7と、CO低減器2を加熱する加熱器8と、制御器20と、を備える。   The hydrogen generator 103 of the present embodiment includes a raw material supplier 3 that supplies a raw material mainly composed of hydrocarbons, a reformer 1 that generates a hydrogen-containing gas from the raw material using a reforming catalyst, and a reformer 1 The carbon monoxide concentration of the hydrogen-containing gas produced in step 1 is reduced by the carbon monoxide reduction catalyst, and the gas discharged from the CO reduction device 2 is burned to reform the reformer 1 and the CO reduction device 2. Of these, at least a combustor 4 for heating the reformer 1, a combustion air supply device 5 for supplying combustion air to the combustor 4, an igniter 6 for performing an ignition operation in the combustor 4, and a flame of the combustor 4 A flame detector 7 that detects the presence or absence of the gas, a heater 8 that heats the CO reducer 2, and a controller 20.

そして、制御器20が、水素生成装置103を起動させるときに、まず、原料供給器3が停止状態、且つ、燃焼空気供給器5が燃焼器4に空気を供給している状態で、加熱器8の加熱動作を開始すると共に点火器6に点火動作をさせ、加熱器8の加熱動作を開始してから第1時間(本実施の形態では1.9分)より前に火炎検知器7が火炎を検出した場合は、加熱器8の加熱動作を終了するのである。   When the controller 20 activates the hydrogen generator 103, first, in the state where the raw material supplier 3 is stopped and the combustion air supplier 5 is supplying air to the combustor 4, the heater 8, the igniter 6 is ignited, and the flame detector 7 is activated before the first time (1.9 minutes in the present embodiment) after the heating operation of the heater 8 is started. When a flame is detected, the heating operation of the heater 8 is terminated.

これによって、加熱器8の加熱動作によってCO低減器2の一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスが燃焼器4に流れる脱離ガス流量の増加速度が遅くて、燃焼器4におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる原料成分(プロパン)の場合における、加熱器8の加熱動作開始から火炎検知器7による火炎検出までの着火時間を第1時間(本実施の形態では1.9分)と設定しておけば、水素生成装置103が運転停止後に原料(本実施の形態ではプロパンとブタンの混合ガスであるLPガス)で改質器1から燃焼器4に至るガス流路がパージされる場合でも、加熱動作開始から第1時間(本実施の形態では1.9分)より前に火炎を検出した場合は、加熱器8の動作を終了するので、一酸化炭素低減触媒の温度上昇の停止により一酸化炭素低減触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器4での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化を防止することが可能となる。   As a result, the increasing rate of the desorbed gas flow rate of the desorbed gas desorbed from the carbon monoxide reducing catalyst of the CO reducer 2 by the heating operation of the CO reducer 2 to the combustor 4 is slow, and the gas in the combustor 4 is In the case of a raw material component (propane) having the longest time until the concentration enters the combustible range and ignites, the ignition time from the start of the heating operation of the heater 8 to the flame detection by the flame detector 7 is the first time (this implementation) (1.9 minutes in this embodiment) is set to 1.9 minutes), the reformer 1 to the combustor 4 with the raw material (LP gas, which is a mixed gas of propane and butane) in the present embodiment after the hydrogen generator 103 stops operation. Even when the gas flow path leading to is purged, if the flame is detected before the first time (1.9 minutes in the present embodiment) from the start of the heating operation, the operation of the heater 8 is terminated. Carbon monoxide reduction catalyst temperature Since the desorption of the gas from the carbon monoxide reduction catalyst is stopped by stopping the increase and the combustion in the combustor 4 is stopped, at least the reforming catalyst or the carbon monoxide reduction catalyst is caused by excessive temperature increase of the reforming catalyst. It becomes possible to prevent deterioration.

本実施の形態の水素生成装置103の原料は、プロパンとブタンの少なくともいずれか1つを主成分とするLPガスであり、水素生成装置103の運転停止後に改質器1から燃焼器4に至るガス流路が原料(LPガス)でパージされる。   The raw material of the hydrogen generator 103 of the present embodiment is LP gas containing at least one of propane and butane as a main component, and reaches the combustor 4 from the reformer 1 after the hydrogen generator 103 is stopped. The gas flow path is purged with the raw material (LP gas).

そして、第1時間(本実施の形態では1.9分)を、加熱器8の加熱動作により一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスがプロパンの場合に、燃焼器4での燃焼が開始するまでの時間としたのである。   Then, in the first time (1.9 minutes in the present embodiment), when the desorption gas desorbed from the carbon monoxide reduction catalyst by the heating operation of the heater 8 is propane, the combustion in the combustor 4 is performed. It was time to start.

これにより、加熱器8の加熱動作によってCO低減器2の一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスにプロパンの他にブタンが含まれる場合に、加熱器8による加熱時間を早めに停止するので、一酸化炭素低減触媒の温度上昇の停止により一酸化炭素低減触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器4での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化をより確実に防止することが可能となる。   Thereby, when butane is contained in addition to propane in the desorption gas desorbed from the carbon monoxide reduction catalyst of the CO reducer 2 by the heating operation of the heater 8, the heating time by the heater 8 is stopped early. Therefore, since the desorption of the gas from the carbon monoxide reduction catalyst is stopped by stopping the temperature increase of the carbon monoxide reduction catalyst and the combustion in the combustor 4 is stopped, the reforming catalyst and the carbon monoxide reduction catalyst are stopped. Of these, at least deterioration of the reforming catalyst due to excessive temperature rise can be more reliably prevented.

また、本実施の形態の水素生成装置103は、制御器20が、加熱器8の加熱動作を開始してから第1時間(本実施の形態では1.9分)より前に火炎検知器7が火炎を検出した場合は、加熱器8の加熱動作を終了すると共に、火炎検知器7が火炎を検知しなくなるまで、燃焼空気供給器5から燃焼器4に供給する燃焼用の空気の流量を増大させるものである。   Further, in the hydrogen generator 103 of the present embodiment, the flame detector 7 before the first time (1.9 minutes in the present embodiment) after the controller 20 starts the heating operation of the heater 8. When the flame is detected, the heating operation of the heater 8 is terminated, and the flow rate of the combustion air supplied from the combustion air supplier 5 to the combustor 4 is decreased until the flame detector 7 no longer detects the flame. To increase.

これによって、燃焼器4で形成される混合ガスの可燃ガス濃度は、可燃範囲の下限界よ
りも低くなり、燃焼器4での燃焼が停止するので、触媒の過昇温による劣化をより確実に防止できる。
Thereby, the combustible gas concentration of the mixed gas formed in the combustor 4 becomes lower than the lower limit of the combustible range, and the combustion in the combustor 4 stops, so that the deterioration due to the excessive temperature rise of the catalyst is more reliably performed. Can be prevented.

また、本実施の形態の水素生成装置103は、CO低減器2の内部温度を検出するCO低減器温度検出器11を備え、制御器20が、加熱器8の加熱動作を開始してから第1時間(本実施の形態では1.9分)以内に火炎検知器7が火炎を検出したことにより加熱器8の加熱動作を終了した後で、火炎検知器7が燃焼器4の火炎を検出しなくなった後に、CO低減器2の内部温度が第1温度(改質器1で生成された水素含有ガスに含まれる水蒸気がCO低減器2で凝縮しない温度であって、本実施の形態では150℃)より低いときは、燃焼器4で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲外になるように、燃焼空気供給器5から燃焼器4に供給する燃焼用の空気の流量を増大してから、加熱器8の加熱動作を再開するものである。   The hydrogen generator 103 of the present embodiment also includes a CO reducer temperature detector 11 that detects the internal temperature of the CO reducer 2, and the controller 20 starts the heating operation of the heater 8 after the start of the heating operation. The flame detector 7 detects the flame of the combustor 4 after completing the heating operation of the heater 8 because the flame detector 7 detects the flame within 1 hour (1.9 minutes in the present embodiment). In the present embodiment, the internal temperature of the CO reducer 2 is the first temperature (the temperature at which the water vapor contained in the hydrogen-containing gas generated in the reformer 1 is not condensed in the CO reducer 2). When the temperature is lower than 150 ° C., the flow rate of the combustion air supplied from the combustion air supply device 5 to the combustor 4 is set so that the combustible gas concentration of the mixed gas formed in the combustor 4 is out of the combustible range. After the increase, the heating operation of the heater 8 is restarted.

これによって、燃焼器4で形成される混合ガスの可燃ガス濃度は、可燃範囲の下限界よりも低くなるので、水素生成装置103の系外に放出されるガスは、仮に着火源があったとしても燃焼せず、安全性の高い水素生成装置103を構成できる。   As a result, the combustible gas concentration of the mixed gas formed in the combustor 4 is lower than the lower limit of the combustible range, so that the gas released out of the system of the hydrogen generator 103 had an ignition source. Even if it does not burn, hydrogen generator 103 with high safety can be constituted.

また、本実施の形態の水素生成装置103は、CO低減器2の内部温度を検出するCO低減器温度検出器11を備え、制御器20が、加熱器8の加熱動作を開始してから第1時間(本実施の形態では1.9分)を経過するまでの間に火炎検知器7が火炎を検知しなかった場合は、CO低減器2の内部温度が第1温度(本実施の形態では150℃)以上になるまで、加熱器8の加熱動作を継続して、CO低減器2の内部温度が第1温度(本実施の形態では150℃)以上になったら、加熱器8の加熱動作を終了するのである。   The hydrogen generator 103 of the present embodiment also includes a CO reducer temperature detector 11 that detects the internal temperature of the CO reducer 2, and the controller 20 starts the heating operation of the heater 8 after the start of the heating operation. If the flame detector 7 does not detect a flame before 1 hour (1.9 minutes in the present embodiment) elapses, the internal temperature of the CO reducer 2 is the first temperature (this embodiment). The heating operation of the heater 8 is continued until the temperature reaches 150 ° C. or higher. When the internal temperature of the CO reducer 2 becomes equal to or higher than the first temperature (150 ° C. in the present embodiment), the heating of the heater 8 is continued. The operation ends.

これにより、第1時間(本実施の形態では1.9分)より前に火炎検知器7が火炎を検出しなかった場合は、加熱器8を連続動作させるので、改質器1で生成された水素含有ガスに含まれる水蒸気がCO低減器2で凝縮しない温度まで短時間で昇温できる。   Thereby, when the flame detector 7 does not detect the flame before the first time (1.9 minutes in the present embodiment), the heater 8 is continuously operated, so that it is generated by the reformer 1. The water vapor contained in the hydrogen-containing gas can be raised in a short time to a temperature at which the water vapor does not condense in the CO reducer 2.

また、本実施の形態の水素生成装置103は、改質器1の内部温度を検出する改質器温度検出器10と、CO低減器2の内部温度を検出するCO低減器温度検出器11と、を備え、制御器20が、CO低減器2の内部温度が第1温度(本実施の形態では150℃)を超えたら、原料供給器3を動作させた場合に燃焼器4で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲に入るように、燃焼空気供給器5から燃焼器4に燃焼用の空気を供給すると共に点火器6に点火動作をさせ、改質器1の内部温度が第3温度(改質器1を流通するガスに水蒸気が含まれる場合に、その水蒸気が改質器1で凝縮しない温度より高い温度であって、本実施の形態では120℃)を超えるまで原料供給器3を動作させるのである。   In addition, the hydrogen generator 103 of the present embodiment includes a reformer temperature detector 10 that detects the internal temperature of the reformer 1, a CO reducer temperature detector 11 that detects the internal temperature of the CO reducer 2, and The controller 20 is formed by the combustor 4 when the raw material supplier 3 is operated when the internal temperature of the CO reducer 2 exceeds the first temperature (150 ° C. in the present embodiment). Combustion air is supplied from the combustion air supply device 5 to the combustor 4 and the igniter 6 is ignited so that the combustible gas concentration of the mixed gas falls within the combustible range. Raw material until it exceeds a third temperature (when the gas flowing through the reformer 1 contains water vapor, the temperature is higher than the temperature at which the water vapor does not condense in the reformer 1 and is 120 ° C. in the present embodiment). The feeder 3 is operated.

これにより、原料を燃焼器4で燃焼させて改質器1の内部温度が第3温度(本実施の形態では120℃)を超えるように水素生成装置103内部を加熱昇温するので、一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガス流量が少なく脱離ガスによる燃焼だけでは水素含有ガスの生成に適した温度(改質器1への改質水の供給を開始する温度)まで水素生成装置103内部を加熱昇温できない場合でも、水素含有ガスの生成に適した温度(改質器1への改質水の供給を開始する温度)まで水素生成装置103内部を加熱昇温できる。   As a result, the raw material is combusted in the combustor 4 and the temperature inside the hydrogen generator 103 is heated so that the internal temperature of the reformer 1 exceeds the third temperature (120 ° C. in the present embodiment). Hydrogen generation to a temperature suitable for generating a hydrogen-containing gas (temperature at which the supply of reforming water to the reformer 1 starts) with only a small amount of desorbed gas desorbed from the carbon reduction catalyst and combustion with the desorbed gas Even when the inside of the apparatus 103 cannot be heated and heated, the inside of the hydrogen generating apparatus 103 can be heated and heated to a temperature suitable for generating the hydrogen-containing gas (a temperature at which the supply of reforming water to the reformer 1 is started).

また、本実施の形態の水素生成装置103の運転方法は、水素生成装置103を起動させるときに、まず、原料供給器3が停止状態、且つ、燃焼空気供給器5が燃焼器4に空気を供給している状態で、加熱器8の加熱動作を開始すると共に点火器6に点火動作をさせる第1ステップ(ステップS103,S104)と、ステップS104で加熱器8の加熱動作を開始してから第1時間(本実施の形態では1.9分)より前に火炎検知器7が火炎を検出した場合は、加熱器8の加熱動作を終了するステップS108と、を有するのであ
る。
In the operation method of the hydrogen generator 103 according to the present embodiment, when the hydrogen generator 103 is started, first, the raw material supplier 3 is stopped, and the combustion air supplier 5 supplies air to the combustor 4. In the supplied state, the heating operation of the heater 8 is started and the first step (steps S103 and S104) for causing the igniter 6 to perform the ignition operation, and the heating operation of the heater 8 is started in step S104. If the flame detector 7 detects a flame before the first time (1.9 minutes in the present embodiment), the heating operation of the heater 8 is terminated.

これによって、加熱器8の加熱動作によってCO低減器2の一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスが燃焼器4に流れる脱離ガス流量の増加速度が遅くて、燃焼器4におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる原料成分(プロパン)の場合における、加熱器8の加熱動作開始から火炎検知器7による火炎検出までの着火時間を第1時間(本実施の形態では1.9分)と設定しておけば、水素生成装置103が運転停止後に原料(本実施の形態ではプロパンとブタンの混合ガスであるLPガス)で改質器1から燃焼器4に至るガス流路がパージされる場合でも、加熱動作開始から第1時間(本実施の形態では1.9分)より前に火炎を検出した場合は、加熱器8の動作を終了するので、一酸化炭素低減触媒の温度上昇の停止により一酸化炭素低減触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器4での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化を防止することが可能となる。   As a result, the increasing rate of the desorbed gas flow rate of the desorbed gas desorbed from the carbon monoxide reducing catalyst of the CO reducer 2 by the heating operation of the CO reducer 2 to the combustor 4 is slow, and the gas in the combustor 4 is In the case of a raw material component (propane) having the longest time until the concentration enters the combustible range and ignites, the ignition time from the start of the heating operation of the heater 8 to the flame detection by the flame detector 7 is the first time (this implementation) (1.9 minutes in this embodiment) is set to 1.9 minutes), the reformer 1 to the combustor 4 with the raw material (LP gas, which is a mixed gas of propane and butane) in the present embodiment after the hydrogen generator 103 stops operation. Even when the gas flow path leading to is purged, if the flame is detected before the first time (1.9 minutes in the present embodiment) from the start of the heating operation, the operation of the heater 8 is terminated. Carbon monoxide reduction catalyst temperature Since the desorption of the gas from the carbon monoxide reduction catalyst is stopped by stopping the increase and the combustion in the combustor 4 is stopped, at least the reforming catalyst or the carbon monoxide reduction catalyst is caused by excessive temperature increase of the reforming catalyst. It becomes possible to prevent deterioration.

本実施の形態の上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施の形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び/又は機能の詳細を実質的に変更できる。   From the above description of the embodiments, many modifications and other embodiments of the present invention will be apparent to persons skilled in the art. Accordingly, the foregoing description should be construed as illustrative only and is provided for the purpose of teaching those skilled in the art the best mode of carrying out the invention. The details of the structure and / or function may be substantially changed without departing from the spirit of the invention.

本発明の水素生成装置は、起動時に加熱される触媒から脱離して燃焼器に流れる脱離ガスの流量や組成によらず、脱離ガスの燃焼による触媒の過剰な加熱を防止でき、脱離ガスを水素生成装置の起動時の熱源として使用でき、高いエネルギー効率と耐久性を有した水素生成装置を実現できるので、LPGボンベのような原料貯蔵容器の残量や温度環境の変化によって、吐出される原料の組成が変動するような、原料供給インフラを使用する、家庭用燃料電池システム、可搬型水素生成装置、および車載型水素生成装置に好適である。   The hydrogen generator of the present invention can prevent excessive heating of the catalyst due to combustion of the desorbed gas, regardless of the flow rate and composition of the desorbed gas flowing from the catalyst heated at the start and flowing to the combustor. Gas can be used as a heat source at the start of the hydrogen generator, and a hydrogen generator with high energy efficiency and durability can be realized. This is suitable for a household fuel cell system, a portable hydrogen generator, and an in-vehicle hydrogen generator that use a raw material supply infrastructure in which the composition of the raw material to be changed fluctuates.

1 改質器
2 CO低減器
3 原料供給器
4 燃焼器
5 燃焼空気供給器
6 点火器
7 火炎検知器
8 加熱器
9 開閉器
10 改質器温度検出器
11 CO低減器温度検出器
20 制御器
101 水素生成装置
103 水素生成装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reformer 2 CO reduction device 3 Raw material supply device 4 Combustion device 5 Combustion air supply device 6 Ignition device 7 Flame detector 8 Heater 9 Switch 10 Reformer temperature detector 11 CO reduction device temperature detector 20 Controller 101 Hydrogen generator 103 Hydrogen generator

Claims (11)

炭化水素を主成分とする原料を供給する原料供給器と、前記原料から改質触媒で水素含有ガスを生成する改質器と、前記改質器で生成された前記水素含有ガスの一酸化炭素濃度を一酸化炭素低減触媒で低減するCO低減器と、前記CO低減器から排出されたガスを燃焼させて前記改質器と前記CO低減器の少なくともいずれか1つを加熱する燃焼器と、前記燃焼器に燃焼用の空気を供給する燃焼空気供給器と、前記燃焼器で点火動作を行う点火器と、前記燃焼器の火炎の有無を検知する火炎検知器と、前記CO低減器を加熱する加熱器と、制御器と、を備えた水素生成装置であって、
前記制御器は、前記水素生成装置を起動させるときに、まず、前記原料供給器が停止状態、且つ、前記燃焼空気供給器が前記燃焼器に空気を供給している状態で、前記加熱器の加熱動作を開始すると共に前記点火器に点火動作をさせ、前記加熱器の加熱動作を開始してから第1時間より前に前記火炎検知器が火炎を検出した場合は、前記加熱器の加熱動作を終了する水素生成装置。
A raw material supplier for supplying a raw material mainly composed of hydrocarbons, a reformer for generating a hydrogen-containing gas from the raw material with a reforming catalyst, and carbon monoxide generated in the reformer A CO reducer that reduces the concentration with a carbon monoxide reducing catalyst; a combustor that burns gas discharged from the CO reducer to heat at least one of the reformer and the CO reducer; A combustion air supplier that supplies combustion air to the combustor, an igniter that performs an ignition operation in the combustor, a flame detector that detects the presence or absence of a flame in the combustor, and the CO reducer A hydrogen generator comprising a heater and a controller,
When the controller starts the hydrogen generator, first, the raw material supply unit is stopped, and the combustion air supply unit supplies air to the combustor. When the flame detector detects a flame before the first time after starting the heating operation and causing the igniter to perform an ignition operation and starting the heating operation of the heater, the heating operation of the heater The hydrogen generator to finish.
前記原料は、プロパンとブタンの少なくともいずれか1つを主成分とし、前記水素生成装置は、運転停止後に前記原料でパージされ、前記第1時間は、前記加熱器の加熱動作により前記一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスがプロパンの場合に、前記燃焼器での燃焼が開始するまでの時間である請求項1に記載の水素生成装置。   The raw material contains at least one of propane and butane as a main component, and the hydrogen generator is purged with the raw material after operation is stopped, and the carbon monoxide is heated by the heating operation of the heater during the first time. 2. The hydrogen generator according to claim 1, wherein when the desorbed gas desorbed from the reduction catalyst is propane, the time until the combustion in the combustor starts. 前記水素生成装置は、前記CO低減器から排出されたガスを前記燃焼器に導く生成ガス流路上に開閉器を備え、前記制御器は、前記水素生成装置を起動させるときに、前記開閉器が開状態で前記加熱器の加熱動作を開始し、前記加熱器の加熱動作を開始してから前記第1時間以内に前記火炎検知器が火炎を検出した場合は、前記加熱器の加熱動作を終了すると共に前記開閉器を閉状態にする請求項1または2に記載の水素生成装置。   The hydrogen generation device includes a switch on a generated gas flow path that guides the gas discharged from the CO reducer to the combustor, and when the controller starts the hydrogen generation device, the switch The heating operation of the heater is started in an open state, and when the flame detector detects a flame within the first time after the heating operation of the heater is started, the heating operation of the heater is ended. The hydrogen generator according to claim 1 or 2, wherein the switch is closed. 前記制御器は、前記開閉器を閉状態にした後で前記火炎検知器が火炎を検出しなくなると、前記開閉器を再び開状態にする請求項3に記載の水素生成装置。   The hydrogen generation apparatus according to claim 3, wherein the controller opens the switch again when the flame detector stops detecting the flame after the switch is closed. 前記制御器は、前記加熱器の加熱動作を開始してから前記第1時間以内に前記火炎検知器が火炎を検出した場合は、前記燃焼器で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲外になるように、前記燃焼空気供給器から前記燃焼器に供給する燃焼用の空気の流量を増大する、請求項4に記載の水素生成装置。   If the flame detector detects a flame within the first time after starting the heating operation of the heater, the controller determines that the combustible gas concentration of the mixed gas formed in the combustor is combustible. The hydrogen generator according to claim 4, wherein the flow rate of combustion air supplied from the combustion air supply device to the combustor is increased so as to be out of range. 前記制御器は、前記加熱器の加熱動作を開始してから前記第1時間より前に前記火炎検知器が火炎を検出した場合は、前記加熱器の加熱動作を終了すると共に、前記火炎検知器が火炎を検知しなくなるまで、前記燃焼空気供給器から前記燃焼器に供給する燃焼用の空気の流量を増大させる請求項1または2に記載の水素生成装置。   If the flame detector detects a flame before the first time after starting the heating operation of the heater, the controller ends the heating operation of the heater and the flame detector. The hydrogen generating apparatus according to claim 1 or 2, wherein a flow rate of combustion air supplied from the combustion air supply device to the combustor is increased until no flame is detected. 前記改質器の内部温度を検出する改質器温度検出器と、前記CO低減器の内部温度を検出するCO低減器温度検出器と、を備え、
前記制御器は、前記加熱器の加熱動作を終了した後に、前記CO低減器の内部温度が第1温度より低く、且つ、前記改質器の内部温度が第2温度より低く、且つ、所定の非燃焼時間経過後に、前記点火器に点火動作をさせる共に前記加熱器の加熱動作を再開する請求項1から6のいずれか1項に記載の水素生成装置。
A reformer temperature detector for detecting the internal temperature of the reformer, and a CO reducer temperature detector for detecting the internal temperature of the CO reducer,
The controller, after finishing the heating operation of the heater, the internal temperature of the CO reducer is lower than the first temperature, the internal temperature of the reformer is lower than the second temperature, and the predetermined temperature The hydrogen generator according to any one of claims 1 to 6, wherein after the non-burning time has elapsed, the igniter is ignited and the heating operation of the heater is restarted.
前記CO低減器の内部温度を検出するCO低減器温度検出器を備え、
前記制御器は、前記火炎検知器が火炎を検知しなくなった後に、前記CO低減器の内部温度が第1温度より低いときは、前記燃焼器で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲外になるように、前記燃焼空気供給器から前記燃焼器に供給する燃焼用の空気の流
量を増大してから、前記加熱器の加熱動作を再開する請求項1から6のいずれか1項に記載の水素生成装置。
A CO reducer temperature detector for detecting the internal temperature of the CO reducer;
When the internal temperature of the CO reducer is lower than the first temperature after the flame detector no longer detects the flame, the controller controls the combustible gas concentration of the mixed gas formed in the combustor to be combustible. The heating operation of the heater is restarted after increasing the flow rate of combustion air supplied from the combustion air supply device to the combustor so as to be out of range. The hydrogen generator described in 1.
前記CO低減器の内部温度を検出するCO低減器温度検出器を備え、
前記制御器は、前記加熱器の加熱動作を開始してから第1時間を経過するまでの間に前記火炎検知器が火炎を検知しなかった場合は、前記CO低減器の内部温度が第1温度以上になるまで、前記加熱器の加熱動作を継続して、前記CO低減器の内部温度が前記第1温度以上になったら、前記加熱器の加熱動作を終了する請求項1から8のいずれか1項に記載の水素生成装置。
A CO reducer temperature detector for detecting the internal temperature of the CO reducer;
If the flame detector does not detect the flame between the start of the heating operation of the heater and the elapse of the first time, the internal temperature of the CO reducer is set to the first temperature. The heating operation of the heater is continued until the temperature becomes equal to or higher than the temperature, and when the internal temperature of the CO reducer becomes equal to or higher than the first temperature, the heating operation of the heater is terminated. 2. The hydrogen generator according to claim 1.
前記改質器の内部温度を検出する改質器温度検出器と、前記CO低減器の内部温度を検出するCO低減器温度検出器と、を備え、
前記制御器は、前記CO低減器の内部温度が第1温度を超えたら、前記燃焼器で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲に入るように、前記燃焼空気供給器から前記燃焼器に燃焼用の空気を供給すると共に前記点火器に点火動作をさせ、前記改質器の内部温度が第3温度を超えるまで、前記原料供給器を動作させる請求項1から9のいずれか1項に記載の水素生成装置。
A reformer temperature detector for detecting the internal temperature of the reformer, and a CO reducer temperature detector for detecting the internal temperature of the CO reducer,
When the internal temperature of the CO reducer exceeds the first temperature, the controller controls the combustion air supply from the combustion air supply so that the combustible gas concentration of the mixed gas formed in the combustor falls within a combustible range. 10. The combustion apparatus according to claim 1, wherein combustion air is supplied to the furnace and the igniter is ignited, and the raw material supplier is operated until an internal temperature of the reformer exceeds a third temperature. The hydrogen generator according to item.
炭化水素を主成分とする原料を供給する原料供給器と、前記原料から改質触媒で水素含有ガスを生成する改質器と、前記改質器で生成された前記水素含有ガスの一酸化炭素濃度を一酸化炭素低減触媒で低減するCO低減器と、前記CO低減器から排出されたガスを燃焼させて前記改質器と前記CO低減器の少なくともいずれか1つを加熱する燃焼器と、前記燃焼器に燃焼用の空気を供給する燃焼空気供給器と、前記燃焼器で点火動作を行う点火器と、前記燃焼器の火炎の有無を検知する火炎検知器と、前記CO低減器を加熱する加熱器と、を備えた水素生成装置の運転方法であって、
前記水素生成装置を起動させるときに、まず、前記原料供給器が停止状態、且つ、前記燃焼空気供給器が前記燃焼器に空気を供給している状態で、前記加熱器の加熱動作を開始すると共に前記点火器に点火動作をさせる第1ステップと、前記第1ステップで前記加熱器の加熱動作を開始してから前記第1時間より前に前記火炎検知器が火炎を検出した場合は、前記加熱器の加熱動作を終了させる第2ステップと、を有する水素生成装置の運転方法。
A raw material supplier for supplying a raw material mainly composed of hydrocarbons, a reformer for generating a hydrogen-containing gas from the raw material with a reforming catalyst, and carbon monoxide generated in the reformer A CO reducer that reduces the concentration with a carbon monoxide reducing catalyst; a combustor that burns gas discharged from the CO reducer to heat at least one of the reformer and the CO reducer; A combustion air supplier that supplies combustion air to the combustor, an igniter that performs an ignition operation in the combustor, a flame detector that detects the presence or absence of a flame in the combustor, and the CO reducer A method of operating a hydrogen generator comprising:
When starting up the hydrogen generator, first, the heating operation of the heater is started in a state where the raw material supplier is in a stopped state and the combustion air supplier is supplying air to the combustor. And a first step for causing the igniter to perform an ignition operation, and when the flame detector detects a flame before the first time after starting the heating operation of the heater in the first step, And a second step of ending the heating operation of the heater.
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