(57)【要約】【課題】複数の水素生成装置を備えていてもオフガスの分流を不要とした、安定して運用できる水素利用システムを提供する。【解決手段】水素生成装置１００ａ〜１００ｃで生成された水素含有ガスが精製機２１０と燃料電池２２０とを備えた水素含有ガス利用機器２００に供給されるように、複数の水素生成装置１００ａ〜１００ｃと精製機２１０とを接続する水素含有ガス供給流路５ａ〜５ｃと、水素生成装置１００ｃの改質器８ｃを加熱する燃焼器４ｃに燃料電池２２０から排出されるオフガスが供給されるように、燃料電池２２０と燃焼器４ｃとを接続するオフガス流路６と、制御器３００とを備え、制御器３００は、改質器８ｃが所定の温度範囲となるように、燃料電池２２０における水素利用量を調整する。【選択図】図１
2018135244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料と水から改質により水素含有ガスを生成する複数の水素生成装置と、
水素含有ガスを利用する水素含有ガス利用機器と、
複数の前記水素生成装置で生成された前記水素含有ガスが水素含有ガス利用機器に供給されるように、複数の前記水素生成装置と前記水素含有ガス利用機器とを接続する水素含有ガス供給流路と、
複数の前記水素生成装置のうちの一台の特定水素生成装置を加熱する、一台の特定燃焼器に前記水素含有ガス利用機器から排出される水素含有ガス利用後のオフガスが供給されるように、前記水素含有ガス利用機器と前記特定燃焼器とを接続するオフガス流路と、
制御器と、を備え、
前記制御器は、前記特定水素生成装置が前記水素含有ガスを生成する時に、前記特定水素生成装置が前記特定燃焼器によって所定温度範囲に加熱されるように、前記水素含有ガス利用機器の水素利用量を調節する、
水素利用システム。
【請求項２】
前記水素含有ガス利用機器は、第１水素含有ガス利用機器と、第２水素含有ガス利用機器との２段で構成され、複数の前記水素生成装置で生成された水素含有ガスが第１水素含有ガス利用機器に供給され、第１水素含有ガス利用機器で生成されるオフガスが第２水素含有ガス利用機器に供給されるように接続される、請求項１に記載の水素利用システム。
【請求項３】
前記制御器は、前記特定水素生成装置が前記水素含有ガスを生成する時に、前記特定水素生成装置が前記特定燃焼器によって所定温度範囲に加熱されるように、前記第２水素含有ガス利用機器の水素利用量を調節する、請求項２に記載の水素利用システム。
【請求項４】
前記水素含有ガス利用機器は、複数の前記水素生成装置から供給された前記水素含有ガス中の不純物を取り除いた製品ガスと、前記オフガスとを生成する精製機である、請求項１から３のいずれか１項に記載の水素利用システム。
【請求項５】
前記水素含有ガス利用機器は、複数の前記水素生成装置から供給された前記水素含有ガスを用いて発電を行う燃料電池である、請求項１から３のいずれか１項に記載の水素利用システム。
【請求項６】
前記第１水素含有ガス利用機器は、複数の前記水素生成装置から供給された前記水素含有ガスから不純物を取り除いた製品ガスと、前記オフガスとを生成する精製機であり、前記第２水素含有ガス利用機器は、前記精製機から供給されるオフガスを用いて発電を行う燃料電池である、請求項２または３に記載の水素利用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化水素を改質して水素含有ガスを生成する水素生成装置を複数台連携させて生成した水素含有ガスを利用する水素含有ガス利用機器を備える水素利用システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水素含有ガス利用機器が用いる水素含有ガスは一般的なインフラガスとして整備されていない。このため、水素利用システムは、改質器を有する水素生成装置を備える。改質器では、一般的なインフラである都市ガス、液化石油ガス、あるいは天然ガス等の炭化水素から、水素含有ガスが改質反応により生成される。改質反応は、例えば、水蒸気改質反応が用いられている。
【０００３】
この水蒸気改質反応では、原料となる炭化水素と水蒸気とをＮｉ系、Ｒｕ系またはＲｈ系等の改質触媒を用いて、６００℃〜７００℃程度の高温で反応させることにより、水素を主成分とした水素含有ガスが生成される。
【０００４】
また、通常は原料に硫黄成分が含まれ、改質触媒を劣化させるため、改質器の上流側に脱硫器を設置する。また、改質器を水蒸気改質反応に必要な温度にするため、燃焼器で改質器を加熱している。また、改質器では副反応として一酸化炭素を生成する。
【０００５】
水素含有ガス利用機器として最も一般的な、固体高分子型燃料電池を備える場合、一酸化炭素が燃料電池のアノード触媒を被毒して電圧を低下させるため、ＣＯ除去器を改質器の下流側に備える。ＣＯ除去器では、一酸化炭素と水蒸気を反応させ一酸化炭素を低減するＣＯ変成触媒と、一酸化炭素と酸素を反応させて一酸化炭素を除去する選択酸化触媒を備える。
【０００６】
ところで、水素生成装置に求められる水素含有ガス生成量は、水素含有ガス利用機器の要求する水素含有ガス量に応じて決まり、その水素含有ガス量は例えば３ＮＬＭ程度から２００ＮＬＭ程度まで様々である。
【０００７】
これに都度対応するためには、３〜１０ＮＬＭ程度の水素含有ガス生成能力を有する水素生成装置を複数台並列に設置することで、水素含有ガス利用機器が要求する水素含有ガス量を生成することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
図４は特許文献１に記載された水素利用システムの構成を示すブロック図である。
【０００９】
図４に示すように従来の水素利用システムでは、複数の改質器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を用いて水素含有ガスを生成し、水素含有ガスを水素含有ガス利用機器である燃料電池Ｆ０に供給する。
【００１０】
燃料電池Ｆ０から排出された水素利用後のオフガスは、オフガス流路１６−１、１６−２、１６−３を経由して加熱器である燃焼器Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に分流して供給され、それぞれの燃焼器Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３においてオフガスの燃焼で発生する熱によって、改質器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３をそれぞれ加熱する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１３−１０５７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、前記従来の技術では、燃料電池Ｆ０から排出される水素利用後のオフガスを、複数の燃焼器Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に分流させて供給するよう構成されている。それぞれの燃焼器は、加熱量を調整して改質器Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を適温に保つ必要があり、各燃焼器の加熱量を別個に制御するために、供給するオフガス流量を個別に調整する燃焼ガス弁Ｖｂ１、Ｖｂ２、Ｖｂ３を各燃焼器に備える。
【００１３】
しかしオフガス流路１６−１、１６−２、１６−３は分流を行う構成のため、複数の燃焼器へ供給するオフガスの流量を同時に調整することによって流量干渉が生じ、オフガスの流量が不安定になる。オフガスの流量が不安定に変動する場合、改質器の温度も適温に保たれず変動し、これによって水素利用システムを安定して運転できないという課題を有していた。
【００１４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、複数の水素生成装置を備えていてもオフガスの分流を不要とした、安定して運用できる水素利用システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
従来の課題を解決するために本発明の水素利用システムは、原料と水から改質により水素含有ガスを生成する複数の水素生成装置と、水素含有ガスを利用する水素含有ガス利用機器と、複数の水素生成装置で生成された水素含有ガスが水素含有ガス利用機器に供給されるように、複数の水素生成装置と水素含有ガス利用機器とを接続する水素含有ガス供給流路と、複数の水素生成装置のうちの一台の特定水素生成装置を加熱する一台の特定燃焼器に水素含有ガス利用機器から排出される水素含有ガス利用後のオフガスが供給されるように水素含有ガス利用機器と特定燃焼器とを接続するオフガス流路と、制御器とを備え、制御器は、特定水素生成装置が水素含有ガスを生成する時に、特定水素生成装置が特定燃焼器によって所定温度範囲に加熱されるように、水素含有ガス利用機器の水素利用量を調節するように構成されているものである。
【００１６】
これによって、複数の水素生成装置に対するオフガスの分流が不要になり、流量干渉を回避して、オフガスを安定した流量で供給することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の水素利用システムは、複数の水素生成装置を備えていてもオフガスの分流が不要であり、分流によって生じる流量干渉を回避することで、安定して動作することができる。さらに、本発明の水素利用システムは、動作が不安定となってシステムが停止することを回避でき、これによって稼働率を高くし、運用による経済メリットをより大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１における水素利用システムの構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態２における水素利用システムの構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態３における水素利用システムの構成を示すブロック図
【図４】特許文献１に記載された従来の水素利用システムの構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
第１の発明は、原料と水から改質により水素含有ガスを生成する複数の水素生成装置と
、水素含有ガスを利用する水素含有ガス利用機器と、複数の水素生成装置で生成された水素含有ガスが水素含有ガス利用機器に供給されるように、複数の水素生成装置と水素含有ガス利用機器とを接続する水素含有ガス供給流路と、複数の水素生成装置のうちの一台の特定水素生成装置を加熱する一台の特定燃焼器に水素含有ガス利用機器から排出される水素含有ガス利用後のオフガスが供給されるように水素含有ガス利用機器と特定燃焼器とを接続するオフガス流路と、制御器とを備えた水素利用システムであって、制御器が、特定水素生成装置が水素含有ガスを生成する時に、特定水素生成装置が特定燃焼器によって所定温度範囲に加熱されるように、水素含有ガス利用機器の水素利用量を調節するものである。
【００２０】
これによって、複数の水素生成装置に対するオフガスの分流が不要になり、流量干渉を回避することで、オフガスを安定した流量で供給し、水素利用システムを安定して運用することができる。
【００２１】
第２の発明は、特に、第１の発明の水素利用システムにおいて、水素含有ガス利用機器が、第１水素含有ガス利用機器と、第２水素含有ガス利用機器との２段で構成され、複数の水素生成装置で生成された水素含有ガスが第１水素含有ガス利用機器に供給され、第１水素含有ガス利用機器で生成されるオフガスが第２水素含有ガス利用機器に供給されるように接続されるものである。
【００２２】
これによって、第１水素含有ガス利用機器で水素を利用した後の水素を更に、第２水素含有ガス利用機器で利用し、水素の利用率をより高くすることができるようになる。これによって、水素生成装置の台数を多く備える水素利用システムの場合でも、オフガスの熱量を、特定水素生成装置を所定の温度範囲に加熱するために適切な熱量に調整することができ、より大容量の水素利用システムを構成することができる。
【００２３】
第３の発明は、特に、第２の発明の水素利用システムにおける制御器が、特定水素生成装置が水素含有ガスを生成する時に、特定水素生成装置が特定燃焼器によって所定温度範囲に加熱されるように、第２水素含有ガス利用機器の水素利用量を調節するものである。
【００２４】
これによって、第１水素含有ガス利用機器において、外部からの要求に応じて必要水素量を利用した後で、第２水素含有ガス利用機器での水素利用量を調整することで、オフガスの熱量を、特定水素生成装置の温度を所定の温度範囲に保つために適切な熱量に調整でき、要求に応じた柔軟な水素利用システムの運用ができる。
【００２５】
第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の水素利用システムにおいて、水素含有ガス利用機器を、複数の水素生成装置から供給された水素含有ガス中の不純物を取り除いた製品ガスと、オフガスとを生成する精製機としたものである。
【００２６】
これによって、複数の水素生成装置に対するオフガスの分流がない簡易な構成で、オフガスを安定した流量で供給し、安定して高純度水素を供給することができる。
【００２７】
第５の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の水素利用システムにおいて、水素含有ガス利用機器を、複数の水素生成装置から供給された水素含有ガスを用いて発電を行う燃料電池としてものである。
【００２８】
これによって、複数の水素生成装置に対するオフガスの分流がない簡易な構成で、オフガスを安定した流量で供給し、安定して電力を供給することができる。
【００２９】
第６の発明は、第２の発明または第３の発明の水素利用システムにおいて、第１水素含
有ガス利用機器を、複数の水素生成装置から供給された水素含有ガスから不純物を取り除いた製品ガスと、オフガスとを生成する精製機とし、第２水素含有ガス利用機器を、精製機から供給されるオフガスを用いて発電を行う燃料電池としたものである。
【００３０】
これによって、第１水素含有ガス利用機器で、高純度水素を製造し外部に供給するとともに、第２水素含有ガス利用機器によって外部に電力を供給することができる。
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における水素利用システムの構成を示すブロック図である。
【００３３】
図１に示すように、本実施の形態の水素利用システム４００は、改質器８ａ〜８ｃと、燃焼器４ａ〜４ｃと、原料供給器１ａ〜１ｃと、水供給器２ａ〜２ｃと、燃料供給器３ａ〜３ｂとを備えた水素生成装置１００ａ〜１００ｃと、第１水素含有ガス利用機器である精製機２１０と、第２水素含有ガス利用機器である燃料電池２２０とを備えた水素含有ガス利用機器２００と、水素含有ガス供給流路５ａ〜５ｃと、オフガス流路６と、制御器３００とを備えている。
【００３４】
ここで、これらの構成要素の符号の添え字について、改質器８ａ〜８ｃを例に挙げて説明する。８ａは１つ目の改質器を指し、８ｃは３つ目の改質器を指している。
【００３５】
したがって、改質器８ａ〜８ｃと記述した場合は、１つ目から３つ目までの３台の改質器を指す。一方でいずれの改質器でもよい場合を説明するときには、単に改質器８と記述する。
【００３６】
改質器８は、原料及び水蒸気を用いて改質反応により水素含有ガスを生成する。本実施の形態では、原料に、メタンを主成分とする都市ガスを用いた。本実施の形態の改質反応は、都市ガスと水蒸気を反応させる水蒸気改質を用いた。改質器８ａ〜８ｃの内部には改質触媒（図示せず）が搭載さている。
【００３７】
加熱器である燃焼器４ａ〜４ｃは、原料ガスまたはオフガスを燃焼させ、燃焼によって発生した熱を改質器８ａ〜８ｃにそれぞれ供給し、水蒸気改質反応を進行させる。
【００３８】
原料供給器１ａ〜１ｃは、水蒸気改質反応の原料である都市ガスを、改質器８ａ〜８ｃにそれぞれ供給するポンプである。
【００３９】
水供給器２ａ〜２ｃは、水蒸気改質反応の原料である水を、改質器８ａ〜８ｃにそれぞれ供給するポンプである。
【００４０】
燃料供給器３ａ〜３ｂは、燃焼器４ａ〜４ｂに備えられ、燃料を燃焼器４ａ〜４ｂにそれぞれ供給するポンプである。燃料は本実施の形態では、メタンを主成分とする都市ガスを用いた。
【００４１】
精製機２１０は、水素生成装置１００ａ〜１００ｃから排出された水素含有ガス中の不純物ガスを取り除いた高純度の水素を精製するもので、本実施例では水素選択透過膜分離装置である。
【００４２】
燃料電池２２０は、水素含有ガスを用いて発電する燃料電池であり、精製機２１０から
排出される水素含有ガスと、空気中の酸素から、電気化学反応によって発電する。
【００４３】
制御器３００は、水素利用システム４００の運転を制御する。制御器３００は、信号入出力部（図示せず）と、演算処理部（図示せず）と、制御プログラムを記憶する記憶部（図示せず）とを備える。
【００４４】
水素含有ガス供給流路５ａ〜５ｃは、水素生成装置１００ａ〜１００ｃから排出されたガスを、水素含有ガス利用機器２００に導く流路である。
【００４５】
オフガス流路６は、水素含有ガス利用機器２００で水素含有ガス中の水素を利用した後のオフガスを、燃焼器４ｃへ供給するための流路である。
【００４６】
以上の様に構成された水素利用システム４００について、以下その動作、作用を説明する。以下の動作は、制御器３００が水素利用システム４００の原料供給器１ａ〜１ｃ、水供給器２ａ〜２ｃ、燃料供給器３ａ〜３ｂ、精製機２１０における高純度水素の製造量、燃料電池２２０における発電量を制御することによって行われる。
【００４７】
水素利用システム４００の運転時には、原料供給器１ａ〜１ｃが原料供給動作することによって、都市ガスが改質器８ａ〜８ｃに供給される。改質器８ａ〜８ｃは、燃焼器４ａ〜４ｃで発生する燃焼熱によって加熱され、改質器８ａ〜８ｃで改質反応により発生した水素含有ガスは、水素含有ガス供給流路５ａ〜５ｃを経由して、水素含有ガス利用機器２００の上流側で集約される。
【００４８】
水素含有ガス利用機器２００の上流側で集約された水素含有ガスは、水素含有ガス利用機器２００に含まれる精製機２１０に供給され、精製機２１０で、高純度の水素を精製して外部に供給する。
【００４９】
精製機２１０は、外部から要求される必要な量の高純度水素を精製し、高純度水素精製後の残りの水素含有ガスは燃料電池２２０に供給される。燃料電池２２０は、精製機２１０から供給される水素含有ガスを用いて発電し、外部に電力を供給するとともに、水素含有ガス中の水素を発電によって消費した後のオフガスを排出する。精製機２１０から排出されたオフガスは、オフガス流路６を経由し、燃焼器４ｃへ供給される。
【００５０】
ここで、改質器８ａ〜８ｃは、改質反応に適した所定の温度範囲（６００℃〜６５０℃）となるように外部からの加熱量が調整される。
【００５１】
改質器８ａ〜８ｃは、燃焼器４ａ〜４ｃによって加熱されるが、このうち、燃焼器４ａ〜４ｂによる加熱量は、燃焼器４ａ〜４ｂに備えられた燃料供給器３ａ〜３ｂにより、都市ガスの供給量を調整することで調整される。
【００５２】
また、燃焼器４ｃによる加熱量は、燃焼器４ｃに供給されるオフガスの熱量によって変化するが、オフガスの熱量は、燃料電池２２０における発電量によって調整される。従って、改質器８ａ〜８ｃに対する、燃焼器４ａ〜４ｃの加熱量が適切に調整され、改質器８ａ〜８ｃを所定の温度範囲となる様に制御することができる。
【００５３】
以上のように、本実施の形態においては、オフガスの熱量を燃料電池２２０によって適切な熱量に調整してから燃焼器４ｃのみに供給することにより、オフガスの分流が不要となり、オフガスを分流する場合に発生する流量干渉を回避し、水素利用システム４００を安定して運用することができる。
【００５４】
また、本実施の形態では、精製機２１０は、高純度水素量を外部からの要求に応じて精製する事ができ、要求に応じて柔軟に水素供給するとともに、さらに、燃料電池２２０から、外部に電力を供給することができる。
【００５５】
なお、精製機２１０は、不純物ガスを除去できるものであれば良く、例えば水素ＰＳＡ装置や、固体高分子膜に電圧を印加し、正極側に水素含有ガスを供給し、負極側から昇圧された高純度の水素ガスを取り出す水素精製昇圧装置であっても良い。
【００５６】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における水素利用システムの構成を示すブロック図である。
【００５７】
図２に示す実施の形態２の水素利用システムおいて、図１に示す実施の形態１の水素利用システムと同じ構成要素には同じ符号を付与しており、重複する説明を省略する。
【００５８】
図２に示す実施の形態２の水素利用システムおいて、図１に示す実施の形態１の水素利用システムと異なる点は、水素含有ガス利用機器２０１が燃料電池２３０のみで構成される点と、改質器８ａ〜８ｂをそれぞれ加熱する加熱器である電気ヒータ４１ａ〜４１ｂを備え、燃焼器４ａおよび燃焼器４ｂは省略されている点との２点である。
【００５９】
ここで、電気ヒータ４１ａ〜４１ｂは電力の供給を受けて発熱し、改質器８ａ〜８ｂをそれぞれ加熱する。また、燃焼器４ｃはオフガスを燃焼し、燃焼によって生じた熱で改質器８ｃを加熱する。
【００６０】
ここで、燃料電池２３０は、水素生成装置１００ａ〜１００ｃから排出された水素含有ガスと、空気中の酸素から、電気化学反応によって発電する燃料電池であり、発電した電力を外部に供給する。
【００６１】
以上の様に構成された水素利用システム４０１について、以下その動作、作用を説明する。以下の動作は、制御器３０１が水素利用システム４０１の原料供給器１ａ〜１ｃ、水供給器２ａ〜２ｃ、電気ヒータ４１ａ〜４１ｂに供給する電力、燃料電池２３０における発電量を制御することによって行われる。
【００６２】
水素利用システム４０１の運転時には、原料供給器１ａ〜１ｃが原料供給動作することによって、都市ガスが改質器８ａ〜８ｃに供給される。改質器８ａ〜８ｂは、電気ヒータ４１ａ〜４１ｂによって加熱され、改質器８ｃは、燃焼器４ｃによって加熱される。そして、改質器８ａ〜８ｃで発生した水素含有ガスは、水素含有ガス供給流路５ａ〜５ｃを経由して、水素含有ガス利用機器２０１の上流側で集約される。
【００６３】
また、水素含有ガス利用機器２０１の上流側で集約された水素含有ガスは、燃料電池２３０で、発電によって水素含有ガス中の水素が消費され、発電後のオフガスを排出する。燃料電池２３０から排出されたオフガスは、オフガス流路６を経由し、燃焼器４ｃへ供給される。
【００６４】
ここで、改質器８ａ〜８ｃは、改質反応に適した所定の温度範囲（６００℃〜６５０℃）となるように外部からの加熱量が調整される。改質器８ａ〜８ｃは、燃焼器４ｃおよび電気ヒータ４１ａ〜４１ｂによって加熱されるが、このうち、電気ヒータ４１ａ〜４１ｂによる加熱量は、電気ヒータ４１ａ〜４１ｂに供給する電力によって調整される。
【００６５】
また、燃焼器４ｃによる加熱量は、燃焼器４ｃに供給されるオフガスの熱量によって変
化するが、オフガスの熱量は、燃料電池２３０における発電量によって調整される。従って、改質器８ａ〜８ｃに対する、燃焼器４ｃ、電気ヒータ４１ａ〜４１ｂの加熱量が適切に調整され、改質器８ａ〜８ｃを所定の温度範囲となる様に制御することができる。
【００６６】
以上のように、本実施の形態においては、オフガスの熱量を燃料電池２３０によって適切な熱量に調整してから燃焼器４ｃのみに供給することにより、オフガスの分流が不要となり、オフガスを分流する場合に発生する流量干渉を回避することで、オフガス流量を安定的に供給し、燃料電池２３０によって電力を安定して供給することができる。
【００６７】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における水素利用システムの構成を示すブロック図である。
【００６８】
図３に示す実施の形態３の水素利用システムおいて、図１に示す実施の形態１の水素利用システムと同じ構成要素には同じ符号を付与しており、重複する説明を省略する。
【００６９】
図３に示す実施の形態３の水素利用システムおいて、図１に示す実施の形態１の水素利用システムと異なる点は、水素含有ガス利用機器２０２が、精製機２４０のみで構成される点と、また、改質器８ａと改質器８ｂを同時に加熱する加熱器である電気ヒータ４２を備え、燃焼器４ａおよび燃焼器４ｂは省略されている点との２点である。
【００７０】
ここで、電気ヒータ４２は、電力の供給を受けて改質器８ａおよび改質器８ｂを同時に加熱し、燃焼器４ｃはオフガスを燃焼して、燃焼によって生じた熱で改質器８ｃを加熱する。
【００７１】
また、精製機２４０は、水素生成装置１００ａ〜１００ｃから排出された水素含有ガス中の不純物ガスを取り除いた高純度の水素を精製するもので、本実施例では水素選択透過膜分離装置である。
【００７２】
以上の様に構成された水素利用システム４０２について、以下その動作、作用を説明する。以下の動作は、制御器３０２が水素利用システム４０２の原料供給器１ａ〜１ｃ、水供給器２ａ〜２ｃ、電気ヒータ４２に供給する電力、精製機２４０における高純度水素の精製量を制御することによって行われる。
【００７３】
水素利用システム４０２の運転時には、原料供給器１ａ〜１ｃが原料供給動作することによって、都市ガスが改質器８ａ〜８ｃに供給される。改質器８ａ〜８ｂは、電気ヒータ４２によって加熱され、改質器８ｃは、燃焼器４ｃによって加熱される。そして、改質器８ａ〜８ｃで発生した水素含有ガスは、水素含有ガス供給流路５ａ〜５ｃを経由して、水素含有ガス利用機器２０２の上流側で集約される。
【００７４】
水素含有ガス利用機器２０２の上流側で集約された水素含有ガスは、精製機２４０で、高純度水素の精製によって水素含有ガス中の水素が消費され、水素消費後のオフガスを排出する。精製機２４０から排出されたオフガスは、オフガス流路６を経由し、燃焼器４ｃへ供給される。
【００７５】
ここで、改質器８ａ〜８ｃは、改質反応に適した所定の温度範囲（６００℃〜６５０℃）となるように外部からの加熱量が調整される。改質器８ａ〜８ｂは、電気ヒータ４２によって加熱され、改質器８ｃは、燃焼器４ｃによって加熱されるが、このうち、電気ヒータ４２による加熱量は、電気ヒータ４２に供給する電力によって調整される。
【００７６】
また、燃焼器４ｃによる加熱量は、燃焼器４ｃに供給されるオフガスの熱量によって変化するが、オフガスの熱量は、精製機２４０における高純度水素の精製量によって調整される。従って、改質器８ａ〜８ｃに対する、燃焼器４ｃ、電気ヒータ４２の加熱量が適切に調整され、改質器８ａ〜８ｃを所定の温度範囲となる様に制御することができる。
【００７７】
以上のように、本実施の形態においては、オフガスの熱量を精製機２４０によって適切な熱量に調整してから燃焼器４ｃのみに供給することにより、オフガスの分流が不要となり、オフガスを分流する場合に発生する、流量干渉を回避することで、オフガス流量を安定的に供給し、精製機２４０よって高純度の水素を安定して供給することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明の水素利用システムは、複数の加熱器に対するオフガスの分流を不要とし、オフガス流量を個々に制御する際の流量干渉を回避することで、オフガス流量を安定的に供給し、水素利用システムの安定した運用が可能となるため、燃料電池発電システム等の高い信頼性が求められる用途に適している。
【符号の説明】
【００７９】
１ａ，１ｂ，１ｃ  原料供給器
２ａ，２ｂ，２ｃ  水供給器
３ａ，３ｂ  燃料供給器
４ａ，４ｂ，４ｃ  燃焼器
５ａ，５ｂ，５ｃ  水素含有ガス供給流路
６  オフガス流路
８ａ，８ｂ，８ｃ  改質器
４１ａ，４１ｂ  電気ヒータ
４２  電気ヒータ
１００ａ，１００ｂ，１００ｃ  水素生成装置
２００  水素含有ガス利用機器
２０１  水素含有ガス利用機器
２０２  水素含有ガス利用機器
２１０  精製機
２２０  燃料電池
２３０  燃料電池
２４０  精製機
３００  制御器
３０１  制御器
３０２  制御器
４００  水素利用システム
４０１  水素利用システム
４０２  水素利用システム
【図１】
2018135244.tif 000003
【図２】
2018135244.tif 000004
【図３】
2018135244.tif 000005
【図４】
2018135244.tif 000006