(57)【要約】  水素生成装置であって、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）に原料を供給する原料供給器（２）と、原料および水素含有ガスの少なくとも一方を燃焼して改質器（１）を加熱する燃焼器（３）と、燃焼器（３）に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給器（４）とを備えている。また、少なくとも原料供給器（２）および燃焼用空気供給器（４）に電力を供給する自立起動用電源（５）と、制御器（６）とを備えている。制御器（６）は、通常起動時に、少なくとも自立起動用電源（５）以外の第１電源から原料供給器（２）および燃焼用空気供給器（４）を含む補機に電力供給して起動し、第１電源からの電力供給が得られない特殊起動時に、自立起動用電源（５）のみから補機に電力供給して起動する。そして、特殊起動時に燃焼器（３）で燃焼される第１加熱量が、通常起動時に燃焼器（３）で燃焼される第２加熱量よりも大きくなるように制御する。
2015136896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素を含む原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器と、
前記改質器に原料を供給する原料供給器と、
原料および水素含有ガスの少なくとも一方を燃焼して前記改質器を加熱する燃焼器と、
前記燃焼器に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給器と、
少なくとも前記原料供給器および前記燃焼用空気供給器に電力を供給する自立起動用電源と、
通常起動時に、少なくとも前記自立起動用電源以外の第１電源から前記原料供給器および前記燃焼用空気供給器を含む補機に電力供給して起動し、前記第１電源からの電力供給が得られない特殊起動時に、前記自立起動用電源のみから前記補機に電力供給して起動し、前記特殊起動時に前記燃焼器で燃焼される第１加熱量が、前記通常起動時に前記燃焼器で燃焼される第２加熱量よりも大きくなるように制御するように構成された制御器と、
を備える水素生成装置。
【請求項２】
前記制御器は、前記特殊起動時に、前記改質器の温度が予め設定される温度以上となった場合、または、前記燃焼器の燃焼開始から所定時間が経過した場合に、前記燃焼器で燃焼される加熱量が、前記第１加熱量よりも低い第３加熱量となるよう制御するように構成された、
請求項１に記載の水素生成装置。
【請求項３】
炭化水素を含む原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器と、
前記改質器に原料を供給する原料供給器と、
原料および水素含有ガスの少なくとも一方を燃焼して前記改質器を加熱する燃焼器と、
前記改質器に水を供給する水供給器と、
少なくとも前記原料供給器および前記水供給器に電力を供給する自立起動用電源と、
通常起動時に、少なくとも前記自立起動用電源以外の第１電源から前記原料供給器および前記水供給器を含む補機に電力供給して起動し、前記第１電源からの電力供給が得られない特殊起動時に、前記自立起動用電源のみから前記補機に電力供給して起動し、前記特殊起動時に、前記改質器の加熱開始から、前記水供給器から前記改質器への水供給を開始するまでの第１時間が、前記通常起動時に、前記改質器の加熱開始から、前記水供給器から前記改質器への水供給を開始するまでの第２時間よりも短くなるよう制御するように構成された制御器と、
を備えた水素生成装置。
【請求項４】
炭化水素を含む原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器と、
前記改質器に原料を供給する原料供給器と、
原料および水素含有ガスの少なくとも一方を燃焼して前記改質器を加熱する燃焼器と、
前記改質器に水を供給する水供給器と、
前記改質器の温度を検知する改質器温度検知器と、少なくとも前記原料供給器および前記水供給器に電力を供給する自立起動用電源と、
通常起動時に、少なくとも前記自立起動用電源以外の第１電源から前記原料供給器および前記水供給器を含む補機に電力供給して起動し、前記第１電源からの電力供給が得られない特殊起動時に、前記自立起動用電源のみから前記補機に電力供給して起動し、前記特殊起動時に、前記改質器の温度が第１温度になると前記改質器への水供給を開始し、前記通常起動時に、前記改質器の温度が前記第１温度より高い第２温度になると前記改質器への水供給を開始するよう制御するように構成された制御器と、
を備えた水素生成装置。
【請求項５】
前記制御器は、前記特殊起動時に、第１流量で前記改質器へ水を供給し、前記通常起動時に、前記第１流量より多い第２流量で前記改質器へ水を供給するよう制御するように構成された、
請求項３または請求項４に記載の水素生成装置。
【請求項６】
前記改質器から供給される水素含有ガス中の一酸化炭素を低減するＣＯ低減器と、
前記ＣＯ低減器の温度を検知するＣＯ低減器温度検知器と、
をさらに備え、
前記制御器は、前記特殊起動時に、前記ＣＯ低減器の温度が第３温度以上となった場合、または、前記燃焼器の燃焼開始から第３時間が経過した場合に、前記第１流量よりも多い第３流量で前記改質器へ水を供給するよう制御するように構成された、
請求項５に記載の水素生成装置。
【請求項７】
炭化水素を含む原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器と、
前記改質器に原料を供給する原料供給器と、
原料および水素含有ガスの少なくとも一方を燃焼して前記改質器を加熱する燃焼器と、
前記改質器に水を供給する水供給器と、
前記改質器の温度を検知する改質器温度検知器と、
少なくとも前記原料供給器および前記水供給器に電力を供給する自立起動用電源と、
通常起動時に、少なくとも前記自立起動用電源以外の第１電源から前記原料供給器および前記水供給器を含む補機に電力供給して起動し、前記第１電源からの電力供給が得られない特殊起動時に、前記自立起動用電源のみから前記補機に電力供給して起動し、前記制御器は、前記特殊起動時に、第４流量で前記改質器へ水を供給し、前記通常起動時に、前記第４流量よりも少ない第５流量で前記改質器へ水を供給するよう制御するように構成された制御器と、
を備えた水素生成装置。
【請求項８】
前記改質器から供給される水素含有ガス中の一酸化炭素を低減するＣＯ低減器と、
前記ＣＯ低減器の温度を検知するＣＯ低減器温度検知器と、
をさらに備え、
前記制御器は、前記特殊起動時に、前記ＣＯ低減器の温度が第４温度以上となった場合、または、前記燃焼器の燃焼開始から第４時間が経過した場合に、前記第４流量よりも少ない第６流量で前記改質器へ水を供給するよう制御するように構成された、
請求項７に記載の水素生成装置。
【請求項９】
前記改質器から供給される水素含有ガス中の一酸化炭素を酸化反応により低減する選択酸化器と、
前記選択酸化器に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給器と、
をさらに備え、
前記制御器は、前記特殊起動時に、第７流量で前記選択酸化器へ酸素含有ガスを供給し、前記通常起動時に、前記第７流量より少ない第８流量で前記選択酸化器へ酸素含有ガスを供給するよう制御するように構成される、
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の水素生成装置。
【請求項１０】
前記選択酸化器の温度を検知する選択酸化器温度検知器をさらに備え、
前記制御器は、前記特殊起動時に、前記選択酸化器の温度が第５温度以上となった場合、または、前記燃焼器の燃焼開始から第５時間が経過した場合に、酸素含有ガスを前記第７流量よりも少ない第９流量で前記選択酸化器へ供給するよう制御するように構成される、
請求項９に記載の水素生成装置。
【請求項１１】
前記制御器は、前記特殊起動中に前記自立起動用電源以外の前記第１電源からの電力供給が行われた場合に、通常起動に移行するよう制御するように構成された、
請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の水素生成装置。
【請求項１２】
前記制御器は、前記特殊起動中に前記自立起動用電源以外の前記第１電源からの電力供給が行われ、かつ、前記燃焼器の燃焼開始からの経過時間が所定時間未満である場合に、通常起動に移行するよう制御するように構成された、
請求項１、２、７、８に記載の水素生成装置。
【請求項１３】
前記制御器は、前記特殊起動中に前記自立起動用電源以外の前記第１電源からの電力供給が行われ、かつ、前記改質器の温度が所定温度未満である場合に、通常起動に移行するよう制御するように構成された、
請求項１、２、７、８に記載の水素生成装置。
【請求項１４】
前記制御器は、前記特殊起動中に前記自立起動用電源以外の前記第１電源からの電力供給が行われ、かつ、前記ＣＯ低減器の温度が前記第４温度未満である場合、または、前記燃焼器の燃焼開始からの経過時間が前記第４時間未満である場合に、通常起動に移行するよう制御するように構成された、
請求項８に記載の水素生成装置。
【請求項１５】
前記制御器は、前記通常起動中に前記自立起動用電源以外の前記第１電源からの電力供給が遮断された場合に、前記特殊起動に移行するよう制御する、
請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載の水素生成装置。
【請求項１６】
前記制御器は、前記通常起動中に前記自立起動用電源以外の前記第１電源からの電力供給が遮断された後に、前記自立起動用電源の電力残量の監視を継続し、前記自立起動用電源の前記電力残量が、通常起動による起動を継続するのに必要な電力量を下回った場合に、前記特殊起動に移行するよう制御するように構成された、
請求項１５に記載の水素生成装置。
【請求項１７】
前記制御器は、前記通常起動中に前記自立起動用電源以外の前記第１電源からの電力供給が遮断された場合に、前記自立起動用電源の電力残量を検知し、検知した前記自立起動用電源の前記電力残量が、前記特殊起動による起動を継続するのに必要な電力量を下回る場合に、起動操作を停止するよう制御するように構成された、
請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載の水素生成装置。
【請求項１８】
前記制御器は、前記通常起動中に前記自立起動用電源以外の前記第１電源からの電力供給が遮断された後に、前記自立起動用電源の電力残量の監視を継続し、前記自立起動用電源の前記電力残量が、特殊起動による起動を継続するに必要な電力量を下回った場合に、起動操作を停止するよう制御するように構成された、
請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載の水素生成装置。
【請求項１９】
請求項１から請求項１８までのいずれか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、
前記制御器は、前記通常起動時に、前記水素生成装置から供給される水素含有ガスの供給量が第１供給量以上となった場合に、前記燃料電池の発電を開始し、前記特殊起動時に、前記水素生成装置から供給される前記水素含有ガスの前記供給量が前記第１供給量よりも小さい第２供給量以上となった場合に、前記燃料電池の発電を開始し、前記補機への電力供給を行うよう制御するように構成された、
燃料電池システム。
【請求項２０】
請求項１から請求項１８までのいずれか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、
前記制御器は、前記通常起動時に、前記改質器の温度が第６温度以上となった場合に、前記燃料電池の発電を開始し、前記特殊起動時に、前記改質器の温度が前記第６温度よりも低い第７温度以上となった場合に、前記燃料電池の発電を開始し、前記補機への電力供給を行うよう制御するように構成された、
燃料電池システム。
【請求項２１】
炭化水素を含む原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器と、
改質器に原料を供給する原料供給器と、
原料および水素含有ガスの少なくとも一方を燃焼して前記改質器を加熱する燃焼器と、
前記燃焼器に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給器と、
少なくとも前記原料供給器および前記燃焼用空気供給器に電力を供給する自立起動用電源と、
を備える水素生成装置の運転方法であって、
通常起動時に、少なくとも前記自立起動用電源以外の第１電源から前記原料供給器および前記燃焼用空気供給器を含む補機に電力供給して起動するステップと、
前記第１電源からの電力供給が得られない特殊起動時に、前記自立起動用電源のみから前記補機に電力供給して起動し、前記特殊起動時には、前記燃焼器で燃焼される第１加熱量を、前記通常起動時に前記燃焼器で燃焼される第２加熱量より大きくするステップとを備えた、
水素生成装置の運転方法。
【請求項２２】
炭化水素を含む原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器と、
前記水素生成装置に原料を供給する原料供給器と、
原料および水素含有ガスの少なくとも一方を燃焼して前記改質器を加熱する燃焼器と、
前記改質器に水を供給する水供給器と、
少なくとも前記原料供給器および前記水供給器に電力を供給する自立起動用電源と、を備える水素生成装置の運転方法であって、
通常起動時に、少なくとも前記自立起動用電源以外の第１電源から前記原料供給器および前記水供給器を含む補機に電力供給して起動するステップと、
前記第１電源からの電力供給が得られない特殊起動時に、前記自立起動用電源のみから前記補機に電力供給して起動するステップと、
前記特殊起動時には、前記改質器の加熱開始から、前記水供給器から前記改質器への水供給を開始するまでの第１時間を、前記通常起動時に、前記改質器の加熱開始から、前記水供給器から前記改質器への水供給を開始するまでの第２時間よりも短くするステップとを備えた、
水素生成装置の運転方法。
【請求項２３】
炭化水素を含む原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器と、
前記改質器に原料を供給する原料供給器と、
原料および水素含有ガスの少なくとも一方を燃焼して前記改質器を加熱する燃焼器と、
前記改質器に水を供給する水供給器と、
少なくとも前記原料供給器および前記水供給器に電力を供給する自立起動用電源と、
を備える水素生成装置の運転方法であって、
通常起動時に、少なくとも前記自立起動用電源以外の第１電源から前記原料供給器および前記水供給器を含む補機に電力供給して起動するステップと、
前記第１電源からの電力供給が得られない特殊起動時に、前記自立起動用電源のみから前記補機に電力供給して起動するステップと、
前記特殊起動時には、前記改質器の温度が第１温度になると前記改質器への水供給を開始するステップと、
前記通常起動時には、前記改質器の温度が前記第１温度より高い第２温度になると前記改質器への水供給を開始するステップとを備えた
水素生成装置の運転方法。
【請求項２４】
炭化水素を含む原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器と、
前記改質器に原料を供給する原料供給器と、
原料および水素含有ガスの少なくとも一方を燃焼して前記改質器を加熱する燃焼器と、
前記改質器に水を供給する水供給器と、
少なくとも前記原料供給器および前記水供給器に電力を供給する自立起動用電源と、
を備える水素生成装置の運転方法であって、
通常起動時に、少なくとも前記自立起動用電源以外の第１電源から前記原料供給器および前記水供給器を含む補機に電力供給して起動するステップと、
前記第１電源からの電力供給が得られない特殊起動時に、前記自立起動用電源のみから前記補機に電力供給して起動するステップと、
前記特殊起動時に、第４流量で前記改質器へ水を供給するステップと、
前記通常起動時に、前記第４流量より少ない第５流量で前記改質器へ水を供給するステップとを備えた、
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。より詳しくは、自立起動用電源から起動用電力が供給される場合に消費電力を低減する起動モードを持つ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】
従来から、エネルギーを有効に利用することが可能である分散型の発電装置として、発電効率および総合効率が共に高い燃料電池コージェネレーションシステム（以下、単に「燃料電池システム」という）が注目されている。【０００３】
この燃料電池システムは、発電部の本体として、燃料電池を備えている。この燃料電池としては、例えば、リン酸形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池、アルカリ水溶液形燃料電池、固体高分子形燃料電池、または、固体電解質形燃料電池等が用いられている。【０００４】
これらの燃料電池の内でも、リン酸形燃料電池および固体高分子形燃料電池（略称、「ＰＥＦＣ」）は、発電運転の際の動作温度が比較的低いため、燃料電池システムを構成する燃料電池として好適に用いられる。特に、固体高分子形燃料電池は、リン酸形燃料電池と比べて電極触媒の劣化が少なく、かつ、電解質の逸散が発生しないため、携帯用電子機器および電気自動車等の用途において、特に好適に用いられる。【０００５】
多くの燃料電池、例えば、リン酸形燃料電池および固体高分子形燃料電池では、発電運転の際に水素が燃料として用いられている。しかし、それらの燃料電池において発電運転の際に必要となる水素の供給手段は、通常、インフラストラクチャーとして整備されてはいない。【０００６】
従って、リン酸形燃料電池または固体高分子形燃料電池を備える燃料電池システムにより電力を得るためには、その燃料電池システム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。【０００７】
燃料電池に供給する水素を生成する方法としては、改質反応が一般的に用いられている。改質反応は、例えば、原料となる都市ガスと水蒸気とを、Ｎｉ系またはＲｕ系の改質触媒を用いて、６００℃〜７００℃程度の高温で反応させることにより、水素を主成分とした水素含有ガスを生成させる反応である。【０００８】
改質反応に必要な熱エネルギーは、一般に、燃料電池からの燃料オフガスをバーナーで燃焼させることにより得られる。一方で、水素生成装置を加熱する電気ヒーターを有し、起動時において、バーナーを作動させると共に、系統電源の電力を用いて電気ヒーターを作動させることにより、水素生成装置を昇温する構成も提案されている（例えば、特許文献１を参照）。【０００９】
ところで、上述したような燃料電池システムにおいて、系統電源が遮断された、いわゆる停電状態のときに自立起動させる（系統電源を用いずにシステムを起動させる）場合には、自立起動用電源（蓄電池等）を別途用いて、発電に必要な補機類を動作させる必要がある。【００１０】
しかしながら、このような自立起動時には、自立起動用電源の残量に余裕があるとは限らず、また、その容量は限られたものであることから、起動時の消費電力を低減することが望まれる。この課題に対して、自立起動用電源から電力供給を受けて起動する場合に、ヒーターを起動させずに燃焼器を作動させて、昇温することも提案されている（例えば、特許文献２参照）。【００１１】
しかしながら、特許文献２で提案された技術では、自立起動用電源から電力供給を受けて起動する場合に、ヒーターを起動させずに燃焼器を作動させて昇温するため、自立起動用電源から補機に電力供給する時間が長く、起動に必要な電力が大きくなり、自立起動用電源が大型化し、コストが高くなるという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平１０−２１４６３２号公報
【特許文献２】特開２０１２−３８５５９号公報
【発明の概要】
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、自立起動用電源から電力を供給して起動する際の消費電力を抑制するものである。
【００１４】
本発明の水素生成装置は、炭化水素を含む原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器と、改質器に原料を供給する原料供給器と、原料および水素含有ガスの少なくとも一方を燃焼して改質器を加熱する燃焼器と、燃焼器に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給器と、少なくとも原料供給器および燃焼用空気供給器に電力を供給する自立起動用電源とを備えている。また、通常起動時に、少なくとも自立起動用電源以外の第１電源から原料供給器および燃焼用空気供給器を含む補機に電力供給して起動し、第１電源からの電力供給が得られない特殊起動時に、自立起動用電源のみから補機に電力供給して起動する。そして、特殊起動時に燃焼器で燃焼される第１加熱量が、通常起動時に燃焼器で燃焼される第２加熱量よりも大きくなるように制御するように構成された制御器を備えている。
【００１５】
上述のような構成によって、特殊起動時において、水素生成装置に入力される熱量を増加させるので、触媒の適正温度への昇温速度が早くなり、自立起動用電源から補機への電力供給時間を短く、電力供給量を小さくすることができ、自立起動用電源を小型化することが可能となる。
【００１６】
水素生成装置の電力消費を抑制する為には、早期に発電に入り、補機で消費される電力を供給することが有効である。その為には燃料電池で使用できる品質の水素含有ガスを生成する必要があり、ついては水素生成装置に搭載されている触媒を適正温度まで昇温させることが必要である。
【００１７】
本発明の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よれば、自立起動用電源からの電力供給により起動する際に、従来よりも早期に触媒の温度を昇温することができ、起動時間を短縮化できる。そのため、補機によって消費される電力量を低減することができ、自立起動用電源を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる水素生成装置の概略構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態にかかる水素生成装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態にかかる水素生成装置の特殊起動時におけるパラメータ変更動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態の第１変形例にかかる水素生成装置の特殊起動時におけるパラメータ変更動作の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態の第１変形例にかかる水素生成装置の通常起動時におけるパラメータ変更動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の第１の実施の形態にかかる水素生成装置の特殊起動時におけるパラメータ変更動作の第２変形例の一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の第１の実施の形態にかかる水素生成装置の通常起動時におけるパラメータ変更動作の第２変形例の一例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の第１の実施の形態にかかる水素生成装置の特殊起動時におけるパラメータ変更動作の第３変形例の一例を示すフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の第１の実施の形態にかかる水素生成装置の特殊起動時におけるパラメータ変更動作の第４変形例の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の第２の実施の形態にかかる水素生成装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、本発明の第２の実施の形態にかかる水素生成装置の特殊起動時におけるパラメータ変更動作の一例を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の第２の実施の形態にかかる水素生成装置の特殊起動時におけるパラメータ変更動作の第１変形例の一例を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、本発明の第３の実施の形態にかかる水素生成装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、本発明の第３の実施の形態にかかる水素生成装置の特殊起動時におけるパラメータ変更動作の一例を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、本発明の第３の実施の形態にかかる水素生成装置の特殊起動時におけるパラメータ変更動作の第１変形例の一例を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、本発明の第３の実施の形態にかかる水素生成装置の特殊起動時におけるパラメータ変更動作の第２変形例の一例を示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、本発明の第３の実施の形態にかかる水素生成装置の特殊起動時におけるパラメータ変更動作の第３変形例の一例を示すフローチャートである。
【図１８】図１８は、本発明の第４の実施の形態にかかる燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。
【図１９】図１９は、本発明の第４の実施の形態にかかる燃料電池システムの動作の一例を示すフローチャートである。
【図２０】図２０は、本発明の第４の実施の形態にかかる燃料電池システムの動作の第１変形例の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明について、実施の形態を用いて、さらに詳しく説明する。しかしながら、本発明は、これらの実施の形態により制限されないことは勿論である。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる水素生成装置１５の概略構成の一例を示すブロック図である。
【００２１】
図１に示される例では、本実施の形態の水素生成装置１５は、改質器１と、原料供給器２と、燃焼器３と、燃焼用空気供給器４と、自立起動用電源５と、制御器６と、水供給器７と、改質器温度検知器８と、ＣＯ低減器９と、ＣＯ低減器温度検知器１０と、選択酸化器１１と、酸素含有ガス供給器１２と、選択酸化器温度検知器１３と、を備えている。
【００２２】
改質器１は、原料ガスを用いて水素含有ガスを生成する。具体的には、改質器１内の改質触媒において、原料ガスが改質反応して、水素含有ガスが生成される。改質反応は、いずれの形態であってもよく、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等が用いられる。
【００２３】
なお、図１には示されていないが、各改質反応において必要となる機器は、適宜設けられている。例えば、改質反応が水蒸気改質反応であれば、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７が設けられる。改質反応がオートサーマル反応であれば、水素生成装置１５には、さらに、改質器１に空気を供給する空気供給器が設けられる。
【００２４】
原料供給器２は、メタンを主成分とする都市ガス、天然ガス、またはＬＰＧ等の、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むガスを、改質器１および燃焼器３のうち少なくともいずれかに供給する。なお、原料供給器２には、原料流量を適宜必要な流量に調整するような流量調整機能が搭載されていてもよい。原料供給器２としては、例えば、ポンプ等が例示される。
【００２５】
燃焼器３は、原料ガス、または、改質器１後の水素含有ガスあるいは原料ガスを燃焼し、改質器１、ＣＯ低減器９、および選択酸化器１１を加熱する。なお、加熱は、火炎による直接加熱であっても、燃焼排ガスによる間接的な加熱であってもよい。
【００２６】
また、図１においては、燃焼器３は改質器１に対して下流側に配置されているが、本発明はこの構成に限定されず、原料ガス経路を分岐させて、燃焼器３と改質器１とが並列に配置されていてもよい。燃焼器３としては、例えば、バーナー等が例示される。
【００２７】
燃焼用空気供給器４は、燃焼器３において、原料ガス、または、改質器１後の水素含有ガスを燃焼する際に必要となる燃焼用空気を燃焼器３に供給する。燃焼用空気供給器４としては、例えば、ブロア等が例示される。
【００２８】
自立起動用電源５は、第１電源からの電力が供給されない場合に、補機類に電力を供給し、水素生成装置１５を起動させる。自立起動用電源５としては、例えば、二次電池が例示される。また、第１電源としては、例えば、商用電源（系統電源）、または太陽電池等を用いることができる。
【００２９】
また、通常起動時は、第１電源のみから補機へ電力が供給される構成であってもよく、第１電源および自立起動用電源５から補機へ電力が供給される構成であってもよく、自立起動用電源５を介して第１電源の電力が補機へ供給される構成であってもよい。
【００３０】
制御器６は、制御機能を有するものであればよく、演算処理部と、制御プログラムを記憶する記憶部とを備えている。演算処理部としては、ＭＰＵ、およびＣＰＵが例示される。記憶部としては、メモリーが例示される。制御器６は、集中制御を行う単独の制御器で構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器で構成されていてもよい。
【００３１】
水供給器７は、水素生成装置１５に水を供給する。なお、供給される水は水蒸気の状態であることが望ましい。よって、水供給器７の下流側の水供給器下流流路１４は、燃焼器３、ヒーター、または燃焼排ガスにより加熱されて、水蒸気が発生する。水供給器７としては水ポンプ等が例示される。
【００３２】
改質器温度検知器８は、改質器１の温度を検知する。なお、改質器温度検知器８は、改質器１内部の触媒温度を直接測定する構成であることが望ましいが、検出された値から触媒温度を推定できるのであれば、改質器１外部、またはその近傍に温度検知部が設置される構成であっても構わない。改質器温度検知器８としては、熱電対およびサーミスタ等が例示される。
【００３３】
ＣＯ低減器９は、改質器１から出た水素含有ガス中のＣＯを、シフト反応、酸化反応、またはメタン化反応により低減させる。
【００３４】
ＣＯ低減器温度検知器１０は、ＣＯ低減器９の温度を検知する。なお、ＣＯ低減器温度検知器１０は、ＣＯ低減器９内部の触媒温度を直接測定する構成であることが望ましいが、検出された値から触媒温度を推定できるのであれば、ＣＯ低減器９外部、またはその近傍に温度検知部が設置される構成であっても構わない。ＣＯ低減器温度検知器１０としては、熱電対およびサーミスタ等が例示される。
【００３５】
選択酸化器１１は、酸化反応により、ガス中の一酸化炭素をさらに低減させる。選択酸化器１１の外郭は、例えば、ステンレススチール等の金属からなることが好ましい。
【００３６】
酸素含有ガス供給器１２は、選択酸化器１１に酸素含有ガスを供給するものであって、例えば、ブロアが挙げられる。
【００３７】
選択酸化器温度検知器１３は、選択酸化器１１の温度を検知する。なお、選択酸化器温度検知器１３は、選択酸化器１１内部の触媒温度を直接測定する構成であることが望ましいが、検出された値から触媒温度を推定できるのであれば、選択酸化器１１外部、またはその近傍に温度検知部が設置される構成であっても構わない。選択酸化器温度検知器１３としては、熱電対およびサーミスタ等が例示される。
【００３８】
［動作］
次に、本発明の第１の実施の形態にかかる水素生成装置１５の運転動作を、図２を参照しながら詳細に説明する。
【００３９】
図２は、本発明の第１の実施の形態にかかる水素生成装置１５の動作の一例を示すフローチャートである。
【００４０】
（開始）まず、起動指令が制御器６に入力される。
【００４１】
（ステップＳ０００）起動指令を受けた制御器６は、第１電源から電力が供給されているか、または、自立起動用電源５のみから電力が供給されているか検知する。第１電源から電力が供給されている場合（Ｓ０００，Ｙｅｓ）は、通常起動動作のステップＳ００１に移行し、自立起動用電源５のみから電力が供給されている場合（Ｓ０００，Ｎｏ）は、特殊起動動作のステップＳ１０１に移行する。
【００４２】
（ステップＳ００１）第１電源から電力が供給されていることを検知した制御器６の指令により、第１電源から、原料供給器２、および燃焼用空気供給器４に電力が供給される。そして、まず、原料ガス量に対応する量の燃焼用空気が燃焼器３に供給された後に、加熱量が、第２加熱量（例えば、５００Ｗ）になるように、原料ガスが供給される。ここで、加熱量は、燃焼器で原料ガスと燃焼用空気が燃焼して水素生成装置が加熱される熱量である。
【００４３】
（ステップＳ００２）燃焼器３において、点火装置により点火された原料ガスは、燃焼用空気と共に燃焼する。燃焼器３で燃焼により発生した熱は、改質器１、ＣＯ低減器９、および選択酸化器１１に供給され、改質器１、ＣＯ低減器９および選択酸化器１１を昇温する。なお、同時に、ヒーターによる加熱を併用してもよい。
【００４４】
（ステップＳ００３）改質器１の温度が、第２温度（例えば、２００℃）となっていることが改質器温度検知器８によって検知された後に、水が、水供給器７から第２流量（例えば、５ｃｃ／ｍｉｎ）にて供給され、改質反応が開始する。なお、ＣＯ低減器温度検知器１０、および選択酸化器温度検知器１３のうち少なくともいずれかが存在する場合には、ＣＯ低減器温度検知器１０、および選択酸化器温度検知器１３のうちいずれかによって測定された温度に対して、予め閾値を設定し、水供給を開始してもよい。その場合の閾値は、例えば、ＣＯ低減器温度検知器１０において１２０℃、選択酸化器温度検知器１３において１１０℃とすることができる。
【００４５】
（ステップＳ００４）選択酸化器温度検知器１３が所定温度、例えば、１００℃を検出した場合、酸素含有ガスが、酸素含有ガス供給器１２から第８流量（例えば、０．６ｌ／ｍｉｎ）で選択酸化器１１に供給される。
【００４６】
（ステップＳ１０１）自立起動用電源５から電力が供給されていることを検知した制御器６の指令により、自立起動用電源５から、原料供給器２、および燃焼用空気供給器４に電力が供給される。そして、まず、原料ガス量に応じた燃焼用空気が燃焼器３に供給された後に、加熱量が、第２加熱量（例えば、５００Ｗ）よりも大きい第１加熱量（例えば、７００Ｗ）になるように、原料ガスが供給される。ここで、加熱量は、燃焼器で原料ガスと燃焼用空気が燃焼して水素生成装置が加熱される熱量である。
【００４７】
（ステップＳ１０２）燃焼器３において、点火装置により点火された原料ガスは、燃焼用空気と共に燃焼し、改質器１を火炎により加熱し、同時にＣＯ低減器９、および選択酸化器１１、さらに水供給器下流流路１４を燃焼排ガスからの熱交換により加熱する。なお、同時に、ヒーターによる加熱を併用してもよい。
【００４８】
これにより、ステップＳ００１、およびステップＳ００２を経る通常起動時に比べて、原料ガスが、より大きな加熱量で燃焼器３に供給されて燃焼される。燃焼器３で燃焼により発生した熱は、改質器１、ＣＯ低減器９、選択酸化器１１および水供給器下流流路１４に供給される。これにより、改質器１、ＣＯ低減器９および選択酸化器１１は、通常起動時よりも大きな熱量で加熱されるので、昇温を早めることができる。
【００４９】
（ステップＳ１０３）改質器１の温度が、第２温度（例えば、２００℃）以上となっていることが、改質器温度検知器８で検知される、または、燃焼器３の燃焼開始から第２時間（例えば、１５分）以上が経過した後に、水供給器７から、水が、第２流量（例えば、５ｃｃ／ｍｉｎ）にて供給され、改質反応が開始する。
【００５０】
なお、ＣＯ低減器温度検知器１０、および選択酸化器温度検知器１３のうち、少なくともいずれかが存在する場合は、ＣＯ低減器温度検知器１０、および選択酸化器温度検知器１３のうちいずれかによって測定された温度に対して、予め閾値を設定し、水供給を開始してもよい。その場合の閾値は、例えば、ＣＯ低減器温度検知器１０において１２０℃、選択酸化器温度検知器１３において１１０℃とすることができる。
【００５１】
（ステップＳ１０４）選択酸化器温度検知器１３の温度が、所定温度である１００℃と検出された場合、または、燃焼器３の燃焼開始から所定の時間（例えば、１５分）が経過した際に、酸素含有ガスが、酸素含有ガス供給器１２から、第８流量（例えば、０．６ｌ／ｍｉｎ）よりも多い第７流量（例えば、０．７ｌ／ｍｉｎ）で選択酸化器１１に供給される。
【００５２】
選択酸化触媒において、酸素は、水素含有ガス中の一酸化炭素量に対応する量が供給されており、水素の酸化反応が過剰に行われないように制御されている。通常起動時に対して、酸素含有ガスが増量されることにより、選択酸化器１１での水素の酸化反応が促進され、反応熱により触媒が加熱されるので、ステップＳ００４に比べて、選択酸化器１１の昇温が早くなる。
【００５３】
（終了）水素生成装置１５の、改質器１、ＣＯ低減器９、および選択酸化器１１の温度が、それぞれ所定の温度（例えば、改質器１において５５０℃、ＣＯ低減器９において２５０℃、選択酸化器１１において１６０℃）に到達して、水素生成装置１５から水素利用機器に水素が供給される。
【００５４】
上記の動作により、自立起動用電源５のみから電力が供給される特殊起動時において、第１電源から電力が供給される通常起動時に比べて、水素生成装置１５の昇温を早めることができる。これによって、水素生成装置１５の起動を早くすることができ、自立起動用電源５から補機に電力を供給する時間を短くすることができるので、自立起動用電源５を小型化することができる。
【００５５】
図３は、本発明の第１の実施の形態にかかる水素生成装置１５の特殊起動時におけるパラメータ変更動作の一例を示すフローチャートである。
【００５６】
本フローは、図２に示されたステップＳ１０１以下の特殊起動動作に移行した場合において、改質器１および選択酸化器１１の温度に応じて、燃焼量および酸素含有ガスの供給量を決定するものである。
【００５７】
（ステップＳ１１１）初期値として、原料供給器２からの原料ガス供給量が第１加熱量（例えば、７００Ｗ）に、酸素含有ガス供給器１２の酸素含有ガス供給量が第７流量（例えば、０．７ｌ／ｍｉｎ）に、それぞれ設定される。
【００５８】
（ステップＳ１１２）改質器１の温度が所定温度以上になった場合（Ｓ１１２，ＮＯ）には、ステップＳ１１３に移行する。この条件を満たさない場合（Ｓ１１２，ＹＥＳ）には、ステップＳ１１４に移行する。ここで所定温度とは、改質器１が水蒸気改質反応を開始できる温度をいい、２５０℃以上、好ましくは３５０℃以上である。
【００５９】
（ステップＳ１１３）制御器６は、燃焼器３で燃焼される加熱量を、第１加熱量（例えば、７００Ｗ）よりも小さい第３加熱量（例えば、４００Ｗ）に制御する。なお、第３加熱量は、第２加熱量（例えば、５００Ｗ）と同量であっても構わない。
【００６０】
これにより、通常起動時に比べて、高い加熱量で加熱し続ける期間を制限することができるので、通常起動時に比べて高い加熱量で加熱することによる改質器１の過昇温、および、水素生成装置１５の構造体が過熱されることによる熱的損傷、さらには火炎長が通常起動時と異なることによって生じる、加熱部位の変化による性能低下等を抑制できる。
【００６１】
（ステップＳ１１４）選択酸化器１１の温度が第５温度（例えば、１５０℃）以上となった場合（Ｓ１１４，ＮＯ）には、ステップＳ１１５に移行する。この条件を満たさない場合（Ｓ１１４，ＹＥＳ）には、ステップＳ１１６に移行する。
【００６２】
（ステップＳ１１５）制御器６は、酸素含有ガス供給器１２から供給される酸素含有ガス量を、第７流量（例えば、０．７ｌ／ｍｉｎ）よりも少ない第９流量（例えば、０．５ｌ／ｍｉｎ）に制御する。なお、第９流量は、第８流量（例えば、０．６ｌ／ｍｉｎ）と同量であっても構わない。
【００６３】
これにより、選択酸化器１１の温度が充分上がった時点で、選択酸化器１１に供給される酸素含有ガス量が低下するので、選択酸化触媒上での水素含有ガス中の水素の酸化反応が抑制され、酸化反応による水素の減少を低減できる。そのため、水素含有ガス中の水素濃度が上昇し、水素利用機器への水素供給量を増加させることができ、同時に、酸化反応による選択酸化器１１の過熱を防ぐことができる。
【００６４】
ここで、選択酸化器１１が過熱されると、酸化反応だけでなく、二酸化炭素のメタン化反応も進行する。この反応は発熱反応であり、反応によって、加速度的に選択酸化器１１の温度が上昇し、いわゆる温度暴走状態となる。
【００６５】
温度暴走状態となると、水素含有ガス中の水素が二酸化炭素により消費され、水素濃度が低下するだけでなく、選択酸化触媒が熱劣化するという問題がある。本ステップの実行により、水素の酸化反応を抑制するだけでなく、上述した二酸化炭素のメタン化反応も抑制できるので、選択酸化触媒の熱劣化の抑制という効果をも奏することができる。
【００６６】
（ステップＳ１１６）制御器６は、全パラメータが初期状態から変更されているかを判定し、変更されている場合（Ｓ１１６，ＹＥＳ）は終了ステップへ、変更されていない場合（Ｓ１１６，ＮＯ）はＳ１１２へと移行する。
【００６７】
（終了）水素生成装置１５の運転パラメータが全て通常状態に復帰され、水素生成量の指令に応じて制御がなされる。
【００６８】
以上の動作により、特殊起動時において発生する構造体の熱的損傷、および、水素含有ガス中の水素濃度の低下を抑制でき、さらには選択酸化触媒の熱劣化を抑制できる。
【００６９】
第１の実施の形態において、上述した動作を組み合わせることで、第１の実施の形態における水素生成装置１５は、自立起動用電源５のみから電力が供給される特殊起動時において、第１電源から電力が供給される通常起動時に比べて、水素生成装置１５の昇温を早めることができる。かつ、加熱量増加による構造体の熱的損傷、および、水素含有ガス中の水素濃度の低下を抑制することができる。
【００７０】
これによって、水素生成装置１５の起動を早くすることができ、自立起動用電源５から補機に電力を供給する時間を短くできるので、自立起動用電源５を小型化することができる。
【００７１】
（第１の実施の形態の第１変形例）
次に、本発明の第１の実施の形態の第１変形例について説明する。
【００７２】
本発明の第１の実施の形態の第１変形例にかかる水素生成装置１５の構成は、図１に示された第１の実施の形態の水素生成装置１５と同様である。すなわち、改質器１と、原料供給器２と、燃焼器３と、燃焼用空気供給器４と、自立起動用電源５と、制御器６と、水供給器７と、改質器温度検知器８と、ＣＯ低減器９と、ＣＯ低減器温度検知器１０と、選択酸化器１１と、酸素含有ガス供給器１２と、選択酸化器温度検知器１３とを備えている。そして、特殊起動時に第１電源からの電力供給が行われた場合には通常起動に移行し、通常起動時に第１電源からの電力供給が停止した場合には特殊起動に移行する。
【００７３】
上記構成については第１の実施の形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００７４】
［動作］
次に本発明の第１の実施の形態の第１変形例の水素生成装置１５の運転動作を、図４、および図５を参照しながら詳細に説明する。
【００７５】
図４は、本発明の第１の実施の形態の第１変形例にかかる水素生成装置１５の特殊起動時におけるパラメータ変更動作の一例を示すフローチャートである。
【００７６】
本フローは、図３に示された第１の実施の形態のフローチャートに、ステップＳ１１７、ステップＳ１１８、およびステップＳ１１９が追加されたものである。その他のステップは、図３に示された第１の実施の形態のものと同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００７７】
（ステップＳ１１７）ステップＳ１１６において、すべてのパラメータの変更が完了していないと判断されたとき（Ｓ１１６，ＮＯ）、制御器６は、第１電源から電力が供給されているか、または、自立起動用電源５のみから電力が供給されているか検知する。第１電源から電力が供給されている場合（Ｓ１１７，ＹＥＳ）にはステップＳ１１８に移行し、自立起動用電源５のみから電力が供給されている場合（Ｓ１１７，ＮＯ）はステップＳ１１２に移行する。
【００７８】
（ステップＳ１１８）改質器１の温度が所定温度(例えば、２５０℃)未満であった場合（Ｓ１１８，ＹＥＳ）に、ステップＳ１１９に移行する。この条件を満たさない場合（Ｓ１１８，ＮＯ）には、ステップＳ１１２に移行する。
【００７９】
（ステップＳ１１９）原料供給器２からの原料ガス供給量が第２加熱量（例えば、５００Ｗ）に、酸素含有ガス供給器１２の酸素含有ガス供給量が第８流量（例えば、０．６ｌ／ｍｉｎ）に、それぞれ設定される。
【００８０】
これにより、第１電源からの電力供給が行われた際に、加熱量および酸素含有ガス供給量を通常起動時の値に戻すことになる。本実施の形態の特殊起動時においては、高い加熱量で水素生成装置１５を加熱するため、水素生成装置１５の燃焼器３付近に存在する改質器１は、通常起動時に比べて高速で昇温されることとなり、構造体への熱的損傷が大きくなる。よって、可能な限り特殊起動回数を低減することで、構造体への熱的損傷を低減することができる。
【００８１】
図５は、本発明の第１の実施の形態の第１変形例にかかる水素生成装置１５の通常起動時におけるパラメータ変更動作の一例を示すフローチャートである。
【００８２】
本フローは、図２に示されるステップＳ００１以下の通常起動動作に移行した場合において、電力ソース、および自立起動用電源の残量に応じて、燃焼量および酸素含有ガスの供給量を決定するものである。
【００８３】
（ステップＳ０１０）初期値として、原料供給器２からの原料ガス供給量が第２加熱量（例えば、５００Ｗ）に、酸素含有ガス供給器１２の酸素含有ガス供給量が第８流量（例えば、０．６ｌ／ｍｉｎ）に、それぞれ設定される。
【００８４】
（ステップＳ０１１）制御器６は、第１電源から電力が供給されているか、または、自立起動用電源５のみから電力が供給されているかを検知する。第１電源から電力が供給されている場合（Ｓ０１１，ＹＥＳ）にはステップＳ０１５に移行し、自立起動用電源５のみから電力が供給されている場合（Ｓ０１１，ＮＯ）には、特殊起動動作のステップＳ０１２に移行する。
【００８５】
（ステップＳ０１２）制御器６は、自立起動用電源５の電力残量を検知する。自立起動用電源５の電力残量が、通常起動を完了するのに必要な電力量以上である場合（Ｓ０１２，ＹＥＳ）は、ステップＳ０１５に移行する。この条件を満たさない場合（Ｓ０１２，ＮＯ）には、ステップＳ０１３に移行する。
【００８６】
（ステップＳ０１３）制御器６は、自立起動用電源５の電力残量を検知する。自立起動用電源５の電力残量が、特殊起動を完了するのに必要な電力量以上である場合（Ｓ０１３，ＹＥＳ）は、ステップＳ０１４に移行する。この条件を満たさない場合（Ｓ０１３，ＮＯ）には、ステップＳ０１６に移行する。
【００８７】
（ステップＳ０１４）原料供給器２からの原料ガス供給量が第１加熱量（例えば、７００Ｗ）に、酸素含有ガス供給器１２の酸素含有ガス供給量が第７流量（例えば、０．７ｌ／ｍｉｎ）に、それぞれ設定され、特殊起動のフローに移行する。
【００８８】
（ステップＳ０１５）制御器６は、水素生成装置１５の起動が完了しているかを判定する。起動が完了している場合（Ｓ０１５，ＹＥＳ）には終了ステップに移行し、起動が完了していない場合（Ｓ０１５，ＮＯ）にはステップＳ０１１に移行する。
【００８９】
（ステップＳ０１６）水素生成装置１５を停止させるための動作が実行される。
【００９０】
（終了）ステップＳ０１５から移行した場合には、水素生成装置１５の運転パラメータが全て通常状態に復帰され、水素生成量の指令に応じて制御される。または、ステップＳ０１６から移行した場合には、停止動作が完了する。また、ステップＳ０１４から移行した場合には、特殊起動のフローに移行する。
【００９１】
以上の動作により、通常起動時において発生する、第１電源からの電力供給の停止に対しても、可能な限り通常起動で起動するので、通常起動時に比べて高い燃焼量で加熱することによる、特殊起動時における構造体の熱的損傷を抑制できる。また、特殊起動によっても起動が不可能な場合には、水素生成装置１５を停止させることができ、触媒の水濡れ、および劣化を抑制できる。
【００９２】
上記の動作を組み合わせることにより、第１の実施の形態の第１変形例に基づく水素生成装置１５は、自立起動用電源５のみから電力が供給される特殊起動時において、第１電源から電力が供給される通常起動時に比べて、水素生成装置１５の昇温を早めることができ、かつ、加熱量増加による構造体の熱的損傷、および水素含有ガス中の水素濃度の低下を抑制できる。これによって、水素生成装置１５の起動を早くすることができ、自立起動用電源５から補機に電力を供給する時間を短くできるので、自立起動用電源５を小型化することができる。
【００９３】
また、通常起動時において第１電源からの電力供給が停止した場合においても、自立起動用電源５の電力残量が通常起動に必要な電力に満たない場合には特殊起動に移行するので、起動時間を短縮し、自立起動用電源５を小型化することができる。また、自立起動用電源５の電力が通常起動が完了するのに必要な電力を上回っている場合には通常起動を継続して、特殊起動回数を抑制することで、構造体、および触媒への影響を最小限に抑制することができる。
【００９４】
（第１の実施の形態の第２変形例）
次に、本発明の第１の実施の形態の第２変形例について説明する。
【００９５】
第１の実施の形態の第２変形例にかかる水素生成装置１５は、第１の実施の形態の水素生成装置１５と同様の構成であって、改質器１と、原料供給器２と、燃焼器３と、燃焼用空気供給器４と、自立起動用電源５と、制御器６と、水供給器７と、改質器温度検知器８と、ＣＯ低減器９と、ＣＯ低減器温度検知器１０と、選択酸化器１１と、酸素含有ガス供給器１２と、選択酸化器温度検知器１３と、を備えている。そして、通常起動時のパラメータ変更動作において、自立起動用電源５の電力量が通常起動を完了するのに満たない状態で特殊起動に移行する場合に、電力量を継続的に監視して、特殊起動によっても起動が不可能であると判断した時点で停止操作に移行するような制御が行われる。
【００９６】
なお、上記構成については第１の実施の形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００９７】
［動作］
次に、本発明の第１の実施の形態の第２変形例の水素生成装置１５の運転動作を、図６、および図７を参照しながら詳細に説明する。
【００９８】
図６は、本発明の第１の実施の形態にかかる水素生成装置１５の特殊起動時におけるパラメータ変更動作の第２変形例の一例を示すフローチャートである。
【００９９】
本フローは、図４に示される第１の実施の形態の第１変形例のフローチャートに、ステップＳ０２０、およびステップＳ０２１を追加したものである。その他のステップは、第１の実施の形態の第１変形例と同様であるので詳細な説明を省略する。
【０１００】
(ステップＳ０２０)原料供給器２からの原料ガス供給量が第１加熱量（例えば、７００Ｗ）に、酸素含有ガス供給器１２の酸素含有ガス供給量が第７流量（例えば、０．７ｌ／ｍｉｎ）に、それぞれ設定される。
【０１０１】
(ステップＳ０２１)制御器６は、水素生成装置１５の起動が完了しているかを判定する。起動が完了している場合（Ｓ０２１，ＹＥＳ）には終了ステップに移行し、起動が完了していない場合（Ｓ０２１，ＮＯ）にはステップＳ１１７に移行する。
【０１０２】
これにより、特殊起動中に第一電源からの電力供給が行われた場合には通常起動に移行し、さらに、移行後に第一電源からの電力供給が途絶えた場合には特殊起動に移行することができる。よって、第一電源からの電力供給が不安定な場合においても、適切な方法で起動することができ、自立起動用電源からの電力供給量を最小限にすることで、自立起動用電源を小型化することができる。
【０１０３】
図７は、本発明の第１の実施の形態にかかる水素生成装置１５の通常起動時におけるパラメータ変更動作の第２変形例の一例を示すフローチャートである。
【０１０４】
本フローは、図５に示される第１の実施の形態の第１変形例のフローチャートにおけるステップＳ０１２をステップＳ０２２に置換し、ステップＳ０２５、ステップＳ０２６、ステップＳ０２７、およびステップＳ０２８を追加したものである。その他のステップは、第１の実施の形態の第１変形例と同様であるので詳細な説明を省略する。
【０１０５】
（ステップＳ０２２）制御器６は、自立起動用電源５の電力残量を検知する。自立起動用電源５の電力残量が通常起動を完了するのに必要な電力量以上である場合（Ｓ０２２，ＹＥＳ）にはステップＳ０２８に移行する。この条件を満たさない場合（Ｓ０２２，ＮＯ）には、ステップＳ０１４に移行する。
【０１０６】
（ステップＳ０２５）制御器６は、水素生成装置１５の起動が完了しているかを判定する。起動が完了している場合（Ｓ０２５，ＹＥＳ）は終了ステップに移行し、起動が完了していない場合（Ｓ０２５，ＮＯ）はステップＳ０２６に移行する。
【０１０７】
（ステップＳ０２６）制御器６は、自立起動用電源５の電力残量を検知する。自立起動用電源５の電力残量が特殊起動を完了するのに必要な電力量以上である場合（Ｓ０２６，ＹＥＳ）はステップＳ０２７に移行する。この条件を満たさない場合（Ｓ０２６，ＮＯ）には、ステップＳ０１６に移行する。
【０１０８】
（ステップＳ０２７）改質器１の温度が所定温度未満(例えば、２５０℃)であるかが判定される。改質器１の温度が所定温度未満である場合（Ｓ０２７，ＹＥＳ）には、ステップＳ０１１に移行する。この条件を満たさない場合（Ｓ０２７，ＮＯ）には、ステップＳ０２５に移行する。
【０１０９】
（ステップＳ０２８）原料供給器２からの原料ガス供給量が第２加熱量（例えば、５００Ｗ）に、酸素含有ガス供給器１２の酸素含有ガス供給量が第８流量（例えば、０．６ｌ／ｍｉｎ）に、それぞれ設定される。
【０１１０】
これにより、第１電源からの電力供給が停止した時点での自立起動用電源５の電力残量の見積もりが不正確な場合や、予期せぬ電力残量の減少があったとしても、特殊起動が継続できなくなった時点で水素生成装置１５を停止させることができる。また、通常起動中に第一電源からの電力供給が途絶え、特殊起動に移行した後に第一電源からの電力供給が再開された場合においても、通常起動に復帰することができる。これによって、特殊起動時の回数を減少させ、高速昇温による構造体への熱的損傷、および、酸素含有ガス供給量増大による触媒の酸化劣化の抑制が可能となる。
【０１１１】
上記の動作を組み合わせることにより、第１の実施の形態の第２変形例に基づく水素生成装置１５は、第１電源からの電力が供給される通常起動動作、および自立起動用電源５のみから電力が供給される特殊起動動作のいずれにおいても、電力供給源を継続的に監視し、電力供給源が変化した場合に、通常起動または特殊起動に移行することができる。これによって、第１電源からの電力供給が不安定で、短時間の停電や電力供給が繰り返される状況においても、特殊起動回数を最小限に抑えながら、特殊起動が必要な場合には水素生成装置１５の起動を早くすることができ、自立起動用電源５から補機に電力を供給する時間を短くできるので、自立起動用電源５を小型化することができる。
【０１１２】
（第１の実施の形態の第３変形例）
次に、本発明の第１の実施の形態の第３変形例について説明する。
【０１１３】
第１の実施の形態の第３変形例にかかる水素生成装置１５は、第１の実施の形態の水素生成装置１５と同様であって、改質器１と、原料供給器２と、燃焼器３と、燃焼用空気供給器４と、自立起動用電源５と、制御器６と、水供給器７と、改質器温度検知器８と、ＣＯ低減器９と、ＣＯ低減器温度検知器１０と、選択酸化器１１と、酸素含有ガス供給器１２と、選択酸化器温度検知器１３と、を備えている。そして、パラメータ変更動作において、改質器１および選択酸化器１１の温度によらず、燃焼開始からの時間によって制御を行うものである。
【０１１４】
なお、上記構成については第１の実施の形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【０１１５】
［動作］
次に、本発明の第１の実施の形態の第３変形例の水素生成装置１５の運転動作を、図８を参照しながら詳細に説明する。
【０１１６】
図８は、本発明の第１の実施の形態にかかる水素生成装置１５の特殊起動時におけるパラメータ変更動作の第３変形例の一例を示すフローチャートである。
【０１１７】
本フローは、図３に示された第１の実施の形態のフローチャートにおけるステップＳ１１２をステップＳ１２２に、ステップＳ１１４をステップＳ１２４に、それぞれ置換したものである。その他のステップは、第１の実施の形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【０１１８】
（ステップＳ１２２）燃焼器３の燃焼開始から所定時間（例えば、３０分）以上経過した場合（Ｓ１２２，ＮＯ）には、ステップＳ１１３に移行する。この条件を満たさない場合（Ｓ１２２，ＹＥＳ）、ステップＳ１２４に移行する。
【０１１９】
（ステップＳ１２４）燃焼器３の燃焼開始から第５時間（例えば、３５分）以上経過した場合（Ｓ１２４，ＮＯ）には、ステップＳ１１５に移行する。この条件を満たさない場合（Ｓ１２４，ＹＥＳ）には、ステップＳ１１６に移行する。
【０１２０】
これにより、改質器温度検知器８および選択酸化器温度検知器１３のうち少なくともいずれかが故障等により機能しなかったとしても、水素生成装置１５の昇温を早めることができ、自立起動用電源５から補機に電力を供給する時間を短くできる為、自立起動用電源５を小型化できる。
【０１２１】
（第１の実施の形態の第４変形例）
次に、本発明の第１の実施の形態の第４変形例について説明する。
【０１２２】
第１の実施の形態の第４変形例にかかる水素生成装置１５は、第１実施の形態の水素生成装置１５でと同様であって、改質器１と、原料供給器２と、燃焼器３と、燃焼用空気供給器４と、自立起動用電源５と、制御器６と、水供給器７と、改質器温度検知器８と、ＣＯ低減器９と、ＣＯ低減器温度検知器１０と、選択酸化器１１と、酸素含有ガス供給器１２と、選択酸化器温度検知器１３と、を備えている。そして、特殊起動時のパラメータ変更動作において、改質器１および選択酸化器１１の温度によらず、燃焼開始からの時間によって制御を行い、さらに、第１電源からの電力供給が行われた場合に通常起動に移行するものである。
【０１２３】
なお、上記構成については第１の実施の形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【０１２４】
［動作］
次に、本発明の第１の実施の形態の第４変形例の水素生成装置１５の運転動作を、図９を参照しながら詳細に説明する。
【０１２５】
図９は、本発明の第１の実施の形態にかかる水素生成装置１５の特殊起動におけるパラメータ変更動作の第４変形例の一例を示すフローチャートである。
【０１２６】
本フローは、図８に示された第１の実施の形態の第３変形例のフローチャートに、ステップＳ１１７、ステップＳ１１９、およびステップＳ１２８を追加したものである。ステップＳ１１７、およびステップＳ１１９は、第１の実施の形態の第１変形例と同様であり、その他のステップは、第１の実施の形態の第３変形例と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【０１２７】
（ステップＳ１２８）燃焼器３の燃焼開始からの経過時間が所定時間(例えば、３０分）未満であった場合（Ｓ１２８，ＹＥＳ）には、ステップＳ１１９に移行する。この条件を満たさない場合（Ｓ１２８，ＮＯ）には、ステップＳ１２２に移行する。
【０１２８】
これにより、改質器温度検知器８が故障等により機能しなかったとしても、第１の実施の形態の第１変形例と同様に、第１電源からの電力供給が行われた場合には、通常起動に移行することができ、構造体および触媒への熱損傷を抑制することができる。また、自立起動用電源５から補機に電力を供給する時間を短くできるので、自立起動用電源５を小型化することができる。
【０１２９】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【０１３０】
本発明の第２の実施の形態にかかる水素生成装置１５は、図１に示される第１の実施の形態の水素生成装置１５と同様の構成であり、改質器１と、原料供給器２と、燃焼器３と、燃焼用空気供給器４と、自立起動用電源５と、制御器６と、水供給器７と、改質器温度検知器８と、ＣＯ低減器９と、ＣＯ低減器温度検知器１０と、選択酸化器１１と、酸素含有ガス供給器１２と、選択酸化器温度検知器１３と、を備えている。
【０１３１】
上記構成については第１の実施の形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【０１３２】
［動作］
次に本発明の第２の実施の形態の水素生成装置の運転動作を、図１０、および図１１を参照しながら詳細に説明する。
【０１３３】
図１０は、本発明の第２の実施の形態にかかる水素生成装置１５の動作の一例を示すフローチャートである。
【０１３４】
なお、本実施の形態においては、図２に示された第１の実施の形態のフローチャートにおけるステップＳ１０１、Ｓ１０２、およびＳ１０３が、ステップＳ２０１、Ｓ２０２、およびＳ２０３に、それぞれ置換されている。その他のステップは、図２に示された第１の実施の形態のものと同様であるので、詳細な説明を省略する。
【０１３５】
（ステップＳ２０１）自立起動用電源５から電力が供給されていることを検知した制御器６の指令によって、自立起動用電源５から原料供給器２、および燃焼用空気供給器４に電力が供給される。そして、まず、原料ガス量に対応する量の燃焼用空気が燃焼器３に供給された後に、原料ガスが第２加熱量（例えば、５００Ｗ）にて供給される。
【０１３６】
（ステップＳ２０２）燃焼器３において、点火装置により点火された原料ガスは、燃焼用空気と共に燃焼する。燃焼器３で燃焼により発生した熱は、改質器１、ＣＯ低減器９および選択酸化器１１に供給され、改質器１、ＣＯ低減器９および選択酸化器１１を昇温する。なお、同時にヒーターによる加熱を併用してもよい。
【０１３７】
（ステップＳ２０３）改質器１が、第２温度（例えば、２００℃）よりも低い第１温度（例えば、１８０℃）となっていることが改質器温度検知器８で検知された場合、または、燃焼器３の燃焼開始から第２時間（例えば、１５分）より短い第１時間（例えば、１０分）が経過した場合には、水供給器７から、水が、第２流量（例えば、５ｃｃ／ｍｉｎ）よりも少ない第１流量（例えば、３ｃｃ／ｍｉｎ）にて供給される。
【０１３８】
なお、ＣＯ低減器温度検知器１０、および選択酸化器温度検知器１３のうち少なくともいずれかが存在する場合は、ＣＯ低減器温度検知器１０、および選択酸化器温度検知器１３のうちいずれかによって測定された温度に対し、予め閾値を設定し、水供給を開始してもよい。その場合の閾値は、例えば、ＣＯ低減器温度検知器１０において１２０℃、選択酸化器温度検知器１３において１１０℃とすることができる。
【０１３９】
これにより、ステップＳ００３に比べて、早期に水供給を開始できる。供給された水と原料ガスとは、改質器１にて水蒸気改質反応を起こし、原料ガスは改質ガスとなって体積が増加し、下流側にあるＣＯ低減器９および選択酸化器１１を流通する。
【０１４０】
改質器１での水蒸気改質反応は、ＣＯ低減器９および選択酸化器１１での反応よりも温度が高いので、改質ガスからＣＯ低減器９および選択酸化器１１に熱移動が生じる。この移動熱量は、流通するガス量が多いと流速が大きくなり、熱伝達が促進される。よって、改質器１より下流側に存在するＣＯ低減器９、および選択酸化器１１への改質器１からの熱移動が促進される為、これらの昇温を早めることができる。
【０１４１】
また、ステップＳ００３に比べて、水の流量を下げることで、水蒸気改質反応による改質ガスに含まれる水蒸気量が小さくなり、改質ガスの露点が低下する。これにより、下流側のＣＯ低減器９、および選択酸化器１１内の触媒への結露を抑制することができ、触媒の耐久性低下を抑制できる。
【０１４２】
なお、水蒸気改質反応は、改質器１内の改質触媒が好適な温度（２５０℃以上、好ましくは３５０℃以上）になることにより促進される為、本ステップは、ステップＳ１０１、およびステップＳ１０２で示される燃焼器３での水素生成装置への加熱量増加と組み合わせる事により、さらに高い効果を得ることができる。
【０１４３】
上記の動作により、自立起動用電源５のみから電力が供給される特殊起動時において、第１電源から電力が供給される通常起動時に比べて、水素生成装置１５の昇温を早めることができる。これによって、水素生成装置１５の起動を早くでき、自立起動用電源５から補機に電力を供給する時間を短くできるので、自立起動用電源５を小型化することができる。
【０１４４】
図１１は、本発明の第２の実施の形態にかかる水素生成装置１５の特殊起動時におけるパラメータ変更動作の一例を示すフローチャートである。
【０１４５】
本フローは、図１０におけるステップＳ２０１以下の特殊起動に移行した場合において、ＣＯ低減器９、および選択酸化器１１の温度に応じて、水量、および酸素含有ガスの供給量が決定されるものである。
【０１４６】
本フローは、図３に示される第１の実施の形態のフローチャートにおけるステップＳ１１１をステップＳ２１１に、ステップＳ１１２をステップＳ２１２に、ステップＳ１１３をステップＳ２１３に、それぞれ置換したものである。その他のステップについては、第１の実施の形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【０１４７】
（ステップＳ２１１）初期値として、水供給器７からの水供給量が第１流量（例えば、３ｃｃ／ｍｉｎ）に、酸素含有ガス供給器１２の酸素含有ガス供給量が第７流量（例えば、０．７ｌ／ｍｉｎ）に、それぞれ設定される。
【０１４８】
（ステップＳ２１２）ＣＯ低減器９の温度が第３温度（例えば、１００℃）以上になった場合（Ｓ２１２，ＮＯ）にステップＳ２１３に移行する。この条件を満たさない場合（Ｓ２１２，ＹＥＳ）は、ステップＳ１１４に移行する。ここで第３温度とは、ＣＯ低減器９、および下流の触媒が、供給された水蒸気により水濡れしない温度であり、改質器１への水供給量により決定される。好ましくは１００℃以上である。
【０１４９】
（ステップＳ２１３）制御器６は、水供給器７から供給される水量を、第１流量（例えば、３ｃｃ／ｍｉｎ）よりも多い第３流量（例えば、７ｃｃ／ｍｉｎ）に制御する。なお第３流量は、第２流量（例えば、５ｃｃ／ｍｉｎ）と同量であっても構わない。
【０１５０】
これにより、通常起動時に比べて少ない水量で水蒸気改質反応を行うことによる水素生成量の低下を抑制するとともに、低水量で発生する触媒表面への炭素析出を抑制することができる。また、水量が増加することにより、供給された水と原料ガスとは、改質器１にて水蒸気改質反応を起こし、原料ガスは改質ガスとなり体積が増加し、下流側にあるＣＯ低減器９および選択酸化器１１を流通する。
【０１５１】
改質器１での水蒸気改質反応は、ＣＯ低減器９および選択酸化器１１での反応よりも温度が高いので、改質ガスからＣＯ低減器９および選択酸化器１１に熱移動が生じる。この移動熱量は、流通するガス量が多いと流速が大きくなり、熱伝達が促進される。よって、改質器１より下流側に存在するＣＯ低減器９、および選択酸化器１１への、改質器１からの熱移動が促進される為、これらの昇温を早めることができる。
【０１５２】
以上の動作により、特殊起動時において発生する炭素析出による触媒の劣化、および水素含有ガス中の水素量の低下を抑制できる。
【０１５３】
上記の動作を組み合わせることで、第２の実施の形態に基づく水素生成装置１５は、自立起動用電源５のみから電力が供給される特殊起動時において、第１電源から電力が供給される通常起動時に比べて、水素生成装置１５の昇温を早めることができ、炭素析出による触媒の劣化、および、水素含有ガス中の水素量の低下を抑制することができる。
【０１５４】
これによって、水素生成装置１５の起動を早くでき、自立起動用電源５から補機に電力を供給する時間を短くできるので、自立起動用電源５を小型化することができる。
【０１５５】
（第２の実施の形態の第１変形例）
次に、本発明の第２の実施の形態の第１変形例について説明する。
【０１５６】
本発明の第２の実施の形態の第１変形例にかかる水素生成装置１５は、第１の実施の形態の水素生成装置１５と同様であって、改質器１と、原料供給器２と、燃焼器３と、燃焼用空気供給器４と、自立起動用電源５と、制御器６と、水供給器７と、改質器温度検知器８と、ＣＯ低減器９と、ＣＯ低減器温度検知器１０と、選択酸化器１１と、酸素含有ガス供給器１２と、選択酸化器温度検知器１３と、を備えている。そして、パラメータ変更動作において、改質器１および選択酸化器１１の温度によらず、燃焼開始からの時間によって制御を行う。
【０１５７】
なお、上記構成については第１の実施の形態と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【０１５８】
［動作］
次に本発明の第２の実施の形態の第１変形例にかかる水素生成装置１５の運転動作を、図１２を参照しながら詳細に説明する。
【０１５９】
図１２は、本発明の第２の実施の形態にかかる水素生成装置１５の特殊起動時におけるパラメータ変更動作の第１変形例の一例を示すフローチャートである。
【０１６０】
本フローは、図１１に示された第２の実施の形態のステップＳ２１２をステップＳ２２２に、ステップＳ１１４をステップＳ１２４に、それぞれ置換したものである。その他のステップは、第２の実施の形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【０１６１】
（ステップＳ２２２）燃焼器３の燃焼開始から所定時間（例えば、３０分）以上が経過した場合（Ｓ２２２，ＮＯ）にステップＳ２１３に移行する。この条件を満たさない場合（Ｓ２２２，ＹＥＳ）、ステップＳ１２４に移行する。
【０１６２】
（ステップＳ１２４）燃焼器３の燃焼開始から第５時間（例えば、３５分）以上経過した場合（Ｓ２２４，ＮＯ）にステップＳ１１５に移行する。この条件を満たさない場合（Ｓ２２４，ＹＥＳ）、ステップＳ１１６に移行する。
【０１６３】
これにより、改質器温度検知器８および選択酸化器温度検知器１３の少なくともいずれかが故障等により機能しなかったとしても、水素生成装置１５の昇温を早めることができ、自立起動用電源５から補機に電力を供給する時間を短くできるので、自立起動用電源５を小型化することができる。
【０１６４】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【０１６５】
本発明の第３の実施の形態にかかる水素生成装置１５は、図１に示された第１の実施の形態の水素生成装置１５と同様であり、改質器１と、原料供給器２と、燃焼器３と、燃焼用空気供給器４と、自立起動用電源５と、制御器６と、水供給器７と、改質器温度検知器８と、ＣＯ低減器９と、ＣＯ低減器温度検知器１０と、選択酸化器１１と、酸素含有ガス供給器１２と、選択酸化器温度検知器１３と、を備えている。
【０１６６】
上記構成については第１の実施の形態と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【０１６７】
［動作］
次に、本発明の第３の実施の形態の水素生成装置１５の運転動作を、図１３を参照しながら詳細に説明する。
【０１６８】
図１３は、本発明の第３の実施の形態にかかる水素生成装置１５の動作の一例を示すフローチャートである。
【０１６９】
なお、本実施の形態は、図１０に示された第２の実施の形態のフローチャートにおいて、ステップＳ２０３がステップＳ３０３に置換されたものである。その他のステップは、第２の実施の形態と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【０１７０】
（ステップＳ３０３）自立起動用電源５のみから電力が供給される特殊起動時において、水が、第２流量（例えば、５ｃｃ／ｍｉｎ）よりも多い第４流量（例えば、８ｃｃ／ｍｉｎ）で供給され、改質反応が進行する。
【０１７１】
これにより、通常起動時であるステップＳ００３に比べて、水供給量が多くなる。供給された水と原料ガスとは、改質器１において水蒸気改質反応を起こし、原料ガスは改質ガスとなって体積が増加し、下流側にあるＣＯ低減器９および選択酸化器１１を流通する。
【０１７２】
改質器１での水蒸気改質反応は、ＣＯ低減器９および選択酸化器１１での反応よりも温度が高いので、改質ガスからＣＯ低減器９および選択酸化器１１に熱移動が生じる。この移動熱量は、流通するガス量が多いと流速が大きくなり、熱伝達が促進される。水量が多いと、水蒸気改質反応が促進されて改質ガス量が増加し、流速が増加して熱伝達が促進される。
【０１７３】
よって、改質器１よりも下流側に存在する、ＣＯ低減器９、および選択酸化器１１への改質器１からの熱移動が促進されるので、これらの昇温を早めることができる。したがって、特殊起動であるステップＳ３０３では、ステップＳ００３に比べて、改質器１よりも下流側に存在するＣＯ低減器９、および選択酸化器１１への、改質器１からの熱移動が促進されるので、これらの昇温を早めることができる。
【０１７４】
なお、水蒸気改質反応は、改質器１内の改質触媒が、好適な温度（２５０℃以上、好ましくは３５０℃以上）になることにより促進される為、本ステップは、第１の実施の形態のステップＳ１０１、およびステップＳ１０２で示された、燃焼器３での水素生成装置への加熱量増加と組み合わせる事により、さらに好ましい効果が得られるものである。
【０１７５】
また、改質器１の温度が充分に上がるまでは、第２の実施の形態のステップＳ２０３と同様に、水量が制御されてもよい。改質器１の温度が低い場合には、水蒸気改質反応により水が充分に消費されないので、改質ガスの露点が高くなる。
【０１７６】
その場合、ステップＳ２０３と同様に水量を制限することで、水蒸気改質反応による改質ガスに含まれる水蒸気量が小さくなり、改質ガスの露点が低下するので、改質器１、ＣＯ低減器９および選択酸化器１１が低温であっても、結露を抑制することができる為、より好ましい効果が得られる。
【０１７７】
上記の動作により、自立起動用電源５のみから電力が供給される特殊起動時において、第１電源から電力が供給される通常起動時に比べ、水素生成装置１５の昇温を早めることができる。これによって、水素生成装置１５の起動を早くでき、自立起動用電源５から補機に電力を供給する時間を短くできるので、自立起動用電源５を小型化することができる。
【０１７８】
図１４は、本発明の第３の実施の形態にかかる水素生成装置１５の特殊起動時におけるパラメータ変更動作の一例を示すフローチャートである。
【０１７９】
本フローは、図１３におけるステップＳ２０１以下の特殊起動に移行した場合において、ＣＯ低減器９、および選択酸化器１１の温度に応じて、水量、および酸素含有ガスの供給量を決定する。
【０１８０】
本フローは、図１１に示された第２の実施の形態のフローチャートにおいて、ステップＳ２１１をステップＳ３１１に、ステップＳ２１２をステップＳ３１２に、ステップＳ２１３をステップＳ３１３に、それぞれ置換したものである。その他のステップについては、第２の実施の形態と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【０１８１】
（ステップＳ３１１）初期値として、水供給器７からの水供給量が第４流量（例えば、８ｃｃ／ｍｉｎ）に、酸素含有ガス供給器１２の酸素含有ガス供給量が第７流量（例えば、０．７ｌ／ｍｉｎ）にそれぞれ設定される。
【０１８２】
（ステップＳ３１２）ＣＯ低減器９の温度が第４温度（例えば、１３０℃）以上になった場合（Ｓ３１２，ＮＯ）にはステップＳ３１３に移行する。この条件を満たさない場合（Ｓ３１２，ＹＥＳ）、ステップＳ１１４に移行する。
【０１８３】
（ステップＳ３１３）制御器６は、水供給器７から供給される水量を、第４流量（例えば、８ｃｃ／ｍｉｎ）よりも少ない第６流量（例えば、６ｃｃ／ｍｉｎ）に制御する。なお、第６流量は、第２流量（例えば、５ｃｃ／ｍｉｎ）と同量であっても構わない。
【０１８４】
これにより、充分に下流側のＣＯ低減器９の温度が上がった後に、水供給量を低下させることができる。よって、過剰な水蒸気発生に使用される熱量を抑制することができるため、水量を小さくしない場合に対して、水素生成装置１５の熱効率を高めることができる。
【０１８５】
以上の動作により、特殊起動時における、水素発生時の熱効率低下を抑制することができ、第３の実施の形態に基づく水素生成装置１５は、自立起動用電源５のみから電力が供給される特殊起動時において、第１電源から電力が供給される通常起動時に比べ、水素生成装置１５の昇温を早めることができ、かつ、熱効率の低下を抑制することができる。
【０１８６】
これによって、水素生成装置１５の起動を早くでき、自立起動用電源５から補機に電力を供給する時間を短くできるので、自立起動用電源５を小型化することができる。
【０１８７】
（第３の実施の形態の第１変形例）
第３実施の形態の第１変形例にかかる水素生成装置１５は、第１の実施の形態の水素生成装置１５と同様であって、改質器１と、原料供給器２と、燃焼器３と、燃焼用空気供給器４と、自立起動用電源５と、制御器６と、水供給器７と、改質器温度検知器８と、ＣＯ低減器９と、ＣＯ低減器温度検知器１０と、選択酸化器１１と、酸素含有ガス供給器１２と、選択酸化器温度検知器１３と、を備えている。
【０１８８】
なお、上記構成については、第１の実施の形態と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【０１８９】
［動作］
次に、本発明の第３の実施の形態の第１変形例の水素生成装置１５の運転動作を、図１５を参照しながら詳細に説明する。
【０１９０】
図１５は、本発明の第３の実施の形態にかかる水素生成装置１５の特殊起動におけるパラメータ変更動作の第１変形例の一例を示すフローチャートである。
【０１９１】
本フローは、図１４に示された第３の実施の形態のフローチャートに、ステップＳ１１７、ステップＳ３１８、およびステップＳ３１９を追加したものである。ステップＳ１１７は第１の実施の形態の第１変形例と同様であり、その他のステップは、第３の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【０１９２】
(ステップＳ３１８）ＣＯ低減器９の温度が第４温度(例えば、１３０℃)未満であった場合（Ｓ３１８，ＹＥＳ）には、ステップＳ３１９に移行する。この条件を満たさない場合（Ｓ３１８，ＮＯ）には、ステップＳ３１２に移行する。
【０１９３】
（ステップＳ３１９）水供給器７からの水供給量が第５流量（例えば、５ｃｃ／ｍｉｎ）に、酸素含有ガス供給器１２の酸素含有ガス供給量が第８流量（例えば、０．６ｌ／ｍｉｎ）に、それぞれ設定される。
【０１９４】
これにより、充分に下流側のＣＯ低減器９の温度が上がった後に、水供給量を低下させることができる。よって、過剰な水蒸気発生に使用される熱量を抑制することができるため、水量を小さくしない場合に対して、水素生成装置１５の熱効率を高めることができる。また、第１電源からの電力供給が回復した場合には、特殊起動時より早期に水供給量を低下させることにより、特殊起動を継続した場合に比べ、水素生成装置１５の熱効率を早期に高めることができ、水供給量の増大による触媒の水濡れリスクを低減することができる。
【０１９５】
（第３の実施の形態の第２変形例）
次に、本発明の第３の実施の形態の第２変形例について説明する。
【０１９６】
本発明の第３の実施の形態の第２変形例にかかる水素生成装置１５は、第１の実施の形態の水素生成装置１５と同様であって、改質器１と、原料供給器２と、燃焼器３と、燃焼用空気供給器４と、自立起動用電源５と、制御器６と、水供給器７と、改質器温度検知器８と、ＣＯ低減器９と、ＣＯ低減器温度検知器１０と、選択酸化器１１と、酸素含有ガス供給器１２と、選択酸化器温度検知器１３と、を備えている。そして、パラメータ変更動作において、改質器１の温度、および選択酸化器１１によらず、燃焼開始からの時間によって制御を行う。
【０１９７】
なお、上記構成については第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１９８】
［動作］
次に、本発明の第３の実施の形態の第２変形例の水素生成装置１５の運転動作を、図１６を参照しながら詳細に説明する。
【０１９９】
図１６は、本発明の第３の実施の形態にかかる水素生成装置１５の特殊起動時におけるパラメータ変更動作の第２変形例の一例を示すフローチャートである。
【０２００】
本フローは、図１４に示した第３の実施の形態のフローチャートにおけるステップＳ３１２をステップＳ３２２に、ステップＳ１１４をステップＳ３２４に、それぞれ置換したものである。その他のステップは、第３の実施の形態と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【０２０１】
（ステップＳ３２２）燃焼器３の燃焼開始から第４時間（例えば、３０分）以上経過した場合（Ｓ３２２，ＮＯ）にステップＳ３１３に移行する。この条件を満たさない場合（Ｓ３２２，ＹＥＳ）には、ステップＳ３２４に移行する。
【０２０２】
（ステップＳ３２４）燃焼器３の燃焼開始から第５時間（例えば、３５分）以上経過した場合（Ｓ３２４，ＮＯ）にステップＳ１１５に移行する。この条件を満たさない場合（Ｓ３２４，ＹＥＳ）には、ステップＳ１１６に移行する。
【０２０３】
これにより、ＣＯ低減器温度検知器１０および選択酸化器温度検知器１３のうち少なくともいずれかが故障等により機能しなかったとしても、水素生成装置１５の昇温を早めることができ、自立起動用電源５から補機に電力を供給する時間を短くできるので、自立起動用電源５を小型化することができる。
【０２０４】
（第３の実施の形態の第３変形例）
次に、本発明の第３の実施の形態の第３変形例について説明する。
【０２０５】
第３の実施の形態の第３変形例にかかる水素生成装置１５は、第１の実施の形態の水素生成装置１５と同様であって、改質器１と、原料供給器２と、燃焼器３と、燃焼用空気供給器４と、自立起動用電源５と、制御器６と、水供給器７と、改質器温度検知器８と、ＣＯ低減器９と、ＣＯ低減器温度検知器１０と、選択酸化器１１と、酸素含有ガス供給器１２と、選択酸化器温度検知器１３と、を備えている。そして、特殊起動時のパラメータ変更動作において、改質器１および選択酸化器１１の温度によらず、燃焼開始からの時間によって制御を行い、さらに、第１電源からの電力供給が行われた場合には通常起動に移行するものである。
【０２０６】
なお、上記構成については第１の実施の形態と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【０２０７】
［動作］
次に、本発明の第３の実施の形態の第３変形例の水素生成装置１５の運転動作を、図１７を参照しながら詳細に説明する。
【０２０８】
図１７は、本発明の第３の実施の形態にかかる水素生成装置１５の特殊起動時におけるパラメータ変更動作の第３変形例の一例を示すフローチャートである。
【０２０９】
本フローは、図１６に示された第３の実施の形態の第２変形例のフローチャートに、ステップＳ１１７、ステップＳ３２８、およびステップＳ３１９を追加したものである。ステップＳ１１７は、第１の実施の形態の第１変形例と同様であり、ステップＳ３１９は、第３の実施の形態の第１変形例と同様であり、その他のステップは、第３の実施の形態と同様であるのでその詳細な説明を省略する。
【０２１０】
（ステップＳ３２８）燃焼器３の燃焼開始からの経過時間が第４時間(例えば、３０分)未満であった場合（Ｓ３２８，ＹＥＳ）には、ステップＳ３１９に移行する。この条件を満たさない場合（Ｓ３２８，ＮＯ）、ステップＳ３２２に移行する。
【０２１１】
これにより、ＣＯ低減器温度検知器１０および選択酸化器温度検知器１３のうち少なくともいずれかが故障等により機能しなかったとしても、水素生成装置１５の昇温を早めることができ、自立起動用電源５から補機に電力を供給する時間を短くできるので、自立起動用電源５を小型化することができる。また、第１電源からの電力供給が回復した場合には、特殊起動時よりも早期に水供給量を低下させることにより、特殊起動を継続した場合に比べて、水素生成装置１５の熱効率を早期に高めることができ、水供給量の増大による触媒の水濡れリスクを低減することができる。
【０２１２】
なお、以上説明した第１〜第３の実施の形態に記載の水素生成装置１５は、それぞれ任意に組み合わせてもよく、また、それによってさらに高い効果を発揮することができる。
【０２１３】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。
【０２１４】
本発明の第４の実施の形態にかかる燃料電池システムは、第１の実施の形態、第２の実施の形態、および第３の実施の形態のうち、いずれかの水素生成装置１５に加えて、さらに、燃料電池１６を備えている。
【０２１５】
図１８は、本発明の第４の実施の形態にかかる燃料電池システム１００の概略構成の一例を示すブロック図である。
【０２１６】
燃料電池１６は、水素生成装置１５より供給される水素含有ガスを用いて発電する。燃料電池１６は、いずれの種類の燃料電池であってもよく、例えば、高分子電解質形燃料電池（ＰＥＦＣ）、固体酸化物形燃料電池、またはリン酸形燃料電池等を用いることができる。
【０２１７】
なお、水素生成装置１５については、第１の実施の形態、第２の実施の形態、および第３の実施の形態のうち、いずれの水素生成装置１５を用いてもよく、水素生成装置１５については上記説明と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【０２１８】
［動作］
図１９は、本発明の第４の実施の形態にかかる燃料電池システム１００の動作の一例を示すフローチャートである。
【０２１９】
（開始）起動信号が入力される。
【０２２０】
（ステップＳ４００）起動指令を受けた制御器６は、第１電源から電力が供給されているか、または、自立起動用電源５から電力が供給されているかを検知する。第１電源から電力が供給されている場合（Ｓ４００，ＹＥＳ）には通常起動動作のステップＳ４０１に移行し、自立起動用電源５から電力が供給されている場合（Ｓ４００，ＮＯ）には、特殊起動動作のステップＳ４１１に移行する。
【０２２１】
（ステップＳ４０１）水素生成装置１５の通常起動動作に入り、昇温が行われる。
【０２２２】
（ステップＳ４０２）水素生成装置１５の改質器１の温度が第６温度（例えば、５５０℃）以上であるかが判定される。改質器１の温度が第６温度（例えば、５５０℃）以上であれば（Ｓ４０２，ＹＥＳ）ステップＳ４０３に進み、改質器１の温度が第６温度（例えば、５５０℃）より低ければ（Ｓ４０２，ＮＯ）ステップＳ４０１に移行する。
【０２２３】
（ステップＳ４０３）燃料電池１６に水素を供給して発電を開始する。
【０２２４】
（ステップＳ４１１）水素生成装置１５の特殊起動動作に入り、昇温が行われる。
【０２２５】
（ステップＳ４１２）改質器１の温度が第６温度（例えば、５５０℃）より低い第７温度（例えば、５００℃）以上であるかが判定される。改質器１の温度が第７温度（例えば、５００℃）以上であれば（Ｓ４１２，ＹＥＳ）、ステップＳ４１３に移行し、改質器１の温度が第７温度（例えば、５００℃）より低ければ（Ｓ４１２，ＮＯ）、ステップＳ４１１に移行する。
【０２２６】
（ステップＳ４１３）燃料電池１６に水素を供給して発電を開始する。
【０２２７】
（ステップＳ４１４）発電された電力により補機が駆動され、予め設定された最低発電量に見合う以上の水素が供給可能となるよう、水素生成装置１５の昇温を続け、水素生成量を増加させ、発電量を増やす。
【０２２８】
これにより、ステップＳ４０１、およびステップＳ４０２に示された通常起動時に比べ、早期に発電に移行することができる。このため、自立起動用電源５から捕機を駆動するために電力を供給する時間が短くなり、自立起動用電源５からの電力供給量を低下させることができる。よって、自立起動用電源５を小型化することができる。
【０２２９】
（終了）系外に電力が供給される。
【０２３０】
これにより、通常起動時に比べて、早期から補機類の駆動用の電力を燃料電池から供給することができる。よって、自立起動用電源５の負荷が減少し、小型化することができる。
【０２３１】
（第４の実施の形態の第１変形例）
次に、本発明の第４の実施の形態の第１変形例について説明する。
【０２３２】
本発明の第４の実施の形態の第１変形例にかかる燃料電池システム１００は、第４実施の形態と同様の構成であり、水素生成装置１５と燃料電池１６とを備えている。なお、上記構成については第４の実施の形態と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【０２３３】
［動作］
次に、本発明の第４の実施の形態の第１変形例の燃料電池システムの運転動作を、図２０を参照しながら詳細に説明する。
【０２３４】
図２０は、本発明の第４の実施の形態にかかる燃料電池システムの動作の第１変形例の一例を示すフローチャートである。
【０２３５】
本フローは、図１９に示された第４の実施の形態のフローチャートにおいて、ステップＳ４０２をステップＳ４２２に、ステップＳ４１２をステップＳ４３２に、それぞれ置換したものである。その他のステップは、第４の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【０２３６】
（開始）起動信号が入力される。
【０２３７】
（ステップＳ４２２）水素生成装置１５からの水素含有ガス供給量が、第１供給量（例えば、５ｌ／ｍｉｎ）以上であるかが判定される。第１供給量（例えば、５ｌ／ｍｉｎ）以上の水素含有ガスが供給されていれば（Ｓ４２２，ＹＥＳ）、ステップＳ４０３に移行し、第１供給量（例えば、５ｌ／ｍｉｎ）以上の水素含有ガスが供給されていなければ（Ｓ４２２，ＮＯ）、ステップＳ４０１に移行する。
【０２３８】
（ステップＳ４０３）燃料電池１６に水素を供給し発電を開始する。
【０２３９】
（ステップＳ４１１）水素生成装置１５の特殊起動動作に入り、昇温が行われる。
【０２４０】
（ステップＳ４３２）水素生成装置１５からの水素含有ガス供給量が、第１供給量（例えば、５ｌ／ｍｉｎ）よりも少ない第２供給量（例えば、４ｌ／ｍｉｎ）以上であるかが制御器６によって判定される。第２供給量（例えば、４ｌ／ｍｉｎ）以上の水素含有ガスを供給されていれば（Ｓ４３２，ＹＥＳ）、ステップＳ４１３に移行し、第２供給量（例えば、４ｌ／ｍｉｎ）以上の水素含有ガスが供給されていなければ（Ｓ４３２，ＮＯ）、ステップＳ４１１に移行する。
【０２４１】
（ステップＳ４１３）燃料電池１６に水素を供給し、発電を開始する。
【０２４２】
（ステップＳ４１４）発電された電力により補機が駆動され、予め設定された最低発電量に見合う以上の水素が供給可能となるよう、制御器６は、水素生成装置１５の昇温が続けられ、水素生成量を増加させ、発電量を増やす。
【０２４３】
これにより、ステップＳ４２２に示した通常起動時に比べて、早期に発電に移行することができる。このため、自立起動用電源５から捕機を駆動するために電力を供給する時間が短くなり、自立起動用電源５からの電力供給量を低下させることができる。よって、自立起動用電源５を小型化することができる。
【０２４４】
（終了）系外に電力が供給される。
【０２４５】
上記の説明から、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、その構造および機能のうち少なくともいずれかの詳細を実質的に変更できる。
【０２４６】
以上述べたように、実施の形態の水素生成装置１５は、炭化水素を含む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に原料を供給する原料供給器２と、原料および水素含有ガスの少なくとも一方を燃焼して改質器１を加熱する燃焼器３と、燃焼器３に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給器４とを備えている。また、少なくとも原料供給器２および燃焼用空気供給器４に電力を供給する自立起動用電源５と、制御器６と、を備えている。制御器６は、通常起動時に、少なくとも自立起動用電源５以外の第１電源から原料供給器２および燃焼用空気供給器４を含む補機に電力供給して起動し、第１電源からの電力供給が得られない特殊起動時に、自立起動用電源５のみから補機に電力供給して起動する。そして、制御器６は、特殊起動時に、燃焼器３で燃焼される第１加熱量が、通常起動時に燃焼器３で燃焼される第２加熱量よりも大きくなるように制御するように構成されている。
【０２４７】
これにより、特殊起動時において、水素生成装置１５に入力される熱量が増加する為、触媒の適正温度への昇温速度が早くなり、自立起動用電源５から補機への電力供給時間を短く、電力供給量を小さくすることができ、自立起動用電源５を小型化することが可能となる。
【０２４８】
また、制御器６が、特殊起動時に、改質器１の温度が予め設定される温度以上となった場合、または、前記燃焼器３の燃焼開始から所定時間が経過した場合に、燃焼器３で燃焼される加熱量が、第１加熱量よりも低い第３加熱量となるよう制御するように構成されていてもよい。
【０２４９】
これによって、通常運転時に比べ、高い熱量で水素生成装置１５を加熱することによる、構造体、および触媒の熱劣化を最小限に抑えることができる。また、特殊起動時には、通常起動時より高い加熱量で水素生成装置１５を加熱するので、通常起動時に比べて火炎長が異なり、加熱部位が変化することがある。これにより、触媒の温度分布が通常起動時とは異なり、水素含有ガス生成時の効率低下、または、生成した水素含有ガスの品質低下が発生することがあるが、これらを抑制することができる。
【０２５０】
また、水素生成装置１５は、炭化水素を含む原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器１と、改質器に原料を供給する原料供給器２と、原料および水素含有ガスの少なくとも一方を燃焼して前記改質器を加熱する燃焼器３と、改質器１に水を供給する水供給器７とを備えている。また、少なくとも原料供給器２および水供給器７に電力を供給する自立起動用電源５と、制御器６と、を備えている。そして、制御器６は、通常起動時に、少なくとも自立起動用電源５以外の第１電源から、原料供給器２および水供給器７を含む補機に電力供給して起動し、第１電源からの電力供給が得られない特殊起動時に、自立起動用電源５のみから補機に電力供給して起動する制御を行うように構成されていてもよい。そして、特殊起動時に、改質器１の加熱開始から、水供給器７から改質器１への水供給を開始するまでの第１時間が、通常起動時に、改質器１への加熱開始から、水供給器７から改質器１への水供給を開始するまでの第２時間よりも短くなるよう制御するように構成されていてもよい。
【０２５１】
これにより、通常起動時より早期、または、改質器１の温度が低い段階から炭化水素の水蒸気改質が開始される。水蒸気改質によりガス体積が大きくなることから、改質器１より下流側の触媒への熱移動が早期に開始され、触媒の昇温を早めることができる。なお、下流側の触媒としては、変成触媒、メタン化触媒、および選択酸化触媒が例示される。
【０２５２】
また、水素生成装置１５は、炭化水素を含む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に原料を供給する原料供給器２と、原料および水素含有ガスの少なくとも一方を燃焼して改質器１を加熱する燃焼器３と、改質器１に水を供給する水供給器７とを備えている。また、改質器１の温度を検知する改質器温度検知器８と、少なくとも原料供給器２および水供給器７に電力を供給する自立起動用電源５と、制御器６とを備えている。そして、制御器６は、通常起動時に、少なくとも自立起動用電源５以外の第１電源から原料供給器２および水供給器７を含む補機に電力供給して起動し、第１電源からの電力供給が得られない特殊起動時に、自立起動用電源５のみから補機に電力供給して起動するように構成されていてもよい。そして、特殊起動時に、改質器１の温度が第１温度になると改質器１への水供給を開始し、通常起動時に、改質器１の温度が第１温度より高い第２温度になると改質器１への水供給を開始するよう制御するように構成されていてもよい。
【０２５３】
これにより、通常起動時よりも、早期、または、改質器１の温度が低い段階から炭化水素の水蒸気改質が開始される。水蒸気改質によりガス体積が大きくなることから、改質部位より下流側の触媒への熱移動が早期に開始され、触媒の昇温を早めることができる。また、加熱開始からの時間によらず、改質器１の温度により制御を行う事により、原料ガスの熱量、外気温の変化、および前回起動からの時間による昇温時間の差の少なくともいずれかを補正でき、より早く触媒間の熱移動を開始できるという効果を奏する。
【０２５４】
また、制御器６が、特殊起動時に、第１流量で改質器１へ水を供給し、通常起動時に、第１流量より多い第２流量で改質器１へ水を供給するよう制御するように構成されていてもよい。
【０２５５】
これにより、通常運転時に比べて早期から水供給を行った場合においても、触媒の低温部での結露を抑制することができ、触媒の劣化を抑制することができる。
【０２５６】
また、改質器１から供給される水素含有ガス中の一酸化炭素を低減するＣＯ低減器９と、ＣＯ低減器の温度を検知するＣＯ低減器温度検知器１０とをさらに備えていてもよい。さらに、制御器６は、特殊起動時に、ＣＯ低減器９の温度が第３温度以上となった場合、または、燃焼器３の燃焼開始から第３時間が経過した場合に、第１流量よりも多い第３流量で改質器１へ水を供給するよう制御するように構成されていてもよい。
【０２５７】
これにより、ＣＯ低減器９の温度が上がり、ＣＯ低減器９の結露の可能性がなくなった際に水素生成量を増加させるので、ガス体積の増加による改質器１からの熱移動をさらに増大させることができる。なお、第３流量は、第２流量と同じ流量であってもよい。
【０２５８】
また、水素生成装置１５は、炭化水素を含む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に原料を供給する原料供給器２と、原料および水素含有ガスの少なくとも一方を燃焼して改質器１を加熱する燃焼器３と、改質器１に水を供給する水供給器７と、改質器１の温度を検知する改質器温度検知器８とを備えていてもよい。そして、少なくとも原料供給器２および水供給器７に電力を供給する自立起動用電源５と、制御器６と、を備えていてもよい。そして、制御器６は、通常起動時に、少なくとも自立起動用電源５以外の第１電源から原料供給器２および水供給器７を含む補機に電力供給して起動し、第１電源からの電力供給が得られない特殊起動時に、自立起動用電源５のみから補機に電力供給して起動し、制御器６は、特殊起動時に、第４流量で改質器１へ水を供給し、通常起動時に、第４流量より少ない第５流量で改質器１へ水を供給するよう制御するように構成されていてもよい。
【０２５９】
これにより、通常起動時よりも、改質器１での水蒸気改質反応が促進され、通常起動時よりガス体積が大きくなる。よって、改質器１よりも相対的に低温で運転されるＣＯ低減器９、または選択酸化器１１への熱移動が促進され、改質器１より下流側の触媒の昇温を早めることができる。
【０２６０】
さらに、改質器１から供給される水素含有ガス中の一酸化炭素を低減するＣＯ低減器９と、ＣＯ低減器９の温度を検知するＣＯ低減器温度検知器１０と、をさらに備えていてもよい。そして、制御器６は、特殊起動時に、ＣＯ低減器９の温度が第４温度以上となった場合、または、燃焼器３の燃焼開始から第４時間が経過した場合に、第４流量よりも少ない第６流量で改質器１へ水を供給するよう制御するように構成されていてもよい。
【０２６１】
これにより、改質器１以降の触媒が十分な温度となった後に水供給量を低減し、水蒸気発生による熱消費を抑制することにより、熱効率が向上する。なお、第６流量は、第２流量および第５流量の少なくともいずれかと同一であってもよい。
【０２６２】
さらに、改質器１から供給される水素含有ガス中の一酸化炭素を酸化反応により低減する選択酸化器１１と、選択酸化器１１に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給器１２とを備えていてもよい。そして、制御器６は、特殊起動時に、第７流量で選択酸化器１１へ酸素含有ガスを供給し、通常起動時に、第７流量より少ない第８流量で選択酸化器１１へ酸素含有ガスを供給するよう制御するように構成されていてもよい。
【０２６３】
これにより、ＣＯ低減器９での水素含有ガスまたは燃料ガスの酸化反応により選択酸化器１１が発熱するので、通常運転時より早期に選択酸化器１１の昇温が可能となる。
【０２６４】
さらに、選択酸化器１１の温度を検知する選択酸化器温度検知器１３をさらに備え、制御器６は、特殊起動時に、選択酸化器１１の温度が第５温度以上となった場合、または、燃焼器３の燃焼開始から第５時間が経過した場合に、酸素含有ガスを、第７流量よりも少ない第９流量で選択酸化器１１へ供給するよう制御するように構成されていてもよい。
【０２６５】
これにより、選択酸化器１１の温度が所定の温度となった際に、酸素含有ガス供給量を低減し、水素含有ガスの酸化による効率低下を抑制することができる。なお、第９流量は第８流量と同一であってもよい。
【０２６６】
また、制御器６は、特殊起動中に自立起動用電源５以外の第１電源からの電力供給が行われた場合に、通常起動に移行するよう制御するように構成されていてもよい。
【０２６７】
これにより、特殊起動中に第１電源からの電力供給が行われた際には通常起動に移行するので、特殊起動の回数を低減することができる。特殊起動時は通常起動に比べ、高い加熱量で加熱される、または、早いタイミング、すなわち通常起動より触媒が低温の状態から水供給が行われるので、構造体の熱劣化、および触媒の水濡れの可能性が高まる。しかしながら、特殊起動回数を低減することにより、これらの影響を抑制することができる。
【０２６８】
また、制御器は、特殊起動中に自立起動用電源５以外の第１電源からの電力供給が行われ、かつ、燃焼器３の燃焼開始からの経過時間が所定時間未満である場合に、通常起動に移行するよう制御するように構成されていてもよい。
【０２６９】
特殊起動時においては、通常起動時に比べて高い燃焼量で水素生成装置１５を加熱する。これにより、水素生成装置１５の燃焼器３付近に存在する改質器１は、通常起動時に比べて高速で昇温されることとなる。よって、通常起動時に比べて、構造体への熱的損傷が大きくなる。また、特殊起動時においては、通常起動時に比べて、多い水供給量で改質器１に水を供給する。このため、触媒の一部の温度が想定より低かった場合に触媒の水濡れのリスクが高まる。一方で、燃焼開始から所定時間が経過すると、燃焼量、および水供給量は、特殊起動時の初期値よりも低減される。このため、この段階で通常起動に移行しても効果が小さい。本実施の形態では、加熱量および水供給量の少なくともいずれかが通常起動より増加している段階で、第１電源からの電力供給がなされた場合、加熱量、および水供給量の少なくともいずれかを通常起動時の値に変更するので、効果的に構造体への熱的影響、および触媒の水濡れリスクを低減することができる。
【０２７０】
また、制御器６は、特殊起動中に自立起動用電源以外の第１電源からの電力供給が行われ、かつ、改質器１の温度が所定温度未満である場合に、通常起動に移行するよう制御するように構成されていてもよい。
【０２７１】
これによって、特殊起動に比べて加熱量が増加することによる構造体への熱ダメージ、および触媒の水濡れの可能性を抑制することができる。また、加熱開始からの時間によらず、改質器１の温度により制御を行う事により、原料ガスの熱量、外気温の変化、および前回起動からの時間のうち少なくともいずれかによる昇温時間の差を補正することができ、より精度良く通常起動への移行判定を行えるという効果を奏する。
【０２７２】
また、制御器６は、特殊起動中に自立起動用電源５以外の第１電源からの電力供給が行われ、かつ、ＣＯ低減器９の温度が第４温度未満である場合、または、燃焼器３の燃焼開始からの経過時間が第４時間未満である場合に、通常起動に移行するよう制御するように構成されていてもよい。
【０２７３】
これにより、特殊起動時に、第１電源からの電力供給がなされた場合、通常起動時に比べて増量している改質器１への水供給量を早期に低減することにより、ＣＯ低減器９、および選択酸化器１１内の触媒の濡れを抑制することが可能となる。
【０２７４】
さらに、制御器６は、通常起動中に自立起動用電源５以外の第１電源からの電力供給が遮断された場合に、特殊起動に移行するよう制御する構成であってもよい。
【０２７５】
これにより、電力ソースの判定直後に第１電源からの電力供給が途絶えた場合にも、特殊起動に移行することができる。電力ソースの判定直後に第１電源からの電力供給が途絶えた場合、通常起動で起動すると特殊起動に比べて自立起動用電源５からの電力供給時間が延びて、電力供給量が大きくなる。このため、このような場合でも起動可能とするには自立起動用電源５を大きくする必要がある。しかし、起動途中でも第１電源からの電力供給が途絶えた場合に特殊起動に移行すれば、起動時間を短縮することで、自立起動用電源５から補機への電力供給量を小さくすることができるので、自立起動用電源５を小型化することが可能となる。
【０２７６】
また、制御器６は、通常起動中に自立起動用電源５以外の第１電源からの電力供給が遮断された後に、自立起動用電源５の電力残量の監視を継続し、自立起動用電源５の電力残量が、通常起動による起動を継続するのに必要な電力量を下回った場合に、特殊起動に移行するよう制御するように構成されていてもよい。
【０２７７】
これにより、通常起動で起動を完了するのに必要な電力量に対して、自立起動用電源５の電力容量に余裕があった場合には、通常起動で起動を継続する。よって、特殊起動の回数を最小限とすることができ、特殊起動による構造体、および触媒への影響を抑制することができる。
【０２７８】
また、制御器６は、通常起動中に自立起動用電源５以外の第１電源からの電力供給が遮断された場合に、自立起動用電源５の電力残量を検知し、検知した自立起動用電源５の電力残量が、特殊起動による起動を継続するのに必要な電力量を下回る場合に、起動操作を停止するよう制御する構成であってもよい。
【０２７９】
これにより、起動中に第１電源からの電力供給が途絶え、特殊起動によっても起動が不可能である場合には、自立起動用電源５の電力を用いてパージ動作を含めた通常の停止動作を実行する。このため、触媒の濡れを抑制することができる。触媒が濡れると性能が低下する虞があり、また、触媒が濡れることで、次回起動時に触媒の昇温が遅くなるという問題がある。このため、濡れ抑制により触媒の性能低下、および、濡れた触媒を乾燥させるために発生する、次回起動時の起動時間延長を抑制することができる。
【０２８０】
また、制御器６は、通常起動中に自立起動用電源５以外の第１電源からの電力供給が遮断された後に、自立起動用電源５の電力残量の監視を継続し、自立起動用電源５の電力残量が、特殊起動による起動を継続するに必要な電力量を下回った場合に、起動操作を停止するよう制御する構成であってもよい。
【０２８１】
これにより、第１電源からの電力供給が途絶えた時点での自立起動用電源５の残電力量見積もり、または、起動に必要な電力の見積もりが、バッテリーの劣化、または、予期せぬ放電等の影響で正確に把握できていなかった場合においても、停止操作に移ることが可能となるという効果を奏する。
【０２８２】
また、実施の形態の燃料電池システム１００は、上述したいずれかの構成を有する水素生成装置１５と、水素生成装置１５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１６と、を備えている。そして、制御器６は、通常起動時に、水素生成装置１５から供給される水素含有ガスの供給量が第１供給量以上となった場合に、燃料電池１６の発電を開始し、特殊起動時に、水素生成装置１５から供給される水素含有ガスの供給量が第１供給量より小さい第２供給量以上となった場合に、燃料電池１６の発電を開始し、補機への電力供給を行うよう制御する構成であってもよい。
【０２８３】
これにより、水素生成装置１５にて、補機が必要とする電力を燃料電池１６が発電可能となる水素量を生成した際に、速やかに発電状態に移行することにより、自立起動用電源５から補機に供給される電力量を低下させることができ、自立起動用電源５のサイズを小型化することができる。
【０２８４】
また、燃料電池システム１００の制御器６は、通常起動時に、改質器１の温度が第６温度以上となった場合に、燃料電池１６の発電を開始し、特殊起動時に、改質器１の温度が第６温度より低い第７温度以上となった場合に、燃料電池１６の発電を開始し、補機への電力供給を行うよう制御する構成であってもよい。
【０２８５】
これにより、水素生成装置１５にて生成される水素を用いて、補機が必要とする電力を燃料電池１６が発電可能となった際に、速やかに発電状態に移行して補機に供給することで、自立起動用電源５から補機に供給される電力量を低下させることができ、自立起動用電源のサイズを小型化することができる。また、水素含有ガス中の水素濃度は、改質器１の温度に依存するため、改質器１の温度による制御を行う事により、水素量をより正確に見積もることができ、最短時間で燃料電池１６への水素含有ガス供給を行い、発電を開始することができる。よって、自立起動用電源５からの電力供給量をさらに低下できる効果を奏する。
【０２８６】
また、実施の形態における水素生成装置１５の運転方法は、炭化水素を含む原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器１と、改質器に原料を供給する原料供給器２と、原料および水素含有ガスの少なくとも一方を燃焼して改質器１を加熱する燃焼器３とを備えた水素生成装置１５の運転方法である。さらに、燃焼器３に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給器４と、少なくとも原料供給器２および燃焼用空気供給器４に電力を供給する自立起動用電源５と、を備える水素生成装置の運転方法である。そして、通常起動時に、少なくとも自立起動用電源５以外の第１電源から原料供給器２および燃焼用空気供給器４を含む補機に電力供給して起動するステップと、第１電源からの電力供給が得られない特殊起動時に、自立起動用電源５のみから補機に電力供給して起動し、特殊起動時には、燃焼器３で燃焼される第１加熱量を、通常起動時に燃焼器３で燃焼される第２加熱量よりも大きくするステップとを備えている。
【０２８７】
これにより、特殊起動時において水素生成装置１５に入力される熱量が増加するので、触媒の適正温度への昇温速度が早くなり、自立起動用電源５から補機への電力供給時間を短く、電力供給量を小さくすることができ、自立起動用電源５を小型化することが可能となる。
【０２８８】
また、水素生成装置１５の運転方法は、炭化水素を含む原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器１と、水素生成装置に原料を供給する原料供給器２と、原料および水素含有ガスの少なくとも一方を燃焼して改質器１を加熱する燃焼器と、改質器１に水を供給する水供給器７と、少なくとも原料供給器２および水供給器７に電力を供給する自立起動用電源５と、を備える水素生成装置１５の運転方法である。そして、通常起動時に、少なくとも自立起動用電源５以外の第１電源から原料供給器２および水供給器７を含む補機に電力供給して起動するステップと、第１電源からの電力供給が得られない特殊起動時に、自立起動用電源５のみから補機に電力供給して起動するステップとを備えた方法であってもよい。さらに、特殊起動時には、改質器１の加熱開始から、水供給器７から改質器１への水供給を開始するまでの第１時間を、通常起動時に、改質器１の加熱開始から、水供給器７から改質器１への水供給を開始するまでの第２時間よりも短くするステップとを備えた方法であってもよい。
【０２８９】
これにより、通常起動時より早期、または、改質器１の温度が低い段階から、炭化水素の水蒸気改質が開始される。水蒸気改質によりガス体積が大きくなることから、改質器１より下流側の触媒への熱移動が早期に開始され、触媒の昇温を早めることができる。なお、下流側の触媒としては、変成触媒、メタン化触媒、および選択酸化触媒が例示される。
【０２９０】
また、水素生成装置の運転方法は、炭化水素を含む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に原料を供給する原料供給器２と、原料および水素含有ガスの少なくとも一方を燃焼して改質器１を加熱する燃焼器３と、改質器１に水を供給する水供給器７と、少なくとも原料供給器２および水供給器７に電力を供給する自立起動用電源５と、を備える燃料電池システムの運転方法である。そして、通常起動時に、少なくとも自立起動用電源５以外の第１電源から原料供給器２および水供給器７を含む補機に電力供給して起動するステップと、第１電源からの電力供給が得られない特殊起動時に、自立起動用電源のみから補機に電力供給して起動するステップとを備えていてもよい。さらに、特殊起動時には、改質器１の温度が第１温度になると改質器１への水供給を開始するステップと、通常起動時には、改質器１の温度が第１温度より高い第２温度になると改質器１への水供給を開始するステップとを備えていてもよい。
【０２９１】
これにより、通常起動時よりも、早期、または、改質器１の温度が低い段階から炭化水素の水蒸気改質が開始される。水蒸気改質によりガス体積が大きくなることから、改質部位より下流側の触媒への熱移動が早期に開始され、触媒の昇温を早めることができる。また、加熱開始からの時間によらず、改質器１の温度による制御を行う事により、原料ガスの熱量、外気温の変化、および前回起動からの時間による昇温時間の差のうち、少なくともいずれかを補正でき、より早く触媒間の熱移動を開始できるという効果を奏する。
【０２９２】
また、水素生成装置１５の運転方法は、炭化水素を含む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に原料を供給する原料供給器２と、原料および水素含有ガスの少なくとも一方を燃焼して改質器１を加熱する燃焼器３と、改質器１に水を供給する水供給器７と、少なくとも原料供給器２および水供給器７に電力を供給する自立起動用電源５と、を備える水素生成装置の運転方法である。そして、通常起動時に、少なくとも自立起動用電源５以外の第１電源から原料供給器２および水供給器７を含む補機に電力供給して起動するステップと、第１電源からの電力供給が得られない特殊起動時に、自立起動用電源５のみから補機に電力供給して起動するステップと、特殊起動時に、第４流量で改質器１へ水を供給するステップと、通常起動時に、第４流量より少ない第５流量で改質器１へ水を供給するステップとを備えていてもよい。
【０２９３】
これにより、通常起動時より改質器１での水蒸気改質反応が促進され、通常起動時よりガス体積が大きくなる。よって、改質器１より相対的に低温で運転されるＣＯ低減器９および選択酸化器１１のうち少なくともいずれかへの熱移動が促進され、改質器１より下流側の触媒の昇温を早めることができる、という効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【０２９４】
以上述べたように、本発明によれば、自立起動用電源からの電力供給により起動する際に、従来よりも早期に触媒の温度を昇温することができ、起動時間を短縮化できる。そのため、補機によって消費される電力量を低減することができ、自立起動用電源を小型化することができる、という格別な効果を奏することができる。よって、本発明は、自立起動用電源から起動用電力が供給される場合に消費電力を低減する起動モードを持つ水素生成装置および燃料電池システム等、特に、停電時に用いる自立起動用電源を小型化したい用途、例えば、家庭用燃料電池コージェネレーションシステム等として好適である。
【符号の説明】
【０２９５】
１    改質器
２    原料供給器
３    燃焼器
４    燃焼用空気供給器
５    自立起動用電源
６    制御器
７    水供給器
８    改質器温度検知器
９    ＣＯ低減器
１０    ＣＯ低減器温度検知器
１１    選択酸化器
１２    酸素含有ガス供給器
１３    選択酸化器温度検知器
１４    水供給器下流流路
１５    水素生成装置
１６    燃料電池
１００    燃料電池システム
【図１】
2015136896.tif 000003
【図２】
2015136896.tif 000004
【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】
2015136896.tif 000009
【図８】
2015136896.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2015136896.tif 000012
【図１１】
2015136896.tif 000013
【図１２】
2015136896.tif 000014
【図１３】
2015136896.tif 000015
【図１４】
2015136896.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2015136896.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年7月1日(2015.7.1)
【手続補正１】
【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】
炭化水素を含む原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器と、
前記改質器に原料を供給する原料供給器と、
原料および水素含有ガスの少なくとも一方を燃焼して前記改質器を加熱する燃焼器と、
前記燃焼器に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給器と、
少なくとも前記原料供給器および前記燃焼用空気供給器に電力を供給する自立起動用電源と、
通常起動時に、少なくとも前記自立起動用電源以外の第１電源から前記原料供給器および前記燃焼用空気供給器を含む補機に電力供給して起動し、前記第１電源からの電力供給が得られない特殊起動時に、前記自立起動用電源のみから前記補機に電力供給して起動し、前記特殊起動時に前記燃焼器で燃焼される第１加熱量が、前記通常起動時に前記燃焼器で燃焼される第２加熱量よりも大きくなるように制御し、前記特殊起動時に、前記改質器の温度が予め設定される温度以上となった場合、または、前記燃焼器の燃焼開始から所定時間が経過した場合に、前記燃焼器で燃焼される加熱量が、前記第１加熱量よりも低い第３加熱量となるよう制御するように構成された制御器と、
を備えた水素生成装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
炭化水素を含む原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器と、
前記改質器に原料を供給する原料供給器と、
原料および水素含有ガスの少なくとも一方を燃焼して前記改質器を加熱する燃焼器と、
前記改質器に水を供給する水供給器と、
少なくとも前記原料供給器および前記水供給器に電力を供給する自立起動用電源と、
通常起動時に、少なくとも前記自立起動用電源以外の第１電源から前記原料供給器および前記水供給器を含む補機に電力供給して起動し、前記第１電源からの電力供給が得られない特殊起動時に、前記自立起動用電源のみから前記補機に電力供給して起動し、前記特殊起動時に、前記改質器の加熱開始から、前記水供給器から前記改質器への水供給を開始するまでの第１時間が、前記通常起動時に、前記改質器の加熱開始から、前記水供給器から前記改質器への水供給を開始するまでの第２時間よりも短くなるよう制御するように構成された制御器と、
を備えた水素生成装置。
【請求項４】
炭化水素を含む原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器と、
前記改質器に原料を供給する原料供給器と、
原料および水素含有ガスの少なくとも一方を燃焼して前記改質器を加熱する燃焼器と、
前記改質器に水を供給する水供給器と、
前記改質器の温度を検知する改質器温度検知器と、少なくとも前記原料供給器および前記水供給器に電力を供給する自立起動用電源と、
通常起動時に、少なくとも前記自立起動用電源以外の第１電源から前記原料供給器および前記水供給器を含む補機に電力供給して起動し、前記第１電源からの電力供給が得られない特殊起動時に、前記自立起動用電源のみから前記補機に電力供給して起動し、前記特殊起動時に、前記改質器の温度が第１温度になると前記改質器への水供給を開始し、前記通常起動時に、前記改質器の温度が前記第１温度より高い第２温度になると前記改質器への水供給を開始するよう制御するように構成された制御器と、
を備えた水素生成装置。
【請求項５】
前記制御器は、前記特殊起動時に、第１流量で前記改質器へ水を供給し、
前記通常起動時に、前記第１流量より多い第２流量で前記改質器へ水を供給するよう制御するように構成された、
請求項３または請求項４に記載の水素生成装置。
【請求項６】
前記改質器から供給される水素含有ガス中の一酸化炭素を低減するＣＯ低減器と、
前記ＣＯ低減器の温度を検知するＣＯ低減器温度検知器と、
をさらに備え、
前記制御器は、前記特殊起動時に、前記ＣＯ低減器の温度が第３温度以上となった場合、または、前記燃焼器の燃焼開始から第３時間が経過した場合に、前記第１流量よりも多い第３流量で前記改質器へ水を供給するよう制御するように構成された、
請求項５に記載の水素生成装置。
【請求項７】
炭化水素を含む原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器と、
前記改質器に原料を供給する原料供給器と、
原料および水素含有ガスの少なくとも一方を燃焼して前記改質器を加熱する燃焼器と、
前記改質器に水を供給する水供給器と、
前記改質器の温度を検知する改質器温度検知器と、
少なくとも前記原料供給器および前記水供給器に電力を供給する自立起動用電源と、
通常起動時に、少なくとも前記自立起動用電源以外の第１電源から前記原料供給器および前記水供給器を含む補機に電力供給して起動し、前記第１電源からの電力供給が得られない特殊起動時に、前記自立起動用電源のみから前記補機に電力供給して起動し、前記制御器は、前記特殊起動時に、第４流量で前記改質器へ水を供給し、前記通常起動時に、前記第４流量よりも少ない第５流量で前記改質器へ水を供給するよう制御するように構成された制御器と、
を備えた水素生成装置。
【請求項８】
前記改質器から供給される水素含有ガス中の一酸化炭素を低減するＣＯ低減器と、
前記ＣＯ低減器の温度を検知するＣＯ低減器温度検知器と、
をさらに備え、
前記制御器は、前記特殊起動時に、前記ＣＯ低減器の温度が第４温度以上となった場合、または、前記燃焼器の燃焼開始から第４時間が経過した場合に、前記第４流量よりも少ない第６流量で前記改質器へ水を供給するよう制御するように構成された、
請求項７に記載の水素生成装置。
【請求項９】
前記改質器から供給される水素含有ガス中の一酸化炭素を酸化反応により低減する選択酸化器と、
前記選択酸化器に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給器と、
をさらに備え、
前記制御器は、前記特殊起動時に、第７流量で前記選択酸化器へ酸素含有ガスを供給し、前記通常起動時に、前記第７流量より少ない第８流量で前記選択酸化器へ酸素含有ガスを供給するよう制御するように構成される、
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の水素生成装置。
【請求項１０】
前記選択酸化器の温度を検知する選択酸化器温度検知器をさらに備え、
前記制御器は、前記特殊起動時に、前記選択酸化器の温度が第５温度以上となった場合、または、前記燃焼器の燃焼開始から第５時間が経過した場合に、酸素含有ガスを前記第７流量よりも少ない第９流量で前記選択酸化器へ供給するよう制御するように構成される、
請求項９に記載の水素生成装置。
【請求項１１】
前記制御器は、前記特殊起動中に前記自立起動用電源以外の前記第１電源からの電力供給が行われた場合に、通常起動に移行するよう制御するように構成された、
請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の水素生成装置。
【請求項１２】
前記制御器は、前記特殊起動中に前記自立起動用電源以外の前記第１電源からの電力供給が行われ、かつ、前記燃焼器の燃焼開始からの経過時間が所定時間未満である場合に、通常起動に移行するよう制御するように構成された、
請求項１、７、８に記載の水素生成装置。
【請求項１３】
前記制御器は、前記特殊起動中に前記自立起動用電源以外の前記第１電源からの電力供給が行われ、かつ、前記改質器の温度が所定温度未満である場合に、通常起動に移行するよう制御するように構成された、
請求項１、７、８に記載の水素生成装置。
【請求項１４】
前記制御器は、前記特殊起動中に前記自立起動用電源以外の前記第１電源からの電力供給が行われ、かつ、前記ＣＯ低減器の温度が前記第４温度未満である場合、または、前記燃焼器の燃焼開始からの経過時間が前記第４時間未満である場合に、通常起動に移行するよう制御するように構成された、
請求項８に記載の水素生成装置。
【請求項１５】
前記制御器は、前記通常起動中に前記自立起動用電源以外の前記第１電源からの電力供給が遮断された場合に、前記特殊起動に移行するよう制御する、
請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載の水素生成装置。
【請求項１６】
前記制御器は、前記通常起動中に前記自立起動用電源以外の前記第１電源からの電力供給が遮断された後に、前記自立起動用電源の電力残量の監視を継続し、前記自立起動用電源の前記電力残量が、通常起動による起動を継続するのに必要な電力量を下回った場合に、前記特殊起動に移行するよう制御するように構成された、
請求項１５に記載の水素生成装置。
【請求項１７】
前記制御器は、前記通常起動中に前記自立起動用電源以外の前記第１電源からの電力供給が遮断された場合に、前記自立起動用電源の電力残量を検知し、検知した前記自立起動用電源の前記電力残量が、前記特殊起動による起動を継続するのに必要な電力量を下回る場合に、起動操作を停止するよう制御するように構成された、
請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載の水素生成装置。
【請求項１８】
前記制御器は、前記通常起動中に前記自立起動用電源以外の前記第１電源からの電力供給が遮断された後に、前記自立起動用電源の電力残量の監視を継続し、前記自立起動用電源の前記電力残量が、特殊起動による起動を継続するに必要な電力量を下回った場合に、起動操作を停止するよう制御するように構成された、
請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載の水素生成装置。
【請求項１９】
請求項１から請求項１８までのいずれか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、
前記制御器は、前記通常起動時に、前記水素生成装置から供給される水素含有ガスの供給量が第１供給量以上となった場合に、前記燃料電池の発電を開始し、前記特殊起動時に、前記水素生成装置から供給される前記水素含有ガスの前記供給量が前記第１供給量よりも小さい第２供給量以上となった場合に、前記燃料電池の発電を開始し、前記補機への電力供給を行うよう制御するように構成された、
燃料電池システム。
【請求項２０】
請求項１から請求項１８までのいずれか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、
前記制御器は、前記通常起動時に、前記改質器の温度が第６温度以上となった場合に、前記燃料電池の発電を開始し、前記特殊起動時に、前記改質器の温度が前記第６温度よりも低い第７温度以上となった場合に、前記燃料電池の発電を開始し、前記補機への電力供給を行うよう制御するように構成された、
燃料電池システム。
【請求項２１】
炭化水素を含む原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器と、
改質器に原料を供給する原料供給器と、
原料および水素含有ガスの少なくとも一方を燃焼して前記改質器を加熱する燃焼器と、
前記燃焼器に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給器と、
少なくとも前記原料供給器および前記燃焼用空気供給器に電力を供給する自立起動用電源と、
を備える水素生成装置の運転方法であって、
通常起動時に、少なくとも前記自立起動用電源以外の第１電源から前記原料供給器および前記燃焼用空気供給器を含む補機に電力供給して起動するステップと、
前記第１電源からの電力供給が得られない特殊起動時に、前記自立起動用電源のみから前記補機に電力供給して起動し、前記特殊起動時には、前記燃焼器で燃焼される第１加熱量を、前記通常起動時に前記燃焼器で燃焼される第２加熱量より大きくするステップと、
前記特殊起動時に、前記改質器の温度が予め設定される温度以上となった場合、または、前記燃焼器の燃焼開始から所定時間が経過した場合に、前記燃焼器で燃焼される加熱量を、前記第１加熱量よりも低い第３加熱量にするステップとを備えた、
水素生成装置の運転方法。
【請求項２２】
炭化水素を含む原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器と、
前記水素生成装置に原料を供給する原料供給器と、
原料および水素含有ガスの少なくとも一方を燃焼して前記改質器を加熱する燃焼器と、
前記改質器に水を供給する水供給器と、
少なくとも前記原料供給器および前記水供給器に電力を供給する自立起動用電源と、を備える水素生成装置の運転方法であって、
通常起動時に、少なくとも前記自立起動用電源以外の第１電源から前記原料供給器および前記水供給器を含む補機に電力供給して起動するステップと、
前記第１電源からの電力供給が得られない特殊起動時に、前記自立起動用電源のみから前記補機に電力供給して起動するステップと、
前記特殊起動時には、前記改質器の加熱開始から、前記水供給器から前記改質器への水供給を開始するまでの第１時間を、前記通常起動時に、前記改質器の加熱開始から、前記水供給器から前記改質器への水供給を開始するまでの第２時間よりも短くするステップとを備えた、
水素生成装置の運転方法。
【請求項２３】
炭化水素を含む原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器と、
前記改質器に原料を供給する原料供給器と、
原料および水素含有ガスの少なくとも一方を燃焼して前記改質器を加熱する燃焼器と、
前記改質器に水を供給する水供給器と、
少なくとも前記原料供給器および前記水供給器に電力を供給する自立起動用電源と、
を備える水素生成装置の運転方法であって、
通常起動時に、少なくとも前記自立起動用電源以外の第１電源から前記原料供給器および前記水供給器を含む補機に電力供給して起動するステップと、
前記第１電源からの電力供給が得られない特殊起動時に、前記自立起動用電源のみから前記補機に電力供給して起動するステップと、
前記特殊起動時には、前記改質器の温度が第１温度になると前記改質器への水供給を開始するステップと、
前記通常起動時には、前記改質器の温度が前記第１温度より高い第２温度になると前記改質器への水供給を開始するステップとを備えた
水素生成装置の運転方法。
【請求項２４】
炭化水素を含む原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器と、
前記改質器に原料を供給する原料供給器と、
原料および水素含有ガスの少なくとも一方を燃焼して前記改質器を加熱する燃焼器と、
前記改質器に水を供給する水供給器と、
少なくとも前記原料供給器および前記水供給器に電力を供給する自立起動用電源と、
を備える水素生成装置の運転方法であって、
通常起動時に、少なくとも前記自立起動用電源以外の第１電源から前記原料供給器および前記水供給器を含む補機に電力供給して起動するステップと、
前記第１電源からの電力供給が得られない特殊起動時に、前記自立起動用電源のみから前記補機に電力供給して起動するステップと、
前記特殊起動時に、第４流量で前記改質器へ水を供給するステップと、
前記通常起動時に、前記第４流量より少ない第５流量で前記改質器へ水を供給するステップとを備えた、
水素生成装置の運転方法。
【国際調査報告】
2015136896.tif 000023
2015136896.tif 000024