(57)【要約】  複数の改質器のうち、水素生成動作を停止させる改質器に対しては、停止工程を開始する前に、改質器に対応する燃料供給器から燃焼器への燃料の供給を停止させる水素生成システムである。停止工程開始後は、改質器に対応する原料供給器から供給される原料によって、改質器をパージするパージ動作をさせる。パージ動作により、改質器から排出されるガスを燃料として、複数の改質器のうち、水素生成動作を停止させる改質器以外の、他の少なくとも１台の、待機中の改質器、または、加熱が必要な改質器、に対応する燃料供給器から燃焼器に供給し、他の少なくとも１台の改質器に対応する燃焼器で燃焼させる。
2019009224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料から水素含有ガスを生成する複数の改質器と、
前記複数の改質器のそれぞれに対応して、前記原料を供給する、複数の原料供給器と、
燃料を燃焼して、前記複数の改質器をそれぞれ加熱する複数の燃焼器と、
前記複数の燃焼器のそれぞれに対応して、前記燃料を供給する、複数の燃料供給器と、
前記複数の改質器で生成された前記水素含有ガスを、水素利用機器に供給する水素供給流路と、
前記複数の改質器で生成された前記水素含有ガスのうち、前記水素利用機器で未利用の前記水素含有ガスを、前記燃料として、前記複数の燃料供給器に分配供給する燃料供給流路と、
制御器と、
を備えた水素生成システムであって、
前記制御器は、
前記複数の改質器のうち、水素生成動作を停止させる前記改質器に対しては、
停止工程を開始する前に、前記改質器に対応する前記燃料供給器から前記燃焼器への前記燃料の供給を停止させ、
前記停止工程開始後は、前記改質器に対応する前記原料供給器から供給される前記原料によって、前記改質器をパージするパージ動作をさせ、
前記パージ動作により、前記改質器から排出されるガスを前記燃料として、前記複数の改質器のうち、前記水素生成動作を停止させる前記改質器以外の、他の少なくとも１台の、待機中の前記改質器、または、加熱が必要な前記改質器、に対応する前記燃料供給器から前記燃焼器に供給し、前記他の少なくとも１台の前記改質器に対応する前記燃焼器で燃焼させる、
水素生成システム。
【請求項２】
原料から水素含有ガスを生成する複数の改質器と、
前記複数の改質器のそれぞれに対応して、前記原料を供給する、複数の原料供給器と、
燃料を燃焼して、前記複数の改質器をそれぞれ加熱する複数の燃焼器と、
前記複数の燃焼器のそれぞれに対応して、前記燃料を供給する、複数の燃料供給器と、
前記複数の改質器で生成された前記水素含有ガスを、水素利用機器に供給する水素供給流路と、
前記複数の改質器で生成された前記水素含有ガスのうち、前記水素利用機器で未利用の前記水素含有ガスを、前記燃料として、前記複数の燃料供給器に分配供給する燃料供給流路と、
を備えた水素生成システムの運転方法であって、
前記複数の改質器のうち、水素生成動作を停止させる前記改質器に対しては、停止工程を開始する前に、前記改質器に対応する前記燃料供給器から前記燃焼器への前記燃料の供給を停止させるステップと、
前記停止工程開始後は、前記改質器に対応する前記原料供給器から供給される前記原料によって、前記改質器をパージするパージ動作をさせるステップと、
前記パージ動作により、前記改質器から排出されるガスを前記燃料として、前記複数の改質器のうち、前記水素生成動作を停止させる前記改質器以外の、他の少なくとも１台の、待機中の前記改質器、または、加熱が必要な前記改質器、に対応する前記燃料供給器から前記燃焼器に供給し、前記他の少なくとも１台の前記改質器に対応する前記燃焼器で燃焼させるステップとを備えた
水素生成システムの運転方法。
【請求項３】
原料から水素含有ガスを生成する改質器と、前記改質器に前記原料を供給する原料供給器と、燃料を燃焼して前記改質器を加熱する燃焼器と、前記燃焼器に前記燃料を供給する燃料供給器と、を備えた、複数の水素生成装置が、並列に接続された、水素生成システムであって、
前記複数の水素生成装置それぞれは、
前記複数の水素生成装置それぞれから排出される水素含有ガスを、水素利用機器に供給する水素供給流路と、
前記水素利用機器で利用されずに、前記水素利用機器から排出される水素含有ガスを前記燃料として、前記燃料供給器に分配供給する燃料供給流路と、
前記複数の水素生成装置のそれぞれから排出されるガスを、前記燃料供給器に分配される前の前記燃料に混合するバイパス流路と、
前記複数の水素生成装置のそれぞれから排出されるガスを、前記バイパス流路を介して前記燃料に混合せずに、前記水素供給流路によって前記水素利用機器に供給するか、
または、
前記複数の水素生成装置のそれぞれから排出されるガスを、前記水素利用機器に供給せずに、前記バイパス流路を介して前記燃料に混合するか、
を選択的に切り替える切替部と、
を有し、
前記複数の水素生成装置のうち、少なくとも１台の水素生成装置が、前記燃料供給器から前記燃焼器への前記燃料の供給を止めて、原料パージを含む停止工程をしている間に、
前記複数の水素生成装置のうち、前記少なくとも１台の水素生成装置以外の、他の少なくとも１台の水素生成装置は、前記燃料供給器から供給される前記燃料を前記燃焼器で燃焼させる燃焼動作を行い、
前記原料パージにより、前記少なくとも１台の水素生成装置から排出されるガスが、前記切替部によって、前記バイパス流路を介して、前記他の少なくとも１台の水素生成装置の前記燃料に混合される
水素生成システム。
【請求項４】
制御器をさらに備え、
前記制御器は、
前記複数の水素生成装置のうち、少なくとも１台の水素生成装置が、前記燃料供給器から前記燃焼器に前記燃料が供給されないため、前記燃焼器によって加熱されていない前記改質器に、前記原料供給器から前記原料を供給する第１動作をしている間は、
前記複数の水素生成装置のうち、前記第１動作をしている前記少なくとも１台の水素生成装置以外の、他の少なくとも１台の水素生成装置に、前記燃料供給器から供給される前記燃料を燃焼させる前記燃焼器によって加熱される前記改質器に対して、前記原料供給器から前記原料を供給する第２動作をさせるとともに、
前記第１動作をしている、前記少なくとも１台の水素生成装置から排出されるガスを、前記切替部によって、前記バイパス流路を介して、前記他の少なくとも１台の水素生成装置の前記燃料に混合する
請求項３に記載の水素生成システム。
【請求項５】
前記切替部は、前記水素供給流路における前記バイパス流路との分岐点よりも下流側に設けられる第１水素生成装置出口弁と、前記バイパス流路に設けられる第２水素生成装置出口弁と、を有し、
下流側で前記燃料供給器に対応して分岐した、前記燃料供給流路の上流側は、一つの共用燃料供給流路を介して、前記水素利用機器の水素含有ガス排出口に接続され、
前記バイパス流路は、前記第２水素生成装置出口弁よりも前記バイパス流路の下流側で前記共用燃料供給流路に連通し、
前記制御器は、
前記第１動作中の前記水素生成装置においては、前記燃料供給器が停止状態であり、前記第１水素生成装置出口弁が閉塞状態であり、前記第２水素生成装置出口弁が開放状態であるように制御し、
前記第２動作中の前記水素生成装置においては、前記燃料供給器が動作状態であり、前記第１水素生成装置出口弁が開放状態であり、前記第２水素生成装置出口弁が閉塞状態であるように制御する、
請求項４に記載の水素生成システム。
【請求項６】
原料から水素含有ガスを生成する改質器と、前記改質器に前記原料を供給する原料供給器と、燃料を燃焼して前記改質器を加熱する燃焼器と、前記燃焼器に前記燃料を供給する燃料供給器と、を備えた、複数の水素生成装置が、並列に接続された、水素生成システムの運転方法であって、
前記複数の水素生成装置それぞれは、
前記複数の水素生成装置それぞれから排出される水素含有ガスを、水素利用機器に供給する水素供給流路と、
前記水素利用機器で利用されずに、前記水素利用機器から排出される水素含有ガスを前記燃料として、前記燃料供給器に分配供給する燃料供給流路と、
前記複数の水素生成装置のそれぞれから排出されるガスを、前記燃料供給器に分配される前の前記燃料に混合するバイパス流路と、
複数の前記水素生成装置のそれぞれから排出されるガスを、前記バイパス流路を介して前記燃料に混合せずに、前記水素供給流路によって前記水素利用機器に供給するか、
または、
前記複数の水素生成装置のそれぞれから排出されるガスを、前記水素利用機器に供給せずに、前記バイパス流路を介して前記燃料に混合するか、
を選択的に切り替える切替部と、
を有し、
前記複数の水素生成装置のうち、少なくとも１台の水素生成装置が、前記燃料供給器から前記燃焼器への前記燃料の供給を止めて、原料パージを含む停止工程をしている間に、前記複数の水素生成装置のうち、前記少なくとも１台の水素生成装置以外の、他の少なくとも１台の水素生成装置に、前記燃料供給器から供給される前記燃料を前記燃焼器で燃焼させる燃焼動作を行わせるステップと、
前記少なくとも１台の水素生成装置から、前記原料パージにより排出されるガスを、前記切替部によって、前記バイパス流路を介して、前記他の少なくとも１台の水素生成装置の前記燃料に混合させるステップとを備えた
水素生成システムの運転方法。
【請求項７】
原料から水素含有ガスを生成する改質器と、前記改質器に前記原料を供給する原料供給器と、を備えた、複数の水素生成装置が、並列に接続された、水素生成システムであって、
前記複数の水素生成装置のそれぞれは、
前記複数の水素生成装置のそれぞれから排出されるガスを、前記原料供給器に供給される前記原料に混合するリサイクル流路と、
前記複数の水素生成装置のそれぞれから排出されるガスを、前記リサイクル流路によって前記原料に混合せずに、水素利用機器に供給するか、
または、
前記複数の水素生成装置のそれぞれから排出されるガスを、前記水素利用機器に供給せずに、前記リサイクル流路によって前記原料に混合するか、
を選択的に切り替える切替部と、
を有し、
前記複数の水素生成装置のうち、停止工程中の水素生成装置から原料パージにより排出されるガスが、前記切替部によって、前記原料に混合される
水素生成システム。
【請求項８】
前記複数の水素生成装置のうち、少なくとも１台の水素生成装置が、停止工程中の原料パージにより排出されるガスを、前記切替部によって、前記原料に混合している間は、
前記複数の水素生成装置のうち、前記少なくとも１台の水素生成装置以外の、他の少なくとも１台の水素生成装置が、前記改質器で生成された前記水素含有ガスを、前記切替部によって、前記水素利用機器に供給する
請求項７に記載の水素生成システム。
【請求項９】
さらに制御器を備え、
前記制御器は、
複数の水素生成装置のうち、停止工程中の水素生成装置には、前記原料供給器から供給される前記原料でパージ動作を行わせ、
前記停止工程中の前記水素生成装置から排出されるガスが、前記水素利用機器に供給されずに、前記リサイクル流路によって前記原料に混合されるように、
前記パージ動作前に、前記水素生成装置の前記切替部を切り替える
請求項７に記載の水素生成システム。
【請求項１０】
前記制御器は、
前記複数の水素生成装置のうち、停止工程を行う前記水素生成装置には、前記原料供給器から供給する前記原料でパージ動作を行わせ、
前記水素生成装置から前記パージ動作によって排出されるガスが、前記水素利用機器に供給されずに、前記リサイクル流路によって前記原料に混合されるように、
前記パージ動作前に前記水素生成装置の前記切替部を切り替え、
前記複数の水素生成装置のうち、少なくとも１台の水素生成装置が、停止工程中の原料パージにより前記水素生成装置から排出されるガスを、前記切替部によって、前記原料に混合している間は、
前記複数の水素生成装置のうち、前記少なくとも１台の水素生成装置以外の、他の少なくとも１台の前記水素生成装置に、前記原料供給器から供給される前記原料から、前記改質器で前記水素含有ガスを生成させ、
前記水素含有ガスを、前記切替部によって前記水素利用機器に供給する
請求項７に記載の水素生成システム。
【請求項１１】
前記複数の水素生成装置のそれぞれは、前記水素生成装置のそれぞれから排出される前記水素含有ガスを、前記水素利用機器に供給する水素供給流路をさらに有し、
前記切替部は、前記水素供給流路における前記リサイクル流路との分岐点よりも下流側部分を開閉する第１水素生成装置出口弁と、前記リサイクル流路を開閉する第２水素生成装置出口弁とを有し、
前記水素生成装置から排出されるガスを、前記リサイクル流路によって前記原料に混合せずに前記水素利用機器に供給する場合には、
前記第１水素生成装置出口弁が開放状態で、前記第２水素生成装置出口弁が閉塞状態であり、
前記水素生成装置から排出されるガスを、前記水素利用機器に供給せずに前記リサイクル流路によって、前記原料に混合する場合には、
前記第１水素生成装置出口弁が閉塞状態で、前記第２水素生成装置出口弁が開放状態である
請求項７から請求項１０までのいずれか１項に記載の水素生成システム。
【請求項１２】
原料から水素含有ガスを生成する改質器と、前記改質器に前記原料を供給する原料供給器と、を備えた、複数の水素生成装置が、並列に接続された、水素生成システムの運転方法であって、
前記複数の水素生成装置のそれぞれは、
前記複数の水素生成装置のそれぞれから排出されるガスを、前記原料供給器に供給される前記原料に混合するリサイクル流路と、
前記複数の水素生成装置のそれぞれから排出されるガスを、前記リサイクル流路によって前記原料に混合せずに、水素利用機器に供給するか、
または、
前記複数の水素生成装置のそれぞれから排出されるガスを、前記水素利用機器に供給せずに、前記リサイクル流路によって前記原料に混合するか、
を選択的に切り替える切替部と、
を有し、
前記切替部が、前記複数の水素生成装置のうち、停止工程中の水素生成装置から原料パージにより排出されるガスを、前記原料に混合するステップを備えた
水素生成システムの運転方法。
【請求項１３】
前記複数の水素生成装置のうち、少なくとも１台の水素生成装置が、停止工程中の原料パージにより排出されるガスを、前記切替部によって、前記原料に混合している間は、
前記複数の水素生成装置のうち、前記少なくとも１台の水素生成装置以外の、他の少なくとも１台の水素生成装置が、前記改質器で生成された前記水素含有ガスを、前記切替部によって、前記水素利用機器に供給するステップをさらに備えた
請求項１２に記載の水素生成システムの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、炭化水素系の原料を改質して水素含有ガスを生成する、複数の水素生成装置を連携させた水素生成システム、および、その運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池の発電時の燃料として用いられる水素含有ガスは、未だ、一般的なインフラガスとして整備されていない。このため、燃料電池システムは、改質器を有する水素生成装置、または、その水素生成装置を複数台連携させた水素生成システムを備えている。【０００３】
改質器では、一般的なインフラである都市ガス、液化石油ガス、または天然ガス等の、炭化水素である原料から、改質反応により、水素含有ガスが生成される。【０００４】
改質器での代表的な改質反応である水蒸気改質反応では、原料となる炭化水素と水蒸気とを、Ｎｉ系、Ｒｕ系またはＲｈ系等の改質触媒を用いて、６００℃〜７００℃程度の高温で反応させる。これにより、水素を主成分とした水素含有ガスが生成される。また、改質器を、水蒸気改質反応に必要な温度にするため、燃焼器が改質器を加熱する。【０００５】
燃焼器には、改質器から排出されて燃料電池で利用されなかった可燃ガスを含むオフガス、および、炭化水素等が燃料として供給されて、その燃料を燃焼器で燃焼させる。【０００６】
この種の水素生成システムにおいて、燃料電池システムの発電停止工程等で水素生成装置を停止させる際に、水素生成装置のガス経路内に水蒸気が滞留していると、温度降下に伴って水蒸気が凝縮し、触媒と凝縮水との接触が起こり、触媒に付着した水滴により触媒粒子が凝縮して、触媒の性能が低下する。【０００７】
そこで、水素生成の停止工程において、原料の熱分解による炭素析出が発生しなくなる温度まで改質触媒の温度が降下した後で、水素生成装置に、改質器の内容積の１〜１０倍の原料を供給して、水素生成装置内部の水蒸気を、燃料電池システム外に希釈排気する方法が示されている（例えば、特許文献１参照）。【０００８】
従来の構成において、水素生成装置の水素生成工程を停止する場合には、停止工程中の原料パージにより、水素生成装置から排出される水素含有ガスおよび原料等が、水素利用機器で利用されずに、大気に放出される。このため、水素製造効率が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４４８６３５３号公報
【発明の概要】
【００１０】
本開示は、水素生成システムの水素製造効率の低下を抑制するものである。
【００１１】
本開示は、原料から水素含有ガスを生成する複数の改質器と、複数の改質器のそれぞれに対応して原料を供給する、複数の原料供給器と、燃料を燃焼して、複数の改質器をそれぞれ加熱する複数の燃焼器と、複数の燃焼器のそれぞれに対応して、燃料を供給する、複数の燃料供給器と、複数の改質器で生成された水素含有ガスを、水素利用機器に供給する水素供給流路とを備えている。さらに、複数の改質器で生成された水素含有ガスのうち、水素利用機器で未利用の水素含有ガスを、燃料として、複数の燃料供給器に分配供給する燃料供給流路と、制御器とを備えた水素生成システムである。
【００１２】
制御器は、複数の改質器のうち、水素生成動作を停止させる改質器に対しては、停止工程を開始する前に、改質器に対応する燃料供給器から燃焼器への燃料の供給を停止させ、停止工程開始後は、改質器に対応する原料供給器から供給する原料によって、改質器をパージするパージ動作をさせる。制御器は、パージ動作により、改質器から排出されるガスを燃料として、複数の改質器のうち、水素生成動作を停止させる改質器以外の、他の少なくとも１台の、待機中の改質器、または、加熱が必要な改質器、に対応する燃料供給器から燃焼器に供給し、他の少なくとも１台の改質器に対応する燃焼器で燃焼させる。
【００１３】
これにより、パージ動作により改質器から排出されるガスは、パージ動作をしている改質器の燃焼器の燃料に用いられずに、他の少なくとも１台の、待機中の改質器または加熱が必要な改質器、に対応する燃焼器の燃料に用いられる。これにより、パージ動作をしている改質器の温度が上昇せず、パージ動作をしている改質器を短時間で停止でき、水素生成システムの停止時間を短縮できる。
【００１４】
本開示は、原料から水素含有ガスを生成する複数の改質器と、複数の改質器のそれぞれに対応して原料を供給する、複数の原料供給器と、燃料を燃焼して、複数の改質器をそれぞれ加熱する複数の燃焼器と、複数の燃焼器のそれぞれに対応して、燃料を供給する、複数の燃料供給器と、複数の改質器で生成された水素含有ガスを、水素利用機器に供給する水素供給流路とを備えた水素システムの運転方法である。さらに、複数の改質器で生成された水素含有ガスのうち、水素利用機器で未利用の水素含有ガスを、燃料として、複数の燃料供給器に分配供給する燃料供給流路を備えた水素生成システムの運転方法である。
【００１５】
複数の改質器のうち、水素生成動作を停止させる改質器に対しては、停止工程を開始する前に、改質器に対応する燃料供給器から燃焼器への燃料の供給を停止させるステップを備えている。
【００１６】
停止工程開始後は、改質器に対応する原料供給器から供給される原料によって、改質器をパージするパージ動作をさせるステップを備えている。
【００１７】
パージ動作により、改質器から排出されるガスを燃料として、複数の改質器のうち、水素生成動作を停止させる改質器以外の、他の少なくとも１台の、待機中の改質器、または、加熱が必要な改質器、に対応する燃料供給器から燃焼器に供給し、他の少なくとも１台の改質器に対応する燃焼器で燃焼させるステップを備えている。
【００１８】
これにより、パージ動作により改質器から排出されるガスは、パージ動作をしている改質器の燃焼器の燃料に用いられずに、他の少なくとも１台の待機中の改質器または加熱が必要な改質器に対応する燃焼器の燃料に用いられる。これにより、パージ動作をしている改質器の温度が上昇せず、パージ動作をしている改質器を短時間で停止でき、水素生成システムの停止時間を短縮できる。
【００１９】
これらによって、燃料供給器から燃焼器への燃料の供給を止めて停止工程中の水素生成装置から、原料パージにより排出されるガスは、大気に放出されることなく、他の水素生成装置の燃焼器の燃料の一部に利用される。
【００２０】
よって、原料パージに使用された原料を、無駄なく他の水素生成装置の熱源として再利用でき、水素生成システムの水素製造効率の低下を抑制することができ、経済性の高い水素生成システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本開示の第１の実施の形態における水素生成システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本開示の第１の実施の形態における、水素生成システムの水素生成工程の終了から停止工程を経て待機工程に至る動作を示すフローチャートである。
【図３】図３は、本開示の第２の実施の形態における水素生成システムの概略構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、本開示の第２の実施の形態における水素生成装置の停止工程を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本開示の第３の実施の形態における水素生成システムの概略構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、本開示の第３の実施の形態における水素生成装置の停止工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
第１の態様は、原料から水素含有ガスを生成する複数の改質器と、複数の改質器のそれぞれに対応して原料を供給する、複数の原料供給器と、燃料を燃焼して、複数の改質器をそれぞれ加熱する複数の燃焼器と、複数の燃焼器のそれぞれに対応して、燃料を供給する、複数の燃料供給器と、複数の改質器で生成された水素含有ガスを、水素利用機器に供給する水素供給流路とを備えている。さらに、複数の改質器で生成された水素含有ガスのうち、水素利用機器で未利用の水素含有ガスを、燃料として、複数の燃料供給器に分配供給する燃料供給流路と、制御器とを備えた水素生成システムである。
【００２３】
制御器は、複数の改質器のうち、水素生成動作を停止させる改質器に対しては、停止工程を開始する前に、改質器に対応する燃料供給器から燃焼器への燃料の供給を停止させ、停止工程開始後は、改質器に対応する原料供給器から供給する原料によって、改質器をパージするパージ動作をさせる。制御器は、パージ動作により、改質器から排出されるガスを燃料として、複数の改質器のうち、水素生成動作を停止させる改質器以外の、他の少なくとも１台の、待機中の改質器、または、加熱が必要な改質器、に対応する燃料供給器から燃焼器に供給し、他の少なくとも１台の改質器に対応する燃焼器で燃焼させる。
【００２４】
これにより、パージ動作により改質器から排出されるガスは、パージ動作をしている改質器の燃焼器の燃料に用いられずに、他の少なくとも１台の、待機中の改質器または加熱が必要な改質器、に対応する燃焼器の燃料に用いられる。これにより、パージ動作をしている改質器の温度が上昇せず、パージ動作をしている改質器を短時間で停止でき、水素生成システムの停止時間を短縮できる。
【００２５】
第２の態様は、原料から水素含有ガスを生成する複数の改質器と、複数の改質器のそれぞれに対応して原料を供給する、複数の原料供給器と、燃料を燃焼して、複数の改質器をそれぞれ加熱する複数の燃焼器と、複数の燃焼器のそれぞれに対応して、燃料を供給する、複数の燃料供給器と、複数の改質器で生成された水素含有ガスを、水素利用機器に供給する水素供給流路とを備えた水素システムの運転方法である。さらに、複数の改質器で生成された水素含有ガスのうち、水素利用機器で未利用の水素含有ガスを、燃料として、複数の燃料供給器に分配供給する燃料供給流路を備えた水素生成システムの運転方法である。
【００２６】
複数の改質器のうち、水素生成動作を停止させる改質器に対しては、停止工程を開始する前に、改質器に対応する燃料供給器から燃焼器への燃料の供給を停止させるステップを備えている。
【００２７】
停止工程開始後は、改質器に対応する原料供給器から供給される原料によって、改質器をパージするパージ動作をさせるステップを備えている。
【００２８】
パージ動作により、改質器から排出されるガスを燃料として、複数の改質器のうち、水素生成動作を停止させる改質器以外の、他の少なくとも１台の、待機中の改質器、または、加熱が必要な改質器、に対応する燃料供給器から燃焼器に供給し、他の少なくとも１台の改質器に対応する燃焼器で燃焼させるステップを備えている。
【００２９】
これにより、パージ動作により改質器から排出されるガスは、パージ動作をしている改質器の燃焼器の燃料に用いられずに、他の少なくとも１台の待機中の改質器または加熱が必要な改質器に対応する燃焼器の燃料に用いられる。これにより、パージ動作をしている改質器の温度が上昇せず、パージ動作をしている改質器を短時間で停止でき、水素生成システムの停止時間を短縮できる。
【００３０】
本開示の第３の態様の水素システムは、原料から水素含有ガスを生成する改質器と、改質器に原料を供給する原料供給器と、燃料を燃焼して改質器を加熱する燃焼器と、燃焼器に燃料を供給する燃料供給器と、を備えた、複数の水素生成装置が、並列に接続された、水素生成システムである。
【００３１】
複数の水素生成装置それぞれは、複数の水素生成装置それぞれから排出される水素含有ガスを、水素利用機器に供給する水素供給流路と、水素利用機器で利用されずに、水素利用機器から排出される水素含有ガスを燃料として、燃料供給器に分配供給する燃料供給流路と、複数の水素生成装置のそれぞれから排出されるガスを、燃料供給器に分配される前の燃料に混合するバイパス流路とを備えている。
【００３２】
水素生成システムは、複数の水素生成装置のそれぞれから排出されるガスを、バイパス流路を介して燃料に混合せずに、水素供給流路によって水素利用機器に供給するか、または、複数の水素生成装置のそれぞれから排出されるガスを、水素利用機器に供給せずに、バイパス流路を介して燃料に混合するか、を選択的に切り替える切替部、を有している。
【００３３】
複数の水素生成装置のうち、少なくとも１台の水素生成装置が、燃料供給器から燃焼器への燃料の供給を止めて、原料パージを含む停止工程をしている間に、複数の水素生成装置のうち、少なくとも１台の水素生成装置以外の、他の少なくとも１台の水素生成装置は、燃料供給器から供給される燃料を燃焼器で燃焼させる燃焼動作を行う。そして、原料パージにより、少なくとも１台の水素生成装置から排出されるガスが、切替部によって、バイパス流路を介して、他の少なくとも１台の水素生成装置の燃料に混合される。
【００３４】
このような構成によれば、燃料供給器から燃焼器への燃料の供給を止めて停止工程中の原料パージにより、水素生成装置から排出されるガスが、切替部によって、バイパス流路を介して燃料に混合されて、他の少なくとも１台の水素生成装置の燃焼器の燃料の一部に利用される。
【００３５】
したがって、燃料供給器から燃焼器への燃料の供給を止めて停止工程中の、原料パージにより水素生成装置から排出されるガスは、大気に放出されることなく、他の水素生成装置の燃焼器の燃料の一部に利用される。これにより、原料パージに使用された原料を無駄なく、他の水素生成装置の熱源として再利用でき、水素製造効率の低下を抑制でき、経済性の高い水素生成システムを提供することができる。
【００３６】
本開示の第４の態様は、制御器をさらに備えていてもよい。制御器は、複数の水素生成装置のうち、少なくとも１台の水素生成装置が、燃料供給器から燃焼器に燃料が供給されないため、燃焼器によって加熱されていない改質器に、原料供給器から原料を供給する第１動作をしている間は、以下の動作をさせてもよい。
【００３７】
複数の水素生成装置のうち、第１動作をしている、少なくとも１台の水素生成装置以外の、他の少なくとも１台の水素生成装置に、燃料供給器から供給される燃料を燃焼させる燃焼器によって加熱される改質器に対して、原料供給器から原料を供給する第２動作をさせてもよい。
【００３８】
そして、第１動作をしている、少なくとも１台の水素生成装置から排出されるガスを、切替部によって、バイパス流路を介して、他の少なくとも１台の水素生成装置の燃料に混合してもよい。
【００３９】
このような構成によれば、第１動作をしている水素生成装置から排出されるガスが、切替部によって、バイパス流路を介して燃料に混合されて、複数の水素生成装置のうち、第１動作をしている水素生成装置以外の、他の少なくとも１台の、第２動作をしている水素生成装置の燃焼器の燃料の一部に利用される。
【００４０】
これによって、水素生成を停止するために第１動作をする水素生成装置においては、第１動作をする前に、制御器が、燃料供給器を停止させることで、燃焼器での燃焼が停止して、改質器の温度が低下する。そして、燃焼器での燃焼が停止して改質器の温度低下が進行している水素生成装置の改質器に原料を供給することで、第１動作をしている水素生成装置に残留する水素含有ガスが排出される。
【００４１】
さらに、水素生成の継続動作である第２動作をしている少なくとも１台の水素生成装置の燃焼器で、第１動作をしている水素生成装置から排出されるガスを燃焼させて改質反応の熱源として利用する。
【００４２】
したがって、第１動作（停止工程）をしている水素生成装置から、排出される可燃性のガスは、大気に放出されることなく、他の第２動作（水素生成工程）をしている水素生成装置の燃焼器の燃料の一部に利用される。これにより、排出された原料を、無駄なく他の水素生成装置の改質反応の熱源として再利用でき、水素製造効率の低下を抑制でき、経済性の高い水素生成システムを提供することができる。
【００４３】
また、少なくとも１台の水素生成装置が、停止工程中のとき（水素含有ガスを水素利用機器に供給できないとき）も、他の少なくとも１台の水素生成装置で生成した水素含有ガスを、水素利用機器に供給することができる。
【００４４】
第５の態様は、さらに、切替部として、水素供給流路におけるバイパス流路との分岐点よりも下流側に設けられる第１水素生成装置出口弁と、バイパス流路に設けられる第２水素生成装置出口弁と、を有していてもよい。
【００４５】
下流側で燃料供給器に対応して複数に分岐した、燃料供給流路の上流側は、一つの共用燃料供給流路を介して、水素利用機器の水素含有ガス排出口に接続されていてもよい。
【００４６】
バイパス流路は、第２水素生成装置出口弁よりもバイパス流路の下流側で共用燃料供給流路に連通してもよい。
【００４７】
制御器は、第１動作中の水素生成装置においては、燃料供給器が停止状態であり、第１水素生成装置出口弁が閉塞状態であり、第２水素生成装置出口弁が開放状態であるように制御してもよい。制御器は、第２動作中の水素生成装置においては、燃料供給器が動作状態であり、第１水素生成装置出口弁が開放状態であり、第２水素生成装置出口弁が閉塞状態であるように制御してもよい。
【００４８】
上記構成によれば、さらに、第１水素生成装置出口弁が開放状態で、第２水素生成装置出口弁が閉塞状態であれば、水素生成装置から排出されるガスを、バイパス流路を介して共用燃料供給流路を流れる燃料に混合せずに、水素供給流路によって水素利用機器に供給することができる。逆に、第１水素生成装置出口弁が閉塞状態で、第２水素生成装置出口弁が開放状態であれば、水素生成装置から排出されるガスを、水素供給流路によって水素利用機器に供給せずに、バイパス流路を介して共用燃料供給流路を流れる燃料に混合することができる。
【００４９】
したがって、上記構成の第１水素生成装置出口弁と第２水素生成装置出口弁とにより、制御器で制御可能な切替部を実現することができる。
【００５０】
第６の態様は、原料から水素含有ガスを生成する改質器と、改質器に原料を供給する原料供給器と、燃料を燃焼して改質器を加熱する燃焼器と、燃焼器に燃料を供給する燃料供給器と、を備えた、複数の水素生成装置が、並列に接続された水素生成システムの運転方法である。
【００５１】
複数の水素生成システムそれぞれは、複数の水素生成装置から排出される水素含有ガスを、水素利用機器に供給する水素供給流路と、水素利用機器で利用されずに、水素利用機器から排出される水素含有ガスを燃料として、燃料供給器に分配供給する燃料供給流路と、複数の水素生成装置のそれぞれから排出されるガスを、燃料供給器に分配される前の燃料に混合するバイパス流路とを有している。
【００５２】
複数の水素生成装置それぞれは、複数の水素生成装置のそれぞれから排出されるガスを、バイパス流路を介して燃料に混合せずに、水素供給流路によって水素利用機器に供給するか、または、複数の水素生成装置のそれぞれから排出されるガスを、水素利用機器に供給せずに、バイパス流路を介して燃料に混合するか、を選択的に切り替える切替部を有している。
【００５３】
複数の水素生成装置のうち、少なくとも１台の水素生成装置が、燃料供給器から燃焼器への燃料の供給を止めて、原料パージを含む停止工程をしている間に、複数の水素生成装置のうち、少なくとも１台の水素生成装置以外の、他の少なくとも１台の水素生成装置に、燃料供給器から供給される燃料を燃焼器で燃焼させる燃焼動作を行わせるステップを備えている。
【００５４】
少なくとも１台の水素生成装置から、原料パージにより排出されるガスを、切替部によって、バイパス流路を介して燃料に混合させるステップを備えている。
【００５５】
このような運転方法によって、水素生成システムは、燃料供給器から燃焼器への燃料の供給を止めて停止工程中の、原料パージにより水素生成装置から排出されるガスが、切替部によって、バイパス流路を介して燃料に混合されて、他の少なくとも１台の水素生成装置の燃焼器の燃料の一部に利用される。
【００５６】
したがって、燃料供給器から燃焼器への燃料の供給を止めて停止工程中の、原料パージにより水素生成装置から排出されるガスは、大気に放出されることなく、他の水素生成装置の燃焼器の燃料の一部に利用されるので、原料パージに使用された原料を、無駄なく他の水素生成装置の熱源として再利用でき、水素製造効率の低下を抑制でき、経済性の高い水素生成システムの運転方法を提供することができる。
【００５７】
本開示の第７の態様は、原料から水素含有ガスを生成する改質器と、改質器に原料を供給する原料供給器と、を備えた、複数の水素生成装置が、並列に接続された、水素生成システムである。
【００５８】
複数の水素生成装置のそれぞれは、複数の水素生成装置のそれぞれから排出されるガスを、原料供給器に供給される原料に混合するリサイクル流路を有している。
【００５９】
複数の水素生成装置のそれぞれは、複数の水素生成装置のそれぞれから排出されるガスを、リサイクル流路によって原料に混合せずに、水素利用機器に供給するか、または、複数の水素生成装置それぞれから排出されるガスを、水素利用機器に供給せずに、リサイクル流路によって原料に混合するか、を選択的に切り替える切替部、を有している。
【００６０】
複数の水素生成装置のうち、停止工程中の水素生成装置から原料パージにより排出されるガスが、切替部によって、原料に混合される。
【００６１】
上記構成の水素生成システムは、停止工程中の原料パージにより水素生成装置から排出されるガスを、切替部によって、原料供給器よりも上流の原料に混合する。
【００６２】
したがって、停止工程中の原料パージにより水素生成装置から排出されるガスは、大気に放出されることなく、原料としてリサイクルされる。これにより、原料パージに使用された原料を、無駄なく改質反応の原料として再利用でき、水素製造効率の低下を抑制でき、経済性の高い水素生成システムを提供することができる。
【００６３】
第８の態様は、さらに、複数の水素生成装置のうち、少なくとも１台の水素生成装置が、停止工程中の原料パージにより排出されるガスを、切替部によって、原料に混合している間は、複数の水素生成装置のうち、少なくとも１台の水素生成装置以外の、他の少なくとも１台の水素生成装置が、改質器で生成された水素含有ガスを、切替部によって、水素利用機器に供給してもよい。
【００６４】
上記構成の水素生成システムは、さらに、少なくとも１台の水素生成装置が、停止工程中の原料パージにより水素生成装置から排出されるガスを、原料供給器よりも上流の原料に混合している間は、他の少なくとも１台の水素生成装置が、改質器で生成された水素含有ガスを水素利用機器に供給している。
【００６５】
したがって、停止工程中の原料パージにより、水素生成装置から排出されるガスは、原料供給器よりも上流の原料に混合されて、他の少なくとも１台の水素生成装置の改質反応の原料の一部に利用される。これにより、原料パージに使用された原料を、無駄なく改質反応の原料として再利用でき、水素製造効率の低下を抑制でき、経済性の高い水素生成システムを提供することができる。
【００６６】
また、少なくとも１台の水素生成装置が、停止工程中で原料パージしているとき（水素含有ガスを水素利用機器に供給できないとき）も、他の少なくとも１台の水素生成装置で生成した水素含有ガスを水素利用機器に供給することができる。
【００６７】
第９の態様は、さらに、制御器を備えてもよい。制御器は、複数の水素生成装置のうち、停止工程中の水素生成装置には、原料供給器から供給される原料でパージ動作を行わせてもよい。制御器は、停止工程中の水素生成装置から排出されるガスが、水素利用機器に供給されずに、リサイクル流路によって原料に混合されるように、パージ動作前に、水素生成装置の切替部を切り替えてもよい。
【００６８】
上記構成の水素生成システムによれば、さらに、制御器による複数の水素生成装置と複数の切替部の制御によって、停止工程を行う水素生成装置は、原料供給器から供給される原料でパージ動作し、パージ動作によって停止工程中の水素生成装置から排出されるガスが、原料供給器よりも上流の原料に混合される。
【００６９】
したがって、停止工程中の原料パージにより水素生成装置から排出されるガスは、大気に放出されることなく、原料としてリサイクルされる。これにより、原料パージに使用された原料を、無駄なく改質反応の原料として再利用でき、水素製造効率の低下を抑制でき、経済性の高い水素生成システムを提供することができる。
【００７０】
第１０の態様は、さらに、制御器は、複数の水素生成装置のうち、停止工程を行う水素生成装置には、原料供給器から供給する原料でパージ動作を行わせてもよい。制御器は、パージ動作によって排出されるガスが、水素利用機器に供給されずに、リサイクル流路によって原料に混合されるように、パージ動作前に水素生成装置の切替部を切り替えてもよい。制御器は、複数の水素生成装置のうち、少なくとも１台の水素生成装置が、停止工程中の原料パージにより水素生成装置から排出されるガスを、切替部によって、原料に混合している間は、以下の処理を行ってもよい。制御器は、複数の水素生成装置のうち、少なくとも１台の水素生成装置以外の、他の少なくとも１台の水素生成装置に、原料供給器から供給される原料から、改質器で水素含有ガスを生成させてもよい。制御器は、水素含有ガスを切替部によって水素利用機器に供給してもよい。
【００７１】
上記構成の水素生成システムは、さらに、制御器による複数の水素生成装置と複数の切替部の制御によって、停止工程を行う水素生成装置は、原料供給器から供給される原料でパージ動作し、パージ動作によって停止工程中の水素生成装置から排出されるガスが、原料供給器よりも上流の原料に混合されて、他の少なくとも１台の水素生成装置の改質反応の原料の一部に利用される。これにより、原料パージに使用された原料を、無駄なく改質反応の原料として再利用でき、水素製造効率の低下を抑制でき、経済性の高い水素生成システムを提供することができる。
【００７２】
また、少なくとも１台の水素生成装置が、停止工程中で原料パージしているとき（水素含有ガスを水素利用機器に供給できないとき）も、他の少なくとも１台の水素生成装置で生成した水素含有ガスを水素利用機器に供給することができる。
【００７３】
第１１の態様は、さらに、複数の水素生成装置のそれぞれは、水素生成装置のそれぞれから排出される水素含有ガスを、水素利用機器に供給する水素供給流路をさらに有してもよい。切替部は、水素供給流路におけるリサイクル流路との分岐点よりも下流側部分を開閉する第１水素生成装置出口弁と、リサイクル流路を開閉する第２水素生成装置出口弁とを有してもよい。水素生成装置から排出されるガスを、リサイクル流路によって原料に混合せずに水素利用機器に供給する場合には、第１水素生成装置出口弁が開放状態で、第２水素生成装置出口弁が閉塞状態であってもよい。水素生成装置から排出されるガスを、水素利用機器に供給せずにリサイクル流路によって、原料に混合する場合には、第１水素生成装置出口弁が閉塞状態で、第２水素生成装置出口弁が開放状態であってもよい。
【００７４】
これにより、水素生成装置から排出される水素含有ガスを水素利用機器に供給する水素供給流路における、リサイクル流路との分岐点よりも下流側部分を開閉する第１水素生成装置出口弁と、リサイクル流路を開閉する第２水素生成装置出口弁とが設けられる。水素生成装置から排出されるガスをリサイクル流路によって原料に混合せずに水素利用機器に供給する場合には、第１水素生成装置出口弁が開放状態で第２水素生成装置出口弁が閉塞状態となるようにする。水素生成装置から排出されるガスを、水素利用機器に供給せずに、リサイクル流路によって原料に混合する場合には、第１水素生成装置出口弁が閉塞状態で第２水素生成装置出口弁が開放状態になるようにする。これにより、切替部を実現することができる。
【００７５】
本開示の第１２の態様は、原料から水素含有ガスを生成する改質器と、改質器に原料を供給する原料供給器と、を備えた、複数の水素生成装置が、並列に接続された、水素生成システムの運転方法である。
【００７６】
複数の水素生成装置のそれぞれは、複数の水素生成装置のそれぞれから排出されるガスを、原料供給器に供給される原料に混合するリサイクル流路を備えている。
【００７７】
複数の水素生成装置のそれぞれは、複数の水素生成装置のそれぞれから排出されるガスを、リサイクル流路によって原料に混合せずに、水素利用機器に供給するか、または、複数の水素生成装置それぞれから排出されるガスを、水素利用機器に供給せずに、リサイクル流路によって原料に混合するか、を選択的に切り替える切替部、を有している。
【００７８】
切替部が、複数の水素生成装置のうち、停止工程中の水素生成装置から原料パージにより排出されるガスを、原料に混合するステップを備えている。
【００７９】
上記水素生成システムの運転方法によって、水素生成システムは、停止工程中の原料パージにより水素生成装置から排出されるガスを、切替部によって、原料供給器よりも上流の原料に混合する。
【００８０】
したがって、停止工程中の原料パージにより水素生成装置から排出されるガスは、大気に放出されることなく、原料としてリサイクルされる。これにより、原料パージに使用された原料を、無駄なく改質反応の原料として再利用でき、水素製造効率の低下を抑制でき、経済性の高い水素生成システムの運転方法を提供することができる。
【００８１】
第１３の態様は、さらに、複数の水素生成装置のうち、少なくとも１台の水素生成装置が、停止工程中の原料パージにより排出されるガスを、切替部によって、原料に混合している間は、以下の処理を行ってもよい。すなわち、複数の水素生成装置のうち、少なくとも１台の水素生成装置以外の、他の少なくとも１台の水素生成装置が、改質器で生成された水素含有ガスを、切替部によって、水素利用機器に供給するステップをさらに備えていてもよい。
【００８２】
このような水素生成システムの運転方法によって、さらに、水素生成システムにおいて、少なくとも１台の水素生成装置が、停止工程中の原料パージにより水素生成装置から排出されるガスを原料供給器よりも上流の原料に混合している間は、他の少なくとも１台の水素生成装置が、改質器で生成された水素含有ガスを水素利用機器に供給している。
【００８３】
したがって、停止工程中の原料パージにより水素生成装置から排出されるガスは、原料供給器よりも上流の原料に混合されて、他の少なくとも１台の水素生成装置の改質反応の原料の一部に利用されることになる。これにより、原料パージに使用された原料を、無駄なく改質反応の原料として再利用でき、水素製造効率の低下を抑制でき、経済性の高い水素生成システムの運転方法を提供することができる。
【００８４】
また、少なくとも１台の水素生成装置が、停止工程中で原料パージしているとき（水素含有ガスを水素利用機器に供給できないとき）も、他の少なくとも１台の水素生成装置で生成した水素含有ガスを、水素利用機器に供給することができる。
【００８５】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００８６】
（第１の実施の形態）
図１は、本開示の第１の実施の形態における水素生成システム２４１の概略構成を示すブロック図である。
【００８７】
図１に示すように、本実施の形態の水素生成システム２４１は、原料から水素含有ガスを生成する改質器２０１ａ〜２０１ｃと、改質器２０１ａ〜２０１ｃのそれぞれに対応して、原料を改質器２０１ａ〜２０１ｃに供給する原料供給器２０２ａ〜２０２ｃとを備えている。
【００８８】
水素生成システム２４１は、燃料を燃焼して改質器２０１ａ〜２０１ｃをそれぞれ加熱する燃焼器２０３ａ〜２０３ｃと、燃焼器２０３ａ〜２０３ｃのそれぞれに対応して燃料を燃焼器２０３ａ〜２０３ｃに供給する燃料供給器２０４ａ〜２０４ｃとを備えている。
【００８９】
水素生成システム２４１は、改質器２０１ａ〜２０１ｃで生成された水素含有ガスを、水素利用機器としての燃料電池２５１に供給する水素供給流路２０５ａ〜２０５ｃおよび共用水素供給流路２０６を備えている。水素生成システム２４１は、改質器２０１ａ〜２０１ｃで生成された水素含有ガスのうち、燃料電池２５１で未利用の水素含有ガスを、燃料として燃料供給器２０４ａ〜２０４ｃに分配供給する、共用燃料供給流路２０７および燃料供給流路２０８ａ〜２０８ｃを備えている。
【００９０】
水素生成システム２４１は、改質器２０１ａ〜２０１ｃの内部温度を検出する改質器温度検出器２０９ａ〜２０９ｃと、水素生成システム２４１を制御する制御器２３１とを備えている。
【００９１】
ここで、これらの構成要素の符号の添え字については、第２の実施の形態および第３の実施の形態と共通する。符号の添え字のａ、例えば改質器２０１ａは、１つ目の改質器を指す場合に使用し、改質器２０１ｂは、２つ目の改質器を指す場合に使用し、改質器２０１ｃは、３つ目の改質器を指す場合に使用される。
【００９２】
したがって、改質器２０１ａ〜２０１ｃと記述した場合は、１つ目から３つ目までの３台の改質器を指す。そして、いずれの改質器でもよい場合を説明するときには、単に改質器２０１と記述する場合がある。
【００９３】
上記の説明は、他の構成要素についても同様である。
【００９４】
改質器２０１ａ〜２０１ｃは、炭化水素系の原料および水蒸気を用いて、改質反応により、水素含有ガスを生成する。本実施の形態では、原料として、メタンを主成分とする都市ガスを用いる。本実施の形態の改質反応としては、原料と水蒸気とを反応させる水蒸気改質反応を用いる。改質器２０１ａ〜２０１ｃの内部には、改質触媒（図示せず）が搭載さている。なお、改質器２０１ａ〜２０１ｃに水（水蒸気）を供給する水供給器も存在するが、図１では、記載を省略している。
【００９５】
原料供給器２０２ａは、原料を改質器２０１ａに供給するポンプである。また、原料供給器２０２ｂは、原料を改質器２０１ｂに供給するポンプである。また、原料供給器２０２ｃは、原料を改質器２０１ｃに供給するポンプである。
【００９６】
なお、原料供給器２０２ａ〜２０２ｃは、原料供給器２０２ａ〜２０２ｃが原料の供給動作をしていない時は、改質器２０１ａ〜２０１ｃには原料が供給されないように構成されている。
【００９７】
燃焼器２０３ａは、燃料と空気とを混合して燃焼させることで改質器２０１ａを加熱する。また、燃焼器２０３ｂは、燃料と空気とを混合して燃焼させることで改質器２０１ｂを加熱する。また、燃焼器２０３ｃは、燃料と空気とを混合して燃焼させることで改質器２０１ｃを加熱する。また、燃焼器２０３ａ〜２０３ｃの燃料には、燃料電池２５１のアノードより排出されるアノードオフガス（原料と水素含有ガスとのうち、少なくともいずれか）が用いられる。
【００９８】
燃料供給器２０４ａは、燃料を燃焼器２０３ａに供給するためのポンプであり、燃料供給流路２０８ａ上に設置される。また、燃料供給器２０４ｂは、燃料を燃焼器２０３ｂに供給するためのポンプであり、燃料供給流路２０８ｂ上に設置される。また、燃料供給器２０４ｃは、燃料を燃焼器２０３ｃに供給するためのポンプであり、燃料供給流路２０８ｃ上に設置される。
【００９９】
なお、燃料供給器２０４ａ〜２０４ｃは、燃料供給器２０４ａ〜２０４ｃが燃料の供給動作をしていない時は、燃焼器２０３ａ〜２０３ｃには燃料が供給されないように構成されている。
【０１００】
水素供給流路２０５ａは、改質器２０１ａから排出される水素含有ガスを、燃料電池２５１のアノードに供給するための流路である。水素供給流路２０５ｂは、改質器２０１ｂから排出される水素含有ガスを、燃料電池２５１のアノードに供給するための流路である。水素供給流路２０５ｃは、改質器２０１ｃから排出される水素含有ガスを、燃料電池２５１のアノードに供給するための流路である。
【０１０１】
共用水素供給流路２０６は、水素供給流路２０５ａ〜２０５ｃの下流端から排出される水素含有ガスを合流させて、燃料電池２５１のアノードに供給する流路である。
【０１０２】
共用燃料供給流路２０７は、燃料電池２５１で利用されずに燃料電池２５１のアノードから排出されるアノードオフガス（水素含有ガス）を、燃料供給流路２０８ａ〜２０８ｃに分配供給するための流路である。
【０１０３】
燃料供給流路２０８ａは、共用燃料供給流路２０７の下流端から排出されるアノードオフガス（水素含有ガス）を、燃焼器２０３ａに供給する流路である。また、燃料供給流路２０８ｂは、共用燃料供給流路２０７の下流端から排出されるアノードオフガス（水素含有ガス）を、燃焼器２０３ｂに供給する流路である。また、燃料供給流路２０８ｃは、共用燃料供給流路２０７の下流端から排出されるアノードオフガス（水素含有ガス）を、燃焼器２０３ｃに供給する流路である。
【０１０４】
改質器温度検出器２０９ａは、改質器２０１ａの内部温度を検出する熱電対である。改質器温度検出器２０９ｂは、改質器２０１ｂの内部温度を検出する熱電対である。改質器温度検出器２０９ｃは、改質器２０１ｃの内部温度を検出する熱電対である。
【０１０５】
制御器２３１は、水素生成システム２４１の運転を制御する。制御器２３１は、信号入出力部（図示せず）と、演算処理部（図示せず）と、制御プログラムを記憶する記憶部（図示せず）とを備える。制御プログラムが演算処理部に読み込まれ、実行されて、後述する処理が行われる。
【０１０６】
燃料電池２５１は、水素生成システム２４１から供給される水素含有ガス中の水素と、空気中の酸素から、電気化学反応によって電力を取り出す（発電する）。
【０１０７】
以上のように構成された本実施の形態の水素生成システム２４１について、以下、その動作、および作用を説明する。以下の動作は、制御器２３１が水素生成システム２４１の、原料供給器２０２ａ〜２０２ｃと燃料供給器２０４ａ〜２０４ｃを制御することによって行われる。
【０１０８】
水素生成システム２４１の動作について、改質器２０１ａを例に説明する。改質器２０１ａの動作とは、待機工程、起動工程、水素生成工程、および停止工程の４工程であり、この順序で実行される。
【０１０９】
待機工程とは、改質器２０１ａの温度が常温付近で保持されている工程である。待機工程では、原料供給器２０２ａと、燃料供給器２０４ａは、いずれも動作していない。原料供給器２０２ａと燃料供給器２０４ａは、制御器２３１から、起動の指示が送信されるまで、待機工程を保持するため、動作しない。
【０１１０】
起動工程とは、改質器２０１ａを、水素生成が可能な温度まで加熱昇温する工程である。起動工程の開始時には、制御器２３１は、原料供給器２０２ａと燃料供給器２０４ａに起動の指示を送信する。
【０１１１】
原料は、原料供給器２０２ａが動作すると、改質器２０１ａに供給されて改質器２０１ａから排出された後、水素供給流路２０５ａと、共用水素供給流路２０６と、燃料電池２５１と、共用燃料供給流路２０７と、燃料供給流路２０８ａとを通流する。
【０１１２】
燃料供給流路２０８ａを通流した原料は、燃料供給器２０４ａを動作させることで、燃焼器２０３ａに供給されて（燃焼器２０３ａに別途供給された空気と混合されて、燃焼器２０３ａで）燃焼し、制御器２３１の制御により燃焼器２０３ａが改質器２０１ａを、所定の温度になるまで加熱昇温する。
【０１１３】
ここで、改質器２０１ａの所定の温度とは、改質反応によって、原料から燃料電池２５１での発電に必要な濃度の水素を含む水素含有ガスが生成する温度であり、本実施の形態では、６００℃とする。改質器温度検出器２０９ａの検出温度によって、改質器２０１ａの温度が６００℃に達したと、制御器２３１が判定した時点で、起動工程は完了し、水素生成工程に移行する。
【０１１４】
水素生成工程とは、改質器２０１ａで原料から生成した水素含有ガスを、燃料電池２５１のアノードに安定的に継続して供給する工程である。
【０１１５】
制御器２３１は、改質器２０１ａで生成させる水素量が、燃料電池２５１で消費する量に足るよう、改質器２０１ａの温度を制御するために、燃料供給器２０４ａを操作する。具体的には、制御器２３１は、改質器温度検出器２０９ａによって検出した改質器２０１ａの内部温度を監視しながら、改質器２０１ａの内部温度が所定の温度（略６００℃）になるように、燃料供給器２０４ａによる燃料供給流量を制御する。
【０１１６】
同時に、制御器２３１は、燃料供給器２０４ａで必要とする燃料供給流量を、燃料供給器２０４ａに供給できるように、原料供給器２０２ａによる原料供給流量を制御する。原料供給器２０２ａと燃料供給器２０４ａは、制御器２３１から、停止工程に移行する指示が送信されるまで、水素生成工程を実行する。
【０１１７】
停止工程とは、改質器２０１ａを、改質反応によって原料から燃料電池２５１での発電に必要な濃度の水素が生成可能な温度から、常温付近まで冷却降温させると共に、原料供給器２０２ａが供給する原料によって改質器２０１ａをパージするパージ動作をさせる工程である。改質器２０１ａは、パージ動作が終了したら、原料供給器２０２ａの動作を停止させて、待機工程に移行する。
【０１１８】
改質器２０１ｂと改質器２０１ｃの動作の内容は、改質器２０１ａに対するものと同じなので、説明を省略する。この場合は、構成要素に記載の符号は、例えば「原料供給器２ａ」を「原料供給器２ｂ」のように読み替えて実施する。また、改質器２０１ｃは待機状態を保持する。
【０１１９】
次に、水素生成システム２４１の水素生成工程の終了から停止工程を経て待機工程に至る動作について、図２を参照しながら説明する。
【０１２０】
図２は、本開示の第１の実施の形態における、水素生成システム２４１の水素生成工程の終了から停止工程を経て待機工程に至る動作を示すフローチャートである。
【０１２１】
停止工程は、１台以上の改質器２０１が待機工程を実行中の場合に他の改質器２０１において実行される。本実施の形態では、停止工程が開始される前、改質器２０１ａと改質器２０１ｂが、水素生成工程を実行中であり、また、改質器２０１ｃは待機工程を実行しているものとする。
【０１２２】
制御器２３１は、初めに改質器２０１ａに対して、停止工程を実行させる。また、制御器２３１は、改質器２０１ｂに水素生成工程を継続して実行させている。また、制御器２３１は、改質器２０１ｃに待機工程を継続して実行させている。
【０１２３】
制御器２３１は、改質器２０１ａの内部温度を、改質反応によって原料から燃料電池２５１での発電に必要な濃度の水素が生成可能な温度から、常温付近まで冷却降温させるため、燃料供給器２０４ａを停止させて、燃焼器２０３ａでの燃焼を停止する（Ｓ３０１）。
【０１２４】
同時に制御器２３１は、改質器２０１ａでの水素生成を停止するため、原料供給器２０２ａを停止し、改質器２０１ａへの原料の供給を停止する（Ｓ３０２）。
【０１２５】
次に、制御器２３１は、改質器温度検出器２０９ａから改質器２０１ａの内部温度を取得し、第１温度と比較し、改質器２０１ａの内部温度が第１温度より低い場合（Ｓ３０３，ＹＥＳ）は、ステップＳ３０４に移行する（ステップＳ３０３）。
【０１２６】
一方で、改質器１ａの内部温度が第１温度より低くない場合（Ｓ３０３，ＮＯ）は、ステップＳ３０３を繰り返し実行する。第１温度とは、改質器２０１ａでの原料の炭素析出が起こらなくなる温度であり、本実施の形態では、第１温度を４００℃とする。
【０１２７】
次に、制御器２３１は、原料供給器２０２ａから供給する原料によって改質器２０１ａをパージする、パージ動作をするため、原料供給器２０２ａを動作させる（Ｓ３０４）。
【０１２８】
制御器２３１は、パージ動作で改質器２０１ａから排出されたガスを燃料として、待機工程を実行中の改質器２０１ｃの燃焼器２０３ｃで燃焼させるよう燃料供給器２０４ｃを動作させる。これと共に、制御器２３１は、燃焼器２０３ｃの空気供給器（図示せず）を動作させ、かつ、燃焼器２０３ｃの点火器（図示せず）を所定時間、点火動作させて、パージ動作で改質器２０１ａから排出されたガスを燃焼器２０３ｃで燃焼させる（Ｓ３０５）。
【０１２９】
次に、制御器２３１は、ステップＳ３０４で原料供給器２０２ａの動作を開始してから供給された原料の体積を積算し、改質器２０１ａの容積の２倍を超えたらステップＳ３０７に移行する（Ｓ３０６，ＹＥＳ）。
【０１３０】
一方で、改質器２０１ａの容積の２倍を超えるまでは（Ｓ３０６，ＮＯ）、ステップＳ３０６を繰り返す。
【０１３１】
ここで改質器２０１ａの容積の２倍とは、予め実験的に取得した、改質器２０１ａに残留する水素含有ガスを排出し、原料への置換が完了するために必要な原料の体積であり、本実施の形態では１０Ｌとする（図２参照）。また、原料供給器２０２ａが改質器２０１ａに供給する原料の流量は、１Ｌ／ｍｉｎとする。
【０１３２】
ここで、１Ｌ／ｍｉｎとは、原料供給器２０２ａの動作によって、改質器２０１ａから排出される水素含有ガスが、燃料電池２５１を経由して燃焼器２０３ｃに供給されて燃焼したときに、改質器２０１ｃが過昇温とならない燃焼量となる流量であり、これは予め実験的に取得されたものである。
【０１３３】
次に、制御器２３１は、原料供給器２０２ａの動作を停止させる（Ｓ３０７）。同時に、燃料供給器２０４ｃの動作を停止させる（Ｓ３０８）。
【０１３４】
以上の動作により、改質器２０１ａは停止工程を終了し、待機工程に移行する。このとき、改質器２０１ｂは水素生成工程、改質器２０１ｃは待機工程をそれぞれ実行中である。
【０１３５】
続いて、改質器２０１ａの待機工程への移行に続いて、制御器２３１は、改質器２０１ｂに対して停止工程に移行するよう制御する。
【０１３６】
制御器２３１は、改質器２０１ｂの内部温度を、改質反応によって原料から燃料電池２５１での発電に必要な濃度の水素が生成可能な温度から、常温付近まで冷却降温させるため、燃料供給器２０４ｂを停止させて、燃焼器２０３ｂでの燃焼を停止する（Ｓ３０９）。
【０１３７】
同時に、制御器２３１は、改質器２０１ｂでの水素生成を停止するため、原料供給器２０２ｂを停止し、改質器２０１ｂへの原料の供給を停止する（Ｓ３１０）。
【０１３８】
次に、制御器２３１は、改質器温度検出器２０９ｂから改質器２０１ｂの内部温度を取得し、第１温度と比較し、改質器２０１ｂの内部温度が第１温度より低い場合は、ステップＳ３１２に移行する（Ｓ３１１，ＹＥＳ）。
【０１３９】
一方で、改質器２０１ｂの内部温度が第１温度より低くない場合は、ステップＳ３１１を繰り返し実行する（Ｓ３１１，ＮＯ）。第１温度は、ステップＳ３０３の説明で記載されたもので、ここでは４００℃とする。
【０１４０】
次に、制御器２３１は、原料供給器２０２ｂから供給する原料によって、改質器２０１ｂをパージするパージ動作をするため、原料供給器２０２ｂを動作させる（Ｓ３１２）。
【０１４１】
この時、制御器２３１は、改質器２０１ｂのパージ動作によって、改質器２０１ｂから排出されるガス（原料と水素含有ガスのうち、少なくともいずれか）を、待機工程を実行中の改質器２０１ａの燃焼器２０３ａに供給して燃焼させるよう、燃料供給器２０４ａを動作させる。これと共に、制御器２３１は、燃焼器２０３ａの空気供給器（図示せず）を動作させ、かつ、燃焼器２０３ａの点火器（図示せず）を所定時間、点火動作させて、パージ動作で改質器２０１ｂから排出されたガスを燃焼器２０３ａで燃焼させる（Ｓ３１３）。
【０１４２】
次に、制御器２３１は、ステップＳ３１２で原料供給器２０２ｂの動作を開始してから供給された原料の体積を積算し、改質器２０１ｂの容積の２倍を超えたらステップＳ３１５に移行する（Ｓ３１４，ＹＥＳ）。一方で、改質器２０１ｂの容積の２倍を超えるまでは、ステップＳ１１４を繰り返す（Ｓ３１４，ＮＯ）。
【０１４３】
ここで改質器２０１ｂの容積の２倍とは、予め実験的に取得した、改質器２０１ｂに残留する水素含有ガスを排出し、原料への置換が完了するために必要な原料の体積であり、本実施の形態では１０Ｌとする（図２参照）。また、原料供給器２０２ｂが改質器２０１ｂに供給する原料の流量は、１Ｌ／ｍｉｎとする。
【０１４４】
ここで、１Ｌ／ｍｉｎとは、原料供給器２０２ｂの動作によって、改質器２０１ｂから排出される水素含有ガスが、燃料電池２５１を経由して燃焼器２０３ａに供給されて燃焼したときに、改質器２０１ａが過昇温とならない燃焼量となる流量であり、これは予め実験的に取得されたものである。
【０１４５】
次に、制御器２３１は、原料供給器２０２ｂの動作を停止させる（Ｓ３１５）。同時に、制御器２３１は、燃料供給器２０４ａの動作を停止させる（Ｓ３１６）。
【０１４６】
以上の動作により、改質器２０１ｂは停止工程を終了し、待機工程に移行するので、改質器２０１ａ〜２０１ｃは、いずれも待機工程を実行中となり、水素生成システム２４１の水素生成工程の終了から停止工程を経て待機工程に至る動作が全て終了する。
【０１４７】
以上のように、本実施の形態の水素生成システム２４１は、原料から水素含有ガスを生成する複数の改質器２０１ａ〜２０１ｃと、複数の改質器２０１ａ〜２０１ｃのそれぞれに対応して、原料を複数の改質器２０１ａ〜２０１ｃに供給する複数の原料供給器２０２ａ〜２０２ｃとを備えている。
【０１４８】
水素生成システム２４１は、燃料を燃焼して複数の改質器２０１ａ〜２０１ｃをそれぞれ加熱する複数の燃焼器２０３ａ〜２０３ｃと、複数の燃焼器２０３ａ〜２０３ｃのそれぞれに対応して、燃料を複数の燃焼器２０３ａ〜２０３ｃに供給する、複数の燃料供給器２０４ａ〜２０４ｃと、を備えている。
【０１４９】
水素生成システム２４１は、複数の改質器２０１ａ〜２０１ｃで生成された水素含有ガスを、水素利用機器としての燃料電池２５１に供給する水素供給流路２０５ａ〜２０５ｃおよび共用水素供給流路２０６を備えている。水素生成システム２４１は、複数の改質器２０１ａ〜２０１ｃで生成された水素含有ガスのうち、燃料電池２５１で未利用の水素含有ガスを、燃料として複数の燃料供給器２０４ａ〜２０４ｃに分配供給する、共用燃料供給流路２０７および燃料供給流路２０８ａ〜２０８ｃと、制御器２３１と、を備えている。
【０１５０】
そして、制御器２３１が、水素生成動作を停止させる改質器２０１に対しては、停止工程を開始する前に、水素生成動作を停止させる改質器２０１に対応する燃料供給器２０４から燃焼器２０３への燃料の供給を停止させる。制御器２３１は、停止工程開始後は、水素生成動作を停止させる改質器２０１に対応する原料供給器２０２から供給する原料によって、改質器２０１をパージするパージ動作をさせる。そして、制御器２３１は、停止工程開始後のパージ動作により改質器２０１から排出されるガスを燃料として、他の少なくとも１台の待機中の改質器２０１に対応する燃料供給器２０４から燃焼器２０３に供給し、他の少なくとも１台の待機中の改質器２０１に対応する燃焼器２０３で燃焼させる燃焼動作をさせる。
【０１５１】
これにより、パージ動作により改質器２０１から排出されるガスは、パージ動作をしている改質器２０１の燃焼器２０３の燃料に用いられずに、他の少なくとも１台の待機中の改質器２０１に対応する燃焼器２０３の燃料に用いられる。よって、パージ動作をしている改質器２０１の温度が上昇せず、パージ動作をしている改質器２０１を短時間で停止でき、水素生成システム２４１の停止時間を短縮できる。
【０１５２】
なお、本実施の形態では、停止工程を改質器２０１ａから始めたが、少なくとも１台の改質器２０１が待機工程を行っていれば、任意の順序で停止工程が実施されてもよい。
【０１５３】
また、本実施の形態では、水素生成システム２４１が搭載する改質器２０１は、改質器２０１ａ、改質器２０１ｂ、改質器２０１ｃの３台としたが、これに限らず、水素生成システム２４１は、改質器２０１を２台以上搭載していればよい。
【０１５４】
また、本実施の形態では、停止工程を１台ずつ実施したが、原料パージの原料流量を、実験的に取得された、待機工程を行う改質器２０１が過昇温しない流量とするか、燃焼用の空気を通常よりも大量に投入し、燃焼による改質器２０１の温度上昇を抑制することで、待機工程を行っている改質器２０１の台数よりも、停止工程を行う改質器２０１の台数を多くすることができる。
【０１５５】
また、本実施の形態では、パージ動作により改質器２０１より排出されるガスを、待機工程を実行中の１台の改質器２０１の燃焼器２０３で連続燃焼させたが、待機工程を実行中の、２台以上の改質器２０１の燃焼器２０３で順次または交互に燃焼させてもよい。
【０１５６】
また、本実施の形態では、改質器２０１に改質触媒を備えたが、改質触媒の後段にＣＯ低減触媒を備えてもよい。
【０１５７】
また、本実施の形態では、水素利用機器として燃料電池２５１を用いたが、水素含有ガスから水素を抽出するパラジウム薄膜等を用いた水素分離膜を用いて水素濃度を高める水素精製機とすることもできる。
【０１５８】
また、本実施の形態では、制御器２３１が、停止工程開始後のパージ動作により改質器２０１から排出されるガスを燃料として、他の少なくとも１台の待機中の改質器２０１に対応する燃料供給器２０４から燃焼器２０３に供給し、他の少なくとも１台の、待機中の改質器２０１に対応する燃焼器２０３で燃焼させる燃焼動作をさせるようにした。本開示はこの例に限定されず、停止工程開始後のパージ動作により改質器２０１から排出されるガスを燃料として、他の少なくとも１台の起動工程中または水素生成工程中に燃焼器２０３で加熱される（加熱が必要な）改質器２０１に対応する燃料供給器２０４から、燃焼器２０３に供給してもよい。そして、他の少なくとも１台の起動工程中または水素生成工程中に燃焼器２０３で加熱される（加熱が必要な）改質器２０１に対応する燃焼器２０３で燃焼させる燃焼動作をさせるようにしても構わない。
【０１５９】
この場合は、パージ動作により改質器２０１から排出されるガスは、パージ動作をしている改質器２０１の燃焼器２０３の燃料に用いられずに、他の少なくとも１台の、加熱が必要な改質器２０１に対応する燃焼器２０３の燃料に用いられる。これにより、パージ動作をしている改質器２０１の温度が上昇せず、パージ動作をしている改質器２０１を短時間で停止でき、水素生成システム２４１の停止時間を短縮できる。
【０１６０】
本実施の形態の上記説明から、当業者にとっては、本開示の多くの改良および他の実施の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、本開示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。本開示の精神を逸脱することなく、その構造および機能のうち少なくともいずれかの詳細を実質的に変更できる。
【０１６１】
（第２の実施の形態）
図３は、本開示の第２の実施の形態における、水素生成システム４１の概略構成を示すブロック図である。
【０１６２】
図３に示すように、第２の実施の形態の水素生成システム４１は、制御器３１によって制御されている。水素生成システム４１は、水素利用機器としての燃料電池５１に、水素含有ガスを供給するための水素生成装置２１ａ，２１ｂ，２１ｃが複数台（本実施の形態では３台）並列に接続されて、構成されている。
【０１６３】
水素生成装置２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、それぞれ、改質器１ａ，１ｂ，１ｃと、改質器１ａ，１ｂ，１ｃに原料を供給する原料供給器２ａ，２ｂ，２ｃと、燃料を燃焼して改質器１ａ，１ｂ，１ｃを加熱する燃焼器３ａ，３ｂ，３ｃと、燃焼器３ａ，３ｂ，３ｃに燃料を供給する燃料供給器４ａ，４ｂ，４ｃとを備えている。
【０１６４】
水素生成装置２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、それぞれ、改質器１ａ，１ｂ，１ｃの温度を検出する改質器温度検出器８ａ，８ｂ，８ｃと、改質器１ａ，１ｂ，１ｃから排出されたガスの流路を切り替える切替部としての、第１水素生成装置出口弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃおよび第２水素生成装置出口弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃとを備えている。
【０１６５】
水素生成装置２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、それぞれ、第１水素生成装置出口弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃを有し、改質器１ａ，１ｂ，１ｃから排出された水素含有ガスを燃料電池５１に供給するための水素供給流路５ａ，５ｂ，５ｃを備えている。水素生成装置２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、それぞれ、燃料電池５１から排出される水素含有ガスが流れる共用燃料供給流路６から分岐して、燃料を、燃料供給器４ａ，４ｂ，４ｃに分配供給する燃料供給流路６ａ，６ｂ，６ｃを備えている。
【０１６６】
水素生成装置２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、それぞれ、第２水素生成装置出口弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃを有し、改質器１ａ，１ｂ，１ｃの出口および第１水素生成装置出口弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃの間の水素供給流路５ａ，５ｂ，５ｃと、共用燃料供給流路６とを連通させる、バイパス流路７ａ，７ｂ，７ｃを備えている。
【０１６７】
ここで、これらの構成要素の符号の添え字について、改質器１ａ〜１ｃを例に挙げて説明する。符号の添え字のａ、例えば改質器１ａは、１つ目の改質器を指す場合に使用し、改質器１ｂは、２つ目の改質器を指す場合に使用し、改質器１ｃは、３つ目の改質器を指す場合に使用される。
【０１６８】
したがって、改質器１ａ〜１ｃと記述した場合は、１つ目から３つ目までの３台の改質器を指す。そして、いずれの改質器でもよい場合を説明するときには、単に改質器１と記述する場合がある。
【０１６９】
上記の説明は、他の構成要素についても同様である。
【０１７０】
改質器１ａ〜１ｃは、炭化水素系の原料および水蒸気を用いて、改質反応により、水素含有ガスを生成する。本実施の形態では、原料として、メタンを主成分とする都市ガスを用いる。本実施の形態の改質反応としては、原料と水蒸気とを反応させる水蒸気改質反応を用いる。改質器１ａ〜１ｃの内部には、改質触媒（図示せず）が搭載さている。なお、改質器１ａ〜１ｃに水（水蒸気）を供給する水供給器も存在するが、図３では、記載を省略している。
【０１７１】
原料供給器２ａは、原料を改質器１ａに供給するポンプであり、原料供給器２ａを停止させることによって、改質器１ａへの原料の供給を止めることが可能である。原料供給器２ｂは、原料を改質器１ｂに供給するポンプであり、原料供給器２ｂを停止させることによって、改質器１ｂへの原料の供給を止めることが可能である。原料供給器２ｃは、原料を改質器１ｃに供給するポンプであり、原料供給器２ｃを停止させることによって、改質器１ｃへの原料の供給を止めることが可能である。
【０１７２】
燃焼器３ａは、燃料を燃焼させて改質器１ａを加熱する。燃焼器３ｂは、燃料を燃焼させて改質器１ｂを加熱する。燃焼器３ｃは、燃料を燃焼させて改質器１ｃを加熱する。燃焼器３ａ〜３ｃの燃料としては、改質器１ａ〜１ｃ（水素生成装置２１ａ〜２１ｃ）から排出される水素含有ガス、原料、または、水素含有ガスと原料との混合ガスが用いられる。
【０１７３】
燃料供給器４ａは、燃料を燃焼器３ａに供給するための、燃料供給流路６ａ上のポンプである。燃料供給器４ａを停止させることによって、燃焼器３ａへの燃料の供給を止めることが可能である。燃料供給器４ｂは、燃料を燃焼器３ｂに供給するための、燃料供給流路６ｂ上のポンプである。燃料供給器４ｂを停止させることによって、燃焼器３ｂへの燃料の供給を止めることが可能である。燃料供給器４ｃは、燃料を燃焼器３ｃに供給するための、燃料供給流路６ｃ上のポンプである。燃料供給器４ｃを停止させることによって、燃焼器３ｃへの燃料の供給を止めることが可能である。
【０１７４】
水素供給流路５ａは、改質器１ａから排出される水素含有ガスを、燃料電池５１のアノードに供給するための流路である。水素供給流路５ｂは、改質器１ｂから排出される水素含有ガスを、燃料電池５１のアノードに供給するための流路である。水素供給流路５ｃは、改質器１ｃから排出される水素含有ガスを、燃料電池５１のアノードに供給するための流路である。
【０１７５】
共用燃料供給流路６は、燃料電池５１で利用されずに燃料電池５１のアノードから排出される水素含有ガスを、燃料供給流路６ａ〜６ｃに分配供給するための流路である。
【０１７６】
燃料供給流路６ａは、共用燃料供給流路６の下流端から排出される水素含有ガスを、燃料供給器４ａを介して、燃焼器３ａに供給するための流路である。燃料供給流路６ｂは、共用燃料供給流路６の下流端から排出される水素含有ガスを、燃料供給器４ｂを介して、燃焼器３ｂに供給するための流路である。燃料供給流路６ｃは、共用燃料供給流路６の下流端から排出される水素含有ガスを、燃料供給器４ｃを介して、燃焼器３ｃに供給するための流路である。
【０１７７】
バイパス流路７ａは、水素供給流路５ａの途中（改質器１ａと第１水素生成装置出口弁１１ａとの間）から分岐して、共用燃料供給流路６に連通する流路である。バイパス流路７ｂは、水素供給流路５ｂの途中（改質器１ｂと第１水素生成装置出口弁１１ｂとの間）から分岐して、共用燃料供給流路６に連通する流路である。バイパス流路７ｃは、水素供給流路５ｃの途中（改質器１ｃと第１水素生成装置出口弁１１ｃとの間）から分岐して、共用燃料供給流路６に連通する流路である。
【０１７８】
改質器温度検出器８ａは、改質器１ａの内部温度を検出する熱電対である。改質器温度検出器８ｂは、改質器１ｂの内部温度を検出する熱電対である。改質器温度検出器８ｃは、改質器１ｃの内部温度を検出する熱電対である。
【０１７９】
第１水素生成装置出口弁１１ａは、改質器１ａから排出されたガスを燃料電池５１に供給する水素供給流路５ａ上の電磁弁である。第１水素生成装置出口弁１１ｂは、改質器１ｂから排出されたガスを燃料電池５１に供給する水素供給流路５ｂ上の電磁弁である。第１水素生成装置出口弁１１ｃは、改質器１ｃから排出されたガスを燃料電池５１に供給する水素供給流路５ｃ上の電磁弁である。
【０１８０】
第２水素生成装置出口弁１２ａは、改質器１ａから排出されたガスを共用燃料供給流路６に燃料として供給するバイパス流路７ａ上の電磁弁である。第２水素生成装置出口弁１２ｂは、改質器１ｂから排出されたガスを共用燃料供給流路６に燃料として供給するバイパス流路７ｂ上の電磁弁である。第２水素生成装置出口弁１２ｃは、改質器１ｃから排出されたガスを共用燃料供給流路６に燃料として供給するバイパス流路７ｃ上の電磁弁である。
【０１８１】
制御器３１は、水素生成システム４１の運転を制御する。制御器３１は、信号入出力部（図示せず）と、演算処理部（図示せず）と、制御プログラムを記憶する記憶部（図示せず）とを備える。制御プログラムが演算処理部に読み込まれ、実行されて、後述する処理が行われる。
【０１８２】
燃料電池５１は、水素生成システム４１から供給される水素、および、空気中の酸素から、電気化学反応によって電力を得る。
【０１８３】
以上のように構成された水素生成システム４１について、以下、その動作および作用を説明する。以下の動作は、制御器３１が、水素生成システム４１の水素生成装置２１ａ〜２１ｃを制御することによって行われる。
【０１８４】
水素生成システム４１の動作について、水素生成装置２１ａを例に説明する。水素生成装置２１ａの動作は、待機工程、起動工程、水素生成工程、および停止工程の４工程であり、この順序で実行される。
【０１８５】
待機工程とは、水素生成装置２１ａの改質器１ａの温度が、常温付近で保持されている工程である。
【０１８６】
待機工程において、水素生成装置２１ａの、原料供給器２ａおよび燃料供給器４ａは、どちらも動作していない。つまり、改質器１ａには原料が供給されず、燃焼器３ａには燃料が供給されない状態である。第１水素生成装置出口弁１１ａおよび第２水素生成装置出口弁１２ａは、どちらも閉塞状態となっている。水素生成装置２１ａは、制御器３１から、起動の指示が送信されるまで、待機工程の状態を保持する。
【０１８７】
起動工程は、水素生成装置２１ａの改質器１ａを、水素生成が可能な温度まで加熱昇温する工程である。起動工程の開始時には、制御器３１から水素生成装置２１ａに起動を指示する信号が送信され、第２水素生成装置出口弁１２ａが開放状態とされ、原料供給器２ａが動作し、原料が、改質器１ａと、バイパス流路７ａと、第２水素生成装置出口弁１２ａと、をそれぞれ経由して、共用燃料供給流路６に供給される。
【０１８８】
このとき、第１水素生成装置出口弁１１ａは閉塞状態を維持しているので、原料は、水素供給流路５ａを介して燃料電池５１に供給されない。
【０１８９】
次に、バイパス流路７ａを経由して、共用燃料供給流路６に供給された原料は、水素生成装置２１ａに備えられた燃料供給器４ａを動作させることにより、燃料供給流路６ａを経由して燃焼器３ａに供給される。原料は、点火動作した燃焼器３ａで燃焼し、燃焼器３ａは、改質器１ａが所定の温度になるように、改質器１ａを加熱する。
【０１９０】
改質器１ａにおける所定の温度とは、改質反応に適した温度であり、本実施の形態では６００℃とする。そして、改質器１ａが６００℃に達した時点で、制御器３１は、第１水素生成装置出口弁１１ａを開放させると共に、第２水素生成装置出口弁１２ａを閉塞させて、改質器１ａから水素供給流路５ａおよび燃料電池５１を経由して、共用燃料供給流路６に至る流路を構成する。このような起動工程が完了した後、水素生成工程に移行する。
【０１９１】
水素生成工程は、水素生成装置２１ａ（改質器１ａ）で原料から生成された水素含有ガスを、燃料電池５１に供給する工程である。この工程では、第１水素生成装置出口弁１１ａが開放状態、および第２水素生成装置出口弁１２ａが閉塞状態で、燃焼器３ａによって加熱される改質器１ａに、原料供給器２ａから原料が供給される。燃焼器３ａは、燃料供給器４ａから供給される燃料を燃焼させる。
【０１９２】
水素生成装置２１ａは、制御器３１から、停止工程に移行する指示が送信されるまで、水素生成工程を保持する。ここで、第２動作とは、水素生成工程である。
【０１９３】
停止工程は、水素生成装置２１ａの改質器１ａを、水素生成が可能な温度から、常温付近まで冷却降温させる工程である。この工程では、第１水素生成装置出口弁１１ａを閉塞させると共に、第２水素生成装置出口弁１２ａを開放させて、燃料供給器４ａから燃焼器３ａへの燃料の供給を停止させた状態で、原料供給器２ａから改質器１ａへ原料を供給し、原料により、水素生成装置２１ａ内に残る水素含有ガスおよび水蒸気を排出する（原料パージする）。水素生成装置２１ａは、停止工程が終了したら、待機工程に移行する。ここで、第１動作とは、原料パージを含む停止工程の動作である。
【０１９４】
水素生成装置２１ａの待機工程から起動工程を経て水素生成工程への移行に続いて、制御器３１は、待機工程を実行中の水素生成装置２１ｂおよび水素生成装置２１ｃに対して、順次、待機工程から起動工程を経て水素生成工程に移行するよう制御する。
【０１９５】
水素生成装置２１ｂおよび水素生成装置２１ｃそれぞれについての、待機工程、起動工程および水素生成工程の動作は、水素生成装置２１ａと同じ動作である。水素生成装置２１ｂおよび水素生成装置２１ｃの動作の内容は、水素生成装置２１ａと同じなので、説明を省略する。
【０１９６】
この場合の、構成要素およびステップに記載の符号は、例えば「第２水素生成装置出口弁１２ａ」を「第２水素生成装置出口弁１２ｂ」または「第２水素生成装置出口弁１２ｃ」であるとして読み替えて実施する。
【０１９７】
図４は、本開示の第２の実施の形態における水素生成システムの停止工程を示すフローチャートである。
【０１９８】
水素生成装置２１ａの停止工程について、図４を参照しながら説明する。
【０１９９】
水素生成装置２１ａの停止工程が開始される前、水素生成装置２１ａ〜２１ｃは、第２動作（水素生成工程）を実行している。制御器３１は、水素生成装置２１ａの停止工程中に、第１動作（原料パージを含む停止工程の動作）を実行する。一方で、制御器３１は、水素生成装置２１ｂおよび水素生成装置２１ｃには、第２動作（水素生成工程）を継続させる。
【０２００】
水素生成装置２１ａは、制御器３１から、停止工程に移行する指示が送信されたら、改質器１ａの温度を低下させて水素含有ガス生成動作を停止させるために、燃料供給器４ａの動作を停止して、燃焼器３ａへの燃料の供給を停止し、燃焼器３ａの燃焼による改質器１ａの加熱を止める（Ｓ１０１）。
【０２０１】
次に、改質器１ａから排出される水素含有ガスおよび原料を、水素生成装置２１ｂの燃焼器３ｂ、および、水素生成装置２１ｃの燃焼器３ｃに供給するため、第２水素生成装置出口弁１２ａが開放状態にされる（Ｓ１０２）。
【０２０２】
次に、改質器１ａから排出される水素含有ガスが原料の燃料電池５１への供給を停止するため、第１水素生成装置出口弁１１ａが閉塞状態にされる（Ｓ１０３）。
【０２０３】
ステップＳ１０３が完了した時に、水素含有ガスおよび原料が、改質器１ａから、バイパス流路７ａを介して共用燃料供給流路６を流れる燃料に混合され、第１動作が開始される。
【０２０４】
水素生成装置２１ａにおいて、第１動作が開始されると、第２動作を実行している水素生成装置２１ｂおよび水素生成装置２１ｃにおいて、水素生成装置２１ａから排出される水素含有ガスおよび原料を、燃焼器３ｂおよび燃焼器３ｃで燃焼させる燃料の一部として使用することができる。
【０２０５】
次に、制御器３１は、改質器温度検出器８ａから改質器１ａの内部温度を取得し、第１温度と比較し、改質器１ａの内部温度が第１温度より低い場合は、ステップＳ１０５に移行する（Ｓ１０４，ＹＥＳ）。一方で、改質器１ａの内部温度が第１温度より低くない場合は（Ｓ１０４，ＮＯ）、ステップＳ１０４を繰り返し実行する。第１温度とは、改質器１ａでの改質反応が起こらなくなる温度であり、本実施の形態では、第１温度を３００℃とする。
【０２０６】
ステップＳ１０４で、改質器１ａの内部温度が第１温度より低くなると、原料流量の積算が開始される（Ｓ１０５）。
【０２０７】
次のステップＳ１０６では、ステップＳ１０５の動作を開始してから原料供給器２ａが供給した原料流量の体積が、改質器１ａの容積の３倍を超えたか否かが判定され、改質器１ａの容積の３倍を超えたら(Ｓ１０６，ＹＥＳ)、ステップＳ１０７に移行する。改質器１ａの容積の３倍を超えるまでは(Ｓ１０６，ＮＯ)、ステップＳ１０６が繰り返される。
【０２０８】
ここで、「改質器１ａの容積の３倍」とは、予め実験的に取得した、改質器１ａから水素含有ガスを排出し、原料への置換が完了するために必要な原料の体積であり、本実施の形態では１０Ｌである（図４参照）。また、原料供給器２ａが改質器１ａに供給する原料の流量は、１Ｌ／ｍｉｎである。
【０２０９】
ここで、１Ｌ／ｍｉｎとは、原料供給器２ａの動作によって、改質器１ａから排出される水素含有ガスと、燃料電池５１から排出された水素含有ガスとが、共用燃料供給流路６で混合され、燃焼器３ｂおよび燃焼器３ｃに供給されて燃焼したときに、改質器１ｂおよび改質器１ｃが、いずれも過昇温とならない燃焼量となる流量である。これは予め実験的に取得されたものである。
【０２１０】
ステップＳ１０６で、原料の積算値が改質器１ａの容積の３倍を超えたら、原料供給器２ａは停止する（Ｓ１０７）。ステップＳ１０７で改質器１ａへの原料供給が停止するので、第１動作は終了する。次に、第２水素生成装置出口弁１２ａは閉状態となる（Ｓ１０８）。
【０２１１】
以上の動作により、水素生成装置２１ａの停止工程は終了し、水素生成装置２１ａは待機工程へと移行する。
【０２１２】
水素生成装置２１ａの待機工程への移行に続いて、制御器３１は、水素生成装置２１ｂに対して、停止工程に移行するよう制御する。以降は、上述したステップＳ１０１からステップＳ１０８までの動作が、水素生成装置２１ｂに対して実行される。動作の内容は、水素生成装置２１ａについて説明したものと同じなので、説明を省略する。
【０２１３】
この場合、構成要素およびステップに記載の符号は、例えば「第２水素生成装置出口弁１２ａ」を「第２水素生成装置出口弁１２ｂ」のように読み替えて実施される。
【０２１４】
また、水素生成装置２１ａが待機工程にある場合に、水素生成装置２１ｂに対して停止工程を実行させる場合は、水素生成装置２１ｂから排出される水素含有ガスは、水素生成工程を実行している水素生成装置２１ｃの燃焼器３ｃにだけ供給される。
【０２１５】
以上のように本実施の形態の水素生成システム４１においては、水素生成の停止工程をしている水素生成装置２１の燃料供給器４が停止している。これにより、燃焼器３での燃焼は停止しており、改質器１の温度が低下する。同時に、停止工程を実行している水素生成装置２１に原料が供給されることで、水素生成装置２１に残留する水素含有ガスが排出される。
【０２１６】
さらに、水素生成工程を実行している、少なくとも１台の水素生成装置２１の燃焼器３で、停止工程を実行している水素生成装置２１から排出される水素含有ガスを燃焼させ、改質反応の熱源として利用する。
【０２１７】
これにより、水素生成システム４１の水素製造効率を低下させずに、停止工程を実行している水素生成装置２１の停止工程を行うことができる。
【０２１８】
以上、説明したように、本実施の形態の水素生成システム４１は、原料から水素含有ガスを生成する改質器１ａ，１ｂ，１ｃと、改質器１ａ，１ｂ，１ｃに原料を供給する原料供給器２ａ，２ｂ，２ｃと、燃料を燃焼して改質器１ａ，１ｂ，１ｃを加熱する燃焼器３ａ，３ｂ，３ｃと、燃焼器３ａ，３ｂ，３ｃに燃料を供給する燃料供給器４ａ，４ｂ，４ｃとを有し、並列に複数台（例：３台）接続された水素生成装置２１ａ，２１ｂ，２１ｃを備えている。
【０２１９】
水素生成システム４１は、複数の水素生成装置２１ａ，２１ｂ，２１ｃ（改質器１ａ，１ｂ，１ｃ）から排出される水素含有ガスを水素利用機器（燃料電池５１）に供給するための水素供給流路５ａ，５ｂ，５ｃ、水素利用機器で利用されずに水素利用機器から排出される水素含有ガスを、燃料として複数の燃料供給器４ａ，４ｂ，４ｃに分配供給するための燃料供給流路６ａ，６ｂ，６ｃ、および、共用燃料供給流路６を備えている。
【０２２０】
水素生成システム４１は、複数の水素生成装置２１ａ，２１ｂ，２１ｃのそれぞれに個別に設けられ、水素生成装置２１ａ，２１ｂ，２１ｃ（改質器１ａ，１ｂ，１ｃ）から排出されるガスを、複数の燃料供給器４ａ，４ｂ，４ｃに分配される前の共用燃料供給流路６を流れる燃料に混合するための、バイパス流路７ａ，７ｂ，７ｃを備えている。
【０２２１】
水素生成システム４１は、複数の水素生成装置２１のそれぞれに個別に設けられ、水素生成装置２１（改質器１）から排出されるガスを、バイパス流路７を介して燃料に混合せずに、水素供給流路５によって水素利用機器に供給するか、水素利用機器に供給せずに、バイパス流路を介して共用燃料供給流路６を流れる燃料に混合するか、の一方に選択的に切り替える切替部を備えている。
【０２２２】
切替部の一例は、第１水素生成装置出口弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃおよび第２水素生成装置出口弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃである。
【０２２３】
そして、少なくとも１台の水素生成装置２１が、燃料供給器４から燃焼器３への燃料の供給を止めて、原料パージを含む停止工程をしている間は、他の少なくとも１台の水素生成装置２１が、燃料供給器４から供給される燃料を燃焼器３で燃焼させる燃焼動作を行う。
【０２２４】
停止工程中の原料パージにより、水素生成装置２１（改質器１）から排出されるガスが、切替部によって、バイパス流路７を介して燃料に混合される。
【０２２５】
水素生成システム４１は、燃料供給器４から燃焼器３への燃料の供給を止めて停止工程中の原料パージにより、水素生成装置２１（改質器１）から排出されるガスが、切替部によって、バイパス流路７を介して燃料に混合されて、他の少なくとも１台の水素生成装置２１の燃焼器３の燃料の一部に利用される。
【０２２６】
したがって、燃料供給器４から燃焼器３への、燃料の供給を止めて停止工程中の原料パージにより、水素生成装置２１（改質器１）から排出されるガスは、大気に放出されることなく、他の水素生成装置２１の燃焼器３の燃料の一部に利用される。
【０２２７】
これにより、原料パージに使用された原料を、無駄なく他の水素生成装置２１の熱源として再利用でき、水素製造効率の低下を抑制でき、経済性の高い水素生成システム４１を提供することができる。
【０２２８】
さらに、本実施の形態の水素生成システム４１では、制御器３１が、少なくとも１台の水素生成装置２１が第１動作をしている間は、他の少なくとも１台の水素生成装置２１に、第２動作をさせる。
【０２２９】
第１動作は、燃料供給器４から燃焼器３に燃料が供給されないために、燃焼器３によって加熱されていない改質器１に、原料供給器２から原料を供給する動作である。
【０２３０】
第２動作は、燃料供給器４から供給される燃料を燃焼させる燃焼器３ａによって加熱される改質器１に、原料供給器２から原料を供給する動作である。
【０２３１】
これとともに、制御器３１は、第１動作をしている水素生成装置２１（改質器１）から排出されるガスを、切替部（第１水素生成装置出口弁１１と第２水素生成装置出口弁１２）によって、バイパス流路７を介して燃料に混合する。
【０２３２】
上記構成の水素生成システム４１は、第１動作をしている水素生成装置２１（改質器１）から排出されるガスが、切替部によって、バイパス流路７を介して燃料に混合されて、他の少なくとも１台の第２動作をしている水素生成装置２１の燃焼器３の燃料の一部に利用される。
【０２３３】
これによって、水素生成を停止するために第１動作をする、水素生成装置２１においては、第１動作をする前に、制御器３１が燃料供給器４を停止させることで、燃焼器３での燃焼が停止して、改質器１の温度が低下する。
【０２３４】
そして、燃焼器３での燃焼が停止して、改質器１の温度低下が進行している水素生成装置２１の改質器１に原料を供給することで、第１動作をしている水素生成装置２１（改質器１）に残留する水素含有ガスが排出される。
【０２３５】
さらに、水素生成の継続動作である第２動作をしている、少なくとも１台の水素生成装置２１の燃焼器３で、第１動作をしている水素生成装置２１（改質器１）から排出されるガスが燃焼し、改質反応の熱源として利用される。
【０２３６】
したがって、第１動作（停止工程）をしている水素生成装置２１から原料パージにより排出される可燃性のガスは、大気に放出されることなく、他の第２動作（水素生成工程）をしている水素生成装置２１の燃焼器３の燃料の一部に利用される。
【０２３７】
これにより、原料パージに使用された原料を、無駄なく他の水素生成装置２１の改質反応の熱源として再利用でき、水素製造効率の低下を抑制でき、経済性の高い水素生成システム４１を提供することができる。
【０２３８】
また、少なくとも１台の水素生成装置２１が、停止工程中で原料パージしているとき（水素含有ガスを水素利用機器（燃料電池５１）に供給できないとき）も、他の少なくとも１台の水素生成装置２１で生成した水素含有ガスを水素利用機器（燃料電池５１）に供給することができる。
【０２３９】
さらに、本実施の形態の水素生成システム４１では、切替部として、水素供給流路５ａ，５ｂ，５ｃにおけるバイパス流路７ａ，７ｂ，７ｃとの分岐点よりも下流側に設けられる第１水素生成装置出口弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、バイパス流路７ａ，７ｂ，７ｃに設けられる第２水素生成装置出口弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃと、を備えている。
【０２４０】
下流側で複数の燃料供給器４ａ，４ｂ，４ｃに対応して複数に分岐した燃料供給流路６ａ，６ｂ，６ｃの上流側は、一つの共用燃料供給流路６を介して水素利用機器（燃料電池５１）の水素含有ガス排出口に接続されている。
【０２４１】
複数のバイパス流路７ａ，７ｂ，７ｃは、第２水素生成装置出口弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃよりもバイパス流路７ａ，７ｂ，７ｃの下流側で共用燃料供給流路６に連通している。
【０２４２】
制御器３１の制御によって、第１動作中の水素生成装置２１においては、燃料供給器４が停止状態、第１水素生成装置出口弁１１が閉塞状態、第２水素生成装置出口弁１２が開放状態となる。また、第２動作中の水素生成装置２１においては、燃料供給器４が動作状態、第１水素生成装置出口弁１１が開放状態、第２水素生成装置出口弁１２が閉塞状態となる。
【０２４３】
上記構成において、第１水素生成装置出口弁１１が開放状態で、第２水素生成装置出口弁１２が閉塞状態であれば、水素生成装置２１（改質器１）から排出されるガスを、バイパス流路７を介して共用燃料供給流路６を流れる燃料に混合せずに、水素供給流路５によって水素利用機器（燃料電池５１）に供給することができる。
【０２４４】
逆に、第１水素生成装置出口弁１１が閉塞状態で、第２水素生成装置出口弁１２が開放状態であれば、水素生成装置２１（改質器１）から排出されるガスを、水素供給流路５によって水素利用機器に供給せずに、バイパス流路７を介して共用燃料供給流路６を流れる燃料に混合することができる。
【０２４５】
したがって、上記構成の第１水素生成装置出口弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃと第２水素生成装置出口弁１２ａ，１２ｂ，１２ｃとで、制御器３１で制御可能な切替部を実現することができる。
【０２４６】
また、本実施の形態の水素生成システム４１の運転方法は、少なくとも１台の水素生成装置２１が燃料供給器４から燃焼器３への燃料の供給を止めて原料パージを含む停止工程をしている間に、他の少なくとも１台の水素生成装置２１に、燃料供給器４から供給される燃料を燃焼器３で燃焼させる燃焼動作を行わせる。
【０２４７】
そして、停止工程中の原料パージにより水素生成装置２１（改質器１）から排出されるガスを、切替部によって、バイパス流路７を介して燃料に混合する。
【０２４８】
上記運転方法によって、水素生成システム４１は、燃料供給器４から燃焼器３への燃料の供給を止めて停止工程中の原料パージにより、水素生成装置２１（改質器１）から排出されるガスが、切替部によって、バイパス流路７を介して燃料に混合され、他の少なくとも１台の水素生成装置２１の燃焼器３の燃料の一部に利用される。
【０２４９】
これにより、燃料供給器４から燃焼器３への燃料の供給を止めて停止工程中の原料パージにより、水素生成装置２１（改質器１）から排出されるガスは、大気に放出されることなく、他の水素生成装置２１の燃焼器３の燃料の一部に利用される。よって、原料パージに使用された原料を、無駄なく他の水素生成装置２１の熱源として再利用でき、水素製造効率の低下を抑制でき、経済性の高い水素生成システムの運転方法を提供することができる。
【０２５０】
なお、本実施の形態では、停止工程を水素生成装置２１ａから始めたが、複数の水素生成装置２１のうち、少なくとも１台の水素生成装置２１が水素生成工程を行っていれば、任意の順序で停止工程が実施されてもよい。
【０２５１】
また、本実施の形態は、水素生成システム４１が搭載する水素生成装置２１の台数は、水素生成装置２１ａ、水素生成装置２１ｂ、水素生成装置２１ｃの３台としたが、水素生成システム４１は水素生成装置２１を２台以上搭載していればよい。
【０２５２】
また、本実施の形態では、水素生成装置２１の停止工程を１台ずつ実施したが、少なくとも１台の水素生成装置２１が第２動作を行っていれば、第１動作を行う水素生成装置２１は２台以上でもよい。
【０２５３】
なお、水素生成装置２１ａ〜２１ｃは、それぞれ、改質器１ａ〜１ｃの後段にＣＯ低減器を備えていてもよい。
【０２５４】
また、本実施の形態では、水素利用機器として燃料電池５１を用いたが、水素含有ガスから水素を抽出するパラジウム薄膜等を用いた水素分離膜を用いて水素濃度を高めた水素貯蔵タンクを、水素利用機器として用いることもできる。
【０２５５】
本実施の形態の上記説明から、当業者にとっては、本開示の多くの改良および他の実施の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、本開示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。本開示の精神を逸脱することなく、その構造および機能のうち少なくともいずれかの詳細を実質的に変更できる。
【０２５６】
（第３の実施の形態）
図５は、本開示の第３の実施の形態における水素生成システム１４１の概略構成を示すブロック図である。
【０２５７】
図５に示すように、第３の実施の形態の水素生成システム１４１は、制御器１３１によって制御されている。水素生成システム１４１は、水素利用機器としての燃料電池１５１に、水素含有ガスを供給するための水素生成装置１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃが複数台（本実施の形態では３台）並列に接続されて、構成されている。
【０２５８】
水素生成装置１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃは、それぞれ、改質器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃと、改質器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃに原料を供給する原料供給器１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃと、燃料を燃焼して改質器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃを加熱する燃焼器１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃと、燃焼器１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃに燃料を供給する燃料供給器１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃとを備えている。
【０２５９】
水素生成装置１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃは、それぞれ、改質器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃの温度を検出する改質器温度検出器１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃと、改質器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃから排出されたガスの流路を切り替える切替部としての、第１水素生成装置出口弁１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃおよび第２水素生成装置出口弁１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃとを備えている。
【０２６０】
水素生成装置１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃは、それぞれ、第１水素生成装置出口弁１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃを有し、改質器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃから排出された水素含有ガスを燃料電池１５１に供給するための水素供給流路１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃを備えている。
【０２６１】
水素生成装置１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃは、それぞれ、燃料電池１５１から排出される水素含有ガスが流れる共用燃料供給流路１０６から分岐し、燃料を燃料供給器１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃに供給する燃料供給流路１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃを備えている。
【０２６２】
水素生成装置１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃは、それぞれ、第２水素生成装置出口弁１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃを有し、改質器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃから排出されるガスを、原料供給器１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃに分流して、供給される共用原料供給流路１０９の原料に混合するためのリサイクル流路１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃを備えている。
【０２６３】
水素生成装置１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃは、それぞれ、共用原料供給流路１０９から分岐して、原料供給器１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃに原料を供給する原料供給流路１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃを有している。
【０２６４】
水素生成装置１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃは、それぞれ、改質器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃの出口、および、第１水素生成装置出口弁１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃの間の水素供給流路１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃと、共用燃料供給流路１０６とを連通させるバイパス流路１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃを備える。
【０２６５】
水素生成装置１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃは、それぞれ、バイパス流路１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃに設けられて、バイパス流路１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃを開閉するバイパス弁１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃを備えている。
【０２６６】
ここで、これらの構成要素の符号の添え字については、第１の実施の形態および第２の実施の形態と共通するので、記載は省略する。
【０２６７】
改質器１０１ａ〜１０１ｃについては、第２の実施の形態の改質器１ａ〜１ｃと共通するので、説明は省略する。
【０２６８】
原料供給器１０２ａは、原料を改質器１０１ａに供給するポンプである。また、原料供給器１０２ｂは、原料を改質器１０１ｂに供給するポンプである。また、原料供給器１０２ｃは、原料を改質器１０１ｃに供給するポンプである。
【０２６９】
燃焼器１０３ａ〜１０３ｃは、第２の実施の形態の燃焼器３ａ〜３ｂと共通するので、説明は省略する。
【０２７０】
水素供給流路１０５ａ〜１０５ｃは、第２の実施の形態の水素供給流路５ａ〜５ｃと共通するので、説明は省略する。
【０２７１】
共用燃料供給流路１０６は、燃料電池１５１に接続しており、燃料電池１５１で利用されずに燃料電池１５１から排出される水素含有ガスが流通する。共用燃料供給流路１０６に流出した水素含有ガスは、燃料供給流路１０６ａと燃料供給流路１０６ｂと燃料供給流路１０６ｃに分岐する。
【０２７２】
燃料供給流路１０６ａは、共用燃料供給流路１０６から分岐した後、燃焼器１０３ａに接続される。燃料供給流路１０６ｂは、共用燃料供給流路１０６から分岐した後、燃焼器１０３ｂに接続される。燃料供給流路１０６ｃは、共用燃料供給流路１０６の途中から分岐し燃焼器１０３ｃに接続される。
【０２７３】
燃料供給器１０４ａ〜１０４ｃは、第２の実施の形態の燃料供給器４ａ〜４ｃと共通するので、説明は省略する。
【０２７４】
リサイクル流路１０７ａは、水素供給流路１０５ａの途中から分岐して、改質器１０１ａから排出される水素含有ガスおよび原料を、原料供給器１０２ａ〜１０２ｃの上流側の原料に混合して、改質器１０１ａ〜１０１ｃの原料として供給するために、共用原料供給流路１０９に至る流路である。
【０２７５】
リサイクル流路１０７ｂは、水素供給流路１０５ｂの途中から分岐して、改質器１０１ｂから排出される水素含有ガスおよび原料を、原料供給器１０２ａ〜１０２ｃの上流側の原料に混合して、改質器１０１ａ〜１０１ｃの原料として供給するために、共用原料供給流路１０９に至る流路である。
【０２７６】
リサイクル流路１０７ｃは、水素供給流路１０５ｃの途中から分岐して、改質器１０１ｃから排出される水素含有ガスおよび原料を、原料供給器１０２ａ〜１０２ｃの上流側の原料に混合して、改質器１０１ａ〜１０１ｃの原料として供給するために、共用原料供給流路１０９に至る流路である。
【０２７７】
改質器温度検出器１０８ａ〜１０８ｃは、第２の実施の形態の改質器温度検出器８ａ〜８ｃと共通するので、その説明は省略する。
【０２７８】
第１水素生成装置出口弁１１１ａは、水素供給流路１０５ａ上のリサイクル流路１０７ａの分岐点よりも下流側に配置される電磁弁である。第１水素生成装置出口弁１１１ｂは、水素供給流路１０５ｂ上のリサイクル流路１０７ｂの分岐点よりも下流側に配置される電磁弁である。第１水素生成装置出口弁１１１ｃは、水素供給流路１０５ｃ上のリサイクル流路１０７ｃの分岐点よりも下流側に配置される電磁弁である。
【０２７９】
第２水素生成装置出口弁１１２ａは、改質器１０１ａから排出された水素含有ガスおよび原料を、共用原料供給流路１０９に供給する、リサイクル流路１０７ａ上の電磁弁である。第２水素生成装置出口弁１１２ｂは、改質器１０１ｂから排出された水素含有ガスおよび原料を、共用原料供給流路１０９に供給する、リサイクル流路１０７ｂ上の電磁弁である。第２水素生成装置出口弁１１２ｃは、改質器１０１ｃから排出された水素含有ガスおよび原料を、共用原料供給流路１０９に供給する、リサイクル流路１０７ｃ上の電磁弁である。
【０２８０】
バイパス流路１１３ａは、水素供給流路１０５ａの第１水素生成装置出口弁１１１ａの上流側から分岐して、共用燃料供給流路１０６に至る流路であり、改質器１０１ａから排出される水素含有ガスおよび原料を、燃焼器１０３ａ〜１０３ｃの燃料として供給する場合に用いられる。
【０２８１】
バイパス流路１１３ｂは、水素供給流路１０５ｂの第１水素生成装置出口弁１１１ｂの上流側から分岐して、共用燃料供給流路１０６に至る流路であり、改質器１０１ｂから排出される水素含有ガスおよび原料を、燃焼器１０３ａ〜１０３ｃの燃料として供給する場合に用いられる。
【０２８２】
バイパス流路１１３ｃは、水素供給流路１０５ｃの第１水素生成装置出口弁１１１ｃの上流側から分岐して、共用燃料供給流路１０６に至る流路であり、改質器１０１ｃから排出される水素含有ガスおよび原料を、燃焼器１０３ａ〜１０３ｃの燃料として供給する場合に用いられる。
【０２８３】
バイパス弁１１４ａは、バイパス流路１１３ａ上の電磁弁である。バイパス弁１１４ｂは、バイパス流路１１３ｂ上の電磁弁である。バイパス弁１１４ｃは、バイパス流路１１３ｃ上の電磁弁である。
【０２８４】
制御器１３１は、水素生成システム１４１の運転を制御する。制御器１３１は、信号入出力部（図示せず）と、演算処理部（図示せず）と、制御プログラムを記憶する記憶部（図示せず）とを備える。制御プログラムが演算処理部に読み込まれ、実行されて、後述する処理が行われる。
【０２８５】
燃料電池１５１は、水素生成システム１４１から供給される水素と、空気中の酸素から、電気化学反応によって電力を得る。
【０２８６】
以上のように構成された水素生成システム１４１について、以下、その動作および作用を説明する。以下の動作は、制御器１３１が水素生成システム１４１の、水素生成装置１２１ａ〜１２１ｃを制御することによって行われる。
【０２８７】
水素生成装置１２１ａ〜１２１ｃは、それぞれ、待機工程、起動工程、水素生成工程、および停止工程の少なくともいずれかを行う。
【０２８８】
それぞれの動作について水素生成装置１２１ａを例に説明する。
【０２８９】
なお、水素生成装置１２１ａに対して実行させた内容と同じ動作を水素生成装置１２１ｂおよび水素生成装置１２１ｃに実行させる場合は、動作の内容は水素生成装置１２１ａに対するものと同じなので、説明を省略する。
【０２９０】
この場合は、構成要素およびステップに記載の符号は、例えば「第２水素生成装置出口弁１１２ａ」が「第２水素生成装置出口弁１１２ｂ」または「第２水素生成装置出口弁１１２ｃ」のように読み替えられて実施する。
【０２９１】
待機工程とは、水素生成装置１２１ａへの原料および燃料の供給が停止されている状態のことである。
【０２９２】
待機工程中の水素生成装置１２１ａは、原料供給器１０２ａと、燃料供給器１０４ａとはいずれも停止状態であり、かつ、第１水素生成装置出口弁１１１ａと第２水素生成装置出口弁１１２ａとバイパス弁１１４ａとは、いずれも閉状態となっている。
【０２９３】
起動工程とは、待機工程を終了して、水素生成装置１２１ａの改質器１０１ａの温度を上昇させて、改質反応による水素生成を開始させ、燃料電池１５１に水素含有ガスを供給するに至るまでの動作である。
【０２９４】
起動工程開始時には、制御器１３１から水素生成装置１２１ａに起動の指示が送信され、バイパス弁１１４ａを開状態とし、原料供給器１０２ａが動作し、原料が、改質器１０１ａと、バイパス流路１１３ａと、バイパス弁１１４ａとをそれぞれ経由して、共用燃料供給流路１０６に供給される。
【０２９５】
このとき、第１水素生成装置出口弁１１１ａを閉状態としているので、燃料電池１５１に原料は供給されない。
【０２９６】
次に、共用燃料供給流路１０６に供給された原料は、水素生成装置１２１ａに設けられた燃料供給器１０４ａを動作させることで、燃料供給流路１０６ａを経由して、燃焼器１０３ａに供給されて燃焼する。改質器１０１ａは、所定の温度になるように加熱される。改質器１０１ａにおける所定の温度とは、改質反応に適した温度であり、本実施の形態では６００℃とする。
【０２９７】
改質器１０１ａが６００℃に達した時点で、第１水素生成装置出口弁１１１ａを開状態、バイパス弁１１４ａを閉状態として、改質器１０１ａから水素供給流路１０５ａと燃料電池１５１を経由して共用燃料供給流路１０６に至る流路を構成して、起動工程は完了する。バイパス弁１１４ａは、起動工程時のみ開状態となり、それ以外の動作時は、閉状態である。
【０２９８】
水素生成工程は、改質器１０１ａの改質反応により生成した水素含有ガスが、燃料電池１５１に供給されている動作である。
【０２９９】
水素生成工程時には、原料供給器１０２ａから改質器１０１ａに原料が供給され、燃料供給器１０４ａから燃料が燃焼器１０３ａに供給され、第１水素生成装置出口弁１１１ａを開状態とし、第２水素生成装置出口弁１１２ａを閉状態とし、水素生成装置１２１ａから排出される水素含有ガスおよび原料が、水素供給流路１０５ａを通り燃料電池１５１に供給されている。
【０３００】
停止工程とは、水素生成装置１２１ａが水素生成工程を終了して、改質器１０１ａの温度を低下させ、水素生成工程を停止し、待機工程に至るまでの動作である。
【０３０１】
図６は、本開示の第３の実施の形態における水素生成装置の停止工程を示すフローチャートである。
【０３０２】
水素生成装置２１ａの停止工程について図６を参照しながら説明する。
【０３０３】
以下、原料供給器１０２ａから改質器１０１ａへ原料を供給中に、第１水素生成装置出口弁１１１ａを閉状態とし、第２水素生成装置出口弁１１２ａを開状態とし、水素生成装置１２１ａから排出される水素含有ガスおよび原料が、リサイクル流路１０７ａを通り、共用原料供給流路１０９に導入される動作を第１動作と表記する。第１動作は停止工程の一部である。
【０３０４】
また、以下、水素生成工程を第２動作と表記する。
【０３０５】
停止工程が開始される前、水素生成装置２１ａ〜２１ｃは第２動作を実行している。制御器１３１は、水素生成装置１２１ａの停止工程中に第１動作を実行する。一方で水素生成装置１２１ｂおよび水素生成装置１２１ｃは、第２動作を継続する。
【０３０６】
まず、制御器１３１は、改質器１０１ａの温度を低下させて改質反応を起こらなくさせるため、燃料供給器１０４ａの動作を停止して、燃焼器１０３ａへの燃料の供給を停止する（Ｓ２０１）。次に、第２水素生成装置出口弁１１２ａを開状態にする（Ｓ２０２）。次に、第１水素生成装置出口弁１１１ａを閉状態にする（Ｓ２０３）。
【０３０７】
ステップＳ２０３が完了した時に、改質器１０１ａから水素含有ガスおよび原料が、リサイクル流路１０７ａを介して、共用原料供給流路１０９に混合され、第１動作が開始される。
【０３０８】
第１動作が開始されると、第２動作を実行している水素生成装置１２１ｂおよび水素生成装置１２１ｃにおいて、水素生成装置１２１ａから排出される水素含有ガスおよび原料を、改質器１０１ｂおよび改質器１０１ｃでの改質反応に使用することができる。
【０３０９】
次に、制御器１３１は、改質器温度検出器１０８ａから改質器１０１ａの内部温度を取得し、第１温度と比較し、改質器１０１ａの内部温度が第１温度より低い場合は、ステップＳ２０５に移行する（Ｓ２０４，ＹＥＳ）。
【０３１０】
一方で、改質器１ａの内部温度が第１温度より低くない場合（Ｓ２０４，ＮＯ）は、ステップＳ２０４を繰り返し実行する。第１温度とは、改質器１０１ａでの改質反応が起こらなくなる温度であり、本実施の形態では、第１温度を３００℃とする。
【０３１１】
次に、制御器１３１は、原料流量の積算を開始する（Ｓ２０５）。次にステップＳ２０６では、ステップＳ２０５の動作を開始してから原料供給器１０２ａが供給した原料流量の体積が、改質器１０１ａの容積の３倍を超えたらステップＳ２０６を終了する（Ｓ２０６，ＹＥＳ）。改質器１ａの容積の３倍を超えるまで（Ｓ２０６，ＮＯ）は、ステップＳ２０６を繰り返す。
【０３１２】
ここで改質器１０１ａの容積の３倍とは、予め実験的に取得した、改質器１０１ａから水素含有ガスを排出し、原料への置換が完了するために必要な原料の体積であり、本実施の形態では１０Ｌである（図６参照）。また、原料供給器１０２ａが改質器１０１ａに供給する原料の流量は、１Ｌ／ｍｉｎとする。
【０３１３】
次に、制御器１３１は、原料供給器１０２ａを停止する（Ｓ２０７）。ステップＳ２０７で改質器１０１ａへの原料供給が停止するので、第１動作は終了する。次に、制御器１３１は、第２水素生成装置出口弁１１２ａを閉状態にする（Ｓ２０８）。
【０３１４】
以上の動作により、水素生成装置１２１ａの停止工程を終了し、水素生成装置１２１ａは待機工程へと移行する。
【０３１５】
以上のように、本実施の形態においては、停止工程開始時に水素生成装置１２１ａの燃料供給器１０４ａを停止させることで、水素生成装置１２１ａの燃焼器１０３ａでの燃焼が停止し、第１動作をしている水素生成装置１２１ａの改質器１０１ａの温度が低下する。
【０３１６】
同時に、第１動作をしている水素生成装置１２１ａに供給される原料により、第１動作をしている水素生成装置１２１ａから水素含有ガスおよび原料が排出される。
【０３１７】
そして、第１動作をしている水素生成装置１２１ａから排出される水素含有ガス、および、改質器１０１ａの温度低下により、改質器１０１ａにおいて改質反応に利用されなかった原料を、大気に放出することなく、第２動作をしている水素生成装置１２１ｂと水素生成装置１２１ｃにおいて、改質反応の原料として利用できる。これにより、水素生成システム１４１の水素製造効率の低下を抑制することができる。
【０３１８】
以上説明したように、本実施の形態の水素生成システム１４１は、原料から水素含有ガスを生成する改質器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃと、改質器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃに原料を供給する原料供給器１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃと、を備え、並列に複数台（３台）接続された水素生成装置１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃを備えている。
【０３１９】
水素生成システム１４１は、複数の水素生成装置１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃのそれぞれに個別に設けられ、水素生成装置１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ（改質器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ）から排出されるガスを、複数の原料供給器１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃに供給される共用原料供給流路１０９を流れる原料に混合するための、リサイクル流路１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃを備えている。
【０３２０】
水素生成システム１４１は、複数の水素生成装置１２１ａ，１２１ｂ１，２１ｃのそれぞれに個別に設けられた切替部を備えている。切替部は、水素生成装置１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ（改質器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ）から排出されるガスを、リサイクル流路１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃによって共用原料供給流路１０９を流れる原料に混合せずに、水素利用機器としての燃料電池１５１に供給するか、水素利用機器に供給せずに、リサイクル流路１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃによって共用原料供給流路１０９を流れる原料に混合するか、を切り替える。切替部は例えば、第１水素生成装置出口弁１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃと第２水素生成装置出口弁１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃである。
【０３２１】
そして、停止工程中の原料パージにより、水素生成装置１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ（改質器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ）から排出されるガスを、切替部によって、共用原料供給流路１０９を流れる原料に混合するように構成されている。
【０３２２】
水素生成システム１４１は、停止工程中の原料パージにより水素生成装置１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ（改質器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ）から排出されるガスを、切替部によって、原料供給器１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃよりも上流の、共用原料供給流路１０９を流れる原料に混合する。
【０３２３】
したがって、停止工程中の原料パージにより、水素生成装置１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ（改質器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ）から排出されるガスは、大気に放出されることなく、原料としてリサイクルされる。よって、原料パージに使用された原料を、無駄なく改質反応の原料として再利用でき、水素製造効率の低下を抑制でき、経済性の高い水素生成システム１４１を提供することができる。
【０３２４】
水素生成システム１４１は、少なくとも１台の水素生成装置１２１が、停止工程中の原料パージにより水素生成装置１２１（改質器１０１）から排出されるガスを、切替部によって、原料供給器１０２よりも上流の共用原料供給流路１０９を流れる原料に混合している間は、他の少なくとも１台の水素生成装置１２１が、改質器１０１で生成された水素含有ガスを、切替部によって、水素利用機器（燃料電池１５１）に供給している。
【０３２５】
水素生成システム１４１は、少なくとも１台の水素生成装置１２１が、停止工程中の原料パージにより、水素生成装置１２１（改質器１０１）から排出されるガスを、原料供給器１０２よりも上流の共用原料供給流路１０９を流れる原料に混合している間は、他の少なくとも１台の水素生成装置１２１が、改質器１０１で生成された水素含有ガスを水素利用機器（燃料電池１５１）に供給している。
【０３２６】
したがって、停止工程中の原料パージにより水素生成装置１２１（改質器１０１）から排出されるガスは、原料供給器１０２よりも上流の共用原料供給流路１０９を流れる原料に混合されて、他の少なくとも１台の水素生成装置２１の改質反応の原料の一部に利用されることになる。これにより、原料パージに使用された原料を、無駄なく改質反応の原料として再利用でき、水素製造効率の低下を抑制でき、経済性の高い水素生成システム１４１を提供することができる。
【０３２７】
また、少なくとも１台の水素生成装置１２１が、停止工程中で原料パージしているとき（水素含有ガスを水素利用機器（燃料電池１５１）に供給できないとき）も、他の少なくとも１台の水素生成装置１２１（改質器１０１）で生成した水素含有ガスを水素利用機器（燃料電池１５１）に供給することができる。
【０３２８】
本実施の形態の水素生成システム１４１は、水素生成装置１２１と切替部を制御する制御器１３１を備えている。制御器１３１は、停止工程を行う水素生成装置１２１に、原料供給器１０２から供給される原料でパージ動作を行わせる。そして、パージ動作によって、停止工程中の水素生成装置１２１（改質器１０１）から排出されるガスが、水素利用機器（燃料電池１５１）に供給されずに、リサイクル流路１０７によって、原料供給器１０２よりも上流の共用原料供給流路１０９を流れる原料に混合されるように、パージ動作前に停止工程を行う水素生成装置１２１の切替部が切り替えられる。
【０３２９】
水素生成システム１４１は、制御器１３１による複数の水素生成装置１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃと複数の切替部（第１水素生成装置出口弁１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃと第２水素生成装置出口弁１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ）の制御を行う。これによって、停止工程を行う水素生成装置１２１は、原料供給器１０２から供給される原料でパージ動作し、パージ動作によって停止工程中の水素生成装置１２１（改質器１０１）から排出されるガスが、原料供給器１０２よりも上流の共用原料供給流路１０９を流れる原料に混合される。
【０３３０】
したがって、停止工程中の原料パージにより水素生成装置１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ（改質器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ）から排出されるガスは、大気に放出されることなく、原料としてリサイクルされる。これにより、原料パージに使用された原料を、無駄なく改質反応の原料として再利用でき、水素製造効率の低下を抑制でき、経済性の高い水素生成システム１４１を提供することができる。
【０３３１】
本実施の形態の水素生成システム１４１は、水素生成装置１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃと切替部（第１水素生成装置出口弁１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃと第２水素生成装置出口弁１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ）を制御する制御器１３１を備えている。
【０３３２】
制御器１３１が、停止工程を行う水素生成装置１２１に、原料供給器１０２から供給する原料でパージ動作を行わせ、このパージ動作によって停止工程中の水素生成装置１２１から排出されるガスが、水素利用機器（燃料電池１５１）に供給されずにリサイクル流路１０７によって原料供給器１０２よりも上流の共用原料供給流路１０９を流れる原料に混合されるように、パージ動作前に停止工程を行う水素生成装置１２１の切替部を切り替える。そして、少なくとも１台の水素生成装置１２１が、停止工程中の原料パージにより水素生成装置１２１（改質器１０１）から排出されるガスを、切替部によって、原料供給器１０２よりも上流の共用原料供給流路１０９を流れる原料に混合している間は、他の少なくとも１台の水素生成装置１２１に、改質器１０１で原料供給器１０２から供給される原料から水素含有ガスを生成させる。そして、生成した水素含有ガスを切替部によって水素利用機器（燃料電池１５１）に供給させるように構成されている。
【０３３３】
制御器１３１は、複数の水素生成装置１２１と複数の切替部の制御を行う。これにより、停止工程を行う水素生成装置１２１は、原料供給器１０２から供給される原料でパージ動作し、パージ動作によって停止工程中の水素生成装置１２１（改質器１０１）から排出されるガスが、原料供給器１０２よりも上流の共用原料供給流路１０９を流れる原料に混合されて、他の少なくとも１台の水素生成装置１２１（改質器１０１）の改質反応の原料の一部に利用される。よって、原料パージに使用された原料を、無駄なく改質反応の原料として再利用でき、水素製造効率の低下を抑制でき、経済性の高い水素生成システム１４１を提供することができる。
【０３３４】
また、少なくとも１台の水素生成装置１２１が、停止工程中で原料パージしているとき（水素含有ガスを水素利用機器（燃料電池１５１）に供給できないとき）も、他の少なくとも１台の水素生成装置１２１（改質器１０１）で生成した水素含有ガスを水素利用機器（燃料電池１５１）に供給することができる。
【０３３５】
さらに、本実施の形態の水素生成システム１４１は、切替部が、第１水素生成装置出口弁１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃと、リサイクル流路１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃを開閉する第２水素生成装置出口弁１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃとで構成されている。第１水素生成装置出口弁１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃは、水素生成装置１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ（改質器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ）から排出される水素含有ガスを、水素利用機器（燃料電池１５１）に供給する水素供給流路１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃにおける、リサイクル流路１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃとの分岐点よりも下流側部分を開閉する。
【０３３６】
そして、水素生成装置１２１（改質器１０１）から排出されるガスを、リサイクル流路１０７によって原料供給器１０２よりも上流の、共用原料供給流路１０９を流れる原料に混合せずに、水素利用機器（燃料電池１５１）に供給する場合には、第１水素生成装置出口弁１１１が開放状態で、第２水素生成装置出口弁１１２が閉塞状態になっている。そして、水素生成装置１２１（改質器１０１）から排出されるガスを水素利用機器（燃料電池１５１）に供給せずにリサイクル流路１０７によって原料供給器１０２よりも上流の、共用原料供給流路１０９を流れる原料に混合する場合には、第１水素生成装置出口弁１１１が閉塞状態で、第２水素生成装置出口弁１１２が開放状態になっている。
【０３３７】
これにより、水素生成装置１２１（改質器１０１）から排出される水素含有ガスを水素利用機器（燃料電池１５１）に供給する水素供給流路１０５におけるリサイクル流路１０７との分岐点よりも下流側部分を開閉する第１水素生成装置出口弁１１１と、リサイクル流路１０７を開閉する第２水素生成装置出口弁１１２とにより、切替部を実現できる。水素生成装置１２１（改質器１０１）から排出されるガスをリサイクル流路１０７によって原料供給器１０２よりも上流の共用原料供給流路１０９を流れる原料に混合せずに水素利用機器（燃料電池１５１）に供給する場合には、第１水素生成装置出口弁１１１が開放状態で第２水素生成装置出口弁１１２が閉塞状態となるようにする。
【０３３８】
また、水素生成装置１２１（改質器１０１）から排出されるガスを水素利用機器（燃料電池１５１）に供給せずにリサイクル流路１０７によって原料供給器１０２よりも上流の共用原料供給流路１０９を流れる原料に混合する場合には、第１水素生成装置出口弁１１１が閉塞状態で第２水素生成装置出口弁１１２が開放状態になるようにする。
【０３３９】
また、本実施の形態の水素生成システム１４１の運転方法は、停止工程中の原料パージにより水素生成装置１２１（改質器１０１）から排出されるガスを、切替部（第１水素生成装置出口弁１１１と第２水素生成装置出口弁１１２）によって、共用原料供給流路１０９を流れる原料に混合する。
【０３４０】
上記運転方法によって、水素生成システム１４１は、停止工程中の原料パージにより水素生成装置１２１（改質器１０１）から排出されるガスを、切替部（第１水素生成装置出口弁１１１と第２水素生成装置出口弁１１２）によって、原料供給器１０２よりも上流の共用原料供給流路１０９を流れる原料に混合する。
【０３４１】
したがって、停止工程中の原料パージにより水素生成装置１２１（改質器１０１）から排出されるガスは、大気に放出されることなく、原料としてリサイクルされる。よって、原料パージに使用された原料を、無駄なく改質反応の原料として再利用でき、水素製造効率の低下を抑制でき、経済性の高い水素生成システム１４１を提供することができる。
【０３４２】
本実施の形態の水素生成システム１４１の運転方法は、少なくとも１台の水素生成装置１２１が、停止工程中の原料パージにより水素生成装置１２１（改質器１０１）から排出されるガスを、切替部によって、原料供給器１０２よりも上流の共用原料供給流路１０９を流れる原料に混合している間は、他の少なくとも１台の水素生成装置１２１に、改質器１０１で生成された水素含有ガスを、切替部によって、水素利用機器に供給させる。
【０３４３】
上記運転方法によって、水素生成システム１４１は、少なくとも１台の水素生成装置１２１が、停止工程中の原料パージにより水素生成装置１２１（改質器１０１）から排出されるガスを原料供給器１０２よりも上流の共用原料供給流路１０９を流れる原料に混合している間は、他の少なくとも１台の水素生成装置１２１が、改質器１０１で生成された水素含有ガスを水素利用機器（燃料電池１５１）に供給している。
【０３４４】
したがって、停止工程中の原料パージにより水素生成装置１２１（改質器１０１）から排出されるガスは、原料供給器１０２よりも上流の共用原料供給流路１０９を流れる原料に混合されて、他の少なくとも１台の水素生成装置１２１の改質反応の原料の一部に利用されることになる。よって、原料パージに使用された原料を、無駄なく改質反応の原料として再利用でき、水素製造効率の低下を抑制でき、経済性の高い水素生成システム１４１の運転方法を提供することができる。
【０３４５】
また、少なくとも１台の水素生成装置１２１が、停止工程中で原料パージしているとき（水素含有ガスを水素利用機器（燃料電池１５１）に供給できないとき）も、他の少なくとも１台の水素生成装置１２１（改質器１０１）で生成した水素含有ガスを水素利用機器（燃料電池１５１）に供給することができる。
【０３４６】
なお、水素生成装置１２１ａ〜１２１ｃは、それぞれ、改質器１０１ａ〜１０１ｃの後段に、変成反応を利用したＣＯ低減器を備えていてもよい。
【０３４７】
また、本実施の形態は、水素生成システム１４１が搭載する水素生成装置１２１の台数は、水素生成装置１２１ａ、水素生成装置１２１ｂ、水素生成装置１２１ｃの３台としたが、水素生成システム１４１は、水素生成装置１２１を２台以上搭載していればよい。２台以上であれば、第１動作をしている水素生成装置１２１において燃料供給器１０４を停止させることで、第１動作をしている水素生成装置１２１における燃焼器１０３での燃焼が停止し、第１動作をしている水素生成装置１２１における改質器１０１の温度が低下する。
【０３４８】
第１動作をしている水素生成装置１２１に供給される原料により、第１動作をしている水素生成装置１２１から水素含有ガスおよび原料が排出される。そして、第１動作をしている水素生成装置１２１から排出される水素含有ガスおよび原料を大気に放出することなく、第２動作をしている水素生成装置１２１において、改質反応の原料として利用できるので、水素生成システム１４１の水素製造効率の低下を抑制することができる。
【０３４９】
また、本実施の形態では、停止工程中に第１動作を１台ずつ実施したが、少なくとも１台の水素生成装置１２１が第２動作を行っていれば、第１動作を行う水素生成装置１２１は２台以上でもよい。
【０３５０】
少なくとも１台の水素生成装置１２１が第２動作を行っていれば、第１動作をしている水素生成装置１２１に供給される原料により、第１動作をしている水素生成装置１２１から水素含有ガスおよび原料が排出される。
【０３５１】
そして、第１動作をしている水素生成装置１２１から排出される水素含有ガスおよび原料を大気に放出することなく、第２動作をしている水素生成装置１２１において、改質反応の原料として利用できるので、水素生成システム１４１の水素製造効率の低下を抑制することができる。
【０３５２】
本実施の形態の上記説明から、当業者にとっては、本開示の多くの改良および他の実施の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、本開示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。本開示の精神を逸脱することなく、その構造および機能のうち、少なくともいずれかの詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【０３５３】
本開示によれば、停止工程において改質器に供給される原料のエネルギーを、稼働中の改質器を加熱するために利用するので、水素製造効率を低下させない停止工程が可能となる。このため、商品性の高い水素生成システムを提供でき、有用である。
【符号の説明】
【０３５４】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１０１，１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，２０１，２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ    改質器
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，１０２，１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，２０２，２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ    原料供給器
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，１０３，１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，２０３，２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ    燃焼器
４，４ａ，４ｂ，４ｃ，１０４，１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，２０４，２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ    燃料供給器
５，５ａ，５ｂ，５ｃ，１０５，１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，２０５，２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃ    水素供給流路
６，１０６，２０７    共用燃料供給流路
６ａ，６ｂ，６ｃ，１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃ    燃料供給流路
７，７ａ，７ｂ，７ｃ，１１３，１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ    バイパス流路
８ａ，８ｂ，８ｃ，１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ，２０９ａ，２０９ｂ，２０９ｃ    改質器温度検出器
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１１，１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ    第１水素生成装置出口弁
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１１２，１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ    第２水素生成装置出口弁
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，１２１，１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ    水素生成装置
３１，１３１，２３１    制御器
４１，１４１，２４１    水素生成システム
５１，１５１，２５１    燃料電池
１０７，１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ    リサイクル流路
１０９    共用原料供給流路
１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ    原料供給流路
１１４，１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ    バイパス弁
２０６    共用水素供給流路
【図１】
2019009224.tif 000003
【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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【国際調査報告】
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