(57)【要約】【課題】ガス流路の構成の簡素化を図ると共に、触媒体の放熱を効率的に回収することを可能にする水素生成装置を提供する。【解決手段】水素生成装置１０は、中心軸１１０の方向に延びる筒状の水蒸発部１３と、前記水蒸発部１３の中心軸１１０の延長線において前記中心軸１１０に並行して延びる筒状の改質触媒体１４と、前記改質触媒体１４の周囲に配置される筒状の改質断熱部材６２と、前記改質断熱部材６２を介して前記改質触媒体１４から放出される熱によって熱交換する水を流通させる改質熱交換部６０とを備えるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸の方向に延びる筒状の水蒸発部と、前記水蒸発部の中心軸の延長線において前記中心軸に並行して延びる筒状の改質触媒体と、前記改質触媒体の周囲に配置された筒状の改質断熱部材と、前記改質断熱部材を介して前記改質触媒体から放出される熱によって熱交換する水を流通させる改質熱交換部とを備え、
前記水蒸発部の水入口を通して流入する水を前記水蒸発部の内部において水蒸気に蒸発させると共に、前記水蒸発部の原料ガス入口を通して流入する原料ガスを前記水蒸気とを混合させ、前記原料ガスおよび前記水蒸発部を含む混合ガスを前記水蒸発部から前記改質触媒体に流入させ、前記流入した混合ガスを、前記改質触媒体を通過させながら改質反応によって水素リッチな改質ガスに改質する水素生成装置。
【請求項２】
前記改質熱交換部の改質熱交換部出口と前記水蒸発部の水入口を連結する第一の連結部材を備え、前記改質熱交換部出口から流出する水を、前記第一の連結部材を通して前記水入口から前記水蒸発部の内部に供給して水蒸気に蒸発させ、前記原料ガスおよび前記水蒸気を含む混合ガスを前記改質触媒体に流入させるように構成されている請求項１記載の水素生成装置。
【請求項３】
前記改質触媒体の中心軸が前記水蒸発部の中心軸に一致している請求項２記載の水素生成装置。
【請求項４】
前記改質触媒体の下方に前記水蒸発部が配置されている請求項３記載の水素生成装置。
【請求項５】
前記改質熱交換部は、前記改質断熱部材に配置された可とう性の金属パイプで構成されている請求項２記載の水素生成装置。
【請求項６】
前記金属パイプを延長して前記第一の連結部材が形成されている請求項５記載の水素生成装置。
【請求項７】
前記改質断熱部材の周囲に配置される筒状の金属カバーを備え、前記金属カバーに接触して前記金属パイプが配置されている請求項５記載の水素生成装置。
【請求項８】
前記改質熱交換部出口は前記水入口より上方にあり、前記第一の連結部材が、その長手方向の全長に亘って下り勾配を有している請求項２記載の水素生成装置。
【請求項９】
前記水蒸発部に水溜り部が形成され、前記水溜り部を避けるように前記水溜り部の上方に前記水入口が配置されている請求項２記載の水素生成装置。
【請求項１０】
前記原料ガス入口が、前記水入口と同じ位置またはそれよりも上方に配置されている請求項９記載の水素生成装置。
【請求項１１】
中心軸の方向に延びる筒状の水蒸発部と、前記水蒸発部の中心軸の延長線において前記中心軸に並行して延びる筒状の改質触媒体と、前記改質触媒体の周囲に配置された筒状の改質断熱部材と、前記改質断熱部材を介して前記改質触媒体から放出される熱によって熱交換する水および原料ガスを流通させる改質熱交換部と、前記改質熱交換部の改質熱交換部出口と前記水蒸発部の水入口を連結する第一の連結部材とを備え、前記改質熱交換部出口から流出する水および原料ガスを、前記第一の連結部材を通して前記水入口から前記水蒸発部の内部に供給し、前記水を水蒸気に蒸発させた後、前記原料ガスおよび前記水蒸気を含む混合ガスを前記水蒸発部から前記改質触媒体に流入させ、前記流入した混合ガスを、前記改質触媒体を通過させながら改質反応によって水素リッチな改質ガスに改質する水素生成装置。
【請求項１２】
中心軸の方向に延びる筒状の水蒸発部と、前記水蒸発部の中心軸の延長線において前記中心軸に並行して延びる筒状の改質触媒体と、変成触媒体と、前記変成触媒体から放出される熱によって熱交換する水を流通させる変成熱交換部とを備え、
前記水蒸発部の水入口を通して流入する水を前記水蒸発部の内部において水蒸気に蒸発させると共に、前記水蒸発部の原料ガス入口を通して流入する原料ガスを前記水蒸気とを混合させ、前記原料ガスおよび前記水蒸発部を含む混合ガスを前記水蒸発部から前記改質触媒体に流入させ、前記流入した混合ガスを、前記改質触媒体を通過させながら改質反応によって水素リッチな改質ガスに改質する水素生成装置。
【請求項１３】
前記変成熱交換部の変成熱交換出口と前記水蒸発部の水入口を連結する第二の連結部材を備え、前記変成熱交換部出口から流出する水を、前記第二の連結部材を通して水入口から前記水蒸発部の内部に供給して水蒸気に蒸発させ、前記水蒸気と原料ガスを含む混合ガスを前記改質触媒体に流入させるように構成されている請求項１２記載の水素生成装置。
【請求項１４】
前記変成熱交換部は、前記変成触媒体に配置された可とう性の金属パイプで構成されている請求項１３記載の水素生成装置。
【請求項１５】
前記金属パイプを延長して前記第二の連結部材が形成されている請求項１４記載の水素生成装置。
【請求項１６】
前記変成触媒体の周囲に配置される金属カバーを備え、前記金属カバーに接触して前記金属パイプが配置されている請求項１４記載の水素生成装置。
【請求項１７】
前記変成熱交換部出口は前記水入口より上方にあり、前記第二の連結部材が、その長手方向の全長に亘って下り勾配を有している請求項１３記載の水素生成装置。
【請求項１８】
前記水蒸発部に水溜り部が形成され、前記水溜り部を避けるように前記水溜り部の上方に前記水入口が配置されている請求項１３記載の水素生成装置。
【請求項１９】
前記原料ガス入口が、前記水入口と同じ位置またはそれよりも上方に配置されている請求項１８記載の水素生成装置。
【請求項２０】
中心軸の方向に延びる筒状の水蒸発部と、前記水蒸発部の中心軸の延長線において前記中心軸に並行して延びる筒状の改質触媒体と、変成触媒体と、前記変成触媒体から放出される熱によって熱交換する水および原料ガスを流通させる変成熱交換部と、前記変成熱交換部の変成熱交換出口と前記水蒸発部の水入口を連結する第二の連結部材とを備え、
前記変成熱交換部出口から流出する水および原料ガスを、前記第二の連結部材を通して水入口から前記水蒸発部の内部に供給し、前記水を水蒸気に蒸発させた後、前記水蒸気と原料ガスを含む混合ガスを前記水蒸発部から前記改質触媒体に流入させ、前記流入した混合ガスを、前記改質触媒体を通過させながら改質反応によって水素リッチな改質ガスに改質する水素生成装置。
【請求項２１】
前記改質触媒体の周囲に配置された筒状の改質断熱部材と、前記改質断熱部材を介して前記改質触媒体から放出される熱によって熱交換する水を流通させる改質熱交換部と、前記改質熱交換部の改質熱交換部出口と前記変成熱交換部の変成熱交換部入口を連結する第三の連結部材とを備え、前記改質熱交換部出口から流出する水を、前記第三の連結部材を通して前記変成熱交換部入口から前記変成熱交換部に供給するように構成されている請求項１３記載の水素生成装置。
【請求項２２】
前記改質熱交換部は、前記改質断熱部材に配置された可とう性の金属パイプで構成されている請求項２１記載の水素生成装置。
【請求項２３】
前記金属パイプを延長して前記第三の連結部材が形成されている請求項２２記載の水素生成装置。
【請求項２４】
前記改質断熱部材の周囲に配置される筒状の金属カバーを備え、前記金属カバーに接触して前記金属パイプが配置されている請求項２２記載の水素生成装置。
【請求項２５】
中心軸の方向に延びる筒状の水蒸発部と、前記水蒸発部の中心軸の延長線上において前記水蒸発部の中心軸に並行して延びる筒状の改質触媒体と、前記水蒸発部によって囲まれた領域内に配置され、前記改質触媒体から流出する改質ガス中に含有する一酸化炭素ガスを除去する触媒体を収納するＣＯガス除去部とを備え、
前記水蒸発部の水入口を通して流入する水を前記水蒸発部の内部において水蒸気に蒸発させると共に、前記水蒸発部の原料ガス入口を通して流入する原料ガスを前記水蒸気とを混合させ、前記原料ガスおよび前記水蒸発部を含む混合ガスを前記水蒸発部から前記改質触媒体に流入させ、前記流入した混合ガスを、前記改質触媒体を通過させながら改質反応によって水素リッチな改質ガスに改質する水素生成装置。
【請求項２６】
前記改質触媒体の中心軸が前記水蒸発部の中心軸に一致している請求項２５記載の水素生成装置。
【請求項２７】
可燃ガスの燃焼によって燃焼ガスを生成するバーナーと、前記バーナーに接続された燃焼筒とを備え、前記燃焼筒から流出した前記燃焼ガスを流通する燃焼ガス流路が、前記水蒸発部と前記ＣＯガス除去部によって区画された筒状の領域に形成されるように構成されている請求項２６記載の水素生成装置。
【請求項２８】
前記筒状の領域に前記燃焼筒を覆うように筒状壁部材が配置され、前記筒状壁部材と前記水蒸発部によって前記燃焼ガス流路が区画される請求項２７記載の水素生成装置。
【請求項２９】
前記ＣＯガス除去部は、前記バーナーに対向する端壁および前記端壁の縁からその中心軸の方向に延びる周囲壁を備え、前記端壁および前記周囲壁を覆うようにＣＯガス除去部断熱部材が配置されている請求項２７記載の水素生成装置。
【請求項３０】
前記ＣＯガス除去部は、二重管を形成する筒状の内管と筒状の外管を備え、前記触媒体が、前記内管と前記外管によって区画された筒状の領域に配置されている請求項２５記載の水素生成装置。
【請求項３１】
前記ＣＯガス除去部は、二重管を形成する筒状の内管と筒状の外管を備え、前記触媒体が、前記内管の内部に配置されている請求項２５記載の水素生成装置。
【請求項３２】
前記触媒体が、前記一酸化炭素ガスをシフト反応させる変成触媒体および前記一酸化炭素ガスを選択酸化させる選択酸化触媒体のうちの何れかである請求項３０または３１記載の水素生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水素生成装置に関し、特に、触媒体から放出される熱を効率的に回収することを可能にする水素生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、燃料電池のアノードに水素リッチなガス（改質ガス）を供給し、燃料電池のカソードに酸化剤ガスを供給してこれらのガスを燃料電池の内部で電気化学的に反応させて電気と熱を同時に発生させるものである。
【０００３】
ここで改質ガスの生成法としては、原料ガス（例えば、天然ガスや都市ガス）と水蒸気から水蒸気改質反応によって水素ガスを製造する水素生成装置が使用されており、この水蒸気改質反応において、水を蒸発させる蒸発熱や改質反応を進める反応熱を加熱用バーナーの高温の燃焼ガスから受け取ることが必要であり、水および改質触媒体に対して燃焼ガスと効率良く熱交換させることが熱エネルギーの有効活用の観点から重要な課題になっている。
【０００４】
この課題に関連する一報告例として、改質触媒体を内蔵する筒状の改質部の周囲を、燃焼ガス流路を挟んで周方向に覆うようにして水蒸発部を配置させた水素生成装置が提案され（例えば、特許文献１参照）、この水素生成装置においては、燃焼ガス流路および改質部（改質触媒体）を水蒸発部で覆うことによって燃焼ガス流路を流れる高温の燃焼ガスの放熱量および高温に保たれた改質触媒体の放熱量を少なくして水素生成装置の熱効率を改善させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２５２６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前述した従来の水素生成装置では、水素生成装置の熱効率の改善を優先させたため、原料ガスおよび水蒸気を含む混合ガスを水蒸発部から改質部に向けて流出させる際、この混合ガスの流れの向きを水蒸発部の軸方向から周方向に変更させることに起因して混合ガス流路の構成を複雑化させている。例えば、水蒸発部の混合ガス出口と改質部の混合ガス入口を連結する混合ガス供給パイプは径方向に延び、この混合ガス供給パイプと軸方向に延びる改質部との接続箇所においては、溶接等の配管施工を施すことが必要であり、この混合ガス流路の配管施工は、水素生成装置のコストアップや耐久性能の劣化をもたらす可能性がある。
【０００７】
このような構成に対して、同一軸方向に筒状の水蒸発部と改質触媒体を並べて配置させ、混合ガスの流れを軸方向に沿ってスムーズに流すことができれば、混合ガス流路の簡素化を図ることが可能であり、上記のような問題を解消して望ましい混合ガス流路の構成を実現することができるものの、こうした一方向（軸方向）の混合ガス流れ構成においては、改質触媒体から放出される熱を可能な限り回収して水蒸発部の水を効率的に加熱させるように設計改善を図る余地が残されていると言える。
【０００８】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、混合ガス流路の構成の簡素化を図ると共に、触媒体の放熱を効率的に回収することを可能にする水素生成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る水素生成装置は、中心軸の方向に延びる筒状の水蒸発部と、前記水蒸発部の中心軸の延長線において前記中心軸に並行して延びる筒状の改質触媒体と、前記改質触媒体の周囲に配置される筒状の改質断熱部材と、前記改質断熱部材を介して前記改質触媒体から放出される熱によって熱交換する水を流通させる改質熱交換部とを備えており、前記水蒸発部の水入口を通して流入する水を前記水蒸発部の内部において水蒸気に蒸発させると共に、前記水蒸発部の原料ガス入口を通して流入する原料ガスを前記水蒸気とを混合させ、前記原料ガスおよび前記水蒸発部を含む混合ガスを前記水蒸発部から前記改質触媒体に流入させ、前記流入した混合ガスを、前記改質触媒体を通過させながら改質反応によって水素リッチな改質ガスに改質するものである。
【００１０】
このような水素生成装置によれば、水蒸発部の内部の原料ガスと水蒸気を含む混合ガスを改質触媒体に向けて一方向（水蒸発部の中心軸方向）に流出できるため、混合ガス流路の構成を簡素化できると共に、改質触媒体から放出される熱を改質熱交換部の内部を流通する水と熱交換させることによって、改質触媒体の放熱を回収することができる。
【００１１】
なおここで、前記改質熱交換部の改質熱交換部出口と前記水蒸発部の水入口を連結する第一の連結部材を備え、前記改質熱交換部出口から流出する水を、前記第一の連結部材を通して前記水入口から前記水蒸発部の内部に供給して水蒸気に蒸発させ、前記水蒸気と原料ガスを含む混合ガスを前記改質触媒体に流入させてように構成しても良い。これによって、改質熱交換部の内部において加熱した水から水蒸発部の水蒸気を生成させることができるため、改質触媒体の熱を水蒸発部に対する供給水の蒸発熱として有効に活用することができる。
【００１２】
また、前記改質触媒体の中心軸が前記水蒸発部の中心軸に一致するように構成しても良い。
【００１３】
なお、前記改質触媒体の下方に前記水蒸発部が配置されているように構成しても良い。改質触媒体の下方に水蒸発部を配置することによって、水蒸発部に溜まった水を改質触媒体に流入することを未然に防止でき、改質触媒体が水に浸ることによって改質触媒体の性能が劣化することが無くなる。
【００１４】
前記改質熱交換部の一例としては、前記改質断熱部材に配置された可とう性の金属パイプを用いることが可能である。こうすれば改質熱交換部を簡易的に構成し得る。
【００１５】
なおこの場合、前記金属パイプを延長して前記第一の連結部材を形成することも可能である。これによって部材共有化を図れる。
【００１６】
また、前記改質断熱部材の周囲に配置される筒状の金属カバーを備え、前記金属カバーに接触して前記金属パイプが配置されているように構成しても良い。これによって、改質触媒体から放出される熱のほぼ全量を金属カバーの加熱に利用でき、改質触媒体の放熱を無駄なく有効に活用できる。
【００１７】
また、前記改質熱交換部出口は前記水入口より上方にあり、前記第一の連結部材が、その長手方向の全長に亘って下り勾配を有するように構成しても良い。第一の連結部材が下り勾配であるため、仮に第一の連結部材の内部において水蒸気を生成したとしても、この水蒸気を速やかに水蒸発部に排出でき、水蒸気に起因する水入口の近傍における水吐出脈動を抑制できる。
【００１８】
また、前記水蒸発部に水溜り部が形成され、前記水溜り部を避けるように前記水溜り部の上方に前記水入口が配置されるように構成しても良い。こうすることで、改質熱交換部を流れる水を、水溜り部に邪魔されることなくスムーズに水蒸発部に流出させることが可能である。
【００１９】
また、前記原料ガス入口が、前記水入口と同じ位置またはそれよりも上方に配置されていても良い。こうすることで、原料ガスを水溜り部に邪魔されることなくスムーズに水蒸発部に流出させることが可能である。
【００２０】
本発明に係る水素生成装置は、中心軸の方向に延びる筒状の水蒸発部と、前記水蒸発部の中心軸の延長線において前記中心軸に並行して延びる筒状の改質触媒体と、前記改質触媒体の周囲に配置された筒状の改質断熱部材と、前記改質断熱部材を介して前記改質触媒体から放出される熱によって熱交換する水および原料ガスを流通させる改質熱交換部と、前記改質熱交換部の改質熱交換部出口と前記水蒸発部の水入口を連結する第一の連結部材とを備えており、前記改質熱交換部出口から流出する水および原料ガスを、前記第一の連結部材を通して前記水入口から前記水蒸発部の内部に供給し、前記水を水蒸気に蒸発させた後、前記原料ガスおよび前記水蒸気を含む混合ガスを前記水蒸発部から前記改質触媒体に流入させ、前記流入した混合ガスを、前記改質触媒体を通過させながら改質反応によって水素リッチな改質ガスに改質するものである。これによって、水と一緒に原料ガスも改質熱交換部の内部で加熱することができる。
【００２１】
本発明に係る水素生成装置は、中心軸の方向に延びる筒状の水蒸発部と、前記水蒸発部の中心軸の延長線において前記中心軸に並行して延びる筒状の改質触媒体と、変成触媒体と、前記変成触媒体から放出される熱によって熱交換する水を流通させる変成熱交換部とを備えており、前記水蒸発部の水入口を通して流入する水を前記水蒸発部の内部において水蒸気に蒸発させると共に、前記水蒸発部の原料ガス入口を通して流入する原料ガスを前記水蒸気とを混合させ、前記原料ガスおよび前記水蒸発部を含む混合ガスを前記水蒸発部から前記改質触媒体に流入させ、前記流入した混合ガスを、前記改質触媒体を通過させながら改質反応によって水素リッチな改質ガスに改質するものである。
【００２２】
このような水素生成装置によれば、水蒸発部の内部の原料ガスと水蒸気を含む混合ガスを改質触媒体に向けて一方向（水蒸発部の中心軸方向）に流出できるため、混合ガス流路の構成を簡素化できると共に、変成触媒体から放出される熱を変成熱交換部の内部を流通する水と熱交換させることによって、変成触媒体の放熱を回収することができる。
【００２３】
なおここで、前記変成熱交換部の変成熱交換出口と前記水蒸発部の水入口を連結する第二の連結部材を備え、前記変成熱交換部出口から流出する水を、前記第二の連結部材を通して水入口から前記水蒸発部の内部に供給して水蒸気に蒸発させ、前記水蒸気と原料ガスを含む混合ガスを前記改質触媒体に流入させても良い。これによって、変成熱交換部の内部において加熱した水から水蒸発部の水蒸気を生成させることができるため、変成触媒体の熱を水蒸発部に対する供給水の蒸発熱として有効に活用することができる。
【００２４】
前記変成熱交換部の一例としては、前記変成触媒体に配置された可とう性の金属パイプを用いることが可能である。こうすれば、変成熱交換部を簡易的に構成し得る。
【００２５】
なおこの場合、前記金属パイプを延長して前記第二の連結部材が形成されているように構成することも可能である。これによって、部材共有化が図れる。
【００２６】
また、前記変成触媒体の周囲に配置される金属カバーを備え、前記金属カバーに接触して前記金属パイプが配置されるような構成を採用しても良い。これによって、変成触媒体から放出される熱のほぼ全量を金属カバーの加熱に利用でき、変成触媒体の放熱を無駄なく有効に活用できる。
【００２７】
また、前記変成熱交換部出口は前記水入口より上方にあり、前記第二の連結部材が、その長手方向の全長に亘って下り勾配を有するように構成しても良い。第一の連結部材が下り勾配であるため、仮に第一の連結部材の内部において水蒸気を生成したとしても、この水蒸気を速やかに水蒸発部に排出でき、水蒸気に起因する水入口の近傍における水吐出脈動を抑制できる。
【００２８】
また、前記水蒸発部に水溜り部が形成され、前記水溜り部を避けるように前記水溜り部の上方に前記水溜り部が配置されても良い。こうすることで、改質熱交換部を流れる水を水溜り部に邪魔されることなくスムーズに水蒸発部に流出させることが可能である。
【００２９】
また、前記原料ガス入口が、前記水入口と同じ位置またはそれよりも上方に配置されていても良い。こうすることで、原料ガスを水溜り部に邪魔されることなくスムーズに水蒸発部に流出させることが可能である。
【００３０】
本発明に係る水素生成装置は、中心軸の方向に延びる筒状の水蒸発部と、前記水蒸発部の中心軸の延長線において前記中心軸に並行して延びる筒状の改質触媒体と、変成触媒体と、前記変成触媒体から放出される熱によって熱交換する水および原料ガスを流通させる変成熱交換部と、前記変成熱交換部の変成熱交換出口と前記水蒸発部の水入口を連結する第二の連結部材とを備えており、前記変成熱交換部出口から流出する水および原料ガスを、前記第二の連結部材を通して水入口から前記水蒸発部の内部に供給し、前記水を水蒸気に蒸発させた後、前記水蒸気と原料ガスを含む混合ガスを前記水蒸発部から前記改質触媒体に流入させ、前記流入した混合ガスを、前記改質触媒体を通過させながら改質反応によって水素リッチな改質ガスに改質するものである。これによって、水と一緒に原料ガスも変成熱交換部の内部で加熱することができる。
【００３１】
また、前記改質触媒体の周囲に配置される筒状の改質断熱部材と、前記改質断熱部材を介して前記改質触媒体から放出される熱によって熱交換する水を流通させる改質熱交換部と、前記改質熱交換部の改質熱交換部出口と前記変成熱交換部の変成熱交換部入口を連結する第三の連結部材とを備え、前記改質熱交換部出口から流出する水を、前記第三の連結部材を通して前記変成熱交換部入口から前記変成熱交換部に供給するように構成しても良い。こうすることで、改質断熱部材の内部を流れる水を改質触媒体の放熱によって加熱した後、この水を変成触媒体の放熱によって加熱するため、改質および変成の両触媒体から放出される熱を水蒸発部に対する供給水の蒸発熱として有効に活用できる。
【００３２】
なおここで、前記改質熱交換部の一例としては、前記改質断熱部材に配置された可とう性の金属パイプを用いることができる。こうすれば、改質熱交換部を簡易的に構成し得る。
【００３３】
また、前記金属パイプを延長して前記第三の連結部材が形成されているように構成しても良い。これによって部材共有化を図れる。
【００３４】
また、前記改質断熱部材の周囲に配置される筒状の金属カバーを備え、前記金属カバーに接触して前記金属パイプを配置しても良い。これによって、改質触媒体から放出される熱のほぼ全量を金属カバーの加熱に利用でき、改質触媒体の放熱を無駄なく有効に活用できる。
【００３５】
本発明に係る水素生成装置は、中心軸の方向に延びる筒状の水蒸発部と、前記水蒸発部の中心軸の延長線上において前記水蒸発部の中心軸に並行して延びる筒状の改質触媒体と、前記水蒸発部によって囲まれた領域内に配置され、前記改質触媒体から流出する改質ガス中に含有する一酸化炭素ガスを除去する触媒体を収納するＣＯガス除去部を備えており、前記水蒸発部の水入口を通して流入する水を前記水蒸発部の内部において水蒸気に蒸発させると共に、前記水蒸発部の原料ガス入口を通して流入する原料ガスを前記水蒸気とを混合させ、前記原料ガスおよび前記水蒸発部を含む混合ガスを前記水蒸発部から前記改質触媒体に流入させ、前記流入した混合ガスを、前記改質触媒体を通過させながら改質反応によって水素リッチな改質ガスに改質するものである。
【００３６】
このような水素生成装置によれば、水蒸発部の内部の原料ガスと水蒸気を含む混合ガスを改質触媒体に向けて一方向（水蒸発部の中心軸方向）に流出できるため、混合ガス流路の構成を簡素化できると共に、水蒸発部によって囲まれた領域にＣＯガス除去部を配置するため、ＣＯガス除去部と水蒸発部の温度条件によって両者間の熱交換が適宜行うことが可能であり、水素生成装置の熱効率を改善できる。
【００３７】
また、前記改質触媒体の中心軸が前記水蒸発部の中心軸に一致するような構成を採用しても良い。
【００３８】
また、可燃ガスの燃焼によって燃焼ガスを生成するバーナーと、前記バーナーに接続された燃焼筒とを備え、前記燃焼筒から流出した燃焼ガスを流通させる燃焼ガス流路が、前記水蒸発部と前記ＣＯガス除去部によって区画された筒状の領域に形成されるような構成を採用しても良く、前記筒状の領域に前記燃焼筒を覆う筒状壁部材が配置され、前記筒状壁部材と前記水蒸発部によって前記燃焼ガス流路が区画されるような構成を採用しても良い。水蒸発部とＣＯガス除去部によって燃焼ガス流路を簡易的に形成できる。一方、筒状壁部材と水蒸発部によって燃焼ガス流路が区画されるように構成すれば、燃焼筒とＣＯガス除去部によって区画された領域に、例えば断熱部材を配置することができ、断熱部材の断熱条件を変えてＣＯガス除去部の温度を最適化できる。
【００３９】
また、前記ＣＯガス除去部は、前記バーナーに対向する端壁および前記端壁の縁からその中心軸の方向に延びる周囲壁を備え、前記端壁および前記周囲壁を覆うようにＣＯガス除去部断熱部材が配置されるように構成しても良い。端壁を覆う断熱部材によってバーナーの内部の可燃ガス燃焼によって生成された高温の燃焼ガスによってＣＯガス除去部がオーバーヒートすることを防止できる。また、周囲壁を覆う断熱部材の断熱条件を変えることによって、燃焼ガス流路とＣＯガス除去部の触媒体との間の熱交換によって授受される熱量を適切に制御でき、触媒体を望ましい温度に維持できる。
【００４０】
また、前記ＣＯガス除去部は、二重管を形成する筒状の内管と筒状の外管を備え、前記触媒体が、前記内管と前記外管によって区画された筒状の領域に配置されていても良く、前記触媒体が、前記内管の内部に配置されていても良い。こうして、水蒸発部とＣＯガス除去部の温度条件によって、適宜望ましい触媒体の配置構成を選択することが可能である。
【００４１】
また、前記触媒体が、前記一酸化炭素ガスをシフト反応させる変成触媒体および前記一酸化炭素ガスを選択酸化させる選択酸化触媒体のうちの何れかであっても良い。変成触媒体と選択酸化触媒体の温度条件は異なるため、周囲の温度条件に会わせて適宜望ましい触媒体を選択することが可能である。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、混合ガス流路の構成の簡素化を図ると共に、触媒体の放熱を効率的に回収することを可能にする水素生成装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る水素生成装置の内部構造を示す断面図である。
【図２】実施の形態１において原料ガス供給についての変形例を説明する断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る水素生成装置の内部構造を示す断面図である。
【図４】実施の形態２において原料ガス供給についての変形例を説明する断面図
【図５】本発明の実施の形態３に係る水素生成装置の内部構造を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係る水素生成装置の内部構造を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係る水素生成装置の第一の変形例を説明する断面図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る水素生成装置の第二の変形例を説明する断面図である。
【図９】本発明の実施の形態５に係る水素生成装置の内部構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、図中に「上」と記した側を上方とし、「下」と記した側を下方として、更に、円筒状の水素生成装置１０の上下の方向を軸方向とし、水素生成装置１０の第一の中心軸１１０を中心にして描く円周に沿った方向を周方向とし、その円周の半径に沿った方向を径方向として各実施の形態を説明する。
【００４５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る水素生成装置の内部構造を示す断面図である。
【００４６】
水素生成装置１０は主として、第一の中心軸１１０を共有して二重管を形成する円筒状のシームレス金属製（ステンレス製）の第一の筒状壁部材１１および第二の筒状壁部材１２と、第一、第二の筒状壁部材１１、１２によって区画された円筒状の領域に形成され、第一、第二の筒状壁部材１１、１２の第一の中心軸１１０の方向に延びる円筒状の水蒸発部１３と、この第一の中心軸１１０の方向に水蒸発部１３に並んで配置され、第一、第二の筒状壁部材１１、１２によって区画された領域に配置された円筒状の白金系改質触媒体１４と、第一の筒状壁部材１１の下端からその内部の上端付近まで挿入して配置され、第一の筒状壁部材１１との間で同軸の二重管を形成する円筒状の第三の筒状壁部材１６と、第三の筒状壁部材１６の内部の中央下寄り部分に形成されたバーナー１５と、第二の筒状壁部材１２の上半分を覆って、第二の筒状壁部材１２との間で二重管を形成するシームレス金属製（ステンレス製）の円筒状カバー２２と、円筒状カバー２２の上端の全面を覆うように配置された円板状の蓋部材２４とを有している。
【００４７】
また、円筒状カバー２２の外側構造は、円筒状カバー２２の周囲に配置された円筒状の改質断熱部材６２および改質断熱部材６２を少なくとも外周面を覆うように配置された円筒状の改質断熱部材カバー６１（金属カバー）並びに改質断熱部材カバー６１に密着（接触）してらせん状に巻き付けて配置した改質断熱部材６２を介して改質触媒体１４から放出される熱によって熱交換する水を流通させる通水パイプからなる改質熱交換部６０によって構成されている。なお、この通水パイプは可とう性のステンレス製金属パイプで構成されている。
【００４８】
また、後ほど詳しく説明するように、第三の筒状壁部材１６と第一の筒状壁部材１１の間の隙間は燃焼ガスを流通させる第一の燃焼ガス流路３０として使用され、第二の筒状壁部材１２と円筒状カバー２２の間の隙間は改質ガスを流通させる改質ガス流路４５として使用される。
【００４９】
なおここで、本実施の形態では、改質触媒体１４の第一の中心軸１１０を水蒸発部１３の第一の中心軸１１０に一致させて、水蒸発部１３の内部に存在する混合ガス（原料ガスと水蒸気を含むガス）の流れ方向の下流側に改質触媒体１４を並べて配置している。すなわち、改質触媒体１４の下方に水蒸発部１３を配置している。
【００５０】
更に、水蒸発部１３の上端１３ｕと改質触媒体１４の下端１４ｄの間の境界域に改質触媒体１４を支持し、周方向に均等配置された複数の混合ガス噴出孔４３ｈを有する環状の支持部材４３が設けられている。
【００５１】
水蒸発部１３と改質触媒体１４の第一の中心軸１１０の方向を揃えて両者を並べて配置させることによって、水蒸発部１３から改質触媒体１４に向けて水蒸発部１３の内部を上昇する混合ガスを一方向（軸方向）に改質触媒体１４にスムーズに流出させることができ、例えば溶接等の配管施工を用いた複雑なガス流路を少なくすることができ、ＤＳＳ（Daily Start-up & Shut-down）運転による熱サイクルに対する水素生成装置１０の耐久性を向上できると共に、ガス流路を簡素化させることによって水素生成装置１０の製造コストを低減できる。
【００５２】
また、改質触媒体１４の下方に水蒸発部１３を配置させたため、改質触媒体１４に水蒸気のみを供給でき、水蒸発部１３の水滴が改質触媒体１４に流れることによって改質触媒体１４を劣化させることを防止できる。
【００５３】
また、水蒸発部１３には、原料供給手段（図示せず）から供給される原料ガスを水蒸発部１３の原料ガス入口４０inに導く第一の原料ガス配管４０および供給水を水蒸発部１３の水入口１３inに導く第一の連結パイプ６３が配置されている。なお、水蒸発部１３の下端１３ｄの近傍には、温度測定手段６４（例えば、熱電対）が第二の筒状壁部材１２に埋め込まれており、この温度測定手段６４の検知温度に基づいて水溜り部３８の供給水の温度を制御装置（図示せず）が監視している。そして、水入口１３inにおける供給水の温度を１００℃付近に維持できるように、改質断熱部材６２の厚さや改質熱交換部６０のらせんピッチを適宜設定させることができる。
【００５４】
一方、バーナー１５には、燃料電池（図示せず）のオフガスとして還流される燃料ガスをバーナー１５の火炎領域に導く燃料ガス配管１７および空気供給手段（図示せず）から供給される空気をバーナー１５の火炎領域に導く空気配管２１が配置されている。
【００５５】
また、第一の燃焼ガス流路３０を流通する燃焼ガスを、第一の筒状壁部材１１の下端近傍に形成された燃焼ガス流出口３２を通して大気に導くため、第一の筒状壁部材１１の下端近傍の周囲には燃焼ガス排気部３３が配設され、その燃焼ガス排気部３３からの所定位置にその径方向外側に突出するように排気口配管３４が配設されている。
【００５６】
より詳しくは、第一の筒状壁部材１１には、周方向に均等配置された開口としての燃焼ガス流出口３２が形成され、この燃焼ガス流出口３２を覆って第一の筒状壁部材１１に接続され、かつ第一の筒状壁部材１１の全周囲に亘るように燃焼ガス排気部３３が配設されている。そして、燃焼ガス排気部３３に接続され、かつその径方向に突出するように円筒状の排気口配管３４が配設されている。
【００５７】
また、改質ガス流路４５を流通する改質ガスを、円筒状カバー２２の下端近傍に形成された改質ガス流出口４７を通して下流側に導くため、円筒状カバー２２の所定位置には、その径方向外側に突出するように改質ガス排気配管４８が配設されている。
【００５８】
より詳しくは、円筒状カバー２２に開口として改質ガス流出口４７が形成され、この改質ガス流出口４７を覆って円筒状カバー２２に接続され、かつその径方向に突出するように円筒状の改質ガス排気配管４８が配設されている。
【００５９】
なお、第一、第二の筒状壁部材１１、１２および支持部材４３並びに燃焼ガス排気部３３の上壁によって囲まれた領域が、水蒸発部１３の内部の混合ガスを封入する空間として機能する。また、第一、第二の筒状壁部材１１、１２および支持部材４３並びに円板状の蓋部材２４で囲まれた領域が、改質触媒体１４を収納する空間として機能する。
【００６０】
次に、燃焼ガス経路に関連する水素生成装置１０の構成をより詳しく説明する。
【００６１】
図１に示すように、第三の筒状壁部材１６の内径は、第一の筒状壁部材１１の内径よりも小さく、これによって第三の筒状壁部材１６と第一の筒状壁部材１１との間に円筒状の隙間からなる第一の燃焼ガス流路３０が形成されている。第三の筒状壁部材１６は、組み立て時に円筒状の隙間を隔てて第一の筒状壁部材１１の下端から第一の筒状壁部材１１の内部に挿入される。そして、第三の筒状壁部材１６を第一の筒状壁部材１１に挿入し両者の第一の中心軸１１０の方向を揃えて固定させた状態において、第三の筒状壁部材１６の上端との間に環状のギャップを有するようにして第一の筒状壁部材１１の上端が蓋部材２４によって塞がれる。なお、このギャップが後ほど説明する上部燃焼ガス流入口３１に相当する。
【００６２】
また、第三の筒状壁部材１６を挿入する際、第三の筒状壁部材１６の下端の環状の鍔部１６ａを燃焼ガス排気部３３の下壁にパッキング（図示せず）を介して当接させて、第三の筒状壁部材１６の軸方向の位置決めを行っている。
【００６３】
更に、第一の筒状壁部材１１の上端は、蓋部材２４に当接すると共に、その下端部は燃焼ガス排気部３３の下壁にパッキング（図示せず）を介して当接させることによって第一の筒状壁部材１１が固定される。
【００６４】
また、第一の筒状壁部材１１および第三の筒状壁部材１６は共に改質触媒体１４の上端１４ｕの近傍から水蒸発部１３の下端１３ｄの近傍に至るように延在するシームレスな金属パイプであるため、この第一の燃焼ガス流路３０も改質触媒体１４の上端１４ｕの近傍から水蒸発部１３の下端１３ｄの近傍に至るように形成されている。
【００６５】
次に、混合ガス流路および改質ガス経路に関連する水素生成装置１０の構成をより詳しく説明する。
【００６６】
図１に示すように、水蒸発部１３の内部の混合ガスは、水蒸発部１３の上端１３ｕと改質触媒体１４の下端１４ｄの間の境界域に配置され、改質触媒体１４を支持する支持部材（仕切り板）４３に形成された複数の混合ガス噴出孔４３ｈを通って改質触媒体１４に流出する。なおここで、この支持部材４３の混合ガス噴出孔４３ｈは、支持部材４３の周方向に所定間隔隔てて複数の丸孔（直径：約１ｍｍ）として形成されたものである。これによって、混合ガスを改質触媒体１４の周方向に均一に供給することが可能になる。
【００６７】
また、この支持部材４３の外周は、図１に示すように第二の筒状壁部材１２に接続され、支持部材４３が片持状態で第二の筒状壁部材１２に支持されている。一方、支持部材４３の内周と第一の筒状壁部材１１の間に環状隙間があり、この環状隙間を通しても混合ガスは水蒸発部１３から改質触媒体１４に向けて流れる。勿論、支持部材４３を第二の筒状壁部材１２によって片持させる他、この支持部材４３を第一の筒状壁部材１１によって片持させても良く、第一、第二の筒状壁部材１１、１２によって両持させても良い。また、この混合ガス噴出孔４３ｈの形状は丸孔に限定されるものではなく、例えば長円形、楕円形、矩形等、どのような形状であっても構わない。
【００６８】
なお、この支持部材４３の変形例として、支持部材４３の周方向に複数の混合ガス噴出孔４３ｈを形成する代わりに、支持部材４３の周方向の一箇所にのみ混合ガス噴出孔（図示せず）を設けても良い。このように単一の混合ガス噴出孔を設けることによって、水蒸発部１３の内部の原料ガスと水蒸気が改質触媒体１４に向けて流出する際、原料ガスと水蒸気はこの混合ガス噴出孔に集まって混合され、混合ガスの混合促進を図ることができる（但し、混合ガスを周方向に均一化させて改質触媒体に供給させる措置が別途必要になる。）。
【００６９】
改質触媒体１４の軸方向端から放出される改質ガスは、第二の筒状壁部材１２の上端と蓋部材２４との環状のギャップに相当する改質ガス流入口４４を通って第二の筒状壁部材１２と円筒状カバー２２の間に形成された改質ガス流路４５に流出する。より詳しくは、第二の筒状壁部材１２の内径は、円筒状カバー２２の内径よりも小さく、これによって第二の筒状壁部材１２と円筒状カバー２２との間に円筒状の隙間からなる改質ガス流路４５が形成されている。第二の筒状壁部材１２は、組み立て時に円筒状の隙間を隔てて円筒状カバー２２の内部に挿入される。そして、第二の筒状壁部材１２を円筒状カバー２２に両者の第一の中心軸１１０の方向を揃えて挿入した状態において、第二の筒状壁部材１２の上端との間にギャップを有するようにして円筒状カバー２２の上端が蓋部材２４によって塞がれる。こうして、改質ガス流入口４４としての環状のギャップおよび改質ガス流路４５としての円筒状の隙間が形成される。
【００７０】
また、第二の筒状壁部材１２と円筒状カバー２２によって区画された隙間には、丸棒４６が配置されている。より詳しくは、第二の筒状壁部材１２の周囲にらせん状に可とう性の丸棒４６を巻きつけて配置し、この丸棒４６を第二の筒状壁部材１２および円筒状カバー２２に当接させて（挟み込んで）改質ガス流路４５に改質ガスらせん状流路４５Ａ（改質ガス周方向移動手段）が形成されている。
【００７１】
なお、円筒状カバー２２は改質触媒体１４の上端１４ｕの近傍から下端１４ｄの近傍に至るように延在するシームレスなステンレス製金属パイプである。
更に、改質熱交換部６０を流れる供給水経路に関連する水素生成装置１０の構成をより詳しく説明する。
【００７２】
円筒状カバー２２の全周を覆うように酸化アルミや酸化ケイ素、酸化チタン等を材質とした円筒状の改質断熱部材６２が配置されると共に、改質断熱部材６２の少なくとも全周（ここでは、改質断熱部材６２の外周面および上端面）を覆うように金属製の改質断熱部材カバー６１が配置されている。
【００７３】
また、改質熱交換部６０を構成する通水パイプは、改質断熱部材カバー６１の周囲にらせん状に密着して巻き付けて配置している。
【００７４】
これにより、改質ガス流路４５および円筒状カバー２２並びに改質断熱部材６２を介して高温に保たれた改質触媒体１４の熱によって改質断熱部材カバー６１が均一に加熱され、この加熱された改質断熱部材カバー６１によって改質熱交換部６０を流れる水を加熱させ得る。こうして、改質触媒体１４から放出された熱のほぼ全量を使って改質断熱部材カバー６１を加熱できるため、改質触媒体１４の放熱を無駄なく水蒸発部１３の供給水の蒸発熱として有効に活用し得る。
【００７５】
また、改質熱交換部６０の改質熱交換部出口６０outと水入口１３inを接続する第一の連結パイプ６３が、改質熱交換部６０を構成する通水パイプを延長して形成されている。これによって、第一の連結パイプ６３と改質熱交換部６０の部材共有化が図れて、部品点数を削減できる。
【００７６】
なおここで、水入口１３inは、水蒸発部１４の下端１４ｄの近傍に環状に形成された水溜り部３８を避けるように水溜り部３８よりも上方に配置されている。加えて、原料ガス入口４０inは、水入口１３inと同じ位置またはそれよりも上方に配置されている。こうすることで、水入口１３inおよび原料ガス入口４０inが、水溜り部３８に浸されることを回避して、改質熱交換部６０の内部を流れる水を水溜り部３８に邪魔されることなくスムーズに水蒸発部１３の内部に流入させることができると共に、第一の原料ガス配管４０の内部を流れる原料ガスを水溜り部３８に邪魔されることなくスムーズに水蒸発部１３の内部に流入できる。
【００７７】
また、改質熱交換部出口６０outは水入口１３inより上方にあり、かつ改質熱交換部出口６０outと水入口１３inとを連結する第一の連結パイプ６３の長手方向全長に亘って第一の連結パイプは下り勾配によって配置されている。こうすることで、仮に第一の連結パイプ６３の内部において水蒸気を生成したとしても、この水蒸気を速やかに水蒸発部１３に排出でき、第一の連結パイプ６３の途中の水蒸気に起因する水入口１３inの近傍における水吐出脈動を抑制できる。
【００７８】
以上のように構成された水素生成装置１０の燃焼ガスおよび混合ガス並びに改質ガス並びに加熱水の流通動作を、順を追って説明する。
【００７９】
燃料ガス（例えば、燃料電池のオフガス）の通路（図示せず）に繋がる燃料ガス入口ポート１７inから供給される燃料ガスは、燃料ガス配管１７に導かれる。その後、燃料ガスは、燃料ガス配管１７を通ってバーナー１５の方向に上昇する。続いて、燃料ガスは、燃料ガス配管１７の下流側端を封止する燃料ガス配管蓋１８によってその流れは遮られ、そこから、燃料ガスは、燃料ガス配管蓋１８の近傍であって燃料ガス配管１７の側面に設けられた複数の燃料ガス噴出孔１９からバーナー１５の火炎領域に噴出する。
【００８０】
一方、空気供給手段（図示せず）に繋がる空気入口ポート２１inから供給される燃焼用の空気は、空気配管２１を通ってバーナー１５の方向に上昇して、燃料ガス配管１７の下流端近傍においてこの燃料ガス配管１７の周囲に設けられ、略中央において凹状に窪んだ環状の中空体からなる空気バッファ２３の内部に供給される。そして、凹状の窪んだ部分の内側面に形成された複数の空気噴出孔２０から空気バッファ２３の空気は、バーナー１５の火炎領域に噴出する。こうしてバーナー１５の火炎領域に導かれた燃料ガスと空気を含む混合ガス中の可燃ガス濃度が可燃濃度に維持されて可燃ガスが燃焼され、バーナー１５の内部において高温の燃焼ガスが生成される。
【００８１】
燃焼ガスは、第三の筒状壁部材１６および第一の燃焼ガス流路３０の内部を図１に示された点線のような経路を通って外部（大気中）に放出される。
【００８２】
バーナー１５において生成した燃焼ガスは、第三の筒状壁部材１６の内部を上昇して、第三の筒状壁部材１６の上端に対して環状の上部燃焼ガス流入口３１の相当分のギャップを隔てて配置された蓋部材２４によってその上昇が遮られる。遮られた燃焼ガスは、そこから蓋部材２４の径方向にこの蓋部材２４に沿って拡散して、上部燃焼ガス流入口３１を通って円筒状の第一の燃焼ガス流路３０に導かれる。その後、燃焼ガスは第一の燃焼ガス流路３０を通って下方に導かれる途中に、改質触媒体１４に対して燃焼ガスから熱交換によって改質反応（吸熱反応）用の反応熱を与えた後、水蒸発部１３の内部の水に対して燃焼ガスから熱交換によって蒸発熱を与える。ここで、第三の筒状壁部材の上半部は、燃焼筒としても機能し、その熱輻射によっても改質触媒体１４に熱を与える。水蒸発部１３の内部の水と熱交換した燃焼ガスは、燃焼ガス流出口３２から燃焼ガス排気部３３に流入する。この流入した燃焼ガスは、燃焼ガス排気部３３の内部を通って排気口配管３４から外部に放出される。
【００８３】
また、原料ガスと水蒸気を含む混合ガスは、次のようにして水蒸発部１３から改質触媒体１４に流出する。
【００８４】
原料供給手段に繋がる原料ガス入口４０inに供給される原料ガスは、第一の原料ガス配管４０を通して水蒸発部１３に導かれ、改質熱交換部６０に繋がる水入口１３inに供給される加熱水は、第一の連結パイプ６３を通って水蒸発部１３に導かれる。そして、水蒸発部１３の水溜り部３８に所定量分の供給水が溜められ、第一の筒状壁部材１１を介した燃焼ガスとの熱交換によってこの供給水は燃焼ガスから蒸発熱を受け取って水蒸気になるように蒸発させられる。こうして蒸発した水蒸気は原料ガスと水蒸発部１３の内部で混合させられ、水蒸発部１３の軸方向に上昇し、既に述べた支持部材（仕切り板）４３に形成された複数の混合ガス噴出孔４３ｈを通って改質触媒体１４に流出する。そして、混合ガスは、改質触媒体１４を通過しながら改質反応によって水素リッチな改質ガスに改質される。
【００８５】
この改質ガスは、図１に示された細い一点鎖線のように、改質触媒体１４から改質ガス流路４５を通って下流側に流出する。
【００８６】
より詳しくは、改質触媒体１４において上記のように混合ガスを改質して生成された改質ガスは、改質触媒体１４の内部を上昇して、蓋部材２４によってその上昇が遮られる。遮られた改質ガスは、そこから蓋部材２４の径方向にこの蓋部材２４に沿って拡散して、改質ガス流入口４４を通って改質ガス流路４５に導かれる。その後、改質ガスは改質ガスらせん状流路４５Ａを通って下方に導かれる途中に、第二の丸棒４６（棒状部材）に沿って改質触媒体１４の周方向に移動させられる。
【００８７】
こうして改質ガス流路４５を流れる改質ガスは、改質ガス流出口４７を通って改質ガス排気配管４８に流出する。この流出した改質ガスは、改質ガス排気配管４８を通って下流側に流出する。
また、改質熱交換部６０の内部を流れる供給水は、図１に示された二点鎖線のように水蒸発部１３に流入する。
【００８８】
水供給手段（図示ぜす）によって改質熱交換部入口６０inを介して改質熱交換部６０に供給された室温（約２０℃）の水は、改質断熱部材カバー６１の周囲をらせん状に流れる期間中に、改質触媒体１４から放出される熱によって加熱される。その後、改質熱交換部出口６０outから第一の連結パイプ６３を通った加熱水は、水入口１３inを経て水蒸発部１３に供給され、この加熱水によって水蒸発部１３の内部に水溜り部３８が形成される。また、水入口１３inにおける水の温度が１００℃程度になるように改質熱交換部６０や改質断熱部材６２などにより最適化されている。
【００８９】
このような水素生成装置１０によれば、第一、第二、第三の筒状壁部材１１、１２、１６および円筒状カバー２２がいずれも、シンプルな円筒形状であるため、水素生成装置１０の耐久性能が向上する。特に、これらの第一、第二、第三の筒状壁部材１１、１２、１６および円筒状カバー２２には、配管途中に溶接箇所等のつなぎ目を無くしたシームレスなステンレス製の金属パイプを用いることが可能なため、日毎に起動停止を行うＤＳＳ運転に基づく熱サイクルによる溶接部への影響を解消することができる。
【００９０】
また、改質触媒体１４の上端１４ｕから下端１４ｄまでの周方向全面を、第一の筒状壁部材１１を介して第一の燃焼ガス流路３０を流れる燃焼ガスと接触させることができ、改質触媒体１４に対して燃焼ガスから改質反応に必要な反応熱を効率的に与えることが可能であると共に、水蒸発部１３の上端１３ｕから下端１３ｄまでの周方向全面を、第一の筒状壁部材１１を介して第一の燃焼ガス流路３０を流れる燃焼ガスと接触させることができ、水蒸発部１３の内部の水に対して燃焼ガスから蒸発熱を効率的に与えることが可能である。
【００９１】
また、第一の燃焼ガス流路３０を第一の筒状壁部材１１の内側に配置できたため、第一の燃焼ガス流路３０を流れる燃焼ガスの放熱を抑制することもできる。
【００９２】
更に、改質ガスを改質触媒体１４の周方向に移動させるため、周方向の改質ガス流れの偏りを抑制できて高温に保たれた改質触媒体１４の放熱を周方向全域に亘って均一に防止できる。
【００９３】
加えて、上記のような改質熱交換部６０および第一の連結パイプ６３によれば、改質触媒体１４から放出される熱によって改質熱交換部６０を流れる水を加熱した後、この加熱水を水蒸発部１４に供給するため、高温の改質触媒体１４の放熱を水蒸発部１３に対する供給水の蒸発熱として活用できて、改質触媒体１４の放熱を効率的に回収できて水素生成装置１０の熱効率を向上させ得る。
【００９４】
また、改質断熱部材６２と外部（大気）との接触面のほぼ全域を金属製の改質断熱部材カバー６１によって覆っているため、改質触媒体１４から改質断熱部材６２を伝導する熱を大気に放出させることを抑制して、水素生成装置１０の熱効率を向上させ得る。
なおここまで、改質熱交換部６０に水のみを流通させる例を説明したが、これに限らず、例えば、原料ガス供給についての変形例を説明する断面図（図２）に示すように、改質熱交換部入口６０inの上流側の改質熱交換部６０に第二の原料ガス配管６５を連結させて、改質熱交換部６０に水と一緒に原料ガスを流通させても良い。但し、この場合、図１に示された水蒸発部１３に接続する第一の原料ガス配管４０は不必要なため、これを取り除くことになる。
【００９５】
こうすると、水と同時に原料ガスも加熱でき、水蒸発部１３の内部の水蒸気と原料ガスを含む混合ガスの昇温をよりスムーズに行うことが可能になる。
【００９６】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係る水素生成装置の内部構造を示す断面図である。
【００９７】
図１（実施の形態１）と比較した図３の主な相違点は、改質触媒体１４から流出した改質ガス中に含有する一酸化炭素ガス（ＣＯガス）を除去する変成触媒体７４を付加することと、改質触媒体１４の放熱を回収する改質熱交換部６０（図１）に替えて、変成触媒体７４の放熱を回収する変成熱交換部７０を設けていることにある。
【００９８】
以下、この相違点を中心にして実施の形態３の構成を説明し、図１と同じ構成および動作については、それらの説明を省略する。
【００９９】
水素生成装置１０の変成触媒体７４の周辺構造は主として、第一の中心軸１１０に並行して延びる第二の中心軸方向１２０を共有して、二重管を形成する円筒状シームレス金属製（ステンレス製）の変成触媒体内管７３およびこの変成触媒体内管７３の外周面を覆う円筒状シームレス金属製（ステンレス製）の変成触媒体外管７１（金属カバー）と、変成触媒体内管７３の内部に配置され、改質ガス中のＣＯガスをシフト反応によって除去する円柱状の白金系変成触媒体７４と、変成触媒体外管７１に密着（接触）してらせん状に巻き付けて配置され、変成触媒体７４から放出される熱によって熱交換する水を流通させる通水パイプからなる変成熱交換部７０を有している。この通水パイプは、可とう性のステンレス製金属パイプで構成されている。
【０１００】
また、変成触媒体７４と変成熱交換部７０を流れる供給水との熱交換を最適化させるため、変成触媒体内外管７３、７１によって区画された領域に円筒状の変成断熱部材７２が配置されている。なおここで、変成触媒体７４および変成触媒体内管７３並びに変成触媒体外管７１によってＣＯガス除去部１００が構成される。
【０１０１】
このような構成によれば、変成熱交換部７０を構成する通水パイプが変成触媒体外管７１の周囲にらせん状に密着して巻きつけられているので、変成断熱部材７２を介して高温に保たれた変成触媒体７４の熱によって変成触媒体外管７１を均一に加熱できる。そして、加熱された変成触媒体外管７１によって変成熱交換部７０を流れる水を加熱させ得る。こうして、変成触媒体７４から放出された熱のほぼ全量を使って変成触媒体外管７１を加熱できるため、変成触媒体７４の放熱を無駄なく水蒸発部１３に対する供給水の蒸発熱として有効に活用し得る。
【０１０２】
また、変成触媒体内管７３の内部に配置された変成触媒体７４の軸方向両端は、改質ガス流通用の多数のパンチ孔７６ｈ、７７ｈを形成した円板状の第一、第二の変成触媒体パンチメタル７６、７７によって支持されている。
【０１０３】
加えて、変成触媒体内管７３の上端近傍の内部が、改質ガス排気配管４８を介して改質ガス流出口４７に接続されている。
【０１０４】
更に、変成熱交換部７０の変成熱交換部出口７０outは、変成熱交換部７０を構成する通水パイプを延長して形成された第二の連結パイプ７５（第二の連結部材）を介して水入口１３inと接続されている。これによって、第二の連結パイプ７５と変成熱交換部７０の部材共有化を図ることができる。
【０１０５】
また、水入口１３inは、水蒸発部１４の下端１４ｄの近傍に環状に形成された水溜り部３８を避けるように水溜り部３８よりも上方に配置されると共に、原料ガス入口４０inは、水入口１３inと同じ位置またはそれよりも上方に配置されている。こうすることで、水入口１３inおよび原料ガス入口４０inが、水溜り部３８に浸されることを回避して、改質熱交換部６０の内部を流れる水を水溜り部３８に邪魔されることなくスムーズに水蒸発部１３の内部に流出させることができると共に、第一の原料ガス配管４０の内部を流れる原料ガスを水溜り部３８に邪魔されることなくスムーズに水蒸発部１３の内部に流出できる。
【０１０６】
また、変成熱交換部出口７０outが水入口１３inより上方にあり、かつ変成熱交換部出口７０outと水入口１３inとを連結する第二の連結パイプ７５の長手方向全長に亘って第二の連結パイプ７５は下り勾配によって配置されている。
こうすることで、仮に第二の連結パイプ７５の内部において水蒸気を生成したとしても、この水蒸気を速やかに水蒸発部１３に排出でき、第二の連結パイプ７５の途中の水蒸気に起因する水入口１３inの近傍における水吐出脈動を抑制できる。
【０１０７】
このような構成において、改質ガス流出口４７から流出する改質ガスは、図３に示された細い一点鎖線の経路のように変成触媒体７４の内部を流通する。
【０１０８】
改質ガス排気配管４８から変成触媒体内管７３の内部に導かれた改質ガスは、変成触媒体内管７３の上蓋によってその流れを下方に向けられて第一の変成触媒体パンチメタル７６のパンチ孔７６ｈを通り、変成触媒体７４の内部に流入する。そして、改質ガスが変成触媒体７４の内部を通過する期間に、この変成触媒体７４によって改質ガス中に含有するＣＯガスと水から二酸化炭素ガスと水素ガスを生成するシフト反応（発熱反応）に基づいてＣＯガスが除去される。その後、ＣＯガス除去後の改質ガスは、第二の変成触媒体パンチメタル７７のパンチ孔７７ｈを介して変成排気配管７８を通って下流側に流出する。
【０１０９】
一方、変成熱交換部入口７０inから流入する水は、図３に示された二点鎖線の経路のように変成熱交換部７０の内部を流通する。
【０１１０】
水供給手段（図示ぜす）によって変成熱交換部入口７０inを介して変成熱交換部７０に供給された室温（約２０℃）の水は、変成触媒体外管７１の周囲をらせん状に流れる期間中に、変成触媒体７４から放出される熱によって加熱される。その後、変成熱交換部出口７０outから第二の連結パイプ７５を通った加熱水は、水入口１３inを経て水蒸発部１３に供給され、この加熱水によって水蒸発部１３の内部に水溜り部３８が形成される。また、水入口１３inにおける水の温度が、１００℃程度になるように変成熱交換部７０や変成断熱部材７２などにより最適化されている。
【０１１１】
このようにして、燃料電池の触媒体を被毒させるＣＯガスを除去できると共に変成触媒体１４から放出される熱を回収することができる。すなわち、シフト反応中の変成触媒体７４の温度は約３００℃〜３５０℃に保たれているため、この変成触媒体７４の放熱によって変成熱交換部７０を流れる水を加熱したうえで、第二の連結パイプ７５を通して水蒸発部１３の内部に加熱水を供給することができる。よって変成触媒体７４の放熱を水蒸発部１３に供給する供給水の蒸発熱として有効に活用できて、変成触媒体１４の放熱を回収できて水素生成装置１０の熱効率を向上させ得る。
【０１１２】
また、変成断熱部材７２と外部（大気）との接触面のほぼ全域を金属製の変成触媒体外管７１によって覆っているため、変成触媒体１４から変成断熱部材６２を伝導する熱を大気に放出させることを抑制して、水素生成装置１０の熱効率を向上させ得る。
【０１１３】
ここで、この実施の形態２においては、原料ガスおよび水蒸気を含む混合ガスを改質触媒体１４に供給するための水蒸発部１３に、変成熱交換部７０を流れる加熱水を供給する例を説明したが、この加熱水を変成触媒体７４におけるシフト反応用の水蒸気を生成する水蒸発部（図示せず）に供給しても構わない。
【０１１４】
なおここまで、変成熱交換部７０に水のみを流通させる例を説明したが、これに限らず、例えば、原料ガス供給についての変形例を説明する断面図（図４）に示すように、変成熱交換部入口７０inの上流側の変成熱交換部７０に第三の原料ガス配管７９を連結させて、変成熱交換部７０に水と一緒に原料ガスを流通させても良い。但し、この場合、図３に示された水蒸発部１３に接続する第一の原料ガス配管４０は不必要なため、これを取り除くことになる。
【０１１５】
こうすると、水と同時に原料ガスも加熱でき、水蒸発部１３の内部の水蒸気と原料ガスを含む混合ガスの昇温をよりスムーズに行うことが可能になる。
【０１１６】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３に係る水素生成装置の内部構造を示す断面図である。
【０１１７】
実施の形態３においては、改質熱交換部６０（実施の形態１；図１）と変成熱交換部７０（実施の形態２；図３）の両方を設けて、改質熱交換部６０の改質熱交換部出口６０outと変成熱交換部７０の変成熱交換部入口７０inを第三の連結パイプ８０（第三の連結部材）によって互いに接続させている。
【０１１８】
ここで、改質および変成熱交換部６０、７０を互いに第三の連結パイプ８０によって接続させて、改質および変成熱交換部６０、７０の内部に供給水を流すこと以外の水素生成装置１０の構成は、実施の形態１または実施の形態２において述べたものと同じであり、燃焼ガスの流通動作並びに改質ガスの流通動作は、実施の形態１または実施の形態２において述べたものと同じであるため、これらの説明は省略する。
【０１１９】
改質断熱部材カバー６１の周囲に周方向にらせん状に巻きつけられた金属パイプからなる通水パイプで改質熱交換部６０を構成すると共に、この通水パイプを延長して第三の連結パイプ８０を形成し、さらに、この通水パイプを延長して変成触媒体外管７１の周囲に周方向にらせん状に巻きつけられた変成熱交換部７０を形成し、さらにこの通水パイプを延長して第二の連結パイプ７５を形成する。これによって、改質熱交換部６０および第三の連結パイプ８０並びに変成熱交換部７０並びに第二の連結パイプ７５の部材共有化を図ることができる。
【０１２０】
ここで、改質熱交換部６０の内部を流れる供給水は、図５に示された二点鎖線のように変成熱交換部７０に流入し、変成熱交換部７０の内部を流れる供給水は、図５に示された二点鎖線のように水蒸発部１３に流入する。
【０１２１】
水供給手段（図示せず）によって改質熱交換部入口６０inを介して改質熱交換部６０に供給された室温（約２０℃）の水は、改質断熱部材カバー６１の周囲をらせん状に流れる間に、改質触媒体１４から放出される熱によって加熱される。そして、改質熱交換部出口６０outから第三の連結パイプ８０を通った加熱水は、変成熱交換部入口７０inを経て変成熱交換部７０に供給される。続いて、変成熱交換部７０に供給された加熱水は、変成触媒体外管７１の周囲をらせん状に流れる間に、変成触媒体７４から放出される熱によって再び加熱された後、第二の連結パイプ７５を通って水入口１３inから水蒸発部１３の内部に供給され、この加熱水によって水蒸発部１３の内部に水溜り部３８が形成される。また、水入口１３inにおける水の温度が、１００℃程度になるように改質熱交換部６０や改質断熱部材６２、変成熱交換部７０や変成断熱部材７２などにより最適化されている。
【０１２２】
こうして、改質熱交換部６０の内部を供給水が流通する間には、改質触媒体１４から放出される熱によってその内部の供給水を加熱でき、変成熱交換部７０の内部を供給水が流通する間には、変成触媒体７４から放出される熱によってその内部の供給水を加熱できるため、両触媒体１４、７４の放熱を水蒸発部１３に対する供給水の蒸発熱として有効に活用でき、水素生成装置１０の熱効率を改善できる。
【０１２３】
なお、実施の形態１および実施の形態２と同様、改質熱交換部６０および変成熱交換部７０を流通する供給水と一緒に原料ガスを流しても良い。
【０１２４】
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４に係る水素生成装置の内部構造を示す断面図である。
【０１２５】
実施の形態１〜３においてはバーナー１５の火炎が上方（図１中の上側）に向かうようにバーナー１５が第一の筒状壁部材１１の下方から上方に向かってその内部に挿入されていたが、この実施の形態４ではバーナー１５の火炎が下方に向かうようにバーナー１５がその向きを１８０°反転させて第一の筒状壁部材１１の上端に配置されている。
【０１２６】
また、実施の形態１〜３において水蒸発部１３によって囲まれてバーナー１５を収納した領域には、後ほど詳しく説明するＣＯガス除去部１００が設けられている。
【０１２７】
以下、バーナー１５およびＣＯガス除去部１００に関する構成を説明する。
【０１２８】
最初に、火炎下向きのバーナー１５の構成を説明する。
【０１２９】
図６によれば、図１（実施の形態１）と比較すると、蓋部材２４が取り除かれると共に、第三の筒状壁部材１６の内部にその上端から燃焼筒５０が挿入されている。燃焼筒５０の下端５０Ａは、第一の筒状壁部材１１（第三の筒状壁部材１６）の軸方向の中央付近（改質触媒体１４の下端１４ｄの近傍）に位置している。ここで、燃焼筒５０の上端５０Ｂに設けられた環状の鍔部５０Ｓを第一の筒状壁部材１１および円筒状カバー２２の上端に当接させて燃焼筒５０の軸方向に対する位置決めを行っている。併せて、燃焼筒５０の内部領域を除き、この鍔部５０Ｓによって円筒状カバー２２に囲まれた水素生成装置１０の上端を覆っており、鍔部５０Ｓが実施の形態１における蓋部材２４の役割（第一、第二、第三の筒状壁部材１１、１２、１６の上方に設けられた蓋部材としての役割）を果たしている。そして、この鍔部５０Ｓにバーナー１５が接続されている。
【０１３０】
更に、円板状の仕切り部材５１が、燃焼筒５０の下端５０Ａの近傍において燃焼筒５０の下端５０Ａと対向して、燃焼筒５０の下方を遮って第三の筒状壁部材１６の内部を仕切るように配置されている。
【０１３１】
なお、燃焼筒５０と第三の筒状壁部材１６の間の円筒状の隙間は第二の燃焼ガス流路５３として使用され、第三の筒状壁部材１６と第一の筒状壁部材１１の間の円筒状の隙間は第一の燃焼ガス流路３０として使用される。
より詳しくは、燃焼筒５０の内径は、第三の筒状壁部材１６の内径よりも小さく、これによって燃焼筒５０と第三の筒状壁部材１６との間に円筒状の隙間からなる第二の燃焼ガス流路５３が形成される。燃焼筒５０は、組み立て時に円筒状の隙間を隔てて第三の筒状壁部材１６の上端からその内部に挿入される。燃焼筒５０を第三の筒状壁部材１６に対して両者の第一の中心軸１１０の方向を揃えて挿入した状態において、燃焼筒５０の下端５０Ａとの間に環状のギャップを有するようにして円板状の仕切り部材５１が配置されている。そして、このギャップが下部燃焼ガス流入口５２に相当する。なお、第一の燃焼ガス流路３０の構成は、実施の形態１のそれと同じであるため、その詳細な説明は省略する。
こうして、図６に示すように、燃焼筒５０と第一の筒状壁部材１１の間の領域に挿入された第三の筒状壁部材１６によって燃焼ガス流路は、第二の燃焼ガス流路５３から第一の燃焼ガス流路３０に向かって上部燃焼ガス流入口３１を境にしてコの字状に折り曲げられている。
【０１３２】
次に、水蒸発部１３によって囲まれた領域に収納されたＣＯガス除去部１００の構成を説明する。
【０１３３】
図６によれば、第三の筒状壁部材１６の内部にその下端から円筒状のＣＯガス除去部１００が両者の第一の中心軸１１０を一致させて配置されている。
【０１３４】
このＣＯガス除去部１００は主として、第一の中心軸１１０を共有して二重管を形成する円筒状のＣＯガス除去部内管９３およびこのＣＯガス除去部内管９３を覆う円筒状のＣＯガス除去部外管９２と、これらの内外管９３、９２によって区画された領域に配置される円筒状のＣＯガス除去部触媒体９８と、円筒状のＣＯガス除去部触媒体９８の軸方向両端を支持すると共に多数のパンチ孔９６ｈ、９７ｈを有する環状の第一、第二のＣＯガス除去部パンチメタル９６、９７と、ＣＯガス除去部外管９２の軸方向両端を塞ぐＣＯガス除去部上下蓋９５、９４と、を有している。そして、ＣＯガス除去部下蓋９４の中央部を内管９３が上下方向に貫通している。
【０１３５】
また、仕切り部材５１とＣＯガス除去部上蓋９５（ＣＯガス除去部の端壁）の間には、円板状の第一のＣＯガス除去部断熱部材９０がＣＯガス除去部上蓋９５の表面を覆うように詰め込まれ、ＣＯガス除去部外管９２（ＣＯガス除去部の周囲壁）と第三の筒状壁部材１６の間には、円筒状の第二のＣＯガス除去部断熱部材９１がＣＯガス除去部外管９２の外周面を覆うように詰め込まれている。こうして、第一のＣＯガス除去部断熱部材９０によってバーナー１５の内部の高温(約１０００℃)の燃焼ガスによってＣＯガス除去部１００がオーバーヒートすることを防いでいる。また、第二のＣＯガス除去部断熱部材９１の断熱条件を変えることによって、第一の燃焼ガス流路３０と円筒状ＣＯガス除去部触媒体９８との間の熱交換によって授受される熱量を適切に制御でき、円筒状ＣＯガス除去部触媒体９８を望ましい温度に維持できる。
【０１３６】
また、変成排気配管７８によって変成触媒体内管７３の下端とＣＯガス除去部外管９２の下端近傍が接続され、変成触媒体内管７３から流出した改質ガスを、変成排気配管７８を介してＣＯガス除去部外管９２の内部に流入させ得る。
【０１３７】
ここで、以上のように構成された水素生成装置１０の動作を説明する。
【０１３８】
なお、バーナー１５に対する燃料ガスと空気の供給動作は、実施の形態１のそれと同じであるため、その説明を省略する。
バーナー１５の火炎領域に導かれた燃料ガスと空気を含む混合ガス中の可燃ガス濃度が可燃濃度に維持されて可燃ガスが燃焼され、高温の燃焼ガスが生成される。
燃焼によって生成した燃焼ガスは、燃焼筒５０の内部を下降して、その燃焼ガスは、図６の点線で示すように、下部燃焼ガス流入口５２を通って燃焼筒５０と第三の筒状壁部材１６の間に形成された第二の燃焼ガス流路５３並びに上部燃焼ガス流入口３１を通って第三の筒状壁部材１６と第一の筒状壁部材１１の間に形成された第一の燃焼ガス流路３０を流通する。
【０１３９】
より詳しくは、バーナー１５において生成した燃焼ガスは、燃焼筒５０の内部を下降して、燃焼筒５０の下端５０Ａとギャップを隔てて配置された仕切り部材５１によってその下降が遮られる。この遮られた燃焼ガスは、そこから仕切り部材５１の径方向にこの仕切り部材５１に沿って拡散して、環状の下部燃焼ガス流入口５２を通って円筒状の第二に燃焼ガス流路５３の内部に導かれる。その後、高温の燃焼ガスは第二の燃焼ガス流路５３を通って上方に導かれる途中に、改質触媒体１４に対して第一の筒状壁部材１１および第一の燃焼ガス流路３０並びに第三の筒状壁部材１６を介して燃焼ガスから供給される吸熱改質反応用の反応熱を与える（例えば、燃焼ガスによって加熱された第三の筒状壁部材１６の輻射熱伝達によって改質触媒体１４は加熱される。）。そして、第二の燃焼ガス流路５３の内部を上昇する燃焼ガスは、第三の筒状壁部材１６の上端とギャップを隔てて配置された鍔部５０Ｓによってその上昇が遮られる。この遮られた燃焼ガスは、そこから鍔部５０Ｓの径方向にこの鍔部５０Ｓに沿って拡散して、環状の上部燃焼ガス流入口３１を通って円筒状の第一の燃焼ガス流路３０の内部に導かれる。
【０１４０】
すなわち、第一、第二の燃焼ガス流路３０、５３を設けて、第二の燃焼ガス流路５３において燃焼ガスを改質触媒体の下端１４ｄの近傍から上端１４ｕの近傍に向けて上昇させると共に、第一の燃焼ガス流路３０において燃焼ガスを改質触媒体の上端１４ｕの近傍から下端１４ｄの近傍に向けて下降させる。
【０１４１】
その後、第一の燃焼ガス流路３０に流入した燃焼ガスは、実施の形態１で説明したものと同じ経路を経て水素生成装置１０の外部（大気）に放出される。
【０１４２】
以上に説明したように、バーナー１５の火炎を下方に向かって形成することによって、高温化したバーナー１５や燃焼筒５０の表面に生成され、落下した燃焼生成物（例えば、金属酸化物）を仕切り部材５１に堆積させることができ、この燃焼生成物によってバーナー１５の空気噴出孔２０や燃料ガス噴出孔１９を塞ぐことを未然に防止できる。  
【０１４３】
また、バーナー１５を１８０°反転させて改質触媒体１４の上方に設置したため、メンテナンス作業時のバーナー１５へのアクセスが容易になり、バーナー１５のメンテナンス作業性が向上する。
【０１４４】
また、燃焼ガスの流路を第一、第二の燃焼ガス流路３０、５３に分けて燃焼ガスを改質触媒体１４の軸方向に沿って上昇させた後、下降させるような燃焼ガス流路を採用したことによって、改質触媒体１４の軸方向に対する燃焼ガスの伝熱特性（改質触媒体１４の温度勾配）を改善できる。
【０１４５】
具体的には、燃焼ガスの温度は、燃焼筒５０から流出する直後（下部燃焼ガス流入口５２の近傍）において最も高く、その後、燃焼ガスから改質反応に必要な反応熱を改質触媒体１４に供与しながら第一、第二の燃焼ガス経路３０、５３を通過するに従って、燃焼ガスの温度は低下していく。燃焼ガス温度の変化の一例として、下部燃焼ガス流入口５２において燃焼ガスの温度が１０００℃であり、上部燃焼ガス流入口３１において燃焼ガスの温度が８００℃である。このような条件下において、仮に第一の燃焼ガス流路３０を無くして、第二の燃焼ガス流路５３のみによって改質触媒体１４に改質反応に必要な反応熱を与えるような場合を想定すると、上部および下部燃焼ガス流入口３１、５２における燃焼ガスの温度差（２００℃）が、直接に改質触媒体１４の上端１４ｕおよび下端１４ｄの温度差に反映されて改質触媒体１４の軸方向に燃焼ガスの温度差に起因する温度勾配がもたらされる。
【０１４６】
これに対して、実施の形態２のように第一、第二の燃焼ガス流路３０、５３を設けて、第二の燃焼ガス流路５３において燃焼ガスを改質触媒体の下端１４ｄから上端１４ｕに向けて上昇させると共に、第一の燃焼ガス流路３０において燃焼ガスを改質触媒体の上端１４ｕから下端１４ｄに向けて下降させることによって、先ほど述べた第二の燃焼ガス流路５３において発生する改質触媒体１４に対する軸方向の温度勾配が、第一の燃焼ガス経路３０において発生する改質触媒体１４に対する軸方向の温度勾配によって相殺できる。すなわち、改質触媒体１４の下端１４ｄの近傍においては、第二の燃焼ガス流路５３を流れる燃焼ガスの温度は高温側にある一方、第一の燃焼ガス流路３０を流れる燃焼ガスの温度は低温側にあり、反面、改質触媒体１４の上端１４ｕの近傍においては、第二の燃焼ガス流路５３を流れる燃焼ガスの温度は低温側である一方、第一の燃焼ガス流路３０を流れる燃焼ガスの温度は高温側にある。そのため、両流路５３、３０を流れる燃焼ガス温度差によって、第一の燃焼ガス流路３０を流れる燃焼ガスが均一化され、実施の形態１より温度が低い改質触媒体１４の下端１４ｄへの伝熱量をより多く、温度が高い上端１４ｕへの伝熱量を少なくすることとなり、改質触媒体１４全体の軸方向の温度勾配を小さく均一な温度とすることができる。よって、改質触媒体１４を設定したい温度帯（例えば、５５０℃〜６５０℃）とすることが容易となり、改質触媒体１４全体を有効に使用することが可能となり、改質触媒体１４の量の低減や局所的な改質触媒体１４の高温化防止により耐久性の向上を実現することができる。
【０１４７】
また改質ガスは、ＣＯガス除去部１００の内部を、図６に示された細い一点鎖線によって示す経路を通って流れる。なお、変成触媒体７４の上流側の改質ガスの動作は、既に述べてものと同じであるため、この説明は省略する。
【０１４８】
変成触媒体７４から変成排気配管７８に流出した改質ガス中のＣＯガスを除去するため、改質ガスは、ＣＯガス除去部内管９２の内部に導かれ、その流れの向きを上方に向かせられる。その後、改質ガスが、第二のＣＯガス除去部パンチメタル９７のパンチ孔９７ｈを通って円筒状ＣＯガス除去部触媒体９８の内部を上方に向かって通過する間に、改質ガス中に含有するＣＯガスが除去される。その後、第一のＣＯガス除去部パンチメタル９６のパンチ孔９６ｈを通過後の改質ガスは、ＣＯガス除去部上蓋９５によってその流れの向きを下方に向けられ、ＣＯガス除去部内管９３の内部を下方に向かって流れて下流側に流出する。
【０１４９】
なお、円筒状ＣＯガス除去部触媒体９８としては、既に説明したシフト反応用の変成触媒体（但し、温度条件は異なる。）であっても良く、微量の酸素ガス（酸素ガス流入経路は図示せず。）を改質ガスに混ぜて改質ガス中のＣＯガスを二酸化炭素ガスに変換する白金系のＣＯ選択酸化触媒体であっても良い。
【０１５０】
このような水素生成装置１０によれば、水蒸発部１３によって囲まれた領域を有効に活用してＣＯガス除去部１００を収納でき、水素生成装置１０の構成を簡素化できる。
【０１５１】
また、円筒状ＣＯガス除去部触媒体９８として変成触媒体を用いる場合、触媒体温度は１５０〜２００℃に維持され、ＣＯ選択酸化触媒体を用いる場合、触媒体温度は１００〜１５０℃に維持される。従って、水蒸発部１３と円筒状ＣＯガス除去部触媒体９８の温度条件によっては、円筒状ＣＯガス除去部触媒体９８の放熱によって水蒸発部１３の蒸発促進を図ることが可能な場合があり、水蒸発部１３からの放熱によって円筒状ＣＯガス除去部触媒体９８の昇温維持を図ることが可能な場合もあり、水素生成装置１０の熱効率を高めるよう、ＣＯガス除去部触媒体９８の種類やＣＯガス除去部断熱部材９１の厚さ等を適宜選択し得る。
【０１５２】
なお、ＣＯガス除去部１００内の流れを、変成排気配管７８から流出した改質ガスが、まずＣＯガス除去部内管９３に導かれ、上方に流れた後、ＣＯガス除去部内管９３の周囲に設置された円筒状ＣＯガス除去部触媒体９８の内部を下方に向かって通過させても良い。水蒸発部１３とＣＯガス除去部１００の触媒体の温度条件によっては、この方が、水蒸発部１３とＣＯガス除去部触媒体９８との熱交換を適正化させやすい場合がある。
【０１５３】
以上、実施の形態４においてＣＯガス除去部１００の構成およびその周辺構成並びにＣＯガス除去部１００の内部を流れる改質ガスの動作を説明したが、これの変形例を、図面を参照して順次説明する。
【０１５４】
〔第一の変形例〕
第一の変形例は、ＣＯガス除去部内外管９３、９２によって区画された領域に配置される円筒状ＣＯガス除去部触媒体９８に替えて、ＣＯガス除去部内管９３の内部に配置された円柱状のＣＯガス除去部触媒体９９を設けてものである。すなわち、水素生成装置の第一の変形例の内部構造の断面図である図７に示すように、円柱状ＣＯガス除去部触媒体９９をＣＯガス除去部内管９３の内部に配置すると共に、この円柱状ＣＯガス除去部触媒体９９の軸方向両端を支持するように多数のパンチ孔１０１ｈ、１０２ｈを有する円板状の第三、第四のＣＯガス除去部パンチメタル１０１、１０２が配置されている。
【０１５５】
ここで、変成排気配管７８から流出する改質ガスは、図７に示された細い一点鎖線によって図示された経路を経て下流に導かれる。
【０１５６】
変成排気配管７８から流出した改質ガス中のＣＯガスを除去するため、改質ガスは、ＣＯガス除去部内管９２の内部に導かれ、その流れの向きを上方に向かせられる。その後、改質ガスは、ＣＯガス除去部上蓋９５によってその上昇を遮られて、改質ガスの流れの向きを下方に向かせられて、ＣＯガス除去部パンチメタル１０１のパンチ孔１０１ｈを通ってＣＯガス除去部内管９３の内部を下方に流れる。そして、改質ガスが円柱状ＣＯガス除去部触媒体９９の内部を下方に向かって通過する間に、改質ガス中に含有するＣＯガスが除去される。続いて、ＣＯガス除去後の改質ガスは、第四のＣＯガス除去部パンチメタル１０２のパンチ孔１０２ｈを通って下流側に流出する。
【０１５７】
なお、円柱状ＣＯガス除去部触媒体９９としては、既に説明したシフト反応用の変成触媒体（但し、温度条件は異なる。）であっても良く、微量の酸素ガス（酸素ガス流入経路は図示せず。）を改質ガスに混ぜて改質ガス中のＣＯガスを二酸化炭素ガスに変換する白金系のＣＯ選択酸化触媒体であっても良い。
【０１５８】
水蒸発部１３とＣＯガス除去部１００の触媒体の温度条件によっては、ＣＯガス除去部内管９３の内部に円柱状ＣＯガス除去部触媒体９９を配置させた方が、水蒸発部１３とＣＯガス除去部触媒体９９との熱交換を適正化させやすい場合がある。
【０１５９】
なお、ＣＯガス除去部１００内の流れを、変成排気配管７８から流出した改質ガスが、まずＣＯガス除去部内管９３に導かれ、円柱状ＣＯガス除去部触媒体９９の内部を上方に向かって通過させた後、ＣＯガス除去部内管９３の周囲を下方に向かって通過させても良い。水蒸発部１３とＣＯガス除去部１００の触媒体の温度条件によっては、この方が、水蒸発部１３とＣＯガス除去部触媒体９９との熱交換を適正化させやすい場合がある。
【０１６０】
〔第二の変形例〕
第二の変形例は、図６に示された第二のＣＯガス除去部断熱部材９１を無くすと共に、第三の筒状壁部材１６の軸方向下端１６ｄを第一のＣＯガス除去部断熱部材９０の下面と一致させるものである。
【０１６１】
すなわち、水素生成装置１０の第二の変形例の内部構造の断面図である図８に示すように、燃焼ガス流路は、第三の筒状壁部材１６の軸方向下端１６ｄを境にして、第三の筒状壁部材１６と第一の筒状壁部材１１によって区画された領域に形成される第一の燃焼ガス流路３０およびＣＯガス除去部外管９２と第一の筒状壁部材１１によって区画された領域に形成される第三の燃焼ガス流路１０３に分けて構成されている。なお、第三の燃焼ガス流路１０３の下端は、中空円板状のガス流路封止蓋８５によって塞がれている。
【０１６２】
このような燃焼ガス流路によって、断熱部材等の部品点数の削減を図ることが可能である。
【０１６３】
（実施の形態５）
図９は、本発明の実施の形態５に係る水素生成装置の内部構造を示す断面図である。
【０１６４】
水素生成装置１０は、実施の形態３（図５）に示したバーナー１５を実施の形態４（図６）のようにバーナー１５の火炎が下方に向かうようにバーナー１５の向きを１８０°反転させて第一の筒状壁部材１１の上方に載せたうえで、図６に示されたＣＯガス除去部１００およびその周辺部材を図５に示された水蒸発部の内部に配置させたものである。なお、水素生成装置１０の構成および燃焼ガスの流通動作および改質ガスの流通動作並びに水蒸発部１３に対する供給水の流通動作は、既に述べており、これらに関する説明は省略する。
【０１６５】
図９の水素生成装置１０によれば、改質触媒体１４および変成触媒体７４の両方から放出される熱を水蒸発部１３に流入する供給水の蒸発熱として回収することが可能であると共に、ＣＯガス除去部１００を水蒸発部の内部に配置してＣＯガス除去部１００と水蒸発部１３の間の熱交換も効率的に行い得るため、水素生成装置１０の熱効率を最大限に高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１６６】
本発明に係る水素生成装置は、ガス流路の構成の簡素化を図ると共に、触媒体の放熱を効率的に回収できて、ＤＳＳ運転を行う家庭用の燃料電池発電装置等の用途に適用できる。
【符号の説明】
【０１６７】
１０  水素生成装置
１１  第一の筒状壁部材
１２  第二の筒状壁部材
１３  水蒸発部
１３in        水入口
１４  改質触媒体
１５  バーナー
１６  第三の筒状壁部材
１７  燃料ガス配管
１７in        燃料ガス入口ポート
１８  燃料ガス配管蓋
１９  燃料ガス噴出孔
２０  空気噴出孔
２１  空気配管
２１in        空気入口ポート
２２  円筒状カバー
２３  空気バッファ
２４  蓋部材
２７  断熱部材
３０  第一の燃焼ガス流路
３１  上部燃焼ガス流入口
３２  燃焼ガス流出口
３３  燃焼ガス排気部
３４  排気口配管
３８  水溜り部
４０  第一の原料ガス配管
４０in        原料ガス入口
４３  支持部材
４３ｈ  混合ガス噴出孔
４４  改質ガス流入口
４５  改質ガス流路
４５Ａ  改質ガスらせん状流路
４６  丸棒
４７  改質ガス流出口
４８  改質ガス排気配管
５０  燃焼筒
５０Ａ  燃焼筒の下端
５０Ｂ  燃焼筒の上端
５０Ｓ  鍔部
５１  仕切り部材
５２  下部燃焼ガス流入口
５３  第二の燃焼ガス流路
６０  改質熱交換部
６０in  改質熱交換部入口
６０out  改質熱交換部出口
６１  改質断熱部材カバー
６２  改質断熱部材
６３  第一の連結パイプ
６４  温度測定手段
６５  第二の原料ガス配管
７０  変成熱交換部
７０in  変成熱交換部入口
７０out  変成熱交換部出口
７１  変成触媒体外管
７２  変成断熱部材
７３  変成触媒体内管
７４  変成触媒体
７５  第二の連結パイプ
７６  第一の変成触媒体パンチメタル
７６ｈ  第一の変成触媒体パンチメタルのパンチ孔
７７  第二の変成触媒体パンチメタル  
７７ｈ  第二の変成触媒体パンチメタルのパンチ孔
７８  変成排気配管
７９  第三の原料ガス配管
８０  第三の連結パイプ
８５  ガス流路封止蓋
９０  第一のＣＯガス除去部断熱部材
９１  第二のＣＯガス除去部断熱部材
９２  ＣＯガス除去部外管
９３  ＣＯガス除去部内管
９４  ＣＯガス除去部下蓋
９５  ＣＯガス除去部上蓋
９６  第一のＣＯガス除去部パンチメタル
９６ｈ  第一のＣＯガス除去部パンチメタルのパンチ孔
９７  第二のＣＯガス除去部パンチメタル
９７ｈ  第二のＣＯガス除去部パンチメタルのパンチ孔
９８  円筒状ＣＯガス除去部触媒体
９９  円柱状ＣＯガス除去部触媒体
１００  ＣＯガス除去部
１０１  第三のＣＯガス除去部パンチメタル
１０１ｈ  第三のＣＯガス除去部パンチメタルのパンチ孔
１０２  第四のＣＯガス除去部パンチメタル
１０２ｈ  第四のＣＯガス除去部パンチメタルのパンチ孔
１０３  第三の燃焼ガス流路
１１０  第一の中心軸
１２０  第二の中心軸
【図１】
2010030900.tif 000003
【図２】
2010030900.tif 000004
【図３】
2010030900.tif 000005
【図４】
2010030900.tif 000006
【図５】
2010030900.tif 000007
【図６】
2010030900.tif 000008
【図７】
2010030900.tif 000009
【図８】
2010030900.tif 000010
【図９】
2010030900.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月10日(2009.12.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
本発明に係る水素生成装置は、中心軸の方向に延びる筒状の水蒸発部と、前記水蒸発部の中心軸の延長線において前記中心軸に並行して延びる筒状の改質触媒体と、変成触媒体と、前記変成触媒体から放出される熱によって熱交換する水を流通させる変成熱交換部と、前記変成熱交換部の変成熱交換出口と前記水蒸発部の水入口を連結する連結部材と、を備え、前記変成熱交換部出口から流出する水を、前記連結部材を通して前記水蒸発部の前記水入口から前記水蒸発部の内部に供給して水蒸気に蒸発させると共に、前記水蒸発部の原料ガス入口を通して流入する原料ガスを前記水蒸気とを混合させ、前記原料ガスおよび前記水蒸発部を含む混合ガスを前記水蒸発部から前記改質触媒体に流入させ、前記流入した混合ガスを、前記改質触媒体を通過させながら改質反応によって水素リッチな改質ガスに改質するものである。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
また、以上の構成により、変成熱交換部の内部において加熱した水から水蒸発部の水蒸気を生成させることができるため、変成触媒体の熱を水蒸発部に対する供給水の蒸発熱として有効に活用することができる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
なおこの場合、前記金属パイプを延長して前記連結部材が形成されているように構成することも可能である。これによって、部材共有化が図れる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
また、前記変成熱交換部出口は前記水入口より上方にあり、前記連結部材が、その長手方向の全長に亘って下り勾配を有するように構成しても良い。連結部材が下り勾配であるため、仮に連結部材の内部において水蒸気を生成したとしても、この水蒸気を速やかに水蒸発部に排出でき、水蒸気に起因する水入口の近傍における水吐出脈動を抑制できる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
本発明に係る水素生成装置は、中心軸の方向に延びる筒状の水蒸発部と、前記水蒸発部の中心軸の延長線において前記中心軸に並行して延びる筒状の改質触媒体と、変成触媒体と、前記変成触媒体から放出される熱によって熱交換する水および原料ガスを流通させる変成熱交換部と、前記変成熱交換部の変成熱交換出口と前記水蒸発部の水入口を連結する連結部材とを備えており、前記変成熱交換部出口から流出する水および原料ガスを、前記連結部材を通して前記水蒸発部の前記水入口から前記水蒸発部の内部に供給し、前記水を水蒸気に蒸発させた後、前記水蒸気と原料ガスを含む混合ガスを前記水蒸発部から前記改質触媒体に流入させ、前記流入した混合ガスを、前記改質触媒体を通過させながら改質反応によって水素リッチな改質ガスに改質するものである。これによって、水と一緒に原料ガスも変成熱交換部の内部で加熱することができる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
また、前記改質触媒体の周囲に配置される筒状の改質断熱部材と、前記改質断熱部材を介して前記改質触媒体から放出される熱によって熱交換する水を流通させる改質熱交換部と、前記改質熱交換部の改質熱交換部出口と前記変成熱交換部の変成熱交換部入口を連結する他の連結部材とを備え、前記改質熱交換部出口から流出する水を、前記他の連結部材を通して前記変成熱交換部入口から前記変成熱交換部に供給するように構成しても良い。こうすることで、改質断熱部材の内部を流れる水を改質触媒体の放熱によって加熱した後、この水を変成触媒体の放熱によって加熱するため、改質および変成の両触媒体から放出される熱を水蒸発部に対する供給水の蒸発熱として有効に活用できる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
また、前記金属パイプを延長して前記他の連結部材が形成されているように構成しても良い。これによって部材共有化を図れる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２７】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸の方向に延びる筒状の水蒸発部と、前記水蒸発部の中心軸の延長線において前記中心軸に並行して延びる筒状の改質触媒体と、変成触媒体と、前記変成触媒体から放出される熱によって熱交換する水を流通させる変成熱交換部と、前記変成熱交換部の変成熱交換出口と前記水蒸発部の水入口を連結する連結部材と、を備え、
前記変成熱交換部出口から流出する水を、前記連結部材を通して前記水蒸発部の前記水入口から前記水蒸発部の内部に供給して水蒸気に蒸発させると共に、前記水蒸発部の原料ガス入口を通して流入する原料ガスを前記水蒸気とを混合させ、前記原料ガスおよび前記水蒸発部を含む混合ガスを前記水蒸発部から前記改質触媒体に流入させ、前記流入した混合ガスを、前記改質触媒体を通過させながら改質反応によって水素リッチな改質ガスに改質する水素生成装置。
【請求項２】
前記変成熱交換部は、前記変成触媒体に配置された可とう性の金属パイプで構成されている請求項１記載の水素生成装置。
【請求項３】
前記金属パイプを延長して前記連結部材が形成されている請求項２記載の水素生成装置。
【請求項４】
前記変成触媒体の周囲に配置される金属カバーを備え、前記金属カバーに接触して前記金属パイプが配置されている請求項２記載の水素生成装置。
【請求項５】
前記変成熱交換部出口は前記水入口より上方にあり、前記連結部材が、その長手方向の全長に亘って下り勾配を有している請求項１記載の水素生成装置。
【請求項６】
前記水蒸発部に水溜り部が形成され、前記水溜り部を避けるように前記水溜り部の上方に前記水入口が配置されている請求項１記載の水素生成装置。
【請求項７】
前記原料ガス入口が、前記水入口と同じ位置またはそれよりも上方に配置されている請求項６記載の水素生成装置。
【請求項８】
中心軸の方向に延びる筒状の水蒸発部と、前記水蒸発部の中心軸の延長線において前記中心軸に並行して延びる筒状の改質触媒体と、変成触媒体と、前記変成触媒体から放出される熱によって熱交換する水および原料ガスを流通させる変成熱交換部と、前記変成熱交換部の変成熱交換出口と前記水蒸発部の水入口を連結する連結部材とを備え、
前記変成熱交換部出口から流出する水および原料ガスを、前記連結部材を通して前記水蒸発部の前記水入口から前記水蒸発部の内部に供給し、前記水を水蒸気に蒸発させた後、前記水蒸気と原料ガスを含む混合ガスを前記水蒸発部から前記改質触媒体に流入させ、前記流入した混合ガスを、前記改質触媒体を通過させながら改質反応によって水素リッチな改質ガスに改質する水素生成装置。
【請求項９】
前記改質触媒体の周囲に配置された筒状の改質断熱部材と、前記改質断熱部材を介して前記改質触媒体から放出される熱によって熱交換する水を流通させる改質熱交換部と、前記改質熱交換部の改質熱交換部出口と前記変成熱交換部の変成熱交換部入口を連結する他の連結部材とを備え、前記改質熱交換部出口から流出する水を、前記他の連結部材を通して前記変成熱交換部入口から前記変成熱交換部に供給するように構成されている請求項１記載の水素生成装置。
【請求項１０】
前記改質熱交換部は、前記改質断熱部材に配置された可とう性の金属パイプで構成されている請求項９記載の水素生成装置。
【請求項１１】
前記金属パイプを延長して前記他の連結部材が形成されている請求項１０記載の水素生成装置。
【請求項１２】
前記改質断熱部材の周囲に配置される筒状の金属カバーを備え、前記金属カバーに接触して前記金属パイプが配置されている請求項１０記載の水素生成装置。