(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料と水蒸気とを改質反応させて水素含有ガスを生成する改質触媒を有する改質器と、
原料供給路を介して前記原料を前記改質器に供給し、前記原料の供給を遮断する機能を有する原料供給ユニットと、
水蒸気供給路を介して前記水蒸気を前記改質器に供給し、前記水蒸気の供給を遮断する機能を有する水蒸気供給ユニットと、
前記改質器の下流のガス経路を遮断する閉止器と、
停止時に、
前記原料供給ユニットから原料の供給及び前記水蒸気供給ユニットからの水蒸気の供給を遮断すると共に前記閉止器を閉止して前記改質器を封止し、
前記封止された改質器の温度低下に伴う圧力低下に対して、
前記水蒸気供給ユニットからの水蒸気供給及び前記原料供給ユニットからの原料供給を併用して補圧するように構成されている制御器と、を備える、燃料処理装置。
【請求項２】
前記制御器は、前記封止された改質器の温度低下に伴う圧力低下に対する補圧処理として、
前記水蒸気供給ユニットからの水蒸気供給と前記原料供給ユニットからの原料供給とを共に実行するように構成されている、請求項１記載の燃料処理装置。
【請求項３】
前記制御器は、前記改質器の圧力低下の度に前記補圧処理を繰り返し実行するように構成され、
前記繰り返し実行される補圧処理において、前記水蒸気供給ユニットからの水蒸気供給と前記原料供給ユニットからの原料供給とを共に実行する補圧処理だけでなく、前記水蒸気供給ユニットからの水蒸気供給のみによる補圧処理及び前記原料供給ユニットからの原料供給のみによる補圧処理の少なくともいずれか一方も実行されるように構成されている、請求項２記載の燃料処理装置。
【請求項４】
前記制御器は、前記改質器の圧力低下の度に、前記補圧処理を繰り返し実行するように構成され、
前記繰り返し実行される前記補圧処理において、前記水蒸気供給ユニットからの水蒸気供給のみによる補圧処理と前記原料供給ユニットからの原料供給のみによる補圧処理とを併用するように構成されている、請求項１記載の燃料処理装置。
【請求項５】
前記制御器は、少なくとも前記改質触媒で前記原料から炭素析出が生じる温度では、前記閉止後の前記改質器の温度低下に伴う圧力低下に対して、
前記原料供給ユニットからの原料供給及び前記水蒸気供給ユニットからの水蒸気供給を併用して補圧処理するように構成されている、請求項１記載の燃料処理装置。
【請求項６】
前記水蒸気供給ユニットからの水蒸気供給において、前記改質器に供給された水蒸気圧の一部を大気へと開放する圧抜器を備える、請求項１記載の燃料処理装置。
【請求項７】
前記改質器を加熱する燃焼器と、
前記燃焼器に燃焼用空気を供給する空気供給器と、
前記圧抜器より排出されたガスが流れ、前記燃焼器と連通する排出路と、を備え、
前記制御器は、前記水蒸気供給ユニットからの水蒸気供給において、前記空気供給器を動作させる、請求項６記載の燃料処理装置。
【請求項８】
前記原料供給路に設けられ、前記原料中の臭気成分を除去する脱臭器と、
前記脱臭器よりも下流の前記原料供給路に設けられた逆止弁と、を備える、請求項１に記載の燃焼処理装置。
【請求項９】
前記原料供給路に設けられ、前記原料中の臭気成分を除去する脱臭器と、
前記脱臭器よりも下流の前記原料供給路に設けられた電磁弁と、を備え、
前記電磁弁は、前記改質器の内圧が上昇すると、弁体が弁座に当接するよう構成されている、請求項１に記載の燃焼処理装置。
【請求項１０】
前記改質触媒が、Ｎｉ元素を触媒金属として含む、請求項１記載の燃料処理装置。
【請求項１１】
前記原料が、炭素数が２以上の炭化水素を含む、請求項１記載の燃料処理装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の燃料処理装置と、
前記燃料処理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１３】
原料と水蒸気とを改質反応させ水素含有ガスを生成する改質触媒を有する改質器と、原料供給路を介して前記原料を前記改質器に供給し、前記原料の供給を遮断する機能を有する原料供給ユニットと、水蒸気供給路を介して前記水蒸気を前記改質器に供給し、前記水蒸気の供給を遮断する機能を有する水蒸気供給ユニットと、前記改質器の下流のガス経路を遮断する閉止器と、を備える、燃料処理装置の運転方法であって、
前記原料供給ユニットから改質器への原料の供給及び水蒸気供給ユニットから前記改質器への水蒸気の供給を遮断すると共に、前記閉止器を閉止して前記改質器を封止するステップ（ａ）と、
前記ステップ（ａ）後の前記封止された改質器の温度低下に伴う圧力低下に対して、前記水蒸気供給ユニットからの水蒸気供給及び前記原料供給ユニットからの原料供給を併用して補圧するステップ（ｂ）と、を備える、燃料処理装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料と水分の改質反応から水素含有ガスを生成させる燃料処理装置、それを備える燃料電池システム、及び燃料処理装置の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池発電システムの発電時の燃料ガスには、水素含有ガスが用いられることが多い。その燃料電池発電システムには、水蒸気改質法を利用して水素含有ガスが生成する燃料処理装置が併設されるのが一般的である。
【０００３】
燃料処理装置は、水蒸気改質反応により水素含有ガスを生成する改質器と、その水蒸気改質反応に必要な熱を供給する加熱器とを有する。改質器には、白金、ルテニウム、ロジウム等の貴金属系触媒またはＮｉ系触媒などの改質触媒が用いられている。その改質器に、天然ガス、ＬＰＧ、ナフサ、ガソリン、灯油等の炭化水素系の原料やメタノール等のアルコール系の原料と水分を供給し、加熱器で水蒸気改質反応に適する温度まで改質器を加熱し、改質触媒で水蒸気改質反応させて水素含有ガスを生成させる。
【０００４】
この水蒸気改質反応では、約１０〜１５％（ドライガスベース）の一酸化炭素（以下、ＣＯと表記する）が、副成分として生成する。ＣＯは、燃料電池の電極に用いられる触媒を被毒して発電能力を低下させる。従って、燃料処理装置には、水素含有ガス中のＣＯ濃度を低減するために、変成器やＣＯ除去器が併設される。変成器は、例えば、白金、ルテニウム、ロジウム等の貴金属系触媒、Ｃｕ−Ｚｎ系触媒、またはＦｅ−Ｃｒ系触媒などが用いられ、変成反応に適する温度（変成反応温度）に制御され、ＣＯと水蒸気とを変成反応させて、水素と二酸化炭素とにする。多くの場合、改質ガス中のＣＯ濃度を約０．５％以下に低減する。ＣＯ除去器では、内部に供給される空気を用いてＣＯの酸化反応を行うことにより、改質ガス中のＣＯ濃度を、好ましくは１０ｐｐｍ以下に低減させる。触媒には、例えば、白金、ルテニウム、ロジウムといった貴金属系触媒などが用いられる。
【０００５】
一般家庭で燃料電池発電システムを使用し、エネルギー効率を高くするには、家庭の電力負荷や熱負荷にあわせて、燃料電池発電システムを起動または停止させることが望ましい。ただ、改質器は約６５０℃で運転されているので、停止時には、温度が低下して装置内部の内圧が低下する。大気圧に対して負圧にまで低下すると、装置外部から空気が混入してしまう可能性が生じる。その結果、変成触媒にＣｕ−Ｚｎ系触媒を用いる場合、空気が混入し活性が低下する可能性あるので、停止時に空気を混入させない方法が必要となる。
【０００６】
そこで、改質器の内圧が低下すると、原料を供給して内圧を保持し、空気の混入を防止する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３０７２３６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、特許文献１に開示されている水素製造システムのように、原料ガスで補圧を実行する場合、改質器内が、炭素析出が生じる温度域にあると、改質触媒上に原料より炭素が析出するおそれがある。
【０００９】
本発明は、このような課題を鑑みてなされたものであり、停止時の補圧処理において、原料からの炭素析出を従来と比較して抑制することができる、燃料処理装置、それを備える燃料電池システム、及び燃料処理装置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】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明に係る燃料処理装置は、原料と水蒸気とを改質反応させて水素含有ガスを生成する改質触媒を有する改質器と、原料供給路を介して前記原料を前記改質器に供給し、前記原料の供給を遮断する機能を有する原料供給ユニットと、水蒸気供給路を介して前記水蒸気を前記改質器に供給し、前記水蒸気の供給を遮断する機能を有する水蒸気供給ユニットと、前記改質器の下流のガス経路を遮断する閉止器と、停止時に、前記原料供給ユニットから原料の供給及び前記水蒸気供給ユニットからの水蒸気の供給を遮断すると共に前記閉止器を閉止して前記改質器を封止し、前記封止された改質器の温度低下に伴う圧力低下に対して、前記水蒸気供給ユニットからの水蒸気供給及び前記原料供給ユニットからの原料供給を併用して補圧するように構成されている制御器と、を備える。
【００１１】
また、本発明に係る燃料処理装置では、前記制御器は、前記封止された改質器の温度低下に伴う圧力低下に対する補圧処理として、前記水蒸気供給ユニットからの水蒸気供給と前記原料供給ユニットからの原料供給とを共に実行するように構成されていてもよい。
【００１２】
また、本発明に係る燃料処理装置では、前記制御器は、前記改質器の圧力低下の度に前記補圧処理を繰り返し実行するように構成され、前記繰り返し実行される補圧処理において、前記水蒸気供給ユニットからの水蒸気供給と前記原料供給ユニットからの原料供給とを共に実行する補圧処理だけでなく、前記水蒸気供給ユニットからの水蒸気供給のみによる補圧処理及び前記原料供給ユニットからの原料供給のみによる補圧処理の少なくともいずれか一方も実行されるように構成されていてもよい。
【００１３】
また、本発明に係る燃料処理装置では、前記制御器は、前記改質器の圧力低下の度に、前記補圧処理を繰り返し実行するように構成され、前記繰り返し実行される前記補圧処理において、前記水蒸気供給ユニットからの水蒸気供給のみによる補圧処理と前記原料供給ユニットからの原料供給のみによる補圧処理とを併用するように構成されていてもよい。
【００１４】
また、本発明に係る燃料処理装置では、前記制御器は、少なくとも前記改質触媒で前記原料から炭素析出が生じる温度では、前記閉止後の前記改質器の温度低下に伴う圧力低下に対して、前記原料供給ユニットからの原料供給及び前記水蒸気供給ユニットからの水蒸気供給を併用して補圧処理するように構成されていてもよい。
【００１５】
また、本発明に係る燃料処理装置では、前記水蒸気供給ユニットからの水蒸気供給において、前記改質器に供給された水蒸気圧の一部を大気へと開放する圧抜器を備えてもよい。
【００１６】
また、本発明に係る燃料処理装置は、前記改質器を加熱する燃焼器と、前記燃焼器に燃焼用空気を供給する空気供給器と、前記圧抜器より排出されたガスが流れ、前記燃焼器と連通する排出路と、を備え、前記制御器は、前記水蒸気供給ユニットからの水蒸気供給において、前記空気供給器を動作させてもよい。
【００１７】
また、本発明に係る燃料処理装置は、前記原料供給路に設けられ、前記原料中の臭気成分を除去する脱臭器と、前記脱臭器よりも下流の前記原料供給路に設けられた逆止弁と、を備えてもよい。
【００１８】
また、本発明に係る燃料処理装置は、前記原料供給路に設けられ、前記原料中の臭気成分を除去する脱臭器と、前記脱臭器よりも下流の前記原料供給路に設けられた電磁弁と、を備え、前記電磁弁は、前記改質器の内圧が上昇すると、弁体が弁座に当接するよう構成されていてもよい。
【００１９】
また、本発明に係る燃料処理装置では、前記改質触媒が、Ｎｉ元素を触媒金属として含まれていてもよい。
【００２０】
さらに、本発明に係る燃料処理装置では、前記原料が、炭素数が２以上の炭化水素を含んでいてもよい。
【００２１】
また、本発明に係る燃料電池システムは、前記燃料処理装置と、前記燃料処理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。
【００２２】
また、本発明に係る燃料処理装置の運転方法は、原料と水蒸気とを改質反応させ水素含有ガスを生成する改質触媒を有する改質器と、原料供給路を介して前記原料を前記改質器に供給し、前記原料の供給を遮断する機能を有する原料供給ユニットと、水蒸気供給路を介して前記水蒸気を前記改質器に供給し、前記水蒸気の供給を遮断する機能を有する水蒸気供給ユニットと、前記改質器の下流のガス経路を遮断する閉止器と、を備える、燃料処理装置の運転方法であって、
前記原料供給ユニットから改質器への原料の供給及び水蒸気供給ユニットから前記改質器への水蒸気の供給を遮断すると共に、前記閉止器を閉止して前記改質器を封止するステップ（ａ）と、前記ステップ（ａ）後の前記封止された改質器の温度低下に伴う圧力低下に対して、前記水蒸気供給ユニットからの水蒸気供給及び前記原料供給ユニットからの原料供給を併用して補圧するステップ（ｂ）と、を備える。
【００２３】
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、以下の好適な実施形態の詳細な説明から明らかにされる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の燃料処理装置、それを備える燃料電池システム、及び燃料処理装置の運転方法によれば、停止時の補圧処理において、改質触媒での原料の熱分解等による炭素析出が従来よりも抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料処理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に係る燃料処理装置の停止時における補圧処理を模式的に示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の実施の形態２に係る燃料処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図４】図３は、本実施の形態１に係る燃料処理装置の停止時における補圧処理を模式的に示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の実施の形態３に係る燃料処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態３に係る燃料処理装置の停止方法の工程を示す模式図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態３に係る燃料処理装置の停止方法を示すフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の実施形態４に係る燃料処理装置の停止方法の工程を示す模式図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態４に係る燃料処理装置の停止方法を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態５に係る燃料処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態５に係る燃料処理装置の停止方法を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態６に係る燃料処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図１３】図１３は、図１２に示す燃料処理装置の停止時における補圧処理を模式的に示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態７に係る燃料処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図１５】図１５は、図１４に示す燃料処理装置の停止時における補圧処理を模式的に示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、本変形例の燃料処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施の形態８に係る燃料処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図１８】図１８は、図１７に示す燃料処理装置の停止時における補圧処理を模式的に示すフローチャートである。
【図１９】図１９は、本変形例３の燃料処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図２０】図２０は、本発明の実施の形態９に係る燃料処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図２１】図２１は、本変形例４の燃料処理装置の概略構成を示す模式図である。
【図２２】図２２は、本発明の実施の形態１０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。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
（実施の形態１）
［燃料処理装置の構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料処理装置の概略構成を示す模式図である。
【００２８】
図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る燃料処理装置１００は、原料と水蒸気とを改質反応させて水素含有ガスを生成する改質触媒を有する改質器１１０と、原料供給路１１３を介して原料を改質器１１０に供給し、原料の供給を遮断する機能を有する原料供給ユニット２０１と、水蒸気供給路１１５を介して水蒸気を改質器１１０に供給し、水蒸気の供給を遮断する機能を有する水蒸気供給ユニット１１４と、改質器１１０の下流のガス経路１５２を遮断する第３閉止器（閉止器）１４１と、制御器２００と、を備えている。また、燃料処理器１１１は、改質器１１０と燃焼器１１６を有している。そして、燃料処理装置１００は燃料処理器１１１で生成された水素含有ガスをガス流路１５２を介して、水素利用機器４００に供給する。
【００２９】
そして、制御器２００は、原料供給ユニット２０１から原料の供給及び水蒸気供給ユニット１１４からの水蒸気の供給を遮断すると共に第３閉止器１４１を閉止し、閉止後の改質器１１０の温度低下に伴う圧力低下に対して、水蒸気供給ユニット１１４からの水蒸気供給及び原料供給ユニット２０１からの原料供給を併用して補圧するように構成されている。
【００３０】
ここで、原料は、当該原料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。原料として、例えば、エタン、プロパン等の炭化水素やメタノール等のアルコール系原料といった、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ものを使用することができる。なお、上記原料としては、炭素数が２以上の炭化水素を含んでいてもよい。炭素数が２以上の炭化水素としては、例えば、エタン、プロパンが挙げられる。
【００３１】
改質触媒としては、例えば、原料と水蒸気とから水素含有ガスを発生させる水蒸気改質反応を触媒する物質であって、アルミナ等の触媒担体にルテニウム（Ｒｕ）を担持させたルテニウム系触媒や同様の触媒担体にニッケル（Ｎｉ）を担持させたニッケル系触媒等を使用することができる。なお、低コスト化の観点から、改質触媒としては、ニッケル元素を含む触媒金属として含む、ニッケル系触媒を使用することが好ましい。
【００３２】
原料供給ユニット２０１は、流量を調整しながら原料を供給し、原料の供給を遮断する機能を有すれば、どの様な形態であってもよく、本実施の形態１では、原料供給器と原料の通流を遮断する閉止器を有している。なお、本実施の形態１では、原料供給ユニット２０１は、原料供給器と閉止器で構成したが、これに限定されない。
【００３３】
原料供給器は、流量を調整しながら原料を供給することができればどのような形態であってもよく、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。閉止器は、原料の通流を遮断するように構成された機器であれば、どのような形態であってもよく、例えば、電磁弁等の開閉弁を用いることができる。
【００３４】
なお、原料供給ユニット２０１は、原料の供給を遮断する機能を有すれば、上記閉止器を備えなくても構わない。例えば、原料供給器が、流量調整弁で構成されている場合、改質器１１０の内圧が大気圧に対して負圧になっても原料供給を遮断する機能を有する。このため、原料供給ユニット２０１が、上記機器で構成されている場合、閉止器を設けない形態を採用してもよい。
【００３５】
水蒸気供給ユニット１１４は、改質器１１０に水蒸気の流量を調整して供給し、遮断することができればどのような形態であってもよく、本実施の形態１では、水の流量を調整する流量調整器と、水を蒸発させる蒸発器と、水又は水蒸気の通流を遮断する閉止器から構成されている。また、流量調整器としては、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。
【００３６】
閉止器は、水又は水蒸気が通流する経路における水又は水蒸気の通流を遮断するように構成された機器であればどのような形態であってもよく、例えば、電磁弁等の開閉弁を用いることができる。
【００３７】
なお、水蒸気供給ユニット１１４は、水蒸気の供給を遮断する機能を有すれば、上記閉止器を備えなくても構わない。例えば、水蒸気供給ユニット１１４の流量調整器が、例えば、流量調整弁で構成されている場合、改質器１１０の内圧が大気圧に対して負圧になっても水供給を遮断する機能を有する。このため、水蒸気供給ユニット１１４が、上記機器で構成されている場合、閉止器を設けない構成を採用してもよい。
【００３８】
加熱器１１６は、燃料処理器１１１の改質器１１０を加熱するように構成されていて、例えば、燃焼用ガスと酸素を燃焼させる燃焼器であってもよく、また、電気ヒータ等のヒータであってもよい。
【００３９】
第３閉止器１４１は、ガス経路１５２におけるガス（例えば、改質器１１０で生成された水素含有ガスや水蒸気）の通流を遮断するように構成された機器であればどのような形態であってもよく、例えば、電磁弁等の開閉弁を用いることができる。
【００４０】
制御器２００は、上述の形態で改質器１１０、原料供給ユニット２０１、水蒸気供給ユニット１１４、及び第３閉止器１４１を制御する機器であればどのような形態であってもよく、例えば、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ等で構成することができる。なお、制御器２００は、単独の制御器で構成される形態だけでなく、複数の制御器が協働して燃料処理装置１００の制御を実行する制御器群で構成される形態であっても構わない。また、制御器２００は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ等に例示される演算処理部だけでなく、メモリ等からなる記憶部及び計時部を有していてもよい。
【００４１】
「水蒸気供給ユニット１１４からの水蒸気供給及び原料供給ユニット２０１からの原料供給を併用して補圧する」とは、燃料処理装置１００の停止時に、封止された改質器１１０を含む閉空間の温度低下に伴う圧力低下に対して、水蒸気供給ユニット１１４から改質器１１０への水蒸気供給と原料供給ユニット２０１から改質器１１０への原料供給とを併用して補圧するものであれば、その動作形態はいかなるものでも構わない。
【００４２】
例えば、第１の形態として、封止された改質器１１０を含む閉空間の内圧低下に対する補圧処理として、水蒸気供給と原料供給とを共に実行する形態が挙げられる。具体的には、この形態において、水蒸気供給ユニット１１４から改質器１１０への水蒸気供給と原料供給ユニット２０１から改質器１１０への原料供給とは同時に実行されてもよいし、それぞれの供給動作を順に実行しても構わない。なお、順に実行する場合は、原料供給の後に水蒸気供給を実行するのが好ましい。これは、例えば、水蒸気供給ユニット１１４が水を蒸発させる蒸発器を有するような場合、蒸発器に水を供給して、水蒸気に気化してから、気化した水蒸気を改質器１１０に水蒸気を供給すると、改質器１１０の内圧が過剰に上昇して、原料供給ユニット２０１からの原料供給が困難になる場合があるからである。
【００４３】
なお、上記原料供給おいてメタノール等の液体原料を用いる場合、改質器１１０内部は高温であるため、液体原料が改質器１１０内部に供給されると、液体原料は気化してガスとして供給される。また、上記第１の形態の補圧処理は、上記内圧低下に対して１回以上実行される。複数回実行する場合は、封止された改質器１１０を含む閉空間の内圧が低下する度に補圧処理が繰返し実行される。また、上記形態における、原料供給量及び水蒸気供給量の比率は、改質器１１０に使用される触媒の種類、改質器１１０を封止時の改質器１１０内の残存ガスの組成、補圧処理時の改質器１１０の温度等により改質器１１０の改質触媒に炭素析出しないように適宜設定される。
【００４４】
また、第２の形態として、封止された改質器１１０を含む閉空間の内圧低下に対する補圧処理として、原料供給ユニット２０１からの原料供給のみを実行する第１の補圧処理と水蒸気供給ユニット１１４からの水蒸気供給のみを実行する第２の補圧処理とを併用する形態が挙げられる。具体的には、封止された改質器１１０を含む閉空間の内圧が低下する度に繰返し実行される補圧処理のうち、所定のタイミングにおける封止された改質器１１０を含む閉空間の内圧低下に対しては、第１の補圧処理を実行し、他のタイミングにおける封止された改質器１１０を含む閉空間の内圧低下に対しては、第２の補圧処理を実行することを意味する。なお、繰り返し実行される補圧処理のうち、第１の補圧処理及び第２の補圧処理のそれぞれの実行比率及びその順序は、改質器１１０の改質触媒に炭素析出しないように、改質器１１０に使用される触媒の種類、改質器１１０を封止時の改質器１１０内の残存ガスの組成、補圧処理時の改質器１１０の温度等により改質器１１０の改質触媒に炭素析出しないように適宜設定される。また、燃料処理装置１００の停止時には、封止された改質器１１０内には水蒸気が存在しているため、原料供給ユニット２０１からの原料供給のみを実行しても、改質器１１０の改質触媒に炭素析出を抑制することができる。
【００４５】
なお、上記繰り返し実行される補圧処理において、上記第１の形態の補圧処理だけでなく、上記第１の補圧処理及び上記第２の補圧処理の少なくともいずれか一方も実行する第３の形態の補圧処理、または、上記繰り返し実行される補圧処理において、第２の形態の補圧処理だけでなく上記第１の形態の補圧処理も実行する第４の形態の補圧処理を実行する形態を採用しても構わない。
【００４６】
「補圧処理」とは、燃料処理装置１００の停止時に、封止された改質器１１０を含む閉空間の温度低下に伴う圧力低下を補うように上記閉空間内にガスを供給する動作をいう。なお、上記補圧処理は、必ずしも低下した圧力の全てを補うようガスを補給する必要はなく、燃料処理器１１１の耐負圧限界値を超えないよう、圧力低下分の少なくとも一部を補う量のガスを供給すれば、いかなる形態であっても構わない。より具体的には、改質器１１０を含む閉空間の内圧が燃料処理器１１１の耐負圧限界値よりも大きい第１の圧力閾値以下になった場合に、上記閉空間の内圧がこの第１の圧力閾値よりも大きい第２の圧力閾値以上になるように、改質器１１０を含む閉空間内部にガス（原料または水蒸気）が供給する。
【００４７】
［燃料処理装置の運転方法］
次に、本実施の形態１に係る燃料処理装置１００の運転方法について、図２を参照しながら説明する。なお、ここでは、燃料処理装置１００の停止時における補圧処理について説明し、本実施の形態１に係る燃料処理装置１００の水素含有ガスの生成動作については、一般的な燃料処理装置１００の水素含有ガスの生成動作と同様に行われるため、その説明は省略する。
【００４８】
図２は、本実施の形態１に係る燃料処理装置１００の停止時における補圧処理を模式的に示すフローチャートである。
【００４９】
まず、燃料処理装置１００は、水素含有ガスの生成動作中であるとする。制御器２００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。
【００５０】
すると、図２に示すように、燃料処理装置１００の水素含有ガスの生成動作を停止する際に、原料供給ユニット２０１及び水蒸気供給ユニット１１４は、原料の供給及び水蒸気の供給を遮断し（ステップＳ１０１）、また、第３閉止器１４１を閉止する（ステップＳ１０２）。これにより、少なくとも改質器１１０を含む閉空間が形成され、改質器１１０は封止される（ステップ（ａ）：改質器１１０の封止動作）。
【００５１】
次に、制御器２００は、改質器１１０内の圧力値Ｐを検出し（ステップＳ１０３）、ステップＳ１０３で検出した改質器１１０内の圧力値Ｐが所定の圧力値Ｐ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここで、所定の圧力値Ｐ１は、燃料処理器１１１の耐負圧限界値よりも大きい圧力値（第１の圧力閾値）をいい、例えば、大気圧であってもよく、大気圧に対して−１ｋＰａであってもよい。なお、本実施の形態１においては、改質器１１０内の圧力値Ｐを図示されない圧力検知器により直接的に検出するように構成したが、これに限定されず、改質器１１０内の圧力を間接的に検出する検出器の値を用いるように構成してもよい。この場合、例えば、改質器１１０内の温度を検出して、この検出値に基づき改質器１１０の内圧低下を判断するよう構成してもよく、また、改質器１１０の封止動作後や補圧処理実行後の経過時間を検出し、この検出値に基づき改質器１１０の内圧低下を判断するよう構成してもよい。
【００５２】
制御器２００は、改質器１１０内の圧力値Ｐが所定の圧力値Ｐ１よりも大きい場合（ステップＳ１０４でＮｏ）には、ステップＳ１０５に戻り、圧力値Ｐが所定の圧力値Ｐ１以下となると（ステップＳ１０４でＹｅｓ）、水蒸気供給及び原料供給を併用して補圧を行う（ステップＳ１０７：ステップ（ｂ））。具体的には、水蒸気供給により補圧する場合には、制御器２００は、水蒸気供給ユニット１１４を作動させる。また、原料供給により補圧する場合には、制御器２００は、原料供給ユニット２０１を作動させる。そして、制御器２００は、補圧処理が終了すると、ステップＳ１０５に戻る。
【００５３】
これにより、停止時の補圧処理において改質触媒での原料の熱分解等による炭素析出が従来よりも抑制される。
【００５４】
なお、本実施の形態１に係る燃料処理装置１００では、燃料処理器１１１で生成された水素含有ガス（改質ガス）が、水素利用機器４００に送出される構成としたが、これに限定されず、燃料処理器１１１内に改質器１１０より送出された水素含有ガス中の一酸化炭素を低減するための変成触媒（例えば、銅−亜鉛系触媒）を有する変成器や、酸化触媒（例えば、ルテニウム系触媒）を有する一酸化炭素除去器を備える構成としてもよい。
【００５５】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係る燃料処理装置の概略構成を示す模式図である。また、図４は、本実施の形態１に係る燃料処理装置の停止時における補圧処理を模式的に示すフローチャートである。
【００５６】
図３に示すように、本発明の実施の形態２に係る燃料処理装置１００は、実施の形態１に係る燃料処理装置１００を基本的構成は同じであり、原料供給ユニット２０１として原料供給器１１２と第１閉止器１４２とを備え、水蒸気供給ユニット１１４として水供給器１１４Ａと第２閉止器１４３と蒸発器３０１を備える形態を例示するものである。
【００５７】
原料供給器１１２は、流量を調整しながら原料を供給することができればどのような形態であってもよく、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。第１閉止器１４２は、原料の通流を遮断するように構成された機器であれば、どのような形態であってもよく、例えば、電磁弁等の開閉弁を用いることができる。
【００５８】
水供給器１１４Ａは、例えば、水の流量を調整する流量調整器であり、流量調整器としては、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。水素含有ガスの生成動作停止後も余熱を有する蒸発器３０１は、水供給器１１４Ａから供給された水を気化して、水蒸気供給路１１５Ｂを介して改質器１１０に水蒸気を供給するように構成されている。水供給路１１５Ａの途中には、第２閉止器１４３が設けられている。そして、本実施の形態２では、蒸発器３０１は、水供給路１１５Ａの第２閉止器１４３が設けられている部分よりも下流側の部分に設けられている。なお、蒸発器３０１は、第２閉止器１４３の上流側に設けられていてもよい。
【００５９】
また、燃料処理装置１００の燃料処理器１１１は、燃焼器１２２を有している。燃焼器１２２は、隔壁を介して改質器１１０に熱伝達されるよう構成された燃焼排ガス経路１５６と接続されている。また、燃焼排ガス経路１５６は、内部を流れる燃焼排ガスの熱により蒸発器３０１にも熱伝達するよう構成されている。ただし、蒸発器３０１の加熱構成については、隔壁を介して直接、燃焼排ガス経路１５６を流れる燃焼排ガスにより、蒸発器３０１に熱伝達するよう構成される形態を採用してもよいし、他の構成要素（改質器１１０より送出された水素含有ガス流路等）を間に介して、燃焼排ガス経路１５６を流れる燃焼排ガスより蒸発器３０１に間接的に熱伝達するよう構成される形態を採用しても構わない。
【００６０】
なお、本実施の形態２においては、蒸発器３０１を燃焼器１２２によって加熱する形態を採用したが、これに限定されず、例えば、電気ヒータ等の加熱器を用いて、蒸発器３０１を加熱する形態を採用してもよい。
【００６１】
また、図４に示すように、本実施の形態２に係る燃料処理装置１００の停止時における補圧処理は、実施の形態１に係る燃料処理装置１００の停止時における補圧処理と同じであるが、原料供給ユニット２０１及び水蒸気供給ユニット１１４が上述したように構成されているため、以下に相違点について説明する。
【００６２】
図４に示すように、燃料処理装置１００の水素含有ガスの生成動作を停止する際に、原料供給ユニット２０１及び水蒸気供給ユニット１１４は、原料の供給及び水蒸気の供給を遮断する（ステップＳ１０１）。具体的には、原料供給器１１２の動作を停止させ、第１閉止器１４２を閉止する。また、水供給器１１４Ａの動作を停止させ、第２閉止器１４３を閉止する。
【００６３】
そして、制御器２００は、ステップＳ１０７において、水蒸気供給及び原料供給を併用して補圧を行う。具体的には、水蒸気供給により補圧する場合には、制御器２００は、第２閉止器１４３を開放するとともに水供給器１１４Ａを動作させ、余熱を有する蒸発器３０１に水を供給し、蒸発器３０１において生成した水蒸気が改質器１１０に供給される。また、原料供給により補圧する場合には、制御器２００は、第１閉止器１４２を開放するとともに原料供給器１１２を動作させることで、原料供給路１１３より改質器１１０に原料が供給される。
【００６４】
このように構成された本実施の形態２に係る燃料処理装置１００であっても、実施の形態１に係る燃料処理装置１００と同様の作用効果を奏する。
【００６５】
（実施の形態３）
〈燃料処理装置１００の構成〉
図５は、本発明の実施の形態３に係る燃料処理装置１００の概略構成を示す模式図である。
【００６６】
図５に示すように、本実施形態の燃料処理装置１００は、原料と水分とを改質反応させ水素含有ガスを生成する改質触媒を有する改質器１１０と、水素含有ガスの流通方向において改質器１１０の下流側に接続され、水素含有ガス中のＣＯと水分とを変成反応させる変成触媒を有する変成器１２１と、変成器１２１の水素含有ガスの流通方向において下流側に接続され、水素含有ガス中のＣＯを酸化するＣＯ除去器１３１とを備える。変成器１２１は、変成反応により、水素含有ガス中のＣＯ濃度を低減させる。変成器１２１からの水素含有ガスは、少量の空気が添加された後、ＣＯ除去器１３１に供給される。ＣＯ除去器１３１は、ＣＯの酸化により、水素含有ガス中のＣＯ濃度をさらに低減させる。なお、燃料処理器１１１は、改質器１１０、変成器１２１、ＣＯ除去器１３１、及び加熱器１１６を有している。また、燃料処理器１１１の内部には、蒸発器３０１が配置されている。
【００６７】
改質器１１０には、原料を供給する原料供給器１１２が接続されている。原料供給器１１２は、原料を昇圧するブースタポンプ（図示せず）を有しており、原料は、原料供給器１１２から原料供給路１１３を介して、改質器１１０に供給される。また、原料供給路１１３の途中には、第１閉止器１４２が設けられている。第１閉止器１４２は、原料の通流を遮断するように構成された機器であれば、どのような形態であってもよく、例えば、電磁弁等の開閉弁を用いることができる。
【００６８】
また、改質器１１０には、水を供給する水供給器１１４Ａも接続されている。水供給器１１４は水ポンプを有しており、水供給器１１４Ａから水供給路１１５Ａ、蒸発器３０１、及び水蒸気経路１１５Ｂを介して、改質器１１０に水蒸気が供給される。具体的には、水素含有ガスの生成動作停止後も余熱を有する蒸発器３０１が、水供給器１１４Ａから供給された水を気化して、水蒸気供給路１１５Ｂを介して改質器１１０に水蒸気を供給するように構成されている。また水供給路１１５Ａの途中には、第２閉止器１４３が設けられている。第２閉止器１４３は、水の通流を遮断するように構成された機器であれば、どのような形態であってもよく、例えば、電磁弁等の開閉弁を用いることができる。
【００６９】
さらに、改質器１１０には、改質反応に必要な熱を改質触媒に供給する加熱器１１６と、改質触媒の温度を検出する温度検出器１１７とが設けられている。加熱器１１６は、改質器１１０と蒸発器３０１とを加熱するように構成されていて、例えば、燃焼器で構成されていてもよく、また、電気ヒータ等のヒータで構成されていてもよい。
【００７０】
なお、本実施の形態３においては、原料供給器１１２と第１閉止器１４２が、改質器１１０への原料の供給を遮断する機能を有する原料供給ユニット２０１を構成している。同様に、水供給器１１４Ａと第２閉止器１４３と蒸発器３０１とが改質器１１０への水蒸気の供給を遮断する機能を有する水蒸気供給ユニットを構成している。
【００７１】
ＣＯ除去器１３１の水素含有ガスの流通方向の下流側には、封止弁（閉止器）１４１が配設されており、封止弁１４１、第１閉止器１４２、及び第２閉止器１４３を閉じると、第１閉止器１４２および第２閉止器１４３から改質器１１０、変成器１２１、ＣＯ除去器１３１までを封止することができる。すなわち、改質器１１０を含む閉空間が封止される。
【００７２】
なお、ＣＯ除去器１３１から送出される水素含有ガスは、封止弁１４１の水素含有ガスの流通方向の下流に位置する供給配管１５１を介して、燃料処理装置外部（例えば燃料電池、詳細は図示せず）へ供給される。なお、通常動作時には、変成器１２１およびＣＯ除去器１３１の働きにより、ＣＯ除去器１３１からの水素含有ガス中のＣＯ濃度は、１０ｐｐｍ程度以下に低減される。
【００７３】
また、原料供給路１１３には圧力検出器１６１が配設されている。封止弁１４１、第１閉止器１４２、及び第２閉止器１４３を閉じた場合には、第１閉止器１４２および第２閉止器１４３から第３閉止器１４１までの封止された改質器１１０を含む閉空間内の圧力を検出することができる。
【００７４】
以上に記載された燃料処理装置１００の動作は、制御器２００からの指令により遂行される。制御器２００は、マイコンなどのコンピュータから構成され、温度検出器１１７の温度情報から、原料供給器１１２、水供給器１１４Ａ、加熱器１１６の動作を制御する機能を有し、燃料処理装置１００の運転状態を制御する。なお、制御器２００は、単独の制御器ではなく、複数の制御器が協働して制御を実行する制御器群であってもよく、複数の制御器が分散配置されていて、それらが協働して燃料処理装置１００の動作を制御するように構成されていてもよい。
【００７５】
なお、本実施形態では、都市ガスのインフララインを供給系統とし、そこから供給されるメタンガスを原料に用いる構成とした。なお、メタンガスの他に、天然ガス、ＬＰＧ（液化石油ガス）、ナフサ、ガソリン、灯油等の炭化水素系原料及びメタノール等のアルコール系原料のいずれかを用いてもよい。また、メタノール等の液体原料を用いる場合、改質器１１０内部は高温であるため、液体原料が改質器１１０内部に供給されると、液体原料は気化してガスとして使用される。
【００７６】
また、本実施の形態では、低コストの観点から、改質触媒としてはＮｉ系触媒、変成触媒としてはＣｕ−Ｚｎ系触媒、選択酸化触媒としては、Ｒｕ系触媒を用いた。なお、変成器１２１に設置する変成触媒としては、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ等の貴金属系触媒、鉄（Ｆｅ）−クロム（Ｃｒ）系触媒も併用することができる。また、ＣＯ除去器１３１に設置する選択酸化触媒には、Ｐｔ系触媒、Ｐｔ−Ｒｕ系触媒も用いることができる。
【００７７】
なお、加熱器１１６は、原料や水素含有ガスのような可燃性ガスを燃焼させるバーナーと、着火装置と、空気などの酸化ガスを供給するファンやポンプなどの送気装置とを備える構成としてもよい（詳細は図示せず）。改質器１１０への熱供給条件の調整は、可燃性ガスの供給量を調整することで、水蒸気改質反応に好適な温度（改質反応温度）にまで加熱する構成としてもよい。
【００７８】
〈燃料処理装置１００の動作〉
次に、本実施形態の燃料処理装置１００の通常動作について、説明する。なお、以下の動作は、制御器２００からの指令により遂行される。
【００７９】
通常動作時は、原料と水とのモル比（Ｓ／Ｃ、スチームカーボン比）が例えば３になるように、原料供給器１１２および水供給器１１４Ａから、原料と水が改質器１１０に供給される。また、温度検出器１１７で検出される温度が、例えば、６５０℃となるように加熱器１１６が制御される。
【００８０】
改質器１１０では、原料と水から水素を主成分とする改質ガスが生成する。その改質ガス中には、ＣＯが約１０％程度（ドライガスベースのガス濃度）含まれているので、変成器１２１、ＣＯ除去器１３１を通過して、ＣＯを１０ｐｐｍ以下にまで低減した後、燃料処理装置１００外部の燃料電池等に供給される。
【００８１】
次に、本実施の形態３の燃料処理装置１００の停止方法（動作）について、説明する。
【００８２】
図６は、本発明の実施形態３に係る燃料処理装置の停止方法の工程を示す模式図である。また、図７は、本発明の実施形態３に係る燃料処理装置の停止方法を示すフローチャートである。
【００８３】
図６に示す、停止方法の工程図に従い、工程（ａ）、工程（ｂ）、工程（ｃ）、工程（ｄ）を順次行う。さらに、具体的な停止方法のフローを、図７を用いて説明する。
【００８４】
（ａ）原料供給器１１２と水供給器１１４Ａを停止させる工程（原料及び水蒸気の改質器１１０への供給を遮断する工程）
まず、停止指令に従い、燃料処理装置１００から外部への水素の供給を停止（遮断）するため、原料供給器１１２および水供給器１１４の動作を停止して、水素生成を停止させる。その際、加熱器１１６での加熱も停止する。これにより、改質器１１０への原料及び水蒸気の供給が遮断される。
【００８５】
（ｂ）封止弁１４１を閉にする工程（閉止器を閉止して改質器１１０を封止する工程）
次に、封止弁１４１を閉にし、原料供給器１１２および水供給器１１４からＣＯ除去器１３１までを封止することにより、外気から遮断する。
【００８６】
（ｃ）原料供給器１１２から原料、水供給器１１４から水を供給する工程（水蒸気供給ユニットからの水蒸気供給及び原料供給ユニットからの原料供給を併用して補圧する工程）
封止弁１４１を閉にすると、燃料処理装置１００内部には、主に水素からなる改質ガスが滞留する。ただ、加熱器１１６を停止した後は、滞留している改質ガス温度が低下し体積が収縮するので、内圧が低下して大気圧に対して負圧になる。封止弁１４１の性能によっては、外部の空気が燃料処理装置１００内部に流入するので、変成触媒のＣｕ−Ｚｎ触媒のＣｕが酸化され、触媒活性が低下する可能性がある。
【００８７】
そこで、工程（ｃ）では、圧力検出器１６１を用いて、燃料処理装置１００内部の大気圧に対する圧力（ゲージ圧）を検出する。また、圧力検出器１６１で検出される圧力に、予め検出する圧力に下限値を設定する。本実施の形態２では、大気圧に対して負圧にならないことを考慮して、予め設定される圧力を大気圧に対して＋１ｋＰａとした。そして、圧力検出器１６１で検出される圧力が大気圧に対して＋１ｋＰａ以下になると、原料供給器１１２および水供給器１１４Ａを一定期間動作させて原料と水を供給し、燃料処理装置１００内部の圧力を上昇させる。圧力を上昇させた後は、原料供給器１１２および水供給器１１４Ａは停止させる。
【００８８】
なお、その後、燃料処理装置１００内の温度が低下して、圧力検出器１６１で検出される圧力が大気圧に対して＋１ｋＰａ以下になったとき、再び、原料供給器１１２および水供給器１１４Ａを一定期間動作させ、原料と水の両方を供給して燃料処理装置１００内部の圧力を上昇させる動作を繰り返すことになる。
【００８９】
上記動作を行うことにより、外部からの空気の進入を防止し、かつＮｉ系改質触媒の性能を低下させることなく、停止動作を行うことができる。
【００９０】
なお、供給する原料に対する水の比は、Ｓ／Ｃで２以上であることが望ましい。２未満であると、Ｎｉ系触媒上で、原料の熱分解が進行し、炭素析出する可能性が大きくなるためである。
【００９１】
（ｄ）水供給器１１４Ａから水の供給を停止して、原料供給器１１２から原料を供給する工程
工程（ｃ）後は、そのまま封止弁１４１を閉にして、停止動作を終了してもよい。しかし、ＣＯ除去器１３１等の他構成の温度が、１００℃未満になっている場合があり、水分が存在すると、改質ガス中の水蒸気が凝縮して触媒性能を低下させる可能性がある。一方、改質触媒は、３００℃以下のとき、原料雰囲気になっても性能低下は進行し難い。ただし、改質触媒は、高温（例えば、３００℃以上）で、原料のみの雰囲気にさらされると炭素析出によって、性能が低下する。
【００９２】
そこで、本実施の形態３では、原料と水分の供給を繰り返している中、温度検出器１１７で検出される温度が、パージ開始温度である２００℃以下になると、封止弁１４１を開き、水供給器１１４Ａからの水供給は行わずに、原料供給器１１２だけを一定期間動作させ、原料のみを燃料処理装置１００内に供給（パージ動作）する工程とした。なお、このパージ動作により燃料処理器１１１より排出された原料を含む可燃性ガスは、加熱器１１６により燃焼処理される。
【００９３】
このパージ動作により、燃料処理装置１００内の滞留している水蒸気を追い出すことができ、水が凝縮してしまう温度以下に低下した場合でも、触媒上での水凝縮が進行させないので、触媒の性能低下を防止することができる。
【００９４】
また、上記パージ開始温度は、パージ動作時の加熱器１１６の加熱動作により改質器１１０が温度上昇しても改質触媒で炭素析出が生じない温度として設定される。従って、原料雰囲気で改質触媒上に炭素析出を生じる下限温度よりも低い温度が設定される。また、停止動作終了時には、空気混入防止の観点から、封止弁１４１を閉にすることが好ましい。
なお、本実施の形態３の工程（ｄ）では、温度検出器１１７での検出温度が、予め設定される上記パージ開始温度になったときに、水供給器１１４Ａからの水供給は行わずに、原料供給のみで正圧に保持する補圧処理を実行する形態を採用しても良い。これにより、改質器１１０を含む閉空間内において原料に対する水の比が小さくなり、燃料処理器１１１内部で結露が発生する可能性が小さくなる。
【００９５】
なお、上記パージ動作において、その直前の補圧処理において、水供給器１１４Ａから供給した水分が水として改質器１１０内部に残り、上記パージ動作時の加熱器１１６の加熱動作により、改質器１１０内で遅れて蒸発することもありうる。その際には、直ぐに封止弁１４１は閉にせず、燃料処理装置内の残留水の蒸発分を外部へ逃がし、圧力が低下傾向になってから、封止弁１４１を閉にする動作としても良い。この時、封止弁１４１を閉にするタイミングは、圧力検出器１６１で内圧を検出しながら行うことができる。また、温度検出器１１７で検出される温度、またはパージ動作を行ってからの時間をもとに、決定することもできる。なお、圧力逃がし弁（図示せず）を設置し、封止弁１４１を閉にした後で燃料処理装置１００内部の圧力が上昇した場合には、圧力逃がし弁から圧力を逃がす構成としても良い。
【００９６】
また、本実施の形態３では、原料としてメタンガスを用いた場合の停止動作について説明したが、ＬＰＧや灯油を原料とする場合には、改質触媒としてＮｉを主成分とする触媒を用いると、原料のみを供給することで触媒への炭素析出によって活性が低下することがより顕著になる。ＬＰＧや灯油を原料とする場合には本実施の形態３のように燃料処理装置１００を停止動作することで、より効果が期待できる。
【００９７】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。
【００９８】
なお、本発明の実施の形態４には、実施の形態３と同様の燃料処理装置１００を用いたので、構成の説明は省略する。
【００９９】
〈燃料処理装置１００の動作〉
図８は、本発明の実施の形態４に係る燃料処理装置の停止方法の工程を示す模式図である。また、図９は、本発明の実施の形態４に係る燃料処理装置の停止方法を示すフローチャートである。
【０１００】
本発明の実施の形態４の燃料処理装置１００は、図８に示す停止方法の工程図に従い、工程（ａ）、工程（ｂ）、工程（ｃ）、工程（ｅ）を順次行う。実施の形態３とほぼ同様であり、相違点は、工程（ｃ）、および工程（ｅ）の動作となる。
【０１０１】
以下、図９を用いて、本実施の形態４の燃料処理装置１００の工程（ｃ）、工程（ｅ）における停止動作について説明する。
【０１０２】
（ｃ）原料供給器１１２から原料、水供給器１１４Ａから水を供給する工程（水蒸気供給ユニットからの水蒸気供給及び原料供給ユニットからの原料供給を併用して補圧する工程）
本実施の形態４では、温度検出器１１７で検出される温度をもとに燃料処理装置１００内の圧力を類推する。例えば、４００℃で内圧がゲージ圧で２ｋＰａであるとき、温度が１０℃低下すると、ゲージ圧は約１〜２ｋＰａ低下するからである。そこで、温度検出器１１７で、予め設定される圧力低下温度を下回る温度を検出したときに、原料と水供給し、燃料処理装置１００内の圧力を調整する。予め設定される補圧開始温度は、４００℃とした。
【０１０３】
なお、補圧開始温度は、燃料処理装置１００における温度低下と内圧の低下状態、および封止弁１４１の封止性能を考慮し、燃料処理装置１００が負圧にならない条件任意に設定するのが好ましい。
【０１０４】
また、温度検出器１１７で検出される温度が１０℃（温度差を意味する）低下すると、原料供給器１１２および水供給器１１４Ａを一定期間動作させ、原料と水（水蒸気）の両方を供給して燃料処理装置１００内部の圧力を上昇させる。その後、温度検出器１１７で検出される温度がさらに１０℃低下すると、再び原料供給器１１２および水供給器１１４Ａを一定期間動作させ、原料と水（水蒸気）の両方を供給して燃料処理装置１００内部の圧力を上昇させる。この動作を、パージ開始停止温度（例えば、２００℃）になるまで、繰り返す動作としても良い。
【０１０５】
なお、パージ開始温度は、２００℃以下であり、原料雰囲気でもＮｉ系改質触媒の活性を低下させ難い温度で、任意に設定するのが好ましい。
【０１０６】
（ｅ）水供給器１１４Ａから水の供給を停止して、原料供給器１１２から原料を供給する工程
工程（ｅ）の動作は、実施の形態３に示す工程（ｄ）での動作とほぼ同じ動作となる。相違点は、原料と水分の供給を繰り返し、温度検出器１１７で検出される温度が、予め設定されるパージ開始温度（本実施の形態４では、２００℃に設定）以下になると、封止弁１４１を開き、水供給器１１４Ａからの水供給は行わずに、原料供給器１１２だけを一定期間動作させ、原料のみを燃料処理装置１００内に供給（パージ動作）する工程とした点である。
【０１０７】
上記動作により、圧力検出器１６１を設置しない場合でも、温度変化から燃料処理装置１００内部の圧力を類推し、原料および水分を供給することで、内圧を大気圧に対して正圧に保持する効果が得られる。
【０１０８】
なお、温度検出器１１７で検出される温度だけでなく、原料供給器１１２または水供給器１１４Ａの供給量を計測して内圧を類推することでも同様の効果も期待できる。また、予め圧力の低下度合を時間との関数で置き換えておけば、一定期間ごとに原料供給器１１２または水供給器１１４Ａを動作することでも同様の効果が期待できる。
【０１０９】
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５について説明する。
【０１１０】
図１０は、本発明の実施の形態５に係る燃料処理装置１００の概略構成を示す模式図である。本発明の実施の形態５に係る燃料処理装置１００は、実施の形態３とほぼ同様の構成となり、以下に、図１０を参照しながら、相違点のみ説明する。なお、相違点は、改質器１１０に水蒸気を供給する際に蒸発器３０１を加熱し、蒸発器３０１で生成した水蒸気を供給する点である。
【０１１１】
〈燃料処理装置１００の動作〉
図１１は、本発明の実施の形態５に係る燃料処理装置の停止方法を示すフローチャートである。
【０１１２】
本実施の形態５の燃料処理装置１００の停止動作について説明する。
【０１１３】
実施の形態３とほぼ同様の動作となるので、相違点のみ説明する。相違点は、工程（ａ）での停止動作となる。
【０１１４】
（ａ）原料供給器１１２と水供給器１１４Ａを停止させる工程（原料及び水蒸気の改質器１１０への供給を遮断する工程）
まず、停止指令に従い、燃料処理装置１００から外部への水素の供給を停止するため、原料供給器１１２および水供給器１１４Ａの動作を停止して、水素含有ガスの生成動作を停止させる。その際、加熱器１１６での加熱も停止させるが、補圧処理の際に蒸発器３０１の加熱動作は実行する。
【０１１５】
上記動作により、燃料処理装置１００内の圧力低下時に、原料供給器１１２と同時に水供給器１１４を動作させ、改質器１１０へ水を供給したときに確実に水蒸気にして供給することができる。
【０１１６】
水供給器１１４で水を供給した時、蒸発器３０１内で蒸発する熱量が足りない場合は、蒸発器３０１もしくは改質器１１０内で水がたまり、流路内の閉塞につながる可能性がある。しかし、本実施の形態５に示す燃料処理装置１００では、改質器１１０内部に水蒸気を供給できるので、流路内の閉塞を抑制できるという利点がある。
【０１１７】
なお、蒸発器３０１の加熱手段は電気ヒータ、バーナー等で構成することができるが、例えば加熱器１１６と共有にできるような構成にしてもよい。その際には補圧処理時には加熱器１１６による加熱を実行し、蒸発器３０１の熱源として利用させることが可能である。
【０１１８】
（実施の形態６）
図１２は、本発明の実施の形態６に係る燃料処理装置の概略構成を示す模式図である。また、図１３は、図１２に示す燃料処理装置の停止時における補圧処理を模式的に示すフローチャートである。
【０１１９】
図１２に示すように、本発明の実施の形態６に係る燃料処理装置１００は、実施の形態２に係る燃料処理装置１００と基本的構成は同じであるが、改質器１１０内部の温度を検出するための温度検出器１１７が設けられている点が異なる。温度検出器１１７は、例えば、熱電対やサーミスタ等の温度センサで構成されていて、検出した温度を制御器２００に出力する。なお、本実施の形態６においては、改質器１１０内部の温度を温度検出器１１７で直接的に検出する形態を採用したが、これに限定されず、改質器１１０内部の温度を間接的に検出する検出器を用いる形態を採用してもよい。この場合、例えば、改質器１１０の封止動作後や補圧処理実行後の経過時間を検出し、この検出値に基づき改質器１１０内部の温度を決定してもよい。
【０１２０】
また、図１３に示すように、本発明の実施の形態６に係る燃料処理装置１００の補圧処理では、実施の形態２に係る燃料処理装置１００と同様に、補圧処理を行うが、改質器１１０に応じて補圧処理における供給ガスの種類を変更する点が異なる。
【０１２１】
具体的には、改質器１１０の封止動作が終了後（ステップＳ１０２）、温度低下に伴う改質器１１０の内圧低下により改質器１１０内の圧力値Ｐが、補圧処理が必要となる所定の圧力値Ｐ１以下になると（ステップＳ１０４でＹｅｓ）、温度検出器１１７が改質器１１０内の温度Ｔを検出し、その検出した温度Ｔを制御器２００に出力する（ステップＳ１０５）。制御器２００は、ステップＳ１０５で検出された温度Ｔが、所定の温度Ｔ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。ここで、所定の温度Ｔ１は、改質触媒の種類等に基づき、触媒性能が低下しないように（改質器１１０に原料供給を行い補圧した場合に、原料中の炭素が改質触媒の表面に析出しないように）適宜設定される。例えば、ニッケル系触媒を改質触媒に用いる構成では、改質触媒の温度が３００℃以上である場合、原料を通流すると触媒表面に炭素が析出して、触媒性能が低下する可能性がある。このため、ニッケル系触媒を改質触媒に用いる場合には、所定の温度Ｔ１は、３００℃とするのが好ましい。
【０１２２】
そして、制御器２００は、温度Ｔが所定の温度Ｔ１以上である場合（ステップＳ１０６でＹｅｓ）、水蒸気供給ユニット１１４による水蒸気供給及び原料供給ユニット２０１による原料供給を併用して補圧する（ステップＳ１０７）。具体的には、改質器１１０に対して水蒸気供給及び原料供給の少なくともいずれか一方を実行して補圧する。一方、温度Ｔが所定の温度Ｔ１より小さい場合（ステップＳ１０６でＮｏ）、改質器１１０に原料供給ユニット２０１より原料を供給して補圧を行う（ステップＳ１０８）。
【０１２３】
このように、本実施の形態６に係る燃料処理装置１００では、改質触媒に炭素が析出しない温度では、原料供給により補圧するため、改質器１１０の温度に依らず、原料供給及び水蒸気供給を併用して補圧する実施の形態１及び２の燃料処理装置１００に比して、改質触媒上での水凝縮または蒸発器３０１及びその下流のガス経路内の水閉塞を抑制することが可能になる。
【０１２４】
（実施の形態７）
図１４は、本発明の実施の形態７に係る燃料処理装置の概略構成を示す模式図である。また、図１５は、図１４に示す燃料処理装置の停止時における補圧処理を模式的に示すフローチャートである。
【０１２５】
図１４に示すように、本発明の実施の形態７に係る燃料処理装置１００は、実施の形態２に係る燃料処理装置１００と基本的構成は同じであるが、水蒸気供給ユニット１１４より改質器１１０に水蒸気供給された際に、改質器１１０を含む閉空間内のガスの一部を大気へと開放することで、改質器１１０内に供給された水蒸気圧の一部を大気へと開放するように構成された圧抜器１７１を備えている点が異なる。
【０１２６】
具体的には、圧抜器１７１は、圧抜き経路１５３と開閉弁１４４を有していて、開閉弁１４４は、圧抜き経路１５３に設けられている。圧抜き経路１５３は、その上流端が、ガス経路１５２の第３閉止器１４１よりも上流側の部分に接続されていて、その下流端は、大気に開放されている。開閉弁１４４として、例えば、電磁弁等の開閉弁を用いることができる。
【０１２７】
また、図１５に示すように、本実施の形態７に係る燃料処理装置１００では、実施の形態１に係る燃料処理装置１００と同様の補圧処理を行うが、ステップＳ１０２で開閉弁１４４も閉止する点が異なる。また、ステップＳ１０５での補圧処理において、水蒸気供給を実行（実施の形態１における第１の形態の補圧処理、または第２の補圧処理等において水蒸気供給を実行）するときには（ステップＳ１０９でＹｅｓ）、制御器２００は、圧抜器１７１を作動させる（ステップＳ１１０）。具体的には、改質器１１０への水蒸気供給後、制御器２００は、開閉弁１４４の開放動作をさせる。そして、開閉弁１４４を閉止して、圧抜き動作を終了し、ステップＳ１０５に戻る。
【０１２８】
これにより、改質器１１０内部の減圧分よりも過剰な圧力が水蒸気により供給されるような場合であっても、改質器１１０内部の過剰な圧力が大気に開放されるので、水蒸気供給に伴う過剰圧を大気に開放しない場合に比して改質器１１０への圧力ダメージを低減することができる。
【０１２９】
なお、本実施の形態７においては、圧抜器１７１は、制御器２００により開閉弁１４４を開放する形態を採用したが、これに限定されず、改質器１１０に供給された水蒸気（改質器１１０内に存在するガス）の一部を大気へと開放することができれば、圧抜器１７１はどのような構成をしていてもよい。例えば、リリーフ弁、ばね封止機構を有する電磁弁のように改質器１１０を含む閉空間内の圧力上昇に伴い開放される機構を有する弁を用いる形態を採用してもよい。また、本実施の形態７においては、圧抜器１７１は、改質器１１０の下流側の経路に設ける形態を採用したが、これに限定されず、改質器１１０の上流側の経路に設ける形態を採用してもよい。
【０１３０】
［変形例］
次に、本実施の形態７に係る燃料処理装置１００の変形例について、図１６を参照しながら説明する。
【０１３１】
図１６は、本変形例の燃料処理装置の概略構成を示す模式図である。図１６（Ａ）は、変形例１の燃料処理装置を示し、図１６（Ｂ）は、変形例２の燃料処理装置を示す。なお、図１６では、燃料処理装置の一部を省略している。
【０１３２】
図１６に示すように、本変形例１及び本変形例２の燃料処理装置１００は、実施の形態７に係る燃料処理装置１００と基本的構成は同じであるが、圧抜器１７１が改質器１１０の上流側に設けられている点が異なる。また、変形例１の燃料処理装置１００は、原料供給器１１２と水供給器１１４Ａとが蒸発器３０１に並列に接続されている形態の一例を示すものであり、変形例２の燃料処理装置１００は、原料供給器１１２と水供給器１１４Ａが直列に接続されている形態の一例を示すものである。
【０１３３】
具体的には、図１６（Ａ）に示すように、変形例１の燃料処理装置１００では、原料供給器１１２が蒸発器３０１と原料供給路１１３により接続されている。そして、本変形例１では、圧抜器１７１は、水蒸気供給路１１５Ｂ（図中Ａの位置）に設けられていてもよく、水供給路１１５Ａ（図中Ｂの位置）に設けられていてもよく、また、原料供給路１１３（図中Ｃの位置）に設けられていてもよい。
【０１３４】
また、図１６（Ｂ）に示すように、変形例２の燃料処理装置１００では、原料供給器１１２が原料供給路１１３を介して水蒸気供給路１１５Ｂに接続されている。すなわち、原料供給路１１３の下流端が、水蒸気供給路１１５Ｂの途中に接続されている。そして、本変形例２では、圧抜器１７１は、水蒸気供給路１１５Ｂ（図中Ｄの位置）に設けられていてもよく、水供給路１１５Ａ（図中Ｅの位置）に設けられていてもよく、また、原料供給路１１３（図中Ｆの位置）に設けられていてもよい。
【０１３５】
このように構成された変形例１及び変形例２の燃料処理装置１００であっても、実施の形態７に係る燃料処理装置１００と同様の作用効果を奏する。
【０１３６】
（実施の形態８）
図１７は、本発明の実施の形態８に係る燃料処理装置の概略構成を示す模式図である。また、図１８は、図１７に示す燃料処理装置の停止時における補圧処理を模式的に示すフローチャートである。
【０１３７】
図１７に示すように、本発明の実施の形態８に係る燃料処理装置１００は、実施の形態７に係る燃料処理装置１００と基本的構成は同じであるが、空気供給器１９１等を備えている点が異なる。
【０１３８】
具体的には、本実施の形態８に係る燃料処理装置１００は、燃焼器１２２に燃焼用空気を供給する空気供給器１９１と、気液分離器１８１と、を備え、圧抜器１７１より排出されたガスが排出路としての圧抜き経路１５３を介して燃焼器１２２と連通するよう構成されている。より詳しくは、圧抜器１７１の圧抜き経路１５３の開閉弁１４４の下流側には、気液分離器１８１が接続されていて、該気液分離器１８１は、燃焼器１２２と圧抜き経路１５３を介して接続されている。気液分離器１８１は、圧抜き経路１５３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て、分離された水は、該気液分離器１８１のタンクに貯えられる。これにより、燃焼器１２２に水蒸気が混入することが抑制され、燃焼器１２２の失火や燃焼効率の低下を抑制することができる。
【０１３９】
また、燃焼器１２２には、燃焼空気供給路１５５を介して空気供給器１９１が接続されている、空気供給器１９１は、燃焼器１２２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。これにより、燃焼器１２２では、圧抜き経路１５３を介して改質器１１０から排出された水素ガスや原料等の可燃性ガスを含むガスを空気供給器１９１から供給された空気により希釈して、燃焼排ガス経路１５６を介して排気口（図示せず）より燃料処理装置１００の外部に排出させる。
【０１４０】
そして、図１８に示すように、本実施の形態８に係る燃料処理装置１００は、実施の形態７に係る燃料処理装置１００と同様の補圧処理を行うが、圧抜器１７１を作動させる際に空気供給器１９１を作動させる点が異なる。具体的には、制御器２００は、ステップＳ１０７での補圧処理において、水蒸気供給を実行（実施の形態１における第１の形態の補圧処理、または第２の補圧処理等において水蒸気供給を実行）するときには（ステップＳ１０９でＹｅｓ）、空気供給器１９１を作動させて（ステップＳ１１０Ａ）、圧抜器１７１を作動させる（ステップＳ１１０）。そして、制御器２００は、開閉弁１４４を閉止して、空気供給器１９１を停止させて、圧抜き動作を終了し、ステップＳ１０５に戻る。
【０１４１】
これにより、水蒸気供給ユニット１１４による水蒸気供給の際に、圧抜器１７１より排出されるガス中に含まれる水素ガス等の可燃性ガスが、空気供給器１９１より供給された空気により希釈排出されるので、圧抜時に排出されたガスを希釈排出しない場合に比してより安全性が向上する。なお、上記フローにおいては、圧抜器１７１を作動して大気開放する前に空気供給器１９１を動作させており、これは、圧抜器１７１より排出されたガスをより確実に希釈排出する点から好ましい。また、上記フローにおいては、制御器２００により開閉弁１４４を開放する形態を採用したが、実施の形態７と同様に、開閉弁１４４に代えて、リリーフ弁、ばね封止機構を有する電磁弁のように改質器１１０を含む閉空間内の圧力上昇に伴い開放される機構を有する弁を用いる形態を採用してもよい。なお、この場合、水蒸気供給の開始直後に圧抜器１７１よりガスが排出される可能性があるため、ステップＳ１０９をステップＳ１０７の前に実行し、補圧処理において、水蒸気供給を実行するときには（ステップＳ１０９でＹｅｓ）、ステップＳ１０７の補圧処理と共に空気供給器１９１を作動させることが好ましい。
【０１４２】
なお、本実施の形態８においては、燃焼器１２２に至る前の圧抜き経路１５３に、気液分離器１８１を設ける構成としたが、これに限定されず、気液分離器１８１を設けない構成としてもよい。また、本実施の形態８においては、補圧処理において水蒸気供給を実行するときに、空気供給器１９１を作動するように構成したが、これに限定されず、補圧処理において原料供給を実行する時にも、空気供給器１９１を作動するように構成してもよい。
【０１４３】
［変形例］
次に、本実施の形態８に係る燃料処理装置１００の変形例について、図１９を参照しながら説明する。
【０１４４】
図１９は、本変形例３の燃料処理装置の概略構成を示す模式図である。
【０１４５】
図１９に示すように、本変形例３の燃料処理装置１００は、圧抜器１７１Ａが改質器１１０の上流側の経路（ここでは、原料供給路１１３）に設けられた形態を例示するものである。以下、具体的に説明する。
【０１４６】
本変形例３の燃料処理装置１００では、原料供給路１１３の第１閉止器１４２と改質器１１０との間には、原料供給路１１３より分岐した圧抜き経路１５３Ａが設けられている。
圧抜き経路１５３Ａの下流端には、回収水タンク１２４が接続されている。また、圧抜き経路１５３Ａの途中には、該圧抜き経路１５３Ａを通流するガス（水蒸気、原料等）の通流を許可／阻止する開閉弁１４４Ａが設けられている。
【０１４７】
回収水タンク１２４は、燃焼器１２２と燃焼排ガス経路１５６を介して接続されていて、燃焼器１２２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１２４は、燃焼排ガス経路１５６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、回収水タンク１２４は、大気連通路１６０を介して、大気開放されている。これにより、燃焼排ガス経路１５６を通流して回収水タンク１２４に送出された燃焼排ガスは、大気連通路１６０を通流して燃料処理装置１００外に排出される。なお、燃焼排ガス経路１５６の途中に凝縮器等を設けて、該凝縮器で凝縮された水を回収水タンク１２４が貯える構成としてもよい。
【０１４８】
また、本変形例３の燃料処理装置１００では、実施の形態８に係る燃料処理装置１００と異なり、補圧処理において、水蒸気供給ユニット１１４による水蒸気供給を実行する際に、圧抜器１７１Ａを作動させて圧抜きするように構成されている。圧抜器１７１Ａの作動においては、制御器２００により開閉弁１４４Ａを開放させる。なお、制御器２００により開閉弁１４４Ａを開放する形態に限らず、実施の形態８と同様に、開閉弁１４４Ａに代えて、リリーフ弁、ばね封止機構を有する電磁弁のように改質器１１０を含む閉空間内の圧力上昇に伴い開放される機構を有する弁を用いる形態を採用してもよい。
【０１４９】
これにより、補圧処理において水蒸気供給ユニット１１４による水蒸気供給を実行する際に、圧抜器１７１Ａより排出されるガス中に含まれる原料等の可燃性ガスが、回収水タンク１２４に供給される。一方、空気供給器１９１より供給された空気が、燃焼空気供給路１５５、燃焼器１２２、及び燃焼排ガス経路１５６を通流して回収水タンク１２４に供給される。このため、回収水タンク１２４に供給された原料等の可燃性ガスは、空気により希釈されて、大気連通路１６０から大気に排出されるので、圧抜時に排出されたガスを希釈排出しない場合に比してより安全性が向上する。なお、圧抜器１７１より排出されたガスをより確実に希釈排出する観点から、圧抜器１７１Ａを作動して大気開放する前に空気供給器１９１を動作させることが好ましい。
【０１５０】
（実施の形態９）
図２０は、本発明の実施の形態９に係る燃料処理装置の概略構成を示す模式図である。
【０１５１】
図２０に示すように、本発明の実施の形態９に係る燃料処理装置１００は、実施の形態２に係る燃料処理装置１００と基本的構成は同じであるが、原料供給路１１３に脱臭器１２３と逆止弁１４５が設けられている点が異なる。具体的には、本実施の形態９に係る燃料処理装置１００は、原料供給路１１３の第１閉止器１４２の上流側に脱臭器１２３が設けられていて、逆止弁１４５は、脱臭器１２３と第１閉止器１４２の間に設けられ、改質器１１０から脱臭器１２３へのガスの流れが遮断されるよう構成されている。
【０１５２】
脱臭器１２３は、原料に含まれる臭気成分（例えば、メルカプタン等）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。上記逆止弁１４５を設けることにより、補圧処理において、原料供給ユニット２０１による原料供給を実行する際に、蒸発器３０１において水蒸気生成すると、過剰な水蒸気圧により脱臭器１２３に水蒸気が逆流する可能性があるが、それが抑制される。特に、実施の形態１で述べた第１の形態の補圧処理を実行する際には、水蒸気供給ユニット１１４からの水蒸気供給を共に実行するため、原料供給時に水蒸気が脱臭器１２３に逆流する可能性があるが、上記逆止弁１４５により、それが抑制される。
【０１５３】
このように構成された本実施の形態９に係る燃料処理装置１００であっても、実施の形態２に係る燃料処理装置１００と同様の作用効果を奏する。
【０１５４】
なお、本実施の形態９においては、脱臭器１２３は、原料供給器１１２と第１閉止器１４２との間に設けられているが、第１閉止器１４２よりも上流の原料供給路１１３であれば、いずれの箇所に配設されても構わない。例えば、原料供給器１１２の上流であっても構わない。また、本実施の形態９においては、逆止弁１４５は、第１閉止器１４２の上流に設けられているが、脱臭器１２３の下流であれば任意の位置で構わないので、第１閉止器１４２の下流に配設されても構わない。
【０１５５】
［変形例］
次に、本実施の形態９に係る燃料処理装置１００の変形例について、図２１を参照しながら説明する。
【０１５６】
図２１は、本変形例４の燃料処理装置の概略構成を示す模式図である。
【０１５７】
図２１に示すように、本変形例４の燃料処理装置１００は、逆止弁１４５を設けず、第１閉止器１４２が電磁弁で構成されている形態を例示するものである。制御器２００により、電磁弁の弁体を開放するように第１閉止器１４２が制御されているときに、第１閉止器１４２は、改質器１０１の内圧が上昇し、第１閉止器１４２より下流のガス圧が上流のガス圧よりも高くなると、第１閉止器１４２より下流のガス圧により電磁弁の弁体が移動して弁座に当接し、原料供給路１１３を遮断するように構成されている。これにより、実施の形態９の燃料処理装置１００と同様に、補圧処理において原料供給ユニット２０１による原料供給を実行する際に、蒸発器３０１において水蒸気生成すると、過剰な水蒸気圧により脱臭器１２３に水蒸気が逆流する可能性があるが、それが抑制される。
【０１５８】
（実施の形態１０）
図２２は、本発明の実施の形態１０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。
【０１５９】
図２２に示すように、本発明の実施の形態１０に係る燃料電池システム５００は、実施の形態１に係る燃料処理装置１００と、該燃料処理装置１００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４０１と、を備える。
【０１６０】
燃料電池４０１は、アノード４０１Ａとカソード４０１Ｂを有している。また、燃料電池４０１には、アノード４０１Ａに燃料ガス（水素含有ガス）を供給するように構成された燃料ガス流路４１とカソード４０１Ｂ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４２が設けられている。
【０１６１】
燃料電池１０１の燃料ガス流路４１の上流端は、水素含有ガス供給路１５２を介して改質器１１０と接続されていて、その下流端は、オフ燃料ガス経路１５７が接続されている。また、酸化剤ガス流路４２の上流端は、酸化剤ガス供給路１５８を介して酸化剤ガス供給器１０２が接続されていて、その下流端は、オフ酸化剤ガス経路１５９が接続されている。
【０１６２】
燃料電池４０１では、アノード４０１Ａに供給された水素含有ガスと、カソード４０１Ｂ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４０１Ａで使用されなかった余剰の水素含有ガスとカソード４０１Ｂ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５００外（大気中）に排出される。なお、アノード４０１Ａで使用されなかった余剰の水素含有ガスは、図示されないオフ燃料ガス処理器により燃焼処理もしくは空気による希釈処理を実行後に、大気中に排出されるのが好ましい。また、燃料処理装置１００が燃焼器１２２を有するような場合、アノード４０１Ａで使用されなかった水素含有ガスは、燃焼器１２２の燃焼用燃料として使用されてもよい。
【０１６３】
制御器２００は、本実施の形態１０においては、燃料処理装置１００だけではなく、燃料電池システム５００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２００が、燃料電池システム５００の停止時において、燃料処理装置１００の補圧処理を実施の形態１に記載したように行うように構成されている。
【０１６４】
このため、本実施の形態１０に係る燃料電池システム５００は、実施の形態１に係る燃料処理装置１００と同様の作用効果を奏する。
【０１６５】
なお、本実施の形態１０に係る燃料電池システム５００おいては、実施の形態１に係る燃料処理装置１００を備える構成としたが、これに限定されず、実施の形態２乃至９に係る燃料処理装置１００及び変形例１乃至変形例４の燃料処理装置１００のいずれかの燃料処理装置１００を備える構成としてもよい。
【０１６６】
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形態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】
【０１６７】
本発明の燃料処理装置、それを備える燃料電池システム、及び燃料処理装置の運転方法は、停止時の補圧処理において、改質触媒での原料の熱分解等による炭素析出が従来よりも抑制されるため、燃料電池の分野で有用である。
【符号の説明】
【０１６８】
４１  水素含有ガス流路
４２  酸化剤ガス流路
１００  燃料処理装置
１０１  燃料処理装置
１０２  酸化剤ガス供給器
１１０  改質器
１１１  燃料処理器
１１２  原料供給器
１１３  原料供給路
１１４  水蒸気供給ユニット
１１４Ａ  水供給器
１１５  水供給路（水蒸気供給路）
１１５Ａ  水供給路
１１５Ｂ  水蒸気供給路
１１６  加熱器
１１７  温度検出器
１１８  水供給路
１２１  変成器
１２２  燃焼器
１２３  脱臭器
１３１  ＣＯ除去器
１４１  封止弁（第３閉止器）
１４２  第１閉止器
１４３  第２閉止器
１４４  開閉弁
１４５  逆止弁
１５１  供給配管
１５２  ガス経路
１５３  圧抜き経路
１５４  排出路
１５５  燃焼空気供給路
１５６  燃焼排ガス経路
１５７  アノードオフガス経路
１５８  カソード空気供給路
１５９  カソードオフガス経路
１６１  圧力検出器
１７１  圧抜器
１８１  気液分離器
１９１  空気供給器
２００  制御器
２０１  原料供給ユニット
３０１  蒸発器
４００  水素利用機器
４０１  燃料電池
４０１Ａ  アノード
４０１Ｂ  カソード
５００  燃料電池システム
【図１】
0005420553.tif 000002
【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】
0005420553.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0005420553.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0005420553.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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