(57)【要約】【課題】複数の水素ガス分離ユニットの一部に破損が生じた場合であっても、他の水素ガス分離ユニットを独立して作動させることによって、起動を停止することなく、装置全体を延命させられる水素ガス生成送給システムを提供する。【解決手段】燃料ガスを改質する改質部を外部又は内部に有し、改質部で改質した水素含有ガスから水素ガスを分離抽出する水素分離体と、水素分離体で分離抽出した水素ガスが流通する透過部とを備えた複数の水素ガス分離ユニットＢ１〜Ｂ４を有し、それら各水素ガス分離ユニットで分離した水素ガスをパワーソースに送給する水素ガス生成送給システムＡであって、各水素ガス分離ユニットの作動状態を検出する作動状態検出手段Ｃと、各水素ガス分離ユニットにおける破損の有無を判定する破損判定手段Ｄと、各水素ガス分離ユニットを独立して作動させる水素ガス分離ユニット作動制御手段Ｅを設けたことを特徴としている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを改質する改質部を外部又は内部に有し、改質部で改質した水素含有ガスから水素ガスを分離抽出する水素分離体と、水素分離体で分離抽出した水素ガスが流通する透過部とを備えた複数の水素ガス分離ユニットを有し、それら各水素ガス分離ユニットで分離した水素ガスをパワーソースに送給する水素ガス生成送給システムであって、
各水素ガス分離ユニットの作動状態を検出する作動状態検出手段と、
各水素ガス分離ユニットにおける破損の有無を判定する破損判定手段と、
各水素ガス分離ユニットを独立して作動させる水素ガス分離ユニット作動制御手段を設けたことを特徴とする水素ガス生成送給システム。
【請求項２】
作動状態検出手段は、各水素ガス分離ユニットの起動の有無と、各水素ガス分離ユニットにおけるガス流量、圧力、ガス成分の少なくとも１つを検出することを特徴とする請求項１に記載の水素ガス生成送給システム。
【請求項３】
破損判定手段は、作動状態検出手段で検出した検出結果に基づいて、各水素ガス分離ユニットの破損の有無を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の水素ガス生成送給システム。
【請求項４】
水素ガス生成送給システムの起動時に、作動状態検出手段及び破損判定手段を作動させて、起動させた水素ガス分離ユニットの破損の有無を判定し、
水素ガス分離ユニット作動制御手段は、作動状態検出手段の検出結果及び破損判定手段の判定に基づいて、破損していない水素ガス分離ユニットを選択的に作動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の水素ガス生成送給システム。
【請求項５】
水素ガス生成送給システムの稼働中に、破損判定手段により、一部の水素ガス分離ユニットの破損が判定された場合には、
水素ガス分離ユニット作動制御手段は、破損が確認された水素ガス分離ユニットの作動を停止させ、他の水素ガス分離ユニットを起動させ、
他の水素ガス分離ユニットの起動時に、作動状態検出手段及び破損判定手段を作動させて、起動させた水素ガス分離ユニットの破損の有無を判定し、
水素ガス分離ユニット作動制御手段は、作動状態検出手段及び破損判定手段の結果に基づいて、破損していない水素ガス分離ユニットを選択的に作動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の水素ガス生成送給システム。
【請求項６】
供給ガスを各水素ガス分離ユニットに供給するガス供給系と、ガス供給系に設けられた複数の開閉弁とを備え、
水素ガス分離ユニット作動制御手段は、選択的に各開閉弁を開閉することにより、各水素ガス分離ユニットを選択的に独立して作動させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の水素ガス生成送給システム。
【請求項７】
一部の水素ガス分離ユニットで加熱されたガスを、他の水素ガス分離ユニットに供給するバイパス系と、バイパス系に設けられた複数のバイパス切換弁とを備え、
水素ガス分離ユニット作動制御手段は、選択的に各バイパス切換弁を切り換えることにより、破損が確認された水素ガス分離ユニットを、加熱用のガスを他の水素ガス分離ユニットに供給する加熱用ガス供給ユニットとして作動させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つの項に記載の水素ガス生成送給システム。
【請求項８】
作動状態検出手段は、水素ガス生成量を検出し、
水素ガス分離ユニット作動制御手段は、作動状態検出手段で検出された水素ガス生成量に基づいて、一定の水素ガス生成量が維持されるように、各水素ガス分離ユニットを作動させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つの項に記載の水素ガス生成送給システム。
【請求項９】
作動状態検出手段は、一定の水素ガス生成量が維持できるか否かを判断し、
作動状態検出手段が一定の水素ガス生成量が維持できなくなったと判断した場合に、水素ガス生成量の低下又は機能不良を表示警告する警告手段を設けたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つの項に記載の水素ガス生成送給システム。
【請求項１０】
水素ガス分離ユニット作動制御手段は、破損していない水素ガス分離ユニット相互の作動履歴が均質となるように、それら各水素ガス分離ユニットを作動させることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つの項に記載の水素ガス生成送給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料等の水素含有ガスから水素ガスを生成し、この水素ガスを例えばエンジンや燃料電池等に送給する水素ガス生成送給システムに関し、より詳しくは車載用として好適に用いることができる水素ガス生成送給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水素分離体（水素透過膜）は、水素ガスのみを選択的に取り出す際に使用されている。水素分離体としては、水素の吸着、解離、拡散、結合能力を有するものが求められる。
代表的な水素透過膜はＰｄ系合金膜からなるものである。Ｐｄは、高価な貴金属であるため、それに代わるものとして他の金属、例えばＶ系やＮｂ系の水素透過膜の研究も盛んに行われている。
【０００３】
その他に、分子篩機能を利用した水素分離体の開発も行われている。この水素分離体は、ゼオライトをはじめとし、シリカ等の材料で細孔径を制御し、水素ガスを選択的に透過させようというものである。
【０００４】
ところで、近年、地球環境問題への関心の高まりから燃料電池の利用が検討されているが、燃料電池に水素を供給する際、液体燃料を改質し、得られた改質ガスから水素ガスのみを選択的に得るために、水素透過膜を備えた水素分離体が必要となる。
また、燃料電池に限らず、水素を必要とする部位に水素を供給するために、各種の水素分離体の開発が求められている。
【０００５】
燃料電池は、水素ガスを燃料とし、また、酸素あるいは酸素を含む空気を酸化剤として電気化学的反応で発電するものである。燃料電池の車両等への用途を考えた場合、燃料電池システム全体の容積ができる限り小さいことが重要である。
従って、燃料源は水素ガスよりも液体であることが望ましく、液体燃料から水素ガスを取り出すことができる水素生成装置が必要になる。
【０００６】
また、自動車の内燃機関において、水素ガスをエンジンや排気ガス処理に使用することで、燃費や排気を向上させる方法が考えられている。いずれにしても車両への適用を考えた場合、システム全体の容積ができる限り小さいことが望まれる。
【０００７】
液体燃料から高濃度の水素ガスを得るためには、改質部、シフト反応部、ＣＯ除去部等からなる改質システムが必要になるが、当該システムは複雑であり、小型化するのも容易ではない。
一方、水素透過膜を利用すると、シフト反応部、ＣＯ除去部が不要となり、小型化が可能であると共に、改質反応場から水素ガスを引き抜く場合には、水素生成反応の平衡を生成側にシフトさせて水素生成量を平衡反応に較べて大幅に増やすことができる。
【０００８】
さらに、反応温度を低下させることや、生成物の選択性を換えることも期待される。
下記の特許文献１には、水素透過膜を備えた水素生成装置が記載されている。この水素生成装置は、金属製薄板部材を多層に積層した後、部材間を接合して一体構造とし、部材の積層によって形成される一連の流路に燃料ガスを流通させ、内部で生成分離される水素ガスを一連の流路を経て外部取り出し口から取り出す構造になっている。
【特許文献１】特開２００３−３４５０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、システム全体の容積をできる限り小さくするために、部材間を接合して、一体として水素生成装置を構成することは、車載の場合、以下のような問題点を有している。
即ち、車載された水素生成装置から取り出した水素ガスは、同じく車載されたパワーソースで車両の作動源ガスとして用いられる。そのため、車両の始動とほぼ同時に水素ガスの供給を開始することが必要になる。
しかし、パワーソースで必要とされる水素ガス量は、例えば車両の始動時と暖機後等の車両の運転条件や環境条件によって大きく異なる。
【００１０】
水素生成装置が、部材間を接合した一体化した構造を有するものであると、車両の始動時に必ず水素生成装置全体を稼働温度まで上昇させる必要があり、時間を要する。起動時に時間を要すると、車両の始動時間が長くなるという運転者にとって重大な問題となる。更に起動時に時間を要するということは、水素を利用することが出来ない運転状態が継続することになり、水素を排気処理に用いている場合は、排気処理システムの大型化や燃費の悪化を招くことになる。
【００１１】
また、水素生成装置が、部材間を接合した一体化した構造を有するものであると、一連の流路に燃料ガスが流通し、内部で生成分離された水素ガスを、一連の流路を経て外部取出口から取り出す構造となる。そのため、水素透過膜の一部にピンホールや破損による漏れが発生した場合に、水素生成装置から取り出される水素ガスの純度が大幅に低下するという深刻な問題を生じる。
【００１２】
特に、水素透過性能が非常に高い、貴金属系の水素透過膜を使用した水素生成装置は、起動が停止すると、水素透過膜の劣化が生じやすい。このような水素生成装置を車両に搭載すると、車載システムの特徴として頻繁に起動停止が行われることから、一体化した水素生成装置の場合は、水素生成装置全体の寿命が短くなるという問題がある。
【００１３】
そこで本発明は、複数の水素ガス分離ユニットの一部に破損が生じた場合であっても、他の水素ガス分離ユニットを独立して作動させることによって、起動を停止することなく、装置全体を延命させられる水素ガス生成送給システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、上記目的を達成するべく鋭意検討を重ねた結果、水素ガス生成送給システムを、複数の水素ガス分離ユニットで構成し、各水素ガス分離ユニットの作動状態を検出する手段、破損の有無を判定する手段、各水素ガス分離ユニットを独立して作動させる手段を設けたことによって、上記目的を達成し得ることを見出した。
【００１５】
即ち、本発明は、燃料ガスを改質する改質部を外部又は内部に有し、改質部で改質した水素含有ガスから水素ガスを分離抽出する水素分離体と、水素分離体で分離抽出した水素ガスが流通する透過部とを備えた複数の水素ガス分離ユニットを有し、それら各水素ガス分離ユニットで分離した水素ガスをパワーソースに送給する水素ガス生成送給システムであって、各水素ガス分離ユニットの作動状態を検出する作動状態検出手段と、各水素ガス分離ユニットにおける破損の有無を判定する破損判定手段と、各水素ガス分離ユニットを独立して作動させる水素ガス分離ユニット作動制御手段を設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、複数の水素ガス分離ユニットの一部に破損が生じた場合であっても、他の水素ガス分離ユニットを独立して作動させるようにしているので、システムの稼働を停止することなく、システム全体を延命させられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照にして説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係る水素ガス生成送給システムの概略構成を示すブロック図、図２は、水素ガス分離ユニットの構成を概略的に示す斜視図、図３は、水素ガス分離ユニットの内部構成を示す断面図である。
【００１８】
本発明の第一の実施形態に係る水素ガス生成送給システムＡは、パワーソースＰに対し、これに必要な水素ガスを生成して送給するものである。水素ガス生成送給システムＡは、複数の水素ガス分離ユニットを有する水素分離装置Ｂ、各水素ガス分離ユニットの作動状態を検出する手段として作動状態検出装置（以下、「状態検出装置」と略記する）Ｃと、各水素ガス分離ユニットの水素分離体の破損の有無を判定する手段として破損判定装置（以下、「破損判定装置」と略記する）Ｄと、各水素ガス分離ユニットを独立して作動させる手段として作動制御装置Ｅを有して構成されている。
【００１９】
パワーソースＰは、内燃機関、排気装置、燃料電池等を含むものであり、詳細を後述する作動制御装置Ｅに対して要求水素ガス情報を送出するようになっている。
「要求水素ガス情報」には、パワーソースＰで必要な水素ガス量の他、そのパワーソースＰの起動信号等を含んでいる。
【００２０】
水素分離装置Ｂは、図２に示すように、複数の水素ガス分離ユニット（以下、「分離ユニット」と略記する。）Ｂ１〜Ｂ６を交換可能に、換言すると、着脱可能となるように並列配置された構成を有している。なお、水素分離装置Ｂを構成する分離ユニットの数は、限定されるものではなく、パワーソースＰで必要な水素ガス量等によって増減することが可能である。
【００２１】
図３は、水素分離装置Ｂを構成する一部の分離ユニットＢ１の内部構成を概略的に示す断面図である。なお、水素分離装置Ｂに用いる複数の分離ユニットは、互いに同形同大の長方形体の外観に形成され、ほぼ同一の構造を有しているので、分離ユニットＢ１以外の構成は省略する。
【００２２】
図３に示すように、分離ユニットＢ１は、ユニットの中心軸線Ｏ１を挟んで、その上下両側に、中心軸性Ｏ１側から改質触媒加熱部１１，１１と、改質触媒部１２，１２と、改質ガス通路α１，α１と、改質ガスから水素ガスを分離抽出する水素分離体１０，１０と、水素ガスが流通する透過部α２，α２とが配設されている。
【００２３】
改質部は、改質触媒加熱部１１と、改質触媒部１２と、改質ガス通路α１とから構成されている。図３には、分離ユニットＢ１の内部に改質部を有する例を示したが、本例に限らず、分離ユニットＢ１は、内部に水素分離体１０を有し、改質部は、分離ユニットＢ１の外部に設けられているものでもよい。
改質触媒部１２は、導入された燃料ガス（水素含有ガス）を改質するものであり、改質に必要な熱エネルギーが改質触媒加熱部１１から伝達される。
なお、改質に必要な熱エネルギーは、改質ガス通路α１を流通するガスから伝達されるようにしてもよい。また、図示を省略したが加熱触媒部を設けて、加熱触媒の反応温度を改質触媒部に伝達するようにしてもよい。
【００２４】
水素分離体１０は、改質ガス通路α１を流通する水素含有ガスに含まれる水素ガスを分離する機能を有するものであり、これにより分離された水素ガスは、透過部α２を通じて、外部に導出された後、パワーソースＰに送給されるようになっている。
水素分離体は、水素透過膜と支持体とを各種の方法で一体化したものであり、この他に貴金属系の水素透過膜を用いたもの、セラミック系の分子篩タイプのもの、膜の厚みの異なるもの等を適宜採用することができる。水素分離体は、パワーソースＰの種類や、その運転条件で要求される水素純度や水素ガス量等により、当該使用に応じたものを適宜選択して採用すればよい。
【００２５】
図４は、水素分離装置と作動制御装置とを一体構造にした一例に係る複合装置を示すものであり、（Ａ）は、一部を分解した正面図、（Ｂ）は、平面図である。
なお、図２に示すものとは異なり、図４には、四つの分離ユニットＢ１〜Ｂ４により水素分離装置Ｂを構成したものを示している。
【００２６】
図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本例の水素分離装置Ｂは、分離ユニットＢ１〜Ｂ４の両側部に補助加熱装置２０ａ〜２０ｅを設けている。図４（Ａ）に示すように、補助加熱装置２０ａ〜２０ｅは、分離ユニットＢ１〜Ｂ４の側面全体に設けるのではなく、補助加熱装置２０ｆのように、分離ユニットＢ１〜Ｂ４の上下面に設けてもよい。また、補助加熱装置２０ａ〜２０ｆの代わりに保温材を設けてもよい。
本例の水素分離装置Ｂは、分離ユニットＢ１〜Ｂ４及び補助加熱装置２０ａ〜２０ｆの周囲は保温材２１によって囲繞されている。
【００２７】
また、本例の水素分離装置Ｂの側部には、作動制御装置Ｅの一部をなし、分離ユニットＢ１〜Ｂ４に燃料ガスやパージガスを供給するガス供給系３０と、分離ユニットＢ１〜Ｂ４で分離された水素ガスを外部に導出する水素ガス導出系４０とを備えている。
【００２８】
図４において、組込み部Ｇは、作動制御装置Ｅ、燃料ガス供給系３０及び水素ガス導出系４０を組み込んだ部分を示している。
図４に示すように、作動制御装置Ｅ、燃料ガス供給系３０及び水素ガス導出系４０からなる組込み部Ｇと、分離ユニットＢ１〜Ｂ４とを保温材２１で囲繞することによって、所定の作動温度を容易に維持できるようにしている。
【００２９】
図５は、水素ガス生成送給システムＡの燃料ガス及び水素ガスの流通系統を模式的に示す説明図である。
図５に示すように、分離ユニットＢ１〜Ｂ４には、燃料ガスやパージガスを供給するガス供給系３０である、ガス導入パイプ３１〜３４が配設されている。また、ガス導入パイプ３１〜３４には、燃料ガスやパージガスが流通する流路を切り換えて、分離ユニットＢ１〜Ｂ４のいずれかにガスを供給する開閉弁Ｖ１〜Ｖ４が配設されている。
【００３０】
また、分離ユニットＢ１〜Ｂ４には、分離ユニットＢ１〜Ｂ４で分離抽出された水素ガスをパワーソース（図示略）に送給する水素ガス導出系４０である、水素ガス導出パイプ４１〜４４が配設されている。水素ガス導出パイプ４１〜４４には、各分離ユニットＢ１〜Ｂ４から水素ガスを導出し、一次貯留タンク５１〜５４に貯留する第一切換弁Ｖ５〜Ｖ８と、一次貯留タンク５１〜５４から貯留された水素ガスを導出し、図示を省略したパワーソースＰに水素ガスを送給するための第二切換弁Ｖ９〜Ｖ１２が配設されている。
【００３１】
各一次貯留タンク５１〜５４は、排気パイプ５０に連結され、一次貯留タンク５１〜５４と、排気パイプ５０の間には、流通系統内の圧力が上昇した場合にリリーフ弁（図示略）を作動させるリリーフスイッチＳ１〜Ｓ４が配設されている。
【００３２】
水素ガス生成送給システムＡの起動時又は稼働中において、各分離ユニットＢ１〜Ｂ４の作動状態が、状態検出装置Ｃで検出される。この検出結果が、状態検出装置Ｃから破損判定装置Ｄ及び作動制御装置Ｅに送出される。破損判定装置Ｄは、状態検出装置Ｃで検出された結果に基づいて、各分離ユニットＢ１〜Ｂ４の破損の有無を判定する。この判定結果が、作動制御装置Ｅに送出される。作動制御装置Ｅは、破損が確認された分離ユニット以外の分離ユニットを作動させるように、開閉駆動信号を各開閉弁Ｖ１〜Ｖ４に送出する。
また、作動制御装置Ｅは、破損が確認された分離ユニットで分離抽出された水素ガスをパワーソース（図示略）に送給するのを停止するように、切換駆動信号を各第一切換弁Ｖ５〜Ｖ８及び／又は第二切換弁Ｖ９〜Ｖ１２に送出する。
【００３３】
また、状態検出装置Ｃは、水素ガス生成送給システムＡからパワーユニットＰ（図示略）に送給される水素ガス生成量を検出し、作動制御装置Ｅは、パワーユニットＰの要求水素ガス量に応じて、常に一定の水素ガス生成量が維持されるように、分離ユニットＢ１〜Ｂ４を作動させる。
【００３４】
即ち、作動制御装置Ｅは、パワーユニットＰの要求水素ガス量に応じて、開閉駆動信号を開閉弁Ｖ１〜Ｖ４に送出し、起動させる分離ユニットＢ１〜Ｂ１の選択、起動される分離ユニットの個数、各分離ユニットのガス流量、圧力等を調整して、一定の水素ガス生成量が維持されるように分離ユニットＢ１〜Ｂ４を作動させる。
【００３５】
図５においては、分離ユニットＢ３が破損している状態を示している。この場合は、作動制御装置Ｅは、閉駆動信号を開閉弁Ｖ３に送出し、開閉弁Ｖ３を閉弁して、燃料ガスの供給を停止する。
また、作動制御装置Ｅは、破損が確認された分離ユニットＢ３以外の分離ユニットＢ１，Ｂ２，Ｂ４の破損を確認するために、破損が確認された分離ユニットＢ３以外の分離ユニットを起動させ、破損の有無を確認するためのパージガス（不活性ガス；Ｎ２ガス等）を流通させる信号を送出する。
そして、破損判定装置Ｄは、各分離ユニットＢ１，Ｂ２，Ｂ４の破損の有無を確認する。作動制御装置Ｅは、状態検出装置Ｃの検出結果及び破損判定装置Ｄの判定結果に基づいて、新たな分離ユニットＢ１，Ｂ２，Ｂ４を作動させる。
【００３６】
また、状態検出装置Ｃは、システムの総水素ガス生成量、各分離ユニットＢ１〜Ｂ４の作動履歴等により、一定の水素ガス生成量が維持できなくなるか否かを判断し、一定の水素ガス生成量が維持できないと判断した場合には、表示警告信号を警告装置Ｆに送出する。
【００３７】
警告装置Ｆは、状態検出装置Ｃから送出された表示警告信号により、水素ガス生成量の低下又は機能不良を、運転者に表示警告する。
【００３８】
次に、本発明の第一の実施形態に係る水素ガス生成送給システムの電気的な構成について説明する。図６は、本例の水素ガス生成送給システムの電気的な構成を概略的に示すブロック図である。
図６に示すように、状態検出装置Ｃは、ＣＰＵとインターフェース回路（いずれも図示略）を有する本体７０と、この入力側に接続された各分離ユニットＢ１〜Ｂ４の作動状態を検知する各種作動状態検知センサである、複数種のセンサ、例えば流量センサ７２、圧力センサ７３、温度センサ７４、タイマー７５、ガスの成分を検出する湿度計７６等を有して構成されている。
本体７０内には、各分離ユニットＢ１〜Ｂ４の作動履歴を記憶するためのＲＯＭやＲＡＭ等の記憶部７１が配設されている。
【００３９】
また、状態検出装置Ｃの入力側にはパワーソースシステムＰから送出される要求水素ガス量、及びパワーソースＰの起動信号、水素ガス生成送給システムの状態量（ユニットの稼働状態、不具合の有無、総水素ガス生成量等）が入力されるようになっている。
【００４０】
一方、状態検出装置Ｃの出力側には、破損判定装置Ｄの入力側と、作動制御装置Ｅの入力側が接続されている。破損判定装置Ｄには、各分離ユニットＢ１〜Ｂ４の破損の有無を判定する情報（具体的には、分離ユニットの起動の有無、改質部及び／又は透過部の圧力、ガス流量）が状態検出装置Ｃから送出される。また、作動制御装置Ｅには、作動制御装置Ｅに対する各種の制御信号が状態検出装置Ｃから送出される。
【００４１】
作動状態検知センサ７２〜７６は、各分離ユニットＢ１〜Ｂ４の作動状態を検知するものであり、作動状態の検知と計測が所要の運転状態時や時間間隔で行われるようになっている。
【００４２】
「作動状態」の具体例としては、作動状態検知センサ７２〜７６で検知する各分離ユニットＢ１〜Ｂ４の温度、改質触媒の温度、改質ガスの温度、圧力、燃料ガス量の他、分離ユニットで分離抽出された水素ガス量、透過側ガス圧力、分離ユニットＢ１〜Ｂ４の各作動時間、分離ユニットＢ１〜Ｂ４の各起動時使用回数、各分離ユニットＢ１〜Ｂ４の起動回数等である。
【００４３】
ここで、「起動時使用回数」とは、車両が停止状態から始動した時に、水素ガス生成送給システムで、最初に分離ユニットが起動される回数をいう。
また、「起動回数」とは、改質温度まで分離ユニットの温度が上昇した後、通常の運転条件下で分離ユニットが稼働される起動状態をいう。
【００４４】
起動時使用回数と起動回数を分けたのは、次の理由による。
車両の始動時に、パワーユニットの水素ガス要求量が増えると、最初に水素ガス生成送給システムで起動された分離ユニット以外の他の分離ユニットは、未だ水素生成ができない状態である場合がある。
このような条件下において、車両の始動時に最初に水素ガス生成送給システムで起動された分離ユニットは、要求水素ガス量を満たすために、分離ユニットの温度、改質ガスの圧力、供給燃料量をそれぞれ上昇させる等の改質触媒や水素分離体の劣化を伴う操作を一時的に行うことがある。そのため、「起動時使用回数」と「起動回数」とは分けて管理する。
【００４５】
各分離ユニットＢ１〜Ｂ４において、改質部、即ち図２に示す例においては改質ガス通路α１を流通するガス量（燃料ガス、水素含有ガス）と、透過部α２を流通する水素ガス量は、流量センサ７２によって計測される。
また、改質部、即ち図２に示す例においては改質ガス通路α１の圧力と、透過部α２の圧力は、圧力センサ７３によって計測される。
また、各種作動状態検知センサ（温度センサ７４，タイマー７５等）の検出結果に基づいて、分離ユニットＢ１〜Ｂ４の各作動時間、分離ユニットＢ１〜Ｂ４の各起動時使用回数、各分離ユニットＢ１〜Ｂ４の起動回数等を計測する機能が、状態検出装置Ｃの本体７０に内蔵されている。
【００４６】
また、本実施形態に示す状態検出装置Ｃは、所要のプログラムを実行することにより、下記の各機能を発揮する。
（１）各種作動状態検知センサ７２〜７６等により各分離ユニットＢ１〜Ｂ４の作動状態を検出し、この作動情報を破損判定装置Ｄに送出する機能。これを「作動情報送出手段Ｃ１」という。
「作動情報」は、各分離ユニットＢ１〜Ｂ４の起動の有無と、各分離ユニットＢ１〜Ｂ４の改質部（具体的には改質ガス通路α１）と透過部α２の各ガス流量、圧力、ガス成分の少なくとも１つを含む。
【００４７】
（２）各種作動状態検知センサ７２〜７６等により検知した各分離ユニットＢ１〜Ｂ４の作動状態と、パワーソースＰから送出される要求水素ガス量とを含む作動履歴を、記憶部７１に順次記憶する機能。これを「作動履歴記憶手段Ｃ２」という。
（３）記憶部７１に記憶した作動履歴を作動制御装置Ｅに送出する機能。これを「作動履歴送出手段Ｃ３」という。
作動履歴や水素ガス要求量の他、本システムの状態量（パワーソースからのエネルギーの供給量、供給状態、起動している分離ユニット数）を検出し、これらの信号を作動制御装置Ｅに送出するようにしてもよい。
【００４８】
（４）要求水素ガス量や、作動履歴等に基づいて、パワーソースＰが要求する一定の水素ガス生成量を維持できるか否か判断する機能。「水素ガス生成量判断手段Ｃ４」という。
（５）一定の水素ガス生成量が維持できなくなった場合には、水素ガス生成量の低下又は機能不良を表示警告する信号を警告装置Ｆに送出する機能。これを「警告信号送出手段Ｃ５」という。
【００４９】
次に、本実施形態に示す破損判定装置Ｄは、所要のプログラムを実行することにより、下記の機能を発揮する。
（１）起動時、稼働中、水素ガス要求量の変化等に応じて、各分離ユニットＢ１〜Ｂ４が破損しているか否かを判定するための条件を設定するための機能。これを「条件設定手段Ｄ１」という。
（２）作動状態検出装置Ｃから送出された「作動情報」に基づいて、各分離ユニットＢ１〜Ｂ４の破損の有無を確認する機能。これを「破損確認手段Ｄ２」という。
【００５０】
次に、条件設定手段Ｄ１で設定する具体的な条件（ａ）〜（ｆ）と、各条件設定下における破損の有無の確認方法について説明する。
表１に起動時の水素ガス生成送給システムの条件設定と破損有無の確認方法について表示し、表２に稼働中の水素ガス生成送給システムの条件設定と破損有無の確認方法について表示する。
【００５１】
【表１】
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【００５２】
まず、表１に示した起動時の水素ガス生成送給システムの条件設定と破損有無の確認方法について説明する。
（ａ）システム起動時において、条件設定手段Ｄ１は、起動させた分離ユニットにパージガス（不活性ガス、例えばＮ２ガス）を流通させ、分離ユニットの流出入口を閉じて、分離ユニットの改質部（図２に示す例においては改質ガス通路α１）が加圧され、透過部α２が常圧となるように条件を設定する。
（ａ−１）上記設定条件（ａ）において、破損確認手段Ｄ２は、改質部の圧力の低下により、分離ユニットの破損の有無を確認する。
上記設定条件（ａ）において、改質部の圧力の低下が認められる場合には、改質部から透過部にガスが流出していることになるので、分離ユニットの水素分離体が破損している。
（ａ−２）上記設定条件（ａ）において、破損確認手段Ｄ２は、透過部の圧力の増加、ガス流量の増加により、分離ユニットの破損の有無を確認する。
上記設定条件（ａ）において、透過部の圧力の増加、透過部のガス流量の増加が認められる場合は、改質部から透過部にガスが流出していることになるので、分離ユニットの水素分離体が破損している。
【００５３】
（ｂ）システム起動時において、条件設定手段Ｄ１は、起動させた分離ユニットにパージガスを流通させ、分離ユニットの改質部の出口を閉じると共に、透過部にはパージガスを流通させて一定の圧力が維持されるように条件を設定する。
（ｂ−１）上記設定条件（ｂ）において、破損確認手段Ｄ２は、改質部のガス流量の増加により、分離ユニットの破損の有無を確認する。
上記設定条件（ｂ）において、改質部のガス流量の増加が認められる場合には、改質部から透過部にガスが流出していることになるので、分離ユニットの水素分離体が破損している。
（ｂ−２）なお、上記設定条件（ｂ）において、破損確認手段Ｄ２は、改質部のガス流量と透過部のガス流量を比較し、両者に差がある場合には、水素分離体以外の部分（例えば溶接部分や配管の継手部分）に破損が有ることを確認することができる。
【００５４】
（ｃ）システム起動時において、条件設定手段Ｄ１は、起動させた分離ユニットにパージガスを流通させ、分離ユニットの改質部の出口を閉じると共に、透過部が減圧状態となるように条件を設定する。
（ｃ−１）上記設定条件（ｃ）において、破損確認手段Ｄ２は、改質部のガス流量の増加により、分離ユニットの破損の有無を確認する。
上記設定条件（ｃ）において、改質部のガス流量の増加が認められる場合には、透過部から改質部にガスが流れ込んでいることになるので、分離ユニットの水素分離体が破損している。
【００５５】
【表２】
2010111542.tif 000004
【００５６】
次に、表２に示した稼働中の水素ガス生成送給システムの条件設定と破損有無の確認方法について説明する。
（ｄ）システム稼働中において、条件設定手段Ｄ１は、パワーソースＰからの要求水素ガス量の変化がない場合には、改質部及び透過部のガス流量及び圧力が常に一定となるように条件を設定する。
（ｄ−１）上記一定条件（ｄ）において、破損確認手段Ｄ２は、改質部の圧力の増減により、分離ユニットの破損の有無を確認する。
上記一定条件（ｄ）において、改質部の圧力の急激な低下（例えば、改質部の圧力が数ＭＰａから０．１ＭＰａ又は０．２ＭＰａまで低下）が認められた場合には、改質部から透過部にガスが流出していることになるので、分離ユニットの水素分離体は破損している。
（ｄ−２）上記一定条件（ｄ）において、破損確認手段Ｄ２は、透過部のガス流量の増加、圧力の増加により、分離ユニットの破損の有無を確認する。
上記一定条件において、透過部のガス流量の急激な増加、透過部の圧力の急激な増加が認められた場合には、改質部から透過部にガスが流通していることになるので、分離ユニットの水素分離体は破損している。
（ｄ−３）上記一定条件（ｄ）において、破損確認手段Ｄ２は、透過部のガス成分の変化により、分離ユニットの破損の有無を確認する。
上記一定条件において、透過部のガス成分の急激な変化が認められた場合（例えば透過部のガス中に水（Ｈ２Ｏ）成分等が検出された場合）には、改質部から水素分離体を透過せずにガスが流出していることになるので、分離ユニットの水素分離体が破損している。
【００５７】
また、システム稼働中に、パワーソースＰからの要求水素ガス量が変化する場合には、条件設定を変更する場合がある。
（ｅ）要求水素ガス量が増加する場合は、燃料ガスの供給量を増大させる必要があるので、条件設定手段Ｄ１は、改質部の圧力を増加した条件に設定する。
（ｅ−１）上記設定条件（ｅ）において、破損確認手段Ｄ２は、改質部の圧力の急激な低下により、分離ユニットの破損の有無を確認する。
上記一定条件（ｅ）において、改質部の圧力の急激な低下（例えば、改質部の圧力が数ＭＰａから０．１ＭＰａ又は０．２ＭＰａまで低下）が認められた場合には、改質部から透過部にガスが流出していることになるので、分離ユニットの水素分離体は破損している。
（ｅ−２）上記一定条件（ｅ）において、破損確認手段Ｄ２は、透過部のガス成分の変化により、分離ユニットの破損の有無を確認する。
上記一定条件において、透過部のガス成分の急激な変化が認められた場合（例えば透過部のガス中に水（Ｈ２Ｏ）成分等が検出された場合）には、改質部から水素分離体を透過せずにガスが流出していることになるので、分離ユニットの水素分離体が破損している。
（ｆ）要求水素ガス量を低下する場合は、一定の条件設定する場合と同じである。
【００５８】
次に、本実施形態に示す作動制御装置Ｅは、所要のプログラムを実行することにより、下記の機能を発揮する。
（１）各分離ユニットＢ１〜Ｂ４の寿命を平均化するように、それらの分離ユニットＢ１〜Ｂ４を互いに独立して作動させる機能。この機能を「水素ガス分離ユニット作動制御手段Ｅ１」という。
具体的には、作動制御装置Ｅは、状態検出装置Ｃ及び破損判定装置Ｄの出力に基づいて、分離ユニットＢ１〜Ｂ４の流路を組み換える操作を行うことにより、各分離ユニットＢ１〜Ｂ４を互いに独立して作動させることができる。
「流路を組み換える操作」とは、起動させる分離ユニットＢ１〜Ｂ４のいずれかに燃料を供給するように、開閉弁Ｖ１〜Ｖ４に開閉駆動信号を送出する、第一切換弁Ｖ５〜Ｖ８、第二切換弁Ｖ９〜Ｖ１２を切り換える切換駆動信号を送出することをいう。流路を組み換える操作については、後述する。
【００５９】
更に、作動制御装置Ｅは、水素ガス分離ユニット作動制御手段Ｅ１により、パワーソースＰからの総要求水素ガス量を満たした一定の水素ガス生成量が維持されるように、分離ユニットＢ１〜Ｂ４の流路を組み換える操作を行う。即ち、作動制御装置Ｅは、起動させる分離ユニットＢ１〜Ｂ４の選択、起動される分離ユニットの個数、各分離ユニットの供給ガス量、圧力等を調整して、一定量の水素ガス生成量が維持されるように、分離ユニットＢ１〜Ｂ４の流路の組み換えを行う。
【００６０】
本実施形態においては、各分離ユニットＢ１〜Ｂ４の破損の有無と、各分離ユニットＢ１〜Ｂ４の作動履歴に基づき、それらの分離ユニットＢ１〜Ｂ４を選択的に、かつ、それらの作動条件（温度、燃料ガスの圧力、供給燃料ガス量等）を変更して作動させている。
具体的には、各分離ユニットＢ１〜Ｂ４の互いの作動履歴が均質になるように、それらの分離ユニットＢ１〜Ｂ４を作動させている。
「均質になるように」とは、各分離ユニットＢ１〜Ｂ４の寿命を平均化するように、当該作動履歴を揃えることである。
【００６１】
「作動履歴」は、各分離ユニットＢ１〜Ｂ４の温度、改質触媒の温度、改質ガスの温度、圧力、供給燃料量、水素分離体通過ガス量、各分離ユニットＢ１〜Ｂ４の作動時間、分離ユニットＢ１〜Ｂ４の起動時使用回数、各分離ユニットＢ１〜Ｂ４の起動回数、及びパワーソースＰの要求水素ガス量、破損有りと判定された分離ユニットの個数を含むものである。
【００６２】
次に、本実施形態に示す警告装置Ｆは、下記の機能を発揮する。
警告装置Ｆは、状態検出装置Ｃから送出された警告信号により、水素ガス生成量の低下又は機能不良を、運転者に表示警告する機能。この機能を「警告手段」という。
警告装置Ｆは、具体的には、水素ガス生成量の低下又は機能不良を運転者に表示警告するランプ等である。
この警告装置Ｆにより、運転者は、水素ガス生成量の低下等の情報を認識することができ、各分離ユニットの交換時期等を的確に知ることができる。
【００６３】
図７は、各分離ユニットの作動履歴の累積態様の一例を示した説明図である。図７には、説明を簡略化するための三つの分離ユニットＢ１〜Ｂ３についての作動履歴を示している。
【００６４】
図示の作動履歴は、項目（パラメータ）９０〜９７毎に異なる重み付け、すなわち、Ａ〜Ｈで示す重み係数を付与している。
これらのパラメータに各分離ユニットの劣化度に基づいた重みを加味することで、各分離ユニットの劣化度合いの指標として数値を表すことができ、これにより、複数の分離ユニットの劣化度をほぼ均一に管理することができる。
【００６５】
次に、上記図１〜７と共に、図８及び図９を参照にして、本システムの起動時又は稼働中の動作順序について説明する。なお、水素分離装置Ｂの実施形態については、図３及び図５に示す例を参照に説明する。
図８は、本システムの起動時の作動状態を示すフローチャートである。
ステップＳ１（図中「Ｓ１」と略記する。以下同様。）：状態検出装置Ｃは、本システムの状態、パワーソースＰからの始動信号、各分離ユニットの累積作動履歴等を取り込み、破損判定装置Ｄ及び作動制御装置Ｅへの出力を行う。
車両が停止状態から始動した場合には、水素ガスの生成が必要である。
そこで、状態検出装置Ｃは、例えば分離ユニットＢ１〜Ｂ４の温度が低く、非作動状態であり、パワーソースＰの排出ガス温度も低く、分離ユニットＢ１〜Ｂ４のいずれかの累積作動履歴が、他の分離ユニットよりも少ない分離ユニットＢ１〜Ｂ４の破損を判定する情報（破損判定信号）を破損判定装置Ｄに送出する。
【００６６】
ステップＳ２：破損判定装置Ｄは、分離ユニットＢ１〜Ｂ４の起動信号に基づいて、作動制御装置Ｅに起動時の条件設定信号を送出し、上記（ａ）〜（ｃ）のいずれかに示す条件を設定して、破損の有無を確認し、破損の有無の信号を作動制御装置Ｅに送出する。
【００６７】
ステップＳ３：作動制御装置Ｅは、分離ユニットＢ１〜Ｂ４の破損の有無以外の条件、例えば累積作動履歴、パワーソースＰの要求水素ガス量等に基づいて、破損のない状態が確認された分離ユニットＢ１〜Ｂ４の作動順序、及び作動内容を決定して、ステップＳ４に進む。
【００６８】
ステップＳ４：作動制御装置Ｅは、作動内容に基づいて、燃料ガス、生成する水素ガス、加熱用ガスの流路の切換えや、加熱用燃料の供給の作動を制御する信号を各開閉弁Ｖ１〜Ｖ４、第一切換弁Ｖ５〜Ｖ８及び第二切換弁Ｖ９〜Ｖ１２に送出する。
即ち、作動制御装置Ｅは、状態検出装置Ｃから受けた情報に基づいて、累積作動履歴が他の分離ユニットよりも少ないと判断され、かつ、破損判定装置Ｄにより破損がないと確認された分離ユニットを、起動する分離ユニットとして決定し、該分離ユニットの作動を開始する。
【００６９】
起動が決定された分離ユニットＢ１は、改質触媒加熱部１１を作動させて、触媒部１２を昇温させる。触媒を昇温させる方法としては、空気と燃料ガスを触媒部１２に送給して昇温する方法、電気による補助加熱装置を稼働させて昇温する方法、後述するように他の分離ユニットで昇温された加熱用（改質）ガスを送給して昇温する方法等が挙げられる。
【００７０】
次に、状態検出装置Ｃから送出された温度情報から、分離ユニットの温度が水素分離体の脆化温度などを基に設定された温度以上に上昇した場合は、開閉弁Ｖ１を開弁し、改質する燃料ガスを分離ユニットＢ１に供給する。
更に、第一切換弁Ｖ５を開弁し、分離ユニットＢ１で生成された水素ガスを一次貯留タンク５１に貯留するか、第一切換弁Ｖ５と共に、第二切換弁Ｖ１０を開弁して、生成された水素ガスをパワーソースＰに送給する。
【００７１】
ステップＳ５：各分離ユニットは、作動制御装置Ｅの制御内容に応じて、水素ガスの生成のための温度変更や圧力変更が行われるが、これらの状態変化は、状態検出装置Ｃで検出されると共に、作動履歴が順次更新されて記憶部に記憶される。
【００７２】
図９は、本システムの稼働中の作動状態を示すフローチャートである。
ステップＳ１０：状態検出装置Ｃは、本システム稼働中にも、本システムの状態、パワーソースＰからの要求水素ガス量、各分離ユニットＢ１〜Ｂ４の累積作動履歴等を取り込み、破損判定装置Ｄ及び作動制御装置Ｅへの出力を行う。
【００７３】
ステップＳ１１：破損判定装置Ｄは、システム稼働中に、稼働中の分離ユニットＢ３の異常を検出した場合には、分離ユニットＢ３に破損が認められた旨の信号を、作動制御装置Ｅに送出する。即ち、設定条件（ｄ）に示すように、システム稼働中は、稼働している分離ユニットの改質部及び透過部のガス流量及び圧力は、一定となっている。そのため、破損確認手段Ｄ２により、改質部（改質ガス通路）α１の急激な圧力の低下（ｄ−１）、透過部α２のガス流量又は圧力の急激な増加（ｄ−２）、透過部α２のガス成分の急激な変化（ｄ−３）が確認された場合には、分離ユニットが破損していると認められる。
【００７４】
ステップＳ１２：作動制御装置Ｅは、破損が確認された分離ユニットＢ３の作動を停止する。即ち、作動制御装置Ｅは、開閉弁Ｖ３を閉駆動させる信号を送出して、分離ユニットＢ３への燃料ガスの供給をストップする。
【００７５】
ステップＳ１３：作動制御装置Ｅは、破損が確認された分離ユニットＢ３以外の分離ユニットＢ１，Ｂ２，Ｂ４の内、起動していないユニットの破損を確認するために、破損が確認された分離ユニットＢ３以外の分離ユニットを起動させ、破損の有無を確認するための不活性ガスを流通させる信号を送出する。
【００７６】
ステップＳ１４：状態検出装置Ｃは、破損が確認された分離ユニットＢ３以外の分離ユニットＢ１，Ｂ２，Ｂ４の内、起動していないユニットの累積作動履歴を取り込み、累積作動履歴が他の分離ユニットよりも少ないと判断された分離ユニットを、起動する分離ユニットとして決定する。そして、状態検出装置Ｃは、起動が決定された分離ユニットの破損を判定する情報（破損判定信号）を破損判定装置Ｄに送出する。
【００７７】
ステップＳ１５〜１７：その後、起動時の操作手順（ステップＳ２〜４）と同一の操作手順により、新たに起動された分離ユニットの作動を開始する。即ち、作業制御装置Ｅは、起動した分離ユニットの破損の有無を確認し（ステップＳ１５）、破損がないと確認された分離ユニットについて、作動制御装置Ｅは、作動順序及び内容を決定し（ステップＳ１６）、開閉弁Ｖ１〜Ｖ４等の駆動を制御して、分離ユニット（ステップＳ１７）の作動を開始する。
【００７８】
ステップＳ１８：新たに起動された分離ユニットＢ１〜Ｂ４は、作動制御装置Ｅの制御内容に応じて、水素ガスの生成のための温度変更や圧力変更が行われるが、これらの状態変化は、状態検出装置Ｃで検出されると共に、作動履歴が順次更新されて記憶部７１に記憶される。
【００７９】
次に、図１０〜図１３に基づき、水素分離装置Ｂの流路を組み換える操作の実施形態について詳細に説明する。なお、流路を組み換える操作の実施形態は、図１０〜図１３に示す例に限定されるものではない。
図１０〜図１３は、３つの分離ユニットＢ１〜Ｂ３を備えた水素分離装置Ｂの流路を模式的に示す説明図である。なお、図１０〜図１３において、図５に示す部材と同様の部材については、同一の符号を付して説明する。
【００８０】
図１０〜図１３に示すように、本例の水素分離装置Ｂは、３つの分離ユニットＢ１〜Ｂ３と、各分離ユニットＢ１〜Ｂ３に燃料ガスやパージガスを供給するガス供給系３０であるガス導入パイプ３１〜３３と、各分離ユニットＢ１〜Ｂ３で生成された水素ガスを、図示を省略したパワーユニットＰに送給する水素ガス導出系４０である水素ガス導出パイプ４１〜４３を備えている。更に、本例の水素分離装置Ｂは、各分離ユニットＢ１〜Ｂ３で加熱され、改質されたガスを、加熱用のガスとして他の分離ユニットＢ１〜Ｂ３に送給するバイパス系であるバイパスパイプ６１〜６４を備えている。
【００８１】
また、各ガス導入パイプ３１〜３３には、開閉弁Ｖ１〜Ｖ３を備え、水素ガス導出パイプ４１〜４３には、切換弁Ｖ５〜Ｖ７を備え、バイパスパイプ６１〜６４には、バイパス切換弁Ｖ１３〜Ｖ１８を備えている。これらの開閉弁Ｖ１〜Ｖ３、切換弁Ｖ５〜Ｖ７、バイパス切換弁Ｖ１３〜Ｖ１８は、図示を省略した作動制御装置Ｅの制御により、その開閉が制御され、流路に流通させるガス流量を調整する。
【００８２】
先ず、図１０に基づき、分離ユニットＢ１を起動させる場合の流路を組み換える操作について説明する。
図１０に示すように、分離ユニットＢ１を起動させる場合は、作動制御装置Ｅ（図示略）による開閉弁Ｖ１の制御（開駆動）によって、燃料ガスがガス導入パイプ３１を通じて、分離ユニットＢ１に供給される。
【００８３】
燃料ガスは、分離ユニットＢ１の改質部α１で、加熱、改質されて、改質反応場（改質部α１）から、水素分離体（図示略）を介して水素ガスが透過部α２に引き抜かれる。そして、引き抜かれた水素ガスは、透過部α２から水素ガス導出パイプ４１を通じて、パワーソースＰ（図示略）に送給される。
なお、水素ガスの送出量は、作動制御装置Ｅ（図示略）による切換弁Ｖ５の開閉制御によって制御される。
【００８４】
また、分離ユニットＢ１の改質部α１で改質された改質ガスは、加熱用のガスとして、作動制御装置Ｅ（図示略）によるバイパス切換弁Ｖ１４〜Ｖ１７の開閉制御によって、バイパスパイプ６１，６２を通じて、他の分離ユニットＢ２，Ｂ３に供給される。
【００８５】
次に、図１１に基づき、各分離ユニットＢ１〜Ｂ３を同時に起動させる場合について説明する。
図１１に示すように、各分離ユニットＢ１〜Ｂ３を同時に起動させる場合は、作動制御装置Ｅ（図示略）による開閉弁Ｖ１〜Ｖ３とパイパス切換弁Ｖ１３〜Ｖ１５の制御（開駆動）によって、燃料ガスが、ガス導入パイプ３１〜３３を通じて、各分離ユニットＢ１〜Ｂ３に供給される。
【００８６】
各分離ユニットＢ１〜Ｂ３で生成された水素ガスは、各水素ガス導出パイプ４１〜４３を通じて、作動制御装置Ｅ（図示略）による切換弁Ｖ５〜Ｖ７の制御（開駆動）により、必要量の水素ガスがパワーユニットＰ（図示略）に送出される。
【００８７】
各分離ユニットＢ１〜Ｂ３が同時に起動される場合は、燃料ガスが、各分離ユニットＢ１〜Ｂ３で同時に加熱される状態（例えば、各分離ユニットＢ１〜Ｂ３の各触媒加熱部（図示略）が稼働している状態）となるので、改質ガスは、バイパス切換弁Ｖ１６〜Ｖ１８を通じて、他の分離ユニットに送出されることなく、排出される。
【００８８】
次に、図１２に基づき、１つの分離ユニットＢ１の破損が確認された場合について説明する。
図１２に示すように、破損判定装置Ｄ（図示略）により、分離ユニットＢ１の破損が確認された場合は、作動制御装置Ｅ（図示略）により開閉弁Ｖ１が閉弁され、分離ユニットＢ１の作動が停止される。
【００８９】
次に、破損が確認された分離ユニットＢ１以外の分離ユニットＢ２，Ｂ３の破損の有無を確認するために、状態検出装置Ｃ，破損判定装置Ｄ及び作動制御装置Ｅが作動する。
例えば分離ユニットＢ２について、破損が確認されなかった場合には、分離ユニットＢ２を起動する分離ユニットと決定し、作動制御装置Ｅにより、バイパス切換弁Ｖ１４と開閉弁Ｖ２が開弁されて、燃料ガスが、ガス導入パイプ３２を通じて、分離ユニットＢ２に供給される。
【００９０】
燃料ガスは、分離ユニットＢ２の改質部α１で改質され、透過部α２に引き抜かれた水素ガスは、水素ガス導出パイプ４２を流通して、パワーソースＰ（図示略）に送給される。
【００９１】
また、分離ユニットＢ２の改質部α１で改質された改質ガスは、加熱用のガスとして、作動制御装置Ｅ（図示略）によるバイパス切換弁Ｖ１４の開閉制御によって、バイパスパイプ６２とパイパス切換弁Ｖ１５を流通して、他の分離ユニットＢ３に供給される。
【００９２】
次に、図１３に基づき、破損が確認された分離ユニットＢ１を、他の分離ユニットに加熱用のガスを送出する加熱用ガス送出ユニットとして作動させる場合について説明する。
図１３に示すように、破損が確認された分離ユニットＢ１を加熱用ガス供給ユニットとして作動させる場合には、作動制御装置Ｅ（図示略）による開閉弁Ｖ１の制御（開駆動）により、先ず、分離ユニットＢ１に燃料ガスが供給される。この時、切換弁Ｖ５は閉弁されている。
燃料ガスは、分離ユニットＢ１の改質部α１で、加熱される。なお、分離ユニットＢ１は破損しているので、分離ユニットＢ１で水素ガスの生成は行われない。
【００９３】
次に、分離ユニットＢ１で加熱された燃料ガスは、作動制御装置Ｅ（図示略）によるバイパス切換弁Ｖ１４，Ｖ１６の開閉制御によって、バイパスパイプ６１を通じて、他の分離ユニットＢ２に供給される。
【００９４】
このように、予め、燃料ガスを分離ユニットＢ１で加熱してから、他の分離ユニットＢ２に送出することによって、分離ユニットＢ１の熱を有効に分離ユニットＢ２で利用することができ、効率良く燃料ガスの改質、水素ガスの生成を行うことができる。
【００９５】
分離ユニットＢ１で加熱された燃料ガスは、分離ユニットＢ２の改質部α１で改質され、透過部α２に引き抜かれた水素ガスは、水素ガス導出パイプ４２を流通して、パワーソースＰ（図示略）に送給される。
【００９６】
また、分離ユニットＢ２の改質部α１で加熱、改質された改質ガスは、加熱用のガスとして、作動制御装置Ｅ（図示略）によるバイパス切換弁Ｖ１５，Ｖ１７の開閉制御によって、バイパスパイプ６２を通じて、他の分離ユニットＢ３に供給される。
【００９７】
上述した各実施形態においては、水素分離装置Ｂ、状態検出装置Ｃ、破損判定装置Ｄ及び作動制御装置Ｅを有する構成のものについて説明したが、状態検出装置Ｃと、破損判定装置Ｄと、作動制御装置Ｅは、それぞれ複数ずつ有する構成にしてもよく、それらを同一の装置として構成してもよい。
【００９８】
本例の水素ガス生成送給システムによれば、複数の水素ガス分離ユニットの一部に破損が生じた場合であっても、他の水素ガス分離ユニットを独立して作動させるようにしているので、システムの稼働を停止することなく、必要水素ガス量をパワーソースに送給することができる。また、本例の水素ガス生成送給システムによれば、水素ガス分離ユニットが破損した場合であっても、交換することが可能である。
このように、本例の水素ガス生成送給システムによれば、システム全体を延命させられる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る水素ガス生成送給システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】水素ガス分離ユニットの構成を概略的に示す斜視図である。
【図３】水素ガス分離ユニットの内部構成を示す断面図である。
【図４】水素分離装置と作動制御装置とを一体構造にした一例に係る複合装置を示すものであり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図である。
【図５】供給ガス、水素ガスの流通系統を模式的に示す説明図である。
【図６】本発明の第一の実施形態に係る水素ガス生成送給システムの電気的な構成を概略的に示すブロック図である。
【図７】各分離ユニットの作動履歴の累積態様の一例を示した説明図である。
【図８】本発明の水素ガス生成送給システムの起動時の作動状態の一例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の水素ガス生成送給システムの稼働中の作動状態の一例を示すフローチャートである。
【図１０】水素分離装置の流路を組み換える操作の第一の実施形態を示す説明図である。
【図１１】水素分離装置の流路を組み換える操作の第二の実施形態を示す説明図である。
【図１２】水素分離装置の流路を組み換える操作の第三の実施形態を示す説明図である。
【図１３】水素分離装置の流路を組み換える操作の第四の実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１００】
Ａ      水素ガス生成送給システム
Ｂ      水素分離装置
Ｂ１〜Ｂ６    分離ユニット
Ｃ      作動状態検出装置
Ｃ１    作動情報送出手段
Ｃ２    作動履歴記憶手段
Ｃ３    作動履歴送出手段
Ｃ４    水素ガス生成量判断手段
Ｃ５    警告信号送出手段
Ｄ      破損判定装置
Ｄ１    条件設定手段
Ｄ２    破損確認手段
Ｅ      作動制御装置
Ｅ１    水素ガス分離ユニット作動制御手段
Ｆ      警告装置
Ｇ      組込み部
Ｐ      パワーソース
Ｖ１〜Ｖ４  開閉弁
Ｖ５〜Ｖ１２  切換弁
Ｖ１３〜Ｖ１８    バイパス切換弁
α１    改質部（改質ガス通路）
α２    透過部
１０    水素分離体
１１    改質触媒加熱部
１２    改質触媒部
２０ａ〜２０ｆ    補助加熱装置
２１    保温材
３０    ガス供給系
３１〜３４    ガス導入パイプ
４０    水素ガス導出系
４１〜４４    水素ガス導出パイプ
５０    排出パイプ
５１〜５４    一次貯留タンク
６１〜６４    バイパスパイプ
７０    （状態検出装置Ｃ）本体
７１    記憶部
７２    流量センサ
７３    圧力センサ
７４    温度センサ
７５    タイマー
７６    湿度計
９０〜９７    項目（パラメータ）
【図１】
2010111542.tif 000005
【図２】
2010111542.tif 000006
【図３】
2010111542.tif 000007
【図４】
2010111542.tif 000008
【図５】
2010111542.tif 000009
【図６】
2010111542.tif 000010
【図７】
2010111542.tif 000011
【図８】
2010111542.tif 000012
【図９】
2010111542.tif 000013
【図１０】
2010111542.tif 000014
【図１１】
2010111542.tif 000015
【図１２】
2010111542.tif 000016
【図１３】
2010111542.tif 000017