JP4857803B2 - Hydrogen generator - Google Patents
Hydrogen generator Download PDFInfo
- Publication number
- JP4857803B2 JP4857803B2 JP2006038985A JP2006038985A JP4857803B2 JP 4857803 B2 JP4857803 B2 JP 4857803B2 JP 2006038985 A JP2006038985 A JP 2006038985A JP 2006038985 A JP2006038985 A JP 2006038985A JP 4857803 B2 JP4857803 B2 JP 4857803B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- sensor
- hydrogen generator
- combustion
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Description
本発明は、COセンサの耐久性を向上する構成を提供した燃料電池システムの水素生成器に関するものである。 The present invention relates to a hydrogen generator for a fuel cell system that provides a configuration for improving the durability of a CO sensor.
従来この種のCOセンサは、ガス給湯器等のバーナの燃焼排ガスが流動する排気路中のCO濃度を検出するように備えられ、COセンサが収納配置される収納空間と排気路の内部空間との間に微小量のみ燃焼排ガスを通過させる拡散制限体と収納空間に空気を供給し、収納空間内の燃焼排ガスを外部に排出可能な開口を設け、COセンサは、燃焼排ガスが空気にて希釈された状態でCO濃度を検出するように構成しているものがある。(例えば特許文献1参照)。
しかしながら、前記従来の構成では、COセンサに対して燃焼排ガスの流速を低下させて検知出力を安定させることや燃焼排ガスの流量を微小にして検知能力の劣化を防止することを目的としており、またCOセンサは、ガス給湯器等の燃焼排ガス中に配置することを前提に構成しているので、燃焼排ガスの温度には耐えられるように設計されている。 However, the conventional configuration aims to stabilize the detection output by reducing the flow rate of the combustion exhaust gas relative to the CO sensor, and to prevent the deterioration of the detection capability by reducing the flow rate of the combustion exhaust gas. Since the CO sensor is configured on the assumption that it is disposed in the combustion exhaust gas such as a gas water heater, it is designed to withstand the temperature of the combustion exhaust gas.
そこで、COセンサを燃料電池システムの水素生成器の加熱用燃焼装置の燃焼排ガスが通過する通路に配置すると、水素生成器を冷却する(水素生成器を停止する時に水素生成器の改質部中に炭素が析出して改質触媒が劣化しないようにするために急冷する必要がある)ために必要なポストパージ動作を行ったときに、ガス給湯器等の燃焼排ガスよりも高温になった冷却用の排気空気によりCOセンサが加熱されて、COセンサの構成部品が熱による変形を起こし正確な検知出力が得られないという課題を有していた。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、COセンサの温度上昇を防止し、COセンサの構成部品の変形や劣化を防止して、長期間にわたってCOセンサにより燃焼装置の燃焼不良検知を精度良く行うようにした水素生成器を提供することを目的とする。
Therefore, if the CO sensor is disposed in the passage through which the combustion exhaust gas of the combustion device for heating the hydrogen generator of the fuel cell system passes, the hydrogen generator is cooled (in the reforming section of the hydrogen generator when the hydrogen generator is stopped). (It is necessary to quench quickly so that carbon does not deposit on the reforming catalyst and deteriorate), and when the post-purge operation necessary is performed, the temperature becomes higher than the combustion exhaust gas of a gas water heater, etc. As a result, the CO sensor is heated by the exhaust air for use, and the components of the CO sensor are deformed by heat, and an accurate detection output cannot be obtained.
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, prevents the temperature increase of the CO sensor, prevents deformation and deterioration of the components of the CO sensor, and detects the combustion failure of the combustion device by the CO sensor over a long period of time. An object of the present invention is to provide a hydrogen generator that can perform with high accuracy.
前記従来の課題を解決するために、本発明の水素生成器は、炭化水素系原料の改質反応により水素を含む生成ガスを生成する改質部と、前記改質部に設けられた燃焼装置と、前記燃焼装置の燃焼排ガスの成分検知を行うCOセンサと、前記燃焼装置を停止し前記改質部の冷却を行うときに、空気供給手段および送風手段のうちの少なくとも一方により供給される空気を前記COセンサの周囲に導入し、前記COセンサの温度上昇を防止するための空気導入部とを備えた水素生成器とするものである。
In order to solve the conventional problems, a hydrogen generator according to the present invention includes a reforming unit that generates a product gas containing hydrogen by a reforming reaction of a hydrocarbon-based raw material, and a combustion apparatus provided in the reforming unit. when a CO sensor for component detection of the combustion exhaust gas of the combustion apparatus, when performing the cooling of the combustion apparatus is stopped before Kiaratame transforming portion is provided by at least one of the air supply means and the blower means The hydrogen generator is provided with an air introduction unit for introducing air around the CO sensor and preventing an increase in temperature of the CO sensor.
これによって、水素生成器を冷却するために必要なポストパージ動作を行ったときにCOセンサの周囲に空気導入部から新鮮な低温の空気を導入して高温になった排気空気をCOセンサの周囲から排除し、COセンサの温度上昇を防止して、長期間にわたってCOセンサによる加熱用燃焼装置の燃焼不良検知を精度良く行うことができる。 As a result, when the post-purge operation necessary for cooling the hydrogen generator is performed, fresh low-temperature air is introduced from the air introduction section around the CO sensor, and the exhaust air that has become hot is Therefore, it is possible to prevent the CO sensor temperature from rising and accurately detect the combustion failure of the heating combustion apparatus using the CO sensor over a long period of time.
本発明の水素生成器は、COセンサによる燃焼装置の燃焼排ガスのCO濃度検知を長期簡にわたって精度良く行うことができる。 The hydrogen generator of the present invention can accurately detect the CO concentration of the combustion exhaust gas of the combustion apparatus using a CO sensor over a long period of time.
第1の発明は、炭化水素系原料の改質反応により水素を含む生成ガスを生成する改質部と、前記改質部に設けられた燃焼装置と、前記燃焼装置の燃焼排ガスの成分検知を行うCOセンサと、前記燃焼装置を停止し前記改質部の冷却を行うときに、空気供給手段および送風手段のうちの少なくとも一方により供給される空気を前記COセンサの周囲に導入し、前記COセンサの温度上昇を防止するための空気導入部とを備えたことにより、水素生成器を冷却するために必要なポストパージ動作を行ったときにCOセンサの周囲に空気導入部から新鮮な低温の空気を導入して高温になった排気空気をCOセンサの周囲から排除し、COセンサの温度上昇を防止して、長期間にわたって燃焼装置の燃焼不良検知を精度良く行うことができる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a reforming unit that generates a product gas containing hydrogen by a reforming reaction of a hydrocarbon-based raw material, a combustion device provided in the reforming unit, and component detection of combustion exhaust gas of the combustion device a CO sensor for, the combustion apparatus when performing cooling of the stopped previous Kiaratame transforming portion, air that is supplied by at least one of the air supply means and the blower means around the CO sensor, wherein And an air introduction unit for preventing a temperature rise of the CO sensor, so that when the post-purge operation necessary for cooling the hydrogen generator is performed, a fresh low temperature is generated around the CO sensor from the air introduction unit. Exhaust air that has become hot due to the introduction of this air is excluded from the surroundings of the CO sensor, and the temperature rise of the CO sensor can be prevented, and combustion failure detection of the combustion apparatus can be accurately performed over a long period of time.
第2の発明は、特に、空気導入部は、排気ダクト内のCOセンサ装着位置の上流から空気を導入し、COセンサの温度上昇を防止することにより、COセンサに燃焼排ガスが到達する前に空気で希釈して燃焼排ガスを均一に温度低下させ、確実にCOセンサの温度上昇を防止することができる。 In the second invention, in particular, the air introduction unit introduces air from upstream of the CO sensor mounting position in the exhaust duct to prevent the temperature of the CO sensor from rising, so that the combustion exhaust gas reaches the CO sensor. By diluting with air, the temperature of the combustion exhaust gas can be lowered uniformly, and the temperature rise of the CO sensor can be reliably prevented.
第3の発明は、特に、空気導入部は、排気ダクトにCOセンサを臨ませるために設けた挿入通路内に空気を導入し、COセンサの温度上昇を防止することにより、挿入通路に侵入する高温の燃焼排ガスを排除することで挿入通路の温度上昇を防止して、COセンサ取り付け部のパッキンの劣化を防止し、燃焼排ガスのシールを長期にわたって維持することができる。
第4の発明は、特に、空気導入部は、排気ダクトにCOセンサを臨ませ、燃焼排ガスの一部を取り込むためにCOセンサの周囲に設けたセンサキャップに空気を導入し、COセンサの温度上昇を防止することにより、少量の空気によりCOセンサを直接冷却し、確実にCOセンサの温度上昇を防止し、センサキャップ内の燃焼排ガスを置換してCOセンサの周囲を定期的に掃除することができる。
In the third aspect of the invention, in particular, the air introduction part enters the insertion passage by introducing air into the insertion passage provided for the CO sensor to face the exhaust duct and preventing the temperature of the CO sensor from rising. By eliminating the high-temperature combustion exhaust gas, it is possible to prevent the temperature of the insertion passage from rising, prevent deterioration of the packing of the CO sensor mounting portion, and maintain the combustion exhaust gas seal over a long period of time.
In the fourth aspect of the invention, in particular, the air introduction unit faces the CO sensor in the exhaust duct, introduces air into a sensor cap provided around the CO sensor to capture a part of the combustion exhaust gas, and the temperature of the CO sensor. By preventing the rise, the CO sensor is directly cooled by a small amount of air, and the temperature rise of the CO sensor is surely prevented, and the exhaust gas in the sensor cap is replaced and the surroundings of the CO sensor are periodically cleaned. Can do.
第5の発明は、特に、空気導入部は、改質部の温度検知部が所定の温度に低下するまで空気の導入を行うことにより、既存の温度検知部を応用して冷却空気導入のタイミングを容易にコントロールすることができ、新たな部品のコストアップを防止することができる。 In the fifth aspect of the invention, in particular, the air introduction unit introduces air until the temperature detection unit of the reforming unit decreases to a predetermined temperature, thereby applying the existing temperature detection unit and timing of introducing cooling air. Can be easily controlled, and the cost of new parts can be prevented from increasing.
第6の発明は、特に、空気導入部は、燃焼装置の送風手段により冷却空気の導入を行うことにより、燃料電池システムの既存の構成部品で空気の導入を行うことができるので、新たなコストアップを防止することができる。 In the sixth aspect of the invention, in particular, the air introduction unit can introduce air into the existing components of the fuel cell system by introducing the cooling air by the air blowing means of the combustion device. You can prevent up.
また、燃焼装置の送風手段を用いるので、送風圧力や送風量の供給能力に余力があり、空気供給管に所定の冷却空気を導入することができる。 In addition, since the blowing means of the combustion device is used, there is a surplus in the supply capability of the blowing pressure and the blowing amount, and predetermined cooling air can be introduced into the air supply pipe.
第7の発明は、特に、空気導入部は、独立した導入空気送風手段により冷却空気の導入を行うことにより、一定の空気量を維持できるので導入空気送風手段を構成や制御方法で簡素化することができる。 In the seventh aspect of the invention, in particular, since the air introduction unit can maintain a constant amount of air by introducing the cooling air by the independent introduction air blowing means, the introduction air blowing means is simplified by the configuration and the control method. be able to.
また、空気導入部に対して専用の空気供給を行うので、故障した時に燃料電池システムの他の部分に影響を与えないでメンテナンスを行うことができる。 In addition, since dedicated air is supplied to the air introduction section, maintenance can be performed without affecting other parts of the fuel cell system when a failure occurs.
第8の発明は、特に、空気導入部は、水素生成器の選択酸化部の選択酸化空気供給手段により冷却空気の導入を行うことにより、燃料電池システムの既存の構成部品で空気の導入を行うことができるので、新たなコストアップを防止することができる。 In the eighth aspect of the invention, in particular, the air introduction unit introduces the cooling air by the selective oxidation air supply means of the selective oxidation unit of the hydrogen generator, thereby introducing air in the existing components of the fuel cell system. Therefore, a new cost increase can be prevented.
また、選択酸化空気手段により、一定の圧力で所定の空気量の導入を維持できるので、構成や制御方法で簡素化することができる。 Further, since the introduction of a predetermined amount of air can be maintained at a constant pressure by the selective oxidizing air means, the configuration and the control method can be simplified.
第9の発明は、特に、空気導入部は、空気弁を介して選択酸化部の冷却用空気の導入を行うことにより、燃料電池システムの既存の構成部品に冷却空気の供給を行うことができるので、新たなコストアップを防止することができる。 In the ninth aspect of the invention, in particular, the air introduction unit can supply the cooling air to the existing components of the fuel cell system by introducing the cooling air of the selective oxidation unit via the air valve. Therefore, a new cost increase can be prevented.
また、冷却用空気は、選択酸化部の温度により供給をコントロールされるので、空気弁の開閉という簡素化された構成で行うことができる。 Further, since the supply of the cooling air is controlled by the temperature of the selective oxidation unit, it can be performed with a simplified configuration of opening and closing the air valve.
第10の発明は、特に、空気導入部は、燃料電池のカソードに空気を供給するカソード空気供給手段により冷却空気の導入を行うことにより、燃料電池システムの既存の構成部品で冷却空気の導入を行うことができるので、新たなコストアップを防止することができる。 In the tenth aspect of the invention, in particular, the air introduction section introduces the cooling air by the cathode air supply means for supplying air to the cathode of the fuel cell, thereby introducing the cooling air in the existing components of the fuel cell system. Since it can be performed, a new cost increase can be prevented.
第11の発明は、特に、空気導入部は、燃料電池のパージガスの置換空気供給手段により冷却空気の導入を行うことにより、燃料電池システムの既存の構成部品で冷却空気の導入を行うことができるので、新たなコストアップを防止することができる。 In the eleventh aspect of the invention, in particular, the air introduction unit can introduce the cooling air with the existing components of the fuel cell system by introducing the cooling air with the purge gas replacement air supply means of the fuel cell. Therefore, a new cost increase can be prevented.
また、パージガスの置換空気供給手段は、燃料電池のカソード(空気極)のパージだけに使用し、燃料電池の発電中は作動していないので、空気供給管の冷却空気の導入に有効な活用を図ることができる。 Also, the purge gas replacement air supply means is used only for purging the cathode (air electrode) of the fuel cell and is not active during power generation of the fuel cell, so it can be used effectively to introduce cooling air in the air supply pipe. Can be planned.
第12の発明は、特に、水素生成器を燃料電池システムに搭載するようにしたことにより、水素生成器を冷却するために必要なポストパージ動作を行ったときにCOセンサの周囲に空気導入部から新鮮な低温の冷却空気を導入して高温になった排気空気をCOセンサの周囲から排除し、COセンサの温度上昇を防止して、長期間にわたってCOセンサによる加熱用燃焼装置の燃焼不良検知を精度良く行うことができる。 In the twelfth aspect of the invention, in particular, since the hydrogen generator is mounted on the fuel cell system, when the post-purge operation necessary for cooling the hydrogen generator is performed, the air introduction section is provided around the CO sensor. Introducing fresh low-temperature cooling air from the CO sensor to eliminate the high temperature exhaust air from the surroundings of the CO sensor, preventing the CO sensor temperature from rising, and detecting combustion failure in the combustion device for heating with the CO sensor over a long period of time Can be performed with high accuracy.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態における水素生成器(改質部)の構成図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a hydrogen generator (reforming unit) according to the first embodiment of the present invention.
図1において、1は、都市ガス(またはLPGまたは炭化水素系燃料)を原料として燃料電池システムに供給する水素を生成する改質部であり、2は、脱硫装置(図示なし)で処理を行った後の都市ガス(または、LPGまたは炭化水素系燃料)と水蒸気とからなる原料ガス、3は、ニッケルもしくはルテニウムを主成分とする触媒を充填した触媒層で、この触媒層3で原料ガス2を水蒸気改質反応させることにより、水素と二酸化炭素および一酸化炭素からなる生成ガス4を生成する。この生成反応は700℃程度の高温で生じる吸熱反応であるため、燃焼装置5により高温の燃焼ガスを供給して原料ガス2と触媒層3を加熱している。改質部1と生成ガス4から一酸化炭素を除去するための変成部(図示なし)や選択酸化部(図示なし)とで水素生成器6を構成している。
In FIG. 1, 1 is a reforming unit that generates hydrogen to be supplied to a fuel cell system using city gas (or LPG or hydrocarbon fuel) as a raw material, and 2 is a treatment in a desulfurization apparatus (not shown). 3 is a raw material gas composed of city gas (or LPG or hydrocarbon fuel) and water vapor, and 3 is a catalyst layer filled with a catalyst mainly composed of nickel or ruthenium. Is subjected to a steam reforming reaction to produce a
燃焼装置5は、都市ガス7(またはLPG)や燃料電池から排出されるオフガス8(未反応水素ガス)、または都市ガス7(またはLPG)とオフガス8を混合して、燃料ガス9としてディストリビュータ10から噴出し、空気噴出部11の周囲から空気12を供給することにより、火炎13を形成し燃焼を行う。円管状のディストリビュータ10の先端には、燃料ガス9を噴出する複数個のノズル14がディストリビュータ10の円周方向に
設けられ、燃料ガス9を放射状に噴出する構成としている。空気噴出部11は、複数個の空気噴出孔15を空気噴出部11の側面に略直角に設けている。空気噴出部11は、ディストリビュータ10を中心として、火炎13の出口方向に徐々に拡大するようにカップ状に燃焼室16を形成し、燃焼用の空気12を燃焼室16内に供給する構成としている。
The
空気噴出孔15は、上下方向の配列を千鳥状に設けている。ディストリビュータ10のノズル14は、空気噴出部11の空気噴出孔15の最下段に設ける空気噴出孔17とほぼ対向する位置になるように配置している。また、空気噴出部11の底部には複数個の下部空気噴出孔18を設け、ディストリビュータ10の軸方向と平行方向に空気12の一部を噴出する構成としている。
The
19は、空気12を供給する空気室で、空気噴出部11の周囲を囲む形で通路を構成している。 空気室19の上流には、送風ダクト20を介して送風手段21が設けられている。送風手段21は、空気12を供給する送風機で構成され、羽根車には高圧を出せるターボファンやラジアルファン等を用い、それをモータで回転させるようにしている。制御部22により送風手段21のコントロールを行うようにしている。
Reference numeral 19 denotes an air chamber that supplies the
23は、燃焼装置5によって生じる火炎13が触媒容器24に直接触れることを避け、さらに燃焼ガス25の流路を規定するための燃焼筒である。燃焼ガス25は、触媒容器24の周囲に沿って流れ、改質器1の外部に排出される。
26は、ディストリビュータ10の中央に、ディストリビュータ10を貫通するように設ける挿入通路で、挿入通路26は、ディストリビュータ10とは、隔離して構成され、燃料ガス9が進入することはない。27は、挿入通路26内に挿入する着火用の電極で、耐熱性のカンタル線やエスイット線で構成している。電極27の周囲は、絶縁用の絶縁碍子28で被覆されている。絶縁碍子28は、耐熱性のアルミナ、シリカ等のセラミック材で形成し、その表面は、ガラス成分からなる釉薬が塗布されている。電極27の先端は、燃焼室16に臨み、ディストリビュータ10の天板29に火花放電が飛ぶように、位置決めを行っている。
An
30は、炎検知手段で、耐熱性のカンタル線やエスイット線でフレームロッドを構成し、火炎13の有無を検知している。炎検知手段30の周囲は、絶縁用の絶縁碍子31で被覆されている。絶縁碍子31は、耐熱性のアルミナ、シリカ等のセラミック材で形成し、その表面は、ガラス成分からなる釉薬が塗布されている。炎検知手段30の先端は、燃焼室16に臨み、曲率をもって屈曲し、空気噴出部11の内壁に沿って、所定の間隙を有しながら、火炎13中に臨むように位置を決められている。炎検知手段30の装着は、空気噴出部11の上部に設ける燃焼筒23の下部の一部を拡管して設ける空間32から炎検知手段30の先端を延長して、空気噴出部11の内壁に沿って臨ませている。制御部22の指示により、炎検知手段30に交流もしくは直流の電圧を印加して、火炎13中のイオン電流を検知している。炎検知手段30のデータは、電圧値または電流値として判定を行っている。
33は、触媒容器24の周囲に設けられた排ガス通路で、燃焼ガス25が触媒容器24に沿って流れるように改質器1の上方に出口34を設け、燃焼ガス25を改質器1の外部に燃焼排ガス35として排出している。出口34には、筒状の排気ダクト36が連接されている。この排気ダクト36の他方は、熱交換器(図示無し)に連結し、燃焼排ガス35の熱を回収し、熱効率の低下を防止している。
33 is an exhaust gas passage provided around the
37は、排気ダクト36の途中に設けたCOセンサで、排気ダクト36に臨まされた検知部分に燃焼排ガス35の一部を取り込んで、成分を直接測定している。
ここで、COセンサ37の構成を図2(a)、(b)により説明する。図2(a)はC
Oセンサの回路図を示しており、COセンサ37は、CO検知素子38と温度補償素子39と2個の抵抗素子40,41がブリッジ回路に接続され、CO検知素子38と抵抗素子40との接続部と、温度補償素子39と抵抗素子41との接続部との間に直流電源Eが供給され、電流が流れることで高温(200〜400℃程度)に加熱される。CO検知素子38と温度補償素子39は、白金線にアルミナ担体を構成しており、CO検知素子では、アルミナ担体と酸化触媒(例えば、白金や酸化スズ等)を焼結し、その表面に接触する未燃ガスが触媒作用によって燃焼するようになっている。このとき、温度補償素子39は、アルミナ担体にアルミナとガラスの混合物を焼結していて接触燃焼しないようにしているため、CO検知素子38と温度補償素子39の素子温度に差が生じる。白金線は、温度により抵抗値が変化するので、燃焼排ガス中のCO濃度が大になるほど、CO検知素子38と温度補償素子39の抵抗値の差が大となる。これにより、燃焼排ガス35中のCO濃度に応じた出力値Vが、ブリッジ回路における、CO検知素子38と温度補償素子39との接続部と抵抗素子40,41の接続部から出力される。
Here, the configuration of the
A circuit diagram of the O sensor is shown. The
図2(b)はCOセンサの一部切り欠き斜視図であり、COセンサは、金属製(例えば、ステンレス等)のケース42内にCO検知素子38と温度補償素子39を収納し、ケース42の一部に開口した燃焼排ガス35の取り入れ口43から流入する燃焼排ガス35の一部を受けてCO濃度の検知を行う。取り入れ口43には、メッシュ状の蓋が取り付けられ、ゴミ、水滴等の進入を防止している。CO検知素子38と温度補償素子39のケース42内での固定は、耐熱性のある樹脂材料(例えば、フェノール樹脂等)で構成する台座44を設け、そこで白金線を支えるようにしてCO検知素子38と温度補償素子39を空中に露出するように配置している。CO検知素子38と温度補償素子39の間には、台座44から仕切り部45を立設して、CO検知素子38と温度補償素子39の周囲に燃焼排ガス35の同一条件の流れが並行に流れるようにしている。台座44や仕切り部45は、白金線の絶縁を行い、形状の精度を向上させるために樹脂材料で構成している。
FIG. 2B is a partially cutaway perspective view of the CO sensor. The CO sensor houses a CO detection element 38 and a
また、図1において、COセンサ37は、CO量が所定の閾値を超えて燃焼状態が不良と判定できた時に燃料ガス9の供給を停止し、燃焼装置5を停止させる指示を行うようにしている。COセンサ37は、排気ダクト36に装着するときにその先端の検知部分を排気ダクト36に挿入し、信号や電源の接続部分は、外部に露出し放熱を促進して温度上昇を防止している。COセンサ37の排気ダクト36への装着は、COセンサ37のケース42の一部と排気ダクト36の外周との間にパッキン46(例えば、耐熱性のテフロン(登録商標)等の樹脂で構成する)を挟み込み、ベルト(図示なし)等で固定するようにしている。
Further, in FIG. 1, the
47は、排気ダクト36の途中に連通する空気導入部で、送風手段21から送風管48を介して冷却空気49を排気ダクト36内に導入している。空気導入部47は、排気ダクト36のCOセンサ37装着部分の上流(燃焼排ガス35の流れに対して上流であり、例えば、燃焼排ガス35が上昇する流れのときは、COセンサ37の下方に設けることになる)に設けている。送風管48の途中には、開閉弁50が設けられ、燃焼装置5が停止し、水素生成器6のポストパージ動作にあわせて開閉弁50を開放し、冷却空気49を排気ダクト36内に導入し、ポストパージ動作により排出される高温の排気空気51を希釈して温度をCOセンサ37の耐熱上の許容温度まで低下させている。開閉弁50は、電動式のバルブまたはダンパーで構成している。
52は、触媒層3の温度を検知する温度検知部で、水素生成器6を作動しているときは、
制御部22が、この温度検知部52により、触媒層3の温度を一定に維持するように燃焼装置5の能力のコントロールを行っている。温度検知部52は、サーミスタやサーモカップルで構成している。温度検知部52は、触媒層3の密閉性を保つために触媒層3の触媒
容器24の外壁の一部の温度を測定するようにしている。
52 is a temperature detection unit for detecting the temperature of the
The
53は、断熱材で、改質部1の放熱を減少させ、熱効率を向上させるために改質部1の周囲に設けている。断熱材53は、グラスウールやセラミック繊維等の耐熱材料で構成している。
53 is a heat insulating material provided around the reforming
以上のように構成された水素生成器6について、以下その動作、作用を説明する。
About the
まず、水素生成器6の起動時は、制御部22により送風手段21を作動し、燃焼用の空気12を送風する。空気12は、送風ダクト20を通り空気室19に流入し、空気噴出部11の空気噴出孔15から燃焼室16に供給される。ここで、ディストリビュータ10のノズル14から燃焼速度や流量の異なる都市ガス7(またはLPGまたは炭化水素系燃料)の燃料ガス9を噴出すると、このディストリビュータ10から放射状に噴出された燃料ガス9と略対向する最下段の空気噴出孔17から供給された空気12とが衝突し混合する。この時、ディストリビュータ10の中央に、ディストリビュータ10を貫通するように設ける挿入通路26から燃焼室16に臨ませた電極27により、火花放電が行なわれ、燃料ガス9に着火が行なわれる。燃料ガス9は空気噴出部11の開口部方向へ流れて行くが、空気噴出部11の形状を図示したようにカップ状としているため、燃料ガス9の流路断面積が連続的に拡大し、それによって燃料ガス9の流速が減少し、その流速が都市ガス7の燃焼速度と同等またはそれ以下となった場所で、部分的な予混合の火炎13を生じて燃焼する。この燃焼により改質器1の触媒層3を加熱し、水蒸気改質反応を促進し生成ガス4を発生させる。
First, when the
また、燃料電池システムの発電時は、水素生成器6から燃料電池(図示なし)に供給された生成ガス4の残りとして排出されるオフガス8(未反応水素ガス)を燃料ガス9として使用し、改質器1の触媒層3を加熱し、水蒸気改質反応を促進していく。
During power generation of the fuel cell system, off-gas 8 (unreacted hydrogen gas) discharged as the remainder of the
このとき、COセンサ37で燃焼排ガス35中のCO濃度を連続測定し、火炎13の状態を評価する。例えば、送風手段21が排気閉塞や給気閉塞により火炎13が空気不足になりCOを発生すると、COセンサ37で検知してその信号を制御器22に送る。制御部22では、その信号が所定の値(例えばJIS等で規定されるCOの最大排出量に相当する閾値の信号)を超える時は、燃焼装置5の燃焼状態を不良と判定し、燃焼装置5を停止させる指示を行う。また、制御部22は、水素生成器6や燃料電池システムに対しても停止動作の指示を行うようにしている。また、気温の低下や燃料ガス9の供給不良による供給量の減少により、火炎13が空気過剰になりCOを発生しても、同じようにCOセンサ37の信号の評価を行い、燃焼状態の判定を行うようにしている。また、炎検知手段30では、火炎13のイオン電流を測定し、電圧値または電流値として制御部22により所定のデータ信号が得られているかを判定し、異常があれば燃焼装置5を停止させ安全を確保するようにしている。
At this time, the CO concentration in the combustion exhaust gas 35 is continuously measured by the
水素生成器6を停止時は、燃焼装置5を停止し水素生成器6のポストパージ動作を行う。このときは、制御部22の支持により送風管48の途中に設けた開閉弁50を開放し、送風ダクト20から空気12の一部を送風管48に導入し、空気導入部47から冷却空気49を排気ダクト36に供給し、ポストパージ動作により排出される高温の排気空気51を希釈し、排気空気51の温度をCOセンサ37の耐熱上の許容温度まで低下させている。制御部22により、温度検知部52の温度を評価して水素生成器6の触媒層3の温度が所定の温度(例えば、触媒層3の炭素析出が起こらない温度)に低下するまで、空気導入部47から冷却空気49を導入し、COセンサ37の温度上昇を防止するようにしている。
When the
以上のように、本実施の形態においては、水素生成器6を冷却するために必要なポストパージ動作を行ったときにCOセンサ37の周囲に空気導入部47から新鮮な低温の冷却空気49を導入して高温になった排気空気51をCOセンサ37の周囲から排除するので、COセンサ37の温度上昇を防止して、COセンサの劣化を防止し、長期間にわたってCOセンサ37による燃焼装置5の燃焼不良検知を精度良く行うことができる。
As described above, in the present embodiment, when the post-purge operation necessary for cooling the
また、ポストパージ動作を行うときに冷却空気49を空気12から分配するので、送風機の能力を十分に利用して冷却空気49を増加し、COセンサ37の温度上昇を防止することができる。
Further, since the cooling
また、送風管48の途中に開閉弁50を設けて、ポストパージ動作以外は、送風管48を閉止するので、燃焼装置5作動時の燃焼排ガス35の送風管48への逆流を防止して燃焼排ガス35のCO濃度検知精度の低下を防止することができる。
In addition, an on-off
また、COセンサ37の温度上昇を防止できるので、COセンサ37の構成部品(例えば、台座44や仕切り部45)を樹脂材料で構成し、白金線の絶縁と形状の精度向上を実現でき、またガス給湯器等に使用されるCOセンサ37活用できるので水素生成器6用にCOセンサ37を開発するというコストアップを防止できる。
Further, since the temperature rise of the
また、COセンサ37は、接触燃焼式を採用しているので、燃焼排ガス35中の水素成分にも感度があるので、オフガス8の燃焼状態が変化して、燃料ガス9中の水素が多量にスリップしても燃焼装置5の燃焼不良として判定し、安全性を確保することができる。
In addition, since the
また、火炎13の有無を炎検知手段30で判定しているので、急激な燃焼状態の変化による失火を評価でき、COセンサ37の測定の時間遅れを補完して燃焼状態の急変にも対応することができる。
Further, since the flame detection means 30 determines the presence or absence of the flame 13, misfire due to a sudden change in the combustion state can be evaluated, and the time delay of the measurement of the
また、燃焼装置5の燃焼排ガス35の成分検知を行うCOセンサ37と、このCOセンサ37の信号から燃焼装置5の燃焼状態が不良と判定できた時に燃焼装置5を停止させる制御部22を備えたので、燃焼用の空気12の変動や燃料ガス9の変動により火炎13が燃焼不良になった時に、COセンサ37により燃焼排ガス35の成分を直接測定することにより、燃焼不良状態が判定できるので、精度良く燃焼装置5を停止し、水素生成器6(燃料電池システム)の安全性を確保することができる。
In addition, a
また、燃料ガス9を周囲方向に噴出するディストリビュータ10と、このディストリビュータ10を囲むように周囲から中央方向に空気12を噴出する空気噴出部11を設けたので、燃料ガス9と空気12の混合を促進し、火炎13を短炎化し、水素生成器6の小型化を行うことができる。
Further, since the
また、燃料ガス9と空気12が混合を促進するためにノズル14と最下段の空気噴出孔17を略対向して配置しているので、この部分では燃焼速度が速く燃焼しやすい水素が空気と十分に混合し、火炎13は常に安定した状態を維持し、燃焼排ガス35の特性を向上できる。
Further, since the
また、下部空気噴出孔18を介して空気12を燃料ガス9に対して下方から交差する位置から噴出するので、燃料ガス9と空気12の混合をより良好にすることができる。この空気12は、単にガスの混合を良くするのみではなく、燃焼ガス9の流量に対して空気12の流量が相対的に過剰に供給した場合でも火炎13を保つ作用が認められ、燃焼の安定化に大きな効果を有している。
Further, since the
また、ディストリビュータ10のノズル14から都市ガス7(またはLPGまたは炭化水素系燃料)や燃料電池より戻るオフガス8の異なる燃料を噴出できるので、構成が簡単になりコストを低減することができる。
Further, since the city gas 7 (or LPG or hydrocarbon fuel) or the
また、ディストリビュータ10からは常に都市ガス7(またはLPGまたは炭化水素系燃料)またはオフガス8が噴出するので、ディストリビュータ10が冷却され、火炎13で過熱されず、長期間の使用に耐えることができる。
Further, since the city gas 7 (or LPG or hydrocarbon fuel) or the
なお、COセンサ37で検知してその信号を制御部22に送り、制御部22では、その信号が所定の値(例えばJIS等で規定されるCOの最大排出量に相当する信号による閾値)を超える時は、燃焼装置5の燃焼状態を不良と判定し、燃焼装置5を停止させる指示を行うが、制御部22により、COセンサ37の信号が所定の値よりも低い値で、送風手段21をコントロールして(例えば、所定の値よりも低いCOの値でも空気12を増加させてCO濃度を低減し、CO濃度が上昇するごとにこの動作を繰り返す)、送風手段21の能力の限界になった時にCOセンサ37が前記の所定の値を超える場合は、燃焼装置5を停止するようにすることも可能である。
The signal is detected by the
(実施の形態2)
図3は、本発明の第2の実施の形態における水素生成器6を示す断面図である。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the
図3において、空気導入部47は、排気ダクト36内のCOセンサ37装着位置の上流から冷却空気49を導入し、COセンサ37の温度上昇を防止している。
In FIG. 3, the
以上のように構成された水素生成器6について、以下その動作、作用について説明する。
About the
燃焼装置5が停止し、水素生成器6のポストパージ動作を行うときは、送風管48の途中に設けた開閉弁50を開放し、送風ダクト20から空気12の一部を送風管48に導入し、排気ダクト36内のCOセンサ37装着位置の上流から冷却空気49として導入し、COセンサ37の上流で排気空気51の温度を低下させてからCOセンサ37に排気空気51が流入するようにしてCOセンサ37の温度上昇を防止している。
When the
以上のように、本実施の形態においては、COセンサ37に排気空気51が到達する前に冷却空気49で希釈して排気空気51を均一に温度低下させ、確実にCOセンサ37の温度上昇を防止することができ、COセンサ37の劣化を防止し、長期間にわたってCO濃度検知の精度を維持することができる。
As described above, in the present embodiment, before the
また、空気導入部47は、排気ダクト36に送風管48を連通させる簡素な構成なので、コストアップも低く抑えることができる。
図3において、空気導入部47は、改質部1の温度検知部52が所定の温度に低下するまで冷却空気49の導入を行うようにしている。
以上のように構成された水素生成器6について、以下その動作、作用について説明する。制御部22により、燃焼装置5を停止し水素生成器6のポストパージ動作に入る前に送風管48の途中に設けた開閉弁50を開放し、送風ダクト20から空気12の一部を分配して冷却空気49として排気ダクト36に導入する。このとき、改質器1に設けた触媒層3の温度検知部52によりポストパージ中の触媒層3の温度をモニターし、触媒層3が所定の温度(水素生成器6を停止するときは、触媒層を高温のまま放置すると触媒層3に炭素析出して触媒が劣化するので、急速に100〜150℃程度まで冷却する必要がある)になるまで、ポストパージ動作を続け、この間、排気ダクト36に排出する高温の排気空気51を空気導入部47から導入する冷却空気49で希釈し、冷却し、COセンサ37の温
度上昇を防止している。
以上のように、本実施の形態においては、空気導入部47は、改質部1の温度検知部52が所定の温度に低下するまで冷却空気49の導入を行うので、排気ダクト36に排出する排気空気51の温度を確実に低下し、COセンサ37の温度上昇を防止することができ、COセンサ37の劣化を防止し、長期間にわたってCO濃度検知の精度を維持することができる。
また、既存の温度検知部52を応用して冷却空気49導入のタイミングを容易にコントロールすることができ、新たな温度検知部品の追加というコストアップ要因を防止することができる。
また、図3において、空気導入部47は、燃焼装置5の送風手段21により冷却空気49の導入を行うようにしている。空気導入部47は、送風管48を介して燃焼装置5に送風手段21を用いて燃焼用の空気12を供給する送風ダクト20の途中から分岐し、排気ダクト36に連結している。
以上のように構成された水素生成器6について、以下その動作、作用について説明する。
Moreover, since the
In FIG. 3, the
About the
As described above, in the present embodiment, the
In addition, it is possible to easily control the timing of introducing the cooling
In FIG. 3, the
About the
燃焼装置5が停止し、水素生成器6のポストパージ動作を行うときは、送風管48の途中に設けた開閉弁50を開放し、送風ダクト20から空気12の一部を送風管48に導入し、この送風管48を介して排気ダクト36に冷却空気49を導入し、COセンサ37の温度上昇を防止している。この時、送風手段21は、制御部22により、水素生成器6のポストパージ動作に必要な空気12に加えて、冷却空気49を送るように送風手段21のコントロールを行うようにしている。
以上のように、本実施の形態においては、空気導入部47は、燃焼装置5の送風手段21により冷却空気49の導入を行うことにより、燃料電池システムの既存の構成部品である送風手段21で、冷却空気49の供給を行うことができるので、構成も簡単で新たなコストアップを防止することができる。
When the
As described above, in the present embodiment, the
また、燃焼装置5の送風手段21を用いるので、送風圧力や送風量の能力に余力があり、空気導入部47に所定の冷却空気49を導入することができる。なお、図1の形状の物でも同様の作用により同様の効果を奏するものである。
Further, since the blowing means 21 of the
(実施の形態3)
図4は、本発明の第3の実施の形態における水素生成器6のCOセンサ周辺を示す部分断面図である。
(Embodiment 3)
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing the periphery of the CO sensor of the
図4において、空気導入部47は、排気ダクト36にCOセンサ37を臨ませるために設けた挿入通路54内に冷却空気49を導入し、COセンサ37の温度上昇を防止するようにしている。COセンサ37の取り付けは、挿入通路54の取り付け部55にパッキン56(例えば、耐熱性のテフロン(登録商標)等の樹脂を使用している)を介してCOセンサ37をビス等で固定するようにしている。挿入通路54は、COセンサ37の装着時にその組み立て性の向上のため設けている。
In FIG. 4, the
以上のように構成された水素生成器6について、以下その動作、作用について説明する。
About the
燃焼装置5が停止し、水素生成器6のポストパージ動作を行うときは、送風管48の途中に設けた開閉弁50を開放し、送風ダクト20から空気12の一部を送風管48に導入し、この送風管48を介して排気ダクト36に設けた挿入通路54内に冷却空気49を導入し、挿入通路54に侵入する高温の排気空気51を排除することで挿入通路54内のCOセンサ37の温度上昇を防止している。
When the
以上のように、本実施の形態においては、挿入通路54に侵入する高温の排気空気51を排除するので、挿入通路54内のCOセンサ37の温度上昇を防止して、COセンサ37の劣化を防止し、長期間にわたってCO濃度検知の精度を維持することができる。
As described above, in the present embodiment, since the high-
また、挿入通路54全体を冷却することでCOセンサ37の取り付け部55のパッキン56の劣化を防止し、燃焼排ガス35のシールを長期間にわたって維持することができる。
Further, by cooling the
(実施の形態4)
図5は、本発明の第4の実施の形態における水素生成器6のCOセンサ周辺を示す部分断面図である。
(Embodiment 4)
FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing the periphery of the CO sensor of the
図5において、空気導入部47は、排気ダクト36にCOセンサ37を臨ませ、燃焼排ガス35の一部を取り込むためにCOセンサ37の周囲に設けたセンサキャップ57に冷却空気を導入し、COセンサ37の温度上昇を防止している。センサキャップ57は、COセンサ37に燃焼排ガス35の一部を取り込むときにその流速を押さえ、均一な流れを形成するために設けている。センサキャップ57は、挿入通路54にパッキン56を介してCOセンサ37と友締めにより固定するようにしている。
In FIG. 5, the
以上のように構成された水素生成器6について、以下その動作、作用について説明する。
About the
燃焼装置5が停止し、水素生成器6のポストパージ動作を行うときは、送風管48の途中に設けた開閉弁50を開放し、送風ダクト20から空気12の一部を送風管48に導入し、この送風管48を介して挿入通路54内に設けたセンサキャップ57内に冷却空気49を導入し、センサキャップ57内に侵入する高温の排気空気51を排除することでセンサキャップ57内のCOセンサ37の温度上昇を防止している。
When the
以上のように、本実施の形態においては、センサキャップ57内に冷却空気49を導入するので、短時間で冷却空気49によりCOセンサ37を直接冷却し、確実にCOセンサ37の温度上昇を防止することができる。
As described above, in the present embodiment, since the cooling
また、センサキャップ57内の燃焼装置5の停止後もセンサキャップ57内に残る燃焼排ガス35を冷却空気49で置換するので、COセンサ37の周囲を定期的に掃除して、CO濃度検知のばらつきを低減することができる。
(実施の形態5)
図6は、本発明の第5の実施の形態における水素生成器6の断面図である。
In addition, since the combustion exhaust gas 35 remaining in the
(Embodiment 5)
FIG. 6 is a cross-sectional view of the
図6において、空気導入部47は、独立した導入空気送風手段58により冷却空気49の導入を行うようにしている。導入空気送風手段58は、冷却空気49を導入する送風機で構成され、羽根車には高圧を出せるターボファンやラジアルファン等を用い、それをモータで回転させるようにしている。制御部22により導入空気送風手段58のコントロールを行うようにしている。
In FIG. 6, the
以上のように構成された水素生成器6について、以下その動作、作用について説明する。
About the
燃焼装置5が停止し、水素生成器6のポストパージ動作を行うときは、送風手段21によりポストパージ用の空気12を供給するのに合わせ、導入空気送風手段58により、冷却空気49を送風管48を介して空気導入部47から排気ダクト36内に導入している。
制御部22は、導入空気供給手段58をオンオフするような簡単なコントロールで一定の状態に維持するようにしている。
When the
The
以上のように、本実施の形態においては、空気導入部47は、独立した導入空気送風手段45により冷却空気49の導入を行うことにより、一定の空気量を維持できるので導入空気送風手段58を構成や制御方法で簡素化することができる。
As described above, in the present embodiment, the
また、空気導入部47に対して、単独で冷却空気49の導入を行うので、故障した時に燃料電池システムの他の部分に影響を与えないで交換のメンテナンス等を行うことができる。
In addition, since the cooling
なお、導入空気供給手段58を送風機で構成するとあるが、高圧を出せるポンプやブースターを使用することも可能である。 In addition, although the introduction air supply means 58 is comprised with an air blower, it is also possible to use the pump and booster which can take out a high voltage | pressure.
なお、燃焼装置5が作動しているときは、送風管48に燃焼排ガス35が逆流しないように、送風管48の途中に開閉弁50を設け、送風管48を閉止することも可能である。
In addition, when the
なお、燃焼装置が作動しているときは、送風管48に燃焼排ガス35が逆流しないように、導入空気送風手段58を作動し常に一定の冷却空気49を送風管48から排気ダクト36に導入することも可能である。
(実施の形態6)
図7は、本発明の第6の実施の形態における水素生成器のシステム図である。
When the combustion device is in operation, the introduction air blowing means 58 is operated so that the combustion exhaust gas 35 does not flow back into the
(Embodiment 6)
FIG. 7 is a system diagram of the hydrogen generator in the sixth embodiment of the present invention.
図7において、空気導入部47は、水素生成器6の選択酸化部59の選択酸化空気供給手段60により冷却空気49の導入を行うようにしている。水素生成器6は、改質部1と生成ガス4から一酸化炭素を除去するための変成部61や選択酸化部59とで構成している。選択酸化空気供給手段60は、この選択酸化部59に選択酸化用空気62を供給して生成ガス4中のCO(一酸化炭素を酸化してその濃度を低下させている)を除去している。
選択酸化部59と選択酸化空気供給手段60は、選択酸化空気供給管63で連通している。
In FIG. 7, the
The
この選択酸化空気供給管63の途中に選択酸化空気弁64が設けられている。選択酸化空気弁64は、電動式のバルブやダンパーで構成している。選択酸化空気弁64と選択酸化空気供給手段60の途中の選択酸化空気供給管63から送風管48が分岐され、空気導入部47に連結されている。この構成により、選択酸化供給手段60から冷却空気49を空気導入部47に送るようにしている。選択酸化供給手段60は、選択酸化用空気62を供給するために供給圧力が取れるポンプまたはブースターまたは送風機等で構成している。
A selective
以上のように構成された水素生成器6について、以下その動作、作用について説明する。
About the
燃焼装置5が停止し、水素生成器6のポストパージ動作を行うときは、送風手段21によりポストパージ用の空気12を供給するのに合わせ、制御部22の指示により、選択酸化供給手段60により選択酸化空気供給管63と送風管48を介して、冷却空気49を空気導入部47から排気ダクト36内に導入して、排気空気51と混合させている。このとき、送風管48の途中に設けた開閉弁50を開放している。また、選択酸化空気弁64を閉止して、選択酸化部59に冷却空気49が逆流しないようにしている。
When the
燃焼装置5が作動している時は、選択酸化空気弁64を開放して選択酸化用空気62を選択酸化部59に供給する。このとき、送風管48の途中に設けた開閉弁50を閉止し、燃焼排ガス35が送風管48に逆流しないようにしている。以後、燃料電池システムにより発電が行われる間、選択酸化空気供給手段60により、選択酸化用空気62を供給するようにしている。
When the
以上のように、本実施の形態においては、空気導入部47は、水素生成器6の選択酸化部59の選択酸化空気供給手段60により冷却空気49の導入を行うことにより、燃料電池システムの既存の構成部品で空気の導入を行うことができるので、新たなコストアップを防止することができる。
As described above, in the present embodiment, the
また、選択酸化空気供給手段60により、一定の圧力で所定の空気量の導入を維持できるので、構成や制御方法で簡素化することができる。
(実施の形態7)
図8は、本発明の第7の実施の形態における水素生成器のシステム図である。
Further, since the selective air supply means 60 can maintain the introduction of a predetermined amount of air at a constant pressure, the configuration and the control method can be simplified.
(Embodiment 7)
FIG. 8 is a system diagram of the hydrogen generator in the seventh embodiment of the present invention.
図8において、空気導入部47は、空気弁65を介して選択酸化部59の冷却用空気66の導入を行うようにしている。空気弁65は、電動式のバルブやダンパーで構成している。導入空気送風手段67は、空気弁65を介して選択酸化部59の冷却用空気66の供給を行うようにしている。導入空気送風手段67と空気導入部47を連通する送風管48の途中に冷却空気供給管68を分岐している。この冷却空気供給管68を分岐している地点と空気導入部47の間の送風管48に開閉弁50を設けている。冷却空気供給管68の他方は、選択酸化部59の周囲に設ける冷却空気通路69に連通している。この冷却空気通路69と送風管48の間の冷却空気供給管69に空気弁65を設けている。また、選択酸化部59の温度を所定の温度範囲に保つために、制御部22により空気弁65を開閉して冷却用空気66の供給をコントロールしている。導入空気送風手段67は、冷却用空気66を供給するために供給圧力が取れるポンプまたはブースターまたは送風機等で構成している。70は、選択酸化部59の温度検知部で、熱電対またはサーミスタで構成している。
In FIG. 8, the
以上のように構成された水素生成器6について、以下その動作、作用について説明する。
About the
燃焼装置5が停止し、水素生成器6のポストパージ動作を行うときは、送風手段21によりポストパージ用の空気12を供給するのに合わせ、制御部22の指示により、開閉弁50を開放して、導入空気送風手段67により送風管48を介して、冷却空気49を空気導入部47から排気ダクト36内に導入して、排気空気51と混合させている。このとき、空気弁65を閉止し、冷却空気49が選択酸化部59の冷却空気通路69に流失しないようにしている。
When the
燃焼装置5が作動している時は、制御部22では、選択酸化部59の温度を温度検知部70で測定し、温度が所定の範囲を越えたときに、空気弁65を開放し冷却用空気66を冷却空気通路69に供給するようにしている。以後、燃料電池システムにより発電が行われる間、導入空気送風手段67により、冷却用空気66を供給するようにしている。また、冷却用空気66は、選択酸化部59の温度が低下したときは、空気弁65を閉止し、空気弁65を開閉することを繰り返して、選択酸化部59の温度を一定の範囲に保つようにしている。
When the
以上のように、本実施の形態においては、空気導入部47は、選択酸化部59の冷却用空気53の供給を行う導入空気送風手段67により、冷却空気49の導入を行うことによ
り、燃料電池システムの既存構成部品使用して共通化することができるので、新たなコストアップを防止することができる。
As described above, in the present embodiment, the
また、導入空気送風手段67は、燃焼装置5の作動中は、選択酸化部59の冷却用空気66の供給のみを行うので一定の空気を供給するという簡単なコントロールが可能であり、空気導入部47に冷却空気49を導入するときも容易に行うことができる。
Further, the introduced air feed wind means 67, during operation of the
図9において、空気導入部47は、燃料電池のカソード71にカソード空気72を供給するカソード空気供給手段73により冷却空気49の導入を行うようにしている。カソード空気用供給手段73は、送風機で構成され、羽根車には高圧を出せるターボファンやラジアルファン等を用い、それをモータで回転させるようにしている。制御部22によりカソード空気用供給手段73のコントロールを行うようにしている。カソード空気供給手段73は、カソード空気供給管74を介してカソード71の入口75に連通している。このカソード空気供給管74の途中から送風管48を分岐し、カソード空気72の一部を冷却空気49として空気導入部47から排気ダクト36内に導入して、排気空気51と混合させている。送風管48の分岐した部分とカソード71の入口75との間のカソード空気供給管74の途中に空気開閉弁76を設けて、カソード71でカソード空気72を必要とする以外は、空気開閉弁76を閉止して、冷却空気49がカソード71に逆流しないようにしている。カソード空気供給管74から送風管48を分岐する地点と空気導入部47の間に、開閉弁50を設け、燃焼装置5が作動している間は、開閉弁50を閉止し、カソード空気72が空気導入部47から流出しないようにしている。
In FIG. 9, the
以上のように構成された水素生成器6について、以下その動作、作用について説明する。
About the
燃焼装置5が停止し、水素生成器6のポストパージ動作を行うときは、送風手段21によりポストパージ用の空気12を供給するのに合わせ、制御部22の指示により、開閉弁50を開放して、カソード空気供給手段73により送風管48を介して、希釈空気49を空気導入部47から排気ダクト36内に導入して、排気空気51と混合させている。制御部22では、カソード57にカソード空気72を供給するときは、空気開閉弁76を開放するようにしている。カソード71にカソード空気72が必要ない時は、空気開閉弁76を閉止している。燃焼装置5が作動している時は、カソード空気供給手段73によりカソード空気72を連続して供給し、このときは送風管48の開閉弁50を閉止している。
When the
以上のように、本実施の形態においては、空気導入部47は、燃料電池システムの既存の構成部品であるカソード空気供給手段73で、冷却空気49の導入を行うことができるので、構成も簡単で新たなコストアップを防止することができる。
(実施の形態9)
図10は、本発明の第9の実施の形態における水素生成器のシステム図である。
As described above, in the present embodiment, the
(Embodiment 9)
FIG. 10 is a system diagram of a hydrogen generator according to the ninth embodiment of the present invention.
図10において、空気導入部47は、燃料電池のパージガス77の置換空気供給手段78により冷却空気49の導入を行うようにしている。置換空気供給手段78は、パージガス77を置換空気79で押し出すために供給圧力が取れるポンプまたはブースターまたは送風機等で構成している。置換空気供給手段78は、カソード空気供給管74の途中から分岐する置換空気供給管80によりカソード71の入口75と連通している。これにより、置換空気供給手段78に供給される置換空気79によりカソード71内のパージガス77を押し出し、カソード71内を置換空気79で満たすようにしている。置換空気供給管
80の途中に置換空気弁81を設け、燃料電池システムの発電前や発電終了後に行うカソード71のパージガス77の排出処理時に開放している。それ以外の時は、置換空気弁81を閉止している。この置換空気弁81と置換空気供給手段78の間の置換空気供給管80から送風管48を分岐し、置換空気79の一部を冷却空気49として空気導入部47から排気ダクト36内に導入して、排気空気51と混合させて排気空気51の温度を低下させている。置換空気供給管80から送風管48を分岐する地点と空気導入部47の間に開閉弁50を設けている。この開閉弁50と置換空気弁81は、電動式のバルブやダンパーで構成している。
In FIG. 10, the
以上のように構成された水素生成器6について、以下その動作、作用について説明する。
About the
燃焼装置5を停止し、水素生成器6のポストパージ動作を行うときは、送風手段21によりポストパージ用の空気12を供給するのに合わせ、制御部22の指示により、送風管47の開閉弁50を開放し、置換空気供給手段78により送風管47を介して、冷却空気49を空気導入部47から排気ダクト36内に導入して、排気空気51と混合させている。
When the
制御部22では、燃料電池システムの発電前や発電終了後に行うカソード57のパージガス77の排出処理時に置換空気弁81開放し、置換空気79をカソード51に供給している。それ以外の時は、置換空気弁81を閉止し、その間の燃焼装置5が停止してポストパージ動作が行われている時は、置換空気供給手段78により冷却空気49を連続して排気ダクト36に導入するようにしている。
In the
以上のように、本実施の形態においては、空気導入部47は、カソード71のパージガス77の置換空気供給手段78により冷却空気49の導入を行うので、燃料電池システムの既存の構成部品である置換空気供給手段78を共用化することで、新たなコストアップを防止することができる。
As described above, in the present embodiment, the
また、置換空気供給手段78は、燃料電池のカソード71のパージガス77の排出処理だけに使用し、燃料電池の発電中は作動していないので、空気導入部47から冷却空気49の導入を行うことで、有効な活用を図ることができる。
(実施の形態10)
図11は、本発明の第10の実施の形態における燃料電池システムを示す全体構成図である。
図11において、排気ダクト36に空気導入部47を連通させ、水素生成器6を冷却するために必要なポストパージ動作を行ったときにCOセンサ37の周囲に空気導入部47から新鮮な低温の冷却空気49を導入する水素生成器6を燃料電池システム82に搭載するようにしている。燃料電池システム82は、高分子電解質型燃料電池83や給湯装置(図示無し)等で構成している。
Further, the replacement air supply means 78 is used only for the discharge process of the
(Embodiment 10)
FIG. 11 is an overall configuration diagram showing a fuel cell system according to a tenth embodiment of the present invention.
In FIG. 11, when the
以上のように構成された水素生成器6について、以下その動作、作用について説明する。
About the
燃焼装置5を停止し、水素生成器6のポストパージ動作を行うときは、送風手段21によりポストパージ用の空気12を供給するのに合わせ、制御部22の指示により、送風管47の開閉弁50を開放し、冷却空気49を空気導入部47から排気ダクト36内に導入して、排気空気51と混合させ、高温になった排気空気51の温度を低下させCOセンサ37の温度上昇を防止している。
When the
以上のように、本実施の形態においては、COセンサ37の温度上昇を防止して、水素生成器6のポストパージ動作時の高温の排気空気51によるCOセンサ37の劣化を防止して、長期間にわたって燃焼装置5の燃焼不良検知を精度良く行うことができる。
As described above, in the present embodiment, the temperature increase of the
また、COセンサ37により燃焼装置5の燃焼不良を判定できるので、燃料電池システム82からのCO発生を防止して、安全性を確保することができる。
Further, since the combustion failure of the
以上のように、本発明にかかる水素生成器は、ポストパージ時にCOセンサの周囲に空気導入部から新鮮な低温の空気を導入しCOセンサの温度上昇を防止して、長期間にわたって燃焼不良検知を精度良く行うことが可能となり、できるので、給湯機や暖房機の熱源にも適用できる。 As described above, the hydrogen generator according to the present invention introduces fresh low-temperature air from the air introduction part around the CO sensor at the time of post-purge to prevent the temperature of the CO sensor from rising, thereby detecting a combustion failure over a long period of time. Therefore, it can be applied to a heat source of a water heater or a heater.
1 改質部
4 生成ガス
5 燃焼装置
6 水素生成器
35 燃焼排ガス
37 COセンサ
47 空気導入部
48 送風管
49 冷却空気
51 排気空気
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記改質部に設けられた燃焼装置と、前記燃焼装置の燃焼排ガスの成分検知を行うCOセンサと、
前記燃焼装置を停止し前記改質部の冷却を行うときに、空気供給手段および送風手段のうちの少なくとも一方により供給される空気を前記COセンサの周囲に導入し、前記COセンサの温度上昇を防止するための空気導入部と、
を備えた水素生成器。 A reforming section that generates a product gas containing hydrogen by a reforming reaction of a hydrocarbon-based raw material;
A combustion device provided in the reforming unit, a CO sensor for detecting a component of combustion exhaust gas of the combustion device,
It said combustion device when performing the cooling of the stop before Kiaratame transforming portion, air that is supplied by at least one of the air supply means and the blower means around the CO sensor, temperature increase of the CO sensor an air introducing portion for preventing,
A hydrogen generator.
The hydrogen generator according to any one of claims 1 to 10, wherein the air introduction unit introduces cooling air by means of a replacement air supply unit for purge gas of the fuel cell.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006038985A JP4857803B2 (en) | 2006-02-16 | 2006-02-16 | Hydrogen generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006038985A JP4857803B2 (en) | 2006-02-16 | 2006-02-16 | Hydrogen generator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007217221A JP2007217221A (en) | 2007-08-30 |
JP4857803B2 true JP4857803B2 (en) | 2012-01-18 |
Family
ID=38494905
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006038985A Expired - Fee Related JP4857803B2 (en) | 2006-02-16 | 2006-02-16 | Hydrogen generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4857803B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009283268A (en) * | 2008-05-22 | 2009-12-03 | Panasonic Corp | Fuel cell power generation system |
JP6278767B2 (en) * | 2014-03-17 | 2018-02-14 | 大阪瓦斯株式会社 | Diagnostic method for reformer and diagnostic device for reformer |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06203859A (en) * | 1993-01-11 | 1994-07-22 | Fuji Electric Co Ltd | Packaged fuel cell power generator set |
JP3295206B2 (en) * | 1993-12-24 | 2002-06-24 | パロマ工業株式会社 | Combustion equipment |
JPH08110044A (en) * | 1994-10-14 | 1996-04-30 | Harman Co Ltd | Unburnt component concentration detector of combustion device |
JPH08233260A (en) * | 1995-02-28 | 1996-09-10 | Osaka Gas Co Ltd | Unburnt gas concentration-detecting device for combustion device |
JPH08233261A (en) * | 1995-03-01 | 1996-09-10 | Osaka Gas Co Ltd | Unburnt gas concentration-detecting device for combustion device |
JP2002050374A (en) * | 2000-08-07 | 2002-02-15 | New Cosmos Electric Corp | Fuel cell system |
-
2006
- 2006-02-16 JP JP2006038985A patent/JP4857803B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007217221A (en) | 2007-08-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4604746B2 (en) | Hydrogen generator | |
JP4830528B2 (en) | Hydrogen generator and fuel cell system having the same | |
US20110123880A1 (en) | Hydrogen generator and fuel cell system including the same | |
JP2004156895A (en) | Burner, hydrogen generating device and fuel battery power generating system | |
JP4857803B2 (en) | Hydrogen generator | |
CN113023674A (en) | Natural gas reformer and SOFC power generation system | |
JP5825830B2 (en) | Fuel cell system | |
JP2006286279A (en) | Combustion device | |
JP4609157B2 (en) | Hydrogen generator and fuel cell system | |
JP4367255B2 (en) | Combustion device | |
JP7162170B2 (en) | Solid oxide fuel cell system | |
JP4556689B2 (en) | Hydrogen generator | |
JP4556688B2 (en) | Hydrogen generator | |
JP2007073455A (en) | Abnormality detection method of fuel cell system | |
JP2006331990A (en) | Fuel cell system | |
CN212127506U (en) | Natural gas reformer and SOFC power generation system | |
US10833339B2 (en) | Fuel cell system and method of running fuel cell system | |
JP5114086B2 (en) | Solid oxide fuel cell module and starting method thereof | |
US7762806B2 (en) | Afterburner device and method for operating an afterburner device | |
JP3408521B2 (en) | Hydrogen generator | |
JP2006127774A (en) | Hydrogen generator | |
JP2006164786A (en) | Abnormality detection device of catalytic combustor | |
JP2016081825A (en) | Fuel battery device | |
JP2010257823A (en) | Combustion device of fuel cell system | |
JP4089480B2 (en) | Combustion device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090203 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20091127 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110819 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110823 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110908 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20111004 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111017 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141111 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |