JP2020105056A

JP2020105056A - Hydrogen production apparatus

Info

Publication number: JP2020105056A
Application number: JP2018245798A
Authority: JP
Inventors: 晃平江口; Kohei Eguchi; 拓人櫛; Takuto Kushi; 広基飯沼; Hiroki Iinuma
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2020-07-09
Anticipated expiration: 2038-12-27
Also published as: JP7181080B2

Abstract

To provide a hydrogen production apparatus improved in thermal efficiency of the whole apparatus with a simple configuration.SOLUTION: In a hydrogen production apparatus 10, a heat exchanger HE3 exchanges heat between combustion exhaust gas flowing through a gas exhaust pipe 28 and reforming water flowing through a reforming water supply pipe 34. Thereby, the combustion exhaust gas is cooled and water (steam) is condensed to separate water from the combustion exhaust gas and heat the reforming water. Therefore, the reforming water can be previously heated, and the heat quantity required for vaporization of the reforming water is reduced by a reformer 12. That is, the thermal efficiency of the hydrogen production apparatus 10 can be improved with a simple configuration.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、水素製造装置に関し、特に、炭化水素原料を改質して水素を製造する水素製造装置に関する。 The present invention relates to a hydrogen production apparatus, and more particularly to a hydrogen production apparatus that reforms a hydrocarbon raw material to produce hydrogen.

特許文献１には、改質器に水蒸気と原料炭化水素を供給して水蒸気改質することにより改質ガスを生成する水素製造装置が記載されている。 Patent Document 1 describes a hydrogen production device that produces a reformed gas by supplying steam and a raw material hydrocarbon to a reformer to perform steam reforming.

特開２００１−２６１３０６号公報JP, 2001-261306, A

ところで、改質器の外部で水蒸気を発生させる場合には、外部から供給された熱媒によって水を加熱することが考えられる。また、改質器で生成された改質ガスは、水素精製器に供給されることより製品水素と不純物に分離され、製品水素が精製される。この場合にも、水素精製器に供給される改質ガスの流量を削減して水素精製器の負荷を低減するために改質ガスを冷却して水を分離することが考えられる。この改質ガスの冷却を外部から供給された冷媒で行うことが考えられる。 By the way, when steam is generated outside the reformer, it is conceivable to heat the water with a heat medium supplied from the outside. Further, the reformed gas generated in the reformer is supplied to the hydrogen purifier to be separated into product hydrogen and impurities, and the product hydrogen is purified. Also in this case, in order to reduce the flow rate of the reformed gas supplied to the hydrogen purifier and reduce the load on the hydrogen purifier, it is possible to cool the reformed gas and separate water. It is conceivable to cool the reformed gas with a refrigerant supplied from the outside.

このように、水から水蒸気を発生させるための熱媒、改質ガスを冷却するための冷媒をそれぞれ外部から供給する構成にすると、水素製造装置の構造が複雑になると共に装置全体の熱効率の点でも改善の余地がある。 In this way, when the heat medium for generating steam from water and the refrigerant for cooling the reformed gas are supplied from the outside, respectively, the structure of the hydrogen production device becomes complicated and the thermal efficiency of the entire device is reduced. But there is room for improvement.

本発明の課題は、簡単な構成で装置全体の熱効率を向上させた水素製造装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a hydrogen production device having a simple structure and improving the thermal efficiency of the entire device.

請求項１記載の水素製造装置は、炭化水素と水とが原料として供給され、加熱されることにより前記炭化水素を改質して水素を主成分とする改質ガスを生成する改質器と、前記改質器と接続され、前記改質ガスを昇圧する昇圧手段と、前記昇圧手段と接続され、前記改質ガスを製品水素と不純物であるオフガスとに分離して製品水素を精製する水素精製器と、前記改質ガス又は前記改質器の燃焼室から排出される燃焼排ガスと前記改質器に供給される水とが熱交換される熱交換器と、を備える。 The hydrogen producing apparatus according to claim 1, wherein a hydrocarbon and water are supplied as raw materials and heated to reform the hydrocarbon to generate a reformed gas containing hydrogen as a main component. A hydrogen connected to the reformer and for increasing the pressure of the reformed gas; and hydrogen connected to the pressure increasing means for separating the reformed gas into product hydrogen and off gas which is an impurity to purify product hydrogen. A refiner and a heat exchanger that exchanges heat between the reformed gas or combustion exhaust gas discharged from the combustion chamber of the reformer and water supplied to the reformer are provided.

この水素製造装置では、改質器に原料として供給される水（以下、「改質用水」という）が、熱交換器において改質器で生成された改質ガス、又は改質器の燃焼室から排出された燃焼排ガスと熱交換されることにより加熱された後、改質器に供給される。 In this hydrogen production device, the water supplied as a raw material to the reformer (hereinafter referred to as “reforming water”) is the reformed gas generated in the reformer in the heat exchanger, or the combustion chamber of the reformer. After being heated by exchanging heat with the combustion exhaust gas discharged from, it is supplied to the reformer.

したがって、改質用水が改質器に供給される前に加熱されることになるため、改質器において改質用水を加熱して改質ガスを生成するために必要な加熱量が低減される。すなわち、水素製造装置の熱効率が向上する。 Therefore, since the reforming water is heated before being supplied to the reformer, the heating amount required to heat the reforming water in the reformer to generate the reformed gas is reduced. .. That is, the thermal efficiency of the hydrogen production device is improved.

改質用水と熱交換することにより改質ガスが冷却される場合には、昇圧手段や水素精製器に供給される改質ガスから水を除去することができる。 When the reformed gas is cooled by exchanging heat with the reforming water, the water can be removed from the reformed gas supplied to the pressurizing means and the hydrogen purifier.

一方、改質用水と熱交換することにより燃焼排ガスが冷却された場合には、外部に排出される燃焼排ガスを十分に冷却することにより安全性が向上すると共に、燃焼排ガス中の水を回収することが可能になる。 On the other hand, when the combustion exhaust gas is cooled by exchanging heat with the reforming water, the safety is improved by sufficiently cooling the combustion exhaust gas discharged to the outside, and the water in the combustion exhaust gas is recovered. It will be possible.

このように、水素製造装置では、装置内部の改質用水と改質ガス又は燃焼排ガスとを熱交換することにより、改質用水を加熱し、改質ガス又は燃焼排ガスを冷却している。この改質用水の加熱、及び改質ガス又は燃焼排ガスの冷却をそれぞれ外部からの熱媒、冷媒で行う場合と比較すると、水素製造装置の熱効率が高い。 Thus, in the hydrogen production device, the reforming water and the reformed gas or the combustion exhaust gas are heat-exchanged with each other inside the device to heat the reforming water and cool the reformed gas or the combustion exhaust gas. Compared with the case where the heating of the reforming water and the cooling of the reformed gas or the combustion exhaust gas are respectively performed with a heat medium and a refrigerant from the outside, the thermal efficiency of the hydrogen production device is high.

さらに、水素製造装置は、改質ガス又は燃焼排ガスと改質用水とを熱交換する熱交換器を設けているだけなので、上記のように外部からの熱媒、冷媒を用いる場合と比較して簡単な構成で済む。 Furthermore, since the hydrogen production device is only provided with a heat exchanger for exchanging heat between the reformed gas or the combustion exhaust gas and the reforming water, as compared with the case where the heat medium and the refrigerant from the outside are used as described above. Simple configuration is enough.

このように、水素製造装置に改質用水と改質ガス又は燃焼排ガスとを熱交換させる熱交換器を設けることによって、簡単な構成で水素製造装置の熱効率を向上させることができる。 As described above, by providing the hydrogen production device with the heat exchanger for exchanging the reforming water with the reformed gas or the combustion exhaust gas, the thermal efficiency of the hydrogen production device can be improved with a simple configuration.

請求項２記載の水素製造装置は、請求項１記載の水素製造装置において、一端が前記改質器の燃焼室と連通され他端が外気に開放され、前記燃焼排ガスが排出される燃焼排ガス流路をさらに備え、前記熱交換器は、前記燃焼排ガス流路上に設けられ、前記改質器に原料として供給される水と前記燃焼排ガスとが熱交換される。 The hydrogen production apparatus according to claim 2 is the hydrogen production apparatus according to claim 1, wherein one end communicates with the combustion chamber of the reformer and the other end is opened to the outside air, and the combustion exhaust gas is discharged. A passage is further provided, and the heat exchanger is provided on the combustion exhaust gas flow passage, and heat exchanges between the water supplied as a raw material to the reformer and the combustion exhaust gas.

この水素製造装置では、一端が改質器の燃焼室に連通され他端が外気中に開放された燃焼排ガス流路上に、改質用水と燃焼排ガスとが熱交換される熱交換器が設けられている。 In this hydrogen production device, a heat exchanger for exchanging heat between the reforming water and the combustion exhaust gas is provided on the combustion exhaust gas flow path whose one end communicates with the combustion chamber of the reformer and whose other end is open to the outside air. ing.

したがって、改質用水は、熱交換器において外気中に排出される燃焼排ガスとの熱交換により加熱された後、改質器に供給される。この結果、改質器において改質用水を加熱して改質ガスを生成するために必要な加熱量が低減される。すなわち、水素製造装置の熱効率が向上する。 Therefore, the reforming water is supplied to the reformer after being heated by heat exchange with the combustion exhaust gas discharged into the outside air in the heat exchanger. As a result, the amount of heating required to heat the reforming water in the reformer to generate the reformed gas is reduced. That is, the thermal efficiency of the hydrogen production device is improved.

また、熱交換器における改質用水との熱交換により燃焼排ガスが冷却される。この結果、燃焼排ガスから水蒸気を凝縮して水を取り出すことができると共に、外気中に排出される燃焼排ガスを十分に冷却させ、安全性を高めることができる。 Further, the combustion exhaust gas is cooled by heat exchange with the reforming water in the heat exchanger. As a result, it is possible to condense water vapor from the flue gas and take out water, and at the same time, it is possible to sufficiently cool the flue gas that is discharged into the outside air to improve safety.

さらに、水素製造装置では、装置内部の改質用水と燃焼排ガスを熱交換することにより、改質用水を加熱し、燃焼排ガスを冷却している。この改質用水の加熱及び燃焼排ガスの冷却をそれぞれ外部からの熱媒、冷媒で行う場合と比較すると、水素製造装置の熱効率が高い。 Further, in the hydrogen production device, the reforming water and the combustion exhaust gas inside the device are heat-exchanged to heat the reforming water and cool the combustion exhaust gas. The thermal efficiency of the hydrogen production apparatus is high as compared with the case where the heating of the reforming water and the cooling of the combustion exhaust gas are respectively performed with a heat medium and a refrigerant from the outside.

また、水素製造装置は、燃焼排ガス流路に改質用水と熱交換する熱交換器を設けているだけなので、上記のように外部からの熱媒、冷媒を用いる場合と比較して簡単な構成で済む。 Further, the hydrogen production device is simply provided with a heat exchanger for exchanging heat with the reforming water in the combustion exhaust gas flow path, and therefore has a simpler structure than the case where a heat medium or a refrigerant from the outside is used as described above. It's done.

請求項３記載の水素製造装置は、請求項１記載の水素製造装置において、前記改質器と前記昇圧手段とを連通し、前記改質器から前記昇圧手段に前記改質ガスが供給される第１改質ガス流路をさらに備え、前記熱交換器は、前記第１改質ガス流路上に設けられ、前記改質器に原料として供給される水と前記改質ガスとが熱交換される。 The hydrogen production apparatus according to claim 3 is the hydrogen production apparatus according to claim 1, wherein the reformer and the booster are communicated with each other, and the reformed gas is supplied from the reformer to the booster. A first reformed gas channel is further provided, the heat exchanger is provided on the first reformed gas channel, and water supplied as a raw material to the reformer and the reformed gas are heat-exchanged. It

この水素製造装置では、改質器と昇圧手段を連通する第１改質ガス流路上に改質用水と改質ガスとが熱交換される熱交換器が設けられている。 In this hydrogen production device, a heat exchanger for exchanging heat between the reforming water and the reformed gas is provided on the first reformed gas passage that connects the reformer and the pressure increasing means.

したがって、改質用水は、熱交換器において改質ガスとの熱交換により加熱された後、改質器に供給される。この結果、改質器において改質用水を加熱して改質ガスを生成するために必要な加熱量が低減される。すなわち、水素製造装置の熱効率が向上する。 Therefore, the reforming water is supplied to the reformer after being heated by heat exchange with the reformed gas in the heat exchanger. As a result, the amount of heating required to heat the reforming water in the reformer to generate the reformed gas is reduced. That is, the thermal efficiency of the hydrogen production device is improved.

また、昇圧手段に供給する前の改質ガスが改質用水と熱交換されることで冷却され、改質ガス中の水蒸気を凝縮することができる。すなわち、昇圧手段に供給される改質ガスから水蒸気を削減して、昇圧手段に供給される改質ガス流量を抑制することで昇圧手段の負荷を低減することができる。 Further, the reformed gas before being supplied to the pressurizing means is cooled by exchanging heat with the reforming water, so that the steam in the reformed gas can be condensed. That is, the steam of the reformed gas supplied to the booster is reduced to suppress the flow rate of the reformed gas supplied to the booster, thereby reducing the load of the booster.

さらに、水素製造装置では、装置内部の改質用水と改質ガスを熱交換することにより、改質用水を加熱し、改質ガスを冷却している。この改質用水の加熱及び改質ガスの冷却をそれぞれ外部からの熱媒、冷媒で行う場合と比較すると、水素製造装置の熱効率が高い。 Further, in the hydrogen production device, the reforming water is heated and the reforming gas is cooled by exchanging heat with the reforming water inside the device. The thermal efficiency of the hydrogen production apparatus is higher than that in the case where the heating of the reforming water and the cooling of the reforming gas are respectively performed with a heat medium and a refrigerant from the outside.

また、水素製造装置は、第１改質ガス流路に改質用水と熱交換する熱交換器を設けているだけなので、上記のように外部からの熱媒、冷媒を用いる場合と比較して簡単な構成で済む。 In addition, since the hydrogen production device is only provided with the heat exchanger for exchanging heat with the reforming water in the first reformed gas passage, as compared with the case where the heat medium and the refrigerant from the outside are used as described above. Simple configuration is enough.

請求項４記載の水素製造装置は、請求項１記載の水素製造装置において、前記昇圧手段と前記水素精製器とを連通し、前記昇圧手段で昇圧された前記改質ガスが前記水素精製器に供給される第２改質ガス流路をさらに備え、前記熱交換器は、前記第２改質ガス流路上に設けられ、前記改質器に原料として供給される水と前記改質ガスとが熱交換される。 The hydrogen producing apparatus according to claim 4 is the hydrogen producing apparatus according to claim 1, wherein the boosting means and the hydrogen purifier are communicated with each other, and the reformed gas boosted by the boosting means is fed to the hydrogen purifier. The heat exchanger further comprises a second reformed gas flow path to be supplied, wherein the heat exchanger is provided on the second reformed gas flow path, and water supplied as a raw material to the reformer and the reformed gas are provided. Heat is exchanged.

この水素製造装置では、昇圧手段と水素精製器を結ぶ第２改質ガス流路上に改質用水と改質ガスとが熱交換される熱交換器が設けられている。 In this hydrogen production device, a heat exchanger for exchanging heat between the reforming water and the reformed gas is provided on the second reformed gas passage connecting the pressure increasing means and the hydrogen purifier.

また、昇圧手段で昇圧された改質ガスが改質用水と熱交換されることで冷却され、改質ガス中の水蒸気を凝縮することができる。すなわち、水素精製器に供給される改質ガスから水蒸気を削減して、水素精製器に供給される改質ガス流量を抑制することで水素精製器の負荷を低減することができる。 Further, the reformed gas whose pressure is increased by the pressure increasing means is cooled by exchanging heat with the reforming water, so that the steam in the reformed gas can be condensed. That is, it is possible to reduce the load on the hydrogen purifier by reducing the steam from the reformed gas supplied to the hydrogen purifier and suppressing the flow rate of the reformed gas supplied to the hydrogen purifier.

また、水素製造装置は、第２改質ガス流路に改質用水と熱交換する熱交換器を設けているだけなので、上記のように外部からの熱媒、冷媒を用いる場合と比較して簡単な構成で済む。 In addition, since the hydrogen production device is only provided with the heat exchanger for exchanging heat with the reforming water in the second reformed gas passage, as compared with the case where the heat medium and the refrigerant from the outside are used as described above. Simple configuration is enough.

請求項５記載の水素製造装置は、請求項３記載の水素製造装置において、前記第１改質ガス流路上で前記熱交換器の下流側に、前記改質ガスを冷却して水蒸気を凝縮させる冷媒循環型の他の熱交換器を備える。 The hydrogen production apparatus according to claim 5 is the hydrogen production apparatus according to claim 3, wherein the reformed gas is cooled on the downstream side of the heat exchanger on the first reformed gas passage to condense steam. The other heat exchanger of the refrigerant circulation type is provided.

この水素製造装置では、第１改質ガス流路において熱交換器の下流側に、改質ガスを冷却して水蒸気を凝縮させる他の熱交換器が配設されているため、改質ガスから確実に水を除去することができる。また、冷媒循環型の他の熱交換器は、熱交換器で冷却された改質ガスを冷却しているので、冷却負荷が軽減され、小型化することができる。 In this hydrogen production device, since another heat exchanger for cooling the reformed gas and condensing the steam is arranged on the downstream side of the heat exchanger in the first reformed gas passage, Water can be reliably removed. Moreover, since the other heat exchanger of the refrigerant circulation type cools the reformed gas cooled by the heat exchanger, the cooling load is reduced and the size can be reduced.

請求項６記載の水素製造装置は、請求項４記載の水素製造装置において、前記第２改質ガス流路上で前記熱交換器の下流側に、前記改質ガスを冷却して水蒸気を凝縮させる冷媒循環型の他の熱交換器を備える。 The hydrogen production apparatus according to claim 6 is the hydrogen production apparatus according to claim 4, wherein the reformed gas is cooled on the downstream side of the heat exchanger on the second reformed gas passage to condense steam. The other heat exchanger of the refrigerant circulation type is provided.

この水素製造装置では、第２改質ガス流路において熱交換器の下流側に、改質ガスを冷却して水蒸気を凝縮させる他の熱交換器が配設されているため、改質ガスから確実に水を除去することができる。また、冷媒循環型の他の熱交換器は、熱交換器で冷却された改質ガスを冷却しているので、冷却負荷が軽減され、小型化することができる。 In this hydrogen production device, since another heat exchanger for cooling the reformed gas and condensing the steam is arranged on the downstream side of the heat exchanger in the second reformed gas passage, Water can be reliably removed. Moreover, since the other heat exchanger of the refrigerant circulation type cools the reformed gas cooled by the heat exchanger, the cooling load is reduced and the size can be reduced.

請求項７記載の水素製造装置は、請求項２記載の水素製造装置において、前記燃焼排ガス流路上で前記熱交換器の下流側に、前記燃焼排ガスを冷却して水蒸気を凝縮させる冷媒循環型の他の熱交換器を備える。 The hydrogen production apparatus according to claim 7 is the hydrogen production apparatus according to claim 2, which is of a refrigerant circulation type that cools the combustion exhaust gas and condenses steam on the combustion exhaust gas flow path downstream of the heat exchanger. It is equipped with another heat exchanger.

この水素製造装置では、燃焼排ガス流路において熱交換器の下流側に、燃焼排ガスを冷却して水蒸気を凝縮させる他の熱交換器が配設されているため、燃焼排ガスから確実に水を除去することができる。また、冷媒循環型の他の熱交換器は、熱交換器で冷却された燃焼排ガスを冷却しているので、冷却負荷が軽減され、小型化することができる。 In this hydrogen production device, another heat exchanger that cools the flue gas and condenses water vapor is arranged on the downstream side of the heat exchanger in the flue gas passage, so that water is reliably removed from the flue gas. can do. Further, since the other heat exchanger of the refrigerant circulation type cools the combustion exhaust gas cooled by the heat exchanger, the cooling load is reduced and the size can be reduced.

請求項１〜４記載の発明に係る水素製造装置は、上記構成としたので、簡単な構成で装置全体の熱効率を向上させることができる。 Since the hydrogen production apparatus according to the invention described in claims 1 to 4 has the above configuration, it is possible to improve the thermal efficiency of the entire apparatus with a simple configuration.

また、請求項５〜７記載の発明に係る水素製造装置は、上記構成としたので、改質ガス又は燃焼排ガスから水蒸気を確実に除去することができる。 Further, since the hydrogen production device according to the invention of claims 5 to 7 is configured as described above, it is possible to reliably remove water vapor from the reformed gas or the combustion exhaust gas.

本発明の第１実施形態に係る水素製造装置を示した概略構成図である。It is a schematic block diagram which showed the hydrogen production apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態に係る多重筒型改質器を示した断面図である。It is a sectional view showing a multi-cylinder type reformer concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第２実施形態に係る水素製造装置を示した概略構成図である。It is a schematic block diagram which showed the hydrogen production apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態に係る水素製造装置を示した概略構成図である。It is a schematic block diagram which showed the hydrogen production apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態に係る水素製造装置を示した概略構成図である。It is a schematic block diagram which showed the hydrogen production apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５実施形態に係る水素製造装置を示した概略構成図である。It is a schematic block diagram which showed the hydrogen production apparatus which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第６実施形態に係る水素製造装置を示した概略構成図である。It is a schematic block diagram which showed the hydrogen production apparatus which concerns on 6th Embodiment of this invention.

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る水素製造装置の一例を図１及び図２を参照して説明する。 [First Embodiment]
An example of the hydrogen production device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

〈水素製造装置〉
水素製造装置１０は、図１に示すように、炭化水素（都市ガス）から水蒸気改質した改質ガスを生成する多重筒型改質器（以下、「改質器」という場合がある）１２と、改質ガスを圧縮する圧縮機８０と、圧縮された改質ガスから不純物を除去して水素ガスを精製する水素精製器９０と、を備えている。また、水素製造装置１０は、圧縮機８０の上流側、下流側でそれぞれ改質ガスから水分を分離・除去する昇圧前水分離部５０、昇圧後水分離部６０と、改質器１２の後述する燃焼排ガスから水分を分離・除去する燃焼排ガス水分離部７０と、を備えている。 <Hydrogen production equipment>
As shown in FIG. 1, the hydrogen production apparatus 10 includes a multi-cylinder reformer (hereinafter, may be referred to as a “reformer”) 12 that produces a reformed gas obtained by steam reforming hydrocarbons (city gas). A compressor 80 for compressing the reformed gas, and a hydrogen purifier 90 for purifying hydrogen gas by removing impurities from the compressed reformed gas. The hydrogen production device 10 includes a pre-pressurization water separation unit 50, a post-pressurization water separation unit 60, which separates and removes water from the reformed gas on the upstream side and the downstream side of the compressor 80, respectively, and a reformer 12 to be described later. And a combustion exhaust gas water separation unit 70 for separating and removing water from the combustion exhaust gas.

なお、この水素製造装置１０は、炭化水素原料から水素を製造するものであり、本実施形態では、炭化水素原料の一例としてメタンを主成分とする都市ガスが用いられる場合について説明する。 The hydrogen production device 10 produces hydrogen from a hydrocarbon raw material, and in the present embodiment, a case where city gas containing methane as a main component is used as an example of the hydrocarbon raw material will be described.

（多重筒型改質器）
多重筒型改質器１２は、図２に示すように、多重に配置された複数の筒状壁２１、２２、２３、２４（以下、「筒状壁２１〜２４」という場合がある）を有している。複数の筒状壁２１〜２４は、例えば円筒状や楕円筒状に形成される。複数の筒状壁２１〜２４のうち内側から一番目の筒状壁２１の内部には、燃焼室２５が形成されており、この燃焼室２５の上部には、バーナー２６が下向きに配置されている。この多重筒型改質器１２は、改質器の一例である。 (Multiple cylinder reformer)
As shown in FIG. 2, the multi-tubular reformer 12 includes a plurality of tubular walls 21, 22, 23, 24 (hereinafter, may be referred to as “cylindrical walls 21-24”) arranged in multiple layers. Have The plurality of cylindrical walls 21 to 24 are formed in, for example, a cylindrical shape or an elliptic cylindrical shape. A combustion chamber 25 is formed inside the first cylindrical wall 21 from the inner side among the plurality of cylindrical walls 21 to 24, and a burner 26 is arranged downward on the combustion chamber 25. There is. The multi-tubular reformer 12 is an example of a reformer.

さらに、この燃焼室２５の上端部には、外部から燃焼用空気を供給するための空気供給管４０が接続されている。バーナー２６には、さらに都市ガスを供給するための原料供給管３３から分岐された原料分岐管３３Ａが接続されている。原料分岐管３３Ａには、空気供給管４０から分岐された空気分岐管４０Ａが接続されている。したがって、バーナー２６には、都市ガスに空気が混合された気体が、供給される構成である。 Further, an air supply pipe 40 for supplying combustion air from the outside is connected to the upper end of the combustion chamber 25. A raw material branch pipe 33A branched from a raw material supply pipe 33 for supplying city gas is further connected to the burner 26. An air branch pipe 40A branched from the air supply pipe 40 is connected to the raw material branch pipe 33A. Therefore, the burner 26 is configured to be supplied with gas in which city gas is mixed with air.

一番目の筒状壁２１と二番目の筒状壁２２との間には、燃焼排ガス流路２７が形成されている。燃焼排ガス流路２７の下端部は、燃焼室２５と連通されており、燃焼排ガス流路２７の上端部には、ガスを排出するためのガス排出管２８が接続されている。燃焼室２５から排出された燃焼排ガスは、燃焼排ガス流路２７を下側から上側に流れ、ガス排出管２８を通じて燃焼排ガス水分離部７０へ送出される構成である。なお、ガス排出管２８が「燃焼排ガス流路」に相当する。 A combustion exhaust gas passage 27 is formed between the first tubular wall 21 and the second tubular wall 22. A lower end portion of the combustion exhaust gas passage 27 communicates with the combustion chamber 25, and a gas exhaust pipe 28 for exhausting gas is connected to an upper end portion of the combustion exhaust gas passage 27. The combustion exhaust gas discharged from the combustion chamber 25 flows from the lower side to the upper side in the combustion exhaust gas flow path 27 and is sent to the combustion exhaust gas water separation unit 70 through the gas discharge pipe 28. The gas exhaust pipe 28 corresponds to the “combustion exhaust gas passage”.

また、二番目の筒状壁２２と三番目の筒状壁２３との間には、第１流路３１が形成されている。この第１流路３１の上部は、予熱流路３２として形成されており、この予熱流路３２の上端部には、都市ガスを供給するための原料供給管３３と、改質用水を供給するための改質用水供給管３４とが接続されている。さらに、二番目の筒状壁２２と三番目の筒状壁２３との間には、螺旋部材３５が設けられており、この螺旋部材３５により、予熱流路３２は、螺旋状に形成されている。 A first flow path 31 is formed between the second tubular wall 22 and the third tubular wall 23. An upper portion of the first flow passage 31 is formed as a preheating flow passage 32, and a raw material supply pipe 33 for supplying city gas and reforming water are supplied to an upper end portion of the preheating flow passage 32. Is connected to the reforming water supply pipe 34. Further, a spiral member 35 is provided between the second cylindrical wall 22 and the third cylindrical wall 23, and the preheating flow passage 32 is formed in a spiral shape by the spiral member 35. There is.

予熱流路３２には、都市ガスが原料供給管３３から供給可能とされ、さらに、改質用水が改質用水供給管３４から供給可能とされている。都市ガス及び改質用水は、予熱流路３２を上側から下側に流れ、二番目の筒状壁２２を介して燃焼排ガスと熱交換され水が気化される構成である。この予熱流路３２では、都市ガス及び気相の改質用水（水蒸気）が混合されることにより、混合ガスが生成される構成である。 City gas can be supplied to the preheating channel 32 from the raw material supply pipe 33, and further reforming water can be supplied from the reforming water supply pipe 34. The city gas and the reforming water flow from the upper side to the lower side in the preheating channel 32, and are heat-exchanged with the combustion exhaust gas through the second cylindrical wall 22 to vaporize the water. In the preheating channel 32, the mixed gas is generated by mixing the city gas and the reforming water (steam) in the vapor phase.

また、第１流路３１における予熱流路３２の下側には、改質触媒層３６が設けられており、予熱流路３２にて生成された混合ガスは、改質触媒層３６へ供給される構成である。改質触媒層３６では、燃焼排ガス流路２７を流れる燃焼排ガスからの熱を受け、混合ガスが水蒸気改質反応することによって、水素を主成分とする改質ガスが生成される構成である。 A reforming catalyst layer 36 is provided below the preheating channel 32 in the first channel 31, and the mixed gas generated in the preheating channel 32 is supplied to the reforming catalyst layer 36. It is a configuration. The reforming catalyst layer 36 receives heat from the combustion exhaust gas flowing through the combustion exhaust gas passage 27 and undergoes a steam reforming reaction of the mixed gas to generate a reformed gas containing hydrogen as a main component.

さらに、三番目の筒状壁２３と四番目の筒状壁２４との間には、第２流路４２が形成されている。第２流路４２の下端部は、第１流路３１の下端部と連通されている。第２流路４２の下部は、改質ガス流路４３として形成されており、第２流路４２の上端部には、改質ガス排出管４４が接続されている。 Further, a second flow path 42 is formed between the third cylindrical wall 23 and the fourth cylindrical wall 24. The lower end of the second flow path 42 communicates with the lower end of the first flow path 31. A lower portion of the second flow passage 42 is formed as a reformed gas flow passage 43, and a reformed gas discharge pipe 44 is connected to an upper end portion of the second flow passage 42.

また、第２流路４２における改質ガス流路４３よりも上側には、ＣＯ変成触媒層４５が設けられており、改質触媒層３６で生成された改質ガスは、改質ガス流路４３を通過した後、ＣＯ変成触媒層４５へ供給される構成である。ＣＯ変成触媒層４５では、改質ガスに含まれる一酸化炭素と水蒸気が反応して水素と二酸化炭素に変換され（水性シフト反応）、改質ガス中の一酸化炭素が低減可能とされている。 Further, a CO shift catalyst layer 45 is provided above the reformed gas passage 43 in the second passage 42, and the reformed gas generated in the reformed catalyst layer 36 is the reformed gas passage. After passing through 43, the CO conversion catalyst layer 45 is supplied. In the CO shift catalyst layer 45, carbon monoxide contained in the reformed gas reacts with steam to be converted into hydrogen and carbon dioxide (aqueous shift reaction), and carbon monoxide in the reformed gas can be reduced. ..

さらに、ＣＯ変成触媒層４５の上側には、酸化剤ガス供給管４６が接続されており、第２流路４２におけるＣＯ変成触媒層４５よりも上側には、ＣＯ選択酸化触媒層４７が設けられている。酸化剤ガス供給管４６を通じて取り入れられた酸化剤ガス（例えば空気）、及び、ＣＯ変成触媒層４５を通過した改質ガスは、ＣＯ選択酸化触媒層４７へ供給される構成である。ＣＯ選択酸化触媒層４７では、例えば白金やルテニウム等の貴金属触媒上で一酸化炭素が酸素と反応して二酸化炭素に変換され、一酸化炭素が除去可能とされている。ＣＯ変成触媒層４５及びＣＯ選択酸化触媒層４７で一酸化炭素が低減された改質ガスＧ１は、改質ガス排出管４４を通じて排出される構成である。 Further, an oxidant gas supply pipe 46 is connected to the upper side of the CO shift catalyst layer 45, and a CO selective oxidation catalyst layer 47 is provided above the CO shift catalyst layer 45 in the second flow path 42. ing. The oxidant gas (for example, air) introduced through the oxidant gas supply pipe 46 and the reformed gas that has passed through the CO shift catalyst layer 45 are supplied to the CO selective oxidation catalyst layer 47. In the CO selective oxidation catalyst layer 47, carbon monoxide reacts with oxygen and is converted into carbon dioxide on a noble metal catalyst such as platinum or ruthenium, and carbon monoxide can be removed. The reformed gas G1 in which carbon monoxide is reduced in the CO shift catalyst layer 45 and the CO selective oxidation catalyst layer 47 is discharged through the reformed gas discharge pipe 44.

多重筒型改質器１２において生成された改質ガスは、図１に示すように、昇圧前水分離部５０、圧縮機８０、昇圧後水分離部６０、及び水素精製器９０をこの順番で流れる。つまり、ガスの流れ方向において、上流側から下流側に、多重筒型改質器１２、昇圧前水分離部５０、圧縮機８０、昇圧後水分離部６０、及び水素精製器９０がこの順番で配置されている。 As shown in FIG. 1, the reformed gas generated in the multi-tubular reformer 12 passes through the pre-pressurization water separation unit 50, the compressor 80, the post-pressurization water separation unit 60, and the hydrogen purifier 90 in this order. Flowing That is, in the gas flow direction, from the upstream side to the downstream side, the multi-tubular reformer 12, the pre-pressurization water separation unit 50, the compressor 80, the post-pressurization water separation unit 60, and the hydrogen purifier 90 are arranged in this order. It is arranged.

（昇圧前水分離部）
昇圧前水分離部５０には、多重筒型改質器１２から改質ガスＧ１を流入させる改質ガス排出管４４の下流端が接続されている。昇圧前水分離部５０の底部には水回収管５９が接続され、昇圧前水分離部５０の上部には連絡流路管５６が接続されている。改質ガスＧ１は、昇圧前水分離部５０の上流の改質ガス排出管４４に配置されたチラー１１０による冷却により水が凝縮されて分離され、昇圧前水分離部５０の下部に水（液相）が貯留可能とされている。当該水（液相）は、水回収管５９へ送出される構成である。水が凝縮された後の改質ガスＧ２は、連絡流路管５６へ送出される構成である。 (Water separator before pressurization)
The downstream end of the reformed gas discharge pipe 44, into which the reformed gas G1 flows from the multi-cylinder reformer 12, is connected to the pre-pressurization water separation unit 50. A water recovery pipe 59 is connected to the bottom of the pre-pressurization water separation unit 50, and a communication channel pipe 56 is connected to the top of the pre-pressurization water separation unit 50. The reformed gas G1 is condensed and separated by cooling by the chiller 110 arranged in the reformed gas discharge pipe 44 upstream of the pre-pressurization water separation unit 50, and the water (liquid Phase) is storable. The water (liquid phase) is sent to the water recovery pipe 59. The reformed gas G2 after the water is condensed is sent to the communication flow path pipe 56.

（チラー）
チラー１１０は、改質ガス排出管４４上に配設される熱交換部１１２と、熱交換部１１２と離間した位置に配設されるラジエータ１１４と、熱交換部１１２とラジエータ１１４との間でチラー水が循環されるチラー水循環流路１１６と、を有している。 (Chiller)
The chiller 110 includes a heat exchange section 112 arranged on the reformed gas exhaust pipe 44, a radiator 114 arranged at a position separated from the heat exchange section 112, and a heat exchange section 112 and the radiator 114. And a chiller water circulation channel 116 through which chiller water is circulated.

チラー水循環流路１１６には、チラー水を循環させるためのポンプ１１８が配設されている。また、ラジエータ１１４には、熱交換部１１２における熱交換により高温となったチラー水を冷却するためのファン１２０が設けられている。 A pump 118 for circulating the chiller water is arranged in the chiller water circulation passage 116. Further, the radiator 114 is provided with a fan 120 for cooling the chiller water that has become high temperature due to heat exchange in the heat exchange section 112.

すなわち、チラー１１０は、ラジエータ１１４において冷却されたチラー水がチラー水循環流路１１６を介して熱交換部１１２に供給され、改質ガス排出管４４を流れる改質ガスＧ１と熱交換される（改質ガスＧ１が冷却される）構成である。 That is, in the chiller 110, the chiller water cooled in the radiator 114 is supplied to the heat exchanging section 112 through the chiller water circulation flow passage 116 and exchanges heat with the reformed gas G1 flowing through the reformed gas discharge pipe 44 (modified). Quality gas G1 is cooled).

（圧縮機）
圧縮機８０には、昇圧前水分離部５０からの改質ガスＧ２が流れる連絡流路管５６と、昇圧後水分離部６０へ供給される改質ガスＧ２が流れる連絡流路管６６とが接続されている。圧縮機８０は、昇圧前水分離部５０から供給された改質ガスＧ２を圧縮し、昇圧後水分離部６０へ供給可能とされている。なお、圧縮機８０が「昇圧手段」に相当する。 (Compressor)
In the compressor 80, there are provided a communication flow passage pipe 56 through which the reformed gas G2 from the pre-pressurization water separation unit 50 flows, and a communication flow passage pipe 66 through which the reformed gas G2 supplied to the post-pressurization water separation unit 60 flows. It is connected. The compressor 80 is capable of compressing the reformed gas G2 supplied from the pre-pressurization water separation unit 50 and supplying it to the post-pressurization water separation unit 60. The compressor 80 corresponds to the “pressurizing means”.

（昇圧後水分離部）
昇圧後水分離部６０には、圧縮機８０から改質ガスＧ２を流入させる連絡流路管６６の下流端が接続されている。昇圧後水分離部６０の底部には水回収管６９が接続され、昇圧後水分離部６０の上部には連絡流路管６８が接続されている。改質ガスＧ２は、昇圧後水分離部６０の上流の連絡流路管６６に配置されたチラー１３０による冷却により水が凝縮されて分離され、昇圧後水分離部６０の下部に水（液相）が貯留可能されている。当該水（液相）は、水回収管６９へ送出される構成である。水が凝縮された後の改質ガスＧ３は、連絡流路管６８へ送出される構成である。 (Water separation unit after pressurization)
To the post-pressurization water separation unit 60, a downstream end of a communication flow pipe 66 that allows the reformed gas G2 to flow from the compressor 80 is connected. A water recovery pipe 69 is connected to the bottom of the post-pressurization water separation unit 60, and a communication channel pipe 68 is connected to the top of the post-pressurization water separation unit 60. The reformed gas G2 is condensed and separated by cooling by a chiller 130 arranged in the communication flow path pipe 66 upstream of the post-pressurization water separation unit 60, and water (liquid phase) is formed in the lower portion of the post-pressurization water separation unit 60. ) Can be stored. The water (liquid phase) is sent to the water recovery pipe 69. The reformed gas G3 after the water is condensed is sent to the communication flow path pipe 68.

（チラー）
連絡流路管６６に設けられたチラー１３０は、チラー１１０と同様の構成である。したがって、チラー１３０について簡略に記載し、その詳細な説明は省略する。 (Chiller)
The chiller 130 provided in the communication channel pipe 66 has the same configuration as the chiller 110. Therefore, the chiller 130 will be briefly described, and the detailed description thereof will be omitted.

チラー１３０は、熱交換部１３２と、ラジエータ１３４と、チラー水循環流路１３６と、ポンプ１３８と、ファン１４０と、を有する。 The chiller 130 includes a heat exchange section 132, a radiator 134, a chiller water circulation flow path 136, a pump 138, and a fan 140.

すなわち、チラー１３０は、ラジエータ１３４において冷却されたチラー水がチラー水循環流路１３６を介して熱交換部１３２に供給され、連絡流路管６６を流れる改質ガスＧ２と熱交換される（改質ガスＧ２が冷却される）構成である。 That is, in the chiller 130, the chiller water cooled in the radiator 134 is supplied to the heat exchanging section 132 via the chiller water circulation channel 136, and heat exchanges with the reformed gas G2 flowing through the communication channel tube 66 (reforming). The gas G2 is cooled).

（水素精製器）
水素精製器９０には、昇圧後水分離部６０からの改質ガスＧ３が流れる連絡流路管６８の下流端と、精製された水素が送出される水素供給管９２の上流端と、水素精製器９０で分離されたオフガスが送出されるオフガス還流管１００の上流端とが接続されている。 (Hydrogen refiner)
In the hydrogen purifier 90, the downstream end of the communication flow pipe 68 through which the reformed gas G3 from the post-pressurization water separation unit 60 flows, the upstream end of the hydrogen supply pipe 92 to which purified hydrogen is delivered, and the hydrogen purification The upstream end of the off-gas recirculation pipe 100 to which the off-gas separated by the vessel 90 is delivered is connected.

水素精製器９０は、一例として、ＰＳＡ装置が使用されている。この水素精製器９０では、一対の吸着槽を備え、一方の吸着槽で吸着剤に不純物を吸着させる吸着工程を行い、他方の吸着槽で吸着剤に吸着した不純物を脱着させる脱着工程を行い、次に一方の吸着槽で脱着工程、他方の吸着槽で吸着工程を行う。これを周期的に繰り返すことで、改質ガスＧ３を水素と一酸化炭素を含む不純物（オフガスＯＧ）とに連続的に分離して、水素が精製される構成である。精製された水素は、水素供給管９２へ送出され、不図示のタンクへ貯留される、あるいは水素供給ラインへ送出可能とされている。 As the hydrogen purifier 90, a PSA device is used as an example. The hydrogen purifier 90 includes a pair of adsorption tanks, one adsorption tank performs an adsorption step of adsorbing impurities on the adsorbent, and the other adsorption tank performs a desorption step of desorbing impurities adsorbed on the adsorbent, Next, the desorption process is performed in one adsorption tank, and the adsorption process is performed in the other adsorption tank. By repeating this periodically, the reformed gas G3 is continuously separated into hydrogen and impurities containing carbon monoxide (off gas OG), and hydrogen is purified. The purified hydrogen is sent to the hydrogen supply pipe 92, stored in a tank (not shown), or can be sent to the hydrogen supply line.

水素精製器９０のオフガスは、オフガス還流管１００を介して改質器１２の燃焼室２５に設けられたバーナー２６に供給可能とされている。 The off gas of the hydrogen purifier 90 can be supplied to the burner 26 provided in the combustion chamber 25 of the reformer 12 via the off gas recirculation pipe 100.

（燃焼排ガス水分離部）
燃焼排ガス水分離部７０には、改質器１２の燃焼排ガス流路２７から燃焼排ガスを導くガス排出管２８の下流端が接続されている。燃焼排ガス水分離部７０の底部には水回収管７８が接続され、燃焼排ガス水分離部７０の上部にはガス排出管７６が接続されている。燃焼室２５から排出される燃焼排ガスは、燃焼排ガス水分離部７０の上流のガス排出管２８に配置された熱交換器ＨＥ３において、改質用水との熱交換による冷却により水が凝縮されて分離され、燃焼排ガス水分離部７０の下部に水（液相）が貯留可能とされている。当該水（液相）は、水回収管７８へ送出される構成である。水が凝縮された後の燃焼排ガスは、ガス排出管７６から外気中へ排出される構成である。なお、熱交換器ＨＥ３が「熱交換器」に相当する。 (Combustion exhaust gas water separation section)
A downstream end of a gas exhaust pipe 28 that guides the combustion exhaust gas from the combustion exhaust gas flow path 27 of the reformer 12 is connected to the combustion exhaust gas water separation unit 70. A water recovery pipe 78 is connected to the bottom of the combustion exhaust gas water separation unit 70, and a gas discharge pipe 76 is connected to the upper portion of the combustion exhaust gas water separation unit 70. The combustion exhaust gas discharged from the combustion chamber 25 is separated in the heat exchanger HE3 arranged in the gas discharge pipe 28 upstream of the combustion exhaust gas water separation unit 70 by condensing the water by cooling by heat exchange with the reforming water. The water (liquid phase) can be stored under the combustion exhaust gas water separation unit 70. The water (liquid phase) is sent to the water recovery pipe 78. The combustion exhaust gas after the water is condensed is discharged from the gas discharge pipe 76 into the outside air. The heat exchanger HE3 corresponds to a "heat exchanger".

（改質用供給管）
水回収管５９、６９、７８の各々の下流端は、改質用水供給管３４に接続されている。改質用水供給管３４には、溶存イオン成分を除去するための水処理器（イオン交換樹脂）３４Ａが設けられている。また、改質用水供給管３４には、外部水供給部１７が接続されている。外部水供給部１７から改質用水供給管３４に、例えば純水または市水が供給される構成である。 (Supply pipe for reforming)
The downstream ends of the water recovery pipes 59, 69, and 78 are connected to the reforming water supply pipe 34. The reforming water supply pipe 34 is provided with a water treatment device (ion exchange resin) 34A for removing dissolved ionic components. The external water supply unit 17 is connected to the reforming water supply pipe 34. For example, pure water or city water is supplied from the external water supply unit 17 to the reforming water supply pipe 34.

また、改質用水供給管３４には、ポンプＰ１が設けられている。昇圧前水分離部５０、昇圧後水分離部６０、燃焼排ガス水分離部７０で分離された水、又は外部水供給部１７から供給された水は、ポンプＰ１によって多重筒型改質器１２へ供給される構成である。 Further, the reforming water supply pipe 34 is provided with a pump P1. The water separated by the pre-pressurization water separation unit 50, the post-pressurization water separation unit 60, the combustion exhaust gas water separation unit 70, or the water supplied from the external water supply unit 17 is sent to the multi-tubular reformer 12 by the pump P1. It is a configuration to be supplied.

さらに、改質用水供給管３４のポンプＰ１、水処理器３４Ａの下流側、最も改質器１２側に熱交換器ＨＥ３が配設されている。すなわち、熱交換器ＨＥ３において、ガス排出管２８を流れる燃焼排ガスと熱交換されることによって、改質器１２に供給される改質用水が予め加熱される構成である。 Further, a heat exchanger HE3 is arranged on the pump P1 of the reforming water supply pipe 34, on the downstream side of the water treatment device 34A, and on the most reformer 12 side. That is, in the heat exchanger HE3, the reforming water supplied to the reformer 12 is preheated by heat exchange with the combustion exhaust gas flowing through the gas exhaust pipe 28.

〈オフガスタンク〉
水素精製器９０と改質器１２のバーナー２６とを連通するオフガス還流管１００上には、オフガスタンク１０２が設けられている。したがって、水素精製器９０から供給されたオフガスがオフガスタンク１０２に一旦貯留され、流量や組成が平準化された後、改質器１２のバーナー２６に供給される構成である。 <Off gas tank>
An offgas tank 102 is provided on the offgas reflux pipe 100 that connects the hydrogen purifier 90 and the burner 26 of the reformer 12. Therefore, the off-gas supplied from the hydrogen purifier 90 is temporarily stored in the off-gas tank 102, leveled in flow rate and composition, and then supplied to the burner 26 of the reformer 12.

（作用）
次に、水素製造装置１０の作用について説明する。 (Action)
Next, the operation of the hydrogen production device 10 will be described.

図２に示すように、都市ガスが原料供給管３３から、改質用水が改質用水供給管３４からそれぞれ多重筒型改質器１２の予熱流路３２に供給される。多重筒型改質器１２へ供給された都市ガスは、多重筒型改質器１２の予熱流路３２で改質用水と混合されつつ加熱されて混合ガスとされ、改質触媒層３６へ供給される。改質触媒層３６では、燃焼排ガス流路２７を流れる燃焼排ガスからの熱を受け、水蒸気改質反応によって混合ガスから水素を主成分とする改質ガスが生成される。この改質ガスは、改質ガス流路４３を通ってＣＯ変成触媒層４５へ供給される。ＣＯ変成触媒層４５では、改質ガスに含まれる一酸化炭素と水蒸気が反応して、水素と二酸化炭素に変換され、一酸化炭素が低減される。 As shown in FIG. 2, city gas is supplied from the raw material supply pipe 33, and reforming water is supplied from the reforming water supply pipe 34 to the preheating passage 32 of the multi-tubular reformer 12, respectively. The city gas supplied to the multi-cylinder reformer 12 is heated while being mixed with the reforming water in the preheating passage 32 of the multi-cylinder reformer 12 to be a mixed gas, which is supplied to the reforming catalyst layer 36. To be done. In the reforming catalyst layer 36, heat from the combustion exhaust gas flowing through the combustion exhaust gas passage 27 is received, and a reforming gas containing hydrogen as a main component is generated from the mixed gas by the steam reforming reaction. This reformed gas is supplied to the CO shift catalyst layer 45 through the reformed gas flow path 43. In the CO conversion catalyst layer 45, carbon monoxide contained in the reformed gas reacts with steam to be converted into hydrogen and carbon dioxide, and carbon monoxide is reduced.

さらに、ＣＯ変成触媒層４５を通過した改質ガスは、酸化剤ガス供給管４６から供給される酸化剤ガス（空気）と共にＣＯ選択酸化触媒層４７へ供給され、貴金属触媒上で一酸化炭素が酸素と反応して二酸化炭素に変換され、一酸化炭素が除去される。ＣＯ選択酸化触媒層４７で一酸化炭素が低減された改質ガスＧ１は、改質ガス排出管４４へ送出される。 Further, the reformed gas that has passed through the CO conversion catalyst layer 45 is supplied to the CO selective oxidation catalyst layer 47 together with the oxidant gas (air) supplied from the oxidant gas supply pipe 46, and carbon monoxide is generated on the noble metal catalyst. It reacts with oxygen and is converted to carbon dioxide, which removes carbon monoxide. The reformed gas G1 in which carbon monoxide is reduced in the CO selective oxidation catalyst layer 47 is sent to the reformed gas discharge pipe 44.

この際、多重筒型改質器１２の燃焼室２５では、原料分岐管３３Ａと空気分岐管４０Ａから供給された都市ガスと空気とが混合された気体がバーナー２６によって燃焼される。燃焼排ガスは、燃焼室２５から燃焼排ガス流路２７、ガス排出管２８を介して燃焼排ガス水分離部７０へ供給される。図１に示すように、燃焼排ガスに含まれる水（水蒸気）は、熱交換器ＨＥ３での改質用水との熱交換により冷却されて凝縮され、燃焼排ガス水分離部７０に水が貯留され、水回収管７８へ送出される。水が分離された燃焼排ガスは、ガス排出管７６から外気中へ排出される。 At this time, in the combustion chamber 25 of the multi-cylinder reformer 12, the burner 26 combusts a gas obtained by mixing the city gas and air supplied from the raw material branch pipe 33A and the air branch pipe 40A. The combustion exhaust gas is supplied from the combustion chamber 25 to the combustion exhaust gas water separation unit 70 via the combustion exhaust gas passage 27 and the gas exhaust pipe 28. As shown in FIG. 1, the water (steam) contained in the combustion exhaust gas is cooled and condensed by heat exchange with the reforming water in the heat exchanger HE3, and the water is stored in the combustion exhaust gas water separation unit 70. It is sent to the water recovery pipe 78. The combustion exhaust gas from which the water has been separated is discharged from the gas discharge pipe 76 into the outside air.

一方、図１に示すように、改質器１２から送出された所定品質の改質ガスＧ１は、改質ガス排出管４４を経て、昇圧前水分離部５０へ供給される。昇圧前水分離部５０では、チラー１１０よる冷却により凝縮された水が貯留され、水回収管５９へ送出される。水が分離された改質ガスＧ２は、連絡流路管５６から圧縮機８０へ供給され、圧縮機８０によって圧縮される。 On the other hand, as shown in FIG. 1, the reformed gas G1 of a predetermined quality delivered from the reformer 12 is supplied to the pre-pressurized water separation unit 50 via the reformed gas discharge pipe 44. In the pre-pressurization water separation unit 50, the water condensed by the cooling by the chiller 110 is stored and sent to the water recovery pipe 59. The reformed gas G2 from which the water has been separated is supplied to the compressor 80 from the communication flow path pipe 56 and is compressed by the compressor 80.

圧縮された改質ガスＧ２は、連絡流路管６６から昇圧後水分離部６０へ供給される。昇圧後水分離部６０では、チラー１３０による冷却により凝縮された水が貯留され、水回収管６９へ送出される。水が分離された改質ガスＧ３は、連絡流路管６８から水素精製器９０へ供給される。 The compressed reformed gas G2 is supplied to the water separation unit 60 after pressurization from the communication flow path pipe 66. In the post-pressurization water separation unit 60, the water condensed by cooling by the chiller 130 is stored and sent to the water recovery pipe 69. The reformed gas G3 from which the water has been separated is supplied to the hydrogen purifier 90 from the communication flow path pipe 68.

なお、昇圧前水分離部５０、昇圧後水分離部６０、燃焼排ガス水分離部７０からそれぞれ水回収管５９、６９、７８に送出された水は、改質用水供給管３４に戻される。ポンプＰ１の駆動により、改質用水供給管３４から多重筒型改質器１２に改質用水として供給される。 The water sent from the pre-pressurization water separation unit 50, the post-pressurization water separation unit 60, and the combustion exhaust gas water separation unit 70 to the water recovery pipes 59, 69, and 78 is returned to the reforming water supply pipe 34. By driving the pump P1, the reforming water is supplied from the reforming water supply pipe 34 to the multi-tubular reformer 12 as reforming water.

この際、改質用水供給管３４上に設けられた熱交換器ＨＥ３において、改質用水はガス排出管２８を流れる燃焼排ガスと熱交換されることによって加熱された後、改質器１２の予熱流路３２に供給される。 At this time, in the heat exchanger HE3 provided on the reforming water supply pipe 34, the reforming water is heated by being heat-exchanged with the combustion exhaust gas flowing through the gas discharge pipe 28, and then preheated to the reformer 12. It is supplied to the flow channel 32.

一方、水素精製器９０では、圧力スイング方式が採用されており、一対の吸着槽の一方では吸着剤に水素以外の不純物が吸着され、他方の吸着槽では吸着剤に吸着された不純物が脱着されている。水素精製器９０では、この吸着工程と脱着工程をそれぞれの吸着槽で一定の周期で繰り返すことにより、改質ガスＧ３から連続的に水素と不純物が分離されて水素が精製される。 On the other hand, in the hydrogen purifier 90, the pressure swing method is adopted, and impurities other than hydrogen are adsorbed by the adsorbent in one of the pair of adsorption tanks, and the impurities adsorbed by the adsorbent are desorbed in the other adsorption tank. ing. In the hydrogen purifier 90, the adsorption step and the desorption step are repeated in each adsorption tank at a constant cycle to continuously separate hydrogen and impurities from the reformed gas G3 to purify hydrogen.

水素精製器９０で精製された製品としての水素は水素供給管９２へ送出され、不図示のタンクへ貯留される、あるいは水素供給ラインへ送られる。 Hydrogen as a product purified by the hydrogen purifier 90 is sent to the hydrogen supply pipe 92, stored in a tank (not shown), or sent to the hydrogen supply line.

一方、水素精製器９０から排出されたオフガスＯＧは、オフガス還流管１００を介して改質器１２に供給される。すなわち、オフガス還流管１００上に設けられたオフガスタンク１０２に一旦貯留された後、改質器１２のバーナー２６に供給される。 On the other hand, the offgas OG discharged from the hydrogen purifier 90 is supplied to the reformer 12 via the offgas reflux pipe 100. That is, after being temporarily stored in the offgas tank 102 provided on the offgas recirculation pipe 100, it is supplied to the burner 26 of the reformer 12.

このように、水素製造装置１０では、改質器１２で加熱されるため改質器１２に供給される前に加熱することが望ましい改質用水と、外気中に排出されるため安全性を高めるために冷却することが必要な燃焼排ガスを熱交換させている。 As described above, in the hydrogen production device 10, since the reforming water is heated in the reformer 12, it is desirable to heat the reforming water before being supplied to the reformer 12, and the safety is improved because the reforming water is discharged into the outside air. Therefore, the combustion exhaust gas that needs to be cooled is heat-exchanged.

したがって、水素製造装置１０は、この改質用水の加熱及び燃焼排ガスの冷却をそれぞれ外部からの熱媒、冷媒で行う場合と比較すると、熱効率が高い（向上している）。 Therefore, the hydrogen production device 10 has a higher thermal efficiency (improvement) as compared with the case where the heating of the reforming water and the cooling of the combustion exhaust gas are respectively performed by the heat medium and the refrigerant from the outside.

特に、改質器１２に供給される改質用水が、改質器１２に供給される前に熱交換器ＨＥ３で加熱されている。したがって、改質器１２の予熱流路３２で改質用水を気化させ都市ガスとの混合ガスにさせるために必要な加熱量を低減することができる。すなわち、水素製造装置１０の熱効率を向上させることができる。 In particular, the reforming water supplied to the reformer 12 is heated by the heat exchanger HE3 before being supplied to the reformer 12. Therefore, the amount of heating required for vaporizing the reforming water in the preheating channel 32 of the reformer 12 to form a mixed gas with the city gas can be reduced. That is, the thermal efficiency of the hydrogen production device 10 can be improved.

また、水素製造装置１０では、熱交換器ＨＥ３における改質用水との熱交換により燃焼排ガスが冷却される。この結果、ガス排出管２８を流れる燃焼排ガスから水蒸気を凝縮して水を取り出すことができると共に、ガス排出管７６から外気中に排出される燃焼排ガスを十分に冷却させ、安全性を高めることができる。なお、燃焼排ガス水分離部７０で分離された水は、改質用水供給管３４を介して改質器１２に供給されることにより改質用水として再利用される。 Further, in the hydrogen production device 10, the combustion exhaust gas is cooled by heat exchange with the reforming water in the heat exchanger HE3. As a result, water vapor can be extracted by condensing water vapor from the combustion exhaust gas flowing through the gas exhaust pipe 28, and the combustion exhaust gas discharged from the gas exhaust pipe 76 into the outside air can be sufficiently cooled to improve safety. it can. The water separated by the combustion exhaust gas water separation unit 70 is reused as reforming water by being supplied to the reformer 12 via the reforming water supply pipe 34.

さらに、水素製造装置１０は、ガス排出管２８に改質用水と熱交換する熱交換器ＨＥ３を設けているだけなので、上記のように外部からの熱媒、冷媒を用いる場合と比較して簡単な構成で済む。 Further, since the hydrogen production apparatus 10 is only provided with the heat exchanger HE3 for exchanging heat with the reforming water in the gas discharge pipe 28, it is simpler than the case where a heat medium or a refrigerant from the outside is used as described above. Simple configuration.

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係る水素製造装置２００について、図３を参照して説明する。第１実施形態と同様の構成要素については同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、水素製造装置２００は、第１実施形態の水素製造装置１０のチラー１１０を改質ガスと改質用水とが熱交換される熱交換器ＨＥ１に変更すると共に、熱交換器ＨＥ３をチラー１５０に変更した点のみ異なるので、当該部分に関する構成及び作用のみを説明し、第１実施形態と同様の作用効果については詳細な説明を省略する。 [Second Embodiment]
A hydrogen production apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Further, in the hydrogen production device 200, the chiller 110 of the hydrogen production device 10 of the first embodiment is changed to the heat exchanger HE1 in which the reformed gas and the reforming water are heat-exchanged, and the heat exchanger HE3 is replaced with the chiller 150. However, only the configuration and operation relating to the relevant portion will be described, and detailed description of the same operation and effect as the first embodiment will be omitted.

（構成）
図３に示すように、水素製造装置２００では、改質用水供給管３４を改質ガス排出管４４と交差させ、交差位置に熱交換器ＨＥ１が設けられている。すなわち、熱交換器ＨＥ１において、改質用水と改質ガスＧ１が熱交換されることにより、改質用水が加熱されると共に改質ガスＧ１が冷却される構成である。なお、熱交換器ＨＥ１が「熱交換器」に相当する。また、改質ガス排出管４４、連絡流路管５６が「第１改質ガス流路」に相当する。 (Constitution)
As shown in FIG. 3, in the hydrogen production apparatus 200, the reforming water supply pipe 34 intersects with the reformed gas discharge pipe 44, and the heat exchanger HE1 is provided at the intersecting position. That is, in the heat exchanger HE1, the reforming water and the reforming gas G1 are heat-exchanged to heat the reforming water and cool the reforming gas G1. The heat exchanger HE1 corresponds to a “heat exchanger”. Further, the reformed gas discharge pipe 44 and the communication flow passage pipe 56 correspond to the “first reformed gas flow passage”.

また、図３に示すように、ガス排出管２８には、チラー１５０が配設されている。チラー１５０は、チラー１１０と同様の構成である。したがって、チラー１５０について簡略に記載し、その詳細な説明は省略する。 Further, as shown in FIG. 3, a chiller 150 is arranged in the gas exhaust pipe 28. The chiller 150 has the same configuration as the chiller 110. Therefore, the chiller 150 will be briefly described, and the detailed description thereof will be omitted.

チラー１５０は、熱交換部１５２と、ラジエータ１５４と、チラー水循環流路１５６と、ポンプ１５８と、ファン１６０とを有する。 The chiller 150 has a heat exchange section 152, a radiator 154, a chiller water circulation flow path 156, a pump 158, and a fan 160.

すなわち、ラジエータ１５４において冷却されたチラー水がチラー水循環流路１５６を介して熱交換部１５２に供給され、ガス排出管２８を流れる燃焼排ガスと熱交換される（燃焼排ガスが冷却される）構成である。 That is, the chiller water cooled in the radiator 154 is supplied to the heat exchanging section 152 via the chiller water circulation flow path 156 and is heat-exchanged with the combustion exhaust gas flowing through the gas exhaust pipe 28 (the combustion exhaust gas is cooled). is there.

（作用）
水素製造装置２００では、改質器１２で生成された改質ガスＧ１が熱交換器ＨＥ１における改質用水との熱交換により冷却される。この結果、昇圧前水分離部５０で改質ガスＧ１から凝縮された水が分離される。 (Action)
In the hydrogen production device 200, the reformed gas G1 generated in the reformer 12 is cooled by heat exchange with the reforming water in the heat exchanger HE1. As a result, the condensed water is separated from the reformed gas G1 in the pre-pressurization water separation unit 50.

また、改質用水供給管３４では、改質用水が熱交換器ＨＥ１において改質ガスＧ１との熱交換により加熱された後、改質器１２の予熱流路３２に供給されて加熱されることにより、都市ガスとの混合ガスとされる。 Further, in the reforming water supply pipe 34, after the reforming water is heated by heat exchange with the reformed gas G1 in the heat exchanger HE1, it is supplied to the preheating passage 32 of the reformer 12 to be heated. As a result, mixed gas with city gas is obtained.

このように、水素製造装置２００では、改質器１２で加熱されるため改質器１２に供給される前に加熱されることが望ましい改質用水と、水を除去するために冷却することが必要な改質ガスＧ１とを熱交換させている。 As described above, in the hydrogen production device 200, the reforming water, which is heated in the reformer 12 and therefore is desirably heated before being supplied to the reformer 12, and the cooling for removing the water, can be performed. The required reformed gas G1 is heat-exchanged.

したがって、水素製造装置２００は、この改質用水の加熱及び燃焼排ガスの冷却をそれぞれ外部からの熱媒、冷媒で行う場合と比較すると、熱効率が高い（向上している）。 Therefore, the hydrogen production device 200 has a higher thermal efficiency (improvement) as compared with the case where the heating of the reforming water and the cooling of the combustion exhaust gas are respectively performed by the heat medium and the refrigerant from the outside.

特に、改質用水が、改質器１２に供給される前に熱交換器ＨＥ１で加熱されている。したがって、改質器１２の予熱流路３２で改質用水を気化させ都市ガスとの混合ガスとさせるために必要な加熱量を低減することができる。すなわち、水素製造装置２００の熱効率を向上させることができる。 In particular, the reforming water is heated in the heat exchanger HE1 before being supplied to the reformer 12. Therefore, it is possible to reduce the amount of heating required to vaporize the reforming water in the preheating passage 32 of the reformer 12 to form a mixed gas with the city gas. That is, the thermal efficiency of the hydrogen production device 200 can be improved.

また、水素製造装置２００では、熱交換器ＨＥ１における改質用水との熱交換により改質ガスＧ１が冷却される。この結果、昇圧前水分離部５０で改質ガスＧ１から十分な量の水を除去でき、圧縮機８０に供給される改質ガスＧ２の流量を削減することができる。したがって、圧縮機８０の負荷を低減させることができる。また、昇圧前水分離部５０で分離された水が改質用水供給管３４を介して改質器１２に供給されることにより改質用水として再利用することができる。 Further, in the hydrogen production device 200, the reformed gas G1 is cooled by heat exchange with the reforming water in the heat exchanger HE1. As a result, a sufficient amount of water can be removed from the reformed gas G1 by the pre-pressurization water separator 50, and the flow rate of the reformed gas G2 supplied to the compressor 80 can be reduced. Therefore, the load on the compressor 80 can be reduced. Further, the water separated by the pre-pressurization water separation unit 50 is supplied to the reformer 12 via the reforming water supply pipe 34, and thus can be reused as reforming water.

さらに、水素製造装置２００では、改質ガス排出管４４に改質用水と熱交換する熱交換器ＨＥ１を設けているだけなので、上記のように外部からの熱媒、冷媒を用いる場合と比較して簡単な構成で済む。 Further, in the hydrogen production device 200, since the heat exchanger HE1 for exchanging heat with the reforming water is only provided in the reformed gas discharge pipe 44, as compared with the case where the heat medium and the refrigerant from the outside are used as described above. Simple configuration.

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態に係る水素製造装置３００について、図４を参照して説明する。第１、第２実施形態と同様の構成要素については同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、水素製造装置３００は、水素製造装置１０のチラー１３０を改質ガスと改質用水とが熱交換される熱交換器ＨＥ２に変更した点のみ異なるので、当該部分に関する構成及び作用のみを説明し、第１、第２実施形態と同様の作用効果については詳細な説明を省略する。 [Third Embodiment]
A hydrogen production apparatus 300 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those in the first and second embodiments are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Further, the hydrogen production apparatus 300 is different only in that the chiller 130 of the hydrogen production apparatus 10 is changed to a heat exchanger HE2 in which the reformed gas and the reforming water are heat-exchanged, and therefore only the configuration and operation regarding the relevant portion will be described. However, detailed description of the same effects as those of the first and second embodiments will be omitted.

（構成）
図４に示すように、水素製造装置３００では、改質用水供給管３４を連絡流路管６６と交差させ、交差位置に熱交換器ＨＥ２が設けられている。すなわち、熱交換器ＨＥ２において、改質用水と改質ガスＧ２が熱交換されることにより、改質用水が加熱されると共に改質ガスＧ２が冷却される構成である。なお、熱交換器ＨＥ２が「熱交換器」に相当する。また、連絡流路管６６、６８が「第２改質ガス流路」に相当する。 (Constitution)
As shown in FIG. 4, in the hydrogen production device 300, the reforming water supply pipe 34 intersects the connecting flow passage pipe 66, and the heat exchanger HE2 is provided at the intersecting position. That is, in the heat exchanger HE2, the reforming water and the reforming gas G2 are heat-exchanged to heat the reforming water and cool the reforming gas G2. The heat exchanger HE2 corresponds to a “heat exchanger”. Further, the communication flow path pipes 66, 68 correspond to the "second reformed gas flow path".

（作用）
水素製造装置３００では、改質器１２で生成され、昇圧前水分離部５０で水が分離され、圧縮機８０で圧縮された改質ガスＧ２が、熱交換器ＨＥ２で改質用水との熱交換により冷却される。この結果、昇圧後水分離部６０で改質ガスＧ２から凝縮された水が分離される。 (Action)
In the hydrogen production apparatus 300, the reformed gas G2 generated in the reformer 12, separated in the pre-pressurization water separation unit 50, and compressed in the compressor 80 is heated by the heat exchanger HE2 with the reforming water. It is cooled by replacement. As a result, the condensed water is separated from the reformed gas G2 in the post-pressurization water separation unit 60.

また、改質用水供給管３４では、改質用水が熱交換器ＨＥ２において改質ガスＧ２との熱交換により加熱された後、改質器１２の予熱流路３２に供給されて加熱されることにより、都市ガスとの混合ガスとされる。 Further, in the reforming water supply pipe 34, after the reforming water is heated by heat exchange with the reformed gas G2 in the heat exchanger HE2, it is supplied to the preheating passage 32 of the reformer 12 to be heated. As a result, mixed gas with city gas is obtained.

このように、水素製造装置３００では、改質器１２で加熱されるため改質器１２に供給される前に加熱されることが望ましい改質用水と、水を除去するために冷却することが必要な改質ガスＧ２とを熱交換させている。 As described above, in the hydrogen production device 300, since the reforming water is heated in the reformer 12, it is desirable that the reforming water is desirably heated before being supplied to the reformer 12, and cooling is performed to remove the water. The required reformed gas G2 is heat-exchanged.

したがって、水素製造装置３００は、この改質用水の加熱及び燃焼排ガスの冷却をそれぞれ外部からの熱媒、冷媒で行う場合と比較すると、熱効率が高い（向上している）。 Therefore, the hydrogen production device 300 has a higher thermal efficiency (improved) than the case where the heating of the reforming water and the cooling of the combustion exhaust gas are performed by the heat medium and the refrigerant from the outside, respectively.

特に、改質器１２に供給される改質用水が、改質器１２に供給される前に熱交換器ＨＥ２で加熱されている。したがって、改質器１２の予熱流路３２で改質用水を気化させ都市ガスとの混合ガスとさせるために必要な加熱量を低減することができる。すなわち、水素製造装置３００の熱効率を向上させることができる。 In particular, the reforming water supplied to the reformer 12 is heated by the heat exchanger HE2 before being supplied to the reformer 12. Therefore, it is possible to reduce the amount of heating required to vaporize the reforming water in the preheating passage 32 of the reformer 12 to form a mixed gas with the city gas. That is, the thermal efficiency of the hydrogen production device 300 can be improved.

また、水素製造装置３００では、熱交換器ＨＥ２における改質用水との熱交換により改質ガスＧ２が冷却される。この結果、昇圧後水分離部６０で改質ガスＧ２から十分な量の水を除去でき、水素精製器９０に供給される改質ガスＧ３の流量を削減することができる。したがって、水素精製器９０の負荷を低減させることができる。また、昇圧後水分離部６０で分離された水が改質用水供給管３４を介して改質器１２に供給されることにより改質用水として再利用される。 Further, in the hydrogen production device 300, the reformed gas G2 is cooled by heat exchange with the reforming water in the heat exchanger HE2. As a result, a sufficient amount of water can be removed from the reformed gas G2 in the post-pressurization water separation unit 60, and the flow rate of the reformed gas G3 supplied to the hydrogen purifier 90 can be reduced. Therefore, the load on the hydrogen purifier 90 can be reduced. Further, the water separated in the post-pressurization water separation unit 60 is supplied to the reformer 12 via the reforming water supply pipe 34 and is reused as reforming water.

さらに、水素製造装置３００では、連絡流路管６６に改質用水と熱交換する熱交換器ＨＥ２を設けているだけなので、上記のように外部からの熱媒、冷媒を用いる場合と比較して簡単な構成で済む。 Further, in the hydrogen production apparatus 300, since the heat exchanger HE2 for exchanging heat with the reforming water is only provided in the communication flow path pipe 66, as compared with the case where the heat medium and the refrigerant from the outside are used as described above. Simple configuration is enough.

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態に係る水素製造装置４００について、図５を参照して説明する。第２実施形態と同様の構成要素については同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、水素製造装置４００は、第２実施形態の水素製造装置２００にチラー４０２を追加したものである。 [Fourth Embodiment]
A hydrogen production device 400 according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those in the second embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Further, the hydrogen production apparatus 400 is obtained by adding a chiller 402 to the hydrogen production apparatus 200 of the second embodiment.

（構成）
図５に示すように、水素製造装置４００は、改質ガス排出管４４上において熱交換器ＨＥ１の下流側にチラー４０２が配設されている。チラー４０２は、チラー１１０と同様の構成である。したがって、チラー４０２について簡略に記載し、その詳細な説明は省略する。 (Constitution)
As shown in FIG. 5, in the hydrogen production device 400, a chiller 402 is arranged on the reformed gas exhaust pipe 44 downstream of the heat exchanger HE1. The chiller 402 has the same configuration as the chiller 110. Therefore, the chiller 402 will be briefly described, and the detailed description thereof will be omitted.

図５に示すように、チラー４０２は、熱交換部４０４と、ラジエータ４０６と、チラー水循環流路４０８と、ポンプ４１０と、ファン４１２とが設けられている。 As shown in FIG. 5, the chiller 402 is provided with a heat exchange section 404, a radiator 406, a chiller water circulation channel 408, a pump 410, and a fan 412.

すなわち、ラジエータ４０６において冷却されたチラー水がチラー水循環流路４０８を介して熱交換部４０４に供給され、改質ガス排出管４４を流れる改質ガスＧ１と熱交換される（改質ガスＧ１が冷却される）構成である。なお、チラー４０２が「他の熱交換器」に相当する。 That is, the chiller water cooled in the radiator 406 is supplied to the heat exchange section 404 via the chiller water circulation channel 408, and is heat-exchanged with the reformed gas G1 flowing through the reformed gas discharge pipe 44 (the reformed gas G1 is It is cooled). The chiller 402 corresponds to “another heat exchanger”.

（作用）
水素製造装置４００では、改質器１２で生成された改質ガスＧ１が熱交換器ＨＥ１における改質用水との熱交換により冷却され、さらにチラー４０２の熱交換部４０４においてチラー水との熱交換により冷却される。これらの冷却によって凝縮された水が昇圧前水分離部５０で改質ガスＧ１から分離される。 (Action)
In the hydrogen production device 400, the reformed gas G1 generated in the reformer 12 is cooled by heat exchange with the reforming water in the heat exchanger HE1, and further heat exchange with the chiller water is performed in the heat exchange section 404 of the chiller 402. Is cooled by. The water condensed by these cooling is separated from the reformed gas G1 in the pre-pressurization water separation unit 50.

なお、熱交換により高温となったチラー水は、チラー水循環流路４０８を介してラジエータ４０６に送られ、ファン４１２等によって冷却され、再び熱交換部４０４に戻される。 The chiller water that has become high temperature due to heat exchange is sent to the radiator 406 via the chiller water circulation channel 408, cooled by the fan 412, and returned to the heat exchange unit 404 again.

また、改質用水は、熱交換器ＨＥ１において改質ガスＧ１との熱交換により加熱された後、改質器１２の予熱流路３２に供給されて加熱されて気化されることにより、都市ガスとの混合ガスとされる。 Further, the reforming water is heated by heat exchange with the reformed gas G1 in the heat exchanger HE1, and then supplied to the preheating passage 32 of the reformer 12 to be heated and vaporized, whereby the city gas is obtained. It is considered as a mixed gas with.

このように、水素製造装置４００では、改質ガス排出管４４において、熱交換器ＨＥ１だけでなくチラー４０２で改質ガスＧ１を冷却した後、昇圧前水分離部５０に改質ガスＧ１を供給することで、改質ガスＧ１から水を確実に除去することができる。 Thus, in the hydrogen production device 400, in the reformed gas discharge pipe 44, not only the heat exchanger HE1 but also the chiller 402 is used to cool the reformed gas G1 and then the reformed gas G1 is supplied to the pre-pressurizing water separation unit 50. By doing so, water can be reliably removed from the reformed gas G1.

また、改質ガス排出管４４に熱交換器ＨＥ１とチラー４０２を配設することにより、改質ガス排出管４４にチラー４０２を単独で配置する場合と比較してチラー４０２の冷却負荷が軽減され、チラー４０２を小型化することができる。 Further, by disposing the heat exchanger HE1 and the chiller 402 in the reformed gas discharge pipe 44, the cooling load of the chiller 402 is reduced as compared with the case where the chiller 402 is separately arranged in the reformed gas discharge pipe 44. The chiller 402 can be downsized.

特に、改質ガス排出管４４において、熱交換器ＨＥ１を上流側、チラー４０２を下流側に配置したため、熱交換器ＨＥ１で冷却された後にチラー４０２で改質ガスＧ１を冷却することになる。この結果、チラー４０２の冷却負荷が一層軽減され、チラー４０２を軽量化することができれる。 Particularly, in the reformed gas discharge pipe 44, since the heat exchanger HE1 is arranged on the upstream side and the chiller 402 is arranged on the downstream side, the chiller 402 cools the reformed gas G1 after being cooled by the heat exchanger HE1. As a result, the cooling load of the chiller 402 is further reduced, and the chiller 402 can be reduced in weight.

［第５実施形態］
本発明の第５実施形態に係る水素製造装置５００について、図６を参照して説明する。第３実施形態と同様の構成要素については同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、水素製造装置５００は、第３実施形態の水素製造装置３００にチラー５０２を追加したものである。 [Fifth Embodiment]
A hydrogen production apparatus 500 according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those in the third embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Further, the hydrogen production apparatus 500 is obtained by adding a chiller 502 to the hydrogen production apparatus 300 of the third embodiment.

（構成）
水素製造装置５００は、図６に示すように、連絡流路管６６上において熱交換器ＨＥ２の下流側にチラー５０２が配置されたものである。チラー５０２は、チラー１１０と同様の構成である。したがって、チラー５０２について簡略に記載し、その詳細な説明は省略する。 (Constitution)
As shown in FIG. 6, the hydrogen production apparatus 500 has a chiller 502 disposed on the downstream side of the heat exchanger HE2 on the communication flow channel pipe 66. The chiller 502 has the same configuration as the chiller 110. Therefore, the chiller 502 will be briefly described, and the detailed description thereof will be omitted.

図６に示すように、チラー５０２は、熱交換部５０４と、ラジエータ５０６と、チラー水循環流路５０８と、ポンプ５１０と、ファン５１２と、を有している。 As shown in FIG. 6, the chiller 502 has a heat exchange section 504, a radiator 506, a chiller water circulation flow path 508, a pump 510, and a fan 512.

すなわち、チラー５０２は、ラジエータ５０６において冷却されたチラー水がチラー水循環流路５０８を介して熱交換部５０４に供給され、連絡流路管６６を流れる改質ガスＧ２と熱交換される（改質ガスＧ２が冷却される）構成である。なお、チラー５０２が「他の熱交換器」に相当する。 That is, in the chiller 502, the chiller water cooled in the radiator 506 is supplied to the heat exchange section 504 via the chiller water circulation flow channel 508, and heat exchange with the reformed gas G2 flowing through the communication flow channel pipe 66 (reforming). The gas G2 is cooled). The chiller 502 corresponds to "another heat exchanger".

（作用）
水素製造装置５００では、圧縮機８０で圧縮された改質ガスＧ２が熱交換器ＨＥ２における改質用水との熱交換により冷却され、さらにチラー５０２の熱交換部５０４においてチラー水との熱交換により冷却される。これらの冷却により凝縮された水が昇圧後水分離部６０で改質ガスＧ２から分離される。 (Action)
In the hydrogen production apparatus 500, the reformed gas G2 compressed by the compressor 80 is cooled by heat exchange with the reforming water in the heat exchanger HE2, and further by heat exchange with the chiller water in the heat exchange section 504 of the chiller 502. To be cooled. The water condensed by these cooling is separated from the reformed gas G2 by the water separation unit 60 after pressurization.

なお、熱交換により高温となったチラー水は、チラー水循環流路５０８を介してラジエータ５０６に送られ、ファン５１２等によって冷却され、再び熱交換部５０４に戻される。 The chiller water that has become high temperature due to the heat exchange is sent to the radiator 506 via the chiller water circulation channel 508, cooled by the fan 512, and returned to the heat exchange section 504 again.

また、改質用水供給管３４では、熱交換器ＨＥ２において改質ガスＧ２との熱交換により加熱された後、改質器１２の予熱流路３２に供給されて加熱されることにより、都市ガスとの混合ガスとされる。 In addition, in the reforming water supply pipe 34, after being heated by heat exchange with the reformed gas G2 in the heat exchanger HE2, the reformed water supply pipe 34 is supplied to the preheating passage 32 of the reformer 12 to be heated, so that the city gas is heated. It is considered as a mixed gas with.

このように、水素製造装置５００では、連絡流路管６６において、熱交換器ＨＥ２だけでなくチラー５０２で改質ガスＧ２を冷却した後、昇圧後水分離部６０に改質ガスＧ２を供給することで、改質ガスＧ２から水を確実に除去することができる。 As described above, in the hydrogen production device 500, after the reformed gas G2 is cooled not only by the heat exchanger HE2 but also by the chiller 502 in the communication passage pipe 66, the reformed gas G2 is supplied to the post-pressurization water separation unit 60. As a result, water can be reliably removed from the reformed gas G2.

また、連絡流路管６６に熱交換器ＨＥ２とチラー５０２を配設することにより、連絡流路管６６にチラー５０２を単独で配置する場合と比較してチラー５０２の冷却負荷が軽減され、チラー５０２を小型化することができる。 Further, by disposing the heat exchanger HE2 and the chiller 502 in the communication flow pipe 66, the cooling load of the chiller 502 is reduced as compared with the case where the chiller 502 is separately arranged in the communication flow pipe 66, and the chiller is The size of 502 can be reduced.

特に、連絡流路管６６において、熱交換器ＨＥ２を上流側、チラー５０２を下流側に配置したため、熱交換器ＨＥ２で冷却された後にチラー５０２で改質ガスＧ２を冷却することができる。この結果、チラー５０２の冷却負荷が一層軽減され、チラー５０２を軽量化することができれる。 In particular, since the heat exchanger HE2 is arranged on the upstream side and the chiller 502 is arranged on the downstream side in the communication flow pipe 66, the reformed gas G2 can be cooled by the chiller 502 after being cooled by the heat exchanger HE2. As a result, the cooling load of the chiller 502 is further reduced, and the chiller 502 can be made lighter.

［第６実施形態］
本発明の第６実施形態に係る水素製造装置６００について、図７を参照して説明する。第１実施形態と同様の構成要素については同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、水素製造装置６００は、第１実施形態の水素製造装置１０にチラー６０２を追加したものである。 [Sixth Embodiment]
A hydrogen production device 600 according to the sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Moreover, the hydrogen production apparatus 600 is obtained by adding a chiller 602 to the hydrogen production apparatus 10 of the first embodiment.

（構成）
図７に示すように、水素製造装置６００は、ガス排出管２８上において熱交換器ＨＥ３の下流側にチラー６０２が配設されている。チラー６０２は、チラー１５０と同様の構成である。したがって、チラー６０２について簡略に記載し、その詳細な説明は省略する。 (Constitution)
As shown in FIG. 7, in the hydrogen production device 600, a chiller 602 is arranged on the gas exhaust pipe 28 downstream of the heat exchanger HE3. The chiller 602 has the same configuration as the chiller 150. Therefore, the chiller 602 will be briefly described, and the detailed description thereof will be omitted.

図７に示すように、チラー６０２は、熱交換部６０４と、ラジエータ６０６と、チラー水循環流路６０８と、ポンプ６１０と、ファン６１２とが設けられている。 As shown in FIG. 7, the chiller 602 is provided with a heat exchange section 604, a radiator 606, a chiller water circulation flow path 608, a pump 610, and a fan 612.

すなわち、ラジエータ６０６において冷却されたチラー水がチラー水循環流路６０８を介して熱交換部６０４に供給され、ガス排出管２８を流れる燃焼排ガスと熱交換される（燃焼排ガスが冷却される）構成である。なお、チラー６０２が「他の熱交換器」に相当する。 That is, the chiller water cooled in the radiator 606 is supplied to the heat exchange section 604 via the chiller water circulation flow path 608 and is heat-exchanged with the combustion exhaust gas flowing through the gas exhaust pipe 28 (the combustion exhaust gas is cooled). is there. The chiller 602 corresponds to "another heat exchanger".

（作用）
水素製造装置６００では、改質器１２から供給された燃焼排ガスが熱交換器ＨＥ３における改質用水との熱交換により冷却され、さらにチラー６０２の熱交換部６０４においてチラー水との熱交換により冷却される。これらの冷却によって凝縮された水が燃焼排ガス水分離部７０で燃焼排ガスから分離される。 (Action)
In the hydrogen production device 600, the combustion exhaust gas supplied from the reformer 12 is cooled by heat exchange with the reforming water in the heat exchanger HE3, and further cooled by heat exchange with the chiller water in the heat exchange section 604 of the chiller 602. To be done. The water condensed by these cooling is separated from the combustion exhaust gas by the combustion exhaust gas water separation unit 70.

なお、熱交換により高温となったチラー水は、チラー水循環流路６０８を介してラジエータ６０６に送られ、ファン６１２等によって冷却され、再び熱交換部６０４に戻される。 The chiller water that has become high temperature due to the heat exchange is sent to the radiator 606 through the chiller water circulation channel 608, cooled by the fan 612, and returned to the heat exchange unit 604 again.

また、改質用水は、熱交換器ＨＥ３において燃焼排ガスとの熱交換により加熱された後、改質器１２の予熱流路３２に供給されて加熱されて気化されることにより、都市ガスとの混合ガスとされる。 Further, the reforming water is heated by heat exchange with the combustion exhaust gas in the heat exchanger HE3, and then supplied to the preheating passage 32 of the reformer 12 to be heated and vaporized, thereby forming the reformed water with the city gas. It is a mixed gas.

このように、水素製造装置６００では、ガス排出管２８において、熱交換器ＨＥ３だけでなくチラー６０２で燃焼排ガスを冷却した後、燃焼排ガス水分離部７０に燃焼排ガスを供給することで、燃焼排ガスから水を確実に除去することができる。 As described above, in the hydrogen production device 600, in the gas exhaust pipe 28, the combustion exhaust gas is supplied to the combustion exhaust gas water separation unit 70 after the combustion exhaust gas is cooled by the chiller 602 as well as the heat exchanger HE3. It is possible to reliably remove water from the.

また、ガス排出管２８に熱交換器ＨＥ３とチラー６０２を配設することにより、ガス排出管２８にチラー６０２を単独で配置する場合と比較してチラー６０２の冷却負荷が軽減され、チラー６０２を小型化することができる。 Further, by disposing the heat exchanger HE3 and the chiller 602 in the gas discharge pipe 28, the cooling load of the chiller 602 is reduced as compared with the case where the chiller 602 is separately arranged in the gas discharge pipe 28, and the chiller 602 is removed. It can be miniaturized.

特に、ガス排出管２８において、熱交換器ＨＥ３を上流側、チラー６０２を下流側に配置したため、熱交換器ＨＥ３で冷却された後にチラー６０２で燃焼排ガスを冷却することになる。この結果、チラー６０２の冷却負荷が一層軽減され、チラー６０２を軽量化することができれる。 Particularly, in the gas exhaust pipe 28, the heat exchanger HE3 is arranged on the upstream side and the chiller 602 is arranged on the downstream side, so that the flue gas is cooled by the chiller 602 after being cooled by the heat exchanger HE3. As a result, the cooling load of the chiller 602 is further reduced, and the chiller 602 can be made lighter.

［その他］
水素製造装置１０、２００、３００、４００、５００、６００（以下、「水素製造装置１０〜６００」という）では、それぞれ改質器１２を多重筒型改質器としたが、これに限定されるものではない。都市ガスから水素を主成分とする改質ガスに改質可能なものであれば良い。 [Other]
In the hydrogen production devices 10, 200, 300, 400, 500, 600 (hereinafter, referred to as "hydrogen production devices 10 to 600"), the reformer 12 is a multi-tubular reformer, but is not limited thereto. Not a thing. It is only necessary that the city gas can be reformed into a reformed gas containing hydrogen as a main component.

また、水素製造装置１０〜６００では、水素精製器９０がＰＳＡ装置である場合について説明したが、改質ガスＧ３から水素を精製できるものであれば、これに限定するものではない。 Further, in the hydrogen production devices 10 to 600, the case where the hydrogen purifier 90 is the PSA device has been described, but the hydrogen purifier 90 is not limited to this as long as hydrogen can be purified from the reformed gas G3.

さらに、水素製造装置２００では、改質ガス排出管４４に熱交換器ＨＥ１を設けたが、連絡流路管５６に熱交換器ＨＥ１を設けても良い。この場合には、連絡流路管５６の熱交換器ＨＥ１の下流側に水分離部を設けることが望ましい。 Further, in the hydrogen production device 200, the heat exchanger HE1 is provided in the reformed gas exhaust pipe 44, but the heat exchanger HE1 may be provided in the communication flow pipe 56. In this case, it is desirable to provide a water separation unit on the downstream side of the heat exchanger HE1 of the communication flow pipe 56.

同様に、水素製造装置３００は、連絡流路管６６に熱交換器ＨＥ２を設けたが、連絡流路管６８に熱交換器ＨＥ２を設けても良い。この場合には、連絡流路管６８の熱交換器ＨＥ２の下流側に水分離部を設けることが望ましい。 Similarly, in the hydrogen production device 300, the heat exchanger HE2 is provided in the communication passage pipe 66, but the heat exchanger HE2 may be provided in the communication passage pipe 68. In this case, it is desirable to provide a water separation unit on the downstream side of the heat exchanger HE2 of the communication flow channel pipe 68.

さらに、水素製造装置４００、５００では、それぞれ改質ガス排出管４４、連絡流路管６６に換えて連絡流路管５６、６８に熱交換器ＨＥ１とチラー４０２、熱交換器ＨＥ２とチラー５０２を配置しても良い。この場合にも、連絡流路管５６、６８において、それぞれチラー４０２、５０２の下流側に水分離部を設けることが望ましい。 Furthermore, in the hydrogen production devices 400 and 500, the heat exchanger HE1 and the chiller 402, and the heat exchanger HE2 and the chiller 502 are provided in the communication flow passage pipes 56 and 68 instead of the reformed gas discharge pipe 44 and the communication flow passage pipe 66, respectively. You may arrange. In this case as well, it is desirable to provide water separating portions on the downstream sides of the chillers 402 and 502 in the communication flow channel tubes 56 and 68, respectively.

また、水素製造装置１０〜６００に記載されたチラー１１０、１３０、１５０はチラー以外の他の熱交換器でも良い。例えば、水素製造装置の外部から水を供給することにより改質ガスや燃焼排ガスを冷却させる熱交換器でも良い。 Moreover, the chillers 110, 130, and 150 described in the hydrogen production apparatuses 10 to 600 may be heat exchangers other than the chillers. For example, a heat exchanger that cools the reformed gas and the combustion exhaust gas by supplying water from the outside of the hydrogen production device may be used.

１０、２００、３００、４００、５００、６００水素製造装置
１２多重筒型改質器（改質器）
２５燃焼室
２８ガス排出管（燃焼排ガス流路）
４４改質ガス排出管（第１改質ガス流路）
５６連絡流路管（第１改質ガス流路）
８０圧縮機（昇圧手段）
９０水素精製器
６６連絡流路管（第２改質ガス流路）
６８連絡流路管（第２改質ガス流路）
４０２チラー（他の熱交換器）
５０２チラー（他の熱交換器）
６０２チラー（他の熱交換器）
ＨＥ１熱交換器（熱交換器）
ＨＥ２熱交換器（熱交換器）
ＨＥ３熱交換器（熱交換器） 10, 200, 300, 400, 500, 600 Hydrogen production device 12 Multiple cylinder reformer (reformer)
25 Combustion chamber 28 Gas exhaust pipe (combustion exhaust gas passage)
44 Reformed gas discharge pipe (first reformed gas flow path)
56 Communication flow path pipe (first reformed gas flow path)
80 Compressor (pressurizing means)
90 hydrogen purifier 66 connecting passage pipe (second reformed gas passage)
68 Communication flow path pipe (second reformed gas flow path)
402 Chiller (other heat exchanger)
502 Chiller (other heat exchanger)
602 Chiller (other heat exchanger)
HE1 heat exchanger (heat exchanger)
HE2 heat exchanger (heat exchanger)
HE3 heat exchanger (heat exchanger)

Claims

A reformer that supplies hydrocarbons and water as raw materials and reforms the hydrocarbons by heating to generate a reformed gas containing hydrogen as a main component,
A pressure-increasing unit connected to the reformer and increasing the pressure of the reformed gas
A hydrogen purifier that is connected to the booster and separates the reformed gas into product hydrogen and off gas that is an impurity to purify product hydrogen.
A heat exchanger in which combustion exhaust gas discharged from the reformed gas or the combustion chamber of the reformer and water supplied to the reformer are heat-exchanged,
Hydrogen production device equipped with.

One end communicates with the combustion chamber of the reformer and the other end is opened to the outside air, and further comprises a combustion exhaust gas passage through which the combustion exhaust gas is discharged,
The hydrogen production device according to claim 1, wherein the heat exchanger is provided on the combustion exhaust gas flow path, and water supplied as a raw material to the reformer and the combustion exhaust gas are heat-exchanged with each other.

Further comprising a first reformed gas flow path that connects the reformer and the pressure increasing means, and that supplies the reformed gas from the reformer to the pressure increasing means,
The hydrogen generating device according to claim 1, wherein the heat exchanger is provided on the first reformed gas flow path, and water supplied as a raw material to the reformer and the reformed gas are heat-exchanged with each other.

Further comprising a second reformed gas passage that connects the booster and the hydrogen purifier and supplies the reformed gas boosted by the booster to the hydrogen purifier,
The hydrogen production apparatus according to claim 1, wherein the heat exchanger is provided on the second reformed gas flow path, and water supplied as a raw material to the reformer and the reformed gas are heat-exchanged with each other.

The hydrogen production apparatus according to claim 3, further comprising a refrigerant circulation type heat exchanger that cools the reformed gas and condenses steam on the downstream side of the heat exchanger on the first reformed gas flow path.

The hydrogen production device according to claim 4, further comprising a refrigerant circulation type heat exchanger that cools the reformed gas and condenses steam on the downstream side of the heat exchanger on the second reformed gas flow path.

The hydrogen production apparatus according to claim 2, further comprising a refrigerant circulation type heat exchanger that cools the combustion exhaust gas and condenses steam on the downstream side of the heat exchanger on the combustion exhaust gas flow path.