JP7320701B2 - Hydrogen generator and fuel cell system - Google Patents

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Description

本開示は、水素生成装置及び燃料電池システムに関する。 The present disclosure relates to hydrogen generators and fuel cell systems.

特許文献1は、オフガスに含まれる水蒸気が凝縮しても、凝縮水が加熱手段に達することを防ぐことができる水素生成装置を開示する。 Patent Literature 1 discloses a hydrogen generator capable of preventing condensed water from reaching a heating means even when water vapor contained in off-gas is condensed.

この水素生成装置は、炭化水素系の燃料と水とから水蒸気改質反応によって水素リッチな改質ガスを生成する改質部と、改質ガスが供給される燃料電池から返送されるオフガスを燃焼して改質部を加熱する加熱手段と、オフガスを加熱手段に供給する燃料ガス供給管と、燃焼用の空気を加熱手段に供給する燃焼空気供給管と、燃料ガス供給管の途中に設けられ、オフガスに含まれる凝縮水を溜める水受け部と、を備える。 This hydrogen generator has a reforming section that generates a hydrogen-rich reformed gas by a steam reforming reaction from a hydrocarbon fuel and water, and burns off-gas returned from a fuel cell to which the reformed gas is supplied. a heating means for heating the reforming section by heating; a fuel gas supply pipe for supplying off-gas to the heating means; a combustion air supply pipe for supplying combustion air to the heating means; , and a water receiver for storing condensed water contained in the off-gas.

また、特許文献2は、硫黄成分を除去できる水処理装置を有する燃料電池システムを開示する。 Further, Patent Literature 2 discloses a fuel cell system having a water treatment device capable of removing sulfur components.

この燃料電池システムは、水素を含む燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行う燃料電池と、燃料電池から排出された排ガスに含まれる水蒸気を凝縮して得られる水を貯える凝縮水タンクと、凝縮水タンクの水を浄化する水処理装置と、原料と水処理装置で浄化された水とを用いて、改質反応により燃料ガスを生成する燃料処理装置と、を備える。 This fuel cell system consists of a fuel cell that generates electricity by reacting a fuel gas containing hydrogen with an oxidant gas, and a condensed water tank that stores water obtained by condensing water vapor contained in the exhaust gas discharged from the fuel cell. , a water treatment device for purifying water in a condensed water tank, and a fuel treatment device for generating fuel gas by a reforming reaction using raw materials and water purified by the water treatment device.

特開2008-159373号公報JP 2008-159373 A 特開2014-135126号公報JP 2014-135126 A

本開示は、改質水が誤って流入された場合に、触媒の水没を抑制し、触媒劣化を低減する水素生成装置を提供する。 The present disclosure provides a hydrogen generator that suppresses submersion of the catalyst and reduces deterioration of the catalyst when reforming water is erroneously introduced.

本開示における水素生成装置は、原料及び水蒸気を反応させて水素を含有する改質ガスを生成する改質部と、改質ガスに含まれる一酸化炭素の濃度を低減する一酸化炭素低減部と、供給された改質水から水蒸気を生成するとともに、生成した水蒸気及び原料を混合して改質部に供給する水蒸発部と、水蒸発部に改質水を供給する改質水供給口と、改質部と一酸化炭素低減部と水蒸発部を加熱する加熱部と、を有している。 The hydrogen generator according to the present disclosure includes a reforming unit that reacts a raw material and steam to generate a reformed gas containing hydrogen, and a carbon monoxide reduction unit that reduces the concentration of carbon monoxide contained in the reformed gas. a water evaporator that generates steam from the supplied reformed water, mixes the generated steam with the raw material, and supplies the mixture to the reformer; and a reformed water supply port that supplies the reformed water to the water evaporator. , a reforming section, a carbon monoxide reducing section, and a heating section for heating the water evaporating section.

そして、改質部と一酸化炭素低減部とを連通する部分における改質部及び一酸化炭素低減部の最下部より低い位置に、誤って流入した改質水を溜める空間部が形成されている。 A space for storing reforming water that has accidentally flowed in is formed at a position lower than the lowermost portions of the reforming section and the carbon monoxide reducing section in the portion where the reforming section and the carbon monoxide reducing section communicate with each other. .

本開示における水素生成装置は、改質水が誤って流入された場合に、改質部と一酸化炭素低減部とを連通する部分における改質部及び一酸化炭素低減部の最下部より低い位置に形成された空間部に、改質水を溜めることができる。そのため、改質部及び一酸化炭素低減部の水没を防止でき、改質部及び一酸化炭素低減部の触媒の劣化を低減することができる。 In the hydrogen generator according to the present disclosure, when reforming water is mistakenly introduced, a position lower than the lowest part of the reforming section and the carbon monoxide reduction section in the portion that communicates between the reforming section and the carbon monoxide reduction section Reforming water can be stored in the space formed in . Therefore, it is possible to prevent the reforming section and the carbon monoxide reducing section from being submerged in water, and reduce deterioration of the catalysts of the reforming section and the carbon monoxide reducing section.

実施の形態1における水素生成装置の概略図Schematic diagram of the hydrogen generator in Embodiment 1 実施の形態1における燃料電池システムの概略図Schematic diagram of the fuel cell system in Embodiment 1

(本開示の基礎となった知見等)
発明者らが本開示に想到するに至った当時、水素生成装置は、改質部が所定温度に上昇すれば水素生成装置に改質水を供給し、改質反応をさせる技術があった。
(Knowledge, etc. on which this disclosure is based)
At the time when the inventors came up with the present disclosure, there was a technology in which a hydrogen generator supplies reforming water to the hydrogen generator to cause a reforming reaction when the temperature of the reforming section rises to a predetermined temperature.

しかしながら、改質水供給部の故障(供給器の誤動作、供給部に設けられた開閉弁の故障)により、改質部が所定温度以下で改質水が水素生成装置に供給される場合がある。 However, due to a malfunction of the reforming water supply unit (malfunction of the supply unit, failure of the on-off valve provided in the supply unit), the reforming water may be supplied to the hydrogen generator when the reforming unit is at a predetermined temperature or lower. .

この場合は、改質部の触媒が水没し、触媒強度低により、触媒の割れが多く発生するなど、触媒性能が低下するという課題を発明者らは発見し、その課題を解決するために、本開示の主題を構成するに至った。 In this case, the inventors found a problem that the catalyst in the reforming section is submerged and the catalyst performance is deteriorated, such as frequent cracking of the catalyst due to low catalyst strength. have come to form the subject matter of this disclosure.

そこで本開示は、改質部と一酸化炭素低減部とを連通する部分に、誤って流入した改質水を溜めることにより、改質部及び一酸化炭素低減部の水没を防止する水素生成装置を提供する。 Therefore, the present disclosure is a hydrogen generator that prevents the reforming section and the carbon monoxide reduction section from being submerged by accumulating the reformed water that has accidentally flowed into the portion that communicates the reforming section and the carbon monoxide reduction section. I will provide a.

以下、図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が必要以上に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed descriptions of well-known matters or redundant descriptions of substantially the same configurations may be omitted. This is to avoid the following description from becoming more redundant than necessary and to facilitate understanding by those skilled in the art.

なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより、特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。 It should be noted that the accompanying drawings and the following description are provided for a thorough understanding of the present disclosure by those skilled in the art and are not intended to limit the claimed subject matter.

(実施の形態1)
以下、図1~図2を用いて、実施の形態1を説明する。
(Embodiment 1)
Embodiment 1 will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

[1-1.構成]
[1-1-1.水素生成装置の構成]
まず、図1を用いて、燃料電池システム200に備えられている、水素生成装置101について説明する。
[1-1. composition]
[1-1-1. Configuration of hydrogen generator]
First, the hydrogen generator 101 provided in the fuel cell system 200 will be described with reference to FIG.

水素生成装置101は、燃料を燃焼させる加熱部102の下方に、円筒状の燃焼筒130が設けられている。燃焼筒130の外側には、内筒底板106を備えた有底円筒状の内筒105が配置されている。内筒105の外側には、中筒底板108を備えた有底円筒状の中筒107が配置されている。中筒107の外側には、外筒底板116を備えた有底円筒状の外筒115が配置されている。 The hydrogen generator 101 is provided with a cylindrical combustion cylinder 130 below a heating section 102 that burns fuel. A bottomed cylindrical inner cylinder 105 having an inner cylinder bottom plate 106 is arranged outside the combustion cylinder 130 . A bottomed cylindrical middle cylinder 107 having a middle cylinder bottom plate 108 is arranged outside the inner cylinder 105 . A bottomed cylindrical outer cylinder 115 having an outer cylinder bottom plate 116 is arranged outside the middle cylinder 107 .

燃焼筒130、内筒105、中筒107、及び外筒115は、平面視(上面視)したときに、実質的に同心円形状(同心円形状を含む)になるように配置されている。内筒105、中筒107、及び外筒115それぞれの上方部分が適切に接続されて、実質的に円筒形状(円筒形状を含む)の反応器が構成されている。 The combustion cylinder 130, the inner cylinder 105, the middle cylinder 107, and the outer cylinder 115 are arranged so as to have substantially concentric circular shapes (including concentric circular shapes) when viewed from above (top view). The upper portions of the inner cylinder 105, middle cylinder 107, and outer cylinder 115 are appropriately connected to form a substantially cylindrical (including cylindrical) reactor.

中筒底板108の中央部分には、貫通孔109が形成されている。中筒107は、内筒
105との空間、及び、外筒115との空間を用いて、途中(中筒底板108の貫通孔109)で反対方向(図1では下方から上方)に折り返すガスの流路(第1のガス流路)を形成している。
A through hole 109 is formed in the central portion of the bottom plate 108 of the middle cylinder. The middle cylinder 107 uses the space with the inner cylinder 105 and the space with the outer cylinder 115 to turn the gas in the opposite direction (from the bottom to the top in FIG. 1) halfway (through hole 109 in the bottom plate 108 of the middle cylinder). A flow path (first gas flow path) is formed.

また、水素生成装置101における、ガスの折り返し部側(図1では下方)の反対側(図1では上方)の、水素生成装置101の外壁面には、外部のガス配管に接続されるとともに、水素生成装置101(具体的には内筒105と中筒107との間の空間)に原料ガスを供給する原料供給口104が設けられている。 In addition, on the outer wall surface of the hydrogen generator 101 on the opposite side (upper in FIG. 1) of the gas folding part side (lower in FIG. 1) in the hydrogen generator 101, it is connected to an external gas pipe, A raw material supply port 104 is provided to supply the raw material gas to the hydrogen generator 101 (specifically, the space between the inner cylinder 105 and the middle cylinder 107).

また、図1の上方の、水素生成装置101の外壁面には、外部の水配管に接続されるとともに、水素生成装置101(具体的には内筒105と中筒107との間の空間)に改質水を供給する改質水供給口103が設けられている。 In addition, on the outer wall surface of the hydrogen generator 101 in the upper part of FIG. A reforming water supply port 103 for supplying reforming water is provided.

原料供給口104から供給された原料ガス及び改質水供給口103から供給された改質水は、内筒105と中筒107との間を中筒底板108の貫通孔109に向かって流れ、水蒸発部123で加熱され、改質部120で改質されて改質ガスとなる。 The raw material gas supplied from the raw material supply port 104 and the reforming water supplied from the reforming water supply port 103 flow between the inner cylinder 105 and the middle cylinder 107 toward the through hole 109 of the bottom plate 108 of the middle cylinder, It is heated in the water evaporator 123 and reformed in the reformer 120 to become a reformed gas.

改質ガスは、貫通孔109において流れる方向が反転し、中筒107と外筒115との間を、導出部112に向かって流れ、変成部125と選択酸化部126とを通過することにより、改質ガス中の一酸化炭素が低減される。変成部125と選択酸化部126は一酸化炭素低減部である。 The reformed gas reverses its flow direction at the through-hole 109, flows between the middle tube 107 and the outer tube 115 toward the lead-out portion 112, and passes through the shift conversion portion 125 and the selective oxidation portion 126. Carbon monoxide in the reformed gas is reduced. The transformation section 125 and the selective oxidation section 126 are carbon monoxide reduction sections.

内筒105と中筒107との間の空間に、水蒸発部123が設けられている。水蒸発部123では、燃焼筒130と内筒105との間を通る加熱部102の燃焼排ガスから内筒105を介して伝わる熱を利用して、改質水供給口103から供給される改質水が蒸発するとともに、原料ガスと水蒸気との混合ガスが予熱される。 A water evaporator 123 is provided in the space between the inner cylinder 105 and the middle cylinder 107 . In the water evaporating section 123, the heat transferred from the combustion exhaust gas of the heating section 102 passing between the combustion tube 130 and the inner tube 105 through the inner tube 105 is utilized to generate the reforming water supplied from the reforming water supply port 103. As the water evaporates, the mixed gas of the source gas and water vapor is preheated.

また、内筒105と中筒107との間の空間における水蒸発部123の下流側(下方)に設けられた改質部120では、燃焼筒130と内筒105との間を通る加熱部102の燃焼排ガスから内筒105を介して伝わる熱を利用して、改質触媒により、原料ガスと水蒸気とを改質反応させて改質ガスが生成される。 Further, in the reforming section 120 provided on the downstream side (below) of the water evaporation section 123 in the space between the inner cylinder 105 and the middle cylinder 107, the heating section 102 passing between the combustion cylinder 130 and the inner cylinder 105 Using the heat transferred from the combustion exhaust gas through the inner cylinder 105, the reforming catalyst causes the raw material gas and steam to undergo a reforming reaction to generate a reformed gas.

中筒107と外筒115との間の空間に設けられた変成部125では、CO変成触媒によって、改質部120で生成された改質ガス中の一酸化炭素を、水蒸気と、水性ガスシフト反応させて二酸化炭素にすることにより、低減させる。 In the shift conversion section 125 provided in the space between the middle tube 107 and the outer tube 115, the carbon monoxide in the reformed gas produced in the reforming section 120 is converted into water vapor and the water gas shift reaction by the CO shift conversion catalyst. reduced to carbon dioxide.

中筒107と外筒115との間の空間における、変成部125の下流側(上方)に設けられた選択酸化部126は、変成部125での水性ガスシフト反応後の水素含有ガス中に残留する一酸化炭素を、空気供給口119から、変成部125を通過した後の水素含有ガスに供給される空気を用いて、選択酸化触媒によって、二酸化炭素に変える。 The selective oxidation section 126 provided downstream (upper) of the shift conversion section 125 in the space between the middle tube 107 and the outer tube 115 remains in the hydrogen-containing gas after the water gas shift reaction in the shift conversion section 125. Carbon monoxide is converted to carbon dioxide by a selective oxidation catalyst using air supplied from the air supply port 119 to the hydrogen-containing gas after passing through the shift conversion section 125 .

改質部120には、直径約3mmの球状形状を有するRu系の改質触媒が設けられている。 The reforming section 120 is provided with a Ru-based reforming catalyst having a spherical shape with a diameter of about 3 mm.

具体的には、内筒105及び中筒107それぞれの側面で構成される空間において、中筒107の側面部分には、改質触媒の大きさよりも小さな直径約2mmの孔径を有するパンチングメタルで構成される棚段上に、改質触媒が設置されている。 Specifically, in the space formed by the side surfaces of the inner cylinder 105 and the middle cylinder 107, the side surface of the middle cylinder 107 is made of punching metal having a hole diameter of about 2 mm, which is smaller than the size of the reforming catalyst. A reforming catalyst is installed on the tray to be processed.

また、変成部125には、直径約3mmで高さ3mmの円筒形状を有するCu-Zn系のCO変成触媒が設けられている。さらに、選択酸化部126には、直径約3mmの球状
形状を有するRu系の選択酸化触媒が設けられている。
Further, the shift converter 125 is provided with a Cu—Zn-based CO shift conversion catalyst having a cylindrical shape with a diameter of about 3 mm and a height of 3 mm. Further, the selective oxidation unit 126 is provided with a Ru-based selective oxidation catalyst having a spherical shape with a diameter of about 3 mm.

水素生成装置101は、改質部120における改質反応に必要な反応熱を供給するための加熱部102を、内筒105の内側に備えている。加熱部102は、加熱源となる、燃焼ガスを燃焼させるバーナと、加熱部102の燃焼状態を検知するフレームロッドを備えた燃焼検出部122と、加熱部102に燃焼用空気を供給する燃焼空気供給部としての燃焼ファン118とを備えている。 The hydrogen generator 101 includes a heating section 102 inside an inner cylinder 105 for supplying reaction heat necessary for the reforming reaction in the reforming section 120 . The heating unit 102 includes a burner that burns combustion gas as a heating source, a combustion detection unit 122 that has a flame rod that detects the combustion state of the heating unit 102, and a combustion air that supplies combustion air to the heating unit 102. and a combustion fan 118 as a feeder.

なお、フレームロッドは、火炎が形成される時に発生するイオンに電圧を印加し、その時に流れるイオン電流値を測定するデバイスである。 The flame rod is a device that applies a voltage to ions generated when a flame is formed and measures the ion current value that flows at that time.

加熱部102で燃焼させる燃焼ガスは、アノードオフガス経路16を介して加熱部102に供給される。また、水素生成装置101によって生成された水素含有ガスは、導出部112を介して、外部に設置される燃料電池10等に供給される。 Combustion gas to be combusted in the heating section 102 is supplied to the heating section 102 through the anode off-gas path 16 . Also, the hydrogen-containing gas generated by the hydrogen generator 101 is supplied to the externally installed fuel cell 10 or the like via the lead-out portion 112 .

改質部120及び水蒸発部123は、加熱部102で発生させた燃焼排ガスから、加熱部102の燃焼筒130と対向する内筒105の壁面を介して、熱を供給される構成となっている。 The reforming section 120 and the water evaporating section 123 are configured such that heat is supplied from the flue gas generated by the heating section 102 through the wall surface of the inner cylinder 105 facing the combustion cylinder 130 of the heating section 102. there is

加熱部102は、燃料電池10のアノードから排出されるアノードオフガスを、燃焼用空気を用いてバーナで燃焼させて、水蒸気反応に必要な反応熱を含む燃料排ガスを発生させる。 The heating unit 102 combusts the anode off-gas discharged from the anode of the fuel cell 10 with a burner using combustion air to generate fuel exhaust gas containing reaction heat necessary for the steam reaction.

燃焼排ガスは、加熱部102から燃焼筒130の内部(内側)を通り、燃焼筒130を出た後、高温状態で内筒105の下部と内筒底板106に当たる。 The combustion exhaust gas passes from the heating unit 102 through the interior (inner side) of the combustion tube 130, and after exiting the combustion tube 130, hits the lower part of the inner tube 105 and the inner tube bottom plate 106 in a high temperature state.

そして、燃焼排ガスは、燃焼筒130の外周面と内筒105の内周面とで形成される通路を通り、改質部120と変成部125と選択酸化部126に、それぞれの反応に必要な熱を与えた後に、図面右上の排出口から、水素生成装置101の外部へと排気される。 Then, the combustion exhaust gas passes through the passage formed by the outer peripheral surface of the combustion cylinder 130 and the inner peripheral surface of the inner cylinder 105, and passes through the reforming section 120, the shift conversion section 125, and the selective oxidation section 126. After being heated, it is exhausted to the outside of the hydrogen generator 101 from the upper right exhaust port in the drawing.

内筒底板106が熱変形しないように、内筒底板106の、加熱部102と対向する位置に、断熱材140が配置されている。また、内筒底板106及び内筒105には、ニッケルの割合が多く、高温熱変形に強いSUS310S材が使用されている。 A heat insulating material 140 is arranged at a position of the bottom plate 106 of the inner cylinder facing the heating portion 102 so that the bottom plate 106 of the inner cylinder is not thermally deformed. The bottom plate 106 of the inner cylinder and the inner cylinder 105 are made of SUS310S material, which has a high proportion of nickel and is resistant to high-temperature thermal deformation.

また、水素生成装置101を運転制御するために、水素生成装置101には、改質部120における改質触媒の温度を検出するための改質温度検出部121と、変成部125におけるCO変成触媒の温度を検出するための変成温度検出部124とが設けられている。 In addition, in order to control the operation of the hydrogen generator 101, the hydrogen generator 101 includes a reforming temperature detection unit 121 for detecting the temperature of the reforming catalyst in the reforming unit 120 and a CO transformation catalyst in the transformation unit 125. A metamorphic temperature detection unit 124 for detecting the temperature of is provided.

改質部120の出口側の改質部120よりも低い位置に空間部150を設けている。改質温度検出部121は、空間部150に配置されている。 A space 150 is provided at a position lower than the reforming section 120 on the exit side of the reforming section 120 . The reforming temperature detector 121 is arranged in the space 150 .

[1-1-2.燃料電池システムの構成]
次に図2を用いて、水素生成装置101を搭載した燃料電池システム200について説明する。
[1-1-2. Configuration of fuel cell system]
Next, a fuel cell system 200 equipped with the hydrogen generator 101 will be described with reference to FIG.

燃料電池システム200は、水素生成装置101と燃料電池10を備えている。燃料電池10は、水素生成装置101から排出される水素含有ガスを用いて発電する。燃料電池10は、例えば、固体高分子形燃料電池である。燃料電池10の排熱によって湯が生成される。生成された湯は貯湯タンクに貯められる。 A fuel cell system 200 includes a hydrogen generator 101 and a fuel cell 10 . The fuel cell 10 uses the hydrogen-containing gas discharged from the hydrogen generator 101 to generate electricity. The fuel cell 10 is, for example, a polymer electrolyte fuel cell. Hot water is produced by exhaust heat of the fuel cell 10 . The generated hot water is stored in a hot water storage tank.

また、燃料電池システム200は、さらに、燃料ガス供給経路12、酸化剤ガス供給経路14、アノードオフガス経路16及びカソードオフガス経路18を備えている。燃料ガス供給経路12は、水素生成装置101から燃料電池10に水素含有ガスを供給する流路である。燃料ガス供給経路12は、水素生成装置101と燃料電池10のアノードガス入口とを接続している。 The fuel cell system 200 further includes a fuel gas supply path 12 , an oxidant gas supply path 14 , an anode offgas path 16 and a cathode offgas path 18 . The fuel gas supply path 12 is a path for supplying hydrogen-containing gas from the hydrogen generator 101 to the fuel cell 10 . The fuel gas supply path 12 connects the hydrogen generator 101 and the anode gas inlet of the fuel cell 10 .

酸化剤ガス供給経路14は、燃料電池10のカソードに酸化剤ガスとしての空気を供給する流路である。酸化剤ガス供給経路14には、空気供給器20が設けられている。 The oxidizing gas supply path 14 is a flow path for supplying air as an oxidizing gas to the cathode of the fuel cell 10 . An air supplier 20 is provided in the oxidant gas supply path 14 .

空気供給器20は、燃料電池10のカソードに空気を供給するブロワである。酸化剤ガス供給経路14には、加湿器、弁などの他の機器が配置されていてもよい。 The air supplier 20 is a blower that supplies air to the cathode of the fuel cell 10 . Other equipment such as a humidifier and a valve may be arranged in the oxidant gas supply path 14 .

アノードオフガス経路16は、未反応の水素含有ガス及び未反応の原料ガスを燃料電池10のアノードから排出する流路である。 The anode offgas path 16 is a path through which unreacted hydrogen-containing gas and unreacted raw material gas are discharged from the anode of the fuel cell 10 .

アノードオフガス経路16は、燃料電池10のアノードガス出口と水素生成装置101の加熱部102とを接続している。未反応の水素含有ガス及び未反応の原料ガスは、アノードオフガス経路16を通じて、加熱部102のバーナに供給される。 The anode offgas path 16 connects the anode gas outlet of the fuel cell 10 and the heating section 102 of the hydrogen generator 101 . The unreacted hydrogen-containing gas and unreacted raw material gas are supplied to the burner of the heating section 102 through the anode offgas path 16 .

カソードオフガス経路18は、未反応の酸化剤ガスを燃料電池10のカソードから排出する流路である。カソードオフガス経路18は、燃料電池10のカソードガス出口に接続されており、例えば、燃料電池システム200の筐体の外部まで延びている。 The cathode offgas path 18 is a path through which unreacted oxidant gas is discharged from the cathode of the fuel cell 10 . The cathode offgas path 18 is connected to the cathode gas outlet of the fuel cell 10 and extends to the exterior of the housing of the fuel cell system 200, for example.

燃料電池システム200は、さらに、凝縮水タンク15及び浄化器50を備えている。凝縮水タンク15は、燃料電池10の運転に使用される水を貯留するタンクである。本実施の形態において、凝縮水タンク15は、水素生成装置101に供給されるべき水を貯留するタンクである。 Fuel cell system 200 further comprises condensate tank 15 and clarifier 50 . The condensed water tank 15 is a tank that stores water used for operating the fuel cell 10 . In the present embodiment, condensed water tank 15 is a tank that stores water to be supplied to hydrogen generator 101 .

浄化器50は、凝縮水タンク15の水を浄化するための部材である。凝縮水タンク15の水は、浄化器50を通って水素生成装置101に供給され、水素生成装置101において水素含有ガスの生成に使用される。このような構成によれば、浄化された水を水素生成装置101に供給できるので、スケールが水素生成装置101に堆積することを防止できる。 The purifier 50 is a member for purifying water in the condensed water tank 15 . The water in the condensed water tank 15 is supplied to the hydrogen generator 101 through the purifier 50 and used in the hydrogen generator 101 to generate hydrogen-containing gas. According to such a configuration, since purified water can be supplied to the hydrogen generator 101, it is possible to prevent scale from accumulating on the hydrogen generator 101. FIG.

また、燃料電池システム200は、さらに、第1水経路17及び第2水経路19を備えている。第1水経路17は、凝縮水タンク15から水素生成装置101まで延びている流路である。第2水経路19は、所定の分岐位置BPにおいて第1水経路17から分岐し、凝縮水タンク15まで延びている流路である。 Moreover, the fuel cell system 200 further includes a first water path 17 and a second water path 19 . The first water path 17 is a flow path extending from the condensed water tank 15 to the hydrogen generator 101 . The second water path 19 is a flow path that branches from the first water path 17 at a predetermined branch position BP and extends to the condensed water tank 15 .

凝縮水タンク15には、温度センサ21(第1温度センサ)が設けられている。温度センサ21は、凝縮水タンク15の内部に配置されており、凝縮水タンク15に貯留された水の温度を検出する。温度センサ21は、例えば、サーミスタを利用した温度センサ又は熱電対を利用した温度センサである。 The condensed water tank 15 is provided with a temperature sensor 21 (first temperature sensor). The temperature sensor 21 is arranged inside the condensed water tank 15 and detects the temperature of the water stored in the condensed water tank 15 . The temperature sensor 21 is, for example, a temperature sensor using a thermistor or a temperature sensor using a thermocouple.

凝縮水タンク15には、カソードオフガスから生じた凝縮水、アノードオフガス経路16のアノードオフガスから生じた凝縮水及び水素生成装置101の燃焼排ガスから生じた凝縮水が集められ、貯留される。 Condensed water generated from the cathode off-gas, condensed water generated from the anode off-gas in the anode off-gas path 16, and condensed water generated from the combustion exhaust gas of the hydrogen generator 101 are collected and stored in the condensed water tank 15.

凝縮水タンク15の所定水位を超える余分な水は、凝縮水タンク15から溢れて、排水経路67を通って、例えば、燃料電池システム200の筐体の外部に排出される。 Excess water exceeding a predetermined water level in the condensed water tank 15 overflows from the condensed water tank 15 and is discharged outside the housing of the fuel cell system 200 through the drain path 67, for example.

浄化器50は、凝縮水タンク15の内部に配置されている。浄化器50において浄化された水(純水)が第1水経路17を通じて水素生成装置101に供給される。浄化器50は、イオン交換樹脂、活性炭、抗菌材及び浸透膜から選ばれる少なくとも1つを含む。 The clarifier 50 is arranged inside the condensate tank 15 . Water (pure water) purified in the purifier 50 is supplied to the hydrogen generator 101 through the first water path 17 . The purifier 50 contains at least one selected from ion exchange resin, activated carbon, antibacterial material and permeable membrane.

浄化器50は、典型的には、イオン交換樹脂を含む。イオン交換樹脂は、陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂又はその両方である。イオン交換樹脂の形状は、粒子状であってもよく、繊維状であってもよい。繊維状のイオン交換樹脂は、薄膜の形状に成形されていてもよい。 Purifier 50 typically contains an ion exchange resin. Ion exchange resins are cation exchange resins, anion exchange resins, or both. The shape of the ion exchange resin may be particulate or fibrous. The fibrous ion exchange resin may be shaped into a thin film.

水素生成装置101に水を供給する第1水経路17には、ポンプ25及び第1開閉弁27が設けられている。ポンプ25は、凝縮水タンク15と分岐位置BPとの間に位置している。 A pump 25 and a first on-off valve 27 are provided in the first water path 17 that supplies water to the hydrogen generator 101 . The pump 25 is positioned between the condensed water tank 15 and the branch position BP.

ポンプ25は、浄化器50を通じて、凝縮水タンク15に貯留された水を汲み上げる。ポンプ25は、凝縮水タンク15の水を、水素生成装置101に供給する役割を担っている。第1開閉弁27は、分岐位置BPと水素生成装置101との間に位置している。第1開閉弁27を開くと、水素生成装置101への水の供給が許可され、第1開閉弁27を閉じると、水素生成装置101への水の供給が禁止される。 The pump 25 pumps up the water stored in the condensed water tank 15 through the clarifier 50 . The pump 25 serves to supply the water in the condensed water tank 15 to the hydrogen generator 101 . The first on-off valve 27 is positioned between the branch position BP and the hydrogen generator 101 . When the first on-off valve 27 is opened, the supply of water to the hydrogen generator 101 is permitted, and when the first on-off valve 27 is closed, the supply of water to the hydrogen generator 101 is prohibited.

ポンプ25は、例えば、ピストンポンプ、プランジャポンプ、ギヤポンプ、ベーンポンプなどの容積式ポンプである。第1開閉弁27は、例えば、電磁弁である。第2水経路19は、上流部分191、下流部分193及び浄化水タンク195を有する。 The pump 25 is, for example, a positive displacement pump such as a piston pump, plunger pump, gear pump, or vane pump. The first on-off valve 27 is, for example, an electromagnetic valve. The second water path 19 has an upstream portion 191 , a downstream portion 193 and a purified water tank 195 .

上流部分191は、分岐位置BPに接続された一端と浄化水タンク195に接続された他端とを有する。下流部分193は、浄化水タンク195に接続された一端と凝縮水タンク15に接続された他端とを有する。 The upstream portion 191 has one end connected to the branch position BP and the other end connected to the purified water tank 195 . Downstream portion 193 has one end connected to clarified water tank 195 and the other end connected to condensate tank 15 .

浄化水タンク195には、燃料電池10を冷却するための水が貯留されている。浄化水タンク195における水位が規定の水位を超えると、浄化水タンク195から水が溢れ、下流部分193を通じて凝縮水タンク15に移動する。 Water for cooling the fuel cell 10 is stored in the purified water tank 195 . When the water level in the purified water tank 195 exceeds a specified water level, water overflows from the purified water tank 195 and travels through the downstream portion 193 to the condensed water tank 15 .

浄化水タンク195には、ヒータ29が設けられている。ヒータ29は、浄化水タンク195の内部に配置されており、浄化水タンク195に貯留された水を必要に応じて加熱する。 A heater 29 is provided in the purified water tank 195 . The heater 29 is arranged inside the purified water tank 195 and heats the water stored in the purified water tank 195 as necessary.

ヒータ29によって浄化水タンク195の水温を速やかに上昇させることができる。ヒータ29は、例えば、抵抗加熱式の電気ヒータである。本実施の形態において、浄化水タンク195は第2水経路19の一部である。したがって、ヒータ29は、第2水経路19に設けられている。 The water temperature of the purified water tank 195 can be quickly raised by the heater 29 . The heater 29 is, for example, a resistance heating electric heater. In this embodiment, the purified water tank 195 is part of the second water path 19 . Therefore, heater 29 is provided in second water path 19 .

浄化水タンク195には、さらに、温度センサ23が設けられている。温度センサ23は、浄化水タンク195の内部に配置されており、浄化水タンク195に貯留された水の温度を検出する。温度センサ23も、例えば、サーミスタを利用した温度センサ又は熱電対を利用した温度センサである。 Purified water tank 195 is further provided with temperature sensor 23 . The temperature sensor 23 is arranged inside the purified water tank 195 and detects the temperature of the water stored in the purified water tank 195 . The temperature sensor 23 is also a temperature sensor using a thermistor or a temperature sensor using a thermocouple, for example.

ヒータ29は、例えば、浄化水タンク195の水温が、所定の温度範囲に収まるようにオンオフ制御される。「所定の温度範囲」は特に限定されず、燃料電池10の能力、浄化水タンク195の容量などに応じて決められる。 The heater 29 is on/off controlled, for example, so that the water temperature of the purified water tank 195 falls within a predetermined temperature range. The "predetermined temperature range" is not particularly limited, and is determined according to the capacity of the fuel cell 10, the capacity of the purified water tank 195, and the like.

第2水経路19には、第2開閉弁28が設けられている。第2開閉弁28は、第2水経路19の上流部分191に設けられており、分岐位置BPと浄化水タンク195との間に位置している。第2開閉弁28も、例えば、電磁弁である。 A second on-off valve 28 is provided in the second water path 19 . The second on-off valve 28 is provided in an upstream portion 191 of the second water path 19 and positioned between the branch position BP and the purified water tank 195 . The second on-off valve 28 is also an electromagnetic valve, for example.

本実施の形態において、凝縮水タンク15、第1水経路17の一部及び第2水経路19は、循環回路を形成している。第1開閉弁27を閉じ、第2開閉弁28を開き、ポンプ25を作動させると、凝縮水タンク15の水が循環回路を循環する。 In this embodiment, the condensed water tank 15, part of the first water path 17 and the second water path 19 form a circulation circuit. When the first on-off valve 27 is closed, the second on-off valve 28 is opened, and the pump 25 is operated, the water in the condensed water tank 15 circulates through the circulation circuit.

第1開閉弁27を開き、第2開閉弁28を閉じ、ポンプ25を作動させると、凝縮水タンク15の水が水素生成装置101に供給される。 When the first on-off valve 27 is opened, the second on-off valve 28 is closed, and the pump 25 is operated, the water in the condensed water tank 15 is supplied to the hydrogen generator 101 .

本実施の形態では、第1開閉弁27と第2開閉弁28で流路切替器を構成している。 In this embodiment, the first on-off valve 27 and the second on-off valve 28 constitute a channel switching device.

燃料電池システム200は、凝縮水経路24をさらに備えている。凝縮水経路24は、カソードオフガス経路18から分岐して凝縮水タンク15に接続されている。本実施の形態において、凝縮水経路24は、第2水経路19の下流部分193を介して、凝縮水タンク15に接続されている。 Fuel cell system 200 further comprises a condensate path 24 . The condensed water path 24 is branched from the cathode offgas path 18 and connected to the condensed water tank 15 . In this embodiment, the condensed water path 24 is connected to the condensed water tank 15 via the downstream portion 193 of the second water path 19 .

カソードオフガスから生成した凝縮水は、凝縮水経路24及び第2水経路19の下流部分193を通じて、凝縮水タンク15に導かれる。凝縮水経路24は、凝縮水タンク15に直接接続されていてもよい。 Condensed water generated from the cathode off-gas is led to the condensed water tank 15 through the condensed water path 24 and the downstream portion 193 of the second water path 19 . The condensed water path 24 may be directly connected to the condensed water tank 15 .

このような構成によれば、外部から水を、殆ど補給することなく、水素生成装置101に水を供給し続けることが可能である。燃料電池10から排出された凝縮水に不純物は殆ど含まれていないので、浄化器50の寿命も延びる。 According to such a configuration, water can be continuously supplied to the hydrogen generator 101 without replenishing water from the outside. Since the condensed water discharged from the fuel cell 10 contains few impurities, the life of the purifier 50 is also extended.

燃料電池システム200は、さらに、冷却水回路31、熱交換器33及び熱回収水路35を備えている。冷却水回路31は、浄化水タンク195と燃料電池10との間で水を循環させる流路である。 The fuel cell system 200 further includes a cooling water circuit 31 , a heat exchanger 33 and a heat recovery water channel 35 . The cooling water circuit 31 is a channel for circulating water between the purified water tank 195 and the fuel cell 10 .

冷却水回路31によって、燃料電池10を効率的に冷却できるとともに、燃料電池10の排熱を温水の形で燃料電池10の外部に取り出すことができる。冷却水回路31は、送り経路311及び戻し経路312を有する。送り経路311及び戻し経路312は、それぞれ、燃料電池10と浄化水タンク195とを接続している。 The cooling water circuit 31 can efficiently cool the fuel cell 10 and extract the waste heat of the fuel cell 10 to the outside of the fuel cell 10 in the form of hot water. The cooling water circuit 31 has a feed path 311 and a return path 312 . A feed path 311 and a return path 312 connect the fuel cell 10 and the purified water tank 195, respectively.

送り経路311を通じて、浄化水タンク195の水が冷却水として燃料電池10に供給される。そして、戻し経路312を通じて、燃料電池10から浄化水タンク195に水が戻される。 Water in the purified water tank 195 is supplied to the fuel cell 10 as cooling water through the feed path 311 . Water is then returned from the fuel cell 10 to the purified water tank 195 through the return path 312 .

冷却水回路31には、ポンプ37が設けられている。本実施の形態では、冷却水回路31の送り経路311に、ポンプ37が配置されている。ポンプ37は、戻し経路312に配置されていてもよい。先に説明した容積式ポンプの1つを、ポンプ37として使用できる。 A pump 37 is provided in the cooling water circuit 31 . In this embodiment, a pump 37 is arranged in the feed path 311 of the cooling water circuit 31 . A pump 37 may be arranged in the return path 312 . One of the positive displacement pumps previously described can be used as pump 37 .

熱交換器33は、冷却水回路31に配置されている。本実施の形態では、熱交換器33は、冷却水回路31の送り経路311に配置されている。熱交換器33は、例えば、二重管式熱交換器、プレート式熱交換器などの液-液熱交換器である。 A heat exchanger 33 is arranged in the cooling water circuit 31 . In this embodiment, the heat exchanger 33 is arranged in the feed path 311 of the cooling water circuit 31 . The heat exchanger 33 is, for example, a liquid-liquid heat exchanger such as a double tube heat exchanger or a plate heat exchanger.

熱回収水路35は、燃料電池10の排熱を回収する流路である。熱回収水路35は、送り経路351及び戻し経路352を含む。送り経路351及び戻し経路352は、それぞ
れ、熱交換器33に接続されている。送り経路351は、熱回収水路35の上流部分を構成している。戻し経路352は、熱回収水路35の下流部分を構成している。
The heat recovery channel 35 is a channel for recovering exhaust heat from the fuel cell 10 . The heat recovery channel 35 includes a feed channel 351 and a return channel 352 . The feed path 351 and return path 352 are each connected to the heat exchanger 33 . The feed path 351 constitutes an upstream portion of the heat recovery waterway 35 . The return path 352 constitutes the downstream portion of the heat recovery waterway 35 .

戻し経路352は、熱交換器33において加熱された水を貯湯タンク(図示せず)に導く流路である。送り経路351は、熱交換器33において加熱されるべき水を熱交換器33に導く流路である。 The return path 352 is a flow path that guides the water heated in the heat exchanger 33 to a hot water storage tank (not shown). The feed path 351 is a flow path that guides water to be heated in the heat exchanger 33 to the heat exchanger 33 .

熱交換器33は、熱回収水路35を流れる水と冷却水回路31を流れる水とを熱交換させるように構成されている。つまり、熱交換器33は、冷却水回路31の冷却水の熱によって貯湯タンク(図示省略)に貯められるべき水を加熱する役割を担っている。 The heat exchanger 33 is configured to exchange heat between the water flowing through the heat recovery water channel 35 and the water flowing through the cooling water circuit 31 . That is, the heat exchanger 33 serves to heat the water to be stored in the hot water storage tank (not shown) with the heat of the cooling water in the cooling water circuit 31 .

熱回収水路35には、ポンプ39が設けられている。本実施の形態では、熱回収水路35の送り経路351に、ポンプ39が配置されている。ポンプ39は、戻し経路352に配置されていてもよい。先に説明した容積式ポンプの1つを、ポンプ39として使用できる。 A pump 39 is provided in the heat recovery channel 35 . In this embodiment, a pump 39 is arranged in the feed path 351 of the heat recovery channel 35 . A pump 39 may be arranged in the return path 352 . One of the positive displacement pumps previously described can be used as pump 39 .

燃料電池システム200は、さらに、給水路36及び開閉弁38を備えている。開閉弁38は、給水路36に配置されている。給水路36は、浄化水タンク195に水を供給する経路である。 The fuel cell system 200 further includes a water supply path 36 and an on-off valve 38 . The on-off valve 38 is arranged in the water supply passage 36 . The water supply path 36 is a path for supplying water to the purified water tank 195 .

本実施の形態において、給水路36は、熱回収水路35から分岐して浄化水タンク195に接続されている。詳細には、給水路36は、ポンプ39と熱交換器33との間において熱回収水路35の送り経路351から分岐している。開閉弁38を開き、熱回収水路35に水を流すと、給水路36を通じて浄化水タンク195に水が供給される。 In this embodiment, the water supply channel 36 is branched from the heat recovery channel 35 and connected to the purified water tank 195 . Specifically, the water supply path 36 branches off from the feed path 351 of the heat recovery water path 35 between the pump 39 and the heat exchanger 33 . When the on-off valve 38 is opened to allow water to flow through the heat recovery water channel 35 , water is supplied to the purified water tank 195 through the water supply channel 36 .

開閉弁38を閉じると、浄化水タンク195への水の供給が遮断される。浄化水タンク195に供給される水は、例えば市水である。市水の供給圧力又はポンプ39の働きによって、水が浄化水タンク195に供給される。 When the on-off valve 38 is closed, the supply of water to the purified water tank 195 is cut off. The water supplied to the purified water tank 195 is, for example, city water. Water is supplied to the purified water tank 195 by the supply pressure of city water or the action of the pump 39 .

燃料電池システム200は、さらに、燃料電池システム200の周囲温度を検出する温度センサ45(第2温度センサ)を備えている。温度センサ45は、例えば、燃料電池システム200の筐体の内部に配置されている。 The fuel cell system 200 further includes a temperature sensor 45 (second temperature sensor) that detects the ambient temperature of the fuel cell system 200 . The temperature sensor 45 is arranged inside the housing of the fuel cell system 200, for example.

温度センサ45によって検出された周囲温度に応じて、各経路における水の凍結を防止するための処理が実行される。例えば、燃料電池10で発電が行われていない期間において、温度センサ45によって検出された周囲温度が所定温度を下回った場合、ヒータ29で水を加熱しながら循環回路に水を循環させる。 Depending on the ambient temperature detected by the temperature sensor 45, processing is performed to prevent freezing of water in each path. For example, when the ambient temperature detected by the temperature sensor 45 falls below a predetermined temperature while the fuel cell 10 is not generating power, the water is heated by the heater 29 and circulated in the circulation circuit.

燃料電池システム200は、さらに、制御器41を備えている。温度センサ21,23及び45の検出信号が制御器41に入力される。制御器41には、流量計、ガスセンサなどの他の計測機器(図示省略)からも検出信号が入力される。 Fuel cell system 200 further includes controller 41 . Detection signals from the temperature sensors 21 , 23 and 45 are input to the controller 41 . A detection signal is also input to the controller 41 from other measuring devices (not shown) such as a flow meter and a gas sensor.

制御器41は、温度センサ、流量計、ガスセンサなどの計測機器の計測結果に基づき、ポンプ25、第1開閉弁27、ヒータ29、第2開閉弁28、ポンプ37などの制御対象を制御する。制御器41には、燃料電池システム200を適切に運転するためのプログラムが格納されている。 The controller 41 controls objects to be controlled, such as the pump 25, the first on-off valve 27, the heater 29, the second on-off valve 28, and the pump 37, based on the measurement results of measuring devices such as temperature sensors, flow meters, and gas sensors. The controller 41 stores a program for properly operating the fuel cell system 200 .

本実施の形態において、各流路は、少なくとも1つの配管によって構成されている。配管は、ステンレス管などの金属配管であってもよいし、樹脂配管であってもよい。 In this embodiment, each channel is configured by at least one pipe. The pipe may be a metal pipe such as a stainless steel pipe, or may be a resin pipe.

本実施の形態では、浄化器50は、凝縮水タンク15の内部に配置されているので、燃料電池システム200の設置時に浄化器50が凍結していたとしても、外部から凝縮水タンク15に水が供給されて、凝縮水タンク15に水が貯留された時点で、水の熱が浄化器50に効率的に伝わり、浄化器50の凍結を速やかに解消することができる。 In this embodiment, since the purifier 50 is arranged inside the condensed water tank 15, even if the purifier 50 is frozen at the time of installation of the fuel cell system 200, water is not supplied to the condensed water tank 15 from the outside. is supplied and water is stored in the condensed water tank 15, the heat of the water is efficiently transmitted to the purifier 50, and the purifier 50 can be quickly unfrozen.

浄化器50の凍結が完全に解消する前においても、第1開閉弁27を閉じ、第2開閉弁28を開いてポンプ25を動かせば、氷の融解によって生じた僅かな隙間を通じて、水が流れてポンプ25に吸い込まれる。ポンプ25の働きによって、水は、第1水経路17及び第2水経路19を経由して、凝縮水タンク15に戻される。 Even before the purifier 50 is completely unfrozen, if the first on-off valve 27 is closed, the second on-off valve 28 is opened, and the pump 25 is operated, water will flow through a slight gap created by the melting of the ice. is sucked into the pump 25. Water is returned to the condensed water tank 15 via the first water path 17 and the second water path 19 by the action of the pump 25 .

このように、循環回路に水を循環させることによって、浄化器50の凍結が短い時間で解消されうる。このとき、浄化水タンク195のヒータ29がオンであってもよい。 By circulating the water in the circulation circuit in this way, freezing of the purifier 50 can be eliminated in a short time. At this time, the heater 29 of the purified water tank 195 may be on.

[1-2.動作]
以上のように構成された水素生成装置101について、その動作を以下説明する。
[1-2. motion]
The operation of the hydrogen generator 101 configured as described above will be described below.

水素生成装置101には、必要な水素量を得るために、原料供給口104から原料を、改質水供給口103から改質水を適正な比率で、内筒105と中筒107との間に供給する。 In the hydrogen generator 101, in order to obtain the necessary amount of hydrogen, the raw material is supplied from the raw material supply port 104 and the reforming water is supplied from the reforming water supply port 103 in an appropriate ratio between the inner cylinder 105 and the middle cylinder 107. supply to

改質水供給口103から供給された改質水は、内筒105と中筒107との間の上部に配置された水蒸発部123で蒸発して水蒸気となり、原料と混合される。 The reforming water supplied from the reforming water supply port 103 evaporates into water vapor in the water evaporator 123 arranged above between the inner cylinder 105 and the middle cylinder 107, and is mixed with the raw material.

原料と水蒸気の混合ガスは、内筒105と中筒107との間の下部に配置された改質部120に供給され、改質部120で水蒸気改質反応が行われて、COと水素を含む改質ガスとなる。そして、改質部120で生成された改質ガスは、中筒底板108の貫通孔109に向かって流れる。 The mixed gas of the raw material and steam is supplied to the reforming section 120 arranged in the lower part between the inner cylinder 105 and the middle cylinder 107, and the steam reforming reaction is performed in the reforming section 120 to convert CO and hydrogen. It becomes a reformed gas containing The reformed gas produced in reforming section 120 flows toward through hole 109 of bottom plate 108 of middle cylinder.

そして、改質ガスは、貫通孔109を通過してから、改質ガスの流れる方向が鉛直方向の下向きから上向きに反転し、中筒107と外筒115との間を、導出部112に向かって流れる。 After the reformed gas passes through the through hole 109 , the flow direction of the reformed gas reverses from downward to upward in the vertical direction, and flows between the middle tube 107 and the outer tube 115 toward the lead-out portion 112 . flow.

そして、改質ガスは、中筒107と外筒115との間に配置された変成部125に充填されている変成触媒によりCO濃度が低減され、さらに、中筒107と外筒115との間の上部に配置された選択酸化部126に充填されている選択酸化触媒によりCO濃度が数ppm程度にまでCOが除去されて、外筒115の上部に設けられた導出部112から水素生成装置101の外部に出る。 Then, the reformed gas has its CO concentration reduced by the shift conversion catalyst filled in the shift conversion section 125 arranged between the middle cylinder 107 and the outer cylinder 115 . CO is removed to a CO concentration of about several ppm by the selective oxidation catalyst filled in the selective oxidation unit 126 arranged in the upper part of the outer cylinder 115, and the hydrogen generator 101 outside of

水素生成装置101で生成された燃料ガスは、燃料電池10に供給され、燃料電池10使用されなかった燃料ガス(アノードオフガス)は加熱部102に供給される。 The fuel gas produced by the hydrogen generator 101 is supplied to the fuel cell 10 , and the fuel gas not used in the fuel cell 10 (anode off-gas) is supplied to the heating unit 102 .

加熱部102のバーナの燃焼によって生成される燃焼排ガスは、加熱部102から燃焼筒130の内部(内側)を通り、燃焼筒130を出た後、高温状態で内筒105の下部と内筒底板106の上面に配置された断熱材140に当たる。 The combustion exhaust gas generated by the combustion of the burner of the heating unit 102 passes from the heating unit 102 through the inside (inside) of the combustion tube 130, and after exiting the combustion tube 130, is in a high temperature state and flows into the lower part of the inner tube 105 and the bottom plate of the inner tube. It hits a heat insulator 140 located on the top surface of 106 .

そして、燃焼排ガスは、燃焼筒130の外周面と内筒105の内周面とで形成される通路を通り、改質部120と変成部125と選択酸化部126に、それぞれの反応に必要な熱を与えた後に、図面右上の排出口から、水素生成装置101の外部へと排気される。 Then, the combustion exhaust gas passes through the passage formed by the outer peripheral surface of the combustion cylinder 130 and the inner peripheral surface of the inner cylinder 105, and passes through the reforming section 120, the shift conversion section 125, and the selective oxidation section 126. After being heated, it is exhausted to the outside of the hydrogen generator 101 from the upper right exhaust port in the drawing.

以上のよう動作する水素生成装置101を搭載した燃料電池システム200について、
その動作を以下説明する。
Regarding the fuel cell system 200 equipped with the hydrogen generator 101 that operates as described above,
Its operation will be described below.

水素生成装置101を搭載した燃料電池システム200の起動が開始されると、制御器41は、加熱部102のバーナで燃料ガスを燃焼させて、燃焼排ガスを生成して、燃焼による熱と燃焼排ガスの熱で、水蒸発部123、改質部120、変成部125及び選択酸化部126を昇温させる。 When the fuel cell system 200 equipped with the hydrogen generator 101 is started, the controller 41 burns the fuel gas with the burner of the heating unit 102 to generate flue gas, and the heat from the combustion and the flue gas are generated. This heat raises the temperature of the water evaporator 123 , the reformer 120 , the shift converter 125 and the selective oxidizer 126 .

このとき、所定温度aまで上昇するまで、改質温度検出部121で検出する温度を監視する。ここで、所定温度aは、改質触媒が結露水により触媒劣化しない温度(例えば、100℃)以上、改質触媒が炭素析出しない温度(例えば、500℃)以下とするのが望ましい。 At this time, the temperature detected by the reforming temperature detector 121 is monitored until it reaches the predetermined temperature a. Here, the predetermined temperature a is desirably higher than the temperature (for example, 100° C.) at which the reforming catalyst does not deteriorate due to condensation water and lower than the temperature (for example, 500° C.) at which the reforming catalyst does not deposit carbon.

一方で、制御器41は、第1開閉弁27を閉じ、第2開閉弁28を開き、ポンプ25を作動させて、浄化水タンク195に、浄化器50で浄化された凝縮水タンク15の水を供給する。 On the other hand, the controller 41 closes the first on-off valve 27, opens the second on-off valve 28, operates the pump 25, and supplies the purified water tank 195 with the water in the condensed water tank 15 purified by the purifier 50. supply.

運転開始時に浄化水タンク195に水を供給するのは、燃料電池システム200の前回の運転で蒸発等により浄化水タンク195の水位が低下しているためである。このとき、水の供給量は、空間部150の容積より少ない量(所定量)に設定する。そして、水の供給量が、所定量に到達すると、ポンプ25を停止させることにより、浄化水タンク195への水の供給を停止する。 The reason why water is supplied to the purified water tank 195 at the start of operation is that the water level in the purified water tank 195 has decreased due to evaporation or the like during the previous operation of the fuel cell system 200 . At this time, the amount of water supplied is set to an amount (predetermined amount) smaller than the volume of the space 150 . When the amount of water supplied reaches a predetermined amount, the supply of water to the purified water tank 195 is stopped by stopping the pump 25 .

ここで、万が一、第1開閉弁27が閉じずに開放状態のままであり、第2開閉弁28が開かずに閉塞状態のままであった場合は、水素生成装置101に水が供給される。 Here, in the unlikely event that the first on-off valve 27 does not close and remains open and the second on-off valve 28 does not open and remains closed, water is supplied to the hydrogen generator 101. .

しかし、このとき、水素生成装置101に供給される水の供給量が、空間部150の容積よりも少ないので、中筒底板108または外筒底板116の上面に溜まる水の水位は、改質部120の下端及び変成部125の下端よりも低く、改質部120の触媒及び変成部125の触媒が水没することを防止でき、水没による触媒劣化を抑制できる。 However, at this time, since the amount of water supplied to the hydrogen generator 101 is smaller than the volume of the space 150, the water level of the water accumulated on the upper surface of the bottom plate 108 of the middle cylinder or the bottom plate 116 of the outer cylinder is It is lower than the lower end of 120 and the lower end of shift conversion section 125, and can prevent the catalyst of reforming section 120 and the catalyst of shift conversion section 125 from being submerged in water, thereby suppressing deterioration of the catalyst due to submersion.

また、空間部150に水が入っている状態で燃料電池システム200の運転を行う、すなわち加熱部102で加熱動作させた場合、空間部150の温度は水が満たされているので、水が蒸発するまで、水が蒸発する温度100℃以上に上昇しない。 Further, when the fuel cell system 200 is operated with water in the space 150, that is, when the heating unit 102 performs a heating operation, the temperature of the space 150 is filled with water, so the water evaporates. until the temperature at which water evaporates does not rise above 100°C.

制御器41は、加熱部102のバーナで燃焼を開始してから所定時間経過後に改質温度検出部121で検出する温度が、所定温度にまで上昇していなければ、故障で、水素生成装置101に水が入ったことを判断することができる。 If the temperature detected by the reforming temperature detection unit 121 does not rise to a predetermined temperature after a predetermined time has passed since the burner of the heating unit 102 started burning, the controller 41 determines that the hydrogen generator 101 is malfunctioning. It can be determined that water has entered the

このとき、制御器41は異常停止することで、改質触媒層7を改質水が流入したことを判断でき、メンテナンスまで運転することができず、触媒の性能劣化を抑制できる。 At this time, the controller 41 is abnormally stopped, so that it can be determined that the reforming water has flowed into the reforming catalyst layer 7, and the operation cannot be performed until maintenance, thereby suppressing deterioration of catalyst performance.

[1-3.効果等]
以上のように、本実施の形態の水素生成装置101は、原料及び水蒸気から改質ガスを生成する改質部120と、改質ガスに含まれる一酸化炭素の濃度を低減する変成部125及び選択酸化部126と、改質水から水蒸気を生成する水蒸発部123と、水蒸発部123に改質水を供給する改質水供給口103と、加熱部102と、を有する。
[1-3. effects, etc.]
As described above, the hydrogen generator 101 of the present embodiment includes the reforming section 120 that generates the reformed gas from the raw material and steam, the shift conversion section 125 that reduces the concentration of carbon monoxide contained in the reformed gas, and the It has a selective oxidation section 126 , a water evaporator 123 that generates steam from reformed water, a reformed water supply port 103 that supplies reformed water to the water evaporator 123 , and a heating section 102 .

そして、改質部120と変成部125とを連通する部分における改質部120及び変成部125の最下部より低い位置に、誤って流入した改質水を溜める空間部150が形成されている。 A space portion 150 for storing reformed water that has accidentally flowed in is formed at a position lower than the lowermost portions of the reforming section 120 and the shift converting section 125 in the portion where the reforming section 120 and the shift converting section 125 communicate with each other.

これにより、誤って流入した改質水を空間部150に溜めて、改質部120と変成部125と選択酸化部126の水没を抑制することができる。 As a result, reformed water that has accidentally flowed in can be stored in the space 150 to prevent the reformer 120, the shift converter 125, and the selective oxidizer 126 from being submerged.

また、本実施の形態の水素生成装置101において、空間部150の温度を検出する改質温度検出部121と、加熱部102の加熱動作開始から所定時間経過後に、改質温度検出部121が検知する温度が所定温度に上昇していなければ、異常であると判断するように構成された制御器41と、を備えても良い。 Further, in the hydrogen generator 101 of the present embodiment, the reforming temperature detection unit 121 detects the temperature of the space 150, and the reforming temperature detection unit 121 detects the and a controller 41 configured to determine that there is an abnormality if the temperature to be measured does not rise to a predetermined temperature.

これにより、加熱部102の加熱動作開始から所定時間経過後に、改質温度検出部121が検知する温度が所定温度に上昇していない場合は、水素生成装置101に誤って改質水が流入したことを判断することができる。 As a result, if the temperature detected by the reforming temperature detection unit 121 has not risen to a predetermined temperature after a predetermined time has elapsed since the heating operation of the heating unit 102 was started, the reforming water has erroneously flowed into the hydrogen generator 101. can be judged.

また、本実施の形態において、制御器41が異常であると判断した回数をカウントし、異常であると判断した回数が所定回数を超えれば、水素生成装置101の運転を禁止してもよい。 Further, in the present embodiment, the number of times the controller 41 determines that there is an abnormality is counted, and if the number of times that the controller 41 determines that there is an abnormality exceeds a predetermined number of times, the operation of the hydrogen generator 101 may be prohibited.

これにより、触媒を改質水が流入したことを判断でき、メンテナンスまで運転することができず、触媒の性能劣化を抑制できる。 As a result, it is possible to determine that the reforming water has flowed into the catalyst, prevent operation until maintenance, and suppress performance deterioration of the catalyst.

また、本実施の形態において、水素生成装置101から排出される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池10を備えた燃料電池システム200としてもよい。 Moreover, in the present embodiment, the fuel cell system 200 may include the fuel cell 10 that generates power using the hydrogen-containing gas discharged from the hydrogen generator 101 .

また、本実施の形態において、燃料電池システム200が、燃料電池10を冷却するための浄化水が循環する循環経路(冷却水回路31)と、循環経路(冷却水回路31)に設けられ浄化水を貯える浄化水タンク195と、燃料電池10から排出された排ガスに含まれる水蒸気を凝縮して得られる水を貯える凝縮水タンク15と、凝縮水タンク15内の水を浄化する浄化器50と、凝縮水タンク15内の水を浄化水タンク195へ供給するための供給経路(第1水経路17における分岐位置BPまでの部分と第2水経路19の上流部分191)と、供給経路から分岐し改質水供給口103に接続される改質水経路(第1水経路17における分岐位置BPから改質水供給口103までの部分)と、凝縮水タンク15内の水の供給先を、浄化水タンク195にするか改質水供給口103にするかを選択して切り替える流路切替器(第1開閉弁27と第2開閉弁28)と、流路切替器が浄化水タンクを選択している(第1開閉弁27が閉じて第2開閉弁28が開いている)場合は、凝縮水タンク15内の水を浄化水タンク195へ供給し、流路切替器が改質水供給口を選択している(第1開閉弁27が開いて第2開閉弁28が閉じている)場合は、凝縮水タンク15内の水を改質水供給口103へ供給するポンプ25と、をさらに備えていて、制御器41が、燃料電池システム200の運転を開始してから改質水供給口103への水の供給を開始するまでの間に、浄化水タンク195に凝縮水タンク15内の水を、空間部150の容積より少ない水供給量で供給するように、ポンプ25と流路切替器(第1開閉弁27と第2開閉弁28)とを制御してもよい。 In the present embodiment, the fuel cell system 200 includes a circulation path (cooling water circuit 31) through which purified water for cooling the fuel cell 10 circulates, and a circulation path (cooling water circuit 31) provided in the circulation path (cooling water circuit 31). a condensed water tank 15 for storing water obtained by condensing the water vapor contained in the exhaust gas discharged from the fuel cell 10; a purifier 50 for purifying the water in the condensed water tank 15; A supply path for supplying the water in the condensed water tank 15 to the purified water tank 195 (a portion up to the branch position BP in the first water path 17 and an upstream portion 191 of the second water path 19), and a branched from the supply path The reformed water path connected to the reformed water supply port 103 (the portion from the branch position BP in the first water path 17 to the reformed water supply port 103) and the water supply destination in the condensed water tank 15 are purified. A flow path switch (first on-off valve 27 and second on-off valve 28) that selects and switches between the water tank 195 and the reforming water supply port 103, and the flow path switch selects the purified water tank. (the first on-off valve 27 is closed and the second on-off valve 28 is open), the water in the condensed water tank 15 is supplied to the purified water tank 195, and the flow path switch opens the reformed water supply port. is selected (the first on-off valve 27 is open and the second on-off valve 28 is closed), the pump 25 that supplies the water in the condensed water tank 15 to the reforming water supply port 103, and During the period from when the controller 41 starts operating the fuel cell system 200 to when it starts supplying water to the reforming water supply port 103, the purified water tank 195 is filled with the condensed water tank 15. The pump 25 and the channel selector (the first on-off valve 27 and the second on-off valve 28 ) may be controlled so that water is supplied at a water supply rate smaller than the volume of the space 150 .

これにより、制御器41は、燃料電池システム200の運転を開始してから、水素生成装置101の空間部150の容積より少なくなるように浄化水タンク195に水を供給するように制御できる。そのため、改質部120及び一酸化炭素低減部(変成部125と選択酸化部126)の水没を抑制することができる。 As a result, the controller 41 can control the supply of water to the purified water tank 195 so that the capacity of the space 150 of the hydrogen generator 101 is less than that of the space 150 after the operation of the fuel cell system 200 is started. Therefore, submergence of the reforming section 120 and the carbon monoxide reduction section (the shift conversion section 125 and the selective oxidation section 126) can be suppressed.

なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。 Note that the above-described embodiment is for illustrating the technology in the present disclosure, and various changes, replacements, additions, omissions, etc. can be made within the scope of the claims or equivalents thereof.

本開示は、水蒸気改質反応により水素含有ガスを生成する水素生成装置に適用可能である。具体的には、燃料電池システムなどに、本開示は適用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present disclosure is applicable to hydrogen generators that generate hydrogen-containing gas through a steam reforming reaction. Specifically, the present disclosure is applicable to fuel cell systems and the like.

10 燃料電池
12 燃料ガス供給経路
14 酸化剤ガス供給経路
15 凝縮水タンク
16 アノードオフガス経路
17 第1水経路
18 カソードオフガス経路
19 第2水経路
20 空気供給器
21 温度センサ
23 温度センサ
24 凝縮水経路
25 ポンプ
27 第1開閉弁
28 第2開閉弁
29 ヒータ
31 冷却水回路
33 熱交換器
35 熱回収水路
36 給水路
37 ポンプ
38 開閉弁
39 ポンプ
41 制御器
45 温度センサ
50 浄化器
67 排水経路
101 水素生成装置
102 加熱部
103 改質水供給口
104 原料供給口
105 内筒
106 内筒底板
107 中筒
108 中筒底板
109 貫通孔
112 導出部
115 外筒
116 外筒底板
118 燃焼ファン
119 空気供給口
120 改質部
121 改質温度検出部
122 燃焼検出部
123 水蒸発部
124 変成温度検出部
125 変成部
126 選択酸化部
130 燃焼筒
140 断熱材
150 空間部
191 上流部分
193 下流部分
195 浄化水タンク
200 燃料電池システム
311 送り経路
312 戻し経路
351 送り経路
352 戻し経路
BP 分岐位置
REFERENCE SIGNS LIST 10 fuel cell 12 fuel gas supply path 14 oxidant gas supply path 15 condensed water tank 16 anode offgas path 17 first water path 18 cathode offgas path 19 second water path 20 air supplier 21 temperature sensor 23 temperature sensor 24 condensed water path 25 pump 27 first on-off valve 28 second on-off valve 29 heater 31 cooling water circuit 33 heat exchanger 35 heat recovery channel 36 water supply channel 37 pump 38 on-off valve 39 pump 41 controller 45 temperature sensor 50 purifier 67 drain path 101 hydrogen Generation device 102 Heating unit 103 Reforming water supply port 104 Raw material supply port 105 Inner cylinder 106 Inner cylinder bottom plate 107 Middle cylinder 108 Middle cylinder bottom plate 109 Through hole 112 Outlet part 115 Outer cylinder 116 Outer cylinder bottom plate 118 Combustion fan 119 Air supply port 120 Reforming section 121 Reforming temperature detection section 122 Combustion detection section 123 Water evaporation section 124 Shift temperature detection section 125 Shift conversion section 126 Selective oxidation section 130 Combustion tube 140 Heat insulating material 150 Space section 191 Upstream section 193 Downstream section 195 Purified water tank 200 Fuel Battery system 311 Sending route 312 Returning route 351 Sending route 352 Returning route BP Branch position

Claims (6)

原料及び水蒸気を反応させて水素を含有する改質ガスを生成する改質部と、
前記改質ガスに含まれる一酸化炭素の濃度を低減する一酸化炭素低減部と、
供給された改質水から水蒸気を生成するとともに、生成した前記水蒸気及び前記原料を混合して前記改質部に供給する水蒸発部と、
前記水蒸発部に前記改質水を供給する改質水供給口と、
前記改質部と前記一酸化炭素低減部と前記水蒸発部を加熱する加熱部と、
制御器と、
を有した、水素生成装置であって、
前記改質部と前記一酸化炭素低減部とを連通する部分における前記改質部及び前記一酸化炭素低減部の最下部より低い位置に、流入した前記改質水を溜める空間部が形成され、
前記空間部の温度を検出する温度検出器と、を備え、
前記制御器は、前記加熱部の加熱動作開始から所定時間経過後に、前記温度検出器が検出する温度が所定温度に上昇していなければ、異常であると判断するように構成されていることを特徴とする水素生成装置。
a reforming unit that reacts the raw material and steam to produce a hydrogen-containing reformed gas;
a carbon monoxide reduction unit that reduces the concentration of carbon monoxide contained in the reformed gas;
a water evaporator that generates steam from the supplied reforming water, mixes the generated steam and the raw material, and supplies the mixture to the reformer;
a reformed water supply port for supplying the reformed water to the water evaporator;
a heating unit that heats the reforming unit, the carbon monoxide reducing unit, and the water evaporating unit;
a controller;
A hydrogen generator having
A space portion for storing the reforming water that has flowed therein is formed at a position lower than the lowermost portions of the reforming portion and the carbon monoxide reduction portion in the portion where the reforming portion and the carbon monoxide reduction portion communicate,
a temperature detector that detects the temperature of the space,
The controller is configured to determine that there is an abnormality if the temperature detected by the temperature detector does not rise to a predetermined temperature after a predetermined time has elapsed since the heating operation of the heating unit was started. A hydrogen generator characterized by:
前記制御器は、異常であると判断した回数をカウントし、異常であると判断した回数が所定回数を超えれば、水素生成装置の運転を禁止する、請求項に記載の水素生成装置。
2. The hydrogen generator according to claim 1 , wherein the controller counts the number of times it is determined to be abnormal, and prohibits the operation of the hydrogen generator when the number of times it is determined to be abnormal exceeds a predetermined number of times.
請求項1または2に記載の水素生成装置と、
前記水素生成装置から排出される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、
を備えた燃料電池システム。
The hydrogen generator according to claim 1 or 2 ;
a fuel cell that generates electricity using the hydrogen-containing gas discharged from the hydrogen generator;
A fuel cell system with
前記燃料電池を冷却するための浄化水が循環する循環経路と、
前記循環経路に設けられ前記浄化水を貯える浄化水タンクと、
前記燃料電池から排出された排ガスに含まれる水蒸気を凝縮して得られる水を貯える凝
縮水タンクと、
前記凝縮水タンク内の水を浄化する浄化器と、
前記凝縮水タンク内の水を前記浄化水タンクへ供給するための供給経路と、
前記供給経路から分岐し前記改質水供給口に接続される改質水経路と、
前記凝縮水タンク内の水の供給先を、前記浄化水タンクにするか前記改質水供給口にするかを選択して切り替える流路切替器と、
前記流路切替器が前記浄化水タンクを選択している場合は、前記凝縮水タンク内の水を前記浄化水タンクへ供給し、前記流路切替器が前記改質水供給口を選択している場合は、前記凝縮水タンク内の水を前記改質水供給口へ供給するポンプと、
をさらに備え、
前記制御器は、前記燃料電池システムの運転を開始してから前記改質水供給口への水の供給を開始するまでの間に、前記浄化水タンクに前記凝縮水タンク内の水を、前記空間部の容積より少ない水供給量で供給するように、前記ポンプと前記流路切替器とを制御することを特徴とした請求項に記載の燃料電池システム。
a circulation path through which purified water for cooling the fuel cell circulates;
a purified water tank provided in the circulation path and storing the purified water;
a condensed water tank for storing water obtained by condensing water vapor contained in the exhaust gas discharged from the fuel cell;
a purifier for purifying water in the condensate tank;
a supply path for supplying the water in the condensed water tank to the purified water tank;
a reforming water route branched from the supply route and connected to the reforming water supply port;
a flow path selector for selecting and switching a supply destination of water in the condensed water tank to either the purified water tank or the reformed water supply port;
When the flow path selector selects the purified water tank, the water in the condensed water tank is supplied to the purified water tank, and the flow path selector selects the reformed water supply port. a pump for supplying water in the condensed water tank to the reforming water supply port,
further comprising
The controller supplies water in the condensed water tank to the purified water tank during a period from the start of operation of the fuel cell system to the start of water supply to the reforming water supply port. 4. The fuel cell system according to claim 3 , wherein said pump and said flow path switch are controlled so as to supply water at a rate smaller than the volume of said space.
原料及び水蒸気を反応させて水素を含有する改質ガスを生成する改質部と、 a reforming unit that reacts the raw material and steam to produce a hydrogen-containing reformed gas;
前記改質ガスに含まれる一酸化炭素の濃度を低減する一酸化炭素低減部と、 a carbon monoxide reduction unit that reduces the concentration of carbon monoxide contained in the reformed gas;
供給された改質水から水蒸気を生成するとともに、生成した前記水蒸気及び前記原料を混合して前記改質部に供給する水蒸発部と、 a water evaporator that generates steam from the supplied reforming water, mixes the generated steam and the raw material, and supplies the mixture to the reformer;
前記水蒸発部に前記改質水を供給する改質水供給口と、 a reformed water supply port for supplying the reformed water to the water evaporator;
前記改質部と前記一酸化炭素低減部と前記水蒸発部を加熱する加熱部と、 a heating unit that heats the reforming unit, the carbon monoxide reducing unit, and the water evaporating unit;
前記改質部と前記一酸化炭素低減部とを連通する流路上であって、前記改質部及び前記一酸化炭素低減部の最下部より低い位置に設けられる空間部と、 a space provided on a flow path communicating between the reforming section and the carbon monoxide reducing section and at a position lower than the lowermost portions of the reforming section and the carbon monoxide reducing section;
を備え、with
前記空間部は流入した前記改質水を溜めるための凸部を有する、 The space portion has a convex portion for storing the reforming water that has flowed in,
水素生成装置。Hydrogen generator.
加熱部と、 a heating unit;
加熱部を囲うように設けられ、内筒底板を備える筒状の内筒と、 a cylindrical inner cylinder provided so as to surround the heating unit and provided with an inner cylinder bottom plate;
前記内筒の外側に設けられ、外筒底板を備える外筒と、 an outer cylinder provided outside the inner cylinder and provided with an outer cylinder bottom plate;
前記内筒と前記外筒との間に設けられ、中筒底板と、前記中筒底板上の前記内筒底板の真下の領域に設けられる貫通孔と、前記貫通孔の前記内筒側の周囲を囲うように設けられ、かつ前記中筒底板から隆起した凸部と、前記凸部上の前記中筒底板に接しない高さに設けられるガス流入口と、を備える中筒と、 A middle cylinder bottom plate provided between the inner cylinder and the outer cylinder, a through hole provided on the middle cylinder bottom plate in a region immediately below the inner cylinder bottom plate, and a periphery of the through hole on the inner cylinder side a middle cylinder provided so as to surround the middle cylinder and including a projection protruding from the bottom plate of the middle cylinder, and a gas inlet provided on the projection at a height not in contact with the bottom plate of the middle cylinder;
前記内筒と前記中筒の間に設けられ、原料及び水蒸気を反応させて水素を含有する改質ガスを生成する改質部と、 a reforming unit provided between the inner cylinder and the middle cylinder for reacting the raw material and steam to generate a reformed gas containing hydrogen;
前記中筒と前記外筒との間に設けられ、前記改質ガスに含まれる一酸化炭素の濃度を低減する一酸化炭素低減部と、 a carbon monoxide reduction unit provided between the middle cylinder and the outer cylinder for reducing the concentration of carbon monoxide contained in the reformed gas;
前記内筒と前記内筒との間に設けられ、供給された改質水から水蒸気を生成するとともに、生成した前記水蒸気及び前記原料を混合して前記改質部に供給する水蒸発部と、 a water evaporator provided between the inner cylinder and the inner cylinder for generating steam from the supplied reforming water, mixing the generated steam and the raw material, and supplying the mixture to the reforming unit;
外部から前記改質水を前記水蒸発部に供給するように、前記外筒に設けられる改質水供給口と、 a reforming water supply port provided in the outer cylinder so as to supply the reforming water to the water evaporator from the outside;
前記内筒と前記中筒との間の、前記改質部及び前記一酸化炭素低減部の最下部より低い位置に設けられ、前記内筒と前記中筒と前記中筒底板と前記凸部で囲われ、流入した前記改質水を溜める空間部と、 provided between the inner cylinder and the middle cylinder at a position lower than the lowermost portions of the reforming section and the carbon monoxide reduction section, and the inner cylinder, the middle cylinder, the bottom plate of the middle cylinder, and the convex portion an enclosed space for storing the reforming water that has flowed in;
を備えた、水素生成装置。A hydrogen generator.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005306658A (en) 2004-04-21 2005-11-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd Hydrogen producing apparatus
JP2010168242A (en) 2009-01-22 2010-08-05 Panasonic Corp Hydrogen generator and fuel cell system equipped with the same
JP2016138016A (en) 2015-01-28 2016-08-04 パナソニックIpマネジメント株式会社 Hydrogen generator, and operational method of hydrogen generator
JP2018073627A (en) 2016-10-28 2018-05-10 パナソニックIpマネジメント株式会社 Fuel cell system
JP2019160547A (en) 2018-03-13 2019-09-19 大阪瓦斯株式会社 Power generation system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005306658A (en) 2004-04-21 2005-11-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd Hydrogen producing apparatus
JP2010168242A (en) 2009-01-22 2010-08-05 Panasonic Corp Hydrogen generator and fuel cell system equipped with the same
JP2016138016A (en) 2015-01-28 2016-08-04 パナソニックIpマネジメント株式会社 Hydrogen generator, and operational method of hydrogen generator
JP2018073627A (en) 2016-10-28 2018-05-10 パナソニックIpマネジメント株式会社 Fuel cell system
JP2019160547A (en) 2018-03-13 2019-09-19 大阪瓦斯株式会社 Power generation system

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