【手続補正書】
【提出日】平成17年5月11日(2005.5.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機化合物を含む原料と水とを反応させ、少なくとも水素および一酸化炭素を含有する改質ガスを生成する改質部と、
前記改質部が生成した改質ガス内の前記一酸化炭素をシフト反応により低減を行う変成部を少なくとも含む一酸化炭素除去手段と、
前記原料を、前記改質ガス中の水分を用いて加湿する原料加湿手段とを備え、
前記原料加湿手段は、
前記一酸化炭素除去手段から出力された改質ガスに含まれる水分を用いて前記原料を加湿する、水素生成装置。
【請求項２】
前記原料加湿手段は、少なくとも水分を透過する透過膜を有し、
前記透過膜は、前記改質ガスの経路と前記原料との経路との境界を形成するように設けられている請求項１に記載の水素生成装置。
【請求項３】
前記透過膜は、水素も透過する請求項２に記載の水素生成装置。
【請求項４】
前記原料加湿手段は、前記改質ガスと前記原料とを熱交換させる請求項２に記載の水素生成装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の水素生成装置と、
前記水素生成装置から供給される改質ガスにより発電する燃料電池とを備えた燃料電池発電システム。
【請求項６】
有機化合物を含む原料と水とを反応させ、少なくとも水素および一酸化炭素を含有する改質ガスを生成する改質工程と、
前記改質工程により生成した改質ガス内の前記一酸化炭素をシフト反応により低減を行う変成工程を少なくとも含む一酸化炭素除去工程と、
前記原料を、前記改質ガス中の水分を用いて加湿する原料加湿工程とを備え、
前記原料加湿工程は、
前記一酸化炭素除去工程により出力された改質ガスに含まれる水分を用いて前記原料を加湿する、水素生成方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、第１の本発明は、有機化合物を含む原料と水とを反応させ、少なくとも水素および一酸化炭素を含有する改質ガスを生成する改質部（１）と、
前記改質部が生成した改質ガス内の前記一酸化炭素をシフト反応により低減を行う変成部（５）を少なくとも含む一酸化炭素除去手段（５，７）と、
前記原料を、前記改質ガス中の水分を用いて加湿する原料加湿手段（４０，５０）とを備え、
前記原料加湿手段は、
前記一酸化炭素除去手段から出力された改質ガスに含まれる水分を用いて前記原料を加湿する、水素生成装置である。
【手続補正３】
【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４】
【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５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、第２の本発明は、前記原料加湿手段は、少なくとも水分を透過する透過膜（８１，９１）を有し、
前記透過膜は、前記改質ガスの経路と前記原料との経路との境界を形成するように設けられている第１の本発明の水素生成装置である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、第３の本発明は、前記透過膜は、水素も透過する第２の本発明の水素生成装置である。
【手続補正７】
【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８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
また、第４の本発明は、前記原料加湿手段は、前記改質ガスと前記原料とを熱交換させる第１の本発明の水素生成装置である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【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】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
また、第５の本発明は、第１から第４のいずれかの本発明の水素生成装置と、
前記水素生成装置から供給される改質ガスにより発電する燃料電池とを備えた燃料電池発電システムである。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【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】００２４
【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】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
また、第６の本発明は、有機化合物を含む原料と水とを反応させ、少なくとも水素および一酸化炭素を含有する改質ガスを生成する改質工程と、
前記改質工程により生成した改質ガス内の前記一酸化炭素をシフト反応により低減を行う変成工程を少なくとも含む一酸化炭素除去工程と、
前記原料を、前記改質ガス中の水分を用いて加湿する原料加湿工程とを備え、
前記原料加湿工程は、
前記一酸化炭素除去工程により出力された改質ガスに含まれる水分を用いて前記原料を加湿する、水素生成方法である。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明及び本発明に関連する発明にかかる実施の形態について、図面を参照しつつ説明を行う。
【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】
図１において、１は改質部、２は改質部を加熱するための加熱部、３は改質部１に原料を供給するための原料供給部、４は改質部１に水を供給する改質水供給部である。改質部１，原料供給部３および改質水供給部４は本発明の改質部を構成する。改質部１の下流側には、本発明の変成部に相当するＣＯ変成部５、ＣＯ変成部５の下流側には、空気供給部６と、本発明の一酸化炭素除去手段の一部に相当するＣＯ浄化部７が設置されている。ＣＯ変成部５およびＣＯ浄化部７は本発明の一酸化炭素除去手段を構成する。ＣＯ浄化部７の下流側には、本発明の燃料電池に相当する燃料電池発電部８が設置されている。９は本発明の原料加湿手段に相当する原料加湿部、１０は本発明に関連する発明の循環手段に相当する、燃料電池発電部８に冷却水を流通させるための冷却水循環部である。本発明に関連する発明の水熱担持体の一例である冷却水の温度は、冷却水温度検知器１１で検知する。１２は加熱部に燃焼用ガスを供給するための燃焼ガス供給部である。なお、改質部１内部にはＲｕをアルミナに担持した改質触媒体、ＣＯ変成部５内部には銅−亜鉛からなる変成触媒体、ＣＯ浄化部７内部にはＰｔをアルミナに担持したＣＯ浄化触媒体をそれぞれ充填されている。これらの触媒は、水素生成装置において一般的に用いられる触媒であり、同様な機能を有する他の触媒を用いても本発明による効果は変わらない。例えば、改質触媒としてはＮｉ触媒、ＣＯ変成触媒としてはＰｔ触媒やＦｅ−Ｃｒ触媒、ＣＯ浄化触媒としてはＲｕ触媒等も用いられる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
なお、本実施の形態では、原料加湿部９として、冷却水を蓄えるタンク中に原料ガスを流通させる構成のものを用いたが、本発明に関連する発明の原料加湿手段は、冷却水と原料ガスが効率よく接触する構成であればよい。また、冷却水と熱交換して加熱された水と原料を接触させる構成でもよい。また、本発明に関連する発明の水熱担持体は、熱および水分を直接原料に供給する冷却水であるとして説明を行ったが、この代わりにエチレングリコール等の熱媒体を用い、この熱媒体によって水を加熱し、この加熱された水によって原料を加湿することもできる。このとき熱媒体は原料に対し間接的に熱及び水分を供給することになる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
（実施の形態２）
次に本実施２の形態について述べる。本実施の形態は、図２（ａ）に示すように、燃料電池発電部８の下流側に、本発明に関連する発明の原料加湿手段に相当する全熱交換器３０を設けたこと以外は実施の形態１と類似である。したがって図２（ａ）には図１と同一部または相当部には同一符号を付し、詳細な説明は省略し、異なる点を中心に本実施の形態を説明するとともに、これにより、本発明に関連する発明の水素生成装置、水素生成方法の一実施例の説明を行う。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
なお、本実施の形態においては、本発明に関連する発明の透過膜の一例として水透過膜を用い、高分子型燃料電池で用いている電解質膜を用いたが、本発明に関連する発明の透過膜は、水が透過する膜（水透過性の高分子膜等）であれば特に限定はなく、ゼオライトのように水を通過させることのできる材料で形成された膜であっても、同様の効果が得られる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
（実施の形態５）
次に、本実施の形態５について述べる。本実施の形態は、図５に示すように、原料供給部３と改質部１との間に、太陽光によって加熱される水をその内部に蓄えた原料加湿部６９を設けたこと以外は実施の形態１と類似である。したがって、同一部または相当部には同一符号を付し、詳細な説明は省略して、異なる点を中心に本実施の形態を説明する。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
（実施の形態６）
次に本実施の形態６について述べる。本実施の形態は、水透過膜３０ａを有する全熱交換器３０の代わりとして、水素も透過する水−水素透過膜を用いた原料加湿部８０を用いること以外は実施の形態２と類似である。したがって詳細な説明は省略し、異なる点を中心に本実施の形態を説明する。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
(実施の形態７)
次に本実施の形態７について述べる。本実施の形態は、図７に示すように、燃料電池発電部８の下流側に、本発明に関連する発明の原料加湿手段に相当する原料加湿部９０を設けてあり、原料加湿部９０は、固体高分子型燃料電池と同じく、プロトン導電膜９１の両面に白金を担持したカーボンの電極９２を具備した構成であること以外は実施の形態２と類似である。したがって詳細な説明は省略し、異なる点を中心に本実施の形態を説明する。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
図７は本実施の形態に係る燃料電池発電システムの原料加湿部９０の概略断面図である。水透過膜３０ａが配置されていた位置には、オフガスの流れに面する電極９２ａと、原料の流れに面する電極９２ｂが配置されたプロトン導電膜９１が設けられている。電極９２ａ、９２ｂは、外部の電圧制御器９３に接続されており、電圧制御器９３から印加される電圧により原料加湿部９０内に電位差を発生させる。なお、上記の構成において、プロトン電動膜９１は本発明に関連する発明の親水性プロトン導電体の一例であり、電極９２ａ、９２ｂおよび電圧制御器９３は、本発明に関連する発明の電圧印加手段の一例である。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
また、上記実施の形態５において、本発明に関連する発明の外部手段は太陽光もしくは地熱により熱を供給される原料加湿部６９であるとしたが、外部手段はこれに限定されるものではなく、燃料電池発電システムとは独立したボイラーや冷凍機など、原料に対して熱源および水分の供給源となる装置であればよい。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】
本実施の形態１に係る燃料電池発電装置の構成を示す概略縦断面図である。
【図２】
（ａ）本実施の形態２に係る燃料電池発電装置の構成を示す概略縦断面図である。
（ｂ）本実施の形態２に係る燃料電池発電装置の原料加湿部の構成を示す概略縦断面図である。
【図３】
本実施の形態３に係る燃料電池発電装置の構成を示す概略縦断面図である。
【図４】
本実施の形態４に係る燃料電池発電装置の構成を示す概略縦断面図である。
【図５】
本実施の形態５に係る燃料電池発電装置の構成を示す概略縦断面図である。
【図６】
本実施の形態６に係る燃料電池発電装置の原料加湿部の構成を示す概略縦断面図である。
【図７】
本実施の形態７に係る燃料電池発電装置の原料加湿部の構成を示す概略縦断面図である。