JP2014058426A

JP2014058426A - Hydrogen generator and fuel cell system

Info

Publication number: JP2014058426A
Application number: JP2012205269A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Kokubu; 洋文國分; Yoshihisa Tamura; 佳央田村; Akihisa Yoshimura; 晃久吉村; Kouichi Kusumura; 浩一楠村; Akinari Nakamura; 彰成中村
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2014-04-03

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrogen generator capable, by preventing the back flow of condensation water into the hydrogen generator after the shut-down of the hydrogen generator, of inhibiting performance degradations of a desulfurizing agent and a hydrogen generator catalyst.SOLUTION: The provided hydrogen generator 1 includes a desulfurizer 2, a modifying reaction vessel 3, a raw ingredient gas path 7, an exhaust gas path 8, a recycled gas path 10, a condensation water tank 14, a condensation water path 13, a raw ingredient gas valve 18, a desulfurizer inlet valve 19, an exhaust gas valve 20, a recycled gas valve 21, and a second valve configured on the upstream side of a second branching unit on the recycled gas path, whereas the condensation water path 13 is configured so as to position, along the vertical direction, the second branching unit at a height equal to or greater than the upper plane of the condensation water tank and the lowermost portion of the recycled gas path 10 at a level below the upper plane of the condensation water tank 14.

Description

本発明は、炭化水素等を原燃料として改質し、ＣＯ濃度が低い水素を多く含む燃料ガスを製造する水素生成装置に関するものである。 The present invention relates to a hydrogen generator for reforming hydrocarbons or the like as raw fuel to produce a fuel gas containing a large amount of hydrogen having a low CO concentration.

燃料電池は水素を多く含む水素含有ガスと酸素を含む酸化剤ガスとの電気化学的反応により発電して水と熱を発生する装置である。一般的に、燃料電池は水素含有ガスを燃料に発電するが、その水素含有ガスは一般的なインフラとして整備されていない。そこで、例えば都市ガス、ＬＰＧ等の既存インフラから得られる原料ガスをもとに水素含有ガスを生成させる水素生成装置を併設する構成がとられ、原料ガスからの水素含有ガスを生成するには、触媒を用いた反応系で進行させることが多い。しかしながら、原料ガス中には、例えば、都市ガスに添加されている硫黄系付臭成分、あるいは原料ガスの種類によっては、原料ガス由来の硫黄含有成分が含まれている。反応に用いる触媒、特に原料ガスを改質させる改質触媒は、それら硫黄により被毒し触媒活性が低下する。従って、長期運転を想定した場合、原料ガス中硫黄成分を予め除去する必要がある。そこで、原料ガス中の硫黄成分を吸着剤で除去する常温吸着脱硫方法、あるいは原料に水素を添加するとともに硫黄成分を水素化させ硫黄成分吸収剤で除去する水添脱硫方法が一般的に用いられている。 A fuel cell is a device that generates water and heat by generating electricity through an electrochemical reaction between a hydrogen-containing gas containing a large amount of hydrogen and an oxidant gas containing oxygen. In general, a fuel cell generates power from a hydrogen-containing gas, but the hydrogen-containing gas is not maintained as a general infrastructure. Therefore, for example, a configuration in which a hydrogen generation device that generates a hydrogen-containing gas based on a source gas obtained from existing infrastructure such as city gas and LPG is taken, and in order to generate a hydrogen-containing gas from the source gas, In many cases, the reaction proceeds in a reaction system using a catalyst. However, the source gas contains, for example, a sulfur-based odorous component added to the city gas or a sulfur-containing component derived from the source gas depending on the type of the source gas. Catalysts used in the reaction, particularly reforming catalysts for reforming the raw material gas, are poisoned by the sulfur and the catalytic activity is reduced. Therefore, when long-term operation is assumed, it is necessary to remove the sulfur component in the raw material gas in advance. Therefore, a room temperature adsorptive desulfurization method in which sulfur components in the raw material gas are removed with an adsorbent, or a hydrodesulfurization method in which hydrogen is added to the raw material and the sulfur components are hydrogenated and removed with a sulfur component absorbent are generally used. ing.

水添脱硫方法により原料ガスを脱硫する水素生成装置として、図４の構成で表されるものがある（例えば、特許文献１参照）。 As a hydrogen generator for desulfurizing a source gas by a hydrodesulfurization method, there is one represented by the configuration of FIG. 4 (see, for example, Patent Document 1).

図４に示すように、原料ガスに水素を添加する水添脱硫方法の水素生成装置１０１として、水添脱硫方法の脱硫器１０２と、原料ガスを改質して水素を多く含む水素含有ガスに変換する改質反応器１０３と、改質反応器１０３により生成した水素含有ガスからＣＯを除去するＣＯ変成器１０４と、ＣＯ変成器１０４によりＣＯを除去した水素含有ガス中に少量含まれるＣＯを空気で選択的に酸化してＣＯ２に変換させるＣＯ選択酸化器１０５と、ＣＯ変成器１０４とＣＯ選択酸化器１０５との間でかつ空気の注入口よりも上流側から改質反応済の水素含有ガスの少なくとも一部のガスを取り出して水蒸気を凝縮分離する水蒸気凝縮分離手段１１２と、水蒸気凝縮分離手段１１２で水蒸気が凝縮分離された水素含有ガスを脱硫器１０２に供給するリサイクルガス経路１１０と、凝縮分離された凝縮水を排出する凝縮水経路１１３で構成されているものがある。 As shown in FIG. 4, as a hydrogen generator 101 of a hydrodesulfurization method for adding hydrogen to a raw material gas, a desulfurizer 102 of a hydrodesulfurization method and a hydrogen-containing gas containing a large amount of hydrogen by reforming the raw material gas. A reforming reactor 103 for conversion, a CO converter 104 for removing CO from the hydrogen-containing gas produced by the reforming reactor 103, and a small amount of CO contained in the hydrogen-containing gas from which CO has been removed by the CO converter 104 CO selective oxidizer 105 that selectively oxidizes with air to convert to CO2, and hydrogen that has undergone reforming reaction between the CO converter 104 and the CO selective oxidizer 105 and from the upstream side of the air inlet A steam condensing / separating means 112 that extracts at least a part of the gas and condenses and separates the water vapor, and supplies a hydrogen-containing gas obtained by condensing and separating the water vapor by the water vapor condensing / separating means 112 to the desulfurizer The recycle gas path 110, there is what is configured in the condensed water passage 113 for discharging the condensed separated condensed water.

一方で、従来の一般的な水素生成装置を使用する燃料電池システムとして、図５の構成で表されるものがある。 On the other hand, as a fuel cell system using a conventional general hydrogen generator, there is one represented by the configuration of FIG.

図５に示すように、水素生成装置２０１を使用する燃料電池システム２２２として、燃料極及び空気極を有する燃料電池２３３と、都市ガス、ＬＰＧ等の既存インフラ中の硫黄成分を除去する脱硫器２０２と、原料ガスを改質して水素を多く含む水素含有ガスに変換する改質反応器２０３と、改質反応器を加熱するためのバーナ２０６と、原料ガスの供給を通流／遮断する電磁弁２１８と、改質反応器２０３と燃料電池２３３との間に水素含有ガスの通流／遮断するための電磁弁２２０ａと、燃料電池２３３とバーナ２０６との間に燃料電池２３３にて反応に利用されなかった水素含有ガスの通流／遮断するための電磁弁２２０ｂと、改質反応器２０３で生成された水素含有ガスを燃料電池２３３に供給することなくバーナ２０６に供給する経路に電磁弁２２０ｃとが設けられているものがある（例えば、特許文献２参照）。 As shown in FIG. 5, as a fuel cell system 222 using a hydrogen generator 201, a fuel cell 233 having a fuel electrode and an air electrode, and a desulfurizer 202 that removes sulfur components in existing infrastructure such as city gas and LPG. A reforming reactor 203 for reforming the source gas to convert it to a hydrogen-containing gas containing a large amount of hydrogen, a burner 206 for heating the reforming reactor, and an electromagnetic for flowing / blocking the supply of the source gas Reaction is performed in the fuel cell 233 between the fuel cell 233 and the electromagnetic valve 220a between the valve 218, the reforming reactor 203 and the fuel cell 233, and between the fuel cell 233 and the burner 206. An electromagnetic valve 220b for passing / blocking unused hydrogen-containing gas and a hydrogen-containing gas generated in the reforming reactor 203 are supplied to the burner 206 without being supplied to the fuel cell 233. There is one and the solenoid valve 220c is provided in the road (for example, see Patent Document 2).

特許第４４９３２５７号公報Japanese Patent No. 4493257 特開２００９−１７６７４８号公報JP 2009-176748 A

特許文献１の水素生成装置１０１において、水蒸気凝縮分離手段１１２から排出した凝縮水は水封構造により排出水量を管理するように構成することが好ましい。 In the hydrogen generator 101 of Patent Document 1, it is preferable that the condensed water discharged from the water vapor condensing / separating means 112 is configured to manage the amount of discharged water by a water seal structure.

しかしながら、特許文献１水素生成装置１０１と特許文献２の水素生成装置２０１を組み合わせることで、電磁弁２１８から電磁弁２２０ａ〜ｃの間の脱硫器１０２と改質反応器１０３とＣＯ変成器１０４とＣＯ選択酸化器１０５を含む経路は閉鎖経路となり、脱硫器１０２および改質反応器１０３の温度低下に伴い、圧力が低下する。水蒸気凝縮分離手段１１２で排出した凝縮水を水封すると、凝縮水が閉鎖経路に逆流して吸上げ、脱硫剤や水素生成装置１０１の触媒が劣化する恐れがあることが分かった。 However, by combining the hydrogen generator 101 of Patent Document 1 and the hydrogen generator 201 of Patent Document 2, the desulfurizer 102, the reforming reactor 103, and the CO converter 104 between the electromagnetic valves 218 and 220a-c The path including the CO selective oxidizer 105 becomes a closed path, and the pressure decreases as the temperature of the desulfurizer 102 and the reforming reactor 103 decreases. It was found that when the condensed water discharged by the steam condensing / separating means 112 is sealed, the condensed water flows back to the closed path and sucks up, and the desulfurization agent and the catalyst of the hydrogen generator 101 may be deteriorated.

そこで本発明は、従来の課題を解決するもので、水素生成装置１０１の運転停止後に、凝縮水の水素生成装置１０１への逆流を防止して、脱硫器１０２や改質反応器１０３の性能劣化を抑制することができる水素生成装置１０１を提供することである。 Therefore, the present invention solves the conventional problem, and prevents the reverse flow of condensed water to the hydrogen generator 101 after the operation of the hydrogen generator 101 is stopped, thereby degrading the performance of the desulfurizer 102 and the reforming reactor 103. It is providing the hydrogen generator 101 which can suppress this.

前記従来の課題を達成するために、本発明の水素生成装置は、原料ガスに含まれる硫黄化合物の濃度を低減する脱硫器と、脱硫器から排出された原料ガスを改質して水素含有ガスを生成する改質反応器と、脱硫器に原料ガスを供給する原料ガス経路と、水素含有ガスを排出する排出ガス経路と、排出ガス経路の途中の第１分岐部から水素含有ガスの一部を分岐して脱硫器に供給する原料ガスに混合するリサイクルガス経路と、改質反応器から排出される水素含有ガス中に含まれる水蒸気を凝縮した凝縮水と前記水素含有ガスと共に排出される水分、及び、水素含有ガスを燃焼したガス中に含まれる水蒸気を凝縮した凝縮水と前記燃焼したガスと共に排出される水分のうちの少なくとも一方を貯める凝縮水タンクと、一端がリサイクルガス経路の途中の第２分岐部に接続され、他端が凝縮水タンクの接続部に接続され、リサイクルガス経路中の水蒸気が凝縮した凝縮水を排出する凝縮水経路と、原料ガス経路上に設けられ、原料ガスを連通／遮断する原料ガス弁と、前記リサイクルガス経路のうちの前記第２分岐部より下流側の部分、又は、原料ガス経路のうちのリサイクルガス経路との合流部より下流側の部分後に設けられた第１弁とリサイクルガス経路のうちの第２分岐部より上流側の部分、又は、排出ガス経路ののうちの第１分岐部より上流側の部分に設けられた第２弁と、を備え、凝縮水タンクは、第２分岐部への水位上昇を防止するように、その内部に凝縮水の水位の上限位置が予め設定されており、凝縮水経路は、鉛直方向において、凝縮水経路の最下部が上限位置以下の位置に配置され、かつ、第２分岐部が凝縮水タンクの上限位置より高い位置に配置され、凝縮水タンクと第２分岐部との間が水封されるように構成したものである。 In order to achieve the above-mentioned conventional problems, the hydrogen generator of the present invention includes a desulfurizer that reduces the concentration of sulfur compounds contained in the raw material gas, and a hydrogen-containing gas by reforming the raw material gas discharged from the desulfurizer. A reforming reactor for generating a gas, a raw material gas path for supplying a raw material gas to the desulfurizer, an exhaust gas path for discharging a hydrogen-containing gas, and a part of the hydrogen-containing gas from the first branch part in the middle of the exhaust gas path A recycle gas path for branching and mixing with the raw material gas supplied to the desulfurizer, condensed water obtained by condensing water vapor contained in the hydrogen-containing gas discharged from the reforming reactor, and water discharged together with the hydrogen-containing gas And a condensed water tank for storing at least one of condensed water condensed water vapor contained in the gas combusted with the hydrogen-containing gas and moisture discharged together with the burned gas, and one end of the recycle gas path Connected to the second branch part on the way, the other end is connected to the connection part of the condensed water tank, provided on the condensed water path for discharging condensed water condensed water vapor in the recycled gas path, and on the raw material gas path, A portion of the recycle gas path that communicates / blocks the recycle gas and a portion of the recycle gas path that is downstream of the second branch portion, or a portion of the recycle gas path that is downstream of the junction with the recycle gas path A second valve provided at a portion upstream of the second branch portion of the first valve and the recycle gas path provided later, or a portion upstream of the first branch portion of the exhaust gas path; The condensate water tank is preset with an upper limit position of the condensate water level so as to prevent the water level from rising to the second branch, and the condensate water path is condensed in the vertical direction. The bottom of the water path is below the upper limit position Is disposed at a position, and the second branch portion is located higher than the upper limit position of the condensed water tank, between the condensed water tank and the second prong is that configured to be water seal.

この構成により、水素生成装置の運転停止後に、第１弁と第２弁を設置し、遮断することにより、凝縮水が脱硫器の入口側又は改質反応器の出口側への侵入を防止できる。 With this configuration, after the operation of the hydrogen generator is stopped, the first valve and the second valve are installed and shut off, so that condensed water can be prevented from entering the desulfurizer inlet side or the reformer reactor outlet side. .

また、本発明の水素生成装置は、原料ガスに含まれる硫黄化合物の濃度を低減する脱硫器と、脱硫器から排出された原料ガスを改質して水素含有ガスを生成する改質反応器と、脱硫器に原料ガスを供給する原料ガス経路と、水素含有ガスを排出する排出ガス経路と、排出ガス経路の途中の第１分岐部から水素含有ガスの一部を分岐して脱硫器に供給する原料ガスに混合するリサイクルガス経路と、改質反応器から排出される水素含有ガス中に含まれる水蒸気を凝縮した凝縮水と前記水素含有ガスと共に排出される水分、及び、水素含
有ガスを燃焼したガス中に含まれる水蒸気を凝縮した凝縮水と前記燃焼したガスと共に排出される水分のうちの少なくとも一方を貯める凝縮水タンクと、一端がリサイクルガス経路の途中の第２分岐部に接続され、他端が凝縮水タンクの接続部に接続され、リサイクルガス経路中の水蒸気が凝縮した凝縮水を排出する凝縮水経路と、原料ガス経路上に設けられ、原料ガスを連通／遮断する原料ガス弁と、排出ガス経路の第１分岐部より下流側に設けられた排出ガス弁と、凝縮水経路に配置された第３弁とを備え、凝縮水タンクは、第２分岐部への水位上昇を防止するように、その内部に凝縮水の水位の上限位置が予め設定されており、凝縮水経路は、鉛直方向において、凝縮水経路の最下部が上限位置以下の位置に配置され、かつ、第２分岐部が凝縮水タンクの上限位置より高い位置に配置され、凝縮水タンクと第２分岐部との間が水封されるように構成したものである。 Further, the hydrogen generator of the present invention includes a desulfurizer that reduces the concentration of the sulfur compound contained in the raw material gas, and a reforming reactor that reforms the raw material gas discharged from the desulfurizer to generate a hydrogen-containing gas. , A source gas path for supplying source gas to the desulfurizer, an exhaust gas path for discharging the hydrogen-containing gas, and a part of the hydrogen-containing gas branched from the first branch part in the middle of the exhaust gas path to be supplied to the desulfurizer Recycled gas path mixed with raw material gas, condensed water condensed water vapor contained in hydrogen-containing gas discharged from the reforming reactor, moisture discharged together with the hydrogen-containing gas, and combustion of the hydrogen-containing gas A condensed water tank for storing at least one of condensed water obtained by condensing water vapor contained in the gas and moisture discharged together with the burned gas, and one end connected to the second branch portion in the middle of the recycle gas path. The other end is connected to the condensate tank connection, the condensate water path that discharges the condensed water condensed water vapor in the recycle gas path, and the source gas that is provided on the source gas path and communicates / blocks the source gas The condensate tank includes a valve, an exhaust gas valve provided on the downstream side of the first branch portion of the exhaust gas path, and a third valve disposed in the condensate path, and the condensed water tank rises in water level to the second branch section. The upper limit position of the condensate water level is set in advance in the interior, the condensate water path is arranged in the vertical direction, the lowest part of the condensate water path is located at a position below the upper limit position, and A 2nd branch part is arrange | positioned in a position higher than the upper limit position of a condensed water tank, and it is comprised so that a water seal may be carried out between a condensed water tank and a 2nd branch part.

この構成により、凝縮水経路に第３弁を設置して、遮断することにより、凝縮水が脱硫器の入口側又は改質反応器の出口側への侵入を防止できる。 With this configuration, by installing the third valve in the condensed water path and shutting it off, the condensed water can be prevented from entering the inlet side of the desulfurizer or the outlet side of the reforming reactor.

本発明の水素生成装置は、水素生成装置の運転停止後に、第１弁および第２弁を遮断して、凝縮水タンクに溜まった水の水素生成装置への侵入を防止することにより、脱硫器及び改質反応器の性能劣化を抑制できる。 The hydrogen generator of the present invention is a desulfurizer by shutting off the first valve and the second valve after the operation of the hydrogen generator is stopped to prevent the water accumulated in the condensed water tank from entering the hydrogen generator. And the performance degradation of the reforming reactor can be suppressed.

本発明の実施の形態１における水素生成装置の概略図Schematic of the hydrogen generator in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態２における燃料電池システムの概略図Schematic of the fuel cell system in Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施の形態３における燃料電池システムの概略図Schematic of the fuel cell system in Embodiment 3 of the present invention 従来の水素生成装置の概略図Schematic diagram of a conventional hydrogen generator 従来の燃料電池システムの概略図Schematic diagram of a conventional fuel cell system

第１の本発明は、本発明の水素生成装置は、原料ガスに含まれる硫黄化合物の濃度を低減する脱硫器と、脱硫器から排出された原料ガスを改質して水素含有ガスを生成する改質反応器と脱硫器に原料ガスを供給する原料ガス経路と、水素含有ガスを排出する排出ガス経路と、排出ガス経路の途中の第１分岐部から水素含有ガスの一部を分岐して脱硫器に供給する原料ガスに混合するリサイクルガス経路と、改質反応器から排出される水素含有ガス中に含まれる水蒸気を凝縮した凝縮水と前記水素含有ガスと共に排出される水分、及び、水素含有ガスを燃焼したガス中に含まれる水蒸気を凝縮した凝縮水と前記燃焼したガスと共に排出される水分のうちの少なくとも一方を貯める凝縮水タンクと、一端がリサイクルガス経路の途中の第２分岐部に接続され、他端が凝縮水タンクの接続部に接続され、リサイクルガス経路中の水分が凝縮した凝縮水を排出する凝縮水経路と、原料ガス経路上に設けられ、原料ガスを連通／遮断する原料ガス弁と、前記リサイクルガス経路のうちの前記第２分岐部より下流側の部分、又は、原料ガス経路のうちのリサイクルガス経路との合流部より下流側の部分後に設けられた第１弁とリサイクルガス経路のうちの第２分岐部より上流側の部分、又は、排出ガス経路ののうちの第１分岐部より上流側の部分に設けられた第２弁と、を備え、凝縮水タンクは、第２分岐部への水位上昇を防止するように、その内部に凝縮水の水位の上限位置が予め設定されており、凝縮水経路は、鉛直方向において、凝縮水経路の最下部が上限位置以下の位置に配置され、かつ、第２分岐部が凝縮水タンクの上限位置より高い位置に配置され、凝縮水タンクと第２分岐部との間が水封されるように構成したものである。 In the first aspect of the present invention, the hydrogen generator of the present invention generates a hydrogen-containing gas by reforming a desulfurizer that reduces the concentration of sulfur compounds contained in the raw material gas, and the raw material gas discharged from the desulfurizer. A part of the hydrogen-containing gas is branched from the source gas path for supplying the source gas to the reforming reactor and the desulfurizer, the exhaust gas path for discharging the hydrogen-containing gas, and the first branch part in the middle of the exhaust gas path. Recycle gas path mixed with raw material gas supplied to the desulfurizer, condensed water condensed with water vapor contained in the hydrogen-containing gas discharged from the reforming reactor, moisture discharged together with the hydrogen-containing gas, and hydrogen A condensed water tank for storing at least one of condensed water condensed water vapor contained in the gas combusting the contained gas and moisture discharged together with the burned gas, and a second branch portion at one end in the middle of the recycle gas path Connected, the other end is connected to the connection part of the condensed water tank, and is provided on the condensed water path for discharging condensed water in which the moisture in the recycled gas path is condensed, and on the source gas path, and communicates / blocks the source gas A first valve provided after a portion of the recycle gas path that is downstream of the second branch portion of the recycle gas path or a portion of the recycle gas path that is downstream of the junction with the recycle gas path of the recycle gas path. And a second valve provided in a part upstream of the second branch part in the recycle gas path or a part upstream of the first branch part in the exhaust gas path, and a condensed water tank The upper limit position of the water level of the condensed water is preset in the interior so as to prevent the water level from rising to the second branch part, and the condensate water path has an upper limit at the bottom of the condensate water path in the vertical direction. Placed at a position below the position , The second branch portion is located higher than the upper limit position of the condensed water tank, between the condensed water tank and the second prong is that configured to be water seal.

この構成により、第１弁と第２弁を設置して、遮断することにより、凝縮水が脱硫器の入口側又は改質反応器の出口側へ侵入することを防止でき、脱硫器及び改質反応器の性能劣化を抑制できる。 With this configuration, the first valve and the second valve are installed and shut off, so that condensed water can be prevented from entering the inlet side of the desulfurizer or the outlet side of the reforming reactor. The performance deterioration of the reactor can be suppressed.

第２の本発明は、特に、第１の本発明の第１弁は、開放又は閉止を制御部で指令できるように構成され、水素生成装置の電源遮断中は閉止するように構成する。 In the second aspect of the present invention, in particular, the first valve of the first aspect of the present invention is configured such that opening or closing can be commanded by the control unit, and is configured to be closed while the hydrogen generator is shut off.

この構成により、第１弁を停電時にも遮断することにより、凝縮水が脱硫器の入口側へ侵入することを防止でき、停電時にも脱硫器の性能劣化を抑制できる。 With this configuration, by shutting off the first valve even during a power failure, it is possible to prevent the condensed water from entering the inlet side of the desulfurizer, and it is possible to suppress performance degradation of the desulfurizer during a power failure.

第３の本発明は、特に、第１又は第２の本発明の第１弁は、閉止時に、第２分岐部から前記合流部へ向かう方向の流れを防止する機能を備えるように構成する。 In the third aspect of the present invention, in particular, the first valve of the first or second aspect of the present invention is configured to have a function of preventing a flow in a direction from the second branch portion to the merging portion when the valve is closed.

この構成により、リサイクルガス経路に備える第１弁が閉止中に、第２分岐部から合流部に向かう方向の流れを防止する機能を備えることにより、凝縮水が脱硫器の入口側へ侵入することを防止でき、脱硫器の性能劣化を抑制できる。 With this configuration, while the first valve provided in the recycle gas path is closed, the condensed water enters the inlet side of the desulfurizer by providing the function of preventing the flow in the direction from the second branch part to the joining part. It is possible to prevent the deterioration of the performance of the desulfurizer.

第４の本発明は、特に、第１〜第３の本発明の第２弁は、開放又は閉止を制御部で指令できるように構成され、水素生成装置の電源遮断中は閉止するように構成する。 In the fourth aspect of the present invention, in particular, the second valve of the first to third aspects of the present invention is configured so that it can be commanded to be opened or closed by the control unit, and is configured to be closed while the power of the hydrogen generator is shut off. To do.

この構成により、第２弁を停電時にも遮断することにより、凝縮水が改質反応器の出口側へ侵入することを防止でき、停電時にも改質反応器の性能劣化を抑制できる。 With this configuration, by shutting off the second valve even during a power failure, it is possible to prevent condensed water from entering the outlet side of the reforming reactor, and to suppress performance deterioration of the reforming reactor even during a power failure.

第５の本発明は、特に、第１〜第４の本発明の第２弁は、改質反応器の出口から第２分岐部へ向かう方向に対して逆向きの流れを防止する機能を備えるように構成する。 In the fifth aspect of the present invention, in particular, the second valves of the first to fourth aspects of the present invention have a function of preventing a reverse flow with respect to the direction from the outlet of the reforming reactor toward the second branch. Configure as follows.

この構成により、第２弁に閉止中に改質反応器の出口から第２分岐部へ向かう方向に対しての逆向きの流れを防止する機能を備えているため、凝縮水が改質反応器の出口側へ侵入することを防止でき、改質反応器の性能劣化を抑制できる。 With this configuration, the second valve has a function of preventing a reverse flow with respect to the direction from the outlet of the reforming reactor toward the second branch portion while the second valve is closed. Can be prevented from entering the outlet side of the reactor, and performance degradation of the reforming reactor can be suppressed.

第６の本発明は、原料ガスに含まれる硫黄化合物の濃度を低減する脱硫器と、脱硫器から排出された原料ガスを改質して水素含有ガスを生成する改質反応器と、脱硫器に原料ガスを供給する原料ガス経路と、水素含有ガスを排出する排出ガス経路と、排出ガス経路の途中の第１分岐部から水素含有ガスの一部を分岐して脱硫器に供給する原料ガスに混合するリサイクルガス経路と、改質反応器から排出される水素含有ガス中に含まれる水蒸気を凝縮した凝縮水と前記水素含有ガスと共に排出される水分、及び、水素含有ガスを燃焼したガス中に含まれる水蒸気を凝縮した凝縮水と前記燃焼したガスと共に排出される水分のうちの少なくとも一方を貯める凝縮水タンクと、一端がリサイクルガス経路の途中の第２分岐部に接続され、他端が凝縮水タンクの接続部に接続され、リサイクルガス経路中の水分が凝縮した凝縮水を排出する凝縮水経路と、原料ガス経路上に設けられ、原料ガスを連通／遮断する原料ガス弁と、排出ガス経路の第１分岐部より下流側に設けられた排出ガス弁と、凝縮水経路のうちの凝縮水タンクの上面より高い部分に配置された第３弁とを備え、凝縮水タンクは、第２分岐部への水位上昇を防止するように、その内部に凝縮水の水位の上限位置が予め設定されており、凝縮水経路は、鉛直方向において、凝縮水経路の最下部が上限位置以下の位置に配置され、かつ、第２分岐部が凝縮水タンクの上限位置より高い位置に配置され、凝縮水タンクと第２分岐部との間が水封されるように構成したものである。 A sixth aspect of the present invention is a desulfurizer that reduces the concentration of a sulfur compound contained in a raw material gas, a reforming reactor that reforms the raw material gas discharged from the desulfurizer to generate a hydrogen-containing gas, and a desulfurizer A raw material gas path for supplying raw material gas, an exhaust gas path for discharging hydrogen-containing gas, and a raw material gas for branching a part of the hydrogen-containing gas from the first branch part in the middle of the exhaust gas path and supplying it to the desulfurizer A recycle gas path to be mixed with water, condensed water obtained by condensing water vapor contained in the hydrogen-containing gas discharged from the reforming reactor, moisture discharged together with the hydrogen-containing gas, and gas combusting the hydrogen-containing gas. A condensed water tank for storing at least one of condensed water condensed water vapor and moisture discharged together with the burned gas, one end connected to a second branch part in the middle of the recycle gas path, and the other end Condensation A condensate water path that is connected to the tank connection and discharges condensed water condensed in the recycle gas path, a raw material gas valve that is provided on the raw material gas path and communicates / blocks the raw material gas, and an exhaust gas path The exhaust gas valve provided on the downstream side of the first branch portion of the first and second condensate water passages, and a third valve disposed in a portion of the condensate water path higher than the upper surface of the condensate water tank. The upper limit position of the water level of the condensed water is preset in the interior so as to prevent the water level from rising, and the bottom of the condensed water path is positioned below the upper limit position in the vertical direction. The second branch portion is disposed at a position higher than the upper limit position of the condensed water tank, and the space between the condensed water tank and the second branch portion is sealed.

この構成により、凝縮水経路に第３弁を１つ設置して、遮断することにより、凝縮水が脱硫器の入口側又は改質反応器の出口側へ侵入することを防止でき、脱硫器及び改質反応器の性能劣化を抑制できる。 With this configuration, by installing and shutting off one third valve in the condensed water path, the condensed water can be prevented from entering the inlet side of the desulfurizer or the outlet side of the reforming reactor. The performance deterioration of the reforming reactor can be suppressed.

第７の本発明は、特に、第６の本発明の第３弁は開放又は閉止を制御部で指令できるよ
うに構成され、水素生成装置の電源遮断中は閉止するように構成する。 In the seventh aspect of the present invention, in particular, the third valve of the sixth aspect of the present invention is configured so that the controller can command opening or closing, and is configured to be closed while the hydrogen generator is shut off.

この構成により、第３弁を停電時にも遮断することにより、凝縮水が脱硫器の入口側又は改質反応器の出口側へ侵入することを防止でき、停電時にも脱硫器及び改質反応器の性能劣化を抑制できる。 With this configuration, the third valve is shut off even at the time of a power failure, so that condensed water can be prevented from entering the inlet side of the desulfurizer or the outlet side of the reforming reactor. The performance degradation of can be suppressed.

第８の本発明は、特に、第６又は第７の本発明の第３弁は、第２分岐部から凝縮水タンクへ向かう方向に対して逆向きの流れを防止する機能を備えるように構成する。 In the eighth aspect of the invention, in particular, the third valve of the sixth or seventh aspect of the invention is configured to have a function of preventing a reverse flow with respect to the direction from the second branch portion toward the condensed water tank. To do.

この構成により、第１弁を逆向きの流れを防止する機能を備えることにより、凝縮水が脱硫器の入口側又は改質反応器の出口側へ侵入することを防止でき、脱硫器及び改質反応器の性能劣化を抑制できる。 With this configuration, the first valve has a function of preventing the reverse flow, so that condensed water can be prevented from entering the inlet side of the desulfurizer or the outlet side of the reforming reactor. The performance deterioration of the reactor can be suppressed.

第９の本発明は、特に、第１〜第８の本発明の水素生成装置と、水素含有ガス及び酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と備えることで、脱硫器、改質反応器だけでなく、燃料電池にも、凝縮水が流れることを防止でき、脱硫器、改質反応器及び燃料電池の性能劣化を抑制できる。 In particular, the ninth aspect of the present invention includes only the desulfurizer and the reforming reactor by including the hydrogen generators of the first to eighth aspects of the present invention and the fuel cell that generates power using the hydrogen-containing gas and the oxidant gas. In addition, it is possible to prevent the condensed water from flowing to the fuel cell, and to suppress the performance deterioration of the desulfurizer, the reforming reactor, and the fuel cell.

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における水素生成装置１の構成を示す概略図である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a hydrogen generator 1 according to Embodiment 1 of the present invention.

本実施の形態における水素生成装置１は、水添脱硫方法により原料ガスに含まれる硫黄化合物の濃度を低減する脱硫器２と、脱硫器２から排出された原料ガスを改質して水素を多く含む水素含有ガスに変換する改質反応器３と、改質反応器３により生成した水素含有ガスから大部分のＣＯを除去するＣＯ変成器４と、ＣＯ変成器４によりＣＯを除去した水素含有ガス中に少量含まれるＣＯを酸素で選択的に酸化してＣＯ２に変換させるＣＯ選択酸化器５と、改質反応器３を加熱するバーナ６と、原料ガスインフラ（図示せず）と、脱硫器２に原料ガスを供給する原料ガス経路７と、ＣＯ選択酸化器５から水素含有ガスを排出して燃焼器としてバーナ６とを繋ぐ排出ガス経路８と、バーナから燃焼排ガスを排出して大気開放された燃焼排ガス経路９と、ＣＯ選択酸化器５の下流から分岐して原料ガス経路７とを繋ぐリサイクルガス経路１０と、排出ガス経路８に設置された燃焼排ガス中の水分を分離する燃焼排ガス熱交換器１１と、リサイクルガス経路１０に設置された水素含有ガス中の水分を分離するリサイクルガス熱交換器１２と、リサイクルガス熱交換器１２により分離された凝縮水を排出する凝縮水経路１３とリサイクルガス経路１０の凝縮水とバーナ６から排出された燃焼排ガス中の結露水を溜める凝縮水タンク１４と、排出ガス経路８の途中からリサイクルガス経路１０とを分岐する第１分岐部１５と、リサイクルガス経路１０の途中から凝縮水経路１３を分岐する第２分岐部１６と、原料ガス経路７とリサイクルガス経路１０が合流する合流部１７と、原料ガス経路７上に原料ガスインフラから供給されたガスを連通／遮断する原料ガス弁１８と、原料ガス経路７上に配置され脱硫器２の入口側に設置された第１弁として脱硫器入口弁１９と、排出ガス経路８上のリサイクルガス経路１０との分岐後に配置され排出ガスを連通／遮断するための排出ガス弁２０と、リサイクルガス経路１０上の凝縮水経路１３との分岐前に配置されリサイクルガスを連通／遮断するための第２弁としてリサイクルガス弁２１が設けられている。また、凝縮水タンク１４には、排水口２２が設けられている。 The hydrogen generator 1 in the present embodiment includes a desulfurizer 2 that reduces the concentration of a sulfur compound contained in a raw material gas by a hydrodesulfurization method, and reforms the raw material gas discharged from the desulfurizer 2 to increase the amount of hydrogen. A reforming reactor 3 that converts to a hydrogen-containing gas, a CO converter 4 that removes most of the CO from the hydrogen-containing gas produced by the reforming reactor 3, and a hydrogen-containing gas that has CO removed by the CO converter 4 CO selective oxidizer 5 that selectively oxidizes CO contained in a small amount of gas with oxygen and converts it into CO2, burner 6 that heats reforming reactor 3, raw material gas infrastructure (not shown), desulfurization A source gas path 7 for supplying source gas to the furnace 2, an exhaust gas path 8 for discharging a hydrogen-containing gas from the CO selective oxidizer 5 to connect the burner 6 as a combustor, and an exhaust gas for discharging the combustion exhaust gas from the burner Open flue gas 9, a recycle gas path 10 that branches from the downstream side of the CO selective oxidizer 5 and connects the source gas path 7, and a flue gas heat exchanger 11 that separates moisture in the flue gas installed in the exhaust gas path 8 The recycle gas heat exchanger 12 that separates the water in the hydrogen-containing gas installed in the recycle gas path 10, the condensed water path 13 that discharges the condensed water separated by the recycle gas heat exchanger 12, and the recycle gas path 10 A condensed water tank 14 for accumulating condensed water in the combustion exhaust gas discharged from the burner 6, a first branch portion 15 for branching the recycle gas path 10 from the middle of the exhaust gas path 8, and the recycle gas path 10 A second branching section 16 that branches the condensed water path 13 from the middle of the gas, a merging section 17 where the source gas path 7 and the recycled gas path 10 merge, and a source gas path 7. A raw material gas valve 18 for communicating / interrupting the gas supplied from the raw material gas infrastructure, a desulfurizer inlet valve 19 as a first valve disposed on the inlet side of the desulfurizer 2 disposed on the raw material gas path 7, and a discharge An exhaust gas valve 20 that is disposed after branching with the recycle gas path 10 on the gas path 8 and that is disposed before branching of the condensed water path 13 on the recycle gas path 10 and the exhaust gas valve 20 for communicating / blocking the exhaust gas is disposed. A recycle gas valve 21 is provided as a second valve for communicating / blocking. The condensed water tank 14 is provided with a drain port 22.

なお、本実施の形態における構成部材としての脱硫器入口弁１９、リサイクルガス弁２１は、各々、第１弁、第２弁具体的一例である。 Note that the desulfurizer inlet valve 19 and the recycle gas valve 21 as constituent members in the present embodiment are specific examples of the first valve and the second valve, respectively.

都市ガス、ＬＰＧ等の既存インフラから得られる原料ガスをもとに水素含有ガスを生成させる水素生成装置を併設する構成がとられ、原料ガスからの水素含有ガスを生成するに
は、触媒を用いた反応系で進行させることが多い。しかしながら、原料ガス中には、例えば、都市ガスに添加されている硫黄系付臭成分、あるいは原料ガスの種類によっては、原料ガス由来の硫黄含有成分が含まれている。反応に用いる触媒、特に原料ガスを改質させる改質触媒は、それら硫黄により被毒し触媒活性が低下する。従って、長期運転を想定した場合、原料ガス中硫黄成分を予め除去する必要がある。そこで、原料ガス中の硫黄成分を吸着剤で除去する常温吸着脱硫方法、あるいは原料に水素を添加するとともに硫黄成分を水素化させ硫黄成分吸収剤で除去する水添脱硫方法が一般的に用いられている。 A hydrogen generator that generates hydrogen-containing gas based on source gas obtained from existing infrastructure such as city gas and LPG is used. A catalyst is used to generate hydrogen-containing gas from source gas. The reaction system often proceeds. However, the source gas contains, for example, a sulfur-based odorous component added to the city gas or a sulfur-containing component derived from the source gas depending on the type of the source gas. Catalysts used in the reaction, particularly reforming catalysts for reforming the raw material gas, are poisoned by the sulfur and the catalytic activity is reduced. Therefore, when long-term operation is assumed, it is necessary to remove the sulfur component in the raw material gas in advance. Therefore, a room temperature adsorptive desulfurization method in which sulfur components in the raw material gas are removed with an adsorbent, or a hydrodesulfurization method in which hydrogen is added to the raw material and the sulfur components are hydrogenated and removed with a sulfur component absorbent are generally used. ing.

そのため、改質反応器３の前段に水添脱硫方法により原料ガスを脱硫する脱硫器２を設けている。また、改質反応器３では、供給された原料ガスが水蒸気雰囲気化で水蒸気改質され、水素を多く含む水素含有ガスが生成される。生成された水素含有ガスは、ＣＯ変成器４に供給される。ＣＯ変成器４では、ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２＋ＣＯ２という化学反応により大部分のＣＯを水素に変換する。また、ＣＯ変成器４で変換した水素含有ガスは、ＣＯ選択酸化器５に供給される。ＣＯ選択酸化器５では、水素含有ガス中に少量含まれるＣＯを酸素で選択的に酸化してＣＯ２に変換させる。 Therefore, a desulfurizer 2 for desulfurizing the raw material gas by a hydrodesulfurization method is provided in the previous stage of the reforming reactor 3. In the reforming reactor 3, the supplied raw material gas is steam reformed in a steam atmosphere to generate a hydrogen-containing gas containing a large amount of hydrogen. The generated hydrogen-containing gas is supplied to the CO converter 4. The CO converter 4 converts most of CO into hydrogen by a chemical reaction of CO + H 2 O → H 2 + CO 2. The hydrogen-containing gas converted by the CO converter 4 is supplied to the CO selective oxidizer 5. In the CO selective oxidizer 5, CO contained in a small amount in the hydrogen-containing gas is selectively oxidized with oxygen and converted to CO2.

脱硫器２は水素添加脱硫方式であるが、水素を添加するために、ＣＯ選択酸化器５の下流側から原料ガス経路７を繋ぐリサイクルガス経路１０を接続することで、脱硫器２に水素を添加する。 The desulfurizer 2 is a hydrogenation desulfurization method, but in order to add hydrogen, by connecting a recycle gas path 10 connecting the raw material gas path 7 from the downstream side of the CO selective oxidizer 5, hydrogen is supplied to the desulfurizer 2. Added.

ＣＯ選択酸化器５から排出された水素含有ガスは、排出ガス経路８を通じて、バーナ６に供給される。なお、ＣＯ選択酸化器５から排出される水素含有ガスは、燃料電池などの水素利用デバイスに供給してもよい。バーナ６で燃やされた熱は、脱硫器２、改質反応器３、ＣＯ変成器４、ＣＯ選択酸化器５の昇温に利用されている。燃焼排ガスの温度を低下させるため、燃焼排ガス経路９を流れる燃焼排ガスに含まれる水分を燃焼排ガス熱交換器１１により凝縮し、凝縮された凝縮水は凝縮水タンク１４に排出する。 The hydrogen-containing gas discharged from the CO selective oxidizer 5 is supplied to the burner 6 through the exhaust gas path 8. The hydrogen-containing gas discharged from the CO selective oxidizer 5 may be supplied to a hydrogen utilization device such as a fuel cell. The heat burned by the burner 6 is used to raise the temperature of the desulfurizer 2, reforming reactor 3, CO converter 4, and CO selective oxidizer 5. In order to lower the temperature of the combustion exhaust gas, moisture contained in the combustion exhaust gas flowing through the combustion exhaust gas passage 9 is condensed by the combustion exhaust gas heat exchanger 11, and the condensed condensed water is discharged to the condensed water tank 14.

また、リサイクルガス経路１０を流れる水素含有ガスには水蒸気が含まれており、リサイクルガス熱交換器１２により水素含有ガス中の水分を凝縮し、凝縮された水分は凝縮水経路１３を通じて凝縮水タンク１４に排出している。凝縮水経路１３を凝縮水タンク１４の下端に接続し、また、燃焼排ガス経路９を凝縮水タンク１４の上面に接続することで、リサイクルガス経路１０の圧力と燃焼排ガス経路９との水頭差による凝縮水タンク１４の水位調整を行っている。ここで、第２分岐部１６に凝縮水タンク１４の水が到達しないようにするために、排水口２２が設けられている。排水口２２の高さは、第２分岐部１６より低い位置に設け、第２分岐部より燃焼排ガス経路９とリサイクルガス経路１０の最大水頭差より低い位置に設けて、第２分岐部１６への水位の上昇を防止する。例えば、第２分岐部１６から排水口２２までの高さをＨｍｍ、燃焼排ガス経路９とリサイクルガス経路１０の最大水頭差をＡｋＰａとすると、第２分岐部から排水口２２までの高さＨは、１０３×Ａｍｍ以下にする。 In addition, the hydrogen-containing gas flowing through the recycle gas path 10 contains water vapor, the water in the hydrogen-containing gas is condensed by the recycle gas heat exchanger 12, and the condensed water is condensed water tank through the condensate path 13. 14 is discharged. By connecting the condensed water path 13 to the lower end of the condensed water tank 14 and connecting the combustion exhaust gas path 9 to the upper surface of the condensed water tank 14, a difference in water head between the pressure of the recycle gas path 10 and the combustion exhaust gas path 9 is caused. The water level of the condensed water tank 14 is adjusted. Here, in order to prevent the water in the condensed water tank 14 from reaching the second branch portion 16, a drain port 22 is provided. The height of the drain port 22 is provided at a position lower than the second branch part 16, and is provided at a position lower than the maximum head difference between the combustion exhaust gas path 9 and the recycle gas path 10 from the second branch part to the second branch part 16. To prevent the water level from rising. For example, when the height from the second branch portion 16 to the drain port 22 is Hmm and the maximum head difference between the combustion exhaust gas path 9 and the recycle gas path 10 is AkPa, the height H from the second branch portion to the drain port 22 is 103 × Amm or less.

本実施の一例では、凝縮水タンク１４を使用しているが、リサイクルガス経路１０と燃焼排ガス経路と水封されるように構成できればよく、タンクを使用せずに、配管のみで構成してもよい。 In this example, the condensate tank 14 is used. However, the recycle gas path 10 and the combustion exhaust gas path only need to be configured to be water-sealed. Good.

以上のように構成された水素生成装置１について、以下その動作、作用を説明する。 About the hydrogen generator 1 comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

水素生成装置１の運転を停止すると、原料ガスインフラからの原料ガスの供給を遮断するため、原料ガス弁１８を閉止する。また、排出ガス経路８から水素生成装置１への空気侵入により脱硫剤や改質反応器３、ＣＯ変成器４、ＣＯ選択酸化器５の性能劣化を防止するため、排出ガス弁２０を閉止する。 When the operation of the hydrogen generator 1 is stopped, the source gas valve 18 is closed to shut off the supply of the source gas from the source gas infrastructure. Further, the exhaust gas valve 20 is closed in order to prevent performance deterioration of the desulfurization agent, the reforming reactor 3, the CO converter 4, and the CO selective oxidizer 5 due to air intrusion into the hydrogen generator 1 from the exhaust gas path 8. .

また、燃焼排ガス経路９に接続されている凝縮水タンク１４の下流は、水素利用デバイスと切り離し、大気に対して開放状態になる。 Moreover, the downstream of the condensed water tank 14 connected to the combustion exhaust gas path 9 is separated from the hydrogen utilization device and is open to the atmosphere.

水素生成装置１の運転停止により、原料ガス弁１８から排出ガス弁２０の閉鎖経路の負圧化により、閉鎖経路と連通している凝縮水タンク１４に溜まっている凝縮水は、凝縮水経路１３からリサイクルガス経路１０を通じて吸上げ、脱硫器２又はＣＯ選択酸化器５に侵入し、脱硫剤又はＣＯ選択酸化器５の触媒の性能が低下する。 By stopping the operation of the hydrogen generator 1, the condensed water accumulated in the condensed water tank 14 communicating with the closed path is reduced by the negative pressure in the closed path from the source gas valve 18 to the exhaust gas valve 20. Then, the gas is sucked up through the recycle gas path 10 and enters the desulfurizer 2 or the CO selective oxidizer 5, and the performance of the catalyst of the desulfurizing agent or the CO selective oxidizer 5 is lowered.

ここで、リサイクルガス経路１０の凝縮水経路１３との分岐前にリサイクルガス弁２１を設けて、リサイクルガス弁２１を遮断することで、凝縮水がＣＯ選択酸化器５へ侵入することを防止できる。また、原料ガス経路７のリサイクルガス経路１０との合流後に脱硫器入口弁１９を設けて、脱硫器入口弁１９を遮断することで、凝縮水が脱硫器２へ侵入することを防止できる。 Here, by providing the recycle gas valve 21 before branching the recycle gas path 10 with the condensed water path 13 and shutting off the recycle gas valve 21, it is possible to prevent the condensed water from entering the CO selective oxidizer 5. . In addition, by providing the desulfurizer inlet valve 19 after joining the recycle gas path 10 of the raw material gas path 7 and blocking the desulfurizer inlet valve 19, it is possible to prevent the condensed water from entering the desulfurizer 2.

以上のように、本実施の形態においては、脱硫器入口弁１９とリサイクルガス弁２１を設けて、水素生成装置１の運転停止後に遮断することで、凝縮水が脱硫器２の入口側又はＣＯ選択酸化器５の出口側へ侵入することを防止でき、脱硫器２及びＣＯ選択酸化器５の性能劣化を抑制できる。 As described above, in the present embodiment, the desulfurizer inlet valve 19 and the recycle gas valve 21 are provided and shut off after the operation of the hydrogen generator 1 is stopped, so that the condensed water is supplied to the inlet side of the desulfurizer 2 or the CO 2. Intrusion to the outlet side of the selective oxidizer 5 can be prevented, and performance deterioration of the desulfurizer 2 and the CO selective oxidizer 5 can be suppressed.

また、停電時に、凝縮水タンク１４に溜まった凝縮水が、ＣＯ選択酸化器５や脱硫器２に吸上げることを防止するために、リサイクルガス弁２１および脱硫器入口弁１９を電源遮断時に閉止する機能を備えて、停電時にも封止することがより好ましい。リサイクルガス弁２１および脱硫器入口弁１９を電源遮断時に閉止することで、凝縮水タンク１４に溜まった凝縮水が脱硫器２への吸上げることを防止でき、脱硫器２及びＣＯ選択酸化器５の性能劣化を抑制できる。 Further, in order to prevent the condensed water accumulated in the condensed water tank 14 from being sucked into the CO selective oxidizer 5 and the desulfurizer 2 during a power failure, the recycle gas valve 21 and the desulfurizer inlet valve 19 are closed when the power is shut off. It is more preferable to provide a function to perform the sealing and to seal even during a power failure. By closing the recycle gas valve 21 and the desulfurizer inlet valve 19 when the power is shut off, it is possible to prevent the condensed water accumulated in the condensed water tank 14 from being sucked into the desulfurizer 2, and the desulfurizer 2 and the CO selective oxidizer 5. The performance degradation of can be suppressed.

また、リサイクルガス弁２１を連通／遮断するための開閉弁ではなく、逆止弁を使用してよい。逆止弁を排出ガス経路８から原料ガス経路７へ向かう水素含有ガスの流れる方向に設置することで、凝縮水タンク１４に溜まった凝縮水が、ＣＯ選択酸化器５に吸上げることを防止でき、ＣＯ選択酸化器５の性能劣化を抑制できる。 Further, a check valve may be used instead of the on-off valve for communicating / blocking the recycle gas valve 21. By installing the check valve in the direction in which the hydrogen-containing gas flows from the exhaust gas path 8 to the source gas path 7, it is possible to prevent the condensed water accumulated in the condensed water tank 14 from being sucked into the CO selective oxidizer 5. The performance deterioration of the CO selective oxidizer 5 can be suppressed.

また、脱硫器入口弁１９として、バネ封止機構を有する電磁弁として、逆向きに接続するのが好ましい。逆方向に設置することで、電磁弁はバネにより封止されることから、凝縮水タンク１４に溜まった凝縮水が、脱硫器２に吸上げることを防止でき、脱硫器２の性能劣化を抑制できる。 The desulfurizer inlet valve 19 is preferably connected in the reverse direction as an electromagnetic valve having a spring sealing mechanism. By installing in the reverse direction, the solenoid valve is sealed by a spring, so that the condensed water accumulated in the condensed water tank 14 can be prevented from being sucked into the desulfurizer 2 and the performance deterioration of the desulfurizer 2 is suppressed. it can.

なお、リサイクルガス経路１０は、水素含有ガスが脱硫器２に流れるように構成されていればよく、改質反応器３より下流側から分岐する構成であればよい。例えば、ＣＯ変成器４より下流側から分岐する構成であってもよい。また、改質反応器３の直後にから分岐する構成であってもよい。また、例えば、改質反応器３の下流側に、ＣＯ濃度を低減するＣＯ変成器４又はＣＯ選択酸化器５を備えない構成であってもよい。 The recycle gas path 10 only needs to be configured so that the hydrogen-containing gas flows to the desulfurizer 2 and may be configured to branch from the downstream side of the reforming reactor 3. For example, the structure which branches from the downstream from the CO transformer 4 may be sufficient. Moreover, the structure branched from immediately after the reforming reactor 3 may be sufficient. Further, for example, a configuration in which the CO converter 4 or the CO selective oxidizer 5 for reducing the CO concentration is not provided on the downstream side of the reforming reactor 3 may be employed.

なお、凝縮水タンク１４は、凝縮水を貯めることができればよく、排出ガス経路８を凝縮水の上端に接続する構成であってもよい。 The condensed water tank 14 only needs to be able to store condensed water, and may be configured to connect the exhaust gas path 8 to the upper end of the condensed water.

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における水素生成装置３１を使用した燃料電池システム３２の構成を示す概略図である。なお、図２において、図１と互いに同一あるいは、相当する部材には同じ符号を付し、重複した説明は省略する。 (Embodiment 2)
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a fuel cell system 32 using the hydrogen generator 31 according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 2, the same or corresponding members as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図２に示すように、図１に示す水素生成装置１と比較して、排出ガス経路８上のリサイクルガス経路１０との分岐点から排出ガス弁２０の間に、水素と酸素により発電する燃料電池３３が設けられている。 As shown in FIG. 2, as compared with the hydrogen generator 1 shown in FIG. 1, the fuel that generates power with hydrogen and oxygen between the branch point of the recycle gas path 10 on the exhaust gas path 8 and the exhaust gas valve 20. A battery 33 is provided.

また、凝縮水タンク１４の上端は、燃焼排ガス経路９ではなく、燃料電池３３から排出された排出ガス経路８に接続され、排出ガス経路８上に排出ガス中の水分を凝縮する排出ガス熱交換器３５が設けられている。 Further, the upper end of the condensed water tank 14 is connected not to the combustion exhaust gas path 9 but to the exhaust gas path 8 exhausted from the fuel cell 33, and exhaust gas heat exchange for condensing moisture in the exhaust gas on the exhaust gas path 8. A vessel 35 is provided.

また、凝縮水タンク１４には、凝縮水タンク１４の水位を検知する水位検知器３６と、凝縮水タンク１４の凝縮水を排出する排出水経路３７と排出水弁３８が設けられている。水位検知器３６の高さは、第２分岐部から燃焼排ガス経路９とリサイクルガス経路１０の最大水頭差より低い位置に設けて、水位検知器３６が凝縮水タンク１４の水位上昇を検知すれば、排出水弁３８を開放して、凝縮水タンク１４の水位を低下させる。 The condensed water tank 14 is provided with a water level detector 36 for detecting the water level of the condensed water tank 14, a discharge water passage 37 for discharging the condensed water of the condensed water tank 14, and a discharge water valve 38. If the height of the water level detector 36 is provided at a position lower than the maximum water head difference between the combustion exhaust gas path 9 and the recycle gas path 10 from the second branch portion, and the water level detector 36 detects an increase in the water level of the condensed water tank 14. Then, the discharge water valve 38 is opened to lower the water level of the condensed water tank 14.

以上のように構成された燃料電池システム３２について、以下その動作、作用を説明する。 About the fuel cell system 32 comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

燃料電池システム３２の運転を停止すると、原料ガスインフラからの原料ガスの供給を遮断するため、原料ガス弁１８を閉止する。また、排出ガス経路８から水素生成装置１への空気侵入により脱硫剤や改質反応器３、ＣＯ変成器４、ＣＯ選択酸化器５の性能劣化を防止するため、排出ガス弁２０を閉止する。また、排出ガス経路８に接続されている凝縮水タンク１４の下流側は、大気に対して開放状態になる。 When the operation of the fuel cell system 32 is stopped, the source gas valve 18 is closed in order to shut off the supply of the source gas from the source gas infrastructure. Further, the exhaust gas valve 20 is closed in order to prevent performance deterioration of the desulfurization agent, the reforming reactor 3, the CO converter 4, and the CO selective oxidizer 5 due to air intrusion into the hydrogen generator 1 from the exhaust gas path 8. . Further, the downstream side of the condensed water tank 14 connected to the exhaust gas path 8 is open to the atmosphere.

ここで、リサイクルガス経路１０の凝縮水経路１３との分岐前にリサイクルガス弁２１を設けて、リサイクルガス弁２１を遮断することで、凝縮水がＣＯ選択酸化器５及び燃料電池３３へ侵入することを防止できる。また、原料ガス経路７のリサイクルガス経路１０との合流後に脱硫器入口弁１９を設けて、脱硫器入口弁１９を遮断することで、凝縮水が脱硫器２へ侵入することを防止できる。 Here, the recycle gas valve 21 is provided before the recycle gas path 10 is branched from the condensate water path 13, and the recycle gas valve 21 is shut off, so that the condensed water enters the CO selective oxidizer 5 and the fuel cell 33. Can be prevented. In addition, by providing the desulfurizer inlet valve 19 after joining the recycle gas path 10 of the raw material gas path 7 and blocking the desulfurizer inlet valve 19, it is possible to prevent the condensed water from entering the desulfurizer 2.

以上のように、本実施の形態においては、脱硫器入口弁１９とリサイクルガス弁２１を設けて、燃料電池システム３２の運転停止後に遮断することで、凝縮水が脱硫器２の入口側、ＣＯ選択酸化器５の出口側及び燃料電池３３の入口側へ侵入することを防止でき、脱硫器２、ＣＯ選択酸化器５及び燃料電池３３の性能劣化を抑制できる。 As described above, in this embodiment, the desulfurizer inlet valve 19 and the recycle gas valve 21 are provided and shut off after the operation of the fuel cell system 32 is stopped. Intrusion to the outlet side of the selective oxidizer 5 and the inlet side of the fuel cell 33 can be prevented, and performance deterioration of the desulfurizer 2, the CO selective oxidizer 5, and the fuel cell 33 can be suppressed.

また、停電等に、凝縮水タンク１４に溜まった凝縮水が、脱硫器、ＣＯ選択酸化器５及び燃料電池３３に吸上げることを防止するために、リサイクルガス弁２１および脱硫器入口弁１９を電源遮断時に閉止する機能を備えて、停電時にも封止することがより好ましい。リサイクルガス弁２１および脱硫器入口弁１９を電源遮断時に閉止することで、凝縮水タンク１４に溜まった凝縮水が脱硫器２、ＣＯ選択酸化器５及び燃料電池３３への吸上げることを防止でき、脱硫器２、ＣＯ選択酸化器５及び燃料電池３３の性能劣化を抑制できる。 In order to prevent the condensed water accumulated in the condensed water tank 14 from being sucked into the desulfurizer, the CO selective oxidizer 5 and the fuel cell 33 due to a power failure or the like, the recycle gas valve 21 and the desulfurizer inlet valve 19 are set. It is more preferable to provide a function of closing when the power is shut off and to seal even during a power failure. By closing the recycle gas valve 21 and the desulfurizer inlet valve 19 when the power is shut off, it is possible to prevent the condensed water accumulated in the condensed water tank 14 from being sucked into the desulfurizer 2, the CO selective oxidizer 5 and the fuel cell 33. The performance deterioration of the desulfurizer 2, the CO selective oxidizer 5, and the fuel cell 33 can be suppressed.

また、リサイクルガス弁２１を連通／遮断するための開閉弁ではなく、逆止弁を使用してよい。逆止弁を排出ガス経路８から原料ガス経路７へ向かう水素含有ガスの流れる方向に設置することで、凝縮水タンク１４に溜まった凝縮水が、ＣＯ選択酸化器５及び燃料電池３３に吸上げることを防止でき、ＣＯ選択酸化器５及び燃料電池３３の性能劣化を抑制できる。 Further, a check valve may be used instead of the on-off valve for communicating / blocking the recycle gas valve 21. By installing the check valve in the direction in which the hydrogen-containing gas flows from the exhaust gas path 8 to the raw material gas path 7, the condensed water accumulated in the condensed water tank 14 is sucked into the CO selective oxidizer 5 and the fuel cell 33. This can prevent the deterioration of the performance of the CO selective oxidizer 5 and the fuel cell 33.

また、脱硫器入口弁１９として、バネ封止機構を有する電磁弁として、逆向きに接続す
るのが好ましい。逆方向に設置することで、電磁弁はバネにより封止されることから、凝縮水タンク１４に溜まった凝縮水が、脱硫器２に吸上げることを防止でき、脱硫器２の性能劣化を抑制できる。 The desulfurizer inlet valve 19 is preferably connected in the reverse direction as an electromagnetic valve having a spring sealing mechanism. By installing in the reverse direction, the solenoid valve is sealed by a spring, so that the condensed water accumulated in the condensed water tank 14 can be prevented from being sucked into the desulfurizer 2 and the performance deterioration of the desulfurizer 2 is suppressed. it can.

なお、凝縮水タンク１４は、凝縮水を貯めることができればよく、燃焼排ガス経路９を凝縮水の上端に接続する構成であってもよい。また、燃料電池３３から排出される排空気ガス経路（図示しない）の上端に接続する構成であってもよい。 The condensed water tank 14 only needs to be able to store condensed water, and may be configured to connect the combustion exhaust gas passage 9 to the upper end of the condensed water. Moreover, the structure connected to the upper end of the exhaust air gas path | route (not shown) discharged | emitted from the fuel cell 33 may be sufficient.

（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における水素生成装置５１を使用した燃料電池システム５２の構成を示す概略図である。なお、図３において、図２と互いに同一あるいは、相当する部材には同じ符号を付し、重複した説明は省略する。 (Embodiment 3)
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a fuel cell system 52 using the hydrogen generator 51 according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 3, members that are the same as or correspond to those in FIG. 2 are given the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted.

図３に示すように、図２に示す水素生成装置３１と比較して、脱硫器入口弁１９とリサイクルガス弁２１は設けられておらず、凝縮水経路１３上の凝縮水タンク１４の上端より高い部分に凝縮水弁５３が設けられている点で異なる。 As shown in FIG. 3, compared with the hydrogen generator 31 shown in FIG. 2, the desulfurizer inlet valve 19 and the recycle gas valve 21 are not provided, and from the upper end of the condensed water tank 14 on the condensed water path 13. The difference is that a condensate valve 53 is provided at a high portion.

以上のように構成された燃料電池システム５２について、以下その動作、作用を説明する。 The operation and action of the fuel cell system 52 configured as described above will be described below.

燃料電池システム５２の運転を停止すると、原料ガスインフラからの原料ガスの供給を遮断するため、原料ガス弁１８を閉止する。また、排出ガス経路８から水素生成装置５１への空気侵入により脱硫剤や改質反応器３、ＣＯ変成器４、ＣＯ選択酸化器５の性能劣化を防止するため、排出ガス弁２０を閉止する。また、排出ガス経路８に接続されている凝縮水タンク１４の下流側は、大気に対して開放状態になる。 When the operation of the fuel cell system 52 is stopped, the source gas valve 18 is closed in order to shut off the supply of the source gas from the source gas infrastructure. In addition, the exhaust gas valve 20 is closed in order to prevent performance deterioration of the desulfurization agent, the reforming reactor 3, the CO converter 4, and the CO selective oxidizer 5 due to air intrusion from the exhaust gas path 8 to the hydrogen generator 51. . Further, the downstream side of the condensed water tank 14 connected to the exhaust gas path 8 is open to the atmosphere.

ここで、リサイクルガス経路１０の凝縮水経路１３との分岐前に凝縮水弁５３を設けて、凝縮水弁５３を遮断することで、凝縮水が脱硫器２、ＣＯ選択酸化器５及び燃料電池３３へ侵入することを防止できる。 Here, the condensed water valve 53 is provided before the recycle gas path 10 and the condensed water path 13 are branched, and the condensed water valve 53 is shut off so that the condensed water is desulfurized, the CO selective oxidizer 5 and the fuel cell. Intrusion to 33 can be prevented.

以上のように、本実施の形態においては、凝縮水弁５３を設けて、燃料電池システム５２の運転停止後に遮断することで、凝縮水が脱硫器２、ＣＯ選択酸化器５及び燃料電池３３に侵入することを防止でき、脱硫器２、ＣＯ選択酸化器５及び燃料電池３３の性能劣化を抑制できる。 As described above, in the present embodiment, the condensed water is provided to the desulfurizer 2, the CO selective oxidizer 5, and the fuel cell 33 by providing the condensed water valve 53 and shutting off after the operation of the fuel cell system 52 is stopped. Intrusion can be prevented, and performance degradation of the desulfurizer 2, the CO selective oxidizer 5, and the fuel cell 33 can be suppressed.

また、停電時に、凝縮水タンク１４に溜まった凝縮水が、脱硫器２およびＣＯ選択酸化器５に吸上げることを防止するために、凝縮水弁５３を電源遮断時に閉止する機能を備えて、停電時にも封止することがより好ましい。凝縮水弁５３を電源遮断時に閉止することで、凝縮水タンク１４に溜まった凝縮水が脱硫器２およびＣＯ選択酸化器５への吸上げることを防止でき、脱硫器２、ＣＯ選択酸及び燃料電池３３の性能劣化を抑制できる。 Further, in order to prevent the condensed water accumulated in the condensed water tank 14 from being sucked into the desulfurizer 2 and the CO selective oxidizer 5 at the time of a power failure, a function of closing the condensed water valve 53 when the power is shut off is provided. It is more preferable to seal even during a power failure. By closing the condensate valve 53 when the power is shut off, it is possible to prevent the condensed water accumulated in the condensate tank 14 from being sucked into the desulfurizer 2 and the CO selective oxidizer 5, and the desulfurizer 2, the CO selective acid and the fuel. The performance deterioration of the battery 33 can be suppressed.

また、凝縮水弁５３を連通／遮断するための開閉弁ではなく、逆止弁を使用してよい。逆止弁をリサイクルガス経路１０の分岐点から凝縮水タンク１４に向かう方向に設置することで、凝縮水タンク１４に溜まった凝縮水が、脱硫器２、ＣＯ選択酸化器５及び燃料電
池３３に吸上げることを防止でき、脱硫器２、ＣＯ選択酸化器５及び燃料電池３３の性能劣化を抑制できる。 Further, a check valve may be used instead of the on / off valve for communicating / blocking the condensed water valve 53. By installing the check valve in the direction from the branch point of the recycle gas path 10 toward the condensed water tank 14, the condensed water accumulated in the condensed water tank 14 is supplied to the desulfurizer 2, the CO selective oxidizer 5, and the fuel cell 33. Suctioning can be prevented, and performance degradation of the desulfurizer 2, the CO selective oxidizer 5, and the fuel cell 33 can be suppressed.

本発明の水素生成装置は、たとえばコージェネレーション装置に利用される燃料電池システム等に有用である。 The hydrogen generator of the present invention is useful, for example, in a fuel cell system used for a cogeneration system.

１、３１、５１、１０１、２０１水素生成装置
２、１０２、２０２脱硫器
３、１０３、２０３改質反応器
４、１０４ＣＯ変成器
５、１０５ＣＯ選択酸化器
６、２０６バーナ
７、１０７原料ガス経路
８、１０８排出ガス経路
９燃焼排ガス経路
１０、１１０リサイクルガス経路
１１燃焼排ガス熱交換器
１２リサイクルガス熱交換器
１３、１１３凝縮水経路
１４凝縮水タンク
１５第１分岐部
１６第２分岐部
１７合流部
１８原料ガス弁
１９脱硫器入口弁
２０排出ガス弁
２１リサイクルガス弁
２２排水口
１１２水蒸気凝縮分離手段
３２、５２、２２２燃料電池システム
３３、２３３燃料電池
３５排出ガス熱交換器
３６水位検知器
３７排出水経路
３８排出水弁
５３凝縮水弁
２１８、２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ電磁弁 1, 31, 51, 101, 201 Hydrogen generator 2, 102, 202 Desulfurizer 3, 103, 203 Reforming reactor 4, 104 CO converter 5, 105 CO selective oxidizer 6, 206 Burner 7, 107 Raw material gas Route 8, 108 Exhaust gas route 9 Combustion exhaust gas route 10, 110 Recycle gas route 11 Combustion exhaust gas heat exchanger 12 Recycle gas heat exchanger 13, 113 Condensate water route 14 Condensed water tank 15 First branch portion 16 Second branch portion 17 Junction 18 Raw gas valve 19 Desulfurizer inlet valve 20 Exhaust gas valve 21 Recycle gas valve 22 Drain port 112 Steam condensing / separating means 32, 52, 222 Fuel cell system 33, 233 Fuel cell 35 Exhaust gas heat exchanger 36 Water level detector 37 Drainage path 38 Drainage valve 53 Condensate valve 218, 220a, 220b, 220 Electromagnetic valve

Claims

原料ガスに含まれる硫黄化合物の濃度を低減する脱硫器と、
前記脱硫器から排出された前記原料ガスを改質して水素含有ガスを生成する改質反応器と、
前記脱硫器に原料ガスを供給する原料ガス経路と、
前記水素含有ガスを排出する排出ガス経路と、
前記排出ガス経路の途中の第１分岐部から前記水素含有ガスの一部を分岐して前記脱硫器に供給する原料ガスに混合するリサイクルガス経路と、
前記改質反応器から排出される水素含有ガス中に含まれる水蒸気が凝縮した凝縮水と前記水素含有ガスと共に排出される水分、及び、前記水素含有ガス中を燃焼したガス中に含まれる水蒸気が凝縮した凝縮水と前記燃焼したガスと共に排出される水分のうち少なくとも一方を貯める凝縮水タンクと、
一端が前記リサイクルガス経路の途中の第２分岐部に接続され、他端が前記凝縮水タンクの接続部に接続され、リサイクルガス経路中の水蒸気が凝縮した凝縮水を排出する凝縮水経路と、
前記原料ガス経路上に設けられ、原料ガスを連通／遮断する原料ガス弁と、
前記排出ガス経路の前記第１分岐部より下流側に設けられた排出ガス弁と、
前記リサイクルガス経路のうちの前記第２分岐部より下流側の部分、又は、前記原料ガス経路のうちのリサイクルガス経路との合流部より下流側の部分後に設けられた第１弁と
前記リサイクルガス経路のうちの前記第２分岐部より上流側の部分、又は、前記排出ガス経路のうちの前記第１分岐部より上流側の部分に設けられた第２弁と、
を備え、
前記凝縮水タンクは、前記第２分岐部への水位上昇を防止するように、その内部に凝縮水の水位の上限位置が予め設定されており、
前記凝縮水経路は、鉛直方向において、前記凝縮水経路の最下部が前記上限位置以下の位置に配置され、かつ、前記第２分岐部が前記凝縮水タンクの前記上限位置より高い位置に配置され、前記凝縮水タンクと前記第２分岐部との間が水封されるように構成している水素生成装置。 A desulfurizer that reduces the concentration of sulfur compounds contained in the source gas;
A reforming reactor for reforming the raw material gas discharged from the desulfurizer to generate a hydrogen-containing gas;
A source gas path for supplying source gas to the desulfurizer;
An exhaust gas path for discharging the hydrogen-containing gas;
A recycle gas path for branching a part of the hydrogen-containing gas from the first branch portion in the middle of the exhaust gas path and mixing it with the raw material gas supplied to the desulfurizer;
Condensed water obtained by condensing water vapor contained in the hydrogen-containing gas discharged from the reforming reactor, moisture discharged together with the hydrogen-containing gas, and water vapor contained in the gas combusted in the hydrogen-containing gas. A condensed water tank for storing at least one of condensed condensed water and moisture discharged together with the burned gas;
One end is connected to the second branch part in the middle of the recycle gas path, the other end is connected to the connection part of the condensed water tank, and the condensed water path for discharging condensed water condensed with water vapor in the recycle gas path;
A raw material gas valve provided on the raw material gas path for communicating / blocking the raw material gas;
An exhaust gas valve provided downstream of the first branch portion of the exhaust gas path;
A first valve provided after a part of the recycle gas path downstream from the second branch part or a part of the source gas path downstream of the junction with the recycle gas path; and the recycle gas A second valve provided in a portion upstream of the second branch portion of the path, or a portion upstream of the first branch portion of the exhaust gas path;
With
The condensate tank has an upper limit position of the condensate water level set in advance so as to prevent a rise in the water level to the second branch part,
In the vertical direction, the lowermost part of the condensed water path is arranged at a position below the upper limit position, and the second branch portion is arranged at a position higher than the upper limit position of the condensed water tank in the vertical direction. A hydrogen generator configured to seal between the condensed water tank and the second branch portion.

前記第１弁は、開放又は閉止を制御部で指令できるように構成され、水素生成装置の電源遮断中は閉止する、請求項１に記載の水素生成装置。 2. The hydrogen generation device according to claim 1, wherein the first valve is configured to be instructed to be opened or closed by a control unit, and is closed while the power of the hydrogen generation device is shut off.

前記第１弁は、閉止時に第２分岐部から前記合流部へ向かう方向の流れを防止する機能を備えた、請求項１〜２のいずれか一つに記載の水素生成装置。 3. The hydrogen generation device according to claim 1, wherein the first valve has a function of preventing a flow in a direction from the second branch portion toward the merging portion when the first valve is closed.

前記第２弁は、開放又は閉止を制御部で指令できるように構成され、水素生成装置の電源遮断中は閉止する、請求項１〜３のいずれか一つに記載の水素生成装置。 The hydrogen generation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the second valve is configured so that an opening or closing can be commanded by a control unit, and is closed while the power of the hydrogen generation device is shut off.

前記第２弁は、前記改質反応器の出口から前記第２分岐部へ向かう方向に対しての逆向きの流れを防止する機能を備えた、請求項１〜４のいずれか一つに記載の水素生成装置。 The said 2nd valve was equipped with the function which prevents the flow of the reverse direction with respect to the direction which goes to the said 2nd branch part from the exit of the said reforming reactor. Hydrogen generator.

原料ガスに含まれる硫黄化合物の濃度を低減する脱硫器と、
前記脱硫器から排出された前記原料ガスを改質して水素含有ガスを生成する改質反応器と、
前記脱硫器に原料ガスを供給する原料ガス経路と、
前記水素含有ガスを排出する排出ガス経路と、
前記排出ガス経路の途中の第１分岐部から前記水素含有ガスの一部を分岐して前記脱硫器に供給する原料ガスに混合するリサイクルガス経路と、
前記改質反応器から排出される水素含有ガス中に含まれる水蒸気が凝縮した凝縮水と前
記水素含有ガスと共に排出される水分、及び、前記水素含有ガス中を燃焼したガス中に含まれる水蒸気が凝縮した凝縮水と前記燃焼したガスと共に排出される水分のうち少なくとも一方を貯める凝縮水タンクと、
一端が前記リサイクルガス経路の途中の第２分岐部に接続され、他端が前記凝縮水タンクの接続部に接続され、リサイクルガス経路中の水蒸気が凝縮した凝縮水を排出する凝縮水経路と、
前記原料ガス経路上に設けられ、原料ガスを連通／遮断する原料ガス弁と、
前記排出ガス経路の前記第１分岐部より下流側に設けられた排出ガス弁と、
前記凝縮水経路に配置された第３弁と、
を備え、
前記凝縮水タンクは、前記第２分岐部への水位上昇を防止するように、その内部に凝縮水の水位の上限位置が予め設定されており、
前記凝縮水経路は、鉛直方向において、前記凝縮水経路の最下部が前記上限位置以下の位置に配置され、かつ、前記第２分岐部が前記凝縮水タンクの前記上限位置より高い位置に配置され、前記凝縮水タンクと前記第２分岐部との間が水封されるように構成している水素生成装置。 A desulfurizer that reduces the concentration of sulfur compounds contained in the source gas;
A reforming reactor for reforming the raw material gas discharged from the desulfurizer to generate a hydrogen-containing gas;
A source gas path for supplying source gas to the desulfurizer;
An exhaust gas path for discharging the hydrogen-containing gas;
A recycle gas path for branching a part of the hydrogen-containing gas from the first branch portion in the middle of the exhaust gas path and mixing it with the raw material gas supplied to the desulfurizer;
Condensed water obtained by condensing water vapor contained in the hydrogen-containing gas discharged from the reforming reactor, moisture discharged together with the hydrogen-containing gas, and water vapor contained in the gas combusted in the hydrogen-containing gas. A condensed water tank for storing at least one of condensed condensed water and moisture discharged together with the burned gas;
One end is connected to the second branch part in the middle of the recycle gas path, the other end is connected to the connection part of the condensed water tank, and the condensed water path for discharging condensed water condensed with water vapor in the recycle gas path;
A raw material gas valve provided on the raw material gas path for communicating / blocking the raw material gas;
An exhaust gas valve provided downstream of the first branch portion of the exhaust gas path;
A third valve disposed in the condensed water path;
With
The condensate tank has an upper limit position of the condensate water level set in advance so as to prevent a rise in the water level to the second branch part,
In the vertical direction, the lowermost part of the condensed water path is arranged at a position below the upper limit position, and the second branch portion is arranged at a position higher than the upper limit position of the condensed water tank in the vertical direction. A hydrogen generator configured to seal between the condensed water tank and the second branch portion.

前記第３弁は、開放又は閉止を制御部で指令できるように構成され、水素生成装置の電源遮断時には閉止する、請求項６に記載の水素生成装置。 The hydrogen generation device according to claim 6, wherein the third valve is configured to be able to command opening or closing by a control unit, and is closed when the power of the hydrogen generation device is shut off.

前記第３弁は、前記第２分岐部から前記凝縮水タンクへ向かう方向に対して逆向きの流れを防止する機能を備えた、請求項６又は７に記載の水素生成装置。 The hydrogen generation device according to claim 6 or 7, wherein the third valve has a function of preventing a flow in a direction opposite to a direction from the second branch portion toward the condensed water tank.

請求項１〜８のいずれか１つに記載の水素生成装置と、
前記排出ガス経路上に設けられた前記水素含有ガス及び酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、
を備える燃料電池システム。 A hydrogen generator according to any one of claims 1 to 8,
A fuel cell that generates electricity using the hydrogen-containing gas and the oxidant gas provided on the exhaust gas path;
A fuel cell system comprising: