(57)【要約】【課題】圧抜き動作、補圧動作、及び原料ガスパージ動作の少なくともいずれか一つを実行するよう構成された水素生成装置において、従来の水素生成装置に比べ起動性を向上させることを目的とする。【解決手段】原料ガスを用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器１と、制御器１０と、を備え、改質器１を含む経路を閉空間とする封止動作後に、閉空間内の上昇した内圧を大気に開放する圧抜き動作、温度低下に伴う内圧低下を補うために閉空間にガスを補給する補圧動作、及び少なくとも改質器１の内部を原料ガスで掃気する原料ガスパージ動作の少なくともいずれか一つを行うよう構成された水素生成装置１００であって、制御器１０は、圧抜き動作の完了前、補圧動作の完了前、及び原料ガスパージ動作前のいずれかにおいて、水素生成装置１００の起動を待機する待機状態にする、水素生成装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ガスを用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器と、制御器と、を備え、前記改質器を含む経路を閉空間とする封止動作後に前記閉空間内の上昇した内圧を大気に開放する圧抜き動作、温度低下に伴う内圧低下を補うために前記閉空間にガスを補給する補圧動作、及び少なくとも前記改質器の内部を原料ガスで掃気する原料ガスパージ動作の少なくともいずれか一つを行うよう構成された水素生成装置であって、
前記制御器は、前記圧抜き動作の完了前、前記補圧動作の完了前、及び前記原料ガスパージ動作前のいずれかにおいて、前記水素生成装置の起動を待機する待機状態にする、水素生成装置。
【請求項２】
前記制御器は、停止処理において前記補圧動作を実行し、前記待機状態に移行後も前記補圧動作を実行するよう構成されている、請求項１記載の水素生成装置。
【請求項３】
前記制御器は、前記補圧動作の開始前に、前記水素生成装置を前記待機状態とするよう構成されている、請求項１記載の水素生成装置。
【請求項４】
前記制御器は、停止処理において前記圧抜き動作を実行し、前記待機状態に移行後も前記圧抜き動作を実行するよう構成されている、請求項１記載の水素生成装置。
【請求項５】
前記制御器は、前記圧抜き動作を開始前に、前記水素生成装置を前記待機状態とするよう構成されている、請求項１記載の水素生成装置。
【請求項６】
前記制御器は、前記原料ガスパージ動作の開始前に、前記水素生成装置を前記待機状態とするよう構成されている、請求項１記載の水素生成装置。
【請求項７】
前記制御器は、前記待機状態に移行前において、前記水素生成装置の起動を許可しないよう構成されている、請求項１記載の水素生成装置。
【請求項８】
使用者の操作により前記水素生成装置の運転開始を指示する操作器を備え、
前記待機状態への移行前において使用者による前記操作器の操作により前記運転指示が入力された場合、
前記制御器は、前記水素生成装置への運転を許可しないよう構成されている、請求項１記載の水素生成装置。
【請求項９】
請求項１〜８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】
前記操作器が前記燃料電池システムの運転開始を指示する操作器であり、
前記待機状態への移行前において使用者による前記操作器への操作により前記運転指示が入力された場合、
前記制御器は、前記燃料電池システムの運転開始を許可しない、請求項９記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素生成装置及びそれを備える燃料電池システムに関し、特に、水素生成装置の異常を検知した場合に停止処理を行うものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、高効率な小規模発電が可能である燃料電池システムは、発電の際に発生する熱エネルギーを利用するためのシステム構築が容易であるため、高いエネルギー利用効率を実現可能な分散型の発電システムとして開発が進められている。燃料電池システムでは、外部から燃料ガス（水素ガス）と酸化剤ガスを燃料電池に供給して、この供給された燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電を行うとともに、反応により生じた熱を回収して湯水として貯湯槽に貯え、この湯水を外部への熱供給に有効利用するシステムである。
【０００３】
このような燃料電池システムにおいて、発電時に用いられる水素ガスは、その供給設備が一般的なインフラとして整備がされていないため、例えば都市ガス、ＬＰＧ等の既存のインフラから得られる原料を改質器にて水蒸気改質反応させて、水素を含有する改質ガスを生成し、改質ガス中に含まれる一酸化炭素を変成器及び浄化器で充分に低減して、燃料ガスを生成する水素生成装置を、燃料電池に併設することが一般的である。
【０００４】
ところで、水素生成装置の停止処理において、水素生成装置内に残留する水の蒸発に伴う水素生成装置の内圧上昇に対して水素生成装置内部を大気に開放し、圧力の一部を大気に開放する圧抜き動作を実行することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、同様に水素生成装置の停止処理において、水素生成装置の温度低下に伴う内圧低下に対してガスを供給して、負圧を緩和する補圧動作を実行することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
また、同様に水素生成装置の停止処理において、水素生成装置内の残留ガスを原料ガスでパージ（掃気）して水素生成装置外部に排出するパージ動作を実行することが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２４３３３０号公報
【特許文献２】特開２００３−２２９１５９号公報
【特許文献３】特開２０００−９５５０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１、特許文献２、及び特許文献３に開示されているような水素生成装置の各種動作は速やかに完了せず、ある程度の時間を要する。例えば、圧抜き動作の場合、残留水の水蒸発に伴う内圧上昇は水素生成装置が高温状態であるため暫く続き、内圧上昇が停止するまで本動作が継続される。また、補圧動作や原料ガスによるパージ動作については、改質器の反応温度からある程度低温化してから開始されるため、これらの動作が開始されるまでに、ある程度時間を要する。一方で、水素生成装置の起動性を向上することが求められている。
【０００９】
本発明は、以上の課題を鑑みてなされたものであり、従来よりも起動性が向上する水素生成装置及びそれを備える燃料電池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】
【００１０】
上記従来の課題を解決するために、本発明の水素生成装置は、原料を用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器を備え、停止処理開始後に、前記改質器内の水蒸発に伴い上昇した内圧を大気に開放する圧抜き動作、温度低下に伴う内圧低下を補うためにガスを補給する補圧動作、及び少なくとも前記改質器の内部を原料ガスで掃気する原料ガスパージ動作の少なくともいずれか一方を行うよう構成された水素生成装置であって、前記圧抜き動作、補圧動作、及び前記原料ガスパージ動作の少なくともいずれ一方の完了前に、前記水素生成装置の起動を待機する待機状態とする制御器を備える。
【００１１】
これにより、従来よりも、水素生成装置がより高温の状態で起動処理が許可されるので、暖機に必要な時間が短縮され起動性が向上する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る水素生成装置及びそれを備える燃料電池システムによれば、従来よりも、水素生成装置がより高温の状態で起動処理が許可されるので、暖機に必要な時間が短縮され起動性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る水素生成装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１の水素生成装置の原料ガスパージ動作の一例を示すフローチャートである。
【図３（Ａ）】図３（Ａ）は、本発明の実施の形態２の水素生成装置の補圧動作の一例を示すフローチャートある。
【図３（Ｂ）】図３（Ｂ）は、本発明の実施の形態２の水素生成装置の補圧動作の一例を示すフローチャートある。
【図４】図４は、本発明の実施の形態３の水素生成装置の圧抜き動作の一例を示すフローチャートある。
【図５】図５は、本発明の変形例３に係る水素生成装置の概略構成を示す模式図である。
【図６】図６は、本発明の変形例４に係る水素生成装置の圧抜き経路の概略構成を示す模式図である。
【図７】図７は、本発明の変形例４に係る水素生成装置の圧抜き経路の概略構成を示す模式図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態４に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
【図９（Ａ）】図９（Ａ）は、本発明の実施の形態１〜４に係る変形例の水素生成装置またはこれを備える燃料電池システムの水素生成運転停止後の動作の一例を示すフローチャートである。
【図９（Ｂ）】図９（Ｂ）は、本発明の実施の形態１〜４に係る変形例の水素生成装置またはこれを備える燃料電池システムの水素生成運転停止後の動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の水素生成装置およびこれを備える燃料電池システムについて、以下に説明する。
【００１５】
本発明の水素生成装置は、原料を用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器と、制御器と、を備え、前記改質器を含む経路を閉空間とする封止動作後に、前記閉空間内の上昇した内圧を大気に開放する圧抜き動作、温度低下に伴う内圧低下を補うために前記閉空間にガスを補給する補圧動作、及び少なくとも前記改質器の内部を原料ガスで掃気する原料ガスパージ動作の少なくともいずれか一つを行うよう構成された水素生成装置であって、制御器は、前記圧抜き動作の完了前、前記補圧動作の完了前、及び前記原料ガスパージ動作前のいずれかにおいて、前記水素生成装置の起動を待機する待機状態にするよう構成される。
【００１６】
これにより、従来よりも、水素生成装置がより高温の状態で起動処理が許可されるので、暖機に必要な時間が短縮され起動性が向上する。
【００１７】
なお、「改質反応」には、水蒸気改質反応、オートサーマル反応、及び部分酸化反応のいずれも含まれる。
【００１８】
「封止動作」とは、改質器に原料等の反応ガスを供給する経路に設けられた第１弁を閉止するとともに、改質器と大気とを連通する連通路に設けられた第２弁を閉止し、改質器を含む経路を閉空間とする動作として定義される。なお、反応ガス供給路に設けられた流体供給器（例えば、原料ガス供給器、水供給器等）が、プランジャーポンプ、ダイヤフラムポンプのように閉止機能を有する弁（吐出弁、吸入弁）を有する場合は、上記第１弁を設けずに、上記ガス供給器の動作を停止することで反応ガス供給路を遮断する形態を採用しても構わない。
【００１９】
「待機状態」とは、水素生成装置の停止処理を完了し、次の起動を待機する状態として定義される。本状態において、起動要求が発生した場合、制御器は、速やかに起動処理を開始する。なお、上記「起動要求が発生する」とは、例えば、使用者の操作により操作器（例えば、リモコン）を介して運転開始が指示されることや、水素利用機器の水素需要が高まること（例えば、水素利用機器が水素貯蔵容器である場合、水素貯蔵量が所定の閾値以下になったことが検知されることや、水素利用機器が、燃料電池である場合、電力負荷需要が、燃料電池の発電を必要とする所定の電力閾値以上になること等）が挙げられる。
【００２０】
「圧抜き動作」とは、改質器を含むガス経路を封止動作後に改質器内に残留する反応ガスにより改質反応が進行したり、残留した液水が蒸発したりすることで封止された閉空間のガス量（ガスのモル数）が増加し、内圧が上昇する場合があり、過剰な内圧上昇により機器に損傷を与えないよう、閉空間を大気開放させ、上昇した圧力の少なくとも一部を大気に開放する動作をいう。
【００２１】
「補圧動作」とは、改質器を含むガス経路を封止動作後に、閉空間の内圧が温度低下に伴い低下するが、この内圧低下が過剰に進行し、機器に損傷を与えないよう、閉空間にガスを補給する動作をいう。
【００２２】
「圧抜き動作の完了前」とは、上記圧抜き動作の開始前、または上記圧抜き動作が繰返し実行されるよう構成されている場合には、上記圧抜き動作の繰返しの途中のいずれかを指す。
【００２３】
「補圧動作の完了前」とは、上記補圧動作の開始前、または上記補圧動作が繰返し実行されるよう構成されている場合には、上記補圧動作の繰返しの途中のいずれかを指す。
【００２４】
また、本発明の水素生成装置は、制御器が、停止処理において補圧動作を実行し、待機状態に移行後も補圧動作を実行するよう構成されている。
【００２５】
これにより、従来のように補圧を必要としない温度に低下する（つまり、補圧動作が完了する）まで起動できないこということがなくなり、従来よりも、より高い温度で起動を開始することが可能となり、起動性が向上する。
【００２６】
また、本発明の水素生成装置は、制御器が、補圧動作の開始前に、水素生成装置を待機状態にするよう構成されている。
【００２７】
これにより、補圧が必要となる温度低下が生じる前に待機状態となるため、従来よりも、より高い温度で起動を開始することが可能となり、起動性が向上する。
【００２８】
また、本発明の水素生成装置は、制御器が、停止処理において圧抜き動作を実行し、待機状態に移行後も圧抜き動作を実行するよう構成されている。
【００２９】
これにより、従来のように圧抜き動作を必要としない温度に低下する（つまり、圧抜き動作が完了する）まで起動できないこということがなくなり、従来よりも、より高い温度で起動を開始することが可能となり、起動性が向上する。
【００３０】
また、本発明の水素生成装置は、制御器が、圧抜き動作を開始前に、水素生成装置を待機状態とするよう構成されている。
【００３１】
これにより、従来よりも、より高い温度で起動を開始することが可能となり、起動性が向上する。
【００３２】
また、本発明の水素生成装置は、制御器が、原料ガスパージ動作の開始前に、水素生成装置を待機状態とするよう構成されている。
【００３３】
これにより、改質器が原料ガスパージ動作可能な温度に低下する前に、起動を開始することが可能となり、従来よりも起動性が向上する。
【００３４】
また、本発明の水素生成装置は、制御器が、待機状態に移行前において、水素生成装置の起動を許可しないよう構成されている。
【００３５】
また、本発明の水素生成装置は、使用者の操作により水素生成装置の運転開始を指示する操作器を備え、待機状態への移行前において使用者による操作器の操作により運転指示が入力された場合、制御器は、水素生成装置への運転を許可しないよう構成されている。
【００３６】
また、本発明の燃料電池システムは、上記本発明の水素生成装置と、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、を備えるよう構成されている。
【００３７】
これにより、従来よりも、水素生成装置がより高温の状態で起動処理が許可されるので、水素生成装置の暖機に必要な時間が短縮され燃料電池システムの起動性が向上する。
【００３８】
また、本発明の燃料電池システムは、操作器が燃料電池システムの運転開始を指示する操作器であり、待機状態への移行前において使用者による操作器への操作により運転指示が入力された場合、制御器は、燃料電池システムの運転開始を許可しないよう構成されている。
【００３９】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する場合がある。
【００４０】
（実施の形態１）
［水素生成装置の構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係る水素生成装置の概略構成を示す模式図である。
【００４１】
図１に示すように、本実施の形態１に係る水素生成装置１００は、水素利用機器１０１に水素含有ガスを供給する。水素利用機器１０１としては、例えば、水素タンクや燃料電池が挙げられる。なお、本実施の形態１に係る水素生成装置１００は、改質反応として水蒸気改質を行う水素生成装置について説明するが、水蒸気改質反応に限定されるものでなく、オートサーマル反応や部分改質反応のいずれであっても構わない。
【００４２】
水素生成装置１００は、水素生成装置本体９を有している。該水素生成装置本体９の内部には、改質器１、蒸発器２、及び燃焼器４が設けられている。改質器１で生成された水素含有ガスは水素生成装置本体９より水素利用機器１０１に燃料ガスとして供給される。水素利用機器１０１には、水素貯蔵容器が用いられるが、水素を利用する機器であれば、これに限定されず燃料電池等を用いる形態を採用しても構わない。
【００４３】
蒸発器２には、水供給路２２が接続されていて、水供給路２２には、水供給器６が設けられている。水供給器６の入り口は、例えば、水道管や水道の元栓（図示せず）に接続されていて、水供給器６は、水供給路２２を介して蒸発器２に水（ここでは、水道水）を供給する。また、水供給路２２には、その開閉動作により水供給路２２を開閉する第３弁４３が設けられている。また、蒸発器２は、水蒸気供給路２３を介して改質器１と接続されている。これにより、蒸発器２は、水供給器６から供給された水を蒸発して水蒸気に気化して、水蒸気を改質器１に供給する。ここで、水供給器６及び蒸発器２、水蒸気改質反応に必要な反応ガスである水蒸気を供給する水蒸気供給器として機能し、第３弁４３は、水供給路２２及び水蒸気供給路２３から構成される水蒸気供給経路を遮断する「第１弁」として機能する。
【００４４】
なお、水供給器６は、ここでは、水道水を蒸発器２に供給するように構成したが、これに限定されず、例えば、水素利用機器１０１が燃料電池である場合、燃料電池で用いられる冷却水等を蒸発器２に供給する構成としてもよい。また、水供給器６は、ここでは、例えば、流量調整弁で構成されている。また、第３弁４３は、例えば、電磁弁等の開閉弁で構成されていてもよく、また、流量調整弁で構成されていてもよい。
【００４５】
改質器１には、原料ガス供給路２１が接続されていて、原料ガス供給路２１には、原料ガス供給器５が設けられている。原料ガス供給器５の上流端は、原料ガス源（例えば、都市ガスインフラの配管や元栓（図示せず））に接続されていて、原料ガス供給器５は、原料ガス供給路２１を介して改質器１に原料ガス（例えば、メタンを主成分とする都市ガス）を供給する。また、原料ガス供給路２１には、その開閉動作により原料ガス供給路２１を開閉する第１弁４１が設けられている。この第１弁４１が、改質器１を含む経路を閉空間とする封止動作において、原料ガス供給路２１を遮断する「第１弁」として機能する。また、原料ガス供給路２１には、後述する脱臭器が設けられていてもよい。
【００４６】
改質器１の内部空間には、改質触媒（図示せず）が設けられていて、原料ガス供給器５から供給された原料ガスと蒸発器２から供給された水蒸気が、水蒸気改質反応して水素を含有する水素含有ガスが生成される。また、改質器１には、温度検知器５１が設けられていて、温度検知器５１は、改質器１内の温度を検知して、制御器１０に出力する。
【００４７】
水素生成装置１００で生成された燃料ガスは、燃料ガス供給路２４を通流して水素利用機器１０１に供給される。なお、本実施の形態では、改質器１で生成される水素含有ガスが、そのまま水素生成装置本体９より排出されるよう構成されているが、改質器１の下流に、改質器１で生成された水素含有ガスに含まれる一酸化炭素をシフト反応により低減する変成器や酸化反応により低減するＣＯ除去器を備える形態を採用しても構わない。
【００４８】
燃料ガス供給路２４の途中には、その開閉動作により燃料ガス供給路２４を開閉する第４弁４４が設けられている。また、燃料ガス供給路２４の第４弁４４の上流側には、バイパス経路２５の上流端が接続されていて、その下流端は、燃焼器４に接続されている。バイパス経路２５の途中には、その開閉動作によりバイパス経路２５を開閉する第２弁４２が設けられている。第２弁４２は改質器の大気とを連通する連通路を開閉する「第２弁」として機能する。また、バイパス経路２５の第２弁４２より下流側には、気液分離器７が設けられている。気液分離器７は、燃料ガス供給路２４及びバイパス経路２５を通流するガスから水蒸気を水に凝縮させて分離するように構成されている。分離された水は、気液分離器７のタンクに貯えられる。なお、第２弁４２や第４弁４４としては、電磁弁等の開閉弁を用いてもよく、流量を調整することができる流量調整弁を用いてもよい。
【００４９】
燃焼器４には、燃焼空気供給路２６を介して空気供給器８が接続されている、空気供給器８は、燃焼器４に燃焼用の空気を供給し、例えば、ブロワやシロッコファン等のファン類を用いることができる。また、燃焼器４には、着火器３が設けられている。着火器３は、可燃性ガスと空気とを着火するように構成されていて、例えば、イグナイタを用いることができる。
【００５０】
これにより、燃焼器４では、バイパス経路２５を介して改質器１から排出された水素ガスや原料ガス等の可燃性ガスを含むガスと、空気供給器８から供給された空気とを着火器３で着火して燃焼させ、燃焼排ガスが生成される。そして、この燃焼排ガスの伝熱により、改質器１や蒸発器２等の各機器が加熱される。なお、燃焼排ガスは、燃焼排ガス経路２７を通流して燃焼排ガス経路２７の下流端の排気口を介して水素生成装置１００外（大気中）に排出される。ここで、改質器１と大気とを連通する連通路は、燃料ガス供給路２４の、バイパス経路２５の上流端との接続点より上流側の部分と、このバイパス経路２５と、燃焼器４と、燃焼排ガス経路とで構成される。
【００５１】
また、水素生成装置１００は、「制御器」の一例である制御器１０を備えている。制御器１０は、例えば、マイクロコンピュータによって構成されており、水素生成装置１００に関する各種の制御を行う。
【００５２】
また、水素生成装置１００は、「操作器」の一例であるリモコン１５を備えている。このリモコン１５上に設けられた所定の釦を、操作者が押下することにより水素生成装置１００の運転停止指令が制御器１０へ入力される。
【００５３】
［水素生成装置の動作］
次に、本実施の形態１に係る水素生成装置１００の停止処理（停止動作）から待機状態に移行し、水素生成装置１００が待機中のパージ処理（パージ動作）について、図１及び図２を参照しながら説明する。なお、以下の動作は、制御器１０が水素生成装置１００を制御することにより遂行される。
【００５４】
図２は、本実施の形態１に係る水素生成装置１００における停止処理から待機状態に移行し、水素生成装置１００が待機中のパージ処理の一例を示すフローチャートである。
【００５５】
まず、図２に示すように、水素生成装置１００が定格運転（水素生成装置１００の水素供給運転時において、安定して供給可能な最大水素量を供給している運転）中であるとする。制御器１０は、例えば、使用者からリモコン１５を介して運転停止要求が入力された場合に、停止指令を出力する。
【００５６】
すると、図２に示すように、燃焼器４、原料ガス供給器５及び水供給器６は、その動作を停止し（ステップＳ１０１）、また、第１弁４１乃至第４弁４４を閉止する（ステップＳ１０２）。これにより、水素生成装置１００への原料ガス及び水の供給が停止し、燃焼器４での燃料ガスと空気との燃焼が停止する。また、上記第１弁第１弁４１乃至第４弁４４の閉止により水素生成装置本体９内の改質器１を含む経路が閉空間となり、封止される（水素生成装置１００の封止動作）。その後、空気供給器８からの空気供給動作を実行し、燃焼排ガス経路を流れる空気により水素生成装置１００を冷却する（水素生成装置の冷却動作）。このとき、制御器１０は、水素生成装置１００の定格運転時の空気供給器８の操作量よりも大きい操作量となるように（すなわち、水素生成装置１００の定格運転時の燃焼器４に供給される空気の供給量よりも多くなるように）空気供給器８を制御する。
【００５７】
そして、水素生成装置の冷却動作期間中に、温度検知器５１で改質器１の温度ｔ１を検知し（ステップＳ１０３）、制御器１０は、検知した温度が待機可能温度以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここで、「待機可能温度」とは、水素生成装置１００の次の起動処理の開始を許可可能な温度として定義され、例えば、起動処理の燃焼開始動作として、改質器１に原料ガスのみを供給し、バイパス経路２５を介して燃焼器４に流入する原料ガスを燃焼開始する形態を採用した場合、本動作において改質器１で炭素析出しない温度として定義される。例えば、改質触媒がルテニウム系触媒である場合、５００℃以下の所定温度として定義されるが、燃焼開始動作のために改質器１に原料ガスを供給開始するまでに５００℃以下の温度にまで温度低下が見込まれる場合は、待機可能温度としても構わない。
【００５８】
制御器１０は、温度検知器５１が検知した温度が待機可能温度以下になると（ステップＳ１０４でＹｅｓ）、空気供給器８の作動を停止する（ステップＳ１０５）。そして、水素生成装置１００の停止処理が完了し、次の起動を待機する待機状態に移行する（ステップＳ１０６）。なお、この待機状態で、リモコン１５を介して操作者による運転開始の指令が入力されると、制御器１０により水素生成装置１００の起動処理が開始されるが、待機状態への移行前（停止処理完了前）においては、水素生成装置１００の起動が許可されないよう構成されている。
【００５９】
次に、待機状態に移行後において、温度検知器５１で改質器１の温度ｔ１を検知し（ステップＳ１０７）、制御器１０は、検知した温度がＦＰパージ温度以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。ＦＰパージ温度は、後述する原料ガスパージ動作時に燃焼器４で可燃性ガスを燃焼させることによる温度上昇分を加算しても、改質器１で原料ガスから炭素析出することのない上限温度以下の温度として定義される。
【００６０】
ここで、温度検知器５１の検知温度が、ＦＰパージ温度以下である場合（ステップＳ１０８でＹｅｓ）、改質器１の内部を原料ガスで掃気する原料ガスパージ動作を開始する（ステップＳ１０９）。上記原料ガスパージ動作として、制御器１０は、第１弁４１及び第２弁４２を開放し、原料ガス供給器５の動作を開始する。これにより、原料ガス供給器５から改質器１を含む水素生成装置１００内の経路に原料ガスが供給され、水素生成装置１００内の経路に存在する水蒸気等のガスが、原料ガスによりパージされる（ＦＰ（Ｆｕｅｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）パージ）。なお、パージされたガスは、燃焼器４に供給され、このとき、着火器３は着火動作を実行する。
【００６１】
そして、制御器１０は、図示されない着火検知器により、燃焼器４で着火されたことを確認すると、着火器３の動作を停止させる。ついで、制御器１０は、原料ガス供給器５が水素生成装置１００内の経路に供給した原料ガスの供給量を積算し、該積算原料ガス供給量が、第１供給量以上であるか否かを判定する。ここで、第１供給量とは、少なくとも改質器１内に存在するガスをパージするのに必要な原料ガスの積算供給量をいう。なお、第１供給量は、原料ガスの積算供給量が、少なくとも改質器１内に存在するガスをパージすることができる原料ガスの積算供給量であることを直接的に判定する判定閾値の一例であって、例えば、原料ガス供給器５を作動してからの経過時間を検知して、該検知した時間が上記パージに必要な原料ガスの積算供給時間以上であるか否かを判定するという、原料ガスの積算供給量を間接的に判定する形態を採用してもよい。
【００６２】
次に、制御器１０は、積算原料ガス供給量が、第１供給量以上になると、原料ガス供給器５を停止させ、第１弁４１及び第２弁４２を閉止させ、空気供給器８の動作を停止させる（ステップＳ１１０）。
【００６３】
ここで、ステップＳ１０６にて水素生成装置１００が待機状態に移行してからステップＳ１００で水素生成装置の原料ガスパージ動作が開始されるまでの間に、起動要求が発生すると、制御器１０は、起動指令を出力し、水素生成装置の起動処理が開始される。なお、上記「起動要求が発生する」とは、例えば、使用者の操作により操作器（例えば、リモコン１５）を介して運転開始が指示されることや、水素利用機器の水素需要が高まること（例えば、水素利用機器が水素貯蔵容器である場合、水素貯蔵量が所定の閾値以下になったことが検知されることや、水素利用機器が、燃料電池である場合、電力負荷需要が、燃料電池の発電を必要とする所定の電力閾値以上になること等）が挙げられる。
【００６４】
このように本実施の形態１に係る水素生成装置１００では、原料ガスパージ動作を実行する前に待機状態に移行するよう構成されているため、改質器１が原料ガスパージ動作可能な温度に低下する前に、起動を開始することが可能となる。つまり、従来よりも改質器１の温度がより高温の状態で起動を開始することが可能になるので、水素生成装置１００の起動性が向上する。
【００６５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、本発明の水素生成装置の補圧処理の一例を示すものである。
【００６６】
水素生成装置は、実施の形態１の水素生成装置のように停止処理において水素生成装置の封止動作実行後、時間の経過に伴い水素生成装置の温度が低下する。そして、その温度低下に伴い封止された水素生成装置の内圧が低下するが、この内圧低下が進行すると水素生成装置内が過剰に負圧になり、構成部材にダメージを与える可能性がある。そこで、本実施の形態の水素生成装置では、水素生成装置の内圧が水素生成装置の耐負圧限界値よりも大きい第１の圧力閾値以下である場合に、水素生成装置内にガスを補給する補圧処理を実施するよう構成されている。
【００６７】
しかしながら、水素生成装置の水素生成運転中は、改質器が７００℃前後と非常に高温であるため改質器の温度が外気温と同程度まで温度低下するのには、通常、かなりの時間(例えば、自然放冷では８時間）を要する。従って、改質器を含む閉空間へ補圧処理が必要な状態でなくなるのも、上記第１の圧力閾値の大きさにもよるが、同様にかなりの時間を要することになる。そこで、本発明の実施の形態２に係る水素生成装置では、制御器は、補圧処理が完了する前に、起動を待機する待機状態に移行するよう構成される。
【００６８】
一例としては、制御器が、停止処理において補圧動作を実行し、待機状態に移行後も補圧動作を実行するよう構成されている。なお、この場合、上記補圧動作は繰返し実行されるよう構成され、停止処理において少なくとも１回の補圧動作が実行された後、待機状態においても少なくも１回の補圧動作が実行される。これにより、従来のように補圧を必要としない温度に低下する（つまり、補圧動作が完了する）まで起動できないこということがなくなり、従来よりも、より高い温度で起動を開始することが可能となり、起動性が向上する。
【００６９】
他の一例としては、制御器が、補圧動作の開始前に、水素生成装置を待機状態にするよう構成されている。これにより、補圧が必要となる温度低下が生じる前に待機状態となるため、従来よりも、より高い温度で起動を開始することが可能となり、起動性が向上する。
【００７０】
［水素生成装置の動作］
次に、本発明の実施の形態２に係る水素生成装置１００の動作について、具体的に説明する。なお、本実施の形態２に係る水素生成装置１００は、実施の形態１に係る水素生成装置１００と基本的構成は同じであるため、本実施の形態２に係る水素生成装置１００の構成の詳細な説明は省略する。
【００７１】
図３は、本実施の形態２に係る水素生成装置１００の一例である、補圧動作開始前に待機状態に移行する形態におけるフローチャートである。
【００７２】
まず、図３に示すように、実施の形態１と同様に、制御器１０は、燃焼器４、原料ガス供給器５及び水供給器６の動作を停止させ（ステップＳ２０１）、また、第１弁４１乃至第４弁４４の弁を閉止させる（ステップＳ２０２）。これにより、水素生成装置１００への原料ガス及び水の供給が停止し、水素生成装置１００内の改質器１を含む経路の封止動作が行われる。
【００７３】
その後、空気供給器８からの空気供給動作を実行し、燃焼排ガス経路を流れる空気により水素生成装置１００を冷却する（水素生成装置の冷却動作）。このとき、制御器１０は、水素生成装置１００の定格運転時の空気供給器８の操作量よりも大きい操作量となるように（すなわち、水素生成装置１００の定格運転時の燃焼器４に供給される空気の供給量よりも多くなるように）空気供給器８を制御する。
【００７４】
そして、水素生成装置の冷却動作期間中に、温度検知器５１で改質器１の温度ｔ１を検知し（ステップＳ２０３）、制御器１０は、検知した温度が待機可能温度以下（例えば、５００℃以下）であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。ここで、上記待機可能温度は、水素生成装置１００の次の起動処理の開始を許可可能な温度として定義され、例えば、起動処理の燃焼開始動作として、改質器１に原料ガスのみを供給し、バイパス経路２５を介して燃焼器４に流入する原料ガスを燃焼開始する形態を採用した場合、本動作において改質器１で炭素析出しない温度として定義される。
【００７５】
制御器１０は、温度検知器５１が検知した温度が待機可能温度以下になると（ステップＳ２０４でＹｅｓ）、空気供給器８の作動を停止する（ステップＳ２０５）。そして、水素生成装置１００の停止処理が完了し、次の起動を待機する待機状態に移行する（ステップＳ２０６）。
【００７６】
ついで、制御器１０は、温度検知器５１から改質器１の温度ｔ１を検知し（ステップＳ２０７）、取得した温度ｔ１が温度閾値Ｔ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ２０８）。ここで、温度閾値Ｔ１は、水素生成装置１００の温度低下に伴う内圧低下により、この内圧が、水素生成装置１００の耐負圧限界値よりも大きく、かつ、補圧ガス供給源（例えば、原料ガスを補圧ガスとする場合、都市ガスインフラやプロパンガスボンベ）のガス圧よりも低い第１の圧力閾値以下になると推定される温度をいう。
【００７７】
そして、制御器１０は、温度検知器５１で検知した温度ｔ１が温度閾値Ｔ１以下になると（ステップＳ２０８でＹｅｓ）、第１弁４１を開放させ補圧ガスとしての原料ガスを供給する（ステップＳ２０９）。ここで、改質器１を含む閉空間内の圧力の方が原料ガス供給源よりも圧力が低いので、原料ガス供給器５で昇圧等をしなくても、改質器１を含む閉空間内に原料ガスが供給される。これにより、閉空間内の低下した圧力の少なくとも一部が補われる。
【００７８】
ステップＳ２０９が完了すると、その時点の温度（ｔ）が閾値（Ｔｔｈ）として一時的に記憶される（ステップＳ２１０）。次に、温度（ｔ）が閾値（Ｔｔｈ）の０．９倍を下回っているか否かの判定が行われる（ステップＳ２１１）。ステップＳ２１１での判定結果がＮＯの場合には再びステップＳ２１１に戻る。ステップＳ２１１の判定結果がＹＥＳの場合には、第１弁４１が開放され、閉空間への補圧ガスとしての原料ガスが供給される（ステップＳ２１２）。そして、補圧動作が必要のない温度にまで閉空間内の温度が低下するまで、上記ステップＳ２１１〜Ｓ２１２の補圧動作が繰返し実行される。
【００７９】
なお、本実施の形態２においては、補圧動作の実行を判断する際に、封止された改質器を含む閉空間内の圧力値を間接的に検知する温度検知器５１の検知温度を用いたが、上記閉空間内の圧力を間接的検知する方法として、上記圧力値と相関する停止処理開始後や待機状態に以降後の経過時間に基づき上記補圧処理を実行する形態を採用しても構わない。また、上記閉空間内の圧力を直接的に検知する圧力検知器を設け、本圧力検知器で検知される圧力が上記第１の圧力閾値以下の場合に、補圧動作を実行する形態を採用しても構わない。
【００８０】
［変形例１］
実施の形態２に係る水素生成装置は、上記補圧動作を実行する前に待機状態に移行する形態を採用したが、本変形例においては、制御器が、補圧動作を少なくとも１回実行された後に待機状態に移行することを特徴とする。これにより、従来のように補圧を必要としない温度に低下する（つまり、補圧動作が完了する）まで起動できないこということがなくなり、従来よりも、より高い温度で起動を開始することが可能となり、起動性が向上する。
【００８１】
本変形例は、例えば、Ｓ２０４で使用される待機可能温度が、実施の形態２のステップＳ２０８で使用する温度閾値Ｔ１よりも低くなるような場合に採用される。このような場合としては、例えば、改質触媒がニッケル系触媒で、かつ、燃焼開始動作として、改質器１及びバイパス経路２５を介して燃焼器４に流入する原料ガスで燃焼開始する形態が考えられる。これは、改質触媒がニッケル系触媒である場合、ルテニウム系触媒よりも炭素析出開始する温度が低く（３００℃）であり、上記実施の形態２に例示される温度閾値Ｔ１（４５０℃）よりも低くなるからである。
【００８２】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３は、本発明の水素生成装置の圧抜き動作の一例を示すものである。
【００８３】
水素生成装置は、実施の形態１の水素生成装置のように停止処理において水素生成運転への反応ガスの供給を停止して暫くは、改質器内に残留する反応ガスによる水素生成や残留する液水の蒸発によるガス量（ガスのモル数）が増加する。従って、反応ガス供給を停止して、水素生成装置の封止動作を実行した後、暫くは改質器を含む閉空間の内圧が上昇するが、この内圧上昇が過剰に進行すると、水素生成装置の構成部材にダメージを与える可能性がある。そこで、本実施の形態の水素生成装置では、水素生成装置の内圧が水素生成装置の耐正圧限界値よりも小さい所定の圧力閾値以上である場合に、閉空間の圧力の一部を大気に開放する圧抜き動作を実行するよう構成されている。
【００８４】
しかしながら、水素生成装置の水素生成運転中は、改質器が７００℃前後と非常に高温であるため改質器を含む閉空間内のガス量の増加が停止して、閉空間からの圧抜き動作が必要な状態でなくなる（例えば、改質器の温度が４５０℃以下になる）のも、上記所定の圧力閾値の大きさにもよるが、同様にかなりの時間(例えば、自然放冷では２時間）を要することになる。そこで、本発明の実施の形態３に係る水素生成装置では、制御器は、圧抜き動作が完了する前に、起動を待機する待機状態に移行するよう構成される。
【００８５】
一例としては、制御器が、停止処理において圧抜き動作を実行し、待機状態に移行後も圧抜き動作を実行するよう構成されている。なお、この場合、上記圧抜き動作は繰返し実行されるよう構成され、停止処理において少なくとも１回の圧抜き動作が実行された後、待機状態においても少なくも１回の圧抜き動作が実行される。これにより、従来のように圧抜き動作を必要としない温度に低下する（つまり、圧抜き動作が完了する）まで起動できないこということがなくなり、従来よりも、より高い温度で起動を開始することが可能となり、起動性が向上する。
【００８６】
他の一例としては、制御器が、圧抜き動作の開始前に、水素生成装置を待機状態にするよう構成されている。これにより、従来よりも、より高い温度で起動を開始することが可能となり、起動性が向上する。
【００８７】
［水素生成装置の動作］
次に、本発明の実施の形態３に係る水素生成装置１００の動作について、具体的に説明する。なお、本実施の形態３に係る水素生成装置１００は、実施の形態１に係る水素生成装置１００と基本的構成は同じであるため、本実施の形態３に係る水素生成装置１００の構成の詳細な説明は省略する。
【００８８】
図４は、本実施の形態３に係る水素生成装置１００の一例である、圧抜き動作開始前に待機状態に移行する形態におけるフローチャートである。
【００８９】
まず、図４に示すように、実施の形態１と同様に、制御器１０は、燃焼器４、原料ガス供給器５及び水供給器６の動作を停止させ（ステップＳ３０１）、また、第１弁４１乃至第４弁４４の弁を閉止させる（ステップＳ３０２）。これにより、水素生成装置１００への原料ガス及び水の供給が停止し、水素生成装置１００内の改質器１を含む経路の封止動作が行われる。その後、制御器１０は、水素生成装置１００を待機状態に移行し（ステップＳ３０３）、図示されない閉空間内の圧力を検知する圧力検知器を用いて閉空間内の圧力を検知する（ステップＳ３０４）。そして、圧力検知器で検知した圧力が第２の圧力閾値以上になると（ステップＳ３０５でＹｅｓ）、第２弁４２を開放し、閉空間内の上昇した圧力の少なくとも一部をバイパス経路２５、燃焼器４及び燃焼排ガス経路２７を介して大気に開放する（ステップＳ３０６）。
【００９０】
そして、制御器１０は、圧抜き動作が必要のない温度にまで閉空間内の温度が低下し、閉空間内の圧力が第２の圧力閾値Ｐ２以上にならなくなるまで、上記ステップＳ３０４〜Ｓ３０６の圧抜き動作を繰返し実行する。
【００９１】
なお、本実施の形態２においては、圧抜き動作の実行を判断する際に、封止された改質器を含む閉空間内の圧力値を直接的に検知する圧力検知器の検知圧力を用いたが、上記閉空間内の圧力を間接的に検知する方法として、上記圧力値と相関する封止動作後の経過時間に基づき上記圧抜き動作を実行する形態を採用しても構わない。また、上記閉空間内の圧力を間接的に検知する方法として、温度検知器５１の検知温度に基づき圧抜き動作を実行する形態を採用しても構わない。なお、上記閉空間内の圧力を間接的に検知する方法を採用した場合は、圧抜き動作の停止判定も、上記経過時間や温度検知器の検知温度に基づき実行される形態が採用される。
【００９２】
［変形例２］
次に、本実施の形態３に係る水素生成装置１００の変形例について、説明する。実施の形態３の水素生成装置は、上記補圧動作を実行する前に待機状態に移行する形態を採用したが、本変形例においては、制御器が、補圧動作を少なくとも１回実行された後に待機状態に移行することを特徴とする。これにより、従来のように圧抜き動作を必要としない温度に低下する（つまり、圧抜き動作が完了する）まで起動できないこということがなくなり、従来よりも、より高い温度で起動を開始することが可能となり、起動性が向上する。
【００９３】
本変形例は、圧抜き動作を最初に実行してから最後の圧抜き動作を実行開始するまでの間において、水素生成装置が、待機状態への移行条件の臨界値に到達するような場合に採用される。例えば、改質器１及びバイパス経路２５を介して燃焼器４に流入する原料ガスで燃焼開始する形態において、上記待機状態への移行条件として改質器１に原料ガスを燃焼開始のために供給しても改質器１で炭素析出しない温度であることが好ましい。ここで、圧抜き動作が実行される改質器の温度域に原料ガスが炭素析出しない温度の臨界値を有する改質触媒である場合、上記移行条件を上記臨界値（例えば、ルテニウム系改質触媒では５００℃）以下でかつ最後の圧抜き動作が実行開始される改質器の温度（例えば、４５０℃）以上の所定の閾値温度とする。一例として、改質触媒が、ルテニウム系触媒である場合、原料ガスからの炭素析出が停止する臨界値が５００℃であり、水素生成装置１００の水素生成運転中の改質器の制御温度を６５０℃前後とする場合、圧抜き動作が必要となる温度域が、６３０℃〜４５０℃程度となる。そこで、待機状態への移行条件は、改質器の温度値が５００℃以下４５０℃以上の所定の温度閾値（例えば、４８０℃）以下になることとすることで、本変形例の水素生成装置が実現される。
【００９４】
［変形例３］
次に、本実施の形態３に係る水素生成装置１００の他の変形例について説明する。上記実施の形態３の水素生成装置は、改質器１の下流において大気と連通する連通路に設けられた第２弁（第２弁４２）を開放することが圧抜き動作を実行したが、改質器１の上流において改質器と大気と連通させる連通路に設けられた第２弁を開放することで、上記圧抜き動作を実行するよう構成されていることを特徴とする。本変形例の水素生成装置によれば、改質器１の下流の連通路を開放して圧抜き動作を実行する場合に比べて、水素生成装置内のガス経路に含まれる一酸化炭素の排出量が低減される。これは、改質器１より下流のガス経路には一酸化炭素を含む水素含有ガスが充填されているが、改質器１より上流の経路には、原料ガス、水蒸気、水等の流体が存在し、圧抜き動作においてこれらが優先的に排出されるからである。
【００９５】
［水素生成装置の構成］
次に、本変形例に係る水素生成装置の構成について説明する。図５は、本変形例に係る水素生成装置の概略構成を示す模式図である。
【００９６】
図５に示すように、本変形例に係る水素生成装置１００は、実施の形態１に係る水素生成装置１００と基本的構成は同じであるため、以下では相違点のみ説明する。
【００９７】
本変形例に係る水素生成装置１００では、脱臭器１１が第１弁４１よりも上流の原料ガス供給路２１に設けられている。脱臭器１１は、原料ガスに含まれる臭気成分を除去するように構成されており、例えば、活性炭やフィルターを有していてもよい。なお、本実施の形態においては、脱臭器１１は、原料ガス供給器５と第１弁４１との間に設けられているが、第１弁４１よりも上流の原料ガス供給路２１であれば、いずれの箇所に配設されても構わない。例えば、原料ガス供給器５の上流であっても構わない。
【００９８】
また、原料ガス供給路２１の第１弁４１と改質器１との間には、原料ガス供給路２１より分岐した圧抜き経路２８が設けられ、その下流端は、回収水タンク１２に接続されている。また、圧抜き経路２８の途中には、その開閉動作により圧抜き経路２８を通流する原料ガス等のガスの通流を許可／阻止する第２弁４２Ａが設けられている。第２弁４２Ａは「第２弁」の一例である。
【００９９】
回収水タンク１２は、大気開放されており、燃焼器４と燃焼排ガス経路２７を介して接続されていて、燃焼器４で生成された燃焼排ガス中に含まれる水を回収するように構成されている。具体的には、回収水タンク１２は、燃焼排ガス経路２７を通流する間に凝縮された水を蓄えるように構成されている。なお、燃焼排ガス経路２７の途中に凝縮器等と設けて、該凝縮器で凝縮された水を貯える構成としてもよい。
【０１００】
そして、このように構成された本変形例に係る水素生成装置１００では、制御器１０は、上記実施の形態３と同様に圧抜き動作を実行する点は同じであるが、この圧抜き動作において、第２弁４２に代えて、第２弁４２Ａを作動させるように構成されている点が異なる。
【０１０１】
このため、本変形例においては、「連通路」は、原料ガス供給路２１と圧抜き経路２８で構成される。
【０１０２】
なお、本変形例においては、制御器１０は、第２弁４２Ａを作動させるように構成したが、これに限定されず、制御器１０は、第２弁４２及び第２弁４２Ａの両方を作動させるように構成してもよい。
【０１０３】
［変形例４］
次に、上記変形例４に係る水素生成装置１００について、図６及び図７を参照しながら説明する。
【０１０４】
図６及び図７は、変形例３に係る水素生成装置１００の変形例である本変形例４における水素生成装置１００の概略構成を示す模式図である。詳細には、図６（Ａ）は、変形例４−１の水素生成装置１００を示し、図６（Ｂ）は、変形例４−２の水素生成装置１００を示し、図６（Ｃ）は、変形例４−３の水素生成装置１００を示す。また、図７（Ａ）は、変形例４−４の水素生成装置１００を示し、図７（Ｂ）は、変形例４−５の水素生成装置１００を示し、図７（Ｃ）は、変形例４−６の水素生成装置１００を示す。なお、図９及び図１０において、一部を省略している。
【０１０５】
図６及び図７に示すように、本変形例４−１〜６の水素生成装置１００は、実施の形態４に係る水素生成装置１００と基本的構成は同じであるが、原料ガス供給路２１の接続先（すなわち、下流端）と、圧抜き経路２８の接続元（すなわち、上流端）が異なる。しかしながら、上記いずれの変形例においても、上記圧抜き経路２８は、改質器１よりも上流で、かつ第１弁４１または第３弁４３よりも下流の経路に設けられている点を特徴としている。
【０１０６】
具体的には、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、本変形例４−１〜３の水素生成装置１００では、ともに、原料ガス供給路２１の下流端は、水蒸気供給路２３に接続されている。また、変形例４−１においては、圧抜き経路２８の上流端は、原料ガス供給路２１の第１弁４１の下流側の経路に接続されていて、変形例４−２においては、水供給路２２の第３弁４３の下流側の経路に接続されていて、変形例４−３においては、第１弁４１及び第３弁４３よりも下流の経路（水蒸気供給路２３）の途中に接続されている。
【０１０７】
また、図７（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、本変形例４−４〜６の水素生成装置１００では、ともに、原料ガス供給路２１の上流端は、蒸発器２に接続されている。また、変形例４−４においては、圧抜き経路２８の上流端は、原料ガス供給路２１の第１弁４１の下流側の経路に接続されていて、変形例４−５においては、水供給路２２の第３弁４３の下流側の経路に接続されていて、変形例４−６においては、第１弁４１及び第３弁４３よりも下流の経路（水蒸気供給路２３）の途中に接続されている。
【０１０８】
このように構成された本変形例４−１〜６の水素生成装置１００においても、変形例３に係る水素生成装置１００と同様の作用効果を奏する。
【０１０９】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４は、水素利用機器が燃料電池である形態を例示したものである。
【０１１０】
本発明の実施の形態４に係る燃料電池システムは、実施の形態１に係る水素生成装置と、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。
【０１１１】
さらに、このように構成された本実施の形態４の燃料電池システムにおいても、実施の形態１〜３、変形例１、及び変形例２に示した水素生成装置の原料ガスパージ動作、補圧動作及び圧抜き動作のいずれかが待機状態への移行タイミングも含め同様に実行されるよう構成されている。
【０１１２】
これにより、従来よりも、燃料電池システム内の水素生成装置がより高温の状態で起動処理が許可されるので、暖機に必要な時間が短縮され燃料電池システムの起動性が向上する。
【０１１３】
［燃料電池システムの構成］
次に、本実施の形態４に係る燃料電池システム２００の構成について、図８を参照しながら説明する。図８は、本発明の実施の形態４に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
【０１１４】
図８に示すように、本実施の形態４に係る燃料電池システム２００は、水素生成装置１００と、燃料電池１０１と、カソード空気供給器１３と、を備える。燃料電池１０１は、アノード１０２とカソード１０３を有している。また、燃料電池１０１には、アノード１０２に燃料ガスを供給するように構成された燃料ガス流路３２とカソード１０３に酸化剤ガス（ここでは、空気）を供給するように構成された酸化剤ガス流路３３が設けられている。
【０１１５】
燃料電池１０１の燃料ガス流路３２の上流端は、燃料ガス供給路２４を介して改質器１と接続されていて、その下流端は、アノードオフガス経路２９を介して燃焼器４が接続されている。また、酸化剤ガス流路３３の上流端は、カソード空気供給路３０を介してカソード空気供給器１３が接続されていて、その下流端は、カソードオフガス経路３１が接続されている。
【０１１６】
燃料電池１０１では、アノード１０２に供給された燃料ガスと、カソードに供給された空気と、が電気化学的に反応して、電気と熱が発生する。そして、アノードで使用されなかった余剰の燃料ガスは、燃焼器４に供給され、カソードで使用されなかった余剰の酸化剤ガスは、燃料電池システム２００外（大気中）に排出される。
【０１１７】
また、バイパス経路２５は、燃料ガス供給路２４の第４弁４４の下流側の経路と、アノードオフガス経路２９とを接続している。また、アノードオフガス経路２９の途中には、気液分離器７が設けられている。
【０１１８】
さらに、制御器１０は、本実施の形態４においては、水素生成装置１００だけではなく、燃料電池システム２００を構成する他の機器を制御するように構成されている。そして、制御器１０が、実施の形態１〜３、変形例１及び変形例２に示した水素生成装置の原料ガスパージ動作、補圧動作及び圧抜き動作のいずれかが待機状態への移行タイミングも含め同様に実行されるよう構成されている。
【０１１９】
このため、本実施の形態４に係る燃料電池システム２００は、実施の形態１乃至３、変形例１及び変形例２に係る水素生成装置１００と同様の作用効果を奏する。
【０１２０】
なお、本実施の形態４においては、実施の形態１に係る水素生成装置１００を備える構成としたが、これに限定されず、変形例３及び変形例４に係る水素生成装置１００の水素生成装置１００のいずれかを備え、圧抜き動作を実行する際に、改質器１よりも上流に設けられた圧抜き経路を介して改質器１を含む閉空間内で上昇した圧力の一部を大気に開放する形態を採用しても構わない。
【０１２１】
[実施の形態１〜４に係る変形例]
上記実施の形態１〜４の水素生成装置及び燃料電池システムにおいては、水素生成装置１００の水素生成運転停止後に原料ガスパージ、補圧動作、及び圧抜き動作のいずれかが実行されるよう構成されている形態として説明したが、上記３つの動作の少なくとも２以上の動作を組合せて実行される形態を採用しても構わない。ただし、上記組合せられた２以上の動作の中に圧抜き動作、及びパージ動作が含まれる場合、パージ動作よりも圧抜き動作が先行的に実行される形態であることが好ましい。
【０１２２】
次に、その一例として、原料ガスパージ、補圧動作、及び圧抜き動作のいずれも実施する形態について説明する。
【０１２３】
図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、本変形例に係る水素生成装置１００またはこれを備える燃料電池システムにおいて水素生成運転の停止動作及びその後に上記３動作を実行する際の動作フローの一例である、
まず、図９に示すように、実施の形態１と同様に、制御器１０は、燃焼器４、原料ガス供給器５及び水供給器６の動作を停止させ（ステップＳ５０１）、また、第１弁４１乃至第４弁４４の弁を閉止させる（ステップＳ５０２）。これにより、水素生成装置１００への原料ガス及び水の供給が停止し、水素生成装置１００内の改質器１を含む経路の封止動作が行われる。
【０１２４】
その後、空気供給器８からの空気供給動作を実行し、燃焼排ガス経路を流れる空気により水素生成装置１００を冷却する（水素生成装置の冷却動作）。このとき、制御器１０は、水素生成装置１００の定格運転時の空気供給器８の操作量よりも大きい操作量となるように（すなわち、水素生成装置１００の定格運転時の燃焼器４に供給される空気の供給量よりも多くなるように）空気供給器８を制御する。
【０１２５】
そして、水素生成装置の冷却動作期間中に、図示されない計時器で上記封止動作を実行後の時間を検知し、所定の時間毎に周期的に圧抜き動作を繰返し実行する。そして、上記冷却動作期間中には、温度検知器５１で改質器の温度ｔ１を検知し（ステップＳ５０４）、この検知温度ｔ１が待機可能温度以下（例えば、５００℃以下）になると（ステップＳ５０５でＹｅｓ）、空気供給器８の作動を停止する（ステップＳ５０６）。そして、水素生成装置１００の停止処理が完了し、次の起動を待機する待機状態に移行する（ステップＳ５０７）。
【０１２６】
そして、制御器１０は、待機状態に移行後も、改質器１の温度（温度検知器５１の検知温度）が、圧抜き動作が必要なくなる温度（例えば、４５０℃）に低下するまで上記圧抜き動作を実行する（ステップＳ５０８）。なお、上記圧抜き動作が必要なくなる温度は、圧抜き動作から次に実行する補圧動作への切替温度として定義される。そして、改質器１の温度（温度検知器５１の検知温度）が、切替温度以下になった後は、実施の形態２の水素生成装置１００の補圧動作（図３（Ｂ）のステップＳ２１１〜Ｓ２１２参照）が繰返し実行される（ステップＳ５０９）。そして、改質器１の温度（温度検知器５１の検知温度）が、パージ可能温度以下になると、実施の形態１の水素生成装置の原料ガスパージ動作（図２のＳ１０９及びＳ１１０参照）が実行される（ステップＳ５１０）。そして、この原料ガスパージ動作完了後も、改質器１を含む閉空間の温度低下に伴い補圧動作が継続的に実行される（ステップＳ５１１）。
【０１２７】
なお、本変形例において説明した上記動作フローは、あくまで一例であり、水素生成装置１００の水素生成運転停止後に実行される原料ガスパージ、補圧動作、及び圧抜き動作の少なくとも２以上の動作の組合せ及びその際の待機状態への移行タイミングは、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜設定される。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明に係る水素生成装置及びそれを備える燃料電池システムは、従来よりも、水素生成装置がより高温の状態で起動処理が許可されるので、暖機に必要な時間が短縮され起動性が向上することが可能になるため、燃料電池の技術分野で有用である。
【符号の説明】
【０１２９】
１  改質器
２  蒸発器
３  着火器
４  燃焼器
５  原料ガス供給器
６  水供給器
７  気液分離器
８  空気供給器
９  水素生成装置本体
１０  制御器
１１  脱臭器
１２  回収水タンク
１３  カソード空気供給器
１４  リモコン
２１  原料ガス供給路
２２  水供給路
２３  水蒸気供給路
２４  燃料ガス供給路
２５  バイパス経路
２６  燃焼空気供給路
２７  燃焼排ガス経路
２８  圧抜き経路
２９  アノードオフガス経路
３０  カソード空気供給路
３１  カソードオフガス経路
３２  燃料ガス流路
３３  酸化剤ガス流路
４１  第１弁
４２  第２弁
４２Ａ  第２弁
４３  第３弁
４４  第４弁
５１  温度検知器
１００  水素生成装置
１０１  水素利用機器（燃料電池）
１０２  アノード
１０３  カソード
２００  燃料電池システム
【図１】
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【図２】
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【図３（Ａ）】
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【図３（Ｂ）】
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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（Ａ）】
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【図９（Ｂ）】
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