WO2022049870A1 - 改質システム - Google Patents

改質システム Download PDF

Info

Publication number
WO2022049870A1
WO2022049870A1 PCT/JP2021/023873 JP2021023873W WO2022049870A1 WO 2022049870 A1 WO2022049870 A1 WO 2022049870A1 JP 2021023873 W JP2021023873 W JP 2021023873W WO 2022049870 A1 WO2022049870 A1 WO 2022049870A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
reformer
flow path
gas
combustor
fuel
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/023873
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
河内浩康
久保秀人
鈴木秀明
松本祥平
中谷規之介
Original Assignee
株式会社豊田自動織機
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社豊田自動織機 filed Critical 株式会社豊田自動織機
Publication of WO2022049870A1 publication Critical patent/WO2022049870A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04225—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during start-up
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
    • H01M8/04302—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during start-up
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04746—Pressure; Flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a reforming system.
  • the reforming system described in Patent Document 1 includes a heat exchange type reformer that produces a hydrogen-containing reforming gas to be supplied to a fuel cell as a main component.
  • a reforming catalyst is supported, and a reforming unit that generates a reforming gas containing hydrogen gas by catalytically reacting the hydrocarbon gas and steam, and an oxidation catalyst for combustion are supported.
  • the reforming unit includes a heating unit that supplies heat for performing the reforming reaction.
  • a raw material pump that supplies hydrocarbon gas to the reforming section is connected to the reforming section via a raw material supply line.
  • a gas mixer that mixes the cooling off gas and the anode off gas from the anode of the fuel cell is connected to the heating unit.
  • An object of the present invention is to provide a reforming system capable of supplying a combustor and a reformer with an appropriate flow rate of fuel gas while shortening the start-up time of the reformer.
  • the reforming system includes a combustor that burns fuel gas to generate combustion gas, and a reformer that reforms fuel gas to generate reforming gas containing hydrogen.
  • a combustion gas flow path that connects the combustor and the reformer, and the combustion gas flows from the combustor to the reformer, and an oxidizing gas supply unit that supplies the oxidizing gas to the combustor and the reformer.
  • a control unit for controlling the gas supply unit is provided, and the second fuel gas supply unit is connected to the combustion gas flow path, and the control unit is oxidizable to the combustor and the reformer when the reformer is started.
  • a first control process that controls an oxidizing gas supply unit so as to supply gas, and controls a first fuel gas supply unit and a second fuel gas supply unit so as to supply fuel gas to a combustor and a reformer. After executing the first control process, the second control process for controlling the first fuel gas supply unit so as to stop the supply of the fuel gas to the combustor is executed.
  • the oxidizing gas is supplied to the combustor and the reformer by the oxidizing gas supply unit, and the first fuel gas supply unit and the second fuel gas supply unit are supplied.
  • the fuel gas is supplied to the combustor and the reformer, respectively.
  • the supply of fuel gas to the combustor by the first fuel gas supply unit is stopped.
  • the oxidizing gas and the fuel gas are supplied to the combustor and the reformer, the fuel gas ignites and burns in the combustor, and combustion gas is generated. Then, the combustion gas is supplied to the reformer, and the reformer is heated by the heat of the combustion gas.
  • the fuel gas is burned and reformed to generate a reformed gas containing hydrogen. Since the reformer is combusted by utilizing the heat of the high-temperature combustion gas generated by burning the fuel gas by the combustor in this way, the time until the fuel gas is ignited in the reformer is shortened. This shortens the start-up time of the reformer. Further, the fuel gas is supplied to the combustor by the first fuel gas supply unit, and the fuel gas is supplied to the reformer by the second fuel gas supply unit. At this time, since the second fuel gas supply unit is connected to the combustion gas flow path, the fuel gas is not supplied to the combustor. Therefore, it becomes easy to control the flow rate of the fuel gas supplied to the combustor and the reformer. As a result, an appropriate flow rate of fuel gas is supplied to the combustor and the reformer.
  • the oxidizing gas supply unit is arranged in the first oxidizing gas flow path in which the oxidizing gas flows toward the combustor and the first oxidizing gas flow path, and is supplied to the combustor and the reformer. It has a flow control valve that controls the gas flow rate, and a second oxidizing gas flow path that connects the first oxidizing gas flow path and the combustion gas flow path and allows the oxidizing gas to flow toward the reformer.
  • the first fuel gas supply unit is connected to the first oxidizing gas flow path, and the second fuel gas supply unit is connected to the combustion gas flow path directly or via the second oxidizing gas flow path.
  • the control unit may control the flow control valve to open when the first control process is executed.
  • the oxidizing gas flows through the first oxidizing gas flow path and is supplied to the combustor, and the oxidizing gas flows through the second oxidizing gas flow path and is supplied to the reformer.
  • the flow rate of the oxidizing gas supplied to the combustor and the reformer is easily controlled by the flow rate control valve.
  • the pressure loss of the first oxidizing gas flow path may be smaller than the pressure loss of the second oxidizing gas flow path.
  • the flow rate of the oxidizing gas supplied to the combustor is larger than the flow rate of the oxidizing gas supplied to the reformer. Therefore, the combustion of the fuel gas is effectively performed in the combustor. Further, even if the number of flow control valves is only one, the combustor and the reformer are supplied with an oxidizing gas having an appropriate flow rate.
  • the first fuel gas supply unit has a first fuel supply valve that controls the flow rate of the fuel gas supplied to the combustor, and the second fuel gas supply unit controls the flow rate of the fuel gas supplied to the reformer. It has a second fuel supply valve to be controlled, and when the control unit executes the first control process, it controls to open the first fuel supply valve and the second fuel supply valve, and executes the second control process. At that time, it may be controlled to close the first fuel supply valve. In such a configuration, by controlling the opening degree of the first fuel supply valve and the second fuel supply valve, the flow rates of the fuel gas supplied to the combustor and the reformer can be controlled independently. ..
  • the second fuel gas supply unit is connected to the combustion gas flow path directly or via the second oxidizing gas flow path, and the first fuel gas flow path in which the fuel gas flows toward the reformer and the first fuel gas. It has a fuel supply valve arranged in the flow path and controlling the flow rate of the fuel gas supplied to the combustor and the reformer, and the first fuel gas supply unit has a fuel supply valve and a first fuel gas flow.
  • the control unit has a second fuel gas flow path that connects the path and the first oxidizing gas flow path and allows fuel gas to flow toward the combustor, and an on-off valve that opens and closes the second fuel gas flow path.
  • the fuel supply valve and the on-off valve may be controlled to be opened, and when the second control process is executed, the on-off valve may be controlled to be closed.
  • the on-off valve when the on-off valve is opened, the fuel gas flows through the second fuel gas flow path and is supplied to the combustor.
  • the on-off valve When the on-off valve is closed, the supply of fuel gas to the combustor is cut off. Therefore, even if the number of fuel supply valves is only one, it is possible to switch between supplying and shutting off the fuel gas to the combustor. Moreover, since only one fuel supply valve is required, the cost can be reduced.
  • the pressure loss of the first fuel gas flow path may be smaller than the pressure loss of the second fuel gas flow path.
  • the flow rate of the fuel gas supplied to the reformer is larger than the flow rate of the fuel gas supplied to the combustor. Therefore, the reformer can effectively reform the fuel gas. Therefore, even if the number of fuel supply valves is only one, the fuel gas at an appropriate flow rate is supplied to the combustor and the reformer.
  • the reforming system further includes a temperature detection unit that detects the temperature of the reformer, and the control unit performs a second control process when the temperature of the reformer detected by the temperature detection unit is equal to or higher than the specified temperature. You may do it.
  • the control unit performs a second control process when the temperature of the reformer detected by the temperature detection unit is equal to or higher than the specified temperature. You may do it.
  • the supply of fuel gas to the combustor is stopped at an appropriate timing according to the temperature rise state of the reformer and by a simple control process. Can be done.
  • the control unit controls the oxidizing gas supply unit so as to supply the oxidizing gas to the combustor and the reformer, and supplies the fuel gas to the combustor and the reformer.
  • the first fuel gas supply unit and the second fuel gas supply unit After controlling the first fuel gas supply unit and the second fuel gas supply unit so as to be performed, when the temperature of the reformer detected by the temperature detection unit becomes the first temperature or higher, the fuel is supplied to the combustor and the reformer.
  • At least one of the oxidizing gas supply unit, the first fuel gas supply unit, and the second fuel gas supply unit is controlled so as to change the flow rate of at least one of the oxidizing gas and the fuel gas, and the second control process is performed.
  • the first fuel gas is supplied so as to stop the supply of the fuel gas to the combustor.
  • the unit may be controlled.
  • the temperature of the reformer becomes the first temperature or higher, for example, the fuel gas and the oxidizing gas having a flow ratio suitable for simultaneously performing the combustion operation by the combustor and the reforming operation by the reformer.
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram which shows the reforming system which concerns on 1st Embodiment of this invention. It is sectional drawing of the combustor shown in FIG. It is a flowchart which shows the detail of the control processing procedure executed by the controller shown in FIG. It is a timing diagram which shows the operation of the reforming system when the control process shown in FIG. 3 is executed. It is a schematic block diagram which shows the reforming system which concerns on 2nd Embodiment of this invention. It is a flowchart which shows the detail of the control processing procedure executed by the controller shown in FIG. It is a timing diagram which shows the operation of the reforming system when the control process shown in FIG. 6 is executed. It is a timing diagram which shows the modification of the operation of the reforming system shown in FIG.
  • FIG. 7 It is a schematic block diagram which shows the reforming system which concerns on 3rd Embodiment of this invention.
  • 9 is a flowchart showing details of a control processing procedure executed by the controller shown in FIG. 9. It is a timing diagram which shows the operation of the reforming system when the control process shown in FIG. 10 is executed. It is a timing diagram which shows the modification of the operation of the reforming system shown in FIG. It is a timing diagram which shows the other modification of the operation of the reforming system shown in FIG.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a reforming system according to the first embodiment of the present invention.
  • the reforming system 1 of the present embodiment includes a combustor 2, a reformer 3, an air flow path 4, 5, a throttle valve 6, an ammonia tank 7, a vaporizer 8, and a first. It includes a fuel supply valve 10 and a second fuel supply valve 12.
  • the combustor 2 is a tubular flame burner that burns ammonia gas (NH3 gas), which is a fuel gas, to generate combustion gas. As shown in FIG. 2, the combustor 2 is attached to a circular tubular housing 16, a plurality of (here, four) gas introduction portions 17 provided in the housing 16, and a housing 16. It has an ignition unit 18 (see FIG. 1).
  • the gas introduction unit 17 introduces a mixed gas of ammonia gas and air, which is an oxidizing gas, so as to generate a tubular flow inside the housing 16. Specifically, the gas introduction unit 17 introduces the mixed gas into the housing 16 in the tangential direction of the inner peripheral surface 16a of the housing 16.
  • the ignition unit 18 ignites the ammonia gas in the mixed gas introduced into the housing 16 from the gas introduction unit 17.
  • the ignition unit 18 is, for example, a glow plug or a spark plug.
  • the reformer 3 is connected to the outlet portion 2b of the combustor 2 via the combustion gas flow path 20.
  • the combustion gas flow path 20 is a flow path through which the combustion gas generated by the combustor 2 flows toward the reformer 3. Ammonia gas and air that have passed through the combustor 2 also flow in the combustion gas flow path 20.
  • the combustion gas flow path 20 is formed of pipes.
  • the combustion gas flow path 20 may be integrated with the housing 16 of the combustor 2 instead of the piping connecting the combustor 2 and the reformer 3.
  • the reformer 3 generates a reformed gas containing hydrogen by reforming the ammonia gas.
  • the reformer 3 has a reforming catalyst 3a.
  • the reforming catalyst 3a has a function of burning ammonia gas in addition to a function of decomposing ammonia gas into hydrogen.
  • the reforming catalyst 3a is, for example, an ATR (Autothermal Reformer) type ammonia reforming catalyst.
  • ATR Autothermal Reformer
  • As the reforming catalyst 3a for example, a cobalt-based catalyst, a rhodium-based catalyst, a ruthenium-based catalyst, a palladium-based catalyst, or the like is used.
  • the air flow path 4 is connected to the inlet portion 2a of the combustor 2.
  • the air flow path 4 is a flow path (first oxidizing gas flow path) through which air flows toward the combustor 2.
  • the air flow path 4 is formed of piping.
  • the air flow path 5 is branched and connected to the air flow path 4 by the branch connection portion 4a.
  • the air flow path 5 connects the air flow path 4 and the combustion gas flow path 20 so as to bypass the combustor 2.
  • the air flow path 5 is a flow path (second oxidizing gas flow path) through which air flows toward the reformer 3.
  • the air flow path 5 is formed of piping.
  • the reformer 3 When the reformer 3 is started, the reformer 3 reforms the ammonia gas by utilizing the heat of the combustion gas generated by the combustor 2. Therefore, when the reformer 3 is started, the combustor 2 requires more air than the reformer 3. Therefore, the pressure loss of the air flow path 4 is smaller than the pressure loss of the air flow path 5. Specifically, the diameter of the pipe forming the air flow path 4 is larger than the diameter of the pipe forming the air flow path 5.
  • the length of the pipe forming the air flow path 4 may be shorter than the length of the pipe forming the air flow path 5.
  • the roughness of the inner wall surface of the pipe forming the air flow path 4 may be smaller than the roughness of the inner wall surface of the pipe forming the air flow path 5. It is not necessary to arrange the pressure adjusting member for narrowing the flow path inside the pipe forming the air flow path 5 and not to arrange the pressure adjusting member inside the pipe forming the air flow path 4. In either case, the pressure loss of the air flow path 4 becomes smaller than the pressure loss of the air flow path 5.
  • the throttle valve 6 is arranged in the air flow path 4. Specifically, the throttle valve 6 is arranged on the upstream side of the branch connection portion 4a with the air flow path 5 in the air flow path 4.
  • the throttle valve 6 is an electromagnetic flow rate control valve that controls the flow rate of air supplied to the combustor 2 and the reformer 3.
  • the air flow paths 4 and 5 and the throttle valve 6 constitute an air supply unit 21 (oxidizing gas supply unit) that supplies air to the combustor 2 and the reformer 3.
  • Ammonia tank 7 is a tank that stores ammonia in a liquid state. That is, the ammonia tank 7 stores liquid ammonia.
  • the vaporizer 8 is connected to the ammonia tank 7 via the ammonia flow path 22.
  • the ammonia flow path 22 is a flow path through which liquid ammonia flows from the ammonia tank 7 toward the vaporizer 8.
  • the vaporizer 8 vaporizes liquid ammonia to generate ammonia gas.
  • a flow rate adjusting valve may be provided in the ammonia flow path 22.
  • the first fuel supply valve 10 is connected to the vaporizer 8 via the ammonia flow path 9.
  • the ammonia flow path 9 is a flow path through which ammonia gas flows from the vaporizer 8 to the first fuel supply valve 10.
  • the ammonia flow path 9 is formed of a pipe.
  • the first fuel supply valve 10 is an electromagnetic injector (fuel injection valve) that controls the flow rate of ammonia gas supplied to the combustor 2 by injecting ammonia gas toward the combustor 2. Specifically, the first fuel supply valve 10 is attached to a pipe forming the air flow path 4. The first fuel supply valve 10 injects ammonia gas between the branch connection portion 4a with the air flow path 5 in the air flow path 4 and the combustor 2.
  • the ammonia tank 7, the vaporizer 8, the ammonia flow path 9, and the first fuel supply valve 10 constitute a first fuel gas supply unit 23 that supplies ammonia gas to the combustor 2.
  • the first fuel gas supply unit 23 is connected to the air flow path 4.
  • the first fuel gas supply unit 23 supplies ammonia gas to the combustor 2 through the air flow path 4.
  • the second fuel supply valve 12 is connected to the vaporizer 8 via the ammonia flow path 11.
  • the ammonia flow path 11 is branched and connected to the ammonia flow path 9.
  • the ammonia flow path 11 is a flow path through which ammonia gas flows from the vaporizer 8 to the second fuel supply valve 12.
  • the ammonia flow path 11 is formed of a pipe.
  • the second fuel supply valve 12 is an electromagnetic injector that controls the flow rate of the ammonia gas supplied to the reformer 3 by injecting the ammonia gas toward the reformer 3. Specifically, the second fuel supply valve 12 is attached to a pipe forming the air flow path 5. The second fuel supply valve 12 injects ammonia gas into a region on the downstream side (reformer 3 side) of the air flow path 5.
  • the ammonia tank 7, the vaporizer 8, the ammonia flow path 11, and the second fuel supply valve 12 constitute a second fuel gas supply unit 24 that supplies ammonia gas to the reformer 3.
  • the second fuel gas supply unit 24 is connected to the combustion gas flow path 20 via the air flow path 5.
  • the second fuel gas supply unit 24 supplies ammonia gas to the reformer 3 through the combustion gas flow path 20 so as to avoid the combustor 2. That is, the second fuel gas supply unit 24 does not supply ammonia gas to the combustor 2.
  • the second fuel supply valve 12 may be attached to a pipe forming the combustion gas flow path 20 and inject ammonia gas into the combustion gas flow path 20.
  • the second fuel gas supply unit 24 is directly connected to the combustion gas flow path 20.
  • the reformer 3 is connected to the hydrogen utilization device 13 via the reforming gas flow path 27.
  • the reformed gas flow path 27 is a flow path through which the reformed gas generated by the reformer 3 flows toward the hydrogen utilization device 13.
  • the reformed gas flow path 27 is formed of pipes.
  • the hydrogen utilization device 13 is a device that utilizes hydrogen contained in the reforming gas.
  • Examples of the hydrogen utilization device 13 include a combustion device such as an ammonia engine or an ammonia gas turbine using ammonia as fuel, or a fuel cell that chemically reacts hydrogen with oxygen in the air to generate power.
  • a combustion device such as an ammonia engine or an ammonia gas turbine using ammonia as fuel
  • a fuel cell that chemically reacts hydrogen with oxygen in the air to generate power.
  • the hydrogen utilization device 13 is a fuel cell, unlike the case where the hydrogen utilization device 13 is an ammonia engine, negative pressure is not generated and air does not easily flow, so a pump or the like for smoothly supplying air is used. You may prepare.
  • the reforming system 1 includes a temperature sensor 30 and a controller 31.
  • the temperature sensor 30 is a temperature detection unit that detects the temperature of the reformer 3.
  • the temperature sensor 30 may detect, for example, the temperature of the reforming catalyst 3a of the reformer 3 or the temperature of the ammonia gas supplied to the reformer 3.
  • the controller 31 is composed of a CPU, RAM, ROM, an input / output interface, and the like.
  • the controller 31 constitutes a control unit that controls the throttle valve 6, the first fuel supply valve 10, the second fuel supply valve 12, and the ignition unit 18 of the combustor 2 based on the detected value of the temperature sensor 30.
  • the controller 31 controls the throttle valve 6 to supply air to the combustor 2 and the reformer 3 when the reformer 3 is started, and supplies ammonia gas to the combustor 2 and the reformer 3.
  • the first control process for controlling the first fuel supply valve 10 and the second fuel supply valve 12 is executed.
  • the controller 31 executes the second control process of controlling the first fuel supply valve 10 so as to stop the supply of ammonia gas to the combustor 2. At this time, the controller 31 executes the second control process when the temperature of the reformer 3 detected by the temperature sensor 30 is equal to or higher than the specified temperature T.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the details of the control processing procedure executed by the controller 31. This process is executed when the reformer 3 is instructed to start. Before the execution of this process, the throttle valve 6, the first fuel supply valve 10, and the second fuel supply valve 12 are in the closed state.
  • the controller 31 controls to open the throttle valve 6, the first fuel supply valve 10, and the second fuel supply valve 12 when the reformer 3 is instructed to start (procedure S101). Further, the controller 31 controls to ignite the ignition unit 18 of the combustor 2 (procedure S102).
  • the controller 31 acquires the detected value of the temperature sensor 30 (procedure S103). Then, the controller 31 determines whether or not the temperature of the reformer 3 is equal to or higher than a predetermined predetermined temperature T based on the detection value of the temperature sensor 30 (procedure S104).
  • the specified temperature T is, for example, the temperature of the reformer 3 in which the reforming operation of the ammonia gas by the reforming catalyst 3a is stable, and is higher than the reformable temperature (described later) of the reformer 3.
  • the controller 31 determines that the temperature of the reformer 3 is not equal to or higher than the specified temperature T, the controller 31 executes the procedure S103 again.
  • the controller 31 determines that the temperature of the reformer 3 is equal to or higher than the specified temperature T, the controller 31 controls to close the first fuel supply valve 10 (procedure S105). Further, the controller 31 controls to reduce the opening degree of the throttle valve 6 (procedure S106).
  • the controller 31 determines whether or not the specified time t has elapsed since the control to close the first fuel supply valve 10 (procedure S107). When it is determined that the specified time t has elapsed, the controller 31 controls to increase the opening degree of the throttle valve 6 and the second fuel supply valve 12 (procedure S108). At this time, the controller 31 controls the throttle valve 6 and the second fuel supply valve 12 so that the flow rates of ammonia gas and air have a flow rate ratio suitable for the reforming operation by the reformer 3.
  • procedures S101 and S102 correspond to the above-mentioned first control process.
  • Procedures S103 to S106 correspond to the above-mentioned second control process.
  • the throttle valve 6 and the first fuel supply valve are instructed as shown in FIGS. 4A, 4D, and 4E. 10 and the second fuel supply valve 12 are opened. Then, air flows through the air flow path 4 and is supplied to the combustor 2, and air flows through the air flow path 5 and is supplied to the reformer 3. Further, ammonia gas flows through the air flow path 4 and is supplied to the combustor 2, and ammonia gas flows through the combustion gas flow path 20 and is supplied to the reformer 3.
  • the pressure loss of the air flow path 4 is smaller than the pressure loss of the air flow path 5. Therefore, as shown in FIGS. 4 (b) and 4 (c), the flow rate of the air supplied to the combustor 2 is larger than the flow rate of the air supplied to the reformer 3.
  • the mixed gas of ammonia gas and air is introduced into the inside of the housing 16 from the gas introduction unit 17 in the combustor 2. At this time, since the mixed gas is introduced into the housing 16 in the tangential direction of the inner peripheral surface 16a of the housing 16, it becomes a tubular flow inside the housing 16.
  • the reformer 3 When the high-temperature combustion gas is supplied to the reformer 3, the reformer 3 is directly heated by the heat of the combustion gas. Further, the heat of the combustion gas heats the ammonia gas and air, and the heat of the ammonia gas and air also heats the reformer 3. Therefore, as shown in FIG. 4 (f), the temperature of the reformer 3 begins to rise.
  • the reformer 3 comes to perform an autonomous combustion operation.
  • the ammonia gas is reformed by the reforming catalyst 3a of the reformer 3. Specifically, as shown in the following formula, a decomposition reaction of ammonia occurs (endothermic reaction), and a reformed gas containing hydrogen is generated. The reformed gas flows through the reformed gas flow path 27 and is supplied to the hydrogen utilization device 13. NH 3 ⁇ 3 / 2H 2 + 1 / 2N 2 ... (B)
  • the first fuel supply valve 10 is closed, so that the ammonia gas is supplied to the combustor 2. Stop. Therefore, it is prevented that ammonia gas is wasted.
  • the flow rate of the air supplied to the combustor 2 and the reformer 3 is reduced by reducing the opening degree of the throttle valve 6.
  • the flow rate of the air supplied to the combustor 2 is supplied to the reformer 3 as shown in FIGS. 4 (b) and 4 (c). It will be more than the flow rate of air.
  • the reformer 3 when the reformer 3 is started, air is supplied to the combustor 2 and the reformer 3 by the air supply unit 21, and the first fuel gas supply unit 23 and the first fuel gas supply unit 23 and the first. 2 Ammonia gas is supplied to the combustor 2 and the reformer 3 by the fuel gas supply unit 24, respectively. After that, the supply of ammonia gas to the combustor 2 by the first fuel gas supply unit 23 is stopped. When ammonia gas and air are supplied to the combustor 2 and the reformer 3, the ammonia gas ignites and burns in the combustor 2 to generate combustion gas. Then, the combustion gas is supplied to the reformer 3, and the reformer 3 is heated by the heat of the combustion gas.
  • the ammonia gas is burned and reformed to generate a reformed gas containing hydrogen. Since the reformer 3 is combusted by utilizing the heat of the high-temperature combustion gas generated by burning the ammonia gas by the combustor 2 in this way, the time until the ammonia gas ignites in the reformer 3 is used. It gets shorter. As a result, the start-up time of the reformer 3 is shortened. Further, the first fuel gas supply unit 23 supplies ammonia gas to the combustor 2, and the second fuel gas supply unit 24 supplies ammonia gas to the reformer 3. At this time, since the second fuel gas supply unit 24 is connected to the combustion gas flow path 20, ammonia gas is not supplied to the combustor 2. Therefore, it becomes easy to control the flow rate of the ammonia gas supplied to the combustor 2 and the reformer 3. As a result, an appropriate flow rate of ammonia gas is supplied to the combustor 2 and the reformer 3.
  • the pressure loss of the air flow path 4 is smaller than the pressure loss of the air flow path 5
  • the flow rate of the air supplied to the combustor 2 is larger than the flow rate of the air supplied to the reformer 3. Will also increase. Therefore, the combustion of ammonia gas is effectively performed in the combustor 2. Further, even if the number of throttle valves 6 is only one, the combustor 2 and the reformer 3 are supplied with an appropriate flow rate of air.
  • the flow rates of the ammonia gas supplied to the combustor 2 and the reformer 3 are independently controlled by controlling the opening degrees of the first fuel supply valve 10 and the second fuel supply valve 12. Can be controlled.
  • the combustor 2 is supplied with a simple control process at an appropriate timing according to the temperature rise state of the reformer 3. The supply of ammonia gas can be stopped.
  • the specified temperature T is the temperature of the reformer 3 in which the reforming operation of the ammonia gas by the reforming catalyst 3a is stable, but the temperature is not particularly limited to such a mode.
  • the specified temperature T may be, for example, the reformable temperature or the combustible temperature of the reformer 3.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a reforming system according to the second embodiment of the present invention.
  • the reforming system 1A of the present embodiment has a fuel supply valve 40 and an ON / OFF valve 41 instead of the first fuel supply valve 10 and the second fuel supply valve 12 in the first embodiment described above. It is equipped with.
  • the fuel supply valve 40 is arranged in the ammonia flow path 42 connecting the vaporizer 8 and the combustion gas flow path 20.
  • the ammonia flow path 42 is a flow path (first fuel gas flow path) through which ammonia gas flows from the vaporizer 8 to the reformer 3.
  • the ammonia flow path 42 is formed of a pipe.
  • the fuel supply valve 40 is an electromagnetic flow rate control valve that controls the flow rate of ammonia gas supplied to the combustor 2 and the reformer 3.
  • the ON / OFF valve 41 is arranged in the ammonia flow path 43 connecting the ammonia flow path 42 and the air flow path 4.
  • One end of the ammonia flow path 43 is connected to a portion of the ammonia flow path 42 between the fuel supply valve 40 and the combustion gas flow path 20.
  • the other end of the ammonia flow path 43 is connected to a portion of the air flow path 4 between the branch connection portion 4a with the air flow path 5 and the combustor 2.
  • the ammonia flow path 43 is a flow path (second fuel gas flow path) through which ammonia gas flows from the carburetor 8 toward the combustor 2.
  • the ammonia flow path 43 is formed of a pipe.
  • the reformer 3 requires more ammonia gas than the combustor 2. Therefore, the pressure loss of the ammonia flow path 42 is smaller than the pressure loss of the ammonia flow path 43.
  • the pipe forming the ammonia flow path 42 has the same structure as the pipe forming the air flow path 4, for example.
  • the pipe forming the ammonia flow path 43 has the same structure as the pipe forming the air flow path 5, for example.
  • the ON / OFF valve 41 is an electromagnetic on-off valve that opens and closes the ammonia flow path 43.
  • the ON / OFF valve 41 is a normally closed type on-off valve that is normally closed and opens when energized.
  • the ammonia tank 7, the vaporizer 8, a part of the ammonia flow path 42, the fuel supply valve 40, the ammonia flow path 43, and the ON / OFF valve 41 have a first fuel gas supply unit 45 that supplies ammonia gas to the combustor 2. It is composed.
  • the first fuel gas supply unit 45 is connected to the air flow path 4.
  • the first fuel gas supply unit 45 supplies ammonia gas to the combustor 2 through the air flow path 4.
  • the ammonia tank 7, the vaporizer 8, the ammonia flow path 42, and the fuel supply valve 40 constitute a second fuel gas supply unit 46 that supplies ammonia gas to the reformer 3.
  • the second fuel gas supply unit 46 is connected to the combustion gas flow path 20.
  • the second fuel gas supply unit 46 supplies ammonia gas to the reformer 3 through the combustion gas flow path 20 so as to avoid the combustor 2.
  • the second fuel gas supply unit 46 may be connected to the combustion gas flow path 20 via the air flow path 5 without being directly connected to the combustion gas flow path 20.
  • the reforming system 1A includes a controller 31A instead of the controller 31 in the above-mentioned first embodiment.
  • the controller 31A constitutes a control unit that controls the throttle valve 6, the fuel supply valve 40, the ON / OFF valve 41, and the ignition unit 18 of the combustor 2 based on the detection value of the temperature sensor 30.
  • the controller 31A executes the first control process and the second control process in the same manner as in the first embodiment described above.
  • the controller 31A controls to open the throttle valve 6, the fuel supply valve 40, and the ON / OFF valve 41 when executing the first control process, and the ON / OFF valve 41 when executing the second control process. Control to close.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the details of the control processing procedure executed by the controller 31A, and corresponds to FIG.
  • the controller 31A controls to open the throttle valve 6, the fuel supply valve 40, and the ON / OFF valve 41 when the reformer 3 is instructed to start (procedure S111). Then, the controller 31A executes the procedures S102 to S104 in the same manner as in the first embodiment described above.
  • the controller 31A determines in the procedure S104 that the temperature of the reformer 3 is equal to or higher than the specified temperature T, the controller 31A controls to close the ON / OFF valve 41 (procedure S112). Further, the controller 31A controls so as to reduce the opening degree of the throttle valve 6 and the fuel supply valve 40 (procedure S113). At this time, the controller 31A controls the opening degree of the fuel supply valve 40 so that the flow rate of the ammonia gas supplied to the reformer 3 does not change, for example.
  • the controller 31A determines whether or not the specified time t has elapsed since the control to close the ON / OFF valve 41 (procedure S114). When it is determined that the specified time t has elapsed, the controller 31A controls to increase the opening degree of the throttle valve 6 and the fuel supply valve 40 (procedure S115). At this time, the controller 31A controls the throttle valve 6 and the fuel supply valve 40 so that the flow rates of the ammonia gas and the air have a flow rate ratio suitable for the reforming operation by the reformer 3.
  • procedures S111 and S102 correspond to the above-mentioned first control process.
  • Procedures S103, S104, S112, and S113 correspond to the above-mentioned second control process.
  • the pressure loss of the air flow path 4 is smaller than the pressure loss of the air flow path 5. Therefore, as shown in FIGS. 7 (c) and 7 (d), the flow rate of the air supplied to the combustor 2 becomes larger than the flow rate of the air supplied to the reformer 3. Further, the pressure loss of the ammonia flow path 42 is smaller than the pressure loss of the ammonia flow path 43. Therefore, as shown in FIGS. 7 (f) and 7 (g), the flow rate of the ammonia gas supplied to the reformer 3 becomes larger than the flow rate of the ammonia gas supplied to the combustor 2.
  • the ammonia gas is reformed by the reforming catalyst 3a of the reformer 3, and the reforming gas containing hydrogen is generated. Then, the reformed gas flows through the reformed gas flow path 27 and is supplied to the hydrogen utilization device 13.
  • the ON / OFF valve 41 closes as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (f), so that the ammonia gas to the combustor 2 is discharged. Supply is stopped. Further, as shown in FIGS. 7 (b) to 7 (d), as the opening degree of the throttle valve 6 becomes smaller, the flow rate of the air supplied to the combustor 2 and the reformer 3 decreases. Further, as shown in FIGS. 7A, 7E, and 7G, the ON / OFF valve 41 is closed and the opening degree of the fuel supply valve 40 is reduced, so that the fuel supply valve 40 is supplied to the reformer 3. The flow rate of ammonia gas does not change.
  • the first fuel gas supply unit 45 supplies the ammonia gas to the combustor 2
  • the second fuel gas supply unit 46 supplies the ammonia gas to the reformer 3.
  • the second fuel gas supply unit 46 since the second fuel gas supply unit 46 is connected to the combustion gas flow path 20, ammonia gas is not supplied to the combustor 2. Therefore, it becomes easy to control the flow rate of the ammonia gas supplied to the combustor 2 and the reformer 3. This makes it possible to supply an appropriate flow rate of ammonia gas to the combustor 2 and the reformer 3 while shortening the start-up time of the reformer 3.
  • the ON / OFF valve 41 when the ON / OFF valve 41 is opened, ammonia gas flows through the ammonia flow path 43 and is supplied to the combustor 2. After that, when the ON / OFF valve 41 is closed, the supply of ammonia gas to the combustor 2 is cut off. Therefore, even if the number of the fuel supply valves 40 is only one, it is possible to switch between supplying and shutting off the ammonia gas to the combustor 2. Moreover, since only one fuel supply valve 40 is required, the cost can be reduced.
  • the flow rate of the ammonia gas supplied to the reformer 3 is that of the ammonia gas supplied to the combustor 2. It will be more than the flow rate. Therefore, the reformer 3 can effectively reform the ammonia gas. Therefore, even if the number of fuel supply valves 40 is only one, ammonia gas having an appropriate flow rate is supplied to the combustor 2 and the reformer 3.
  • a normally closed type ON / OFF valve 41 is used, but the present invention is not particularly limited to that form, and is normally in an open state and closed when energized.
  • the ON / OFF valve 41 may be used.
  • the ON / OFF valve 41 when the temperature of the reformer 3 reaches the specified temperature T, the ON / OFF valve 41 is energized to close the valve, and when the specified time t elapses thereafter, the ON / OFF valve 41 is turned on.
  • the ON / OFF valve 41 is opened by de-energizing the / OFF valve 41 (see FIG. 8A). This makes it possible to save power.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a reforming system according to the third embodiment of the present invention.
  • the reforming system 1B of the present embodiment does not include the air flow path 5 of the first embodiment described above.
  • the air flow path 4 and the throttle valve 6 constitute an air supply unit 50 (oxidizing gas supply unit) that supplies air to the combustor 2 and the reformer 3.
  • the reforming system 1B includes a controller 31B instead of the controller 31 in the above-mentioned first embodiment.
  • the controller 31B constitutes a control unit that controls the throttle valve 6, the first fuel supply valve 10, the second fuel supply valve 12, and the ignition unit 18 of the combustor 2 based on the detected value of the temperature sensor 30.
  • the controller 31B executes the first control process and the second control process in the same manner as in the first embodiment described above.
  • the controller 31B controls the throttle valve 6 so as to supply air to the combustor 2 and the reformer 3, and supplies ammonia gas to the combustor 2 and the reformer 3.
  • the controller 31B controls the throttle valve 6 so as to supply air to the combustor 2 and the reformer 3, and supplies ammonia gas to the combustor 2 and the reformer 3.
  • the controller 31B executes the second control process, the controller 31B stops the supply of ammonia gas to the combustor 2 when the temperature of the reformer 3 detected by the temperature sensor 30 becomes equal to or higher than the specified temperature T2. 1 Control the fuel supply valve 10.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the details of the control processing procedure executed by the controller 31B, and corresponds to FIG.
  • the controller 31B executes the procedures S101 to S103 in the same manner as in the first embodiment described above. Then, the controller 31B determines whether or not the temperature of the reformer 3 is equal to or higher than a predetermined predetermined temperature T1 (first temperature) based on the detection value of the temperature sensor 30 (procedure S121).
  • the specified temperature T1 is, for example, the combustible temperature (described above) of the reformer 3.
  • the controller 31B determines that the temperature of the reformer 3 is equal to or higher than the specified temperature T1
  • the controller 31B controls to increase the opening degree of the throttle valve 6 (procedure S122).
  • the controller 31B controls the throttle valve 6 so that the flow rates of the ammonia gas and air have a flow rate ratio suitable for simultaneously performing the combustion operation by the combustor 2 and the reforming operation by the reformer 3.
  • the controller 31B acquires the detected value of the temperature sensor 30 (procedure S123). Then, the controller 31B determines whether or not the temperature of the reformer 3 is equal to or higher than the predetermined predetermined temperature T2 (second temperature) based on the detection value of the temperature sensor 30 (procedure S124).
  • the specified temperature T2 is a temperature higher than the specified temperature T1.
  • the specified temperature T2 is, for example, the temperature of the reformer 3 (corresponding to the above-mentioned specified temperature T) in which the reforming operation of ammonia gas by the reforming catalyst 3a is stable.
  • the controller 31B determines that the temperature of the reformer 3 is not equal to or higher than the specified temperature T2, the controller 31B executes the procedure S123 again.
  • the controller 31B determines that the temperature of the reformer 3 is equal to or higher than the specified temperature T2, the controller 31B executes the procedures S105 to S108 in the same manner as in the first embodiment described above.
  • procedures S101 to S103, S121, and S122 correspond to the above-mentioned first control process.
  • Procedures S123, S124, S105, and S106 correspond to the above-mentioned second control process.
  • the temperature of the reformer 3 reaches the specified temperature T1 which is the combustible temperature, the ammonia gas is burned by the reforming catalyst 3a of the reformer 3, and the combustion gas is generated in the reformer 3. Therefore, the temperature of the reformer 3 further rises due to the heat of the combustion gas.
  • the reforming gas is supplied to the hydrogen utilization device 13.
  • the first fuel supply valve 10 is closed, so that the ammonia gas is supplied to the combustor 2. Stop. Further, as shown in FIG. 11A, the opening degree of the throttle valve 6 becomes smaller, so that the flow rate of the air supplied to the reformer 3 through the combustor 2 decreases.
  • the opening degrees of the throttle valve 6 and the second fuel supply valve 12 are increased as shown in FIGS. 11A and 11C.
  • the flow rates of ammonia gas and air supplied to the reformer 3 increase.
  • ammonia gas and air having a flow rate suitable for the reforming operation are supplied to the reformer 3.
  • the reformer 3 is in a steady state.
  • the flow rate of the air supplied to the combustor 2 and the reformer 3 is changed by changing the opening degree of the throttle valve 6.
  • the flow rate of ammonia gas supplied to the combustor 2 and the reformer 3 may be changed by changing the opening degree of the first fuel supply valve 10 or the second fuel supply valve 12, or the throttle valve. 6.
  • the opening degree of the first fuel supply valve 10 and the second fuel supply valve 12 the flow rates of ammonia gas and air supplied to the combustor 2 and the reformer 3 may be changed.
  • the controller 31B throttles so as to change the flow rate of at least one of the air and the ammonia gas supplied to the combustor 2 and the reformer 3. At least one of the valve 6, the first fuel supply valve 10, and the second fuel supply valve 12 may be controlled.
  • the specified temperature T1 is the combustible temperature of the reformer 3, but the specified temperature T1 is not particularly limited to the combustible temperature, and is the reformable temperature of the reformer 3 or the like. You may. Further, the specified temperature T2 may be a temperature higher than the specified temperature T1.
  • the throttle valve 6 and the first fuel supply valve 10 are controlled to open, and at the same time, the second fuel supply valve 12 is controlled to open.
  • the second fuel supply valve 12 is opened until the temperature of the reformer 3 reaches the specified temperature T1. It may be controlled to open (see FIG. 12 (c)).
  • the opening degree of the throttle valve 6 and the second fuel supply valve 12 is controlled to be large as shown in FIG.
  • the ammonia supplied to the reformer 3 is controlled by controlling the throttle valve 6 and the second fuel supply valve 12 so as to further increase the opening degree.
  • the flow rates of gas and air may be further increased.
  • the present invention is not limited to the above embodiments.
  • the first fuel supply valve 10 and the second fuel supply valve 12 are injectors for injecting ammonia gas, but the first fuel supply valve 10 and the second fuel supply valve The 12 is not particularly limited to that form, and a flow rate control valve or the like arranged in the ammonia flow path may be used as in the fuel supply valve 40 in the second embodiment described above.
  • the opening degree of the throttle valve 6 is changed to change the opening degree of the air supplied to the combustor 2 and the reformer 3.
  • the flow rate has been changed, such control processing may be applied to the first and second embodiments described above.
  • the gas introduction unit 17 introduces ammonia gas and air in the tangential direction of the inner peripheral surface 16a of the housing 16 so as to generate a tubular flow inside the housing 16.
  • the gas introduction unit 17 may introduce, for example, ammonia gas and air into the housing 16 in the radial direction of the housing 16. That is, the combustor 2 may be a burner other than the tubular flame burner, or may be a heater or the like, as long as it generates the combustion gas supplied to the reformer 3.
  • various valves and the like are controlled based on the temperature of the reformer 3 detected by the temperature sensor 30, but it is not necessary to use the temperature sensor 30, for example, the flow rate of ammonia gas.
  • the temperature of the reformer 3 may be estimated from the flow rate of air, time, room temperature and the like.
  • the reformer 3 has a reforming catalyst 3a having a function of burning ammonia gas and a function of decomposing ammonia gas into hydrogen.
  • the reformer 3 may separately have a combustion catalyst for burning ammonia gas and a reforming catalyst for decomposing ammonia gas into hydrogen.
  • air is supplied to the combustor 2 and the reformer 3 by the throttle valve 6, but the form is not particularly limited, and combustion is performed using, for example, a mass flow controller, a compressor, a pump, or the like. Air may be supplied to the vessel 2 and the reformer 3.
  • ammonia gas is used as the fuel gas, but the present invention can also be applied to a reforming system using a hydrocarbon gas or the like as the fuel gas.
  • air is used as the oxidizing gas
  • the present invention can also be applied to a reforming system using oxygen as the oxidizing gas.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本発明の目的は、改質器の起動時間を短縮しつつ、適切な流量の燃料ガスを燃焼器及び改質器に供給することができる改質システムを提供することである。　本発明の改質システム（１）の一例は、アンモニアガスを燃焼させて燃焼ガスを発生させる燃焼器（２）と、アンモニアガスを改質することにより、水素を含有した改質ガスを生成する改質器（３）と、燃焼器（２）から改質器（３）に向けて燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路（２０）と、燃焼器（２）及び改質器（３）に空気を供給する空気供給部（２１）と、燃焼器（２）にアンモニアガスを供給する第１燃料ガス供給部（２３）と、改質器（３）にアンモニアガスを供給する第２燃料ガス供給部（２４）と、空気供給部（２１）、第１燃料ガス供給部（２３）及び第２燃料ガス供給部（２４）を制御するコントローラ（３１）とを備え、第２燃料ガス供給部（２４）は、燃焼ガス流路（２０）に接続されており、コントローラ（３１）は、改質器（３）の起動時に、燃焼器（２）及び改質器（３）に空気を供給するようにスロットル弁（６）を制御すると共に、燃焼器（２）及び改質器（３）にアンモニアガスを供給するように第１燃料供給弁（１０）及び第２燃料供給弁（１２）を制御する第１制御処理を実行し、その後、燃焼器（２）へのアンモニアガスの供給を停止させるように第１燃料供給弁（１０）を制御する第２制御処理を実行する、改質システム（１）である。

Description

改質システム
　本発明は、改質システムに関する。
　従来の改質システムとしては、例えば特許文献１に記載されている技術が知られている。特許文献１に記載の改質システムは、燃料電池に供給するための水素含有の改質ガスを生成する熱交換型改質器を主要構成要素として構成されている。熱交換型改質器は、改質触媒が担持され、炭化水素ガスと水蒸気とを触媒反応させることで水素ガスを含む改質ガスを生成する改質部と、燃焼用の酸化触媒が担持され、改質部が改質反応を行うための熱を供給する加熱部とを含んで構成されている。改質部には、炭化水素ガスを改質部に供給する原料ポンプが原料供給ラインを介して接続されている。加熱部には、冷却オフガスと燃料電池のアノードからのアノードオフガスとを混合するガス混合器が接続されている。
特開２００７－２９０９０１号公報
　しかしながら、上記従来技術では、改質器において加熱部で発生した燃焼熱を改質部に供給しているため、改質器の起動時に改質部の昇温が遅く、改質器の起動時間が長くなってしまう。また、加熱部及び改質部に供給されるガスの流量をそれぞれ制御していないため、適切な流量のガスを加熱部及び改質部に供給することができない。
　本発明の目的は、改質器の起動時間を短縮しつつ、適切な流量の燃料ガスを燃焼器及び改質器に供給することができる改質システムを提供することである。
　本発明の一態様に係る改質システムは、燃料ガスを燃焼させて燃焼ガスを発生させる燃焼器と、燃料ガスを改質することにより、水素を含有した改質ガスを生成する改質器と、燃焼器と改質器とを接続し、燃焼器から改質器に向けて燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路と、燃焼器及び改質器に酸化性ガスを供給する酸化性ガス供給部と、燃焼器に燃料ガスを供給する第１燃料ガス供給部と、改質器に燃料ガスを供給する第２燃料ガス供給部と、酸化性ガス供給部、第１燃料ガス供給部及び第２燃料ガス供給部を制御する制御部とを備え、第２燃料ガス供給部は、燃焼ガス流路に接続されており、制御部は、改質器の起動時に、燃焼器及び改質器に酸化性ガスを供給するように酸化性ガス供給部を制御すると共に、燃焼器及び改質器に燃料ガスを供給するように第１燃料ガス供給部及び第２燃料ガス供給部を制御する第１制御処理を実行し、第１制御処理を実行した後、燃焼器への燃料ガスの供給を停止させるように第１燃料ガス供給部を制御する第２制御処理を実行する。
　このような改質システムにおいては、改質器の起動時に、酸化性ガス供給部により燃焼器及び改質器に酸化性ガスが供給されると共に、第１燃料ガス供給部及び第２燃料ガス供給部により燃料ガスが燃焼器及び改質器にそれぞれ供給される。その後、第１燃料ガス供給部による燃焼器への燃料ガスの供給が停止する。燃焼器及び改質器に酸化性ガス及び燃料ガスが供給されると、燃焼器において燃料ガスが着火して燃焼し、燃焼ガスが発生する。そして、燃焼ガスが改質器に供給され、燃焼ガスの熱によって改質器が加熱される。そして、改質器において、燃料ガスの燃焼及び改質が行われ、水素を含有した改質ガスが生成される。このように燃焼器によって燃料ガスを燃焼させて発生した高温の燃焼ガスの熱を利用して、改質器を燃焼動作させるため、改質器において燃料ガスが着火するまでの時間が短くなる。これにより、改質器の起動時間が短縮される。また、第１燃料ガス供給部により燃料ガスが燃焼器に供給されると共に、第２燃料ガス供給部により燃料ガスが改質器に供給される。このとき、第２燃料ガス供給部は、燃焼ガス流路に接続されているため、燃料ガスを燃焼器に供給しない。このため、燃焼器及び改質器に供給される燃料ガスの流量が制御しやすくなる。これにより、適切な流量の燃料ガスが燃焼器及び改質器に供給される。
　酸化性ガス供給部は、燃焼器に向けて酸化性ガスが流れる第１酸化性ガス流路と、第１酸化性ガス流路に配設され、燃焼器及び改質器に供給される酸化性ガスの流量を制御する流量制御弁と、第１酸化性ガス流路と燃焼ガス流路とを接続し、改質器に向けて酸化性ガスが流れる第２酸化性ガス流路とを有し、第１燃料ガス供給部は、第１酸化性ガス流路に接続されており、第２燃料ガス供給部は、燃焼ガス流路に直接または第２酸化性ガス流路を介して接続されており、制御部は、第１制御処理を実行するときは、流量制御弁を開くように制御してもよい。このような構成では、酸化性ガスが第１酸化性ガス流路を流れて燃焼器に供給されると共に、酸化性ガスが第２酸化性ガス流路を流れて改質器に供給される。このとき、流量制御弁によって燃焼器及び改質器に供給される酸化性ガスの流量の制御が容易に行われる。
　第１酸化性ガス流路の圧力損失は、第２酸化性ガス流路の圧力損失よりも小さくてもよい。このような構成では、燃焼器に供給される酸化性ガスの流量が改質器に供給される酸化性ガスの流量よりも多くなる。従って、燃焼器において燃料ガスの燃焼が効果的に行われるようになる。また、流量制御弁の数が１つだけであっても、燃焼器及び改質器に適切な流量の酸化性ガスが供給される。
　第１燃料ガス供給部は、燃焼器に供給される燃料ガスの流量を制御する第１燃料供給弁を有し、第２燃料ガス供給部は、改質器に供給される燃料ガスの流量を制御する第２燃料供給弁を有し、制御部は、第１制御処理を実行するときは、第１燃料供給弁及び第２燃料供給弁を開くように制御し、第２制御処理を実行するときは、第１燃料供給弁を閉じるように制御してもよい。このような構成では、第１燃料供給弁及び第２燃料供給弁の開度を制御することで、燃焼器及び改質器に供給される燃料ガスの流量をそれぞれ独立して制御することができる。
　第２燃料ガス供給部は、燃焼ガス流路に直接または第２酸化性ガス流路を介して接続され、改質器に向けて燃料ガスが流れる第１燃料ガス流路と、第１燃料ガス流路に配設され、燃焼器及び改質器に供給される燃料ガスの流量を制御する燃料供給弁とを有し、第１燃料ガス供給部は、燃料供給弁と、第１燃料ガス流路と第１酸化性ガス流路とを接続し、燃焼器に向けて燃料ガスが流れる第２燃料ガス流路と、第２燃料ガス流路を開閉する開閉弁とを有し、制御部は、第１制御処理を実行するときは、燃料供給弁及び開閉弁を開くように制御し、第２制御処理を実行するときは、開閉弁を閉じるように制御してもよい。このような構成では、開閉弁を開くと、燃料ガスが第２燃料ガス流路を流れて燃焼器に供給される。開閉弁を閉じると、燃焼器への燃料ガスの供給が遮断される。従って、燃料供給弁の数が１つだけでも、燃焼器への燃料ガスの供給及び遮断を切り換えることができる。また、燃料供給弁の数が１つだけで済むため、コスト削減につながる。
　第１燃料ガス流路の圧力損失は、第２燃料ガス流路の圧力損失よりも小さくてもよい。このような構成では、改質器に供給される燃料ガスの流量が燃焼器に供給される燃料ガスの流量よりも多くなる。このため、改質器において燃料ガスの改質が効果的に行われるようになる。従って、燃料供給弁の数が１つだけでも、燃焼器及び改質器に適切な流量の燃料ガスが供給される。
　改質システムは、改質器の温度を検出する温度検出部を更に備え、制御部は、温度検出部により検出された改質器の温度が規定温度以上であるときに、第２制御処理を実行してもよい。このような構成では、改質器の温度を検出することにより、改質器の昇温状態に応じた適切なタイミングで且つ簡単な制御処理で、燃焼器への燃料ガスの供給を停止させることができる。
　制御部は、第１制御処理を実行するときは、燃焼器及び改質器に酸化性ガスを供給するように酸化性ガス供給部を制御すると共に、燃焼器及び改質器に燃料ガスを供給するように第１燃料ガス供給部及び第２燃料ガス供給部を制御した後、温度検出部により検出された改質器の温度が第１温度以上になると、燃焼器及び改質器に供給される酸化性ガス及び燃料ガスの少なくとも一方の流量を変更するように酸化性ガス供給部、第１燃料ガス供給部及び第２燃料ガス供給部の少なくとも何れか１つを制御し、第２制御処理を実行するときは、温度検出部により検出された改質器の温度が第１温度よりも高い第２温度以上になると、燃焼器への燃料ガスの供給を停止させるように第１燃料ガス供給部を制御してもよい。このような構成では、改質器の温度が第１温度以上になると、例えば燃焼器による燃焼動作と改質器による改質動作とを同時に行うのに適した流量比の燃料ガス及び酸化性ガスを供給することにより、燃焼動作と改質動作とを同時に且つ効果的及び安定的に行うことができる。
　本発明によれば、改質器の起動時間を短縮しつつ、適切な流量の燃料ガスを燃焼器及び改質器に供給することができる。
本発明の第１実施形態に係る改質システムを示す概略構成図である。 図１に示された燃焼器の断面図である。 図１に示されたコントローラにより実行される制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。 図３に示された制御処理が実行されるときの改質システムの動作を示すタイミング図である。 本発明の第２実施形態に係る改質システムを示す概略構成図である。 図５に示されたコントローラにより実行される制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。 図６に示された制御処理が実行されるときの改質システムの動作を示すタイミング図である。 図７に示された改質システムの動作の変形例を示すタイミング図である。 本発明の第３実施形態に係る改質システムを示す概略構成図である。 図９に示されたコントローラにより実行される制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。 図１０に示された制御処理が実行されるときの改質システムの動作を示すタイミング図である。 図１１に示された改質システムの動作の変形例を示すタイミング図である。 図１１に示された改質システムの動作の他の変形例を示すタイミング図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
　図１は、本発明の第１実施形態に係る改質システムを示す概略構成図である。図１において、本実施形態の改質システム１は、燃焼器２と、改質器３と、空気流路４，５と、スロットル弁６と、アンモニアタンク７と、気化器８と、第１燃料供給弁１０と、第２燃料供給弁１２とを備えている。
　燃焼器２は、燃料ガスであるアンモニアガス（ＮＨ３ガス）を燃焼させて燃焼ガスを発生させる管状火炎バーナである。燃焼器２は、図２に示されるように、円管状の筐体１６と、この筐体１６に設けられた複数（ここでは４つ）のガス導入部１７と、筐体１６に取り付けられた点火部１８（図１参照）とを有している。
　ガス導入部１７は、アンモニアガスと酸化性ガスである空気との混合ガスを筐体１６の内部に管状流が発生するように導入する。具体的には、ガス導入部１７は、混合ガスを筐体１６の内部に筐体１６の内周面１６ａの接線方向に導入する。
　点火部１８は、ガス導入部１７より筐体１６の内部に導入された混合ガス中のアンモニアガスを着火させる。点火部１８は、例えばグロープラグまたはスパークプラグ等である。
　改質器３は、燃焼ガス流路２０を介して燃焼器２の出口部２ｂと接続されている。燃焼ガス流路２０は、燃焼器２により発生した燃焼ガスが改質器３に向けて流れる流路である。燃焼ガス流路２０には、燃焼器２を通過したアンモニアガス及び空気も流れる。燃焼ガス流路２０は、配管で形成されている。なお、燃焼ガス流路２０は、燃焼器２と改質器３とを接続する配管ではなく、燃焼器２の筐体１６と一体化されていてもよい。
　改質器３は、アンモニアガスを改質することにより、水素を含有した改質ガスを生成する。改質器３は、改質触媒３ａを有している。改質触媒３ａは、アンモニアガスを水素に分解する機能に加え、アンモニアガスを燃焼させる機能も有している。改質触媒３ａは、例えばＡＴＲ（Autothermal Reformer）式アンモニア改質触媒である。改質触媒３ａとしては、例えばコバルト系触媒、ロジウム系触媒、ルテニウム系触媒またはパラジウム系触媒等が使用される。
　空気流路４は、燃焼器２の入口部２ａに接続されている。空気流路４は、燃焼器２に向けて空気が流れる流路（第１酸化性ガス流路）である。空気流路４は、配管で形成されている。
　空気流路５は、分岐接続部４ａにより空気流路４に分岐接続されている。空気流路５は、燃焼器２を迂回するように空気流路４と燃焼ガス流路２０とを接続している。空気流路５は、改質器３に向けて空気が流れる流路（第２酸化性ガス流路）である。空気流路５は、配管で形成されている。
　改質器３の起動時には、改質器３は、燃焼器２により発生した燃焼ガスの熱を利用してアンモニアガスを改質する。このため、改質器３の起動時には、燃焼器２は、改質器３よりも多くの空気を必要とする。従って、空気流路４の圧力損失は、空気流路５の圧力損失よりも小さくなっている。具体的には、空気流路４を形成する配管の直径は、空気流路５を形成する配管の直径よりも大きい。
　また、空気流路４を形成する配管の長さは、空気流路５を形成する配管の長さよりも短くてもよい。空気流路４を形成する配管の内壁面の粗さは、空気流路５を形成する配管の内壁面の粗さよりも小さくてもよい。空気流路５を形成する配管の内部に流路を狭くするための圧力調整部材を配置し、空気流路４を形成する配管の内部に圧力調整部材を配置しなくてもよい。何れの場合も、空気流路４の圧力損失が空気流路５の圧力損失よりも小さくなる。
　スロットル弁６は、空気流路４に配設されている。具体的には、スロットル弁６は、空気流路４における空気流路５との分岐接続部４ａよりも上流側に配設されている。スロットル弁６は、燃焼器２及び改質器３に供給される空気の流量を制御する電磁式の流量制御弁である。
　空気流路４，５及びスロットル弁６は、燃焼器２及び改質器３に空気を供給する空気供給部２１（酸化性ガス供給部）を構成している。
　アンモニアタンク７は、アンモニアを液体状態で貯蔵するタンクである。つまり、アンモニアタンク７は、液体アンモニアを貯蔵する。気化器８は、アンモニア流路２２を介してアンモニアタンク７と接続されている。アンモニア流路２２は、液体アンモニアがアンモニアタンク７から気化器８に向けて流れる流路である。気化器８は、液体アンモニアを気化させてアンモニアガスを生成する。なお、アンモニア流路２２には、流量調整弁が配設されていてもよい。
　第１燃料供給弁１０は、アンモニア流路９を介して気化器８と接続されている。アンモニア流路９は、気化器８から第１燃料供給弁１０にアンモニアガスが流れる流路である。アンモニア流路９は、配管で形成されている。
　第１燃料供給弁１０は、燃焼器２に向けてアンモニアガスを噴射することで、燃焼器２に供給されるアンモニアガスの流量を制御する電磁式のインジェクタ（燃料噴射弁）である。具体的には、第１燃料供給弁１０は、空気流路４を形成する配管に取り付けられている。第１燃料供給弁１０は、空気流路４における空気流路５との分岐接続部４ａと燃焼器２との間にアンモニアガスを噴射する。
　アンモニアタンク７、気化器８、アンモニア流路９及び第１燃料供給弁１０は、燃焼器２にアンモニアガスを供給する第１燃料ガス供給部２３を構成している。第１燃料ガス供給部２３は、空気流路４に接続されている。第１燃料ガス供給部２３は、アンモニアガスを空気流路４を通して燃焼器２に供給する。
　第２燃料供給弁１２は、アンモニア流路１１を介して気化器８と接続されている。アンモニア流路１１は、アンモニア流路９に分岐接続されている。アンモニア流路１１は、気化器８から第２燃料供給弁１２にアンモニアガスが流れる流路である。アンモニア流路１１は、配管で形成されている。
　第２燃料供給弁１２は、改質器３に向けてアンモニアガスを噴射することで、改質器３に供給されるアンモニアガスの流量を制御する電磁式のインジェクタである。具体的には、第２燃料供給弁１２は、空気流路５を形成する配管に取り付けられている。第２燃料供給弁１２は、空気流路５の下流側（改質器３側）の領域にアンモニアガスを噴射する。
　アンモニアタンク７、気化器８、アンモニア流路１１及び第２燃料供給弁１２は、改質器３にアンモニアガスを供給する第２燃料ガス供給部２４を構成している。第２燃料ガス供給部２４は、燃焼ガス流路２０に空気流路５を介して接続されている。第２燃料ガス供給部２４は、燃焼器２を避けるようにアンモニアガスを燃焼ガス流路２０を通して改質器３に供給する。つまり、第２燃料ガス供給部２４は、アンモニアガスを燃焼器２に供給することはない。
　なお、第２燃料供給弁１２は、燃焼ガス流路２０を形成する配管に取り付けられ、燃焼ガス流路２０にアンモニアガスを噴射してもよい。この場合には、第２燃料ガス供給部２４は、燃焼ガス流路２０に直接接続されることとなる。
　改質器３は、改質ガス流路２７を介して水素利用装置１３と接続されている。改質ガス流路２７は、改質器３により生成された改質ガスが水素利用装置１３に向けて流れる流路である。改質ガス流路２７は、配管で形成されている。
　水素利用装置１３は、改質ガスに含まれる水素を利用する装置である。水素利用装置１３としては、例えばアンモニアを燃料としたアンモニアエンジンまたはアンモニアガスタービン等の燃焼装置、或いは水素と空気中の酸素とを化学反応させて発電を行う燃料電池等が挙げられる。水素利用装置１３が燃料電池である場合には、水素利用装置１３がアンモニアエンジンである場合と異なり、負圧が発生せず、空気が流れにくいため、空気をスムーズに供給するためのポンプ等を備えてもよい。
　また、改質システム１は、温度センサ３０と、コントローラ３１とを備えている。温度センサ３０は、改質器３の温度を検出する温度検出部である。温度センサ３０は、例えば改質器３の改質触媒３ａの温度を検出してもよいし、改質器３に供給されるアンモニアガスの温度を検出してもよい。
　コントローラ３１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び入出力インターフェース等により構成されている。コントローラ３１は、温度センサ３０の検出値に基づいて、スロットル弁６、第１燃料供給弁１０、第２燃料供給弁１２及び燃焼器２の点火部１８を制御する制御部を構成している。
　コントローラ３１は、改質器３の起動時に、燃焼器２及び改質器３に空気を供給するようにスロットル弁６を制御すると共に、燃焼器２及び改質器３にアンモニアガスを供給するように第１燃料供給弁１０及び第２燃料供給弁１２を制御する第１制御処理を実行する。
　コントローラ３１は、第１制御処理を実行した後、燃焼器２へのアンモニアガスの供給を停止させるように第１燃料供給弁１０を制御する第２制御処理を実行する。このとき、コントローラ３１は、温度センサ３０により検出された改質器３の温度が規定温度Ｔ以上であるときに、第２制御処理を実行する。
　図３は、コントローラ３１により実行される制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。本処理は、改質器３の起動が指示されると、実行される。なお、本処理の実行前は、スロットル弁６、第１燃料供給弁１０及び第２燃料供給弁１２は、閉状態となっている。
　図３において、コントローラ３１は、改質器３の起動が指示されると、スロットル弁６、第１燃料供給弁１０及び第２燃料供給弁１２を開くように制御する（手順Ｓ１０１）。また、コントローラ３１は、燃焼器２の点火部１８を点火させるように制御する（手順Ｓ１０２）。
　続いて、コントローラ３１は、温度センサ３０の検出値を取得する（手順Ｓ１０３）。そして、コントローラ３１は、温度センサ３０の検出値に基づいて、改質器３の温度が予め決められた規定温度Ｔ以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０４）。規定温度Ｔは、例えば改質触媒３ａによるアンモニアガスの改質動作が安定する改質器３の温度であり、改質器３の改質可能温度（後述）よりも高い。
　コントローラ３１は、改質器３の温度が規定温度Ｔ以上でないと判断したときは、手順Ｓ１０３を再度実行する。コントローラ３１は、改質器３の温度が規定温度Ｔ以上であると判断したときは、第１燃料供給弁１０を閉じるように制御する（手順Ｓ１０５）。また、コントローラ３１は、スロットル弁６の開度を小さくするように制御する（手順Ｓ１０６）。
　続いて、コントローラ３１は、第１燃料供給弁１０を閉じるように制御してから規定時間ｔが経過したかどうかを判断する（手順Ｓ１０７）。コントローラ３１は、規定時間ｔが経過したと判断したときは、スロットル弁６及び第２燃料供給弁１２の開度を大きくするように制御する（手順Ｓ１０８）。このとき、コントローラ３１は、アンモニアガス及び空気の流量が改質器３による改質動作に適した流量比となるようにスロットル弁６及び第２燃料供給弁１２を制御する。
　ここで、手順Ｓ１０１，Ｓ１０２は、上記の第１制御処理に相当する。手順Ｓ１０３～Ｓ１０６は、上記の第２制御処理に相当する。
　以上のような改質システム１において、改質器３の起動が指示されると、図４（ａ），（ｄ），（ｅ）に示されるように、スロットル弁６、第１燃料供給弁１０及び第２燃料供給弁１２が開弁する。すると、空気が空気流路４を流れて燃焼器２に供給されると共に、空気が空気流路５を流れて改質器３に供給される。また、アンモニアガスが空気流路４を流れて燃焼器２に供給されると共に、アンモニアガスが燃焼ガス流路２０を流れて改質器３に供給される。
　このとき、空気流路４の圧力損失は、空気流路５の圧力損失よりも小さい。このため、図４（ｂ），（ｃ）に示されるように、燃焼器２に供給される空気の流量は、改質器３に供給される空気の流量よりも多くなる。
　アンモニアガスと空気との混合ガスは、燃焼器２においてガス導入部１７より筐体１６の内部に導入される。このとき、混合ガスは、筐体１６の内部に筐体１６の内周面１６ａの接線方向に導入されるため、筐体１６の内部において管状流となる。
　その状態で、燃焼器２の点火部１８が点火することで、混合ガス中のアンモニアガスが着火して管状火炎が形成され、アンモニアガスが燃焼し始める。具体的には、下記式のように、アンモニアと空気中の酸素とが化学反応し、高温の燃焼ガスが発生する（発熱反応）。燃焼ガスは、燃焼ガス流路２０を改質器３に向かって旋回して流れる。
　　　ＮＨ３＋３／４Ｏ２→１／２Ｎ２＋３／２Ｈ２Ｏ　　　　　…（Ａ）
　高温の燃焼ガスが改質器３に供給されると、燃焼ガスの熱により改質器３が直接加熱される。また、燃焼ガスの熱によりアンモニアガス及び空気が加熱され、そのアンモニアガス及び空気の熱によっても改質器３が加熱される。このため、図４（ｆ）に示されるように、改質器３の温度が上昇し始める。
　そして、改質器３の温度が燃焼可能温度に達すると、改質器３の改質触媒３ａによりアンモニアガスが燃焼する。すると、上記（Ａ）式の発熱反応が起こり、改質器３において燃焼ガスが生成される。そして、その燃焼ガスの熱によって改質器３の温度が更に上昇する。つまり、改質器３は、自律燃焼動作を行うようになる。
　その後、改質器３の温度が改質可能温度に達すると、改質器３の改質触媒３ａによりアンモニアガスが改質される。具体的には、下記式のように、アンモニアの分解反応が起こり（吸熱反応）、水素を含む改質ガスが生成される。改質ガスは、改質ガス流路２７を流れて水素利用装置１３に供給される。
　　　ＮＨ３→３／２Ｈ２＋１／２Ｎ２　　　　　…（Ｂ）
　その後、改質器３の温度が規定温度Ｔに達すると、図４（ｄ）に示されるように、第１燃料供給弁１０が閉弁することで、燃焼器２へのアンモニアガスの供給が停止する。従って、アンモニアガスが無駄に消費されることが防止される。
　また、図４（ａ）に示されるように、スロットル弁６の開度が小さくなることで、燃焼器２及び改質器３に供給される空気の流量が減少する。このとき、上述した空気流路４，５の圧力損失の違いによって、図４（ｂ），（ｃ）に示されるように、燃焼器２に供給される空気の流量が改質器３に供給される空気の流量よりも多くなる。
　その後、第１燃料供給弁１０が閉弁してから規定時間ｔが経過すると、図４（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｅ）に示されるように、スロットル弁６及び第２燃料供給弁１２の開度が大きくなることで、改質器３に供給されるアンモニアガス及び空気の流量が増加する。なお、燃焼器２に供給された空気は、燃焼器２を通過して改質器３に供給される。このとき、改質動作に適した流量のアンモニアガス及び空気が改質器３に供給される。これにより、改質器３の起動が完了し、改質器３が定常状態となる。
　以上のように本実施形態にあっては、改質器３の起動時に、空気供給部２１により燃焼器２及び改質器３に空気が供給されると共に、第１燃料ガス供給部２３及び第２燃料ガス供給部２４によりアンモニアガスが燃焼器２及び改質器３にそれぞれ供給される。その後、第１燃料ガス供給部２３による燃焼器２へのアンモニアガスの供給が停止する。燃焼器２及び改質器３にアンモニアガス及び空気が供給されると、燃焼器２においてアンモニアガスが着火して燃焼し、燃焼ガスが発生する。そして、燃焼ガスが改質器３に供給され、燃焼ガスの熱によって改質器３が加熱される。そして、改質器３において、アンモニアガスの燃焼及び改質が行われ、水素を含有した改質ガスが生成される。このように燃焼器２によってアンモニアガスを燃焼させて発生した高温の燃焼ガスの熱を利用して、改質器３を燃焼動作させるため、改質器３においてアンモニアガスが着火するまでの時間が短くなる。これにより、改質器３の起動時間が短縮される。また、第１燃料ガス供給部２３によりアンモニアガスが燃焼器２に供給されると共に、第２燃料ガス供給部２４によりアンモニアガスが改質器３に供給される。このとき、第２燃料ガス供給部２４は、燃焼ガス流路２０に接続されているため、アンモニアガスを燃焼器２に供給しない。このため、燃焼器２及び改質器３に供給されるアンモニアガスの流量が制御しやすくなる。これにより、適切な流量のアンモニアガスが燃焼器２及び改質器３に供給される。
　また、本実施形態では、空気が空気流路４を流れて燃焼器２に供給されると共に、空気が空気流路５を流れて改質器に供給される。このとき、スロットル弁６によって燃焼器２及び改質器３に供給される空気の流量の制御が容易に行われる。
　また、本実施形態では、空気流路４の圧力損失が空気流路５の圧力損失よりも小さいので、燃焼器２に供給される空気の流量が改質器３に供給される空気の流量よりも多くなる。従って、燃焼器２においてアンモニアガスの燃焼が効果的に行われるようになる。また、スロットル弁６の数が１つだけであっても、燃焼器２及び改質器３に適切な流量の空気が供給される。
　また、本実施形態では、第１燃料供給弁１０及び第２燃料供給弁１２の開度を制御することで、燃焼器２及び改質器３に供給されるアンモニアガスの流量をそれぞれ独立して制御することができる。
　また、本実施形態では、温度センサ３０により改質器３の温度を検出することにより、改質器３の昇温状態に応じた適切なタイミングで且つ簡単な制御処理で、燃焼器２へのアンモニアガスの供給を停止させることができる。
　なお、本実施形態では、規定温度Ｔは、改質触媒３ａによるアンモニアガスの改質動作が安定する改質器３の温度であるが、特にそのような形態には限られない。規定温度Ｔは、例えば改質器３の改質可能温度または燃焼可能温度等でもよい。
　図５は、本発明の第２実施形態に係る改質システムを示す概略構成図である。図５において、本実施形態の改質システム１Ａは、上記の第１実施形態における第１燃料供給弁１０及び第２燃料供給弁１２に代えて、燃料供給弁４０と、ＯＮ／ＯＦＦ弁４１とを備えている。
　燃料供給弁４０は、気化器８と燃焼ガス流路２０とを接続するアンモニア流路４２に配設されている。アンモニア流路４２は、気化器８から改質器３に向けてアンモニアガスが流れる流路（第１燃料ガス流路）である。アンモニア流路４２は、配管で形成されている。燃料供給弁４０は、燃焼器２及び改質器３に供給されるアンモニアガスの流量を制御する電磁式の流量制御弁である。
　ＯＮ／ＯＦＦ弁４１は、アンモニア流路４２と空気流路４とを接続するアンモニア流路４３に配設されている。アンモニア流路４３の一端は、アンモニア流路４２における燃料供給弁４０と燃焼ガス流路２０との間の部分に接続されている。アンモニア流路４３の他端は、空気流路４における空気流路５との分岐接続部４ａと燃焼器２との間の部分に接続されている。アンモニア流路４３は、気化器８から燃焼器２に向けてアンモニアガスが流れる流路（第２燃料ガス流路）である。アンモニア流路４３は、配管で形成されている。
　改質器３は、燃焼器２よりも多くのアンモニアガスを必要とする。このため、アンモニア流路４２の圧力損失は、アンモニア流路４３の圧力損失よりも小さくなっている。アンモニア流路４２を形成する配管は、例えば空気流路４を形成する配管と同じ構造を有している。アンモニア流路４３を形成する配管は、例えば空気流路５を形成する配管と同じ構造を有している。
　ＯＮ／ＯＦＦ弁４１は、アンモニア流路４３を開閉する電磁式の開閉弁である。ＯＮ／ＯＦＦ弁４１は、通常時は閉状態にあり、通電されると開くノーマリクローズ式の開閉弁である。
　アンモニアタンク７、気化器８、アンモニア流路４２の一部、燃料供給弁４０、アンモニア流路４３及びＯＮ／ＯＦＦ弁４１は、燃焼器２にアンモニアガスを供給する第１燃料ガス供給部４５を構成している。第１燃料ガス供給部４５は、空気流路４に接続されている。第１燃料ガス供給部４５は、アンモニアガスを空気流路４を通して燃焼器２に供給する。
　アンモニアタンク７、気化器８、アンモニア流路４２及び燃料供給弁４０は、改質器３にアンモニアガスを供給する第２燃料ガス供給部４６を構成している。第２燃料ガス供給部４６は、燃焼ガス流路２０に接続されている。第２燃料ガス供給部４６は、燃焼器２を避けるようにアンモニアガスを燃焼ガス流路２０を通して改質器３に供給する。なお、第２燃料ガス供給部４６は、燃焼ガス流路２０に直接接続されずに、燃焼ガス流路２０に空気流路５を介して接続されていてもよい。
　また、改質システム１Ａは、上記の第１実施形態におけるコントローラ３１に代えて、コントローラ３１Ａを備えている。コントローラ３１Ａは、温度センサ３０の検出値に基づいて、スロットル弁６、燃料供給弁４０、ＯＮ／ＯＦＦ弁４１及び燃焼器２の点火部１８を制御する制御部を構成している。コントローラ３１Ａは、上記の第１実施形態と同様に、第１制御処理及び第２制御処理を実行する。
　コントローラ３１Ａは、第１制御処理を実行するときは、スロットル弁６、燃料供給弁４０及びＯＮ／ＯＦＦ弁４１を開くように制御し、第２制御処理を実行するときは、ＯＮ／ＯＦＦ弁４１を閉じるように制御する。
　図６は、コントローラ３１Ａにより実行される制御処理手順の詳細を示すフローチャートであり、図３に対応している。
　図６において、コントローラ３１Ａは、改質器３の起動が指示されると、スロットル弁６、燃料供給弁４０及びＯＮ／ＯＦＦ弁４１を開くように制御する（手順Ｓ１１１）。そして、コントローラ３１Ａは、上記の第１実施形態と同様に、手順Ｓ１０２～Ｓ１０４を実行する。
　コントローラ３１Ａは、手順Ｓ１０４で改質器３の温度が規定温度Ｔ以上であると判断したときは、ＯＮ／ＯＦＦ弁４１を閉じるように制御する（手順Ｓ１１２）。また、コントローラ３１Ａは、スロットル弁６及び燃料供給弁４０の開度を小さくするように制御する（手順Ｓ１１３）。このとき、コントローラ３１Ａは、例えば改質器３に供給されるアンモニアガスの流量が変化しないように燃料供給弁４０の開度を制御する。
　続いて、コントローラ３１Ａは、ＯＮ／ＯＦＦ弁４１を閉じるように制御してから規定時間ｔが経過したかどうかを判断する（手順Ｓ１１４）。コントローラ３１Ａは、規定時間ｔが経過したと判断したときは、スロットル弁６及び燃料供給弁４０の開度を大きくするように制御する（手順Ｓ１１５）。このとき、コントローラ３１Ａは、アンモニアガス及び空気の流量が改質器３による改質動作に適した流量比となるようにスロットル弁６及び燃料供給弁４０を制御する。
　ここで、手順Ｓ１１１，Ｓ１０２は、上記の第１制御処理に相当する。手順Ｓ１０３，Ｓ１０４，Ｓ１１２，Ｓ１１３は、上記の第２制御処理に相当する。
　以上において、改質器３の起動が指示されると、図７（ａ），（ｂ），（ｅ）に示されるように、ＯＮ／ＯＦＦ弁４１、スロットル弁６及び燃料供給弁４０が開弁する。すると、空気が空気流路４を流れて燃焼器２に供給されると共に、空気が空気流路５を流れて改質器３に供給される。また、アンモニアガスがアンモニア流路４２，４３及び空気流路４を流れて燃焼器２に供給されると共に、アンモニアガスがアンモニア流路４２及び燃焼ガス流路２０を流れて改質器３に供給される。
　このとき、空気流路４の圧力損失は、空気流路５の圧力損失よりも小さい。このため、図７（ｃ），（ｄ）に示されるように、燃焼器２に供給される空気の流量が改質器３に供給される空気の流量よりも多くなる。また、アンモニア流路４２の圧力損失は、アンモニア流路４３の圧力損失よりも小さい。このため、図７（ｆ），（ｇ）に示されるように、改質器３に供給されるアンモニアガスの流量が燃焼器２に供給されるアンモニアガスの流量よりも多くなる。
　アンモニアガスと空気との混合ガスが燃焼器２に供給されると、アンモニアガスが着火して燃焼し、高温の燃焼ガスが発生する。そして、高温の燃焼ガスが燃焼ガス流路２０を流れて改質器３に供給されると、改質器３が加熱されるため、図７（ｈ）に示されるように、改質器３の温度が上昇し始める。
　そして、改質器３の温度が改質可能温度に達すると、改質器３の改質触媒３ａによりアンモニアガスが改質され、水素を含む改質ガスが生成される。そして、改質ガスが改質ガス流路２７を流れて水素利用装置１３に供給される。
　その後、改質器３の温度が規定温度Ｔに達すると、図７（ａ），（ｆ）に示されるように、ＯＮ／ＯＦＦ弁４１が閉弁することで、燃焼器２へのアンモニアガスの供給が停止する。また、図７（ｂ）～（ｄ）に示されるように、スロットル弁６の開度が小さくなることで、燃焼器２及び改質器３に供給される空気の流量が減少する。また、図７（ａ），（ｅ），（ｇ）に示されるように、ＯＮ／ＯＦＦ弁４１が閉弁し、燃料供給弁４０の開度が小さくなるため、改質器３に供給されるアンモニアガスの流量は変化しない。
　その後、ＯＮ／ＯＦＦ弁４１が閉弁してから規定時間ｔが経過すると、図７（ｂ）～（ｅ）に示されるように、スロットル弁６及び燃料供給弁４０の開度が大きくなることで、改質器３に供給されるアンモニアガス及び空気の流量が増加する。なお、燃焼器２に供給された空気は、燃焼器２を通過して改質器３に供給される。このとき、改質動作に適した流量のアンモニアガス及び空気が改質器３に供給される。これにより、改質器３が定常状態となる。
　以上のように本実施形態においては、第１燃料ガス供給部４５によりアンモニアガスが燃焼器２に供給されると共に、第２燃料ガス供給部４６によりアンモニアガスが改質器３に供給される。このとき、第２燃料ガス供給部４６は、燃焼ガス流路２０に接続されているため、アンモニアガスを燃焼器２に供給しない。このため、燃焼器２及び改質器３に供給されるアンモニアガスの流量が制御しやすくなる。これにより、改質器３の起動時間を短縮しつつ、適切な流量のアンモニアガスを燃焼器２及び改質器３に供給することができる。
　また、本実施形態では、ＯＮ／ＯＦＦ弁４１を開くと、アンモニアガスがアンモニア流路４３を流れて燃焼器２に供給される。その後、ＯＮ／ＯＦＦ弁４１を閉じると、燃焼器２へのアンモニアガスの供給が遮断される。従って、燃料供給弁４０の数が１つだけでも、燃焼器２へのアンモニアガスの供給及び遮断を切り換えることができる。また、燃料供給弁４０の数が１つだけで済むため、コスト削減につながる。
　また、本実施形態では、アンモニア流路４２の圧力損失がアンモニア流路４３の圧力損失よりも小さいので、改質器３に供給されるアンモニアガスの流量が燃焼器２に供給されるアンモニアガスの流量よりも多くなる。このため、改質器３においてアンモニアガスの改質が効果的に行われるようになる。従って、燃料供給弁４０の数が１つだけであっても、燃焼器２及び改質器３に適切な流量のアンモニアガスが供給される。
　なお、本実施形態では、ノーマリクローズ式のＯＮ／ＯＦＦ弁４１が使用されているが、特にその形態には限られず、通常時は開状態にあり、通電されると閉じるノーマリオープン式のＯＮ／ＯＦＦ弁４１を使用してもよい。
　この場合には、図８に示されるように、改質器３の温度が規定温度Ｔに達すると、ＯＮ／ＯＦＦ弁４１を通電することで閉弁し、その後規定時間ｔが経過すると、ＯＮ／ＯＦＦ弁４１の通電を解除することでＯＮ／ＯＦＦ弁４１を開弁する（図８（ａ）参照）。これにより、省電力化を図ることができる。
　図９は、本発明の第３実施形態に係る改質システムを示す概略構成図である。図９において、本実施形態の改質システム１Ｂは、上記の第１実施形態における空気流路５を備えていない。空気流路４及びスロットル弁６は、燃焼器２及び改質器３に空気を供給する空気供給部５０（酸化性ガス供給部）を構成している。
　また、改質システム１Ｂは、上記の第１実施形態におけるコントローラ３１に代えて、コントローラ３１Ｂを備えている。コントローラ３１Ｂは、温度センサ３０の検出値に基づいて、スロットル弁６、第１燃料供給弁１０、第２燃料供給弁１２及び燃焼器２の点火部１８を制御する制御部を構成している。コントローラ３１Ｂは、上記の第１実施形態と同様に、第１制御処理及び第２制御処理を実行する。
　コントローラ３１Ｂは、第１制御処理を実行するときは、燃焼器２及び改質器３に空気を供給するようにスロットル弁６を制御すると共に、燃焼器２及び改質器３にアンモニアガスを供給するように第１燃料供給弁１０及び第２燃料供給弁１２を制御した後、温度センサ３０により検出された改質器３の温度が規定温度Ｔ１以上になると、燃焼器２及び改質器３に供給される空気の流量を変更するようにスロットル弁６を制御する。
　コントローラ３１Ｂは、第２制御処理を実行するときは、温度センサ３０により検出された改質器３の温度が規定温度Ｔ２以上になると、燃焼器２へのアンモニアガスの供給を停止させるように第１燃料供給弁１０を制御する。
　図１０は、コントローラ３１Ｂにより実行される制御処理手順の詳細を示すフローチャートであり、図３に対応している。
　図１０において、コントローラ３１Ｂは、改質器３の起動が指示されると、上記の第１実施形態と同様に、手順Ｓ１０１～Ｓ１０３を実行する。そして、コントローラ３１Ｂは、温度センサ３０の検出値に基づいて、改質器３の温度が予め決められた規定温度Ｔ１（第１温度）以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１２１）。規定温度Ｔ１は、例えば改質器３の燃焼可能温度（前述）である。
　コントローラ３１Ｂは、改質器３の温度が規定温度Ｔ１以上であると判断したときは、スロットル弁６の開度を大きくするように制御する（手順Ｓ１２２）。このとき、コントローラ３１Ｂは、アンモニアガス及び空気の流量が燃焼器２による燃焼動作と改質器３による改質動作とを同時に行うのに適した流量比となるようにスロットル弁６を制御する。
　続いて、コントローラ３１Ｂは、温度センサ３０の検出値を取得する（手順Ｓ１２３）。そして、コントローラ３１Ｂは、温度センサ３０の検出値に基づいて、改質器３の温度が予め決められた規定温度Ｔ２（第２温度）以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１２４）。規定温度Ｔ２は、規定温度Ｔ１よりも高い温度である。規定温度Ｔ２は、例えば改質触媒３ａによるアンモニアガスの改質動作が安定する改質器３の温度（上記の規定温度Ｔに相当）である。
　コントローラ３１Ｂは、改質器３の温度が規定温度Ｔ２以上でないと判断したときは、手順Ｓ１２３を再度実行する。コントローラ３１Ｂは、改質器３の温度が規定温度Ｔ２以上であると判断したときは、上記の第１実施形態と同様に、手順Ｓ１０５～Ｓ１０８を実行する。
　ここで、手順Ｓ１０１～Ｓ１０３，Ｓ１２１，Ｓ１２２は、上記の第１制御処理に相当する。手順Ｓ１２３，Ｓ１２４，Ｓ１０５，Ｓ１０６は、上記の第２制御処理に相当する。
　以上において、改質器３の起動が指示されると、図１１（ａ）～（ｃ）に示されるように、スロットル弁６、第１燃料供給弁１０及び第２燃料供給弁１２が開弁する。すると、空気が燃焼器２及び改質器３に供給されると共に、アンモニアガスが燃焼器２及び改質器３に供給される。
　アンモニアガスと空気との混合ガスが燃焼器２に供給されると、アンモニアガスが着火して燃焼し、高温の燃焼ガスが発生する。そして、高温の燃焼ガスが改質器３に供給されると、改質器３が加熱されるため、図１１（ｄ）に示されるように、改質器３の温度が上昇し始める。
　そして、改質器３の温度が燃焼可能温度である規定温度Ｔ１に達すると、改質器３の改質触媒３ａによりアンモニアガスが燃焼し、改質器３において燃焼ガスが生成される。このため、燃焼ガスの熱によって改質器３の温度が更に上昇する。
　また、改質器３の温度が燃焼可能温度に達すると、図１１（ａ）に示されるように、スロットル弁６の開度が大きくなるため、燃焼器２及び改質器３に供給される空気の流量が増加する。これにより、燃焼器２による燃焼動作と改質器３による改質動作とが同時に効率的に行われる。
　その後、改質器３の温度が改質可能温度に達すると、改質器３の改質触媒３ａによりアンモニアガスが改質され、水素を含む改質ガスが生成される。そして、改質ガスが水素利用装置１３に供給される。
　その後、改質器３の温度が規定温度Ｔ２に達すると、図１１（ｂ）に示されるように、第１燃料供給弁１０が閉弁することで、燃焼器２へのアンモニアガスの供給が停止する。また、図１１（ａ）に示されるように、スロットル弁６の開度が小さくなることで、燃焼器２を通って改質器３に供給される空気の流量が減少する。
　その後、第１燃料供給弁１０が閉弁してから規定時間ｔが経過すると、図１１（ａ），（ｃ）に示されるように、スロットル弁６及び第２燃料供給弁１２の開度が大きくなることで、改質器３に供給されるアンモニアガス及び空気の流量が増加する。このとき、改質動作に適した流量のアンモニアガス及び空気が改質器３に供給される。これにより、改質器３が定常状態となる。
　以上のように本実施形態においても、改質器３の起動時間を短縮しつつ、適切な流量のアンモニアガスを燃焼器２及び改質器３に供給することができる。また、改質器３に空気を供給するための専用の空気流路が不要となるため、空気供給部５０が簡素化される。
　また、本実施形態では、改質器３の温度が規定温度Ｔ１以上になると、燃焼器２による燃焼動作と改質器３による改質動作とを同時に行うのに適した流量比のアンモニアガス及び空気を供給することにより、燃焼動作と改質動作とを同時に且つ効果的及び安定的に行うことができる。
　なお、本実施形態では、改質器３の温度が規定温度Ｔ１以上になると、スロットル弁６の開度を変更することで、燃焼器２及び改質器３に供給される空気の流量が変更されているが、特にそのような形態には限られない。例えば第１燃料供給弁１０または第２燃料供給弁１２の開度を変更することで、燃焼器２及び改質器３に供給されるアンモニアガスの流量を変更してもよいし、或いはスロットル弁６、第１燃料供給弁１０及び第２燃料供給弁１２の開度を変更することで、燃焼器２及び改質器３に供給されるアンモニアガス及び空気の流量を変更してもよい。つまり、改質器３の温度が規定温度Ｔ１以上になったとき、コントローラ３１Ｂは、燃焼器２及び前記改質器３に供給される空気及びアンモニアガスの少なくとも一方の流量を変更するようにスロットル弁６、第１燃料供給弁１０及び第２燃料供給弁１２の少なくとも何れか１つを制御すればよい。
　また、本実施形態では、規定温度Ｔ１は改質器３の燃焼可能温度であるが、規定温度Ｔ１としては、特に燃焼可能温度には限られず、改質器３の改質可能温度等であってもよい。また、規定温度Ｔ２は、規定温度Ｔ１よりも高い温度であればよい。
　また、本実施形態では、改質器３の起動が指示されると、スロットル弁６及び第１燃料供給弁１０が開くように制御されると同時に、第２燃料供給弁１２が開くように制御されているが、特にそのような形態には限られない。例えば図１２に示されるように、スロットル弁６及び第１燃料供給弁１０が開くように制御された後、改質器３の温度が規定温度Ｔ１に達するまでに、第２燃料供給弁１２を開くように制御してもよい（図１２（ｃ）参照）。
　また、定常時において改質器３が最大負荷の運転状態となる場合には、図１３に示されるように、スロットル弁６及び第２燃料供給弁１２の開度が大きくなるように制御された後、改質器３が最大負荷の運転状態となるタイミングで、スロットル弁６及び第２燃料供給弁１２の開度を更に大きくするように制御することで、改質器３に供給されるアンモニアガス及び空気の流量を更に増加させてもよい。
　以上、本発明の実施形態について幾つか説明してきたが、本発明は上記実施形態には限定されない。例えば、上記の第１及び第３実施形態では、第１燃料供給弁１０及び第２燃料供給弁１２は、アンモニアガスを噴射するインジェクタであるが、第１燃料供給弁１０及び第２燃料供給弁１２としては、特にその形態には限られず、上記の第２実施形態における燃料供給弁４０と同様に、アンモニア流路に配設される流量制御弁等を使用してもよい。
　また、上記の第３実施形態では、改質器３の温度が規定温度Ｔ１以上になると、スロットル弁６の開度を変更することで、燃焼器２及び改質器３に供給される空気の流量が変更されているが、そのような制御処理を上記の第１及び第２実施形態に適用してもよい。
　また、上記実施形態では、燃焼器２において、ガス導入部１７は、アンモニアガス及び空気を筐体１６の内部に管状流が発生するように筐体１６の内周面１６ａの接線方向に導入しているが、特にそのような形態には限られない。ガス導入部１７は、例えばアンモニアガス及び空気を筐体１６の内部に筐体１６の径方向に導入してもよい。つまり、燃焼器２は、改質器３に供給される燃焼ガスを発生させるのであれば、管状火炎バーナ以外のバーナでもよく、或いはヒータ等であってもよい。
　また、上記実施形態では、温度センサ３０により検出された改質器３の温度に基づいて各種バルブ等が制御されているが、特に温度センサ３０を使用しなくてもよく、例えばアンモニアガスの流量、空気の流量、時間及び室温等から改質器３の温度を推定してもよい。
　また、上記実施形態では、改質器３は、アンモニアガスを燃焼させる機能とアンモニアガスを水素に分解する機能とを併せ持った改質触媒３ａを有しているが、特にそのような形態には限られない。改質器３は、アンモニアガスを燃焼させる燃焼触媒と、アンモニアガスを水素に分解する改質触媒とを別々に有していてもよい。
　また、上記実施形態では、スロットル弁６により燃焼器２及び改質器３に空気が供給されているが、特にその形態には限られず、例えばマスフローコントローラ、圧縮機またはポンプ等を用いて、燃焼器２及び改質器３に空気を供給してもよい。
　また、上記実施形態では、燃料ガスとしてアンモニアガスが使用されているが、本発明は、燃料ガスとして炭化水素ガス等を使用した改質システムにも適用可能である。
　また、上記実施形態では、酸化性ガスとして空気が使用されているが、本発明は、酸化性ガスとして酸素を使用した改質システムにも適用可能である。
　１，１Ａ，１Ｂ　　改質システム
２　　燃焼器
３　　改質器
４　　空気流路（第１酸化性ガス流路）
５　　空気流路（第２酸化性ガス流路）
６　　スロットル弁（流量制御弁）
１０　　第１燃料供給弁
１２　　第２燃料供給弁
２０　　燃焼ガス流路
２１　　空気供給部（酸化性ガス供給部）
２３　　第１燃料ガス供給部
２４　　第２燃料ガス供給部
３０　　温度センサ（温度検出部）
３１，３１Ａ，３１Ｂ　　コントローラ（制御部）
４０　　燃料供給弁
４１　　ＯＮ／ＯＦＦ弁（開閉弁）
４２　　アンモニア流路（第１燃料ガス流路）
４３　　アンモニア流路（第２燃料ガス流路）
４５　　第１燃料ガス供給部
４６　　第２燃料ガス供給部
５０　　空気供給部（酸化性ガス供給部）
Ｔ　　規定温度
Ｔ１　　規定温度（第１温度）
Ｔ２　　規定温度（第２温度）

Claims (8)

  1. 　燃料ガスを燃焼させて燃焼ガスを発生させる燃焼器と、
    　前記燃料ガスを改質することにより、水素を含有した改質ガスを生成する改質器と、
    　前記燃焼器と前記改質器とを接続し、前記燃焼器から前記改質器に向けて前記燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路と、
    　前記燃焼器及び前記改質器に酸化性ガスを供給する酸化性ガス供給部と、
    　前記燃焼器に前記燃料ガスを供給する第１燃料ガス供給部と、
    　前記改質器に前記燃料ガスを供給する第２燃料ガス供給部と、
    　前記酸化性ガス供給部、前記第１燃料ガス供給部及び前記第２燃料ガス供給部を制御する制御部とを備え、
    　前記第２燃料ガス供給部は、前記燃焼ガス流路に接続されており、
    　前記制御部は、前記改質器の起動時に、前記燃焼器及び前記改質器に前記酸化性ガスを供給するように前記酸化性ガス供給部を制御すると共に、前記燃焼器及び前記改質器に前記燃料ガスを供給するように前記第１燃料ガス供給部及び前記第２燃料ガス供給部を制御する第１制御処理を実行し、前記第１制御処理を実行した後、前記燃焼器への前記燃料ガスの供給を停止させるように前記第１燃料ガス供給部を制御する第２制御処理を実行する改質システム。
  2. 　前記酸化性ガス供給部は、前記燃焼器に向けて前記酸化性ガスが流れる第１酸化性ガス流路と、前記第１酸化性ガス流路に配設され、前記燃焼器及び前記改質器に供給される前記酸化性ガスの流量を制御する流量制御弁と、前記第１酸化性ガス流路と前記燃焼ガス流路とを接続し、前記改質器に向けて前記酸化性ガスが流れる第２酸化性ガス流路とを有し、
    　前記第１燃料ガス供給部は、前記第１酸化性ガス流路に接続されており、
    　前記第２燃料ガス供給部は、前記燃焼ガス流路に直接または前記第２酸化性ガス流路を介して接続されており、
    　前記制御部は、前記第１制御処理を実行するときは、前記流量制御弁を開くように制御する請求項１記載の改質システム。
  3. 　前記第１酸化性ガス流路の圧力損失は、前記第２酸化性ガス流路の圧力損失よりも小さい請求項２記載の改質システム。
  4. 　前記第１燃料ガス供給部は、前記燃焼器に供給される前記燃料ガスの流量を制御する第１燃料供給弁を有し、
    　前記第２燃料ガス供給部は、前記改質器に供給される前記燃料ガスの流量を制御する第２燃料供給弁を有し、
    　前記制御部は、前記第１制御処理を実行するときは、前記第１燃料供給弁及び前記第２燃料供給弁を開くように制御し、前記第２制御処理を実行するときは、前記第１燃料供給弁を閉じるように制御する請求項２または３記載の改質システム。
  5. 　前記第２燃料ガス供給部は、前記燃焼ガス流路に直接または前記第２酸化性ガス流路を介して接続され、前記改質器に向けて前記燃料ガスが流れる第１燃料ガス流路と、前記第１燃料ガス流路に配設され、前記燃焼器及び前記改質器に供給される前記燃料ガスの流量を制御する燃料供給弁とを有し、
    　前記第１燃料ガス供給部は、前記燃料供給弁と、前記第１燃料ガス流路と前記第１酸化性ガス流路とを接続し、前記燃焼器に向けて前記燃料ガスが流れる第２燃料ガス流路と、前記第２燃料ガス流路を開閉する開閉弁とを有し、
    　前記制御部は、前記第１制御処理を実行するときは、前記燃料供給弁及び前記開閉弁を開くように制御し、前記第２制御処理を実行するときは、前記開閉弁を閉じるように制御する請求項２または３記載の改質システム。
  6. 　前記第１燃料ガス流路の圧力損失は、前記第２燃料ガス流路の圧力損失よりも小さい請求項５記載の改質システム。
  7. 　前記改質器の温度を検出する温度検出部を更に備え、
    　前記制御部は、前記温度検出部により検出された前記改質器の温度が規定温度以上であるときに、前記第２制御処理を実行する請求項１～６の何れか一項記載の改質システム。
  8. 　前記制御部は、前記第１制御処理を実行するときは、前記燃焼器及び前記改質器に前記酸化性ガスを供給するように前記酸化性ガス供給部を制御すると共に、前記燃焼器及び前記改質器に前記燃料ガスを供給するように前記第１燃料ガス供給部及び前記第２燃料ガス供給部を制御した後、前記温度検出部により検出された前記改質器の温度が第１温度以上になると、前記燃焼器及び前記改質器に供給される前記酸化性ガス及び前記燃料ガスの少なくとも一方の流量を変更するように前記酸化性ガス供給部、前記第１燃料ガス供給部及び前記第２燃料ガス供給部の少なくとも何れか１つを制御し、前記第２制御処理を実行するときは、前記温度検出部により検出された前記改質器の温度が前記第１温度よりも高い第２温度以上になると、前記燃焼器への前記燃料ガスの供給を停止させるように前記第１燃料ガス供給部を制御する請求項７記載の改質システム。
PCT/JP2021/023873 2020-09-03 2021-06-23 改質システム WO2022049870A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020148211A JP7447741B2 (ja) 2020-09-03 2020-09-03 改質システム
JP2020-148211 2020-09-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022049870A1 true WO2022049870A1 (ja) 2022-03-10

Family

ID=80491042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/023873 WO2022049870A1 (ja) 2020-09-03 2021-06-23 改質システム

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7447741B2 (ja)
WO (1) WO2022049870A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023119743A1 (ja) * 2021-12-22 2023-06-29 株式会社豊田自動織機 エンジンシステム

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020070213A (ja) * 2018-10-31 2020-05-07 株式会社豊田自動織機 改質システム
JP2020087556A (ja) * 2018-11-19 2020-06-04 株式会社豊田自動織機 燃料電池システム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020070213A (ja) * 2018-10-31 2020-05-07 株式会社豊田自動織機 改質システム
JP2020087556A (ja) * 2018-11-19 2020-06-04 株式会社豊田自動織機 燃料電池システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023119743A1 (ja) * 2021-12-22 2023-06-29 株式会社豊田自動織機 エンジンシステム

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022042692A (ja) 2022-03-15
JP7447741B2 (ja) 2024-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1581334B1 (en) Fuel vaporizing device
JP3642270B2 (ja) 燃料改質装置
KR100463216B1 (ko) 연료 전지 구동 시스템
WO2007086566A1 (ja) 燃料電池の起動方法及び燃料電池システム
EP1516381B1 (en) Control for catalytic combustor
JP2008091094A (ja) 燃料電池システム
JP2008108546A (ja) 燃料電池システム
WO2022049870A1 (ja) 改質システム
JP2007042610A (ja) 燃料電池の改質装置
JP4098332B2 (ja) 改質装置および燃料電池システム
JP7380300B2 (ja) 燃焼器、改質装置及び改質システム
US20220388841A1 (en) Reforming device and reforming system
RU2667299C1 (ru) Устройство для генерирования тепла и водорода
JP2008500258A (ja) 始動バーナー
JP5309799B2 (ja) 改質装置および燃料電池システム
JP2022029148A (ja) 混合気供給装置、改質システム及びエンジンシステム
JP2008105861A (ja) 改質装置
JP2022166952A (ja) 改質装置
US7547333B2 (en) Fuel reforming system
JP2023061517A (ja) エンジンシステム
JP4973080B2 (ja) 改質器の起動方法
JP2021095323A (ja) 改質装置及び改質システム
TW202414872A (zh) 燃料電池系統及操作其之方法
GB2621338A (en) Fuel cell system and method of operating the same
CN117441079A (zh) 燃烧器和重整装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21863928

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21863928

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1