(57)【要約】  水素生成装置（１００）は、原料を改質反応させて水素含有ガスを生成する改質器（１）と、改質器を加熱する燃焼器（２）と、原料中の酸素濃度が相対的に低い第１の状態であるときに、改質器の制御温度を第１温度とし、原料中の酸素濃度が第１の状態よりも相対的に高い第２の状態であるときに、改質器の制御温度を第１温度よりも高い第２温度に変更する制御器（５）とを備える。
2012147317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料を改質反応させて水素含有ガスを生成する改質器と、
前記改質器を加熱する燃焼器と、
原料中の酸素濃度が相対的に低い第１の状態であるときに、前記改質器の制御温度を第１温度とし、
原料中の酸素濃度が前記第１の状態よりも相対的に高い第２の状態であるときに、前記改質器の制御温度を前記第１温度よりも高い第２温度に変更する制御器とを備える水素生成装置。
【請求項２】
前記制御器は、前記改質器の制御温度を前記第２温度に変更後、前記改質器の温度を前記第２温度に制御できない場合、運転を停止する、請求項１に記載の水素生成装置。
【請求項３】
前記制御器は、原料中の酸素濃度が前記第２の状態の中でも相対的に酸素濃度の高い第３の状態であるときに、運転を停止する、請求項１記載の水素生成装置。
【請求項４】
前記制御器は、前記第２の状態であるときに、前記改質器に供給される原料流量を前記第１の状態であるときよりも低下させる、請求項１記載の水素生成装置。
【請求項５】
前記制御器は、前記第１の状態であるときに、前記改質器の制御温度を第１温度とし、前記第２の状態であるときに、前記改質器の温度が第１の温度となるよう前記改質器に供給される原料流量を低下させる、請求項４記載の水素生成装置。
【請求項６】
前記制御器は、前記第２の状態であるときに、前記改質器の目標水素生成量に対して定められる目標原料流量を前記第１の状態であるときよりも低下させる、請求項４記載の水素生成装置。
【請求項７】
前記制御器は、原料の流量を低下させても、前記改質器の温度を前記第１温度に制御できない場合、前記改質器の制御温度を前記第１温度よりも高い第２温度に変更する請求項５に記載の水素生成装置。
【請求項８】
前記制御器は、前記改質器の制御温度を前記第２温度に変更後、前記改質器の温度を前記第２温度に制御できない場合、運転を停止する、請求項７記載の水素生成装置。
【請求項９】
請求項１−８のいずれかに記載の水素生成装置と、前記水素生成装置より供給される水素含有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。
【請求項１０】
改質器において原料を改質反応させて水素含有ガスを生成するステップと、
燃焼器により前記改質器を加熱するステップと、
原料中の酸素濃度が相対的に低い第１の状態であるときに、前記改質器の制御温度を第１温度とするステップと、
原料中の酸素濃度が前記第１の状態よりも相対的に高い第２の状態であるときに、前記改質器の制御温度を前記第１温度よりも高い第２温度に変更するステップとを有する、水素生成装置の運転方法。
【請求項１１】
前記第２の状態であるときに、前記改質器に供給される原料流量を前記第１の状態であるときよりも低下させるステップを備える、請求項１０に記載の水素生成装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素生成装置、燃料電池システム、及びその運転方法に関する。より詳しくは、原料を用いて水素含有ガスを生成する水素生成装置、これを備えた燃料電池システム、及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、燃料電池スタック（以下、単に「燃料電池」という）に水素含有ガス（Ｈ２ガスを含有するガス）と酸素含有ガスとを供給して、水素と酸素との電気化学反応を進行させ、化学的なエネルギーを電気的なエネルギーとして取り出すことにより発電するシステムである。燃料電池システムは、発電効率が高いのみならず、発電時に発生する熱エネルギーも簡単に利用できる。このため燃料電池システムは、高いエネルギー利用効率を実現可能な分散型発電システムとして、開発が進められている。【０００３】
一般的に、水素含有ガスの供給設備は整備されていないことが多い。このため従来の燃料電池システムには、水素生成装置が配設されている。典型的な水素生成装置は、既存のインフラストラクチャーから供給される、天然ガスを主成分とする都市ガスやＬＰＧ等を原料として、水素含有ガス（改質ガス）を生成する。このために水素生成装置は、例えば、原料中の硫黄成分を除去する脱硫部、Ｒｕ触媒やＮｉ触媒を用いて６００〜７００℃の温度で水蒸気と改質反応させ、水素含有ガスを生成させる改質器を備える（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
改質反応により得られる水素含有ガスには、通常、原料に由来する一酸化炭素が含まれる。一酸化炭素の濃度が高いと、燃料電池の発電特性を低下させる。そこで、水素生成装置には、改質器の他に、変成器や選択酸化器、メタン化除去器といった反応器が設けられることが多い。変成器は、Ｃｕ−Ｚｎ系触媒を備え、２００℃〜３５０℃の温度で一酸化炭素と水蒸気との変成反応を進行させて一酸化炭素を低減させる。選択酸化器は、１００℃〜２００℃の温度で一酸化炭素を選択的に酸化反応させて更に一酸化炭素を低減させる。メタン化除去器は、一酸化炭素を選択的にメタン化させて低減させる。選択酸化器やメタン化除去器は選択除去器とも呼ばれる。【０００５】
さて、原料には、インフラストラクチャーの構成に起因して、酸素が一時的に混入されることがある。そこで、酸素を含むプロセスガス（例えば天然ガス、ピークシェービングガス、LPG など）の予備改質方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１８３００５号公報
【特許文献２】特開２００１−８０９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、上記特許文献２記載のように、原料中の酸素濃度が相対的に高い状態であると、水素含有ガス中の水素と酸素との酸化反応に伴う発熱により改質器が過昇温と判定され、運転停止される可能性がある。【０００８】
本発明は、かかる課題を解決するものであり、原料中の酸素濃度が高い状態において改質器が過昇温と判定され運転停止される可能性を従来よりも低減できる水素生成装置、燃料電池システム、及びその運転方法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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の水素生成装置は、原料を改質反応させて水素含有ガスを生成する改質器と、前記改質器を加熱する燃焼器と、原料中の酸素濃度が相対的に低い第１の状態であるときに、前記改質器の制御温度を第１温度とし、原料中の酸素濃度が前記第１の状態よりも相対的に高い第２の状態であるときに、前記改質器の制御温度を前記第１温度よりも高い第２温度に変更する制御器とを備える。【００１０】
上記の一般的及び特定の構成は、燃料電池システム、水素生成装置の運転方法等としても実施されうる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の水素生成装置、燃料電池システム、及びその運転方法によれば、原料中の酸素濃度が高い状態において改質器が過昇温と判定され運転停止される可能性を従来よりも低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１実施形態にかかる水素生成装置の概略構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、第１実施形態にかかる水素生成装置の動作方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】図４は、第１実施形態の第１変形例にかかる水素生成装置の動作方法の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、第１実施形態の第２変形例にかかる水素生成装置の動作方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、第２実施形態にかかる水素生成装置の動作方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、第２実施形態の第１変形例にかかる水素生成装置の動作方法の一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、第２実施形態の第２変形例にかかる水素生成装置の動作方法の一例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、第２実施形態の第３変形例にかかる水素生成装置の動作方法の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、第３実施形態にかかる燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１実施形態）
第１実施形態にかかる水素生成装置は、原料を改質反応させて水素含有ガスを生成する改質器と、改質器を加熱する燃焼器と、原料中の酸素濃度が相対的に低い第１の状態であるときに、改質器の制御温度を第１温度とし、原料中の酸素濃度が第１の状態よりも相対的に高い第２の状態であるときに、改質器の制御温度を第１温度よりも高い第２温度に変更する制御器とを備える。
【００１４】
第１実施形態にかかる水素生成装置に運転方法は、改質器において原料を改質反応させて水素含有ガスを生成するステップと、燃焼器により改質器を加熱するステップと、原料中の酸素濃度が相対的に低い第１の状態であるときに、改質器の制御温度を第１温度とするステップと、原料中の酸素濃度が第１の状態よりも相対的に高い第２の状態であるときに、改質器の制御温度を第１温度よりも高い第２温度に変更するステップとを有する。
【００１５】
かかる構成では、原料中の酸素濃度が高い状態において改質器が過昇温と判定され運転停止される可能性を従来よりも低減できる。
【００１６】
上記水素生成装置において、制御器は、改質器の制御温度を第２温度に変更後、改質器の温度を第２温度に制御できない場合、運転を停止してもよい。
【００１７】
「改質器の温度を第２温度に制御できない場合」とは、例えば、改質器の温度が第２温度よりも高い第２上限温度以上である場合をいう。
【００１８】
「運転を停止する」とは、改質器における水素生成運転を停止することをいう。また、水素生成運転の停止は、改質器で改質反応の進行に必要な動作の少なくとも一つを停止することを意味する。例えば、改質器への反応原料の供給及び改質器の加熱動作の少なくともいずれか一方の停止を意味する。水蒸気改質反応の場合、反応原料は、原料及び水蒸気であり、オートサーマル反応の場合、反応原料は、原料、水蒸気及び空気であり、部分酸化反応の場合、反応原料は、原料及び空気である。
【００１９】
上記水素生成装置において、制御器は、原料中の酸素濃度が第２の状態の中でも相対的に酸素濃度の高い第３の状態であるときに、運転を停止してもよい。
【００２０】
［装置構成］
図１は、第１実施形態にかかる燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。
【００２１】
図１に示す例では、本実施形態の水素生成装置１００は、改質器１と、燃焼器２と、温度検知器３と、制御器５とを備えている。
【００２２】
以下、図１に示す例に含まれる各構成要素の構成例について説明する。
【００２３】
改質器１は、原料を改質反応させて水素含有ガスを生成する。原料は、少なくとも炭素及び水素を構成元素とする有機化合物を含み、具体的には、天然ガス、都市ガス、ＬＰＧ、ＬＮＧ等の炭化水素、及びメタノール、エタノール等のアルコールが例示される。都市ガスとは、ガス会社から配管を通じて各家庭等に供給されるガスをいう。改質反応は、いずれの改質反応でもよく、具体的には、水蒸気改質反応、オートサーマル反応及び部分酸化反応が例示される。
【００２４】
改質器１で生成された水素含有ガスは、水素供給経路１１を介して水素利用機器へと供給される。
【００２５】
燃焼器２は、改質器１を加熱する。燃焼器２の燃料には、少なくとも上記原料が用いられ、改質器１において水素含有ガスの生成が開始されると、水素含有ガスも燃料として利用される。
【００２６】
水素生成装置１００は、原料中に含まれる酸素濃度の状態を検知する、酸素濃度状態検知器を備える。酸素濃度状態検知器は、原料中に含まれる酸素濃度の状態を検知可能であれば、いずれの検知器であっても構わない。ここで、酸素濃度の状態とは、原料中の酸素濃度値及び原料中の酸素濃度の相対的な高低状態の少なくともいずれか一方の意味として定義される。
【００２７】
酸素濃度状態検知器は、具体的には、原料中に含まれる酸素濃度の状態を直接検知する検知器及び原料中に含まれる酸素濃度の状態を間接的に検知する検知器の少なくともいずれか一方が用いられる。原料中に含まれる酸素濃度の状態を直接検知する検知器としては、原料流路に設けられた酸素濃度検知器、酸素濃度情報を保持する外部の情報保持体より酸素濃度情報を取得する情報取得器等が例示される。上記情報保持体としては、使用者、酸素濃度情報を保持するサーバ、酸素濃度情報を保持するディストリビュータ、ガス会社等が例示される。情報取得器が、情報保持体より酸素濃度情報を取得する方法は、任意である。例えば、情報取得器は、有線通信、無線通信等を介して酸素濃度情報を取得してもよい、使用者が情報取得器に直接、手動入力することで酸素濃度情報を取得してもよい。
【００２８】
原料中に含まれる酸素濃度の状態を間接的に検知する検知器は、原料中の酸素濃度の状態に相関する物理量を検知する検知器である。原料中に含まれる酸素濃度の状態を間接的に検知する検知器としては、水添脱硫器の温度を検出する第１検知器、改質器の温度を検知する第２検知器、原料の供給圧を検知する圧力検知器、原料中の酸素濃度を検知する酸素濃度検知器、水素含有ガス中のアンモニア濃度を検知するアンモニア濃度検知器、外気温を検知する温度検知器、酸素濃度の状態に相関する原料組成情報を取得する情報取得器などが例示される。酸素濃度の状態に相関する原料組成情報としては、ピークシェービング中であることを示す情報等が例示される。
【００２９】
酸素濃度状態検知器は、制御器５に通信可能に接続され、酸素の濃度状態に関する情報を、制御器５へと送る。酸素の濃度状態に関する情報としては、水添脱硫器の温度、改質器の温度、及び酸素濃度などが例示される。
【００３０】
第１検知器は、上述の通り、原料中の酸素と水添脱硫器に供給される水素含有ガス中の水素とが酸化反応した際の発熱の大きさを水添脱硫器の温度として検知する。制御器５は、第１検知器から取得した値に基づき、酸素濃度の相対的な高低状態を判定することができる。
【００３１】
水添脱硫器の温度を直接検知する検知器は、水添脱硫器の温度が検知できれば何れの箇所に設けられていてもよい。具体的には、水添脱硫器の外殻の温度、水添脱硫器内のガス温度、水添脱硫器を通過したガス温度、水添脱硫器内の触媒温度等を検知する検知器が例示される。
【００３２】
水添脱硫器の温度を間接的に検知する検知器は、水添脱硫器の温度に相関する物理量を検知する検知器である。水添脱硫器の温度を間接的に検知する検知器としては、水添脱硫器を通過した原料中の硫黄化合物濃度を検知する検知器、水添脱硫器を通過した原料中の一酸化炭素濃度を検知する検知器等が例示される。
【００３３】
水添脱硫器の温度が上昇すると、水添脱硫触媒の種類（例えば、ＣｏＭｏ系の水添脱硫触媒）によっては、一酸化炭素のメタン化反応が進行し、メタン化反応に水素が消費される。すると、硫黄化合物の水添反応量が低下し、水添脱硫器を通過する原料中に含まれる硫黄化合物濃度が上昇する。水添脱硫器を通過した原料中の硫黄化合物濃度を検知する検知器が、原料中の硫黄化合物濃度上昇を検知することで、間接的に水添脱硫器の温度の上昇を検知することが可能になる。
【００３４】
また、水添脱硫器の温度が上昇すると、水添脱硫触媒の種類（例えば、ＣｕＺｎ系の水添脱硫触媒）によっては、逆シフト反応が進行し、一酸化炭素の濃度が上昇する。そこで、水添脱硫器を通過した原料中の一酸化炭素濃度を検知する検知器が、一酸化炭素濃度の上昇を検知することで、間接的に水添脱硫器の温度の上昇を検知することが可能になる。
【００３５】
第２検知器は、改質器に供給される原料中の酸素と改質器で生成した水素とが酸化反応した際の発熱の大きさを改質器の温度として検知する。制御器５は、第２検知器から取得した値に基づき、酸素濃度の相対的な高低状態を判定することができる。
【００３６】
なお、第２検知器は、改質器の温度を検知可能であれば、いずれの検知器でも構わない。第２検知器は、具体的には、改質器の温度を直接検知する検知器及び改質器の温度を間接的に検知する検知器の少なくともいずれかが用いられる。
【００３７】
改質器の温度を直接検知する検知器は、改質器の温度を検知可能であれば、いずれの箇所に設けても構わない。具体的には、改質器の外殻の温度、改質触媒の温度、改質器内のガス温度、改質器を通過したガス温度等を検知する検知器が例示される。
【００３８】
改質器の温度を間接的に検知する検知器は、改質器の温度に相関する物理量を検知する検知器である。改質器の温度を間接的に検知する検知器としては、改質器を通過した水素含有ガス中の水素濃度を検知する水素濃度検知器、改質器からの伝熱を受ける機器（例えば、水添脱硫器）の温度を検知する温度検知器、改質器を通過した水素含有ガスが流れる機器（例えば、変成器）の温度を検知する温度検知器等が例示される。
【００３９】
通常、ピークシェービングの実行前は原料供給圧が正常値よりも低下しており、ここで、ピークシェービングを実行することで原料供給圧が正常値に戻る。制御器５は、圧力検知器により検知される原料供給経路１０の圧力が、正常値よりも低い値から正常値に戻ることで、ピークシェービングが実行され原料中の酸素濃度が高い状態にあると判定することができる。
【００４０】
また、外気温が低く熱需要が高いときに、不足する原料を補うためピークシェービングが発生する。従って、例えば、外気温を検出する温度検知器の検出値が、ピークシェービングが発生すると推定される値（例えば、−５℃）以下であるときに、ピークシェービングにより原料中の酸素濃度が高い状態にあると判定してもよい。また、外気温を検出する温度検知器の検出値の低下（温度低下）が、ピークシェービングが発生すると推定される値（例えば、１０℃）以上、であるときに、ピークシェービングにより原料中の酸素濃度が高い状態にあると判定してもよい。
【００４１】
酸素濃度検知器は、酸素濃度値自体を検知することができる。
【００４２】
アンモニア濃度検知器は、水素含有ガス中のアンモニア濃度を検知する。原料に酸素が混入されるとき、通常、原料に空気を混入するため、原料には酸素だけでなく窒素も混入される。原料に混入された窒素は、改質器１で生成した水素と反応し、アンモニアを生成する。従って、アンモニア濃度検知器から取得した濃度に基づき、酸素濃度の相対的な高低状態を判定することができる。
【００４３】
図１に示す温度検知器３は、改質器１に供給される原料中の酸素濃度の状態を検知するための温度検知器であって、酸素濃度状態検知器の一例である。温度検知器３は、原料中の酸素濃度の状態に応じた温度が検出可能な改質器１の所定の位置に配設されている。換言すれば、温度検知器３は、第２検知器の一例である。温度検知器３は、例えば、改質器１のうちの上流側の部分に配設される。これは、改質器１に流入した原料中の酸素は、改質器１のうちの上流側の部分において、その大半が水素との酸化反応により消費されるため、原料中の酸素濃度の状態に応じて改質器１の温度が変化しやすいからである。
【００４４】
制御器５は、制御機能を有するものであればよく、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。演算処理部としては、ＭＰＵ、ＣＰＵが例示される。記憶部としては、メモリが例示される。制御器は、集中制御を行う単独の制御器で構成されていてもよく、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器で構成されていてもよい。この点は、他の実施形態及びその変形例の制御器においても同様である。図１の例において、制御器５は、温度検知器３と通信可能に接続され、温度検知器３の検知温度に基づいて燃焼器２の燃焼量を制御する。
【００４５】
燃焼器２の燃焼量の制御は、燃焼器２への燃料の流量を制御することで実行される。具体的には、例えば、燃焼器２が改質器１で生成された水素含有ガスを用いて燃焼するよう構成され、改質器１への原料の流量を制御することで、燃焼器２の燃焼量が制御される。なお、燃焼器２の燃焼量の制御は本例に限定されるものではない。例えば、水素生成装置１００が、改質器１をバイパスして燃焼器２に直接原料が供給される流路を備え、この流路を介して供給される原料の流量を制御することで、燃焼器２の燃焼量が制御してもよい。
【００４６】
または、改質器１に供給する原料の流量及び燃焼器２に直接供給する原料の流量を共に制御して、燃焼器２の燃焼量を制御してもよい。つまり、水素生成装置１００は、改質器１に供給する原料の流量及び燃焼器２に直接供給する原料の流量の少なくともいずれか一方を制御することで、燃焼器２の燃焼量を制御する。
【００４７】
水素生成装置１００は、さらに、図示されない原料供給器を備えている。
【００４８】
原料供給器は、改質器１に供給する原料の流量を調整する。原料供給器は、原料の流量を調整可能であればいずれの構成であってもよく、例えば、昇圧器及び流量調整弁の少なくともいずれか一方により構成される。原料供給器は、例えば、吸着脱硫器を介して改質器１へと原料を供給する。
【００４９】
水素生成装置１００は、さらに、図示されない水蒸気供給器を備える。水蒸気供給器は、改質器１に水蒸気を供給する。水蒸気供給器は、蒸発器（図示せず）及び水供給器（図示せず）を備える。なお、改質器１における改質反応が部分酸化反応であるとき、水蒸気供給器は設けなくてもよい。
【００５０】
なお、図１には示していないが、水素生成装置１００は、改質器１の下流に一酸化炭素低減器を備えてもよい。一酸化炭素低減器は、改質器１で生成された水素含有ガス中の一酸化炭素濃度を低減する。一酸化炭素低減器は、変成器及び一酸化炭素除去器の少なくともいずれか一方が用いられる。変成器は、シフト反応により一酸化炭素を低減する。一酸化炭素除去器は、酸化反応及びメタン化反応の少なくともいずれか一方で一酸化炭素を低減する。
【００５１】
本実施の形態の水素生成装置は、原料中の酸素濃度が相対的に低い第１の状態であるときに、改質器の制御温度を第１温度とし、原料中の酸素濃度が第１の状態よりも相対的に高い第２の状態であるときに、改質器の制御温度を第１温度よりも高い第２温度に変更する。
【００５２】
図２は、第１実施形態にかかる水素生成装置の動作方法の一例を示すフローチャートである。以下、図２を参照しつつ、水素生成装置１００の上記動作の一例について説明する。なお、該動作は制御器５の制御により実行される。この点は、他の変形例及び実施形態においても同様である。
【００５３】
水素生成装置１００が酸素の濃度状態の判定動作を開始すると（スタート）、制御器５は、温度検知器３から受け取った情報に基づき、酸素の濃度状態が第２の状態であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。ここで、第１の状態とは、原料中の酸素濃度が、相対的に低い状態にあるときをいう。第２の状態とは、原料中の酸素濃度が第１の状態よりも相対的に高い状態をいう。上記第１の状態及び第２の状態は、改質器の設計に応じて適宜設定され、例えば、第１の状態は、原料中の酸素濃度が、０ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下に入っている状態として設定され、第２の状態は、原料中の酸素濃度が、１０００ｐｐｍより大きい状態として設定される。
【００５４】
上記判定は、例えば、温度検知器３の検知温度が、予め定められた第１上限温度以上であるか否かにより行うことができる。この場合、該検知温度が第１上限温度以上の場合には第２の状態にあると判定され、第１上限温度未満の場合には第２の状態にない、つまり第１の状態にある、と判定される。第１上限温度は、原料中の酸素濃度が第２の状態であるときの温度として定義され、改質器１の耐熱温度よりも小さい値が設定される。例えば、第１上限温度は、７００℃としうる。
【００５５】
原料中の酸素濃度の状態が、第１の状態であるとき、ステップＳ１０１の判定結果がＮｏとなり、制御器５は、改質器の制御温度を第１温度に維持したままで水素生成装置１００の運転を継続し（ステップＳ１０２）、判定動作を終了する（エンド）。
【００５６】
原料中の酸素濃度の状態が、第２の状態であるとき、ステップＳ１０１の判定結果はＹｅｓとなり、制御器５は、改質器の制御温度を第１温度よりも高い第２温度に変更し（ステップＳ１０３）、判定動作を終了する（エンド）。これにより、燃焼器２は、温度検知器３での検知温度が、第２温度となるように、制御器５により燃焼量が制御される。なお、上記第１温度及び第２温度共に改質器１の耐熱温度よりも小さい温度が設定され、例えば、第１温度は６７０℃、第２温度は７３０℃で設定される。
【００５７】
かかる動作により、原料中の酸素濃度が高い状態において改質器が過昇温と判定され運転停止される可能性を従来よりも低減できる。
【００５８】
原料中の酸素濃度が第１の状態よりも高い第２の状態にあるか否かの判定方法（図３のステップＳ１０１）は、原料中の酸素濃度の状態を判定可能であれば、どのような方法であってもよい。例えば、原料中の酸素濃度の状態を検知する酸素濃度状態検知器を備え、この検知器の検出値を用いて判定してもよい。上記の例では、温度検知器３が酸素濃度状態検知器に相当し、温度検知器３の検知温度と所定の閾値温度との比較に基づいて、原料中の酸素濃度の高低状態が判定されている。
【００５９】
温度検知器３の検知温度を用いて酸素濃度の状態を判定する方法として、温度検知器３の検知温度の単位時間当たりの上昇速度が、予め定められた第１上昇速度以上であるか否かにより判定が行われてもよい。この場合、該上昇速度が第１上限速度以上の場合には第２の状態にあると判定され、第１上限速度未満の場合には第２の状態にない、すなわち第１の状態にある、と判定される。上昇速度の単位としては、例えば、℃／分などを用いることができる。第１上限速度は、改質器１の設計に応じて適宜設定され、例えば、５０℃／分としうる。温度の上昇は、酸素濃度の上昇よりも遅れて生じる場合がある。温度の上昇速度を用いた判定により、温度そのものを用いた判定よりも迅速に酸素濃度上昇を検出しうる。温度の上昇速度を用いて判定を行う場合、制御器５は、図示されない計時器をさらに備える構成としうる。制御器５は、所定時間毎に温度検知器３の検知温度を受け取って記憶部に記憶し、単位時間当たりの温度の上昇速度を演算する。
【００６０】
酸素濃度状態検知器として温度検知器３を用いた場合の原料中の酸素濃度状態の判定方法について、上記の通り説明したが、他の酸素濃度状態検知器を用いた方法についても同様に実行できる。
【００６１】
具体的には、酸素濃度状態検知器として水添脱硫器の温度を検知する第１検知器を用いた場合、第１検知器の検出値が第１閾値（例えば、３２０℃）以上であるか否かに基づき原料中の酸素濃度の状態を判定してもよい。または、第１検知器の検出値の変化速度が第１速度閾値（例えば、３０℃／分）以上であるか否かにに基づき原料中の酸素濃度の状態を判定してもよい。
【００６２】
酸素濃度状態検知器として酸素濃度検知器を用いた場合、酸素濃度検知器の検知濃度が、第１上限酸素濃度（例えば、１０００ｐｐｍ）以上であるか否かに基づき原料中の酸素濃度の状態を判定してもよい。
【００６３】
酸素濃度状態検知器としてアンモニア濃度検知器を用いた場合、アンモニア濃度検知器の検知濃度が第１上限アンモニア濃度（例えば、８０００ｐｐｍ）以上であるか否かに基づき原料中の酸素濃度の状態を判定してもよい。
【００６４】
酸素濃度状態検知器として圧力検知器を用いた場合、圧力検知器の検知圧力が第１上限圧力値（例えば、大気圧に対して＋０．５ｋＰａ）以下であるか否かに基づき原料中の酸素濃度の状態を判定してもよい。
【００６５】
［第１変形例］
本変形例の水素生成装置において、制御器５は、改質器１の制御温度を第２温度に変更後、改質器１の温度を第２温度に制御できない場合、改質器における水素生成運転を停止する。
【００６６】
かかる構成により、改質器の故障、または改質器の劣化等の改質器の不具合を低減できる。
【００６７】
本変形例の水素生成装置において、上記特徴以外は、第１実施形態と同様に構成してもよい。
【００６８】
次に、本変形例の水素生成装置について詳細に説明する。
【００６９】
本変形例の水素生成装置のハードウェア構成は、図１と同様とすることができる。よって、本変形例の燃料電池システムと、第１実施形態の水素生成装置１００とで共通する構成要素については、同一の名称と符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００７０】
図３は、第１実施形態の第１変形例にかかる水素生成装置の動作方法の一例を示すフローチャートである。
【００７１】
以下、図３を参照しつつ、本実施形態の第１変形例にかかる水素生成装置の動作方法について説明する。
【００７２】
ステップ２０１〜２０３の動作は、図２のステップＳ１０１〜１０３と同様であるので、説明を省略する。
【００７３】
本変形例では、ステップＳ２０３の後、改質器の温度を第２温度に維持できるか否か、すなわち第２温度で制御可能であるか否か、が判定される（ステップＳ２０４）。改質器の温度を第２温度に維持できるか否かの判定は、例えば、温度検知器３が検知する改質器の温度が第２温度よりも高い第２上限温度（例えば、７５０℃）以上であると、改質器の温度を第２温度に維持できないと判定することにより行うことができる。なお、第２上限温度は、改質器１の耐熱温度よりも小さい温度が設定される。
【００７４】
改質器１の温度を、第２温度に制御可能である場合には、ステップＳ２０４の判定結果がＹｅｓとなり、改質器の制御温度を第２温度に維持したままで運転が維持され、判定動作が終了する（エンド）。
【００７５】
改質器１の温度を、第２温度に制御できない場合には、ステップＳ２０４の判定結果がＮｏとなり、運転が停止され（ステップＳ２０５）、判定動作が終了する（エンド）。
【００７６】
水素生成装置１００の運転の停止においては、原料供給器（図示せず）、水供給器（図示せず）の動作が停止され、改質器での水素生成運転が停止される。なお、水素生成装置１００の運転の停止において、原料供給器（図示せず）、水供給器（図示せず）の動作が停止に加え、燃焼器２での燃焼を停止してもよい。
【００７７】
［第２変形例］
本変形例の水素生成装置において、制御器５は、原料中の酸素濃度が第２の状態の中でも相対的に酸素濃度の高い第３の状態であるときに、改質器における水素生成運転を停止する。
【００７８】
かかる構成により、改質器の故障、または改質器の劣化等の改質器の不具合を低減できる。
【００７９】
本変形例の水素生成装置において、上記構成以外は、第１実施形態と同様に構成してもよい。
【００８０】
次に、本変形例の水素生成装置について詳細に説明する。
【００８１】
本変形例の水素生成装置のハードウェア構成は、図１と同様とすることができる。よって、本変形例の燃料電池システムと、第１実施形態の水素生成装置１００とで共通する構成要素については、同一の名称と符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００８２】
図４は、第１実施形態の第２変形例にかかる水素生成装置の動作方法の一例を示すフローチャートである。
【００８３】
以下、図４を参照しつつ、本実施形態の第１変形例にかかる水素生成装置の動作方法について説明する。
【００８４】
ステップ３０１〜３０２の動作は、図２のステップＳ１０１〜１０２と同様であるので、説明を省略する。
【００８５】
原料中の酸素濃度の状態が、第２の状態であるとき、ステップＳ３０１の判定結果はＹｅｓとなり、制御器５は、温度検知器３から受け取った情報に基づき、酸素の濃度状態が第３の状態であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ここで、第３の状態とは、原料中の酸素濃度が第２の状態の中でも相対的に高い状態をいう。または、第３の状態は、原料中の酸素濃度が、改質器における水素生成運転を継続することが困難な状態であり、例えば、水素生成運転を継続すると水素の酸化反応に伴う過昇温により改質器１の耐熱温度を超える可能性のある状態と定義される。例えば、第３の状態は、原料中の酸素濃度が、４００００ｐｐｍより大きい状態をいう。
【００８６】
上記判定は、例えば、温度検知器３の検知温度が、予め定められた第３上限温度以上であるか否かにより行うことができる。この場合、該検知温度が第３上限温度以上の場合には第３の状態にあると判定され、第３上限温度未満の場合には第３の状態にないと判定される。第３上限温度は、改質器１の耐熱温度を考慮して適宜設定することができ、例えば、７６０℃としうる。
【００８７】
上記原料中の酸素濃度の状態についての判定は、第１実施形態と同様に、他の方法で行うこともできる。
【００８８】
具体的には、例えば、原料中の酸素濃度を、温度検知器３の検知温度の変化速度に基づき判定してもよいし、酸素濃度検知器で検知した値に基づき判定してもよいし、アンモニア濃度検知器で検知した値に基づき判定してもよいし、水添脱硫器の温度を検出する第１検知器の検知温度の大きさ及び検知温度の変化速度の少なくともいずれか一方に基づき判定してもよいし、原料の供給圧を検知する圧力検知器で検出してもよい。
【００８９】
特に、原料中の酸素濃度が第３の状態であるか否かの判定については、以下のように実行してもよい。
【００９０】
例えば、温度検知器３の温度変化の速度に基づき判定する場合には、温度変化の速度が第１上限速度よりも大きい第２上限速度（例えば、７０℃／分）以上であるとき原料中の酸素濃度が第３の状態であると判定する。
【００９１】
酸素濃度検知器として水添脱硫器の温度を検知する第１検知器を用いた場合、第１検知器の検知温度が第５上限温度（例えば、３５０℃）以上であるか否かに基づき原料中の酸素濃度の状態を判定してもよい。または、第１検知器の検知温度の温度変化が第４上限速度（例えば、４０℃／分）以上であるか否かに基づき原料中の酸素濃度の状態を判定してもよい。
【００９２】
酸素濃度状態検知器として酸素濃度検知器を用いた場合、酸素濃度検知器の検知濃度が、第２上限酸素濃度（例えば、４００００ｐｐｍ）以上であるか否かに基づき原料中の酸素濃度の状態を判定してもよい。
【００９３】
酸素濃度状態検知器としてアンモニア濃度検知器を用いた場合、アンモニア濃度検知器の検知濃度が第２上限アンモニア濃度（例えば、３２００００ｐｐｍ）以上であるか否かに基づき原料中の酸素濃度の状態を判定してもよい。
【００９４】
酸素濃度状態検知器として圧力検知器を用いた場合、圧力検知器の検知濃度が第２上限圧力値（例えば、大気圧に対して＋０．２ｋＰａ）以下であるか否かに基づき原料中の酸素濃度の状態を判定してもよい。
【００９５】
原料中の酸素濃度が、第３の状態でないとき、ステップＳ３０３での判定結果がＮｏとなり、制御器５は、改質器１の制御温度を第２温度に変更して水素生成装置１００の運転を継続し（ステップＳ３０４）、判定動作を終了する（エンド）。ステップＳ３０４の動作は、図３のステップＳ１０３と同様であるので詳細な説明を省略する。
【００９６】
ステップＳ３０３での判定結果がＹｅｓの場合には、運転が停止され（ステップＳ３０５）、処理が終了する（エンド）。運転の停止においては、原料供給器（図示せず）、水供給器（図示せず）の動作が停止され、改質器での水素生成運転が停止される。
【００９７】
なお、本変形例においても、第１変形例と同様の変形が可能である。具体的には例えば、水素生成装置１００の運転を停止する態様につき、第１変形例と同様に停止してもよい。
【００９８】
（第２実施形態）
第２実施形態にかかる水素生成装置は、原料を改質反応させて水素含有ガスを生成する改質器と、改質器を加熱する燃焼器と、原料中の酸素濃度が相対的に低い第１の状態よりも相対的に高い第２の状態であるときに、改質器に供給される原料流量を第１の状態であるときよりも低下させる制御器と、を備える。
【００９９】
第２実施形態にかかる水素生成装置は、第１実施形態およびその変形例にかかる水素生成装置であって、制御器は、第２の状態であるときに、改質器に供給される原料流量を第１の状態であるときよりも低下させてもよい。
【０１００】
第２実施形態にかかる水素生成装置の運転方法は、改質器において原料を改質反応させて水素含有ガスを生成するステップと、燃焼器により改質器を加熱するステップと、原料中の酸素濃度が相対的に低い第１の状態よりも相対的に高い第２の状態であるときに、改質器に供給される原料流量を第１の状態であるときよりも低下させるステップとを備える。
【０１０１】
第２実施形態にかかる水素生成装置の運転方法は、第１実施形態およびその変形例にかかる水素生成装置の運転方法であって、第２の状態であるときに、改質器に供給される原料流量を第１の状態であるときよりも低下させるステップを備えてもよい。
【０１０２】
かかる構成では、原料流量を低下させることで、改質器内の水素生成量が低下し、水素と酸素とが反応して生じる熱の量が低減される。つまり、原料中の酸素濃度が高い状態において過昇温と判定され運転停止される可能性を従来よりも低減できる。
【０１０３】
上記水素生成装置において、制御器は、第１の状態であるときに、改質器の制御温度を第１温度とし、第２の状態であるときに、改質器の温度が第１温度となるよう改質器に供給される原料流量を低下させてもよい。
【０１０４】
上記水素生成装置において、制御器は、第２の状態であるときに、改質器の目標水素生成量に対して定められる目標原料流量を第１の状態であるときよりも低下させてもよい。
【０１０５】
上記水素生成装置において、制御器は、原料の流量を低下させても、改質器の温度を第１温度に制御できない場合、改質器の制御温度を第１温度よりも高い第２温度に変更してもよい。
【０１０６】
かかる構成により、制御温度を上昇させない場合に比べ、原料中の酸素濃度が高い状態において過昇温と判定され運転停止される可能性が低減される。
【０１０７】
「改質器の温度を第１温度に制御できない場合」とは、例えば、改質器の温度が第１温度よりも高い第２上限温度以上である場合をいう。
【０１０８】
上記水素生成装置において、制御器は、改質器の制御温度を第２温度に変更後、改質器の温度を第２温度に制御できない場合、運転を停止してもよい。
【０１０９】
「運転を停止する」とは、改質器における水素生成運転を停止することをいう。また、水素生成運転の停止は、改質器で改質反応の進行に必要な動作の少なくとも一つを停止することを意味する。例えば、改質器への反応原料の供給及び改質器の加熱動作の少なくともいずれか一方の停止を意味する。水蒸気改質反応の場合、反応原料は、原料及び水蒸気であり、オートサーマル反応の場合、反応原料は、原料、水蒸気及び空気であり、部分酸化反応の場合、反応原料は、原料及び空気である。
【０１１０】
本実施形態にかかる燃料電池システムの装置構成は、第１実施形態と同様とすることができる。よって、共通する構成要素につき同一の符号および名称を付して詳細な説明を省略する。
【０１１１】
図５は、第２実施形態にかかる水素生成装置の動作方法の一例を示すフローチャートである。以下、図５を参照しつつ、水素生成装置の上記動作の一例について説明する。なお、該動作は制御器５の制御により実行される。この点は、他の変形例及び実施形態においても同様である。
【０１１２】
なお、以下では本実施形態に特有の動作方法について説明するが、かかる動作方法は第１実施形態及びその変形例の動作方法と組合せて実行されてもよい。
【０１１３】
水素生成装置が酸素の濃度状態の判定動作を開始すると（スタート）、制御器５は、温度検知器３から受け取った情報に基づき、酸素の濃度状態が第２の状態であるか否かを判定する（ステップＳ４０１）。ここで、第１の状態とは、原料中の酸素濃度が、相対的に低い状態にあるときをいう。第２の状態とは、原料中の酸素濃度が第１の状態よりも相対的に高い状態をいう。上記第１の状態及び第２の状態は、改質器の設計に応じて適宜設定され、例えば、第１の状態は、０ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下に入っている状態として設定され、第２の状態は、原料中の酸素濃度が、１０００ｐｐｍより大きい状態として設定される。
【０１１４】
上記判定は、例えば、温度検知器３の検知温度が、予め定められた第１上限温度以上であるか否かにより行うことができる。この場合、該検知温度が第１上限温度以上の場合には第２の状態にあると判定され、第１上限温度未満の場合には第２の状態にない、つまり第１の状態にある、と判定される。第１上限温度は、原料中の酸素濃度が第２の状態であるときの温度として定義され、改質器１の耐熱温度よりも小さい値が設定される。例えば、第１上限温度は、７００℃としうる。
【０１１５】
原料中の酸素濃度の状態が、第１の状態であるとき、ステップＳ４０１の判定結果がＮｏとなり、制御器５は、改質器１に供給される原料流量を低下させずに維持し（ステップＳ４０２）、判定動作を終了する（エンド）。
【０１１６】
原料中の酸素濃度の状態が、第２の状態であるとき、ステップＳ４０１の判定結果はＹｅｓとなり、制御器５は、改質器１に供給される原料流量を低下させ（ステップＳ４０３）、判定動作を終了する（エンド）。
【０１１７】
かかる動作により、原料中の酸素濃度が相対的に高い第２の状態において過昇温と判定され運転停止される可能性を従来よりも低減できる。
【０１１８】
ステップＳ４０１における、原料中の酸素濃度が第１の状態よりも高い第２の状態にあるか否かの判定方法は、原料中の酸素濃度の状態を判定可能であれば、どのような方法であってもよい。具体的な詳細については第１実施形態のステップＳ１０１と同様とすることができるので、詳細な説明を省略する。
【０１１９】
ステップＳ４０３における、改質器１に供給される原料流量を低下させる方法としては、例えば、第２の状態であるときに、改質器１の目標水素生成量に対して定められる目標原料流量を、第１の状態であるときよりも小さくすることにより行われる。
【０１２０】
具体的には、例えば、図示されない記憶器に目標水素生成量と、この目標水素生成量に対して改質器１に供給する原料の目標流量（目標原料流量）との対応関係がまとめられたテーブルデータに記憶されている。更に、このテーブルデータは、第１の状態において使用される第１のテーブルデータと第２の状態において使用される第２のテーブルデータとがあり、上記記憶器は、これらを記憶している。第２のテーブルデータに記憶された所定の目標水素生成量に対する目標原料流量は、第１のテーブルデータに記憶された所定の目標水素生成量に対する目標原料流量よりも小さい値となっている。
【０１２１】
ここで、制御器５は、原料中の酸素濃度が第１の状態であると判定すると、第１のテーブルデータを参照して、目標水素生成量に対して改質器１に供給する原料の目標流量（目標原料流量）を決定する。一方、制御器５は、原料中の酸素濃度が第２の状態であると判定すると、第２のテーブルデータを参照して、目標水素生成量に対して改質器１に供給する原料の目標流量を決定する。
【０１２２】
なお、目標原料流量の決定方式は、上記例に限定されるものではない。例えば、水素生成装置は、記憶部が、第１及び第２のいずれかのテーブルデータを記憶し、原料中の酸素濃度が、記憶部が保持するテーブルデータに対応していない状態であるときは、所定の補正率を目標原料流量に掛けることで決定してもよい。具体的には、例えば、記憶部が、第１のテーブルデータのみを保持し、制御器５が、第２の状態であると判定した場合は、第１のテーブルデータの目標原料流量に、これを低下させる補正率（例えば、０．９５）を掛けることで決定される。または、記憶部が、第２のテーブルデータのみを記憶し、原料中の酸素濃度が、第１の状態であると判定した場合は、第２のテーブルデータの目標原料流量に、これを増加させる補正率（例えば、０．９５）を掛けることで決定される。
【０１２３】
なお、水素生成装置は、上記テーブルデータを保持せず、記憶部に目標水素生成量から目標原料流量を算定する演算処理を実行するプログラムを保持し、このプログラムを実行して、目標原料流量を演算してもよい。この時、異なる状態の目標原料流量については、例えば、所定の状態（例えば、第１の状態）における目標原料流量に対して補正率を掛けることで他の状態（例えば、第２の状態）の目標原料流量が決定される。
【０１２４】
目標水素生成量は、目標水素生成量そのもの、または目標水素生成に相関する量（例えば、目標水供給量、燃料電池システムであれば目標発電量等）であってもよい。
【０１２５】
［第１変形例］
本変形例の水素生成装置において、制御器５は、第１の状態であるときに、改質器１の制御温度を第１温度とし、第２の状態であるときに、改質器１の温度が第１温度となるよう改質器１に供給される原料流量を低下させる。
【０１２６】
本変形例の水素生成装置は、上記特徴以外は、第２実施形態と同様に構成してもよい。
【０１２７】
次に、本変形例の水素生成装置について詳細に説明する。
【０１２８】
本変形例の水素生成装置のハードウェア構成は、第１実施形態と同様とすることができるので、各構成要素につき同一の符号および名称を付して詳細な説明を省略する。
【０１２９】
図６は、第２実施形態の第１変形例にかかる水素生成装置の動作方法の一例を示すフローチャートである。
【０１３０】
以下、図６を参照しつつ、本実施形態の第１変形例にかかる水素生成装置の動作方法について説明する。
【０１３１】
ステップＳ５０１の動作は、図５のステップＳ４０１と同様であるので、説明を省略する。
【０１３２】
原料中の酸素濃度の状態が、第１の状態であるとき、ステップＳ５０１の判定結果がＮｏとなり、制御器５は、改質器１に供給される原料流量を低下させずに維持して改質器１の温度を第１温度に制御し（ステップＳ５０２）、判定動作を終了する（エンド）。該制御は、実施の形態１と同様に燃焼器２の燃焼量を制御することで行われる。
【０１３３】
第１温度は、例えば、６７０℃としうる。
【０１３４】
原料中の酸素濃度の状態が、第２の状態であるとき、ステップＳ５０１の判定結果はＹｅｓとなり、制御器５は、改質器１の温度を第１温度になるよう改質器１に供給される原料流量を低下させ（ステップＳ５０３）、判定動作を終了する（エンド）。なお、改質器１の温度を第１温度に制御するために、制御器５は、改質器１に供給する原料流量の低下だけでなく、実施の形態１と同様に燃焼器２の燃焼量も制御する。
【０１３５】
［第２変形例］
本変形例の水素生成装置において、制御器５は、原料の流量を低下させても、改質器１の温度を第１温度に制御できない場合、改質器１の制御温度を第１温度よりも高い第２温度に変更する。
【０１３６】
本変形例の水素生成装置は、上記特徴以外は、第２実施形態及びその第１変形例の少なくともいずれか一つの水素生成装置と同様に構成してもよい。次に、本変形例の水素生成装置の詳細について説明する。
【０１３７】
本変形例の水素生成装置のハードウェア構成は、第１実施形態と同様とすることができるので、各構成要素につき同一の符号および名称を付して詳細な説明を省略する。
【０１３８】
図７は、第２実施形態の第２変形例にかかる水素生成装置の動作方法の一例を示すフローチャートである。
【０１３９】
以下、図７を参照しつつ、本実施形態の第１変形例にかかる水素生成装置の動作方法について説明する。
【０１４０】
ステップＳ６０１〜６０３の動作は、図６のステップＳ５０１〜５０３と同様であるので、説明を省略する。
【０１４１】
本変形例では、ステップＳ６０３の後、改質器１の温度を第１温度に維持できるか否か、すなわち第１温度で制御可能であるか否か、が判定される（ステップＳ６０４）。改質器１の温度を第１温度に維持できるか否かの判定は、例えば、温度検知器３が検知する改質１器の温度が第１温度よりも高い第２上限温度（例えば、７１０℃）以上であると、改質器１の温度を第１温度に維持できないと判定することにより行うことができる。なお、第２上限温度は、改質器１の耐熱温度よりも小さい温度が設定される。
【０１４２】
改質器１の温度を第１温度で制御できる場合には、ステップＳ６０４の判定結果がＹｅｓとなり、そのまま運転が継続される。
【０１４３】
改質器１の温度を第１温度で制御できない場合には、ステップＳ６０４の判定結果がＮｏとなり、改質器１の制御温度を第１温度よりも高い第２温度に変更する（ステップＳ６０５）。すなわち制御器５は、改質器１の温度が第２温度となるように、燃焼器２の量を制御する。なお、第２温度は、改質器１の耐熱温度よりも小さい温度が設定される。第２温度は、例えば、７３０℃としうる。改質器の制御温度を第２温度に変更した後は、判定動作を終了する（エンド）。
【０１４４】
［第３変形例］
本変形例の水素生成装置において、制御器５は、改質器１の制御温度を第２温度に変更後、改質器１の温度を第２温度に制御できない場合、改質器における水素生成運転を停止する。
【０１４５】
かかる構成により、改質器の故障、または改質器の劣化等の改質器の不具合を軽減できる。
【０１４６】
本変形例の水素生成装置において、上記特徴以外は、第２実施形態、その第１変形例及び第２変形例の少なくともいずれか一つの水素生成装置と同様に構成してもよい。
【０１４７】
次に、本変形例の水素生成装置の詳細について説明する。
【０１４８】
本変形例の水素生成装置のハードウェア構成は、第１実施形態と同様とすることができるので、各構成要素につき同一の符号および名称を付して詳細な説明を省略する。
【０１４９】
図８は、第２実施形態の第３変形例にかかる水素生成装置の動作方法の一例を示すフローチャートである。
【０１５０】
以下、図８を参照しつつ、本実施形態の第３変形例にかかる水素生成装置の動作方法について説明する。
【０１５１】
ステップＳ７０１〜７０５の動作は、図７のステップＳ６０１〜６０５と同様であるので、説明を省略する。
【０１５２】
本変形例では、ステップＳ７０５の後、改質器１の温度を第２温度に維持できるか否か、すなわち第２温度で制御可能であるか否か、が判定される（ステップＳ７０６）。改質器１の温度を第２温度に維持できるか否かの判定は、例えば、温度検知器３が検知する改質器１の温度が第２温度よりも高い第３上限温度（例えば、７５０℃）以上であると、改質器１の温度を第２温度に維持できないと判定することにより行うことができる。なお、第２上限温度は、改質器１の耐熱温度よりも小さい温度が設定される。
【０１５３】
改質器１の温度を第２温度で制御できる場合には、ステップＳ７０６の判定結果がＹｅｓとなり、改質器１の制御温度を第２温度に維持したままで運転が維持され、判定動作が終了する（エンド）。
【０１５４】
改質器１の温度を第２温度で制御できない場合には、ステップＳ７０６の判定結果がＮｏとなり、運転が停止され（ステップＳ７０７）、判定動作が終了する（エンド）。
【０１５５】
水素生成装置の運転の停止においては、原料供給器（図示せず）、水供給器（図示せず）の動作が停止され、改質器での水素生成運転が停止される。なお、水素生成装置の運転の停止において、原料供給器（図示せず）、水供給器（図示せず）の動作が停止されることに加え、燃焼器２での燃焼を停止してもよい。
【０１５６】
（第３実施形態）
本実施形態にかかる燃料電池システムは、第１実施形態、第１実施形態の各変形例、第２実施形態、第２実施形態の各変形例の水素生成装置のいずれか一つと、水素生成装置より供給される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池とを備える。
【０１５７】
かかる構成では、原料中の酸素濃度が高い状態において過昇温と判定され運転停止される可能性を従来よりも低減できる。
【０１５８】
図９は、第３実施形態にかかる燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。第３実施形態の燃料電池システム２００は、水素生成装置１００に加え、燃料電池２０を備える。
【０１５９】
本実施形態の燃料電池システムにおいて、上記以外の構成は、第１実施形態、第１実施形態の変形例、第２実施形態、第２実施形態の変形例の水素生成装置と同様に構成することができる。よって、図９と図１とで共通する構成要素については、同一の符号及び名称を付して説明を省略する。
【０１６０】
燃料電池２０は、水素生成装置１００より供給される水素含有ガスを用いて発電する。燃料電池２０は、第１実施形態における水素利用機器に相当する。燃料電池２０は、例えば、水素含有ガスを燃料ガス、別途供給される空気を酸化剤ガスとして用いることで、発電を行う。燃料電池２０は、発電時に同時発生する熱を回収する熱回収機構を備えてもよい。
【０１６１】
燃料電池２０としては、いずれの種類の燃料電池であってもよく、例えば、高分子電解質形燃料電池（ＰＥＦＣ）、固体酸化物形燃料電池またはりん酸形燃料電池等を用いることができる。
【０１６２】
本実施形態において原料中の酸素濃度の状態が相対的に高い状態における燃料電池システム２００の動作は、第１実施形態及びその変形例の少なくともいずれか一つと同様とすることができる。よって、詳細な説明を省略する。
【０１６３】
なお、本実施の形態の燃料電池システム２００では、第１実施形態の第１変形例におけるステップＳ２０５において、水素生成装置１００の運転が停止されると共に、燃料電池２０における発電も停止してもよい。つまり、燃料電池システム２００の運転を停止してもよい。
【０１６４】
または、本実施の形態の燃料電池システム２００では、第１実施形態の第２変形例におけるステップＳ３０５において、水素生成装置１００の運転が停止されると共に、燃料電池２０における発電も停止してもよい。つまり、燃料電池システム２００の運転を停止してもよい。
【０１６５】
なお、本実施の形態の燃料電池システム２００では、第２実施形態の第３変形例におけるステップＳ７０７において、水素生成装置の運転が停止されると共に、燃料電池２０における発電も停止してもよい。つまり、燃料電池システム２００の運転を停止してもよい。
【０１６６】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【０１６７】
本発明の水素生成装置、燃料電池システム、及びその運転方法は、原料中の酸素濃度が高い状態において改質器が過昇温と判定され運転停止される可能性を従来よりも低減できる水素生成装置及び燃料電池システム、及びその運転方法として有用である。
【符号の説明】
【０１６８】
１  改質器
２  燃焼器
３  温度検知器
５  制御器
１０  原料供給経路
１１  水素供給経路
２０  燃料電池
１００  水素生成装置
２００  燃料電池システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年2月1日(2013.2.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
原料を改質反応させて水素含有ガスを生成する改質器と、
前記改質器を加熱する燃焼器と、
原料中の酸素濃度が相対的に低い第１の状態よりも相対的に高い第２の状態であるときに、前記改質器に供給される原料流量を前記第１の状態であるときよりも低下させる制御器と、を備える水素生成装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１１】
改質器において原料を改質反応させて水素含有ガスを生成するステップと、
燃焼器により前記改質器を加熱するステップと、
原料中の酸素濃度が相対的に低い第１の状態よりも相対的に高い第２の状態であるときに、前記改質器に供給される原料流量を前記第１の状態であるときよりも低下させるステップとを備える、水素生成装置の運転方法。
【国際調査報告】
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