(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器の内部の触媒収容空間に脱硫処理触媒が収容されて、供給される原燃料ガスに対して脱硫処理を施す容器状の脱硫部と、前記脱硫部の一部を外部から加熱することで前記脱硫処理触媒を加熱する脱硫部加熱手段と、改質処理触媒が収容されて、前記脱硫部から供給される脱硫処理後の原燃料ガスを改質処理して水素ガスを主成分とする改質ガスを生成する改質部と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、前記脱硫部への原燃料ガスの供給を開始して前記改質部にて改質処理を開始する前に、前記脱硫処理触媒を起動時脱硫部温度に昇温させる起動時昇温処理において、前記脱硫処理触媒を脱硫部通常昇温速度で昇温させるべく、前記脱硫部加熱手段を制御する通常昇温制御を実行するように構成された水素含有ガス生成装置であって、
前記運転制御手段が、要低速昇温条件が満たされると、前記起動時昇温処理において、前記脱硫処理触媒を前記脱硫部通常昇温速度よりも低い脱硫部低昇温速度で昇温させるべく前記脱硫部加熱手段を制御する低速昇温制御を実行するように構成されている水素含有ガス生成装置。
【請求項２】
容器の内部の触媒収容空間に変成処理触媒が収容されて、前記改質部から供給される改質ガスに対して、一酸化炭素を二酸化炭素に変成する変成処理を施す容器状の変成部と、前記変成部の一部を外部から加熱することで前記変成処理触媒を加熱する変成部加熱手段と、容器の内部の触媒収容空間に選択除去処理触媒が収容されて、前記変成部から供給される変成処理後の改質ガスに対して、一酸化炭素を選択除去する選択除去処理を施す容器状の選択除去部と、前記選択除去部の一部を外部から加熱することで前記選択除去処理触媒を加熱する選択除去部加熱手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、
前記起動時昇温処理において、前記変成処理触媒を起動時変成部温度に昇温させ、且つ、前記選択除去処理触媒を起動時選択除去部温度に昇温させるように構成され、並びに、
前記通常昇温制御では、前記変成処理触媒を変成部通常昇温速度で昇温させるべく、前記変成部加熱手段を制御し、且つ、前記選択除去処理触媒を選択除去部通常昇温速度で昇温させるべく、前記選択除去部加熱手段を制御し、
前記低速昇温制御では、前記変成処理触媒を前記変成部通常昇温速度よりも低い変成部低昇温速度で昇温させるべく、前記変成部加熱手段を制御し、且つ、前記選択除去処理触媒を前記選択除去部通常昇温速度よりも低い選択除去部低昇温速度で昇温させるべく、前記選択除去部加熱手段を制御するように構成されている請求項１に記載の水素含有ガス生成装置。
【請求項３】
前記脱硫部、前記変成部及び前記選択除去部夫々の前記触媒収容空間が、扁平状の各別の容器内に形成され、
前記脱硫部、前記変成部及び前記選択除去部夫々の前記触媒収容空間を夫々形成する複数の前記容器が、容器厚さ方向に積層状態に並べられている請求項２に記載の水素含有ガス生成装置。
【請求項４】
外気温度を検出する外気温度検出手段が設けられ、
前記要低速昇温条件が、前記外気温度検出手段にて検出される外気温度が、所定の上限設定温度以下になる条件に設定されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の水素含有ガス生成装置。
【請求項５】
前記外気温度検出手段にて検出される外気温度が低いほど、前記脱硫部低昇温速度が低く設定される請求項４に記載の水素含有ガス生成装置。
【請求項６】
前記要低速昇温条件が、前記起動時昇温処理を実行する時期が、外気温度が所定の上限設定温度以下になると予測されるとして予め設定された要低速昇温期間である条件に設定されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の水素含有ガス生成装置。
【請求項７】
前記要低速昇温条件が、所定の設定流量で前記脱硫部に供給されるときの原燃料ガスの圧力が、所定の設定圧力以上になる条件に設定されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の水素含有ガス生成装置。
【請求項８】
次に改質処理を開始する改質処理開始時点を予め設定する開始時点設定手段が設けられ、
前記要低速昇温条件が、前記低速昇温制御による起動時昇温処理を実行すると仮定した場合に、前記開始時点設定手段にて設定された改質処理開始時点までに、前記脱硫処理触媒を前記起動時脱硫部温度に昇温させることが可能となる条件に設定されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の水素含有ガス生成装置。
【請求項９】
前記運転制御手段が、前記起動時昇温処理を開始するときの前記脱硫処理触媒の温度が所定の低速昇温回避設定温度以上のときは、通常昇温制御を実行するように構成されている請求項１〜８のいずれか１項に記載の水素含有ガス生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器の内部の触媒収容空間に脱硫処理触媒が収容されて、供給される原燃料ガスに対して脱硫処理を施す容器状の脱硫部と、脱硫部の一部を外部から加熱することで脱硫処理触媒を加熱する脱硫部加熱手段と、改質処理触媒が収容されて、脱硫部から供給される脱硫処理後の原燃料ガスを改質処理して水素ガスを主成分とする改質ガスを生成する改質部と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、運転制御手段が、脱硫部への原燃料ガスの供給を開始して改質部にて改質処理を開始する前に、脱硫処理触媒を起動時脱硫部温度に昇温させる起動時昇温処理において、脱硫処理触媒を脱硫部通常昇温速度で昇温させるべく、脱硫部加熱手段を制御する通常昇温制御を実行するように構成された水素含有ガス生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる水素含有ガス生成装置は、炭化水素系の原燃料ガスを脱硫部で脱硫すると共に、その脱硫原燃料ガスを改質部で改質処理して、水素を主成分とする水素含有ガスを生成するものであり、生成された水素含有ガスは、例えば、燃料電池で消費される。
脱硫部は、容器の内部の触媒収容空間に粒状の脱硫処理触媒が収容されて、容器状に構成される。
又、起動時に、容器状の脱硫部の一部を外部から加熱することで、脱硫処理触媒を起動時脱硫部温度に加熱する脱硫部加熱手段が設けられている。
そして、脱硫部で所望通りに脱硫処理が可能になるのを速めて、所定の成分で水素含有ガスの生成が可能になるのに要する起動時間を短縮すべく、起動時に、脱硫処理触媒を起動時脱硫部温度に昇温させる起動時昇温処理においては、脱硫処理触媒を比較的高い脱硫部通常昇温速度で昇温させるべく、脱硫部加熱手段を制御する通常昇温制御が実行される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
又、特許文献１にも開示されているように、一酸化炭素ガス濃度がより一層低い水素含有ガスを生成するために、改質部で脱硫原燃料ガスが改質処理されて生成された改質ガスに対して、一酸化炭素を二酸化炭素に変成する変成処理を施す変成部、及び、変成部で変成処理された改質ガスに対して、一酸化炭素を選択除去する選択除去処理を施す選択除去部が設けられる場合もある。
変成部も、容器の内部の触媒収容空間に粒状の変成処理触媒が収容されて、容器状に構成され、選択除去部も、容器の内部の触媒収容空間に粒状の選択除去処理触媒が収容されて、容器状に構成される。
変成部及び選択除去部が設けられる場合は、起動時に、容器状の変成部の一部を外部から加熱することで、変成処理触媒を起動時変成部温度に加熱する変成部加熱手段、及び、容器状の選択除去部の一部を外部から加熱することで、選択除去処理触媒を起動時選択除去部温度に加熱する選択除去部加熱手段も設けられる。
【０００４】
そして、変成部で所望通りに変成処理が可能になるのを速めると共に、選択除去部で所望通りに選択除去処理が可能になるのを速めて、起動時間を短縮すべく、起動時昇温処理における通常昇温制御では、変成処理触媒を比較的高い変成部通常昇温速度で起動時変成部温度に昇温させるべく、変成部加熱手段を制御し、並びに、選択除去処理触媒を比較的高い選択除去部通常昇温速度で起動時選択除去部温度に昇温させるべく、選択除去部加熱手段を制御するように構成されている。
【０００５】
図８（ａ）に示すように、例えば、脱硫部１の触媒収容空間Ｒが、扁平状の容器Ｂ内に形成され、その扁平状の触媒収容空間Ｒに脱硫処理触媒１ｃが収容される。
この容器Ｂは、例えば、厚さ方向視で矩形状の一対の皿形状容器形成部材５１の間に、厚さ方向視で矩形状の平板状の区画部材５２を位置させた状態で、周辺部が溶接接続されて、内部に二つの偏平な内部空間Ｓが区画形成される。そして、例えば、二つの内部空間Ｓの一方を触媒収容空間Ｒとして、その触媒収容空間Ｒに脱硫処理触媒１ｃが収容されることにより、容器Ｂを用いて、容器状の脱硫部１が構成される。
図示を省略するが、変成部、選択除去部も、夫々、脱硫部を構成するのと同様の扁平状の容器Ｂを用いて、容器状に構成される。
【０００６】
図８（ａ）に示すように、脱硫部加熱手段２１は、例えば、厚さ方向視が矩形状で、プレート状の電気ヒータにて構成され、このようなプレート状の脱硫部加熱手段２１が、触媒収容空間Ｒを形成する皿形状容器形成部材５１の外面に当て付けて設けられて、容器状の脱硫部１の一部を外部から加熱することで脱硫処理触媒１ｃを加熱するように構成されている。
図示を省略するが、変成部加熱手段、選択除去部加熱手段も、夫々、脱硫部加熱手段２１と同様のプレート状に構成されて、脱硫部加熱手段２１と同様に、扁平状の容器Ｂに対して設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３５６３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、起動時昇温処理が実行される間は、脱硫部加熱手段により、脱硫部を構成する容器の一部が、比較的高い昇温速度で局所的に外部から加熱されることになる。そして、その容器における局所的に加熱される部分は、他の部分に比べて、面方向に速く且つ大きく伸びて、局所的に大きく熱膨張することになるが、その局所的に加熱される部分は、脱硫部加熱手段によって、触媒収容空間の外方側への反りが規制されるので、触媒収容空間Ｒの内方側へ反ることになる。
例えば、図８（ａ）に示すように、脱硫部１が扁平状の容器Ｂを用いて構成される場合、起動時昇温処理が実行されると、図８（ｂ）に示すように、皿形状容器形成部材５１において脱硫部加熱手段２１により加熱される部分が、触媒収容空間の内方側へ反ることになる。尚、図８（ｂ）は、皿形状容器形成部材５１の反りの状態を分かり易く示すために、反りの状態を誇張して示している。
【０００９】
そして、脱硫部を構成する容器の一部が局所的に触媒収容空間の内方側へ反ると、触媒収容空間に収容されている脱硫処理触媒に対して圧縮応力が加わるので、起動時昇温処理によって、脱硫処理触媒の圧壊が促進されて、脱硫処理触媒の細粒化が進行する虞がある。脱硫処理触媒の細粒化が進行すると、触媒収容空間を通流する原燃料ガスに偏流が生じ易くなるので、触媒収容空間において原燃料ガスに対して脱硫処理が施される領域が狭められて、原燃料ガスに脱硫処理を施す処理能力が低下し、延いては、水素含有ガス生成能力が低下することになる。
【００１０】
同様に、変成部や選択除去部においても、起動時昇温処理の間に、変成処理触媒や選択除去処理触媒の圧壊による細粒化が進行する虞があるので、変成処理能力や選択除去処理能力が低下する虞があり、延いては、水素含有ガス生成能力がより一層低下することになる。
【００１１】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、運転時間の経過に伴う水素含有ガスの生成能力低下を抑制し得る水素含有ガス生成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明に係る水素含有ガス生成装置は、容器の内部の触媒収容空間に脱硫処理触媒が収容されて、供給される原燃料ガスに対して脱硫処理を施す容器状の脱硫部と、前記脱硫部の一部を外部から加熱することで前記脱硫処理触媒を加熱する脱硫部加熱手段と、改質処理触媒が収容されて、前記脱硫部から供給される脱硫処理後の原燃料ガスを改質処理して水素ガスを主成分とする改質ガスを生成する改質部と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、前記脱硫部への原燃料ガスの供給を開始して前記改質部にて改質処理を開始する前に、前記脱硫処理触媒を起動時脱硫部温度に昇温させる起動時昇温処理において、前記脱硫処理触媒を脱硫部通常昇温速度で昇温させるべく、前記脱硫部加熱手段を制御する通常昇温制御を実行するように構成された水素含有ガス生成装置であって、その特徴構成は、
前記運転制御手段が、要低速昇温条件が満たされると、前記起動時昇温処理において、前記脱硫処理触媒を前記脱硫部通常昇温速度よりも低い脱硫部低昇温速度で昇温させるべく前記脱硫部加熱手段を制御する低速昇温制御を実行するように構成されている点にある。
【００１３】
上記特徴構成によれば、要低速昇温条件が満たされると、低速昇温制御による起動時昇温処理が実行されるので、脱硫処理触媒の温度が、脱硫部通常昇温速度よりも低い脱硫部低昇温速度にて起動時脱硫部温度に昇温する。
つまり、低速昇温制御による起動時昇温処理が実行されると、通常昇温制御による起動時昇温処理が実行される場合に比べて、脱硫処理触媒の昇温速度が遅くなる状態で、脱硫部を構成する容器の一部が局所的に外部から加熱されるので、その局所的に加熱される部分の昇温速度が遅くなる。
すると、起動時昇温処理が実行されて、脱硫部加熱手段によって、脱硫部を構成する容器の一部が外部から局所的に加熱される際に、その局所的に加熱される部分の昇温速度が遅くなる分、その局所的に加熱される部分から他の部分へ熱伝導が行きわたり易くなるので、脱硫部を構成する容器が局所的に触媒収容空間の内方側へ反るのを抑制することができる。
従って、起動時における脱硫処理触媒の圧壊を抑制することにより、脱硫部における脱硫処理能力の低下を抑制することができるので、運転時間の経過に伴う水素含有ガスの生成能力低下を抑制し得る水素含有ガス生成装置を提供することができる。
【００１４】
本発明に係る水素含有ガス生成装置の更なる特徴構成は、容器の内部の触媒収容空間に変成処理触媒が収容されて、前記改質部から供給される改質ガスに対して、一酸化炭素を二酸化炭素に変成する変成処理を施す容器状の変成部と、前記変成部の一部を外部から加熱することで前記変成処理触媒を加熱する変成部加熱手段と、容器の内部の触媒収容空間に選択除去処理触媒が収容されて、前記変成部から供給される変成処理後の改質ガスに対して、一酸化炭素を選択除去する選択除去処理を施す容器状の選択除去部と、前記選択除去部の一部を外部から加熱することで前記選択除去処理触媒を加熱する選択除去部加熱手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、
前記起動時昇温処理において、前記変成処理触媒を起動時変成部温度に昇温させ、且つ、前記選択除去処理触媒を起動時選択除去部温度に昇温させるように構成され、並びに、
前記通常昇温制御では、前記変成処理触媒を変成部通常昇温速度で昇温させるべく、前記変成部加熱手段を制御し、且つ、前記選択除去処理触媒を選択除去部通常昇温速度で昇温させるべく、前記選択除去部加熱手段を制御し、
前記低速昇温制御では、前記変成処理触媒を前記変成部通常昇温速度よりも低い変成部低昇温速度で昇温させるべく、前記変成部加熱手段を制御し、且つ、前記選択除去処理触媒を前記選択除去部通常昇温速度よりも低い選択除去部低昇温速度で昇温させるべく、前記選択除去部加熱手段を制御するように構成されている点にある。
【００１５】
上記特徴構成によれば、改質部にて原燃料ガスが改質処理されて生成された改質ガスが、変成部、選択除去部を順に通流して、変成部では、改質ガスに対して、一酸化炭素を二酸化炭素に変成する変成処理が施され、選択除去部では、変成処理後の改質ガスに対して、一酸化炭素を選択除去する選択除去処理が施されるので、一酸化炭素濃度がより一層低い水素含有ガスが生成される。
【００１６】
要低速昇温条件が満たされて、低速昇温制御による起動時昇温処理が実行されると、変成処理触媒の温度が、変成部通常昇温速度よりも低い変成部低昇温速度にて起動時変成部温度に昇温し、並びに、選択除去処理触媒の温度が、選択除去部通常昇温速度よりも低い選択除去部低昇温速度にて起動時変成部温度に昇温する。
つまり、低速昇温制御による起動時昇温処理が実行されると、通常昇温制御による起動時昇温処理が実行される場合に比べて、変成部を構成する容器及び選択除去部を構成する容器夫々における局所的に加熱される部分の昇温速度が遅くなる。
すると、起動時昇温処理が実行されて、変成部を構成する容器、選択除去部を構成する容器夫々の一部が外部から局所的に加熱される際に、夫々の局所的に加熱される部分の昇温速度が遅くなる分、夫々の局所的に加熱される部分から他の部分へ熱伝導が行きわたり易くなるので、変成部を構成する容器、選択除去部を構成する容器夫々が局所的に触媒収容空間の内方側へ反るのを抑制することができる。
従って、改質部で生成された改質ガスに対して変成処理及び選択除去処理が施されて、一酸化炭素ガスが低減されるので、一酸化炭素濃度がより一層低い水素含有ガスが生成される。そして、そのように一酸化炭素濃度がより一層低い水素含有ガスの生成が可能な水素含有ガス生成装置において、脱硫部における脱硫処理能力の低下の抑制に加えて、起動時における変成処理触媒及び選択除去処理触媒の圧壊を抑制して、変成部における変成処理能力及び選択除去部における選択除去処理能力の低下を抑制することができるので、運転時間の経過に伴う水素含有ガスの生成能力低下を抑制することができる。
【００１７】
本発明に係る水素含有ガス生成装置の更なる特徴構成は、前記脱硫部、前記変成部及び前記選択除去部夫々の前記触媒収容空間が、扁平状の各別の容器内に形成され、
前記脱硫部、前記変成部及び前記選択除去部夫々の前記触媒収容空間を夫々形成する複数の前記容器が、容器厚さ方向に積層状態に並べられている点にある。
【００１８】
上記特徴構成によれば、脱硫部、変成部及び選択除去部夫々を構成する複数の扁平状の容器が、容器厚さ方向に積層状態に並べられているので、水素含有ガス生成装置をコンパクトに構成することができる。
一方、脱硫部、変成部、選択除去部夫々を構成する容器が積層状態に並べられることで、夫々の容器における容器厚さ方向に直交する面を形成する部分は、容器厚さ方向における触媒収容空間の外方側への反りがきつく規制されるので、触媒収容空間の内方側へ反り易い。
そこで、起動時に要低速昇温条件が満たされると、低速昇温制御による起動時昇温処理が実行されることにより、脱硫部、変成部、選択除去部夫々を構成する容器について、夫々の容器における容器厚さ方向に直交する面を形成する部分が触媒収容空間の内方側へ反るのを効果的に抑制することができる。
従って、水素含有ガス生成装置をコンパクトに構成しながらも、運転時間の経過に伴う水素含有ガスの生成能力低下を効果的に抑制することができる。
【００１９】
本発明に係る水素含有ガス生成装置の更なる特徴構成は、外気温度を検出する外気温度検出手段が設けられ、
前記要低速昇温条件が、前記外気温度検出手段にて検出される外気温度が、所定の上限設定温度以下になる条件に設定されている点にある。
【００２０】
上記特徴構成によれば、外気温度検出手段にて検出される外気温度が上限設定温度以下になると、要低速昇温条件が満たされて、低速昇温制御による起動時昇温処理が実行される。
つまり、外気温度が低いほど、脱硫部を構成する容器における起動時昇温処理の開始時の温度と起動時脱硫部温度との差が大きくなるので、通常昇温制御による起動時昇温処理が実行されると、脱硫部を構成する容器の触媒収容空間内方側への局所的な反りが大きくなる。又、変成部及び選択除去部が設けられる場合は、外気温度が低いほど、変成部を構成する容器における起動時昇温処理の開始時の温度と起動時変成部温度との差が大きくなり、選択除去部を構成する容器における起動時昇温処理の開始時の温度と起動時選択除去部温度との差が大きくなるので、通常昇温制御による起動時昇温処理が実行されると、変成部を構成する容器、選択除去部を構成する容器夫々の触媒収容空間内方側への局所的な反りが大きくなる。
【００２１】
そこで、上限設定温度を適宜設定することにより、外気温度がそれほど高くなくて、通常昇温制御による起動時昇温処理が実行されると、脱硫部を構成する容器の触媒収容空間内方側への局所的な反りが比較的大きくなる場合に、低速昇温制御による起動時昇温処理が実行されるようにして、脱硫部を構成する容器の触媒収容空間内方側への局所的な反りを抑制することができる。
又、変成部及び選択除去部が設けられる場合も、同様に低速昇温制御による起動時昇温処理が実行されるようにすることにより、変成部を構成する容器、選択除去部を構成する容器夫々の触媒収容空間内方側への局所的な反りを抑制することができる。
従って、不必要に低速昇温制御による起動時昇温処理が実行されて、起動時間が長くなるのを回避しながら、運転時間の経過に伴う水素含有ガスの生成能力低下を抑制することができる。
【００２２】
本発明に係る水素含有ガス生成装置の更なる特徴構成は、前記外気温度検出手段にて検出される外気温度が低いほど、前記脱硫部低昇温速度が低く設定される点にある。
【００２３】
上記特徴構成によれば、要低速昇温条件が満たされて低速昇温制御による起動時昇温処理が実行されるにしても、外気温度が低いほど、脱硫処理触媒の昇温速度が遅くなる。
つまり、外気温度が低いほど、脱硫部を構成する容器における起動時昇温処理の開始時の温度と起動時脱硫部温度との差が大きくなるので、脱硫処理触媒の昇温速度が同じであるとすると、外気温度が低いほど、起動時昇温処理の際に、脱硫部を構成する容器が局所的に触媒収容空間内方側へ反る反りの程度が大きくなる。
一方、脱硫部低昇温速度を低くするほど、脱硫処理触媒の昇温速度が遅くなるので、脱硫部を構成する容器の触媒収容空間内方側への局所的な反りを抑制することができるが、起動時間が長くなる。
【００２４】
そこで、低速昇温制御による起動時昇温処理が実行される際に、外気温度が低いほど、脱硫部低昇温速度が低く設定されるようにして、脱硫処理触媒の昇温速度を遅くすることにより、換言すると、外気温度が高いほど、脱硫部低昇温速度が高く設定されるようにして、脱硫処理触媒の昇温速度を速くすることにより、脱硫処理触媒が起動時脱硫部温度にまで加熱されるのに要する時間が長くなるのを抑制しながら、脱硫部を構成する容器の触媒収容空間内方側への局所的な反りを効果的に抑制することができる。
従って、起動時間が長くなるのを極力抑制しながら、運転時間の経過に伴う水素含有ガスの生成能力低下を抑制することができる。
【００２５】
本発明に係る水素含有ガス生成装置の更なる特徴構成は、前記要低速昇温条件が、前記起動時昇温処理を実行する時期が、外気温度が所定の上限設定温度以下になると予測されるとして予め設定された要低速昇温期間である条件に設定されている点にある。
【００２６】
上記特徴構成によれば、起動時昇温処理を実行する時期が要低速昇温期間内であると、要低速昇温条件が満たされて、低速昇温制御による起動時昇温処理が実行される。
つまり、外気温度が低いほど、脱硫部を構成する容器における起動時昇温処理の開始時の温度と起動時脱硫部温度との差が大きくなるので、通常昇温制御による起動時昇温処理が実行されると、脱硫部を構成する容器の触媒収容空間内方側への局所的な反りが大きくなる。又、変成部及び選択除去部が設けられる場合は、外気温度が低いほど、変成部を構成する容器における起動時昇温処理の開始時の温度と起動時変成部温度との差が大きくなり、選択除去部を構成する容器における起動時昇温処理の開始時の温度と起動時選択除去部温度との差が大きくなるので、通常昇温制御による起動時昇温処理が実行されると、変成部を構成する容器、選択除去部を構成する容器夫々の触媒収容空間内方側への局所的な反りが大きくなる。
【００２７】
そこで、外気温度がそれほど高くなくて、通常昇温制御による起動時昇温処理が実行されると、脱硫部を構成する容器の触媒収容空間内方側への局所的な反りが比較的大きくなると予測される期間を、要低速昇温期間として設定する。
そして、要低速昇温期間に起動時昇温処理が実行される場合は、低速昇温制御による起動時昇温処理が実行されるようにすることにより、脱硫部を構成する容器の触媒収容空間内方側への局所的な反りを抑制することができる。
又、変成部及び選択除去部が設けられる場合も、同様に低速昇温制御による起動時昇温処理が実行されるようにすることにより、変成部を構成する容器、選択除去部を構成する容器夫々の触媒収容空間内方側への局所的な反りを抑制することができる。
従って、不必要に低速昇温制御による起動時昇温処理が実行されて、起動時間が遅くなるのを回避しながら、運転時間の経過に伴う水素含有ガスの生成能力低下を抑制することができる。
【００２８】
本発明に係る水素含有ガス生成装置の更なる特徴構成は、前記要低速昇温条件が、所定の設定流量で前記脱硫部に供給されるときの原燃料ガスの圧力が、所定の設定圧力以上になる条件に設定されている点にある。
【００２９】
上記特徴構成によれば、設定流量で脱硫部に供給されるときの原燃料ガスの圧力が、設定圧力以上になると、要低速昇温条件が満たされて、低速昇温制御による起動時昇温処理が実行される。
【００３０】
つまり、脱硫処理触媒の圧壊が進行して脱硫処理触媒の細粒化が進行するほど、脱硫処理触媒が収容された触媒収容空間を原燃料ガスが通流する際の圧力損失が大きくなる。
そこで、設定圧力を適宜設定することにより、脱硫処理触媒の圧壊が更に進行すると脱硫処理能力が低下する可能性がある程度にまで、脱硫処理触媒の圧壊が進行すると、低速昇温制御による起動時昇温処理が実行されるようにすることができる。すると、脱硫部を構成する容器の触媒収容空間内方側への局所的な反りを抑制することができるので、脱硫処理触媒の更なる圧壊を抑制することができる。
従って、不必要に低速昇温制御による起動時昇温処理が実行されて、起動時間が長くなるのを回避しながら、運転時間の経過に伴う水素含有ガスの生成能力低下を抑制することができる。
【００３１】
本発明に係る水素含有ガス生成装置の更なる特徴構成は、次に改質処理を開始する改質処理開始時点を予め設定する開始時点設定手段が設けられ、
前記要低速昇温条件が、前記低速昇温制御による起動時昇温処理を実行すると仮定した場合に、前記開始時点設定手段にて設定された改質処理開始時点までに、前記脱硫処理触媒を前記起動時脱硫部温度に昇温させることが可能となる条件に設定されている点にある。
【００３２】
上記特徴構成によれば、低速昇温制御による起動時昇温処理によって、開始時点設定手段にて設定された改質処理開始時点までに脱硫処理触媒を起動時脱硫部温度に昇温させることが可能な場合は、要低速昇温条件が満たされるとして、低速昇温制御による起動時昇温処理が実行される。
【００３３】
つまり、低速昇温制御による起動時昇温処理によって、脱硫処理触媒を起動時脱硫部温度に昇温させるのに要する時間を、低速昇温制御での起動時昇温処理所要時間とする。又、脱硫部への原燃料ガスの供給が停止されて改質部での改質処理が停止される運転停止時点から、開始時点設定手段にて設定された改質処理開始時点までの期間を、運転停止期間とする。
運転停止期間の長さ等の条件の違いにより、低速昇温制御での起動時昇温処理所要時間が運転停止期間よりも長くなる場合がある。そして、低速昇温制御での起動時昇温処理所要時間が運転停止期間よりも長い場合に、低速昇温制御による起動時昇温処理が実行されると、脱硫処理触媒が起動時脱硫部温度に昇温するのが、開始時点設定手段にて設定された改質処理開始時点よりも遅くなって、運転開始が遅れることになる。
【００３４】
そこで、低速昇温制御での起動時昇温処理所要時間が運転停止期間と同じ長さか短い場合に、低速昇温制御による起動時昇温処理が実行されるようにすることにより、運転開始が開始時点設定手段にて設定された改質処理開始時点よりも遅くなるのを回避することができる。
従って、運転開始が開始時点設定手段にて設定された改質処理開始時点よりも遅くなるのを回避しながら、運転時間の経過に伴う水素含有ガスの生成能力低下を抑制することができる。
【００３５】
本発明に係る水素含有ガス生成装置の更なる特徴構成は、前記運転制御手段が、前記起動時昇温処理を開始するときの前記脱硫処理触媒の温度が所定の低速昇温回避設定温度以上のときは、通常昇温制御を実行するように構成されている点にある。
【００３６】
上記特徴構成によれば、起動時昇温処理を開始するときの脱硫処理触媒の温度が低速昇温回避設定温度以上のときは、通常昇温制御による起動時昇温処理が実行される。
つまり、起動時昇温処理を開始するときの脱硫処理触媒の温度が比較的高くて、脱硫部を構成する容器における起動時昇温処理の開始時の温度と起動時脱硫部温度との差が比較的小さいときは、通常昇温制御による起動時昇温処理が実行されても、脱硫部を構成する容器の触媒収容空間内方側への局所的な反りが比較的小さいので、脱硫処理触媒の圧壊を十分に抑制することができる。
そこで、低速昇温回避設定温度を適宜設定することにより、通常昇温制御による起動時昇温処理が実行されると、脱硫部を構成する容器の触媒収容空間内方側への局所的な反りが比較的比較的大きくなって、脱硫処理触媒の圧壊が進行する可能性があるときだけ、低速昇温制御による起動時昇温処理が実行されるようにすることができる。
従って、不必要に低速昇温制御による起動時昇温処理が実行されて、起動時間が長くなるのを回避しながら、運転時間の経過に伴う水素含有ガスの生成能力低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１実施形態に係る水素含有ガス生成装置の全体構成を示すブロック図
【図２】容器状の脱硫部を示す斜視図
【図３】容器状の脱硫部における厚さ方向に沿う方向での縦断面図
【図４】実施形態に係る水素含有ガス生成装置の制御動作のフローチャートを示す図
【図５】第２実施形態に係る水素含有ガス生成装置の全体構成を示すブロック図
【図６】第３実施形態に係る水素含有ガス生成装置の全体構成を示すブロック図
【図７】第４実施形態に係る水素含有ガス生成装置の全体構成を示すブロック図
【図８】脱硫処理触媒が圧壊する状態を説明する容器状の脱硫部の縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。
〔第１実施形態〕
先ず、第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、水素含有ガス生成装置Ｐは、容器Ｂ（Ｂ３）の内部の触媒収容空間Ｒに粒状の脱硫処理触媒１ｃが収容されて、供給される炭化水素系の原燃料ガスに対して脱硫処理を施す脱硫部１と、脱硫部１の一部を外部から加熱することで脱硫処理触媒１ｃを加熱する脱硫部ヒータ２１（脱硫部加熱手段の一例）と、触媒収容空間Ｒに粒状の改質処理触媒２ｃが収容されて、脱硫部１から供給される脱硫処理後の原燃料ガス（以下、脱硫原燃料ガスと記載する場合がある）を改質処理して水素ガスを主成分とする改質ガスを生成する改質部２と、運転を制御する運転制御部（運転制御手段の一例）Ｃ等を備えて構成されている。
【００３９】
又、水素含有ガス生成装置Ｐには、改質用水ポンプ３０により改質用水供給路３１を通して供給される改質用水を加熱して水蒸気を生成する水蒸気生成部Ｊ、及び、改質部２の改質処理触媒２ｃを加熱する改質用バーナ３を備えた燃焼部４が設けられている。
【００４０】
更に、水素含有ガス生成装置Ｐには、容器Ｂ（Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６）の内部の触媒収容空間Ｒに粒状の変成処理触媒５ｃが収容されて、改質部２から供給される改質ガスに対して、一酸化炭素を二酸化炭素に変成する変成処理を施す変成部５と、変成部５の一部を外部から加熱することで変成処理触媒５ｃを加熱する変成部ヒータ２２（変成部加熱手段の一例）と、容器Ｂ（Ｂ７）の内部の触媒収容空間Ｒに粒状の選択酸化処理触媒（選択除去処理触媒の一例）６ｃが収容されて、変成部５から供給される変成処理後の改質ガスに対して、一酸化炭素を選択酸化する選択酸化処理（選択除去処理の一例）を施す選択酸化部（選択除去部の一例）６と、選択酸化部６の一部を外部から加熱することで選択酸化処理触媒６ｃを加熱する選択酸化部ヒータ２３（選択除去部加熱手段の一例）とが設けられている。そして、一酸化炭素ガス濃度の低い（例えば１０ｐｐｍ以下）水素リッチな水素含有ガスを生成するように構成されている。
【００４１】
水素含有ガス生成装置Ｐにて生成された水素含有ガスは燃料ガスとして、燃料ガス供給路３２を通して燃料電池Ｇに供給される。
この燃料電池Ｇは、周知であるので詳細な説明及び図示を省略して簡単に説明すると、例えば、固体高分子膜を電解質層とするセルを複数積層状態に設けた固体高分子型に構成され、各セルの燃料極に水素含有ガス生成装置Ｐから燃料ガス供給路３２を通して燃料ガスを供給し、各セルの酸素極に反応用空気ブロア３３により空気を供給して、水素と酸素との電気化学反応により発電を行うように構成されている。
【００４２】
図示を省略するが、燃料電池Ｇから発生する熱を回収すると共に、その回収熱を用いて貯湯槽の湯水を加熱して貯湯槽に貯湯する排熱回収部も設けられて、コージェネレーションシステムに構成されている。
【００４３】
脱硫部１には、原燃料ガスが原燃料ガスポンプ３４により原燃料ガス供給路３５を通して供給され、原燃料ガス供給路３５には、燃料電池Ｇの出力電力を調整すべく、脱硫部１に供給される原燃料ガスの流量を調整する原燃料ガス流量調整弁３６が設けられている。
【００４４】
次に、図１に基づいて、水素含有ガス生成装置Ｐの各部について、説明を加える。
脱硫部１は、脱硫処理触媒１ｃを所定の脱硫処理温度（例えば２００〜３００℃の範囲）に昇温させた状態で、原燃料ガス中の硫黄化合物を水素化すると共に、その水素化物を吸着して脱硫する。脱硫処理触媒１ｃは、触媒作用させる物質をセラミック製等の多孔質粒状体に担持させて構成される。ちなみに、脱硫部１における脱硫反応は発熱反応である。
【００４５】
改質部２の触媒収容空間Ｒには、水蒸気生成部Ｊで生成された水蒸気が混合された状態で、脱硫原燃料ガスが供給される。
そして、改質部２は、改質処理触媒２ｃを所定の改質処理温度（例えば６００〜７００℃の範囲）に昇温させた状態で炭化水素系の原燃料ガスを水素ガスと一酸化炭素ガスとを含む改質ガスに改質処理する。例えば、原燃料ガスがメタンガスを主成分とする天然ガスベースの都市ガス（例えば、１３Ａ）である場合は、下記の反応式にて、メタンガスを水蒸気と反応させて改質処理する。改質処理触媒２ｃは、ルテニウム、ニッケル、白金等の触媒作用させる物質をセラミック製等の多孔質粒状体に担持させて構成される。ちなみに、改質部２における改質反応は吸熱反応である。
【００４６】
ＣＨ4＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ2
【００４７】
変成部５は、変成処理触媒５ｃを所定の変成処理温度（例えば１８０〜２５０℃の範囲）に昇温させた状態で、下記の反応式にて改質ガス中の一酸化炭素ガスを水蒸気と反応させて、二酸化炭素ガスに変成させる。変成処理触媒５ｃは、白金、ルテニウム、ロジウム等の触媒作用させる物質をセラミック製等の多孔質粒状体に担持させて構成される。ちなみに、変成部５における変成反応は発熱反応である。
【００４８】
ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2
【００４９】
選択酸化部６は、選択酸化処理触媒６ｃを所定の選択酸化処理温度（例えば、８０〜１５０℃の範囲）に昇温させた状態で、変成処理後の改質ガス中に残っている一酸化炭素ガスを選択酸化させる。選択酸化処理触媒６ｃは、白金、ルテニウム、ロジウム等の触媒作用させる物質をセラミック製等の多孔質粒状体に担持させて構成される。ちなみに、選択酸化部６における酸化反応は発熱反応である。
【００５０】
水蒸気生成部Ｊは、燃焼部４から排出された改質用バーナ３の燃焼ガスを通流させる加熱用排ガス通流部７と、改質用水ポンプ３０により改質用水供給路３１を通して供給される改質用水を加熱用排ガス通流部７による加熱にて蒸発させる蒸発処理部８とを備えて構成されている。
【００５１】
更に、水素含有ガス生成装置Ｐには、改質部２から排出された高温の改質ガスにより脱硫部１にて脱硫された脱硫原燃料ガスを加熱する脱硫後原燃料用熱交換器Ｅａ、その脱硫後原燃料用熱交換器Ｅａにて熱交換後の改質ガスにより脱硫部１にて脱硫処理する原燃料ガスを加熱する脱硫前原燃料用熱交換器Ｅｂ、及び、加熱用排ガス通流部７から排出された燃焼ガスを通流させて、その燃焼ガスにより変成部５を冷却する冷却用排ガス通流部９が設けられている。
【００５２】
脱硫後原燃料用熱交換器Ｅａは、改質部２から排出された改質ガスを通流させる上流側改質ガス通流部１０と、改質部２に供給する脱硫原燃料ガスを通流させる脱硫後原燃料通流部１１とを熱交換自在に設けて構成され、脱硫前原燃料用熱交換器Ｅｂは、上流側改質ガス通流部１０から排出された改質ガスを通流させる下流側改質ガス通流部１２と、脱硫部１に供給する原燃料ガスを通流させる脱硫前原燃料通流部１３とを熱交換自在に設けて構成されている。
【００５３】
この実施形態では、改質部２、燃焼部４等を一体的に組み付けて、改質装置Ｍが構成されている。
図１に基づいて、改質装置Ｍについて説明を加える。
改質装置Ｍは、夫々円筒状の内筒１４と外筒１５とを同軸状に配設し、それらの両端を上板１６及び底板１７にて閉塞し、更に、内筒１４の内部に、円筒状の輻射筒１８を、一端を上板１６に固定し、他端を底板１７から離間させた状態で、内筒１４と同軸状に設けて構成されている。
内筒１４と外筒１５との間に環状の触媒収容空間Ｒが形成され、その触媒収容空間Ｒに改質処理触媒２ｃが充填されて、内筒１４、外筒１５、上板１６及び底板１７等により、改質部２が構成される。
又、改質用バーナ３が、内筒１４と同軸状に上板１６に支持された状態で、内筒１４内の空間を燃焼空間とするように設けられ、内筒１４、上板１６及び底板１７等により、燃焼部４が構成されている。
【００５４】
改質装置Ｍは、その上板１６が上方を向く姿勢で配置される。
改質用バーナ３には、燃焼用ガス燃料を供給する燃焼用ガス燃料供給路３８が接続され、燃焼用ガス燃料ポンプ３９が、都市ガス（１３Ａ等）を燃焼用ガス燃料として燃焼用ガス燃料供給路３８に供給するように設けられている。又、燃料電池Ｇの燃料極から水素が残存した状態で排出されるオフガスを燃焼用ガス燃料として導くオフガス路４０、及び、燃焼用空気ブロア４１からの燃焼用空気を導く燃焼用空気供給路４２が、混合器４３を介して燃焼用ガス燃料供給路３８に接続されている。
更に、燃焼用ガス燃料供給路３８には、都市ガスの流量を調整する燃焼用ガス燃料流量調整弁４４が設けられている。
【００５５】
上板１６には、水蒸気が混合された脱硫原燃料ガスを通流させるガス処理流路４５が、外筒１５と内筒１４との間の触媒収容空間Ｒに連通する状態で、並びに、改質用バーナ３の燃焼ガスを通流させる燃焼ガス流路４６が、内筒１４と輻射筒１８との間の環状空間に連通する状態で、夫々、接続されている。
又、上板１６には、改質部温度センサ２７が、触媒収容空間Ｒに収容されている改質処理触媒２ｃの温度を検出するように支持されている。
又、底板１７には、改質部２で改質処理された改質ガスを通流させるガス処理流路４５が、外筒１５と内筒１４との間の触媒収容空間Ｒに連通する状態で接続されている。
【００５６】
そして、燃焼用ガス燃料供給路３８からの燃焼用ガス燃料と燃焼用空気供給路４２からの燃焼用空気とを混合器４３で混合させて、その混合気を改質用バーナ３にて燃焼させることにより、燃焼ガスが輻射筒１８内を下方に流動した後、底板１７に衝突して、内筒１４と輻射筒１８との間の環状空間を上方に流動して、燃焼ガス流路４６に排出され、その燃焼ガスの保有熱及び輻射筒１８からの輻射熱が内筒１４を伝熱して、改質処理触媒２ｃが加熱される。
改質処理触媒２ｃを改質処理が可能な改質処理温度に加熱するに当たって、オフガスだけでは不足する不足分を都市ガスにて補うように、燃焼用ガス燃料流量調整弁４４により都市ガスの流量が調整される。
【００５７】
図１〜図３に示すように、水素含有ガス生成装置Ｐを構成する各部のうち、改質装置Ｍ以外の各部は、内部に扁平状の内部空間Ｓを形成する扁平状の容器Ｂを用いて構成されている。
そして、水素含有ガス生成装置Ｐは、改質装置Ｍ及び複数の容器Ｂを、改質装置Ｍを中間に位置させた状態で容器厚さ方向に積層状態に並べ、それら複数の容器Ｂを容器並び方向（容器厚さ方向に相当する）両側から押し付け手段（図示省略）にて押し付けることにより構成されている。このように構成された水素含有ガス生成装置Ｐが、容器並び方向を略水平方向に沿わせた姿勢で設置される。
【００５８】
各容器Ｂは、ステンレス等の伝熱性を有する耐熱金属製であり、図２及び図３に示すように、厚さ方向視で矩形状の一対の皿形状容器形成部材５１の間に、厚さ方向視で矩形状の平板状の区画部材５２を位置させた状態で、周辺部が溶接接続されて構成され、内部に二つの偏平な内部空間Ｓが区画形成されている。
容器Ｂの区画部材５２には、必要に応じて、両側の内部空間Ｓを連通する連通口５３が設けられている
【００５９】
この実施形態では、水素含有ガス生成装置Ｐは、７個の容器Ｂを用いて構成されている。尚、７個の容器Ｂの区別が明確になるように、便宜上、容器を示す符号Ｂの後に、図１において左からの並び順を示す符号１，２，３……………７を付す。
尚、図２及び図３は、左から３個目の容器Ｂ３を示すものであり、詳細は後述するが、この容器Ｂ３は、脱硫部１と脱硫前原燃料通流部１３を構成するものである。
【００６０】
図１に示すように、左端の容器Ｂ１における左側の内部空間Ｓを有する部分にて加熱用排ガス通流部７が構成され、右側の内部空間Ｓを有する部分にて蒸発処理部８が構成されている。つまり、この左端の容器Ｂ１により、水蒸気生成部Ｊが構成されている。
【００６１】
左から２個目の容器Ｂ２における左側の内部空間Ｓを有する部分により、上流側改質ガス通流部１０が構成され、右側の内部空間Ｓを有する部分により、脱硫後原燃料通流部１１が構成されている。つまり、この左から２個目の容器Ｂ２にて、脱硫後原燃料用熱交換器Ｅａが構成されている。
【００６２】
図２及び図３にも示すように、左から３個目の容器Ｂ３における左側の内部空間Ｓを触媒収容空間Ｒとし、その触媒収容空間Ｒに脱硫処理触媒１ｃを収容して、左側の内部空間Ｓを有する部分により脱硫部１が構成され、右側の内部空間Ｓを有する部分により、脱硫前原燃料通流部１３が構成されている。
脱硫部ヒータ２１は、厚さ方向視が矩形状で、プレート状の電気ヒータにて構成され、この脱硫部ヒータ２１が、左から３個目の容器Ｂ３における左側面、即ち、脱硫部１の側面を形成する皿形状容器形成部材５１に当て付けて設けられている。
図２及び図３に示すように、脱硫部１の側面を形成する皿形状容器形成部材５１には、脱硫部ヒータ２１を入れ込むための凹部５１ｄが設けられ、脱硫部ヒータ２１は、この凹部５１ｄに入れ込まれた状態で、皿形状容器形成部材５１に当て付けて設けられている。
【００６３】
この脱硫部１を構成する容器Ｂ３には、脱硫部温度センサ２４が、触媒収容空間Ｒに収容されている脱硫処理触媒１ｃの温度を検出するように支持されている。
【００６４】
左から４個目の容器Ｂ４における左側の内部空間Ｓを有する部分により、下流側改質ガス通流部１２が構成され、右側の内部空間Ｓを触媒収容空間Ｒとし、その触媒収容空間Ｒに変成処理触媒５ｃを収容して、右側の内部空間Ｓを有する部分により変成部５が構成されている。
左から５個目の容器Ｂ５における左側の内部空間Ｓを触媒収容空間Ｒとし、その触媒収容空間Ｒに変成処理触媒５ｃを収容して、左側の内部空間Ｓを有する部分により変成部５が構成され、右側の内部空間Ｓを有する部分により、冷却用排ガス通流部９が構成されている。
【００６５】
左から６個目の容器Ｂ６における左右の内部空間Ｓをいずれも触媒収容空間Ｒとし、各触媒収容空間Ｒに変成処理触媒５ｃを収容して、左から６個目の容器Ｂ６により変成部５が構成されている。
つまり、左から４個目の容器Ｂ４にて構成される変成部５、左から５個目の容器Ｂ５にて構成される変成部５、左から６個目の容器Ｂ６にて構成される変成部５を、夫々、１段目、２段目、３段目として、順に改質ガスを通流させるように構成されて、変成部５が３段に設けられている。
【００６６】
変成部５を構成する左から６個目の容器Ｂ６には、変成部温度センサ２５が、触媒収容空間Ｒに収容されている変成処理触媒５ｃの温度を検出するように支持されている。
【００６７】
変成部ヒータ２２も、厚さ方向視が矩形状で、プレート状の電気ヒータにて構成され、この変成部ヒータ２２が、左から４個目の容器Ｂ４と５個目の容器Ｂ５との間に、両側の変成部５の側面を形成する皿形状容器形成部材５１に当て付けて設けられ、更に、同様の変成部ヒータ２２が、左から６個目の容器Ｂ６における右側の側面、即ち、変成部５の側面を形成する皿形状容器形成部材５１に当て付けて設けられている。
図示を省略するが、変成部ヒータ２２を当て付ける皿形状容器形成部材５１にも、脱硫部ヒータ２１を当て付ける皿形状容器形成部材５１と同様の凹部５１ｄが設けられ、変成部ヒータ２２は、この凹部５１ｄに入れ込まれた状態で、皿形状容器形成部材５１に当て付けて設けられている。
【００６８】
左から７個目、即ち右端の容器Ｂ７における左側の内部空間Ｓを有する部分は、何にも用いずに伝熱調整用とされ、右側の内部空間Ｓを触媒収容空間Ｒとし、その触媒収容空間Ｒに選択酸化処理触媒６ｃを収容して、右側の内部空間Ｓを有する部分により選択酸化部６が構成されている。
【００６９】
選択酸化部６を構成する右端の容器Ｂ７には、選択酸化部温度センサ２６が、触媒収容空間Ｒに収容されている選択酸化処理触媒６ｃの温度を検出するように支持されている。
【００７０】
選択酸化部ヒータ２３も、厚さ方向視が矩形状で、プレート状の電気ヒータにて構成され、この選択酸化部ヒータ２３が、左から７個目の容器Ｂ７における右側面、即ち、選択酸化部６の側面を形成する皿形状容器形成部材５１に当て付けた状態で設けられている。
図示を省略するが、選択酸化部ヒータ２３を当て付ける皿形状容器形成部材５１にも、脱硫部ヒータ２１を当て付ける皿形状容器形成部材５１と同様の凹部５１ｄが設けられ、選択酸化部ヒータ２３は、この凹部５１ｄに入れ込まれた状態で、皿形状容器形成部材５１に当て付けて設けられている。
【００７１】
そして、図１に示すように、上述の７個の容器Ｂと改質装置Ｍが、左端の容器Ｂ１と左から２個目の容器Ｂ２との間に改質装置Ｍを位置させると共に、左端の容器Ｂ１と改質装置Ｍとの間、改質装置Ｍと左から２個目の容器Ｂ２との間、左から２個目の容器Ｂ２と左から３個目の容器Ｂ３との間の夫々に断熱材４７が配置された状態で、押し付け手段により容器並び方向両側から押し付けられて、密接状態に並べて設けられている。更に、選択酸化部６を構成する右端の容器Ｂ７の側方に、その容器Ｂ７に向けて通風するように冷却用ファン４８が設けられている。
【００７２】
上述のような配置形態で７個の容器Ｂと改質装置Ｍを配置するに当たっては、改質部２を改質処理温度に維持するように、改質用バーナ３の燃焼量を調整し、且つ、選択酸化部６を選択酸化処理温度に維持するように、冷却用ファン４８の通風量を調節して冷却能力を調節することにより、脱硫部１及び変成部５がそれぞれの処理温度になるように、隣接するもの同士の伝熱状態が予め設定されている。
【００７３】
次に、図１に基づいて、各容器Ｂに流体を供給したり、各容器Ｂから流体を排出するための、各容器Ｂに対する流路の接続形態について説明する。尚、各容器Ｂ内の内部空間Ｓにおいては、流体を上部から供給して下方側に向けて通流させて下部から排出する、あるいは、流体を下部から供給して上方側に向けて通流させて上部から排出するように、流体を上下方向に通流させるので、各流路は、各容器Ｂの内部空間Ｓの上端部又は下端部に接続される。
【００７４】
原燃料ガス供給路３５が脱硫前原燃料通流部１３に接続され、脱硫部１と脱硫後原燃料通流部１１とが、その脱硫後原燃料通流部１１と改質部２とが、その改質部２と上流側改質ガス通流部１０とが、その上流側改質ガス通流部１０と下流側改質ガス通流部１２とが、１段目の変成部５と２段目の変成部５とが、２段目の変成部５と３段目の変成部５とが、３段目の変成部５と選択酸化部６とが、夫々、ガス処理流路４５にて接続され、更に、その選択酸化部６と燃料電池Ｇとが燃料ガス供給路３２にて接続されている。
【００７５】
３段目の変成部５と選択酸化部６とを接続するガス処理流路４５と改質用水供給路３１とにわたって、原料水予熱用熱交換器４９が設けられている。
又、脱硫部１と脱硫後原燃料通流部１１とを接続するガス処理流路４５には、脱硫原燃料ガスに水蒸気を混合させるためのエジェクタ２９が設けられている。
【００７６】
燃焼部４と加熱用排ガス通流部７とが、その加熱用排ガス通流部７と冷却用排ガス通流部９が、夫々、燃焼ガス流路４６にて接続されて、燃焼部４から排出される燃焼ガスを、加熱用排ガス通流部７、冷却用排ガス通流部９の順に通流させて排出するように構成されている。
【００７７】
前述の改質用水供給路３１が、蒸発処理部８の下端に接続され、加熱用排ガス通流部７による加熱により蒸発処理部８にて生成された水蒸気を導く水蒸気流路５０がエジェクタ２９に接続されている。
【００７８】
つまり、原燃料ガス供給路３５を通して供給される原燃料ガスを脱硫部１にて脱硫処理し、その脱硫原燃料ガスに、蒸発処理部８にて生成されて水蒸気路５０を通して供給される水蒸気をエジェクタ２９にて混合させ、その水蒸気を混合させた脱硫原燃料ガスを改質部２にて改質処理し、その改質ガスを１段目、２段目、３段目の変成部５にて変成処理し、その変成処理した改質ガスを選択酸化部６にて選択酸化処理して、一酸化炭素濃度の低い水素含有ガスを生成し、その水素含有ガスを燃料ガスとして燃料ガス供給路３２を通じて燃料電池Ｇに供給するように構成されている。
【００７９】
次に、運転制御部Ｃの制御動作について説明する。
図１に示すように、運転制御部Ｃには、時系列的な熱消費データ及び時系列的な電力消費データを管理して、その管理データに基づいて、燃料電池Ｇの運転条件を設定する学習部Ｃｐを備えられて、運転制御部Ｃは、学習部Ｃｐにて設定された運転条件で燃料電池Ｇを運転するように、水素含有ガスを生成すべく、水素含有ガス生成装置Ｐの運転を制御するように構成されている。
ちなみに、学習部Ｃｐは、燃料電池Ｇの運転条件として、例えば、電力負荷に追従して発電する電力負荷追従運転を実行するとして、燃料電池Ｇの運転時間帯を設定するが、このように時系列的な熱消費データ及び時系列的な電力消費データに基づいて燃料電池Ｇの運転条件を設定する機能、所謂、学習機能としては、周知の種々の手法を用いることが可能であるので、詳細な説明を省略する。
【００８０】
運転制御部Ｃは、脱硫部１への原燃料ガスの供給を開始して改質部２にて改質処理を開始する前において、運転開始指令が指令されると、脱硫処理触媒１ｃを起動時脱硫部温度に昇温させるべく脱硫部ヒータ２１を制御し、改質処理触媒２ｃを起動時改質部温度に昇温させるべく、改質用バーナ３の燃焼量を調整する起動時昇温処理を実行した後、脱硫部１へ原燃料ガスを供給して水素含有ガスを生成する通常運転を実行し、運転停止指令が指令されると、脱硫部１への原燃料ガスの供給を停止する停止処理を実行して、水素含有ガス生成装置Ｐの運転を停止する。
この実施形態では、変成部５及び選択酸化部６が設けられているので、運転制御部Ｃは、起動時昇温処理では、変成処理触媒５ｃを起動時変成部温度に昇温させるべく変成部ヒータ２２を制御し、且つ、選択酸化処理触媒６ｃを起動時選択酸化部温度（起動時選択除去部温度の一例）に昇温させるべく選択酸化部ヒータ２３を制御するように構成されている。
【００８１】
運転制御部Ｃは、起動時昇温処理では、脱硫処理触媒１ｃを脱硫部通常昇温速度で昇温させるべく、脱硫部ヒータ２１を制御する通常昇温制御を実行するように構成されている。
更に、この実施形態では、変成部５及び選択酸化部６が設けられているので、運転制御部Ｃは、通常昇温制御では、変成処理触媒５ｃを変成部通常昇温速度で昇温させるべく、変成部ヒータ２２を制御し、且つ、選択酸化処理触媒６ｃを選択酸化部通常昇温速度（選択除去部通常昇温速度の一例）で昇温させるべく、選択酸化部加熱ヒータ２３を制御するように構成されている。
【００８２】
ここで、起動時改質部温度は、上記の改質処理温度（例えば６００〜７００℃の範囲）か、その改質処理温度よりも多少低い温度に設定される。
同様に、起動時脱硫部温度は、上記の脱硫処理温度（例えば２００〜３００℃の範囲）か、その脱硫処理温度よりも多少低い温度に、起動時変成部温度は、上記の変成処理温度（例えば１８０〜２５０℃の範囲）か、その変成処理温度よりも多少低い温度に、起動時選択酸化部温度は、上記の選択酸化処理温度（例えば、８０〜１５０℃の範囲）か、その選択酸化処理温度よりも多少低い温度に、夫々、設定される。
又、脱硫部通常昇温速度、変成部通常昇温速度、選択酸化部通常昇温速度は、夫々、例えば３０〜４０℃／分の範囲内の同じ値に設定され、この実施形態では、例えば３０℃／分に設定される。尚、脱硫部通常昇温速度、変成部通常昇温速度、選択酸化部通常昇温速度は、夫々、異なる値に設定することも可能である。
つまり、起動時昇温処理を実行すると、脱硫部１での脱硫処理、改質部２での改質処理、変成部５での変成処理及び選択酸化部６での選択酸化処理が可能、又は、略可能な状態となるので、起動時昇温処理を実行すると、脱硫部１へ原燃料ガスを供給して水素含有ガスを生成する通常運転を開始することが可能となる。
【００８３】
本発明では、脱硫部１の触媒収容空間Ｒに収容されている脱硫処理触媒１ｃの圧壊を抑制するために、運転制御部Ｃが、要低速昇温条件が満たされると、起動時昇温処理において、脱硫処理触媒１ｃを脱硫部通常昇温速度よりも低い脱硫部低昇温速度で昇温させるべく脱硫部ヒータ２１を制御する低速昇温制御を実行するように構成されている。
この実施形態では、変成部５及び選択酸化部６が設けられているので、変成部５の触媒収容空間Ｒに収容されている変成処理触媒５ｃの圧壊を抑制すると共に、選択酸化部６の触媒収容空間Ｒに収容されている選択酸化処理触媒６ｃの圧壊を抑制するために、運転制御部Ｃは、低速昇温制御では、変成処理触媒５ｃを変成部通常昇温速度よりも低い変成部低昇温速度で昇温させるべく、変成部ヒータ２２を制御し、且つ、選択除去処理触媒６ｃを選択酸化部通常昇温速度よりも低い選択酸化部低昇温速度（選択除去部低昇温速度の一例）で昇温させるべく、選択除去部ヒータ２３を制御するように構成されている。
ここで、脱硫部低昇温速度、変成部低昇温速度、選択酸化部低昇温速度は、夫々、例えば１５℃／分以下の同じ値に設定される。尚、脱硫部低昇温速度、変成部低昇温速度、選択酸化部低昇温速度は、夫々、異なる値に設定することも可能である。
【００８４】
又、運転制御部Ｃが、起動時昇温処理を開始するときの脱硫処理触媒１ｃの温度が所定の低速昇温回避設定温度以上のときは、通常昇温制御を実行するように構成されている。ここで、低速昇温回避設定温度は、例えば、１００℃以上で且つ起動時脱硫部温度よりも低い温度に設定される。
【００８５】
通常昇温制御にて起動時昇温処理を実行したときに、脱硫処理触媒１ｃを起動時脱硫部温度に昇温させるのに要する時間、即ち、通常昇温制御での起動時昇温処理所要時間は、予め、分かっている。
又、低速昇温制御にて起動時昇温処理を実行したときに、脱硫処理触媒１ｃを起動時脱硫部温度に昇温させるのに要する時間、即ち、低速昇温制御での起動時昇温処理所要時間も、予め、分かっている。
そして、低速昇温制御での起動時昇温処理所要時間は、通常昇温制御での起動時昇温処理所要時間よりも長くなる。
そこで、この第１実施形態では、学習部Ｃｐにて設定された運転条件で燃料電池Ｇが運転される学習運転の実行中は、学習部Ｃｐにて設定された燃料電池Ｇの運転時間帯の開始時点から、少なくとも低速昇温制御での起動時昇温処理所要時間を遡った時点に達することに基づいて、運転開始指令が指令され、当該運転時間帯の終了時点に達することに基づいて、運転停止指令が指令されるように構成されている。
又、図示を省略するが、運転制御部Ｃに対して、手動操作で運転開始指令及び運転停止指令を指令する運転スイッチも設けられている。つまり、この運転スイッチにより、学習運転を休止して、人為操作で運転開始指令を指令することも可能となっている。
【００８６】
運転制御部Ｃの制御動作について、説明を加える。
図４のフローチャートに示すように、運転制御部Ｃは、運転開始指令が指令されると、要低速昇温条件が満たされるか否かを判断し、要低速昇温条件が満たされる場合は、脱硫部温度センサ２４の検出温度を読み込んで、その検出温度が低速昇温回避設定温度よりも低いときは、低速昇温制御による起動時昇温処理を実行し、その検出温度が低速昇温回避設定温度以上の場合は、通常昇温制御による起動時昇温処理を実行し、低速昇温条件が満たされない場合も、通常昇温制御による起動時昇温処理を実行する（ステップ＃１〜５）。
起動時昇温処理が終了すると、運転停止指令が指令されるまで、通常運転を実行し、運転停止指令が指令されると、停止処理を実行して運転を停止する（ステップ＃６〜８）。
【００８７】
運転制御部Ｃは、通常昇温制御による起動時昇温処理では、燃焼用ガス燃料ポンプ３９及び燃焼用空気ブロア４１を作動させて、改質用バーナ３を燃焼させると共に、改質部温度センサ２７の検出温度が起動時改質部温度になるように、改質用バーナ３の燃焼量を調整すべく燃焼用ガス燃料流量調整弁４４を制御し、並びに、脱硫部温度センサ２４の検出温度が脱硫部通常昇温速度で昇温して起動時脱硫部温度になるように、脱硫部ヒータ２１の加熱量（供給電力）を調整し、且つ、変成部温度センサ２５の検出温度が変成部通常昇温速度で昇温して起動時変成部温度になるように、変成部ヒータ２２の加熱量（供給電力）を調整し、且つ、選択酸化部温度センサ２６の検出温度が選択酸化部通常昇温速度で昇温して起動時選択酸化部温度になるように、選択酸化部ヒータ２３の加熱量（供給電力）を調整する。尚、改質用バーナ３への燃焼用空気の流量が燃焼量に見合った流量になるように調整されるが、そのような燃焼用空気流量の調整手法は周知であるので、説明を省略する。
【００８８】
又、運転制御部Ｃは、低速昇温制御による起動時昇温処理では、燃焼用ガス燃料ポンプ３９及び燃焼用空気ブロア４１を作動させて、改質用バーナ３を燃焼させると共に、改質部温度センサ２７の検出温度が起動時改質部温度になるように、改質用バーナ３の燃焼量を調整すべく燃焼用ガス燃料流量調整弁４４を制御し、並びに、脱硫部温度センサ２４の検出温度が脱硫部低昇温速度で昇温して起動時脱硫部温度になるように、脱硫部ヒータ２１の加熱量（供給電力）を調整し、且つ、変成部温度センサ２５の検出温度が変成部低昇温速度で昇温して起動時変成部温度になるように、変成部ヒータ２２の加熱量（供給電力）を調整し、且つ、選択酸化部温度センサ２６の検出温度が選択酸化部低昇温速度で昇温して起動時選択酸化部温度になるように、選択酸化部ヒータ２３の加熱量（供給電力）を調整する。
【００８９】
運転制御部Ｃは、改質部温度センサ２７の検出温度が起動時改質部温度になり、且つ、脱硫部温度センサ２４の検出温度が起動時脱硫部温度になり、且つ、変成部温度センサ２５の検出温度が起動時変成部温度になり、且つ、選択酸化部温度センサ２６の検出温度が起動時選択酸化部温度になると、脱硫部ヒータ２１、変成部ヒータ２２及び選択酸化部ヒータ２３を停止させて、起動時昇温処理を終了する。
【００９０】
運転制御部Ｃは、起動時昇温処理を終了すると、原燃料ガスポンプ３４、改質用水ポンプ３０及び冷却用ファン４８を作動させて、通常運転を開始する。
この通常運転では、運転制御部Ｃは、改質部温度センサ２７の検出温度を改質処理温度に維持するように、改質用バーナ３の燃焼量を調整すべく燃焼用ガス燃料流量調整弁４４を制御すると共に、選択酸化部温度センサ２６の検出温度を選択酸化処理温度に維持するように、冷却用ファン３７の通風量を調節し、並びに、電力負荷に追従して燃料電池Ｇの出力電力を出力電力調整範囲で調整すべく、脱硫部１に供給される原燃料ガスの流量を調整するように、原燃料ガス流量調整弁３６を制御する。尚、蒸発処理部８に供給される改質用水の流量が、脱硫部１に供給される原燃料ガスの流量に見合った流量になるように調整されるが、そのような改質用水の流量の調整手法は、周知の各種手法を用いることができるので、説明を省略する。
【００９１】
運転制御部Ｃは、停止処理では、改質用バーナ３の消火、冷却用ファン４８の停止、原燃料ガスポンプ３４の停止による原燃料ガスの供給停止、改質用水ポンプ３０の停止による改質用水の供給停止等の各処理を所定の手順で行って、通常運転を終了する。
【００９２】
図１に示すように、この第１実施形態では、外気温度を検出する外気温度センサ６０（外気温度検出手段の一例）が設けられている。
そして、要低速昇温条件が、外気温度センサ６０にて検出される外気温度が、所定の上限設定温度以下になる条件に設定されている。ここで、上限設定温度は、例えば、３０℃に設定されている。
【００９３】
更に、外気温度センサ６０にて検出される外気温度が低いほど、脱硫部低昇温速度が低く設定される。
例えば、外気温度センサ６０にて検出される外気温度が、１０℃以下のときは、脱硫部低昇温速度が５℃／分に設定され、外気温度センサ６０にて検出される外気温度が、１０℃よりも高く且つ２０℃以下のときは、脱硫部低昇温速度が１０℃／分に設定され、外気温度センサ６０にて検出される外気温度が、２０℃よりも高く且つ３０℃以下のときは、脱硫部低昇温速度が１５℃／分に設定される。
【００９４】
又、変成部低昇温速度及び選択酸化部低昇温速度も、脱硫部低昇温速度と同様に、外気温度センサ６０にて検出される外気温度が低いほど低く設定される。尚、この第１実施形態では、脱硫部低昇温速度、変成部低昇温速度及び選択酸化部低昇温速度は、夫々、互いに同一の値に設定されるので、以下では、脱硫部低昇温速度、変成部低昇温速度及び選択酸化部低昇温速度を低昇温速度と総称する場合がある。
【００９５】
低速昇温制御での起動時昇温処理所要時間では、低昇温速度が５℃／分のときが最も長くなる。
そこで、この第１実施形態では、学習運転において運転開始指令が指令される時点は、学習部Ｃｐにて設定された燃料電池Ｇの運転時間帯の開始時点から、低昇温速度が５℃／分のときの低速昇温制御での起動時昇温処理所要時間を遡った時点に設定されている。
【００９６】
そして、運転制御部Ｃは、運転開始指令が指令されると、外気温度センサ６０にて検出される外気温度を読み込んで、その外気温度が上限設定温度以下のときは、要低速昇温条件が満たされるとし、更に、脱硫部温度センサ２４にて検出される脱硫処理触媒１ｃの温度を読み込んで、その脱硫処理触媒１ｃの温度が低速昇温回避設定温度よりも低いときは、外気温度に応じた低昇温速度による低速昇温制御にて、起動時昇温処理を実行する。
【００９７】
運転制御部Ｃは、外気温度センサ６０にて検出される外気温度が上限設定温度以下であって、要低速昇温条件が満たされる場合でも、脱硫部温度センサ２４にて検出される脱硫処理触媒１ｃの温度が低速昇温回避設定温度以上であれば、通常昇温制御による起動時昇温処理を実行し、又、外気温度が上限設定温度よりも高くて、要低速昇温条件が満たされない場合も、通常昇温制御による起動時昇温処理を実行する。
【００９８】
この第１実施形態の水素含有ガス生成装置Ｐでは、外気温度が上限設定温度（例えば３０℃）以下になると、要低速昇温条件が満たされるとして、低速昇温制御による起動時昇温処理が実行される。しかも、要低速昇温条件が満たされて低速昇温制御による起動時昇温処理が実行されるにしても、外気温度が高いほど、脱硫処理触媒１ｃの昇温速度が速くなるので、脱硫処理触媒１ｃが起動時脱硫部温度にまで加熱されるのに要する時間が長くなるのを抑制しながら、脱硫部１を構成する容器Ｂ（Ｂ３）の触媒収容空間Ｒ内方側への局所的な反りを効果的に抑制することができる。
【００９９】
同様に、変成処理触媒５ｃが起動時変成部温度にまで加熱されるのに要する時間が長くなるのを抑制しながら、変成部５を構成する容器Ｂ（Ｂ４，５，６）の触媒収容空間Ｒ内方側への局所的な反りを効果的に抑制することができると共に、選択酸化処理触媒６ｃが起動時選択除去部温度にまで加熱されるのに要する時間が長くなるのを抑制しながら、選択酸化部６を構成する容器Ｂ（Ｂ７）の触媒収容空間Ｒ内方側への局所的な反りを効果的に抑制することができる。
従って、起動時間が長くなるのを極力抑制しながら、運転時間の経過に伴う水素含有ガスの生成能力低下を抑制することができる。
【０１００】
以下、本発明の第２〜第４の各実施形態を説明するが、各実施形態は要低速昇温条件の別の実施形態を説明するものであり、要低速昇温条件に関連する構成以外の構成は上記の第１実施形態と同様である。従って、重複説明を避けるために、第１実施形態と同じ構成要素や同じ作用を有する構成要素については、同じ符号を付すことにより説明を省略して、主として、要低速昇温条件、及び、それに関連する構成について説明する。
【０１０１】
〔第２実施形態〕
この第２実施形態では、要低速昇温条件が、起動時昇温処理を実行する時期が、外気温度が所定の上限設定温度以下になると予測されるとして予め設定された要低速昇温期間である条件に設定されている。
ここで、所定の上限設定温度は、例えば、３０℃に設定されている。
そして、要低速昇温期間が、冬期（１１月〜３月）、中間期（４月〜５月、１０月）、初夏晩夏期（６月、９月）の３期に区分されて設定されている。
【０１０２】
つまり、要低速昇温期間が、予測される外気温度に応じて、複数に区分されて設定される。そして、予測される外気温度が低い要低速昇温期間の区分け部分ほど、脱硫部低昇温速度、変成部低昇温速度及び選択酸化部低昇温速度夫々が低く設定される。尚、この第２実施形態では、脱硫部低昇温速度、変成部低昇温速度及び選択酸化部低昇温速度は、夫々、互いに同一の値に設定されるので、以下では、脱硫部低昇温速度、変成部低昇温速度及び選択酸化部低昇温速度を低昇温速度と総称する場合がある。
例えば、冬期の要低速昇温期間に対応して、低昇温速度が５℃／分に設定され、中間期の要低速昇温期間に対応して、低昇温速度が１０℃／分に設定され、初夏晩夏期の要低速昇温期間に対応して、低昇温速度が１５℃／分に設定される。
【０１０３】
図５に示すように、この第２実施形態では、運転制御部Ｃに、内蔵のカレンダー機能によって月日を認識する月日認識手段６１が備えられている。
そして、学習運転の実行中は、月日認識手段６１により、学習部Ｃｐにて設定された次の運転時間帯の開始時点が含まれる月日（以下、改質処理開始月日と記載する場合がある）が認識され、運転制御部Ｃは、月日認識手段６１により認識された改質処理開始月日に応じて、下記の如き運転開始指令時点設定条件に基づいて、運転開始指令が指令される運転開始指令時点を設定するように構成されている。
【０１０４】
改質処理開始月日が要低速昇温期間外の場合は、学習部Ｃｐにて設定された燃料電池Ｇの運転時間帯の開始時点から、通常昇温制御での起動時昇温処理所要時間を遡った時点。
改質処理開始月日が冬期の要低速昇温期間である場合は、学習部Ｃｐにて設定された燃料電池Ｇの運転時間帯の開始時点から、低昇温速度が５℃／分のときの低速昇温制御での起動時昇温処理所要時間を遡った時点。
改質処理開始月日が中間期の要低速昇温期間である場合は、学習部Ｃｐにて設定された燃料電池Ｇの運転時間帯の開始時点から、低昇温速度が１０℃／分のときの低速昇温制御での起動時昇温処理所要時間を遡った時点。
改質処理開始月日が初夏晩夏期の要低速昇温期間である場合は、学習部Ｃｐにて設定された燃料電池Ｇの運転時間帯の開始時点から、低昇温速度が１５℃／分のときの低速昇温制御での起動時昇温処理所要時間を遡った時点。
【０１０５】
学習運転の実行中、設定された運転開始指令時点に達すると、月日認識手段６１により、その指令時点の月日が運転開始指令月日として認識され、運転制御部Ｃは、月日認識手段６１により認識された運転開始指令月日が要低速昇温期間内であると、要低速昇温条件が満たされると判断し、その運転開始指令月日が要低速昇温期間外であると、要低速昇温条件が満たされないと判断する。
そして、運転制御部Ｃは、要低速昇温条件が満たされると判断したときは、脱硫部温度センサ２４にて検出される脱硫処理触媒１ｃの温度を読み込んで、脱硫処理触媒１ｃの温度が低速昇温回避設定温度よりも低い場合は、運転開始指令月日が含まれる要低速昇温期間の区分け部分に応じた低昇温速度による低速昇温制御にて、起動時昇温処理を実行し、脱硫処理触媒１ｃの温度が低速昇温回避設定温度以上の場合は、通常昇温制御による起動時昇温処理を実行する。
又、運転制御部Ｃは、要低速昇温条件が満たされないと判断したときは、通常昇温制御による起動時昇温処理を実行する。
【０１０６】
又、運転スイッチにより、人為操作で運転開始指令が指令されたときは、月日認識手段６１により、その指令時点の月日が運転開始指令月日として認識され、運転制御部Ｃは、上記の学習運転時と同様に、月日認識手段６１により認識された運転開始指令月日に基づく要低速昇温条件が満たされるか否かの判断、脱硫処理触媒１ｃの温度が低速昇温回避設定温度よりも低いか否かの判断結果に基づいて、通常昇温制御による起動時昇温処理か、低速昇温制御による起動時昇温処理かのいずれかを実行する。
【０１０７】
この第２実施形態の水素含有ガス生成装置Ｐでは、外気温度が上限設定温度（例えば３０℃）以下になると予測される要低速昇温期間に起動時昇温処理が実行される場合は、低速昇温制御による起動時昇温処理が実行される。
しかも、要低速昇温期間が、予測される外気温度に応じて複数に区分され、予測される外気温度が低い区分け部分ほど、低昇温速度が低く設定される。つまり、低速昇温制御による起動時昇温処理が実行されるにしても、予測される外気温度が高い区分け部分ほど、脱硫処理触媒１ｃの昇温速度が速くなるので、脱硫処理触媒１ｃが起動時脱硫部温度にまで加熱されるのに要する時間が長くなるのを抑制しながら、脱硫部１を構成する容器Ｂ（Ｂ３）の触媒収容空間Ｒ内方側への局所的な反りを効果的に抑制することができる。
【０１０８】
同様に、変成処理触媒５ｃが起動時変成部温度にまで加熱されるのに要する時間が長くなるのを抑制しながら、変成部５を構成する容器Ｂ（Ｂ４，５，６）の触媒収容空間Ｒ内方側への局所的な反りを効果的に抑制することができると共に、選択酸化処理触媒６ｃが起動時選択除去部温度にまで加熱されるのに要する時間が長くなるのを抑制しながら、選択酸化部６を構成する容器Ｂ（Ｂ７）の触媒収容空間Ｒ内方側への局所的な反りを効果的に抑制することができる。
従って、起動時間が長くなるのを極力抑制しながら、運転時間の経過に伴う水素含有ガスの生成能力低下を抑制することができる。
【０１０９】
〔第３実施形態〕
この第３実施形態では、要低速昇温条件が、所定の設定流量で改質部２に供給されるときの原燃料ガスの圧力が、所定の設定圧力以上になる条件に設定されている。
図６に示すように、原燃料ガス供給路３５には、原燃料ガスの圧力を検出する原燃料ガス圧力センサ６２が設けられている。
ここで、設定流量は、例えば、燃料電池Ｇを定格出力で運転するために必要な原燃料ガスの流量である定格流量に設定され、以下では、その設定流量で改質部２に供給されるときの原燃料ガスの圧力を定格流量時圧力と称する場合がある。そして、水素含有ガス生成装置Ｐを初めて運転したときの定格流量時圧力を初期圧力とすると、設定圧力は、例えば、初期圧力の１．５倍に設定される。
【０１１０】
そして、運転制御部Ｃは、通常運転の実行中は、原燃料ガス圧力センサ６２にて検出される定格流量時圧力を監視し、その定格流量時圧力が設定圧力以上になると、要低速昇温条件が満たされるとし、次に、運転開始指令が指令されたときは、低速昇温制御での起動時昇温処理を実行するように構成されている。
【０１１１】
更に、定格流量時圧力が、設定圧力以上で高くなるほど、脱硫部低昇温速度、変成部低昇温速度及び選択酸化部低昇温速度夫々が低く設定される。尚、この第３実施形態でも、脱硫部低昇温速度、変成部低昇温速度及び選択酸化部低昇温速度は、夫々、互いに同一の値に設定されるので、以下では、脱硫部低昇温速度、変成部低昇温速度及び選択酸化部低昇温速度を低昇温速度と総称する場合がある。
例えば、原燃料ガスの定格流量時圧力が設定圧力以上で、設定圧力の１．２倍未満のときは、低昇温速度が１５℃／分に設定され、原燃料ガスの定格流量時圧力が設定圧力の１．２倍以上で、設定圧力の１．４倍未満のときは、低昇温速度が１０℃／分に設定され、原燃料ガスの定格流量時圧力が設定圧力の１．４倍以上のときは、低昇温速度が５℃／分に設定される。
【０１１２】
この第３実施形態では、学習運転の実行中は、下記のように、通常運転中に原燃料ガス圧力センサ６２にて検出される定格流量時圧力に応じて、次に運転開始指令が指令される時点が設定される。
原燃料ガス圧力センサ６２にて検出される定格流量時圧力が設定圧力未満のときは、学習部Ｃｐにて設定された燃料電池Ｇの運転時間帯の開始時点から、通常昇温制御での起動時昇温処理所要時間を遡った時点。
原燃料ガス圧力センサ６２にて検出される定格流量時圧力が設定圧力以上で、設定圧力の１．２倍未満の間は、学習部Ｃｐにて設定された燃料電池Ｇの運転時間帯の開始時点から、低昇温速度が１５℃／分のときの低速昇温制御での起動時昇温処理所要時間を遡った時点。
原燃料ガス圧力センサ６２にて検出される定格流量時圧力が設定圧力の１．２倍以上で、設定圧力の１．４倍未満の間は、学習部Ｃｐにて設定された燃料電池Ｇの運転時間帯の開始時点から、低昇温速度が１０℃／分のときの低速昇温制御での起動時昇温処理所要時間を遡った時点。
原燃料ガス圧力センサ６２にて検出される定格流量時圧力が設定圧力の１．４倍以上のときは、学習部Ｃｐにて設定された燃料電池Ｇの運転時間帯の開始時点から、低昇温速度が５℃／分のときの低速昇温制御での起動時昇温処理所要時間を遡った時点。
【０１１３】
運転制御部Ｃは、通常運転の実行中は、原燃料ガス圧力センサ６２にて検出される定格流量時圧力を監視し、その定格流量時圧力が設定圧力以上になると、要低速昇温条件が満たされるとする。
そして、運転制御部Ｃは、要低速昇温条件が満たされたときは、定格流量時圧力に基づいて、次に運転開始指令が指令される時点を設定し、その設定した運転開始指令時点に達すると、脱硫部温度センサ２４にて検出される脱硫処理触媒１ｃの温度を読み込んで、その脱硫処理触媒１ｃの温度が低速昇温回避設定温度よりも低いときは、直前の通常運転時の定格流量時圧力に応じた低昇温速度による低速昇温制御にて、起動時昇温処理を実行し、脱硫部温度センサ２４にて検出される脱硫処理触媒１ｃの温度が低速昇温回避設定温度以上のときは、通常昇温制御による起動時昇温処理を実行する。
【０１１４】
又、運転スイッチにより、人為操作で運転開始指令が指令されたときも、運転制御部Ｃは、直前の通常運転時における要低速昇温条件が満たされるか否かの判断結果、及び、運転開始指令が指令された時点の脱硫処理触媒１ｃの温度が低速昇温回避設定温度よりも低いか否かの判断結果に基づいて、上記の学習運転時と同様に、通常昇温制御による起動時昇温処理か、低速昇温制御による起動時昇温処理かのいずれかを実行する。
【０１１５】
この第３実施形態の水素含有ガス生成装置Ｐでは、原燃料ガス圧力センサ６２にて検出される定格流量時圧力が設定圧力以上になると、低速昇温制御による起動時昇温処理が実行される。つまり、脱硫処理触媒１ｃの圧壊が更に進行すると脱硫処理能力が低下する可能性がある程度にまで、脱硫処理触媒１ｃの圧壊が進行することにより、原燃料ガスの定格流量時圧力が高くなると、低速昇温制御による起動時昇温処理が実行される。
【０１１６】
しかも、原燃料ガスの定格流量時圧力が設定圧力以上で高くなるほど、低速昇温制御における低昇温速度が低く設定される。つまり、触媒収容空間Ｒに収容されている脱硫処理触媒１ｃの細粒化の進行度合いに応じて、細粒化が進行するほど、脱硫処理触媒１ｃの昇温速度が遅くなるので、脱硫部１を構成する容器Ｂ（Ｂ３）の触媒収容空間Ｒ内方側への局所的な反りを抑制して、脱硫処理触媒１ｃの更なる圧壊を抑制することができるようになり、結果的に、脱硫処理能力の低下を効果的に抑制することができる。
このように脱硫処理能力の低下を効果的に抑制できるのと同様に、変成処理能力及び選択酸化処理能力の低下も効果的に抑制することができる。
従って、運転時間の経過に伴う水素含有ガスの生成能力低下をより一層抑制することができる。
【０１１７】
〔第４実施形態〕
図７に示すように、この第４実施形態では、次に改質処理を開始する改質処理開始時点を予め設定する開始時点設定手段６３が設けられ、要低速昇温条件が、低速昇温制御を実行すると仮定した場合に、開始時点設定手段に６３にて設定された改質処理開始時点までに、脱硫処理触媒１ｃを脱硫処理温度に昇温させることが可能となる条件に設定されている。
【０１１８】
学習部Ｃｐにて設定される燃料電池Ｇの運転時間帯の開始時点は、改質処理開始時点に相当するので、この第４実施形態では、開始時点設定手段６３は、学習部Ｃｐにより構成されることになる。
この第４実施形態では、低速昇温制御における低昇温速度は、一義的に（例えば５℃／分）に設定される。
【０１１９】
運転制御部Ｃは、停止処理を実行して通常運転を停止したときに、その通常運転の停止時点から、学習部Ｃｐにより設定された運転時間帯の開始時点までの期間である停止期間が、低速昇温制御での起動時昇温処理所要時間と同じか、それよりも長い場合は、要低速昇温条件が満たされると判断する。
そして、運転制御部Ｃは、要低速昇温条件が満たされると判断した場合は、学習部Ｃｐにて設定された燃料電池Ｇの運転時間帯の開始時点から、低速昇温制御による起動時昇温処理所要時間を遡った時点に達すると、運転開始指令が指令されたとして、脱硫部温度センサ２４にて検出される脱硫処理触媒１ｃの温度を読み込んで、その脱硫処理触媒１ｃの温度が低速昇温回避設定温度よりも低いときは、低速昇温制御による起動時昇温処理を実行し、その脱硫処理触媒１ｃの温度が低速昇温回避設定温度以上の場合は、通常昇温制御による起動時昇温処理を実行する。
又、運転制御部Ｃは、要低速昇温条件が満たされないと判断したときは、学習部Ｃｐにて設定された燃料電池Ｇの運転時間帯の開始時点から、通常昇温制御による起動時昇温処理所要時間を遡った時点に達すると、通常昇温制御による起動時昇温処理を実行する。
【０１２０】
この第４実施形態の水素含有ガス生成装置Ｐでは、運転開始が学習部Ｃｐにて設定された運転開始時点よりも遅くなるのを回避しながら、運転時間の経過に伴う水素含有ガスの生成能力低下を抑制することができる。
【０１２１】
〔別実施形態〕
（Ａ）上記の第１実施形態では、外気温度センサ６０にて検出される外気温度が低いほど、脱硫部低昇温速度が低く設定されるように構成したが、外気温度センサ６０にて検出される外気温度が上限設定温度以下になって、要低速昇温条件が満たされると、脱硫部低昇温速度が一義的に設定されるように構成しても良い。
【０１２２】
（Ｂ）上記の第２実施形態では、要低速昇温期間が、予測される外気温度に応じて複数に区分され、予測される外気温度が低い区分け部分ほど、低昇温速度が低く設定されるように構成したが、要低速昇温期間を区分せずに、低昇温速度を一義的に設定しても良い。
【０１２３】
（Ｃ）上記の第３実施形態では、所定の設定流量で改質部２に供給されるときの原燃料ガスの圧力が設定圧力以上になって、要低速昇温条件が満たされるときは、原燃料ガスの圧力が高くなるほど、低昇温速度が低く設定されるように構成したが、要低速昇温条件が満たされるときは、低昇温速度が一義的に設定されるように構成しても良い。
【０１２４】
（Ｄ）上記の第４実施形態においては、開始時点設定手段６３を学習部Ｃｐにて構成して、改質処理開始時点が自動的に設定される場合について例示したが、次に燃料電池Ｇの運転を開始する運転開始日時を手動操作で設定する予約部を設けて、改質処理開始時点を人為的に設定するように構成しても良い。
【０１２５】
（Ｅ）選択除去処理部の具体的な例として、上記の第１〜第４の各実施形態では、改質ガス中の一酸化炭素ガスを選択酸化して除去する選択酸化部６を設けたが、これに代えて、触媒収容空間Ｒに選択メタン化触媒を収容して、改質ガス中の一酸化炭素ガスを選択的にメタン化して除去する選択メタン化処理部を設けても良い。
【０１２６】
（Ｆ）改質装置Ｍの具体構成は、上記の第１〜第４の各実施形態において説明した構成に限定されるものではない。例えば、改質装置Ｍを、上記の各実施形態と同様の扁平状の内部空間Ｓを２室備えた扁平状の容器Ｂを用いて構成しても良い。つまり、扁平状の容器Ｂにおける一方の内部空間Ｓを有する部分を用いて扁平状の改質部２を構成し、他方の内部空間Ｓを有する部分を用いて扁平状の燃焼部７を構成することになる。
【０１２７】
（Ｇ）本発明に係る水素含有ガス生成装置の用途は、上記の第１〜第４の各実施形態で例示した燃料電池用に限定されるものではなく、水素精製（濃縮）装置用等、種々の用途の水素含有ガス生成装置に適用することができる。
【０１２８】
尚、上記の実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、又、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
以上説明したように、運転時間の経過に伴う水素含有ガスの生成能力低下を抑制し得る水素含有ガス生成装置を提供することができる。
【符号の説明】
【０１３０】
１    脱硫部
１ｃ  脱硫処理触媒
２    改質部
２ｃ  改質処理触媒
５    変成部
５ｃ  変成処理触媒
６    選択酸化部（選択除去部）
６ｃ  選択酸化処理触媒（選択除去処理触媒）
２１  脱硫部ヒータ（脱硫部加熱手段）
２２  変成部ヒータ（変成部加熱手段）
２３  選択酸化部ヒータ（選択除去部加熱手段）
６０  外気温度センサ（外気温度検出手段）
６３  開始時点設定手段
Ｂ    容器
Ｃ    運転制御部（運転制御手段）
Ｒ    触媒収容空間
【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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