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JP2000323161A - Fuel cell fuel reformer - Google Patents

Fuel cell fuel reformer

Info

Publication number
JP2000323161A
JP2000323161A JP11135041A JP13504199A JP2000323161A JP 2000323161 A JP2000323161 A JP 2000323161A JP 11135041 A JP11135041 A JP 11135041A JP 13504199 A JP13504199 A JP 13504199A JP 2000323161 A JP2000323161 A JP 2000323161A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
evaporator
mixed liquid
sub
reformer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP11135041A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shuichi Togasawa
秀一 斗ヶ沢
Kiyoshi Kasahara
清志 笠原
Yuji Asano
裕次 浅野
Takahiro Tachihara
隆宏 立原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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 Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP11135041A priority Critical patent/JP2000323161A/en
Publication of JP2000323161A publication Critical patent/JP2000323161A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 改質ガスの生成量を、負荷変動に応じて直ち
に変動させることが可能な燃料電池用燃料改質装置を提
供する。 【解決手段】 水及び燃料の混合液を加熱加圧状態で貯
留する副蒸発器6と、改質ガス生成量の増加要求に応じ
て、加熱加圧状態の混合液を補助燃料蒸気として蒸発器
3に供給させる制御手段とを備えた燃料改質装置1を採
用する。加熱加圧状態の混合液を蒸発器3に供給する
と、混合液の圧力が急激に低下するために混合液が減圧
蒸発されて新たな燃料ガスである補助燃料蒸気が生成す
る。かかる燃料改質装置1によれば、改質ガス生成量の
増加要求がされたときに、改質ガスの増加の要求以前よ
りも燃料ガス量を大きくでき、これによって改質ガスの
生成量を増加させることが可能になる。
(57) [Problem] To provide a fuel reformer for a fuel cell capable of immediately changing the generation amount of reformed gas in response to a load change. SOLUTION: A sub-evaporator 6 for storing a mixture of water and fuel in a heated and pressurized state, and an evaporator using the heated and pressurized mixture as an auxiliary fuel vapor in response to a request for increasing the amount of reformed gas generated. The fuel reformer 1 is provided with a control means for supplying the fuel to the fuel reformer 3. When the heated and pressurized liquid mixture is supplied to the evaporator 3, the pressure of the liquid mixture drops rapidly, so that the liquid mixture is evaporated under reduced pressure to generate new fuel gas, that is, auxiliary fuel vapor. According to such a fuel reforming apparatus 1, when an increase in the reformed gas generation amount is requested, the fuel gas amount can be made larger than before the request for the increase in the reformed gas. It becomes possible to increase.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料ガスから改質
ガスを生成する燃料電池用燃料改質装置に関するもので
あり、特に、改質ガスの増加の要求に応じて、直ちに改
質ガスを増加できる燃料電池用燃料改質装置に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel reformer for a fuel cell for producing a reformed gas from a fuel gas, and more particularly to a reformed gas immediately supplied to a reformed gas in response to a demand for increasing the reformed gas. The present invention relates to a fuel reformer for a fuel cell which can be increased.

【0002】[0002]

【従来の技術】固体高分子型の燃料電池は、アノード及
びカソードで高分子電解質膜を挟んでなるスタックセル
を具備してなるもので、アノードに水素、カソードに酸
素をそれぞれ供給して電気化学反応を起こして発電する
ようになっている。また従来から、前記の燃料電池の水
素供給源としては、燃料改質装置が用いられている。こ
の燃料改質装置は、炭化水素またはアルコール系の燃料
と水を気化して燃料ガスを生成し、これを改質触媒を用
いて改質することにより、水素を含む改質ガスを生成す
るものである。この燃料電池と燃料改質装置により、燃
料電池システムが構成される。
2. Description of the Related Art A polymer electrolyte fuel cell comprises a stack cell in which a polymer electrolyte membrane is sandwiched between an anode and a cathode. Hydrogen is supplied to the anode and oxygen is supplied to the cathode. A reaction is generated to generate electricity. Conventionally, a fuel reformer has been used as a hydrogen supply source of the fuel cell. This fuel reformer generates a fuel gas by vaporizing a hydrocarbon or alcohol fuel and water, and reforms it using a reforming catalyst to produce a reformed gas containing hydrogen. It is. The fuel cell and the fuel reformer constitute a fuel cell system.

【0003】この従来の燃料電池システムを図面を参照
して説明する。図7には従来の燃料電池システム101
の構成図を示す。この燃料電池システム101は、燃料
電池102と、燃料改質装置103と、2次電池111
とから構成されている。燃料電池102は、固体高分子
型のもので、高分子電解質膜をアノード及びカソードで
挟んでなる複数のスタックセルが積層されて構成されて
いる。燃料改質装置103は、燃料電池102に水素を
含む改質ガスを供給するものである。2次電池111
は、燃料電池102によって発電された電力を充電して
おくもので、例えば鉛電池、ニッケル水素電池、リチウ
ムイオン電池等からなるものである。また、この燃料電
池システム101(2次電池111)には、負荷装置1
12が接続されている。
[0003] This conventional fuel cell system will be described with reference to the drawings. FIG. 7 shows a conventional fuel cell system 101.
FIG. The fuel cell system 101 includes a fuel cell 102, a fuel reformer 103, and a secondary battery 111
It is composed of The fuel cell 102 is of a solid polymer type, and is configured by stacking a plurality of stack cells each having a polymer electrolyte membrane sandwiched between an anode and a cathode. The fuel reformer 103 supplies a reformed gas containing hydrogen to the fuel cell 102. Secondary battery 111
Is a device that charges the electric power generated by the fuel cell 102, and includes, for example, a lead battery, a nickel-metal hydride battery, and a lithium ion battery. The fuel cell system 101 (secondary battery 111) includes a load device 1
12 are connected.

【0004】燃料改質装置103は、燃焼ガスを生成す
る燃焼器104と、前記燃焼ガスの熱により燃料と水の
混合液を蒸発させて燃料ガスを生成する蒸発器105
と、図示しない改質触媒を備えて燃料ガスをこの改質触
媒により改質して水素を含む改質ガスを生成する改質器
106とを主体として構成されている。また蒸発器10
5には、水と燃料の混合液が充填された混合液タンク1
07が取り付けられていて、蒸発器105に水及び燃料
を供給できるようになっている。燃料としては、例えば
メタノールが用いられる。また、燃焼器104には、燃
料電池102から未反応ガスを含む排ガスが供給され、
この排ガスを燃焼することによって、燃焼ガスを生成で
きるようになっている。
The fuel reformer 103 includes a combustor 104 for generating a combustion gas, and an evaporator 105 for evaporating a mixture of fuel and water by the heat of the combustion gas to generate a fuel gas.
And a reformer 106 that includes a reforming catalyst (not shown) and reforms fuel gas with the reforming catalyst to generate a reformed gas containing hydrogen. Evaporator 10
5 is a mixed liquid tank 1 filled with a mixed liquid of water and fuel.
07 is provided so that water and fuel can be supplied to the evaporator 105. As the fuel, for example, methanol is used. Exhaust gas containing unreacted gas is supplied from the fuel cell 102 to the combustor 104,
Combustion gas can be generated by burning this exhaust gas.

【0005】この燃料電池システム101においては、
燃料改質装置103で改質ガスを生成し、この改質ガス
を燃料電池102のアノードに供給して発電を行い、発
電された電力を一時的に2次電池111に充電し、負荷
装置112の負荷量に応じた電力を、この2次電池11
1から負荷装置112に供給する。
In this fuel cell system 101,
The reformed gas is generated in the fuel reformer 103, and the reformed gas is supplied to the anode of the fuel cell 102 to generate power. The generated power is temporarily charged in the secondary battery 111, and the load device 112 Of the secondary battery 11
1 to the load device 112.

【0006】上記の燃料電池システム101では、2次
電池111にある程度の電力を充電しておき、負荷装置
112の負荷量に応じた電力を、2次電池111から負
荷装置112に供給するように構成されているので、2
次電池111が電力のバッファとしての役割を担い、負
荷量が急激に増加した場合でも、安定して電力を供給す
ることができる。
In the above-described fuel cell system 101, the secondary battery 111 is charged with a certain amount of power, and power corresponding to the load of the load device 112 is supplied from the secondary battery 111 to the load device 112. Because it is composed, 2
The secondary battery 111 plays a role as a power buffer, and can supply power stably even when the load amount increases rapidly.

【0007】ところで、上記の燃料電池システム101
の2次電池111は、バッファとしての役割を果たすの
で大きな充電容量を確保する必要があるため、その大き
さ及び重量が大きくなり、そのため燃料電池システム1
01自体が大型化してしまうという問題があった。
By the way, the above-mentioned fuel cell system 101
Since the secondary battery 111 plays a role as a buffer, it is necessary to secure a large charging capacity, so that the size and weight of the secondary battery 111 become large.
There is a problem that 01 itself becomes large.

【0008】この問題を解決するためには、2次電池1
11を必要としないか、若しくは小型で小容量な2次電
池を備えた燃料電池システムが求められるが、それのた
めには、燃料電池102の発電量を負荷変動に直ちに追
従させる必要があり、これを実現するには、燃料電池1
02の発電量が主として改質ガスの供給量に支配される
ことに鑑みて、燃料改質装置103における改質ガスの
生成量を、負荷変動に応じて直ちに変動させることが必
要となる。
In order to solve this problem, a secondary battery 1
A fuel cell system that does not require the use of the fuel cell 11 or has a small and small-capacity secondary battery is required. For this purpose, it is necessary to cause the power generation amount of the fuel cell 102 to immediately follow a load change, To achieve this, the fuel cell 1
In view of the fact that the power generation amount of 02 is mainly controlled by the supply amount of the reformed gas, it is necessary to immediately change the generation amount of the reformed gas in the fuel reformer 103 according to the load change.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで燃料電池用燃
料改質装置103においては、改質ガスの生成量は燃料
ガスの生成量に依存するので、負荷量の変動に応じて改
質ガスの生成量を変動させるためには、負荷量の変動に
応じて燃料ガスの生成量を変動させる必要がある。しか
し、従来の燃料改質装置103の蒸発器105は、通常
運転時には、燃料電池102の排ガスを燃焼して生成し
た燃焼ガスを熱源としていて、燃焼ガスの生成量が原燃
料の生成量とほぼ平衡となるように一定であるため、負
荷量の変動に応じて燃料ガスの生成量を変動させるのが
困難であるという課題があった。
In the fuel reformer 103 for a fuel cell, the amount of reformed gas generated depends on the amount of fuel gas generated. In order to change the amount, it is necessary to change the amount of fuel gas generated in accordance with the change in the load amount. However, during normal operation, the evaporator 105 of the conventional fuel reformer 103 uses combustion gas generated by burning the exhaust gas of the fuel cell 102 as a heat source, and the amount of combustion gas generated is substantially equal to the amount of raw fuel generated. There is a problem that it is difficult to fluctuate the amount of fuel gas generated in accordance with the fluctuation of the load amount because it is constant so as to be in equilibrium.

【0010】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、改質ガスの生成量を、負荷変動に
応じて直ちに変動させることが可能な燃料電池用燃料改
質装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a fuel reformer for a fuel cell capable of immediately changing the amount of reformed gas generated in response to a load change. The purpose is to provide.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成を採用した。本発明の燃料電
池用燃料改質装置は、水及び燃料を蒸発させて燃料ガス
を生成する蒸発器(実施形態では蒸発器3)と、前記燃
料ガスを改質して改質ガスを生成する改質器(実施形態
では改質器4)とを具備してなり、水及び燃料の混合液
を加熱加圧状態で貯留する副蒸発器(実施形態では副蒸
発器6、56)と、前記改質ガス生成量の増加要求に応
じて、前記加熱加圧状態の混合液を減圧蒸発させて生成
した補助燃料蒸気を前記蒸発器に供給させる制御手段と
を備えてなるものである。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following constitution. The fuel reformer for a fuel cell of the present invention evaporates water and fuel to generate a fuel gas (evaporator 3 in the embodiment), and reforms the fuel gas to generate a reformed gas. A sub-evaporator (in the embodiment, the sub-evaporators 6 and 56) for storing a mixed liquid of water and fuel in a heated and pressurized state; Control means for supplying the auxiliary fuel vapor generated by evaporating the mixed solution in the heated and pressurized state under reduced pressure in response to a request for increasing the amount of reformed gas generated, to the evaporator.

【0012】加熱加圧状態の混合液を制御弁を介して蒸
発器に供給すると、混合液の圧力が急激に低下するため
に混合液が減圧蒸発されて補助燃料蒸気が生成し、この
補助燃料蒸気が蒸発器に供給される。従って、かかる燃
料改質装置によれば、改質ガス生成量の増加要求に応じ
て、副蒸発器から補助燃料蒸気(燃料ガス)を追加して
供給するので、改質ガスの増加の要求以前よりも燃料ガ
ス量が大きくなり、これによって改質ガス及び燃焼ガス
の生成量を増加させることが可能になる。
When the heated and pressurized liquid mixture is supplied to the evaporator through the control valve, the pressure of the liquid mixture drops rapidly, so that the liquid mixture is evaporated under reduced pressure to generate auxiliary fuel vapor. Steam is supplied to the evaporator. Therefore, according to such a fuel reforming apparatus, auxiliary fuel vapor (fuel gas) is additionally supplied from the sub-evaporator in response to a request for increasing the amount of reformed gas generated. Therefore, the amount of the fuel gas is larger than that of the fuel gas, thereby making it possible to increase the amounts of the reformed gas and the combustion gas generated.

【0013】また、前記副蒸発器は、1または1以上の
副蒸発部(実施形態では副蒸発部7、7A、7B、7
C)を具備してなるものであり、この副蒸発部は、加熱
媒体を通過させる加熱通路(実施形態では加熱通路3
1)と、蓄熱材が充填されると共に該加熱通路に隣接し
て設けられた蓄熱室(実施形態では蓄熱室32)と、前
記混合液を貯留すると共に前記蓄熱室に隣接して設けら
れた混合液室(実施形態では混合液室33)とを備えて
おり、前記制御手段は、前記の各混合液室の出口側にそ
れぞれ設けられた少なくとも1以上の制御弁(実施形態
では制御弁25、71、72、73)と、改質ガス生成
量の増加要求の信号が入力されたときに、該信号の要求
値に基づいて、前記制御弁の一部若しくは全部を開かせ
ることにより、前記蒸発器への前記補助燃料蒸気の供給
量を調整する調整部(実施形態では調整部22、62)
とを備えなることが好ましい。
The sub-evaporator may include one or more sub-evaporators (in the embodiment, sub-evaporators 7, 7A, 7B, 7B).
C), and the sub-evaporation section is provided with a heating passage (a heating passage 3 in the embodiment) through which a heating medium passes.
1), a heat storage chamber filled with the heat storage material and provided adjacent to the heating passage (heat storage chamber 32 in the embodiment), and provided adjacent to the heat storage chamber while storing the mixed liquid. A liquid mixture chamber (a liquid mixture chamber 33 in the embodiment), and the control means includes at least one or more control valves (a control valve 25 in the embodiment) provided on the outlet side of each of the liquid mixture chambers. , 71, 72, 73), and when a signal for requesting an increase in the amount of reformed gas generated is input, the control valve is partially or entirely opened based on the required value of the signal, whereby Adjustment unit for adjusting the supply amount of the auxiliary fuel vapor to the evaporator (adjustment units 22, 62 in the embodiment)
Is preferably provided.

【0014】かかる副蒸発器においては、加熱媒体が加
熱通路を通過する際に、この加熱媒体と蓄熱材との間で
熱交換が行われ、蓄熱材が加熱される。また、蓄熱材と
混合液との間で熱交換が行われて混合液が加熱され、こ
の混合液が加熱加圧の状態で貯留される。このようにし
て、蓄熱材を介して加熱媒体と混合液とが熱交換するこ
とにより、混合液を加熱媒体の熱によって効率的に加熱
することが可能となる。また、かかる制御手段によれ
ば、要求される改質ガスの生成量に応じて、前記制御弁
の一部若しくは全部を開かせることにより、補助燃料蒸
気を蒸発器に供給する際に、新たに追加する補助燃料蒸
気の量を、作動させる制御弁の数により調整することが
可能となり、これにより改質ガスの要求量に応じた量の
燃料ガスを生成することが可能となる。
In such a sub-evaporator, when the heating medium passes through the heating passage, heat is exchanged between the heating medium and the heat storage material to heat the heat storage material. Further, heat exchange is performed between the heat storage material and the mixed liquid to heat the mixed liquid, and the mixed liquid is stored in a heated and pressurized state. In this manner, the heat exchange between the heating medium and the mixed liquid via the heat storage material allows the mixed liquid to be efficiently heated by the heat of the heating medium. Further, according to the control means, when the auxiliary fuel vapor is supplied to the evaporator by newly opening part or all of the control valve in accordance with the required amount of reformed gas generated, The amount of the supplementary fuel vapor to be added can be adjusted by the number of control valves to be operated, thereby making it possible to generate an amount of fuel gas corresponding to the required amount of reformed gas.

【0015】また、本発明の燃料電池用燃料改質装置に
おいては、前記蒸発器に加熱媒体を生成する燃焼器(実
施形態では燃焼器2)が備えられ、前記加熱媒体が前記
蒸発器を経て前記副蒸発器に導入されるように構成され
ている。これにより、燃焼器で生成した加熱媒体を、副
蒸発部で再利用することができ、燃料改質装置の熱効率
を向上させることができる。
In the fuel reformer for a fuel cell according to the present invention, the evaporator is provided with a combustor (in the embodiment, a combustor 2) for generating a heating medium, and the heating medium passes through the evaporator. It is configured to be introduced into the sub-evaporator. Thus, the heating medium generated in the combustor can be reused in the sub-evaporator, and the thermal efficiency of the fuel reformer can be improved.

【0016】また、前記蒸発器は、前記副蒸発器から供
給された補助燃料蒸気を加熱するように構成されてい
る。これにより、副蒸発器から供給された混合液は、減
圧蒸発されると同時に蒸発器によって加熱されるので、
高温の燃料ガスとすることができる。
The evaporator is configured to heat the auxiliary fuel vapor supplied from the sub-evaporator. As a result, the mixed solution supplied from the sub-evaporator is heated by the evaporator at the same time as being evaporated under reduced pressure,
High-temperature fuel gas can be used.

【0017】また、前記制御手段は、前記蓄熱材の温度
を検出する温度検出器(実施形態では温度計27)と、
前記蓄熱材の温度が蓄熱上限温度に達したときに、前記
制御弁の一部若しくは全部を開かせる温度制御部(実施
形態では温度制御部23)とを備えていてもよい。かか
る制御手段によれば、前記蓄熱材の温度が蓄熱上限温度
に達したときに、混合液を蒸発器に供給すると同時に新
たな混合液が副蒸発器に供給され、この新たな混合液の
温度は蓄熱材の温度よりも低いので蓄熱材が冷却される
ので、蓄熱材の過度な温度上昇を防止することが可能に
なる。このとき、蒸発器に供給する水及び燃料の量を、
副蒸発器から供給される補助燃料蒸気分を減じた量とす
ることにより、燃料が節約されて燃料改質装置の効率が
低下することがない。
Further, the control means includes a temperature detector (a thermometer 27 in the embodiment) for detecting a temperature of the heat storage material,
When the temperature of the heat storage material reaches the heat storage upper limit temperature, a temperature control unit (the temperature control unit 23 in the embodiment) that opens a part or all of the control valve may be provided. According to this control means, when the temperature of the heat storage material reaches the heat storage upper limit temperature, the mixed liquid is supplied to the evaporator and a new mixed liquid is supplied to the sub-evaporator at the same time. Since the temperature of the heat storage material is lower than the temperature of the heat storage material, the heat storage material is cooled, so that an excessive rise in temperature of the heat storage material can be prevented. At this time, the amount of water and fuel supplied to the evaporator is
By reducing the amount of the auxiliary fuel vapor supplied from the sub-evaporator to a reduced amount, fuel is saved and the efficiency of the fuel reformer does not decrease.

【0018】更に、副蒸発器の入口側には、混合液導入
通路(実施形態では混合液導入管33F、56B、56
C、56D及び導入管56H)が設けられると共に該混
合液導入通路の途中に逆止弁(実施形態ではチェックバ
ルブ26、74、75、76)が設けられている。そし
て前記制御手段は、前記混合液導入通路に設けられて前
記逆止弁より上流側に位置する加圧器(実施形態ではポ
ンプ28)と、前記副蒸発器内部の温度に基づいて、前
記加圧器を制御して前記混合液導入通路内の圧力を調整
する圧力制御部(実施形態では圧力制御部24)とを備
えてなる。
Further, a mixed liquid introducing passage (in the embodiment, mixed liquid introducing pipes 33F, 56B, 56) is provided at the inlet side of the sub-evaporator.
C, 56D and an introduction pipe 56H) are provided, and a check valve (in the embodiment, check valves 26, 74, 75, 76) is provided in the middle of the mixture introduction passage. The control means includes a pressurizer (a pump 28 in the embodiment) provided in the mixture introduction passage and located upstream of the check valve, and the pressurizer based on a temperature inside the sub-evaporator. And a pressure control unit (in the embodiment, the pressure control unit 24) for adjusting the pressure in the mixed liquid introduction passage.

【0019】逆止弁は、副蒸発器からの混合液の逆流を
防ぐものであり、加圧器の圧力を副蒸発器内の圧力より
高くしたときに、逆止弁が開いて混合液を副蒸発器に供
給することができる。従って、副蒸発器内部の温度に応
じて、加圧器より下流側の混合液導入通路内の圧力を調
整することによって、副蒸発器内の圧力を調整すること
になり、副蒸発器内部の温度が変化しても、副蒸発器へ
の混合液の供給が可能になる。また、圧力制御部は、制
御弁が開いて副蒸発器から混合液の全量が放出された後
に、新たな混合液を副蒸発器内部に供給するように加圧
器を制御することが好ましい。これにより、副蒸発器か
らの補助燃料蒸気の供給量を、常に一定に保つことがで
きる。
The check valve prevents the mixed liquid from flowing backward from the sub-evaporator. When the pressure of the pressurizer becomes higher than the pressure in the sub-evaporator, the check valve is opened and the mixed liquid is supplied to the sub-evaporator. It can be supplied to the evaporator. Therefore, by adjusting the pressure in the mixture introduction passage downstream of the pressurizer in accordance with the temperature inside the sub-evaporator, the pressure in the sub-evaporator is adjusted, and the temperature inside the sub-evaporator is adjusted. Can be supplied to the sub-evaporator. Further, it is preferable that the pressure control unit controls the pressurizer so as to supply a new mixture to the inside of the sub-evaporator after the control valve is opened and the entire amount of the mixture is discharged from the sub-evaporator. Thus, the supply amount of the auxiliary fuel vapor from the sub-evaporator can always be kept constant.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施形態で
ある燃料電池用燃料改質装置を図面を参照して説明す
る。図1には本発明の第1の実施形態である燃料電池用
燃料改質装置1の構成図を示し、図2〜図5には、燃料
改質装置1に備えられた副蒸発器の詳細構造を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A fuel reformer for a fuel cell according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel reformer 1 for a fuel cell according to a first embodiment of the present invention. FIGS. 2 to 5 show details of a sub-evaporator provided in the fuel reformer 1. The structure is shown.

【0021】図1において、この燃料改質装置1は、原
料ガスを改質して改質ガスを生成するもので、燃焼ガス
(加熱媒体)を生成する燃焼器2と、前記燃焼ガスの熱
により燃料と水の混合液を蒸発させて燃料ガスを生成す
る蒸発器3と、燃料ガスを改質して水素を含む改質ガス
を生成する改質器4と、副蒸発器6と、制御手段である
制御装置21を主体として構成されている。
In FIG. 1, a fuel reformer 1 reforms a raw material gas to generate a reformed gas, and includes a combustor 2 for generating a combustion gas (heating medium), and a heat source for the combustion gas. An evaporator 3 for evaporating a mixture of fuel and water to generate a fuel gas, a reformer 4 for reforming the fuel gas to generate a reformed gas containing hydrogen, and a sub-evaporator 6, The control device 21 is mainly configured.

【0022】燃焼器2には図示しない燃焼用触媒が備え
られている。燃焼用燃料が燃焼器2に供給されると、こ
の燃焼用燃料が燃焼用触媒上にて燃焼されて高温の燃焼
ガスが生成される。この燃焼ガスは蒸発器3に供給され
る。
The combustor 2 is provided with a combustion catalyst (not shown). When the fuel for combustion is supplied to the combustor 2, the fuel for combustion is burned on the catalyst for combustion to generate high-temperature combustion gas. This combustion gas is supplied to the evaporator 3.

【0023】蒸発器3には、図示しない噴射装置が取り
付けられ、この噴射装置には配管を介して混合液タンク
5が取り付けられている。混合液タンク5には燃料と水
の混合液が充填されている。燃料としては、例えばメタ
ノールが用いられる。噴射装置から蒸発器3内に噴射さ
れた混合液が、燃焼ガスの熱により蒸発されて燃料ガス
が生成される。燃焼ガスは混合液と熱交換することにな
り、その温度が低下されて蒸発器3から排出される。
The evaporator 3 is provided with an injection device (not shown), and the injection device is provided with a mixed liquid tank 5 via a pipe. The mixed liquid tank 5 is filled with a mixed liquid of fuel and water. As the fuel, for example, methanol is used. The mixed liquid injected into the evaporator 3 from the injection device is evaporated by the heat of the combustion gas to generate a fuel gas. The combustion gas exchanges heat with the mixed liquid, the temperature of which is reduced, and the combustion gas is discharged from the evaporator 3.

【0024】改質器4には、図示しない改質触媒が備え
られており、この改質触媒は300℃以上に加熱されて
いて、燃料ガスが空気中の酸素と共にこの改質器4に供
給されると、改質触媒上にて以下の反応式(1)〜
(3)に示される反応が進行して、改質ガスが生成す
る。
The reformer 4 is provided with a reforming catalyst (not shown). The reforming catalyst is heated to 300 ° C. or higher, and fuel gas is supplied to the reformer 4 together with oxygen in the air. Then, on the reforming catalyst, the following reaction formulas (1) to (1)
The reaction shown in (3) proceeds, and a reformed gas is generated.

【0025】 CH3OH + H2O → 3H2 + CO2 …(1) CH3OH + 2O2 → 2H2O+ CO2 …(2) CH3OH → 2H2 + CO …(3)CH 3 OH + H 2 O → 3H 2 + CO 2 (1) CH 3 OH + 2O 2 → 2H 2 O + CO 2 (2) CH 3 OH → 2H 2 + CO (3)

【0026】反応式(1)は、燃料であるメタノールと
水による改質反応であって水素(H 2)が生成し、反応
式(2)は、メタノールの酸化反応であって水(H
2O)が生成し、反応式(3)は、メタノールの分解反
応であり、微量の一酸化炭素(CO)が副成する。改質
反応(反応式(1))は吸熱反応であって外部からの熱
の供給が必要とされ、メタノールの酸化(反応式
(2))により発生する酸化熱によりこれを補う。この
ようにして、水素、水蒸気及び微量の一酸化炭素を含む
改質ガスが生成する。なお、図示しないが、改質器4の
下流側に一酸化炭素除去器を設置して、副成した一酸化
炭素を酸化して二酸化炭素とすることにより、改質ガス
中の一酸化炭素を除去することが好ましい。
Reaction equation (1) shows that methanol as a fuel is
It is a reforming reaction with water and hydrogen (H Two) Produces and reacts
Equation (2) is an oxidation reaction of methanol, and the water (H
TwoO) is produced, and the reaction formula (3) is
And a small amount of carbon monoxide (CO) is produced as a by-product. Reform
The reaction (reaction formula (1)) is an endothermic reaction,
Is required, the oxidation of methanol (reaction formula
This is compensated for by the heat of oxidation generated by (2)). this
Including hydrogen, water vapor and traces of carbon monoxide
Reformed gas is generated. Although not shown, the reformer 4
By installing a carbon monoxide remover on the downstream side,
Reforming gas by oxidizing carbon to carbon dioxide
It is preferable to remove carbon monoxide therein.

【0027】改質器4の下流側には、燃料電池11が接
続されている。この燃料電池11は、固体高分子型のも
ので、高分子電解質膜をアノード及びカソードで挟んで
なる複数のスタックセルが積層されて構成されている。
生成された改質ガスは、燃料電池11のアノードに供給
され、同時にこの燃料電池11のカソードには空気(酸
素)が供給されて、酸素と水素の電気化学反応が進行し
て発電が行われる。
A fuel cell 11 is connected downstream of the reformer 4. The fuel cell 11 is of a solid polymer type, and is configured by stacking a plurality of stack cells each having a polymer electrolyte membrane sandwiched between an anode and a cathode.
The generated reformed gas is supplied to the anode of the fuel cell 11, and at the same time, air (oxygen) is supplied to the cathode of the fuel cell 11, and the electrochemical reaction between oxygen and hydrogen proceeds to generate power. .

【0028】また、燃料電池11から排出された未反応
ガスを含む排ガスは、燃焼器2に供給され、燃焼器2に
てこの排ガスを燃焼することによって、燃焼ガスを生成
できるように構成されている。
Exhaust gas containing unreacted gas discharged from the fuel cell 11 is supplied to the combustor 2, and the combustor 2 burns the exhaust gas to generate a combustion gas. I have.

【0029】燃料電池11には例えばモータ等の負荷装
置12が接続されており、燃料電池11で発電された電
力がこの負荷装置12に供給されて、負荷装置12が作
動するようになっている。
A load device 12 such as a motor is connected to the fuel cell 11, and power generated by the fuel cell 11 is supplied to the load device 12 so that the load device 12 operates. .

【0030】副蒸発器6は、水及び燃料の混合液を加熱
加圧状態で貯留するもので、副蒸発部7を具備してなる
ものである。図2〜図5に示すように、副蒸発部7に
は、加熱通路31と、蓄熱室32と、混合液室33とが
備えられている。
The sub-evaporator 6 stores a mixed liquid of water and fuel in a heated and pressurized state, and includes a sub-evaporator 7. As shown in FIGS. 2 to 5, the sub-evaporation unit 7 includes a heating passage 31, a heat storage chamber 32, and a mixed liquid chamber 33.

【0031】図2において、混合液室33は、蓄熱室3
2を縦断する複数の混合液配管33A…と、蓄熱室32
の図中下側に設けられて混合液配管33A…の各一端3
3B…と連通する下部混合液タンク33Cと、蓄熱室3
2の図中上側に設けられて混合液配管33A…の各他端
33D…と連通する上部混合液タンク33Eとから構成
されている。また、下部混合液タンク33Cには混合液
導入管33Fが接続され、上部混合液タンク33Eには
補助蒸気導出管33Gが接続されている。また、図1及
び図2に示すように、混合液導入管33Fの上流側には
混合液タンク5が接続され、補助蒸気導出管33Gの下
流側には、制御弁25及び蒸発器3が接続されている。
In FIG. 2, the mixed liquid chamber 33 has a heat storage chamber 3
, A plurality of mixed liquid pipes 33A.
Are provided on the lower side in FIG.
The lower mixed liquid tank 33C which communicates with the heat storage chamber 3B.
2 and an upper mixed liquid tank 33E communicating with the other ends 33D of the mixed liquid pipes 33A. Further, a mixed liquid introducing pipe 33F is connected to the lower mixed liquid tank 33C, and an auxiliary vapor outlet pipe 33G is connected to the upper mixed liquid tank 33E. As shown in FIGS. 1 and 2, the mixed liquid tank 5 is connected to the upstream side of the mixed liquid introduction pipe 33F, and the control valve 25 and the evaporator 3 are connected to the downstream side of the auxiliary vapor outlet pipe 33G. Have been.

【0032】混合液は、混合液導入管33Fから混合液
室33に供給されて、混合液が下部混合液タンク33
C、混合液配管33A…、上部混合液タンク33Eの順
に充填されるように構成されている。
The mixed liquid is supplied to the mixed liquid chamber 33 from the mixed liquid introducing pipe 33F, and the mixed liquid is supplied to the lower mixed liquid tank 33.
C, a mixed liquid pipe 33A,..., And an upper mixed liquid tank 33E.

【0033】また、図2において、加熱通路31は、蓄
熱室32及び上部混合液タンク33Eを縦断する複数の
加熱配管31A…と、下部混合液タンク33Cの図中下
側に設けられて加熱配管31A…の各一端31B…と連
通する下部加熱タンク31Cと、上部混合液タンク33
Eの図中上側に設けられて加熱配管31A…の各他端3
1D…と連通する上部加熱タンク31Eとから構成され
ている。下部混合液タンク33Cには複数の通過孔33
H…が設けられており、加熱配管31A…は、この通過
孔33H…を貫通して下部加熱タンク31Cに接続され
ている。また、下部加熱タンク31Cには加熱媒体導出
管31Fが接続され、上部加熱タンク32Eには加熱媒
体導入管31Gが接続されている。また、図1及び図2
に示すように、加熱媒体導入管31Gの上流側には蒸発
器3が接続されている。
In FIG. 2, the heating passage 31 is provided with a plurality of heating pipes 31A... Passing through the heat storage chamber 32 and the upper mixed liquid tank 33E, and a heating pipe provided on the lower side of the lower mixed liquid tank 33C in the drawing. 31A, the lower heating tank 31C communicating with each end 31B, and the upper mixed liquid tank 33.
Each of the other ends 3 of the heating pipes 31A provided on the upper side in FIG.
1D and an upper heating tank 31E communicating with the upper heating tank 31E. A plurality of passage holes 33 are provided in the lower mixed liquid tank 33C.
H are provided, and the heating pipes 31A are connected to the lower heating tank 31C through the through holes 33H. A heating medium outlet pipe 31F is connected to the lower heating tank 31C, and a heating medium introduction pipe 31G is connected to the upper heating tank 32E. 1 and 2
As shown in the figure, the evaporator 3 is connected to the upstream side of the heating medium introduction pipe 31G.

【0034】蒸発器3から排出された燃焼ガスは、加熱
媒体導入管31Gを経て加熱通路31に導入されて、上
部加熱タンク31E、加熱配管31A…、下部加熱タン
ク31Cの順に通過するように構成されている。
The combustion gas discharged from the evaporator 3 is introduced into the heating passage 31 through the heating medium introduction pipe 31G, and passes through the upper heating tank 31E, the heating pipe 31A..., And the lower heating tank 31C in this order. Have been.

【0035】更に図2に示すように、蓄熱室32は、上
部混合液タンク33Eと下部混合液タンク33Cに挟ま
れた主蓄熱室32Aと、下部混合液タンク33Cと下部
加熱タンク31Cとの間に設けられた副蓄熱室32Bと
からなり、主蓄熱室32Aと副蓄熱室32Bは、下部混
合液タンク33Cの通過孔33H…により連通されてい
る。また、主蓄熱室32Aには蓄熱材導入管32Cが取
り付けられており、外部から蓄熱材を充填できるように
なっている。
Further, as shown in FIG. 2, the heat storage chamber 32 includes a main heat storage chamber 32A sandwiched between an upper mixed liquid tank 33E and a lower mixed liquid tank 33C, and a lower mixed liquid tank 33C and a lower heated tank 31C. The main heat storage chamber 32A and the sub heat storage chamber 32B are communicated with each other through through holes 33H of a lower mixed liquid tank 33C. Further, a heat storage material introduction pipe 32C is attached to the main heat storage chamber 32A so that the heat storage material can be charged from the outside.

【0036】蓄熱材としては、例えば、水酸化カリウム
と水酸化ナトリウムの混合物、シリコンオイル等といっ
たものが用いられる。
As the heat storage material, for example, a mixture of potassium hydroxide and sodium hydroxide, silicon oil and the like are used.

【0037】補助蒸気導出管33Gの途中には制御弁2
5が設けられており、この制御弁25は、制御装置21
の調整部22及び温度制御部23に接続されている。ま
た、混合液導入管33Fの途中には、加圧器であるポン
プ28が設けられ、ポンプ28の下流側にはチェックバ
ルブ26(逆止弁)が設けられ、ポンプ28は、制御装
置21の圧力制御部24に接続されている。チェックバ
ルブ26は、副蒸発器6(混合液室33)からの混合液
の逆流を防ぐもので、混合液室33の圧力が低下したと
きに、チェックバルブ26が開いて混合液が混合液室3
3に供給される。
The control valve 2 is provided in the middle of the auxiliary steam outlet pipe 33G.
The control valve 25 is provided with a control device 21.
Are connected to the adjustment unit 22 and the temperature control unit 23. A pump 28 as a pressurizer is provided in the middle of the mixture introduction pipe 33F, and a check valve 26 (a check valve) is provided on the downstream side of the pump 28. It is connected to the control unit 24. The check valve 26 prevents the mixed liquid from flowing backward from the sub-evaporator 6 (mixed liquid chamber 33). When the pressure in the mixed liquid chamber 33 decreases, the check valve 26 opens to allow the mixed liquid to flow. 3
3 is supplied.

【0038】更に、副蒸発器6には、蓄熱材の温度を検
出する温度検出器である温度計27が取り付けられてお
り、この温度計27は温度制御部23及び圧力制御部2
4に接続されている。これら制御弁25、ポンプ28、
調整部22、温度制御部23及び圧力制御部24によ
り、制御手段が構成されている。
Further, a thermometer 27 which is a temperature detector for detecting the temperature of the heat storage material is attached to the sub-evaporator 6, and the thermometer 27 includes a temperature control unit 23 and a pressure control unit 2.
4 is connected. These control valve 25, pump 28,
The control unit is configured by the adjustment unit 22, the temperature control unit 23, and the pressure control unit 24.

【0039】調整部22は、改質ガス生成量の増加要求
の信号が入力されたときに、該信号の要求値に基づい
て、制御弁25を開かせて、加熱加圧状態の混合液を減
圧蒸発させて補助燃料蒸気とし、この補助燃料蒸気を蒸
発器3に供給させる。また、温度制御部23は、蓄熱材
の温度が蓄熱上限温度に達したときに、制御弁25を開
かせて、加熱加圧状態の混合液を蒸発器3に供給させ
る。蓄熱上限温度は蓄熱材の種類により異なるが、15
0〜250℃の範囲とされる。更に、圧力制御部24
は、制御弁25の開閉状態及び蓄熱材の温度に基づい
て、ポンプ28を制御してポンプ28より下流側の混合
液導入管33F内の混合液の圧力を調整する。また、圧
力制御部24は、制御弁25が開いて副蒸発器6から混
合液の全量が放出された後に、新たな混合液を副蒸発器
6内部に供給するようにポンプ28を制御するように構
成されている。
When a signal for requesting an increase in the amount of reformed gas generated is input, the adjusting unit 22 opens the control valve 25 based on the required value of the signal, and controls the mixed liquid in the heated and pressurized state. The fuel is evaporated under reduced pressure to form auxiliary fuel vapor, and the auxiliary fuel vapor is supplied to the evaporator 3. When the temperature of the heat storage material reaches the heat storage upper limit temperature, the temperature control unit 23 opens the control valve 25 to supply the heated and pressurized mixture to the evaporator 3. The maximum heat storage temperature varies depending on the type of heat storage material.
The range is 0 to 250 ° C. Further, the pressure control unit 24
Controls the pressure of the mixture in the mixture introduction pipe 33F downstream of the pump 28 by controlling the pump 28 based on the open / close state of the control valve 25 and the temperature of the heat storage material. Further, the pressure control unit 24 controls the pump 28 so as to supply a new mixture to the inside of the sub-evaporator 6 after the control valve 25 is opened and the entire amount of the mixture is discharged from the sub-evaporator 6. Is configured.

【0040】次に、この燃料電池用燃料改質装置1の動
作を説明する。まず、混合液を混合液タンク5から蒸発
器3に供給し、この混合液を、燃焼器2から蒸発器3に
供給された燃焼ガスの熱で蒸発させて燃料ガスを生成す
る。
Next, the operation of the fuel reformer 1 for a fuel cell will be described. First, the mixed liquid is supplied from the mixed liquid tank 5 to the evaporator 3, and the mixed liquid is evaporated by the heat of the combustion gas supplied from the combustor 2 to the evaporator 3 to generate a fuel gas.

【0041】蒸発器で生成された燃料ガスは、改質器4
に導入され、改質器4に備えられた改質触媒上にて上記
の反応式(1)〜(3)に示される改質反応が進行し
て、水素を含む改質ガスが生成する。改質ガスは、燃料
電池11のアノードに供給され、燃料電池11にて発電
が行われる。発電によって得られた電力は、負荷装置1
2に供給されて、負荷装置12を駆動させる。
The fuel gas generated by the evaporator is supplied to the reformer 4
And the reforming reaction represented by the above-mentioned reaction formulas (1) to (3) proceeds on the reforming catalyst provided in the reformer 4 to generate a reformed gas containing hydrogen. The reformed gas is supplied to the anode of the fuel cell 11 and the fuel cell 11 generates power. The electric power obtained by the power generation
2 to drive the load device 12.

【0042】また混合液を、混合液タンク5から混合液
導入管33F、ポンプ28及びチェックバルブ26を経
て副蒸発器6の混合液室33に充填する。混合液室33
の圧力は、圧力制御部24によりポンプ28を制御する
ことにより行う。このときの圧力は、10kPa〜2M
Paの範囲とすることが好ましい。
The mixed liquid is filled from the mixed liquid tank 5 into the mixed liquid chamber 33 of the sub-evaporator 6 through the mixed liquid introducing pipe 33F, the pump 28 and the check valve 26. Mixed liquid chamber 33
Is performed by controlling the pump 28 by the pressure control unit 24. The pressure at this time is 10 kPa to 2 M
It is preferable to set the range of Pa.

【0043】同時に、蒸発器3から排出された燃焼ガス
を、加熱導入管31Gを経て副蒸発器6の加熱通路31
を通過させ、加熱導出管31Fから排出する。燃焼ガス
が加熱通路31を通過する際に、蓄熱室32に充填され
た蓄熱材との間で熱交換が行われ、蓄熱材が加熱され
る。更に、蓄熱材と混合液との間で熱交換が行われるこ
とにより混合液が加熱されて、混合液が加熱加圧状態と
なる。このときの混合液の温度は、130〜230℃の
範囲であることが好ましく、混合液の圧力は、10kP
a〜2MPaの範囲であることが好ましい。
At the same time, the combustion gas discharged from the evaporator 3 is supplied to the heating passage 31 of the sub-evaporator 6 through the heating introduction pipe 31G.
And discharged from the heating outlet pipe 31F. When the combustion gas passes through the heating passage 31, heat exchange is performed with the heat storage material filled in the heat storage chamber 32, and the heat storage material is heated. Further, by performing heat exchange between the heat storage material and the mixed liquid, the mixed liquid is heated, and the mixed liquid is heated and pressurized. The temperature of the mixture at this time is preferably in the range of 130 to 230 ° C., and the pressure of the mixture is 10 kP
It is preferably in the range of a to 2 MPa.

【0044】ここで、負荷装置12に大きな負荷が加わ
ると、燃料電池11から負荷装置12に供給する電力を
増量する必要が生じる。そのためには燃料改質装置1に
おいて改質ガス生成量を増加させる必要がある。本発明
の燃料改質装置1においては、負荷量の変動により改質
ガス生成量の増加要求があったときには、制御装置21
の調整部22にその要求信号が入力される。すると、調
整部22から制御弁25に対して動作信号が送られ、制
御弁25が「開」の状態になる。これにより、混合液室
33に加熱加圧状態で貯留されていた混合液が、補助蒸
気導出管33Gにおいて減圧蒸発されて補助燃料蒸気と
なり、この補助燃料蒸気が蒸発器3に供給される。補助
燃料蒸気が混合液室33から補助蒸気導出管33Gに供
給されると、混合液の圧力が急激に低下するために混合
液が減圧蒸発される。この補助燃料蒸気が蒸発器3にお
いて再加熱され、新たな燃料ガスが生成する。制御弁2
5が開いて混合液の全量が放出された後においては、圧
力制御部24によりポンプ28が作動して、新たな混合
液が副蒸発器内部に供給される。
Here, when a large load is applied to the load device 12, it is necessary to increase the electric power supplied from the fuel cell 11 to the load device 12. For that purpose, it is necessary to increase the amount of reformed gas generated in the fuel reformer 1. In the fuel reforming apparatus 1 of the present invention, when there is a request to increase the reformed gas generation amount due to a change in the load amount, the control device 21
The request signal is input to the adjustment unit 22 of. Then, an operation signal is sent from the adjustment unit 22 to the control valve 25, and the control valve 25 is in an “open” state. As a result, the mixed liquid stored in the mixed liquid chamber 33 in a heated and pressurized state is evaporated under reduced pressure in the auxiliary vapor outlet pipe 33G to become auxiliary fuel vapor, and this auxiliary fuel vapor is supplied to the evaporator 3. When the auxiliary fuel vapor is supplied from the liquid mixture chamber 33 to the auxiliary vapor outlet pipe 33G, the pressure of the liquid mixture sharply decreases, so that the liquid mixture is evaporated under reduced pressure. This auxiliary fuel vapor is reheated in the evaporator 3 to generate new fuel gas. Control valve 2
After 5 is opened and the entire amount of the mixed liquid is discharged, the pump 28 is operated by the pressure control unit 24, and a new mixed liquid is supplied into the sub-evaporator.

【0045】このようにして、蒸発器3において通常に
生成される燃料ガスに加えて、副蒸発器6から蒸発器3
に供給された補助燃料蒸気により燃料ガスが生成するの
で、燃料ガスの量を、制御装置21に増加信号が入力さ
れる以前よりも一時的に増加させることが可能となり、
これにより改質ガスの生成量を一時的に増加することが
できる。これにより、負荷装置12に大きな負荷が加わ
ったときに、直ちに燃料電池11の発電量を増加させる
ことが可能となって、燃料改質装置1の負荷応答性を高
くすることができる。従って、本発明の燃料改質装置1
を燃料電池システムに採用した場合は、従来の燃料電池
システムのように、電力のバッファである大容量の2次
電池を備える必要が無く、燃料電池システムを小型化す
ることができる。
In this way, in addition to the fuel gas normally generated in the evaporator 3, the evaporator 3
Since the fuel gas is generated by the auxiliary fuel vapor supplied to the control device 21, it is possible to temporarily increase the amount of the fuel gas as compared to before the increase signal is input to the control device 21,
As a result, the amount of reformed gas generated can be temporarily increased. Thus, when a large load is applied to the load device 12, the power generation amount of the fuel cell 11 can be immediately increased, and the load responsiveness of the fuel reformer 1 can be improved. Therefore, the fuel reforming apparatus 1 of the present invention
Is adopted in a fuel cell system, unlike a conventional fuel cell system, there is no need to provide a large-capacity secondary battery serving as a power buffer, and the fuel cell system can be downsized.

【0046】また、蓄熱材を介して燃焼ガスと混合液と
が熱交換することにより、混合液を燃焼ガスの熱によっ
て効率的に加熱することが可能となる。更に燃焼ガス
は、蒸発器3に導入されて水と燃料を蒸発させた後に、
副蒸発部7の加熱通路31に導入するので、加熱媒体を
副蒸発器6で再利用することができ、燃料改質装置1の
熱効率を向上させることができる。
Further, by performing heat exchange between the combustion gas and the mixed liquid via the heat storage material, the mixed liquid can be efficiently heated by the heat of the combustion gas. Further, the combustion gas is introduced into the evaporator 3 to evaporate water and fuel,
Since the heating medium is introduced into the heating passage 31 of the sub-evaporator 7, the heating medium can be reused in the sub-evaporator 6, and the thermal efficiency of the fuel reformer 1 can be improved.

【0047】また、蒸発器3は、副蒸発器6から供給さ
れた加熱加圧状態の混合液を加熱するように構成されて
いるので、副蒸発器6から供給された混合液は、減圧蒸
発されると同時に蒸発器3によって加熱され、高温の燃
料ガスとすることができ、燃料改質装置1の熱効率を向
上させることができる。
Since the evaporator 3 is configured to heat the heated and pressurized mixture supplied from the sub-evaporator 6, the mixture supplied from the sub-evaporator 6 is evaporated under reduced pressure. At the same time, the fuel gas is heated by the evaporator 3 and turned into a high-temperature fuel gas, so that the thermal efficiency of the fuel reformer 1 can be improved.

【0048】また、負荷装置12の負荷量が一定のまま
長時間経過すると、混合液が加熱加圧状態で副蒸発器6
に長時間貯留されることになる。この間も、燃焼ガスは
副蒸発器6に供給され続けるため、副蒸発器6内部の蓄
熱材の温度が次第に上昇する。そして、温度計27によ
り検出される蓄熱材の温度が蓄熱上限温度を超えると、
制御装置21の温度制御部23から制御弁25に対して
動作信号が送られ、制御弁25が「開」の状態になる。
これにより、混合液室33に加熱加圧状態で貯留されて
いた混合液が、補助蒸気導出管33Gを経て蒸発器3に
噴き出されると共に、混合液の減圧蒸発によって蓄熱材
が冷却されて、副蒸発器6の温度が蓄熱上限温度より低
くなって、蓄熱材の過度な温度上昇を防止することが可
能となり、副蒸発器6の過度な温度上昇を防止できる。
このような状態は、燃料電池の高負荷運転時に発生しや
すく、副蒸発器6の過度な温度上昇が起きた場合に、蒸
発器3に直接供給される燃料の量を、副蒸発器6から供
給される補助燃料蒸気量より減じた値とすることができ
る。
If the load of the load device 12 is kept constant for a long period of time, the mixed liquid is heated and pressurized in the sub-evaporator 6.
For a long time. During this time, the combustion gas continues to be supplied to the sub-evaporator 6, so that the temperature of the heat storage material inside the sub-evaporator 6 gradually increases. When the temperature of the heat storage material detected by the thermometer 27 exceeds the heat storage upper limit temperature,
An operation signal is sent from the temperature control unit 23 of the control device 21 to the control valve 25, and the control valve 25 is in an "open" state.
Thus, the mixed liquid stored in the mixed liquid chamber 33 in a heated and pressurized state is blown out to the evaporator 3 through the auxiliary vapor outlet pipe 33G, and the heat storage material is cooled by the reduced pressure evaporation of the mixed liquid, The temperature of the sub-evaporator 6 becomes lower than the heat storage upper limit temperature, so that it is possible to prevent the temperature of the heat storage material from rising excessively, and it is possible to prevent the temperature of the sub-evaporator 6 from rising excessively.
Such a state is likely to occur during a high load operation of the fuel cell, and when an excessive temperature rise of the sub-evaporator 6 occurs, the amount of fuel directly supplied to the evaporator 3 is reduced from the sub-evaporator 6. It may be a value that is smaller than the supplied auxiliary fuel vapor amount.

【0049】ところで、改質ガスの増加の要求時期はラ
ンダムである場合が多く、そのため混合液が混合液室に
貯留される貯留時間は必ずしも一定ではなく、従って、
蓄熱材の温度が常に変動することになる。よって、この
状態で常に一定量の混合液を混合液室に充填するには、
副蒸発器6内部の蓄熱材の温度によって混合液の充填圧
を変更する必要がある。本発明の燃料改質装置1では、
新たな混合液を混合液室33に供給する際には、副蒸発
器6内部(蓄熱材)の温度によって、ポンプ28を制御
してポンプ28の下流側の混合液導入管33Fの圧力を
調整する。例えば、蓄熱材の温度が高いときは混合液導
入管33Fの圧力を高くし、蓄熱材の温度が低いときは
混合液導入管33Fの圧力を低くする。
By the way, the request time of the increase of the reformed gas is often random, and therefore, the storage time in which the mixed liquid is stored in the mixed liquid chamber is not always constant, and therefore,
The temperature of the heat storage material will always fluctuate. Therefore, to always fill the mixed liquid chamber with a fixed amount of the mixed liquid in this state,
It is necessary to change the filling pressure of the mixed liquid depending on the temperature of the heat storage material inside the sub-evaporator 6. In the fuel reformer 1 of the present invention,
When a new mixed liquid is supplied to the mixed liquid chamber 33, the pump 28 is controlled according to the temperature inside the sub-evaporator 6 (heat storage material) to adjust the pressure of the mixed liquid introduction pipe 33F downstream of the pump 28. I do. For example, when the temperature of the heat storage material is high, the pressure of the mixed liquid introduction pipe 33F is increased, and when the temperature of the heat storage material is low, the pressure of the mixed liquid introduction pipe 33F is reduced.

【0050】ポンプ28の下流側の混合液導入管33F
にはチェックバルブ26が設けられているので、混合液
室33の圧力は、ポンプ28より下流側の混合液導入管
33Fの圧力と等しくなり、蓄熱材の温度に応じて混合
液導入管33Fの圧力を調整することにより、混合液室
33の圧力を調整することができ、混合液室33に充填
する混合液の量を、蓄熱材の温度に係わらず常に一定に
することができる。
The mixed liquid introduction pipe 33F on the downstream side of the pump 28
Is provided with a check valve 26, the pressure of the mixed liquid chamber 33 becomes equal to the pressure of the mixed liquid inlet pipe 33F downstream of the pump 28, and the pressure of the mixed liquid inlet pipe 33F is changed according to the temperature of the heat storage material. By adjusting the pressure, the pressure of the mixed liquid chamber 33 can be adjusted, and the amount of the mixed liquid to be filled in the mixed liquid chamber 33 can always be constant regardless of the temperature of the heat storage material.

【0051】次に、本発明の第2に実施形態である燃料
改質装置51を、図5および図6を参照して説明する。
なお、これらの図において、前述した図1〜図4に示し
た構成要素と同一の構成要素には、同一符号を付してそ
の説明を簡潔に行うか若しくはその説明を省略する。
Next, a fuel reforming apparatus 51 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In these drawings, the same components as those shown in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be simplified or the description will be omitted.

【0052】この燃料改質装置51には、3つの副蒸発
部7A、7B、7Cを備えた副蒸発器56が備えられて
いる。図6に示すように、この副蒸発器56は、3つの
副蒸発部7A、7B、7Cが積層されて構成されてい
る。これらの副蒸発部7A、7B、7Cは、前述した燃
料改質装置1における副蒸発部7と同一の構造を有する
ものである。この副蒸発器56には、蒸発器3から燃焼
ガスを導入する加熱導入管56Aと、各副蒸発部7A、
7B、7Cに混合液を導入する混合液導入管56B、5
6C、56Dと、各副蒸発部7A、7B、7Cから混合
液を蒸気の状態で導出する補助蒸気導出管56E、56
F、56Gとが接続されている。また、各補助蒸気導出
管56E、56F、56Gと蒸発器3とを接続する導出
管56Jと、混合液タンク5と混合液導入管56B、5
6C、56Dを接続する導入管56Hが備えられてい
る。
The fuel reformer 51 is provided with a sub-evaporator 56 having three sub-evaporators 7A, 7B and 7C. As shown in FIG. 6, the sub-evaporator 56 is configured by stacking three sub-evaporators 7A, 7B, and 7C. These sub-evaporators 7A, 7B, 7C have the same structure as the sub-evaporator 7 in the fuel reformer 1 described above. The sub-evaporator 56 includes a heating introduction pipe 56A for introducing combustion gas from the evaporator 3, and each sub-evaporator 7A,
A mixed liquid introduction tube 56B, 5B for introducing the mixed liquid into 7B, 7C.
6C, 56D, and auxiliary steam derivation pipes 56E, 56 for deriving the mixed liquid from each of the sub-evaporators 7A, 7B, 7C in a vapor state.
F, 56G are connected. Further, a discharge pipe 56J connecting each of the auxiliary vapor discharge pipes 56E, 56F, 56G to the evaporator 3, a mixed liquid tank 5, a mixed liquid introduction pipe 56B, and a mixed liquid introduction pipe 56B,
An introduction pipe 56H for connecting 6C and 56D is provided.

【0053】また、各補助蒸気導出管56E、56F、
56Gの途中には、制御弁71、72、73が設けら
れ、各制御弁71、72、73は、制御装置61の調整
部62及び温度制御部23に接続されている。また、導
入管56Hの途中には加圧器であるポンプ28が設けら
れ、ポンプ28は制御装置61の圧力制御部24に接続
されている。また、ポンプ28より下流側の混合液導入
管56B、56C、56Dには、逆止弁であるチェック
バルブ74、75、76がそれぞれ設けられている。こ
れらのチェックバルブ74、75、76は、前述したチ
ェックバルブ26と同一のものである。
Each auxiliary steam outlet pipe 56E, 56F,
Control valves 71, 72, 73 are provided in the middle of 56G, and each of the control valves 71, 72, 73 is connected to the adjustment unit 62 and the temperature control unit 23 of the control device 61. Further, a pump 28 as a pressurizer is provided in the middle of the introduction pipe 56H, and the pump 28 is connected to the pressure control unit 24 of the control device 61. Check valves 74, 75, and 76, which are check valves, are provided in the mixed liquid introduction pipes 56B, 56C, and 56D downstream of the pump 28, respectively. These check valves 74, 75, 76 are the same as the check valve 26 described above.

【0054】調整部62は、改質ガス生成量の増加要求
の信号が入力されたときに、該信号の要求値に基づい
て、チェックバルブ74、75、76の一部若しくは全
部を開かせることにより、蒸発器3への補助燃料蒸気の
供給量を調整する。
When a signal for requesting an increase in the amount of reformed gas generated is input, the adjusting section 62 opens part or all of the check valves 74, 75, and 76 based on the request value of the signal. Thereby, the supply amount of the auxiliary fuel vapor to the evaporator 3 is adjusted.

【0055】更に、副蒸発器56には、副蒸発器56内
部の蓄熱材の温度を検出する温度検出器である温度計2
7が取り付けられており、この温度計27は温度制御部
23及び圧力制御部24に接続されている。これら制御
弁71、72、73、ポンプ28、調整部62、温度制
御部23及び圧力制御部24により、制御手段が構成さ
れている。
Further, the sub-evaporator 56 has a thermometer 2 as a temperature detector for detecting the temperature of the heat storage material inside the sub-evaporator 56.
The thermometer 27 is connected to the temperature control unit 23 and the pressure control unit 24. These control valves 71, 72, 73, the pump 28, the adjusting unit 62, the temperature control unit 23, and the pressure control unit 24 constitute a control unit.

【0056】次に、この燃料改質装置51の動作を、副
蒸発器56の動作を中心に説明する。混合液を、混合液
タンク5から、ポンプ28及びチェックバルブ74、7
5、76を経て副蒸発器6の各副蒸発部7A、7B、7
Cの各混合液室に充填する。混合液の充填圧は、圧力制
御部24によりポンプ28を制御することにより行う。
このときの充填圧は、10kPa〜2MPaの範囲とす
ることが好ましい。
Next, the operation of the fuel reformer 51 will be described focusing on the operation of the sub-evaporator 56. The mixed liquid is supplied from the mixed liquid tank 5 to the pump 28 and the check valves 74 and 7.
5 and 76, the respective sub-evaporators 7A, 7B and 7 of the sub-evaporator 6
Fill each mixed liquid chamber of C. The filling pressure of the mixture is controlled by controlling the pump 28 by the pressure control unit 24.
The filling pressure at this time is preferably in the range of 10 kPa to 2 MPa.

【0057】同時に、蒸発器3から排出された燃焼ガス
を、加熱導入管56Aを経て副蒸発器56の加熱通路を
通過させる。燃焼ガスが加熱通路を通過する際に、蓄熱
材との間で熱交換が行われて蓄熱材が加熱される。そし
て、蓄熱材と混合液室に充填された混合液との間で熱交
換が行われることにより混合液が加熱されて、混合液が
加熱加圧状態となる。このときの混合液の温度は、13
0〜230℃の範囲であることが好ましく、混合液の圧
力は、10kPa〜2MPaの範囲であることが好まし
い。
At the same time, the combustion gas discharged from the evaporator 3 is passed through the heating passage of the sub-evaporator 56 via the heating introduction pipe 56A. When the combustion gas passes through the heating passage, heat exchange is performed with the heat storage material to heat the heat storage material. Then, heat exchange is performed between the heat storage material and the mixed liquid filled in the mixed liquid chamber, whereby the mixed liquid is heated, and the mixed liquid is heated and pressurized. At this time, the temperature of the mixture was 13
The pressure is preferably in the range of 0 to 230 ° C, and the pressure of the mixed solution is preferably in the range of 10 kPa to 2 MPa.

【0058】負荷量の変動により改質ガス生成量の増加
要求があったときには、制御装置61の調整部62にそ
の要求信号が入力される。この要求信号には、負荷の大
きさによって、「1」、「2」、「3」のいずれかの要
求値が具備されている。ここでは、負荷の大きさが大き
いほど要求値が大きくなるように設定されている。調整
部62は入力された要求信号に基づいて、要求値が例え
ば「1」の場合は、制御弁71のみを「開」の状態と
し、要求値が「2」の場合は、2つの制御弁71、72
を「開」の状態とし、要求値が「3」の場合は、全ての
制御弁71、72、73を「開」の状態とするように、
各制御弁71、72、73に対して動作信号を送る。
When there is a request to increase the amount of reformed gas generated due to a change in the load, a request signal is input to the adjusting unit 62 of the control device 61. The request signal has one of the request values “1”, “2”, and “3” depending on the magnitude of the load. Here, the required value is set to increase as the magnitude of the load increases. Based on the input request signal, the adjusting unit 62 sets only the control valve 71 to the “open” state when the request value is “1”, for example, and sets the two control valves when the request value is “2”. 71, 72
Is set to the "open" state, and when the required value is "3", all the control valves 71, 72, 73 are set to the "open" state.
An operation signal is sent to each of the control valves 71, 72, 73.

【0059】これにより、各副蒸発部7A、7B、7C
に加熱加圧状態で貯留されていた混合液の一部若しくは
全部が、補助蒸気導出管56E、56F、56Gにおい
て減圧蒸発されて補助燃料蒸気となり、この補助燃料蒸
気が蒸発器3に供給される。補助燃料蒸気が各副蒸発部
7A、7B、7Cから補助蒸気導出管56E、56F、
56Gに供給されると、混合液の圧力が急激に低下する
ために混合液が減圧蒸発されて補助燃料蒸気となる。こ
の補助燃料蒸気が蒸発器3において再加熱され、新たな
燃料ガスが生成する。
Thus, each of the sub-evaporators 7A, 7B, 7C
A part or the whole of the mixed liquid stored in the heated and pressurized state is evaporated under reduced pressure in the auxiliary vapor outlet pipes 56E, 56F, 56G to become auxiliary fuel vapor, and this auxiliary fuel vapor is supplied to the evaporator 3. . Auxiliary fuel vapor flows from each of the sub-evaporators 7A, 7B, 7C to auxiliary vapor outlet pipes 56E, 56F,
When supplied to 56G, the pressure of the mixed liquid drops rapidly, so that the mixed liquid is evaporated under reduced pressure to become auxiliary fuel vapor. This auxiliary fuel vapor is reheated in the evaporator 3 to generate new fuel gas.

【0060】このようにして、蒸発器3において通常に
生成される燃料ガスに加えて、副蒸発器56から蒸発器
3に供給された補助燃料蒸気により燃料ガスが生成する
ので、燃料ガスの量を、制御装置61に増加信号が入力
される以前よりも一時的に増加させることが可能とな
り、これにより改質ガスの生成量を一時的に増加するこ
とができる。これにより、負荷装置12に大きな負荷が
加わったときに、直ちに燃料電池11の発電量を増加さ
せることが可能となって、燃料改質装置51の負荷応答
性を高くすることができる。従って、本発明の燃料改質
装置51を燃料電池システムに採用した場合は、従来の
燃料電池システムのように、電力のバッファである大容
量の2次電池を備える必要が無く、燃料電池システムを
小型化することができる。
As described above, in addition to the fuel gas normally generated in the evaporator 3, the fuel gas is generated by the auxiliary fuel vapor supplied from the sub-evaporator 56 to the evaporator 3. Can be temporarily increased as compared to before the increase signal is input to the control device 61, whereby the generation amount of the reformed gas can be temporarily increased. Thus, when a large load is applied to the load device 12, the power generation amount of the fuel cell 11 can be immediately increased, and the load responsiveness of the fuel reforming device 51 can be improved. Therefore, when the fuel reforming apparatus 51 of the present invention is used in a fuel cell system, unlike the conventional fuel cell system, it is not necessary to provide a large-capacity secondary battery serving as an electric power buffer. The size can be reduced.

【0061】特に、上記の燃料改質装置51では、要求
される改質ガスの量に応じて、制御弁74、75、76
の一部若しくは全部を開かせることにより補助燃料蒸気
を蒸発器3に供給するので、新たに追加する補助燃料蒸
気の量を、作動させる制御弁の数により調整することが
可能となり、これにより改質ガスの要求量に応じた量の
燃料ガスを生成することができる。
In particular, in the above-described fuel reforming apparatus 51, the control valves 74, 75, 76 correspond to the required amount of reformed gas.
The auxiliary fuel vapor is supplied to the evaporator 3 by opening a part or all of the auxiliary fuel vapor, so that the amount of newly added auxiliary fuel vapor can be adjusted by the number of control valves to be operated. It is possible to generate an amount of fuel gas according to the required amount of the quality gas.

【0062】また、蓄熱材を介して燃焼ガスと混合液と
が熱交換することにより、混合液を燃焼ガスの熱によっ
て効率的に加熱することが可能となる。更に燃焼ガス
は、蒸発器3に導入されて水と燃料を蒸発させた後に、
副蒸発部7A、7B、7Cに導入されるので、加熱媒体
を副蒸発部7A、7B、7Cで再利用することができ、
燃料改質装置51の熱効率を向上させることができる。
Further, by performing heat exchange between the combustion gas and the mixed liquid via the heat storage material, the mixed liquid can be efficiently heated by the heat of the combustion gas. Further, the combustion gas is introduced into the evaporator 3 to evaporate water and fuel,
Since the heating medium is introduced into the sub-evaporators 7A, 7B and 7C, the heating medium can be reused in the sub-evaporators 7A, 7B and 7C,
The thermal efficiency of the fuel reformer 51 can be improved.

【0063】また、蒸発器3は、補助燃料蒸気を加熱す
るように構成されているので、副蒸発器56から供給さ
れた混合液は、減圧蒸発されると同時に蒸発器3によっ
て加熱され、高温の燃料焼ガスとすることができ、燃料
改質装置51の熱効率を向上させることができる。
Since the evaporator 3 is configured to heat the auxiliary fuel vapor, the mixed liquid supplied from the sub-evaporator 56 is heated by the evaporator 3 at the same time when the mixed liquid supplied from the sub-evaporator 56 is evaporated under reduced pressure. And the thermal efficiency of the fuel reformer 51 can be improved.

【0064】また、副蒸発器56内部の蓄熱材の温度が
蓄熱上限温度を超えると、制御装置61の温度制御部2
3から制御弁71、72、73の一部若しくは全部に対
して動作信号が送られ、制御弁71、72、73の一部
若しくは全部が「開」の状態になる。これにより、各副
蒸発部7A、7B、7Cに加熱加圧状態で貯留されてい
た混合液の一部若しくは全部が、蒸発器3に噴き出され
ると共に、混合液の減圧蒸発によって蓄熱材が冷却され
て、副蒸発器56の温度が蓄熱上限温度より低くなっ
て、蓄熱材の過度な温度上昇を防止することが可能とな
り、副蒸発器56の過度な温度上昇を防止できる。この
ような状態は、燃料電池の高負荷運転時に発生しやす
く、副蒸発器56の過度な温度上昇が起きた場合に、蒸
発器3に直接供給される燃料の量を、副蒸発器56から
供給される補助燃料蒸気量より減じた値とすることがで
きる。
When the temperature of the heat storage material inside the sub-evaporator 56 exceeds the heat storage upper limit temperature, the temperature control unit 2 of the control device 61
An operation signal is sent from 3 to a part or all of the control valves 71, 72, 73, and a part or all of the control valves 71, 72, 73 is in an "open" state. As a result, part or all of the mixed liquid stored in each of the sub-evaporators 7A, 7B, 7C in a heated and pressurized state is jetted to the evaporator 3, and the heat storage material is cooled by the reduced-pressure evaporation of the mixed liquid Then, the temperature of the sub-evaporator 56 becomes lower than the heat storage upper limit temperature, so that an excessive temperature rise of the heat storage material can be prevented, and an excessive temperature rise of the sub-evaporator 56 can be prevented. Such a state is likely to occur during a high-load operation of the fuel cell, and when an excessive temperature rise of the sub-evaporator 56 occurs, the amount of fuel directly supplied to the evaporator 3 is reduced from the sub-evaporator 56. It may be a value that is smaller than the supplied auxiliary fuel vapor amount.

【0065】ところで、改質ガスの供給量の増加の要求
時期はランダムである場合が多く、そのため混合液が副
蒸発部7A、7B、7Cに貯留される貯留時間は必ずし
も一定ではなく、従って、蓄熱材の温度が常に変動する
ことになる。また、要求信号が入力されたときに動作す
る副蒸発部の数は、動作信号の要求値によって変わるの
で、これによっても蓄熱材の温度が常に変動することに
なる。
By the way, the request time for the increase in the supply amount of the reformed gas is often random, and therefore, the storage time in which the mixed liquid is stored in the sub-evaporators 7A, 7B, 7C is not always constant, and therefore, The temperature of the heat storage material will always fluctuate. In addition, the number of sub-evaporation units that operate when the request signal is input changes depending on the request value of the operation signal, so that the temperature of the heat storage material also constantly changes.

【0066】この状態で常に一定量の混合液を各副蒸発
部7A、7B、7Cに充填するには、蓄熱材の温度によ
って混合液の充填圧を変更する必要がある。この燃料改
質装置51では、新たな混合液を副蒸発部7A、7B、
7Cに供給する際には、蓄熱材の温度によって、ポンプ
28を制御してポンプ28より下流側の混合液導入管7
4、75、76の圧力を調整する。例えば、蓄熱材の温
度が高いときは混合液導入管74、75、76の圧力を
高くし、蓄熱材の温度が低いときは混合液導入管74、
75、76の圧力を低くする。このようにすることで、
各副蒸発部7A、7B、7Cに充填する混合液の量を、
蓄熱材の温度に係わらず常に一定にすることができる。
In this state, in order to always fill the sub-evaporation sections 7A, 7B, 7C with a fixed amount of the liquid mixture, it is necessary to change the filling pressure of the liquid mixture depending on the temperature of the heat storage material. In the fuel reformer 51, the new mixed liquid is supplied to the sub-evaporators 7A, 7B,
7C, the pump 28 is controlled according to the temperature of the heat storage material, and the mixed liquid introduction pipe 7 downstream of the pump 28 is controlled.
4. Adjust the pressure at 75, 76. For example, when the temperature of the heat storage material is high, the pressure of the mixed liquid introduction pipes 74, 75, 76 is increased, and when the temperature of the heat storage material is low, the mixed liquid introduction pipe 74,
The pressure at 75 and 76 is reduced. By doing this,
The amount of the mixed liquid filled in each of the sub-evaporation sections 7A, 7B, 7C is
It can be kept constant regardless of the temperature of the heat storage material.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の燃料電池
用燃料改質装置は、混合液を加熱加圧状態で貯留する副
蒸発器と、改質ガス生成量の増加要求に応じて、前記の
混合液を補助燃料蒸気として前記蒸発器に供給させる制
御手段とを備えているので、改質ガス生成量の増加要求
があったときに、副蒸発器から燃料ガスを追加して供給
することになり、改質ガスの生成量を増加させることが
可能となり、燃料電池の負荷量の変動に対する応答性を
高くすることができる。従って、本発明の燃料改質装置
を燃料電池システムに採用した場合は、従来の燃料電池
システムのように、電力のバッファである大容量の2次
電池を備える必要が無く、燃料電池システムを小型化す
ることができる。
As described above, the fuel reformer for a fuel cell according to the present invention has a sub-evaporator for storing a mixed solution in a heated and pressurized state and a demand for increasing the amount of reformed gas generated. Control means for supplying the mixed liquid to the evaporator as auxiliary fuel vapor, so that when there is a request to increase the amount of reformed gas generated, additional fuel gas is supplied from the sub-evaporator As a result, the amount of reformed gas generated can be increased, and the responsiveness to a change in the load of the fuel cell can be increased. Therefore, when the fuel reforming apparatus of the present invention is used in a fuel cell system, unlike the conventional fuel cell system, it is not necessary to provide a large-capacity secondary battery serving as an electric power buffer, and the fuel cell system can be reduced in size. Can be

【0068】また、本発明の燃料電池用燃料改質装置
は、加熱媒体を生成する燃焼器が備えられ、加熱媒体が
前記蒸発器を経て前記副蒸発器に導入されるように構成
されているので、加熱媒体を副蒸発器で再利用すること
ができ、燃料改質装置の熱効率を向上させることができ
る。
Further, the fuel reformer for a fuel cell of the present invention is provided with a combustor for generating a heating medium, and the heating medium is introduced into the sub-evaporator via the evaporator. Therefore, the heating medium can be reused in the sub-evaporator, and the thermal efficiency of the fuel reformer can be improved.

【0069】また、前記蒸発器は、補助燃料蒸気を加熱
するように構成されているので、副蒸発器から供給され
た補助燃料蒸気を、高温の燃料ガスとすることができ、
燃料改質装置の熱効率を向上させることができる。
Further, since the evaporator is configured to heat the auxiliary fuel vapor, the auxiliary fuel vapor supplied from the sub-evaporator can be used as high-temperature fuel gas.
The thermal efficiency of the fuel reformer can be improved.

【0070】また、前記制御手段は、加圧器と、副蒸発
器内部の温度に基づいて、前記加圧器を制御する圧力制
御部とを備えており、副蒸発器内部の温度に応じて、加
圧器より下流側の混合液導入通路内の圧力を調整するこ
とによって混合液室内の圧力を調整することができ、副
蒸発器内部の温度が変化しても、副蒸発器への混合液の
供給量を常に一定にすることができる。
Further, the control means includes a pressurizer and a pressure controller for controlling the pressurizer based on the temperature inside the sub-evaporator. The pressure in the mixed liquid chamber can be adjusted by adjusting the pressure in the mixed liquid introduction passage downstream of the pressurizer, so that the mixed liquid can be supplied to the sub-evaporator even if the temperature inside the sub-evaporator changes. The amount can always be constant.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の第1の実施形態である燃料電池用燃
料改質装置の構成を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a configuration of a fuel reformer for a fuel cell according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1に示す燃料改質装置の副蒸発器の正面断
面図である。
FIG. 2 is a front sectional view of a sub-evaporator of the fuel reformer shown in FIG.

【図3】 図1に示す燃料改質装置の副蒸発器の上面断
面図である。
FIG. 3 is a top sectional view of a sub-evaporator of the fuel reformer shown in FIG.

【図4】 図1に示す燃料改質装置の副蒸発器の側面断
面図である。
FIG. 4 is a side sectional view of a sub-evaporator of the fuel reformer shown in FIG.

【図5】 本発明の第2の実施形態である燃料電池用燃
料改質装置の構成を示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram illustrating a configuration of a fuel reformer for a fuel cell according to a second embodiment of the present invention.

【図6】 図5に示す燃料改質装置の副蒸発器の正面断
面図である。
FIG. 6 is a front sectional view of a sub-evaporator of the fuel reformer shown in FIG.

【図7】 従来の燃料電池用燃料改質装置を具備する燃
料電池システムの構成を示す構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a configuration of a fuel cell system including a conventional fuel cell fuel reformer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、51…燃料電池用燃料改質装置、2…燃焼器、3…
蒸発器、4…改質器、6、56…副蒸発器、7、7A、
7B、7C…副蒸発部、11…燃料電池、12…負荷装
置、22、62…調整部(制御手段)、23…温度制御
部(制御手段)、24…圧力制御部(制御手段)、2
5、71、72、73…制御弁(制御手段)、26、7
4、75、76…チェックバルブ(逆止弁)、27…温
度計(温度検出器(制御手段))、28…ポンプ(加圧
器(制御手段))、31…加熱通路、32…蓄熱室、3
3…混合液室、33F、56B、56C、56D…混合
液導入管(混合液導入通路)
1, 51: fuel reformer for fuel cell, 2: combustor, 3 ...
Evaporator, 4 ... reformer, 6, 56 ... sub-evaporator, 7, 7A,
7B, 7C: sub-evaporation unit, 11: fuel cell, 12: load device, 22, 62: adjustment unit (control unit), 23: temperature control unit (control unit), 24: pressure control unit (control unit), 2
5, 71, 72, 73 ... control valve (control means), 26, 7
4, 75, 76: check valve (check valve), 27: thermometer (temperature detector (control means)), 28: pump (pressurizer (control means)), 31: heating passage, 32: heat storage chamber, 3
3: mixed liquid chamber, 33F, 56B, 56C, 56D: mixed liquid introduction pipe (mixed liquid introduction passage)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅野 裕次 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 立原 隆宏 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 Fターム(参考) 5H027 AA06 BA01 KK05 KK41 MM09 MM16  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yuji Asano 1-4-1 Chuo, Wako-shi, Saitama Prefecture Inside Honda R & D Co., Ltd. (72) Takahiro Tachihara 1-4-1 Chuo, Wako-shi, Saitama F-term in Honda R & D Co., Ltd. (reference) 5H027 AA06 BA01 KK05 KK41 MM09 MM16

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水及び燃料を蒸発させて燃料ガスを生成
する蒸発器と、前記燃料ガスを改質して水素を含む改質
ガスを生成する改質器とを具備してなる燃料電池用燃料
改質装置であって、 水及び燃料の混合液を加熱加圧状態で貯留する副蒸発器
と、 前記改質ガス生成量の増加要求に応じて、前記加熱加圧
状態の混合液を減圧蒸発させて生成した補助燃料蒸気を
前記蒸発器に供給させる制御手段とを備えてなることを
特徴とする燃料電池用燃料改質装置。
1. A fuel cell comprising: an evaporator for evaporating water and fuel to generate a fuel gas; and a reformer for reforming the fuel gas to generate a reformed gas containing hydrogen. A fuel reformer, comprising: a sub-evaporator for storing a mixed liquid of water and fuel in a heated and pressurized state; Control means for supplying auxiliary fuel vapor generated by evaporation to the evaporator, wherein the fuel reformer for a fuel cell is provided.
【請求項2】 前記蒸発器には加熱媒体を生成する燃焼
器が備えられ、前記加熱媒体が前記蒸発器を経て前記副
蒸発器に導入されるように構成されたことを特徴とする
請求項1に記載の燃料電池用の燃料改質装置。
2. The evaporator is provided with a combustor for generating a heating medium, and the heating medium is configured to be introduced into the sub-evaporator via the evaporator. 2. The fuel reformer for a fuel cell according to claim 1.
【請求項3】 前記蒸発器は、前記副蒸発器から供給さ
れた前記補助燃料蒸気を加熱するように構成されたこと
を特徴とする請求項1に記載の燃料電池用の燃料改質装
置。
3. The fuel reformer for a fuel cell according to claim 1, wherein the evaporator is configured to heat the auxiliary fuel vapor supplied from the sub-evaporator.
【請求項4】 前記副蒸発器の入口側に、混合液導入通
路が設けられると共に該混合液導入通路の途中に逆止弁
が設けられ、 前記制御手段は、前記混合液導入通路に設けられて前記
逆止弁より上流側に位置する加圧器と、 前記副蒸発器内部の温度に基づいて、前記加圧器を制御
して前記混合液導入通路内の圧力を調整する圧力制御部
とを備えることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池
用燃料改質装置。
4. A mixed liquid introduction passage is provided on the inlet side of the sub-evaporator, a check valve is provided in the middle of the mixed liquid introduction passage, and the control means is provided in the mixed liquid introduction passage. And a pressure control unit that controls the pressurizer based on the temperature inside the sub-evaporator to adjust the pressure in the mixed liquid introduction passage based on the temperature inside the sub-evaporator. The fuel reformer for a fuel cell according to claim 1, wherein:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6887603B2 (en) 2001-05-15 2005-05-03 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Raw fuel vaporizing apparatus, method of vaporizing raw fuel, and fuel cell system equipped with raw fuel vaporizing apparatus
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