(57)【要約】原料供給路から供給される原料に含まれる硫黄化合物の濃度を低減する水添脱硫器（２）と、水添脱硫器（２）から排出された原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器（１）と、改質器（１）から排出される水素含有ガスの一部を原料供給路に供給するリサイクルガス流路（３）とを備える。さらに、原料供給路とリサイクルガス流路（３）との合流部に設けられリサイクルガス流路（３）からの水素含有ガスを原料供給路に吸引するエジェクター（４）と、リサイクルガス流路（３）に設けられ所定の流量以下の原料がエジェクター（４）に流入する場合に閉止する弁（５）とを備える。これにより、リサイクルガス流路（３）の逆流を防止する水素生成装置（１００）を実現できる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料供給路から供給される原料に含まれる硫黄化合物の濃度を低減する水添脱硫器と、
前記水添脱硫器から排出された前記原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器と、
前記改質器から排出される前記水素含有ガスの一部を前記原料供給路に供給するリサイクルガス流路と、
前記原料供給路と前記リサイクルガス流路との合流部に設けられ、前記リサイクルガス流路からの前記水素含有ガスを前記原料供給路に吸引するエジェクターと、
前記リサイクルガス流路に設けられた弁と、を備え、
前記弁は、所定の流量以下の前記原料が前記エジェクターに流入する場合に、閉止するように構成されている水素生成装置。
【請求項２】
前記弁の開閉を制御する制御器を備え、
前記制御器は、前記所定の流量以下の前記原料が前記エジェクターに流入する場合にき、前記弁を閉止するように制御する請求項１に記載の水素生成装置。
【請求項３】
前記制御器は、前記所定の流量を超える前記原料が前記エジェクターに流入する場合、前記弁を開放するように制御する請求項２に記載の水素生成装置。
【請求項４】
前記制御器は、前記エジェクターに所定流量を超える原料が流入する場合で、かつ、前記水添脱硫器において水添脱硫反応を行わない場合に、前記リサイクルガス流路に設けられた前記弁を閉止するように制御する請求項２に記載の水素生成装置の運転方法。
【請求項５】
前記弁は、逆止弁で構成される請求項１に記載の水素生成装置。
【請求項６】
前記制御器と前記エジェクターの前記原料供給路の上流に、吸着脱硫器と、切替弁を、さらに備え、
前記切替弁は、原料の流通を原料の流通を前記原料供給路と前記吸着脱硫器のいずれかに切り替える請求項１に記載の水素生成装置。
【請求項７】
少なくとも請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の水素生成装置と、
前記水素生成装置より供給される前記水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、を備える燃料電池システム。
【請求項８】
原料供給路から供給される原料に含まれる硫黄化合物の濃度を水添脱硫反応により低減する水添脱硫器と、
前記水添脱硫器から排出された前記原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器と、
前記改質器から排出される前記水素含有ガスの一部を前記原料供給路に供給するリサイクルガス流路と、
前記原料供給路と前記リサイクルガス流路との合流部に設けられ、前記リサイクルガス流路からの前記水素含有ガスを前記原料供給路に吸引するエジェクターと、
前記リサイクルガス流路に設けられた弁と、を備えた水素生成装置の運転方法であって、
前記水添脱硫器において水添脱硫反応を行わない場合、前記リサイクルガス流路に設けられた前記弁を閉止する水素生成装置の運転方法。
【請求項９】
所定の流量を超える原料が前記エジェクターに流入する場合に、前記弁を開放する、請求項８に記載の水素生成装置の運転方法。
【請求項１０】
前記エジェクターに所定の流量を超える原料が流入する場合で、かつ、前記水添脱硫器において水添脱硫反応を行わない場合に、前記リサイクルガス流路に設けられた弁を閉止する請求項８に記載の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、水添脱硫器を備える水素生成装置およびその運転方法ならびに燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、発電時の燃料として用いられる水素含有ガスが一般的な原料インフラとして整備されていない。そのため、通常、燃料電池システムは、一般的な原料インフラである天然ガスやＬＰＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ  Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｇａｓ；液化石油ガス）から水素含有ガスを生成させる改質器を有する水素生成装置を備えている。【０００３】
改質器は、一般的に、水蒸気改質反応を用いて、水素含有ガスを生成する。具体的には、水蒸気改質反応は、例えば原料となる都市ガスと水蒸気とをＲｕ系などの貴金属系の改質触媒やＮｉ系の改質触媒を用いて、６００℃〜７００℃程度の高温で反応させる。これにより、改質器は、水素を主成分とした水素含有ガスを生成する。【０００４】
しかし、都市ガスなどの原料には、硫黄化合物が含まれている。硫黄化合物は、特に、改質触媒や燃料電池スタック触媒の被毒物質である。そのため、硫黄化合物を、何らかの方法で除去する必要がある。【０００５】
そこで、燃料電池システムは、例えば水素含有ガスと原料を混合させて水添脱硫触媒を介して水添脱硫することにより、硫黄化合物を除去する水素生成装置を備えている。【０００６】
また、水素生成装置は、改質触媒により生成した水素含有ガスを原料の供給経路に戻す方法（以下、「リサイクル」と記す）により、水素含有ガスの供給が一般的に行われている。【０００７】
具体的には、原料に水素含有ガスをリサイクルする方法として、まず、水添脱硫触媒に原料を供給する経路にエジェクターを設ける。そして、エジェクターによるベンチュリ効果により、水素含有ガスを吸引する。これにより、原料と水素含有ガスを混合してリサイクルする水素生成装置が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。【０００８】
以下に、従来の水素生成装置の構成について、図９を用いて説明する。【０００９】
図９は、従来の水素生成装置の構成の一例を示す概略図である。【００１０】
図９に示すように、従来の水素生成装置は、水添脱硫器２と、改質器１と、リサイクルガス流路３と、エジェクター４などを備えている。水添脱硫器２は、原料供給路から供給される原料に含まれる硫黄化合物の濃度を、水添脱硫反応により低減する。改質器１は、水添脱硫器２から排出された原料を改質して水素含有ガスを生成する。リサイクルガス流路３は、改質器１から排出される水素含有ガスの一部を原料供給路に供給する。エジェクター４は、原料供給路とリサイクルガス流路３との合流部に設けられ、リサイクルガス流路３からの水素含有ガスを原料供給路に吸引する。【００１１】
このとき、従来の水素生成装置は、エジェクター４で水素含有ガスをリサイクルガス流路３から吸引するために、エジェクター４に原料を所定の流量より多く供給する必要がある。【００１２】
つまり、エジェクター４に流れる原料が所定の流量以下になると、エジェクター４でのベンチュリ効果が発揮できなくなる。そのため、エジェクター４で水素含有ガスを吸引できなくなるという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１３−１８４８４４号公報
【特許文献２】特開２０１３−２２２５７３号公報
【発明の概要】
【００１４】
本発明は、エジェクターからリサイクルガス流路への原料の逆流を防止する水素生成装置を提案する。
【００１５】
つまり、本発明の水素生成装置は、所定の流量以下の原料がエジェクターに流入することを閉止する弁をリサイクルガス流路に設ける。
【００１６】
この構成により、エジェクターに流通する原料の流量が少なく、原料の流れに起因するベンチュリ効果によるガスの吸引力が低いために、リサイクルガス流路からエジェクターにガスを流通できない場合、リサイクルガス流路を弁により閉止する。これにより、リサイクルガス流路を原料が逆流することを防止する。
【００１７】
さらに、本発明者らが鋭意検討した結果、新たに、原料がエジェクター４からリサイクルガス流路３を逆流して、硫黄化合物が除去されていない原料により水素生成装置および水素生成装置の下流の装置（例えば、燃料電池）が被毒されるという課題を見だした。
【００１８】
しかし、上記構成により、リサイクルガス流路３への逆流を防止して、水素生成装置および水素生成装置の下流の装置が被毒することを、未然に防ぐことができる。その結果、信頼性に優れ、長期間に亘って安定した運転が可能な水素生成装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図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の一例を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態２における水素生成装置の構成の一例を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態３における水素生成装置の構成の一例を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態４における水素生成装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の実施の形態５における水素生成装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の実施の形態６における水素生成装置の構成の一例を示す概略図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態７における燃料電池システムの構成の一例を示す概略図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態８における水素生成装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、従来の水素生成装置の構成の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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、先に説明した実施の形態と同一構成については、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００２１】
（実施の形態１）
以下に、本発明の実施の形態１における水素生成装置の構成について、図１を参照しながら説明する。
【００２２】
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の一例を示す概略図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施の形態の水素生成装置１００は、少なくとも改質器１と、水添脱硫器２と、リサイクルガス流路３と、エジェクター４と、弁５などを備えている。
【００２４】
まず、水素生成装置１００の改質器１は、原料を用いて水素含有ガスを生成する。具体的には、改質器１内の改質触媒部（図示せず）において、原料を改質反応させて、水素含有ガスを生成する。なお、以降では、水素含有ガスを、「ガス」と略記する場合がある。
【００２５】
なお、改質反応は、特に限定しないが、例えば水蒸気改質反応、オートサーマル反応および部分酸化反応などが挙げられる。
【００２６】
また、図１には示していないが、各改質反応において必要となる機器が改質器１に適宜設けられることは言うまでもない。
【００２７】
具体的には、改質反応が水蒸気改質反応の場合、改質触媒部を加熱する燃焼器、水蒸気を生成する蒸発器および蒸発器に水を供給する水供給器が設けられる。一方、改質反応がオートサーマル反応の場合、水素生成装置１００に、さらに改質器１に空気を供給する空気供給器（図示せず）が設けられる。
【００２８】
また、原料としては、メタンを主成分とする都市ガス、天然ガス、ＬＰＧなどの少なくとも炭素および水素から構成される有機化合物を含有する原料が用いられる。
【００２９】
つぎに、水素生成装置１００の水添脱硫器２は、改質器１に供給される原料中の硫黄化合物の濃度を水添脱硫反応により低減する。そのため、水添脱硫器２は、容器に水添脱硫用の脱硫剤が充填されている。水添脱硫用の脱硫剤としては、例えば原料中の硫黄化合物を硫化水素に変換するＣｏＭｏ系触媒と、その下流に設けられる硫化水素を吸着除去する硫黄吸着剤であるＺｎＯ系触媒またはＣｕＺｎ系触媒などで構成される。なお、水添脱硫用の脱硫剤は、上記の構成に限定されず、例えば硫黄化合物を硫化水素に変換する機能と、硫化水素を吸着する機能を共に有するＣｕＺｎ系触媒のみで構成してもよい。これにより、構成を簡略化できる。
【００３０】
つまり、水添脱硫器２は、上記脱硫剤で、原料中の硫黄化合物を水素含有ガスと反応させ硫化水素に変換した後、その硫化水素を吸着除去する。
【００３１】
さらに、水添脱硫器２は、水素含有ガスが供給されない場合でも、原料中の硫黄化合物を、直接物理的に吸着することも可能である。ただし、物理的な吸着で硫黄化合物を直接除去する場合、硫化水素に変換後に吸着除去する場合と比べて、水添脱硫用の脱硫剤の量が多量に必要となる。そのため、通常の使用では、脱硫剤で硫化水素に変換後、吸着除去する方法が一般的である。
【００３２】
しかし、本実施の形態では、水素含有ガスを生成していない水素生成装置１００の起動時や停止時などに限り、物理的な吸着を使用して硫黄化合物を除去する。
【００３３】
つぎに、水素生成装置１００のリサイクルガス流路３は、改質器１より送出される水素含有ガスの一部を、水添脱硫器２よりも上流側の原料と混合するために供給する流路を構成する。
【００３４】
このとき、リサイクルガス流路３の上流端と接続される箇所は、改質器１から送出された水素含有ガスが流れる流路であれば、特に限定されない。例えば、改質器１の下流に水素含有ガス中の一酸化炭素を低減するＣＯ低減器（図示せず）を設けた場合、リサイクルガス流路３の上流端を、改質器１とＣＯ低減器との間の流路や、ＣＯ低減器の下流側、あるいは直接ＣＯ低減器に接続してもよい。さらに、ＣＯ低減器が、シフト反応により一酸化炭素を低減する変成器と、酸化反応およびメタン化反応の少なくともいずれか一方により一酸化炭素を低減するＣＯ除去器とを備える場合、リサイクルガス流路３の上流端を、変成器とＣＯ除去器との間の流路に接続するように構成してもよい。また、リサイクルガス流路３の上流端を、水素含有ガスを利用する、例えば燃料電池などの水素利用機器の下流側の流路に接続してもよい。
【００３５】
なお、上記では、水素生成装置１００にＣＯ低減器やＣＯ除去器を備える構成を例に説明したが、必ずしもそれらを備える必要はない。例えば、水素生成装置１００で生成したガスを用いる装置が必要な性能を出すことができれば、水素生成装置１００にＣＯ低減器やＣＯ除去器を設けなくてもよい。
【００３６】
つぎに、水素生成装置１００のエジェクター４は、昇圧器（図示せず）などの原料供給部により圧送された原料が流れる流路の断面積を狭めることにより流速を高める機能を備える装置である。そして、エジェクター４は、原料の流速が最大となる位置で、リサイクルガス流路３が原料供給路と合流するように構成される。
【００３７】
つまり、エジェクター４は、原料の流速を高めて、その部位での原料圧力をベンチュリ効果により低下させる。このとき、原料の流速が最大となる位置では原料の圧力が最も低下する。そこで、通常、最も低い圧力が、リサイクルガス流路３の上流側の圧力よりも、低くなるようにエジェクター４を設計する。これにより、リサイクルガス流路３を通して、水素含有ガスが原料供給路に吸引されて流入することが可能となる。
【００３８】
なお、リサイクルガス流路３を介して、水素含有ガスをベンチュリ効果により原料供給路に流入することが可能であれば、必ずしも原料の流速が最大となる位置で水素含有ガスを流入させなくてもよい。
【００３９】
つぎに、水素生成装置１００の弁５は、リサイクルガス流路３に設けられ、改質器１から送出される水素含有ガスの流通の開閉を行う。
【００４０】
なお、弁５は、リサイクルガス流路３の開放や閉止ができれば、構成は任意である。例えば、電気信号により開閉する電磁弁などで構成してもよい。
【００４１】
以上のように、本実施の形態の水素生成装置１００が構成される。
【００４２】
以下に、本実施の形態の水素生成装置１００の動作について、図１を参照しながら説明する。
【００４３】
はじめに、水素生成装置１００が水素含有ガスを生成するときの動作について説明する。
【００４４】
まず、水素生成装置１００の水添脱硫器２に、原料が昇圧器（図示せず）から供給される。そして、水添脱硫器２は、原料中に含まれる硫黄化合物を除去する。
【００４５】
つぎに、水添脱硫器２で硫黄化合物が除去された原料を改質器１に供給し、水素含有ガスを生成する。
【００４６】
つぎに、改質器１で生成した水素含有ガスの一部は、リサイクルガス流路３を通じて、エジェクター４でベンチュリ効果により吸引される。そして、吸引された水素含有ガスと原料を混合した上で、水添脱硫器２に供給する。
【００４７】
このとき、エジェクター４内は、供給される原料の流通経路の流路断面積が、上流側から徐々に狭くなるように構成されている。そして、エジェクター４内の原料の流通圧力が低くなる位置でリサイクルガス流路３が合流するように接続される。その後、エジェクター４内は、原料とリサイクルガス（水素含有ガス）の混合ガスが流れる流通経路の流路断面積が、下流側（水添脱硫器２側）に向かって徐々に大きくなるように構成されている。
【００４８】
これにより、エジェクター４内の原料とリサイクルガスの合流部で、原料の流速が最も速くなり、原料の圧力は最も低くなる。つまり、エジェクター４は、上記の状態で、原料の圧力がリサイクルガス流路３の上流側の圧力よりも低くなるように、流路断面積が設計される。これにより、リサイクルガスを原料供給路に引き込むことが可能となる。
【００４９】
つぎに、水素含有ガスが水添脱硫器２に供給されると、水添脱硫器２内で、硫黄化合物と水素が反応して硫化水素となる。そして、水添脱硫器２の脱硫剤である水添脱硫触媒で、硫化水素が吸着除去される。なお、上述したように、水添脱硫器２にリサイクルガス流路３を介して水素含有ガスが供給されるまでは、水添脱硫器２で硫黄化合物を物理的に吸着除去する。
【００５０】
このとき、水素生成装置１００に供給される原料の流量は、水素生成装置１００の運転状態によって大きく異なる。具体的には、水素生成装置１００が安定して水素含有ガスを生成している間は、原料の流量は多くなる。一方、水素生成装置１００の起動時や停止時には、原料の流量は少なくなる。
【００５１】
また、水素生成装置１００が、運転後、停止した状態（以下、「待機」と記す）の場合、改質器１のように運転時に高温になっている部位の温度が低下する。そのため、改質器１内部のガスが収縮して、大気圧に比べて負圧になる。改質器１内部が負圧となる状態は、改質器１の構造体に負荷が掛かるため、防止する必要がある。そこで、通常、水素生成装置１００に原料を供給して、改質器１の内部を保圧する。なお、待機時の保圧のために流れる原料の流量はごくわずかである。
【００５２】
つまり、待機時において、水素生成装置１００に供給される原料の流量が少なくなると、エジェクター４内での原料の流速が低下する。そのため、エジェクター４内でのベンチュリ効果により原料の圧力を低下させることができなくなる。その結果、リサイクルガス流路３からエジェクター４へガスを吸引することができなくなる。さらに、場合（状態）によっては、原料がエジェクター４からリサイクルガス流路３へ逆流する。
【００５３】
逆流すると、硫黄化合物が除去されていない未脱硫の原料がリサイクルガス流路３を通して、改質器１の下流側の機器に供給されることとなる。硫黄化合物は、改質器１の触媒の被毒物質である。さらに、硫黄化合物は、水素生成装置１００で生成した水素含有ガスを利用する機器の一例である燃料電池を被毒する。その結果、燃料電池などの機器は、所定の性能を発揮することができなくなる。
【００５４】
そこで、本実施の形態では、上記のように原料の流量が所定の流量以下になった場合、リサイクルガス流路３に設けた弁５を閉じる。これにより、リサイクルガス流路３に原料が逆流することを防止する。
【００５５】
なお、所定の流量とは、エジェクター４がリサイクルガス流路３内からガスを吸入しない原料の流量である。つまり、所定の流量以下の原料の流量では、リサイクルガス流路３内のガスを吸入できないので、弁５を閉じて、逆流を防止する。
【００５６】
また、所定の流量は、エジェクター４がリサイクルガス流路３内からガスを吸入するために必要な原料の流量に近い。そのため、原料の流量が所定の流量を超えることにより、エジェクター４内にリサイクルガス流路３内のガスを吸入することができる。
【００５７】
以上のように、本実施の形態の水素生成装置１００が動作する。
【００５８】
つまり、本実施の形態の水素生成装置１００は、原料供給路から供給される原料に含まれる硫黄化合物の濃度を低減する水添脱硫器２と、水添脱硫器２から排出された原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器１とを備える。そして、改質器１から排出される水素含有ガスの一部を原料供給路に供給するリサイクルガス流路３と、原料供給路とリサイクルガス流路３との合流部に設けられ、リサイクルガス流路３からの水素含有ガスを原料供給路に吸引するエジェクター４とを備える。さらに、リサイクルガス流路３に設けられ、所定の流量以下の原料がエジェクター４に流入するとき、リサイクルガス流路３を閉止する弁５を備えて構成される。
【００５９】
この構成により、リサイクルガス流路３に設けられた弁５は、原料供給路から所定の流量以下の原料がエジェクター４に流入するときに、リサイクルガス流路３を閉止する。つまり、エジェクター４に流通する原料の流量が少なく、原料の流れに起因するベンチュリ効果によるガスの吸引力が低いために、リサイクルガス流路３からエジェクター４にガスを流通できない場合、リサイクルガス流路３を弁５により閉止する。これにより、エジェクター４からリサイクルガス流路３への原料の逆流を防止する。その結果、硫黄化合物による水素生成装置および水素生成装置の下流に配置される装置の被毒を未然に防止する。そして、信頼性に優れ、長期間に亘って安定した運転が可能な水素生成装置１００を実現できる。
【００６０】
（実施の形態２）
以下に、本発明の実施の形態２における水素発生装置について、図２を用いて説明する。
【００６１】
図２は、本発明の実施の形態２における水素生成装置の構成の一例を示す概略図である。
【００６２】
本実施の形態の水素生成装置２００は、図２に示すように、弁５の開閉を制御する制御器６を備える点で、実施の形態１の水素生成装置とは異なる。なお、上記以外の構成や動作は、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００６３】
つまり、本実施の形態の水素生成装置２００の制御器６は、所定の流量以下の原料がエジェクター４に流入するとき、弁５を閉止するように制御する。
【００６４】
具体的には、制御器６は、原料の流量を、例えばエジェクターに流れる原料の流量を測定する流量計で検知し、所定の流量以下になると弁５を閉止するように制御する。また、原料の流量は、例えば原料供給部の回転数や原料供給部を制御する操作量に基づいて検知してもよい。なお、制御器６は、制御機能を有する構成であればよい。例えば、制御器６は、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）などを備える。演算処理部は、一例として、超小型演算処理装置（ＭＰＵ：Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）や中央演算処理装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などで構成される。記憶部は、例えばメモリーなどで構成される。
【００６５】
また、制御器６は、集中制御を行う単独の制御器６で構成してもよく、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器で構成してもよい。
【００６６】
つまり、本実施の形態の水素生成装置２００は、原料の流量が、エジェクター４でリサイクルガス流路３からガスを吸引するのに必要な流量以下である場合、制御器６は弁５を閉止するように制御する。そして、リサイクルガス流路３へのガスの逆流を停止する。
【００６７】
この構成により、所定の流量以下の原料がエジェクター４に流入するとき、エジェクター４からリサイクルガス流路３への原料の逆流を防止する。これにより、原料に含まれる硫黄化合物による水素生成装置２００および水素生成装置２００で生成した水素含有ガスを利用する機器の劣化を未然に防止できる。
【００６８】
（実施の形態３）
以下に、本発明の実施の形態３における水素発生装置について、図３を用いて説明する。
【００６９】
図３は、本発明の実施の形態３における水素生成装置の構成の一例を示す概略図である。
【００７０】
本実施の形態の水素生成装置３００は、図３に示すように、所定の流量以下の原料がエジェクター４に流入する場合、リサイクルガス流路３を閉止する逆止弁７を設けた点で、実施の形態１の弁５とは異なる。なお、上記以外の構成や動作は、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００７１】
つまり、本実施の形態の水素生成装置３００の逆止弁７は、リサイクルガス流路３に設けられる。そして、逆止弁７は、リサイクルガス流路３を流れるガスの向きを一方向（上流から下流方向）のみに規定する。具体的には、逆止弁７は、リサイクルガス流路３からエジェクター４へはガスを流通させるが、逆方向であるエジェクター４からリサイクルガス流路３へはガスの流通を阻止する。
【００７２】
これにより、エジェクター４を通して原料が、リサイクルガス流路３へ逆流することを防止する。その結果、逆流による未脱硫の原料が、改質器１や水素生成装置１００の下流側に設けられる機器を被毒させることを、より確実に防止する。
【００７３】
また、逆止弁７を用いることにより、原料供給路の原料の流量の大小に依らず、原料がリサイクルガス流路３を逆流することを防止できる。
【００７４】
（実施の形態４）
以下に、本発明の実施の形態４における水素発生装置の運転方法について、図２を参照しながら、図４を用いて説明する。
【００７５】
図４は、本発明の実施の形態４における水素生成装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。
【００７６】
なお、本実施の形態の水素生成装置は、図２に示す実施の形態２の水素生成装置２００と同様に、弁５と、弁５の開閉を制御する制御器６を備える。そして、制御器６は、所定の流量以下の原料がエジェクター４に流入するとき、弁５を閉止する。さらに、制御器６は、所定の流量を超える原料がエジェクター４に流入するとき、弁５を開放するように制御する。
【００７７】
つまり、本実施の形態の水素生成装置は、図２に示すように、まず、改質器１で原料を用いて水素含有ガスを生成する。そして、生成した水素含有ガスを用いて、水添脱硫器２で原料中の硫黄化合物の濃度を水添脱硫反応により低減する。
【００７８】
これにより、エジェクター４に流入した原料に対して、リサイクルガス流路３を経由してエジェクター４に吸入された水素含有ガスが供給される。そして、エジェクター４から水添脱硫器２に原料と水素含有ガスが供給される。
【００７９】
このとき、図４に示すように、エジェクター４において、ベンチュリ効果によるガスの吸引効果を得るために必要な所定の流量以下の原料が流入する場合（ステップＳ１００のＹＥＳ）、リサイクルガス流路３に設けた弁５を閉止する（ステップＳ１１０）。これにより、リサイクルガス流路３に原料が逆流することを防止する。
【００８０】
一方、エジェクター４において、ベンチュリ効果によるガスの吸引効果を得るために必要な所定の流量を超える原料が流入する場合（ステップＳ１００のＮＯ）、リサイクルガス流路３に設けた弁５を開放する（ステップＳ１２０）。これにより、リサイクルガス流路３に水素含有ガスを流通させる。
【００８１】
つまり、エジェクター４において、ベンチュリ効果が得られる原料の流量であるか否かで弁５の開閉を制御する。これにより、リサイクルガス流路３への原料の逆流を防止する。そして、リサイクルガス流路３およびエジェクター４を通して、水素含有ガスを水添脱硫器２に供給する。
【００８２】
その結果、改質器１や水素生成装置１００の下流側に設けられる機器が、硫黄化合物により被毒することを防止する。
【００８３】
以上のように、本実施の形態の水素生成装置が運転される。
【００８４】
なお、上記実施の形態では、弁５を開閉するタイミングとして、エジェクター４に流入する原料の流量が所定の流量以下か否かのみを閾値とする例で説明したが、これに限られない。例えば、所定の流量に対して、幅を持たせて閾値としてもよい。具体的には、原料の流量が所定の流量を５％上回ったら、弁５を開放し、原料の流量が所定の流量以下となれば弁５を閉止するように制御してもよい。これにより、弁５の頻繁な開閉操作の繰り返しを防止できる。その結果、弁５の開閉回数の増加による劣化を防止して、寿命や信頼性を向上させることができる。なお、上記５％は、一例であり、これに限られないことは言うまでもない。
【００８５】
以上で説明したように、本実施の形態の水素生成装置は、水添脱硫器２において、エジェクター４に所定の流量以下の原料が流入する場合、リサイクルガス流路３を弁５により閉止する。一方、エジェクター４に所定の流量を超える原料が流入する場合、リサイクルガス流路３を弁５により開放する。これにより、リサイクルガス流路３へ未脱硫の原料が逆流することを防止する。
【００８６】
（実施の形態５）
以下に、本発明の実施の形態５における水素発生装置の運転方法について、図２を参照しながら、図５を用いて説明する。
【００８７】
図５は、本発明の実施の形態５における水素生成装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。
【００８８】
なお、本実施の形態の水素生成装置は、図２に示す実施の形態２の水素生成装置２００と同様に、弁５と、弁５の開閉を制御する制御器６を備える。
【００８９】
そして、制御器６は、所定の流量以下の原料がエジェクター４に流入する場合、または水添脱硫器２で水添脱硫反応を行わない場合に、弁５を閉止する。さらに、制御器６は、所定の流量を超える原料がエジェクター４に流入し、かつ水添脱硫器２で水添脱硫反応を行う場合に、弁５を開放するように制御する。
【００９０】
つまり、本実施の形態の水素生成装置は、図２に示すように、まず、改質器１で原料を用いて水素含有ガスを生成する。そして、生成した水素含有ガスを用いて、水添脱硫器２で原料中の硫黄化合物の濃度を水添脱硫反応により低減する。
【００９１】
これにより、エジェクター４に流入した原料に対して、リサイクルガス流路３を経由してエジェクター４に吸入された水素含有ガスが供給される。そして、エジェクター４から水添脱硫器２に原料と水素含有ガスが供給される。
【００９２】
このとき、図５に示すように、エジェクター４において、ベンチュリ効果によるガスの吸引効果を得るために必要な所定流量以下の原料が流入する場合（ステップＳ２００のＹＥＳ）、リサイクルガス流路３に設けられた弁５を閉止する（ステップＳ２１０）。これにより、リサイクルガス流路３を原料が逆流することを防止する。
【００９３】
一方、エジェクター４において、ベンチュリ効果によるガスの吸引効果を得るために必要な所定流量を超える原料が流入する場合（ステップＳ２００のＮＯ）、水添脱硫器２において水添脱硫反応を行うか否か（ステップＳ２２０）を判断する。
【００９４】
そして、水添脱硫器２において、水添脱硫反応を行う場合（ステップＳ２２０のＮＯ）、リサイクルガス流路３に設けられた弁５を開放する（ステップＳ２３０）。これにより、リサイクルガス流路３に水素含有ガスを流通させる。
【００９５】
一方、水添脱硫器２において、水添脱硫反応を行わない場合（ステップＳ２２０のＹＥＳ）、弁５を閉止して、リサイクルガス流路３を閉止する（ステップＳ２１０）。これにより、水添脱硫器２において、水素含有ガスが必要でない場合、リサイクルガス流路３に水素含有ガスが流通することを防止する。その結果、リサイクルガス流路３を通じた水素含有ガスからの放熱量を減らすことが可能となる。つまり、放熱量を減らすことにより、水素生成装置を加熱するための熱量を減らすことができる。これにより、水素生成装置の運転効率をより向上させることができる。
【００９６】
以上のように、本実施の形態の水素生成装置が運転される。
【００９７】
なお、上記実施の形態では、水添脱硫器２において、水添脱硫反応を行うタイミングと同時に弁５を開放する構成を例に説明したが、これに限られない。例えば、リサイクルガス流路３を経由して水素含有ガスが水添脱硫器２に到達するまでの時間遅れを考慮して、水添脱硫反応を行うタイミングよりも早めに弁５を開放してもよい。これにより、効率よく、水添脱硫器２で水添脱硫反応を行うことができる。
【００９８】
以上で説明したように、本実施の形態の水素生成装置は、エジェクター４に所定の流量以下の原料が流入する場合、またはエジェクター４に所定の流量を超える原料が流入し、水添脱硫器２で水添脱硫反応を行わない場合、リサイクルガス流路３を弁５により閉止する。一方、エジェクター４に所定の流量を超える原料が流入する場合、かつ水添脱硫器２で水添脱硫反応を行う場合、リサイクルガス流路３を弁５により開放する。これにより、リサイクルガス流路３へ未脱硫の原料が逆流することを防止する。さらに、水添脱硫反応のために水素含有ガスを水添脱硫器２に供給する必要がある場合のみ、リサイクルガス流路３を通して水素含有ガスを供給することが可能となる。
【００９９】
（実施の形態６）
以下に、本発明の実施の形態６における水素発生装置について、図６を用いて説明する。
【０１００】
図６は、本発明の実施の形態６における水素生成装置の構成の一例を示す概略図である。
【０１０１】
本実施の形態の水素生成装置４００は、図６に示すように、吸着脱硫器８と、切替弁９を設けた点で、実施の形態２の水素生成装置２００とは異なる。なお、上記以外の構成や動作は、実施の形態２と同様であるので説明を省略する。
【０１０２】
ここで、吸着脱硫器８は、エジェクター４よりも原料供給路の上流に設けられ、原料中の硫黄化合物を吸着除去する。切替弁９は、原料を吸着脱硫器８に流通させるか、吸着脱硫器８をバイパスする流路に流通させるかを切り替える。なお、本実施の形態では、切替弁９が、２つの切替弁９ａ、９ｂから構成される例で説明する。
【０１０３】
つまり、本実施の形態の水素生成装置４００の制御器６は、リサイクルガス流路３に設けられた弁５を閉止する場合、切替弁９ｂを開放し、原料を吸着脱硫器８に流通させる。一方、制御器６は、リサイクルガス流路３に設けられた弁５を開放する場合、切替弁９ａを開放し、原料を吸着脱硫器８をバイパスする流路に流通させるように制御する。
【０１０４】
この構成により、エジェクター４に必要な所定の流量以下の原料が流入するために水添脱硫器２で水添脱硫反応が行えない場合、または水添脱硫器２で水添脱硫反応を行わない場合、硫黄化合物を吸着脱硫器８で除去することができる。これにより、水添脱硫器２への負荷を軽減することが可能となる。
【０１０５】
なお、吸着脱硫器８は、原料中の硫黄化合物を常温で除去する脱硫器である。ここで、常温とは、水添脱硫器２の使用温度（例えば、３００℃前後）に比べ相対的に常温域に近いと言う意味で用いている。つまり、常温域から、例えばゼオライト系で構成される脱硫剤が、脱硫剤として有効に機能する温度までを含む意味で、常温を用いている。この場合、原料中の硫黄化合物を吸着除去できれば、いかなる脱硫剤でもよい。
【０１０６】
また、切替弁９は、上述したように、原料を吸着脱硫器８に流通させるか、吸着脱硫器８をバイパスする流路に流通させるかを切り替える弁である。そのため、流路を切り替えることができれば、いかなる構成でもよい。つまり、図６で示したように、吸着脱硫器８に原料を流通させる経路と、吸着脱硫器８をバイパスさせて原料を流通させる経路のそれぞれに切替弁９ａ、９ｂを設ける。そして、例えば切替弁９ａを閉じ、切替弁９ｂを開けることにより、吸着脱硫器８へ流路を切り替える。なお、上記では、切替弁９を２つの切替弁９ａ、９ｂで構成した例で示したが、流路の分岐点に１つの３方弁を設けて、流路を切り替える構成としてもよい。これにより、構成の簡略化や、切り替えるタイミングなどの制御性が向上する。
【０１０７】
なお、通常、リサイクルガス流路３に設けられた弁５を閉止すると、リサイクルガス流路３に水素含有ガスが流通しなくなる。そのため、水添脱硫器２で水添反応を行えない。
【０１０８】
そのため、実施の形態１から実施の形態５の水素生成装置は、水添反応を行わない場合でも、水添脱硫器２で硫黄化合物を、物理的に吸着除去するように構成されている。しかしながら、水添脱硫器２で硫黄化合物を吸着除去すると、水添脱硫器２の負荷が増大する。そのため、水添脱硫器２の耐久性能が低下するので、水添脱硫器２に搭載する水添脱硫剤の量を多くする必要がある。その結果、水添脱硫器２が大きくなるという可能性がある。
【０１０９】
そこで、本実施の形態の水素生成装置４００は、吸着脱硫器８をさらに備える構成とする。そして、吸着脱硫器８で、事前に硫黄化合物を除去する。これにより、水添脱硫器２の大型化や、耐久性能の低下などの影響を低減している。
【０１１０】
なお、上記実施の形態において、リサイクルガス流路３に設けた弁５を閉止するタイミングと、切替弁９ｂにより吸着脱硫器８を通過する経路に原料を流通させるタイミングは同時でもよい。さらに、切替弁９ｂを開放して吸着脱硫器８に原料を流通させた後の所定のタイミングで、リサイクルガス流路３に設けた弁５を閉止してもよい。ここで、所定のタイミングとは、例えば吸着脱硫器８を流通した原料が、リサイクルガス流路３に到達するまでの遅れ時間に相当する。
【０１１１】
また、上記実施の形態において、リサイクルガス流路３に設けた弁５を開放するタイミングと、切替弁９ａを開放して吸着脱硫器８をバイパスする経路に原料を流通させるタイミングは同時でもよい。さらに、リサイクルガス流路３に設けた弁５を開放した後、切替弁９ａを開放して吸着脱硫器８をバイパスする経路に原料を流通させても構わない。
【０１１２】
また、リサイクルガス流路３に設けた弁５を開閉する場合、切替弁９ｂを開放して吸着脱硫器８に原料を流通させ、吸着脱硫が行われている状態で弁５を開閉する方が好ましい。これにより、原料に含まれる硫黄化合物を効果的に除去できる。
【０１１３】
（実施の形態７）
以下に、本発明の実施の形態７における燃料電池システムについて、図７を用いて説明する。
【０１１４】
図７は、本発明の実施の形態７における燃料電池システムの構成の一例を示す概略図である。
【０１１５】
つまり、本実施の形態の燃料電池システムは、少なくとも実施の形態１から実施の形態６で説明したいずれかの水素生成装置と、燃料電池１０とから構成されている。なお、図７においては、一例として、実施の形態１で説明した水素生成装置１００を図示している。
【０１１６】
燃料電池１０は、水素生成装置１００から供給される水素含有ガスを用いて発電する。なお、燃料電池１０は、例えば固体高分子形燃料電池、高分子電解質形燃料電池、固体酸化物形燃料電池またはリン酸形燃料電池などを用いることができる。しかし、上記燃料電池に限られないことは言うまでもない。
【０１１７】
そして、本実施の形態の燃料電池システムは、発電運転時において、水素生成装置１００から供給される水素含有ガスを用いて発電する。
【０１１８】
なお、本実施の形態における水素生成装置の動作は、実施の形態１から実施の形態６で説明した水素生成装置と同様であるので、詳細な説明は省略する。つまり、燃料電池１０を、実施の形態１から実施の形態６のいずれかの水素生成装置から生成する水素含有ガスを使用する機器の１つの例と考えればよい。
【０１１９】
上記構成により、本実施の形態の燃料電池システムは、実施の形態１から実施の形態６のいずれかの水素生成装置により生成した水素含有ガスを燃料電池１０の燃料として使用し、発電することが可能となる。これにより、水添脱硫器２を搭載した燃料電池システムの硫黄被毒による劣化を防止できる。その結果、信頼性が向上した燃料電池システムを実現できる。
【０１２０】
（実施の形態８）
以下に、本発明の実施の形態８における水素発生装置の運転方法について、図１および図２を参照しながら、図８を用いて説明する。
【０１２１】
図８は、本発明の実施の形態８における水素生成装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。
【０１２２】
なお、本実施の形態の水素生成装置の運転方法は、図１または図２に示す水素生成装置の運転方法である。
【０１２３】
つまり、本実施の形態の水素生成装置は、水添脱硫器２と、改質器１と、リサイクルガス流路３と、エジェクター４などを備えている。水添脱硫器２は、原料供給路から供給される原料に含まれる硫黄化合物の濃度を、水添脱硫反応により低減する。改質器１は、水添脱硫器２から排出された原料を改質して水素含有ガスを生成する。リサイクルガス流路３は、改質器１から排出される水素含有ガスの一部を原料供給路に供給する。エジェクター４は、原料供給路とリサイクルガス流路３との合流部に設けられ、リサイクルガス流路３からの水素含有ガスを原料供給路に吸引する。弁５は、リサイクルガス流路３に設けられ、水素含有ガスの供給を制御する。
【０１２４】
具体的には、弁５は、水添脱硫器２で水添脱硫反応を行わない場合、またはエジェクター４に所定の流量以下の原料が流入する場合に、リサイクルガス流路３を閉止するように制御される。
【０１２５】
つまり、本実施の形態の水素生成装置は、図８に示すように、まず、改質器１で原料を用いて水素含有ガスを生成する。そして、生成した水素含有ガスを用いて、水添脱硫器２で原料中の硫黄化合物を吸着除去する。
【０１２６】
これにより、エジェクター４に流入した原料に対して、リサイクルガス流路３を経由してエジェクター４に吸入された水素含有ガスが供給される。そして、エジェクター４から水添脱硫器２に、原料と水素含有ガスが供給される。
【０１２７】
このとき、図８に示すように、水添脱硫器２において、水添脱硫反応を行わない場合（ステップＳ３００のＹＥＳ）、水添脱硫器２に水素含有ガスを供給する必要がないため、リサイクルガス流路３を弁５により閉止する（ステップＳ３１０）。また、エジェクター４でベンチュリ効果によるガスの吸引効果を得るために必要な所定の流量以下の原料が流入する場合（ステップＳ３００のＹＥＳ）、リサイクルガス流路３に設けられた弁５を閉止する（ステップＳ３１０）。これらにより、リサイクルガス流路３に原料が逆流することを防止する。
【０１２８】
つまり、水添脱硫器２において、水添脱硫反応を行わない場合、またはエジェクター４に所定の流量以下の原料が流入する場合（ステップＳ３００のＹＥＳ）、リサイクルガス流路３を弁５により閉止する（ステップＳ３１０）。これらにより、未脱硫の原料がリサイクルガス流路３に逆流することを防止する。その結果、逆流による未脱硫の原料が、改質器１や水素生成装置の下流側に設けられる機器を被毒させることを防止する。
【０１２９】
一方、水添脱硫器２において、水添脱硫反応を行う場合（ステップＳ３００のＮＯ）、弁５を開放することでリサイクルガス流路３を開放する（ステップＳ３２０）。これにより、リサイクルガス流路３を通して、水素含有ガスを水添脱硫器２に供給することが可能となる。
【０１３０】
また、エジェクター４に所定の流量を越える原料が流入している場合（ステップＳ３００のＮＯ）、リサイクルガス流路３に未脱硫の原料が逆流することはない。そのため、エジェクター４に所定の流量を越える原料が流入する場合（ステップＳ３００のＹＥＳ）、弁５を開放し、リサイクルガス流路３を開放する（ステップＳ３２０）。
【０１３１】
以上のように、本実施の形態の水素生成装置が運転される。
【０１３２】
以上で説明したように、本実施の形態の水素生成装置の運転方法により、水添脱硫器２において水添脱硫反応を行わない場合、またはエジェクター４に所定の流量以下の原料が流入する場合、リサイクルガス流路３を弁５により閉止する。これにより、リサイクルガス流路３に未脱硫の原料が逆流することを防止することが可能となる。
【０１３３】
なお、本発明における水素生成装置およびその運転方法ならびに燃料電池システムは、上記各実施の形態に限定されるものではない。つまり、上記実施の形態は、単なる例示であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で様々な変更や組み合わせが可能なことは言うまでもない。
【０１３４】
具体的には、上記実施の形態６および実施の形態８では、常温脱硫器を用いた脱硫を行う場合、水添脱硫反応を行わない構成を例に説明したが、これに限定されない。例えば、水添脱硫器に収納された触媒または吸着剤が硫黄成分を吸着する機能を備えていてもよい。この場合、水添脱硫反応に最適な温度になるまでは、水添脱硫器に水素含有ガスを供給せず、水添脱硫反応を一時的に行わないようにする。これにより、水添脱硫器で水素含有ガスが必要ない場合、リサイクルガス流路に水素含有ガスが流通しないようにする。その結果、リサイクルガス流路を通じた水素含有ガスからの放熱量を減らすことが可能となる。
【０１３５】
以上で説明したように、本発明の水素生成装置は、原料供給路から供給される原料に含まれる硫黄化合物の濃度を低減する水添脱硫器と、水添脱硫器から排出された原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器とを備える。そして、改質器から排出される水素含有ガスの一部を原料供給路に供給するためのリサイクルガス流路と、原料供給路とリサイクルガス流路との合流部に設けられリサイクルガス流路からの水素含有ガスを原料供給路に吸引するエジェクターと、リサイクルガス流路に設けられた弁とを備える。さらに、弁は、所定の流量以下の原料がエジェクターに流入する場合に閉止するように構成してもよい。
【０１３６】
この構成により、リサイクルガス流路に設けられた弁は、所定の流量以下の原料がエジェクターに流入するときに閉止する。つまり、エジェクターに流通する原料の流量が少なく、原料の流れに起因するベンチュリ効果によるガスの吸引力が低いため、リサイクルガス流路からエジェクターにガスを流通できない場合、リサイクルガス流路を弁により閉止する。これにより、リサイクルガス流路を原料が逆流することを防止する。
【０１３７】
また、本発明の水素生成装置は、弁の開閉を制御する制御器を備え、制御器は、所定の流量以下の原料がエジェクターに流入する場合に、弁を閉止するように制御してもよい。これにより、所定の流量以下の原料がエジェクターに流入するとき制御器が弁を閉止して、リサイクルガス流路を原料が逆流することを防止する。
【０１３８】
また、本発明の水素生成装置は、制御器は、所定の流量を超える原料がエジェクターに流入する場合に、弁を開放するように制御してもよい。
【０１３９】
この構成により、制御器は、所定の流量を超える原料がエジェクターに流入する場合に弁を開放する。これにより、改質器に供給する原料に含まれる硫黄化合物の濃度を水添脱硫反応により低減することができる。
【０１４０】
また、本発明の水素生成装置の運転方法は、制御器が、エジェクターに所定流量を超える原料が流入する場合で、かつ、水添脱硫器において水添脱硫反応を行わない場合に、リサイクルガス流路に設けられた弁を閉止するように制御してもよい。これにより、リサイクルガス流路へ未脱硫の原料が逆流することを防止する。さらに、水添脱硫反応のために水素含有ガスを水添脱硫器２に供給する必要がある場合のみ、リサイクルガス流路３を通して水素含有ガスを供給することが可能となる。
【０１４１】
また、本発明の水素生成装置は、弁を、逆止弁で構成してもよい。これにより、エジェクターに流入する原料の流量にかかわらず、リサイクルガス流路を閉止できる。その結果、リサイクルガス流路を原料が逆流することを、より確実に防止できる。
【０１４２】
また、本発明の水素生成装置は、制御器とエジェクターの原料供給路の上流に、吸着脱硫器と、切替弁を、さらに備え、切替弁は、原料の流通を原料流路と吸着脱硫器のいずれかに切り替えてもよい。
【０１４３】
この構成により、水添脱硫器で水添脱硫反応が行えない場合、または水添脱硫器２で水添脱硫反応を行わない場合、吸着脱硫器で除去することができる。これにより、水添脱硫器２への負荷を軽減することが可能となる。
【０１４４】
また、本発明の燃料電池システムは、上記水素生成装置と、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る構成としてもよい。
【０１４５】
これにより、水添脱硫器２を搭載した燃料電池システムの硫黄被毒による劣化を防止できる。その結果、信頼性の高い燃料電池システムを実現できる。
【０１４６】
また、本発明は、原料供給路から供給される原料に含まれる硫黄化合物の濃度を水添脱硫反応により低減する水添脱硫器と、水添脱硫器から排出された原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器とを備える。さらに、改質器から排出される水素含有ガスの一部を原料供給路に供給するためのリサイクルガス流路と、原料供給路とリサイクルガス流路との合流部に設けられリサイクルガス流路からの水素含有ガスを原料供給路に吸引するエジェクターと、リサイクルガス流路に設けられた弁とを備えた水素生成装置の運転方法である。そして、水添脱硫器において水添脱硫反応を行わない場合、リサイクルガス流路に設けた弁を閉止してもよい。
【０１４７】
また、本発明の水素生成装置の運転方法は、所定の流量を超える原料がエジェクターに流入する場合に、弁を開放してもよい。
【０１４８】
また、本発明の水素生成装置の運転方法は、エジェクターに所定の流量を超える原料が流入する場合で、かつ、水添脱硫器において水添脱硫反応を行わない場合に、リサイクルガス流路に設けられた弁を閉止してもよい。
【０１４９】
これらの方法により、水添脱硫器において水添脱硫反応を行わない場合、リサイクルガス流路を閉止する。または、エジェクターに所定流量以下の原料が流入する場合、リサイクルガス流路に設けられた弁を閉止する。これにより、リサイクルガス流路を未脱硫の原料が逆流することを、より確実に防止できる。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明は、未脱硫の原料がリサイクルガス流路を逆流することを防止することにより、安定な運転が要望される水添脱硫器を備える水素生成装置ならびに水素生成装置を備えた燃料電池システムに適用できる。
【符号の説明】
【０１５１】
１    改質器
２    水添脱硫器
３    リサイクルガス流路
４    エジェクター
５    弁
６    制御器
７    逆止弁
８    吸着脱硫器
９，９ａ，９ｂ    切替弁
１０    燃料電池
１００，２００，３００，４００    水素生成装置
【図１】
2015118889.tif 000003
【図２】
2015118889.tif 000004
【図３】
2015118889.tif 000005
【図４】
2015118889.tif 000006
【図５】
2015118889.tif 000007
【図６】
2015118889.tif 000008
【図７】
2015118889.tif 000009
【図８】
2015118889.tif 000010
【図９】
2015118889.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成27年9月11日(2015.9.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水添脱硫器を備える水素生成装置およびその運転方法ならびに燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、発電時の燃料として用いられる水素含有ガスが一般的な原料インフラとして整備されていない。そのため、通常、燃料電池システムは、一般的な原料インフラである天然ガスやＬＰＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ  Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｇａｓ；液化石油ガス）から水素含有ガスを生成させる改質器を有する水素生成装置を備えている。
【０００３】
改質器は、一般的に、水蒸気改質反応を用いて、水素含有ガスを生成する。具体的には、水蒸気改質反応は、例えば原料となる都市ガスと水蒸気とをＲｕ系などの貴金属系の改質触媒やＮｉ系の改質触媒を用いて、６００℃〜７００℃程度の高温で反応させる。これにより、改質器は、水素を主成分とした水素含有ガスを生成する。
【０００４】
しかし、都市ガスなどの原料には、硫黄化合物が含まれている。硫黄化合物は、特に、改質触媒や燃料電池スタック触媒の被毒物質である。そのため、硫黄化合物を、何らかの方法で除去する必要がある。
【０００５】
そこで、燃料電池システムは、例えば水素含有ガスと原料を混合させて水添脱硫触媒を介して水添脱硫することにより、硫黄化合物を除去する水素生成装置を備えている。
【０００６】
また、水素生成装置は、改質触媒により生成した水素含有ガスを原料の供給経路に戻す方法（以下、「リサイクル」と記す）により、水素含有ガスの供給が一般的に行われている。
【０００７】
具体的には、原料に水素含有ガスをリサイクルする方法として、まず、水添脱硫触媒に原料を供給する経路にエジェクターを設ける。そして、エジェクターによるベンチュリ効果により、水素含有ガスを吸引する。これにより、原料と水素含有ガスを混合してリサイクルする水素生成装置が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００８】
以下に、従来の水素生成装置の構成について、図９を用いて説明する。
【０００９】
図９は、従来の水素生成装置の構成の一例を示す概略図である。
【００１０】
図９に示すように、従来の水素生成装置は、水添脱硫器２と、改質器１と、リサイクルガス流路３と、エジェクター４などを備えている。水添脱硫器２は、原料供給路から供給される原料に含まれる硫黄化合物の濃度を、水添脱硫反応により低減する。改質器１は、水添脱硫器２から排出された原料を改質して水素含有ガスを生成する。リサイクルガス流路３は、改質器１から排出される水素含有ガスの一部を原料供給路に供給する。エジェクター４は、原料供給路とリサイクルガス流路３との合流部に設けられ、リサイクルガス流路３からの水素含有ガスを原料供給路に吸引する。
【００１１】
このとき、従来の水素生成装置は、エジェクター４で水素含有ガスをリサイクルガス流路３から吸引するために、エジェクター４に原料を所定の流量より多く供給する必要がある。
【００１２】
つまり、エジェクター４に流れる原料が所定の流量以下になると、エジェクター４でのベンチュリ効果が発揮できなくなる。そのため、エジェクター４で水素含有ガスを吸引できなくなるという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１３−１８４８４４号公報
【特許文献２】特開２０１３−２２２５７３号公報
【発明の概要】
【００１４】
本発明は、エジェクターからリサイクルガス流路への原料の逆流を防止する水素生成装置を提案する。
【００１５】
つまり、本発明の水素生成装置は、所定の流量以下の原料がエジェクターに流入することを閉止する弁をリサイクルガス流路に設ける。
【００１６】
この構成により、エジェクターに流通する原料の流量が少なく、原料の流れに起因するベンチュリ効果によるガスの吸引力が低いために、リサイクルガス流路からエジェクターにガスを流通できない場合、リサイクルガス流路を弁により閉止する。これにより、リサイクルガス流路を原料が逆流することを防止する。
【００１７】
さらに、本発明者らが鋭意検討した結果、新たに、原料がエジェクター４からリサイクルガス流路３を逆流して、硫黄化合物が除去されていない原料により水素生成装置および水素生成装置の下流の装置（例えば、燃料電池）が被毒されるという課題を見だした。
【００１８】
しかし、上記構成により、リサイクルガス流路３への逆流を防止して、水素生成装置および水素生成装置の下流の装置が被毒することを、未然に防ぐことができる。その結果、信頼性に優れ、長期間に亘って安定した運転が可能な水素生成装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図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の一例を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態２における水素生成装置の構成の一例を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態３における水素生成装置の構成の一例を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態４における水素生成装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の実施の形態５における水素生成装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の実施の形態６における水素生成装置の構成の一例を示す概略図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態７における燃料電池システムの構成の一例を示す概略図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態８における水素生成装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、従来の水素生成装置の構成の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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、先に説明した実施の形態と同一構成については、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００２１】
（実施の形態１）
以下に、本発明の実施の形態１における水素生成装置の構成について、図１を参照しながら説明する。
【００２２】
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の一例を示す概略図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施の形態の水素生成装置１００は、少なくとも改質器１と、水添脱硫器２と、リサイクルガス流路３と、エジェクター４と、弁５などを備えている。
【００２４】
まず、水素生成装置１００の改質器１は、原料を用いて水素含有ガスを生成する。具体的には、改質器１内の改質触媒部（図示せず）において、原料を改質反応させて、水素含有ガスを生成する。なお、以降では、水素含有ガスを、「ガス」と略記する場合がある。
【００２５】
なお、改質反応は、特に限定しないが、例えば水蒸気改質反応、オートサーマル反応および部分酸化反応などが挙げられる。
【００２６】
また、図１には示していないが、各改質反応において必要となる機器が改質器１に適宜設けられることは言うまでもない。
【００２７】
具体的には、改質反応が水蒸気改質反応の場合、改質触媒部を加熱する燃焼器、水蒸気を生成する蒸発器および蒸発器に水を供給する水供給器が設けられる。一方、改質反応がオートサーマル反応の場合、水素生成装置１００に、さらに改質器１に空気を供給する空気供給器（図示せず）が設けられる。
【００２８】
また、原料としては、メタンを主成分とする都市ガス、天然ガス、ＬＰＧなどの少なくとも炭素および水素から構成される有機化合物を含有する原料が用いられる。
【００２９】
つぎに、水素生成装置１００の水添脱硫器２は、改質器１に供給される原料中の硫黄化合物の濃度を水添脱硫反応により低減する。そのため、水添脱硫器２は、容器に水添脱硫用の脱硫剤が充填されている。水添脱硫用の脱硫剤としては、例えば原料中の硫黄化合物を硫化水素に変換するＣｏＭｏ系触媒と、その下流に設けられる硫化水素を吸着除去する硫黄吸着剤であるＺｎＯ系触媒またはＣｕＺｎ系触媒などで構成される。なお、水添脱硫用の脱硫剤は、上記の構成に限定されず、例えば硫黄化合物を硫化水素に変換する機能と、硫化水素を吸着する機能を共に有するＣｕＺｎ系触媒のみで構成してもよい。これにより、構成を簡略化できる。
【００３０】
つまり、水添脱硫器２は、上記脱硫剤で、原料中の硫黄化合物を水素含有ガスと反応させ硫化水素に変換した後、その硫化水素を吸着除去する。
【００３１】
さらに、水添脱硫器２は、水素含有ガスが供給されない場合でも、原料中の硫黄化合物を、直接物理的に吸着することも可能である。ただし、物理的な吸着で硫黄化合物を直接除去する場合、硫化水素に変換後に吸着除去する場合と比べて、水添脱硫用の脱硫剤の量が多量に必要となる。そのため、通常の使用では、脱硫剤で硫化水素に変換後、吸着除去する方法が一般的である。
【００３２】
しかし、本実施の形態では、水素含有ガスを生成していない水素生成装置１００の起動時や停止時などに限り、物理的な吸着を使用して硫黄化合物を除去する。
【００３３】
つぎに、水素生成装置１００のリサイクルガス流路３は、改質器１より送出される水素含有ガスの一部を、水添脱硫器２よりも上流側の原料と混合するために供給する流路を構成する。
【００３４】
このとき、リサイクルガス流路３の上流端と接続される箇所は、改質器１から送出された水素含有ガスが流れる流路であれば、特に限定されない。例えば、改質器１の下流に水素含有ガス中の一酸化炭素を低減するＣＯ低減器（図示せず）を設けた場合、リサイクルガス流路３の上流端を、改質器１とＣＯ低減器との間の流路や、ＣＯ低減器の下流側、あるいは直接ＣＯ低減器に接続してもよい。さらに、ＣＯ低減器が、シフト反応により一酸化炭素を低減する変成器と、酸化反応およびメタン化反応の少なくともいずれか一方により一酸化炭素を低減するＣＯ除去器とを備える場合、リサイクルガス流路３の上流端を、変成器とＣＯ除去器との間の流路に接続するように構成してもよい。また、リサイクルガス流路３の上流端を、水素含有ガスを利用する、例えば燃料電池などの水素利用機器の下流側の流路に接続してもよい。
【００３５】
なお、上記では、水素生成装置１００にＣＯ低減器やＣＯ除去器を備える構成を例に説明したが、必ずしもそれらを備える必要はない。例えば、水素生成装置１００で生成したガスを用いる装置が必要な性能を出すことができれば、水素生成装置１００にＣＯ低減器やＣＯ除去器を設けなくてもよい。
【００３６】
つぎに、水素生成装置１００のエジェクター４は、昇圧器（図示せず）などの原料供給部により圧送された原料が流れる流路の断面積を狭めることにより流速を高める機能を備える装置である。そして、エジェクター４は、原料の流速が最大となる位置で、リサイクルガス流路３が原料供給路と合流するように構成される。
【００３７】
つまり、エジェクター４は、原料の流速を高めて、その部位での原料圧力をベンチュリ効果により低下させる。このとき、原料の流速が最大となる位置では原料の圧力が最も低下する。そこで、通常、最も低い圧力が、リサイクルガス流路３の上流側の圧力よりも、低くなるようにエジェクター４を設計する。これにより、リサイクルガス流路３を通して、水素含有ガスが原料供給路に吸引されて流入することが可能となる。
【００３８】
なお、リサイクルガス流路３を介して、水素含有ガスをベンチュリ効果により原料供給路に流入することが可能であれば、必ずしも原料の流速が最大となる位置で水素含有ガスを流入させなくてもよい。
【００３９】
つぎに、水素生成装置１００の弁５は、リサイクルガス流路３に設けられ、改質器１から送出される水素含有ガスの流通の開閉を行う。
【００４０】
なお、弁５は、リサイクルガス流路３の開放や閉止ができれば、構成は任意である。例えば、電気信号により開閉する電磁弁などで構成してもよい。
【００４１】
以上のように、本実施の形態の水素生成装置１００が構成される。
【００４２】
以下に、本実施の形態の水素生成装置１００の動作について、図１を参照しながら説明する。
【００４３】
はじめに、水素生成装置１００が水素含有ガスを生成するときの動作について説明する。
【００４４】
まず、水素生成装置１００の水添脱硫器２に、原料が昇圧器（図示せず）から供給される。そして、水添脱硫器２は、原料中に含まれる硫黄化合物を除去する。
【００４５】
つぎに、水添脱硫器２で硫黄化合物が除去された原料を改質器１に供給し、水素含有ガスを生成する。
【００４６】
つぎに、改質器１で生成した水素含有ガスの一部は、リサイクルガス流路３を通じて、エジェクター４でベンチュリ効果により吸引される。そして、吸引された水素含有ガスと原料を混合した上で、水添脱硫器２に供給する。
【００４７】
このとき、エジェクター４内は、供給される原料の流通経路の流路断面積が、上流側から徐々に狭くなるように構成されている。そして、エジェクター４内の原料の流通圧力が低くなる位置で、リサイクルガス流路３が原料供給路と合流するように接続される。その後、エジェクター４内は、原料とリサイクルガス（水素含有ガス）の混合ガスが流れる流通経路の流路断面積が、下流側（水添脱硫器２側）に向かって徐々に大きくなるように構成されている。
【００４８】
これにより、エジェクター４内の原料とリサイクルガスの合流部で、原料の流速が最も速くなり、原料の圧力は最も低くなる。つまり、エジェクター４は、上記の状態で、原料の圧力がリサイクルガス流路３の上流側の圧力よりも低くなるように、流路断面積が設計される。これにより、リサイクルガスを原料供給路に引き込むことが可能となる。
【００４９】
つぎに、水素含有ガスが水添脱硫器２に供給されると、水添脱硫器２内で、硫黄化合物と水素が反応して硫化水素となる。そして、水添脱硫器２の脱硫剤である水添脱硫触媒で、硫化水素が吸着除去される。なお、上述したように、水添脱硫器２にリサイクルガス流路３を介して水素含有ガスが供給されるまでは、水添脱硫器２で硫黄化合物を物理的に吸着除去する。
【００５０】
このとき、水素生成装置１００に供給される原料の流量は、水素生成装置１００の運転状態によって大きく異なる。具体的には、水素生成装置１００が安定して水素含有ガスを生成している間は、原料の流量は多くなる。一方、水素生成装置１００の起動時や停止時には、原料の流量は少なくなる。
【００５１】
また、水素生成装置１００が、運転後、停止した状態（以下、「待機」と記す）の場合、改質器１のように運転時に高温になっている部位の温度が低下する。そのため、改質器１内部のガスが収縮して、大気圧に比べて負圧になる。改質器１内部が負圧となる状態は、改質器１の構造体に負荷が掛かるため、防止する必要がある。そこで、通常、水素生成装置１００に原料を供給して、改質器１の内部を保圧する。なお、待機時の保圧のために流れる原料の流量はごくわずかである。
【００５２】
つまり、待機時において、水素生成装置１００に供給される原料の流量が少なくなると、エジェクター４内での原料の流速が低下する。そのため、エジェクター４内でのベンチュリ効果により原料の圧力を低下させることができなくなる。その結果、リサイクルガス流路３からエジェクター４へガスを吸引することができなくなる。さらに、場合（状態）によっては、原料がエジェクター４からリサイクルガス流路３へ逆流する。
【００５３】
逆流すると、硫黄化合物が除去されていない未脱硫の原料がリサイクルガス流路３を通して、改質器１の下流側の機器に供給されることとなる。硫黄化合物は、改質器１の触媒の被毒物質である。さらに、硫黄化合物は、水素生成装置１００で生成した水素含有ガスを利用する機器の一例である燃料電池を被毒する。その結果、燃料電池などの機器は、所定の性能を発揮することができなくなる。
【００５４】
そこで、本実施の形態では、上記のように原料の流量が所定の流量以下になった場合、リサイクルガス流路３に設けた弁５を閉じる。これにより、リサイクルガス流路３に原料が逆流することを防止する。
【００５５】
なお、所定の流量とは、エジェクター４がリサイクルガス流路３内からガスを吸入しない原料の流量である。つまり、所定の流量以下の原料の流量では、リサイクルガス流路３内のガスを吸入できないので、弁５を閉じて、逆流を防止する。
【００５６】
また、所定の流量は、エジェクター４がリサイクルガス流路３内からガスを吸入するために必要な原料の流量に近い。そのため、原料の流量が所定の流量を超えることにより、エジェクター４内にリサイクルガス流路３内のガスを吸入することができる。
【００５７】
以上のように、本実施の形態の水素生成装置１００が動作する。
【００５８】
つまり、本実施の形態の水素生成装置１００は、原料供給路から供給される原料に含まれる硫黄化合物の濃度を低減する水添脱硫器２と、水添脱硫器２から排出された原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器１とを備える。そして、改質器１から排出される水素含有ガスの一部を原料供給路に供給するリサイクルガス流路３と、原料供給路とリサイクルガス流路３との合流部に設けられ、リサイクルガス流路３からの水素含有ガスを原料供給路に吸引するエジェクター４とを備える。さらに、リサイクルガス流路３に設けられ、所定の流量以下の原料がエジェクター４に流入するとき、リサイクルガス流路３を閉止する弁５を備えて構成される。
【００５９】
この構成により、リサイクルガス流路３に設けられた弁５は、原料供給路から所定の流量以下の原料がエジェクター４に流入するときに、リサイクルガス流路３を閉止する。つまり、エジェクター４に流通する原料の流量が少なく、原料の流れに起因するベンチュリ効果によるガスの吸引力が低いために、リサイクルガス流路３からエジェクター４にガスを流通できない場合、リサイクルガス流路３を弁５により閉止する。これにより、エジェクター４からリサイクルガス流路３への原料の逆流を防止する。その結果、硫黄化合物による水素生成装置および水素生成装置の下流に配置される装置の被毒を未然に防止する。そして、信頼性に優れ、長期間に亘って安定した運転が可能な水素生成装置１００を実現できる。
【００６０】
（実施の形態２）
以下に、本発明の実施の形態２における水素発生装置について、図２を用いて説明する。
【００６１】
図２は、本発明の実施の形態２における水素生成装置の構成の一例を示す概略図である。
【００６２】
本実施の形態の水素生成装置２００は、図２に示すように、弁５の開閉を制御する制御器６を備える点で、実施の形態１の水素生成装置とは異なる。なお、上記以外の構成や動作は、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００６３】
つまり、本実施の形態の水素生成装置２００の制御器６は、所定の流量以下の原料がエジェクター４に流入するとき、弁５を閉止するように制御する。
【００６４】
具体的には、制御器６は、原料の流量を、例えばエジェクターに流れる原料の流量を測定する流量計で検知し、所定の流量以下になると弁５を閉止するように制御する。また、原料の流量は、例えば原料供給部の回転数や原料供給部を制御する操作量に基づいて検知してもよい。なお、制御器６は、制御機能を有する構成であればよい。例えば、制御器６は、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）などを備える。演算処理部は、一例として、超小型演算処理装置（ＭＰＵ：Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）や中央演算処理装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などで構成される。記憶部は、例えばメモリーなどで構成される。
【００６５】
また、制御器６は、集中制御を行う単独の制御器６で構成してもよく、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器で構成してもよい。
【００６６】
つまり、本実施の形態の水素生成装置２００は、原料の流量が、エジェクター４でリサイクルガス流路３からガスを吸引するのに必要な流量以下である場合、制御器６は弁５を閉止するように制御する。そして、リサイクルガス流路３へのガスの逆流を停止する。
【００６７】
この構成により、所定の流量以下の原料がエジェクター４に流入するとき、エジェクター４からリサイクルガス流路３への原料の逆流を防止する。これにより、原料に含まれる硫黄化合物による水素生成装置２００および水素生成装置２００で生成した水素含有ガスを利用する機器の劣化を未然に防止できる。
【００６８】
（実施の形態３）
以下に、本発明の実施の形態３における水素発生装置について、図３を用いて説明する。
【００６９】
図３は、本発明の実施の形態３における水素生成装置の構成の一例を示す概略図である。
【００７０】
本実施の形態の水素生成装置３００は、図３に示すように、所定の流量以下の原料がエジェクター４に流入する場合、リサイクルガス流路３を閉止する逆止弁７を設けた点で、実施の形態１の水素生成装置１００とは異なる。なお、上記以外の構成や動作は、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００７１】
つまり、本実施の形態の水素生成装置３００の逆止弁７は、リサイクルガス流路３に設けられる。そして、逆止弁７は、リサイクルガス流路３を流れるガスの向きを一方向（上流から下流方向）のみに規定する。具体的には、逆止弁７は、リサイクルガス流路３からエジェクター４へはガスを流通させるが、逆方向であるエジェクター４からリサイクルガス流路３へはガスの流通を阻止する。
【００７２】
これにより、エジェクター４を通して原料が、リサイクルガス流路３へ逆流することを防止する。その結果、逆流による未脱硫の原料が、改質器１や水素生成装置１００の下流側に設けられる機器を被毒させることを、より確実に防止する。
【００７３】
また、逆止弁７を用いることにより、原料供給路の原料の流量の大小に依らず、原料がリサイクルガス流路３を逆流することを防止できる。
【００７４】
（実施の形態４）
以下に、本発明の実施の形態４における水素発生装置の運転方法について、図２を参照しながら、図４を用いて説明する。
【００７５】
図４は、本発明の実施の形態４における水素生成装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。
【００７６】
なお、本実施の形態の水素生成装置は、図２に示す実施の形態２の水素生成装置２００と同様に、弁５と、弁５の開閉を制御する制御器６を備える。そして、制御器６は、所定の流量以下の原料がエジェクター４に流入するとき、弁５を閉止する。さらに、制御器６は、所定の流量を超える原料がエジェクター４に流入するとき、弁５を開放するように制御する。
【００７７】
つまり、本実施の形態の水素生成装置は、図２に示すように、まず、改質器１で原料を用いて水素含有ガスを生成する。そして、生成した水素含有ガスを用いて、水添脱硫器２で原料中の硫黄化合物の濃度を水添脱硫反応により低減する。
【００７８】
これにより、エジェクター４に流入した原料に対して、リサイクルガス流路３を経由してエジェクター４に吸入された水素含有ガスが供給される。そして、エジェクター４から水添脱硫器２に原料と水素含有ガスが供給される。
【００７９】
このとき、図４に示すように、エジェクター４において、ベンチュリ効果によるガスの吸引効果を得るために必要な所定の流量以下の原料が流入する場合（ステップＳ１００のＹＥＳ）、リサイクルガス流路３に設けた弁５を閉止する（ステップＳ１１０）。これにより、リサイクルガス流路３に原料が逆流することを防止する。
【００８０】
一方、エジェクター４において、ベンチュリ効果によるガスの吸引効果を得るために必要な所定の流量を超える原料が流入する場合（ステップＳ１００のＮＯ）、リサイクルガス流路３に設けた弁５を開放する（ステップＳ１２０）。これにより、リサイクルガス流路３に水素含有ガスを流通させる。
【００８１】
つまり、エジェクター４において、ベンチュリ効果が得られる原料の流量であるか否かで弁５の開閉を制御する。これにより、リサイクルガス流路３への原料の逆流を防止する。そして、リサイクルガス流路３およびエジェクター４を通して、水素含有ガスを水添脱硫器２に供給する。
【００８２】
その結果、改質器１や水素生成装置１００の下流側に設けられる機器が、硫黄化合物により被毒することを防止する。
【００８３】
以上のように、本実施の形態の水素生成装置が運転される。
【００８４】
なお、上記実施の形態では、弁５を開閉するタイミングとして、エジェクター４に流入する原料の流量が所定の流量以下か否かのみを閾値とする例で説明したが、これに限られない。例えば、所定の流量に対して、幅を持たせて閾値としてもよい。具体的には、原料の流量が所定の流量を５％上回ったら、弁５を開放し、原料の流量が所定の流量以下となれば弁５を閉止するように制御してもよい。これにより、弁５の頻繁な開閉操作の繰り返しを防止できる。その結果、弁５の開閉回数の増加による劣化を防止して、寿命や信頼性を向上させることができる。なお、上記５％は、一例であり、これに限られないことは言うまでもない。
【００８５】
以上で説明したように、本実施の形態の水素生成装置は、水添脱硫器２において、エジェクター４に所定の流量以下の原料が流入する場合、リサイクルガス流路３を弁５により閉止する。一方、エジェクター４に所定の流量を超える原料が流入する場合、リサイクルガス流路３を弁５により開放する。これにより、リサイクルガス流路３へ未脱硫の原料が逆流することを防止する。
【００８６】
（実施の形態５）
以下に、本発明の実施の形態５における水素発生装置の運転方法について、図２を参照しながら、図５を用いて説明する。
【００８７】
図５は、本発明の実施の形態５における水素生成装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。
【００８８】
なお、本実施の形態の水素生成装置は、図２に示す実施の形態２の水素生成装置２００と同様に、弁５と、弁５の開閉を制御する制御器６を備える。
【００８９】
そして、制御器６は、所定の流量以下の原料がエジェクター４に流入する場合、または水添脱硫器２で水添脱硫反応を行わない場合に、弁５を閉止する。さらに、制御器６は、所定の流量を超える原料がエジェクター４に流入し、かつ水添脱硫器２で水添脱硫反応を行う場合に、弁５を開放するように制御する。
【００９０】
つまり、本実施の形態の水素生成装置は、図２に示すように、まず、改質器１で原料を用いて水素含有ガスを生成する。そして、生成した水素含有ガスを用いて、水添脱硫器２で原料中の硫黄化合物の濃度を水添脱硫反応により低減する。
【００９１】
これにより、エジェクター４に流入した原料に対して、リサイクルガス流路３を経由してエジェクター４に吸入された水素含有ガスが供給される。そして、エジェクター４から水添脱硫器２に原料と水素含有ガスが供給される。
【００９２】
このとき、図５に示すように、エジェクター４において、ベンチュリ効果によるガスの吸引効果を得るために必要な所定流量以下の原料が流入する場合（ステップＳ２００のＹＥＳ）、リサイクルガス流路３に設けられた弁５を閉止する（ステップＳ２１０）。これにより、リサイクルガス流路３を原料が逆流することを防止する。
【００９３】
一方、エジェクター４において、ベンチュリ効果によるガスの吸引効果を得るために必要な所定流量を超える原料が流入する場合（ステップＳ２００のＮＯ）、水添脱硫器２において水添脱硫反応を行うか否か（ステップＳ２２０）を判断する。
【００９４】
そして、水添脱硫器２において、水添脱硫反応を行う場合（ステップＳ２２０のＮＯ）、リサイクルガス流路３に設けられた弁５を開放する（ステップＳ２３０）。これにより、リサイクルガス流路３に水素含有ガスを流通させる。
【００９５】
一方、水添脱硫器２において、水添脱硫反応を行わない場合（ステップＳ２２０のＹＥＳ）、弁５を閉止して、リサイクルガス流路３を閉止する（ステップＳ２１０）。これにより、水添脱硫器２において、水素含有ガスが必要でない場合、リサイクルガス流路３に水素含有ガスが流通することを防止する。その結果、リサイクルガス流路３を通じた水素含有ガスからの放熱量を減らすことが可能となる。つまり、放熱量を減らすことにより、水素生成装置を加熱するための熱量を減らすことができる。これにより、水素生成装置の運転効率をより向上させることができる。
【００９６】
以上のように、本実施の形態の水素生成装置が運転される。
【００９７】
なお、上記実施の形態では、水添脱硫器２において、水添脱硫反応を行うタイミングと同時に弁５を開放する構成を例に説明したが、これに限られない。例えば、リサイクルガス流路３を経由して水素含有ガスが水添脱硫器２に到達するまでの時間遅れを考慮して、水添脱硫反応を行うタイミングよりも早めに弁５を開放してもよい。これにより、効率よく、水添脱硫器２で水添脱硫反応を行うことができる。
【００９８】
以上で説明したように、本実施の形態の水素生成装置は、エジェクター４に所定の流量以下の原料が流入する場合、またはエジェクター４に所定の流量を超える原料が流入し、水添脱硫器２で水添脱硫反応を行わない場合、リサイクルガス流路３を弁５により閉止する。一方、エジェクター４に所定の流量を超える原料が流入する場合、かつ水添脱硫器２で水添脱硫反応を行う場合、リサイクルガス流路３を弁５により開放する。これにより、リサイクルガス流路３へ未脱硫の原料が逆流することを防止する。さらに、水添脱硫反応のために水素含有ガスを水添脱硫器２に供給する必要がある場合のみ、リサイクルガス流路３を通して水素含有ガスを供給することが可能となる。
【００９９】
（実施の形態６）
以下に、本発明の実施の形態６における水素発生装置について、図６を用いて説明する。
【０１００】
図６は、本発明の実施の形態６における水素生成装置の構成の一例を示す概略図である。
【０１０１】
本実施の形態の水素生成装置４００は、図６に示すように、吸着脱硫器８と、切替弁９を設けた点で、実施の形態２の水素生成装置２００とは異なる。なお、上記以外の構成や動作は、実施の形態２と同様であるので説明を省略する。
【０１０２】
ここで、吸着脱硫器８は、エジェクター４よりも原料供給路の上流に設けられ、原料中の硫黄化合物を吸着除去する。切替弁９は、原料を吸着脱硫器８に流通させるか、吸着脱硫器８をバイパスする流路に流通させるかを切り替える。なお、本実施の形態では、切替弁９が、２つの切替弁９ａ、９ｂから構成される例で説明する。
【０１０３】
つまり、本実施の形態の水素生成装置４００の制御器６は、リサイクルガス流路３に設けられた弁５を閉止する場合、切替弁９ｂを開放し、原料を吸着脱硫器８に流通させる。一方、制御器６は、リサイクルガス流路３に設けられた弁５を開放する場合、切替弁９ａを開放し、原料を吸着脱硫器８をバイパスする流路に流通させるように制御する。
【０１０４】
この構成により、エジェクター４に必要な所定の流量以下の原料が流入するために水添脱硫器２で水添脱硫反応が行えない場合、または水添脱硫器２で水添脱硫反応を行わない場合、硫黄化合物を吸着脱硫器８で除去することができる。これにより、水添脱硫器２への負荷を軽減することが可能となる。
【０１０５】
なお、吸着脱硫器８は、原料中の硫黄化合物を常温で除去する脱硫器である。ここで、常温とは、水添脱硫器２の使用温度（例えば、３００℃前後）に比べ相対的に常温域に近いと言う意味で用いている。つまり、常温域から、例えばゼオライト系で構成される脱硫剤が、脱硫剤として有効に機能する温度までを含む意味で、常温を用いている。この場合、原料中の硫黄化合物を吸着除去できれば、いかなる脱硫剤でもよい。
【０１０６】
また、切替弁９は、上述したように、原料を吸着脱硫器８に流通させるか、吸着脱硫器８をバイパスする流路に流通させるかを切り替える弁である。そのため、流路を切り替えることができれば、いかなる構成でもよい。つまり、図６で示したように、吸着脱硫器８に原料を流通させる経路と、吸着脱硫器８をバイパスさせて原料を流通させる経路のそれぞれに切替弁９ａ、９ｂを設ける。そして、例えば切替弁９ａを閉じ、切替弁９ｂを開けることにより、吸着脱硫器８へ流路を切り替える。なお、上記では、切替弁９を２つの切替弁９ａ、９ｂで構成した例で示したが、流路の分岐点に１つの３方弁を設けて、流路を切り替える構成としてもよい。これにより、構成の簡略化や、切り替えるタイミングなどの制御性が向上する。
【０１０７】
なお、通常、リサイクルガス流路３に設けられた弁５を閉止すると、リサイクルガス流路３に水素含有ガスが流通しなくなる。そのため、水添脱硫器２で水添反応を行えない。
【０１０８】
そのため、実施の形態１から実施の形態５の水素生成装置は、水添反応を行わない場合でも、水添脱硫器２で硫黄化合物を、物理的に吸着除去するように構成されている。しかしながら、水添脱硫器２で硫黄化合物を吸着除去すると、水添脱硫器２の負荷が増大する。そのため、水添脱硫器２の耐久性能が低下するので、水添脱硫器２に搭載する水添脱硫剤の量を多くする必要がある。その結果、水添脱硫器２が大きくなるという可能性がある。
【０１０９】
そこで、本実施の形態の水素生成装置４００は、吸着脱硫器８をさらに備える構成とする。そして、吸着脱硫器８で、事前に硫黄化合物を除去する。これにより、水添脱硫器２の大型化や、耐久性能の低下などの影響を低減している。
【０１１０】
なお、上記実施の形態において、リサイクルガス流路３に設けた弁５を閉止するタイミングと、切替弁９ｂにより吸着脱硫器８を通過する経路に原料を流通させるタイミングは同時でもよい。さらに、切替弁９ｂを開放して吸着脱硫器８に原料を流通させた後の所定のタイミングで、リサイクルガス流路３に設けた弁５を閉止してもよい。ここで、所定のタイミングとは、例えば吸着脱硫器８を流通した原料が、リサイクルガス流路３に到達するまでの遅れ時間に相当する。
【０１１１】
また、上記実施の形態において、リサイクルガス流路３に設けた弁５を開放するタイミングと、切替弁９ａを開放して吸着脱硫器８をバイパスする経路に原料を流通させるタイミングは同時でもよい。さらに、リサイクルガス流路３に設けた弁５を開放した後、切替弁９ａを開放して吸着脱硫器８をバイパスする経路に原料を流通させても構わない。
【０１１２】
また、リサイクルガス流路３に設けた弁５を開閉する場合、切替弁９ｂを開放して吸着脱硫器８に原料を流通させ、吸着脱硫が行われている状態で弁５を開閉する方が好ましい。これにより、原料に含まれる硫黄化合物を効果的に除去できる。
【０１１３】
（実施の形態７）
以下に、本発明の実施の形態７における燃料電池システムについて、図７を用いて説明する。
【０１１４】
図７は、本発明の実施の形態７における燃料電池システムの構成の一例を示す概略図である。
【０１１５】
つまり、本実施の形態の燃料電池システムは、少なくとも実施の形態１から実施の形態６で説明したいずれかの水素生成装置と、燃料電池１０とから構成されている。なお、図７においては、一例として、実施の形態１で説明した水素生成装置１００を図示している。
【０１１６】
燃料電池１０は、水素生成装置１００から供給される水素含有ガスを用いて発電する。なお、燃料電池１０は、例えば固体高分子形燃料電池、高分子電解質形燃料電池、固体酸化物形燃料電池またはリン酸形燃料電池などを用いることができる。しかし、上記燃料電池に限られないことは言うまでもない。
【０１１７】
そして、本実施の形態の燃料電池システムは、発電運転時において、水素生成装置１００から供給される水素含有ガスを用いて発電する。
【０１１８】
なお、本実施の形態における水素生成装置の動作は、実施の形態１から実施の形態６で説明した水素生成装置と同様であるので、詳細な説明は省略する。つまり、燃料電池１０を、実施の形態１から実施の形態６のいずれかの水素生成装置から生成する水素含有ガスを使用する機器の１つの例と考えればよい。
【０１１９】
上記構成により、本実施の形態の燃料電池システムは、実施の形態１から実施の形態６のいずれかの水素生成装置により生成した水素含有ガスを燃料電池１０の燃料として使用し、発電することが可能となる。これにより、水添脱硫器２を搭載した燃料電池システムの硫黄被毒による劣化を防止できる。その結果、信頼性が向上した燃料電池システムを実現できる。
【０１２０】
（実施の形態８）
以下に、本発明の実施の形態８における水素発生装置の運転方法について、図１および図２を参照しながら、図８を用いて説明する。
【０１２１】
図８は、本発明の実施の形態８における水素生成装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。
【０１２２】
なお、本実施の形態の水素生成装置の運転方法は、図１または図２に示す水素生成装置の運転方法である。
【０１２３】
つまり、本実施の形態の水素生成装置は、水添脱硫器２と、改質器１と、リサイクルガス流路３と、エジェクター４などを備えている。水添脱硫器２は、原料供給路から供給される原料に含まれる硫黄化合物の濃度を、水添脱硫反応により低減する。改質器１は、水添脱硫器２から排出された原料を改質して水素含有ガスを生成する。リサイクルガス流路３は、改質器１から排出される水素含有ガスの一部を原料供給路に供給する。エジェクター４は、原料供給路とリサイクルガス流路３との合流部に設けられ、リサイクルガス流路３からの水素含有ガスを原料供給路に吸引する。弁５は、リサイクルガス流路３に設けられ、水素含有ガスの供給を制御する。
【０１２４】
具体的には、弁５は、水添脱硫器２で水添脱硫反応を行わない場合、またはエジェクター４に所定の流量以下の原料が流入する場合に、リサイクルガス流路３を閉止するように制御される。
【０１２５】
つまり、本実施の形態の水素生成装置は、図８に示すように、まず、改質器１で原料を用いて水素含有ガスを生成する。そして、生成した水素含有ガスを用いて、水添脱硫器２で原料中の硫黄化合物を吸着除去する。
【０１２６】
これにより、エジェクター４に流入した原料に対して、リサイクルガス流路３を経由してエジェクター４に吸入された水素含有ガスが供給される。そして、エジェクター４から水添脱硫器２に、原料と水素含有ガスが供給される。
【０１２７】
このとき、図８に示すように、水添脱硫器２において、水添脱硫反応を行わない場合（ステップＳ３００のＹＥＳ）、水添脱硫器２に水素含有ガスを供給する必要がないため、リサイクルガス流路３を弁５により閉止する（ステップＳ３１０）。また、エジェクター４でベンチュリ効果によるガスの吸引効果を得るために必要な所定の流量以下の原料が流入する場合（ステップＳ３００のＹＥＳ）、リサイクルガス流路３に設けられた弁５を閉止する（ステップＳ３１０）。これらにより、リサイクルガス流路３に原料が逆流することを防止する。
【０１２８】
つまり、水添脱硫器２において、水添脱硫反応を行わない場合、またはエジェクター４に所定の流量以下の原料が流入する場合（ステップＳ３００のＹＥＳ）、リサイクルガス流路３を弁５により閉止する（ステップＳ３１０）。これらにより、未脱硫の原料がリサイクルガス流路３に逆流することを防止する。その結果、逆流による未脱硫の原料が、改質器１や水素生成装置の下流側に設けられる機器を被毒させることを防止する。
【０１２９】
一方、水添脱硫器２において、水添脱硫反応を行う場合（ステップＳ３００のＮＯ）、弁５を開放することでリサイクルガス流路３を開放する（ステップＳ３２０）。これにより、リサイクルガス流路３を通して、水素含有ガスを水添脱硫器２に供給することが可能となる。
【０１３０】
また、エジェクター４に所定の流量を越える原料が流入している場合（ステップＳ３００のＮＯ）、リサイクルガス流路３に未脱硫の原料が逆流することはない。そのため、エジェクター４に所定の流量を越える原料が流入する場合（ステップＳ３００のＮＯ）、弁５を開放し、リサイクルガス流路３を開放する（ステップＳ３２０）。
【０１３１】
以上のように、本実施の形態の水素生成装置が運転される。
【０１３２】
以上で説明したように、本実施の形態の水素生成装置の運転方法により、水添脱硫器２において水添脱硫反応を行わない場合、またはエジェクター４に所定の流量以下の原料が流入する場合、リサイクルガス流路３を弁５により閉止する。これにより、リサイクルガス流路３に未脱硫の原料が逆流することを防止することが可能となる。
【０１３３】
なお、本発明における水素生成装置およびその運転方法ならびに燃料電池システムは、上記各実施の形態に限定されるものではない。つまり、上記実施の形態は、単なる例示であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で様々な変更や組み合わせが可能なことは言うまでもない。
【０１３４】
具体的には、上記実施の形態６および実施の形態８では、常温脱硫器を用いた脱硫を行う場合、水添脱硫反応を行わない構成を例に説明したが、これに限定されない。例えば、水添脱硫器に収納された触媒または吸着剤が硫黄成分を吸着する機能を備えていてもよい。この場合、水添脱硫反応に最適な温度になるまでは、水添脱硫器に水素含有ガスを供給せず、水添脱硫反応を一時的に行わないようにする。これにより、水添脱硫器で水素含有ガスが必要ない場合、リサイクルガス流路に水素含有ガスが流通しないようにする。その結果、リサイクルガス流路を通じた水素含有ガスからの放熱量を減らすことが可能となる。
【０１３５】
以上で説明したように、本発明の水素生成装置は、原料供給路から供給される原料に含まれる硫黄化合物の濃度を低減する水添脱硫器と、水添脱硫器から排出された原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器とを備える。そして、改質器から排出される水素含有ガスの一部を原料供給路に供給するためのリサイクルガス流路と、原料供給路とリサイクルガス流路との合流部に設けられリサイクルガス流路からの水素含有ガスを原料供給路に吸引するエジェクターと、リサイクルガス流路に設けられた弁とを備える。さらに、弁は、所定の流量以下の原料がエジェクターに流入する場合に閉止するように構成してもよい。
【０１３６】
この構成により、リサイクルガス流路に設けられた弁は、所定の流量以下の原料がエジェクターに流入するときに閉止する。つまり、エジェクターに流通する原料の流量が少なく、原料の流れに起因するベンチュリ効果によるガスの吸引力が低いため、リサイクルガス流路からエジェクターにガスを流通できない場合、リサイクルガス流路を弁により閉止する。これにより、リサイクルガス流路を原料が逆流することを防止する。
【０１３７】
また、本発明の水素生成装置は、弁の開閉を制御する制御器を備え、制御器は、所定の流量以下の原料がエジェクターに流入する場合に、弁を閉止するように制御してもよい。これにより、所定の流量以下の原料がエジェクターに流入するとき制御器が弁を閉止して、リサイクルガス流路を原料が逆流することを防止する。
【０１３８】
また、本発明の水素生成装置は、制御器は、所定の流量を超える原料がエジェクターに流入する場合に、弁を開放するように制御してもよい。
【０１３９】
この構成により、制御器は、所定の流量を超える原料がエジェクターに流入する場合に弁を開放する。これにより、改質器に供給する原料に含まれる硫黄化合物の濃度を水添脱硫反応により低減することができる。
【０１４０】
また、本発明の水素生成装置は、制御器が、エジェクターに所定流量を超える原料が流入する場合で、かつ、水添脱硫器において水添脱硫反応を行わない場合に、リサイクルガス流路に設けられた弁を閉止するように制御してもよい。これにより、リサイクルガス流路へ未脱硫の原料が逆流することを防止する。さらに、水添脱硫反応のために水素含有ガスを水添脱硫器２に供給する必要がある場合のみ、リサイクルガス流路３を通して水素含有ガスを供給することが可能となる。
【０１４１】
また、本発明の水素生成装置は、弁を、逆止弁で構成してもよい。これにより、エジェクターに流入する原料の流量にかかわらず、リサイクルガス流路を閉止できる。その結果、リサイクルガス流路を原料が逆流することを、より確実に防止できる。
【０１４２】
また、本発明の水素生成装置は、制御器と、エジェクターの原料供給路の上流に吸着脱硫器と切替弁を、さらに備え、切替弁は、原料の流通を原料流路と吸着脱硫器のいずれかに切り替えてもよい。
【０１４３】
この構成により、水添脱硫器で水添脱硫反応が行えない場合、または水添脱硫器２で水添脱硫反応を行わない場合、吸着脱硫器で硫黄化合物を除去することができる。これにより、水添脱硫器２への負荷を軽減することが可能となる。
【０１４４】
また、本発明の燃料電池システムは、上記水素生成装置と、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る構成としてもよい。
【０１４５】
これにより、水添脱硫器２を搭載した燃料電池システムの硫黄被毒による劣化を防止できる。その結果、信頼性の高い燃料電池システムを実現できる。
【０１４６】
また、本発明の水素生成装置の運転方法は、原料供給路から供給される原料に含まれる硫黄化合物の濃度を水添脱硫反応により低減する水添脱硫器と、水添脱硫器から排出された原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器とを備える。さらに、改質器から排出される水素含有ガスの一部を原料供給路に供給するためのリサイクルガス流路と、原料供給路とリサイクルガス流路との合流部に設けられリサイクルガス流路からの水素含有ガスを原料供給路に吸引するエジェクターと、リサイクルガス流路に設けられた弁とを備えた水素生成装置の運転方法である。そして、水添脱硫器において水添脱硫反応を行わない場合、リサイクルガス流路に設けた弁を閉止してもよい。
【０１４７】
また、本発明の水素生成装置の運転方法は、所定の流量を超える原料がエジェクターに流入する場合に、弁を開放してもよい。
【０１４８】
また、本発明の水素生成装置の運転方法は、エジェクターに所定の流量を超える原料が流入する場合で、かつ、水添脱硫器において水添脱硫反応を行わない場合に、リサイクルガス流路に設けられた弁を閉止してもよい。
【０１４９】
これらの方法により、水添脱硫器において水添脱硫反応を行わない場合、リサイクルガス流路を閉止する。または、エジェクターに所定の流量以下の原料が流入する場合、リサイクルガス流路に設けられた弁を閉止する。これにより、リサイクルガス流路を未脱硫の原料が逆流することを、より確実に防止できる。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明は、未脱硫の原料がリサイクルガス流路を逆流することを防止することにより、安定な運転が要望される水添脱硫器を備える水素生成装置ならびに水素生成装置を備えた燃料電池システムに適用できる。
【符号の説明】
【０１５１】
１    改質器
２    水添脱硫器
３    リサイクルガス流路
４    エジェクター
５    弁
６    制御器
７    逆止弁
８    吸着脱硫器
９，９ａ，９ｂ    切替弁
１０    燃料電池
１００，２００，３００，４００    水素生成装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料供給路から供給される原料に含まれる硫黄化合物の濃度を低減する水添脱硫器と、
前記水添脱硫器から排出された前記原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器と、
前記改質器から排出される前記水素含有ガスの一部を前記原料供給路に供給するリサイクルガス流路と、
前記原料供給路と前記リサイクルガス流路との合流部に設けられ、前記リサイクルガス流路からの前記水素含有ガスを前記原料供給路に吸引するエジェクターと、
前記リサイクルガス流路に設けられた弁と、を備え、
前記弁は、所定の流量以下の前記原料が前記エジェクターに流入する場合に、閉止するように構成されている水素生成装置。
【請求項２】
前記弁の開閉を制御する制御器を備え、
前記制御器は、前記所定の流量以下の前記原料が前記エジェクターに流入する場合に、前記弁を閉止するように制御する請求項１に記載の水素生成装置。
【請求項３】
前記制御器は、前記所定の流量を超える前記原料が前記エジェクターに流入する場合、前記弁を開放するように制御する請求項２に記載の水素生成装置。
【請求項４】
前記制御器は、前記エジェクターに所定流量を超える原料が流入する場合で、かつ、前記水添脱硫器において水添脱硫反応を行わない場合に、前記リサイクルガス流路に設けられた前記弁を閉止するように制御する請求項２に記載の水素生成装置。
【請求項５】
前記弁は、逆止弁で構成される請求項１に記載の水素生成装置。
【請求項６】
制御器と、前記エジェクターの前記原料供給路の上流に吸着脱硫器と切替弁を、さらに備え、
前記切替弁は、前記原料の流通を前記原料供給路と前記吸着脱硫器のいずれかに切り替える請求項１に記載の水素生成装置。
【請求項７】
少なくとも請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の水素生成装置と、
前記水素生成装置より供給される前記水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、を備える燃料電池システム。
【請求項８】
原料供給路から供給される原料に含まれる硫黄化合物の濃度を水添脱硫反応により低減する水添脱硫器と、
前記水添脱硫器から排出された前記原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器と、
前記改質器から排出される前記水素含有ガスの一部を前記原料供給路に供給するリサイクルガス流路と、
前記原料供給路と前記リサイクルガス流路との合流部に設けられ、前記リサイクルガス流路からの前記水素含有ガスを前記原料供給路に吸引するエジェクターと、
前記リサイクルガス流路に設けられた弁と、を備えた水素生成装置の運転方法であって、
前記水添脱硫器において水添脱硫反応を行わない場合、前記リサイクルガス流路に設けられた前記弁を閉止する水素生成装置の運転方法。
【請求項９】
所定の流量を超える原料が前記エジェクターに流入する場合に、前記弁を開放する、請求項８に記載の水素生成装置の運転方法。
【請求項１０】
前記エジェクターに所定の流量を超える原料が流入する場合で、かつ、前記水添脱硫器において水添脱硫反応を行わない場合に、前記リサイクルガス流路に設けられた弁を閉止する請求項８に記載の水素生成装置の運転方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2015118889.tif 000012
【図２】
2015118889.tif 000013
【図３】
2015118889.tif 000014
【図４】
2015118889.tif 000015
【図５】
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【図６】
2015118889.tif 000017
【図７】
2015118889.tif 000018
【図８】
2015118889.tif 000019
【図９】
2015118889.tif 000020
【国際調査報告】
2015118889.tif 000021
2015118889.tif 000022
2015118889.tif 000023