(57)【要約】【課題】プロパンおよびブタンを主成分とする原料を用いる水素生成装置において、ＣＯ低減器から脱離するガスの流量や組成によらず、触媒の過昇温による劣化を防止する。【解決手段】水素生成装置１０１は、原料供給器３と、改質器１と、ＣＯ低減器２と、燃焼器４と、燃焼空気供給器５と、点火器６と、火炎検知器７と、加熱器８と、制御器２０と、を備え、制御器２０は、水素生成装置１０１の起動時、まず、原料供給器３が停止状態、且つ、燃焼空気供給器５が燃焼器４に空気を供給している状態で、加熱器８の加熱動作を開始すると共に点火器６に点火動作をさせ、加熱器８の加熱動作を開始してから第１時間より前に火炎検知器７が火炎を検出した場合は、加熱器８の加熱動作を終了するので、触媒の温度上昇の停止により触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器４での燃焼が停止するため、触媒の過昇温による劣化を防止できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素を主成分とする原料を供給する原料供給器と、前記原料から改質触媒で水素含有ガスを生成する改質器と、前記改質器で生成された前記水素含有ガスの一酸化炭素濃度を一酸化炭素低減触媒で低減するＣＯ低減器と、前記ＣＯ低減器から排出されたガスを燃焼させて前記改質器と前記ＣＯ低減器の少なくともいずれか１つを加熱する燃焼器と、前記燃焼器に燃焼用の空気を供給する燃焼空気供給器と、前記燃焼器で点火動作を行う点火器と、前記燃焼器の火炎の有無を検知する火炎検知器と、前記ＣＯ低減器を加熱する加熱器と、制御器と、を備えた水素生成装置であって、
前記制御器は、前記水素生成装置を起動させるときに、まず、前記原料供給器が停止状態、且つ、前記燃焼空気供給器が前記燃焼器に空気を供給している状態で、前記加熱器の加熱動作を開始すると共に前記点火器に点火動作をさせ、前記加熱器の加熱動作を開始してから第１時間より前に前記火炎検知器が火炎を検出した場合は、前記加熱器の加熱動作を終了する水素生成装置。
【請求項２】
前記原料は、プロパンとブタンの少なくともいずれか１つを主成分とし、前記水素生成装置は、運転停止後に前記原料でパージされ、前記第１時間は、前記加熱器の加熱動作により前記一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスがプロパンの場合に、前記燃焼器での燃焼が開始するまでの時間である請求項１に記載の水素生成装置。
【請求項３】
前記水素生成装置は、前記ＣＯ低減器から排出されたガスを前記燃焼器に導く生成ガス流路上に開閉器を備え、前記制御器は、前記水素生成装置を起動させるときに、前記開閉器が開状態で前記加熱器の加熱動作を開始し、前記加熱器の加熱動作を開始してから前記第１時間以内に前記火炎検知器が火炎を検出した場合は、前記加熱器の加熱動作を終了すると共に前記開閉器を閉状態にする請求項１または２に記載の水素生成装置。
【請求項４】
前記制御器は、前記開閉器を閉状態にした後で前記火炎検知器が火炎を検出しなくなると、前記開閉器を再び開状態にする請求項３に記載の水素生成装置。
【請求項５】
前記制御器は、前記加熱器の加熱動作を開始してから前記第１時間以内に前記火炎検知器が火炎を検出した場合は、前記燃焼器で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲外になるように、前記燃焼空気供給器から前記燃焼器に供給する燃焼用の空気の流量を増大する、請求項４に記載の水素生成装置。
【請求項６】
前記制御器は、前記加熱器の加熱動作を開始してから前記第１時間より前に前記火炎検知器が火炎を検出した場合は、前記加熱器の加熱動作を終了すると共に、前記火炎検知器が火炎を検知しなくなるまで、前記燃焼空気供給器から前記燃焼器に供給する燃焼用の空気の流量を増大させる請求項１または２に記載の水素生成装置。
【請求項７】
前記改質器の内部温度を検出する改質器温度検出器と、前記ＣＯ低減器の内部温度を検出するＣＯ低減器温度検出器と、を備え、
前記制御器は、前記加熱器の加熱動作を終了した後に、前記ＣＯ低減器の内部温度が第１温度より低く、且つ、前記改質器の内部温度が第２温度より低く、且つ、所定の非燃焼時間経過後に、前記点火器に点火動作をさせる共に前記加熱器の加熱動作を再開する請求項１から６のいずれか１項に記載の水素生成装置。
【請求項８】
前記ＣＯ低減器の内部温度を検出するＣＯ低減器温度検出器を備え、
前記制御器は、前記火炎検知器が火炎を検知しなくなった後に、前記ＣＯ低減器の内部温度が第１温度より低いときは、前記燃焼器で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲外になるように、前記燃焼空気供給器から前記燃焼器に供給する燃焼用の空気の流
量を増大してから、前記加熱器の加熱動作を再開する請求項１から６のいずれか１項に記載の水素生成装置。
【請求項９】
前記ＣＯ低減器の内部温度を検出するＣＯ低減器温度検出器を備え、
前記制御器は、前記加熱器の加熱動作を開始してから第１時間を経過するまでの間に前記火炎検知器が火炎を検知しなかった場合は、前記ＣＯ低減器の内部温度が第１温度以上になるまで、前記加熱器の加熱動作を継続して、前記ＣＯ低減器の内部温度が前記第１温度以上になったら、前記加熱器の加熱動作を終了する請求項１から８のいずれか１項に記載の水素生成装置。
【請求項１０】
前記改質器の内部温度を検出する改質器温度検出器と、前記ＣＯ低減器の内部温度を検出するＣＯ低減器温度検出器と、を備え、
前記制御器は、前記ＣＯ低減器の内部温度が第１温度を超えたら、前記燃焼器で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲に入るように、前記燃焼空気供給器から前記燃焼器に燃焼用の空気を供給すると共に前記点火器に点火動作をさせ、前記改質器の内部温度が第３温度を超えるまで、前記原料供給器を動作させる請求項１から９のいずれか１項に記載の水素生成装置。
【請求項１１】
炭化水素を主成分とする原料を供給する原料供給器と、前記原料から改質触媒で水素含有ガスを生成する改質器と、前記改質器で生成された前記水素含有ガスの一酸化炭素濃度を一酸化炭素低減触媒で低減するＣＯ低減器と、前記ＣＯ低減器から排出されたガスを燃焼させて前記改質器と前記ＣＯ低減器の少なくともいずれか１つを加熱する燃焼器と、前記燃焼器に燃焼用の空気を供給する燃焼空気供給器と、前記燃焼器で点火動作を行う点火器と、前記燃焼器の火炎の有無を検知する火炎検知器と、前記ＣＯ低減器を加熱する加熱器と、を備えた水素生成装置の運転方法であって、
前記水素生成装置を起動させるときに、まず、前記原料供給器が停止状態、且つ、前記燃焼空気供給器が前記燃焼器に空気を供給している状態で、前記加熱器の加熱動作を開始すると共に前記点火器に点火動作をさせる第１ステップと、前記第１ステップで前記加熱器の加熱動作を開始してから前記第１時間より前に前記火炎検知器が火炎を検出した場合は、前記加熱器の加熱動作を終了させる第２ステップと、を有する水素生成装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化水素を主成分とする原料を改質して水素含有ガスを生成する水素生成装置とその運転方法に関するものであり、詳しくは、起動時に水素生成装置から排出される原料を燃焼させて水素生成装置の各触媒を加熱する水素生成装置とその運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池の発電時の燃料として用いる水素含有ガスは、一般的なインフラガスとして整備されていないため、燃料電池システムは、通常、水素生成装置を備える。この水素生成装置は、一般的なインフラであるＬＰガス、都市ガス、あるいは天然ガスを、改質器で改質反応させて水素含有ガスを生成する。
【０００３】
水素生成装置で行う改質反応としては、例えば、水蒸気改質反応が一般的である。この水蒸気改質反応では、原料となるＬＰガスと水蒸気とを、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とにより、水素を主成分とした水素含有ガスを生成する。
【０００４】
また、改質器の改質触媒を水蒸気改質反応に必要な温度にするために、燃焼器で改質器を加熱している。また、改質器では副反応として一酸化炭素を生成するため、一酸化炭素が燃料電池のアノード触媒を被毒して電圧を低下させる場合（例えば、固体高分子形燃料電池の場合）は、ＣＯ低減器を改質器の下流側に設けている。
【０００５】
このＣＯ低減器は、一酸化炭素と水蒸気を反応させて一酸化炭素の濃度を低減するＣＯ変成触媒と、一酸化炭素と酸素を反応させて一酸化炭素を酸化除去する選択酸化触媒とを備える場合が多い。
【０００６】
ところで、燃料電池システムの発電を停止する時には、水素生成装置への原料と水蒸気の供給を停止させる。このとき、水素生成装置のガス流路に残った水素含有ガスの温度低下による体積収縮や、温度低下に伴う水素含有ガス中の水蒸気の凝縮によって、水素生成装置のガス流路が減圧される。水素生成装置のガス流路が減圧されると、ガス流路に外部から空気が漏れ込み、触媒が空気と接触して酸化する等の悪影響がある。
【０００７】
そこで、水素生成装置を停止する時に、まず原料と水蒸気の供給を停止し、燃焼器の火炎が消えて、水素生成装置の温度が所定の温度に低下した後に、原料で水素生成装置のガス流路に残っている水素含有ガスをパージする。そして、水素生成装置のガス流路の圧力が所定の圧力以下に低下したら、水素生成装置に原料を補給して水素生成装置のガス流路の正圧を維持する燃料電池システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
ところで、水素生成装置の起動運転時には、原料から改質ガスを生成するために、水素生成装置の各触媒を所定の反応に適した温度まで昇温させる必要がある。
【０００９】
起動時に燃料源からの燃料を直接、燃焼器に供給して燃焼し、その燃焼熱で水素生成装置の各触媒を加熱する方法では、燃料源からの燃料を直接、燃焼器に供給する経路を設ける分のコストが高くなるため、起動時に原料を水素生成装置に供給して、水素生成装置から改質されることなく出てきた原料を、燃焼器で燃焼させ、その燃焼熱で水素生成装置の各触媒を加熱する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４１３０６０３号公報
【特許文献２】特開２００８−２１８３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の水素生成装置は、運転を停止した水素生成装置の温度が所定の温度に低下した後に、ガス流路に残っている水素含有ガスをパージする時と、ガス流路の圧力が所定の圧力以下に低下した時に、水素生成装置に原料を供給し、起動運転時に、各触媒の温度を水素の生成に適した温度に昇温させるために、原料を改質器およびＣＯ低減器を介して燃焼器に供給して燃焼させるため、以下のような課題があった。
【００１２】
すなわち、水素生成装置の停止中の各触媒の温度低下に伴い、各触媒に原料の少なくとも一部の成分が吸着し、起動運転時に、各触媒の温度上昇に伴い、各触媒に吸着していた原料の成分が脱離して、水素生成装置に供給した原料と共に燃焼器で燃焼されるため、燃焼器での燃焼が過剰になると、触媒が過昇温して劣化するという課題があった。
【００１３】
特に、水素生成装置の原料に、プロパンやブタンを主成分とするＬＰガスを使用した場合は、メタンを主成分とする都市ガスを使用した場合よりも、上記の吸着と脱離の現象が顕著であり、ＬＰガスでは、ブタン（ノルマルブタン、０．０５ＭＰａ於１０℃）を使用した場合は、プロパン（０．５３ＭＰａ於１０℃）を使用した場合よりも、上記の吸着と脱離の現象が顕著である。
【００１４】
そのため、特に原料のブタン濃度が高い場合は、燃焼器での燃焼が過剰になって、触媒が過昇温して劣化しやすいという課題があった。
【００１５】
そこで、本発明は、起動時に加熱される触媒から脱離して燃焼器に流れる脱離ガスの流量や組成によらず、脱離ガスの燃焼による触媒の過剰な加熱を防止でき、脱離ガスを水素生成装置の起動時の熱源として使用でき、高いエネルギー効率と耐久性を有した水素生成装置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】
【００１６】
上記従来の課題を解決するために、本発明の水素生成装置は、炭化水素を主成分とする原料を供給する原料供給器と、原料から改質触媒で水素含有ガスを生成する改質器と、改質器で生成された水素含有ガスの一酸化炭素濃度を一酸化炭素低減触媒で低減するＣＯ低減器と、ＣＯ低減器から排出されたガスを燃焼させて改質器とＣＯ低減器のうち少なくとも改質器を加熱する燃焼器と、燃焼器に燃焼用の空気を供給する燃焼空気供給器と、燃焼器で点火動作を行う点火器と、燃焼器の火炎の有無を検知する火炎検知器と、ＣＯ低減器を加熱する加熱器と、制御器と、を備える。
【００１７】
そして、制御器は、水素生成装置を起動させるときに、まず、原料供給器が停止状態、且つ、燃焼空気供給器が燃焼器に空気を供給している状態で、加熱器の加熱動作を開始すると共に点火器に点火動作をさせ、加熱器の加熱動作を開始してから第１時間より前に火炎検知器が火炎を検出した場合は、加熱器の加熱動作を終了するよう制御を行うものである。
【００１８】
これによって、水素生成装置の起動時に加熱器の加熱動作により一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスが燃焼器に流れる脱離ガス流量の増加速度が遅くて、燃焼器におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる原料成分の場合におけ
る、加熱器の加熱動作開始から火炎検出までの着火時間を第１時間と設定しておけば、水素生成装置が運転停止後に原料でパージされる場合でも、加熱動作開始から第１時間より前に火炎を検出した場合は、加熱器の動作を終了するので、触媒の温度上昇の停止により触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器での燃焼が停止するため、触媒の過昇温による劣化を防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、起動時に加熱される触媒から脱離して燃焼器に流れる脱離ガスの流量や組成によらず、脱離ガスの燃焼による触媒の過剰な加熱を防止でき、脱離ガスを水素生成装置の起動時の熱源として使用でき、高いエネルギー効率と耐久性を有した水素生成装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１および２における水素生成装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１および２における水素生成装置のＣＯ低減器から脱離するガスの流量と、燃焼器で形成される混合ガスの可燃ガス濃度の時間変化を示す特性図
【図３】本発明の実施の形態１における水素生成装置の起動方法を示すフローチャート
【図４】本発明の実施の形態２における水素生成装置の起動方法を示すフローチャート
【図５】本発明の実施の形態３および４における水素生成装置の構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態３における水素生成装置の起動方法を示すフローチャート
【図７】本発明の実施の形態４における水素生成装置の起動方法を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２１】
第１の発明は、炭化水素を主成分とする原料を供給する原料供給器と、原料から改質触媒で水素含有ガスを生成する改質器と、改質器で生成された水素含有ガスの一酸化炭素濃度を一酸化炭素低減触媒で低減するＣＯ低減器と、ＣＯ低減器から排出されたガスを燃焼させて改質器とＣＯ低減器のうち少なくとも改質器を加熱する燃焼器と、燃焼器に燃焼用の空気を供給する燃焼空気供給器と、燃焼器で点火動作を行う点火器と、燃焼器の火炎の有無を検知する火炎検知器と、ＣＯ低減器を加熱する加熱器と、制御器と、を備え、制御器が、水素生成装置を起動させるときに、まず、原料供給器が停止状態、且つ、燃焼空気供給器が燃焼器に空気を供給している状態で、加熱器の加熱動作を開始すると共に点火器に点火動作をさせ、加熱器の加熱動作を開始してから第１時間より前に火炎検知器が火炎を検出した場合は、加熱器の加熱動作を終了する水素生成装置である。
【００２２】
これによって、水素生成装置の起動時に加熱器の加熱動作により一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスが燃焼器に流れる脱離ガス流量の増加速度が遅くて、燃焼器におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる原料成分の場合における、加熱器の加熱動作開始から火炎検出までの着火時間を第１時間と設定しておけば、水素生成装置が運転停止後に原料でパージされる場合でも、加熱動作開始から第１時間より前に火炎を検出した場合は、加熱器の動作を終了するので、触媒の温度上昇の停止により触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器での燃焼が停止するため、触媒の過昇温による劣化を防止することが可能となる。
【００２３】
第２の発明は、特に第１の発明において、原料が、プロパンとブタンの少なくともいず
れか１つを主成分とし、水素生成装置が、運転停止後に原料でパージされ、第１時間は、加熱器の加熱動作により一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスがプロパンの場合に、燃焼器での燃焼が開始するまでの時間であるものである。
【００２４】
これによって、脱離ガスにプロパンの他にブタンが含まれる場合、加熱器による加熱時間を早めに停止するので、触媒の温度上昇の停止により触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器での燃焼が停止するため、触媒の過昇温による劣化をより確実に防止することが可能となる。
【００２５】
第３の発明は、特に第１または第２の発明において、水素生成装置が、ＣＯ低減器から排出されたガスを燃焼器に導く生成ガス流路上に開閉器を備え、制御器が、水素生成装置を起動させるときに、開閉器が開状態で加熱器の加熱動作を開始し、加熱器の加熱動作を開始してから第１時間以内に火炎検知器が火炎を検出した場合は加熱器の加熱動作を終了すると共に開閉器を閉状態にするものである。
【００２６】
これによって、脱離ガスの燃焼器への流入を開閉器により遮断するので、燃焼器での燃焼が停止するため、触媒の過昇温による劣化をより確実に防止できる水素生成装置を構成できる。
【００２７】
第４の発明は、特に第３の発明において、制御器は開閉器を閉状態にした後で火炎検知器が火炎を検出しなくなると開閉器を再び開状態にするものである。
【００２８】
これによって、燃焼器での燃焼が停止した後、開閉器を開状態にすることで、水素生成装置の温度が変化しても、水素生成装置内部の圧力は略大気圧と同一となるので、水素生成装置の構造体を過剰な圧力に耐える構造にする必要が無くなり、水素生成装置を安価に構成できる。
【００２９】
第５の発明は、特に第４の発明において、制御器は、加熱器の加熱動作を開始してから第１時間以内に火炎検知器が火炎を検出した場合は、燃焼器で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲外になるように、燃焼空気供給器から燃焼器に供給する燃焼用の空気の流量を増大するものである。
【００３０】
これによって、燃焼器で形成される混合ガスの可燃ガス濃度は、可燃範囲の下限界よりも低くなるので、水素生成装置の系外に放出されるガスは、仮に着火源があったとしても燃焼せず、安全性の高い水素生成装置を構成できる。
【００３１】
第６の発明は、特に第１または第２の発明において、制御器は、加熱器の加熱動作を開始してから第１時間より前に火炎検知器が火炎を検出した場合は、加熱器の加熱動作を終了すると共に、火炎検知器が火炎を検知しなくなるまで、燃焼空気供給器から燃焼器に供給する燃焼用の空気の流量を増大させるものである。
【００３２】
これによって、燃焼器で形成される混合ガスの可燃ガス濃度は、可燃範囲の下限界よりも低くなり、燃焼器での燃焼が停止するので、触媒の過昇温による劣化をより確実に防止できる。
【００３３】
第７の発明は、特に第１から第６のいずれか１つの発明において、改質器の内部温度を検出する改質器温度検出器と、ＣＯ低減器の内部温度を検出するＣＯ低減器温度検出器と、を備え、制御器は、加熱器の加熱動作を終了した後に、ＣＯ低減器の内部温度が第１温度より低く、且つ、改質器の内部温度が第２温度より低く、且つ、所定の非燃焼時間経過後に、点火器に点火動作をさせる共に加熱器の加熱動作を再開するものである。
【００３４】
これによって、燃焼器で脱離ガスを燃焼させる工程と、燃焼を停止した後、燃焼器で脱離ガスを燃焼させず、空気を供給し燃焼器を冷却させる工程とを反復させるので、触媒の過昇温による劣化を防止しながら、水素含有ガスの生成に適した温度まで昇温できる水素生成装置を構成できる。
【００３５】
第８の発明は、特に第１から第６のいずれか１つの発明において、ＣＯ低減器の内部温度を検出するＣＯ低減器温度検出器を備え、制御器は、火炎検知器が火炎を検知しなくなった後に、ＣＯ低減器の内部温度が第１温度より低いときは、燃焼器で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲外になるように、燃焼空気供給器から燃焼器に供給する燃焼用の空気の流量を増大してから、加熱器の加熱動作を再開するものである。
【００３６】
これによって、燃焼器で形成される混合ガスの可燃ガス濃度は、可燃範囲の下限界よりも低くなるので、水素生成装置の系外に放出されるガスは、仮に着火源があったとしても燃焼せず、安全性の高い水素生成装置を構成できる。
【００３７】
第９の発明は、特に第１から第８のいずれか１つの発明において、ＣＯ低減器の内部温度を検出するＣＯ低減器温度検出器を備え、制御器は、加熱器の加熱動作を開始してから第１時間を経過するまでの間に火炎検知器が火炎を検知しなかった場合は、ＣＯ低減器の内部温度が第１温度以上になるまで、加熱器の加熱動作を継続して、ＣＯ低減器の内部温度が第１温度以上になったら、加熱器の加熱動作を終了するものである。
【００３８】
これによって、第１時間より前に火炎検知器が火炎を検出しなかった場合は、加熱器を連続動作させるので、改質器で生成された水素含有ガスに含まれる水蒸気が凝縮しない温度まで短時間で昇温できる水素生成装置を構成できる。
【００３９】
第１０の発明は、特に第１から第９のいずれか１つの発明において、改質器の内部温度を検出する改質器温度検出器と、ＣＯ低減器の内部温度を検出するＣＯ低減器温度検出器と、を備え、制御器が、ＣＯ低減器の内部温度が第１温度を超えたら、燃焼器で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲に入るように、燃焼空気供給器から燃焼器に燃焼用の空気を供給すると共に点火器に点火動作をさせ、改質器の内部温度が第３温度を超えるように原料供給器を動作させるものである。
【００４０】
これによって、原料を燃焼器で燃焼させて改質器の内部温度が第３温度を超えるように水素生成装置内部を加熱昇温するので、脱離ガス流量が少なく脱離ガスによる燃焼だけでは水素含有ガスの生成に適した温度まで水素生成装置内部を加熱昇温できない場合でも、水素含有ガスの生成に適した温度まで水素生成装置内部を加熱昇温できる水素生成装置を構成できる。
【００４１】
第１１の発明は、炭化水素を主成分とする原料を供給する原料供給器と、原料から改質触媒で水素含有ガスを生成する改質器と、改質器で生成された水素含有ガスの一酸化炭素濃度を一酸化炭素低減触媒で低減するＣＯ低減器と、ＣＯ低減器から排出されたガスを燃焼させて改質器とＣＯ低減器のうち少なくとも改質器を加熱する燃焼器と、燃焼器に燃焼用の空気を供給する燃焼空気供給器と、燃焼器で点火動作を行う点火器と、燃焼器の火炎の有無を検知する火炎検知器と、ＣＯ低減器を加熱する加熱器と、を備えた水素生成装置の運転方法であって、水素生成装置を起動させるときに、まず、原料供給器が停止状態、且つ、燃焼空気供給器が燃焼器に空気を供給している状態で、加熱器の加熱動作を開始すると共に点火器に点火動作をさせる第１ステップと、第１ステップで加熱器の加熱動作を開始してから第１時間より前に火炎検知器が火炎を検出した場合は、加熱器の加熱動作を終了させる第２ステップと、を有するものである。
【００４２】
これによって、脱離ガス流量の増加速度が遅くて、燃焼器におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる原料成分の場合における、加熱器の加熱動作開始から火炎検出までの着火時間を第１時間と設定しておけば、水素生成装置が運転停止後に原料でパージされる場合でも、加熱動作開始から第１時間より前に火炎を検出した場合は、加熱器の動作を終了するので、触媒の温度上昇の停止により触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器での燃焼が停止するため、触媒の過昇温による劣化を防止することが可能となる。
【００４３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４４】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における水素生成装置の構成を示すブロック図である。
【００４５】
図１に示すように、本実施の形態の水素生成装置１０１は、改質器１と、ＣＯ低減器２と、原料供給器３と、燃焼器４と、燃焼空気供給器５と、点火器６と、火炎検知器７と、加熱器８と、開閉器９と、改質器温度検出器１０と、ＣＯ低減器温度検出器１１と、制御器２０とを備えている。
【００４６】
改質器１は、内部に改質触媒（図示せず）が搭載（充填）され、原料及び水蒸気を用いて水蒸気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、原料に、プロパンとブタンの混合ガスであるＬＰガスを用いた。
【００４７】
ＣＯ低減器２は、改質器１で副反応として生成した一酸化炭素を除去するために備えたものであり、容積２Ｌの容器に一酸化炭素と水蒸気を反応させ一酸化炭素を低減するＣＯ変成触媒（図示せず）が１．８Ｌ充填されている。
【００４８】
原料供給器３は、原料を改質器１に供給するするポンプである。
【００４９】
燃焼器４は、改質器１を加熱する。燃焼器４の燃料には、ＣＯ低減器２より排出される原料、脱離ガス、水素含有ガスのうち少なくともいずれか１つが用いられる。また、燃焼器４は、ＣＯ低減器２の加熱動作を開始したときに、脱離するプロパンの流量が最大のとき、改質器１の過昇温が起こらないように、改質器１と熱的に結合されている。
【００５０】
燃焼空気供給器５は、燃焼器４に燃焼空気を供給するファンである。
【００５１】
点火器６は、燃焼器４に供給された燃料と空気の混合ガスに火花放電によって点火するものである。
【００５２】
火炎検知器７は、フレームロッドである。フレームロッドは、電源と電流センサーからなる火炎電流検出回路と電気的に接続された金属棒を火炎に挿入し、電流の大小によって火炎の状態を判断するものである。
【００５３】
加熱器８は、ＣＯ低減器２を加熱するヒータであり、本実施の形態では、ヒータの出力は５００Ｗとした。
【００５４】
開閉器９は、ＣＯ低減器２から排出されたガスを、燃焼器４に導く生成ガス流路上の電磁弁である。
【００５５】
改質器温度検出器１０は、改質器１の内部温度を測定する熱電対である。
【００５６】
ＣＯ低減器温度検出器１１は、ＣＯ低減器２の内部温度を測定する熱電対である。
【００５７】
制御器２０は、水素生成装置１０１の運転を制御する。制御器２０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。
【００５８】
以上の様に構成された本実施の形態の水素生成装置１０１について、以下その動作、作用を説明する。以下の動作は、制御器２０が水素生成装置１０１の、原料供給器３、燃焼空気供給器５、点火器６、加熱器８、開閉器９を制御することによって行われる。
【００５９】
まず第１時間について、図２を用いて具体的に説明する。第１時間は、加熱器８の加熱動作によりＣＯ低減器２の一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスがプロパンの場合に、燃焼器４での燃焼が開始するまでの時間である。
【００６０】
図２は、実施の形態１における水素生成装置１０１のＣＯ低減器２から脱離するガスの流量と、燃焼器４で形成される混合ガスの可燃ガス濃度の時間変化を示す特性図である。
【００６１】
図２に示すプロットは、プロパンとブタンを原料とした場合に、加熱器８の動作開始時点のＣＯ低減器２の内部温度が１０℃において、予め実験的に取得したものである。このとき燃焼器４には燃焼空気供給器５から燃焼空気を１．６ｍｏｌ／ｍｉｎで供給した。
【００６２】
図２に示すように、加熱器８によってＣＯ低減器２の加熱昇温が始まると、ＣＯ低減器２に吸着していたガスが徐々に脱離し、数分で脱離ガスの流量が最大値となった後に、徐々に減少する。
【００６３】
本実施の形態における水素生成装置１０１では、燃焼器４で形成されるブタンと空気の混合ガスの可燃ガス濃度は、加熱器８の動作開始後０．２分で、ブタンの可燃範囲の下限界である１．９％を超えて着火できる状態となった。
【００６４】
また燃焼器４で形成されるプロパンと空気の混合ガスの可燃ガス濃度は、加熱器８の動作開始から１．９分で、プロパンの可燃範囲の下限界である２．１％を超えて着火できる状態となった。
【００６５】
従って、プロパンとブタンの混合ガスであるＬＰガスを用いた本実施の形態では、着火時間は、原料の組成割合に応じて、０．２分から１．９分までのいずれかの値をとる。
【００６６】
これは１．９分よりも前に燃焼を開始したときに燃焼を停止する動作を行えば、燃焼器４で燃焼する脱離ガスの燃焼量が、ＣＯ低減器２の内部温度が１０℃において脱離するプロパンのときよりも多くはならないので、燃焼器４から改質器１に過剰な熱が与えられることによる改質器１の改質触媒の過昇温による劣化を防止できることを意味している。そこで、本実施の形態では、第１時間を１．９分とした。
【００６７】
次に、水素生成装置１０１の起動方法について図３を参照しながら説明する。
【００６８】
図３は、本発明の実施の形態１における水素生成装置１０１の起動方法を示すフローチャートである。なお、水素生成装置１０１の起動が実行される前（前回の水素生成装置１０１の運転停止時）に、改質器１から燃焼器４に至るガス流路は原料でパージしてある。
【００６９】
水素生成装置１０１の起動が実行されると、制御器２０は、燃焼空気供給器５を動作さ
せ、１．６ｍｏｌ／ｍｉｎで燃焼用の空気を燃焼器４に供給する（ステップＳ１０１）。続いて制御器２０は、ＣＯ低減器２からガスを脱離させて燃焼器４に導入して燃焼させるために、開閉器９を開状態にして（ステップＳ１０２）から、点火器６（ステップＳ１０３）と加熱器８（ステップＳ１０４）を順次動作させる。
【００７０】
次に、制御器２０は、加熱器８の動作開始から１．９分（第１時間）を経過したか否かを確認する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５で、もし、加熱器８の動作開始から１．９分（第１時間）を経過していれば、ステップＳ１４１に移行する。逆に、ステップＳ１０５で、加熱器８の動作開始から未だ１．９分（第１時間）を経過していなければ、ステップＳ１０６に移行する。
【００７１】
ステップＳ１０６では、火炎検知器７で火炎を検知できたか否かを確認し、火炎検知器７で火炎を検知できた場合は、ステップＳ１０７に移行し、逆に、火炎検知器７で火炎を検知できなかった場合は、ステップＳ１０５に戻る。
【００７２】
以下、ステップＳ１０６において、火炎検知器７で火炎を検知した場合の動作について説明する。
【００７３】
まず、制御器２０は、火炎検知器７で火炎を検知したので、点火器６を停止させ（ステップＳ１０７）、次に、ＣＯ低減器２からのガスの脱離を停止さて燃焼器４での燃焼を停止させるため、加熱器８を停止させ（ステップＳ１０８）、続いて、ＣＯ低減器２から燃焼器４へのガスの供給を遮断し、燃焼器４での燃焼を確実に停止させるために開閉器９を閉状態にする（ステップＳ１０９）。
【００７４】
さらに以降のステップＳ１２１において開閉器９を開状態にしたときに、燃焼器４で形成される可燃ガス濃度が可燃範囲の下限界を超えないように、予め燃焼空気供給器５から燃焼器４への燃焼空気流量を増大させる（ステップＳ１１０）。
【００７５】
ステップＳ１１０では、燃焼空気の流量を１．６ｍｏｌ／ｍｉｎから３．２ｍｏｌ／ｍｉｎに増量した。次に、制御器２０は、火炎検知器７で火炎を検知できなくなるまで待機し（ステップＳ１１１）、ステップＳ１１１で、火炎検知器７で火炎を検知できなくなった場合は、ステップＳ１２１に移行する。
【００７６】
次に、ステップＳ１２１からステップＳ１２５までの動作について説明する。
【００７７】
まず、水素生成装置１０１の内部圧力を大気圧とほぼ同一とするために、開閉器９を再び開状態にする（ステップＳ１２１）。次に、制御器２０は、ＣＯ低減器温度検出器１１から取得したＣＯ低減器２の内部温度と第１温度とを比較し、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度より低い場合は、ステップＳ１２３に移行する（ステップＳ１２２）。逆に、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度以上であれば、ステップＳ１６１に移行する。
【００７８】
ここで、第１温度とは、改質器１で生成された水素含有ガスに含まれる水蒸気がＣＯ低減器２で凝縮しない温度である。本実施の形態では、加熱器８の動作停止（ステップＳ１０８）以降の温度低下を考慮して、第１温度を１５０℃とした。
【００７９】
次に、ステップＳ１２３で制御器２０は、改質器温度検出器１０から取得した改質器１の内部温度と第２温度とを比較し、改質器１の内部温度が第２温度より低い場合は、ステップＳ１２４に移行する。逆に、改質器１の内部温度が第２温度より低くなければ、第２温度より低くなるまで待機する。
【００８０】
ここで、第２温度とは、改質器１内部の触媒上で原料の熱分解により発生した炭素の析出により低下する触媒の性能が、無視できなくなる温度（４００℃）より十分に低い温度であり、本実施の形態では、第２温度を２００℃とした。
【００８１】
次にステップＳ１２４で制御器２０は、所定の非燃焼時間待機する動作を行う。所定の非燃焼時間とは、ステップＳ１２１に移行してからの通算時間である。ステップＳ１０８でＣＯ低減器２からの脱離を停止する動作を行った後も、燃焼器４の内部には未燃ガスが残っている。そのため、未燃ガスを掃気せずに着火動作を開始すると、未燃ガスに着火してしまい、着火による圧力と温度の上昇によって、燃焼器４を破損する可能性がある。
【００８２】
そこで、燃焼器４の内部の未燃ガスを空気で置換する。本実施の形態の燃焼器４の容積は、７．２Ｌなので１０倍の７２Ｌの空気を供給することとした。燃焼空気供給器５から燃焼器４に供給されている燃焼空気の流量は３．２ｍｏｌ／ｍｉｎ（＝７２Ｌ／ｍｉｎ）なので、非燃焼時間は１分とした。
【００８３】
ステップＳ１２４では、ステップＳ１２１に移行した時点から、ステップＳ１２４にいたるまでの時間が１分を超えている場合は、ステップＳ１２５に移行する。逆に、ステップＳ１２１に移行した時点から、ステップＳ１２４に至るまでの時間が１分を超えていない場合は、１分が経過するまで待機する。
【００８４】
ステップＳ１２５では、次の着火に備えて、燃焼空気の流量を１．６ｍｏｌ／ｍｉｎになるように調整する。以上の動作を経て、制御器２０は、改質器１の内部温度とＣＯ低減器２の内部温度をさらに上昇させるため、ステップＳ１０３に戻り、ＣＯ低減器２からのガスの脱離を行う。
【００８５】
次に、ステップＳ１０５において、加熱器８の動作開始から１．９分を経過した場合の動作について説明する。
【００８６】
まず、制御器２０は、点火器６の動作を停止させた後（ステップＳ１４１）、火炎検知器７で火炎を検知できたか否かを確認する（ステップＳ１４２）。ステップＳ１４２において、火炎検知器７で火炎を検知した場合、制御器２０は、ＣＯ低減器２からの原料の脱離が完了して燃焼器４に脱離ガスが供給されず、燃焼器４での燃焼が継続できなくなることにより、火炎検知器７で火炎を検知できなくなるまで、待機する。
【００８７】
図２に示すように、脱離するガスの流量は、加熱器８の動作開始から数分で最大値となった後、徐々に減少するため、燃焼器４での燃焼は停止する。そして、火炎が検知できなくなったらステップＳ１４３に移行する。逆に、ステップＳ１４２において、初めから火炎検知器７で火炎を検知できなかった場合、直ちにステップＳ１４３に移行する。
【００８８】
次に、制御器２０は、ＣＯ低減器温度検出器１１からＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（１５０℃）より低いか否かを確認する（ステップＳ１４３）。ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度１５０℃よりも低い場合は、ステップＳ１４３を繰り返して、加熱器８でＣＯ低減器２を加熱する。ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度１５０℃以上であれば、加熱器８の動作を停止し（ステップ１４４）、ステップＳ１６１に移行する。
【００８９】
次に、ステップＳ１６１以降の動作について説明する。制御器２０は、改質器１で改質反応可能な温度まで改質器１を昇温させるために、ステップＳ１６１以降の動作を実行する。まず、制御器２０は、後のステップＳ１６３で原料供給器３を動作させた時に燃焼器４で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲に入るように燃焼空気の流量を調整する（ステップＳ１６１）。
【００９０】
次に、点火器６を動作させ（ステップＳ１６２）、原料供給器３を動作させ（ステップＳ１６３）、原料を改質器１およびＣＯ低減器２を経て燃焼器４に供給し、燃焼器４で原料を燃焼させる。続いて、制御器２０は、火炎検知器７で火炎を検知できるまで待機し（ステップＳ１６４）、火炎検知器７で火炎を検知したら、点火器６の動作を停止し（ステップＳ１６５）、ステップＳ１６６に移行する。
【００９１】
ステップＳ１６６において、制御器２０は、改質器温度検出器１０から取得した改質器１の内部温度が第３温度より低いか否かを確認し、改質器１の内部温度が第３温度より低い場合は、改質器１の内部温度が第３温度以上になったことを確認するまで待機する。そして、改質器温度検出器１０により改質器１の内部温度が第３温度以上になったことを確認した場合は、終了に移行する。
【００９２】
ここで、第３温度とは、改質器１を流通するガスに水蒸気が含まれる場合、その水蒸気が改質器１で凝縮しない温度より高い温度であり、本実施の形態では、第３温度を１２０℃とした。
【００９３】
以上の動作によって、ＣＯ低減器２から脱離するガスの流量や組成の変動の影響を受けることなく、水素生成装置１０１を改質反応可能な温度まで昇温させる動作が終了する。
【００９４】
続いて改質水供給器（図示せず）を動作させ、改質器１に改質水を供給し、水蒸気改質反応により改質器１での水素含有ガスの生成を開始し、ＣＯ低減器２から排出されたガスを水素利用機器（図示せず）に供給する。
【００９５】
以上、説明したように、本実施の形態では、プロパンとブタンの少なくともいずれか１つを主成分とする原料を用いる水素生成装置１０１において、脱離ガス流量の増加速度が遅く、燃焼器４におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる着火時間を第１時間（１．９分）と設定し、点火動作と加熱動作の後、第１時間（１．９分）より前に火炎検知器７が火炎を検出した場合は、加熱器８の動作を終了するとともに、開閉器９の動作による燃焼器４への脱離ガスの供給を遮断し、燃焼器４での燃焼を停止させるので、触媒の温度上昇の停止により触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器４での燃焼が停止するため、触媒の過昇温による劣化を防止できる。
【００９６】
また、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（１５０℃）を超えるまで、以上の一連の動作を繰り返した後、原料を改質器１およびＣＯ低減器２を介して燃焼器４に供給し、燃焼により改質器１を第３温度（１２０℃）まで加熱昇温するので、ＣＯ低減器２からの脱離ガスの組成や流量の変化の影響を受けることなく、改質器１の改質触媒の過昇温による劣化を防止でき、改質器１を改質反応可能な温度まで昇温させることができる。
【００９７】
なお、本実施の形態では、水素生成装置１０１の原料にＬＰガスを用いたが、ＬＰガスに限らず、エタン、エチレン、プロピレン、ブテン等の炭素数が２から４のいずれかの炭化水素を主成分とする混合ガスを、水素生成装置１０１の原料に用いても構わない。
【００９８】
本実施の形態の水素生成装置１０１は、炭化水素を主成分とする原料を供給する原料供給器３と、原料から改質触媒で水素含有ガスを生成する改質器１と、改質器１で生成された水素含有ガスの一酸化炭素濃度を一酸化炭素低減触媒で低減するＣＯ低減器２と、ＣＯ低減器２から排出されたガスを燃焼させて改質器１とＣＯ低減器２のうち少なくとも改質器１を加熱する燃焼器４と、燃焼器４に燃焼用の空気を供給する燃焼空気供給器５と、燃焼器４で点火動作を行う点火器６と、燃焼器４の火炎の有無を検知する火炎検知器７と、ＣＯ低減器２を加熱する加熱器８と、制御器２０と、を備える。
【００９９】
そして、制御器２０が、水素生成装置１０１を起動させるときに、まず、原料供給器３が停止状態、且つ、燃焼空気供給器５が燃焼器４に空気を供給している状態で、加熱器８の加熱動作を開始すると共に点火器６に点火動作をさせ、加熱器８の加熱動作を開始してから第１時間（本実施の形態では１．９分）より前に火炎検知器７が火炎を検出した場合は、加熱器８の加熱動作を終了するのである。
【０１００】
これによって、加熱器８の加熱動作によってＣＯ低減器２の一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスが燃焼器４に流れる脱離ガス流量の増加速度が遅くて、燃焼器４におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる原料成分（プロパン）の場合における、加熱器８の加熱動作開始から火炎検知器７による火炎検出までの着火時間を第１時間（本実施の形態では１．９分）と設定しておけば、水素生成装置１０１が運転停止後に原料（本実施の形態ではプロパンとブタンの混合ガスであるＬＰガス）で改質器１から燃焼器４に至るガス流路がパージされる場合でも、加熱動作開始から第１時間（本実施の形態では１．９分）より前に火炎を検出した場合は、加熱器８の動作を終了するので、一酸化炭素低減触媒の温度上昇の停止により一酸化炭素低減触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器４での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化を防止することが可能となる。
【０１０１】
本実施の形態の水素生成装置１０１の原料は、プロパンとブタンの少なくともいずれか１つを主成分とするＬＰガスであり、水素生成装置１０１の運転停止後に改質器１から燃焼器４に至るガス流路が原料（ＬＰガス）でパージされる。
【０１０２】
そして、第１時間（本実施の形態では１．９分）を、加熱器８の加熱動作により一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスがプロパンの場合に、燃焼器４での燃焼が開始するまでの時間としたのである。
【０１０３】
これにより、加熱器８の加熱動作によってＣＯ低減器２の一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスにプロパンの他にブタンが含まれる場合に、加熱器８による加熱時間を早めに停止するので、一酸化炭素低減触媒の温度上昇の停止により一酸化炭素低減触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器４での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化をより確実に防止することが可能となる。
【０１０４】
また、本実施の形態の水素生成装置１０１は、ＣＯ低減器２から排出されたガスを燃焼器４に導く生成ガス流路上に開閉器９を備え、制御器２０が、水素生成装置１０１を起動させるときに、開閉器９が開状態で加熱器８の加熱動作を開始し、加熱器８の加熱動作を開始してから第１時間（本実施の形態では１．９分）以内に火炎検知器７が火炎を検出した場合は加熱器８の加熱動作を終了すると共に開閉器９を閉状態にするのである。
【０１０５】
これにより、加熱器８の加熱動作により一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスの燃焼器４への流入を開閉器９により遮断するので、燃焼器４での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化をより確実に防止できる。
【０１０６】
また、本実施の形態の水素生成装置１０１は、制御器２０が、加熱器８の加熱動作を開始してから第１時間（本実施の形態では１．９分）以内に火炎検知器７が火炎を検出したことにより加熱器８の加熱動作を終了すると共に開閉器９を閉状態にした後で、火炎検知器７が燃焼器４の火炎を検出しなくなると、開閉器９を再び開状態にするのである。
【０１０７】
これにより、水素生成装置１０１の温度が変化しても、水素生成装置１０１内部の圧力は、略大気圧と同一となるので、水素生成装置１０１の構造体を過剰な圧力に耐える構造にする必要が無くなり、水素生成装置１０１を安価に構成できる。
【０１０８】
また、本実施の形態の水素生成装置１０１は、制御器２０が、加熱器８の加熱動作を開始してから第１時間（本実施の形態では１．９分）以内に火炎検知器７が火炎を検出した場合は、燃焼器４で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲外になるように、燃焼空気供給器５から燃焼器４に供給する燃焼用の空気の流量を増大するのである。
【０１０９】
これにより、燃焼器４で形成される混合ガスの可燃ガス濃度は、可燃範囲の下限界よりも低くなるので、水素生成装置１０１の系外に放出されるガスは、仮に着火源があったとしても燃焼せず、水素生成装置１０１の安全性が高い。
【０１１０】
また、本実施の形態の水素生成装置１０１は、改質器１の内部温度を検出する改質器温度検出器１０と、ＣＯ低減器２の内部温度を検出するＣＯ低減器温度検出器１１と、を備え、制御器２０が、加熱器８の加熱動作を開始してから第１時間（本実施の形態では１．９分）以内に火炎検知器７が火炎を検出したことにより加熱器８の加熱動作を終了した後で、火炎検知器７が燃焼器４の火炎を検出しなくなった後に、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（改質器１で生成された水素含有ガスに含まれる水蒸気がＣＯ低減器２で凝縮しない温度であって、本実施の形態では１５０℃）より低く、且つ、改質器１の内部温度が第２温度（改質器１内部の触媒上で原料の熱分解により発生した炭素の析出により低下する触媒の性能が、無視できなくなる温度より十分に低い温度であって、本実施の形態では２００℃）より低く、且つ、所定の非燃焼時間（本実施の形態では１分）経過後に、点火器６に点火動作をさせる共に加熱器８の加熱動作を再開するのである。
【０１１１】
これにより、燃焼器４で一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスを燃焼させる工程と、燃焼器４の燃焼を停止した後、燃焼器４で脱離ガスを燃焼させず、燃焼空気供給器５から空気を供給し燃焼器４を冷却させる工程とを反復させるので、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化を防止しながら、水素含有ガスの生成に適した温度まで水素生成装置１０１の改質触媒と一酸化炭素低減触媒を昇温できる。
【０１１２】
また、本実施の形態の水素生成装置１０１は、ＣＯ低減器２の内部温度を検出するＣＯ低減器温度検出器１１を備え、制御器２０が、加熱器８の加熱動作を開始してから第１時間（本実施の形態では１．９分）を経過するまでの間に火炎検知器７が火炎を検知しなかった場合は、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（本実施の形態では１５０℃）以上になるまで、加熱器８の加熱動作を継続して、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（本実施の形態では１５０℃）以上になったら、加熱器８の加熱動作を終了するのである。
【０１１３】
これにより、第１時間（本実施の形態では１．９分）より前に火炎検知器７が火炎を検出しなかった場合は、加熱器８を連続動作させるので、改質器１で生成された水素含有ガスに含まれる水蒸気がＣＯ低減器２で凝縮しない温度まで短時間で昇温できる。
【０１１４】
また、本実施の形態の水素生成装置１０１は、改質器１の内部温度を検出する改質器温度検出器１０と、ＣＯ低減器２の内部温度を検出するＣＯ低減器温度検出器１１と、を備え、制御器２０が、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（本実施の形態では１５０℃）を超えたら、原料供給器３を動作させた場合に燃焼器４で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲に入るように、燃焼空気供給器５から燃焼器４に燃焼用の空気を供給すると共に点火器６に点火動作をさせ、改質器１の内部温度が第３温度（改質器１を流通するガスに水蒸気が含まれる場合に、その水蒸気が改質器１で凝縮しない温度より高い温度で
あって、本実施の形態では１２０℃）を超えるまで原料供給器３を動作させるのである。
【０１１５】
これにより、原料を燃焼器４で燃焼させて改質器１の内部温度が第３温度（本実施の形態では１２０℃）を超えるように水素生成装置１０１内部を加熱昇温するので、一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガス流量が少なく脱離ガスによる燃焼だけでは水素含有ガスの生成に適した温度（改質器１への改質水の供給を開始する温度）まで水素生成装置１０１内部を加熱昇温できない場合でも、水素含有ガスの生成に適した温度（改質器１への改質水の供給を開始する温度）まで水素生成装置１０１内部を加熱昇温できる。
【０１１６】
また、本実施の形態の水素生成装置１０１の運転方法は、水素生成装置１０１を起動させるときに、まず、原料供給器３が停止状態、且つ、燃焼空気供給器５が燃焼器４に空気を供給している状態で、加熱器８の加熱動作を開始すると共に点火器６に点火動作をさせる第１ステップ（ステップＳ１０３，Ｓ１０４）と、ステップＳ１０４で加熱器８の加熱動作を開始してから第１時間（本実施の形態では１．９分）より前に火炎検知器７が火炎を検出した場合は、加熱器８の加熱動作を終了するステップＳ１０８と、を有するのである。
【０１１７】
これによって、加熱器８の加熱動作によってＣＯ低減器２の一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスが燃焼器４に流れる脱離ガス流量の増加速度が遅くて、燃焼器４におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる原料成分（プロパン）の場合における、加熱器８の加熱動作開始から火炎検知器７による火炎検出までの着火時間を第１時間（本実施の形態では１．９分）と設定しておけば、水素生成装置１０１が運転停止後に原料（本実施の形態ではプロパンとブタンの混合ガスであるＬＰガス）で改質器１から燃焼器４に至るガス流路がパージされる場合でも、加熱動作開始から第１時間（本実施の形態では１．９分）より前に火炎を検出した場合は、加熱器８の動作を終了するので、一酸化炭素低減触媒の温度上昇の停止により一酸化炭素低減触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器４での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化を防止することが可能となる。
【０１１８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の水素生成装置１０１のブロック図は、図１に示す実施の形態１の水素生成装置１０１と同じであり、実施の形態１と同一の構成要素については同一の符号を付与して、その詳細な説明を省略する。なお、実施の形態２の水素生成装置１０１の動作は、実施の形態１の水素生成装置１０１と一部異なる。
【０１１９】
次に、本実施の形態の水素生成装置１０１の起動方法について図４を参照しながら説明する。
【０１２０】
図４は、本発明の実施の形態２における水素生成装置１０１の起動方法を示すフローチャートである。図４において、図３に示す実施の形態１における水素生成装置１０１の起動方法を示すフローチャートと同一の動作（ステップ）については、同一のステップ符号を付与して。その詳細な説明を省略する。
【０１２１】
図４に示す実施の形態２における水素生成装置１０１の起動方法を示すフローチャートでは、図３に示す実施の形態１における水素生成装置１０１の起動方法を示すフローチャートのステップＳ１２３からステップＳ１２５を、ステップＳ２２３からステップＳ２２６に置き換えている。
【０１２２】
実施の形態１の水素生成装置１０１と同様に、実施の形態２の水素生成装置１０１の起動が実行される前（前回の水素生成装置１０１の運転停止時）に、改質器１から燃焼器４
に至るガス流路は、原料でパージしてある。
【０１２３】
水素生成装置１０１の起動が実行されると、制御器２０は、燃焼空気供給器５を動作させ、１．６ｍｏｌ／ｍｉｎで燃焼用の空気を燃焼器４に供給する（ステップＳ１０１）。続いて制御器２０は、ＣＯ低減器２からガスを脱離させて燃焼器４に導入して燃焼させるために、開閉器９を開状態にして（ステップＳ１０２）から、点火器６（ステップＳ１０３）と加熱器８（ステップＳ１０４）を順次動作させる。
【０１２４】
次に、制御器２０は、加熱器８の動作開始から１．９分（第１時間）を経過したか否かを確認する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５で、もし、加熱器８の動作開始から１．９分（第１時間）を経過していれば、ステップＳ１４１に移行する。逆に、ステップＳ１０５で、加熱器８の動作開始から未だ１．９分（第１時間）を経過していなければ、ステップＳ１０６に移行する。
【０１２５】
ステップＳ１０６では、火炎検知器７で火炎を検知できたか否かを確認し、火炎検知器７で火炎を検知できた場合は、ステップＳ１０７に移行し、逆に、火炎検知器７で火炎を検知できなかった場合は、ステップＳ１０５に戻る。
【０１２６】
以下、ステップＳ１０６において、火炎検知器７で火炎を検知した場合の動作について説明する。
【０１２７】
まず、制御器２０は、火炎検知器７で火炎を検知したので、点火器６を停止させ（ステップＳ１０７）、次に、ＣＯ低減器２からのガスの脱離を停止さて燃焼器４での燃焼を停止させるため、加熱器８を停止させ（ステップＳ１０８）、続いて、ＣＯ低減器２から燃焼器４へのガスの供給を遮断し、燃焼器４での燃焼を確実に停止させるために開閉器９を閉状態にする（ステップＳ１０９）。
【０１２８】
さらに以降のステップＳ１２１において開閉器９を開状態にしたときに、燃焼器４で形成される可燃ガス濃度が可燃範囲の下限界を超えないように、予め燃焼空気供給器５から燃焼器４への燃焼空気流量を増大させる（ステップＳ１１０）。
【０１２９】
ステップＳ１１０では、燃焼空気の流量を１．６ｍｏｌ／ｍｉｎから３．２ｍｏｌ／ｍｉｎに増量した。次に、制御器２０は、火炎検知器７で火炎を検知できなくなるまで待機し（ステップＳ１１１）、ステップＳ１１１で、火炎検知器７で火炎を検知できなくなった場合は、ステップＳ１２１に移行する。
【０１３０】
次に、ステップＳ１２１、ステップＳ１２２、および、ステップＳ２２３からステップＳ２２６までの動作について説明する。
【０１３１】
まず、水素生成装置１０１の内部圧力を大気圧とほぼ同一とするために、開閉器９を再び開状態にする（ステップＳ１２１）。次に、制御器２０は、ＣＯ低減器温度検出器１１から取得したＣＯ低減器２の内部温度と第１温度とを比較し、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度より低い場合は、ステップＳ２２３に移行する（ステップＳ１２２）。逆に、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度以上であれば、ステップＳ１６１に移行する。
【０１３２】
ここで、第１温度とは、改質器１で生成された水素含有ガスに含まれる水蒸気がＣＯ低減器２で凝縮しない温度である。本実施の形態では、加熱器８の動作停止（ステップＳ１０８）以降の温度低下を考慮して、第１温度を１５０℃とした。
【０１３３】
次に、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（本実施の形態では１５０℃）よりも低い場
合の動作について説明する。
【０１３４】
制御器２０は、燃焼空気供給器５から燃焼器４に供給する燃焼用の空気の流量を増大させる（ステップＳ２２３）。ここでは、燃焼用の空気の流量を増大することによって、ＣＯ低減器２から燃焼器４に流入する原料の濃度を、可燃範囲の下限界よりも低い濃度まで低下させる。
【０１３５】
本実施の形態における、水素生成装置１０１の起動時にＣＯ低減器２が加熱されることによって一酸化炭素低減触媒から脱離して燃焼器４に流れる脱離ガスの最大流量は、図２中の●および実線で示すように０．１０ｍｏｌ／ｍｉｎであり、ブタンガスの可燃範囲の下限界は１．９％なので、１．９％よりも濃度を低くするために供給する燃焼用の空気の流量をＸとおき、その流量を（数１）で求める。
【０１３６】
【数１】
2018090461.tif 000003
（数１）を変形して求めた燃焼空気流量Ｘは、５．１６ｍｏｌ／ｍｉｎであった。そこで、本実施の形態では、制御器２０は、燃焼用の空気の流量を６．００ｍｏｌ／ｍｉｎまで増大させた。燃焼用の空気を６．００ｍｏｌ／ｍｉｎ供給したときの、可燃ガス濃度は（数２）に示すように、１．６％であり、可燃範囲の下限界（１．９％）よりも低いので着火源があったとしても燃焼しない。
【０１３７】
【数２】
2018090461.tif 000004
続いて、制御器２０は、ＣＯ低減器２からの原料の脱離を促進するため、加熱器８を再び動作させ（ステップＳ２２４）、ＣＯ低減器２を加熱昇温する。
【０１３８】
次に、制御器２０は、ＣＯ低減器温度検出器１１から取得したＣＯ低減器２の内部温度と第１温度（本実施の形態では１５０℃）とを比較し（ステップＳ２２５）、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（本実施の形態では１５０℃）より低い場合は、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（本実施の形態では１５０℃）以上になるまで、ステップＳ２２５を繰り返し、加熱器８によるＣＯ低減器２の加熱昇温を継続する。
【０１３９】
そして、加熱器８の加熱動作によってＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（本実施の形態では１５０℃）以上に高くなると、制御器２０は、加熱器８の動作を停止して（ステップＳ２２６）、ステップＳ１６１に移行する。
【０１４０】
次に、ステップＳ１０５において、加熱器８の動作開始から１．９分を経過した場合の動作について説明する。
【０１４１】
まず、制御器２０は、点火器６の動作を停止させた後（ステップＳ１４１）、火炎検知器７で火炎を検知できたか否かを確認する（ステップＳ１４２）。ステップＳ１４２において、火炎検知器７で火炎を検知した場合、制御器２０は、ＣＯ低減器２からの原料の脱
離が完了して燃焼器４に脱離ガスが供給されず、燃焼器４での燃焼が継続できなくなることにより、火炎検知器７で火炎を検知できなくなるまで、待機する。
【０１４２】
図２に示すように、脱離するガスの流量は、加熱器８の動作開始から数分で最大値となった後、徐々に減少するため、燃焼器４での燃焼は停止する。そして、火炎が検知できなくなったらステップＳ１４３に移行する。逆に、ステップＳ１４２において、初めから火炎検知器７で火炎を検知できなかった場合、直ちにステップＳ１４３に移行する。
【０１４３】
次に、制御器２０は、ＣＯ低減器温度検出器１１からＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（１５０℃）より低いか否かを確認する（ステップＳ１４３）。ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度１５０℃よりも低い場合は、ステップＳ１４３を繰り返して、加熱器８でＣＯ低減器２を加熱する。ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度１５０℃以上であれば、加熱器８の動作を停止し（ステップ１４４）、ステップＳ１６１に移行する。
【０１４４】
次に、ステップＳ１６１以降の動作について説明する。制御器２０は、改質器１で改質反応可能な温度まで改質器１を昇温させるために、ステップＳ１６１以降の動作を実行する。まず、制御器２０は、後のステップＳ１６３で原料供給器３を動作させた時に燃焼器４で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲に入るように燃焼空気の流量を調整する（ステップＳ１６１）。
【０１４５】
次に、点火器６を動作させ（ステップＳ１６２）、原料供給器３を動作させ（ステップＳ１６３）、原料を改質器１およびＣＯ低減器２を経て燃焼器４に供給し、燃焼器４で原料を燃焼させる。続いて、制御器２０は、火炎検知器７で火炎を検知できるまで待機し（ステップＳ１６４）、火炎検知器７で火炎を検知したら、点火器６の動作を停止し（ステップＳ１６５）、ステップＳ１６６に移行する。
【０１４６】
ステップＳ１６６において、制御器２０は、改質器温度検出器１０から取得した改質器１の内部温度が第３温度より低いか否かを確認し、改質器１の内部温度が第３温度より低い場合は、改質器１の内部温度が第３温度以上になったことを確認するまで待機する。そして、改質器温度検出器１０により改質器１の内部温度が第３温度以上になったことを確認した場合は、終了に移行する。
【０１４７】
ここで、第３温度とは、改質器１を流通するガスに水蒸気が含まれる場合、その水蒸気が改質器１で凝縮しない温度より高い温度であり、本実施の形態では、第３温度を１２０℃とした。
【０１４８】
以上の動作によって、ＣＯ低減器２から脱離するガスの流量や組成の変動の影響を受けることなく、水素生成装置１０１を改質反応可能な温度まで昇温させる動作が終了する。
【０１４９】
続いて改質水供給器（図示せず）を動作させ、改質器１に改質水を供給し、水蒸気改質反応により改質器１での水素含有ガスの生成を開始し、ＣＯ低減器２から排出されたガスを水素利用機器（図示せず）に供給する。
【０１５０】
以上、説明したように、本実施の形態では、プロパンとブタンの少なくともいずれか１つを主成分とする原料を用いる水素生成装置１０１において、脱離ガス流量の増加速度が遅く、燃焼器４におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる着火時間を第１時間（１．９分）と設定し、点火動作と加熱動作の後、第１時間（１．９分）より前に火炎検知器７が火炎を検出した場合は、加熱器８の動作を終了するとともに、開閉器９の動作による燃焼器４への脱離ガスの供給を遮断し、燃焼器４での燃焼を停止させるので、触媒の温度上昇の停止により触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器４での燃
焼が停止するため、触媒の過昇温による劣化を防止できる。
【０１５１】
また、第１時間（１．９分）より前に着火した場合は、ＣＯ低減器２から脱離するガスによって燃焼器４で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲の下限界以下の濃度になるまで燃焼用の空気の流量を増大させるとともに、加熱器８の動作によりＣＯ低減器２を第１温度（１５０℃）まで昇温させた後、改質器１およびＣＯ低減器２を介して燃焼器４に供給した原料の燃焼により改質器１を第３温度（１２０℃）まで昇温するので、ＣＯ低減器２からの脱離ガスの組成や流量の変化の影響を受けることなく、改質器１の触媒の過昇温による劣化を防止でき、改質器１を改質反応可能な温度まで昇温させることができる。
【０１５２】
また、着火動作を繰り返さないため、最小の着火動作回数で起動できるので、点火器６の長寿命化を図ることが出来る。
【０１５３】
なお、本実施の形態では、水素生成装置１０１の原料にＬＰガスを用いたが、ＬＰガスに限らず、エタン、エチレン、プロピレン、ブテン等の炭素数が２から４のいずれかの炭化水素を主成分とする混合ガスを、水素生成装置１０１の原料に用いても構わない。
【０１５４】
本実施の形態の水素生成装置１０１は、炭化水素を主成分とする原料を供給する原料供給器３と、原料から改質触媒で水素含有ガスを生成する改質器１と、改質器１で生成された水素含有ガスの一酸化炭素濃度を一酸化炭素低減触媒で低減するＣＯ低減器２と、ＣＯ低減器２から排出されたガスを燃焼させて改質器１とＣＯ低減器２のうち少なくとも改質器１を加熱する燃焼器４と、燃焼器４に燃焼用の空気を供給する燃焼空気供給器５と、燃焼器４で点火動作を行う点火器６と、燃焼器４の火炎の有無を検知する火炎検知器７と、ＣＯ低減器２を加熱する加熱器８と、制御器２０と、を備える。
【０１５５】
そして、制御器２０が、水素生成装置１０１を起動させるときに、まず、原料供給器３が停止状態、且つ、燃焼空気供給器５が燃焼器４に空気を供給している状態で、加熱器８の加熱動作を開始すると共に点火器６に点火動作をさせ、加熱器８の加熱動作を開始してから第１時間（本実施の形態では１．９分）より前に火炎検知器７が火炎を検出した場合は、加熱器８の加熱動作を終了するのである。
【０１５６】
これによって、加熱器８の加熱動作によってＣＯ低減器２の一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスが燃焼器４に流れる脱離ガス流量の増加速度が遅くて、燃焼器４におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる原料成分（プロパン）の場合における、加熱器８の加熱動作開始から火炎検知器７による火炎検出までの着火時間を第１時間（本実施の形態では１．９分）と設定しておけば、水素生成装置１０１が運転停止後に原料（本実施の形態ではプロパンとブタンの混合ガスであるＬＰガス）で改質器１から燃焼器４に至るガス流路がパージされる場合でも、加熱動作開始から第１時間（本実施の形態では１．９分）より前に火炎を検出した場合は、加熱器８の動作を終了するので、一酸化炭素低減触媒の温度上昇の停止により一酸化炭素低減触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器４での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化を防止することが可能となる。
【０１５７】
本実施の形態の水素生成装置１０１の原料は、プロパンとブタンの少なくともいずれか１つを主成分とするＬＰガスであり、水素生成装置１０１の運転停止後に改質器１から燃焼器４に至るガス流路が原料（ＬＰガス）でパージされる。
【０１５８】
そして、第１時間（本実施の形態では１．９分）を、加熱器８の加熱動作により一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスがプロパンの場合に、燃焼器４での燃焼が開始す
るまでの時間としたのである。
【０１５９】
これにより、加熱器８の加熱動作によってＣＯ低減器２の一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスにプロパンの他にブタンが含まれる場合に、加熱器８による加熱時間を早めに停止するので、一酸化炭素低減触媒の温度上昇の停止により一酸化炭素低減触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器４での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化をより確実に防止することが可能となる。
【０１６０】
また、本実施の形態の水素生成装置１０１は、ＣＯ低減器２から排出されたガスを燃焼器４に導く生成ガス流路上に開閉器９を備え、制御器２０が、水素生成装置１０１を起動させるときに、開閉器９が開状態で加熱器８の加熱動作を開始し、加熱器８の加熱動作を開始してから第１時間（本実施の形態では１．９分）以内に火炎検知器７が火炎を検出した場合は加熱器８の加熱動作を終了すると共に開閉器９を閉状態にするのである。
【０１６１】
これにより、加熱器８の加熱動作により一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスの燃焼器４への流入を開閉器９により遮断するので、燃焼器４での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化をより確実に防止できる。
【０１６２】
また、本実施の形態の水素生成装置１０１は、制御器２０が、加熱器８の加熱動作を開始してから第１時間（本実施の形態では１．９分）以内に火炎検知器７が火炎を検出したことにより加熱器８の加熱動作を終了すると共に開閉器９を閉状態にした後で、火炎検知器７が燃焼器４の火炎を検出しなくなると、開閉器９を再び開状態にするのである。
【０１６３】
これにより、水素生成装置１０１の温度が変化しても、水素生成装置１０１内部の圧力は、略大気圧と同一となるので、水素生成装置１０１の構造体を過剰な圧力に耐える構造にする必要が無くなり、水素生成装置１０１を安価に構成できる。
【０１６４】
また、本実施の形態の水素生成装置１０１は、制御器２０が、加熱器８の加熱動作を開始してから第１時間（本実施の形態では１．９分）以内に火炎検知器７が火炎を検出した場合は、燃焼器４で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲外になるように、燃焼空気供給器５から燃焼器４に供給する燃焼用の空気の流量を増大するのである。
【０１６５】
これにより、燃焼器４で形成される混合ガスの可燃ガス濃度は、可燃範囲の下限界よりも低くなるので、水素生成装置１０１の系外に放出されるガスは、仮に着火源があったとしても燃焼せず、水素生成装置１０１の安全性が高い。
【０１６６】
また、本実施の形態の水素生成装置１０１は、ＣＯ低減器２の内部温度を検出するＣＯ低減器温度検出器１１を備え、制御器２０が、加熱器８の加熱動作を開始してから第１時間（本実施の形態では１．９分）以内に火炎検知器７が火炎を検出したことにより加熱器８の加熱動作を終了した後で、火炎検知器７が燃焼器４の火炎を検出しなくなった後に、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（改質器１で生成された水素含有ガスに含まれる水蒸気がＣＯ低減器２で凝縮しない温度であって、本実施の形態では１５０℃）より低いときは、燃焼器４で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲外になるように、燃焼空気供給器５から燃焼器４に供給する燃焼用の空気の流量を増大してから、加熱器８の加熱動作を再開するものである。
【０１６７】
これによって、燃焼器４で形成される混合ガスの可燃ガス濃度は、可燃範囲の下限界よりも低くなるので、水素生成装置１０１の系外に放出されるガスは、仮に着火源があった
としても燃焼せず、安全性の高い水素生成装置１０１を構成できる。
【０１６８】
また、本実施の形態の水素生成装置１０１は、ＣＯ低減器２の内部温度を検出するＣＯ低減器温度検出器１１を備え、制御器２０が、加熱器８の加熱動作を開始してから第１時間（本実施の形態では１．９分）を経過するまでの間に火炎検知器７が火炎を検知しなかった場合は、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（本実施の形態では１５０℃）以上になるまで、加熱器８の加熱動作を継続して、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（本実施の形態では１５０℃）以上になったら、加熱器８の加熱動作を終了するのである。
【０１６９】
これにより、第１時間（本実施の形態では１．９分）より前に火炎検知器７が火炎を検出しなかった場合は、加熱器８を連続動作させるので、改質器１で生成された水素含有ガスに含まれる水蒸気がＣＯ低減器２で凝縮しない温度まで短時間で昇温できる。
【０１７０】
また、本実施の形態の水素生成装置１０１は、改質器１の内部温度を検出する改質器温度検出器１０と、ＣＯ低減器２の内部温度を検出するＣＯ低減器温度検出器１１と、を備え、制御器２０が、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（本実施の形態では１５０℃）を超えたら、原料供給器３を動作させた場合に燃焼器４で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲に入るように、燃焼空気供給器５から燃焼器４に燃焼用の空気を供給すると共に点火器６に点火動作をさせ、改質器１の内部温度が第３温度（改質器１を流通するガスに水蒸気が含まれる場合に、その水蒸気が改質器１で凝縮しない温度より高い温度であって、本実施の形態では１２０℃）を超えるまで原料供給器３を動作させるのである。
【０１７１】
これにより、原料を燃焼器４で燃焼させて改質器１の内部温度が第３温度（本実施の形態では１２０℃）を超えるように水素生成装置１０１内部を加熱昇温するので、一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガス流量が少なく脱離ガスによる燃焼だけでは水素含有ガスの生成に適した温度（改質器１への改質水の供給を開始する温度）まで水素生成装置１０１内部を加熱昇温できない場合でも、水素含有ガスの生成に適した温度（改質器１への改質水の供給を開始する温度）まで水素生成装置１０１内部を加熱昇温できる。
【０１７２】
また、本実施の形態の水素生成装置１０１の運転方法は、水素生成装置１０１を起動させるときに、まず、原料供給器３が停止状態、且つ、燃焼空気供給器５が燃焼器４に空気を供給している状態で、加熱器８の加熱動作を開始すると共に点火器６に点火動作をさせる第１ステップ（ステップＳ１０３，Ｓ１０４）と、ステップＳ１０４で加熱器８の加熱動作を開始してから第１時間（本実施の形態では１．９分）より前に火炎検知器７が火炎を検出した場合は、加熱器８の加熱動作を終了するステップＳ１０８と、を有するのである。
【０１７３】
これによって、加熱器８の加熱動作によってＣＯ低減器２の一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスが燃焼器４に流れる脱離ガス流量の増加速度が遅くて、燃焼器４におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる原料成分（プロパン）の場合における、加熱器８の加熱動作開始から火炎検知器７による火炎検出までの着火時間を第１時間（本実施の形態では１．９分）と設定しておけば、水素生成装置１０１が運転停止後に原料（本実施の形態ではプロパンとブタンの混合ガスであるＬＰガス）で改質器１から燃焼器４に至るガス流路がパージされる場合でも、加熱動作開始から第１時間（本実施の形態では１．９分）より前に火炎を検出した場合は、加熱器８の動作を終了するので、一酸化炭素低減触媒の温度上昇の停止により一酸化炭素低減触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器４での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化を防止することが可能となる。
【０１７４】
（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３における水素生成装置の構成を示すブロック図である。
【０１７５】
図５において図１と同一の構成要素については、同一の符号を付与し詳細な説明を省略する。実施の形態３の水素生成装置１０３は、ＣＯ低減器２から排出されたガスを燃焼器４に導く生成ガス流路上に開閉器９を備えない点で、図１に示す実施の形態１と実施の形態２の水素生成装置１０１と異なる。
【０１７６】
次に、水素生成装置１０３の起動方法について図６を参照しながら説明する。
【０１７７】
図６は、本発明の実施の形態３における水素生成装置１０３の起動方法を示すフローチャートである。図３に示す実施の形態１における水素生成装置１０１の起動方法を示すフローチャートと同一の動作については、同一の符号を付与し詳細な説明を省略する。
【０１７８】
図３に示す実施の形態１における水素生成装置１０１の起動方法を示すフローチャートと異なる点は、開閉器９に関するステップＳ１０２、ステップＳ１０９、ステップＳ１２１を省略した点と、図３における燃焼空気を増量するステップＳ１１０と、火炎検知器７で火炎を検知できなくなるまで待機するステップＳ１１１とを、燃焼空気を増量するステップＳ３１０と、火炎検知器７で火炎を検知できた場合はステップＳ３１０に戻るステップＳ３１１とに、それぞれ置き換えた点である。
【０１７９】
実施の形態１の水素生成装置１０１と同様に、実施の形態３の水素生成装置１０３の起動が実行される前（前回の水素生成装置１０３の運転停止時）に、改質器１から燃焼器４に至るガス流路は、原料でパージしてある。
【０１８０】
水素生成装置１０３の起動が実行されると、制御器２０は、燃焼空気供給器５を動作させ、１．６ｍｏｌ／ｍｉｎで燃焼用の空気を燃焼器４に供給する（ステップＳ１０１）。続いて制御器２０は、ＣＯ低減器２からガスを脱離させて燃焼器４に導入して燃焼させるために、点火器６（ステップＳ１０３）と加熱器８（ステップＳ１０４）を順次動作させる。
【０１８１】
次に、制御器２０は、加熱器８の動作開始から１．９分（第１時間）を経過したか否かを確認する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５で、もし、加熱器８の動作開始から１．９分（第１時間）を経過していれば、ステップＳ１４１に移行する。逆に、ステップＳ１０５で、加熱器８の動作開始から未だ１．９分（第１時間）を経過していなければ、ステップＳ１０６に移行する。
【０１８２】
ステップＳ１０６では、火炎検知器７で火炎を検知できたか否かを確認し、火炎検知器７で火炎を検知できた場合は、ステップＳ１０７に移行し、逆に、火炎検知器７で火炎を検知できなかった場合は、ステップＳ１０５に戻る。
【０１８３】
以下、ステップＳ１０６において、火炎検知器７で火炎を検知した場合の動作について説明する。
【０１８４】
まず、制御器２０は、火炎検知器７で火炎を検知したので、点火器６を停止させ（ステップＳ１０７）、次に、ＣＯ低減器２からのガスの脱離を停止さて燃焼器４での燃焼を停止させるため、加熱器８を停止させる（ステップＳ１０８）。
【０１８５】
ステップＳ１０８までを実行すると、制御器２０は、燃焼器４で形成される可燃ガス濃度を、燃焼範囲の下限界よりも下げて、燃焼を確実に停止させるため、燃焼用の空気の流量を増大させる（ステップＳ３１０）。続いて制御器２０は、火炎検知器７が火炎を検知
したか否かを確認する（ステップＳ３１１）。火炎検知器７が火炎を検知した場合は、燃焼用の空気の流量をさらに増大させるため、ステップＳ３１０に戻る。火炎検知器７が火炎を検知できなくなった場合は、ステップＳ１２２に移行する。
【０１８６】
次に、ステップＳ１２２からステップＳ１２５までの動作について説明する。
【０１８７】
制御器２０は、ＣＯ低減器温度検出器１１から取得したＣＯ低減器２の内部温度と第１温度とを比較し、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度より低い場合は、ステップＳ１２３に移行する（ステップＳ１２２）。逆に、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度以上であれば、ステップＳ１６１に移行する。
【０１８８】
ここで、第１温度とは、改質器１で生成された水素含有ガスに含まれる水蒸気がＣＯ低減器２で凝縮しない温度である。本実施の形態では、加熱器８の動作停止（ステップＳ１０８）以降の温度低下を考慮して、第１温度を１５０℃とした。
【０１８９】
次に、ステップＳ１２３で制御器２０は、改質器温度検出器１０から取得した改質器１の内部温度と第２温度とを比較し、改質器１の内部温度が第２温度より低い場合は、ステップＳ１２４に移行する。逆に、改質器１の内部温度が第２温度より低くなければ、第２温度より低くなるまで待機する。
【０１９０】
ここで、第２温度とは、改質器１内部の触媒上で原料の熱分解により発生した炭素の析出により低下する触媒の性能が、無視できなくなる温度（４００℃）より十分に低い温度であり、本実施の形態では、第２温度を２００℃とした。
【０１９１】
次にステップＳ１２４で制御器２０は、所定の非燃焼時間待機する動作を行う。所定の非燃焼時間とは、ステップＳ１２２に移行してからの通算時間である。ステップＳ１０８でＣＯ低減器２からの脱離を停止する動作を行った後も、燃焼器４の内部には未燃ガスが残っている。そのため、未燃ガスを掃気せずに着火動作を開始すると、未燃ガスに着火してしまい、着火による圧力と温度の上昇によって、燃焼器４を破損する可能性がある。
【０１９２】
そこで、燃焼器４の内部の未燃ガスを空気で置換する。本実施の形態の燃焼器４の容積は、７．２Ｌなので１０倍の７２Ｌの空気を供給することとした。燃焼空気供給器５から燃焼器４に供給されている燃焼空気の流量は３．２ｍｏｌ／ｍｉｎ（＝７２Ｌ／ｍｉｎ）なので、非燃焼時間は１分とした。
【０１９３】
ステップＳ１２４では、ステップＳ１２２に移行した時点から、ステップＳ１２４にいたるまでの時間が１分を超えている場合は、ステップＳ１２５に移行する。逆に、ステップＳ１２２に移行した時点から、ステップＳ１２４に至るまでの時間が１分を超えていない場合は、１分が経過するまで待機する。
【０１９４】
ステップＳ１２５では、次の着火に備えて、燃焼空気の流量を１．６ｍｏｌ／ｍｉｎになるように調整する。以上の動作を経て、制御器２０は、改質器１の内部温度とＣＯ低減器２の内部温度をさらに上昇させるため、ステップＳ１０３に戻り、ＣＯ低減器２からのガスの脱離を行う。
【０１９５】
次に、ステップＳ１０５において、加熱器８の動作開始から１．９分を経過した場合の動作について説明する。
【０１９６】
まず、制御器２０は、点火器６の動作を停止させた後（ステップＳ１４１）、火炎検知器７で火炎を検知できたか否かを確認する（ステップＳ１４２）。ステップＳ１４２にお
いて、火炎検知器７で火炎を検知した場合、制御器２０は、ＣＯ低減器２からの原料の脱離が完了して燃焼器４に脱離ガスが供給されず、燃焼器４での燃焼が継続できなくなることにより、火炎検知器７で火炎を検知できなくなるまで、待機する。
【０１９７】
図２に示すように、脱離するガスの流量は、加熱器８の動作開始から数分で最大値となった後、徐々に減少するため、燃焼器４での燃焼は停止する。そして、火炎が検知できなくなったらステップＳ１４３に移行する。逆に、ステップＳ１４２において、初めから火炎検知器７で火炎を検知できなかった場合、直ちにステップＳ１４３に移行する。
【０１９８】
次に、制御器２０は、ＣＯ低減器温度検出器１１からＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（１５０℃）より低いか否かを確認する（ステップＳ１４３）。ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度１５０℃よりも低い場合は、ステップＳ１４３を繰り返して、加熱器８でＣＯ低減器２を加熱する。ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度１５０℃以上であれば、加熱器８の動作を停止し（ステップ１４４）、ステップＳ１６１に移行する。
【０１９９】
次に、ステップＳ１６１以降の動作について説明する。制御器２０は、改質器１で改質反応可能な温度まで改質器１を昇温させるために、ステップＳ１６１以降の動作を実行する。まず、制御器２０は、後のステップＳ１６３で原料供給器３を動作させた時に燃焼器４で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲に入るように燃焼空気の流量を調整する（ステップＳ１６１）。
【０２００】
次に、点火器６を動作させ（ステップＳ１６２）、原料供給器３を動作させ（ステップＳ１６３）、原料を改質器１およびＣＯ低減器２を経て燃焼器４に供給し、燃焼器４で原料を燃焼させる。続いて、制御器２０は、火炎検知器７で火炎を検知できるまで待機し（ステップＳ１６４）、火炎検知器７で火炎を検知したら、点火器６の動作を停止し（ステップＳ１６５）、ステップＳ１６６に移行する。
【０２０１】
ステップＳ１６６において、制御器２０は、改質器温度検出器１０から取得した改質器１の内部温度が第３温度より低いか否かを確認し、改質器１の内部温度が第３温度より低い場合は、改質器１の内部温度が第３温度以上になったことを確認するまで待機する。そして、改質器温度検出器１０により改質器１の内部温度が第３温度以上になったことを確認した場合は、終了に移行する。
【０２０２】
ここで、第３温度とは、改質器１を流通するガスに水蒸気が含まれる場合、その水蒸気が改質器１で凝縮しない温度より高い温度であり、本実施の形態では、第３温度を１２０℃とした。
【０２０３】
以上の動作によって、ＣＯ低減器２から脱離するガスの流量や組成の変動の影響を受けることなく、水素生成装置１０３を改質反応可能な温度まで昇温させる動作が終了する。
【０２０４】
続いて改質水供給器（図示せず）を動作させ、改質器１に改質水を供給し、水蒸気改質反応により改質器１での水素含有ガスの生成を開始し、ＣＯ低減器２から排出されたガスを水素利用機器（図示せず）に供給する。
【０２０５】
以上、説明したように、本実施の形態では、プロパンとブタンの少なくともいずれか１つを主成分とする原料を用いる水素生成装置１０３において、脱離ガス流量の増加速度が遅く、燃焼器４におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる着火時間を第１時間（１．９分）と設定し、点火動作と加熱動作の後、第１時間（１．９分）より前に火炎検知器７が火炎を検出した場合は、加熱器８の動作を終了するとともに、可燃範囲の下限界以下の濃度になるまで燃焼用の空気の流量を増大させて、燃焼器４での
燃焼を停止させるので、触媒の温度上昇の停止により触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器４での燃焼が停止するため、触媒の過昇温による劣化を防止できる。
【０２０６】
また、実施の形態１の水素生成装置１０１における開閉器９を不要にしたので、安価で且つ、信頼性を向上できる。
【０２０７】
また、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度１５０℃を超えるまで、以上の一連の動作を繰り返した後、原料を改質器１およびＣＯ低減器２を介して燃焼器４に供給し、燃焼により改質器１を第３温度１２０℃まで加熱昇温するので、ＣＯ低減器２からの脱離ガスの組成や流量の変化の影響を受けることなく、改質器１の改質触媒の過昇温による劣化を防止でき、改質器１を改質反応可能な温度まで昇温させることができる。
【０２０８】
なお、本実施の形態では、原料はブタンおよびプロパンであるとしたが、エタン、エチレン、プロピレン、ブテン等の炭素数が２から４のいずれかの炭化水素を主成分とする混合ガスであっても良い。
【０２０９】
本実施の形態の水素生成装置１０３は、炭化水素を主成分とする原料を供給する原料供給器３と、原料から改質触媒で水素含有ガスを生成する改質器１と、改質器１で生成された水素含有ガスの一酸化炭素濃度を一酸化炭素低減触媒で低減するＣＯ低減器２と、ＣＯ低減器２から排出されたガスを燃焼させて改質器１とＣＯ低減器２のうち少なくとも改質器１を加熱する燃焼器４と、燃焼器４に燃焼用の空気を供給する燃焼空気供給器５と、燃焼器４で点火動作を行う点火器６と、燃焼器４の火炎の有無を検知する火炎検知器７と、ＣＯ低減器２を加熱する加熱器８と、制御器２０と、を備える。
【０２１０】
そして、制御器２０が、水素生成装置１０３を起動させるときに、まず、原料供給器３が停止状態、且つ、燃焼空気供給器５が燃焼器４に空気を供給している状態で、加熱器８の加熱動作を開始すると共に点火器６に点火動作をさせ、加熱器８の加熱動作を開始してから第１時間（本実施の形態では１．９分）より前に火炎検知器７が火炎を検出した場合は、加熱器８の加熱動作を終了するのである。
【０２１１】
これによって、加熱器８の加熱動作によってＣＯ低減器２の一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスが燃焼器４に流れる脱離ガス流量の増加速度が遅くて、燃焼器４におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる原料成分（プロパン）の場合における、加熱器８の加熱動作開始から火炎検知器７による火炎検出までの着火時間を第１時間（本実施の形態では１．９分）と設定しておけば、水素生成装置１０３が運転停止後に原料（本実施の形態ではプロパンとブタンの混合ガスであるＬＰガス）で改質器１から燃焼器４に至るガス流路がパージされる場合でも、加熱動作開始から第１時間（本実施の形態では１．９分）より前に火炎を検出した場合は、加熱器８の動作を終了するので、一酸化炭素低減触媒の温度上昇の停止により一酸化炭素低減触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器４での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化を防止することが可能となる。
【０２１２】
本実施の形態の水素生成装置１０３の原料は、プロパンとブタンの少なくともいずれか１つを主成分とするＬＰガスであり、水素生成装置１０３の運転停止後に改質器１から燃焼器４に至るガス流路が原料（ＬＰガス）でパージされる。
【０２１３】
そして、第１時間（本実施の形態では１．９分）を、加熱器８の加熱動作により一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスがプロパンの場合に、燃焼器４での燃焼が開始するまでの時間としたのである。
【０２１４】
これにより、加熱器８の加熱動作によってＣＯ低減器２の一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスにプロパンの他にブタンが含まれる場合に、加熱器８による加熱時間を早めに停止するので、一酸化炭素低減触媒の温度上昇の停止により一酸化炭素低減触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器４での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化をより確実に防止することが可能となる。
【０２１５】
また、本実施の形態の水素生成装置１０３は、制御器２０が、加熱器８の加熱動作を開始してから第１時間（本実施の形態では１．９分）より前に火炎検知器７が火炎を検出した場合は、加熱器８の加熱動作を終了すると共に、火炎検知器７が火炎を検知しなくなるまで、燃焼空気供給器５から燃焼器４に供給する燃焼用の空気の流量を増大させるものである。
【０２１６】
これによって、燃焼器４で形成される混合ガスの可燃ガス濃度は、可燃範囲の下限界よりも低くなり、燃焼器４での燃焼が停止するので、触媒の過昇温による劣化をより確実に防止できる。
【０２１７】
また、本実施の形態の水素生成装置１０３は、改質器１の内部温度を検出する改質器温度検出器１０と、ＣＯ低減器２の内部温度を検出するＣＯ低減器温度検出器１１と、を備え、制御器２０が、加熱器８の加熱動作を開始してから第１時間（本実施の形態では１．９分）以内に火炎検知器７が火炎を検出したことにより加熱器８の加熱動作を終了した後で、火炎検知器７が燃焼器４の火炎を検出しなくなった後に、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（改質器１で生成された水素含有ガスに含まれる水蒸気がＣＯ低減器２で凝縮しない温度であって、本実施の形態では１５０℃）より低く、且つ、改質器１の内部温度が第２温度（改質器１内部の触媒上で原料の熱分解により発生した炭素の析出により低下する触媒の性能が、無視できなくなる温度より十分に低い温度であって、本実施の形態では２００℃）より低く、且つ、所定の非燃焼時間（本実施の形態では１分）経過後に、点火器６に点火動作をさせる共に加熱器８の加熱動作を再開するのである。
【０２１８】
これにより、燃焼器４で一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスを燃焼させる工程と、燃焼器４の燃焼を停止した後、燃焼器４で脱離ガスを燃焼させず、燃焼空気供給器５から空気を供給し燃焼器４を冷却させる工程とを反復させるので、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化を防止しながら、水素含有ガスの生成に適した温度まで水素生成装置１０３の改質触媒と一酸化炭素低減触媒を昇温できる。
【０２１９】
また、本実施の形態の水素生成装置１０３は、ＣＯ低減器２の内部温度を検出するＣＯ低減器温度検出器１１を備え、制御器２０が、加熱器８の加熱動作を開始してから第１時間（本実施の形態では１．９分）を経過するまでの間に火炎検知器７が火炎を検知しなかった場合は、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（本実施の形態では１５０℃）以上になるまで、加熱器８の加熱動作を継続して、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（本実施の形態では１５０℃）以上になったら、加熱器８の加熱動作を終了するのである。
【０２２０】
これにより、第１時間（本実施の形態では１．９分）より前に火炎検知器７が火炎を検出しなかった場合は、加熱器８を連続動作させるので、改質器１で生成された水素含有ガスに含まれる水蒸気がＣＯ低減器２で凝縮しない温度まで短時間で昇温できる。
【０２２１】
また、本実施の形態の水素生成装置１０３は、改質器１の内部温度を検出する改質器温度検出器１０と、ＣＯ低減器２の内部温度を検出するＣＯ低減器温度検出器１１と、を備え、制御器２０が、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（本実施の形態では１５０℃）を
超えたら、原料供給器３を動作させた場合に燃焼器４で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲に入るように、燃焼空気供給器５から燃焼器４に燃焼用の空気を供給すると共に点火器６に点火動作をさせ、改質器１の内部温度が第３温度（改質器１を流通するガスに水蒸気が含まれる場合に、その水蒸気が改質器１で凝縮しない温度より高い温度であって、本実施の形態では１２０℃）を超えるまで原料供給器３を動作させるのである。
【０２２２】
これにより、原料を燃焼器４で燃焼させて改質器１の内部温度が第３温度（本実施の形態では１２０℃）を超えるように水素生成装置１０３内部を加熱昇温するので、一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガス流量が少なく脱離ガスによる燃焼だけでは水素含有ガスの生成に適した温度（改質器１への改質水の供給を開始する温度）まで水素生成装置１０３内部を加熱昇温できない場合でも、水素含有ガスの生成に適した温度（改質器１への改質水の供給を開始する温度）まで水素生成装置１０３内部を加熱昇温できる。
【０２２３】
また、本実施の形態の水素生成装置１０３の運転方法は、水素生成装置１０３を起動させるときに、まず、原料供給器３が停止状態、且つ、燃焼空気供給器５が燃焼器４に空気を供給している状態で、加熱器８の加熱動作を開始すると共に点火器６に点火動作をさせる第１ステップ（ステップＳ１０３，Ｓ１０４）と、ステップＳ１０４で加熱器８の加熱動作を開始してから第１時間（本実施の形態では１．９分）より前に火炎検知器７が火炎を検出した場合は、加熱器８の加熱動作を終了するステップＳ１０８と、を有するのである。
【０２２４】
これによって、加熱器８の加熱動作によってＣＯ低減器２の一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスが燃焼器４に流れる脱離ガス流量の増加速度が遅くて、燃焼器４におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる原料成分（プロパン）の場合における、加熱器８の加熱動作開始から火炎検知器７による火炎検出までの着火時間を第１時間（本実施の形態では１．９分）と設定しておけば、水素生成装置１０３が運転停止後に原料（本実施の形態ではプロパンとブタンの混合ガスであるＬＰガス）で改質器１から燃焼器４に至るガス流路がパージされる場合でも、加熱動作開始から第１時間（本実施の形態では１．９分）より前に火炎を検出した場合は、加熱器８の動作を終了するので、一酸化炭素低減触媒の温度上昇の停止により一酸化炭素低減触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器４での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化を防止することが可能となる。
【０２２５】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４の水素生成装置１０３のブロック図は、図５に示す実施の形態３の水素生成装置１０３と同じであり、実施の形態３と同一の構成要素については同一の符号を付与して、その詳細な説明を省略する。なお、実施の形態４の水素生成装置１０３の動作は、実施の形態３の水素生成装置１０３と一部異なる。
【０２２６】
次に、本実施の形態の水素生成装置１０３の起動方法について図７を参照しながら説明する。
【０２２７】
図７は、本発明の実施の形態４における水素生成装置１０３の起動方法を示すフローチャートである。図７において、図３に示す実施の形態１における水素生成装置１０１の起動方法を示すフローチャート、図４に示す実施の形態２における水素生成装置１０１の起動方法を示すフローチャート、図６に示す実施の形態３における水素生成装置１０３の起動方法を示すフローチャートと同一の動作（ステップ）については、同一のステップ符号を付与して。その詳細な説明を省略する。
【０２２８】
図７に示す実施の形態４における水素生成装置１０３の起動方法を示すフローチャート
では、図６に示す実施の形態３における水素生成装置１０３の起動方法を示すフローチャートのステップＳ１２３からステップＳ１２５を、ステップＳ２２３からステップＳ２２６に置き換えている。
【０２２９】
実施の形態３の水素生成装置１０３と同様に、実施の形態４の水素生成装置１０３の起動が実行される前（前回の水素生成装置１０３の運転停止時）に、改質器１から燃焼器４に至るガス流路は、原料でパージしてある。
【０２３０】
水素生成装置１０３の起動が実行されると、制御器２０は、燃焼空気供給器５を動作させ、１．６ｍｏｌ／ｍｉｎで燃焼用の空気を燃焼器４に供給する（ステップＳ１０１）。続いて制御器２０は、ＣＯ低減器２からガスを脱離させて燃焼器４に導入して燃焼させるために、点火器６（ステップＳ１０３）と加熱器８（ステップＳ１０４）を順次動作させる。
【０２３１】
次に、制御器２０は、加熱器８の動作開始から１．９分（第１時間）を経過したか否かを確認する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５で、もし、加熱器８の動作開始から１．９分（第１時間）を経過していれば、ステップＳ１４１に移行する。逆に、ステップＳ１０５で、加熱器８の動作開始から未だ１．９分（第１時間）を経過していなければ、ステップＳ１０６に移行する。
【０２３２】
ステップＳ１０６では、火炎検知器７で火炎を検知できたか否かを確認し、火炎検知器７で火炎を検知できた場合は、ステップＳ１０７に移行し、逆に、火炎検知器７で火炎を検知できなかった場合は、ステップＳ１０５に戻る。
【０２３３】
以下、ステップＳ１０６において、火炎検知器７で火炎を検知した場合の動作について説明する。
【０２３４】
まず、制御器２０は、火炎検知器７で火炎を検知したので、点火器６を停止させ（ステップＳ１０７）、次に、ＣＯ低減器２からのガスの脱離を停止さて燃焼器４での燃焼を停止させるため、加熱器８を停止させる（ステップＳ１０８）。
【０２３５】
ステップＳ１０８までを実行すると、制御器２０は、燃焼器４で形成される可燃ガス濃度を、燃焼範囲の下限界よりも下げて、燃焼を確実に停止させるため、燃焼用の空気の流量を増大させる（ステップＳ３１０）。続いて制御器２０は、火炎検知器７が火炎を検知したか否かを確認する（ステップＳ３１１）。火炎検知器７が火炎を検知した場合は、燃焼用の空気の流量をさらに増大させるため、ステップＳ３１０に戻る。火炎検知器７が火炎を検知できなくなった場合は、ステップＳ１２２に移行する。
【０２３６】
次に、ステップＳ１２２、および、ステップＳ２２３からステップＳ２２６までの動作について説明する。
【０２３７】
制御器２０は、ＣＯ低減器温度検出器１１から取得したＣＯ低減器２の内部温度と第１温度とを比較し、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度より低い場合は、ステップＳ２２３に移行する（ステップＳ１２２）。逆に、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度以上であれば、ステップＳ１６１に移行する。
【０２３８】
ここで、第１温度とは、改質器１で生成された水素含有ガスに含まれる水蒸気がＣＯ低減器２で凝縮しない温度である。本実施の形態では、加熱器８の動作停止（ステップＳ１０８）以降の温度低下を考慮して、第１温度を１５０℃とした。
【０２３９】
次に、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（本実施の形態では１５０℃）よりも低い場合の動作について説明する。
【０２４０】
制御器２０は、燃焼空気供給器５から燃焼器４に供給する燃焼用の空気の流量を増大させる（ステップＳ２２３）。ここでは、燃焼用の空気の流量を増大することによって、ＣＯ低減器２から燃焼器４に流入する原料の濃度を、可燃範囲の下限界よりも低い濃度まで低下させる。
【０２４１】
本実施の形態では、制御器２０は、燃焼用の空気の流量を６．００ｍｏｌ／ｍｉｎまで増大させた。燃焼用の空気を６．００ｍｏｌ／ｍｉｎ供給したときの、可燃ガス濃度は、１．６％であり、可燃範囲の下限界（１．９％）よりも低いので着火源があったとしても燃焼しない。
【０２４２】
続いて、制御器２０は、ＣＯ低減器２からの原料の脱離を促進するため、加熱器８を再び動作させ（ステップＳ２２４）、ＣＯ低減器２を加熱昇温する。
【０２４３】
次に、制御器２０は、ＣＯ低減器温度検出器１１から取得したＣＯ低減器２の内部温度と第１温度（本実施の形態では１５０℃）とを比較し（ステップＳ２２５）、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（本実施の形態では１５０℃）より低い場合は、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（本実施の形態では１５０℃）以上になるまで、ステップＳ２２５を繰り返し、加熱器８によるＣＯ低減器２の加熱昇温を継続する。
【０２４４】
そして、加熱器８の加熱動作によってＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（本実施の形態では１５０℃）以上に高くなると、制御器２０は、加熱器８の動作を停止して（ステップＳ２２６）、ステップＳ１６１に移行する。
【０２４５】
次に、ステップＳ１０５において、加熱器８の動作開始から１．９分を経過した場合の動作について説明する。
【０２４６】
まず、制御器２０は、点火器６の動作を停止させた後（ステップＳ１４１）、火炎検知器７で火炎を検知できたか否かを確認する（ステップＳ１４２）。ステップＳ１４２において、火炎検知器７で火炎を検知した場合、制御器２０は、ＣＯ低減器２からの原料の脱離が完了して燃焼器４に脱離ガスが供給されず、燃焼器４での燃焼が継続できなくなることにより、火炎検知器７で火炎を検知できなくなるまで、待機する。
【０２４７】
図２に示すように、脱離するガスの流量は、加熱器８の動作開始から数分で最大値となった後、徐々に減少するため、燃焼器４での燃焼は停止する。そして、火炎が検知できなくなったらステップＳ１４３に移行する。逆に、ステップＳ１４２において、初めから火炎検知器７で火炎を検知できなかった場合、直ちにステップＳ１４３に移行する。
【０２４８】
次に、制御器２０は、ＣＯ低減器温度検出器１１からＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（１５０℃）より低いか否かを確認する（ステップＳ１４３）。ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度１５０℃よりも低い場合は、ステップＳ１４３を繰り返して、加熱器８でＣＯ低減器２を加熱する。ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度１５０℃以上であれば、加熱器８の動作を停止し（ステップ１４４）、ステップＳ１６１に移行する。
【０２４９】
次に、ステップＳ１６１以降の動作について説明する。制御器２０は、改質器１で改質反応可能な温度まで改質器１を昇温させるために、ステップＳ１６１以降の動作を実行する。まず、制御器２０は、後のステップＳ１６３で原料供給器３を動作させた時に燃焼器４で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲に入るように燃焼空気の流量を調整
する（ステップＳ１６１）。
【０２５０】
次に、点火器６を動作させ（ステップＳ１６２）、原料供給器３を動作させ（ステップＳ１６３）、原料を改質器１およびＣＯ低減器２を経て燃焼器４に供給し、燃焼器４で原料を燃焼させる。続いて、制御器２０は、火炎検知器７で火炎を検知できるまで待機し（ステップＳ１６４）、火炎検知器７で火炎を検知したら、点火器６の動作を停止し（ステップＳ１６５）、ステップＳ１６６に移行する。
【０２５１】
ステップＳ１６６において、制御器２０は、改質器温度検出器１０から取得した改質器１の内部温度が第３温度より低いか否かを確認し、改質器１の内部温度が第３温度より低い場合は、改質器１の内部温度が第３温度以上になったことを確認するまで待機する。そして、改質器温度検出器１０により改質器１の内部温度が第３温度以上になったことを確認した場合は、終了に移行する。
【０２５２】
ここで、第３温度とは、改質器１を流通するガスに水蒸気が含まれる場合、その水蒸気が改質器１で凝縮しない温度より高い温度であり、本実施の形態では、第３温度を１２０℃とした。
【０２５３】
以上の動作によって、ＣＯ低減器２から脱離するガスの流量や組成の変動の影響を受けることなく、水素生成装置１０３を改質反応可能な温度まで昇温させる動作が終了する。
【０２５４】
続いて改質水供給器（図示せず）を動作させ、改質器１に改質水を供給し、水蒸気改質反応により改質器１での水素含有ガスの生成を開始し、ＣＯ低減器２から排出されたガスを水素利用機器（図示せず）に供給する。
【０２５５】
以上、説明したように、本実施の形態では、プロパンとブタンの少なくともいずれか１つを主成分とする原料を用いる水素生成装置１０３において、脱離ガス流量の増加速度が遅く、燃焼器４におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる着火時間を第１時間（１．９分）と設定し、点火動作と加熱動作の後、第１時間（１．９分）より前に火炎検知器７が火炎を検出した場合は、加熱器８の動作を終了するとともに、可燃範囲の下限界以下の濃度になるまで燃焼用の空気の流量を増大させて、燃焼器４での燃焼を停止させるので、触媒の温度上昇の停止により触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器４での燃焼が停止するため、触媒の過昇温による劣化を防止できる。
【０２５６】
また、第１時間（１．９分）より前に着火した場合は、ＣＯ低減器２から脱離するガスによって燃焼器４で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲の下限界以下の濃度になるまで燃焼用の空気の流量を増大させるとともに、加熱器８の動作によりＣＯ低減器２を第１温度１５０℃まで昇温させた後、改質器１およびＣＯ低減器２を介して燃焼器４に供給した原料の燃焼により改質器１を第３温度１２０℃まで昇温するので、ＣＯ低減器２からの脱離ガスの組成や流量の変化の影響を受けることなく、改質器１の触媒の過昇温による劣化を防止でき、改質器１を改質反応可能な温度まで昇温させることができる。
【０２５７】
また、実施の形態１と実施の形態２の水素生成装置１０１における開閉器９を不要にしたので、安価で且つ、信頼性を向上できる。
【０２５８】
また、着火動作を繰り返さないため、最小の着火動作回数で起動できるので、点火器６の長寿命化を図ることが出来る。
【０２５９】
なお、本実施の形態では、原料はブタンおよびプロパンであるとしたが、エタン、エチレン、プロピレン、ブテン等の炭素数が２から４のいずれかの炭化水素を主成分とする混
合ガスであっても良い。
【０２６０】
本実施の形態の水素生成装置１０３は、炭化水素を主成分とする原料を供給する原料供給器３と、原料から改質触媒で水素含有ガスを生成する改質器１と、改質器１で生成された水素含有ガスの一酸化炭素濃度を一酸化炭素低減触媒で低減するＣＯ低減器２と、ＣＯ低減器２から排出されたガスを燃焼させて改質器１とＣＯ低減器２のうち少なくとも改質器１を加熱する燃焼器４と、燃焼器４に燃焼用の空気を供給する燃焼空気供給器５と、燃焼器４で点火動作を行う点火器６と、燃焼器４の火炎の有無を検知する火炎検知器７と、ＣＯ低減器２を加熱する加熱器８と、制御器２０と、を備える。
【０２６１】
そして、制御器２０が、水素生成装置１０３を起動させるときに、まず、原料供給器３が停止状態、且つ、燃焼空気供給器５が燃焼器４に空気を供給している状態で、加熱器８の加熱動作を開始すると共に点火器６に点火動作をさせ、加熱器８の加熱動作を開始してから第１時間（本実施の形態では１．９分）より前に火炎検知器７が火炎を検出した場合は、加熱器８の加熱動作を終了するのである。
【０２６２】
これによって、加熱器８の加熱動作によってＣＯ低減器２の一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスが燃焼器４に流れる脱離ガス流量の増加速度が遅くて、燃焼器４におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる原料成分（プロパン）の場合における、加熱器８の加熱動作開始から火炎検知器７による火炎検出までの着火時間を第１時間（本実施の形態では１．９分）と設定しておけば、水素生成装置１０３が運転停止後に原料（本実施の形態ではプロパンとブタンの混合ガスであるＬＰガス）で改質器１から燃焼器４に至るガス流路がパージされる場合でも、加熱動作開始から第１時間（本実施の形態では１．９分）より前に火炎を検出した場合は、加熱器８の動作を終了するので、一酸化炭素低減触媒の温度上昇の停止により一酸化炭素低減触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器４での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化を防止することが可能となる。
【０２６３】
本実施の形態の水素生成装置１０３の原料は、プロパンとブタンの少なくともいずれか１つを主成分とするＬＰガスであり、水素生成装置１０３の運転停止後に改質器１から燃焼器４に至るガス流路が原料（ＬＰガス）でパージされる。
【０２６４】
そして、第１時間（本実施の形態では１．９分）を、加熱器８の加熱動作により一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスがプロパンの場合に、燃焼器４での燃焼が開始するまでの時間としたのである。
【０２６５】
これにより、加熱器８の加熱動作によってＣＯ低減器２の一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスにプロパンの他にブタンが含まれる場合に、加熱器８による加熱時間を早めに停止するので、一酸化炭素低減触媒の温度上昇の停止により一酸化炭素低減触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器４での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化をより確実に防止することが可能となる。
【０２６６】
また、本実施の形態の水素生成装置１０３は、制御器２０が、加熱器８の加熱動作を開始してから第１時間（本実施の形態では１．９分）より前に火炎検知器７が火炎を検出した場合は、加熱器８の加熱動作を終了すると共に、火炎検知器７が火炎を検知しなくなるまで、燃焼空気供給器５から燃焼器４に供給する燃焼用の空気の流量を増大させるものである。
【０２６７】
これによって、燃焼器４で形成される混合ガスの可燃ガス濃度は、可燃範囲の下限界よ
りも低くなり、燃焼器４での燃焼が停止するので、触媒の過昇温による劣化をより確実に防止できる。
【０２６８】
また、本実施の形態の水素生成装置１０３は、ＣＯ低減器２の内部温度を検出するＣＯ低減器温度検出器１１を備え、制御器２０が、加熱器８の加熱動作を開始してから第１時間（本実施の形態では１．９分）以内に火炎検知器７が火炎を検出したことにより加熱器８の加熱動作を終了した後で、火炎検知器７が燃焼器４の火炎を検出しなくなった後に、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（改質器１で生成された水素含有ガスに含まれる水蒸気がＣＯ低減器２で凝縮しない温度であって、本実施の形態では１５０℃）より低いときは、燃焼器４で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲外になるように、燃焼空気供給器５から燃焼器４に供給する燃焼用の空気の流量を増大してから、加熱器８の加熱動作を再開するものである。
【０２６９】
これによって、燃焼器４で形成される混合ガスの可燃ガス濃度は、可燃範囲の下限界よりも低くなるので、水素生成装置１０３の系外に放出されるガスは、仮に着火源があったとしても燃焼せず、安全性の高い水素生成装置１０３を構成できる。
【０２７０】
また、本実施の形態の水素生成装置１０３は、ＣＯ低減器２の内部温度を検出するＣＯ低減器温度検出器１１を備え、制御器２０が、加熱器８の加熱動作を開始してから第１時間（本実施の形態では１．９分）を経過するまでの間に火炎検知器７が火炎を検知しなかった場合は、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（本実施の形態では１５０℃）以上になるまで、加熱器８の加熱動作を継続して、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（本実施の形態では１５０℃）以上になったら、加熱器８の加熱動作を終了するのである。
【０２７１】
これにより、第１時間（本実施の形態では１．９分）より前に火炎検知器７が火炎を検出しなかった場合は、加熱器８を連続動作させるので、改質器１で生成された水素含有ガスに含まれる水蒸気がＣＯ低減器２で凝縮しない温度まで短時間で昇温できる。
【０２７２】
また、本実施の形態の水素生成装置１０３は、改質器１の内部温度を検出する改質器温度検出器１０と、ＣＯ低減器２の内部温度を検出するＣＯ低減器温度検出器１１と、を備え、制御器２０が、ＣＯ低減器２の内部温度が第１温度（本実施の形態では１５０℃）を超えたら、原料供給器３を動作させた場合に燃焼器４で形成される混合ガスの可燃ガス濃度が、可燃範囲に入るように、燃焼空気供給器５から燃焼器４に燃焼用の空気を供給すると共に点火器６に点火動作をさせ、改質器１の内部温度が第３温度（改質器１を流通するガスに水蒸気が含まれる場合に、その水蒸気が改質器１で凝縮しない温度より高い温度であって、本実施の形態では１２０℃）を超えるまで原料供給器３を動作させるのである。
【０２７３】
これにより、原料を燃焼器４で燃焼させて改質器１の内部温度が第３温度（本実施の形態では１２０℃）を超えるように水素生成装置１０３内部を加熱昇温するので、一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガス流量が少なく脱離ガスによる燃焼だけでは水素含有ガスの生成に適した温度（改質器１への改質水の供給を開始する温度）まで水素生成装置１０３内部を加熱昇温できない場合でも、水素含有ガスの生成に適した温度（改質器１への改質水の供給を開始する温度）まで水素生成装置１０３内部を加熱昇温できる。
【０２７４】
また、本実施の形態の水素生成装置１０３の運転方法は、水素生成装置１０３を起動させるときに、まず、原料供給器３が停止状態、且つ、燃焼空気供給器５が燃焼器４に空気を供給している状態で、加熱器８の加熱動作を開始すると共に点火器６に点火動作をさせる第１ステップ（ステップＳ１０３，Ｓ１０４）と、ステップＳ１０４で加熱器８の加熱動作を開始してから第１時間（本実施の形態では１．９分）より前に火炎検知器７が火炎を検出した場合は、加熱器８の加熱動作を終了するステップＳ１０８と、を有するのであ
る。
【０２７５】
これによって、加熱器８の加熱動作によってＣＯ低減器２の一酸化炭素低減触媒から脱離してくる脱離ガスが燃焼器４に流れる脱離ガス流量の増加速度が遅くて、燃焼器４におけるガス濃度が可燃範囲に入り着火するまでの時間が最も長くなる原料成分（プロパン）の場合における、加熱器８の加熱動作開始から火炎検知器７による火炎検出までの着火時間を第１時間（本実施の形態では１．９分）と設定しておけば、水素生成装置１０３が運転停止後に原料（本実施の形態ではプロパンとブタンの混合ガスであるＬＰガス）で改質器１から燃焼器４に至るガス流路がパージされる場合でも、加熱動作開始から第１時間（本実施の形態では１．９分）より前に火炎を検出した場合は、加熱器８の動作を終了するので、一酸化炭素低減触媒の温度上昇の停止により一酸化炭素低減触媒からのガスの脱離が停止し、燃焼器４での燃焼が停止するため、改質触媒と一酸化炭素低減触媒のうち少なくとも改質触媒の過昇温による劣化を防止することが可能となる。
【０２７６】
本実施の形態の上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施の形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神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。
【産業上の利用可能性】
【０２７７】
本発明の水素生成装置は、起動時に加熱される触媒から脱離して燃焼器に流れる脱離ガスの流量や組成によらず、脱離ガスの燃焼による触媒の過剰な加熱を防止でき、脱離ガスを水素生成装置の起動時の熱源として使用でき、高いエネルギー効率と耐久性を有した水素生成装置を実現できるので、ＬＰＧボンベのような原料貯蔵容器の残量や温度環境の変化によって、吐出される原料の組成が変動するような、原料供給インフラを使用する、家庭用燃料電池システム、可搬型水素生成装置、および車載型水素生成装置に好適である。
【符号の説明】
【０２７８】
１  改質器
２  ＣＯ低減器
３  原料供給器
４  燃焼器
５  燃焼空気供給器
６  点火器
７  火炎検知器
８  加熱器
９  開閉器
１０  改質器温度検出器
１１  ＣＯ低減器温度検出器
２０  制御器
１０１  水素生成装置
１０３  水素生成装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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