JP5340611B2 - Hydrogen generator and fuel cell system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrogen generating device capable of appropriately preventing a trouble caused by the deviation of a ratio between a water molecule and a raw material (carbon atom number) supplied to a reforming device and having an excellent reliability and durability. <P>SOLUTION: The hydrogen generating device 50A is provided with the reforming device 13 for generating a hydrogen-containing gas by a reforming reaction by using the raw material and the water, a raw material supplying device 17 for supplying the raw material to the reforming device 13, a flow rate measuring device 18 for measuring the flow rate of the raw material supplied to the reforming device, a water supplying device 19 for supplying the water to the reforming device 13 and a controlling device 30A, and the controlling device 30A performs a feedback controlling of a working amount of the raw material supplying device 17 based on a detected value of the flow rate measuring device 18 and also performs the supply abnormality information of the water or the supply stopping of the raw material to the reforming device 13 based on the working amount of the raw material supplying device 17 after the start of the water supply to the reforming device 13 during the supply of the raw material to the reforming device 13. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は水素生成装置および燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a hydrogen generator and a fuel cell system.

燃料電池システムは、都市ガスやLPガス等の原料を水蒸気改質して水素リッチな燃料ガスを生成する水素生成装置と、この水素生成装置で生成された燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、を備える。   A fuel cell system includes a hydrogen generator that generates steam by reforming raw materials such as city gas and LP gas to produce a hydrogen-rich fuel gas, and an electrochemical reaction between the fuel gas generated by the hydrogen generator and an oxidant gas. A fuel cell that generates electricity by reaction.

以下、従来の燃料電池システム用の水素生成装置の構成について述べる。
図6は、従来の水素生成装置の構成例を示した図であり、特許文献1記載の水素生成装置に準拠する装置のブロック図である。
従来の水素生成装置50は、例えば、改質器13と、変成器14と、選択酸化器15とから構成されている。
また、水素生成装置50は、上述の各機器13、14、15の他、図6に示すように、改質器13への反応熱供給用の熱供給手段としてのバーナ16と、原料を改質器13に供給するための原料供給器17(例えば、ブースターポンプ)と、改質器13に改質反応用に水を供給する水供給器19(例えば、プランジャーポンプ)と、改質器13の温度を検知できる温度検知器21と、を備える。
改質器13では、原料供給器17および水供給器19を用いて、原料および原料改質に必要な水(以下、改質水と称する)が供給され、バーナ16を用いて改質反応用の熱が供給されている。このため、改質触媒の温度(温度検知器21により検知)が適温に加熱され、このような改質触媒において、原料と改質水を用いた水蒸気改質反応によって水素リッチな燃料ガスが生成される。
上述の水蒸気改質反応後の水素リッチな燃料ガス中には、約10%濃度の一酸化炭素が含まれている。この一酸化炭素は燃料電池にとって被毒物質となるので、水蒸気改質反応後の燃料ガスを固体高分子型燃料電池に直接、供給すると、燃料電池の発電性能が著しく損なわれる。そこで、改質器13の下流側には上述の変成器14および選択酸化器15が設けられており、これにより、燃料ガス中の一酸化炭素濃度を適切に低減できる。
変成器14では、水蒸気および一酸化炭素を、水素および二酸化炭素にシフト反応させ、燃料ガス中の一酸化炭素濃度が低減される。
選択酸化器15では、一酸化炭素を二酸化炭素に変える一酸化炭素選択酸化反応がなされ、燃料ガス中の一酸化炭素濃度が更に低減される。
このようにして、一酸化炭素濃度10ppm以下の水素リッチな燃料ガスを生成できる。そして、この水素リッチな燃料ガスを燃料電池システムの反応ガスとして用いる場合には、当該水素リッチな燃料ガスが燃料電池(図示せず)のアノードに供給され、燃料電池において発電が行われる。なお、水素生成装置50により生成された水素を利用できる機器は、燃料電池システムに限定されない。このため、水素利用機器の種類によっては、変成器14や選択酸化器15の設置を省略できる場合がある。
The configuration of a conventional hydrogen generator for a fuel cell system will be described below.
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional hydrogen generation apparatus, and is a block diagram of an apparatus conforming to the hydrogen generation apparatus described in Patent Document 1.
The conventional hydrogen generator 50 includes, for example, a reformer 13, a transformer 14, and a selective oxidizer 15.
Further, in addition to the above-described devices 13, 14, and 15, the hydrogen generator 50 is provided with a burner 16 as heat supply means for supplying reaction heat to the reformer 13, as shown in FIG. A raw material supplier 17 (for example, a booster pump) for supplying to the mass device 13, a water supplier 19 (for example, a plunger pump) for supplying water to the reformer 13 for the reforming reaction, and a reformer And a temperature detector 21 capable of detecting 13 temperatures.
In the reformer 13, the raw material and water necessary for reforming the raw material (hereinafter referred to as reformed water) are supplied using the raw material supplier 17 and the water supplier 19, and the reformer reaction is performed using the burner 16. The heat is supplied. For this reason, the temperature of the reforming catalyst (detected by the temperature detector 21) is heated to an appropriate temperature, and in such a reforming catalyst, hydrogen-rich fuel gas is generated by the steam reforming reaction using the raw material and the reforming water. Is done.
The hydrogen-rich fuel gas after the steam reforming reaction described above contains about 10% concentration of carbon monoxide. Since this carbon monoxide becomes a poisonous substance for the fuel cell, if the fuel gas after the steam reforming reaction is directly supplied to the polymer electrolyte fuel cell, the power generation performance of the fuel cell is significantly impaired. Therefore, the above-described transformer 14 and selective oxidizer 15 are provided on the downstream side of the reformer 13, whereby the carbon monoxide concentration in the fuel gas can be appropriately reduced.
In the transformer 14, water vapor and carbon monoxide are shifted to hydrogen and carbon dioxide, and the concentration of carbon monoxide in the fuel gas is reduced.
In the selective oxidizer 15, a carbon monoxide selective oxidation reaction for changing carbon monoxide into carbon dioxide is performed, and the concentration of carbon monoxide in the fuel gas is further reduced.
In this way, a hydrogen-rich fuel gas having a carbon monoxide concentration of 10 ppm or less can be generated. When this hydrogen-rich fuel gas is used as a reaction gas of the fuel cell system, the hydrogen-rich fuel gas is supplied to the anode of a fuel cell (not shown), and power generation is performed in the fuel cell. In addition, the apparatus which can utilize the hydrogen produced | generated by the hydrogen production | generation apparatus 50 is not limited to a fuel cell system. For this reason, depending on the type of hydrogen utilization equipment, the installation of the transformer 14 and the selective oxidizer 15 may be omitted.

ところで、上述の水素生成装置50においては、適量の改質水を適時に供給できることが水素生成装置50の信頼性および耐久性にとって重要である。このため、図6に示すように、水素生成装置50には、水流量調整器20が設けられ、改質水が安定して適量(所定流量)、供給できるように調整されている。例えば、制御器30が、水流量調整器20を用いて、改質水が適量となるように、水供給器19のポンプ回転数を調整(制御)している。また、制御器30が、水流量調整器20を用いて、改質水が適量となるように、水供給器19の下流に設置されたコントロールバルブ(図示せず)の弁開度を調整(制御)してもよい。
なお、上述の改質水の適量とは、改質器13に供給される水分子と原料(炭素原子数)との比(以下、「S/C」と略す場合がある)を所定の値(例えば、「S/C」=3)に安定的に維持できる改質水量を指す。つまり、制御器30は、水流量調整器20を用いて、流量測定器18により測定された原料流量と予め設定された「S/C」の好適な範囲とから算出される改質水の好適な流量となるように、水供給器19による改質水の供給量を増減している。
特開2004−6093号公報
By the way, in the above-described hydrogen generator 50, it is important for the reliability and durability of the hydrogen generator 50 that an appropriate amount of reforming water can be supplied in a timely manner. For this reason, as shown in FIG. 6, the hydrogen generator 50 is provided with a water flow rate regulator 20, which is adjusted so that the reforming water can be supplied in an appropriate amount (predetermined flow rate) stably. For example, the controller 30 uses the water flow rate adjuster 20 to adjust (control) the pump rotation speed of the water supply device 19 so that the amount of reforming water becomes an appropriate amount. In addition, the controller 30 uses the water flow regulator 20 to adjust the valve opening degree of a control valve (not shown) installed downstream of the water supplier 19 so that the amount of reformed water becomes an appropriate amount ( Control).
The appropriate amount of the above-mentioned reforming water is a predetermined value of the ratio between the water molecules supplied to the reformer 13 and the raw material (number of carbon atoms) (hereinafter sometimes abbreviated as “S / C”). (For example, “S / C” = 3) refers to the amount of reforming water that can be stably maintained. In other words, the controller 30 uses the water flow regulator 20 to adjust the reforming water calculated from the raw material flow rate measured by the flow rate measuring device 18 and a pre-set “S / C” suitable range. The amount of reforming water supplied by the water supply unit 19 is increased or decreased so that the flow rate becomes high.
JP 2004-6093 A

上述のとおり、改質器13での水蒸気改質反応の適切な進行には、「S/C」が目標値通りになっていることが不可欠である。例えば、水供給器19のエアがみや故障等の原因により、改質器13において改質水不足(改質器13における「S/C」がその目標値よりも低い状態)になると、改質器13の運転継続中に余剰な原料の熱分解が起こり、原料中の炭素成分が析出する。その結果、改質触媒に炭素が付着して、改質触媒の触媒劣化を招き、水素生成装置50の耐久性に悪影響を与える。
また、「S/C」が低下すると、改質器13での水素の生成量が低下するので、燃料電池システムにおいて様々な不都合が生じる。
例えば、「S/C」の低下により、燃料ガス中の一酸化炭素濃度が上昇して、水素生成装置の信頼性が低下する。また、「S/C」の低下により、燃料電池の発電に必要な水素が供給されず、燃料電池の発電量が低下して、燃料電池の発電停止に至る場合がある。その結果、燃料電池システム全体の信頼性も低下する。
そこで、「S/C」の低下に起因する様々な不都合を防止する方策として、改質水の流量をモニタできる改質水流量計の設置が想定される。これにより、改質水流量計の測定値が改質水流量の目標値からずれた場合、改質水の供給異常報知や原料の強制的な供給停止を行えると期待できる。
As described above, in order for the steam reforming reaction to proceed appropriately in the reformer 13, it is indispensable that “S / C” is equal to the target value. For example, when the reformer 13 is short of reforming water (“S / C” in the reformer 13 is lower than its target value) due to air stains or failure of the water supply unit 19, the reformer During the operation of No. 13, excessive pyrolysis of the raw material occurs, and the carbon component in the raw material is deposited. As a result, carbon adheres to the reforming catalyst, causing catalyst deterioration of the reforming catalyst and adversely affecting the durability of the hydrogen generator 50.
Further, when “S / C” decreases, the amount of hydrogen generated in the reformer 13 decreases, which causes various inconveniences in the fuel cell system.
For example, the decrease in “S / C” increases the concentration of carbon monoxide in the fuel gas, thereby reducing the reliability of the hydrogen generator. In addition, due to the decrease in “S / C”, hydrogen necessary for power generation of the fuel cell may not be supplied, and the amount of power generation of the fuel cell may decrease, leading to the power generation stop of the fuel cell. As a result, the reliability of the entire fuel cell system also decreases.
Therefore, as a measure for preventing various inconveniences caused by the decrease in “S / C”, it is assumed that a reforming water flow meter capable of monitoring the reforming water flow rate is installed. As a result, when the measured value of the reforming water flow meter deviates from the target value of the reforming water flow rate, it can be expected that the reforming water supply abnormality notification or the forced supply stop of the raw material can be performed.

しかしながら、上述の改質水流量計を設置すると、検討の結果、改質水中に混合または溶存している物質が改質水流量計に付着することが分かった。また、改質水の溶存酸素を原因とする改質水流量計の錆び等から生じる生成物が付着することも分かった。よって、改質水流量計を用いても、改質水流量計の測定値自体が改質水の実際の流量値からずれて、改質水の測定の信頼性を担保できない可能性がある。最悪、改質水流量計の故障に至る場合もある。このような場合には、改質水流量計において改質水の供給異常を適切に判定できず、結局のところ、「S/C」の低下により、上述の改質触媒での炭素析出による触媒劣化の進行などを招く。つまり、改質水流量計の設置では、改質器に供給される水分子と原料(炭素原子数)との比のずれに起因する様々な不都合防止に適切に対応できず、その結果、水素生成装置の信頼性や耐久性を損なうことがある。   However, when the above-described reforming water flow meter is installed, as a result of investigation, it has been found that substances mixed or dissolved in the reforming water adhere to the reforming water flow meter. It was also found that the product resulting from the rust of the reforming water flow meter due to the dissolved oxygen of the reforming water adheres. Therefore, even if the reforming water flow meter is used, there is a possibility that the measured value of the reforming water flow meter itself deviates from the actual flow rate value of the reforming water, so that the reliability of the reforming water measurement cannot be ensured. In the worst case, the reforming water flow meter may fail. In such a case, the reforming water flow meter cannot properly determine the supply abnormality of the reforming water, and eventually, the catalyst due to the carbon deposition in the above reforming catalyst due to the decrease in “S / C”. Incurs deterioration. In other words, the installation of the reforming water flow meter cannot appropriately cope with various inconvenience prevention due to the difference in the ratio between the water molecules supplied to the reformer and the raw material (number of carbon atoms). The reliability and durability of the generator may be impaired.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、改質器に供給される水分子と原料(炭素原子数)との比のずれに起因する不都合を適切に防止でき、信頼性および耐久性に優れた水素生成装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and can appropriately prevent inconvenience caused by a deviation in the ratio of water molecules and raw materials (number of carbon atoms) supplied to the reformer, and is reliable. And it aims at providing the hydrogen generator excellent in durability.

また、本発明は、このような水素生成装置を備えた燃料電池システムを提供することも目的とする。   Another object of the present invention is to provide a fuel cell system equipped with such a hydrogen generator.

上記課題を解決するため、本発明は、原料と水を用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器と、前記原料を前記改質器に供給する原料供給器と、前記改質器に供給される原料の流量を測定する流量測定器と、前記水を前記改質器に供給する水供給器と、制御器と、を備え、前記制御器は、前記流量測定器の検出値に基づいて前記原料供給器の操作量をフィードバック制御するとともに、前記原料の前記改質器への供給中において、前記改質器に前記水の供給が開始された以降の前記改質器に供給される水の流量の計測値ではなく前記原料供給器の操作量に基づいて、前記水の供給異常報知、または、前記原料の前記改質器への供給停止を行う、水素生成装置を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides a reformer that generates a hydrogen-containing gas by a reforming reaction using a raw material and water, a raw material supplier that supplies the raw material to the reformer, and the reforming A flow rate measuring device for measuring the flow rate of the raw material supplied to the vessel, a water supply unit for supplying the water to the reformer, and a controller, wherein the controller is a detection value of the flow rate measuring device. The feedback control of the operation amount of the raw material supply device is performed based on the above, and the supply of the water to the reformer after the supply of water to the reformer is started during the supply of the raw material to the reformer Provided is a hydrogen generation device for notifying the supply abnormality of the water or stopping the supply of the raw material to the reformer based on the amount of operation of the raw material supplier instead of the measured value of the flow rate of water .

これにより、水流量計を用いずに、水流量計に比べて水に溶存した物質や酸素等による上述の劣化要因がなく信頼性や耐久性の高い原料流量計を用いて水の供給異常を検知するよう構成することで、水の供給異常に対して適切な対応を行えるので、水素生成装置の信頼性向上よび耐久性向上を図れる。
また、水検知器を用いずに、水の供給異常に適切に対応できるので、水素生成装置のコンパクト化および低コスト化も図れる。
As a result, without using a water flow meter, compared to a water flow meter, there is no deterioration factor due to substances dissolved in water, oxygen, etc. By configuring so as to detect, it is possible to appropriately cope with water supply abnormality, so that the reliability and durability of the hydrogen generator can be improved.
In addition, since the water supply abnormality can be appropriately dealt with without using the water detector, the hydrogen generator can be made compact and the cost can be reduced.

また、本発明の水素生成装置では、前記制御器は、前記水の供給開始以降の所定の時点における前記原料供給器の操作量が、第1閾値以下である場合、または、前記水の供給開始以降の所定の時点における前記原料供給器の操作量が、第2閾値以上である場合、前記水の供給異常報知、または、前記原料の前記改質器への供給停止を行ってもよい。
また、本発明の水素生成装置では、前記制御器は、前記水の供給開始以降の所定の期間における前記原料供給器の操作量の変化量が、第3閾値以上である場合、または、前記水の供給開始以降の所定の期間における前記原料供給器の操作量の変化量が、第4閾値以下である場合、前記水の供給異常報知、または、前記原料の前記改質器への供給停止を行ってもよい。
Moreover, in the hydrogen generator of the present invention, the controller is configured to start supplying water when the operation amount of the raw material supplier at a predetermined time after the start of supplying water is equal to or less than a first threshold value. When the operation amount of the raw material supplier at a predetermined time point after that is equal to or greater than the second threshold value, the water supply abnormality notification or the supply of the raw material to the reformer may be stopped.
In the hydrogen generator of the present invention, the controller may be configured such that when the amount of change in the operation amount of the raw material supplier in a predetermined period after the start of the supply of water is equal to or greater than a third threshold, When the amount of change in the manipulated variable of the raw material supplier in a predetermined period after the start of the supply is less than or equal to a fourth threshold value, the supply abnormality notification of the water or the supply of the raw material to the reformer is stopped. You may go.

これにより、原料供給器に外乱があった場合や原料供給器の操作量が経時的に変化した場合でも、改質水供給開始以降の操作量の変化量を用いて操作量の適切な相対的比較を行うことができる。
また、本発明の水素生成装置では、前記制御器は、前記水の供給開始以降の所定の期間における前記原料供給器の操作量の変化率が、第5閾値以上である場合、または、前記水の供給開始以降の所定の期間における前記原料供給器の操作量の変化率が、第6閾値以下である場合、前記水の供給異常報知、または、前記原料の前記改質器への供給停止を行ってもよい。
As a result, even when there is a disturbance in the raw material feeder or when the operation amount of the raw material supplier changes over time, the amount of change in the operation amount after the start of the supply of reforming water is used to appropriately adjust the operation amount. A comparison can be made.
Moreover, in the hydrogen generator of the present invention, the controller is configured such that when the change rate of the operation amount of the raw material supplier in a predetermined period after the start of the supply of water is equal to or greater than a fifth threshold, When the rate of change of the operation amount of the raw material supplier in a predetermined period after the start of supply is equal to or less than a sixth threshold, the abnormal supply of water or the supply stop of the raw material to the reformer is stopped. You may go.

これにより、原料供給器に外乱があった場合や原料供給器の操作量が経時的に変化した場合でも、改質水供給開始以降の操作量の変化率を用いて操作量の適切な相対的比較を行うことができる。   As a result, even when there is a disturbance in the raw material feeder or when the manipulated variable of the raw material feeder changes over time, an appropriate relative amount of manipulated variable can be obtained using the rate of change of the manipulated variable after the start of reforming water supply. A comparison can be made.

また、本発明の水素生成装置では、前記制御器は、前記流量測定器の検出値が、前記水の流量との関係において所定の目標値になるように前記原料供給器の操作量をフィードバック制御してもよい。   In the hydrogen generator of the present invention, the controller feedback-controls the operation amount of the raw material supplier so that the detected value of the flow rate measuring device becomes a predetermined target value in relation to the flow rate of the water. May be.

また、本発明の水素生成装置では、前記改質器の温度を検知する温度検知器を備え、前記制御器は、前記温度検知器の検知温度が第7閾値以下である場合の前記原料供給器の操作量を用いて、前記水の供給異常報知、または、前記原料の前記改質器への供給停止を行ってもよい。   The hydrogen generator of the present invention further includes a temperature detector that detects the temperature of the reformer, and the controller supplies the raw material supplier when the temperature detected by the temperature detector is equal to or lower than a seventh threshold value. The water supply abnormality notification or the supply of the raw material to the reformer may be stopped using the manipulated variable.

また、本発明の水素生成装置では、前記所定の時点または前記所定の期間を、前記水の供給開始以降において前記原料供給器から供給される原料の目標流量が一定に維持されている期間内に設定してもよい。   In the hydrogen generator of the present invention, the predetermined time point or the predetermined period is within a period in which the target flow rate of the raw material supplied from the raw material supplier is maintained constant after the start of the water supply. It may be set.

これにより、改質水の供給異常による操作量の変化を容易に把握できる。   Thereby, the change of the operation amount by abnormal supply of reforming water can be grasped easily.

また、仮に、上述の第7閾値を改質器内の改質触媒での原料の熱分解による炭素析出が起こる下限温度に設定すれば、改質器が当該温度に達する前に、改質水の供給異常に対して対応できるので、改質器の改質触媒の劣化の進行を適切に防止できる。また、改質器の昇温動作期間であれば、通常、原料供給器から供給される原料の目標流量を一定に維持しているので、好都合である。   Further, if the seventh threshold value is set to a lower limit temperature at which carbon deposition due to thermal decomposition of the raw material at the reforming catalyst in the reformer occurs, the reforming water is reduced before the reformer reaches the temperature. Therefore, it is possible to appropriately prevent the deterioration of the reforming catalyst of the reformer. Moreover, if it is the temperature raising operation | movement period of a reformer, since the target flow volume of the raw material normally supplied from a raw material supply device is maintained constant, it is convenient.

また、本発明は、上記記載の水素生成装置と、前記水素生成装置から供給される前記水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、を備える燃料電池システムを提供する。   The present invention also provides a fuel cell system comprising the hydrogen generator described above and a fuel cell that generates electric power using the hydrogen-containing gas supplied from the hydrogen generator.

これにより、信頼性および耐久性に優れた燃料電池システムが得られる。   Thereby, a fuel cell system excellent in reliability and durability can be obtained.

本発明によれば、改質器に供給される水分子と原料(炭素原子数)との比のずれに起因する不都合を適切に防止でき、信頼性および耐久性に優れた水素生成装置が得られる。   According to the present invention, it is possible to appropriately prevent inconvenience caused by a difference in the ratio between the water molecules supplied to the reformer and the raw material (the number of carbon atoms), and to obtain a hydrogen generator excellent in reliability and durability. It is done.

また、本発明によれば、このような水素生成装置を備えた燃料電池システムも得られる。   Moreover, according to this invention, the fuel cell system provided with such a hydrogen generator is also obtained.

以下、本発明の好ましい実施の形態1、2および3について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, preferred embodiments 1, 2 and 3 of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1の水素生成装置の構成例を示したブロック図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of the hydrogen generator according to Embodiment 1 of the present invention.

図1に示した水素生成装置50Aのハードウェア構成は、図6に示した従来の水素生成装置50のハードウェア構成と同じである。よって、従来の水素生成装置50の各構成要素に対応する本実施形態の水素生成装置50Aの構成要素には、図6に用いた符号と同一の符号を付し、水素生成装置50Aの構成の説明については、適宜、省略ないし略記する。   The hardware configuration of the hydrogen generator 50A shown in FIG. 1 is the same as the hardware configuration of the conventional hydrogen generator 50 shown in FIG. Accordingly, the components of the hydrogen generator 50A of the present embodiment corresponding to the components of the conventional hydrogen generator 50 are assigned the same reference numerals as those used in FIG. The description will be omitted or abbreviated as appropriate.

つまり、本実施形態の水素生成装置50Aについては、制御器30Aの記憶部(ROMなどの内部メモリ;図示せず)に、原料供給器17の操作量を用いた改質水の供給異常判定/対応プログラム(後述)が記憶されている点で、当該プログラムが記憶部に記憶されていない従来の水素生成装置50と区別されるが、ハードウェア上、従来の水素生成装置50をそのまま用いることができる。   That is, for the hydrogen generator 50A of this embodiment, the reforming water supply abnormality determination using the operation amount of the raw material supplier 17 is performed in the storage unit (an internal memory such as a ROM; not shown) of the controller 30A. Although the corresponding program (described later) is stored, it is distinguished from the conventional hydrogen generator 50 in which the program is not stored in the storage unit. However, the conventional hydrogen generator 50 is used as it is in hardware. it can.

なお、制御器30Aは、マイクロプロセッサなどからなり、単独の制御部(マイクロプロセッサ)により構成される他、複数の制御部が協働して水素生成装置50Aの制御を実行する制御部群により構成されてもよい。   The controller 30A includes a microprocessor and the like, and includes a single control unit (microprocessor), and also includes a control unit group that controls the hydrogen generator 50A in cooperation with a plurality of control units. May be.

次に、本実施形態の水素生成装置50Aの動作例を説明する。   Next, an operation example of the hydrogen generator 50A of the present embodiment will be described.

水素生成装置50Aは、制御器30Aからの運転開始信号(制御信号)により起動するように構成され、制御器30Aからの運転停止信号(制御信号)により停止するように構成されている。   The hydrogen generator 50A is configured to be started by an operation start signal (control signal) from the controller 30A, and is configured to be stopped by an operation stop signal (control signal) from the controller 30A.

この水素生成装置50Aは、水素生成装置50Aの現在の運転状態(例えば起動中や停止中など)をユーザに報知する手段(例えば、運転状態表示部;図示せず)を備えてもよい。これにより、制御器30Aからの上述の制御信号に基づいて、水素生成装置50Aの現在の運転状態を運転状態表示部に表示できる他、制御器30Aは、後述のとおり、この運転状態表示部を用いて、改質水の供給異常の報知を行うこともできる。   The hydrogen generator 50A may include means (for example, an operation state display unit; not shown) for notifying the user of the current operation state (for example, starting or stopping) of the hydrogen generator 50A. Thereby, based on the above-described control signal from the controller 30A, the current operation state of the hydrogen generator 50A can be displayed on the operation state display unit, and the controller 30A can display the operation state display unit as described later. It is also possible to notify the supply abnormality of reforming water.

水素生成装置50Aの起動時に、原料供給器17により原料が改質器13に供給され、水供給器19により改質水が改質器13に供給される。この場合、制御器30Aは、図2(a)に示すように、流量測定器18により測定された原料流量(検出値)が、制御器30Aの記憶部に記憶されている目標流量になるよう、原料供給器17の操作量をフィードバック制御している。   When the hydrogen generator 50A is activated, the raw material supplier 17 supplies the raw material to the reformer 13, and the water supply device 19 supplies the reformed water to the reformer 13. In this case, as shown in FIG. 2A, the controller 30A causes the raw material flow rate (detected value) measured by the flow rate measuring device 18 to be the target flow rate stored in the storage unit of the controller 30A. The operation amount of the raw material supplier 17 is feedback-controlled.

本実施形態では、原料供給器17(ブースタポンプ)の操作量として、原料供給器17に給電される直流電圧(以下、「電圧」と略す)を用いることができる。つまり、原料供給器17(ブースタポンプ)の出力調整用の電圧が所定の調整範囲(例えば1.0〜5.0Vの範囲)において変化すると、原料供給器17から吐出する原料流量(制御量)を変えることができるので、原料供給器17から吐出する原料流量を目標流量に一致させるよう、上述の電圧をフィードバック制御の操作量としている。これにより、水素生成装置50Aにおいて、原料供給器17から吐出する原料流量を乱す何等かの外乱が生じても、改質器13に適量の原料を安定的に供給できる。   In the present embodiment, a DC voltage (hereinafter, abbreviated as “voltage”) supplied to the raw material supplier 17 can be used as an operation amount of the raw material supplier 17 (booster booster pump). That is, when the voltage for adjusting the output of the raw material supplier 17 (booster pump) changes in a predetermined adjustment range (for example, a range of 1.0 to 5.0 V), the raw material flow rate (control amount) discharged from the raw material supplier 17 Therefore, the above-described voltage is used as an operation amount for feedback control so that the raw material flow rate discharged from the raw material supplier 17 matches the target flow rate. Thereby, in the hydrogen generator 50A, even if any disturbance occurs that disturbs the flow rate of the raw material discharged from the raw material supplier 17, an appropriate amount of raw material can be stably supplied to the reformer 13.

なお、上述の電圧調整範囲は、原料供給器17の制御系により異なるので、この電圧調整範囲は、原料供給器の制御系に基づいて適宜、選択される。   Since the voltage adjustment range described above varies depending on the control system of the raw material supplier 17, the voltage adjustment range is appropriately selected based on the control system of the raw material supplier.

また、本実施形態では、原料供給器17に給電される電圧を制御器30Aによるフィードバック制御の操作量としているが、制御対象(原料供給器17)の構成に依存して当該操作量は適宜、改変される。例えば、制御器30Aによるフィードバック制御の操作量は、上述の電圧の他、原料供給器17に与える電流であってもよい。また、原料供給器17に交流電力が給電される場合、制御器30Aによるフィードバック制御の操作量は、当該交流電力の周波数やデューティ比であってもよい。更に、原料供給器17の吐出原料流量をコントロールバルブにより調整する場合には、制御器30Aによるフィードバック制御の操作量は、当該バルブの開度であってもよい。   Further, in this embodiment, the voltage supplied to the raw material supplier 17 is the operation amount of feedback control by the controller 30A, but the operation amount is appropriately determined depending on the configuration of the control target (raw material supplier 17). Will be modified. For example, the operation amount of the feedback control by the controller 30A may be a current supplied to the raw material supplier 17 in addition to the voltage described above. When AC power is supplied to the raw material supplier 17, the operation amount of feedback control by the controller 30A may be the frequency or duty ratio of the AC power. Furthermore, when the discharge raw material flow rate of the raw material supplier 17 is adjusted by the control valve, the operation amount of the feedback control by the controller 30A may be the opening degree of the valve.

また、制御器30Aは、流量測定器18により測定された原料流量と予め制御器30Aに記憶された「S/C」の好適な範囲とから算出される改質水供給量となるように水供給器19の動作(水流量調整器20の出力)を制御している。これにより、改質器13には適量の改質水が供給され、上述のとおり、改質器13内において原料および改質水を用いた改質触媒での水蒸気改質反応が進行する。この時、制御器30Aは、原料の一部をバーナ16に送り、原料をバーナ16で燃焼させる。これにより、改質触媒の改質反応に必要な熱量が賄える。また、制御器30Aは、改質器13から排出された燃料ガスを変成器14および選択酸化器15の順に送り、変成器14のシフト反応および選択酸化器15の一酸化炭素選択酸化反応を適切に進行できるよう、変成器14および選択酸化器15の動作を制御しているが、これらの動作は公知なので、詳細な説明は省略する。   Further, the controller 30A controls the water so that the reforming water supply amount is calculated from the raw material flow rate measured by the flow rate measuring device 18 and a suitable range of “S / C” stored in the controller 30A in advance. The operation of the feeder 19 (the output of the water flow regulator 20) is controlled. As a result, an appropriate amount of reforming water is supplied to the reformer 13, and the steam reforming reaction with the reforming catalyst using the raw material and the reforming water proceeds in the reformer 13 as described above. At this time, the controller 30 </ b> A sends a part of the raw material to the burner 16 and combusts the raw material in the burner 16. Thereby, the amount of heat necessary for the reforming reaction of the reforming catalyst can be covered. Further, the controller 30A sends the fuel gas discharged from the reformer 13 in the order of the transformer 14 and the selective oxidizer 15, and appropriately performs the shift reaction of the transformer 14 and the carbon monoxide selective oxidation reaction of the selective oxidizer 15. Although the operations of the transformer 14 and the selective oxidizer 15 are controlled so that the operation can proceed, the detailed description is omitted because these operations are known.

以上の制御器30Aによる水素生成装置50Aの動作制御により、水素生成装置50Aでは、燃料電池用の水素リッチな燃料ガスを生成できる。   By the operation control of the hydrogen generator 50A by the controller 30A, the hydrogen generator 50A can generate hydrogen-rich fuel gas for the fuel cell.

ここで、上述のとおり、改質器13での改質反応には、「S/C」の好適な範囲があり、「S/C」が最低でも2.0程度必要となる。「S/C」が2.0未満となった状態において、改質器13の改質触媒がバーナ16により加熱され、改質触媒の水蒸気改質反応が進行すると、改質器13は水不足に陥る。その結果、改質触媒において原料の分解が起こり、炭素が析出する。改質触媒が炭素に覆われると、改質触媒の性能は低下して、充分な量の燃料ガスを生成できない。   Here, as described above, the reforming reaction in the reformer 13 has a suitable range of “S / C”, and “S / C” needs to be about 2.0 at a minimum. In a state where “S / C” is less than 2.0, when the reforming catalyst of the reformer 13 is heated by the burner 16 and the steam reforming reaction of the reforming catalyst proceeds, the reformer 13 becomes short of water. I fall. As a result, the raw material is decomposed in the reforming catalyst, and carbon is deposited. When the reforming catalyst is covered with carbon, the performance of the reforming catalyst deteriorates and a sufficient amount of fuel gas cannot be generated.

また、本実施形態では、改質器13の水蒸気改質反応において使用されずに残った水蒸気を変成器14でのシフト反応に用いるように構成されている。この場合、「S/C」が2.0未満となった状態では、変成器14に供給できる水量が低下する。すると、変成器14では、燃料ガス中の一酸化炭素を充分に低減できなくなる。燃料電池にこのような燃料ガスを供給した場合は、燃料ガス中の一酸化炭素により燃料電池の触媒が被毒され、燃料電池は適切な発電を行えない。但し、改質器13に供給された水蒸気(改質水)のうち、改質反応に使用されなかった分を変成器14に供給できるように構成しているが、燃料電池システム100の水供給系はこれに限らない。例えば、水供給器19と改質器13との間の供給経路を分岐することにより、変成器14に改質器13とは別個に水を供給してもよい。また、改質器13への水供給系とは完全に別系統の水供給系を用いて、変成器14に水を供給してもよい。   In the present embodiment, the steam remaining without being used in the steam reforming reaction of the reformer 13 is used for the shift reaction in the transformer 14. In this case, when “S / C” is less than 2.0, the amount of water that can be supplied to the transformer 14 decreases. Then, the transformer 14 cannot sufficiently reduce carbon monoxide in the fuel gas. When such fuel gas is supplied to the fuel cell, the catalyst of the fuel cell is poisoned by carbon monoxide in the fuel gas, and the fuel cell cannot perform appropriate power generation. However, the steam (reformed water) supplied to the reformer 13 is configured to be able to supply to the transformer 14 the portion not used for the reforming reaction. The system is not limited to this. For example, water may be supplied to the transformer 14 separately from the reformer 13 by branching the supply path between the water supplier 19 and the reformer 13. Further, water may be supplied to the transformer 14 using a water supply system that is completely different from the water supply system to the reformer 13.

一方、改質水の供給量がその目標値より多くなり過ぎても、以下のような不都合がある。「S/C」がその好適な範囲の上限を超えると、改質器13において改質水を水蒸気に蒸発するに必要な熱量が増加するので、改質器13の効率が低下する。また、改質触媒の水蒸気改質反応に使用されない過剰な水蒸気が結露すると、改質触媒が水濡れの状態となり、改質触媒の性能が劣化する。更に、改質器13に水が多量に残ったまま停止することにより、次回の水素生成装置50Aの起動時において改質器13の温度の速やかな上昇が阻害され、その結果、水素生成装置50Aの起動時間が長くなる。   On the other hand, even if the supply amount of the reforming water exceeds the target value, there are the following disadvantages. When “S / C” exceeds the upper limit of the preferable range, the amount of heat necessary for evaporating the reformed water into steam in the reformer 13 increases, so the efficiency of the reformer 13 decreases. Further, when excessive steam that is not used in the steam reforming reaction of the reforming catalyst is condensed, the reforming catalyst becomes wet and the performance of the reforming catalyst is deteriorated. Further, by stopping the reformer 13 with a large amount of water remaining, the rapid increase in the temperature of the reformer 13 is inhibited at the next start-up of the hydrogen generator 50A. As a result, the hydrogen generator 50A The startup time of becomes longer.

以上の理由により、本実施形態では、制御器30Aは、改質器13に供給された改質水の供給量を「S/C=3.0」(上述の「S/C」=2.0に対して余裕度を加味)となるよう、水供給器7の動作を制御している。   For the above reason, in this embodiment, the controller 30A sets the supply amount of the reforming water supplied to the reformer 13 to “S / C = 3.0” (the above-mentioned “S / C” = 2. The operation of the water supply device 7 is controlled so that the margin is 0).

但し、水素生成装置50Aから送出される水素リッチな燃料ガスが、当該水素利用機器で求められる仕様を満たせば、改質器13において、必ずしも上述の「S/C」の目標値に設定される必要はない。   However, if the hydrogen-rich fuel gas delivered from the hydrogen generator 50A satisfies the specifications required for the hydrogen-using device, the reformer 13 is not necessarily set to the target value of “S / C” described above. There is no need.

ここで、水供給器19において、例えば、エアがみやゴミがみが発生すると、水供給器19により改質器13に適量(正規供給量)の改質水を供給できないと考えられる。つまり、水供給器19の通常条件と同一の駆動条件により、水供給器7を動かしても、改質器13に供給される改質水の供給量が目標値から外れることがある。その結果、改質水の供給不足により、余剰な原料の熱分解に起因した改質触媒での炭素析出が起こり、改質触媒の性能が劣化する場合がある。また、改質水の過剰な供給継続により、改質器13の効率が低下する場合や改質触媒の水濡れ基づく改質触媒の性能が劣化する場合もある。   Here, in the water supply device 19, for example, if air or dust is generated, it is considered that an appropriate amount (regular supply amount) of reforming water cannot be supplied to the reformer 13 by the water supply device 19. That is, even if the water supply unit 7 is moved under the same driving conditions as the normal conditions of the water supply unit 19, the supply amount of the reforming water supplied to the reformer 13 may deviate from the target value. As a result, due to insufficient supply of reforming water, carbon deposition on the reforming catalyst may occur due to thermal decomposition of excess raw materials, and the performance of the reforming catalyst may deteriorate. In addition, there are cases where the efficiency of the reformer 13 decreases due to excessive supply of reforming water, and the performance of the reforming catalyst based on the wetness of the reforming catalyst may deteriorate.

そこで、本実施形態では、制御器30Aが、原料供給器17の操作量に基づいて改質器13への改質水の供給異常に対して適切な判定および対応を実行できることを特徴としている。   Therefore, the present embodiment is characterized in that the controller 30 </ b> A can appropriately perform determination and response to abnormal supply of reforming water to the reformer 13 based on the operation amount of the raw material supplier 17.

以下、本実施形態の特徴部である、改質水の供給異常の判定および改質水の供給異常時の対応について詳しく説明する。   Hereinafter, the determination of the reforming water supply abnormality and the response when the reforming water supply is abnormal, which are characteristic parts of the present embodiment, will be described in detail.

なお、制御器30Aの記憶部には、改質水の供給異常判定/対応プログラムが記憶されており、当該プログラムが、水素生成装置50Aの運転の適時に制御器30AのCPUに読み込まれ、以下に述べる改質水の供給異常の判定および対応を水素生成装置50Aの各機器を制御しながら遂行する。   The storage unit of the controller 30A stores a reforming water supply abnormality determination / response program, which is read by the CPU of the controller 30A at an appropriate time for operation of the hydrogen generator 50A. The determination and response of the reforming water supply abnormality described in the above are performed while controlling each device of the hydrogen generator 50A.

図3は、改質器への改質水供給正常時の制御器による原料供給器の操作量を、改質器への改質水供給異常時(改質水流量:ゼロ)の制御器による原料供給器の操作量との比較において示した図である。   FIG. 3 shows the amount of operation of the raw material supplier by the controller when the reforming water supply to the reformer is normal, by the controller when the reforming water supply to the reformer is abnormal (reforming water flow rate: zero). It is the figure shown in comparison with the operation amount of a raw material supply device.

まず、改質水が改質器13に正常に供給される場合の原料供給器17の操作量の変化について述べる。   First, a change in the operation amount of the raw material supplier 17 when the reforming water is normally supplied to the reformer 13 will be described.

制御器30Aは、図3の白丸印(○)で示した一定の流量(ここでは、1.5NLM)の原料が改質器13に供給されるように、原料供給器17の操作量をフィードバック制御している。なお、この原料流量は、図1に示した流量測定器18により測定(モニタ)されている。この場合、図3の黒菱形印(◆)で示すように、制御器30Aは、原料流量と予め設定された「S/C」=3.0とから算出される改質水の供給量となるように、水供給器7を用いて改質水の改質器13への供給量を制御している。   The controller 30A feeds back the operation amount of the raw material supplier 17 so that the raw material at a constant flow rate (here, 1.5 NLM) indicated by white circles (◯) in FIG. I have control. The raw material flow rate is measured (monitored) by the flow rate measuring device 18 shown in FIG. In this case, as indicated by the black diamonds (♦) in FIG. 3, the controller 30A determines the supply amount of reforming water calculated from the raw material flow rate and the preset “S / C” = 3.0. Thus, the supply amount of the reforming water to the reformer 13 is controlled using the water supplier 7.

そして、水供給器7により改質水の供給開始がなされると、改質器13では、改質水蒸発により水蒸気が発生するので、改質器13の内圧が上昇する。このような改質器13の内力上昇は、改質器13に供給される原料流量を低下させる方向に作用するが、上述のとおり、制御器30Aは、流量測定器18により測定された原料流量を、制御器30Aの記憶部に記憶された原料の目標流量(ここでは、1.5NLM)となるように、原料供給器17の操作量をフィードバック制御している。よって、制御器30Aにより制御される原料供給器17の操作量は、図3の黒四角印(■)に示すように、改質器13に改質水の供給が開始された以降の時間の経過(改質器13の内圧上昇)と共に増加する。これにより、流量測定器18により測定される原料流量を一定に保つことができる。   Then, when the supply of reforming water is started by the water supplier 7, the reformer 13 generates steam due to the reforming water evaporation, so that the internal pressure of the reformer 13 increases. Such an increase in internal force of the reformer 13 acts in the direction of decreasing the raw material flow rate supplied to the reformer 13, but as described above, the controller 30 </ b> A has the raw material flow rate measured by the flow rate measuring device 18. The feedback control is performed on the operation amount of the raw material supplier 17 so that the target flow rate of raw material (here, 1.5 NLM) stored in the storage unit of the controller 30A is obtained. Therefore, the operation amount of the raw material supplier 17 controlled by the controller 30A is equal to the time after the start of the supply of reforming water to the reformer 13, as indicated by the black squares (■) in FIG. It increases with time (internal pressure rise of the reformer 13). Thereby, the raw material flow rate measured by the flow rate measuring device 18 can be kept constant.

なお、本実施形態では、原料流量を1.5NLMに保つように、原料供給器17の操作量をフィードバック制御されているが、必ずしも本実施形態と同じ流量を用いなくてもよく、水素生成装置の特性に適した原料流量であれば他の値であってもよい。   In this embodiment, the operation amount of the raw material supplier 17 is feedback controlled so as to keep the raw material flow rate at 1.5 NLM. However, the same flow rate as in this embodiment may not be used, and the hydrogen generator Other values may be used as long as the raw material flow rate is suitable for the above characteristics.

次に、改質水が改質器13に全く供給されていない場合(改質水の供給異常の一例)の原料供給器17の操作量の変化について述べる。   Next, a change in the operation amount of the raw material supplier 17 when no reforming water is supplied to the reformer 13 (an example of abnormal reforming water supply) will be described.

改質器13に供給される改質水が正規供給量よりも少ない場合には、改質器13内での水蒸気の生成量が低下する。すると、改質器13の内圧も、改質水が正常に供給される場合よりも低くなる。その結果、制御器30Aによる原料供給器17の操作量が、改質水の供給量が正常である場合に比べて低くなる。   When the reforming water supplied to the reformer 13 is less than the normal supply amount, the amount of steam generated in the reformer 13 decreases. Then, the internal pressure of the reformer 13 is also lower than when the reforming water is normally supplied. As a result, the amount of operation of the raw material supplier 17 by the controller 30A becomes lower than when the amount of reforming water supplied is normal.

図3では、極端な例として、改質水が改質器13に全く供給されていない場合(改質水流量がゼロの場合)の原料供給器17の操作量のプロファイルが例示されている。この場合、図3の黒三角印(▲)で示すように、原料供給器17の操作量がほぼ一定のままとなる。   FIG. 3 illustrates, as an extreme example, a profile of the operation amount of the raw material supplier 17 when no reforming water is supplied to the reformer 13 (when the reforming water flow rate is zero). In this case, as shown by the black triangle (▲) in FIG. 3, the operation amount of the raw material supplier 17 remains substantially constant.

以上に述べた如く、改質水の供給が正常な場合と異常に少ない場合とにおける原料供給器17の操作量の差異に基づいて、制御器30Aは、改質水の供給異常を判定できる。この改質水の供給異常判定技術は、以上のとおり、改質水の供給量の変化と原料供給器17の操作量の変化との間の相関に着目してはじめて案出できたものである。つまり、本異常判定技術では、図2(b)に示すように、「原料流量の取得」→「制御演算」→「操作量の出力」→「原料流量の取得」→・・・の如く流量測定器18の検出値(原料流量)に基づいて原料供給器17の操作量のフィードバック制御がなされる際に、この操作量が制御器30Aに取得され、操作量検知タイミング(詳細は後述)において上述の操作量に基づいて改質水の供給異常判定がなされている。   As described above, the controller 30A can determine the supply abnormality of the reforming water based on the difference in the operation amount of the raw material supplier 17 between the case where the supply of the reforming water is normal and the case where it is abnormally low. As described above, this reforming water supply abnormality determination technique has been devised for the first time by paying attention to the correlation between the change in the supply amount of the reforming water and the change in the operation amount of the raw material supplier 17. . That is, in this abnormality determination technique, as shown in FIG. 2 (b), the flow rate is as follows: "Acquisition of raw material flow rate" → "Control calculation" → "Output of manipulated variable" → "Obtainment of raw material flow rate" When feedback control of the operation amount of the raw material supplier 17 is performed based on the detection value (raw material flow rate) of the measuring device 18, this operation amount is acquired by the controller 30A, and at the operation amount detection timing (details will be described later). Based on the above operation amount, the supply abnormality determination of the reforming water is made.

この場合、本実施形態では、図3に示すように、原料供給器17の操作量の閾値(第1閾値;後述)が設定されている。そして、制御器30Aは、操作量検知タイミングにおいて、当該操作量が第1閾値以下である場合(例えば、図3の操作量Aの場合)に、改質水の供給異常(ここでは、改質水の供給不足)であると判定する。   In this case, in this embodiment, as shown in FIG. 3, a threshold value (first threshold value; described later) of the operation amount of the raw material supplier 17 is set. Then, at the operation amount detection timing, when the operation amount is equal to or less than the first threshold (for example, in the case of the operation amount A in FIG. 3), the controller 30 </ b> A supplies reforming water (in this case, reforming). It is determined that the water supply is insufficient.

逆に、制御器30Aは、操作量検知タイミングにおいて、当該操作量が第1閾値を越える場合(例えば、図3の操作量Bの場合)に、改質水の供給異常でないと判定する。   Conversely, the controller 30A determines that there is no abnormal supply of reforming water when the manipulated variable exceeds the first threshold (for example, manipulated variable B in FIG. 3) at the manipulated variable detection timing.

また、本実施形態では、制御器30Aが、改質水の供給に異常があると判定した場合、制御器30Aは、改質水の供給異常処理動作がなされるよう、水素生成装置50Aの動作を制御する。   Further, in this embodiment, when the controller 30A determines that there is an abnormality in the supply of reforming water, the controller 30A operates the hydrogen generator 50A so that the reforming water supply abnormality processing operation is performed. To control.

例えば、制御器30Aは、適宜の報知装置(例えば、運転状態表示装置やアラーム)を用いて改質水の供給が異常である旨をユーザに報知してもよい。これにより、ユーザが改質水の供給異常を素早く察知できるので、改質水の供給異常に対して迅速な復帰を図れる。また、制御器30Aは、原料供給器17を用いて改質器13への原料供給を強制的に停止してもよい。これにより、改質水が供給不足である場合、改質触媒での余剰原料熱分解による炭素析出を適切に防止できる。   For example, the controller 30A may notify the user that the supply of reforming water is abnormal using an appropriate notification device (for example, an operation state display device or an alarm). As a result, the user can quickly detect the supply abnormality of the reforming water, so that a quick return to the supply abnormality of the reforming water can be achieved. The controller 30 </ b> A may forcibly stop the raw material supply to the reformer 13 using the raw material supplier 17. Thereby, when the reforming water is insufficiently supplied, carbon deposition due to excessive raw material pyrolysis at the reforming catalyst can be appropriately prevented.

また、ここでは、図3に示すように、上述の第1閾値として、改質水供給正常時に1.5NLMの原料を改質器13に送る場合に想定される操作量の定常値(操作量B)よりも10%程度低い数値が用いられている。但し、このような異常判定の基準となる操作量(第1閾値)は、水素生成装置の構成、制御器30Aの制御性、および、設計上の余裕度などによって異なるので、必ずしも本実施形態と同じ数値を用いなくてもよく、このような事項に適合する他の値であってもよい。   Further, here, as shown in FIG. 3, as the above-mentioned first threshold value, a steady value (operation amount) of an operation amount assumed when a 1.5 NLM raw material is sent to the reformer 13 when the reforming water supply is normal. A numerical value lower by about 10% than B) is used. However, the operation amount (first threshold value) serving as a reference for such abnormality determination varies depending on the configuration of the hydrogen generator, the controllability of the controller 30A, the design margin, and the like, and therefore is not necessarily different from that of the present embodiment. The same numerical value may not be used, and other values that meet such a matter may be used.

次に、水素生成装置50Aの改質器13に、改質水が過剰に供給されている場合(改質水の供給異常の他の例)の原料供給器17の操作量の変化について述べる。   Next, a change in the operation amount of the raw material supplier 17 when the reforming water is excessively supplied to the reformer 13 of the hydrogen generator 50A (another example of the reforming water supply abnormality) will be described.

改質器13に供給される改質水が正規供給量よりも多い場合には、改質器13内での水蒸気の生成量が必要以上の量となる。すると、改質器13の内圧も、改質水の供給が正常な場合よりも高くなる。その結果、制御器30Aによる原料供給器17の操作量が、改質水の供給が正常な場合に比べて高くなる。なお、この場合の原料供給器17の操作量プロファイルの図示は省略する。   When the reforming water supplied to the reformer 13 is larger than the normal supply amount, the amount of water vapor generated in the reformer 13 is more than necessary. Then, the internal pressure of the reformer 13 also becomes higher than when the supply of reforming water is normal. As a result, the amount of operation of the raw material supplier 17 by the controller 30A becomes higher than when the supply of reforming water is normal. In addition, illustration of the operation amount profile of the raw material supply device 17 in this case is omitted.

以上に述べた如く、改質水の供給が正常な場合と異常に多い場合とにおける原料供給器17の操作量の差異に基づいて、制御器30Aは、改質水の供給異常を判定できる。
本異常判定技術では、図2(b)に示すように、「原料流量の取得」→「制御演算」→「操作量の出力」→「原料流量の取得」→・・・の如く流量測定器18の検出値(原料流量)に基づいて原料供給器17の操作量のフィードバック制御がなされる際に、この操作量が制御器30Aに取得され、操作量検知タイミング(詳細は後述)において上述の操作量に基づいて改質水の供給異常判定がなされている。
As described above, the controller 30A can determine the supply abnormality of the reforming water based on the difference in the operation amount of the raw material supplier 17 between when the reforming water supply is normal and when it is abnormally large.
In this abnormality determination technique, as shown in FIG. 2 (b), a flow rate measuring instrument such as “Acquisition of raw material flow rate” → “Control calculation” → “Output of operation amount” → “Acquisition of raw material flow rate” →. When feedback control of the operation amount of the material supply unit 17 is performed based on the detected value (material flow rate) of 18, the operation amount is acquired by the controller 30A, and the operation amount is detected at the operation amount detection timing (details will be described later). An abnormal supply of reforming water is determined based on the operation amount.

この場合、本実施形態では、図3に示すように、原料供給器17の操作量の閾値(第2閾値;後述)が設定されている。そして、制御器30Aは、操作量検知タイミングにおいて、当該操作量が第2閾値以上である場合に、改質水の供給異常(ここでは、改質水の供給過剰)であると判定する。   In this case, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, a threshold value (second threshold value; described later) of the operation amount of the raw material supplier 17 is set. Then, at the operation amount detection timing, the controller 30A determines that the supply of reforming water is abnormal (in this case, excessive supply of reforming water) when the operation amount is equal to or greater than the second threshold value.

逆に、制御器30Aは、操作量検知タイミングにおいて、当該操作量が第2閾値未満である場合に、改質水の供給異常でないと判定する。   Conversely, the controller 30A determines that there is no abnormal supply of reforming water when the manipulated variable is less than the second threshold at the manipulated variable detection timing.

また、本実施形態では、制御器30Aが、改質水の供給に異常があると判定した場合、制御器30Aは、改質水の供給異常処理動作がなされるよう、水素生成装置50Aの動作を制御する。   Further, in this embodiment, when the controller 30A determines that there is an abnormality in the supply of reforming water, the controller 30A operates the hydrogen generator 50A so that the reforming water supply abnormality processing operation is performed. To control.

例えば、制御器30Aは、適宜の報知装置(例えば、運転状態表示装置やアラーム)を用いて改質水の供給が異常である旨をユーザに報知してもよい。これにより、ユーザが改質水の供給異常を素早く察知できるので、改質水の供給異常に対して迅速な復帰を図れる。   For example, the controller 30A may notify the user that the supply of reforming water is abnormal using an appropriate notification device (for example, an operation state display device or an alarm). As a result, the user can quickly detect the supply abnormality of the reforming water, so that a quick return to the supply abnormality of the reforming water can be achieved.

また、図3に示すように、上述の第2閾値として、改質水供給正常時に1.5NLMの原料を改質器13に送る場合に想定される操作量の定常値(操作量B)よりも10%程度高い数値が用いられている。但し、このような異常判定の基準となる操作量(第2閾値)は、水素生成装置50Aの構成、制御器30Aの制御性、および、設計上の余裕度などによって異なるので、必ずしも本実施形態と同じ数値を用いなくてもよく、このような事項に適合する他の値であってもよい。   Further, as shown in FIG. 3, as the above-mentioned second threshold value, from a steady value (operation amount B) of an operation amount that is assumed when 1.5 NLM raw material is sent to the reformer 13 when the reforming water supply is normal. Also, a numerical value about 10% higher is used. However, the operation amount (second threshold value) serving as a reference for such abnormality determination varies depending on the configuration of the hydrogen generator 50A, the controllability of the controller 30A, the design margin, and the like. It is not necessary to use the same numerical value as, and other values that fit such matters may be used.

次に、改質水の供給異常判定がなされる操作量検知タイミングについて説明する。   Next, the operation amount detection timing at which reformed water supply abnormality determination is made will be described.

本実施形態の操作量検知タイミングは、図3に示すように、改質器13への原料の供給中において、改質器13に改質水の供給が開始された以降の所定の時点に設定されている。改質水が改質器13に正常に供給された場合には、原料供給器17の操作量は、改質器13の内圧上昇に基づいて所定のスピードで上昇した後、原料供給器17の操作量の変化が安定になるので、上述の操作量検知タイミングは、改質水供給正常時の原料供給器17の操作量変化の安定化以降に設定される方が好ましい。これにより、改質水が改質器13に正常に供給された場合とそうでない場合とを明確に区別できるので、判定ミス(誤検知)を無くすことができて好都合である。   As shown in FIG. 3, the operation amount detection timing of the present embodiment is set at a predetermined time after the supply of reforming water to the reformer 13 is started during the supply of the raw material to the reformer 13. Has been. When the reforming water is normally supplied to the reformer 13, the operation amount of the raw material supplier 17 increases at a predetermined speed based on the increase in the internal pressure of the reformer 13, and then the raw material supplier 17 Since the change in the operation amount becomes stable, the operation amount detection timing described above is preferably set after stabilization of the operation amount change of the raw material supplier 17 when the reforming water supply is normal. Accordingly, it is possible to clearly distinguish between the case where the reforming water is normally supplied to the reformer 13 and the case where the reforming water is not supplied, which is advantageous in that it is possible to eliminate a determination error (false detection).

また、上述の所定の時点は、改質水供給開始以降において、原料供給器17から供給される原料の目標流量が一定(ここでは、1.5NLM)に維持されている期間内に設定されることが好ましい。これにより、改質水の供給異常による操作量(絶対値)の変化を容易に把握できる。   Further, the predetermined time point is set within a period in which the target flow rate of the raw material supplied from the raw material supplier 17 is maintained constant (here, 1.5 NLM) after the start of the supply of reforming water. It is preferable. Thereby, the change of the operation amount (absolute value) by the abnormal supply of reforming water can be easily grasped.

なお、本実施形態では、図3に示すように、改質水の供給が異常に少ない場合の操作量検知タイミングと、改質水の供給が異常に多い場合の操作量検知タイミングとが同時刻に設定されているが、必ずしも両者が同時刻である必要はなく、水素生成装置の特性に適した任意の区間内において両者を適宜設定すればよい。   In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the operation amount detection timing when the supply of reforming water is abnormally low and the operation amount detection timing when the supply of reforming water is abnormally high are the same time. However, it is not always necessary that both are set at the same time, and both may be set as appropriate within an arbitrary section suitable for the characteristics of the hydrogen generator.

以上のとおり、本実施形態の水素生成装置50Aは、改質水流量計を用いる代わりに、原料流量測定用の流量測定器18を用いて、改質器13に原料を供給する原料供給器17の操作量に基づいて、改質器13への改質水の供給異常に対して適切な判定および対応を行えるように構成されている。   As described above, the hydrogen generator 50A of this embodiment uses the flow rate measuring device 18 for measuring the raw material flow rate instead of using the reforming water flow meter, and the raw material supplier 17 that supplies the raw material to the reformer 13. On the basis of the manipulated variable, an appropriate determination and response can be made to abnormal supply of reforming water to the reformer 13.

これにより、改質水用の特別な検知器を用いずに、改質水の供給異常に対して判定および対応を行えるので、水素生成装置50Aの信頼性向上よび耐久性向上を図れる。つまり、原料は、通常、ガス状のものを使用しており、原料の流量や流速も大きいので、上述の流量測定器18に何等かの異物が付着する可能性は、改質水流量計に比べて低く、流量測定器18の信頼性や耐久性は高い。   As a result, it is possible to determine and respond to the supply of reforming water without using a special detector for reforming water, so that the reliability and durability of the hydrogen generator 50A can be improved. In other words, the raw material is usually in a gaseous form, and the flow rate and flow velocity of the raw material are large. Therefore, the possibility of any foreign matter adhering to the flow rate measuring device 18 described above can be attributed to the reforming water flow meter. Compared to this, the flow rate measuring device 18 has high reliability and durability.

また、改質水用の特別な検知器を用いずに、改質水の供給異常に対して判定および対応を行えるので、水素生成装置50Aのコンパクト化および低コスト化も図れる。   In addition, since it is possible to determine and respond to the supply of reforming water without using a special detector for reforming water, the hydrogen generator 50A can be made compact and low in cost.

更に、本実施形態の水素生成装置50Aにより生成された水素リッチな燃料ガスは、燃料電池の発電用の燃料ガスに用いることができるので、以上に述べた水素生成装置50A(選択酸化器15)の燃料ガス出口を適宜の配管(図示せず)を介して燃料電池のアノードに連通させると、信頼性および耐久性に優れた燃料電池システムを構築できる。
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2の水素生成装置50Bは、ハードウェア構成上、図1に示した水素生成装置50Aと同じであるので、本実施形態の水素生成装置50Bの図示および構成の説明を省略する。
Furthermore, since the hydrogen-rich fuel gas generated by the hydrogen generator 50A of the present embodiment can be used as a fuel gas for power generation of a fuel cell, the hydrogen generator 50A (selective oxidizer 15) described above is used. By connecting the fuel gas outlet to the anode of the fuel cell via an appropriate pipe (not shown), a fuel cell system having excellent reliability and durability can be constructed.
(Embodiment 2)
Since the hydrogen generator 50B according to the second embodiment of the present invention is the same as the hydrogen generator 50A shown in FIG. 1 in terms of hardware configuration, illustration and description of the configuration of the hydrogen generator 50B according to the present embodiment are omitted. To do.

本実施形態の水素生成装置50Bについては、制御器30Bの記憶部に、実施の形態1の制御器30Aの記憶部に記憶された改質水の供給異常判定/対応プログラムとは異なるプログラムが記憶されている点で、実施の形態1(図1)の水素生成装置50Aと区別されるが、ハードウェア上、水素生成装置50Aをそのまま用いることができる。   For the hydrogen generator 50B of the present embodiment, a program different from the reforming water supply abnormality determination / response program stored in the storage unit of the controller 30A of the first embodiment is stored in the storage unit of the controller 30B. In this respect, it is distinguished from the hydrogen generator 50A of the first embodiment (FIG. 1), but the hydrogen generator 50A can be used as it is in terms of hardware.

図4は、改質器への改質水供給正常時の制御器による原料供給器の操作量の変化量を、改質器への改質水供給異常時(改質水流量:ゼロ)の制御器による原料供給器の操作量の変化量との比較において示した図である。   FIG. 4 shows the amount of change in the operation amount of the raw material supplier by the controller when the reforming water supply to the reformer is normal, when the reforming water supply to the reformer is abnormal (reforming water flow rate: zero). It is the figure shown in comparison with the variation | change_quantity of the operation amount of the raw material supply device by a controller.

なお、原料流量(図4の○印)、改質水流量(図4の◆印)、改質水が改質器13に正常に供給される場合の原料供給器17の操作量(図4の■印)および改質水が改質器13に全く供給されていない場合の原料供給器17の操作量(図4の▲印)のそれぞれのプロファイルについては、実施の形態1(図3)で述べた内容と同じであるので、これらの詳細な説明を省略する。   Note that the raw material flow rate (circles in FIG. 4), the reforming water flow rate (♦ marks in FIG. 4), the operation amount of the raw material supply unit 17 when the reforming water is normally supplied to the reformer 13 (FIG. 4). ) And the profile of the operation amount of the raw material supplier 17 when no reforming water is supplied to the reformer 13 (marked with ▲ in FIG. 4) in the first embodiment (FIG. 3). Therefore, the detailed description thereof is omitted.

実施の形態1では、制御器30Aは、改質器13に供給する改質水の供給異常を原料供給器17の操作量に基づいて判定しているが、本実施形態では、図4に示すように、制御器30Bは、改質器13に供給する改質水の供給異常を、原料供給器17の操作量の変化量に基づいて判定している。   In the first embodiment, the controller 30A determines the supply abnormality of the reforming water supplied to the reformer 13 based on the operation amount of the raw material supplier 17, but in the present embodiment, the controller 30A is shown in FIG. As described above, the controller 30 </ b> B determines the supply abnormality of the reforming water supplied to the reformer 13 based on the amount of change in the operation amount of the raw material supplier 17.

以下、本実施形態の特徴部である、改質水の供給異常の判定および改質水の供給異常時の対応について詳しく説明する。   Hereinafter, the determination of the reforming water supply abnormality and the response when the reforming water supply is abnormal, which are characteristic parts of the present embodiment, will be described in detail.

図4では、改質水の供給が正常な場合と異常に少ない場合(ここでは、改質水流量:ゼロ)の原料供給器17の操作量(ここでは、電圧)のプロファイルが図示されている。   FIG. 4 shows the profile of the operation amount (here, voltage) of the raw material supplier 17 when the supply of reforming water is normal and when it is abnormally low (here, the reforming water flow rate: zero). .

本実施形態では、図4に示すように、制御器30Bは、改質水の供給開始時(第1操作量検知タイミング)での操作量Cを取得して、この操作量Cを記憶部に記憶する。また、制御器30Bは、第2操作量検知タイミングでの操作量D(改質水供給が正常時)または操作量E(改質水供給が異常時)を取得して、これらの操作量も記憶部に記憶する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the controller 30B acquires the operation amount C at the start of supply of reforming water (first operation amount detection timing), and stores this operation amount C in the storage unit. Remember. Further, the controller 30B acquires the operation amount D (when the reforming water supply is normal) or the operation amount E (when the reforming water supply is abnormal) at the second operation amount detection timing, and these operation amounts are also obtained. Store in the storage unit.

なお、実施の形態1の操作量検知タイミングと同様、第1および第2操作量検知タイミングは、改質器13への原料の供給中において、改質器13に改質水の供給が開始された以降の所定の時点に設定されている。   As with the operation amount detection timing of the first embodiment, the first and second operation amount detection timings are such that the supply of reforming water to the reformer 13 is started during the supply of the raw material to the reformer 13. It is set at a predetermined time after that.

また、改質水が改質器13に正常に供給された場合には、原料供給器17の操作量は、改質器13の内圧上昇に基づいて所定のスピードで上昇した後、原料供給器17の操作量の変化が安定になるので、上述の第2操作量検知タイミングは、改質水供給正常時の原料供給器17の操作量変化の安定化以降に設定される方が好ましい。これにより、改質水が改質器13に正常に供給された場合とそうでない場合とを明確に区別できるので、判定ミス(誤検知)を無くすことができて好都合である。   Further, when the reforming water is normally supplied to the reformer 13, the operation amount of the raw material supplier 17 is increased at a predetermined speed based on the increase in the internal pressure of the reformer 13, and then the raw material supplier Therefore, the second operation amount detection timing is preferably set after the stabilization of the operation amount change of the raw material supplier 17 when the reforming water supply is normal. Accordingly, it is possible to clearly distinguish between the case where the reforming water is normally supplied to the reformer 13 and the case where the reforming water is not supplied, which is advantageous in that it is possible to eliminate a determination error (false detection).

また、上述の第1および第2操作量検知タイミングは、図4に示すように、改質水供給開始以降において、原料供給器17から供給される原料の目標流量が一定(ここでは、1.5NLM)に維持されている期間内に設定されていることが好ましい。これにより、改質水の供給異常による操作量(変化量)の変化を容易に把握できる。   In addition, as shown in FIG. 4, the first and second manipulated variable detection timings described above have a constant target flow rate of the raw material supplied from the raw material supplier 17 after the start of the supply of reforming water (here, 1.. 5NLM) is preferably set within the period maintained. Thereby, the change of the operation amount (change amount) by the abnormal supply of reforming water can be easily grasped.

ここで、制御器30Bは、改質水の供給開始以降の所定の期間(ここでは、第1操作量検知タイミングと第2操作量検知タイミングとの間の期間)における原料供給器17の操作量の変化量を算出する。改質水の供給が正常な場合、上述の変化量は、操作量Dと操作量Cとの間の電圧の差分となる。また、改質水の供給が異常に少ない場合(ここでは、改質水流量がゼロの場合)、上述の変化量は、操作量Eと操作量Cとの間の電圧の差分となる。   Here, the controller 30B operates the operation amount of the raw material supplier 17 in a predetermined period after the start of supply of the reforming water (here, the period between the first operation amount detection timing and the second operation amount detection timing). The amount of change is calculated. When the supply of the reforming water is normal, the above-described change amount is a voltage difference between the operation amount D and the operation amount C. Further, when the supply of reforming water is abnormally small (here, the reforming water flow rate is zero), the above-described change amount is a voltage difference between the operation amount E and the operation amount C.

以上に述べた如く、改質水の供給が正常な場合と異常に少ない場合とにおける原料供給器17の操作量の変化量の差異に基づいて、制御器30Bは、改質水の供給異常を判定できる。   As described above, based on the difference in the amount of change in the operation amount of the raw material supplier 17 between the case where the supply of reforming water is normal and the case where it is abnormally low, the controller 30B Can be judged.

特に、本実施形態では、原料供給器17に対する外乱や原料供給器17の能力の経時的変化(例えば、原料供給器17の操作量Cの変動)が生じても、原料供給器17の操作量の変化量を基準に取ると、このような外乱や変化を相殺できるので、改質水の供給異常判定を適切に行える。つまり、原料供給器17に外乱があった場合や原料供給器17の操作量が経時的に変化した場合でも、改質水供給開始以降の操作量の変化量を用いて操作量の適切な相対的比較を行うことができ、これにより、改質水の供給異常をより正確に判定できる。   In particular, in the present embodiment, even if a disturbance to the raw material supplier 17 or a change with time in the capacity of the raw material supplier 17 occurs (for example, variation in the operation amount C of the raw material supplier 17), the operation amount of the raw material supplier 17 If the amount of change is taken as a reference, such disturbances and changes can be canceled out, so it is possible to appropriately determine the supply abnormality of reforming water. That is, even when there is a disturbance in the raw material supply unit 17 or when the operation amount of the raw material supply unit 17 changes with time, an appropriate relative amount of operation amount can be obtained using the change amount of the operation amount after the start of the reforming water supply. Comparison can be made, whereby the supply abnormality of the reforming water can be determined more accurately.

本実施形態では、改質器13に供給される改質水の供給が異常に少ない場合を考慮して、図4に示すように、原料供給器17の操作量の変化量の閾値(第3閾値;後述)が設定されている。そして、制御器30Bは、上述の所定の期間において、当該操作量の変化量が第3閾値以下である場合に、改質水の供給異常(ここでは、改質水の供給不足)であると判定する。   In this embodiment, considering the case where the supply of reforming water supplied to the reformer 13 is abnormally small, as shown in FIG. A threshold value (described later) is set. Then, the controller 30B has an abnormal supply of reforming water (here, insufficient supply of reforming water) when the change amount of the manipulated variable is equal to or smaller than the third threshold value in the predetermined period. judge.

逆に、制御器30Bは、上述の所定の期間において、当該操作量の変化量が第3閾値を越える場合に、改質水の供給異常でないと判定する。   Conversely, the controller 30B determines that there is no abnormal supply of reforming water when the change amount of the manipulated variable exceeds the third threshold value during the predetermined period.

実施の形態1と同様、本実施形態では、制御器30Bが、改質水の供給に異常があると判定した場合、制御器30Bは、改質水の供給異常処理動作がなされるよう、水素生成装置50Bの動作を制御する。   As in the first embodiment, in this embodiment, when the controller 30B determines that there is an abnormality in the supply of reforming water, the controller 30B performs the hydrogen supply abnormality processing operation so that the reforming water supply abnormality processing operation is performed. The operation of the generation device 50B is controlled.

例えば、制御器30Bは、適宜の報知装置(例えば、運転状態表示装置やアラーム)を用いて改質水の供給が異常である旨をユーザに報知してもよい。これにより、ユーザが改質水の供給異常を素早く察知できるので、改質水の供給異常に対して迅速な復帰を図れる。また、制御器30Bは、原料供給器17を用いて改質器13への原料供給を強制的に停止してもよい。これにより、改質水が供給不足である場合、改質触媒での余剰原料熱分解による炭素析出を適切に防止できる。   For example, the controller 30B may notify the user that the supply of reforming water is abnormal using an appropriate notification device (for example, an operation state display device or an alarm). As a result, the user can quickly detect the supply abnormality of the reforming water, so that a quick return to the supply abnormality of the reforming water can be achieved. The controller 30 </ b> B may forcibly stop the raw material supply to the reformer 13 using the raw material supplier 17. Thereby, when the reforming water is insufficiently supplied, carbon deposition due to excessive raw material pyrolysis at the reforming catalyst can be appropriately prevented.

また、図4に示すように、上述の第3閾値として、改質水供給正常時に1.5NLMの原料を改質器13に送る場合に想定される操作量の定常値(操作量D)に対して10%減となる操作量と操作量Cとの間の電圧の差分(変化量)が用いられている。なお、このような異常判定の基準となる操作量の変化量(第3閾値)は、水素生成装置の構成、制御器の制御性、および、設計上の余裕度などによって異なるので、このような事項に適合する適宜の値を選択すればよい。   Further, as shown in FIG. 4, the above-mentioned third threshold value is set to a steady value (operation amount D) of an operation amount that is assumed when 1.5 NLM raw material is sent to the reformer 13 when the reforming water supply is normal. On the other hand, a voltage difference (change amount) between the operation amount and the operation amount C that is reduced by 10% is used. Note that the change amount (third threshold value) of the manipulated variable that serves as a criterion for such abnormality determination varies depending on the configuration of the hydrogen generator, the controllability of the controller, the design margin, and the like. An appropriate value that fits the matter may be selected.

また、本実施形態では、改質器13に供給される改質水の供給が異常に多い場合を考慮して、図4に示すように、原料供給器17の操作量の変化量の閾値(第4閾値;後述)が設定されている。そして、制御器30Bは、上述の所定の期間において、当該操作量の変化量が第4閾値以上である場合に、改質水の供給異常(ここでは、改質水の供給過剰)であると判定する。   In the present embodiment, in consideration of a case where the supply of reforming water supplied to the reformer 13 is abnormally large, as shown in FIG. A fourth threshold value (described later) is set. Then, the controller 30B has an abnormal supply of reforming water (here, excessive supply of reforming water) when the change amount of the manipulated variable is equal to or greater than the fourth threshold value in the predetermined period. judge.

逆に、制御器30Bは、上述の所定の期間において、当該操作量の変化量が第4閾値未満である場合に、改質水の供給異常でないと判定する。   Conversely, the controller 30B determines that the supply of reforming water is not abnormal when the change amount of the manipulated variable is less than the fourth threshold value in the predetermined period.

実施の形態1と同様、本実施形態では、制御器30Bが、改質水の供給に異常があると判定した場合、制御器30Bは、改質水の供給異常処理動作がなされるよう、水素生成装置50Bの動作を制御する。例えば、制御器30Bは、適宜の報知装置(例えば、運転状態表示装置やアラーム)を用いて改質水の供給が異常である旨をユーザに報知してもよい。これにより、ユーザが改質水の供給異常を素早く察知できるので、改質水の供給異常に対して迅速な復帰を図れる。   As in the first embodiment, in this embodiment, when the controller 30B determines that there is an abnormality in the supply of reforming water, the controller 30B performs the hydrogen supply abnormality processing operation so that the reforming water supply abnormality processing operation is performed. The operation of the generation device 50B is controlled. For example, the controller 30B may notify the user that the supply of reforming water is abnormal using an appropriate notification device (for example, an operation state display device or an alarm). As a result, the user can quickly detect the supply abnormality of the reforming water, so that a quick return to the supply abnormality of the reforming water can be achieved.

また、図4に示すように、上述の第4閾値として、改質水供給正常時に1.5NLMの原料を改質器13に送る場合に想定される操作量の定常値(操作量D)に対して約10%増となる操作量と操作量Cとの間の電圧の差分(変化量)が用いられている。なお、このような異常判定の基準となる操作量の変化量(第4閾値)は、水素生成装置の構成、制御器の制御性、および、設計上の余裕度などによって異なるので、このような事項に適合する適宜の値を選択すればよい。   Further, as shown in FIG. 4, the above-mentioned fourth threshold value is set to a steady value (operation amount D) of an operation amount assumed when a 1.5 NLM raw material is sent to the reformer 13 when the reforming water supply is normal. On the other hand, a voltage difference (change amount) between the operation amount and the operation amount C that is increased by about 10% is used. Note that the amount of change in the operation amount (fourth threshold value) that serves as a reference for such abnormality determination varies depending on the configuration of the hydrogen generator, the controllability of the controller, the design margin, and the like. An appropriate value that fits the matter may be selected.

本実施形態では、図4に示すように、改質水の供給が異常に少ない場合の第1および第2操作量検知タイミングと、改質水の供給が異常に多い場合の第1および第2操作量検知タイミングとが同時刻に設定されているが、必ずしも両者が同時刻である必要はなく、水素生成装置の特性に適した任意の区間内において両者を適宜設定すればよい。   In the present embodiment, as shown in FIG. 4, first and second operation amount detection timings when the supply of reforming water is abnormally low, and first and second when the supply of reforming water is abnormally high Although the manipulated variable detection timing is set at the same time, it is not always necessary that both are set at the same time, and both may be set as appropriate within an arbitrary section suitable for the characteristics of the hydrogen generator.

以上のとおり、本実施形態の水素生成装置50Bは、改質水流量計を用いる代わりに、原料流量測定用の流量測定器18を用いて、改質器13に原料を供給する原料供給器17の操作量の変化量に基づいて、改質器13への改質水の供給異常に対して適切な判定および対応を行えるように構成されている。   As described above, the hydrogen generator 50B of the present embodiment uses the flow rate measuring device 18 for measuring the raw material flow rate instead of using the reforming water flow meter, and the raw material supplier 17 that supplies the raw material to the reformer 13. Based on the amount of change in the manipulated variable, it is configured so that appropriate determination and response can be made to abnormal supply of reforming water to the reformer 13.

これにより、改質水用の特別な検知器を用いずに、改質水の供給異常に対して判定および対応を行えるので、水素生成装置50Bの信頼性向上よび耐久性向上を図れる。つまり、原料は、通常、ガス状のものを使用しており、原料の流量や流速も大きいので、上述の流量測定器18に何等かの異物が付着する可能性は、改質水流量計に比べて低く、流量測定器18の信頼性や耐久性は高い。   As a result, since it is possible to determine and respond to abnormal supply of reforming water without using a special detector for reforming water, it is possible to improve the reliability and durability of the hydrogen generator 50B. In other words, the raw material is usually in a gaseous form, and the flow rate and flow velocity of the raw material are large. Therefore, the possibility of any foreign matter adhering to the flow rate measuring device 18 described above can be attributed to the reforming water flow meter. Compared to this, the flow rate measuring device 18 has high reliability and durability.

また、改質水用の特別な検知器を用いずに、改質水の供給異常に対して判定および対応を行えるので、水素生成装置50Bのコンパクト化および低コスト化も図れる。   In addition, since it is possible to determine and deal with the supply abnormality of the reforming water without using a special detector for the reforming water, the hydrogen generator 50B can be made compact and low in cost.

更に、本実施形態の水素生成装置50Bにより生成された水素リッチな燃料ガスは、燃料電池の発電用の燃料ガスに用いることができるので、以上に述べた水素生成装置50B(選択酸化器15)の燃料ガス出口を適宜の配管(図示せず)を介して燃料電池のアノードに連通させると、信頼性および耐久性に優れた燃料電池システムを構築できる。   Furthermore, since the hydrogen-rich fuel gas generated by the hydrogen generator 50B of the present embodiment can be used as a fuel gas for power generation of the fuel cell, the hydrogen generator 50B (selective oxidizer 15) described above is used. By connecting the fuel gas outlet to the anode of the fuel cell via an appropriate pipe (not shown), a fuel cell system having excellent reliability and durability can be constructed.

特に、本実施形態では、原料供給器17に外乱があった場合や原料供給器17の操作量が経時的に変化した場合でも、改質水供給開始以降の操作量の変化量を用いて操作量の適切な相対的比較を行うことができ、これにより、改質水の供給異常をより正確に判定できる。
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3の水素生成装置50Cは、ハードウェア構成上、図1に示した水素生成装置50Aと同じであるので、本実施形態の水素生成装置50Cの図示および構成の説明を省略する。
In particular, in this embodiment, even when there is a disturbance in the raw material supplier 17 or when the operation amount of the raw material supplier 17 changes with time, the operation is performed using the amount of change in the operation amount after the start of the reforming water supply. Appropriate relative comparison of the amounts can be performed, whereby the supply abnormality of reforming water can be determined more accurately.
(Embodiment 3)
The hydrogen generation apparatus 50C according to Embodiment 3 of the present invention is the same as the hydrogen generation apparatus 50A shown in FIG. 1 in terms of hardware configuration, and therefore illustration and description of the configuration of the hydrogen generation apparatus 50C according to this embodiment are omitted. To do.

本実施形態の水素生成装置50Cについては、制御器30Cの記憶部に、実施の形態1の制御器30Aの記憶部に記憶された改質水の供給異常判定/対応プログラムとは異なるプログラムが記憶されている点で、実施の形態1(図1)の水素生成装置50Aと区別されるが、ハードウェア上、水素生成装置50Aをそのまま用いることができる。   For the hydrogen generator 50C of the present embodiment, a program different from the reforming water supply abnormality determination / corresponding program stored in the storage unit of the controller 30A of the first embodiment is stored in the storage unit of the controller 30C. In this respect, it is distinguished from the hydrogen generator 50A of the first embodiment (FIG. 1), but the hydrogen generator 50A can be used as it is in terms of hardware.

図5は、改質器への改質水供給正常時の制御器による原料供給器の操作量の変化率を、改質水供給異常時(改質水流量:ゼロ)の制御器による原料供給器の操作量の変化率との比較において示した図である。   FIG. 5 shows the rate of change in the amount of operation of the raw material supplier by the controller when the reforming water supply to the reformer is normal, and the raw material supply by the controller when the reforming water supply is abnormal (reforming water flow rate: zero) It is the figure shown in comparison with the change rate of the operation amount of a vessel.

なお、原料流量(図5の○印)、改質水流量(図5の◆印)、改質水が改質器13に正常に供給される場合の原料供給器17の操作量(図5の■印)および改質水が改質器13に全く供給されていない場合の原料供給器17の操作量(図5の▲印)のそれぞれのプロファイルについては、実施の形態1(図3)で述べた内容と同じであるので、これらの詳細な説明を省略する。   Note that the raw material flow rate (circles in FIG. 5), the reforming water flow rate (♦ marks in FIG. 5), and the operation amount of the raw material supply unit 17 when the reforming water is normally supplied to the reformer 13 (FIG. 5). ) And the profile of the manipulated variable of the raw material supplier 17 when no reforming water is supplied to the reformer 13 (marked with ▲ in FIG. 5) in the first embodiment (FIG. 3). Therefore, the detailed description thereof is omitted.

実施の形態1では、制御器30Aは、改質器13に供給する改質水の供給異常を原料供給器17の操作量に基づいて判定しているが、本実施形態では、図5に示すように、制御器30Cは、改質器13に供給する改質水の供給異常を、原料供給器17の操作量の変化率(単位時間当たりの操作量の変化量)に基づいて判定している。   In the first embodiment, the controller 30A determines the supply abnormality of the reforming water supplied to the reformer 13 based on the operation amount of the raw material supplier 17, but in the present embodiment, it is shown in FIG. As described above, the controller 30C determines the supply abnormality of the reforming water supplied to the reformer 13 based on the change rate of the operation amount of the raw material supplier 17 (change amount of the operation amount per unit time). Yes.

以下、本実施形態の特徴部である、改質水の供給異常の判定および改質水の供給異常時の対応について詳しく説明する。   Hereinafter, the determination of the reforming water supply abnormality and the response when the reforming water supply is abnormal, which are characteristic parts of the present embodiment, will be described in detail.

図5では、改質水の供給が正常な場合と異常に少ない場合(ここでは、改質水流量:ゼロ)の原料供給器17の操作量(ここでは、電圧)のプロファイルが図示されている。   FIG. 5 shows a profile of the operation amount (here, voltage) of the raw material supplier 17 when the supply of reforming water is normal and when it is abnormally low (here, the reforming water flow rate: zero). .

本実施形態では、図5に示すように、制御器30Cは、改質水の供給開始時(第1操作量検知タイミング)での操作量Cを取得して、この操作量Cを記憶部に記憶する。また、制御器30Cは、第2操作量検知タイミングでの操作量D(改質水供給が正常時)または操作量E(改質水供給が異常時)を取得して、これらの操作量も記憶部に記憶する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the controller 30C acquires the operation amount C at the start of the supply of reforming water (first operation amount detection timing), and stores this operation amount C in the storage unit. Remember. Further, the controller 30C acquires the operation amount D (when the reforming water supply is normal) or the operation amount E (when the reforming water supply is abnormal) at the second operation amount detection timing, and these operation amounts are also obtained. Store in the storage unit.

なお、実施の形態1の操作量検知タイミングと同様、第1および第2操作量検知タイミングは、改質器13への原料の供給中において、改質器13に改質水の供給が開始された以降の所定の時点に設定されている。   As with the operation amount detection timing of the first embodiment, the first and second operation amount detection timings are such that the supply of reforming water to the reformer 13 is started during the supply of the raw material to the reformer 13. It is set at a predetermined time after that.

また、改質水が改質器13に正常に供給された場合には、原料供給器17の操作量は、改質器13の内圧上昇に基づいて所定のスピードで上昇した後、原料供給器17の操作量の変化が安定になるので、上述の第2操作量検知タイミングは、改質水供給正常時の原料供給器17の操作量変化の安定化以降に設定される方が好ましい。これにより、改質水が改質器13に正常に供給された場合とそうでない場合とを明確に区別できるので、判定ミス(誤検知)を無くすことができて好都合である。   Further, when the reforming water is normally supplied to the reformer 13, the operation amount of the raw material supplier 17 is increased at a predetermined speed based on the increase in the internal pressure of the reformer 13, and then the raw material supplier Therefore, the second operation amount detection timing is preferably set after the stabilization of the operation amount change of the raw material supplier 17 when the reforming water supply is normal. Accordingly, it is possible to clearly distinguish between the case where the reforming water is normally supplied to the reformer 13 and the case where the reforming water is not supplied, which is advantageous in that it is possible to eliminate a determination error (false detection).

また、上述の第1および第2操作量検知タイミングは、図5に示すように、改質水供給開始以降において、原料供給器17から供給される原料の目標流量が一定(ここでは、1.5NLM)に維持されている期間内に設定されていることが好ましい。これにより、改質水の供給異常による操作量(変化率)の変化を容易に把握できる。   Further, as shown in FIG. 5, the first and second manipulated variable detection timings described above have a constant target flow rate of the raw material supplied from the raw material supplier 17 after the start of the supply of reforming water (here, 1.. 5NLM) is preferably set within the period maintained. Thereby, the change of the operation amount (change rate) by abnormal supply of reforming water can be grasped easily.

ここで、制御器30Cは、改質水の供給開始以降の所定の期間(ここでは、第1操作量検知タイミングと第2操作量検知タイミングとの間の期間)における原料供給器17の操作量の変化率を算出する。改質水の供給が正常な場合、上述の変化率は、操作量Dと操作量Cとの間の電圧の差分を、第2操作量検知タイミングと第1操作量検知タイミングとの間の時間の差分で除した値となる。また、改質水の供給が異常に少ない場合(改質水流量がゼロの場合)、上述の変化率は、操作量Eと操作量Cとの間の電圧の差分を、第2操作量検知タイミングと第1操作量検知タイミングとの間の時間の差分で除した値となる。   Here, the controller 30C operates the operation amount of the raw material supplier 17 in a predetermined period after the start of the supply of reforming water (here, the period between the first operation amount detection timing and the second operation amount detection timing). Calculate the rate of change. When the supply of reforming water is normal, the rate of change described above indicates the voltage difference between the manipulated variable D and the manipulated variable C, and the time between the second manipulated variable detection timing and the first manipulated variable detection timing. The value divided by the difference of. Further, when the supply of reforming water is abnormally small (when the reforming water flow rate is zero), the above change rate is obtained by detecting the difference in voltage between the manipulated variable E and the manipulated variable C using the second manipulated variable detection. This is a value divided by the time difference between the timing and the first operation amount detection timing.

以上に述べた如く、改質水の供給が正常な場合と異常に少ない場合とにおける原料供給器17の操作量の変化率の差異に基づいて、制御器30Cは、改質水の供給異常を判定できる。   As described above, based on the difference in the change rate of the operation amount of the raw material supplier 17 between the case where the supply of reforming water is normal and the case where the reforming water is abnormally small, the controller 30C Can be judged.

特に、本実施形態では、原料供給器17に対する外乱や原料供給器17の能力の経時的変化(例えば、原料供給器17の操作量Cの変動)が生じても、原料供給器17の操作量の変化率を基準に取ると、このような外乱や変化を相殺できるので、改質水の供給異常判定を適切に行える。つまり、原料供給器17に外乱があった場合や原料供給器17の操作量が経時的に変化した場合でも、改質水供給開始以降の操作量の変化率を用いて操作量の適切な相対的比較を行うことができ、これにより、改質水の供給異常をより正確に判定できる。   In particular, in the present embodiment, even if a disturbance to the raw material supplier 17 or a change with time in the capacity of the raw material supplier 17 occurs (for example, variation in the operation amount C of the raw material supplier 17), the operation amount of the raw material supplier 17 If the rate of change is taken as a reference, such disturbances and changes can be canceled out, so it is possible to appropriately determine the supply abnormality of reforming water. That is, even when there is a disturbance in the raw material supplier 17 or when the operation amount of the raw material supplier 17 changes with time, an appropriate relative amount of the operation amount can be determined using the change rate of the operation amount after the start of the reforming water supply. Comparison can be made, whereby the supply abnormality of the reforming water can be determined more accurately.

本実施形態では、改質器13に供給される改質水の供給が異常に少ない場合を考慮して、図5に示すように、原料供給器17の操作量の変化率の閾値(第5閾値;後述)が設定されている。そして、制御器30Cは、上述の所定の期間において、当該操作量の変化率が第5閾値以下である場合に、改質水の供給異常(ここでは、改質水の供給不足)であると判定する。   In the present embodiment, considering the case where the supply of reforming water supplied to the reformer 13 is abnormally small, as shown in FIG. A threshold value (described later) is set. Then, the controller 30C has an abnormal supply of reforming water (here, insufficient supply of reforming water) when the change rate of the manipulated variable is equal to or less than the fifth threshold value in the predetermined period. judge.

逆に、制御器30Cは、上述の所定の期間において、当該操作量の変化率が第5閾値を越える場合に、改質水の供給異常でないと判定する。   Conversely, the controller 30C determines that the supply of reforming water is not abnormal when the change rate of the manipulated variable exceeds the fifth threshold value during the predetermined period.

実施の形態1と同様、本実施形態では、制御器30Cが、改質水の供給に異常があると判定した場合、制御器30Cは、改質水の供給異常処理動作がなされるよう、水素生成装置50Cの動作を制御する。   As in the first embodiment, in this embodiment, when the controller 30C determines that there is an abnormality in the supply of reforming water, the controller 30C performs the hydrogen supply abnormality processing operation so that the reforming water supply abnormality processing operation is performed. The operation of the generation device 50C is controlled.

例えば、制御器30Cは、適宜の報知装置(例えば、運転状態表示装置やアラーム)を用いて改質水の供給が異常である旨をユーザに報知してもよい。これにより、ユーザが改質水の供給異常を素早く察知できるので、改質水の供給異常に対して迅速な復帰を図れる。また、制御器30Cは、原料供給器17を用いて改質器13への原料供給を強制的に停止してもよい。これにより、改質水が供給不足である場合、改質触媒での余剰原料熱分解による炭素析出を適切に防止できる。   For example, the controller 30C may notify the user that the supply of reforming water is abnormal using an appropriate notification device (for example, an operation state display device or an alarm). As a result, the user can quickly detect the supply abnormality of the reforming water, so that a quick return to the supply abnormality of the reforming water can be achieved. The controller 30 </ b> C may forcibly stop the raw material supply to the reformer 13 using the raw material supplier 17. Thereby, when the reforming water is insufficiently supplied, carbon deposition due to excessive raw material pyrolysis at the reforming catalyst can be appropriately prevented.

また、図5に示すように、上述の第5閾値として、改質水供給正常時に1.5NLMの原料を改質器13に送る場合に想定される操作量の定常値(操作量D)に対して10%減となる操作量と操作量Cとの間の電圧の差分(ΔV1)を、第2操作量検知タイミングと第1操作量検知タイミングとの間の時間の差分(Δt)で除した値(ΔV1/Δt)が用いられている。なお、このような異常判定の基準となる操作量の変化率(第5閾値)は、水素生成装置の構成、制御器の制御性、および、設計上の余裕度などによって異なるので、このような事項に適合する適宜の値を選択すればよい。   Further, as shown in FIG. 5, the above-mentioned fifth threshold value is set to a steady value (operation amount D) of an operation amount assumed when a 1.5 NLM raw material is sent to the reformer 13 when the reforming water supply is normal. On the other hand, the voltage difference (ΔV1) between the operation amount and the operation amount C, which is reduced by 10%, is divided by the time difference (Δt) between the second operation amount detection timing and the first operation amount detection timing. The obtained value (ΔV1 / Δt) is used. Note that the change rate (fifth threshold value) of the manipulated variable serving as a reference for such abnormality determination varies depending on the configuration of the hydrogen generator, the controllability of the controller, the design margin, and the like. An appropriate value that fits the matter may be selected.

また、本実施形態では、改質器13に供給される改質水の供給が異常に多い場合を考慮して、図5に示すように、原料供給器17の操作量の変化率の閾値(第6閾値;後述)が設定されている。そして、制御器30Cは、上述の所定の期間において、当該操作量の変化率が第6閾値以上である場合に、改質水の供給異常(ここでは、改質水の供給過剰)であると判定する。   In the present embodiment, in consideration of the case where the amount of reforming water supplied to the reformer 13 is abnormally large, as shown in FIG. A sixth threshold (to be described later) is set. Then, the controller 30C has an abnormal supply of reforming water (in this case, excessive supply of reforming water) when the change rate of the manipulated variable is equal to or greater than the sixth threshold in the predetermined period. judge.

逆に、制御器30Cは、上述の所定の期間において、当該操作量の変化率が第6閾値未満である場合に、改質水の供給異常でないと判定する。   Conversely, the controller 30C determines that there is no abnormal supply of reforming water when the change rate of the manipulated variable is less than the sixth threshold value during the predetermined period.

実施の形態1と同様、本実施形態では、制御器30Cが、改質水の供給に異常があると判定した場合、制御器30Cは、改質水の供給異常処理動作がなされるよう、水素生成装置50Cの動作を制御する。   As in the first embodiment, in this embodiment, when the controller 30C determines that there is an abnormality in the supply of reforming water, the controller 30C performs the hydrogen supply abnormality processing operation so that the reforming water supply abnormality processing operation is performed. The operation of the generation device 50C is controlled.

例えば、制御器30Cは、適宜の報知装置(例えば、運転状態表示装置やアラーム)を用いて改質水の供給が異常である旨をユーザに報知してもよい。これにより、ユーザが改質水の供給異常を素早く察知できるので、改質水の供給異常に対して迅速な復帰を図れる。   For example, the controller 30C may notify the user that the supply of reforming water is abnormal using an appropriate notification device (for example, an operation state display device or an alarm). As a result, the user can quickly detect the supply abnormality of the reforming water, so that a quick return to the supply abnormality of the reforming water can be achieved.

また、図5に示すように、上述の第6閾値として、改質水供給正常時に1.5NLMの原料を改質器13に送る場合に想定される操作量の定常値(操作量D)に対して約10%増となる操作量と操作量Cとの間の電圧の差分(ΔV2)を、第2操作量検知タイミングと第1操作量検知タイミングとの間の時間の差分(Δt)で除した値(ΔV2/Δt)が用いられている。なお、このような異常判定の基準となる操作量の変化率(第6閾値)は、水素生成装置の構成、制御器の制御性、および、設計上の余裕度などによって異なるので、このような事項に適合する適宜の値を選択すればよい。   Further, as shown in FIG. 5, the above-described sixth threshold value is set to the steady value (operation amount D) of the operation amount that is assumed when 1.5 NLM of the raw material is sent to the reformer 13 when the reforming water supply is normal. On the other hand, the voltage difference (ΔV2) between the operation amount and the operation amount C, which is increased by about 10%, is the time difference (Δt) between the second operation amount detection timing and the first operation amount detection timing. The divided value (ΔV2 / Δt) is used. Note that the change rate (sixth threshold value) of the manipulated variable serving as a criterion for such abnormality determination varies depending on the configuration of the hydrogen generator, the controllability of the controller, the design margin, and the like. An appropriate value that fits the matter may be selected.

また、本実施形態では、図5に示すように、改質水の供給が異常に少ない場合の第1および第2操作量検知タイミングと、改質水の供給が異常に多い場合の第1および第2操作量検知タイミングとが同時刻に設定されているが、必ずしも両者が同時刻である必要はなく、水素生成装置の特性に適した任意の区間内において両者を適宜設定すればよい。   In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the first and second operation amount detection timings when the supply of reforming water is abnormally low, and the first and second operation amount detection timings when the supply of reforming water is abnormally high, The second manipulated variable detection timing is set at the same time, but it is not always necessary that both are set at the same time, and both may be set as appropriate within an arbitrary section suitable for the characteristics of the hydrogen generator.

以上のとおり、本実施形態の水素生成装置50Cは、改質水流量計を用いる代わりに、原料流量測定用の流量測定器18を用いて、改質器13に原料を供給する原料供給器17の操作量の変化率に基づいて改質器13への改質水の供給異常に対して適切な判定および対応を行えるように構成されている。   As described above, the hydrogen generator 50C of this embodiment uses the flow rate measuring device 18 for measuring the raw material flow rate instead of using the reforming water flow meter, and the raw material supplier 17 that supplies the raw material to the reformer 13. Based on the change rate of the manipulated variable, it is configured so that appropriate determination and response can be made to abnormal supply of reforming water to the reformer 13.

これにより、改質水用の特別な検知器を用いずに、改質水の供給異常に対して判定および対応を行えるので、水素生成装置50Cの信頼性向上よび耐久性向上を図れる。つまり、原料は、通常、ガス状のものを使用しており、原料の流量や流速も大きいので、上述の流量測定器18に何等かの異物が付着する可能性は、改質水流量計に比べて低く、流量測定器18の信頼性や耐久性は高い。   As a result, it is possible to determine and respond to the abnormal supply of reforming water without using a special detector for reforming water, so that the reliability and durability of the hydrogen generator 50C can be improved. In other words, the raw material is usually in a gaseous form, and the flow rate and flow velocity of the raw material are large. Therefore, the possibility of any foreign matter adhering to the flow rate measuring device 18 described above can be attributed to the reforming water flow meter. Compared to this, the flow rate measuring device 18 has high reliability and durability.

また、改質水用の特別な検知器を用いずに、改質水の供給異常に対して判定および対応を行えるので、水素生成装置50Cのコンパクト化および低コスト化も図れる。   In addition, since it is possible to determine and respond to the abnormal supply of reforming water without using a special detector for reforming water, it is possible to reduce the size and cost of the hydrogen generator 50C.

更に、本実施形態の水素生成装置50Cにより生成された水素リッチな燃料ガスは、燃料電池の発電用の燃料ガスに用いることができるので、以上に述べた水素生成装置50C(選択酸化器15)の燃料ガス出口を適宜の配管(図示せず)を介して燃料電池のアノードに連通させると、信頼性および耐久性に優れた燃料電池システムを構築できる。   Furthermore, since the hydrogen-rich fuel gas generated by the hydrogen generator 50C of the present embodiment can be used as a fuel gas for power generation of the fuel cell, the hydrogen generator 50C (selective oxidizer 15) described above is used. By connecting the fuel gas outlet to the anode of the fuel cell via an appropriate pipe (not shown), a fuel cell system having excellent reliability and durability can be constructed.

特に、本実施形態では、原料供給器17に外乱があった場合や原料供給器17の操作量が経時的に変化した場合でも、改質水供給開始以降の操作量の変化率を用いて操作量の適切な相対的比較を行うことができ、これにより、改質水の供給異常をより正確に判定できる。
(変形例)
実施の形態1の操作量検知タイミング、実施の形態2の第2操作量検知タイミング、および、実施の形態3の第2操作量検知タイミングは、上述のとおり、改質器13への原料の供給中において、改質水供給正常時の原料供給器17の操作量変化の安定化以降に設定されている。また、これらの操作量検知タイミングは、改質水供給開始以降において、原料供給器17から供給される原料の目標流量が一定に維持されている期間内に設定されている。
In particular, in this embodiment, even when there is a disturbance in the raw material supplier 17 or when the operation amount of the raw material supplier 17 changes with time, the operation is performed using the change rate of the operation amount after the start of the supply of reforming water. Appropriate relative comparison of the amounts can be performed, whereby the supply abnormality of reforming water can be determined more accurately.
(Modification)
As described above, the operation amount detection timing of the first embodiment, the second operation amount detection timing of the second embodiment, and the second operation amount detection timing of the third embodiment supply the raw material to the reformer 13. In the inside, it is set after the stabilization of the change in the operation amount of the raw material supplier 17 when the reforming water supply is normal. Further, these operation amount detection timings are set within a period in which the target flow rate of the raw material supplied from the raw material supplier 17 is kept constant after the start of the reforming water supply.

本変形例の水素生成装置では、これらの操作量検知タイミングの終了時期が、改質器13の温度を検知する温度検知器21(図1参照)の検知温度が所定の温度(第7閾値;後述)となる迄に設定されている。つまり、本変形例では、制御器は、温度検知器21の検知温度が第7閾値以下である場合の原料供給器17の操作量を用いて、改質水の供給異常判定、および、改質水の供給異常報知などを実行している。   In the hydrogen generator of this modification, the end time of these manipulated variable detection timings is such that the detected temperature of the temperature detector 21 (see FIG. 1) for detecting the temperature of the reformer 13 is a predetermined temperature (seventh threshold; (It will be described later). That is, in this modified example, the controller uses the operation amount of the raw material supplier 17 when the temperature detected by the temperature detector 21 is equal to or lower than the seventh threshold value, and determines reforming water supply abnormality and reforming. The water supply abnormality notification is being executed.

そして、上述の第7閾値とは、改質器13の内部が高温となり、改質器13内の改質触媒において原料の熱分解による炭素析出が起こる下限温度を指すものとする。   And the above-mentioned 7th threshold value shall point out the minimum temperature in which the inside of the reformer 13 becomes high temperature, and carbon deposition by the thermal decomposition of a raw material in the reforming catalyst in the reformer 13 occurs.

これにより、改質器13内の改質触媒での炭素析出が起こる前に、改質水の供給異常に対する判定および対応を行えるので、改質器13の改質触媒の劣化の進行を適切に防止できる。   As a result, it is possible to determine and cope with the supply abnormality of the reforming water before the carbon deposition on the reforming catalyst in the reformer 13, so that the progress of the deterioration of the reforming catalyst of the reformer 13 can be appropriately performed. Can be prevented.

また、改質器13の昇温動作期間であれば、通常、原料供給器17から供給される原料の目標流量を一定に維持しているので、上述の操作量検知タイミングの設定内容との間で整合性を取り易く好都合である。   In addition, since the target flow rate of the raw material supplied from the raw material supplier 17 is normally kept constant during the temperature raising operation period of the reformer 13, It is convenient because it is easy to obtain consistency.

本発明の水素生成装置は、改質器に供給される水分子と原料(炭素原子数)との比のずれに起因する不都合を適切に防止できる。よって、本発明は、燃料電池システム用の水素生成装置として利用できる。   The hydrogen generator of the present invention can appropriately prevent inconvenience due to the difference in the ratio between the water molecules supplied to the reformer and the raw material (number of carbon atoms). Therefore, the present invention can be used as a hydrogen generator for a fuel cell system.

本発明の実施の形態1の水素生成装置の構成例を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structural example of the hydrogen generator of Embodiment 1 of this invention. 実施の形態1の水素生成装置の制御の概念図である。2 is a conceptual diagram of control of the hydrogen generator of Embodiment 1. FIG. 改質器への改質水供給正常時の制御器による原料供給器の操作量を、改質器への改質水供給異常時(改質水流量:ゼロ)の制御器による原料供給器の操作量との比較において示した図である。The amount of operation of the raw material feeder by the controller when the reforming water supply to the reformer is normal is the same as that of the raw material feeder by the controller when the reforming water supply to the reformer is abnormal (reforming water flow rate: zero). It is the figure shown in comparison with the operation amount. 改質器への改質水供給正常時の制御器による原料供給器の操作量の変化量を、改質器への改質水供給異常時(改質水流量:ゼロ)の制御器による原料供給器の操作量の変化量との比較において示した図である。The amount of change in the amount of operation of the raw material feeder by the controller when the reforming water supply to the reformer is normal is the raw material by the controller when the reforming water supply to the reformer is abnormal (reforming water flow rate: zero) It is the figure shown in comparison with the variation | change_quantity of the operation amount of a feeder. 改質器への改質水供給正常時の制御器による原料供給器の操作量の変化率を、改質水供給異常時(改質水流量:ゼロ)の制御器による原料供給器の操作量の変化率との比較において示した図である。The rate of change in the amount of operation of the raw material supply unit by the controller when the reforming water supply to the reformer is normal is the change rate of the raw material supply unit by the controller when the reforming water supply is abnormal (reforming water flow rate: zero) It is the figure shown in the comparison with the change rate. 従来の水素生成装置の構成例を示した図である。It is the figure which showed the structural example of the conventional hydrogen generator.

符号の説明Explanation of symbols

13 改質器
14 変成器
15 選択酸化器
16 バーナ
17 原料供給器
18 流量測定器
19 水供給器
20 水流量調整器
21 温度検知器
30A、30B、30C 制御器
50A、50B、50C 水素生成装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Reformer 14 Transformer 15 Selective oxidizer 16 Burner 17 Raw material supply device 18 Flow rate measurement device 19 Water supply device 20 Water flow rate adjustment device 21 Temperature detector 30A, 30B, 30C Controller 50A, 50B, 50C Hydrogen generator

Claims (8)

原料と水を用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器と、
前記原料を前記改質器に供給する原料供給器と、
前記改質器に供給される原料の流量を測定する流量測定器と、
前記水を前記改質器に供給する水供給器と、
制御器と、を備え、
前記制御器は、前記流量測定器の検出値に基づいて前記原料供給器の操作量をフィードバック制御するとともに、前記原料の前記改質器への供給中において、前記改質器に前記水の供給が開始された以降の前記改質器に供給される水の流量の計測値ではなく前記原料供給器の操作量に基づいて、前記水の供給異常報知、または、前記原料の前記改質器への供給停止を行う、水素生成装置。
A reformer that generates a hydrogen-containing gas by a reforming reaction using raw materials and water;
A raw material supplier for supplying the raw material to the reformer;
A flow rate measuring device for measuring the flow rate of the raw material supplied to the reformer;
A water supply for supplying the water to the reformer;
A controller, and
The controller performs feedback control of an operation amount of the raw material supply device based on a detection value of the flow rate measuring device, and supplies the water to the reformer during supply of the raw material to the reformer. Is not based on the measured value of the flow rate of water supplied to the reformer after the start of the operation, but based on the manipulated variable of the raw material supplier, the water supply abnormality notification, or the raw material to the reformer Hydrogen generator that stops supply of water.
前記制御器は、前記水の供給開始以降の所定の時点における前記原料供給器の操作量が、第1閾値以下である場合、または、前記水の供給開始以降の所定の時点における前記原料供給器の操作量が、第2閾値以上である場合、前記水の供給異常報知、または、前記原料の前記改質器への供給停止を行う、請求項1記載の水素生成装置。   The controller is configured such that the amount of operation of the raw material supplier at a predetermined time after the start of water supply is equal to or less than a first threshold value, or the raw material supplier at a predetermined time after the start of water supply. The hydrogen generation apparatus according to claim 1, wherein when the manipulated variable is equal to or greater than a second threshold, the water supply abnormality notification or the supply of the raw material to the reformer is stopped. 前記制御器は、前記水の供給開始以降の所定の期間における前記原料供給器の操作量の変化量が、第3閾値以上である場合、または、前記水の供給開始以降の所定の期間における前記原料供給器の操作量の変化量が、第4閾値以下である場合、前記水の供給異常報知、または、前記原料の前記改質器への供給停止を行う、請求項1記載の水素生成装置。 The controller, when the change amount of the operation amount of the raw material supplier in a predetermined period after the start of the supply of water is greater than or equal to a third threshold, or in the predetermined period after the start of the supply of water The hydrogen generator according to claim 1, wherein when the amount of change in the operation amount of the raw material supplier is equal to or less than a fourth threshold value, the abnormal supply of water is notified or the supply of the raw material to the reformer is stopped. . 前記制御器は、前記水の供給開始以降の所定の期間における前記原料供給器の操作量の変化率が、第5閾値以上である場合、または、前記水の供給開始以降の所定の期間における前記原料供給器の操作量の変化率が、第6閾値以下である場合、前記水の供給異常報知、または、前記原料の前記改質器への供給停止を行う、請求項1記載の水素生成装置。 The controller, when the change rate of the operation amount of the raw material supplier in a predetermined period after the start of the supply of water is equal to or greater than a fifth threshold, or the predetermined period after the start of the supply of water The hydrogen generator according to claim 1, wherein when the rate of change of the operation amount of the raw material supplier is equal to or less than a sixth threshold value, the abnormal supply of water is notified or the supply of the raw material to the reformer is stopped. . 前記制御器は、前記流量測定器の検出値が、前記水の流量との関係において所定の目標値になるように前記原料供給器の操作量をフィードバック制御している、請求項1乃至4記載の何れかに記載の水素生成装置。   The controller performs feedback control of an operation amount of the raw material supplier so that a detection value of the flow rate measuring device becomes a predetermined target value in relation to the flow rate of water. The hydrogen generator according to any one of the above. 前記改質器の温度を検知する温度検知器を備え、
前記制御器は、前記温度検知器の検知温度が第7閾値以下である場合の前記原料供給器の操作量を用いて、前記水の供給異常報知、または、前記原料の前記改質器への供給停止を行う、請求項1乃至4の何れかに記載の水素生成装置。
A temperature detector for detecting the temperature of the reformer,
The controller uses the operation amount of the raw material supply device when the temperature detected by the temperature detector is equal to or lower than a seventh threshold value, and notifies the water supply abnormality or the raw material to the reformer. The hydrogen generator according to claim 1, wherein the supply is stopped.
前記所定の時点または前記所定の期間は、前記水の供給開始以降において前記原料供給器から供給される原料の目標流量が一定に維持されている期間内に設定されている、請求項1乃至6の何れかに記載の水素生成装置。   The predetermined time point or the predetermined period is set within a period in which a target flow rate of the raw material supplied from the raw material supplier is maintained constant after the water supply is started. The hydrogen generator according to any one of the above. 請求項1乃至7の何れかに記載の水素生成装置と、
前記水素生成装置から供給される前記水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、
を備える燃料電池システム。
A hydrogen generator according to any one of claims 1 to 7,
A fuel cell that generates electricity using the hydrogen-containing gas supplied from the hydrogen generator;
A fuel cell system comprising:
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