JP4649028B2 - Method for vaporizing water-insoluble liquid fuel used in fuel cell system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は燃料電池システム等に使用される非水溶性液体燃料の気化方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来よりこの種のものにおいては、例えば特開平5−283091号公報に開示されている如く、液体燃料と水とをそれぞれ別々に気化させた後改質器に導き、混合して水蒸気改質を行おうとするものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの従来のものでは燃料気化器における気化温度は、液体燃料の確実な気化を得るために、該液体燃料の気化温度以上に保つ必要があり、その為灯油等の比較的気化温度の高い液体燃料の場合、液体燃料を完全に気化させるために気化器における気化温度を高くすると、液体燃料である灯油が気化して水蒸気と混合する前に高温により熱分解を起こす可能性があった。
【0004】
また、高温による液体燃料の熱分解を防ぐために、燃料気化器における気化温度を液体燃料の気化温度に近く設定すると、液体燃料の品質のバラツキ等によっては液体燃料が十分気化しきれずに、比較的気化温度の高い成分が燃料気化器に蓄積してしまうという問題もあった。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この発明はこの点に着目し上記欠点を解決するため、特にその構成を、水を単独で気化し水蒸気とする水気化器と、熱源を有し液体燃料を加熱して気化させる燃料気化器とを備え、前記水気化器で気化した水蒸気を、燃料気化器に供給し該燃料気化器が水蒸気で満たされた所で、燃料気化器に液体燃料を供給することで、液体燃料の気化温度を低下させるように構成したものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
気化ヒータ1a等の熱源により所定温度まで加熱された水蒸気混合手段を構成する燃料気化器5内に液体燃料を噴霧するとともに、あらかじめ水気化器1で気化した水蒸気を前記噴霧する燃料の量によって決まる所定量供給して燃料気化器5内に混合しながら液体燃料を気化させる。
【0010】
この時、燃料気化器5内の気相部分は水蒸気と液体燃料の蒸気が混合した状態となるため、液体燃料蒸気の蒸気圧は大気圧とくらべて低く、液体燃料を単独で加熱気化させる場合に比べて低い温度で気化させる事ができる。
【0011】
従って前記所定温度は液体燃料を単独で加熱気化させる場合と比べて、低く設定する事ができ、高温による液体燃料の熱分解を防止する事ができる。
【0012】
さらに、前記所定温度を比較的低く設定した場合でも、液体燃料蒸気の蒸気圧が低いため、液体燃料は十分に気化する事ができ、比較的気化温度の高い成分が気化しきれずに気化器に蓄積するという問題も生じない。
【0013】
従って、灯油等の多成分からなる比較的気化温度の高い液体燃料を気化させる場合でも、高温による熱分解もなく、液体燃料の品質のバラツキ等があっても確実に気化させる事ができるものである。
【0014】
【実施例】
次にこの発明に係る気化方法を図面に示された一実施例で説明する。
1は加熱ヒータ1aを熱源とする水気化器で、水タンク2に貯水されている水を水用ポンプ3を介して適宜供給する事で水蒸気を生成するものであり、水蒸気供給路4の途中に備えられている。
【0015】
5は下部に気化ヒータ5aを鋳込んだアルミダイキャスト製の燃料気化器で、一側部に水気化器1からの水蒸気を吹き出す水蒸気噴出口5bが連通するとともに、該噴出口5bには燃料タンク6内の燃料を供給する燃料ポンプ7と連通し液体燃料を噴霧するノズル5cが備えられ、水蒸気を混合しながら液体燃料を加熱気化させるものである。
【0016】
8は改質器9内にある改質器加熱用バーナ(図示せず)に燃料を供給するバーナ用燃料ポンプである。
【0017】
次にこの一実施例の作動について説明する。
今気化ヒータ5aに通電し燃料気化器5が加熱されて液体燃料の気化に適する所定の温度に達すると、水タンク2より水用ポンプ3を経て水気化器1で気化された水蒸気が水蒸気噴出口5bから燃料気化器5に供給され、燃料気化器5内の空気をパージする。
【0018】
燃料気化器5が水蒸気で満たされた所で、液体燃料が燃料タンク6から燃料ポンプ7を経て燃料ノズル5cより燃料気化器5内に噴霧され、高温となっている燃料気化器5の内壁に接触して蒸発気化する。
【0019】
この時、燃料気化器5内の気相部分は水蒸気と燃料蒸気の混合したものとなっているので、燃料蒸気の分圧は大気圧と比べて低く、液体燃料の気化に必要な温度は燃料を単独で気化させる時と比べて低い温度とする事ができる。
【0020】
気化した液体燃料は水蒸気噴出口5bからの水蒸気と混合して混合気出口5dより排出され、改質器9に送られて水蒸気改質され、改質ガスは燃料電池等の燃料などとして利用される。
【0021】
灯油単独の気化温度ならば300℃以上必要であったが、S/C=3の水蒸気を用いたところ気化温度は174℃となり、水蒸気を混合しない場合と比較して126℃も低い温度で気化させる事ができるものである。
【0022】
従って、燃料気化器の設定温度を低く設定することにより、高温による液体燃料の熱分解を防ぐ事ができるとともに、液体燃料は低い温度でも完全気化する事ができ、きわめて良好に液体燃料を気化する事ができるものである。
【0023】
以上述べた一実施例は気化ヒータ5aに電気ヒータを用いたものであるが、燃料気化器5に熱交換用フィン5eを設け、改質器9からの高温の排気ガスと熱交換させる事で燃料気化器5の熱源とすれば、電気ヒータをOFFにする事ができ、エネルギー効率を良好にする事ができる。
【0024】
あるいは、起動時には電気ヒータを熱源とし、運転時には改質器9からの排熱を利用するようにすれば、起動から運転までスムーズに効率良く運転する事ができる。
【0025】
尚、この一実施例においては改質器9の改質方式として水蒸気改質法を用いているが、これに限らず、石油系液体燃料あるいはその他の非水溶性液体燃料を水蒸気などと混合して、触媒上あるいは無触媒で反応させ水素リッチなガスを製造することができれば良く、例えば部分酸化改質法やオートサーマル改質法を用いても良いものである。
【0026】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明は水を単独で気化し水蒸気とする水気化器と、熱源を有し液体燃料を加熱して気化させる燃料気化器とを備え、前記水気化器で気化した水蒸気を、燃料気化器に供給し該燃料気化器が水蒸気で満たされた所で、燃料気化器に液体燃料を供給することで、液体燃料の気化温度を低下させるようにしたので、高温による液体燃料の熱分解を防ぎ、液体燃料の品質にバラツキがあっても、確実に気化する事ができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の気化方法を付した燃料電池システムの要部ブロック図。
【図2】同燃料気化器の断面図。
【符号の説明】
1 水気化器
2 水タンク
3 水ポンプ
4 水蒸気供給路
5 燃料気化器
5a 気化ヒータ
5b 水蒸気噴出口
5c 液体燃料噴霧ノズル
5d 混合器出口
6 燃料タンク
7 燃料ポンプ
9 改質器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for vaporizing a water-insoluble liquid fuel used in a fuel cell system or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in this type, as disclosed in, for example, JP-A-5-283091, liquid fuel and water are separately vaporized and then led to a reformer and mixed to perform steam reforming. I was going to go.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in this conventional device, the vaporization temperature in the fuel vaporizer needs to be kept higher than the vaporization temperature of the liquid fuel in order to obtain the reliable vaporization of the liquid fuel. Therefore, a liquid having a relatively high vaporization temperature such as kerosene. In the case of fuel, if the vaporization temperature in the vaporizer is increased in order to completely vaporize the liquid fuel, there is a possibility that kerosene, which is the liquid fuel, is vaporized and thermally decomposed at a high temperature before being mixed with water vapor.
[0004]
Also, in order to prevent thermal decomposition of liquid fuel due to high temperature, if the vaporization temperature in the fuel vaporizer is set close to the vaporization temperature of the liquid fuel, the liquid fuel may not be sufficiently vaporized due to variations in the quality of the liquid fuel. There is also a problem that components having a high target vaporization temperature accumulate in the fuel vaporizer.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
This invention pays attention to this point, and in order to solve the above-mentioned drawbacks, in particular, its structure is composed of a water vaporizer that vaporizes water alone to form water vapor, and a fuel vaporizer that has a heat source and heats liquid fuel to vaporize it. The vaporization temperature of the liquid fuel is supplied by supplying the liquid vapor to the fuel vaporizer when the vaporization vaporized by the water vaporizer is supplied to the fuel vaporizer and the fuel vaporizer is filled with the vapor. It is configured to decrease.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The liquid fuel is sprayed into the
[0010]
At this time, since the vapor phase portion in the
[0011]
Therefore, the predetermined temperature can be set lower than the case where the liquid fuel is heated and vaporized alone, and the thermal decomposition of the liquid fuel due to the high temperature can be prevented.
[0012]
Further, even when the predetermined temperature is set to be relatively low, the vapor pressure of the liquid fuel vapor is low, so that the liquid fuel can be sufficiently vaporized, and the component having a relatively high vaporization temperature cannot be completely vaporized. There is no problem of accumulating.
[0013]
Therefore, even when liquid fuel with a relatively high vaporization temperature, such as kerosene, is vaporized, there is no thermal decomposition due to high temperatures, and even if there is a variation in the quality of the liquid fuel, it can be vaporized reliably. is there.
[0014]
【Example】
Next, a vaporizing method according to the present invention will be described with reference to an embodiment shown in the drawings.
Reference numeral 1 denotes a water vaporizer using a heater 1 a as a heat source, which generates water vapor by appropriately supplying water stored in a
[0015]
[0016]
A burner fuel pump 8 supplies fuel to a reformer heating burner (not shown) in the
[0017]
Next, the operation of this embodiment will be described.
When the
[0018]
When the
[0019]
At this time, since the vapor phase portion in the
[0020]
The vaporized liquid fuel is mixed with water vapor from the water vapor outlet 5b and discharged from the
[0021]
If the vaporization temperature of kerosene alone was 300 ° C. or higher, the vaporization temperature was 174 ° C. when S / C = 3 water vapor was used, and vaporization was conducted at a temperature 126 ° C. lower than when no water vapor was mixed. It can be made to.
[0022]
Therefore, by setting the set temperature of the fuel vaporizer low, the thermal decomposition of the liquid fuel due to the high temperature can be prevented, and the liquid fuel can be completely vaporized even at a low temperature, and the liquid fuel is vaporized very well. Things that can be done.
[0023]
In the embodiment described above, an electric heater is used as the
[0024]
Alternatively, if the electric heater is used as a heat source during startup and the exhaust heat from the
[0025]
In this embodiment, the steam reforming method is used as the reforming method of the
[0026]
【The invention's effect】
As described above, the present invention includes a water vaporizer that vaporizes water alone to form water vapor, and a fuel vaporizer that has a heat source and heats and vaporizes liquid fuel, and the water vapor vaporized by the water vaporizer Is supplied to the fuel vaporizer, and when the fuel vaporizer is filled with water vapor, the liquid fuel is supplied to the fuel vaporizer to lower the vaporization temperature of the liquid fuel. Therefore, even if the quality of the liquid fuel varies, it can be surely vaporized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a main part of a fuel cell system to which a vaporizing method according to an embodiment of the present invention is attached.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the fuel carburetor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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