(57)【要約】【課題】起動時の改質水供給開始後に燃焼器の燃焼状態が不安定にならない水素生成装置を提供する。【解決手段】制御器２１が、水素生成装置１の起動時で、改質水供給部６が改質水供給動作をせずに原料供給部４が原料供給動作をしている状態で燃焼器７が燃焼していることを燃焼検知器１３が検知しているときに、改質触媒層１６の温度が所定の温度に上昇したことを改質温度検知部１８により検知すると、原料供給部４の原料供給動作を停止させ、原料供給動作の停止によって燃焼器７が消火したことを燃焼検知器１３が検知すると、改質水供給部６から改質水を供給して、水蒸発部１５から燃焼器７までの流路を水蒸気でパージし、パージを開始してから所定時間経過後に原料供給部４の原料供給を再開すると共に着火器１２に着火動作させるよう制御するので、燃焼状態が不安定にならない。【選択図】図１
2018118872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料および水蒸気を反応させて水素含有ガスを生成する改質部と、
供給された改質水から前記水蒸気を生成すると共に、生成した前記水蒸気および前記原料を混合して前記改質部に供給する水蒸発部と、
前記水蒸発部に前記原料を供給する原料供給部と、
前記水蒸発部に前記改質水を供給する改質水供給部と、
前記改質部から排出された前記水素含有ガスまたは前記原料を燃焼して、前記改質部および前記水蒸発部を加熱する燃焼器と、
前記燃焼器の燃焼状態を検知する燃焼検知器と、
前記燃焼器を着火させる着火器と、
前記改質部の温度を検出する温度検知部と、
前記燃焼器に燃焼用空気を供給する空気供給部と、
制御器と、
を備えた、水素生成装置であって、
前記制御器は、前記水素生成装置の起動時で、前記改質水供給部が改質水供給動作をせずに前記原料供給部が原料供給動作をしている状態で前記燃焼器が燃焼していることを前記燃焼検知器が検知しているときに、前記改質部の温度が所定の温度に上昇したことを前記温度検知部により検知すると、前記原料供給部の前記原料供給動作を停止させ、前記原料供給動作の停止によって前記燃焼器が消火したことを前記燃焼検知器が検知すると、前記改質水供給部から前記改質水を供給して前記水蒸発部から前記燃焼器までの流路を水蒸気でパージし、前記パージを開始してから所定時間経過後に前記原料供給部の原料供給を再開すると共に前記着火器に着火動作させるよう制御する、
水素生成装置。
【請求項２】
前記制御器は、前記パージを開始してから所定時間経過後まで、前記空気供給部が最高能力で空気供給するよう制御する、
請求項１に記載の水素生成装置。
【請求項３】
原料および水蒸気を反応させて水素含有ガスを生成する改質部と、
供給された改質水から前記水蒸気を生成すると共に、生成した前記水蒸気および前記原料を混合して前記改質部に供給する水蒸発部と、
前記水蒸発部に前記原料を供給する原料供給部と、
前記水蒸発部に前記改質水を供給する改質水供給部と、
前記改質部から排出された前記水素含有ガスまたは前記原料を燃焼して、前記改質部および前記水蒸発部を加熱する燃焼器と、
前記燃焼器の燃焼状態を検知する燃焼検知器と、
前記燃焼器を着火させる着火器と、
前記改質部の温度を検出する温度検知部と、
前記燃焼器に燃焼用空気を供給する空気供給部と、
制御器と、
を備えた、水素生成装置であって、
前記制御器は、前記水素生成装置の起動時で、前記改質水供給部が改質水供給動作をせずに前記原料供給部が原料供給動作をしている状態で前記燃焼器が燃焼していることを前記燃焼検知器が検知しているときに、前記改質部の温度が所定の温度に上昇したことを前記温度検知部により検知すると、前記原料供給部の前記原料供給動作を停止させ、前記原料供給動作の停止によって前記燃焼器が消火したことを前記燃焼検知器が検知すると、前記空気供給部を所定能力で動作させると共に、前記着火器に着火動作させながら、前記改質水供給部から前記改質水を供給して前記水蒸発部から前記燃焼器までの流路を水蒸気でパージし、前記パージ開始後に前記燃焼器が燃焼状態から消火状態になったことを前記燃
焼検知器が検知すると前記原料供給部の原料供給を再開すると共に前記着火器に着火動作させるよう制御する、
水素生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市ガスやＬＰＧ等の炭化水素系燃料を原料として、高濃度の水素が含まれたガスを生成する水素発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の水素生成装置は、都市ガスやＬＰＧなどの炭化水素系燃料を原料として改質触媒を用いた水蒸気改質反応によって水素を生成する。水蒸気改質反応は、原料と水（水蒸気）とを６００℃〜７００℃の高温下で改質触媒により反応させて、水素を主成分とし、メタン、一酸化炭素、二酸化炭素や水蒸気が混合した改質ガスを生成するものである。
【０００３】
改質ガスに含まれる一酸化炭素は、燃料電池に対して被毒作用があるので、水蒸気改質反応によって生成した水素を燃料電池で使用するときには、改質触媒の下流側で、変成触媒を用いたシフト反応や、空気に含まれる酸素と選択酸化触媒を用いた選択酸化反応を行わせて、改質ガスに含まれる一酸化炭素を除去（一酸化炭素の濃度を低減）している。
【０００４】
水素発生装置では、各触媒の反応が適正に行われるように、ガスの流れや触媒量を適切に設定し、適正な触媒温度を維持することが重要である。
【０００５】
特に、家庭用燃料電池システムで使用する水素発生装置には、小型化、高効率化、運転の安定性、低コスト化、高耐久性などが求められ、高耐久性に対しては、数千回の起動停止と数万時間の運転時間を行っても、水素生成性能や一酸化炭素除去性能、構造体からガスが漏れない等の安全性が確保されていることが求められている。
【０００６】
原料と水蒸気との混合ガスを高温の改質触媒に供給して行う水蒸気改質反応では、水蒸気が不足すると、高温化した構造体や改質触媒の表面に炭素が析出したり、触媒内部に入り込んだ原料により触媒内部に炭素が析出したりする可能性がある。
【０００７】
構造体や触媒の表面に炭素が析出すると、構造体内の触媒の間を流れるガスの流路空間が不均一になり、ガスの流れにムラが生じる。ガスの流れにムラが生じると、触媒での反応が盛んに行われる箇所と、そうでない箇所とが生じ、反応時に必要な反応熱が不均一となるため、触媒やそれを取り囲む構造体の温度が非常に高くなる箇所や、あまり温度が高くならない箇所とが生じる虞がある。
【０００８】
触媒は高温化し過ぎると、触媒作用を有する触媒種がシンタリング（焼結）して触媒性能が悪くなる。また、構造体の温度が不均一になると、構造体上に大きな温度分布ができることで構造体に応力が生じ、応力の大きさによっては構造体に変形が生じたり亀裂が発生したりする可能性も出てくる。
【０００９】
さらに、触媒内部の微細空間に原料が入り込んで触媒内部で炭素が析出すると、触媒の圧縮破壊強度が弱くなり、起動や停止時に生じる触媒周囲の構造体の膨張収縮により触媒への圧縮力が掛かったときに触媒が割れたり粉化したりする可能性が出てくる。
【００１０】
触媒が割れたり粉化したりすると、構造体や触媒の表面に炭素が析出した時と同様に、ガスの流路を一部分閉塞したりして流路空間が不均一になり、触媒の反応性の不均一化に伴い触媒の高温化や構造体の温度ムラが生じる可能性が出てくる。
【００１１】
よって、水蒸気量が不足すると、触媒や構造体の表面に炭素が析出したり触媒内部に炭素が析出したりするため、水素発生装置の耐久性が触媒性能や構造体上確保されない可能性が生じてしまう。
【００１２】
そのため、特許文献１に開示された水素生成装置は、図５に示すように、水蒸発部１１５で蒸発した水蒸気と原料供給部１０４から供給された原料により水蒸気改質反応を行い改質ガスを生成する改質触媒層１１６と、改質ガス中のＣＯの濃度を低減するＣＯ除去触媒層１１７の他に、改質水水供給部１０６と水蒸発部１１５との間の水供給経路を加熱するヒータ１１８と、水供給経路の温度を検知する水供給経路温度検知部１１９とを備えている。
【００１３】
そして、ヒータ１１８で水供給経路を加熱した状態で改質水供給部１０６から水供給を開始し、所定時間内に水供給経路温度検知部１１９の温度低下幅が所定値より小さければ水流量が不足していると判断して運転を停止するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特許第５４２８５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記従来の構成では、所定温度に加熱された水蒸発部に対して改質反応に必要な量の改質水をいきなり供給すると、改質水が突発的に激しい沸騰を起して、改質触媒層１１６の内圧力が急増し、改質触媒層１１６、ＣＯ除去触媒層１１７、燃料ガス経路内の原料が燃焼器に押し出され、燃焼器への供給ガス量が急増する。
【００１６】
燃焼器に供給される原料は、熱量が高いことから、原料流量が急増すると、燃焼器の燃焼状態が不安定になる課題を有していた。
【００１７】
本発明は、上記課題を解決するもので、起動時の改質水供給開始後に燃焼器の燃焼状態が不安定にならない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】
【００１８】
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、原料および水蒸気を反応させて水素含有ガスを生成する改質部と、供給された改質水から水蒸気を生成すると共に、生成した水蒸気および原料を混合して改質部に供給する水蒸発部と、水蒸発部に原料を供給する原料供給部と、水蒸発部に改質水を供給する改質水供給部と、改質部から排出された水素含有ガスまたは原料を燃焼して、改質部および水蒸発部を加熱する燃焼器と、燃焼器の燃焼状態を検出する燃焼検知器と、燃焼器を着火させる着火器と、改質部の温度を検出する温度検知部と、燃焼器に燃焼用空気を供給する空気供給部と、制御器と、を備えている。
【００１９】
そして、制御器は、水素生成装置の起動時で、改質水供給部が改質水供給動作をせずに原料供給部が原料供給動作をしている状態で燃焼器が燃焼していることを燃焼検知器が検知しているときに、改質部の温度が所定の温度に上昇したことを温度検知部により検知すると、原料供給部の原料供給動作を停止させ、原料供給動作の停止によって燃焼器が消火したことを燃焼検知器が検知すると、改質水供給部から改質水を供給して水蒸発部から燃焼器までの流路を水蒸気でパージし、パージを開始してから所定時間経過後に原料供給部の原料供給を再開すると共に着火器に着火動作させるよう制御するのである。
【００２０】
これにより、起動時の改質水供給開始後に燃焼器の燃焼状態が不安定になることを防止することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の水素生成装置は、起動時の改質水供給開始後に燃焼器の燃焼状態が不安定になることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１における水素生成装置の概略図
【図２】本発明の実施の形態１における水素生成装置の起動動作を示すフローチャート
【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時の各構成要素の動作を示すタイミングチャート
【図４】本発明の実施の形態１の変形例における水素生成装置の起動時の各構成要素の動作を示すタイミングチャート
【図５】従来の水素生成装置の概略図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
第１の発明は、原料および水蒸気を反応させて水素含有ガスを生成する改質部と、供給された改質水から前記水蒸気を生成すると共に、生成した前記水蒸気および前記原料を混合して前記改質部に供給する水蒸発部と、前記水蒸発部に前記原料を供給する原料供給部と、前記水蒸発部に前記改質水を供給する改質水供給部と、前記改質部から排出された前記水素含有ガスまたは前記原料を燃焼して、前記改質部および前記水蒸発部を加熱する燃焼器と、前記燃焼器の燃焼状態を検知する燃焼検知器と、前記燃焼器を着火させる着火器と、前記改質部の温度を検出する温度検知部と、前記燃焼器に燃焼用空気を供給する空気供給部と、制御器と、を備えた、水素生成装置であって、前記制御器が、前記水素生成装置の起動時で、前記改質水供給部が改質水供給動作をせずに前記原料供給部が原料供給動作をしている状態で前記燃焼器が燃焼していることを前記燃焼検知器が検知しているときに、前記改質部の温度が所定の温度に上昇したことを前記温度検知部により検知すると、前記原料供給部の前記原料供給動作を停止させ、前記原料供給動作の停止によって前記燃焼器が消火したことを前記燃焼検知器が検知すると、前記改質水供給部から前記改質水を供給して前記水蒸発部から前記燃焼器までの流路を水蒸気でパージし、前記パージを開始してから所定時間経過後に前記原料供給部の原料供給を再開すると共に前記着火器に着火動作させるよう制御するものである。
【００２４】
上記構成により、水素生成装置の起動時に、改質部から排出された原料を燃焼する燃焼器によって改質部の温度が所定の温度に上昇すると、原料供給を停止させ、原料供給停止によって燃焼器が消火すると、改質水を供給して水蒸発部から燃焼器までの流路を水蒸気でパージし、パージ開始から所定時間経過後（水蒸発部から燃焼器までの流路に存在していた原料を全て水蒸気で押し出すのに必要な時間が経過した後）に、パージ用の改質水が供給されている状態の水蒸発部への原料供給を再開すると共に燃焼器を着火させるので、このとき着火した燃焼器の燃焼状態が不安定にならない。したがって、起動時の改質水供給開始後に燃焼器の燃焼状態が不安定になることを防止することができる。
【００２５】
第２の発明は、特に、第１の発明における前記制御器が、前記パージを開始してから所定時間経過後まで、前記空気供給部が最高能力で空気供給するよう制御するものであり、これによって、燃焼器から排出されるガス濃度を低く抑えることができる。
【００２６】
第３の発明は、原料および水蒸気を反応させて水素含有ガスを生成する改質部と、供給された改質水から前記水蒸気を生成すると共に、生成した前記水蒸気および前記原料を混
合して前記改質部に供給する水蒸発部と、前記水蒸発部に前記原料を供給する原料供給部と、前記水蒸発部に前記改質水を供給する改質水供給部と、前記改質部から排出された前記水素含有ガスまたは前記原料を燃焼して、前記改質部および前記水蒸発部を加熱する燃焼器と、前記燃焼器の燃焼状態を検知する燃焼検知器と、前記燃焼器を着火させる着火器と、前記改質部の温度を検出する温度検知部と、前記燃焼器に燃焼用空気を供給する空気供給部と、制御器と、を備えた、水素生成装置であって、前記制御器が、前記水素生成装置の起動時で、前記改質水供給部が改質水供給動作をせずに前記原料供給部が原料供給動作をしている状態で前記燃焼器が燃焼していることを前記燃焼検知器が検知しているときに、前記改質部の温度が所定の温度に上昇したことを前記温度検知部により検知すると、前記原料供給部の前記原料供給動作を停止させ、前記原料供給動作の停止によって前記燃焼器が消火したことを前記燃焼検知器が検知すると、前記空気供給部を所定能力で動作させると共に、前記着火器に着火動作させながら、前記改質水供給部から前記改質水を供給して前記水蒸発部から前記燃焼器までの流路を水蒸気でパージし、前記パージ開始後に前記燃焼器が燃焼状態から消火状態になったことを前記燃焼検知器が検知すると前記原料供給部の原料供給を再開すると共に前記着火器に着火動作させるよう制御するものである。
【００２７】
上記構成により、水素生成装置の起動時に、改質部から排出された原料を燃焼する燃焼器によって改質部の温度が所定の温度に上昇すると、原料供給を停止させ、原料供給停止によって燃焼器が消火すると、空気供給部を所定能力（通常能力より小さい所定能力）で動作させると共に、着火器に着火動作させながら、改質水を供給して水蒸発部から燃焼器までの流路を水蒸気でパージし、着火動作で着火した燃焼器の火が消えたら、（水蒸発部から燃焼器までの流路に存在していた原料を全て水蒸気で押し出せたと判定して）パージ用の改質水が供給されている状態の水蒸発部への原料供給を再開すると共に燃焼器を着火させるので、このとき着火した燃焼器の燃焼状態が不安定にならない。したがって、起動時の改質水供給開始後に燃焼器の燃焼状態が不安定になることを防止することができる。
【００２８】
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が、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２９】
（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１の構成例を示したブロック図である。
【００３０】
図１に示すように、水素生成装置１は、原料を改質して水素を多く含む燃料ガスを生成する水素生成器２と、原料を水素生成器２に供給する原料経路３と、原料経路３に配置され原料を昇圧して水素生成器２に流す原料供給部４（例えば、ブースタポンプ）と、改質水を水素生成器２に供給する水供給経路５と、水供給経路５に配置され改質水を水素生成器２に供給する改質水供給部６とを備える。
【００３１】
水素生成装置１の内部には、燃料ガスを燃焼して水素生成器２内部を加熱する燃焼器７と、水素生成器２から燃焼器７へ燃料ガスを供給する燃料ガス経路８とを備え、燃焼器７で生じた燃焼ガスは、燃焼ガス流路９を流れ、排気口１０より水素生成器２外に排気される。
【００３２】
また、燃焼器７に燃焼用の空気を供給する空気供給部１１（例えば、ファン）と、燃焼器７に着火する着火器１２（例えば、イグナイタ）と、燃焼器７の燃焼の有無を検知する燃焼検知器１３（例えば、フレームロッド）とを備える。ここで、図示しないが、燃料電池等の水素利用装置は、燃焼ガス流路９に配置するものとする。
【００３３】
また、燃焼ガス流路９の外側には、原料供給部４からの原料と改質水供給部６から水供
給部である水供給管１４を通して送られる水とが供給される水蒸発部１５が設けられている。水蒸発部１５から送出される原料と水蒸気の混合ガスは、燃焼ガス流路９の外側に隣接設置している改質触媒を充填してなる改質触媒層１６に供給される。
【００３４】
改質触媒層１６から送出される改質ガスは、ＣＯ除去触媒が充填されたＣＯ除去触媒層１７に供給された後、燃料ガス経路８より高濃度の水素を含有する生成ガスとして水素生成器２から送出される。また、改質触媒層１６の温度を検知する改質温度検知部１８が改質触媒層１６に設置され、ＣＯ除去触媒層１７の温度を検知するＣＯ除去温度検知部１９がＣＯ除去触媒層１７に設置されている。
【００３５】
なお、原料供給部４、改質水供給部６、空気供給部１１は、各々の供給物（原料、改質水、空気）の流量を調整可能に構成されており、供給物の吐出流量が変更可能な供給ポンプ（駆動手段）であってもよく、また供給物の供給源と下流側の流路に設けられた供給物の流量調整用バルブとを組み合わせた流体調整機構であってもよい。
【００３６】
原料としては、都市ガスやＬＰＧなどの炭化水素系燃料が使用される。燃料ガスとしては、原料と同様の炭化水素系燃料や水素発生装置から送出した生成ガスや燃料電池スタックから排出されたオフガスなどが用いられる。
【００３７】
また、ＣＯ除去触媒層１７は、変成触媒を用いたシフト反応させるものや、酸素を供給して混合し、選択酸化触媒を用いて選択酸化反応させるものや、それらの反応を組み合わせたものとして構成してもよい。
【００３８】
さらに、改質触媒層１６に充填した改質触媒としては、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄなどの貴金属やＮｉなどを含むものが用いられる。ＣＯ除去触媒層１７に充填する変成触媒としては、Ｐｔなどの貴金属やＦｅ−ＣｒやＣｕ−Ｚｎなど、選択酸化触媒としては、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈなどを含むものが用いられる。
【００３９】
改質温度検知部１８、ＣＯ除去温度検知部１９に用いる温度センサとしては、サーミスタや熱電対などを用いることができる。改質温度検知部１８およびＣＯ除去温度検知部１９は、触媒層容器部もしくは触媒層内部温度を検出するように構成してもよい。
【００４０】
制御器２１は、少なくとも、原料供給部４、改質水供給部６、空気供給部１１、着火器１２を制御し、燃焼検知器１３による燃焼有無、改質温度検知部１８による改質触媒層１６の温度を検知する。
【００４１】
なお、本実施の形態の構成部材である改質触媒層１６およびＣＯ除去触媒層１７は改質部の具体的な例である。
【００４２】
まず、本実施の形態における水素生成装置１の具体的動作を説明する。図２には本実施の形態における水素生成装置１の起動時の具体的動作を示すフローチャート、図３には、本実施の形態における水素生成装置１の起動時の具体的動作を示すタイミングチャートを示す。
【００４３】
図１に示す水素生成装置１では、原料供給部４を動作させることにより、原料供給源から原料経路３を通じて原料が水素生成器２に供給される。水素生成器２では触媒を用いて改質することにより水素を多く含んだ燃料ガスを生成する。生成された燃料ガスは、燃焼経路に設置した燃料電池などの水素利用装置（図示しない）に供給し、使用されなかった燃料ガスは燃焼器７に供給される。
【００４４】
燃焼器７を燃焼させることにより、燃焼熱を水素生成器２に供給し、水蒸発部１５、改質触媒層１６およびＣＯ除去触媒層１７を加温する。
【００４５】
以上のように構成された、本実施の形態における水素生成装置１の具体的起動動作を説明する。
【００４６】
水素生成装置１の起動が開始されると、制御器２１は、空気供給部１１を規定流量で動作させ、着火器１２を動作させた後に、原料供給部４を規定出力で動作させることで（ステップＳ１０１）、燃焼器７を燃焼させ、改質触媒層１６およびＣＯ除去触媒層１７を加温する。
【００４７】
改質温度検知部１８もしくはＣＯ除去温度検知部１９が所定温度まで昇温したと検知すると（ステップＳ１０２）、改質触媒層１６の炭素析出防止のため、改質水を供給し、水蒸気として、原料と混合されて、改質触媒に供給する必要がある。
【００４８】
ここで、改質温度検知部１８が検知する所定温度は、改質触媒が結露水により触媒劣化しない温度（例えば、１００℃）以上、改質触媒が炭素析出しない温度（例えば、５００℃）以下とするのが望ましい。また、ＣＯ除去温度検知部１９が検知する所定温度は、ＣＯ除去触媒が結露水により触媒劣化しない温度（例えば、１００℃）以上とするのが望ましい。
【００４９】
改質水供給する際、改質水が蒸発することで、改質触媒層１６内圧力が急増し、改質触媒層１６、ＣＯ除去触媒層１７、燃料ガス経路８内の原料が燃焼器７に押し出され、燃焼器７への供給ガス量が急増する。燃焼器に供給される原料は、熱量が高いことから、原料流量が急増すると、燃焼器の燃焼状態が不安定になる虞がある。
【００５０】
そこで、まず、原料供給部４の動作を停止させることにより、燃焼器７を消火させる（ステップＳ１０３）。
【００５１】
次に、空気供給部１１を動作させた状態で、改質水供給部６を最低出力で動作させることにより、改質触媒層１６、ＣＯ除去触媒層１７、燃料ガス経路８内の原料を燃焼ガス流路９を通じて排気口１０から希釈排気させる（ステップＳ１０４）。
【００５２】
さらに所定時間Ｔ経過（ステップＳ１０５）後に、空気供給部１１を規定流量で動作させ、着火器１２を動作させたのちに、原料供給部４を規定出力で動作させることで、燃焼器７を再着火させる（ステップＳ１０５）。
【００５３】
ここで、燃焼器７には、水蒸気で希釈された原料が供給されることから、再着火時に、安定燃焼することを実現できる。このとき、所定時間Ｔは、改質水供給量から算出される蒸発量、改質触媒層１６、ＣＯ除去触媒層１７および燃料ガス経路８の容積より、決定するのが望ましい。
【００５４】
なお、ステップＳ１０３において、排気口１０から希釈されるガス濃度を低く抑えることから、空気供給部１１を最大出力で動作させるのが好ましい。
【００５５】
なお、ステップＳ１０３において、ステップＳ１０３動作時間を所定時間Ｔではなく、空気供給部１１を所定流量で動作させ、燃焼検知器１３で消火検知するまで燃焼させてもよい。図４は、この場合におけるタイミングチャートを示す。図４に示すように、改質触媒層１６、ＣＯ除去触媒層１７、燃料ガス経路８内の原料が燃焼器７に全て押し出せたことを燃焼検知器１３で判断してもよい。
【００５６】
以上説明したように本実施の形態の水素生成装置１は、原料および水蒸気を反応させて水素含有ガスを生成する改質触媒層１６と、供給された改質水から水蒸気を生成すると共に、生成した水蒸気および原料を混合して改質触媒層１６に供給する水蒸発部１５と、水蒸発部１５に原料を供給する原料供給部４と、水蒸発部１５に改質水を供給する改質水供給部６と、改質触媒層１６から排出された水素含有ガスまたは原料を燃焼して、改質触媒層１６および水蒸発部１５を加熱する燃焼器７と、燃焼器７の燃焼状態を検知する燃焼検知器１３と、燃焼器７を着火させる着火器１２と、改質触媒層１６の温度を検出する改質温度検知部１８と、燃焼器７に燃焼用空気を供給する空気供給部１１と、制御器２１と、を備えている。
【００５７】
そして、制御器２１が、水素生成装置１の起動時で、改質水供給部６が改質水供給動作をせずに原料供給部４が原料供給動作をしている状態で燃焼器７が燃焼していることを燃焼検知器１３が検知しているときに、改質触媒層１６の温度が所定の温度に上昇したことを改質温度検知部１８により検知すると、原料供給部４の原料供給動作を停止させ、原料供給動作の停止によって燃焼器７が消火したことを燃焼検知器１３が検知すると、改質水供給部６から改質水を供給して、水蒸発部１５から燃焼器７までの流路を水蒸気でパージし、パージを開始してから所定時間経過後に原料供給部４の原料供給を再開すると共に着火器１２に着火動作させるよう制御するものである。
【００５８】
上記構成により、水素生成装置１の起動時に、改質触媒層１６から排出された原料を燃焼する燃焼器７によって改質触媒層１６の温度が所定の温度に上昇すると、原料供給を停止させ、原料供給停止によって燃焼器７が消火すると、改質水を供給して水蒸発部１５から燃焼器７までの流路を水蒸気でパージし、パージ開始から所定時間経過後（水蒸発部１５から燃焼器７までの流路に存在していた原料を全て水蒸気で押し出すのに必要な時間が経過した後）に、パージ用の改質水が供給されている状態の水蒸発部１５への原料供給を再開すると共に燃焼器７を着火させるので、このとき着火した燃焼器７の燃焼状態が不安定にならない。したがって、起動時の改質水供給開始後に燃焼器７の燃焼状態が不安定になることを防止することができる。
【００５９】
また、制御器２１が、パージを開始してから所定時間経過後まで、空気供給部１１が最高能力（最大出力）で空気供給するよう制御する場合は、燃焼器７から排出されるガス濃度を低く抑えることができる。
【００６０】
本実施の形態の図４に示す動作をする変形例の水素生成装置１は、制御器２１が、水素生成装置１の起動時で、改質水供給部６が改質水供給動作をせずに原料供給部４が原料供給動作をしている状態で燃焼器７が燃焼していることを燃焼検知器１３が検知しているときに、改質触媒層１６の温度が所定の温度に上昇したことを改質温度検知部１８により検知すると、原料供給部４の原料供給動作を停止させ、原料供給動作の停止によって燃焼器７が消火したことを燃焼検知器１３が検知すると、空気供給部１１を所定能力（通常よりも小さい能力）で動作させて通常よりも少ない所定流量の空気を供給させると共に、着火器１２に着火動作させながら、改質水供給部６から改質水を供給して水蒸発部１５から燃焼器７までの流路を水蒸気でパージし、パージ開始後に燃焼器７が燃焼状態から消火状態になったことを燃焼検知器１３が検知すると原料供給部４の原料供給を再開すると共に着火器１２に着火動作させるよう制御するものである。
【００６１】
上記構成により、水素生成装置１の起動時に、改質触媒層１６から排出された原料を燃焼する燃焼器７によって改質触媒層１６の温度が所定の温度に上昇すると、原料供給を停止させ、原料供給停止によって燃焼器７が消火すると、空気供給部１１を所定能力（通常能力より小さい所定能力）で動作させると共に、着火器１２に着火動作させながら、改質
水を供給して水蒸発部１５から燃焼器７までの流路を水蒸気でパージし、着火動作で着火した燃焼器７の火が消えたら、（水蒸発部１５から燃焼器７までの流路に存在していた原料を全て水蒸気で押し出せたと判定して）パージ用の改質水が供給されている状態の水蒸発部１５への原料供給を再開すると共に燃焼器７を着火させるので、このとき着火した燃焼器７の燃焼状態が不安定にならない。したがって、起動時の改質水供給開始後に燃焼器７の燃焼状態が不安定になることを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の水素発生装置は、起動時の改質水供給開始後に燃焼器の燃焼状態が不安定になることを防止することが可能になるので、数千回の起動停止を行う家庭用の燃料電池発電装置への水素含有の生成ガスを供給する装置として有用である。また、燃料電池発電装置以外の水素利用技術（例えば、タービン用燃焼器やエンジン等）にも流用可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１  水素生成装置
２  水素生成器
３  原料経路
４  原料供給部
５  水供給経路
６  改質水供給部
７  燃焼器
８  燃料ガス経路
９  燃焼ガス流路
１０  排気口
１１  空気供給部
１２  着火器
１３  燃焼検知器
１４  水供給管
１５  水蒸発部
１６  改質触媒層
１７  ＣＯ除去触媒層
１８  改質温度検知部
１９  ＣＯ除去温度検知部
２１  制御器
【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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