(57)【要約】【課題】複数の水供給器を設置する場合、水素含有ガス中の水素の供給量を所定値以上とするためには、Ｓ／Ｃに余裕値を持たせる必要があり、余分な水を蒸発させるエネルギーが水供給器の動作台数に応じて増加すること。【解決手段】水素生成装置１００は、原料と水が供給されて改質反応により水素含有ガスを生成する一つ以上の改質器１と、改質器１に原料を供給する一つ以上の原料供給器２と、改質器１に個別に水を供給する複数の水供給器３と、制御器２００とを備え、制御器２００は、水供給動作する水供給器３の台数が増加すれば、水供給器３による水の供給量を、Ｓ／Ｃが高くなるよう制御し、水供給動作する水供給器３の台数が減少すれば、水供給器による水の供給量を、Ｓ／Ｃが低くなるよう制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料と水が供給されて改質反応により水素含有ガスを生成する一つ以上の改質器と、前記改質器に前記原料を供給する一つ以上の原料供給器と、前記改質器に前記水を供給する複数の水供給器と、制御器と、を備えた水素生成装置であって、
前記制御器は、水供給動作する前記水供給器の台数が増加すれば、前記水供給器による水の供給量を、前記原料に含まれる炭素原子に対する前記水のモル数比であるＳ／Ｃが低くなるよう制御し、水供給動作する前記水供給器の台数が減少すれば、前記水供給器による水の供給量を、前記Ｓ／Ｃが高くなるよう制御することを特徴とする、
水素生成装置。
【請求項２】
前記制御器は、前記Ｓ／Ｃに下限値を設定し、前記水供給器による水の供給量を、前記Ｓ／Ｃが前記下限値以上になるよう制御す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】
原料と水が供給されて改質反応により水素含有ガスを生成する一つ以上の改質器と、前記改質器に前記原料を供給する一つ以上の原料供給器と、前記改質器に前記水を供給する複数の水供給器と、を備えた水素生成装置の運転方法であって、
水供給動作する前記水供給器の台数が増加すれば、前記水供給器による水の供給量を、前記原料に含まれる炭素原子に対する前記水のモル数比であるＳ／Ｃが低くなるようにし、水供給動作する前記水供給器の台数が減少すれば、前記水供給器による水の供給量を、前記Ｓ／Ｃが高くなるようにすることを特徴とする、
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、原料と水を用いて水素含有ガスを生成させる改質器を複数有する水素生成装置並びにその運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池（例えば、固体高分子形燃料電池）をはじめとする水素利用機器が燃料として用いる水素の供給手段は、通常、インストラクチャーとして整備されていない。従って、水素利用機器を運転するためには、その水素利用機器の設置場所において、燃料としての水素を生成する必要がある。
【０００３】
そのため、従来の水素利用機器では、水素利用機器とともに、水素生成装置が併設されることが多い。この水素生成装置では、例えば、水素生成方法の１つである水蒸気改質法が用いられて、水素が生成される。
【０００４】
この水蒸気改質法では、天然ガス、プロパンガス、ナフサ、ガソリン、灯油等の炭化水素系の原料、又は、メタノール等のアルコール系の原料と水とが混合される。そして、その混合物が、改質触媒を備える改質器に供給される。すると、改質器では、水蒸気改質反応が進行することにより、水素を含有する水素含有ガスが生成される。
【０００５】
水蒸気改質反応を安定かつ効率的に行うには、供給原料の組成に適した量の水を供給する必要がある。例えば、メタン（ＣＨ４）やエタン（Ｃ２Ｈ６）が水蒸気改質されて水素と二酸化炭素とが生成される改質反応では、理論的には、１モルのメタンに対して必要な水の量は２モルである。また、１モルのエタンに対しては必要な水の量は４モルである。
【０００６】
つまり、原料に含まれる炭素原子に対する水のモル数比であるＳ／Ｃを２以上にする必要がある。また、Ｓ／Ｃを高くすることで、水蒸気改質反応が促進されるため、改質器で生成される水素含有ガス中の水素の供給量は大きくなる。
【０００７】
通常は、改質器への水の供給量が不足すると水素含有ガス生成量が不足する等の問題が生じることから、このような問題を防止すべく、原料の供給量から算出された理論上の水の供給量の１．５倍程度の水が改質器に供給されるように水の供給量が設定されている。
【０００８】
ところで、水素生成装置に求められる水素含有ガス生成量は、水素利用機器の要求する水素含有ガス量に応じて決まり、その水素含有ガス量は例えば３ＮＬＭ程度から２００ＮＬＭ程度まで様々である。
【０００９】
これに都度対応するためには、３〜１０ＮＬＭ程度の水素含有ガス生成能力を有する水素生成装置を複数並列に設置することで、水素利用機器が要求する水素含有ガス量を生成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−３２５９７５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、上記従来の水素生成装置では、水供給器の水の供給量の制御ばらつきに
より、改質器に供給されるＳ／Ｃがばらつくため、水素生成装置から供給する水素含有ガスの供給量が所定値以下にならないように、Ｓ／Ｃのばらつきの下限値が所定値以上となるよう水の供給量に余裕を持たせる必要があった。
【００１２】
そのため、大流量の水素含有ガスを生成するために複数の改質器と、改質器のそれぞれに対して個別に水供給器を設置する場合には、水供給器の水の供給量の制御ばらつきにより、改質器に供給されるＳ／Ｃがばらつくため、水素生成装置から供給する水素含有ガスの供給量が所定値以下にならないように、Ｓ／Ｃのばらつきの下限値が所定値以上となるように、複数の水供給器の各々の水の供給量に余裕を持たせる必要がある。
【００１３】
そのため、余分な水を蒸発させるために消費される熱エネルギーが、水供給器の動作台数に応じて増加するという課題を有していた。
【００１４】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、複数台の水供給器を設置する場合に、余分な水の供給を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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、制御器が、改質器に水供給動作する水供給器の台数が増加すれば、水供給器による水の供給量を、原料に含まれる炭素原子に対する水のモル数比であるＳ／Ｃが低くなるよう制御し、改質器に水供給動作する水供給器の台数が減少すれば、水供給器による水の供給量を、Ｓ／Ｃが高くなるよう制御するのである。
【００１６】
上記の水の供給量の制御が可能であるのは、以下の理由である。
【００１７】
水供給器の水の供給量の制御ばらつきにより、改質器に供給されるＳ／Ｃがばらつく場合でも、複数の水供給器が供給するそれぞれ水の供給量のばらつきは独立しているため、複数の水供給器が改質器に供給する平均のＳ／Ｃの供給量のばらつきは、小さくなる。
【００１８】
そのため、複数の水供給器が改質器に供給する平均のＳ／Ｃの供給量のばらつきの最低値は、１台の水供給器が改質器に供給するＳ／Ｃのばらつきの最低値より、高くなる。
【００１９】
これによって、水供給器の動作台数が複数の場合に、水供給器の動作台数に応じて、水供給器の１台あたりの水の供給量を低減することができるので、余分な水の供給を抑制することできる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、水供給器の動作台数に応じて増加する余分な水の供給量を抑制できるので、余分な水を蒸発させるのに消費される熱エネルギーを少なくすることができる。その結果、効率の高い水素生成装置を提供することが可能となり、本発明の水素生成装置を組み込んだ水素利用システムの効率を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】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２】本発明の実施の形態１における水素生成装置の水供給器の動作台数とＳ／Ｃの余裕値の関係を示す特性図
【図３】本発明の実施の形態１における水素生成装置の制御器の制御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構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態２における水素生成装置の制御器の制御方法を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２２】
第１の発明は、原料と水が供給されて改質反応により水素含有ガスを生成する一つ以上の改質器と、改質器に原料を供給する一つ以上の原料供給器と、改質器に水を供給する複数の水供給器と、制御器とを備えた水素生成装置であって、制御器が、水供給動作する水供給器の台数が増加すれば、水供給器による水の供給量を、原料に含まれる炭素原子に対する水のモル数比であるＳ／Ｃが低くなるよう制御し、水供給動作する水供給器の台数が減少すれば、水供給器による水の供給量を、Ｓ／Ｃが高くなるよう制御することを特徴とする。
【００２３】
これによって、水供給器の動作台数が複数の場合に、水供給器の動作台数に応じて、水供給器の１台あたりの水の供給量を低減することができるので、余分な水の供給を抑制することできる。そのため、複数の水供給器を設置した場合に、水供給器の動作台数に応じて増加する余分な水を蒸発させるのに消費される熱エネルギーを少なくすることができ、その結果、効率の高い水素生成装置を提供することが可能となる。
【００２４】
第２の発明は、特に第１の発明における制御器が、Ｓ／Ｃに下限値を設定し、水供給器による水の供給量を、Ｓ／Ｃが下限値以上になるよう制御することを特徴とする。
【００２５】
これによって、水供給器の動作台数が多くなり、水の供給量を低減する場合でも、改質器に供給されるＳ／Ｃを下限値以上にするよう水の供給量を制御するため、水素生成装置が下限値以上の水素含有ガス供給量を供給できる水素生成装置を提供することが可能となる。
【００２６】
第３の発明は、原料と水が供給されて改質反応により水素含有ガスを生成する一つ以上の改質器と、改質器に原料を供給する一つ以上の原料供給器と、改質器に水を供給する複数の水供給器とを備えた水素生成装置の運転方法であって、水供給動作する水供給器の台数が増加すれば、水供給器による水の供給量を、原料に含まれる炭素原子に対する水のモル数比であるＳ／Ｃが低くなるようにし、水供給動作する水供給器の台数が減少すれば、水供給器による水の供給量を、Ｓ／Ｃが高くなるようにすることを特徴とする。
【００２７】
これによって、水供給器の動作台数が複数の場合に、水供給器の動作台数に応じて、水供給器の１台あたりの水の供給量を低減することができるので、余分な水の供給を抑制することできる。そのため、複数の水供給器を設置した場合に、水供給器の動作台数に応じて増加する余分な水を蒸発させるのに消費される熱エネルギーを少なくすることができ、その結果、効率の高い水素生成装置の運転方法を提供することが可能となる。
【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。なお、本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の構成を示すブロック図である。
【００３０】
図１に示すように、実施の形態１の水素生成装置１００は、原料が供給されて改質反応により水素含有ガスを生成する１０台の改質器１と、１０台の改質器１のそれぞれに対して個別に原料を供給する１０台の原料供給器２と、１０台の改質器１のそれぞれに対して個別に水を供給する１０台の水供給器３と、制御器２００とを備えている。
【００３１】
制御器２００は、原料供給器２からそれぞれの改質器１に供給する原料の供給量に応じ
て、水供給器３を制御するが、水供給動作する水供給器３の台数が増加すれば、Ｓ／Ｃが低くなるよう水供給器３による水の供給量を制御し、水供給動作する水供給器３の台数が減少すれば、Ｓ／Ｃが高くなるよう水供給器３による水の供給量を制御するように構成されている。
【００３２】
以上のように構成された本実施の形態の水素生成装置１００について、以下その動作、作用を具体的に説明する。
【００３３】
本実施の形態では、改質器１に供給する原料として、ガス会社から配管を通じて各家庭等に供給される都市ガス（１３Ａ）を用いる。
【００３４】
水素生成装置１００の改質器１の内部には改質触媒が搭載される。改質器１では、１３Ａの主成分であるメタンと水から、（化１）に示す水蒸気改質反応と、（化２）に示すＣＯの水性ガスシフト反応とにより、水素含有ガスを生成する。
【００３５】
【化１】
2019006619.tif 000003
【００３６】
【化２】
2019006619.tif 000004
【００３７】
ここで、本実施の形態の水素生成装置１００において、水素含有ガス中の水素の供給量を９．４ＮＬＭ必要とする場合は、水供給動作する水供給器３の台数が１台、つまり、改質器１の動作台数が１台となる。本実施の形態では、原料の供給量（Ｆｉ）と水の供給量（Ｆｗ）の関係は（数１）で表すことができる。
【００３８】
【数１】
2019006619.tif 000005
【００３９】
原料の供給量（Ｆｉ）を３ＮＬＭとし、水供給器３の制御精度により改質器１に供給される水の供給量にばらつきが生じるため、ばらつきを含めたＳ／Ｃの最低値が２．６０となるようＳ／Ｃの制御中心値を２．８０とする。その結果、Ｓ／Ｃは２．６０〜３．００であった。
【００４０】
その際の水の供給量は、７．３ｇ／ｍｉｎ〜７．９ｇ／ｍｉｎになり、改質器１の温度は６２０℃となり、水素含有ガス中の水素の供給量は、９．４ＮＬＭ〜９．７ＮＬＭとなった。
【００４１】
このとき、水の供給量（Ｆｗ）は（化１）および（化２）の量論比よりも多く、余分に供給された水を蒸発する必要があるため、水素生成装置１００の効率は８４．５％であった。
【００４２】
改質器１に供給されるＳ／Ｃは、すべてがばらつきの最低値（２．６０）となることはなく、平均すると、ばらつきの最低値よりも高くなる。
【００４３】
本実施の形態の水素生成装置１００においては、Ｓ／Ｃの制御中心値を２．８０とした
ときに、Ｓ／Ｃのばらつきは、水供給器３の動作台数が１台のときは０．２０（Ｓ／Ｃ：２．６０〜３．００）、水供給器３の動作台数が５台のときは０．０９（Ｓ／Ｃ：２．７１〜２．８９）、水供給器３の動作台数が１０台のときは０．０４（Ｓ／Ｃ：２．７６〜２．８４）と、水供給器３の動作台数が増加するにつれて、小さくなった。
【００４４】
これは、水供給器３の水の供給量のばらつきが、水供給器３の動作台数が増加するにつれて、確率的に小さくなるためである。つまり、水供給器３の動作台数が増加すれば、水の供給量（Ｆｗ）は水供給器３の動作台数が１台の場合の単純比例量よりも少なく設定することができる。このとき、水供給器３の動作台数がＮ台のときに想定されるＳ／Ｃの余裕値をαとすると、水の供給量（Ｆｗ）及び余裕値（α）は以下の関数（数２）及び（数３）で表される。
【００４５】
【数２】
2019006619.tif 000006
【００４６】
【数３】
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【００４７】
ここで、余裕値（α）は以下のように、求めた。
【００４８】
図２は、本発明の実施の形態１における水素生成装置１００の水供給器３の動作台数とＳ／Ｃの余裕値の関係を示す特性図である。
【００４９】
水供給動作する水供給器３の台数が５台であるときは、水の供給量（Ｆｗ）を（数４）に示すように制御すると、水素含有ガス中の水素の供給量を４６．９ＮＬＭ必要とするとき、それぞれの原料供給器２からの原料の供給量（Ｆｉ）を３ＮＬＭ（計１５ＮＬＭ）とし、ばらつきを含めたＳ／Ｃの最低値が２．６０となるようＳ／Ｃの制御中心値を２．６９とした。
【００５０】
【数４】
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【００５１】
その際の水の供給量は、７．３ｇ／ｍｉｎから７．６ｇ／ｍｉｎとなり、改質器１の温度は６２０℃となり、１台平均の水素含有ガス中の水素の供給量は、９．４ＮＬＭ〜９．５ＮＬＭとなった。
【００５２】
このとき、余分に供給される水の供給量は従来の水素生成装置を５台並列に設置する場合よりも０．３ｇ／ｍｉｎ少なく、余分な水の蒸発に消費されるエネルギーが小さくなるため、水素生成装置１００の効率は８５．１％であった。
【００５３】
次に、水供給動作する水供給器３の台数が１０台であるとき、水の供給量（Ｆｗ）を（数５）に示すように制御すると、水素含有ガス中の水素の供給量を９３．７ＮＬＭ必要とするとき、それぞれの原料供給器２からの原料の供給量（Ｆｉ）を３ＮＬＭ（計３０ＮＬＭ）とし、ばらつきを含めたＳ／Ｃの最低値が２．６０となるようＳ／Ｃの制御中心値を２．６４とした。
【００５４】
【数５】
2019006619.tif 000009
【００５５】
その際の水の供給量は、７．３ｇ／ｍｉｎ〜７．４ｇ／ｍｉｎとなり、改質器１の温度は６２０℃となり、１台平均の水素含有ガス中の水素の供給量は、９．３７ＮＬＭ〜９．４２ＮＬＭとなった。
【００５６】
このとき、余分に供給される水の供給量は、従来の水素生成装置を１０台並列に設置する場合よりも０．５ｇ／ｍｉｎ少なく、余分な水の蒸発に消費されるエネルギーが小さくなるため、水素生成装置１００の効率は８５．５％であった。つまり、従来の水素生成装置を１０台並列で設置した場合の効率の８４．５％よりも向上させることができた。
【００５７】
以上説明したように本実施の形態では、図２に示すように、水供給動作する水供給器３の台数（Ｎ）と水の供給量（Ｆｗ）の余裕値（α）の関係を、最小二乗法により（数３）と設定し、以下のように、水供給動作する水供給器３の台数、つまり、改質器１の動作台数に応じて最適なＳ／Ｃとなる水の供給量となるよう、制御器２００を制御する。
【００５８】
図３は、本発明の実施の形態１における水素生成装置１００の制御器２００の制御方法を示すフローチャートである。
【００５９】
制御器２００は、水素生成装置１００の運転開始要求が発生するまでは（Ｓ１１のＮｏ側への分岐を繰り返して）待機し、運転開始要求が発生する（Ｓ１１をＹｅｓ側に分岐する）と、水素生成装置１００は運転を開始し、水供給動作する水供給器３の台数（Ｎ）を判定する（Ｓ１２）ことによって、Ｓ／Ｃの余裕値（α）を設定し（Ｓ１３）、改質器１に水および原料を供給する（Ｓ１４）。
【００６０】
次のＳ１５において、水素生成装置１００の運転停止要求が発生するまでは、Ｓ１５をＮｏ側へ分岐してＳ１２に戻るループを繰り返し、水素生成装置１００の運転停止要求が発生する（Ｓ１５をＹｅｓ側に分岐する）と、水素生成装置１００の運転を停止する（Ｓ１６）。
【００６１】
つまり、制御器２００は、原料供給器２の原料の供給量（Ｆｉ）に応じて水の供給量（Ｆｗ）を制御する。また、水供給動作する水供給器３の台数（Ｎ）を判定し、水供給動作する水供給器３の台数が増加すればＳ／Ｃの余裕値（α）の値を小さくし、水供給動作する水供給器３の台数が減少すればＳ／Ｃの余裕値（α）の値を大きくする。
【００６２】
以上のように本実施の形態の水素生成装置１００では、水供給動作する水供給器３の台数を判定し、水供給動作する水供給器３の台数によって、Ｓ／Ｃの余裕値（α）を設定（水供給動作する水供給器３の台数が増加すればＳ／Ｃの余裕値（α）の値を小さくし、水供給動作する水供給器３の台数が減少すればＳ／Ｃの余裕値（α）の値を大きく）する。
【００６３】
これにより、余分に供給された水を蒸発させるのに消費される熱エネルギーを低減することができるため、水素生成装置１００から供給される水素含有ガス中の水素の供給量を所定量以上にした上で、水素生成装置１００の運転効率を高く保つことができる。
【００６４】
なお、本実施の形態においては、改質器１、原料供給器２と水供給器３をそれぞれ１０台有する構成をとったが、１０台に限るものではない。また、改質器１と原料供給器２は水供給器３と同台数でなくてもよく、例えば、１台でもよい。
【００６５】
また、本実施の形態においては、それぞれの原料供給器２から供給される原料の供給量（Ｆｉ）が同量であるとして例を示したが、それぞれの原料供給器２から供給される原料の供給量（Ｆｉ）はそれぞれ異なっていてもよい。
【００６６】
（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構成を示すブロック図である。
【００６７】
図４に示すように、実施の形態２の水素生成装置１００は、原料が供給されて改質反応により水素含有ガスを生成する２０台の改質器１と、２０台の改質器１のそれぞれに対して個別に原料を供給する２０台の原料供給器２と、２０台の改質器１のそれぞれに対して個別に水を供給する２０台の水供給器３と、制御器２００とを備えている。
【００６８】
制御器２００は、原料供給器２からそれぞれの改質器１に供給する原料の供給量に応じて、水供給器３を制御するが、水供給動作する水供給器３の台数が増加すれば、Ｓ／Ｃが低くなるよう水供給器３による水の供給量を制御し、水供給動作する水供給器３の台数が減少すれば、Ｓ／Ｃが高くなるよう水供給器３による水の供給量を制御し、Ｓ／Ｃに下限値を設定し、水供給器３による水の供給量を、Ｓ／Ｃが下限値以上になるように構成されている。
【００６９】
以上のように構成された本実施の形態の水素生成装置１００について、以下その動作、作用を具体的に説明する。
【００７０】
本実施の形態において、水供給動作する水供給器３の台数がＮ台であるとき、水の供給量（Ｆｗ）を（数２）及び（数３）に示すように制御し、Ｓ／Ｃの余裕値（α）の下限値を１．０２と設定する。
【００７１】
水供給動作する水供給器３の台数が１台であるときで、水素含有ガス中の水素の供給量を９．４ＮＬＭ必要とするときは、それぞれの原料供給器２からの原料の供給量（Ｆｉ）を３ＮＬＭとし、余裕値（α）は１．０８となり、余裕値（α）の下限値（１．０２）以上であるため、Ｓ／Ｃの制御中心値を２．８０とした。
【００７２】
その際の水の供給量は、７．３ｇ／ｍｉｎ〜７．９ｇ／ｍｉｎとなり、改質器１の温度は６２０℃となり、水素含有ガス中の水素の供給量は、９．４ＮＬＭ〜９．７ＮＬＭとなった。
【００７３】
このとき、水の供給量（Ｆｗ）は（化１）および（化２）の量論比よりも多く、余分に供給された水を蒸発する必要があるため、水素生成装置１００の効率は８４．５％であった。
【００７４】
水供給動作する水供給器３の台数が５台であるときで、水素含有ガス中の水素の供給量を４６．９ＮＬＭ必要とするときは、それぞれの原料供給器２からの原料の供給量（Ｆｉ）を３ＮＬＭ（計１５ＮＬＭ）とし、余裕値（α）は１．０３となり、余裕値（α）の下限値（１．０２）以上であるため、Ｓ／Ｃの制御中心値を２．６９とした。
【００７５】
その際の水の供給量は、７．３ｇ／ｍｉｎ〜７．６ｇ／ｍｉｎとなり、改質器１の温度は６２０℃となり、１台平均の水素含有ガス中の水素の供給量は、９．４ＮＬＭ〜９．５ＮＬＭとなった。
【００７６】
このとき、余分に供給される水の供給量は従来の水素生成装置を５台並列に設置する場
合よりも０．３ｇ／ｍｉｎ少なく、余分な水の蒸発に消費されるエネルギーが小さくなるため、水素生成装置１００の効率は８５．１％であった。
【００７７】
次に、水供給動作する水供給器３の台数が１０台であるときで、水素含有ガス中の水素の供給量を９３．７ＮＬＭ必要とするときは、それぞれの原料供給器２からの原料の供給量（Ｆｉ）を３ＮＬＭ（計３０ＮＬＭ）とし、余裕値（α）は１．０２となり、余裕値（α）の下限値（１．０２）以上であるため、Ｓ／Ｃの制御中心値を２．６４とした。
【００７８】
その際の水の供給量は、７．３ｇ／ｍｉｎ〜７．４ｇ／ｍｉｎとなり、改質器１の温度は６２０℃となり、１台平均の水素含有ガス中の水素の供給量は、９．３７ＮＬＭ〜９．４２ＮＬＭとなった。
【００７９】
このとき、余分に供給される水の供給量は、従来の水素生成装置を１０台並列に設置する場合よりも０．５ｇ／ｍｉｎ少なく、余分な水の蒸発に消費されるエネルギーが小さくなるため、水素生成装置１００の効率は８５．５％であった。つまり、従来の水素生成装置を１０台並列で設置した場合の効率の８４．５％よりも向上させることができた。
【００８０】
次に、水供給動作する水供給器３の台数が２０台であるときに、水の供給量（Ｆｗ）を（数２）及び（数３）に示すように制御すると、水素含有ガス中の水素の供給量を９３．７ＮＬＭ必要とするときは、それぞれの原料供給器２からの原料の供給量（Ｆｉ）を３ＮＬＭ（計３０ＮＬＭ）とし、余裕値（α）は１．００となるが、余裕値（α）の下限値（１．０２）を下回るため、余裕値（α）を１．０２と設定し、Ｓ／Ｃの制御中心値を２．６４とした。
【００８１】
その際の水の供給量は、７．３ｇ／ｍｉｎ〜７．４ｇ／ｍｉｎとなり、改質器１の温度は６２０℃となり、１台平均の水素含有ガス中の水素の供給量は、９．３７ＮＬＭ〜９．４２ＮＬＭとなった。
【００８２】
このとき、余分に供給される水の供給量は、従来の水素生成装置を２０台並列に設置する場合よりも０．５ｇ／ｍｉｎ少なく、余分な水の蒸発に消費されるエネルギーが小さくなるため、水素生成装置１００の効率は８５．５％であった。つまり、従来の水素生成装置を１０台並列で設置した場合の効率の８４．５％よりも向上させることができた。
【００８３】
図５は、本発明の実施の形態２における水素生成装置１００の制御器２００の制御方法を示すフローチャートである。
【００８４】
制御器２００は、水素生成装置１００の運転開始要求が発生するまでは（Ｓ１１のＮｏ側への分岐を繰り返して）待機し、運転開始要求が発生する（Ｓ１１をＹｅｓ側に分岐する）と、水素生成装置１００は運転を開始し、水供給動作する水供給器３の台数（Ｎ）を判定する（Ｓ１２）ことによって、Ｓ／Ｃの余裕値（α）を設定する（Ｓ１３）。
【００８５】
Ｓ１３で設定された余裕値（α）が下限値（１．０２）以上であれば（Ｓ１７をＹｅｓ側に分岐して）、Ｓ１４に進み、Ｓ１３で設定された余裕値（α）が下限値（１．０２）以上でなければ（Ｓ１７をＮｏ側に分岐して）、余裕値（α）を下限値（１．０２）に設定（Ｓ１８）してから、Ｓ１４に進む。
【００８６】
Ｓ１４において、改質器１に水および原料を供給し、次のＳ１５において、水素生成装置１００の運転停止要求が発生するまでは、Ｓ１５をＮｏ側へ分岐してＳ１２に戻るループを繰り返し、水素生成装置１００の運転停止要求が発生する（Ｓ１５をＹｅｓ側に分岐する）と、水素生成装置１００の運転を停止する（Ｓ１６）。
【００８７】
つまり、制御器２００は、原料供給器２の原料の供給量（Ｆｉ）に応じて水の供給量（Ｆｗ）を制御する。また、水供給動作する水供給器３の台数（Ｎ）を判定し、水供給動作する水供給器３の台数が増加すればＳ／Ｃの余裕値（α）の値を小さくし、水供給動作する水供給器３の台数が減少すればＳ／Ｃの余裕値（α）の値を大きくする。
【００８８】
ただし、Ｓ／Ｃの余裕値（α）に下限値（本実施の形態では１．０２）を設定し、（数３）で得られるＳ／Ｃの余裕値（α）が、Ｓ／Ｃの余裕値（α）の下限値（本実施の形態では１．０２）を下回った場合は、Ｓ／Ｃの余裕値（α）を、Ｓ／Ｃの余裕値（α）の下限値（本実施の形態では１．０２）にする。
【００８９】
以上のように、本実施の形態の水素生成装置１００では、水供給動作する水供給器３の台数を判定し、水供給動作する水供給器３の台数によって、Ｓ／Ｃの余裕値（α）を設定（水供給動作する水供給器３の台数が増加すればＳ／Ｃの余裕値（α）の値を小さくし、水供給動作する水供給器３の台数が減少すればＳ／Ｃの余裕値（α）の値を大きく）し、さらに、（数３）で得られるＳ／Ｃの余裕値（α）が、Ｓ／Ｃの余裕値（α）の下限値（本実施の形態では１．０２）を下回った場合は、Ｓ／Ｃの余裕値（α）を、Ｓ／Ｃの余裕値（α）の下限値（本実施の形態では１．０２）にしている。
【００９０】
これにより、水素生成装置１００から供給される水素含有ガス中の水素の供給量を所定量以上にした上で、余分に供給された水を蒸発させるのに消費される熱エネルギーを低減することができるため、水素生成装置１００の運転効率を高く保つことができる。
【００９１】
また、水供給器３の動作台数が多くなり、水の供給量を低減する場合でも、改質器１に供給されるＳ／Ｃを下限値以上にする（（数３）で得られるＳ／Ｃの余裕値（α）が、Ｓ／Ｃの余裕値（α）の下限値（本実施の形態では１．０２）を下回った場合は、Ｓ／Ｃの余裕値（α）を、Ｓ／Ｃの余裕値（α）の下限値（本実施の形態では１．０２）にする）ように水の供給量を制御するため、水素生成装置１００が下限値以上の水素含有ガス供給量を供給できる水素生成装置１００を提供することが可能となった。
【００９２】
なお、本実施の形態においては、改質器１、原料供給器２と水供給器３をそれぞれ２０台有する構成をとったが、２０台に限るものではない。また、改質器１と原料供給器２は水供給器と同台数でなくてもよく、例えば、１台でもよい。
【００９３】
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、機能の両者もしくは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】
【００９４】
以上のように、本発明にかかる水素生成装置は、水素生成装置への余分な水の供給を抑制して水素生成装置の運転効率を高めることができるため、改質器を複数並列に接続した水素生成装置と、それを用いた燃料電池システムに好適である。
【符号の説明】
【００９５】
１  改質器
２  原料供給器
３  水供給器
１００  水素生成装置
２００  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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