(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その内部空間において原料ガス及び水蒸気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、
前記改質器に供給される原料ガスが流れる原料ガス供給路と、
前記原料ガス供給路に設けられ、前記改質器に前記原料ガスを供給するための原料ガス供給器と、
前記原料ガス供給路を開閉する第１弁と、
前記改質器に供給される水蒸気を生成する蒸発器と、
前記蒸発器に水を供給する水供給器と、
前記改質器から排出された可燃性のガスを燃焼し、大気にその燃焼排ガスを排出するように構成された燃焼器と、
前記改質器から排出された前記可燃性のガスが前記燃焼器に供給されるように構成された経路と、
前記経路を開閉する第２弁と、
制御器と、を備え、
前記制御器は、停止時に、前記原料ガス供給器及び前記水供給器を停止するとともに前記第１弁及び前記第２弁を閉鎖し、
その後、前記原料ガス供給器から前記改質器への前記原料ガスの供給を再開する際に、前記第１弁の開放に先行して前記第２弁を開放するように制御する、水素生成装置。
【請求項２】
前記制御器は、少なくとも前記改質器内のガスを前記原料ガスでパージするパージ処理を実行する際に、前記第１弁の開放に先行して前記第２弁を開放する、請求項１に記載の水素生成装置。
【請求項３】
前記制御器は、前記水素生成装置内の経路を大気圧に対して正圧にする補圧処理を実行する際に、前記第１弁の開放に先行して前記第２弁を開放する、請求項１に記載の水素生成装置。
【請求項４】
前記制御器は、前記水素生成装置の起動時において前記燃焼器の燃焼を開始する際に、前記第１弁の開放に先行して前記第２弁を開放する、請求項１に記載の水素生成装置。
【請求項５】
大気開放された水タンクを備え、
前記経路は、前記水タンクと連通するように構成されている、請求項１に記載の水素生成装置。
【請求項６】
前記原料ガス供給路に設けられ、前記原料ガスに含まれる臭気成分を除去する脱臭器を備え、
前記第１弁は、前記原料ガス供給路の前記脱臭器よりも下流側に設けられている、請求項１に記載の水素生成装置。
【請求項７】
前記改質器から排出された可燃性のガスを燃焼し、大気にその燃焼排ガスを排出するように構成された燃焼器と、
前記燃焼器に燃焼用の空気を供給する空気供給器と、を備え、
前記経路は、前記燃焼器から排出される燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス経路を含むように、または燃焼排ガス経路と連通するように構成され、
前記制御器は、前記第１弁の開放に先行して前記第２弁の開放しているときに、前記空気供給器を動作させる、請求項１に記載の水素生成装置。
【請求項８】
前記制御器は、前記第２弁の開放に先行して前記空気供給器を動作させる、請求項７に記載の水素生成装置。
【請求項９】
前記燃焼器に設けられた、着火器を備え、
前記制御器は、前記水素生成装置のパージ処理又は起動処理を行う場合、前記空気供給器からの空気供給後、前記第１弁を開放するとともに前記着火器を動作させる、請求項７に記載の水素生成装置。
【請求項１０】
前記制御器は、前記水素生成装置内の経路を大気圧に対して正圧にする補圧処理において、前記空気供給器からの空気供給後、前記第２弁を閉じるとともに前記第１弁を開放する、請求項７に記載の水素生成装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に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及び酸化剤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１２】
燃焼器と、
空気供給器と、を備え、
前記燃焼器は、前記燃料電池のアノードより排出されたオフガスと前記空気供給器から供給された空気を燃焼するよう構成されており、
前記経路は、前記燃焼器から排出される燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス経路を含むように、または燃焼排ガス経路と連通するように構成され、
前記制御器は、前記第２弁を開放する際に、前記空気供給器の操作量を前記燃料電池の最大電力発電時の操作量よりも大きくする、請求項１１に記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
その内部空間において原料ガス及び水蒸気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、前記改質器に供給される原料ガスが流れる原料ガス供給路と、前記原料ガス供給路に設けられ、前記改質器に前記原料ガスを供給するための原料ガス供給器と、前記原料ガス供給路を開閉する第１弁と、前記改質器に供給される水蒸気を生成する蒸発器と、前記蒸発器に水を供給する水供給器と、前記改質器から排出された可燃性のガスを燃焼し、大気にその燃焼排ガスを排出するように構成された燃焼器と、前記改質器から排出された前記可燃性のガスが前記燃焼器に供給されるように構成された経路と、前記経路を開閉する第２弁と、を備える水素生成装置の運転方法であって、
前記水素生成装置の停止時に、
原料ガス供給器が改質器に原料ガス供給路を介して原料ガスの供給を停止するステップ（Ａ）と、
水供給器が蒸発器に水の供給を停止するステップ（Ｂ）と、
第１弁が前記原料ガス供給路を閉止するステップ（Ｃ）と、
第２弁が前記経路を閉止するステップ（Ｄ）と、を実行し、
前記ステップ（Ａ）〜ステップ（Ｄ）を行った後、前記原料ガス供給器が前記改質器に原料ガスの供給を再開する際に、前記第１弁の開放に先行して前記第２弁を開放するステップ（Ｅ）と、を備える、水素生成装置の運転方法。
【請求項１４】
前記ステップ（Ｅ）は、少なくとも前記改質器内のガスを前記原料ガスでパージするパージ処理を実行する際に、前記第１弁の開放に先行して前記第２弁を開放するステップである、請求項１３に記載の水素生成装置の運転方法。
【請求項１５】
前記ステップ（Ｅ）は、前記水素生成装置内の経路を大気圧に対して正圧にする補圧処理を実行する際に、前記第１弁の開放に先行して前記第２弁を開放するステップである、請求項１３に記載の水素生成装置の運転方法。
【請求項１６】
前記ステップ（Ｅ）は、前記水素生成装置の起動時において前記燃焼器の燃焼を開始する際に、前記第１弁の開放に先行して前記第２弁を開放するステップである、請求項１３に記載の水素生成装置の運転方法。
【請求項１７】
前記水素生成装置は、前記原料ガス供給路に設けられ、前記原料ガスに含まれる臭気成分を除去する脱臭器を備え、
前記第１弁は、前記原料ガス供給路の前記脱臭器よりも下流側に設けられている、請求項１３に記載の水素生成装置の運転方法。
【請求項１８】
前記水素生成装置は、前記改質器から排出された可燃性のガスを燃焼し、大気にその燃焼排ガスを排出するように構成された燃焼器と、前記燃焼器に燃焼用の空気を供給する空気供給器と、を備え、
前記経路は、前記燃焼器から排出される燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス経路を含むように、または前記燃焼排ガス経路と連通するように構成され、
前記第１弁の開放に先行して前記第２弁の開放しているときに、前記空気供給器が動作するステップ（Ｆ）を備える、請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の水素生成装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素生成装置、それを備える燃料電池システム、水素生成装置の運転方法、及び燃料電池システムの運転方法に関する。
【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。【０００３】
燃料電池システムでは、発電運転の際、その発電部の本体として配設される燃料電池に、水素含有ガスと酸素含有ガスとが各々供給される。すると、燃料電池では、その供給される水素含有ガスに含まれる水素と酸素含有ガスに含まれる酸素とが用いられて、所定の電気化学反応が進行する。この所定の電気化学反応が進行することにより、燃料電池において、水素及び酸素が有する化学的なエネルギーが、電気的なエネルギーに直接変換される。これにより、燃料電池システムは、負荷に向けて電力を出力する。【０００４】
ところで、燃料電池システムの発電運転時に必要となる水素含有ガスの供給手段は、通常、インフラストラクチャーとして整備されていない。このため、従来の燃料電池システムには、通常、発電運転時に必要となる水素含有ガスを生成するための改質器が設けられている。この改質器では、原料（有機化合物を含むガス（例えば、原料ガス（メタンガスを主成分とするガス）等））と水とから、改質触媒において水蒸気改質反応が進行することにより、水素含有ガスが生成される。この際、改質器が有する改質触媒は、加熱器により水蒸気改質反応の進行に適した温度に加熱される。加熱器は、例えば原料ガスと空気との混合ガスを燃焼することにより、改質器が有する改質触媒を加熱する。また、燃料電池の発電中等では、加湿器は、燃料電池で使用されなかった燃料オフガスを燃焼する。【０００５】
なお、改質器で改質反応に使用する水は、エネルギーロスを低減し、改質効率を向上させる観点から、改質器内に水蒸発器を設けて、該水蒸発器で、水を蒸発させている。また、改質器から生成する水素含有ガスには一酸化炭素が含まれており、一酸化炭素は燃料電池に含まれる触媒を被毒するため、燃料電池での正常な発電が行えなくなる。このため、改質器にて生成した水素含有ガス中の一酸化炭素濃度を低減するために、変成反応を行う変成器や、選択酸化反応を行うＣＯ除去器を設けるのが一般的である。【０００６】
このように構成された燃料電池システムの運転停止時には、水素生成装置や燃料電池から原料や水素含有ガスなどの可燃ガスが漏洩しないように、燃料電池システムの外部と接続されている部分を封止する。水素生成装置内に含まれる改質触媒、変成触媒、選択酸化触媒などの触媒は高温状態で酸化ガスに接すると劣化し、特性を発揮できなくなり、耐久性能が低下してしまうため、燃料電池システムを封止して、外部から空気等が進入するのを抑制することは重要である。一方、燃料電池システムを外部と完全に封止した状態を維持し続けると、燃料電池システムの降温等により、燃料電池システムの内部状態が過度の加圧や負圧状態になる。【０００７】
このため、燃料電池システム、特に、改質装置を封止しているバルブを制御して、大気開放にして圧抜きする改質装置の停止方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されている改質装置の停止方法では、改質装置内の圧力が所定値以上になると、バルブを開放して圧抜きをし、改質装置の蒸発部から発生する水蒸気の圧力による改質装置への圧力負荷を低減して、改質装置の耐久性が低下するのを防止することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２５４２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に開示されている改質装置の停止方法において、改質装置内が所定値未満の圧力であっても、所定値の大きさや原料ガスの供給動作のタイミングによっては、原料ガスの供給圧よりも改質装置の内圧が高くなる場合があり、改質装置内に残留する水蒸気や液水が逆流し、原料ガス供給路の閉塞を招く可能性がある。【００１０】
本発明は、以上の課題を鑑みてなされたものであり、原料ガス及び水の供給を停止し、水素生成装置を封止した後、水素生成装置に原料ガスの供給を再開する際に、水素生成装置からの水蒸気や液水の逆流が抑制される水素生成装置、それを備える燃料電池システム、水素生成装置の運転方法、及び燃料電池システムの運転方法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】
【００１１】
上記課題を解決するために、第１の本発明に係る水素生成装置は、その内部空間において原料ガス及び水蒸気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、前記改質器に供給される原料ガスが流れる原料ガス供給路と、前記原料ガス供給路に設けられ、前記改質器に前記原料ガスを供給するための原料ガス供給器と、前記原料ガス供給路を開閉する第１弁と、前記改質器に供給される水蒸気を生成する蒸発器と、前記蒸発器に水を供給する水供給器と、前記改質器と大気とを連通させるための連通路と、前記連通路を開閉する第２弁と、制御器と、を備え、前記制御器は、停止時に、前記原料ガス供給器及び前記水供給器を停止するとともに前記第１弁及び前記第２弁を閉鎖し、その後、前記原料ガス供給器から前記改質器への前記原料ガスの供給を再開する際に、前記第１弁の開放に先行して前記第２弁を開放するように制御する。【００１２】
また、第２の本発明に係る水素生成装置では、前記制御器は、少なくとも前記改質器内のガスを前記原料ガスでパージするパージ処理を実行する際に、前記第１弁の開放に先行して前記第２弁を開放してもよい。【００１３】
また、第３の本発明に係る水素生成装置では、前記制御器は、前記水素生成装置内の経路を大気圧に対して正圧にする補圧処理を実行する際に、前記第１弁の開放に先行して前記第２弁を開放してもよい。【００１４】
また、第４の本発明に係る水素生成装置では、前記改質器から排出された可燃性のガスを燃焼し、大気にその燃焼排ガスを排出するように構成された燃焼器を備え、
前記連通路は、前記燃焼器と連通するよう構成されていてもよい。【００１５】
また、第５の本発明に係る水素生成装置では、前記制御器は、前記水素生成装置の起動時において前記燃焼器の燃焼を開始する際に、前記第１弁の開放に先行して前記第２弁を開放してもよい。【００１６】
また、第６の本発明に係る水素生成装置では、前記連通路及び前記第２弁は、前記改質器よりも上流側に設けられていてもよい。【００１７】
また、第７の本発明に係る水素生成装置では、大気開放された水タンクを備え、前記連通路は、前記水タンクと連通するように構成されていてもよい。【００１８】
また、第８の本発明に係る水素生成装置では、前記原料ガス供給路に設けられ、前記原料ガスに含まれる臭気成分を除去する脱臭器を備え、前記第１弁は、前記原料ガス供給路の前記脱臭器よりも下流側に設けられていてもよい。【００１９】
また、第９の本発明に係る水素生成装置では、前記改質器から排出された可燃性のガスを燃焼し、大気にその燃焼排ガスを排出するように構成された燃焼器と、前記燃焼器に燃焼用の空気を供給する空気供給器と、を備え、前記連通路は、前記燃焼器から排出される燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス経路を含むように、または燃焼排ガス経路と連通するように構成され、前記制御器は、前記第１弁の開放に先行して前記第２弁の開放しているときに、前記空気供給器を動作させてもよい。【００２０】
また、第１０の本発明に係る水素生成装置では、前記制御器は、前記第２弁の開放に先行して前記空気供給器を動作させてもよい。【００２１】
また、第１１の本発明に係る水素生成装置では、前記燃焼器に設けられた、着火器を備え、前記制御器は、前記水素生成装置のパージ処理又は起動処理を行う場合、前記空気供給器からの空気供給後、前記第１弁を開放するとともに前記着火器を動作させてもよい。【００２２】
さらに、第１２の本発明に係る水素生成装置では、前記制御器は、前記水素生成装置内の経路を大気圧に対して正圧にする補圧処理において、前記空気供給器からの空気供給後、前記第２弁を閉じるとともに前記第１弁を開放してもよい。【００２３】
また、第１３の本発明に係る燃料電池システムは、前記水素生成装置と、前記水素生成装置より供給される水素含有ガス及び酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、を備える。【００２４】
また、第１４の本発明に係る燃料電池システムでは、燃焼器と、空気供給器と、を備え、前記燃焼器は、前記燃料電池のアノードより排出されたオフガスと前記空気供給器から供給された空気を燃焼するよう構成されており、前記連通路は、前記燃焼器から排出される燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス経路を含むように、または燃焼排ガス経路と連通するように構成され、前記制御器は、前記第２弁を開放する際に、前記空気供給器の操作量を前記燃料電池の最大電力発電時の操作量よりも大きくしてもよい。【００２５】
さらに、第１５の本発明に係る燃料電池システムでは、前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給器と、前記燃料電池より排出された酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス排出路と、を備え、前記連通路は、前記酸化剤ガス排出路を含むように、または前記酸化剤ガス排出路と連通するように構成され、前記制御器は、前記第１弁の開放に先行して前記第２弁を開放しているときに、前記酸化剤ガス供給器を動作させてもよい。【００２６】
また、第１６の本発明に係る水素生成装置の運転方法は、前記水素生成装置の停止時に、原料ガス供給器が改質器に原料ガス供給路を介して原料ガスの供給を停止するステップ（Ａ）と、水供給器が蒸発器に水の供給を停止するステップ（Ｂ）と、第１弁が前記原料ガス供給路を閉止するステップ（Ｃ）と、第２弁が前記改質器と大気とを連通させる連通路を閉止するステップ（Ｄ）と、を実行し、前記ステップ（Ａ）〜ステップ（Ｄ）を行った後、前記原料ガス供給器が前記改質器に原料ガスの供給を再開する際に、前記第１弁の開放に先行して前記第２弁を開放するステップ（Ｅ）と、を備える。【００２７】
また、第１７の本発明に係る水素生成装置の運転方法は、前記ステップ（Ｅ）は、少なくとも前記改質器内のガスを前記原料ガスでパージするパージ処理を実行する際に、前記第１弁の開放に先行して前記第２弁を開放するステップであってもよい。【００２８】
また、第１８の本発明に係る水素生成装置の運転方法では、前記ステップ（Ｅ）は、前記水素生成装置内の経路を大気圧に対して正圧にする補圧処理を実行する際に、前記第１弁の開放に先行して前記第２弁を開放するステップであってもよい。【００２９】
また、第１９の本発明に係る水素生成装置の運転方法では、前記水素生成装置は、前記改質器から排出された可燃性のガスを燃焼し、大気にその燃焼排ガスを排出するように構成された燃焼器を備え、前記連通路は、前記燃焼器と連通するよう構成されていてもよい。【００３０】
また、第２０の本発明に係る水素生成装置の運転方法では、前記ステップ（Ｅ）は、前記水素生成装置の起動時において前記燃焼器の燃焼を開始する際に、前記第１弁の開放に先行して前記第２弁を開放するステップであってもよい。【００３１】
また、第２１の本発明に係る水素生成装置の運転方法では、前記水素生成装置は、前記原料ガス供給路に設けられ、前記原料ガスに含まれる臭気成分を除去する脱臭器を備え、前記第１弁は、前記原料ガス供給路の前記脱臭器よりも下流側に設けられていてもよい。【００３２】
さらに、第２２の本発明に係る水素生成装置の運転方法では、前記水素生成装置は、前記改質器から排出された可燃性のガスを燃焼し、大気にその燃焼排ガスを排出するように構成された燃焼器と、前記燃焼器に燃焼用の空気を供給する空気供給器と、を備え、前記連通路は、前記燃焼器から排出される燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス経路を含むように、または前記燃焼排ガス経路と連通するように構成され、前記第１弁の開放に先行して前記第２弁の開放しているときに、前記空気供給器が動作するステップ（Ｆ）を備えてもよい。【００３３】
また、第２３の本発明に係る燃料電池システムの運転方法は、その内部空間において原料ガス及び水蒸気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、前記改質器に供給される原料ガスが流れる原料ガス供給路と、前記原料ガス供給路に設けられ、前記改質器に前記原料ガスを供給するための原料ガス供給器と、前記原料ガス供給路を開閉する第１弁と、前記改質器に供給される水蒸気を生成する蒸発器と、前記蒸発器に水を供給する水供給器と、前記改質器と大気とを連通させるための連通路と、前記連通路を開閉する第２弁と、を有する水素生成装置と、燃料電池と、を備える、燃料電池システムの運転方法であって、前記燃料電池システムの停止時に、原料ガス供給器が改質器に原料ガス供給路を介して原料ガスの供給を停止するステップ（Ａ）と、水供給器が蒸発器に水の供給を停止するステップ（Ｂ）と、第１弁が前記原料ガス供給路を閉止するステップ（Ｃ）と、第２弁が、燃料電池より排出された酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス排出路を介して前記改質器と大気とを連通させる連通路を閉止するステップ（Ｄ）と、を実行し、前記ステップ（Ａ）〜ステップ（Ｄ）を行った後、前記原料ガス供給器が前記改質器に原料ガスの供給を再開する際に、前記第１弁の開放に先行して前記第２弁を開放するステップ（Ｅ）と、を備える。【００３４】
さらに、第２４の本発明に係る燃料電池システムの運転方法では、前記ステップ（Ｅ）は、前記第１弁の開放に先行して前記第２弁を開放するとともに、前記燃料電池に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給器が作動してもよい。【００３５】
本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明に係る水素生成装置、それを備える燃料電池システム、水素生成装置の運転方法、及び燃料電池システムの運転方法によれば、原料ガス及び水の供給を停止し、水素生成水素生成装置に原料ガスの供給を再開する際に、水素生成装置から水蒸気や液水が逆流して、原料ガス供給路が閉塞する可能性が低減される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【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、本実施の形態１に係る水素生成装置の運転停止時に実行される動作のタイムチャートである。
【図３】図３は、本実施の形態１に係る水素生成装置の運転停止時に実行される動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、本実施の形態２に係る水素生成装置の運転停止時に実行される動作のタイムチャートである。
【図５】図５は、本実施の形態２に係る水素生成装置の運転停止時に実行される動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本実施の形態３に係る水素生成装置の起動時に実行される動作のタイムチャートである。
【図７】図７は、本実施の形態３に係る水素生成装置の起動時に実行される動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の実施の形態４に係る水素生成装置の概略構成を示す模式図である。
【図９】図９は、本実施の形態４に係る水素生成装置の変形例における水素生成装置の概略構成を示す模式図である。
【図１０】図１０は、本実施の形態４に係る水素生成装置の変形例における水素生成装置の概略構成を示す模式図である。
【図１１】図１１は、本実施の形態４に係る水素生成装置１００の変形例７における水素生成装置の概略構成を示す模式図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態５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１３】図１３は、本実施の形態５の変形例２の燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、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。また、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素のみを抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。
【００３９】
本発明の実施の形態に係る水素生成装置は、その内部空間において原料ガス及び水蒸気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、改質器に供給される原料ガスが流れる原料ガス供給路と、原料ガス供給路に設けられ、改質器に原料ガスを供給するための原料ガス供給器と、原料ガス供給路を開閉する第１弁と、改質器に供給される水蒸気を生成する蒸発器と、蒸発器に水を供給する水供給器と、改質器と大気とを連通させる連通路と、連通路を開閉する第２弁と、制御器と、を備える。
【００４０】
そして、制御器は、停止時に、原料ガス供給器及び水供給器を停止するとともに第１弁及び第２弁を閉鎖した後、原料ガス供給器から改質器への原料ガスの供給を再開する際に、第１弁の開放に先行して第２弁を開放するように制御する。
【００４１】
ここで、「原料ガス」は、当該「原料ガス」と水蒸気とを用いて改質反応により水素含有ガスを生成できるものであればよい。「原料ガス」として、例えば、エタン、プロパンなどの炭化水素を含むガス、気体のアルコールを含むガス等に例示されるような少なくとも炭素及び水素を構成元素とする有機化合物を含むガスを使用することができるが、これらには限定されない。
【００４２】
「原料ガス供給器」は、流量を調整しながら原料ガスを供給することができればどのような態様であってもよく、例えば、流量調整弁単体やブースターポンプ単体で構成されていてもよく、また、ブースターポンプと流量調整弁との組合せで構成されていてもよいが、これらには限定されない。
【００４３】
「原料ガス供給路を開閉する第１弁」とは、その開閉動作によって、原料ガス供給路における原料ガスの通流の許可及び阻止をそれぞれ行うように構成された弁をいう。第１弁として、例えば、電磁弁等の開閉弁を用いることができる。
【００４４】
「水供給器」は、蒸発器に水の流量を調整して供給することができればどのような態様であってもよく、例えば、流量調整弁単体やポンプ単体で構成されていてもよく、また、ポンプと流量調整弁との組合せで構成されていてもよいが、これらに限定されない。
【００４５】
「連通路」は、改質器と大気とを連通するための経路であり、改質器から大気に至るまでの経路の少なくとも一部として定義される。具体的には、後述する図１に示す燃料ガス供給路２４、バイパス経路２５、燃焼器４及び燃焼排ガス経路２７と通じる経路、図８及び図９に示す圧抜き経路２８等が挙げられる。また、「連通路」を構成する各経路の途中には、機器（例えば、燃焼器４等）が設けられていてもよい。換言すると、「連通路」は改質器と大気とを直接又は間接に接続するものであればよい。
【００４６】
「連通路を開閉する第２弁」とは、その開閉動作によって、連通路における水素含有ガス、水蒸気等のガスの通流を許可及び阻止をそれぞれ行うように構成された弁をいう。第２弁として、例えば、電磁弁等の開閉弁を用いることができる。
【００４７】
「制御器」は、上述の態様で原料ガス供給器、水供給器、第１弁及び第２弁を制御できるものであればよい。「制御器」は、例えば、マイクロプロセッサ、論理回路等で構成することができるが、これらに限定されない。「制御器」は、単独の制御器だけでなく、複数の制御器が協働して水素生成装置の制御を実行する制御器群をも意味する。このため、「制御器」は、単独の制御器から構成される必要はなく、複数の制御器が分散配置され、それらが協働して水素生成装置を制御するように構成されていてもよい。
【００４８】
「第１弁の開放に先行して第２弁を開放する」とは、制御器が、弁の開放動作指令を第１弁に出力する前に、第２弁に弁の開放動作指令を出力することをいう。換言すると、第１弁の開放に先行して第２弁を開放するとは、第１弁の開放動作が、第２弁の開放動作後に行われることをいう。
【００４９】
また、水素生成装置の圧抜きとは、水素生成装置の内圧が大気圧よりも高い場合に、その圧力を大気に開放して内圧を低下させることをいう。
【００５０】
以上の構成によれば、原料ガスの供給を再開する際に、水素生成装置内の圧力が原料ガスの供給圧よりも高い場合であっても、事前に内圧が大気に開放されるため、水素生成装置から水蒸気や液水が逆流して、原料ガス供給路が閉塞する可能性が低減される。
【００５１】
以下、本発明の実施の形態を具体的に例示する。
【００５２】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１は、連通路が、改質器より排出されたガスが通流する経路である形態を例示し、かつ水素生成装置の停止時の動作の一例を示すものである。
【００５３】
本実施の形態１に係る水素生成装置は、改質器から排出された可燃性のガスを燃焼し、大気にその燃焼排ガスを排出するように構成された燃焼器を備え、連通路は、燃焼器と連通するよう構成されている。燃焼器は、通常、燃焼器で生じた燃焼排ガスを水素生成装置の外部に排出する燃焼排ガス経路を通じて大気と連通するよう構成されている。
【００５４】
これにより、水素生成装置内の内圧が大気圧よりも高い場合、第２弁を開放することで水素生成装置内のガスが放出され、水素生成装置の内圧が低減される。
【００５５】
また、本実施の形態１に係る水素生成装置は、燃焼器に燃焼用の空気を供給する空気供給器を備え、制御器は、第１弁の開放に先行して第２弁の開放しているときに、空気供給器を動作させるように構成されていてもよい。
【００５６】
これにより、第２弁を開放して、水素生成装置の内圧が圧抜きされた場合に、燃焼器に流入したガスに可燃性ガスを含まれていても、空気供給器から供給された空気により希釈して、水素生成装置の外部に排出される。
【００５７】
また、上記制御を行う場合において、制御器は、第２弁の開放に先行して空気供給器を動作させるように構成されているのが好ましい。
【００５８】
これにより、第２弁を開放した直後に、水素生成装置から燃焼器に可燃性ガスを含むガスが流入しても予め空気供給器から供給された空気により可燃性ガスが希釈され、水素生成装置の外部に排出される。
【００５９】
また、本実施の形態１に係る水素生成装置では、制御器は、少なくとも改質器内のガスを原料ガスでパージするパージ処理を実行する際に、第１弁の開放に先行して第２弁を開放するように構成されていてもよい。
【００６０】
これにより、パージ処理のために水素生成装置への原料ガスの供給を再開する前に、水素生成装置の圧抜きが行われ、水素生成装置から水蒸気や液水が逆流して、原料ガス供給路が閉塞する可能性が低減される。
【００６１】
また、本実施の形態１に係る水素生成装置では、制御器は、水素生成装置のパージ処理を行う場合、空気供給器からの空気供給後、第１弁を開放するとともに着火器を動作させるように構成されていてもよい。
【００６２】
なお、上記「第１弁を開放するとともに着火器を動作させる」とは、第１弁の開放と着火器の動作開始とが同時である形態だけでなく、そのいずれかのタイミングが相前後する形態も含む。
【００６３】
［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。
【００６４】
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が、これらに限定されない。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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、水の流れを制御するための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。
【００６８】
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（メタンを主成分とする都市ガスが例示されるが、これに限定されない）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。第１弁４１は「第１弁」の一例である。なお、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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。燃料ガス供給路２４は、後述するように「連通路」の一部を構成する。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。
【００７１】
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。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とが「連通路」を構成する。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「第２弁」の一例である。また、バイパス経路２５の第２弁４２より下流側には、第１回収水タンク７が設けられている。第１回収水タンク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、第１回収水タンク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。
【００７２】
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。
【００７３】
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を通流して水素生成装置１００外（大気中）に排出される。
【００７４】
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、マイクロプロセッサによって構成されているが、これに限定されず、水素生成装置１００に関する各種の制御を行うように構成されている（プログラムされている）。
【００７５】
［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の停止時の動作の一例について図１乃至図３を参照しながら説明する。本例においては、後述の通り、少なくとも改質器内のガスをパージするパージ処理（パージ動作）が実行される。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。また、以下の動作は、「パージ処理」において「第１弁の開放に先行して第２弁を開放する」一例を示すものである。
【００７６】
図２は、本実施の形態１に係る水素生成装置１００の運転停止時に実行される動作のタイムチャートである。図３は、本実施の形態１に係る水素生成装置１００の運転停止時に実行される動作の一例を示すフローチャートである。
【００７７】
まず、水素生成装置１００は、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、使用者から運転停止要求が入力された場合に、停止指令を出力する。
【００７８】
すると、図２及び図３に示すように、水素生成装置１００の水素含有ガスの生成運転を停止するために、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Ｓ１）、また、第１弁４１乃至第４弁４４を閉止する（ステップＳ２）。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４１乃至第４弁４４の閉止により少なくとも水素生成装置本体９内の改質器１と連通する経路が大気と遮断され、封止される（水素生成装置１００の封止動作）。その後、所定の停止動作を実行した後、停止処理が完了し、水素生成装置１００の次の起動を待機する待機状態に移行する。
【００７９】
ここで、上記停止処理とは、制御器が停止信号を出力してから、水素生成装置がその停止処理を完了するまでの動作をいう。また、水素生成装置の停止処理の完了後は、制御器は動作していて、起動要求が発生した場合には、制御器により起動指令が出力され、速やかに起動処理を開始可能な待機状態に移行する。なお、上記起動要求とは、リモコン等の操作器により運転開始の要求が入力された場合や、水素利用機器への水素の供給が必要であると判断された場合等をさす。
【００８０】
次に、制御器１０は、改質器１が自然放冷されている間に、温度検知器５１から改質器１の温度を検知し、検知した温度が温度閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ３）。ここで、上記温度閾値は、後述するパージ処理時に燃焼器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。
【００８１】
制御器１０は、温度検知器５１が検知した温度が温度閾値以下になると（ステップＳ３でＹｅｓ）、空気供給器８の作動を開始する（ステップＳ４）。このとき、制御器１０は、図２に示すように、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。ついで、制御器１０は、第２弁４２を開放する（ステップＳ５）。
【００８２】
これにより、第２弁４２を開放前の水素生成装置１００内の内圧が大気圧より高い場合は、水素生成装置１００内の内圧が燃焼器４を介して大気に開放される。従って、パージ処理のため第１弁４１を開放して、原料ガスの供給を開始する際に、水素生成装置１００から水蒸気や液水が逆流して、原料ガス供給路２１が閉塞する可能性が低減される。また、第２弁４２の開放に先行して空気供給器８より燃焼器４に空気を供給しているため、第２弁４２を開放した直後に燃焼器４に可燃性ガスを含むガスが流入しても予め空気供給器８から供給された空気により希釈することができる。
【００８３】
なお、本実施の形態１においては、第２弁４２の開放に先行して空気供給器８を動作させたが、これに限定されず、第２弁４２を開放と同時、又は第２弁４２の開放後に空気供給器８を動作させてもよい。このような制御は、第２弁４２の開放に先行して空気供給器８を動作させる制御に比して、第２弁４２の開放直後に燃焼器４に可燃性ガスを含むガスが流入した場合における可燃性ガスの希釈レベルが低下するが、空気供給動作開始後に燃焼器４に流入したガスについては、水素生成装置１００の外部に希釈排気することができる。
【００８４】
次に、制御器１０は、第２弁４２を開放してからの経過時間を取得して、その経過時間が第１の時間閾値以上になると（ステップＳ６でＹｅｓ）、第２弁４２を閉止する（ステップＳ７）。ここで、第１の時間閾値とは、第２弁４２を開放して圧抜きを行うのに必要な時間、すなわち、水素生成装置１００内の経路の圧力が少なくとも第１弁４１よりも上流の原料ガス供給路２１内の圧力以下になるまでの時間として定義される。なお、第１の時間閾値は、水素生成装置１００の経路の圧力が少なくとも第１弁４１よりも上流の原料ガス供給路２１内の圧力以下であることを判定するための判定閾値の一例であり、例えば、封止された水素生成装置１００内の経路の圧力を直接検知して、該検知した圧力が上記原料ガス供給路２１内の圧力以下である場合に、第２弁４２を閉止する形態を採用してもよい。
【００８５】
次に、制御器１０は、第２弁４２を閉鎖してからの経過時間を取得して、その経過時間が第２の時間閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ８）。ここで、第２の時間閾値とは、第２弁４２を開放することで、燃焼器４に流入した可燃性ガスを含むガスが、第２弁４２を閉止後も残留している可能性があるため、これを空気でパージするのに必要な時間をいう。なお、第２の時間閾値は、第２弁４２を閉止後の空気供給器８からの積算空気供給量が、上記パージに必要な空気積算供給量以上であることを判定するための判定閾値の一例であり、例えば、空気供給器８からの積算空気供給量を直接検知して、該検知した供給量が上記パージに必要な空気供給量以上であるか否かを判定する形態を採用してもよい。
【００８６】
そして、制御器１０は、第２弁４２を閉鎖してからの経過時間が、第２の時間閾値以上になると（ステップＳ８でＹｅｓ）、着火器３の動作を開始して（ステップＳ９）、空気供給器８の操作量を変更する（ステップＳ１０）。具体的には、制御器１０は、燃焼器４で可燃性ガスが燃焼することができる範囲の空気量になるように、空気供給器８の操作量を変更する。なお、ステップＳ９とステップＳ１０は、その順序を逆にしてもよい。
【００８７】
ついで、制御器１０は、第２弁４２を開放し（ステップＳ１１）、第２弁４２を開放した後、第１弁４１を開放し（ステップＳ１２）、原料ガス供給器５の動作を開始する（ステップＳ１３）。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）パージ処理）。なお、パージされたガスが、燃焼器４に供給される。
【００８８】
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（ステップＳ１４でＹｅｓ）、着火器３の動作を停止させる（ステップＳ１５）。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（ステップＳ１６）。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。
【００８９】
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（ステップＳ１６でＹｅｓ）、原料ガス供給器５を停止させ（ステップＳ１７）、第１弁４１及び第２弁４２を閉止させ（ステップＳ１８）、空気供給器８の動作を停止させる。
【００９０】
なお、上記実施の形態では、水素生成装置１００が待機状態において上記パージ処理を実行するよう構成されているが、停止処理における停止動作の一つとして実行される形態を採用しても構わない。ただし、この場合、停止処理をより速やかに完了するために、温度検知器５１の検知温度がパージ処理可能な上記温度閾値以下になるまで、空気供給器８の空気供給を継続的に実行する冷却動作を実行することが好ましい。
【００９１】
このように本実施の形態１に係る水素生成装置１００では、原料ガス及び水の供給を停止により水素生成装置１００の水素含有ガスの生成運転を停止し、水素生成装置１００の封止動作を実行した後、原料ガス供給器５から改質器１への原料ガスの供給を再開する際に、水素生成装置１００内の圧力が原料ガスの供給圧よりも高い場合であっても、事前に内圧が大気に開放されるため、水素生成装置１００から水蒸気や液水が逆流して、原料ガス供給路２１が閉塞する可能性が低減される。
【００９２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、水素生成装置の補圧処理の一例を示すものである。
【００９３】
水素生成装置は、実施の形態１の水素生成装置の運転停止時に水素生成装置の封止動作を実行した後、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、従来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所定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。
【００９４】
しかしながら、温度低下により上記補圧処理が必要な状態であると判断された場合であっても、水素生成装置が充分に低温化されていない場合（つまり、改質器や蒸発器が１００℃以上の場合）、水素生成装置内に残存する水が蒸発することにより、原料ガスの供給圧よりも封止された水素生成装置の内圧が高くなり、上記補圧処理を行う際に、水素生成装置内に残留する水蒸気や液水が逆流し、原料ガス供給路の閉塞を招く可能性がある。
【００９５】
このため、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、封止された水素生成装置に対して補圧処理を実行する際に、第１弁の開放に先行して第２弁を開放するように構成されている。これにより、水素生成装置１００から水蒸気や液水が逆流して、原料ガス供給路２１が閉塞する可能性が低減される。
【００９６】
また、本実施の形態２に係る水素生成装置においても、実施の形態１の水素生成装置と同様に、制御器は、上記補圧処理において、第１弁の開放に先行して第２弁の開放しているときに空気供給器を動作させる。
【００９７】
これにより、第２弁を開放後に燃焼器に流入したガス中に可燃性ガスが含まれている場合であっても、空気供給器からの空気により希釈され、水素生成装置の外部に排出される。
【００９８】
また、この場合において、制御器は、第２弁の開放に先行して、空気供給器を動作させることが好ましい。これにより、第２弁を開放した直後に燃焼器に可燃性ガスを含むガスが流入しても、予め空気供給器から供給された空気により可燃性ガスが希釈され、水素生成装置の外部に排出される。
【００９９】
［水素生成装置の動作］
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。
【０１００】
図４は、本実施の形態２に係る水素生成装置１００の運転停止時に実行される動作のタイムチャートである。図５は、本実施の形態２に係る水素生成装置１００の運転停止時に実行される動作の一例を示すフローチャートである。なお、本実施の形態２においては、停止処理完了後の待機中に補圧処理を行ってもよいが、停止処理中に補圧処理を行う形態を採用しても構わない。
【０１０１】
まず、図４及び図５に示すように、実施の形態１と同様に、水素生成装置１００の水素含有ガスの生成運転を停止するために、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Ｓ２１）、また、第１弁４１乃至第４弁４４の弁を閉止させる（ステップＳ２２）。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の封止動作が行われる。
【０１０２】
ついで、制御器１０は、温度検知器５１から改質器１の温度を検知し、取得した温度値が第１の温度閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。ここで、第１の温度閾値とは、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、原料ガス供給源（例えば、都市ガスやプロパンガスボンベ）のガス圧よりも低い所定の圧力値以下である第１の圧力閾値以下になると推定される温度をいう。
【０１０３】
そして、制御器１０は、温度検知器５１で検知した温度が第１の温度閾値以下になると（ステップＳ２３でＹｅｓ）、空気供給器８の動作を開始させ（ステップＳ２４）、第２弁４２を開放させる（ステップＳ２５）。これにより、第２弁４２を開放前の水素生成装置１００内の内圧が大気圧より高い場合は、水素生成装置１００内の内圧が燃焼器４を介して大気に開放される。従って、補圧処理のため第１弁４１を開放して、原料ガスの供給を開始する際に、水素生成装置１００から水蒸気や液水が逆流して、原料ガス供給路が閉塞する可能性が低減される。なお、本実施の形態２においては、第２弁４２の開放に先行して空気供給器８を動作させたが、これに限定されず、第２弁４２を開放と同時、又は第２弁４２の開放後に空気供給器８を動作させてもよい。
【０１０４】
次に、制御器１０は、第２弁４２を開放してからの経過時間を取得して、その経過時間が第１の時間閾値以上になると（ステップＳ２６でＹｅｓ）、第２弁４２を閉止する（ステップＳ２７）。これにより、水素生成装置１００内の経路内の圧力が原料ガス供給路２１内の圧力以下となる。
【０１０５】
そして、制御器１０は、第１弁４１を開放する（ステップＳ２８）。すると、水素生成装置１００内の経路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、水素生成装置１００内の経路に原料ガスが流入する。これにより、水素生成装置１００内の経路内の圧力が増加する。
【０１０６】
次に、制御器１０は、上記第１弁４１を開放してからの経過時間を取得して、該取得した経過時間が第３の時間閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２９）。ここで、第３の時間閾値とは、上記補圧処理により第２弁４２により閉鎖された水素生成装置１００内の圧力が、上記第１の圧力閾値よりも大きい第２の圧力閾値以上になると推定される時間閾値として設定される。例えば、上記補圧処理により水素生成装置１００の内圧が、原料ガス供給源と同等になる時間として設定される。
【０１０７】
そして、制御器１０は、補圧処理開始からの経過時間が第３の時間閾値以上になると（ステップＳ２９でＹｅｓ）、第１弁４１を閉止し、空気供給器８を停止させて（ステップＳ３０）、補圧処理を終了する。
【０１０８】
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、封止された水素生成装置１００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、水素生成装置１００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。
【０１０９】
このように、本実施の形態２に係る水素生成装置１００では、補圧処理を実行する際に、第１弁４１の開放に先行して第２弁４２を開放することで、水素生成装置１００内の圧力が原料ガスの供給圧よりも高い場合であっても、事前に内圧が大気に開放される。従って、補圧処理開始時に、水素生成装置１００から水蒸気や液水が逆流して、原料ガス供給路２１が閉塞する可能性が低減される。
【０１１０】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３は、水素生成装置の起動時の動作の一例を示すものである。
【０１１１】
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、水素生成装置の起動処理において水素生成装置（改質器）に原料ガスの供給を開始する際に、第１弁の開放に先行して第２弁を開放するように構成されている。これにより、起動処理時に水素生成装置（改質器）に原料ガスの供給を開始する前に、水素生成装置から水蒸気や液水が逆流して、原料ガス供給路が閉塞する可能性が低減される。
【０１１２】
ここで、起動処理とは、水素生成装置１００において高濃度の水素ガスを含む燃料ガスが生成され、水素利用機器にこの燃料ガスの供給を開始する直前までの処理として定義され、具体的には、燃料ガスを供給するのに好適な温度に改質器１が到達するまで、改質器１の温度を上昇させる処理（以下、昇温工程）を含んで構成される。
【０１１３】
また、本実施の形態３に係る水素生成装置では、制御器は、水素生成装置の起動処理を行う場合、空気供給器からの空気供給後、第１弁を開放するとともに着火器を動作させるように構成されていてもよい。
【０１１４】
なお、上記「第１弁を開放するとともに着火器を動作させる」とは、第１弁の開放と着火器の動作開始とが同時である形態だけでなく、そのいずれかのタイミングが相前後する形態も含む。
【０１１５】
［水素生成装置の動作］
本発明の実施の形態３に係る水素生成装置１００の起動時の動作について説明する。なお、本実施の形態３に係る水素生成装置１００の構成は、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、その詳細な説明は省略する。
【０１１６】
図６は、本実施の形態３に係る水素生成装置１００の起動時に実行される動作のタイムチャートである。図７は、本実施の形態３に係る水素生成装置１００の起動時に実行される動作の一例を示すフローチャートである。なお、本実施の形態３において、起動処理は、停止処理を完了し、待機状態に移行後に実行される。
【０１１７】
まず、図６及び図７に示すように、実施の形態１と同様に、制御器１０は、水素生成装置１００の水素含有ガスの生成運転を停止するために、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Ｓ３１）、また、第１弁４１乃至第４弁４４の弁を閉止させる（ステップＳ３２）。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の封止動作が行われる。その後、所定の停止動作を実行した後、停止処理が完了し、水素生成装置１００の次の起動を待機する待機状態に移行する。
【０１１８】
ついで、制御器１０は、例えば、使用者のリモコン操作により起動要求が入力された場合に、起動指令を出力する。すると、空気供給器８は、その動作を開始し（ステップＳ３３）、第２弁４２は、その弁を開放する（ステップＳ３４）。これにより、第２弁４２を開放前の水素生成装置１００内の内圧が大気圧より高い場合は、水素生成装置１００内の内圧が燃焼器４を介して大気に開放される。従って、起動処理のため第１弁４１を開放して、原料ガスの供給を開始する際に、水素生成装置１００から水蒸気や液水が逆流して、原料ガス供給路２１が閉塞する可能性が低減される。なお、本実施の形態３においては、第２弁４２の開放に先行して空気供給器８を動作させたが、これに限定されず、第２弁４２を開放と同時、又は第２弁４２の開放後に空気供給器８を動作させてもよい。
【０１１９】
次に、制御器１０は、第２弁４２を開放してからの経過時間を取得して、その経過時間が第１の時間閾値以上になると（ステップＳ３５でＹｅｓ）、第２弁４２を閉止する（ステップＳ３６）。ついで、制御器１０は、第２弁４２を閉鎖してからの経過時間が、第２の時間閾値以上になると（ステップＳ３７でＹｅｓ）、空気供給器８の操作量を変更し（ステップＳ３８）、着火器３の動作を開始する（ステップＳ３９）。なお、ステップＳ３８とステップＳ３９は、順序を逆にして行ってもよい。
【０１２０】
次に、制御器１０は、第２弁４２を開放し（ステップＳ４０）、第２弁４２を開放した後に、第１弁４１を開放し（ステップＳ４１）、原料ガス供給器５の動作を開始する（ステップＳ４２）。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、そして、水素生成装置１００内を通過した原料ガスを含むガスが、燃焼器４に供給される。
【０１２１】
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（ステップＳ４３でＹｅｓ）、着火器３の動作を停止させ（ステップＳ４４）、改質器１等の水素生成装置１００を構成する各機器が昇温され、起動処理を終了する。
【０１２２】
このように、本実施の形態３に係る水素生成装置１００では、水素生成装置１００の起動処理において、水素生成装置への原料ガスの供給を開始する際に、第１弁４１の開放に先行して第２弁４２を開放することで、水素生成装置１００内の圧力が原料ガスの供給圧よりも高い場合であっても、事前に内圧が大気に開放されるため、水素生成装置１００から水蒸気や液水が逆流して、原料ガス供給路２１が閉塞する可能性が低減される。
【０１２３】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４は、連通路及び第２弁が、改質器よりも上流側の流体経路に設けられた形態を例示したものである。
【０１２４】
本発明の実施の形態４に係る水素生成装置は、第１弁よりも上流の原料ガス供給路に設けられ、原料ガスに含まれる臭気成分を除去する脱臭器を備えている。このような水素生成装置において、水素生成装置への原料ガスの供給を再開する際に、事前の圧抜き処理を実行することにより、水素生成装置内の水蒸気が脱臭器へ流入することが抑制される。その結果、脱臭剤への水蒸気の吸着等による脱臭器の劣化等を抑制することが可能となる。
【０１２５】
また、本実施の形態４に係る水素生成装置では、大気開放された水タンクを備え、連通路は、水タンクと連通するように構成されていてもよい。
【０１２６】
［水素生成装置の構成］
次に、本発明の実施の形態４に係る水素生成装置の構成について説明する。
【０１２７】
図８は、本発明の実施の形態４に係る水素生成装置の概略構成を示す模式図である。
【０１２８】
図８に示すように、本発明の実施の形態４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。
【０１２９】
本実施の形態４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。
【０１３０】
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、第２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及び阻止をそれぞれ行う第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。
【０１３１】
第２回収水タンク（水タンク）１２は、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、第２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。また、第２回収水タンク１２には、該第２回収水タンク１２内の回収水のうち所定の水位を超える水を水素生成装置１００外に排出するためのオーバーフロー管である回収水排出経路３４が接続されている。回収水排出経路３４の下流端は、大気に開放されており、第２回収水タンク１２は、回収水排出経路３４を介して大気開放されている。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。また、本実施の形態４においては、第２回収水タンク１２は、回収水排出経路３４を介して大気開放される形態を採用したが、これに限定されず、燃焼排ガス経路２７により大気開放される形態を採用してもよい。
【０１３２】
そして、このように構成された本実施の形態４に係る水素生成装置１００では、制御器１０は、起動処理、ＦＰパージ処理、補圧処理の少なくともいずれか一つの処理において、上記実施の形態１乃至３と同様に事前の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。このため、本実施の形態４においては、「連通路」は、圧抜き経路２８で構成される。
【０１３３】
このように構成された本実施の形態４に係る水素生成装置１００であっても、起動処理、ＦＰパージ処理、及び補圧処理の少なくともいずれか一つの処理において、制御器１０が第２弁４２Ａを作動させ事前の圧抜き処理を行うことにより、実施の形態１乃至３に係る水素生成装置１００と同様の作用効果を奏する。なお、本実施の形態４の水素生成装置１００では、圧抜き処理において、第２弁４２Ａを作動することにより、圧抜き経路２８を通流するガス中に含まれる原料等の可燃性ガスは、第２回収水タンク１２に供給される。しかしながら、空気供給器８より供給された空気が、燃焼空気供給路２６、燃焼器４、及び燃焼排ガス経路２７を通流して第２回収水タンク１２に供給されるため、第２回収水タンク１２に供給された原料等の可燃性ガスは、実施の形態１乃至３の水素生成装置１００と同様に空気により希釈され、水素生成装置１００の外部に排出される。
【０１３４】
なお、本実施の形態４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。また、第１弁４１よりも上流に脱臭器１１を設ける点以外は、実施の形態１乃至３と同様に構成し、制御器１０は、第２弁４２を作動させることで事前に水素生成装置１００内の圧抜きを実行する形態を採用してもよい。
【０１３５】
［変形例１〜６］
次に、本実施の形態４に係る水素生成装置１００の変形例について、図９及び図１０を参照しながら説明する。本変形例は、連通路及び第２弁が改質器の上流側の流体流路に設けられた他の態様の一例を示すものである。
【０１３６】
図９及び図１０は、本実施の形態４に係る水素生成装置１００の変形例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９（Ａ）は、変形例１の水素生成装置１００を示し、図９（Ｂ）は、変形例２の水素生成装置１００を示し、図９（Ｃ）は、変形例３の水素生成装置１００を示す。また、図１０（Ａ）は、変形例４の水素生成装置１００を示し、図１０（Ｂ）は、変形例５の水素生成装置１００を示し、図９（Ｃ）は、変形例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。
【０１３７】
図９及び図１０に示すように、本変形例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。
【０１３８】
具体的には、図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、本変形例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。このように、変形例１〜３の水素生成装置１００では、第２弁４２Ａが改質器１の上流側に設けられている。ここで、改質器１の上流側とは、水素生成装置１００の水素含有ガスの生成動作時において、改質器１に供給される原料ガスや水蒸気の流れ方向における上流側をいう。
【０１３９】
又、図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、本変形例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。また、変形例４〜６の水素生成装置１００においても、第２弁４２Ａが改質器１の上流側に設けられている。
【０１４０】
このように構成された本変形例１〜６の水素生成装置１００においても、実施の形態４に係る水素生成装置１００と同様の作用効果を奏する。
【０１４１】
［変形例７］
図１１は、本実施の形態４に係る水素生成装置１００の変形例７における水素生成装置の概略構成を示す模式図である。
【０１４２】
図１１に示すように、変形例７の水素生成装置１００では、圧抜き経路２８の下流端が、第２回収水タンク１２ではなく、第１回収水タンク７に接続されている。このように構成された本変形例７の水素生成装置１００であっても、実施の形態４に係る水素生成装置１００と同様の作用効果を奏する。
【０１４３】
なお、本変形例７の水素生成装置１００では、圧抜き処理において、第２弁４２Ａを作動することにより、圧抜き経路２８を通流するガス中に含まれる原料等の可燃性ガスは、第１回収水タンク７に供給されて、燃焼器４に供給される。このため、実施の形態１乃至３の水素生成装置１００と同様に、空気供給器８から燃焼空気供給路２６を介して供給された空気により希釈され、水素生成装置１００の外部に排出される。
【０１４４】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５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。
【０１４５】
本発明の実施の形態５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。
【０１４６】
さらに、このように構成された本実施の形態５の燃料電池システムにおいても、起動処理、ＦＰパージ処理、及び補圧処理の少なくともいずれか一つの処理において、実施の形態１乃至３の事前の圧抜き動作を実行するよう構成されている。
【０１４７】
これにより、第２弁４２を開放前の水素生成装置１００内の内圧が大気圧より高い場合は、水素生成装置１００内の内圧が燃焼器４を介して大気に開放される。従って、第１弁４１を開放して、原料ガスの供給を開始する際に、水素生成装置１００から水蒸気や液水が逆流して、原料ガス供給路２１が閉塞する可能性が低減される。
【０１４８】
また、本実施の形態５に係る燃料電池システムでは、燃焼器は、燃料電池のアノードより排出されたオフガスを燃焼するよう構成されており、制御器は、第２弁を開放して水素生成装置の圧抜きをする際に、空気供給器の操作量を燃料電池の最大電力発電時よりも大きくするように構成されていてもよい。
【０１４９】
これにより、第２弁を開放することで圧抜きされた可燃性ガスを含むガスを空気供給器から供給された空気により可燃性ガス濃度がより低くなるよう希釈して、燃料電池システムの外部に排出される。
【０１５０】
［燃料電池システムの構成］
次に、本実施の形態５に係る燃料電池システム２００の構成について、図１２を参照しながら説明する。図１２は、本発明の実施の形態５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。
【０１５１】
図１２に示すように、本実施の形態５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、酸化剤ガス供給器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。
【０１５２】
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、燃料ガス排出路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、酸化剤ガス供給路３０を介して酸化剤ガス供給器１３が接続されていて、その下流端は、酸化剤ガス排出路３１が接続されている。
【０１５３】
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１０３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１０２で使用されなかった余剰の燃料ガス（アノード１０２より排出されたオフ燃料ガス）は、燃料ガス排出路２９から燃焼器４に供給され、カソード１０３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。そして、燃焼器４では、燃料電池１０１のアノード１０２より排出されたオフ燃料ガスと空気供給器８から供給された空気を燃焼するよう構成されている。
【０１５４】
また、バイパス経路２５は、燃料ガス供給路２４より分岐し、燃料ガス排出路２９と合流し、合流後は燃焼排出路２９と共通化され、燃焼器４と接続されている。また、燃料ガス排出路２９の途中には、第１回収水タンク７が設けられている。
【０１５５】
さらに、燃料ガス供給路２４には、第４弁４４Ａが設けられていて、燃料ガス排出路２９には、第４弁４４Ｂが設けられている。
【０１５６】
そして、本実施の形態５においては、「連通路」は、燃料ガス供給路２４のバイパス経路２５への分岐部よりも上流側の経路、バイパス経路２５、バイパス経路２５との合流部よりも下流の燃料ガス排出路２９、燃焼器４、及び燃焼排ガス経路２７で構成される。
【０１５７】
さらに、制御器１０は、本実施の形態５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、起動処理、ＦＰパージ処理、及び補圧処理の少なくともいずれか一つの処理において、実施の形態１乃至３の事前の圧抜き動作を実行するよう構成されている。この場合、制御器１０は、水素生成装置１００内の経路の圧抜きを行う際の空気供給器８の操作量を燃料電池１０１の最大電力発電時の操作量よりも大きくするように構成されている。具体的には、ＦＰパージ処理を行う前の圧抜き動作における空気供給動作（例えば、図３のステップＳ４）や、起動処理において水素生成装置１００に原料ガスの供給を開始する前の圧抜き動作における空気供給動作（例えば、図７のステップＳ３４）における空気供給器８の操作量は、燃料電池１０１の最大電力発電時の操作量よりも大きくする。
【０１５８】
このため、本実施の形態５に係る燃料電池システム２００は、実施の形態１乃至３に係る水素生成装置１００と同様の作用効果を奏する。
【０１５９】
なお、本実施の形態５においては、実施の形態１乃至３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、実施の形態４に係る水素生成装置１００やその変形例１乃至７の水素生成装置１００のいずれかを備え、原料ガスの供給を再開する際に、これらの水素生成装置１００と同様の事前の圧抜き動作を実行する形態を採用しても構わない。
【０１６０】
［変形例１］
次に、本実施の形態５に係る燃料電池システム２００の変形例１について説明する。
【０１６１】
本実施の形態５の変形例１の燃料電池システム２００では、実施の形態５に係る燃料電池システム２００と基本的構成は同じであるが、「連通路」が、燃料ガス供給路２４、燃料ガス流路３２、及び燃料ガス排出路２９、燃焼器４及び燃焼排ガス流路２７で構成され、「第２弁」が、第４弁４４Ａ及び４４Ｂのうち起動処理、ＦＰパージ処理、及び補圧処理のそれぞれが実行される前に閉止している弁で構成される点が異なる。すなわち、本変形例１の燃料電池システム２００では、制御器１０が、起動処理、ＦＰパージ処理、及び補圧処理の少なくともいずれか一つの処理において、実施の形態１乃至３の事前の圧抜き動作を実行する際に第４弁４４Ａ及び４４Ｂのうち閉止されている弁を「第２弁」として開放する。
【０１６２】
具体的には、例えば、図３に示す起動処理を行う前に圧抜き動作を実行する場合に、制御器１０は、ステップＳ２で第４弁４４Ａ及び４４Ｂの少なくともいずれか一方が閉止され、ステップＳ５では、第４弁４４Ａ及び第４弁４４ＢのうちステップＳ２で閉止された弁を「第２弁」として開放し、開放後の経過時間を取得して、その経過時間が第１の時間閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ６）また、制御器１０は、ステップＳ７では、ステップＳ５で「第２弁」として開放した第４弁４４Ａ及び第４弁４４Ｂの少なくともいずれか一方を閉止する。そして、制御器１０は、第４弁４４Ａ及び第４弁４４ＢのうちステップＳ２で閉止された弁を「第２弁」として、ステップＳ８以下の各ステップの処理を行う。また、制御器１０は、ＦＰパージ処理及び補圧処理を行う前に圧抜き動作（図５及び図７）を実行する場合についても同様に、第４弁４４Ａ及び第４弁４４Ｂのうちこれらの処理を実行前に閉止されている弁を「第２弁」として各プログラムを実行する。
【０１６３】
このように構成された本変形例１の燃料電池システム２００であっても、実施の形態５に係る燃料電池システム２００と同様の作用効果を奏する。なお、本変形例１の燃料電池システム２００では、バイパス経路２５及び第２弁４２を設ける形態としたが、これに限定されず、バイパス経路２５及び第２弁４２を設けない形態としてもよい。また、起動処理、ＦＰパージ処理、及び補圧処理のそれぞれが実行される前には、燃料電池１０１の燃料ガス流路３２への大気の拡散流入を抑制するため、少なくとも第４弁４４Ｂを閉止している形態、すなわち、少なくとも第４弁４４Ｂが「第２弁」として構成される形態が好ましく、この場合、第４弁４４Ａを設けない形態であってもよい。
［変形例２］
図１３は、本実施の形態５の変形例２の燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
【０１６４】
図１３に示すように、本変形例２の燃料電池システム２００では、酸化剤ガス排出路３１の途中に、第３回収水タンク３５が設けられている。第３回収水タンク３５は、大気開放されるよう構成されており、本実施の形態では、酸化剤ガス排出路３１を介して大気開放されるよう構成されている。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、第３回収水タンク３５に接続されている。さらに、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及び阻止をそれぞれ行う第２弁４２Ａが設けられている。第３回収水タンク３５は、酸化剤ガス排出路３１を通流するカソード１０３で使用されなかった余剰の酸化剤ガスに含まれる水蒸気が液化した水を回収するように構成されている。
【０１６５】
そして、本変形例では、「連通路」は、圧抜き経路２８で構成される。
【０１６６】
また、制御器１０は、制御器１０が、起動処理、ＦＰパージ処理、及び補圧処理の少なくともいずれかの一つ処理において、実施の形態１乃至３の事前の圧抜き動作を実行するよう構成されている。この場合、制御器１０は、第１弁４１の開放に先行して第２弁４２Ａを開放しているときに、酸化剤ガス供給器１３を動作させるように構成されている。
【０１６７】
これにより、第２弁４２Ａを開放することで圧抜きされた可燃性ガスを含むガスは、第３回収水タンク３５内で酸化剤ガス供給器１３から供給された空気により可燃性ガス濃度がより低くなるよう希釈され、酸化剤ガス排出路３１を通じて燃料電池システム２００の外部に排出される。
【０１６８】
このように構成された本変形例の燃料電池システム２００であっても、実施の形態５に係る燃料電池システム２００と同様の作用効果を奏する。
【０１６９】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の要旨を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。
【産業上の利用可能性】
【０１７０】
本発明の水素生成装置、それを備える燃料電池システム、水素生成装置の運転方法、及び燃料電池システムの運転方法は、原料ガス及び水の供給を停止し、水素生成水素生成装置に原料ガスの供給を再開する際に、水素生成装置から水蒸気や液水が逆流して、原料ガス供給路が閉塞する可能性が低減されるため、燃料電池の分野で有用である。
【符号の説明】
【０１７１】
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  第１回収水タンク
８  空気供給器
９  水素生成装置本体
１０  制御器
１１  脱臭器
１２  第２回収水タンク（水タンク）
１３  酸化剤ガス供給器
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  燃料ガス排出路
３０  酸化剤ガス供給路
３１  酸化剤ガス排出路
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
４４Ａ  第４弁
４４Ｂ  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】
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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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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