JP4175943B2 - Fuel reformer and method of operating fuel reformer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、改質反応を利用して炭化水素系の改質燃料から水素を生成する燃料改質装置およびその運転方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
水素を生成する方法として、改質反応によって炭化水素系燃料から水素を生成する方法が知られている。例えば、特許文献1では、改質反応として水蒸気改質反応と部分酸化反応とを併用して、ガソリンから水素を生成し、生成した水素を燃料電池に供給する燃料改質装置が開示されている。この特許文献1では、改質反応に供する原燃料を、気化装置によって気化すると共に、改質器に対して直接噴霧を行なっている。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−79703号公報
【特許文献2】
特開2000−344502号公報
【特許文献3】
特開2000−63104号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特に燃料改質装置の始動時のように、燃料改質装置の温度が低いときには、噴霧された原燃料の微粒子の蒸発速度が遅くなるため、充分に気化していない微粒子が改質触媒に到達して水素生成の効率が不十分となる可能性があった。また、始動時のように装置の暖機が不十分な時には、特に水の気化量が不十分となって、水素生成の効率が不十分となる可能性があった。
【0005】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、始動時のように燃料改質装置の温度が低いときであっても、改質反応に供給する水蒸気量を確保して、水素生成の効率を向上させることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記目的を達成するために、本発明の第1の燃料改質装置は、改質反応を利用して炭化水素系の改質燃料から水素を生成する燃料改質装置であって、
前記改質燃料および水を供給すると共に、少なくとも前記水の一部を、液体改質原料として噴霧する噴霧器を備える改質原料供給部と、
燃焼反応で生じる熱を利用して昇温させた第1の高温ガスを供給する第1の高温ガス供給部と、
前記改質原料供給部から前記改質燃料および水が供給されると共に、前記第1の高温ガス供給部から前記第1の高温ガスが供給される空間であって、前記噴霧器によって噴霧された前記液体改質原料の気化を進行させる燃料導入室と、
前記燃料導入室を経由した前記改質燃料および水と前記第1の高温ガスとが供給されると共に、前記改質反応を促進する改質触媒を備える触媒部と
を備えることを要旨とする。
【0007】
以上のように構成された本発明の第1の燃料改質装置によれば、直ちに高温を得ることができる燃焼反応で生じた熱を利用して第1の高温ガスを得ているため、燃料改質装置内部の温度が低下している場合であっても、この第1の高温ガスを用いて、水を含む液体改質原料を速やかに気化させて改質反応に供することが可能となる。したがって、必要に応じて直ちに改質反応を進行させることができ、その際の水素生成効率を確保することができる。燃料改質装置内部の温度が低下しているときの例として、例えば燃料改質装置の始動時であっても、燃焼反応で生じる熱を利用することで、直ちに水素の生成を開始して、暖機時間を短縮することができる。
【0008】
このような本発明の第1の燃料改質装置において、前記噴霧器からは、前記液体改質原料として、液体である前記改質燃料と水とを混合した予混合燃料が噴霧されることとしても良い。このように、改質燃料と水とを混合した予混合燃料を用いることで、燃料改質装置の低温時において、改質反応に供給される改質燃料と水との割合を、上記予混合燃料における改質燃料と水との割合とすることができる。したがって、燃料改質装置の低温時であっても、改質反応に供される水の量として、予混合燃料に含まれる水の量を確保することができ、水素生成の効率を充分に高くすることができる。
【0009】
このような本発明の第1の燃料改質装置において、
前記改質原料供給部は、
水蒸気を生成し、該水蒸気を前記燃料導入室に供給する水蒸気供給部をさらに備え、
前記燃料導入室に供給する水のうち、一部は前記予混合燃料に含有させて前記噴霧器を介して前記燃料導入室内に噴霧し、残りは前記水蒸気供給部によって水蒸気として前記燃料導入室に供給することとしても良い。
【0010】
このような構成とすれば、予混合燃料における改質燃料に対する水の割合よりも高い割合で、改質反応に水を供することができる。そのため、水蒸気供給部から充分に水蒸気を得られるときには、水蒸気供給部からも水蒸気を供給し、改質反応の効率がより高くなるように水蒸気量を調節して、水素生成効率の向上を図ることが可能となる。
【0011】
また、本発明の燃料改質装置において、さらに、
前記燃料改質装置を備えるシステムの熱を利用して昇温させた第2の高温ガスを、前記燃料導入室に対して供給可能な第2の高温ガス供給部と、
前記第2の高温ガスとして、所定温度以上に昇温したガスが得られると判断されるときには、前記第1の高温ガスに代えて前記第2の高温ガスを用いるように、前記燃料導入室に供給される高温ガスを切り替える高温ガス切り替え制御部と
を備えることとしても良い。
【0012】
このような構成とすれば、第2の高温ガス供給部から所定温度以上に昇温した第2の高温ガスが得られるときには、燃焼反応を利用することなく、第2の高温ガスによって液体改質原料の気化を行なうため、燃焼反応を行なうことで装置全体のエネルギ効率が低下するのを抑えることができる。
【0013】
このような本発明の第2の燃料改質装置において、
前記第2の高温ガス供給部は、前記触媒部において前記改質反応によって生成された水素を含有する改質ガスが通過する熱交換器を備え、
前記第2の高温ガスは、前記改質ガスの熱を利用して前記熱交換器において昇温させたガスであることとしても良い。
【0014】
このような構成とすれば、充分に温度が高い改質ガスが熱交換器に供給されるときには、この改質ガスの熱を利用して、燃焼反応を行なうことなく、液体改質原料の気化を行なうことができる。
【0015】
なお、上記第1の高温ガスおよび/または上記第2の高温ガスは、空気を含有することとしても良い。このような構成とすれば、空気中の酸素を利用して触媒部において酸化反応を進行させることができ、この酸化反応によって、水蒸気改質反応で要する熱を得たり、低温時に暖機を促進することが可能となる。
【0016】
本発明の第1の燃料改質装置において、さらに、
前記燃料導入室に供給される熱量を反映する情報を取得して、該情報に基づいて、前記燃料導入室内に噴霧したときに気化可能となる前記液体改質原料量を設定する気化可能量設定部と、
前記気化可能量設定部が設定した前記液体改質原料量を噴霧するように、前記噴霧器を制御する噴霧量制御部と
を備えることとしても良い。
【0017】
このような構成とすれば、噴霧した液体改質原料は良好に気化されて、燃料導入室内で気化されずに滞留してしまうことがない。したがって、噴霧した液体改質原料に対して改質反応の効率が低下してしまうことがない。このような場合に、前記燃料導入室に供給される熱量を反映する前記情報は、前記燃料導入室に供給される前記第1の高温ガスの温度を含むこととしても良い。例えば、前記第1の高温ガスの温度と、前記第1の高温ガスの流量とに関する情報に基づいて、燃料導入室に供給される熱量を算出することができ、算出した熱量に基づいて、この熱量によって気化可能な液体改質原料量を算出することができる
【0018】
また、本発明の第1の燃料改質装置において、さらに、
前記燃料導入室内の温度を取得して、該温度に基づいて、前記噴霧器から前記液体改質原料を噴霧する際の前記液体改質原料の圧力を制御する燃圧制御部を備えることとしても良い。
【0019】
噴霧器において液体改質原料を噴霧する際の前記液体改質原料の圧力(燃圧)を高くすることで、噴霧した液体改質原料の液滴の粒径をより小さくすることができる。燃料導入室内の温度が低いほど、噴霧した液体改質原料の液滴は気化し難くなるが、この場合には、燃圧を制御して液滴粒径を小さくすることで、液体改質原料の気化を促進することができる。
【0020】
本発明の第2の燃料改質装置は、改質反応を利用して炭化水素系の改質燃料から水素を生成する燃料改質装置であって、
前記改質燃料および水を供給すると共に、少なくとも前記水の一部を、液体改質原料として噴霧する噴霧器を備える改質原料供給部と、
前記噴霧器から噴霧する前記液体改質原料の気化温度以上に昇温している高温ガスを供給する高温ガス供給部と、
前記改質原料供給部から前記改質燃料および水が供給されると共に、前記高温ガス供給部から前記高温ガスが供給される空間であって、前記噴霧器によって噴霧された前記液体改質原料の気化を進行させる燃料導入室と、
前記燃料導入室を経由した前記改質燃料および水と前記高温ガスとが供給されると共に、前記改質反応を促進する改質触媒を備える触媒部と、
前記燃料導入室内の温度を取得して、該温度に基づいて、前記噴霧器において前記液体改質原料を噴霧する際の前記液体改質原料の圧力を制御する燃圧制御部と
を備えることを要旨とする。
【0021】
以上のように構成された本発明の第2の燃料改質装置によれば、燃料導入室に噴霧した液体改質原料を、高温ガスの熱を利用して気化させる際に、噴霧器において液体改質原料を噴霧する際の燃圧を高くすることで、噴霧した液体改質原料の液滴粒径をより小さくし、液体改質原料の気化を促進することができる。始動時のように、燃料改質装置の内部温度が低いときには、噴霧した液体改質原料の液滴は気化し難くなるが、このようにして液体改質原料の気化を促進することで、低温時における改質効率を向上させることができる。
【0022】
なお、本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、燃料改質装置の運転方法などの形態で実現することが可能である。
【0023】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
A.装置の全体構成:
B.始動時の動作:
C.効果:
D.第2実施例:
E.第3実施例:
F.第4実施例:
G.変形例:
【0024】
A.装置の全体構成:
図1は、本発明の第1実施例の燃料改質装置10を備える燃料電池システム15の構成の概略を表わすブロック図である。燃料改質装置10は、噴霧器20、燃料導入室22、バーナ30、蒸発器31、改質器24、熱交換器26、CO低減部28および制御部35を備えている。
【0025】
噴霧器20は、改質反応の反応物質として改質器24に供給するための予混合燃料を、上記燃料導入室22内に噴射する。予混合燃料とは、液体炭化水素と水とを所定の比で予め混合したものであり、噴霧器20は、この予混合燃料を、液体微粒子の状態で噴霧するノズルを備えている。さらに、噴霧器20は、ノズルに供給する予混合燃料を加圧するポンプ(図示せず)を備えると共に、噴霧する予混合燃料量を弁の開閉によって制御可能な電磁ソレノイド弁を備えている。そのため、ノズルから噴霧される予混合燃料量は、上記ポンプが予混合燃料を加圧する圧力(以下、燃圧と呼ぶ)と、上記ソレノイド弁が開弁される時間とによって制御することができる。
【0026】
燃料導入室22は、噴霧器20から予混合燃料が噴霧されると共に、水蒸気および空気が、改質用ガス流路32を介して供給される空間である(以下、改質用ガス流路32を介して燃料導入室22に供給される水蒸気と空気とを合わせて改質用ガスと呼ぶ)。この燃料導入室22に供給される改質用ガス中の水蒸気は、蒸発器31において生成される。蒸発器31は、水を蒸発させて所望量の水蒸気を生成するための装置であり、熱源としては、例えばバーナやヒータなどを用いることができる。蒸発器31では、上記熱源で発生する熱を利用して気化させる水の量を制御することによって、生成水蒸気量を制御することができる。この蒸発器31には、蒸発器31の内部温度を検出するための第2温度センサ37が設けられている。また、改質用ガス中の空気は、ブロワ33によって外部から取り込まれ、熱交換器26からバーナ30を経て、燃料導入室22に供給される。バーナ30は、燃焼反応によって、内部を通過する空気を加熱する。燃焼反応の燃料としては、例えば既述した予混合燃料を用いることができる。あるいは、水と混合していない液体炭化水素など、種々の燃料を用いることが可能である。なお、熱交換器26とバーナ30との間に設けられた空気の流路には、熱交換器26を経由した空気の温度を検出するための第1温度センサ36が設けられている。熱交換器26とバーナ30とを経由した空気と、蒸発器31で生成された水蒸気とは、改質用ガス流路32において混合されて、改質用ガスとして燃料導入室22に供給される。燃料導入室22では、改質用ガスが有する熱によって、噴霧された予混合燃料が気化すると共に、改質用ガスと予混合燃料とが混合されて混合ガスとなり、この混合ガスは改質器24に送出される。なお、噴霧された予混合燃料の気化を良好に行なうために、燃料導入室22内の温度、すなわち燃料導入室22に供給される改質用ガスの温度は、好ましくは200℃以上、さらに好ましくは400℃以上とする。
【0027】
改質器24は、改質反応を促進する改質触媒を備えている。改質触媒は、用いる液体炭化水素に応じて適宜選択すればよい。本実施例の改質器24では、既述したように水蒸気と空気とが供給されるため、改質反応として、水蒸気改質反応および部分酸化反応が進行する。吸熱反応である水蒸気改質反応と発熱反応である部分酸化反応とを行なわせることで、水蒸気改質反応に要する熱の少なくとも一部を部分酸化反応によって供給することができる。改質器24には、水蒸気改質反応で要する熱を供給するために、ヒータ等の熱源をさらに備えることとしても良く、用いる液体炭化水素および改質触媒に適した所定の温度範囲となるように、改質器24内の温度は制御される。あるいは、燃料改質装置10の始動時に改質器24の暖機を促進するために、ヒータ等の熱源をさらに備えることとしても良い。本明細書では、改質器24で生成された水素を含有するガスを改質ガスと称する。
【0028】
図2は、本実施例の燃料導入室22およびこれに接続する改質器24の構成を、より詳しく断面の様子として示す説明図である。本実施例では、燃料導入室22と改質器24とは、それぞれ略円柱状に形成されている。そして、断面直径がより大きな円柱として形成される燃料導入室22と、断面直径がより小さな円柱として形成される改質器24とを直列に接続させた形状として、両者は一体で形成されている。改質用ガス流路32から燃料導入室22内に導入された高温の改質用ガスは、燃料導入室22内で、円柱内壁面に沿って旋回流を形成する。そして、噴霧器20から噴霧される予混合燃料は、この旋回流を形成する改質用ガスと混ざり合いながら気化する。このように高温の改質用ガスが旋回流を形成することで、予混合燃料の気化がより促進される。燃料導入室22と改質器24との間には、隔壁23aが設けられている。隔壁23aは、燃料導入室22側に凸となる円錐壁面状に形成されており、その中央部(頭頂部)には連通穴23bが形成されている。燃料導入室22内で気化した予混合燃料と改質用ガスとが混合された混合ガスは、連通穴23bを介して改質器24へ導入される。改質器24は、内部に改質触媒25を備えており、改質触媒25は、ハニカム担体上に担持させたりペレット状に形成するなど種々の形状とすることができる。図2では、ハニカム担体を用いて形成した改質触媒25を示している。混合ガスが改質器24に供給されると、改質触媒上で改質反応が進行し、生じた改質ガスは熱交換器へと排出される。
【0029】
なお、燃料導入室22および改質器24の構成は、図2以外の異なる構成としても良い。例えば、実施例のように燃料導入室22と改質器24との間を隔壁23aによって分離する構成に代えて、隔壁で隔てることなく両者を一体で形成することとしても良い。改質触媒25の上流側に、予混合燃料を噴霧しつつ高温ガスと混合するための空間が設けられていればよい
【0030】
熱交換器26は、既述したブロワ33が取り込んだ空気と、改質器24から排出された改質ガスとを熱交換させるための装置である。ブロワ33が取り込んだ空気は、熱交換によって、改質ガス温度に応じた温度に加熱される。また、改質ガスは、熱交換によって降温し、CO低減部28に供給される。一般に、改質器24における反応温度は、CO低減部28における反応温度よりも高く、熱交換器26を経由することによって改質ガスは、CO低減部28における反応に適した温度となる。
【0031】
CO低減部28は、改質器24から供給された改質ガス中の一酸化炭素濃度を低減させる装置である。このように、改質ガスを燃料電池17に供給するのに先立って、改質ガス中の一酸化炭素濃度を低減することによって、燃料電池17の触媒が被毒して電池性能が低下するのを防止している。CO低減部28は、一酸化炭素と水蒸気とから二酸化炭素と水素とを生じるシフト反応や、水素に優先して一酸化炭素を酸化する選択酸化反応を、促進する触媒を備えることとしても良い。あるいは、CO低減部28は、例えばパラジウム等を含有する水素分離膜を用いて、水素を選択的に抽出する装置とすることも可能である。
【0032】
CO低減部28で一酸化炭素濃度が低減された改質ガスは、燃料ガスとして燃料電池17のアノードに供給される。さらに燃料電池17のカソードには、酸化ガスとして空気がブロワ34から供給されて、燃料電池17において電気化学反応が進行する。
【0033】
制御部35は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成され、CPUやROMやRAM、あるいは、各種信号を入出力する入出力ポートを備える。制御部35は、燃料電池システム15が備える各種センサからの検出信号を入力すると共に、既述した噴霧器20やブロワ33などに駆動信号を出力する。このように制御部35は、燃料改質装置10を備える燃料電池システム15全体の運転状態を制御する。
【0034】
なお、本実施例の燃料改質装置10は、燃料電池17に対して水素を供給することとしたが、燃料改質装置が生成した水素を、異なる種類の水素消費装置に供給することとしても良い。
【0035】
B.始動時の動作:
図3は、燃料改質装置10の始動時に、制御部35において実行される始動時処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【0036】
燃料改質装置10の始動が指示されて、本ルーチンが実行されると、制御部35は、バーナ30およびブロワ33を起動すると共に、噴霧器20からの予混合燃料の噴霧を開始させて、さらに蒸発器31の暖機を開始させる(ステップS100)。バーナ30およびブロワ33を起動することで、起動後直ちに、高温の空気が燃料導入室22に供給され始める。また、このとき、噴霧器20からの予混合燃料の噴霧を開始させることで、燃料導入室22において、上記高温の空気を用いて、噴霧した予混合燃料の気化が開始される。これにより、気化した予混合燃料と高温の空気との混合ガスが、改質器24に供給され始める。予混合燃料は、液体炭化水素と水とを所定の比で予め混合したものであるため、改質器24では、予混合燃料が含有する水を利用した水蒸気改質反応と、高温の空気中の酸素を利用した酸化反応とが開始される。なお、改質器24が、暖機を促進するためにヒータなどの熱源を備えているときには、この熱源も同時に駆動することとすればよい。
【0037】
また、このとき蒸発器31の暖機も開始されるが、始動直後であって蒸発器31の暖機が不十分であるときには、燃料導入室22に対して水蒸気を供給することができない。ここで、蒸発器31は、既述したように、内部温度を検出するための第2温度センサ37を備えている。この検出温度に基づいて、蒸発器31の内部温度が所定の温度以上となる定常状態に達したと判断されると、燃料導入室22に対して水蒸気の供給が開始される。
【0038】
ステップS100を実行すると、次に、制御部35は、熱交換器26を経由した空気の温度T1 を、第1温度センサ36から取得する(ステップS110)。その後さらに制御部35は、ステップS110で取得した空気の温度T1 と、予め設定した基準温度TA とを比較する(ステップS120)。ステップS100を実行することによって、上記したように改質器24では改質反応が開始されると共に、改質器24の暖機が進行するようになる。改質器24の暖機が進行するにつれて、改質器24から排出される改質ガスの温度も上昇し、さらに、熱交換器26を経由して改質ガスと熱交換した空気の温度も上昇する。上記基準温度TA は、燃料導入室22に噴霧された予混合燃料を充分に気化可能となるときの空気の温度として予め設定し、制御部35に記憶しておいたものである。ステップS120では、熱交換器26を経由した空気が、バーナ30によってさらに加熱をしなくても、予混合燃料を充分に気化・昇温させることができる温度に達しているか否かを判断している。
【0039】
ステップS120において、空気の温度T1 が基準温度TA に達していないと判断されたときには、再びステップS110に戻る。このようにして、熱交換器26を経由した空気の温度T1 が基準温度TA 以上となるまで、ステップS110およびステップS120の動作を繰り返す。
【0040】
ステップS120において、空気の温度T1 が基準温度TA 以上になったと判断すると、制御部35は、バーナ30を停止して(ステップS130)、本ルーチンを終了する。本ルーチン終了後は、燃料導入室22に供給される空気においては、熱交換器26を通過する改質ガスによる加熱は行なわれるが、バーナ30による加熱の動作は停止される。
【0041】
C.効果:
以上のように構成された本実施例の燃料改質装置10によれば、燃料改質装置10の起動時には、バーナ30を用いて加熱した空気を燃料導入室22に供給するため、起動時に直ちに予混合燃料を充分に気化させることが可能となる。予混合燃料を、高温の空気中に噴霧することで直ちに気化させるため、噴霧した予混合燃料が燃料導入室22の壁面などに付着して気化することなく燃料導入室22内に残留してしまうのを防止することができる。このように、起動後直ちに予混合燃料を気化・昇温させて、改質反応を開始させることができるため、起動時に、改質器24に供給される気化した予混合燃料の量が不十分であることに起因して改質反応効率が低下してしまうことがない。
【0042】
なお、改質器24の暖機が終了して、改質ガスの有する熱によって、燃料導入室22に供給する空気を充分に加熱可能となった後には、バーナ30を停止させるため、改質器24の暖機後にバーナ30を用いることに起因してシステム全体のエネルギ効率が低下してしまうことがない。
【0043】
また、本実施例では、ブロワ33によって取り込まれた空気は、熱交換器26からバーナ30を経て、燃料導入室22に供給される。このように、バーナ30を熱交換器26の下流側に配設しているため、始動時にバーナ30を用いて空気を加熱する際に、熱交換器26によって熱が奪われることがなく、バーナ30が空気に与えた熱を効率よく予混合燃料の気化に用いることができる。
【0044】
なお、本実施例では、始動時に燃料導入室22に供給する空気を加熱するためにバーナ30を用いたが、異なる加熱装置を用いても良い。燃料反応を行ない、燃焼反応で生じる熱によって加熱する装置であれば、始動時に速やかに空気の加熱を行ない、同様の効果を得ることができる。
【0045】
本実施例では、燃料導入室22に対して予混合燃料を噴霧するため、この予混合燃料における液体炭化水素と水との比を適宜調節しておくことで、始動時から、所望の割合で水と混合した改質燃料を用いて改質反応を進行させることが可能となる。一般に、水は、液体炭化水素に比べて蒸発速度係数が小さく、蒸発しにくいという性質を有しているため、特に起動時などの低温時には、液体炭化水素と水とが所望の割合で混合された混合ガスを得ることが困難である。しかしながら、本実施例では、液体炭化水素と水とを予め所定の割合で混合した予混合燃料を、高温ガスが供給される空間中に噴霧するため、改質燃料と水とが所定の割合(予混合燃料における混合比)で混合された混合ガスを容易に得ることができる。また、このように充分量の水蒸気を含有する高温の混合ガスを速やかに改質反応に供することが可能となることで、直ちに高い活性で水蒸気改質反応を開始することができ、充分量の水素をより早く得ることが可能となる。なお、予混合燃料における水の混合割合は、例えば全体の10〜50%とすることができる。
【0046】
さらに、本実施例の燃料改質装置10は、蒸発器31を備えているため、蒸発器31の暖機が終了した後には、改質反応に供する水蒸気量を蒸発器31を用いて任意の量に制御することが可能となる。これにより、改質器24における改質反応の効率をより高くすることができる。例えば、始動時に改質器24の温度が充分に昇温していないときに、酸化反応をより活発に進行させて改質器24の暖機を促進するために、予混合燃料における水の割合は、水蒸気改質反応の効率が最高となるときの割合よりも小さく設定する場合がある。このような場合であっても、蒸発器31を用いることで、暖機終了後には、水蒸気改質反応の効率がより高くなるように、改質反応に供する水蒸気量を調節することができる。
【0047】
D.第2実施例:
図4は、第2実施例の燃料改質装置110を備える燃料電池システム115の構成の概略を表わすブロック図である。第2実施例の燃料電池システム115は、第1実施例の燃料電池システム15と類似する構成を有しているため、共通する構成要素には同じ参照番号を付して詳しい説明を省略する。
【0048】
第2実施例の燃料改質装置110では、ブロワ33から取り込まれた空気の流路は、熱交換器26を経由する流路と、バーナ30を経由する流路とに分岐している。空気の流路が分岐する分岐部には、制御部35によって制御される流路切り替え弁39が設けられており、ブロワ33から取り込まれた空気がいずれの流路を経由するかを制御可能となっている。熱交換器26を経由する流路とバーナ30を経由する流路とは、合流して改質用ガス流路32に接続している。これにより、熱交換器26とバーナ30とのいずれかを経由して加熱された空気は、蒸発器31から供給される水蒸気と混合されて、燃料導入室22に供給可能となっている。また、燃料改質装置110では、熱交換器26において、内部の温度を検出する第3温度センサ136が設けられている。
【0049】
図5は、第2実施例の燃料改質装置110の始動時に、制御部35において実行される始動時処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【0050】
燃料改質装置110の始動が指示されて、本ルーチンが実行されると、制御部35は、まず、切り替え弁39に対して駆動信号を出力し、ブロワ33が取り込んだ空気の流路を、バーナ30を経由する流路側に切り替える(ステップS200)。これは、後述するように、本ルーチンを終了するときには通常は、熱交換器26を経由する側に空気の流路が切り替わっているためである。また、制御部35は、バーナ30およびブロワ33を起動すると共に、噴霧器20からの予混合燃料の噴霧を開始させ、さらに蒸発器31の暖機を開始させる(ステップS210)。これは、図3におけるステップS100と同様の工程である。これによって、起動後直ちに、バーナ30によって加熱された高温の空気が燃料導入室22に供給され始め、この高温の空気を用いて、噴霧した予混合燃料の気化が開始される。また、気化した予混合燃料が供給されるのに伴い、改質器24では改質反応が開始されると共に、改質器24が次第に暖機される。
【0051】
ステップS210を実行すると、次に、制御部35は、熱交換器26の内部温度T3 を、第3温度センサ136から取得する(ステップS220)。その後さらに制御部35は、ステップS220で取得した熱交換器26の内部温度T3 と、予め設定した基準温度TT とを比較する(ステップS230)。ステップS210を実行して、改質器24の暖機が進行すると、改質器24から改質ガスの供給を受ける熱交換器26も次第に昇温する。上記基準温度TT は、燃料導入室22に噴霧された予混合燃料を充分に気化させることができる程度にまで空気を加熱可能となるときの熱交換器26の内部温度として予め設定し、制御部35に記憶しておいたものである。
【0052】
ステップS230において、熱交換器26の内部温度T3 が基準温度TT に達していないと判断されたときには、再びステップS220に戻る。このようにして、熱交換器26の内部温度T3 が基準温度TT 以上となるまで、ステップS220およびステップS230の動作を繰り返す。
【0053】
ステップS230において、熱交換器26の内部温度T3 が基準温度TT 以上になったと判断すると、制御部35は、空気の流路を、熱交換器26を経由する側となるように切り替えると共に、バーナ30を停止して(ステップS240)、本ルーチンを終了する。本ルーチン終了後は、燃料導入室22に供給するための空気は、バーナ30を経由することなく熱交換器26を経由して、加熱される。
【0054】
第2実施例の燃料改質装置によれば、第1実施例の燃料改質装置と同様の効果を得ることができる。
【0055】
E.第3実施例:
以下に説明する第3実施例では、第1実施例と同様の燃料改質装置10において、始動時に第1実施例と同様の制御を行なう際に、改質用ガスの温度に応じて予混合燃料の噴霧量を調節する制御をさらに行なっている。第3実施例の燃料改質装置において、第1実施例の燃料改質装置10と対応する構成要素には同じ参照番号を付すこととして、図1および図2に即して第3実施例の説明を行なう。
【0056】
第3実施例の燃料改質装置10では、改質用ガスの温度を検出するために、改質用ガス流路32において燃料導入室22との接続部の近傍に設けた第4温度センサ38を用いている(図2参照)。本実施例では、予混合燃料が気化する際に燃料導入室22に供給される熱量を反映する情報として、この第4温度センサ38の検出値を利用している。図6は、第3実施例の燃料改質装置10の始動時に、制御部35で繰り返し実行される噴霧量制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【0057】
本ルーチンが実行されると、制御部35は、まず、改質用ガス(始動直後にはブロワ33が取り込んだ空気)の温度T4 を、第4温度センサ38から取得する(ステップS300)。次に、制御部35は、改質用ガス流路32から燃料導入室22に供給される改質用ガスの流量を取得する(ステップS310)。燃料導入室22に供給される改質用ガスの流量は、例えば改質用ガス流路32に流量センサを設けてガス流量を直接検出することとすればよい。あるいは、ブロワ33の駆動量から求められる空気量と、蒸発器31における水蒸気の生成量(蒸発器31に供給される水の量)との合計量に基づいて、改質用ガス流量を算出することとしても良い。
【0058】
その後、ステップS300で取得した改質用ガス温度T4 と、ステップS310で取得した改質用ガス流量とに基づいて、両者の積として、燃料導入室22に供給される熱量を算出する(ステップS320)。ここで、本実施例の燃料改質装置10が備える制御部35は、予混合燃料の気化熱を予め記憶しており、この気化熱と、上記燃料導入室22に供給される熱量とに基づいて、燃料導入室22に噴霧すべき予混合燃料量を設定する(ステップS330)。噴霧すべき予混合燃料量としては、例えば、燃料導入室22におけるエネルギ損失等を考慮して、燃料導入室22に供給される熱量によって気化可能な予混合燃料量の最大値を求めることとすればよい。なお、気化可能な予混合燃料量は、噴霧される予混合燃料の温度によっても変化するため、予混合燃料温度が変化する可能性がある場合には、予混合燃料の温度を測定して、この値に基づいて上記噴霧すべき予混合燃料量を補正すればよい。その後制御部35は、ステップS330で設定した量の予混合燃料が噴霧されるように噴霧器20に駆動信号を出力して(ステップS340)、本ルーチンを終了する。
【0059】
第3実施例によれば、第1実施例と同様の効果に加えて、さらに以下のような効果を奏する。すなわち、燃料改質装置10の始動時に、燃料導入室22に供給される熱量を反映する情報に基づいて、気化可能な量の予混合燃料を噴霧することで、予混合燃料の一部が燃料導入室22内に滞留してしまうことなく予混合燃料の気化を行ない、効率よく改質反応を開始することができる。
【0060】
上記第3実施例では、燃料導入室22に供給される熱量をその都度算出しているが、異なる構成としても良い。例えば、改質用ガス温度T4 および改質用ガス流量と、噴霧すべき予混合燃料量との関係を予めマップとして制御部35に記憶し、このマップを参照して噴霧量を設定することとしても良い。また、ブロワ33が取り込む空気量や、蒸発器31から供給される水蒸気量が一定になる運転状態となることがある場合には、改質用ガス量温度T4 だけに基づいて噴霧する予混合燃料量を設定できるように、マップを用意することも可能である。
【0061】
上記第3実施例では、改質用ガスの温度を直接測定することで、燃料導入室22に供給される熱量の変化を求めているが、異なる構成とすることもできる。燃料改質装置10を始動した後は、改質用ガス流路32から燃料導入室22に供給されるガスの温度が急激に低下するときがある。例えば、蒸発器31の暖機が進行して、蒸発器31から改質用ガス流路32に対して水蒸気の供給が開始されるときや、熱交換器26の暖機が終了して、空気を加熱する熱源が熱交換器26に変更されたときである。このような場合に、改質用ガス流路32内のガス温度が実際に低下するのを検出するのに先立って、蒸発器31からの水蒸気供給の開始や、空気を加熱する熱源の切り替えの指示信号に基づいて、予混合燃料の噴霧量を直ちに減少させる補正をするならば、遅れなく噴霧量制御を行なうことができる。
【0062】
また、第3実施例に示した制御を行なう際に、改質用ガス流路32内のガス温度に加えて、さらに、燃料導入室22に供給される水蒸気量を考慮して、予混合燃料の噴霧量を定めることとしても良い。予混合燃料は水を含有しているが、燃料導入室22内の水蒸気濃度が高いほど、燃料導入室22内に噴霧された水は気化しにくくなる。また、気化が進行する雰囲気中に存在する気体分子の分子量が小さいほど、噴霧された液体は拡散しやすくなって気化が促進されると言われているため、空気の主成分である窒素分子よりも分子量の小さな水分子から成る水蒸気の濃度が高いほど、噴霧された予混合燃料は気化し易くなると考えられる。このような水蒸気濃度が気化に与える影響の程度は、予混合燃料中の水の割合や、予混合燃料中の液体炭化水素の種類や、燃料導入室22内で噴霧された予混合燃料と改質用ガスとが混合されるときの状態などによっても異なってくる。そのため、燃料改質装置10において実際に用いる予混合燃料に応じて、水蒸気濃度が気化し易さに与える影響について予め実験的に調べて制御部35に記憶しておき、その結果を参照して、噴霧すべき予混合燃料量を補正することとしてもよい。
【0063】
なお、燃料導入室22に供給される熱量に基づいて予混合燃料の噴霧量を適切に制御することによる効果は、始動時だけでなく暖機運転終了後の定常運転時にも同様に得られる。また、上記第3実施例は、第1実施例の燃料改質装置10に基づいて説明したが、第2実施例の燃料改質装置110において同様の制御を行なうこととしても良い。
【0064】
F.第4実施例:
以下に説明する第4実施例では、第1実施例と同様の燃料改質装置10において、始動時に第1実施例と同様の制御を行なう際に、予混合燃料を噴霧する際の噴霧器20における燃圧をより高く設定する制御をさらに行なっている。図7は、第4実施例の燃料改質装置10の始動時に、制御部35で実行される燃圧制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【0065】
本ルーチンが実行されると、制御部35は、まず、噴霧器20における燃圧が、予め設定した始動時燃圧PS となるように、噴霧器20において予混合燃料を加圧しているポンプを駆動する(ステップS400)。燃料改質装置10の始動時には、図1に示した始動時処理ルーチンも実行されており、上記ステップS400を実行することで、図1のステップS100において予混合燃料の噴霧を開始する際には、燃圧が始動時燃圧PS に設定されている予混合燃料が、噴霧器20から噴霧される。
【0066】
次に、制御部35は、燃料改質装置10における暖機運転が終了しているかどうかを判断する(ステップS410)。暖機運転が終了しているかどうかは、例えば、図1に示した始動時処理ルーチンが終了しているかどうかによって判断することができる。制御部35は、暖機運転が終了したと判断されるまでステップS410の処理を繰り返す。その後、暖機運転が終了したと判断されると、制御部35は、噴霧器20における燃圧が、予め設定した定常運転時燃圧PR となるように上記ポンプを駆動して(ステップS430)、本ルーチンを終了する。
【0067】
ここで、始動時燃圧PS は、定常運転時燃圧PR よりも高く設定されており、これによって、噴霧される予混合燃料の液滴の粒径を、始動時にはより小さくすることができる。始動時燃圧PS は、例えば、燃圧が始動時燃圧PS であるときに噴霧される予混合燃料の液滴の平均粒径(ザウタ平均粒径、SMD)が、好ましくは80μm以下、さらに好ましくは40μm以下となるように、設定すればよい。
【0068】
以上のように構成された第4実施例の燃料改質装置10によれば、第1実施例と同様の効果に加えて、さらに以下のような効果を奏する。すなわち、燃圧を制御して、始動時における噴霧した予混合燃料の液滴粒径をより小さくすることで、暖機終了前の始動時における予混合燃料の気化を促進し、より早く改質反応を開始することが可能となる。ここで、暖機運転が終了したときには、予混合燃料の気化が支障無く行なわれる範囲で燃圧をより低く設定し直すため、定常運転時に燃圧を高くするためにポンプにおいて消費されるエネルギを削減することができる。
【0069】
なお、第4実施例のように、始動時や定常運転時において燃圧を所定値に固定する場合には、燃料導入室22に噴霧する予混合燃料量は、噴霧器20における開弁時間によって調節すればよい。
【0070】
あるいは、始動時も、定常運転時も、開弁時間に加えてさらに燃圧を調節することも可能である。この場合にも、始動時に燃圧をより高く設定し、定常運転時における燃圧の上限をより低く設定することで、始動時には予混合燃料の液滴粒径をより小さくして気化を促進すると共に、定常運転時のエネルギ消費を抑える同様の効果が得られる。
【0071】
噴霧した予混合燃料の液滴を微粒化する効果は、燃圧を高める他に、噴霧器20が備えるノズルに形成される噴孔径をより小さくすることによっても得られる。あるいは、予混合燃料に対して、予混合燃料の表面張力をより小さくする働きを有する添加剤をさらに加え、予混合燃料の表面張力をより小さくすることによっても、噴霧した予混合燃料の液滴粒径を小さくすることができる。これらの方法は、始動時か否かに関わらず、噴霧した予混合燃料を微粒化する効果が得られる。このような構成を本実施例に適用することで、始動時の燃圧を定常運転時に比べてより高くする程度を抑えても、所望の粒径を容易に実現可能となる。
【0072】
なお、予混合燃料の噴霧する際の燃圧を制御することによる効果は、始動時だけでなく暖機運転終了後の定常運転時にも同様に得られる。また、上記第4実施例は、第1実施例の燃料改質装置10に基づいて説明したが、第2実施例の燃料改質装置110において同様の制御を行なうこととしても良い。
【0073】
G.変形例:
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【0074】
G1.変形例1:
第1ないし第4実施例では、燃料改質装置の始動時に、バーナ30による燃焼反応で生じた熱を用いて空気の加熱を行ない、予混合燃料の気化を促進することとしたが、異なる構成としても良い。始動時に限らず、熱交換器26の温度が低下して、熱交換器26を経由しても空気を充分に昇温させることができないときには、燃焼反応を利用した空気の加熱を行なうこととすればよい。例えば、図1の燃料改質装置10が備える第1温度センサ36が検出する空気の温度T1 が所定の値以下となったときには、バーナ30を起動すればよい。あるいは、図4の燃料改質装置110が備える第3温度センサ136が検出する熱交換器26の内部温度T3 が、所定の値以下となったときには、バーナ30を起動すると共に、切り替え弁39を切り替えて、バーナ30を経由した空気を燃料導入室22に供給すればよい。これにより、熱交換器26の温度が低下しているときには、始動時であるか否かに関わらず、充分に予混合燃料を気化させて改質効率を確保する効果を得ることができる。
【0075】
G2.変形例2:
第1ないし第4実施例では、燃料導入室22に対して、液体炭化水素と水とを混合した予混合燃料を噴霧しているが、この液体炭化水素としては、改質反応により水素を生成可能となる種々のものを用いることができる。ここで、ガソリンなど疎水性の液体炭化水素を用いる場合には、予混合燃料に所定の乳化剤を添加して全体をエマルション化し、液体炭化水素と水とが均一に混合された状態を長く維持可能とすることが望ましい。あるいは、炭化水素以外に、メタノール等のアルコールやアルデヒドなどを含有する種々の炭化水素系の液体燃料を、改質燃料として同様に用いることができる。
【0076】
G3.変形例3:
あるいは、改質反応による水素を生成するための改質燃料として、炭化水素系の液体燃料に代えて、気体燃料を用いることとしても良い。例えば、メタンを含有する天然ガスを、燃料導入室に供給することとしても良い。この場合には、噴霧器20からは、液体改質原料として水だけを噴霧し、高温の空気が供給される燃料導入室22内で噴霧した水を気化させ、気化した水蒸気と上記気体の改質燃料とを、この燃料導入室22内で混合させて改質器24に供給すればよい。このような構成とすれば、始動時などの熱交換器26の温度低下時には、燃焼反応の熱を利用して水を充分に気化させることにより、改質反応の効率の低下を防止するという同様の効果を得ることができる。改質燃料が液体であっても気体であっても、改質燃料と水とを燃料導入室に供給する際に、少なくとも供給すべき水の一部を含む液体改質原料が、噴霧器20によって噴霧されるならば、同様の効果が得られる。
【0077】
G4.変形例4:
第1ないし第4実施例では、改質器24や熱交換器26の暖機が終了した後には、熱交換器26において加熱した空気を用いて、燃料導入室22に噴霧した液体改質原料の気化を行なうこととしたが、暖機終了後の定常運転時に充分な熱を得ることができれば、異なる熱源を用いることとしても良い。例えば、暖機運転後に蒸発器31で生成される水蒸気が、燃料導入室22に供給するための空気を加熱する熱源として充分な温度を有しており、定常運転時には空気を加熱するのに充分量の水蒸気が空気に混合される場合には、蒸発器31で生成される水蒸気を熱源とすることができる。少なくとも、始動時に、燃焼反応で得られる熱を利用して加熱したガスを用いて液体改質原料の気化を行なうことで、始動時に直ちに液体改質原料を支障なく気化可能にとなるという同様の効果を得ることができる。
【0078】
G5.変形例5:
第1ないし第4実施例では、改質反応に供する空気は、全量を改質用ガス流路32を介して供給したが、異なる構成としても良い。例えば、噴霧器20が2流体ノズルを備えることとし、液体改質原料を噴霧するためのアシストガスとして、改質器24に供給すべき空気の一部を用いることとしても良い。
【0079】
G6.変形例6:
また、第1ないし第4実施例では、燃料導入室22に噴霧した液体改質原料を気化するために、燃料導入室22に供給するガスとして高温の空気を用いたが、他種のガスを用いることとしても良い。実施例のように、ブロワ33によって取り込んだ空気をそのまま燃料導入室内に供給する場合には、改質器24に供給する酸素量をブロワ33の駆動量によって容易に制御可能となって望ましい。しかしながら、例えば、ブロワ33によって取り込んだ空気中に、燃焼反応で生じた燃焼ガスを直接吹き込んで空気を加熱し、この空気と燃焼ガスとの混合ガスを燃料導入室22に供給する構成も可能である。燃焼反応を利用して加熱して燃料導入室22に供給するガス中には、例えば、窒素、二酸化炭素、一酸化炭素、酸素、水素が混合していても差し支えなく、これらを含有する種々のガスを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例の燃料改質装置10を備える燃料電池システム15の構成の概略を表わすブロック図である。
【図2】 燃料導入室22および改質器24の構成を、断面の様子として示す説明図である。
【図3】 始動時処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【図4】 第2実施例の燃料改質装置110を備える燃料電池システム115の構成の概略を表わすブロック図である。
【図5】 始動時処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【図6】 噴霧量制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【図7】 燃圧制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【符号の説明】
10,110…燃料改質装置
15,115…燃料電池システム
17…燃料電池
20…噴霧器
22…燃料導入室
23a…隔壁
23b…連通穴
24…改質器
25…改質触媒
26…熱交換器
28…CO低減部
30…バーナ
31…蒸発器
32…改質用ガス流路
33,34…ブロワ
35…制御部
36…第1温度センサ
37…第2温度センサ
38…第4温度センサ
39…切り替え弁
136…第3温度センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel reformer that generates hydrogen from a hydrocarbon-based reformed fuel using a reforming reaction and an operation method thereof.
[0002]
[Prior art]
As a method of generating hydrogen, a method of generating hydrogen from a hydrocarbon fuel by a reforming reaction is known. For example, Patent Document 1 discloses a fuel reformer that uses a steam reforming reaction and a partial oxidation reaction as reforming reactions to generate hydrogen from gasoline and supplies the generated hydrogen to a fuel cell. . In Patent Document 1, raw fuel to be subjected to a reforming reaction is vaporized by a vaporizer and sprayed directly on the reformer.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-11-79703
[Patent Document 2]
JP 2000-344502 A
[Patent Document 3]
JP 2000-63104 A
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, especially when the temperature of the fuel reformer is low, such as when the fuel reformer is started, the evaporation rate of the sprayed raw fuel particulates is slowed down. The hydrogen generation efficiency may be insufficient. Further, when the apparatus is not warmed up at the time of start-up, the amount of water vaporization is particularly insufficient, and the efficiency of hydrogen generation may be insufficient.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and ensures the amount of water vapor to be supplied to the reforming reaction even when the temperature of the fuel reformer is low, such as during startup. The purpose of this is to improve the efficiency of hydrogen generation.
[0006]
[Means for solving the problems and their functions and effects]
In order to achieve the above object, a first fuel reformer of the present invention is a fuel reformer that generates hydrogen from a hydrocarbon-based reformed fuel using a reforming reaction,
A reforming raw material supply unit comprising a sprayer for supplying the reformed fuel and water and spraying at least a part of the water as a liquid reforming raw material;
A first high-temperature gas supply unit that supplies a first high-temperature gas that has been heated using heat generated by a combustion reaction;
A space in which the reformed fuel and water are supplied from the reforming raw material supply unit and the first high temperature gas is supplied from the first high temperature gas supply unit, and is sprayed by the sprayer. A fuel introduction chamber for advancing vaporization of the liquid reforming raw material;
A catalyst unit provided with the reforming catalyst that promotes the reforming reaction while being supplied with the reformed fuel and water and the first high-temperature gas via the fuel introduction chamber;
It is a summary to provide.
[0007]
According to the first fuel reformer of the present invention configured as described above, since the first high-temperature gas is obtained using the heat generated in the combustion reaction that can immediately obtain a high temperature, the fuel Even when the temperature inside the reforming apparatus is lowered, it is possible to quickly vaporize the liquid reforming raw material containing water and use it for the reforming reaction using the first high-temperature gas. . Therefore, the reforming reaction can proceed immediately as necessary, and the hydrogen production efficiency at that time can be ensured. As an example when the temperature inside the fuel reformer is decreasing, for example, even when the fuel reformer is started, by using the heat generated in the combustion reaction, hydrogen production is started immediately, Warm-up time can be shortened.
[0008]
In the first fuel reforming apparatus of the present invention, the sprayer may spray a premixed fuel obtained by mixing the reformed fuel that is a liquid and water as the liquid reforming raw material. good. In this way, by using the premixed fuel in which the reformed fuel and water are mixed, the ratio of the reformed fuel and water supplied to the reforming reaction at the low temperature of the fuel reformer is determined by the above premixing. It can be the ratio of the reformed fuel and water in the fuel. Therefore, even when the temperature of the fuel reformer is low, the amount of water contained in the premixed fuel can be secured as the amount of water supplied to the reforming reaction, and the efficiency of hydrogen generation is sufficiently high. can do.
[0009]
In such a first fuel reformer of the present invention,
The reforming material supply unit is
A water vapor supply unit that generates water vapor and supplies the water vapor to the fuel introduction chamber;
Part of the water supplied to the fuel introduction chamber is contained in the premixed fuel and sprayed into the fuel introduction chamber via the sprayer, and the rest is supplied to the fuel introduction chamber as water vapor by the water vapor supply unit. It is also good to do.
[0010]
With such a configuration, water can be supplied to the reforming reaction at a rate higher than the rate of water relative to the reformed fuel in the premixed fuel. Therefore, when sufficient water vapor can be obtained from the water vapor supply unit, water vapor is also supplied from the water vapor supply unit, and the amount of water vapor is adjusted so that the efficiency of the reforming reaction becomes higher, thereby improving the hydrogen generation efficiency. Is possible.
[0011]
In the fuel reformer of the present invention, further,
A second high-temperature gas supply unit capable of supplying the second high-temperature gas heated using the heat of the system including the fuel reformer to the fuel introduction chamber;
When it is determined that a gas having a temperature higher than a predetermined temperature is obtained as the second high-temperature gas, the fuel introduction chamber is configured to use the second high-temperature gas instead of the first high-temperature gas. A high-temperature gas switching control unit for switching the supplied high-temperature gas;
It is good also as providing.
[0012]
With such a configuration, when the second high-temperature gas heated to a predetermined temperature or higher is obtained from the second high-temperature gas supply unit, the liquid reforming is performed by the second high-temperature gas without using the combustion reaction. Since the raw material is vaporized, it is possible to suppress a reduction in energy efficiency of the entire apparatus by performing a combustion reaction.
[0013]
In such a second fuel reformer of the present invention,
The second high-temperature gas supply unit includes a heat exchanger through which a reformed gas containing hydrogen generated by the reforming reaction passes in the catalyst unit,
The second high-temperature gas may be a gas whose temperature has been raised in the heat exchanger using the heat of the reformed gas.
[0014]
With this configuration, when reformed gas having a sufficiently high temperature is supplied to the heat exchanger, the heat of the reformed gas is used to vaporize the liquid reforming raw material without performing a combustion reaction. Can be performed.
[0015]
The first high-temperature gas and / or the second high-temperature gas may contain air. With such a configuration, it is possible to advance the oxidation reaction in the catalyst portion using oxygen in the air, and by this oxidation reaction, heat required for the steam reforming reaction is obtained or warming up is promoted at a low temperature. It becomes possible to do.
[0016]
In the first fuel reformer of the present invention, further,
The information that reflects the amount of heat supplied to the fuel introduction chamber is acquired, and the vaporizable amount setting that sets the amount of the liquid reforming raw material that can be vaporized when sprayed into the fuel introduction chamber is obtained based on the information And
A spray amount control unit for controlling the sprayer so as to spray the liquid reforming raw material amount set by the vaporizable amount setting unit;
It is good also as providing.
[0017]
With such a configuration, the sprayed liquid reforming raw material is vaporized well and does not stay without being vaporized in the fuel introduction chamber. Therefore, the efficiency of the reforming reaction does not decrease with respect to the sprayed liquid reforming raw material. In such a case, the information reflecting the amount of heat supplied to the fuel introduction chamber may include the temperature of the first hot gas supplied to the fuel introduction chamber. For example, the amount of heat supplied to the fuel introduction chamber can be calculated based on the information about the temperature of the first high-temperature gas and the flow rate of the first high-temperature gas, and based on the calculated amount of heat, The amount of liquid reforming raw material that can be vaporized by the amount of heat can be calculated.
[0018]
In the first fuel reformer of the present invention, further,
It is good also as providing the fuel pressure control part which acquires the temperature in the said fuel introduction chamber, and controls the pressure of the said liquid reforming raw material at the time of spraying the said liquid reforming raw material from the said sprayer based on this temperature.
[0019]
By increasing the pressure (fuel pressure) of the liquid reforming raw material when the liquid reforming raw material is sprayed in the sprayer, the droplet diameter of the sprayed liquid reforming raw material can be further reduced. The lower the temperature in the fuel introduction chamber, the harder the vaporized liquid reforming material droplets are vaporized.In this case, by controlling the fuel pressure and reducing the particle size of the liquid reforming material, Vaporization can be promoted.
[0020]
A second fuel reformer of the present invention is a fuel reformer that generates hydrogen from a hydrocarbon-based reformed fuel using a reforming reaction,
A reforming raw material supply unit comprising a sprayer for supplying the reformed fuel and water and spraying at least a part of the water as a liquid reforming raw material;
A high-temperature gas supply unit that supplies a high-temperature gas that has been heated above the vaporization temperature of the liquid reforming raw material sprayed from the sprayer;
Vaporization of the liquid reforming material sprayed by the sprayer in a space in which the reformed fuel and water are supplied from the reforming material supply unit and the high temperature gas is supplied from the high temperature gas supply unit A fuel introduction chamber for advancing
A catalyst unit provided with a reforming catalyst that promotes the reforming reaction while being supplied with the reformed fuel and water and the high-temperature gas via the fuel introduction chamber;
A fuel pressure control unit that acquires a temperature in the fuel introduction chamber and controls a pressure of the liquid reforming raw material when spraying the liquid reforming raw material in the sprayer based on the temperature;
It is a summary to provide.
[0021]
According to the second fuel reforming apparatus of the present invention configured as described above, when the liquid reforming raw material sprayed in the fuel introduction chamber is vaporized using the heat of the high-temperature gas, the liquid reforming is performed in the sprayer. By increasing the fuel pressure at the time of spraying the quality raw material, the droplet diameter of the sprayed liquid reforming raw material can be made smaller and the vaporization of the liquid reforming raw material can be promoted. When the internal temperature of the fuel reformer is low, such as at the time of start-up, the sprayed droplets of the liquid reforming raw material are less likely to vaporize. The reforming efficiency at the time can be improved.
[0022]
The present invention can be realized in various forms other than the above, and can be realized in the form of, for example, a method for operating the fuel reformer.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. Overall configuration of the device:
B. Start-up action:
C. effect:
D. Second embodiment:
E. Third embodiment:
F. Fourth embodiment:
G. Variation:
[0024]
A. Overall configuration of the device:
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a configuration of a fuel cell system 15 including a
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
The
[0028]
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of the
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
The reformed gas whose carbon monoxide concentration is reduced by the
[0033]
The
[0034]
Although the
[0035]
B. Start-up action:
FIG. 3 is a flowchart showing a start-up process routine executed by the
[0036]
When the start of the
[0037]
At this time, the evaporator 3 1 The warm-up of the evaporator is started, but immediately after the start-up, the evaporator 3 1 When the warm-up of the fuel is insufficient, water vapor cannot be supplied to the
[0038]
After step S100 is executed, the
[0039]
In step S120, the air temperature T 1 Is the reference temperature T A When it is determined that the value has not been reached, the process returns to step S110 again. In this way, the temperature T of the air passing through the
[0040]
In step S120, the air temperature T 1 Is the reference temperature T A If it judges that it became above, control
[0041]
C. effect:
According to the
[0042]
Note that after the warm-up of the
[0043]
In this embodiment, the air taken in by the
[0044]
In this embodiment, the
[0045]
In the present embodiment, since the premixed fuel is sprayed to the
[0046]
Furthermore, since the
[0047]
D. Second embodiment:
FIG. 4 is a block diagram showing an outline of the configuration of the
[0048]
In the
[0049]
FIG. 5 is a flowchart showing a start-up process routine executed by the
[0050]
When the start of the
[0051]
After executing Step S210, the
[0052]
In step S230, the internal temperature T of the
[0053]
In step S230, the internal temperature T of the
[0054]
According to the fuel reforming apparatus of the second embodiment, the same effect as that of the fuel reforming apparatus of the first embodiment can be obtained.
[0055]
E. Third embodiment:
In the third embodiment described below, when the same control as in the first embodiment is performed at the start in the
[0056]
In the
[0057]
When this routine is executed, the
[0058]
Thereafter, the reforming gas temperature T acquired in step S300. Four And based on the reforming gas flow rate acquired in step S310, the amount of heat supplied to the
[0059]
According to the third embodiment, in addition to the same effects as in the first embodiment, the following effects are further achieved. That is, when the
[0060]
In the third embodiment, the amount of heat supplied to the
[0061]
In the third embodiment, the change in the amount of heat supplied to the
[0062]
Further, when performing the control shown in the third embodiment, in addition to the gas temperature in the reforming
[0063]
The effect obtained by appropriately controlling the spray amount of the premixed fuel based on the amount of heat supplied to the
[0064]
F. Fourth embodiment:
In the fourth embodiment described below, in the
[0065]
When this routine is executed, the
[0066]
Next, the
[0067]
Here, the starting fuel pressure P S Is the fuel pressure P during steady operation R The particle size of the droplets of the premixed fuel to be sprayed can be made smaller at start-up. Fuel pressure P at start S For example, if the fuel pressure is the starting fuel pressure P S In this case, the average particle size (Sauta average particle size, SMD) of the premixed fuel droplets to be sprayed is preferably set to 80 μm or less, more preferably 40 μm or less.
[0068]
According to the
[0069]
As in the fourth embodiment, when the fuel pressure is fixed at a predetermined value during start-up or steady operation, the amount of premixed fuel sprayed into the
[0070]
Alternatively, it is possible to further adjust the fuel pressure in addition to the valve opening time during start-up and steady operation. In this case as well, by setting the fuel pressure higher at the time of starting and setting the upper limit of the fuel pressure at the time of steady operation to be lower, the droplet diameter of the premixed fuel is made smaller at the time of starting and vaporization is promoted. A similar effect can be obtained to reduce energy consumption during steady operation.
[0071]
The effect of atomizing the droplets of the sprayed premixed fuel can be obtained not only by increasing the fuel pressure but also by reducing the diameter of the nozzle hole formed in the nozzle provided in the
[0072]
In addition, the effect by controlling the fuel pressure at the time of spraying the premixed fuel can be obtained not only at the time of starting but also at the time of steady operation after the end of warm-up operation. Moreover, although the said 4th Example demonstrated based on the
[0073]
G. Variation:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.
[0074]
G1. Modification 1:
In the first to fourth embodiments, when the fuel reformer is started, the heat generated by the combustion reaction by the
[0075]
G2. Modification 2:
In the first to fourth embodiments, the
[0076]
G3. Modification 3:
Alternatively, gaseous fuel may be used as a reformed fuel for generating hydrogen by the reforming reaction, instead of the hydrocarbon-based liquid fuel. For example, natural gas containing methane may be supplied to the fuel introduction chamber. In this case, the
[0077]
G4. Modification 4:
In the first to fourth embodiments, after the warm-up of the
[0078]
G5. Modification 5:
In the first to fourth embodiments, the entire amount of air supplied for the reforming reaction is supplied via the reforming
[0079]
G6. Modification 6:
In the first to fourth embodiments, high-temperature air is used as the gas supplied to the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a configuration of a fuel cell system 15 including a
FIG. 2 is an explanatory view showing the configuration of a
FIG. 3 is a flowchart showing a start-up processing routine.
FIG. 4 is a block diagram showing an outline of the configuration of a
FIG. 5 is a flowchart showing a start-up processing routine.
FIG. 6 is a flowchart showing a spray amount control processing routine.
FIG. 7 is a flowchart showing a fuel pressure control processing routine.
[Explanation of symbols]
10, 110 ... Fuel reformer
15, 115 ... Fuel cell system
17 ... Fuel cell
20 ... Nebulizer
22 ... Fuel introduction chamber
23a ... partition wall
23b ... Communication hole
24 ... reformer
25 ... Reforming catalyst
26 ... Heat exchanger
28 ... CO reduction part
30 ... Burner
31 ... Evaporator
32 ... Gas flow path for reforming
33, 34 ... Blower
35. Control unit
36: First temperature sensor
37 ... Second temperature sensor
38 ... Fourth temperature sensor
39 ... Switching valve
136 ... Third temperature sensor
Claims (16)
前記改質燃料および水を供給すると共に、少なくとも前記水の一部を、液体改質原料として噴霧する噴霧器を備える改質原料供給部と、
燃焼反応で生じる熱を利用して昇温させた第1の高温ガスを供給する第1の高温ガス供給部と、
前記改質原料供給部から前記改質燃料および水が供給されると共に、前記第1の高温ガス供給部から前記第1の高温ガスが供給される空間であって、前記噴霧器によって噴霧された前記液体改質原料の気化を進行させる燃料導入室と、
前記燃料導入室を経由した前記改質燃料および水と前記第1の高温ガスとが供給されると共に、前記改質反応を促進する改質触媒を備える触媒部と、
前記燃料改質装置を備えるシステムの熱を利用して昇温させた第2の高温ガスを、前記燃料導入室に対して供給可能な第2の高温ガス供給部と、
前記第2の高温ガスとして、所定温度以上に昇温したガスが得られると判断されるときには、前記第1の高温ガスに代えて前記第2の高温ガスを用いるように、前記燃料導入室に供給される高温ガスを切り替える高温ガス切り替え制御部と
を備える燃料改質装置。A fuel reformer that generates hydrogen from a hydrocarbon-based reformed fuel using a reforming reaction,
A reforming raw material supply unit comprising a sprayer for supplying the reformed fuel and water and spraying at least a part of the water as a liquid reforming raw material;
A first high-temperature gas supply unit that supplies a first high-temperature gas that has been heated using heat generated by a combustion reaction;
A space in which the reformed fuel and water are supplied from the reforming raw material supply unit and the first high temperature gas is supplied from the first high temperature gas supply unit, and is sprayed by the sprayer. A fuel introduction chamber for advancing vaporization of the liquid reforming raw material;
A catalyst unit provided with a reforming catalyst that promotes the reforming reaction while being supplied with the reformed fuel and water and the first high-temperature gas via the fuel introduction chamber;
A second high-temperature gas supply unit capable of supplying the second high-temperature gas heated using the heat of the system including the fuel reformer to the fuel introduction chamber;
When it is determined that a gas having a temperature higher than a predetermined temperature is obtained as the second high-temperature gas, the fuel introduction chamber is configured to use the second high-temperature gas instead of the first high-temperature gas. A fuel reformer comprising: a high-temperature gas switching control unit that switches a supplied high-temperature gas.
前記第2の高温ガス供給部は、前記触媒部において前記改質反応によって生成された水素を含有する改質ガスが通過する熱交換器を備え、
前記第2の高温ガスは、前記改質ガスの熱を利用して前記熱交換器において昇温させたガスである
燃料改質装置。The fuel reformer according to claim 1, wherein
The second high-temperature gas supply unit includes a heat exchanger through which a reformed gas containing hydrogen generated by the reforming reaction passes in the catalyst unit,
The fuel reforming apparatus, wherein the second high-temperature gas is a gas whose temperature is raised in the heat exchanger using heat of the reformed gas.
前記第2の高温ガスは、空気を含有する
燃料改質装置。The fuel reformer according to claim 2, wherein
The second high-temperature gas contains air.
前記改質燃料および水を供給すると共に、少なくとも前記水の一部を、液体改質原料として噴霧する噴霧器を備える改質原料供給部と、
燃焼反応で生じる熱を利用して昇温させた第1の高温ガスを供給する第1の高温ガス供給部と、
前記改質原料供給部から前記改質燃料および水が供給されると共に、前記第1の高温ガス供給部から前記第1の高温ガスが供給される空間であって、前記噴霧器によって噴霧された前記液体改質原料の気化を進行させる燃料導入室と、
前記燃料導入室を経由した前記改質燃料および水と前記第1の高温ガスとが供給されると共に、前記改質反応を促進する改質触媒を備える触媒部と、
前記燃料導入室に供給される熱量を反映する情報を取得して、該情報に基づいて、前記燃料導入室内に噴霧したときに気化可能となる前記液体改質原料量を設定する気化可能量設定部と、
前記気化可能量設定部が設定した前記液体改質原料量を噴霧するように、前記噴霧器を制御する噴霧量制御部と
を備える燃料改質装置。A fuel reformer that generates hydrogen from a hydrocarbon-based reformed fuel using a reforming reaction,
A reforming raw material supply unit comprising a sprayer for supplying the reformed fuel and water and spraying at least a part of the water as a liquid reforming raw material;
A first high-temperature gas supply unit that supplies a first high-temperature gas that has been heated using heat generated by a combustion reaction;
A space in which the reformed fuel and water are supplied from the reforming raw material supply unit and the first high temperature gas is supplied from the first high temperature gas supply unit, and is sprayed by the sprayer. A fuel introduction chamber for advancing vaporization of the liquid reforming raw material;
A catalyst unit provided with a reforming catalyst that promotes the reforming reaction while being supplied with the reformed fuel and water and the first high-temperature gas via the fuel introduction chamber;
The information that reflects the amount of heat supplied to the fuel introduction chamber is acquired, and the vaporizable amount setting that sets the amount of the liquid reforming raw material that can be vaporized when sprayed into the fuel introduction chamber is obtained based on the information And
A fuel reformer comprising: a spray amount control unit that controls the sprayer so as to spray the liquid reforming raw material amount set by the vaporizable amount setting unit.
前記燃料導入室に供給される熱量を反映する前記情報は、前記燃料導入室に供給される前記第1の高温ガスの温度を含む
燃料改質装置。The fuel reformer according to claim 4, wherein
The information reflecting the amount of heat supplied to the fuel introduction chamber includes a temperature of the first high-temperature gas supplied to the fuel introduction chamber.
前記改質燃料および水を供給すると共に、少なくとも前記水の一部を、液体改質原料として噴霧する噴霧器を備える改質原料供給部と、
燃焼反応で生じる熱を利用して昇温させた第1の高温ガスを供給する第1の高温ガス供給部と、
前記改質原料供給部から前記改質燃料および水が供給されると共に、前記第1の高温ガス供給部から前記第1の高温ガスが供給される空間であって、前記噴霧器によって噴霧された前記液体改質原料の気化を進行させる燃料導入室と、
前記燃料導入室を経由した前記改質燃料および水と前記第1の高温ガスとが供給されると共に、前記改質反応を促進する改質触媒を備える触媒部と、
前記燃料導入室内の温度を取得して、該温度に基づいて、前記噴霧器から前記液体改質原料を噴霧する際の前記液体改質原料の圧力を制御する燃圧制御部と
を備える燃料改質装置。A fuel reformer that generates hydrogen from a hydrocarbon-based reformed fuel using a reforming reaction,
A reforming raw material supply unit comprising a sprayer for supplying the reformed fuel and water and spraying at least a part of the water as a liquid reforming raw material;
A first high-temperature gas supply unit that supplies a first high-temperature gas that has been heated using heat generated by a combustion reaction;
A space in which the reformed fuel and water are supplied from the reforming raw material supply unit and the first high temperature gas is supplied from the first high temperature gas supply unit, and is sprayed by the sprayer. A fuel introduction chamber for advancing vaporization of the liquid reforming raw material;
A catalyst unit provided with a reforming catalyst that promotes the reforming reaction while being supplied with the reformed fuel and water and the first high-temperature gas via the fuel introduction chamber;
A fuel reforming apparatus, comprising: a fuel pressure control unit that acquires a temperature in the fuel introduction chamber and controls a pressure of the liquid reforming raw material when spraying the liquid reforming raw material from the sprayer based on the temperature .
前記改質燃料および水を供給すると共に、少なくとも前記水の一部を、液体改質原料として噴霧する噴霧器を備える改質原料供給部と、
前記噴霧器から噴霧する前記液体改質原料の気化温度以上に昇温している高温ガスを供給する高温ガス供給部と、
前記改質原料供給部から前記改質燃料および水が供給されると共に、前記高温ガス供給部から前記高温ガスが供給される空間であって、前記噴霧器によって噴霧された前記液体改質原料の気化を進行させる燃料導入室と、
前記燃料導入室を経由した前記改質燃料および水と前記高温ガスとが供給されると共に、前記改質反応を促進する改質触媒を備える触媒部と、
前記燃料導入室内の温度を取得して、該温度に基づいて、前記噴霧器において前記液体改質原料を噴霧する際の前記液体改質原料の圧力を制御する燃圧制御部と
を備える燃料改質装置。A fuel reformer that generates hydrogen from a hydrocarbon-based reformed fuel using a reforming reaction,
A reforming raw material supply unit comprising a sprayer for supplying the reformed fuel and water and spraying at least a part of the water as a liquid reforming raw material;
A high-temperature gas supply unit that supplies a high-temperature gas that has been heated above the vaporization temperature of the liquid reforming raw material sprayed from the sprayer;
Vaporization of the liquid reforming material sprayed by the sprayer in a space in which the reformed fuel and water are supplied from the reforming material supply unit and the high temperature gas is supplied from the high temperature gas supply unit A fuel introduction chamber for advancing
A catalyst unit provided with a reforming catalyst that promotes the reforming reaction while being supplied with the reformed fuel and water and the high-temperature gas via the fuel introduction chamber;
A fuel pressure control unit that acquires a temperature in the fuel introduction chamber and controls a pressure of the liquid reforming raw material when spraying the liquid reforming raw material in the sprayer based on the temperature .
前記噴霧器からは、前記液体改質原料として、液体である前記改質燃料と水とを混合した予混合燃料が噴霧される
燃料改質装置。The fuel reformer according to claim 7, wherein
From the sprayer, a premixed fuel obtained by mixing the liquid reformed fuel and water is sprayed as the liquid reforming raw material.
前記改質原料供給部は、
水蒸気を生成し、該水蒸気を前記燃料導入室に供給する水蒸気供給部をさらに備え、
前記燃料導入室に供給する水のうち、一部は前記予混合燃料に含有させて前記噴霧器を介して前記燃料導入室内に噴霧し、残りは前記水蒸気供給部によって水蒸気として前記燃料導入室に供給する
燃料改質装置。The fuel reformer according to claim 8, wherein
The reforming material supply unit is
A water vapor supply unit that generates water vapor and supplies the water vapor to the fuel introduction chamber;
Part of the water supplied to the fuel introduction chamber is contained in the premixed fuel and sprayed into the fuel introduction chamber via the sprayer, and the rest is supplied to the fuel introduction chamber as water vapor by the water vapor supply unit. Yes Fuel reformer.
前記高温ガス供給部は、燃焼反応で生じる熱を利用して昇温させた第1の高温ガスを供給する第1の高温ガス供給部を備え、
前記第1の高温ガスは、空気を含有する
燃料改質装置。The fuel reformer according to any one of claims 7 to 9,
The high-temperature gas supply unit includes a first high-temperature gas supply unit that supplies a first high-temperature gas that has been heated using heat generated by a combustion reaction,
The first high-temperature gas contains air.
前記高温ガス供給部は、燃焼反応で生じる熱を利用して昇温させた第1の高温ガスを供給する第1の高温ガス供給部と、前記燃料改質装置を備えるシステムの熱を利用して昇温させた第2の高温ガスを供給する第2の高温ガス供給部と、を備え、
前記燃料改質装置は、さらに、
前記第2の高温ガスとして、所定温度以上に昇温したガスが得られると判断されるときには、前記第1の高温ガスに代えて前記第2の高温ガスを用いるように、前記燃料導入室に供給される高温ガスを切り替える高温ガス切り替え制御部を備える燃料改質装置。The fuel reformer according to any one of claims 7 to 10,
The high-temperature gas supply unit uses heat of a system including a first high-temperature gas supply unit that supplies a first high-temperature gas that has been heated using heat generated by a combustion reaction, and the fuel reformer. A second high-temperature gas supply part for supplying a second high-temperature gas whose temperature has been raised by
The fuel reformer further comprises:
When it is determined that a gas having a temperature higher than a predetermined temperature is obtained as the second high-temperature gas, the fuel introduction chamber is configured to use the second high-temperature gas instead of the first high-temperature gas. A fuel reformer including a high temperature gas switching control unit that switches a supplied high temperature gas.
前記第2の高温ガス供給部は、前記触媒部において前記改質反応によって生成された水素を含有する改質ガスが通過する熱交換器を備え、
前記第2の高温ガスは、前記改質ガスの熱を利用して前記熱交換器において昇温させたガスである
燃料改質装置。The fuel reformer according to claim 11, wherein
The second high-temperature gas supply unit includes a heat exchanger through which a reformed gas containing hydrogen generated by the reforming reaction passes in the catalyst unit,
The fuel reforming apparatus, wherein the second high-temperature gas is a gas whose temperature is raised in the heat exchanger using heat of the reformed gas.
前記第2の高温ガスは、空気を含有する
燃料改質装置。The fuel reformer according to claim 12, wherein
The second high-temperature gas contains air.
前記燃料導入室に供給される熱量を反映する情報を取得して、該情報に基づいて、前記燃料導入室内に噴霧したときに気化可能となる前記液体改質原料量を設定する気化可能量設定部と、
前記気化可能量設定部が設定した前記液体改質原料量を噴霧するように、前記噴霧器を制御する噴霧量制御部と
を備える燃料改質装置。The fuel reformer according to any one of claims 7 to 13, further comprising:
The information that reflects the amount of heat supplied to the fuel introduction chamber is acquired, and the vaporizable amount setting that sets the amount of the liquid reforming raw material that can be vaporized when sprayed into the fuel introduction chamber is obtained based on the information And
A fuel reformer comprising: a spray amount control unit that controls the sprayer so as to spray the liquid reforming raw material amount set by the vaporizable amount setting unit.
前記燃料導入室に供給される熱量を反映する前記情報は、前記燃料導入室に供給される前記第1の高温ガスの温度を含む
燃料改質装置。The fuel reformer according to claim 14, wherein
The information reflecting the amount of heat supplied to the fuel introduction chamber includes a temperature of the first high-temperature gas supplied to the fuel introduction chamber.
(a)前記改質燃料および水を、所定の燃料導入室内に供給する工程であって、前記改質燃料および水を供給する際には、少なくとも前記水の一部を、液体改質原料として、所定の噴霧器を介して前記燃料導入室内に噴霧する工程と、
(b)前記燃料導入室に、燃焼反応で生じた熱を利用して昇温させた第1の高温ガスを供給し、該第1の高温ガスの熱を利用して、前記燃料導入室内に噴霧させた前記液体改質原料を気化させる工程と、
(c)前記燃料導入室を経由した前記改質燃料および水と前記第1の高温ガスとを、前記改質反応を促進する改質触媒に供給する工程と、
(d)前記燃料改質装置を備えるシステムの熱を利用して昇温させた第2の高温ガスを、前記燃料導入室に供給し、前記第2の高温ガスの熱を利用して、前記燃料導入室内に噴霧させた前記液体改質原料を気化させる工程と、
(e)前記第2の高温ガスとして、所定温度以上に昇温したガスを得ることができるか否かを判断する工程と、
(f)前記(e)工程において、所定温度以上に昇温した第2の高温ガスが得られると判断したときには、前記(b)工程に代えて前記(d)工程を実行する工程と
を備える燃料改質装置の運転方法。A method of operating a fuel reformer that generates hydrogen from a hydrocarbon-based reformed fuel using a reforming reaction,
(A) A step of supplying the reformed fuel and water into a predetermined fuel introduction chamber, and when supplying the reformed fuel and water, at least a part of the water is used as a liquid reforming raw material. Spraying the fuel introduction chamber through a predetermined sprayer;
(B) supplying the first high-temperature gas heated to the fuel introduction chamber by using the heat generated in the combustion reaction, and using the heat of the first high-temperature gas to enter the fuel introduction chamber; Vaporizing the sprayed liquid reforming raw material;
(C) supplying the reformed fuel and water and the first high-temperature gas that have passed through the fuel introduction chamber to a reforming catalyst that promotes the reforming reaction;
(D) supplying the second high-temperature gas heated using the heat of the system including the fuel reformer to the fuel introduction chamber, and using the heat of the second high-temperature gas, Vaporizing the liquid reforming raw material sprayed into the fuel introduction chamber;
(E) determining whether it is possible to obtain a gas heated to a predetermined temperature or higher as the second high-temperature gas;
(F) In the step (e), when it is determined that the second high-temperature gas heated to a predetermined temperature or more is obtained, the step (d) is performed instead of the step (b). Operation method of fuel reformer.
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