(57)【要約】【課題】複数の改質器を近接して配置しても、内側に配置される改質器と外側に配置される改質器との触媒温度のバラツキを低減できる、水素生成装置を提供する。【解決手段】水素生成装置１１は、９つの改質器２０が３行３列に等間隔に近接して水平方向に碁盤目配列される。円筒状の改質器２０の外周面は、円筒状の断熱部４０に覆われる。熱伝導部５１は、断熱部４０に覆われた各改質器２０の外周面を囲むように正方形の桝目状（格子状）に配置されている。熱伝導部５１は、熱伝導性が高いアルミニウム合金で構成している。水素生成装置１１は、複数の改質器２０を近接配置して小型化を図っても、改質器２０内の触媒部の温度の均一性を維持することができ、水素生成効率が悪くならないため、複数の低コスト（汎用）の改質器２０を近接して配置（水平方向に碁盤目配列）して、水素生成装置１１を小型化、低コスト化することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水蒸気と原料ガスとの混合ガスから改質反応により水素含有ガスを生成する改質触媒が充填された改質部と、前記改質部を加熱する加熱部と、を備える改質器を複数配置した水素生成装置であって、前記改質器のそれぞれは、前記改質器の周囲に前記改質器の表面温度を略均一化する熱伝導部を備える、ことを特徴とする水素生成装置。
【請求項２】
隣り合う前記熱伝導部は、相互に、少なくとも一部が接触、または、少なくとも一部を共有している、ことを特徴とする請求項１に記載の水素生成装置。
【請求項３】
それぞれの前記改質器と前記熱伝導部の間に、断熱部を配置した、ことを特徴とする請求項１または２に記載の水素生成装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の水素生成装置と、前記水素生成装置から供給される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、を備えた燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の改質器を近接配置した水素生成装置及びそれを用いた燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、燃料電池システムは、水素含有ガスを生成する水素生成装置と、この水素生成装置で生成された水素を利用して発電する燃料電池を、主たる要素として構成されている。
【０００３】
燃料電池システムは、水素と酸素との電気化学反応により生じる電気エネルギーを取り出して発電する燃料電池を、発電部の本体に用いた発電システムであり、高効率発電が可能であり、また、発電運転の際に発生する熱エネルギーを簡単に利用することができるので、高いエネルギー利用効率を実現することが可能な分散型の発電システムとして、開発が進められている。
【０００４】
水素生成装置は、例えば、燃料電池へ燃料である水素を供給する装置であり、原料を改質して水素含有ガスを生成するものである。一般的に水素を供給するインフラストラクチャーが整備されていないことが多いため、燃料電池システムには、水と都市ガス、又はＬＰＧ等を原料として水素含有ガスを生成する改質器を備えた水素生成装置が含まれる。
【０００５】
水素生成装置として、小型化、高効率化、起動性向上の観点から種々の装置が従来から提案され、同一の軸心を有する複数の円筒体から構成される装置が示されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
図１０は従来の水素生成装置の断面図である。図１０に示されるように、水素生成装置１０は、改質器２０と、改質器２０の外周面と底面を覆う断熱部４０とを有する。
【０００７】
改質器２０は、内筒２１と、内筒２１の外側で内筒２１と同一の軸心を有する中筒２２と、内筒２１と中筒２２とを収容する外筒２３とを有する。内筒２１の内側にはバーナからなる加熱部である燃焼部２５が配置され、燃焼部２５と内筒２１との間に内筒２１と同一の軸心を有する燃焼筒２４を有する。
【０００８】
内筒２１と中筒２２との間には、蒸発部３１と改質触媒が充填された改質部３２とが形成されている。また、中筒２２と外筒２３との間には、一酸化炭素低減触媒が充填された一酸化炭素低減部３３と、一酸化炭素除去触媒が充填された一酸化炭素除去部３４が形成されている。
【０００９】
改質部３２に充填される改質触媒は、水蒸気改質反応により水蒸気と炭化水素を反応させ改質ガスを生成するＲｕ等を含有する触媒である。一酸化炭素低減部３３に充填される一酸化炭素低減触媒は、改質ガス中の一酸化炭素の濃度を一酸化炭素低減反応により低減するＣｕ−Ｚｎ等を含有する触媒である。一酸化炭素除去部３４に充填される一酸化炭素除去触媒は、改質ガス中の一酸化炭素を酸化除去するＲｕ等を含有する触媒である。
【００１０】
断熱部４０には、熱伝導率が低く断熱性の優れる断熱材、セラミックファイバー原綿と結合材を用いて、モールド化された成型断熱材が用いられる。
【００１１】
改質器２０には、蒸発部３１に原料ガスと水を供給する原料ガス供給路６１、一酸化炭
素除去部３４から流出した水素含有ガスを外部に排出する水素含有ガス経路６４、一酸化炭素除去部３４に空気を供給する空気供給経路６７が接続される。改質器２０の燃焼部２５には、バーナに可燃ガスを供給する可燃ガス経路６６、燃焼筒２４と内筒２１との間に形成される燃焼排ガス流路から燃焼排ガスを排出する燃焼排ガス経路６８が接続される。
【００１２】
次に、以上のように構成された従来の水素生成装置１０による、水素生成方法について簡単に説明する。
【００１３】
可燃ガス経路６６から供給された可燃ガスは燃焼部２５において燃焼され、高温の燃焼排ガスが生成される。燃焼排ガスは、内筒２１と燃焼筒２４の間に流入し、改質部３２および蒸発部３１と熱交換を行った後、燃焼排ガス経路６８から外部へ排出される。
【００１４】
蒸発部３１には、原料ガス供給路６１から原料ガスと水が供給される。蒸発部３１に供給された水は、燃焼部２５からの燃焼排ガスの熱によって、加熱され水蒸気となり、水蒸気と原料ガスとが混合された混合ガスとなる。
【００１５】
原料ガスと水蒸気との混合ガスは、改質部３２に流入する。改質部３２では、改質触媒の触媒作用により、原料ガスと水蒸気とが水蒸気改質反応し、水素と一酸化炭素を含む改質ガスが生成される。
【００１６】
改質部３２で生成された改質ガスは一酸化炭素低減部３３に流入する。一酸化炭素低減部３３では、一酸化炭素低減反応によって改質ガス中の一酸化炭素の濃度が低減される。一酸化炭素低減部３３で一酸化炭素の濃度が低減された改質ガスは、空気供給経路６７から供給された酸素を含む空気と混合された後に、一酸化炭素除去部３４に流入する。
【００１７】
一酸化炭素除去部３４では、改質ガス中の一酸化炭素と酸素とが一酸化炭素除去触媒の作用で反応し、改質ガス中の一酸化炭素は更に除去され、一酸化炭素が数ｐｐｍの濃度まで除去された水素含有ガスが生成される。一酸化炭素除去部３４から流出した水素含有ガスは、水素含有ガス経路６４を通じて改質器２０から流出する。
【００１８】
これら改質部３２、一酸化炭素低減部３３、一酸化炭素除去部３４は、それぞれの触媒での化学反応に適した温度があり、改質触媒に適した温度は、例えば４００〜６５０℃、一酸化炭素低減触媒に適した温度は、例えば２００〜３００℃、一酸化炭素除去触媒に適した温度は、例えば１２０〜１８０℃、となるように、燃焼部２５の周囲に配置すると共に、改質器２０の外周面と底面を断熱部４０で覆っている。
【００１９】
上記構成の改質器（水素生成装置１０）を、複数並列に接続、運転して、燃料電池車や水素利用機器用の水素貯蔵装置への水素供給用の大容量の水素生成装置を構成することができる。
【００２０】
家庭用として製品化、普及している燃料電池システムには、水と都市ガス、又はＬＰＧ等を原料として水素含有ガスを生成する水素生成装置が含まれる。この水素生成装置に用いられる改質器は、量産効果や、これまでの様々な取組により、低コスト化が進められている。新規に大容量の改質器を開発し、製造するより、複数台の既存の改質器を並列に連携させ、大容量の水素生成装置を構成した方がコスト的に優位となるケースがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２００７−３３１９８５号公報
【特許文献２】特許第５４２３１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、複数の改質器を近接して配置した構成の水素生成装置において、改質器が隣り合う内側部分は、水素生成装置の周囲空間と直接接していないため、水素生成装置の周囲空間と接している外周部分に較べ、改質器からの放熱による熱が内側部分の空間に滞留して、温度が上昇し易くなる。
【００２３】
複数の改質器を近接して配置すると、改質器間の空間が少なくなり、高温の改質器から断熱部を介した周囲空気への放熱も低減し、改質器間の断熱部や空間の温度が高くなる。
【００２４】
複数の改質器を近接して配置した構成では、個別に断熱部により外周を覆われた改質器でも、改質器間の間隔を開けて、周囲空気により内側に配置された改質器や改質器の内側部分を冷却する必要がある。
【００２５】
このように、複数の改質器を近接して配置した場合、各改質器の周囲の温度は、方向や位置により不均一となる。その結果、各改質器内の触媒温度も不均一となるため、触媒温度が反応に好適な温度範囲に維持するのが困難となり、小型で大容量の水素生成装置を実現するために、複数の改質器を近接して配置すると、水素生成効率が悪くなるという課題を有していた。
【００２６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、複数の改質器を近接配置して小型化を図っても、水素生成効率が悪くならない水素生成装置及びそれを用いた燃料電池システム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】
【００２７】
上記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、水蒸気と原料ガスとの混合ガスから改質反応により水素含有ガスを生成する改質触媒が充填された改質部と、改質部を加熱する加熱部とを備え、外表面を断熱部により覆われた改質器を複数配置した水素生成装置であって、改質器のそれぞれは、改質器の周囲に改質器の表面温度を略均一化する熱伝導部を備えるように構成したものである。
【００２８】
これにより、各改質器の外周面を囲む熱伝導部において、複数台配列された改質器からなる水素生成装置の、改質器が近接して配置された内側部分から、水素生成装置の外周部分へ、熱が移動（伝導）し、内側部分の温度上昇が抑制される。
【００２９】
水素生成装置は、複数の改質器を近接して配置した時に、それぞれの改質器の周囲の温度差は低減されるため、改質器内の触媒部の温度の均一性を維持することができ、複数の改質器を近接配置して小型化を図っても、水素生成効率が悪くならない。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の水素生成装置は、複数の改質器を近接配置して小型化を図っても、改質器内の触媒部の温度の均一性を維持することができ、水素生成効率が悪くならないため、複数の改質器を近接配置して水素生成装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態１における水素生成装置の改質器の配置を示す概略横断面図
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図
【図３】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
【図４】本発明の実施の形態２における水素生成装置の改質器の配置を示す概略横断面図
【図５】図４のＢ−Ｂ’断面図
【図６】本発明の実施の形態２における燃料電池システムの構成を示すブロック図
【図７】本発明の実施の形態３における水素生成装置の改質器の配置を示す概略横断面図
【図８】図７のＣ−Ｃ’断面図
【図９】本発明の実施の形態３における燃料電池システムの構成を示すブロック図
【図１０】従来の水素生成装置の縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００３２】
第１の発明は、水蒸気と原料ガスとの混合ガスから改質反応により水素含有ガスを生成する改質触媒が充填された改質部と、改質部を加熱する加熱部と、を備える改質器を複数配置した水素生成装置であって、改質器のそれぞれは、改質器の周囲に改質器の表面温度を略均一化する熱伝導部を備えるものである。
【００３３】
これにより、各改質器の外周面を囲む熱伝導部において、複数台配列された改質器からなる水素生成装置の、改質器が近接して配置された内側部分から、水素生成装置の外周部分へ、熱が移動（伝導）し、内側部分の温度上昇が抑制される。
【００３４】
そのため、水素生成装置は、複数の改質器を近接して配置した時に、各改質器の外周面を囲む熱伝導部によって、それぞれの改質器の周囲の温度差は低減されて、改質器内の触媒部の温度の均一性を維持することができ、複数の改質器を近接配置して小型化を図っても、水素生成効率が悪くならない。
【００３５】
第２の発明は、特に、第１の発明における、隣り合う熱伝導部は、相互に、少なくとも一部が接触、または、少なくとも一部を共有していることを特徴とするものである。
【００３６】
これにより、第１の発明の作用、効果に加え、熱は、改質器が近接して配置された内側部分に位置する改質器を覆う熱伝導部から、近接する外側の改質器を覆う熱伝導部へ、効率的に移動（伝導）するため、複数の改質器の内側に位置する改質器を覆う熱伝導部の温度と、外側に位置する改質器を覆う熱伝導部の温度との差が低減され、複数の改質器の内側に位置する改質器の周囲温度の上昇が抑制される。
【００３７】
そのため、水素生成装置は、複数の改質器を近接して配置した時に、複数の改質器の内側に位置する改質器の周囲温度の上昇を抑制し、改質器内の触媒部の温度の均一性を維持するため、小型化することができる。
【００３８】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、それぞれの改質器と熱伝導部の間に、改質器の外表面を覆う断熱部を配置したことを特徴とするものである。
【００３９】
これにより、第１または第２の発明の作用、効果に加え、周囲を断熱部に覆われた状態で各触媒が適切な温度となるように構成された改質器の熱バランスを維持することができるため、既存の低コストの改質器の構成を変更しないで使用することができる。
【００４０】
そして、水素生成装置は、既存の複数の低コストの改質器を近接して配置することができるため、小型化、低コスト化することができる。
【００４１】
第４の発明は、特に、第１から第３のいずれか１つの発明の水素生成装置と、この水素生成装置から供給される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、を備えた燃料電池シ
ステムである。
【００４２】
これにより、水素生成装置を低コスト、小型化することができるため、低コストで小型な燃料電池システムを構成することができる。
【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。なお、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。また、従来例や先に説明した実施の形態と同一構成要素には同一符号を付与している。
【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改質器の配置を示す概略横断面図である。図１は、改質器２０と断熱部４０と熱伝導部５１の水平方向の配置を示している。
【００４５】
図１に示すように、実施の形態１の水素生成装置１１は、９つの改質器２０が３行３列に等間隔に近接して水平方向に碁盤目配列される。円筒状の改質器２０の外周面は円筒状の断熱部４０に覆われる。熱伝導部５１は断熱部４０に覆われた各改質器２０の外周面を囲む（外周面を覆う）ように正方形の桝目状（格子状）に配置されている。
【００４６】
図２は、本発明の実施の形態１における水素生成装置１１を、図１のＡ−Ａ’線で切断した場合の切断面を矢印方向に見た水素生成装置１１の縦断面図である。図２に示される改質器２０は、図１０に示される従来の改質器２０と同様の構成であり、同一構成部分については同一符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００４７】
図２に示されるように、２行目（各行）の改質器２０は３列に配置され、各改質器２０の外周面と底面は断熱部４０で覆われている。熱伝導部５１は各断熱部４０の外周面を囲んで（外周面を覆って）いる。熱伝導部５１の材料は、熱伝導性が高い金属で構成されることが好ましく、本実施の形態では、熱伝導部５１をアルミニウム合金で構成している。
【００４８】
図３は、本発明の実施の形態１における水素生成装置１１の構成を示すブロック図である。
【００４９】
図３に示されるように、水素生成装置１１の入口には原料ガス供給路６１が接続され、水素生成装置１１の出口には水素含有ガス経路６４が接続される。
【００５０】
原料ガス供給路６１は、水素生成装置１１内で分岐して、各改質器２０の入口に接続される。各改質器２０の出口に接続された水素含有ガス経路６４は、水素生成装置１１内で合流し、水素生成装置１１の外部（水素利用機器等）に接続されている。
【００５１】
以上のように構成された本実施の形態の水素生成装置１１について、以下その動作、作用を説明する。
【００５２】
先ず、図３に示されるように、原料ガス供給路６１から水素生成装置１１に原料ガスと水が供給される。水素生成装置１１に供給された原料ガスと水は、分岐された原料ガス供給路６１を通流し、複数（本実施の形態では９つ）の改質器２０へ分配される。
【００５３】
各改質器２０では、供給された水と原料ガスから水素含有ガスを生成する。各改質器２０の出口に接続された水素含有ガス経路６４において、各改質器２０で生成された水素含有ガスは合流し、水素利用機器や水素含有ガスを貯める水素貯蔵タンク等（図示せず）へ供給される。
【００５４】
次に、図２を用いて、各改質器２０について、その動作を説明する。
【００５５】
まず、原料ガス供給路６１から改質器２０へ供給された原料ガスと水は、蒸発部３１に流入し、燃焼部２５において可燃ガスの燃焼により発生した燃焼排ガスの熱により加熱され、原料ガスと水蒸気の混合ガスとなる。
【００５６】
原料ガスと水蒸気との混合ガスは、改質部３２に流入し、改質触媒の触媒作用により水蒸気改質反応し、水素と一酸化炭素を含む改質ガスが生成される。改質部３２で生成された改質ガスは、一酸化炭素低減部３３に流入する。
【００５７】
一酸化炭素低減部３３では、一酸化炭素低減触媒の触媒反応により、改質ガス中の一酸化炭素の濃度が低減される。一酸化炭素低減部３３で一酸化炭素の濃度が低減された改質ガスは、空気供給経路６７から供給された酸素を含む空気と混合された後に、一酸化炭素除去部３４に流入する。
【００５８】
一酸化炭素除去部３４では、改質ガス中の一酸化炭素と酸素とが一酸化炭素除去触媒の触媒作用で、改質ガス中の一酸化炭素が更に除去された水素含有ガスが生成され、その水素含有ガスは水素含有ガス経路６４を通じて改質器２０から流出する。
【００５９】
改質部３２、一酸化炭素低減部３３、一酸化炭素除去部３４は、水素生成装置１１の周囲温度が０〜６０℃の範囲にあるときに、それぞれの触媒での化学反応に適した温度となるように、熱源となる燃焼部２５の周囲に配置される。
【００６０】
また、外気よりも高温となる改質器２０からの放熱を抑制するために、改質器２０の外周面および底面の全体（全面）が断熱部４０により覆われ、更に断熱部４０の外周面の周囲温度の差を低減し、略均一化するため、断熱部４０の外周面は格子状の熱伝導部５１により囲まれて（覆われて）いる。
【００６１】
次に、図１を用いて、熱伝導部５１について、その作用、効果を説明する。
【００６２】
図１に示される破線Ｓ１で囲まれた領域（３行３列に等間隔に近接して碁盤目配列された９つの改質器２０の中心軸が含まれる略正方形の領域）は、改質器２０が近接して配置された水素生成装置１１の特定の領域である。
【００６３】
熱伝導部５１は、各改質器２０の外周面を囲む（覆う）ように桝目状（格子状）に配置されているため、高温の改質器２０から放出された熱は、熱伝導部５１を通じて、改質器２０が近接して配置された内側部分（熱伝導部５１の破線Ｓ１の内側部分）から、水素生成装置１１の外周部分（熱伝導部５１の破線Ｓ１の外側部分）へ、移動（伝導）する。
【００６４】
これにより、複数の改質器２０から構成される水素生成装置１１において、改質器２０が近接して配置された内側部分（熱伝導部５１の破線Ｓ１の内側部分）の温度上昇が抑制され、各改質器２０の周囲の温度差は低減される。このように、熱伝導部５１により、改質器２０の局所的な温度上昇が抑制され、各改質器２０内の触媒部の温度均一性を維持することができる。
【００６５】
また、隣り合う改質器２０を覆う熱伝導部５１は相互に共有されているため、高温の改質器２０から放出された熱は水平方向に碁盤目配列された複数の改質器２０の外周面を囲む（覆う）格子状の熱伝導部５１に沿って、効率的に移動（伝導）することができる。
【００６６】
３行３列の碁盤目配列（格子状に配置）された９つの改質器２０の中心に位置する改質器２０の外周面を囲む（外周面を覆う）熱伝導部５１の温度と、中心に位置する改質器２０の外側に位置する改質器２０の外周面を囲む（外周面を覆う）熱伝導部５１の温度との差が低減され、中心に位置する改質器２０の周囲温度の上昇を抑制することができる。
【００６７】
このように、複数の改質器２０を近接して配置（碁盤目配列）しても、熱伝導部５１の破線Ｓ１の内側部分の温度上昇を抑制し、改質器２０の周囲（外周面）を断熱部４０に覆われた状態で各触媒が適切な温度となるように構成された改質器２０の熱バランスを維持することができるため、既存の低コストの改質器２０の構成を変更しないで使用することができる。
【００６８】
以上により、本実施の形態の水素生成装置１１は、複数の改質器２０を近接配置して小型化を図っても、改質器２０内の触媒部の温度の均一性を維持することができ、水素生成効率が悪くならないため、複数の低コスト（汎用）の改質器２０を近接して配置（水平方向に碁盤目配列）して、水素生成装置１１を小型化、低コスト化することができる。
【００６９】
なお、本実施の形態では、複数の改質器２０を正方形状の３行３列の等間隔に配置（水平方向に碁盤目配列）し、熱伝導部５１は各改質器２０を正方形状に覆う（囲む）ように構成したが、行数および列数は互いに違う数であっても構わない。
【００７０】
なお、本実施の形態では、熱伝導部５１はアルミニウム合金で構成されるが、熱伝導性が高い金属で構成されればよく、これに限定されるものではない。
【００７１】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における水素生成装置の改質器の配置を示す概略横断面図である。図４は、改質器２０と断熱部４０と熱伝導部５２の水平方向の配置を示している。
【００７２】
図４において、実施の形態１における水素生成装置１１の改質器２０の配置を示す図１と同一構成要素には同一符号を付与して、重複する説明は省略する。図４に示すように、実施の形態２の水素生成装置１２は、複数（本実施の形態では３つ）の円筒状の改質器２０が水平方向に正三角形状に等間隔に配列（６０度千鳥配列）される。
【００７３】
それぞれの改質器２０の外周面と底面を覆うように断熱部４０が配置され、断熱部４０の外周面を覆うように円筒形状の熱伝導部５２が配置されている。熱伝導部５２は熱伝導性が高い金属で構成されることが好ましく、本実施の形態では真鍮で構成される。
【００７４】
図５は、本発明の実施の形態２における水素生成装置１２を、図４のＢ−Ｂ’線で切断した場合の切断面を矢印方向に見た水素生成装置１２の縦断面図である。
【００７５】
図５において、実施の形態１の水素生成装置１１の縦断面図を示す図２と同一構成要素には同一符号を付与する。実施の形態２における水素生成装置１２の改質器２０は、図２に示される実施の形態１における水素生成装置１１の改質器２０と同一構成であり、その重複する説明を省略する。
【００７６】
図５に示されるように、水素生成装置１２の改質器２０の外周面と底面は、それぞれ断熱部４０に覆われる。それぞれの改質器２０に対し、円筒形状の熱伝導部５２は、各断熱部４０の外周面を覆うように構成される。
【００７７】
図６は、本発明の実施の形態２における燃料電池システムの構成を示すブロック図であ
る。図６において、実施の形態１の水素生成装置１１のブロック図を示す図３と同一構成要素には同一符号を付与する。
【００７８】
図６に示されるように、燃料電池システム１０２は、水素生成装置１２と燃料電池１１０を備え、水素生成装置１２と燃料電池１１０は水素含有ガス経路６４により接続され、原料ガス供給路６１を介して原料ガスと水が水素生成装置１２に供給される。燃料電池１１０は、水素を含有するガスを用いて発電する固体高分子型燃料電池である。
【００７９】
水素生成装置１２の入口には原料ガス供給路６１が接続され、水素生成装置１２の出口には水素含有ガス経路６４が接続される。原料ガス供給路６１は、水素生成装置１２内で分岐し、各改質器２０の入口に接続される。各改質器２０の出口に接続された水素含有ガス経路６４は、水素生成装置１２内で合流して、水素生成装置１２の外部の燃料電池１１０に接続されている。
【００８０】
以上のように構成された本実施の形態の燃料電池システム１０２について、その動作、作用を説明する。水素生成装置１２における、各改質器２０での水素含有ガスの生成については、実施の形態１と同じであり、その重複する説明を省略する。
【００８１】
先ず、図６に示されるように、原料ガス供給路６１から、原料ガスと水が水素生成装置１２へ供給される。水素生成装置１２は、供給された原料ガスと水より水素含有ガスを生成し、水素含有ガスは、水素含有ガス経路６４より燃料電池１１０へ供給される。燃料電池１１０は、供給された水素含有ガス中の水素を燃料として発電する。
【００８２】
次に、図４を用いて、水素生成装置１２の熱伝導部５２について、その動作、作用を説明する。
【００８３】
図４に示される破線Ｓ２で囲まれた領域（水平方向に正三角形状に等間隔に配列（６０度千鳥配列）された３つの改質器２０の中心軸から等距離にある軸を中心とする改質器２０の横断面と略同じ大きさの仮想円で囲まれた領域）は、改質器２０が近接して配置された水素生成装置１２の特定の領域である。
【００８４】
水平方向に正三角形状に等間隔に配列（６０度千鳥配列）された複数（本実施の形態では３つ）の改質器２０から構成される水素生成装置１２において、円筒形状の熱伝導部５２は、各改質器２０の外周面と底面を覆う断熱部４０の外周面を覆うように、それぞれ配置されている。
【００８５】
高温の改質器２０から放出された熱は、熱伝導部５２を通じて、改質器２０が近接して配置された内側部分（熱伝導部５２の破線Ｓ２の内側部分）から、外周部分（熱伝導部５２の破線Ｓ２の外側部分）へ移動（伝導）する。
【００８６】
これにより、改質器２０が近接して配置された内側部分（熱伝導部５２の破線Ｓ２の内側部分）の温度上昇が抑制される。水素生成装置１２の各改質器２０の周囲の温度差は低減されるため、改質器２０内の触媒部の水平方向の温度均一性を維持することができる。
【００８７】
このように、複数の改質器２０を近接して配置しても、断熱部４０に覆われた各改質器２０の周囲の局所的な温度上昇を抑制し、周囲を断熱部４０に覆われた状態で各触媒が適切な温度となるように構成された改質器２０の熱バランスを維持することができるため、既存の低コストの改質器２０の構成を変更しないで使用することができる。
【００８８】
以上により、本発明の水素生成装置１２は、複数の改質器２０を近接配置して小型化を
図っても、改質器２０内の触媒部の温度の均一性を維持することができ、水素生成効率が悪くならないため、複数の低コスト（汎用）の改質器２０を近接して配置（水平方向に６０度千鳥配列）して、水素生成装置１２を小型化、低コスト化し、水素生成装置１２を用いた燃料電池システム１０２を小型化、低コスト化することができる。
【００８９】
なお、本実施の形態における燃料電池システム１０２に用いる燃料電池１１０は、水素を含有するガスを用いて発電する燃料電池であればよく、固体高分子型燃料電池の他、固体酸化物型燃料電池などでもよい。
【００９０】
本実施の形態では、３つの円筒状の改質器２０を、水平方向に正三角形状に等間隔に配列（６０度千鳥配列）したが、４つ以上の円筒状の改質器２０を、水平方向に正三角形状に等間隔に配列（６０度千鳥配列）しても構わない。
【００９１】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における水素生成装置の改質器の配置を示す概略横断面図である。図７は、改質器２０と熱伝導部５３の水平方向の配置を示している。
【００９２】
図７において、実施の形態１における水素生成装置１１の改質器２０の配置を示す図１と同一構成要素には同一符号を付与する。
【００９３】
図７に示すように、実施の形態３の水素生成装置１３は、４つの円筒状の改質器２０が２行２列に等間隔に近接して水平方向に碁盤目配列される。それぞれの改質器２０の外周面を覆うように円筒形状の熱伝導部５３が配置されている。熱伝導部５３は熱伝導性が高い金属で構成されることが好ましく、本実施の形態ではアルミニウム合金で構成される。
【００９４】
図８は、本発明の実施の形態３における水素生成装置１３を、図７のＣ−Ｃ’線で切断した場合の切断面を矢印方向に見た水素生成装置１３の縦断面図である。
【００９５】
図８において、実施の形態１の水素生成装置１１の縦断面図を示す図２と同一構成要素には同一符号を付与する。実施の形態３における水素生成装置１３の改質器２０は、図２に示される実施の形態１における水素生成装置１１の改質器２０と同一構成であり、その重複する説明を省略する。
【００９６】
図８に示されるように、改質器２０の外周面は、断熱部を介さずに、それぞれ独立した円筒形状の熱伝導部５３に覆われている。
【００９７】
図９は、本発明の実施の形態３における燃料電池システムの構成を示すブロック図である。図９において、実施の形態２の燃料電池システム１０２のブロック図を示す図６と同一構成要素には同一符号を付与する。
【００９８】
図９に示されるように、実施の形態３の燃料電池システム１０３は、水素生成装置１３と燃料電池１１０を備え、水素生成装置１３と燃料電池１１０は水素含有ガス経路６４により接続され、原料ガス供給路６１を介して原料ガスと水が水素生成装置１３に供給される。
【００９９】
燃料電池システム１０３のブロック図は、図６に示される実施の形態２の燃料電池システム１０２の水素生成装置１２を水素生成装置１３とし、水素生成装置１３の改質器２０の数を、水素生成装置１３の改質器２０の数よりも増やした以外は、図６に示される実施の形態２の燃料電池システム１０２と同一構成であり、その重複する説明を省略する。
【０１００】
実施の形態３の水素生成装置１３における、各改質器２０での水素含有ガスの生成については、実施の形態１と同じであり、その重複する説明を省略する。
【０１０１】
図７を用いて、実施の形態３の水素生成装置１３の熱伝導部５３について、その動作、作用を説明する。
【０１０２】
図７に示される破線Ｓ３で囲まれた領域（２行２列に等間隔に近接して碁盤目配列された４つの改質器２０の中心軸が含まれる略正方形の領域）は、改質器２０が近接して配置された水素生成装置１３の特定の領域である。
【０１０３】
４つの改質器２０から構成される水素生成装置１３において、４つの熱伝導部５３は、各改質器２０の外周面を覆うように配置されている。高温の改質器２０から放出された熱は、熱伝導部５３を通じて、改質器２０が近接して配置された内側部分（熱伝導部５３の破線Ｓ３の内側部分）から、外周部分（熱伝導部５３の破線Ｓ３の外側部分）へ移動（伝導）する。
【０１０４】
これにより、改質器２０が近接して配置された内側部分（熱伝導部５３の破線Ｓ３の内側部分）の温度上昇が抑制される。水素生成装置１３の各改質器２０の周囲の温度差は低減されるため、改質器２０内の触媒部の水平方向の温度均一性を維持することができる。
【０１０５】
このように、各改質器２０に個別に断熱部がない構成にて、複数の改質器２０を近接して配置しても、各改質器２０の周囲の局所的な温度上昇を抑制することができる。
【０１０６】
以上により、本実施の形態の水素生成装置１３は、断熱部がない複数の改質器２０を近接配置して小型化を図っても、改質器２０内の触媒部の温度の均一性を維持することができ、水素生成効率が悪くならないため、複数の改質器２０を近接して配置（水平方向に碁盤目配列）して、水素生成装置１３を小型化、低コスト化し、水素生成装置１３を用いた燃料電池システム１０３を小型化、低コスト化することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１１，１２，１３  水素生成装置
２０  改質器
２５  燃焼部
３２  改質部
４０  断熱部
５１，５２，５３  熱伝導部
６１  原料ガス供給路
６４  水素含有ガス経路
１０２，１０３  燃料電池システム
１１０  燃料電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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