(57)【要約】【課題】ケーシング内部に原燃料ガスが滞留することを回避することが可能となる水素含有ガス生成装置を提供する。【解決手段】原燃料ガスを改質して水素含有ガスを生成する水素含有ガス生成手段Ｐと、それを収納するケーシング５４と、ケーシング５４の内部空間の換気を行う換気ファン５８と、運転開始指令が指令されると、原燃料ガスを供給して水素含有ガスを生成するように水素含有ガス生成手段Ｐの運転を制御する水素含有ガス生成処理を実行し、且つ、運転停止指令が指令されると、水素含有ガス生成処理の実行を停止し、原燃料ガスを充填して密閉状態に維持する原燃料ガス充填処理を実行する運転制御手段Ｃとが設けられ、運転制御手段Ｃは、換気ファン５８が回転している稼動状態でないことが検出されると、水素含有ガス生成処理並びに原燃料ガス充填処理を実行しない。【選択図】図５
2010195631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原燃料ガスを改質して水素含有ガスを生成する水素含有ガス生成手段と、
前記水素含有ガス生成手段を収納するケーシングと、
前記ケーシングの内部空間の換気を行う換気ファンと、
運転開始指令が指令されると、前記水素含有ガス生成手段に原燃料ガスを供給して水素含有ガスを生成するように前記水素含有ガス生成手段の運転を制御する水素含有ガス生成処理を実行し、且つ、運転停止指令が指令されると、前記水素含有ガス生成処理の実行を停止したのちに、前記水素含有ガス生成手段に原燃料ガスを充填して密閉状態に維持する原燃料ガス充填処理を実行する運転制御手段とが設けられている水素含有ガス生成装置であって、
前記換気ファンが回転している又は前記換気ファンによる通風が存在する稼動状態であるか否かを検出する換気ファン作動状態検出手段が備えられ、
前記運転制御手段が、前記換気ファン作動状態検出手段にて前記稼動状態でないことが検出されると、前記水素含有ガス生成処理並びに前記原燃料ガス充填処理を実行しないように構成されている水素含有ガス生成装置。
【請求項２】
前記運転制御手段が、
前記換気ファン作動状態検出手段にて前記稼動状態でないことが検出されると、前記水素含有ガス生成手段へ原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給路を遮断状態に強制操作する強制操作回路を備えて構成されている請求項１に記載の水素含有ガス生成装置。
【請求項３】
前記換気ファン作動状態検出手段が、前記換気ファンと一体回転する回転部材に検出作用して、その回転部材の回転速度に対応する電気信号を出力する検出部と、その検出部の電気信号と判別用基準値とを比較して、稼動状態信号及び非稼動状態信号を出力する比較部とから構成され、
前記強制操作回路が、前記比較部から非稼動状態信号が出力されると、前記原燃料ガス供給路を遮断状態に強制操作するように構成されている請求項２記載の水素含有ガス生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原燃料ガスを改質して水素含有ガスを生成する水素含有ガス生成手段と、
前記水素含有ガス生成手段を収納するケーシングと、
前記ケーシングの内部空間の換気を行う換気ファンと、
運転開始指令が指令されると、前記水素含有ガス生成手段に原燃料ガスを供給して水素含有ガスを生成するように前記水素含有ガス生成手段の運転を制御する水素含有ガス生成処理を実行し、且つ、運転停止指令が指令されると、前記水素含有ガス生成処理の実行を停止したのちに、前記水素含有ガス生成手段に原燃料ガスを充填して密閉状態に維持する原燃料ガス充填処理を実行する運転制御手段とが設けられている水素含有ガス生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記水素含有ガス生成装置は、水素含有ガス生成手段にて水素含有ガス生成処理を実行するときは、改質触媒を用いることにより原燃料ガスを改質して水素含有ガスを生成するようになっており、運転停止指令が指令されて水素含有ガス生成処理の実行を停止したのちは、水素含有ガス生成手段に原燃料ガスを充填して密閉状態に維持する原燃料ガス充填処理を実行することにより、水素含有ガス生成手段の内部に酸素が侵入することを抑制して改質触媒が酸化するのを防止するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
又、上記水素含有ガス生成装置は、水素含有ガス生成手段がケーシングに収納されており、このケーシングの内部が換気ファンにて換気されるように構成されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
そして、例示した特許文献２では、運転開始指令が指令されると換気ファンは作動を開始し、運転停止指令が指令されると換気ファンは作動を停止させるようになっているが、前記運転制御手段が前記原燃料ガス充填処理を実行するように構成されている水素含有ガス生成装置では、運転停止指令が指令されたのちにおいても換気ファンの作動は継続させることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３０６３０９号
【特許文献２】特開２００６−６６３２６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記運転制御手段が例えば前記原燃料ガス充填処理を実行するときに、水素含有ガス生成手段における原燃料ガスが充填されるガス存在空間が完全な密閉状態であれば問題はないが、現実の装置では、例えば配管の接続箇所等において僅かな隙間が発生して、水素含有ガス生成手段の外部の空間よりも高圧になっている水素含有ガス生成手段のガス存在空間から原燃料ガスが漏れるおそれがある。
【０００７】
このようにガス漏れが発生したとしても、換気ファンが作動していれば、水素含有ガス生成手段の外部の空間、すなわち、ケーシングの収納用空間に漏れ出た原燃料ガスは、換気ファンの作動により吸引される外部空気により希釈化された状態でケーシングの外部に排出されるが、例えば、換気ファンの駆動回路が故障する等の異常により何らかの異常により換気ファンが稼動状態になっていない場合には、水素含有ガス生成手段における原燃料ガスが充填されるガス存在空間から漏れ出た原燃料ガスがケーシング内部で滞留することになる。特に、前記原燃料ガス充填処理として、水素含有ガス生成手段の内部圧力が設定圧力まで上昇するように水素含有ガス生成手段に原燃料ガスを充填する処理を実行するようにした場合、水素含有ガス生成手段の内部圧力を高めに維持するために原燃料ガスの漏れる量が多量になるおそれがあり、ケーシング内部に原燃料ガスが多量に滞留するおそれがあった。
【０００８】
又、前記原燃料ガス充填処理を実行するときに限らず、前記運転制御手段が前記水素含有ガス生成処理を実行しているときにおいても同様に、前記換気ファンが稼動状態になっていなければ、上記したようなガス漏れに起因してケーシング内部に原燃料ガスが滞留するおそれがある。
【０００９】
本発明の目的は、ケーシング内部に原燃料ガスが滞留することを回避することが可能となる水素含有ガス生成装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る水素含有ガス生成装置は、原燃料ガスを改質して水素含有ガスを生成する水素含有ガス生成手段と、
前記水素含有ガス生成手段を収納するケーシングと、
前記ケーシングの内部空間の換気を行う換気ファンと、
運転開始指令が指令されると、前記水素含有ガス生成手段に原燃料ガスを供給して水素含有ガスを生成するように前記水素含有ガス生成手段の運転を制御する水素含有ガス生成処理を実行し、且つ、運転停止指令が指令されると、前記水素含有ガス生成処理の実行を停止したのちに、前記水素含有ガス生成手段に原燃料ガスを充填して密閉状態に維持する原燃料ガス充填処理を実行する運転制御手段とが設けられているものであって、その第１特徴構成は、
前記換気ファンが回転している又は前記換気ファンによる通風が存在する稼動状態であるか否かを検出する換気ファン作動状態検出手段が備えられ、
前記運転制御手段が、前記換気ファン作動状態検出手段にて前記稼動状態でないことが検出されると、前記水素含有ガス生成処理並びに前記原燃料ガス充填処理を実行しないように構成されている点にある。
【００１１】
すなわち、換気ファン作動状態検出手段により換気ファンが回転している又は換気ファンによる通風が存在する稼動状態であるか否かが検出され、運転制御手段が、換気ファン作動状態検出手段にて稼動状態でないことが検出されると、水素含有ガス生成処理を実行しないように構成されているから、運転開始指令が指令されても、例えば、換気ファンの駆動回路が故障する等の異常により換気ファンが稼動状態でない場合には、運転制御手段が水素含有ガス生成処理を実行しないので、換気ファンが作動していない状態で水素含有ガス生成手段に原燃料ガスが供給されることがない。
【００１２】
又、運転制御手段が、換気ファン作動状態検出手段にて稼動状態でないことが検出されると、原燃料ガス充填処理を実行しないように構成されているから、運転停止指令が指令されても、換気ファンが稼動状態でない場合には原燃料ガス充填処理を実行しないので、換気ファンが作動していない状態で水素含有ガス生成手段に原燃料ガスが供給されることがない。
【００１３】
つまり、水素含有ガス生成手段から原燃料ガスが漏れるおそれがあるような場合に、水素含有ガス生成手段における原燃料ガスが供給されるガス存在空間から水素含有ガス生成手段の外部すなわちケーシングの収納用の空間に原燃料ガスが漏れ出て、ケーシング内部に原燃料ガスが滞留することを未然に回避することができる。
【００１４】
従って、第１特徴構成によれば、ケーシング内部に原燃料ガスが滞留することを回避することが可能となる水素含有ガス生成装置を提供できるに至った。
【００１５】
本発明の第２特徴構成は、第１特徴構成に加えて、前記運転制御手段が、
前記換気ファン作動状態検出手段にて前記稼動状態でないことが検出されると、前記水素含有ガス生成手段へ原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給路を遮断状態に強制操作する強制操作回路を備えて構成されている点にある。
【００１６】
すなわち、運転制御手段が、換気ファン作動状態検出手段にて稼動状態でないことが検出されると、水素含有ガス生成手段へ原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給路を遮断状態に強制操作する強制操作回路を備えることから、例えば、制御プログラムに従って処理を実行するマイクロコンピュータを用いて構成するものに比べて、誤作動を起すおそれが少なく、換気ファンが稼動状態でないときに原燃料ガス供給路を遮断状態に切り換えて、水素含有ガス生成手段への原燃料ガスの供給を的確に停止させることが可能となる。
【００１７】
従って、第２特徴構成によれば、換気ファン作動状態検出手段にて稼動状態でないことが検出された場合に、水素含有ガス生成手段への原燃料ガスの供給を的確に停止させることが可能となる水素含有ガス生成装置を提供できるに至った。
【００１８】
本発明の第３特徴構成は、第２特徴構成に加えて、前記換気ファン作動状態検出手段が、前記換気ファンと一体回転する回転部材に検出作用して、その回転部材の回転速度に対応する電気信号を出力する検出部と、その検出部の電気信号と判別用基準値とを比較して、稼動状態信号及び非稼動状態信号を出力する比較部とから構成され、
前記強制操作回路が、前記比較部から非稼動状態信号が出力されると、前記原燃料ガス供給路を遮断状態に強制操作するように構成されている点にある。
【００１９】
すなわち、換気ファン作動状態検出手段は、検出部が、換気ファンと一体回転する回転部材に検出作用して、その回転部材の回転速度に対応する電気信号を出力し、比較部が、検出部の電気信号と判別用基準値とを比較して、稼動状態信号及び非稼動状態信号を出力することになる。そして、強制操作回路が、換気ファン作動状態検出手段における比較部から非稼動状態信号が出力されると、前記原燃料ガス供給路を遮断状態に強制操作するのである。
【００２０】
このように、換気ファン作動状態検出手段は、換気ファンと一体回転する回転部材に検出作用してその回転部材の回転速度に対応する電気信号を出力して、その電気信号と判別用基準値とを比較することにより、換気ファンが稼動状態であるか否かに対応する信号として稼動状態信号及び非稼動状態信号を出力するのであり、換気ファンがケーシング内部を換気するために回転しているか否かを検出することにより、換気ファンが稼動状態であるか否かを的確に検出することができるものとなる。
【００２１】
従って、第３特徴構成によれば、換気ファンが稼動状態であるか否かを的確に検出して、換気ファンが稼動状態でないときに、水素含有ガス生成手段への原燃料ガスの供給を停止させることを的確に行うことが可能となる水素含有ガス生成装置を提供できるに至った。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】燃料ガス生成手段の概略構成図
【図２】燃料ガス生成手段の縦断側面図
【図３】改質部の斜視図
【図４】改質部の縦断側面図
【図５】ケーシング内部の配置状態を示すブロック図
【図６】強制操作回路の構成を示す図
【図７】運転制御手段による動作タイムチャート
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面に基づいて、本発明に係る水素含有ガス生成装置を水素含有ガスとして燃料電池に供給するための燃料ガスを生成する水素含有ガス生成装置に適用した場合について説明する。
【００２４】
前記水素含有ガス生成装置は、前記燃料ガスを生成する燃料ガス生成手段Ｐと、運転を制御する運転制御手段Ｃとを備えて構成されており、前記燃料ガス生成手段Ｐは次のように構成されている。
すなわち、前記燃料ガス生成手段Ｐは、図１及び図２に示すように、供給される天然ガスベースの都市ガスなどの炭化水素系の原燃料ガスを脱硫処理する脱硫処理部１、原燃料ガスを改質処理する改質処理部３、原燃料ガス及び燃料電池Ｇから排出された排燃料ガスを燃焼させて改質処理部３を加熱する燃焼部４、改質処理用の水蒸気を生成する水蒸気生成手段としての水蒸気生成部Ｓ、改質処理部３にて改質処理された改質ガスに含まれる一酸化炭素ガスを低減するように処理する変成処理部５、その変成処理部５から排出される変成処理ガス中に残留している一酸化炭素を除去する選択酸化処理部６等が備えられ、一酸化炭素ガス濃度の低い（例えば１０ｐｐｍ以下）水素リッチな燃料ガスを生成するように構成されている。
【００２５】
前記水蒸気生成部Ｓは、燃焼部４から排出された燃焼排ガスを通流させる水蒸気生成用加熱通流部１１と、原料水供給路２５を通して原料水を供給するポンプ２０と、供給される原料水を水蒸気生成用加熱通流部１１による加熱にて蒸発させる蒸発処理部２とから構成されている。
【００２６】
そして、前記改質処理部３は、ルテニウム、ニッケル、白金などの改質触媒を保持したセラミック製の多孔質粒状体の多数が通気可能な状態で充填されるとともに、被改質ガス（脱硫処理された原燃料ガスと水蒸気との混合ガス）を通流させて原燃料ガスを改質処理するように構成されている。
【００２７】
前記燃焼部４には、加熱用のバーナ４４が備えられ、このバーナ４４に供給される原燃料ガス及び排燃料ガスを燃焼させて原燃料ガスを改質処理するための燃焼熱を発生するように構成されている。説明を加えると、燃焼部４は、加熱用燃料ガスを火炎を形成する状態でバーナ４４にて燃焼させる有炎燃焼部４Ｆと、その有炎燃焼部４Ｆに対して、その有炎燃焼部４Ｆの火炎形成方向下手側に配置されて、有炎燃焼部４Ｆにて燃焼しなかった排燃料ガスを燃焼触媒４ｃにて燃焼させる触媒燃焼部４Ｃを備えて構成されている。
【００２８】
前記燃料ガス生成手段Ｐには、改質処理部３から排出された高温の改質ガスを通流させて、改質処理部３を保温する保温用通流部７と、高温の改質ガスにより改質処理部３に供給される被改質ガスを加熱する被改質ガス用熱交換器Ｅｐと、高温の改質ガスにより脱硫処理部１に供給される原燃料ガスを加熱する原燃料ガス用熱交換器Ｅａと、変成処理部５を冷却するために冷却用流体を通流させる変成部冷却用通流部８と、同じく、変成処理部５を冷却するために冷却用流体を通流させる変成部冷却用通流部９と、変成処理部５および選択酸化処理部６を冷却する冷却用ファン１０とが設けられている。
【００２９】
前記被改質ガス用熱交換器Ｅｐは、保温用通流部７から排出された改質ガスを通流させる上流側改質ガス通流部１２と、改質処理部３に供給する被改質ガスを通流させる被改質ガス通流部１３とを熱交換させるように構成されている。
前記原燃料ガス用熱交換器Ｅａは、上流側改質ガス通流部１２から排出された改質ガスを通流させる下流側改質ガス通流部１５と、脱硫処理部１に供給する原燃料ガスを通流させる原燃料ガス通流部１６とを熱交換させるように構成されている。
【００３０】
図１および図２において、白抜き線矢印にて示すように、原燃料ガス用熱交換器Ｅａの原燃料ガス通流部１６にガス供給路２１を接続し、並びに、原燃料ガス通流部１６、脱硫処理部１、被改質ガス用熱交換器Ｅｐの被改質ガス通流部１３、改質処理部３、保温用通流部７、被改質ガス用熱交換器Ｅｐの上流側改質ガス通流部１２、原燃料ガス用熱交換器Ｅａの下流側改質ガス通流部１５、各変成処理部５、選択酸化処理部６の順に流れるガス処理経路を形成するように、それらをガス処理用流路２２にて接続するようにしている。
【００３１】
そして、ガス供給路２１から供給される原燃料ガスを脱硫処理部１で脱硫処理し、その脱硫原燃料ガスと水蒸気路２６からの水蒸気とを混合して、改質処理部３に供給して改質処理し、その改質ガスを４段の変成処理部５に順次供給して、一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成処理し、その変成処理ガスを選択酸化処理部６に供給して一酸化炭素ガスを選択的に酸化処理する。
【００３２】
その選択酸化処理部６から排出された選択酸化処理ガスが前記燃料ガスとして燃料ガス路２３を通じて燃料電池Ｇに供給され、その燃料電池Ｇから排出される排燃料ガス（排ガス）を排燃料ガス路２４を通じてバーナ４４に加熱用燃料ガスとして供給するように構成されている。
また、選択酸化処理部６から排出された選択酸化処理ガスの温度は１１０℃程度であり、高分子型の燃料電池Ｇの動作温度は８０℃程度であるので、燃料ガス路２３には、選択酸化処理部６から排出された選択酸化処理ガスを、燃料電池Ｇの動作温度付近にまで冷却する燃料ガス冷却用熱交換器３３が設けられている。
【００３３】
前記燃料ガス路２３には、選択酸化処理ガス（燃料ガス）が燃料電池Ｇに供給される状態と供給を停止する供給停止状態とに切り換え自在な燃料ガス供給弁Ｖ２が設けられ、燃料ガス路２３の燃料ガス供給弁Ｖ２よりもガス流動方向上手側箇所から、他端側が外方に向けて開口している排気用通路５１が分岐接続され、この排気用通路５１には圧力逃がし弁Ｖ３が設けられている。又、前記燃料ガス路２３の分岐箇所よりもガス流動方向上手側箇所に内部圧力（改質処理部の内部圧力に相当）を検出する圧力検出手段としての圧力センサ５２が設けられている。
【００３４】
前記改質処理部３においては、メタンガスを主成分とする天然ガスが原燃料ガスである場合は、例えば７００〜７５０℃程度の加熱下でメタンガスと水蒸気とが下記の反応式にて改質反応して、水素ガスと一酸化炭素ガスを含むガスに改質処理される。
【００３５】
〔化１〕
ＣＨ4＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ2
【００３６】
前記変成処理部５においては、改質ガス中の一酸化炭素ガスと水蒸気とが、例えば２００℃程度の反応温度にて下記の反応式にて変成反応して、一酸化炭素ガスが二酸化炭素ガスに変成処理される。
【００３７】
〔化２〕
ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2
【００３８】
前記選択酸化処理部６においては、ルテニウムの触媒作用によって、１００℃程度の反応温度にて、変成処理ガス中に残っている一酸化炭素ガスが選択酸化される。
【００３９】
最後段の変成処理部５と選択酸化処理部６とを接続するガス処理用流路２２には、原料水供給路２５を流れる原料水を変成処理ガスにて予熱する原料水予熱用熱交換器１７が設けられている。
そして、変成処理ガスから凝縮水を除去するドレントラップ３４が、その原料水予熱用熱交換器１７よりも下流側の箇所に設けられ、変成処理ガスと原料水との熱交換により原料水を予熱するとともに、変成処理ガスを冷却するようにしている。
【００４０】
前記変成処理部５から排出された変成処理ガスの温度は２００℃程度であり、選択酸化処理部６における反応温度は１００℃程度であるので、原料水予熱用熱交換器１７においては、変成処理ガスを選択酸化処理部６における反応温度付近の温度にまで冷却し、その冷却によって回収された熱量を原料水の予熱に用いている。
【００４１】
図１および図２において、実線矢印にて示すように、水蒸気生成用の原料水を供給する原料水供給路２５を水蒸気生成部Ｓの蒸発処理室２に接続し、蒸発処理室２にて生成された水蒸気を送出する水蒸気路２６を、脱硫処理部１と被改質ガス通流部１３とを接続するガス処理用流路２２に接続して、ガス処理用流路２２を通流する脱硫原燃料ガスに改質用の水蒸気を混合させるように構成されている。
【００４２】
原料水供給路２５の途中には、原料水予熱用熱交換器１７が設けられ、原料水供給路２５における原料水予熱用熱交換器１７よりも下流側の箇所には、原料水を蛇行状に流す蛇行状通流部１８が設けられている。
その蛇行状通流部１８は、燃料ガス生成手段Ｐの外壁部のうちの燃焼部４を覆う箇所に熱伝導可能に当て付けて設けられ、燃料ガス生成手段Ｐの外壁部からの伝導熱および輻射熱により、蛇行状通流部１８を通流する原料水を予熱するように構成されている。
そして、原料水予熱用熱交換器１７および蛇行状通流部１８によって、水蒸気生成部Ｓに供給する原料水を予熱するようにしている。
【００４３】
図１および図２において、破線矢印にて示すように、燃焼部４から排出された燃焼排ガスを、水蒸気生成用加熱通流部１１、変成部冷却用通流部８の順に流すように、それら燃焼部４、水蒸気生成用加熱通流部１１、変成部冷却用通流部８が燃焼排ガス路２７により接続されている。
そして、水蒸気生成用加熱通流部１１においては、燃焼排ガスによって蒸発処理室２を加熱し、変成部冷却用通流部８においては、燃焼排ガスによって、発熱反応である変成反応が行われる変成処理部５を冷却するように構成されている。
【００４４】
ちなみに、水蒸気生成用加熱通流部１１から排出された燃焼排ガスの温度は１２０℃程度であり、その燃焼排ガスが変成部冷却用通流部８を通流して変成処理部５を冷却するので、変成部冷却用通流部８から排出された燃焼排ガスの温度は１５０℃程度に上がっているので、図示しない排熱回収用熱交換器を設けて、燃焼排ガスから排熱を回収して、水蒸気や温水を生成する。
【００４５】
図１および図２において、一点鎖線矢印にて示すように、燃焼用ブロア２８からの空気を燃焼用空気として、変成部冷却用通流部９を通流させてからバーナ４４に供給するように、燃焼用ブロア２８および変成部冷却用通流部９が燃焼用空気路２９にて接続されている。そして、燃焼用空気を変成部冷却用通流部９を迂回させて通流させるように、燃焼用空気路２９に燃焼用空気バイパス路３０が接続されている。
また、燃焼用ブロア２８からの空気を酸化用空気として選択酸化処理部６に供給するように、燃焼用ブロア２８に接続した酸化用空気供給路３１が、最後段の変成処理部５と選択酸化処理部６とを接続するガス処理用流路２２に接続されている。
【００４６】
前記バーナ４４に対して、燃焼用空気を、変成部冷却用通流部９を通流させて供給する状態と、変成部冷却用通流部９を迂回させて燃焼用空気バイパス路３０を通じて供給する状態とに切り換えるために、開閉弁３５、３６が設けられている。
ちなみに、通常は、開閉弁３５、３６は、燃焼用空気が燃焼用空気バイパス路３０を通流する状態となるように切り換えられるが、変成処理部５の冷却能力が不足したとき、例えば、夏期の高気温時には、開閉弁３５、３６は、燃焼用空気が変成部冷却用通流部９を通流する状態となるように切り換えられ、燃焼用空気にて変成処理部５が冷却される。
【００４７】
図２に示すように、前記燃料ガス生成手段Ｐは、矩形板状の偏平な容器Ｂの複数が板状形状の厚さ方向に並べて設けられて、各容器Ｂにより、各処理部、各通流部、燃焼部４などが夫々構成されている。そして、複数の容器Ｂは、伝熱させる必要のあるもの同士は互いに密着させた状態で、且つ、伝熱量を調節する必要のあるもの同士の間に伝熱量調節用の断熱材１９を介在させた状態で並べてある。
【００４８】
容器Ｂのうち、改質処理部３を形成するための改質部用容器Ｂｋは、図２〜図４に示すように、伝熱板４３の一側面側に設けられた燃焼部４の燃焼室５０は、伝熱板４３の一側面側に位置する皿型容器形成部材４１にて伝熱板４３の厚さ方向に薄い偏平な直方体状に形成され、伝熱板４３の他側面側に設けられた改質処理部３の改質室４９は、伝熱板４３の他側面側に位置する皿型容器形成部材４１にて伝熱板４３の厚さ方向に薄い偏平な直方体状に形成されている。
【００４９】
前記改質処理部３は、改質室４９内に改質触媒を保持したセラミック製の多孔質粒状体の多数が通気可能な状態で充填されており、その改質室４９内にて、供給される原燃料ガスを水蒸気にて改質処理して水素ガスを主成分とする改質ガスに改質するように構成されている。そして、この改質処理部３における改質温度Ｔｒを検出する改質温度検出手段としての改質温度センサ３８が設けられている。
【００５０】
図１に示すように、ガス供給路２１には、そのガス供給路２１を通して供給される元燃料ガスの供給を断続する元燃料弁Ｖ１が設けられている。又、ガス供給路２１に連なるガス処理用流路２２における脱硫部１のガス流動方向上手側には、元燃料弁Ｖ１を通して供給される元燃料ガスが原燃料ガスとして改質処理部３に供給されるのを断続する原燃料弁としてのプロセスガス弁Ｖ４が設けられている。さらに、ガス処理用流路２２におけるプロセスガス弁Ｖ４よりもガス流動方向上手側から加熱用流路５３が分岐形成され、この加熱用流路５３には元燃料弁Ｖ１を通して供給される元燃料ガスが加熱用燃料ガスとしてバーナ４４に供給されるのを断続する燃焼燃料弁としてのバーナガス弁Ｖ５が設けられている。前記プロセスガス弁Ｖ４及び前記バーナガス弁Ｖ５は、夫々、ガス流量を変更調整自在で且つ全閉状態にも切り換え自在に設けられている。
尚、図１では、元燃料弁Ｖ１は１個だけ備える構成となっているが、安全性を向上させるために、複数個の元燃料弁Ｖ１を直列状態で並べて設けて、それらの複数の元燃料弁Ｖ１を同時に開閉すべく制御する構成としてもよい。
【００５１】
従って、原燃料ガスを改質処理部３に供給する燃料供給状態と供給を停止する供給停止状態とに切り換え自在な原燃料ガス供給断続手段Ｖｇが、元燃料弁Ｖ１とプロセスガス弁Ｖ４とにより構成される。又、加熱用燃料ガスをバーナ４４に供給する燃料供給状態と供給を停止する供給停止状態とに切り換え自在な加熱用燃料ガス供給断続手段Ｖｋが、元燃料弁Ｖ１とバーナガス弁Ｖ５とにより構成される。
【００５２】
図５に、燃料ガス生成手段Ｐ及び燃料電池Ｇを含む燃料電池システムの配置状態を示しており、この燃料電池システムは、前記燃料ガス生成手段Ｐ及び燃料電池Ｇを含む装置全体が、ケーシング５４の内部に収納される状態で配備されている。そして、ケーシング５４は、吸気口５５及び排気口５６が夫々形成されており、排気口５６からケーシング５４内部の空気をケーシング５４外部に排気する換気ファン５８が設けられている。この換気ファン５８は、ケーシング５４内部の空気を排気することにより吸気口５５から外気を吸入してケーシング５４内部を換気することができるように構成されている。
【００５３】
前記燃料電池Ｇは、例えば、高分子型の燃料電池を備え、燃料ガス生成手段Ｐにて生成されて燃料ガス路２３を通して供給される燃料ガス中の水素と、反応用ブロア１４から反応用空気路３２を通して供給される空気中の酸素とを電気化学反応させて発電するように構成されている。
【００５４】
そして、運転制御手段Ｃは、運転開始指令が指令されると、燃料ガス生成手段Ｐに原燃料ガスを供給して水素含有ガスを生成するように燃料ガス生成手段Ｐの運転を制御する水素含有ガス生成処理を実行し、且つ、運転停止指令が指令されると、水素含有ガス生成処理の実行を停止したのちに、燃料ガス生成手段Ｐに原燃料ガスを充填して密閉状態に維持する原燃料ガス充填処理を実行するように構成されている。
【００５５】
図６に示すように、換気ファン５８が回転している稼動状態であるか否かを検出する換気ファン作動状態検出手段Ｈ１が設けられており、運転制御手段Ｃが、換気ファン作動状態検出手段Ｈ１にて前記稼動状態でないことが検出されると、前記水素含有ガス生成処理並びに前記原燃料ガス充填処理を実行しないように構成されている。
【００５６】
又、運転制御手段Ｃが、換気ファン作動状態検出手段Ｈ１にて前記稼動状態でないことが検出されると、燃料ガス生成手段Ｐへ原燃料ガスを供給するガス供給路２１を遮断状態に強制操作する強制操作回路を備えて構成されている。
【００５７】
説明を加えると、前記運転制御手段Ｃが、前記燃焼処理及び前記改質処理等を実行する主制御部としてのマイクロコンピュータにて構成される制御装置６０と、換気ファン作動状態検出手段Ｈ１にて稼動状態でないことが検出されると、原燃料ガス供給断続手段Ｖｇ及び加熱用燃料ガス供給断続手段Ｖｋを遮断状態に強制操作する強制操作回路６１とを備えて構成されている。
【００５８】
前記換気ファン５８の運転処理について説明を加える。
前記制御装置６０は、換気ファン５８を回転するためのファン駆動回路５８Ａに、ファン運転制御端子をハイレベルに切り換える運転開始指令及びファン運転制御端子をローレベルに切り換える運転停止指令とを指令する構成となっており、ファン駆動回路５８Ａは運転開始指令が指令されると換気ファン５８を回転作動させるのであるが、水素含有ガス生成装置が設置箇所に設置されたのちに、電源が投入されると、制御装置６０は換気ファン５８に対する運転開始指令を指令することになり、その後は、電源が投入されている間は常に運転開始指令を指令し続けることになる。つまり、換気ファン５８は設置されたのちは常に作動状態（オン状態）を維持することになる。
【００５９】
従って、前記水素含有ガス生成処理並びに前記原燃料ガス充填処理を実行するに伴って、ガス処理用流路２２、燃料ガス路２３、改質処理部３、変成処理部５、選択酸化処理部６等のガス通流箇所（ガス存在領域）から原燃料ガスが多少漏れることがあっても、換気ファン５８による換気作動により、吸入する空気により希釈した状態で外部に排出させることができる。又、漏れ出した原燃料ガスがケーシング５４の内部に滞留することもない。
【００６０】
次に、図７を参照しながら制御装置６０の制御動作について説明する。
制御装置６０は、燃料電池Ｇの運転を開始する起動タイミングになり、例えば他の制御手段からの指令あるいは手動操作具による指令等により運転開始指令が指令されると、燃焼処理を実行する。つまり、イグナイタ４ｉを作動させた状態で、元燃料弁Ｖ１を開弁し、且つ、バーナガス弁Ｖ５を開弁して、燃焼用ブロア２８の作動を開始して燃焼用空気を供給して、バーナ４４の燃焼を開始する。このとき、バーナガス弁Ｖ５の開度は起動用の設定原燃料供給量になるように開度調節する。
【００６１】
バーナ４４の燃焼を開始して改質処理部３の温度が上昇して、改質温度センサ３８にて検出される改質温度（改質触媒温度）が水蒸気パージ開始用設定温度になると、ポンプ２０の運転を開始して水蒸気生成器２にて生成した水蒸気の供給を開始して、後述するように燃料ガス生成手段Ｐ及び燃料電池Ｇに充填されている原燃料ガス等を水蒸気にて置換する水蒸気置換処理を実行する。続いて、改質温度センサ３８にて検出される改質温度Ｔｒが原燃料供給開始用設定温度Ｔｓ１（例えば、６５０℃）になると、そのとき元燃料弁Ｖ１は既に開弁しているので、プロセスガス弁Ｖ４を開弁して改質処理部３への原燃料ガスの供給を開始する。このとき、プロセスガス弁Ｖ４の開度は改質用の設定原燃料供給量になるように開度調節する。原燃料ガスの供給開始後、燃料ガス供給弁Ｖ２を開弁して燃料ガス生成手段Ｐにて生成された燃料ガスの燃料電池Ｇへの供給を開始する。
【００６２】
又、プロセスガス弁Ｖ４を開弁して改質処理部３への原燃料ガスの供給を開始したのちにバーナガス弁Ｖ５を閉弁する。すなわち、燃料電池Ｇから排燃料ガスが排出されて、その排燃料ガスによる燃焼熱により、原燃料ガスの改質処理が可能な状態となると、バーナ４４への原燃料ガスの供給を停止して、燃料電池Ｇから排出された排燃料ガスの全量をバーナ４４に供給して燃焼部４にて燃焼させ、その燃焼熱により改質処理部３にて原燃料ガスを改質処理させるのである。
【００６３】
バーナ４４の燃焼を開始して改質温度Ｔｒが原燃料供給開始用設定温度Ｔｓ１になるまでの間が起動運転であり、改質温度Ｔｒが原燃料供給開始用設定温度Ｔｓ１以上の高い温度に上昇したのちであって且つ運転停止が指令されるまでの間が発電運転であるが、この発電運転の実行中の処理が、燃料ガス生成手段Ｐに原燃料ガスを供給して水素含有ガスを生成するように燃料ガス生成手段Ｐの運転を制御する水素含有ガス生成処理に対応する。
【００６４】
燃料電池Ｇの運転を停止させる停止タイミングになり、例えば他の制御手段からの指令あるいは手動操作具による指令等により運転停止指令が指令されると、運転制御手段Ｃが、元燃料弁Ｖ１、プロセスガス弁Ｖ４、及び、燃料ガス供給弁Ｖ２を閉弁して、水素含有ガス生成処理の実行を停止し、燃料電池Ｇの発電を停止させるが、このとき、改質処理部３を含む水素含有ガス生成装置内を水蒸気で置換する水蒸気パージ処理を実行する。
【００６５】
この水蒸気パージ処理について説明すると、改質処理部３への原燃料ガスの供給が停止されたのちも水蒸気生成器２への水の供給が継続されて水蒸気の生成が継続されることになり、又、水蒸気がガス処理用流路２２内に供給されるように、圧力逃がし弁Ｖ３又は燃料ガス供給弁Ｖ２を設定時間のみ開弁させる処理を間欠的に行う。そのことにより、生成される水蒸気によりガス処理用流路２２内に残留していた装置内ガスは排出され、改質処理部３を含む水素含有ガス生成装置内が水蒸気にて置換される。
【００６６】
その後、改質温度センサ３８にて検出される改質温度Ｔｒが降下判定用設定温度Ｔｓ２以下にまで低下すると、元燃料弁Ｖ１及びプロセスガス弁Ｖ４を開弁して原燃料ガスを供給することにより、改質処理部３を含む水素含有ガス生成装置内を原燃料ガスにて置換させるガスパージ処理を実行する。このとき、燃料ガス供給弁Ｖ２及び圧力逃がし弁Ｖ３は共に閉状態であるから、原燃料ガスの供給により内部圧力が上昇するのであり、圧力センサ５２の検出圧力Ｐが設定上限値としての第１設定圧力Ｐｓ１以上（例えば、３ｋＰａ以上）になると、元燃料弁Ｖ１及びプロセスガス弁Ｖ４を閉じてガスパージ処理を終了する。尚、前記降下判定用設定温度Ｔｓ２は、熱分解による炭素の析出を防止できる程度の温度（例えば、２００℃）に設定されている。
【００６７】
そして、その後は、圧力センサ５２の検出圧力Ｐが第１設定圧力Ｐｓ１よりも低い設定下限値としての第２設定圧力Ｐｓ２以下（例えば、１ｋＰａ以下）になると、原燃料ガス供給断続手段Ｖｇすなわち元燃料弁Ｖ１及びプロセスガス弁Ｖ４を開状態（ガス通流状態）に切り換えて、原燃料ガスを供給する。その原燃料ガスの供給（充填）により圧力センサ５２の検出圧力が第１設定圧力Ｐｓ１以上になると、原燃料ガス供給断続手段Ｖｇすなわち元燃料弁Ｖ１及びプロセスガス弁Ｖ４を閉状態（遮断状態）に切り換える。その後は、圧力センサ５２の検出圧力Ｐが第２設定圧力Ｐｓ２以下に低下するまで閉状態（遮断状態）を維持する。従って、改質処理部３の内部圧力を第２設定圧力Ｐｓ２と第１設定圧力Ｐｓ１との間に維持するように圧力調整を行うことになるのであり、このように原燃料ガスの充填により圧力を調整する処理が、燃料ガス生成手段Ｐに原燃料ガスを充填して密閉状態に維持する原燃料ガス充填処理に対応する。
【００６８】
次に、換気ファン作動状態検出手段Ｈ１及び強制操作回路６１について説明する。
換気ファン作動状態検出手段Ｈ１は、換気ファン５８と一体回転する回転部材としての回転軸６３に検出作用して、その回転部材６３の回転速度に対応する電気信号を出力する検出部６４と、その検出部６４の電気信号と判別用基準値とを比較して、稼動状態信号及び非稼動状態信号を出力する比較部６５とから構成され、強制操作回路６１が、前記比較部６５から非稼動状態信号が出力されると、元燃料弁Ｖ１が閉弁状態に切り換えてガス供給路２１を遮断状態に強制操作するように構成されている。
【００６９】
以下、具体的な構成について説明する。
換気ファン作動状態検出手段Ｈ１は、図６に示すように、換気ファン５８と一体回転する回転部材である回転軸６３における一体形成された突起部６６に検出作用して回転部材の回転速度に対応するパルス信号を出力するパルス発生器６７と、そのパルス発生器６７のパルス信号の周波数を電圧信号に変換する電圧変換回路としてのＦ／Ｖ（周波数・電圧）変換器６８と、そのＦ／Ｖ変換器６８の電気信号（電圧信号）と判別用基準値としての基準電圧発生器６９にて発生する基準電圧とを比較して、稼動状態信号に対応するハイレベル信号及び非稼動状態信号に対応するローレベル信号を出力するコンパレータ７０とを備えて構成されている。従って、パルス発生器６７とＦ／Ｖ変換器６８とにより前記検出部６４が構成され、基準電圧発生器６９とコンパレータ７０により比較部６５が構成されている。
【００７０】
強制操作回路６１は、制御装置６０のようにマイクロコンピュータを備えるものではなく、図６に示すように、コンパレータ７０の出力と制御装置６０からの弁制御信号とが夫々入力されるＡＮＤ回路７１と、ＡＮＤ回路７１の出力がハイレベル状態になると、導通状態となり、ＡＮＤ回路７１の出力がローレベル状態になると非導通状態となるスイッチングトランジスタ７２と、ＡＮＤ回路７１の出力によりスイッチングトランジスタ７２を駆動するための駆動回路７１Ａとを備えて構成されている。
前記スイッチングトランジスタ７２が導通状態になると、元燃料弁Ｖ１の弁体操作用のソレノイドに通電して、バネにより閉付勢されている弁体を開状態に操作して元燃料弁Ｖ１が閉弁状態になり、又、スイッチングトランジスタ７２が非導通状態になると、弁体はバネの付勢力により閉状態に復帰し、元燃料弁Ｖ１が閉弁状態になるように構成されている。
【００７１】
次に、換気ファン作動状態検出手段Ｈ１及び強制操作回路６１の処理動作について説明する。
換気ファン５８が回転して換気作動を実行すると、パルス発生器６７がパルス信号を出力し、そのパルス信号がＦ／Ｖ変換器６８にてパルス信号の周波数が高いほど高い電圧となるような電圧信号に変換される。ところで、ケーシング５４の内部を換気するのに必要となる送風量を得るためには、換気ファン５８が設定回転速度以上で回転している必要がある。そこで、設定回転速度に対応する電圧が予め基準電圧として設定されて、その基準電圧を基準電圧発生器６９にて発生するように構成され、Ｆ／Ｖ変換器６８の出力電圧がコンパレータ７０の非反転入力端子に入力され、基準電圧発生回路６９にて発生した基準電圧がコンパレータ７０の反転入力端子に入力される。そして、コンパレータ７０は、Ｆ／Ｖ変換器６８の出力電圧が基準電圧より高いときはハイレベル信号を出力し、Ｆ／Ｖ変換器６８の出力電圧が基準電圧より低いときはローレベル信号を出力する。
【００７２】
コンパレータ７０の出力信号及び制御装置６０からの弁制御信号が共にハイレベル信号であれば、ＡＮＤ回路７１の出力がハイレベル状態になり、スイッチングトランジスタ７２が導通状態になって元燃料弁Ｖ１が開状態になる。一方、コンパレータ７０の出力信号及び制御装置６０からの弁制御信号のうちの少なくともいずれか一方がローレベル信号であれば、ＡＮＤ回路７１の出力がローレベル状態になり、スイッチングトランジスタ７２が非導通状態になって元燃料弁Ｖ１が遮断状態すなわち閉弁状態になる。
【００７３】
従って、強制操作回路６１は、コンパレータ７０から非稼動状態信号（ローレベル信号）が出力されると、元燃料弁Ｖ１を遮断状態（閉弁状態）にすることにより、原燃料ガス供給断続手段Ｖｇ及び加熱用燃料ガス供給断続手段Ｖｋを夫々遮断状態に強制操作することになる。
【００７４】
図示はしていないが、換気ファン作動状態検出手段Ｈ１の判別結果は、制御装置６０にも入力されており、制御装置６０は、例えば、水素含有ガス生成処理を実行している途中で、換気ファン作動状態検出手段Ｈ１にて稼動状態でないことが検出されると、水素含有ガス生成処理を停止させ、原燃料ガス充填処理を実行している途中で、換気ファン作動状態検出手段Ｈ１にて稼動状態でないことが検出されると、原燃料ガス充填処理を停止させるように構成されている。
【００７５】
従って、上記構成によれば、換気ファン５８が故障しているときに、誤動作により制御装置６０が開弁させるための弁制御信号を出力することがあっても、コンパレータ７０から非稼動状態信号（ローレベル信号）が出力されているから、元燃料弁Ｖ１は遮断状態（閉弁状態）に維持され、開弁操作されることがない。又、水素含有ガス生成処理を実行している途中で、換気ファン５８が故障したような場合において、制御装置６０が換気ファン作動状態検出手段Ｈ１の判別結果を誤判別することがあっても、コンパレータ７０から非稼動状態信号（ローレベル信号）が出力されるから、元燃料弁Ｖ１を遮断状態（閉弁状態）に切り換えることができる。
【００７６】
〔別実施形態〕
以下、別実施形態を列記する。
【００７７】
（イ）前記換気ファン作動状態検出手段として、次のように構成するものでもよい。
すなわち、前記換気ファンが回転しているか否かにより稼動状態であるか否かを検出するにあたり、上記実施形態では、換気ファン５８と一体回転する回転部材である回転軸６３における一体形成された突起部６６に検出作用して回転部材の回転速度に対応するパルス信号を出力するパルス発生器６７を備える構成としたが、このような突起部を設ける構成に代えて、回転部材の外周部に磁性体を備える構成として、回転部材の回転に伴って回転速度に対応するパルスを発生する磁気センサを回転部材に近接させて配置する構成としてもよい。
【００７８】
又、前記換気ファンが回転しているか否かにより稼動状態であるか否かを検出する構成に代えて、前記換気ファンによる通風が存在するか否かにより稼動状態であるか否かを検出する構成としてもよい。例えば、換気ファンによる送風量を検出する風量センサ、換気ファンによる送風の風速を検出する風速センサ、換気ファンによる送風の風圧を検出する風圧センサ、換気ファンによる送風の風圧が設定風圧以上あるか否かを検出する風圧スイッチ等のいずれかを設けて、これらのセンサにて検出される検出値の情報を電気信号に変換して、上記各実施形態と同様に、送風量が設定量以上であるか否かを判別して、元燃料弁Ｖ１の開閉状態を切り換える構成としてもよい。
【００７９】
例えば、風圧スイッチを設けるものでは、風圧スイッチが、換気ファンによる送風の風圧が設定風圧以上であればオン状態となりハイレベル信号を出力し、換気ファンによる送風の風圧が設定風圧未満であればオフ状態となりローレベル信号を出力するように構成してもよい。その結果、ハイレベル信号を出力すると、制御装置６０が元燃料弁Ｖ１を開弁させるための弁制御信号を出力している場合は、強制操作回路６１が元燃料弁Ｖ１を開状態に切り換え、ローレベル信号を出力すると、制御装置６０が元燃料弁Ｖ１を開弁させるための弁制御信号を出力している場合であっても、強制操作回路６１が元燃料弁Ｖ１を閉状態に切り換えることになる。
【００８０】
（ロ）上記実施形態においては、燃料ガス生成手段Ｐに変成部５及び選択酸化部６を備えさせる場合について例示したが、高分子型の燃料電池にて燃料ガス中の一酸化炭素濃度の低いことが要求されない場合は、選択酸化部６を省略したり、変成部５及び選択酸化部６を省略することが可能である。尚、燃料電池としては、高分子型に限らず、固体酸化物型、リン酸型等の種々の形式の燃料電池を用いることができる。
【００８１】
（ハ）炭化水素系の原燃料ガスとしては、上記の実施形態において例示した天然ガスベースの都市ガスに限定されるものではなく、プロパンガス、灯油、メタノール等のアルコール類等、種々のものを用いることができる。
【００８２】
（二）上記実施形態においては、燃焼部及び改質処理部が扁平の直方体状に形成されるものを例示したが、例えば、内部を燃焼部とする円筒状体を設け、そして、燃焼部を形成する円筒状体よりも大径の円筒状体を、燃焼部を形成する円筒状体と同心状に設けて、内外の円筒状体の間にて改質処理部を形成するようにする、いわゆる円筒状に形成する等、燃焼部や改質処理部の形態は種々変更することができる。
【００８３】
（ホ）上記実施形態においては、水素含有ガス生成装置の運転停止時においても、換気ファンを常に作動させるようにしたが、運転停止時においては、換気ファンの作動を適宜停止させる形態で実施してもよい。
すなわち、水素含有ガス生成処理の実行を停止してから設定時間（例えば、２４時間）が経過するまでは、水素含有ガス生成装置の温度の低下に伴って内部圧力が低下するものとなるから、設定時間が経過するまでは原燃料ガスの充填が繰り返し行われるものの、水素含有ガス生成処理の実行を停止してから設定時間が経過すると、水素含有ガス生成装置の温度が十分に低下して、温度の低下に伴う内部圧力の低下が生じない安定状態となり、原燃料ガスの充填を行うことが頻繁に繰り返されないものとなるから、水素含有ガス生成処理の実行を停止してから設定時間が経過した後においては、設定周期で換気ファンの運転を停止させるようにしてもよい。
また、水素ガス生成装置に原燃料ガスを充填する原燃料ガス充填処理として、上記実施形態では、内部圧力が１ｋＰａ以上になると、原燃料ガスの充填を停止し、内部圧力が０．１ｋＰａ以下になると、原燃料ガスの充填を開始する形態としたが、例えば、内部圧力が１ｋＰａ以上になると、原燃料ガスの充填を停止し、内部圧力が０．１ｋＰａ以下になると、原燃料ガスの充填を開始する形態とし、そして、内部圧力が低下する過程で、０．５ｋＰａを下回ってから、次に充填を開始する前までは、内部圧力が低くて原燃料が漏れにくい状況であるため、この間は換気ファンの作動を停止させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
５４    ケーシング
５８    換気ファン
６１    強制操作回路
６３    回転部材
６４    検出部
６５    比較部
Ｃ      運転制御手段
Ｈ１    換気ファン作動状態検出手段
Ｐ      水素含有ガス生成手段
【図１】
2010195631.tif 000003
【図２】
2010195631.tif 000004
【図３】
2010195631.tif 000005
【図４】
2010195631.tif 000006
【図５】
2010195631.tif 000007
【図６】
2010195631.tif 000008
【図７】
2010195631.tif 000009