JP3264066B2 - 燃料電池用燃料改質装置 - Google Patents
燃料電池用燃料改質装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、燃料電池に水素リッ
チな改質ガスを供給する燃料改質装置、ことに前処理装
置として水添用脱硫器を備えた燃料改質装置の構成に関
する。
チな改質ガスを供給する燃料改質装置、ことに前処理装
置として水添用脱硫器を備えた燃料改質装置の構成に関
する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池用燃料改質装置は、原燃料とし
て都市ガスやプロパンガスなどの炭化水素を使用してお
り、これらの原燃料に付臭剤として添加される硫黄化合
物が改質触媒やＣＯ変成触媒に対する被毒物質であるた
め、燃料改質器の前処理装置として水添用脱硫器を設
け、原燃料と水添用水素の混合ガスを３００〜４００°
Ｃで反応させて硫化水素に変換し、硫化水素を金属触媒
に吸着させて除去し、被毒物質を含まない原燃料を燃料
改質器に供給するよう構成される。
て都市ガスやプロパンガスなどの炭化水素を使用してお
り、これらの原燃料に付臭剤として添加される硫黄化合
物が改質触媒やＣＯ変成触媒に対する被毒物質であるた
め、燃料改質器の前処理装置として水添用脱硫器を設
け、原燃料と水添用水素の混合ガスを３００〜４００°
Ｃで反応させて硫化水素に変換し、硫化水素を金属触媒
に吸着させて除去し、被毒物質を含まない原燃料を燃料
改質器に供給するよう構成される。
【０００３】図４は従来の燃料電池用燃料改質装置の要
部を簡略化して示すシステム構成図であり、原燃料を水
素リッチな改質ガスＦに変換して図示しない燃料電池に
供給する燃料改質器１は、その前処理装置として改質ガ
スＦ1 を熱源として原燃料Ｇと水添用水素Ｈ2 の混合ガ
スＧＨを予熱する第１の熱交換器３，予熱された混合ガ
スＧＨ1 中の硫黄化合物を除去する脱硫器２，脱硫済原
燃料Ｇ2 に予熱済の改質用スチ−ムＳ1 を混合して改質
原料ＧＳを生成するエゼクタ６，および改質ガスＦを熱
源として改質原料ＧＳを予熱し予熱済改質原料ＧＳ1 と
して燃料改質器１に供給する第２の熱交換器４からなる
閉回路と、燃料改質器用バ−ナ１Ｂの燃焼排熱を熱源と
して改質用スチ−ムＳを予熱し、予熱済改質用スチ−ム
Ｓ1 としてエゼクタ６に送る第３の熱交換器５とを備え
る。
部を簡略化して示すシステム構成図であり、原燃料を水
素リッチな改質ガスＦに変換して図示しない燃料電池に
供給する燃料改質器１は、その前処理装置として改質ガ
スＦ1 を熱源として原燃料Ｇと水添用水素Ｈ2 の混合ガ
スＧＨを予熱する第１の熱交換器３，予熱された混合ガ
スＧＨ1 中の硫黄化合物を除去する脱硫器２，脱硫済原
燃料Ｇ2 に予熱済の改質用スチ−ムＳ1 を混合して改質
原料ＧＳを生成するエゼクタ６，および改質ガスＦを熱
源として改質原料ＧＳを予熱し予熱済改質原料ＧＳ1 と
して燃料改質器１に供給する第２の熱交換器４からなる
閉回路と、燃料改質器用バ−ナ１Ｂの燃焼排熱を熱源と
して改質用スチ−ムＳを予熱し、予熱済改質用スチ−ム
Ｓ1 としてエゼクタ６に送る第３の熱交換器５とを備え
る。
【０００４】また、燃料改質器１の燃料改質反応は吸熱
反応であり、その反応熱は改質器用バ−ナ１Ｂの燃焼熱
として供給され、７００〜８００°C の反応温度を保持
して改質された改質ガスＦは燃料改質器１の出口温度で
約６５０°C 程度を保持する。従って、改質ガスＦを熱
源とする第２の熱交換器４では約２６０°C の改質原料
ＧＳを約４００°C 程度に昇温して燃料改質器に供給す
るとともに、第１の熱交換器３で常温の混合ガスＧＨを
約３００〜３３０°C に昇温して脱硫器２に供給するこ
とにより、脱硫反応が行われる。さらに、第１，第２の
熱交換器で排熱が回収されて温度が３００°C 以下に低
下した改質ガスＦ2 は後処理装置としての図示しないＣ
Ｏ変成器を介して燃料電池に供給される。
反応であり、その反応熱は改質器用バ−ナ１Ｂの燃焼熱
として供給され、７００〜８００°C の反応温度を保持
して改質された改質ガスＦは燃料改質器１の出口温度で
約６５０°C 程度を保持する。従って、改質ガスＦを熱
源とする第２の熱交換器４では約２６０°C の改質原料
ＧＳを約４００°C 程度に昇温して燃料改質器に供給す
るとともに、第１の熱交換器３で常温の混合ガスＧＨを
約３００〜３３０°C に昇温して脱硫器２に供給するこ
とにより、脱硫反応が行われる。さらに、第１，第２の
熱交換器で排熱が回収されて温度が３００°C 以下に低
下した改質ガスＦ2 は後処理装置としての図示しないＣ
Ｏ変成器を介して燃料電池に供給される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述のように構成され
た燃料電池用燃料改質装置においては、燃料改質器１出
口の改質ガスＦの排熱を利用して混合ガスを加熱するこ
とで脱硫器２の入口ガス温度を３００〜３３０°C の温
度範囲に保よう構成されており、燃料電池の負荷の急
増，急減等に対応して混合ガスＧＨの供給量を制御する
と、第１の熱交換器３の熱交換量の追従性の遅れが原因
で脱硫器２入口の混合ガスＧＨ1 の温度が変化して上記
温度範囲から外れ、これが原因で脱硫反応が不安定化
し、脱硫触媒や改質触媒の寿命特性に悪影響を及ぼすと
いう問題があった。また、燃料改質器１の負荷追従性の
遅れが原因で燃料改質器出口の改質ガスＦの温度が変化
し、これが熱交換器３，４，および５の熱交換量に影響
を及ぼすため、燃料改質装置全体の温度制御が不安定化
するとともに、脱硫器２入口の予熱済混合ガスＧＨ1 の
温度変化を一層大きくするという問題があった。
た燃料電池用燃料改質装置においては、燃料改質器１出
口の改質ガスＦの排熱を利用して混合ガスを加熱するこ
とで脱硫器２の入口ガス温度を３００〜３３０°C の温
度範囲に保よう構成されており、燃料電池の負荷の急
増，急減等に対応して混合ガスＧＨの供給量を制御する
と、第１の熱交換器３の熱交換量の追従性の遅れが原因
で脱硫器２入口の混合ガスＧＨ1 の温度が変化して上記
温度範囲から外れ、これが原因で脱硫反応が不安定化
し、脱硫触媒や改質触媒の寿命特性に悪影響を及ぼすと
いう問題があった。また、燃料改質器１の負荷追従性の
遅れが原因で燃料改質器出口の改質ガスＦの温度が変化
し、これが熱交換器３，４，および５の熱交換量に影響
を及ぼすため、燃料改質装置全体の温度制御が不安定化
するとともに、脱硫器２入口の予熱済混合ガスＧＨ1 の
温度変化を一層大きくするという問題があった。
【０００６】この発明の目的は、混合ガス供給量の急変
によって生ずる脱硫器入口温度の変化を抑制し、脱硫反
応を安定化し、かつ燃料改質装置の運転をも安定化する
ことにある。
によって生ずる脱硫器入口温度の変化を抑制し、脱硫反
応を安定化し、かつ燃料改質装置の運転をも安定化する
ことにある。
【０００７】
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明によれば、原燃料を水素リッチな改質ガス
に変換して燃料電池に供給する燃料改質器，改質ガスを
熱源として原燃料と水添用水素の混合ガスを予熱する第
１の熱交換器，予熱済混合ガス中の硫黄化合物を除去す
る脱硫器，脱硫済原燃料に改質用スチ−ムを混合して改
質原料を生成するエゼクタを備えた燃料電池用燃料改質
装置において、第１の熱交換器の混合ガス側に並列に設
けた第１のバイパス調節弁と、脱硫器入口温度検出器
と、その検出温度と設定温度との差を誤差増幅する温度
調節器と、この温度調節器の出力信号に基づき第１のバ
イパス調節弁にバイパス流量の制御を指令する流量調節
器とを備えた脱硫器入口温度の安定化手段を設けること
とする。
に、この発明によれば、原燃料を水素リッチな改質ガス
に変換して燃料電池に供給する燃料改質器，改質ガスを
熱源として原燃料と水添用水素の混合ガスを予熱する第
１の熱交換器，予熱済混合ガス中の硫黄化合物を除去す
る脱硫器，脱硫済原燃料に改質用スチ−ムを混合して改
質原料を生成するエゼクタを備えた燃料電池用燃料改質
装置において、第１の熱交換器の混合ガス側に並列に設
けた第１のバイパス調節弁と、脱硫器入口温度検出器
と、その検出温度と設定温度との差を誤差増幅する温度
調節器と、この温度調節器の出力信号に基づき第１のバ
イパス調節弁にバイパス流量の制御を指令する流量調節
器とを備えた脱硫器入口温度の安定化手段を設けること
とする。
【０００９】または、前記燃料電池用燃料改質装置が、
改質ガスを熱源として改質原料を予熱し燃料改質器に供
給する第２の熱交換器を有し、前記脱硫器入口温度の安
定化手段が、第１の熱交換器の混合ガス側に設けた第１
のバイパス調節弁，および第２の熱交換器の改質原料側
に設けた第２のバイパス調節弁と、脱硫器入口温度検出
器と、その検出温度と設定温度との差を誤差増幅する温
度調節器と、この温度調節器の出力信号に基づき第１の
バイパス調節弁および第２のバイパス調節弁それぞれに
バイパス流量の制御を指令する流量調節器とを備えてな
るものとする。
改質ガスを熱源として改質原料を予熱し燃料改質器に供
給する第２の熱交換器を有し、前記脱硫器入口温度の安
定化手段が、第１の熱交換器の混合ガス側に設けた第１
のバイパス調節弁，および第２の熱交換器の改質原料側
に設けた第２のバイパス調節弁と、脱硫器入口温度検出
器と、その検出温度と設定温度との差を誤差増幅する温
度調節器と、この温度調節器の出力信号に基づき第１の
バイパス調節弁および第２のバイパス調節弁それぞれに
バイパス流量の制御を指令する流量調節器とを備えてな
るものとする。
【００１０】またあるいは、前記燃料電池用燃料改質装
置が、燃料改質器用バ−ナの燃焼排熱を熱源として前記
改質用スチ−ムを予熱する第３の熱交換器を有し、前記
脱硫器入口温度の安定化手段が、第１の熱交換器の混合
ガス側に設けた第１のバイパス調節弁，および第３の熱
交換器の改質用スチ−ム側に設けた第３のバイパス調節
弁と、脱硫器入口温度検出器と、その検出温度と設定温
度との差を誤差増幅する温度調節器と、この温度調節器
の出力信号に基づき第１のバイパス調節弁および第３の
バイパス調節弁それぞれにバイパス流量の制御を指令す
る流量調節器とを備えてなるものとする。
置が、燃料改質器用バ−ナの燃焼排熱を熱源として前記
改質用スチ−ムを予熱する第３の熱交換器を有し、前記
脱硫器入口温度の安定化手段が、第１の熱交換器の混合
ガス側に設けた第１のバイパス調節弁，および第３の熱
交換器の改質用スチ−ム側に設けた第３のバイパス調節
弁と、脱硫器入口温度検出器と、その検出温度と設定温
度との差を誤差増幅する温度調節器と、この温度調節器
の出力信号に基づき第１のバイパス調節弁および第３の
バイパス調節弁それぞれにバイパス流量の制御を指令す
る流量調節器とを備えてなるものとする。
【００１１】
【００１２】
【作用】本願発明は上記の構成とすることにより、脱硫
器入口温度の安定化手段を、第１の熱交換器の混合ガス
側に並列に設けた第１のバイパス調節弁と、脱硫器入口
温度検出器と、その検出温度と設定温度との差を誤差増
幅する温度調節器と、この温度調節器の出力信号に基づ
き第１のバイパス調節弁にバイパス流量の制御を指令す
る流量調節器とで構成すれば、温度調節器が予熱済混合
ガス温度の変化を脱硫器の入口で監視し、これを設定温
度に近づける信号を出力するので、これを受けた流量調
節器が第１のバイパス調節弁のバイパス流量を制御す
る。そこで、定常運転時にはバイパス弁に一定量のバイ
パスガスを流せるよう、熱交換器の熱交換量に余裕を持
たせておけば、負荷の急増などによって混合ガスの供給
量が急増したとき、常温のバイパスガス流量を絞って熱
交換器の熱交換量を一時的に増大することにより、熱交
換器出口側の温度低下を防止でき、逆に混合ガスの供給
量が急減したときバイパスガス流量を増大して熱交換器
の熱交換量を一時的に低減することにより、熱交換器出
口側の過度の温度上昇を抑制する機能が得られる。こと
に、第１の熱交換器の場合、常温の混合ガスを熱交換器
の出口側にバイパスして温度制御を行えるので、即効性
に優れた脱硫器入口温度の安定化手段として、脱硫器入
口の混合ガス温度の変化を抑制し、脱硫反応を安定化す
る機能が得られる。
器入口温度の安定化手段を、第１の熱交換器の混合ガス
側に並列に設けた第１のバイパス調節弁と、脱硫器入口
温度検出器と、その検出温度と設定温度との差を誤差増
幅する温度調節器と、この温度調節器の出力信号に基づ
き第１のバイパス調節弁にバイパス流量の制御を指令す
る流量調節器とで構成すれば、温度調節器が予熱済混合
ガス温度の変化を脱硫器の入口で監視し、これを設定温
度に近づける信号を出力するので、これを受けた流量調
節器が第１のバイパス調節弁のバイパス流量を制御す
る。そこで、定常運転時にはバイパス弁に一定量のバイ
パスガスを流せるよう、熱交換器の熱交換量に余裕を持
たせておけば、負荷の急増などによって混合ガスの供給
量が急増したとき、常温のバイパスガス流量を絞って熱
交換器の熱交換量を一時的に増大することにより、熱交
換器出口側の温度低下を防止でき、逆に混合ガスの供給
量が急減したときバイパスガス流量を増大して熱交換器
の熱交換量を一時的に低減することにより、熱交換器出
口側の過度の温度上昇を抑制する機能が得られる。こと
に、第１の熱交換器の場合、常温の混合ガスを熱交換器
の出口側にバイパスして温度制御を行えるので、即効性
に優れた脱硫器入口温度の安定化手段として、脱硫器入
口の混合ガス温度の変化を抑制し、脱硫反応を安定化す
る機能が得られる。
【００１３】さらに、第２の熱交換器の改質原料側にも
第２のバイパス調節弁を設けるよう構成すれば、改質原
料ガスの急増，急減に対応して第２の熱交換器の熱交換
量を制御し、燃料改質器入口温度の変化を抑制して改質
反応を安定化できるとともに、第１，第２の熱交換器の
熱源としての燃料改質器出口の改質ガス温度を安定化で
きるので、第１のバイパス調節弁による脱硫器入口温度
の変化の抑制機能を高め、脱硫反応の安定化をバックア
ップする機能が得られる。
第２のバイパス調節弁を設けるよう構成すれば、改質原
料ガスの急増，急減に対応して第２の熱交換器の熱交換
量を制御し、燃料改質器入口温度の変化を抑制して改質
反応を安定化できるとともに、第１，第２の熱交換器の
熱源としての燃料改質器出口の改質ガス温度を安定化で
きるので、第１のバイパス調節弁による脱硫器入口温度
の変化の抑制機能を高め、脱硫反応の安定化をバックア
ップする機能が得られる。
【００１４】さらにまた、第１，第３の熱交換器に第１
のバイパス調節弁および第３のバイパス調節弁を設ける
よう構成すれば、比熱の大きい改質用スチ−ムを予熱す
る第３の熱交換器の熱交換量を制御して燃料改質器入口
温度の変化を抑制できるので、改質反応を安定化できる
とともに、第１，第２の熱交換器の熱源としての燃料改
質器出口の改質ガス温度を安定化して第１のバイパス調
節弁による脱硫器入口温度変化の抑制効果をたかめるこ
とができるので、脱硫反応の安定化機能をバックアップ
する機能が得られる。
のバイパス調節弁および第３のバイパス調節弁を設ける
よう構成すれば、比熱の大きい改質用スチ−ムを予熱す
る第３の熱交換器の熱交換量を制御して燃料改質器入口
温度の変化を抑制できるので、改質反応を安定化できる
とともに、第１，第２の熱交換器の熱源としての燃料改
質器出口の改質ガス温度を安定化して第１のバイパス調
節弁による脱硫器入口温度変化の抑制効果をたかめるこ
とができるので、脱硫反応の安定化機能をバックアップ
する機能が得られる。
【００１５】
【実施例】以下、この発明を実施例に基づいて説明す
る。図１はこの発明の実施例になる燃料電池用燃料改質
装置の要部を示すシステム構成図であり、従来技術と同
じ構成部分には同一参照符号を付すことにより、重複し
た説明を省略する。図において、脱硫器入口温度の安定
化手段１０は、第１の熱交換器３の混合ガス側に並列に
設けた第１のバイパス調節弁１１と、脱硫器２の入口温
度検出器１３と、その検出温度１３Ｓと温度設定器１７
の設定温度１７Ｓとの差を誤差増幅する温度調節器１４
と、この温度調節器の出力信号１４Ｓに基づき第１のバ
イパス調節弁１１のバイパス流量Ｑ1 の制御指令１５Ｓ
を出力する流量調節器１５とで構成される。また、バイ
パス調節弁に定常的に一定量のバイパスガスを流せるよ
う、第 1の熱交換器３の熱交換量に余裕を持たせるとと
もに、流量調節器１５の出力流量制御信号１５Ｓによっ
てバイパス調節弁１１の開度を調整できるよう構成され
る。
る。図１はこの発明の実施例になる燃料電池用燃料改質
装置の要部を示すシステム構成図であり、従来技術と同
じ構成部分には同一参照符号を付すことにより、重複し
た説明を省略する。図において、脱硫器入口温度の安定
化手段１０は、第１の熱交換器３の混合ガス側に並列に
設けた第１のバイパス調節弁１１と、脱硫器２の入口温
度検出器１３と、その検出温度１３Ｓと温度設定器１７
の設定温度１７Ｓとの差を誤差増幅する温度調節器１４
と、この温度調節器の出力信号１４Ｓに基づき第１のバ
イパス調節弁１１のバイパス流量Ｑ1 の制御指令１５Ｓ
を出力する流量調節器１５とで構成される。また、バイ
パス調節弁に定常的に一定量のバイパスガスを流せるよ
う、第 1の熱交換器３の熱交換量に余裕を持たせるとと
もに、流量調節器１５の出力流量制御信号１５Ｓによっ
てバイパス調節弁１１の開度を調整できるよう構成され
る。
【００１６】このように構成された脱硫器入口温度の安
定化手段１０を備えた燃料電池用燃料改質装置におい
て、図示しない燃料電池の負荷の急増等に伴って混合ガ
スＧＨの供給量が急増すると、第１の熱交換器３の出口
側の予熱済混合ガスＧＨ1 の温度が低下するので、この
温度低下を脱硫器２の入口側に配された温度検出器１３
で検出し、例えば比例積分調節器からなる温度調節器１
４で設定温度１７Ｓに対する差を誤差増幅し、その出力
信号１４Ｓに基づいて流量調節器１５が発する流量制御
信号１５Ｓにより第１のバイパス調節弁１１の開度を制
御し、第１のバイパス調節弁１１を介してバイパスする
低温の混合ガスＧＨの流量Ｑ1 を絞って第１の熱交換器
３の熱交換量を一時的に増大することにより、熱交換器
出口側における予熱済混合ガスＧＨ1 の温度低下を防止
することができる。また、逆に混合ガスＧＨの供給量が
急減したときバイパスガス流量Ｑ1 を増大して熱交換器
３の熱交換量を一時的に低減することにより、熱交換器
出口側の過度の温度上昇を抑制できる。従って、実施例
になる脱硫器入口温度の安定化手段１０によれば、常温
の混合ガスを熱交換器の出口側にバイパスして第１の熱
交換器の熱交換量を制御し、予熱済混合ガスの温度制御
を行えるので、即効性に優れた脱硫器入口温度の安定化
手段により、脱硫器入口の混合ガス温度の変化を抑制
し、脱硫反応を安定化できる利点が得られる。
定化手段１０を備えた燃料電池用燃料改質装置におい
て、図示しない燃料電池の負荷の急増等に伴って混合ガ
スＧＨの供給量が急増すると、第１の熱交換器３の出口
側の予熱済混合ガスＧＨ1 の温度が低下するので、この
温度低下を脱硫器２の入口側に配された温度検出器１３
で検出し、例えば比例積分調節器からなる温度調節器１
４で設定温度１７Ｓに対する差を誤差増幅し、その出力
信号１４Ｓに基づいて流量調節器１５が発する流量制御
信号１５Ｓにより第１のバイパス調節弁１１の開度を制
御し、第１のバイパス調節弁１１を介してバイパスする
低温の混合ガスＧＨの流量Ｑ1 を絞って第１の熱交換器
３の熱交換量を一時的に増大することにより、熱交換器
出口側における予熱済混合ガスＧＨ1 の温度低下を防止
することができる。また、逆に混合ガスＧＨの供給量が
急減したときバイパスガス流量Ｑ1 を増大して熱交換器
３の熱交換量を一時的に低減することにより、熱交換器
出口側の過度の温度上昇を抑制できる。従って、実施例
になる脱硫器入口温度の安定化手段１０によれば、常温
の混合ガスを熱交換器の出口側にバイパスして第１の熱
交換器の熱交換量を制御し、予熱済混合ガスの温度制御
を行えるので、即効性に優れた脱硫器入口温度の安定化
手段により、脱硫器入口の混合ガス温度の変化を抑制
し、脱硫反応を安定化できる利点が得られる。
【００１７】図２はこの発明の異なる実施例になる燃料
電池用燃料改質装置の要部を示すシステム構成図であ
り、脱硫器入口温度の安定化手段２０が、第１の熱交換
器３の混合ガス側に設けた第１のバイパス調節弁１１の
他に、第２の熱交換器４の改質原料側に並列に設けた第
２のバイパス調節弁２２を備え、温度調節器１４の指令
１４Ｓを受けて流量調節器２５が発する流量制御信号２
５Ｓにより第２のバイパス調節弁２２のバイパスガス量
Ｑ2 を調節することにより、第２の熱交換器４の熱交換
量を改質原料ＧＳの急増，急減に対応して制御できるよ
う構成した点が前述の実施例と異なっており、燃料改質
器入口の予熱済改質原料ＧＳ1 の温度の変化を抑制して
改質反応を安定化できるとともに、第１，第２の熱交換
器の熱源としての燃料改質器出口の改質ガスＦの温度を
安定化できるので、第１のバイパス調節弁１１による脱
硫器入口温度の変化の抑制機能を高め、脱硫反応の安定
化効果をバックアップできる利点が得られる。
電池用燃料改質装置の要部を示すシステム構成図であ
り、脱硫器入口温度の安定化手段２０が、第１の熱交換
器３の混合ガス側に設けた第１のバイパス調節弁１１の
他に、第２の熱交換器４の改質原料側に並列に設けた第
２のバイパス調節弁２２を備え、温度調節器１４の指令
１４Ｓを受けて流量調節器２５が発する流量制御信号２
５Ｓにより第２のバイパス調節弁２２のバイパスガス量
Ｑ2 を調節することにより、第２の熱交換器４の熱交換
量を改質原料ＧＳの急増，急減に対応して制御できるよ
う構成した点が前述の実施例と異なっており、燃料改質
器入口の予熱済改質原料ＧＳ1 の温度の変化を抑制して
改質反応を安定化できるとともに、第１，第２の熱交換
器の熱源としての燃料改質器出口の改質ガスＦの温度を
安定化できるので、第１のバイパス調節弁１１による脱
硫器入口温度の変化の抑制機能を高め、脱硫反応の安定
化効果をバックアップできる利点が得られる。
【００１８】図３はこの発明のさらに異なる実施例にな
る燃料電池用燃料改質装置の要部を示すシステム構成図
であり、脱硫器入口温度の安定化手段３０が、第１の熱
交換器３の混合ガス側に並列に設けた第１のバイパス調
節弁１１の他に、燃料改質器１から排出される燃焼排ガ
スを熱源とする第３の熱交換器５の改質原料側に並列に
設けた第３のバイパス調節弁３２を備え、温度調節器１
４の指令１４Ｓを受けて流量調節器３５が発する流量制
御信号３５Ｓにより第３のバイパス調節弁３２のバイパ
スガス量Ｑ3 を調節することにより、第３の熱交換器５
の熱交換量を改質用スチ−ムＳの急増，急減に対応して
制御できるよう構成した点が前述の各実施例と異なって
おり、比熱の大きい改質用スチ−ムＳを予熱する第３の
熱交換器の熱交換量を制御して燃料改質器入口の改質原
料ＧＳ1 の温度の変化を抑制できるので、改質反応を安
定化できるとともに、第１，第２の熱交換器の熱源とし
ての燃料改質器出口の改質ガス温度を安定化して第１の
バイパス調節弁１１による脱硫器入口温度変化の抑制機
能を高めることができるので、脱硫反応の安定化効果を
バックアップできる利点が得られる。
る燃料電池用燃料改質装置の要部を示すシステム構成図
であり、脱硫器入口温度の安定化手段３０が、第１の熱
交換器３の混合ガス側に並列に設けた第１のバイパス調
節弁１１の他に、燃料改質器１から排出される燃焼排ガ
スを熱源とする第３の熱交換器５の改質原料側に並列に
設けた第３のバイパス調節弁３２を備え、温度調節器１
４の指令１４Ｓを受けて流量調節器３５が発する流量制
御信号３５Ｓにより第３のバイパス調節弁３２のバイパ
スガス量Ｑ3 を調節することにより、第３の熱交換器５
の熱交換量を改質用スチ−ムＳの急増，急減に対応して
制御できるよう構成した点が前述の各実施例と異なって
おり、比熱の大きい改質用スチ−ムＳを予熱する第３の
熱交換器の熱交換量を制御して燃料改質器入口の改質原
料ＧＳ1 の温度の変化を抑制できるので、改質反応を安
定化できるとともに、第１，第２の熱交換器の熱源とし
ての燃料改質器出口の改質ガス温度を安定化して第１の
バイパス調節弁１１による脱硫器入口温度変化の抑制機
能を高めることができるので、脱硫反応の安定化効果を
バックアップできる利点が得られる。
【００１９】
【発明の効果】本願発明により、従来改質ガス量の急
増，急減に伴って脱硫器の入口側に生じた温度変化を抑
制することが可能となり、燃料電池の運転条件の急変に
関係なく脱硫器温度を最適に制御して硫黄化合物の除去
を確実に行い、燃料電池発電装置の運転を安定化できる
とともに、脱硫触媒および燃料改質触媒を長寿命化でき
る脱硫器入口温度の安定化手段を備えた燃料電池用燃料
改質装置を提供することができる。
増，急減に伴って脱硫器の入口側に生じた温度変化を抑
制することが可能となり、燃料電池の運転条件の急変に
関係なく脱硫器温度を最適に制御して硫黄化合物の除去
を確実に行い、燃料電池発電装置の運転を安定化できる
とともに、脱硫触媒および燃料改質触媒を長寿命化でき
る脱硫器入口温度の安定化手段を備えた燃料電池用燃料
改質装置を提供することができる。
【図１】この発明の実施例になる燃料電池用燃料改質装
置の要部を示すシステム構成図
置の要部を示すシステム構成図
【図２】この発明の異なる実施例になる燃料電池用燃料
改質装置の要部を示すシステム構成図
改質装置の要部を示すシステム構成図
【図３】この発明のさらに異なる実施例になる燃料電池
用燃料改質装置の要部を示すシステム構成図
用燃料改質装置の要部を示すシステム構成図
【図４】従来の燃料電池用燃料改質装置の要部を簡略化
して示すシステム構成図
して示すシステム構成図
１ 燃料改質器 ２ 脱硫器 ３ 第１の熱交換器 ４ 第２の熱交換器 ５ 第３の熱交換器 ６ エゼクタ １０ 脱硫器入口温度の安定化手段 １１ 第１のバイパス調節弁 １３ 温度検出器 １４ 温度調節器 １５ 流量調節器 １７ 温度設定器 ２０ 脱硫器入口温度の安定化手段 ２２ 第２のバイパス調節弁 ２５ 流量調節器 ３０ 脱硫器入口温度の安定化手段 ３２ 第３のバイパス調節弁 ３５ 流量調節器 Ｇ 原燃料 ＧＨ 混合ガス ＧＨ1 予熱済混合ガス Ｓ 改質用スチ−ム ＧＳ 改質原料ガス ＧＳ1 予熱済改質原料ガス Ｆ 改質ガス Ｑ バイパスガス流量
Claims (3)
- 【請求項１】原燃料を水素リッチな改質ガスに変換して
燃料電池に供給する燃料改質器，改質ガスを熱源として
原燃料と水添用水素の混合ガスを予熱する第１の熱交換
器，予熱済混合ガス中の硫黄化合物を除去する脱硫器，
脱硫済原燃料に改質用スチ−ムを混合して改質原料を生
成するエゼクタを備えた燃料電池用燃料改質装置におい
て、 第１の熱交換器の混合ガス側に並列に設けた第１のバイ
パス調節弁と、脱硫器入口温度検出器と、その検出温度
と設定温度との差を誤差増幅する温度調節器と、この温
度調節器の出力信号に基づき第１のバイパス調節弁にバ
イパス流量の制御を指令する流量調節器とを備えた脱硫
器入口温度の安定化手段を設けてなることを特徴とする
燃料電池用燃料改質装置。 - 【請求項２】前記燃料電池用燃料改質装置が、改質ガス
を熱源として改質原料を予熱し燃料改質器に供給する第
２の熱交換器を有し、 前記脱硫器入口温度の安定化手段が、第１の熱交換器の
混合ガス側に設けた第１のバイパス調節弁，および第２
の熱交換器の改質原料側に設けた第２のバイパス調節弁
と、脱硫器入口温度検出器と、その検出温度と設定温度
との差を誤差増幅する温度調節器と、この温度調節器の
出力信号に基づき第１のバイパス調節弁および第２のバ
イパス調節弁それぞれにバイパス流量の制御を指令する
流量調節器とを備えてなることを特徴とする請求項１に
記載の燃料電池用燃料改質装置。 - 【請求項３】前記燃料電池用燃料改質装置が、燃料改質
器用バ−ナの燃焼排熱を熱源として前記改質用スチ−ム
を予熱する第３の熱交換器を有し、 前記脱硫器入口温度の安定化手段が、第１の熱交換器の
混合ガス側に設けた第１のバイパス調節弁，および第３
の熱交換器の改質用スチ−ム側に設けた第３のバイパス
調節弁と、脱硫器入口温度検出器と、その検出温度と設
定温度との差を誤差増幅する温度調節器と、この温度調
節器の出力信号に基づき第１のバイパス調節弁および第
３のバイパス調節弁それぞれにバイパス流量の制御を指
令する流量調節器とを備えてなることを特徴とする請求
項１に記載の燃料電池用燃料改質装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30691293A JP3264066B2 (ja) | 1993-12-08 | 1993-12-08 | 燃料電池用燃料改質装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30691293A JP3264066B2 (ja) | 1993-12-08 | 1993-12-08 | 燃料電池用燃料改質装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07161370A JPH07161370A (ja) | 1995-06-23 |
| JP3264066B2 true JP3264066B2 (ja) | 2002-03-11 |
Family
ID=17962774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30691293A Expired - Fee Related JP3264066B2 (ja) | 1993-12-08 | 1993-12-08 | 燃料電池用燃料改質装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3264066B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6701778B2 (ja) * | 2015-02-13 | 2020-05-27 | 日本製鉄株式会社 | 炭化水素の改質による水素の製造方法、水素の製造装置、燃料電池の運転方法、及び燃料電池の運転装置 |
-
1993
- 1993-12-08 JP JP30691293A patent/JP3264066B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07161370A (ja) | 1995-06-23 |
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