(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫黄化合物を吸着する脱硫触媒が収容されて、供給される原燃料ガスを脱硫処理する脱硫部と、その脱硫部を脱硫処理が可能な温度に加熱する脱硫部加熱手段と、前記脱硫部により脱硫処理された後の原燃料ガスを改質処理して水素ガスを主成分とする改質ガスを生成する改質部と、その改質部で改質処理された改質ガスの一部をリサイクルガスとして前記脱硫部に供給される原燃料ガスに混合するリサイクルガス路と、前記脱硫部に供給される原燃料ガスの流量を調整する原燃料ガス流量調整手段と、前記脱硫部に供給される原燃料ガスの流量が通常運転用流量になるように前記原燃料ガス流量調整手段を制御する通常運転を実行する制御手段とが設けられた水素含有ガス生成装置であって、
前記脱硫部へ原燃料ガスが供給される原燃料ガス供給経路における前記リサイクルガス路からのリサイクルガスの合流部よりも下流側の部分に、水分を吸着する水分吸着剤が収容されて、通流する気体に含まれる水分を除去する水分除去部が設けられ、
前記リサイクルガス路におけるリサイクルガスの通流を断つ遮断状態に切り換え可能なリサイクルガス遮断手段が設けられ、
前記制御手段が、水分除去タイミングになったと判定すると、前記リサイクルガス遮断手段を前記遮断状態に切り換えると共に、前記脱硫部に供給される原燃料ガスの流量が前記通常運転用流量よりも少ない水分除去運転用流量になるように前記原燃料ガス流量調整手段を制御する水分除去運転を実行する水素含有ガス生成装置。
【請求項２】
ガス流入口とガス流出口とを備えた容器内が、通気自在な仕切り体にて前記ガス流入口側の水分除去用空間と前記ガス流出口側の脱硫用空間とに区画され、
前記水分吸着剤が前記水分除去用空間に収容され且つ前記脱硫触媒が前記脱硫用空間に収容されると共に、前記容器に原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給路が前記ガス流入口に接続され、且つ、脱硫処理後の原燃料ガスが前記ガス流出口から流出するように構成されて、
前記脱硫部が前記水分除去部を一体的に備えるように構成されている請求項１に記載の水素含有ガス生成装置。
【請求項３】
前記容器が、扁平状に構成され、扁平状の前記容器内が、前記仕切り体にて厚さ方向に直交する方向に前記水分除去用空間と前記脱硫用空間とに区画され、
扁平状の前記容器が、前記水分除去用空間及び前記脱硫用空間が上下方向に並ぶ立ち姿勢で設けられる請求項２に記載の水素含有ガス生成装置。
【請求項４】
前記制御手段が、前記通常運転の累積実行時間が所定の設定時間に達することに基づいて、前記水分除去タイミングになったと判定する請求項１〜３のいずれか１項に記載の水素含有ガス生成装置。
【請求項５】
前記制御手段が、前記通常運転における前記脱硫部への原燃料ガスの累積流量が所定の設定流量に達することに基づいて、前記水分除去タイミングになったと判定する請求項１〜３のいずれか１項に記載の水素含有ガス生成装置。
【請求項６】
硫黄化合物を吸着する脱硫触媒が収容されて、供給される原燃料ガスを脱硫処理する脱硫部と、その脱硫部を脱硫処理が可能な温度に加熱する脱硫部加熱手段と、前記脱硫部により脱硫処理された後の原燃料ガスを改質処理して水素ガスを主成分とする改質ガスを生成する改質部と、その改質部で改質処理された改質ガスの一部をリサイクルガスとして前記脱硫部に供給される原燃料ガスに混合するリサイクルガス路と、前記脱硫部に供給される原燃料ガスの流量を調整する原燃料ガス流量調整手段とが設けられ、
前記脱硫部に供給される原燃料ガスの流量が通常運転用流量になるように前記原燃料ガス流量調整手段を制御する通常運転を実行する水素含有ガス生成装置の運転方法であって、
前記脱硫部へ原燃料ガスが供給される原燃料ガス供給経路における前記リサイクルガス路からのリサイクルガスの合流部よりも下流側の部分に、水分を吸着する水分吸着剤が収容されて、通流する気体に含まれる水分を除去する水分除去部を設け、
前記リサイクルガス路におけるリサイクルガスの通流を断つ遮断状態に切り換え可能なリサイクルガス遮断手段を設け、
水分除去タイミングになったと判定すると、前記リサイクルガス遮断手段を前記遮断状態に切り換えると共に、前記脱硫部に供給される原燃料ガスの流量が前記通常運転用流量よりも少ない水分除去運転用流量になるように前記原燃料ガス流量調整手段を制御する水分除去運転を実行する水素含有ガス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、硫黄化合物を吸着する脱硫触媒が収容されて、供給される原燃料ガスを脱硫処理する脱硫部と、その脱硫部を脱硫処理が可能な温度に加熱する脱硫部加熱手段と、脱硫部により脱硫処理された後の原燃料ガスを改質処理して水素ガスを主成分とする改質ガスを生成する改質部と、その改質部で改質処理された改質ガスの一部をリサイクルガスとして脱硫部に供給される原燃料ガスに混合するリサイクルガス路と、脱硫部に供給される原燃料ガスの流量を調整する原燃料ガス流量調整手段と、脱硫部に供給される原燃料ガスの流量が通常運転用流量になるように原燃料ガス流量調整手段を制御する通常運転を実行する制御手段とが設けられた水素含有ガス生成装置、及び、その運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる水素含有ガス生成装置は、脱硫部で原燃料ガスを脱硫処理し、脱硫処理後の原燃料ガスを改質部で改質処理して、水素ガスを主成分とする改質ガスを生成するものであり、生成された改質ガスは、例えば燃料電池で消費される。
【０００３】
脱硫部では、脱硫部加熱手段によって脱硫処理が可能な温度（例えば、２００〜２７０℃）に加熱された状態で、原燃料ガスに含まれる硫黄化合物を予め添加されている水素ガスにより水素化すると共に、その水素化物を吸着して除去する水添脱硫処理が行われる。
脱硫部に供給される原燃料ガスには、改質部で改質処理された改質ガスの一部がリサイクルガスとしてリサイクルガス路を通して混合されて、原燃料ガスに添加する水素ガスとして、改質部で生成された水素ガスがリサイクルされて用いられる。
【０００４】
ところで、リサイクルガス中には水蒸気が含まれているので、水蒸気が含まれたままで原燃料ガスが脱硫部に供給されると、水蒸気が脱硫触媒に吸着される虞があり、脱硫触媒に水蒸気が吸着されると、シンタリングにより触媒強度が低下することがある。又、脱硫触媒は、通常、反応面積（比表面積）を大きくするため、多孔質構造になっていることから、水蒸気が孔内に吸着され易く、孔内の残存水蒸気が加熱時に触媒金属を酸化させて触媒活性を低下させる。従って、水蒸気が含まれたままで原燃料ガスが脱硫部に供給されると、脱硫触媒の寿命が短くなって、脱硫処理能力が低下する虞がある。
尚、脱硫部に供給される原燃料ガスにリサイクルガスを混合させて脱硫処理する手法とは別の手法として、脱硫部に供給される原燃料ガスに水蒸気を添加して脱硫処理する手法が提案されているが、この手法では、水蒸気生成用の水に含まれる不純物の管理が複雑であるので、装置構成が複雑になって、価格が上昇する。
【０００５】
そこで、従来の水素含有ガス生成装置では、水分吸着剤を用いた水蒸気分離器がリサイクルガス路に設けられて、その水蒸気分離器によりリサイクルガス中の水蒸気を除去するように構成されていた。この水蒸気分離器は、水分吸着剤が充填された２つの円筒状容器を中心軸に対して対象位置に備えると共に、円筒状容器がリサイクルガス路を横断する形態で中心軸周りにモータにより回転駆動されるように構成されていた。そして、水蒸気分離器を一方の円筒状容器がリサイクルガス路内に位置する状態で静止させて、リサイクルガス路内に位置する円筒状容器内の水分吸着剤でリサイクルガス中の水蒸気を吸着して除去すると共に、リサイクルガス路の外部に位置する円筒状容器に対して、ヒータで加熱した空気を送風機で通風することにより、水分吸着剤に吸着された水分を脱離して水分吸着剤を再生する構成となっていた（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２１６５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の水素含有ガス生成装置では、脱硫部に原燃料ガスと共に水蒸気が供給されるのを防止して、脱硫触媒の耐久性を向上するために、水蒸気分離器に加えて、その水蒸気分離器を回転駆動するためのモータ、リサイクルガス路の外部に位置する水蒸気分離器の円筒状容器に対して空気を通風する送風機、及び、その送風機により通風される空気を加熱するヒータ等が必要となる。従って、水蒸気分離器に関連する装置構成が大型化すると共に複雑化し、それに伴って、水素含有ガス生成装置が大型化すると共に、価格が上昇するという問題があった。
【０００８】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、脱硫触媒の耐久性を向上しながら、小型化並びに低廉化を図り得る水素含有ガス生成装置及び水素含有ガス生成装置の運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る水素含有ガス生成装置は、硫黄化合物を吸着する脱硫触媒が収容されて、供給される原燃料ガスを脱硫処理する脱硫部と、その脱硫部を脱硫処理が可能な温度に加熱する脱硫部加熱手段と、前記脱硫部により脱硫処理された後の原燃料ガスを改質処理して水素ガスを主成分とする改質ガスを生成する改質部と、その改質部で改質処理された改質ガスの一部をリサイクルガスとして前記脱硫部に供給される原燃料ガスに混合するリサイクルガス路と、前記脱硫部に供給される原燃料ガスの流量を調整する原燃料ガス流量調整手段と、前記脱硫部に供給される原燃料ガスの流量が通常運転用流量になるように前記原燃料ガス流量調整手段を制御する通常運転を実行する制御手段とが設けられた水素含有ガス生成装置であって、その特徴構成は、
前記脱硫部へ原燃料ガスが供給される原燃料ガス供給経路における前記リサイクルガス路からのリサイクルガスの合流部よりも下流側の部分に、水分を吸着する水分吸着剤が収容されて、通流する気体に含まれる水分を除去する水分除去部が設けられ、
前記リサイクルガス路におけるリサイクルガスの通流を断つ遮断状態に切り換え可能なリサイクルガス遮断手段が設けられ、
前記制御手段が、水分除去タイミングになったと判定すると、前記リサイクルガス遮断手段を前記遮断状態に切り換えると共に、前記脱硫部に供給される原燃料ガスの流量が前記通常運転用流量よりも少ない水分除去運転用流量になるように前記原燃料ガス流量調整手段を制御する水分除去運転を実行する点にある。
【００１０】
上記特徴構成によれば、制御手段により通常運転が実行されている間は、流量が通常運転用流量に調整されると共に、リサイクルガス路を通してリサイクルガスが混合された状態で、原燃料ガスが脱硫部に供給されることになるが、原燃料ガスが脱硫部に流入する前に、水分除去部を通過して、含有されている水分が水分吸着剤に吸着されて除去されるので、脱硫触媒に水分が吸着されるのが防止される。
そして、制御手段により、水分除去タイミングになったと判定されると、水分除去運転が実行される。
その水分除去運転では、リサイクルガス遮断手段が遮断状態に切り換えられて、原燃料ガスへのリサイクルガスの混合が停止されると共に、脱硫部に供給される原燃料ガスの流量が通常運転用流量よりも少ない水分除去運転用流量になるように原燃料ガス流量調整手段が制御されるので、リサイクルガスが混合されていないドライな原燃料ガスが、通常運転よりも少ない流量で水分除去部を通過して脱硫部に供給される。
【００１１】
すると、水分除去部の水分吸着剤に吸着されている水分がリサイクルガスが混合されていないドライな原燃料ガスにより脱離され、その脱離水分を含有する原燃料ガスが脱硫部を通過することになるが、原燃料ガスの通過流量が通常運転よりも少ないため、脱硫部加熱手段により加熱されている脱硫部の脱硫触媒（特に入り口付近）の温度低下が抑制されるので、原燃料ガスが脱硫部を通過する際に、含有されている水分が脱硫触媒に吸着されるのが防止される。
【００１２】
つまり、水分除去運転では、水分吸着剤を再生するためのドライな原燃料ガスを、水分除去部から脱硫部を通過させて通流させることになるが、水分吸着剤から脱離した水分を脱硫触媒に再吸着させることなく脱硫部外に排出させることができる。
そして、次に実行される通常運転では、水分除去部の水分吸着剤が再生されているので、リサイクルガスが混合された原燃料ガスが脱硫部に供給される前に、含有されている水分が水分除去部にて水分吸着剤に吸着されることになり、脱硫部の脱硫触媒に水分が吸着されるのが防止される。
【００１３】
しかも、脱硫触媒への水分の吸着を防止するための構成は、水分吸着剤を収容した水分除去部を原燃料ガス供給経路に設け、リサイクルガス遮断手段が既設されていない場合はそれを追加するだけの構成であり、従来の如きモータ、ヒータ及び通風装置等が不要な小型で簡素な構成とすることができる。
従って、脱硫触媒の耐久性を向上しながら、小型化並びに低廉化を図り得る水素含有ガス生成装置を提供することができる。
【００１４】
本発明に係る水素含有ガス生成装置の更なる特徴構成は、ガス流入口とガス流出口とを備えた容器内が、通気自在な仕切り体にて前記ガス流入口側の水分除去用空間と前記ガス流出口側の脱硫用空間とに区画され、
前記水分吸着剤が前記水分除去用空間に収容され且つ前記脱硫触媒が前記脱硫用空間に収容されると共に、前記容器に原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給路が前記ガス流入口に接続され、且つ、脱硫処理後の原燃料ガスが前記ガス流出口から流出するように構成されて、
前記脱硫部が前記水分除去部を一体的に備えるように構成されている点にある。
【００１５】
上記特徴構成によれば、水分除去部が脱硫部に一体的に備えられているので、脱硫触媒への水分の吸着を防止するための構成を、一層小型化することができる。
しかも、本来脱硫部を構成するための容器内を、通気自在な仕切り体にて水分除去用空間と脱硫用空間とに区画するだけの簡素な構成で、脱硫部と水分除去部とを一体化することができるので、構成の簡素化をより一層図ることができる。
従って、水素含有ガス生成装置の小型化並びに低廉化をより一層図ることができる。
【００１６】
本発明に係る水素含有ガス生成装置の更なる特徴構成は、前記容器が、扁平状に構成され、扁平状の前記容器内が、前記仕切り体にて厚さ方向に直交する方向に前記水分除去用空間と前記脱硫用空間とに区画され、
扁平状の前記容器が、前記水分除去用空間及び前記脱硫用空間が上下方向に並ぶ立ち姿勢で設けられる点にある。
【００１７】
上記特徴構成によれば、水分除去用空間及び脱硫用空間が厚さ方向に直交する方向に並ぶ扁平状の容器が、水分除去用空間及び脱硫用空間が上下方向に並ぶ立ち姿勢で設けられていることから、水分除去運転では、流量が通常運転よりも少なくても、リサイクルガスが混合されていないドライな原燃料ガスを水分除去部の全域にわたって万遍なく通流させることができる。しかも、脱硫部加熱手段により、脱硫用空間の脱硫触媒共に、水分除去用空間の水分吸着剤も加熱されているので、水分吸着剤に吸着されている水分がドライな原燃料ガスにより良好に脱離される。これらのことにより、水分除去部全域にわたって水分吸着剤を適切に再生することができる。
従って、通常運転での脱硫触媒への水分の吸着をより一層的確に防止することができるので、脱硫触媒の耐久性をより一層向上することができる。
【００１８】
本発明に係る水素含有ガス生成装置の更なる特徴構成は、前記制御手段が、前記通常運転の累積実行時間が所定の設定時間に達することに基づいて、前記水分除去タイミングになったと判定する点にある。
【００１９】
上記特徴構成によれば、通常運転の累積実行時間が所定の設定時間に達することに基づいて、制御手段により水分除去タイミングになったと判定される。
つまり、通常運転における所定の単位時間当たりに水分除去部の水分吸着剤に吸着される水分量が実験等により分かるので、通常運転の累積実行時間に基づいて、水分吸着剤の水分吸着量が飽和状態近くになって、水分吸着剤の再生を行うべきタイミング、即ち、水分除去タイミングになったことを、早過ぎることなく且つ遅過ぎることなく的確に判定することができる。
従って、水分除去運転を早過ぎることない且つ遅過ぎることのない適切なタイミングで実行することができるので、通常運転の実行を妨げるのを一層抑制しながら、脱硫触媒の耐久性を的確に向上することができる。
【００２０】
本発明に係る水素含有ガス生成装置の更なる特徴構成は、前記制御手段が、前記通常運転における前記脱硫部への原燃料ガスの累積流量が所定の設定流量に達することに基づいて、前記水分除去タイミングになったと判定する点にある。
【００２１】
上記特徴構成によれば、通常運転における脱硫部への原燃料ガスの累積流量が所定の流量に達することに基づいて、制御手段により水分除去タイミングになったと判定される。
つまり、通常運転において脱硫部を通流する原燃料ガスの所定の単位流量当たりで、水分除去部の水分吸着剤に吸着される水分量が実験等により分かるので、通常運転における脱硫部への原燃料ガスの累積流量に基づいて、水分吸着剤の水分吸着量が飽和状態近くになって、水分吸着剤の再生を行うべきタイミング、即ち、水分除去タイミングになったことを、早過ぎることなく且つ遅過ぎることなく的確に判定することができる。
従って、水分除去運転を早過ぎることない且つ遅過ぎることのない適切なタイミングで実行することができるので、通常運転の実行を妨げるのを一層抑制しながら、脱硫触媒の耐久性を的確に向上することができる。
【００２２】
上記目的を達成するための本発明に係る水素含有ガス生成装置の運転方法は、硫黄化合物を吸着する脱硫触媒が収容されて、供給される原燃料ガスを脱硫処理する脱硫部と、その脱硫部を脱硫処理が可能な温度に加熱する脱硫部加熱手段と、前記脱硫部により脱硫処理された後の原燃料ガスを改質処理して水素ガスを主成分とする改質ガスを生成する改質部と、その改質部で改質処理された改質ガスの一部をリサイクルガスとして前記脱硫部に供給される原燃料ガスに混合するリサイクルガス路と、前記脱硫部に供給される原燃料ガスの流量を調整する原燃料ガス流量調整手段とが設けられ、
前記脱硫部に供給される原燃料ガスの流量が通常運転用流量になるように前記原燃料ガス流量調整手段を制御する通常運転を実行する水素含有ガス生成装置の運転方法であって、その特徴構成は、
前記脱硫部へ原燃料ガスが供給される原燃料ガス供給経路における前記リサイクルガス路からのリサイクルガスの合流部よりも下流側の部分に、水分を吸着する水分吸着剤が収容されて、通流する気体に含まれる水分を除去する水分除去部を設け、
前記リサイクルガス路におけるリサイクルガスの通流を断つ遮断状態に切り換え可能なリサイクルガス遮断手段を設け、
水分除去タイミングになったと判定すると、前記リサイクルガス遮断手段を前記遮断状態に切り換えると共に、前記脱硫部に供給される原燃料ガスの流量が前記通常運転用流量よりも少ない水分除去運転用流量になるように前記原燃料ガス流量調整手段を制御する水分除去運転を実行する点にある。
【００２３】
上記特徴構成によれば、通常運転を実行している間は、流量が通常運転用流量に調整されると共に、リサイクルガス路を通してリサイクルガスが混合された状態で、原燃料ガスが脱硫部に供給されることになるが、原燃料ガスが脱硫部に流入する前に、水分除去部を通過して、含有されている水分が水分吸着剤に吸着されて除去されるので、脱硫部の脱硫触媒に水分が吸着されるのが防止される。
そして、水分除去タイミングになったと判定すると、水分除去運転を実行する。
その水分除去運転では、リサイクルガス遮断手段を遮断状態に切り換えて、原燃料ガスへのリサイクルガスの混合を停止すると共に、脱硫部に供給される原燃料ガスの流量を通常運転用流量よりも少ない水分除去運転用流量になるように原燃料ガス流量調整手段を制御するので、リサイクルガスが混合されていないドライな原燃料ガスが、通常運転よりも少ない流量で水分除去部を通過して脱硫部に供給される。
【００２４】
すると、水分除去部の水分吸着剤に吸着されている水分がリサイクルガスが混合されていないドライな原燃料ガスにより脱離され、その脱離水分を含有する原燃料ガスが脱硫部を通過することになるが、原燃料ガスの通過流量が通常運転よりも少ないため、脱硫部加熱手段により加熱されている脱硫部の脱硫触媒（特に入り口付近）の温度低下が抑制されるので、原燃料ガスが脱硫部を通過する際に、含有されている水分が脱硫触媒に吸着されるのが防止される。
つまり、水分除去運転では、水分吸着剤を再生するためのドライな原燃料ガスを、水分除去部から脱硫部を通過させて通流させることになるが、水分吸着剤から脱離した水分を脱硫触媒に再吸着させることなく脱硫部外に排出させることができる。
そして、次に実行する通常運転では、水分除去部の水分吸着剤が再生されているので、リサイクルガスが混合された原燃料ガスが脱硫部に供給される前に、含有されている水分が水分除去部にて水分吸着剤に吸着されることになり、脱硫部の脱硫触媒に水分が吸着されるのが防止される。
【００２５】
しかも、脱硫触媒への水分の吸着を防止するための構成は、先に説明したように、小型で簡素な構成とすることができる。
従って、脱硫触媒の耐久性を向上しながら、小型化並びに低廉化を図り得る水素含有ガス生成装置の運転方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】水素含有ガス生成装置の縦断正面図
【図２】脱硫部を構成する容器の斜視図
【図３】脱硫部を構成する容器の縦断左側面図
【図４】脱硫部を構成する容器の縦断正面図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面に基づいて、本発明を燃料電池用の水素含有ガス生成装置に適用した場合の実施形態を説明する。
図１に示すように、水素含有ガス生成装置Ｐは、原燃料ガス供給路２０を通して供給される炭化水素系の原燃料ガス（例えば、１３Ａ等の天然ガスベースの都市ガス）を脱硫処理する脱硫部１、その脱硫部１を脱硫処理が可能な温度に加熱する脱硫部加熱手段Ｈ、改質用水供給路２１を通して供給される原料水を加熱して水蒸気を生成する水蒸気生成部Ｊ、改質用バーナ３を備えた燃焼部４にて加熱されて、脱硫部１から供給される脱硫処理後の原燃料ガスを水蒸気生成部Ｊで生成された水蒸気を用いて改質処理して水素ガスを主成分とする改質ガスを生成する改質部２、及び、改質部２で改質処理された改質ガス（この実施形態では、後述する変成部５で変成処理された改質ガス）の一部をリサイクルガスとして原燃料ガス供給路２０を通して供給される原燃料ガスに混合するリサイクルガス路２２、及び、水素含有ガス生成装置の運転を制御する制御部Ｃ等を備えて構成されている。
【００２８】
更に、水素含有ガス生成装置Ｐには、改質用バーナ３を備えて、改質部２を改質処理が可能に加熱する燃焼部４、改質部２から供給される改質ガスに対して一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成する変成処理を施す変成部５、及び、その変成部５で変成処理された改質ガス中の一酸化炭素ガスを選択酸化処理する選択酸化部６が設けられ、一酸化炭素ガス濃度の低い（例えば１０ｐｐｍ以下）水素リッチな水素含有ガスを生成するように構成されている。
【００２９】
そして、水素含有ガス生成装置Ｐにて生成された水素含有ガスは燃料ガスとして、燃料ガス供給路２３を通じて燃料電池Ｇに供給される。
脱硫部１に原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給路２０には、燃料電池Ｇの出力電力を調整すべく、脱硫部１に供給される原燃料ガスの流量を調整する原燃料ガス流量調整弁７（原燃料ガス流量調整手段の一例）が設けられている。
【００３０】
この実施形態では、脱硫部１へ原燃料ガスが供給される原燃料ガス供給経路Ｒにおけるリサイクルガス路２２からのリサイクルガスの合流部Ｒｃよりも下流側の部分に、水分を吸着する水分吸着剤５１が収容されて、通流する気体に含まれる水分を除去する水分除去部５０が設けられ、リサイクルガス路２２におけるリサイクルガスの通流を断つ遮断状態に切り換え可能なリサイクルガス遮断弁１９（リサイクルガス遮断手段の一例）が設けられている。
【００３１】
次に、水素含有ガス生成装置Ｐの各部について、説明を加える。
燃料電池Ｇは、周知であるので詳細な説明及び図示を省略して簡単に説明すると、例えば、固体高分子膜を電解質層とするセルを複数積層状態に設けた固体高分子型に構成され、各セルの燃料極に水素含有ガス生成装置Ｐから燃料ガス供給路２３を通して燃料ガスを供給し、各セルの酸素極に反応用空気ブロア３１により空気を供給して、水素と酸素との電気化学反応により発電を行うように構成されている。又、冷却水ポンプ３２により燃料電池Ｇに冷却水を通流させて、各セルから発生する熱を回収するように構成されている。
【００３２】
脱硫部１は、内部に硫黄化合物を吸着する粒状の脱硫触媒１ｃを収容して構成され、その脱硫部１では、脱硫触媒１ｃを所定の脱硫処理温度（例えば２００〜２７０℃の範囲）に昇温させた状態で、リサイクルガス路２２を通して混合されるリサイクルガス中の水素ガスにより原燃料ガス中の硫黄化合物を水素化すると共に、その水素化物を吸着して脱硫する。脱硫触媒１ｃは、触媒作用させる物質をセラミック製等の多孔質粒状体に担持させて構成される。ちなみに、脱硫部１における脱硫反応は発熱反応である。
【００３３】
改質部２は、内部に粒状の改質触媒２ｃを収容して構成され、その改質部２では、メタンガスを主成分とする天然ガスが原燃料ガスである場合、改質触媒２ｃを所定の改質処理温度（例えば６００〜７００℃の範囲）に昇温させた状態で、下記の反応式にてメタンガスを水蒸気と反応させて、水素ガスと一酸化炭素ガスとを含む改質ガスに改質処理する。改質触媒２ｃは、ルテニウム、ニッケル、白金等の触媒作用させる物質をセラミック製等の多孔質粒状体に担持させて構成される。ちなみに、改質部２における改質反応は吸熱反応である。
【００３４】
ＣＨ4＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ2
【００３５】
変成部５は、内部に粒状の変成触媒５ｃを収容して構成され、その変成部５では、変成触媒５ｃを所定の変成処理温度（例えば１５０〜２５０℃の範囲）に昇温させた状態で、下記の反応式にて改質ガス中の一酸化炭素ガスを水蒸気と反応させて、二酸化炭素ガスに変成させる。変成触媒５ｃは、白金、ルテニウム、ロジウム等の触媒作用させる物質をセラミック製等の多孔質粒状体に担持させて構成される。ちなみに、変成部５における変成反応は発熱反応である。
【００３６】
ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2
【００３７】
選択酸化部６は、内部に粒状の選択酸化触媒６ｃを収容して構成され、その選択酸化部６では、選択酸化触媒６ｃを所定の選択酸化用の処理温度（例えば８０〜１００℃の範囲）に昇温させた状態で、変成処理後の改質ガス中に残っている一酸化炭素ガスを選択酸化させる。選択触媒６ｃは、白金、ルテニウム、ロジウム等の触媒作用させる物質をセラミック製等の多孔質粒状体に担持させて構成される。ちなみに、選択酸化部６における酸化反応は発熱反応である。
【００３８】
燃焼部４には、その内部の燃焼空間でガス燃料を燃焼させるように改質用バーナ３が備えられ、その改質用バーナ３の燃焼量を調整することにより、改質部２を改質処理可能なように加熱するように構成されている。
改質用バーナ３には、燃料電池Ｇの燃料極から水素が残存した状態で排出されるオフガスがオフガス路２４を通してガス燃料として供給され、並びに、燃焼用空気ブロア３３により燃焼用空気供給路２５を通して燃焼用空気が供給される。又、改質部２を改質処理可能なように加熱するに当たって、オフガスだけでは不足する不足分として、都市ガス（１３Ａ等）がガス燃料供給路２６を通して改質用バーナ３に供給される。ガス燃料供給路２６には、都市ガスの流量を調整するガス燃料流量調整弁３８が設けられ、そのガス燃料流量調整弁３８を制御して都市ガスの流量を調整することにより、改質用バーナ３の燃焼量を調整する。
【００３９】
水蒸気生成部Ｊは、燃焼部４から排出された改質用バーナ３の燃焼ガスを通流させる加熱用排ガス通流部８と、改質水ポンプ３４により改質用水供給路２１を通して供給される改質用水を加熱用排ガス通流部８による加熱にて蒸発させる蒸発処理部９とを備えて構成されている。
【００４０】
又、水素含有ガス生成装置Ｐには、改質部２から排出された高温の改質ガスを通流させて、改質部２を保温する保温用通流部１０、改質部２から排出された高温の改質ガスにより脱硫部１にて脱硫された脱硫後の原燃料ガスを加熱する脱硫後原燃料用熱交換器Ｅａ、その脱硫後原燃料用熱交換器Ｅａにて熱交換後の改質ガスにより脱硫部１にて脱硫処理する原燃料ガスを加熱する脱硫前原燃料用熱交換器Ｅｂ、及び、加熱用排ガス通流部８から排出された燃焼ガスを通流させてその燃焼ガスにより変成部５を冷却する冷却用排ガス通流部１１が設けられている。
【００４１】
脱硫後原燃料用熱交換器Ｅａは、保温用通流部１０から排出された改質ガスを通流させる上流側改質ガス通流部１２と、改質部２に供給する脱硫処理後の原燃料ガスを通流させる脱硫後原燃料通流部１３とを熱交換自在に設けて構成され、脱硫前原燃料用熱交換器Ｅｂは、上流側改質ガス通流部１２から排出された改質ガスを通流させる下流側改質ガス通流部１４と、脱硫部１に供給する原燃料ガスを通流させる脱硫前原燃料通流部１５とを熱交換自在に設けて構成されている。
【００４２】
更に、水素含有ガス生成装置Ｐには、起動時に、脱硫部１を脱硫処理温度に加熱する脱硫部用ヒータ３５、変成部５を変成処理温度に加熱する２個の変成部用ヒータ３６、選択酸化部６を冷却する冷却用ファン３７、及び、変成部５から排出された改質ガスと水蒸気生成部Ｊの蒸発処理部９へ供給される改質用水とを熱交換させて、改質用水を予熱する原料水予熱用熱交換器１６が設けられている。ちなみに、脱硫部用ヒータ３５、変成部用ヒータ３６は電気ヒータにより構成されている。
【００４３】
図１に示すように、水素含有ガス生成装置Ｐを構成する各部は、内部に内部空間Ｓを形成する扁平状の複数の容器Ｂを用いて構成されている。
そして、水素含有ガス生成装置Ｐは、複数の容器Ｂを、容器厚さ方向を水平方向に向けた立ち姿勢にて容器厚さ方向に積層状態に並べて、それら複数の容器Ｂを容器並び方向両側から押し付け手段（図示省略）にて押し付けることにより構成されている。
各容器Ｂは、ステンレス等の伝熱性を有する耐熱金属製であり、容器Ｂには、内部空間Ｓを１つ形成するものや、内部空間Ｓを二つ形成するものがある。ちなみに、内部空間Ｓを二つ形成する容器Ｂは、図２に示すように、一対の皿形状容器形成部材４１の間に平板状の区画部材４２を位置させた状態で、周辺部が溶接接続されて、内部に二つの偏平な内部空間Ｓが区画形成され、図示を省略するが、内部空間Ｓを一つ形成する容器Ｂは、皿形状容器形成部材と平板状容器形成部材とが周辺部を溶接接続されて、内部に一つの偏平な内部空間Ｓが区画形成されている。
【００４４】
各容器Ｂには、必要に応じて、ノズル状のガス流入口４３や、ガス流出口４４が取り付けられ、又、内部空間Ｓを二つ有する容器Ｂの区画部材４２には、必要に応じて、両側の内部空間Ｓを連通する連通口４５（図３及び図４参照）が設けられている。
【００４５】
この実施形態では、水素含有ガス生成装置Ｐは、９個の容器Ｂを用いて構成されている。尚、９個の容器Ｂの区別が明確になるように、便宜上、容器を示す符合Ｂの後に、図１において左からの並び順を示す符合１，２，３……………９を付す。ちなみに、左から３個目の容器Ｂ３は、内部空間Ｓを一つ区画形成するものであり、それ以外の８個の容器Ｂは、内部空間Ｓを二つ区画形成するものである。
尚、図２は、左から５個目の容器Ｂ５を示すものであり、この容器Ｂ５は、詳細は後述するが、脱硫部１と脱硫前原燃料通流部１５を構成するものである。
【００４６】
図１に示すように、左端の容器Ｂ１における左側の内部空間Ｓを有する部分にて加熱用排ガス通流部８が構成され、右側の内部空間Ｓを有する部分にて蒸発処理部９が構成されている。つまり、この左端の容器Ｂ１により、水蒸気生成部Ｊが構成されている。
【００４７】
左から２個目の容器Ｂ２における左側の内部空間Ｓを燃焼空間として、左側の内部空間Ｓを有する部分にて燃焼部４が構成され、右側の内部空間Ｓに改質触媒２ｃを収容して、右側の内部空間Ｓを有する部分により改質部２が構成されている。
【００４８】
左から３個目の容器Ｂ３により、保温用通流部１０が構成されている。
左から４個目の容器Ｂ４における左側の内部空間Ｓを有する部分により、上流側改質ガス通流部１２が構成され、右側の内部空間Ｓを有する部分により、脱硫後原燃料通流部１３が構成されている。つまり、この左から４個目の容器Ｂ４にて、脱硫後原燃料用熱交換器Ｅａが構成されている。
【００４９】
左から５個目の容器Ｂ５における左側の内部空間Ｓに脱硫触媒１ｃを収容して、左側の内部空間Ｓを有する部分により脱硫部１が構成され、右側の内部空間Ｓを有する部分により、脱硫前原燃料通流部１５が構成されている。
この左から５個目の容器Ｂ５における左側、即ち、脱硫部１側の側面に当て付けた状態で、脱硫部用ヒータ３５が設けられている。
【００５０】
左から６個目の容器Ｂ６における左側の内部空間Ｓを有する部分により、下流側改質ガス通流部１４が構成され、右側の内部空間Ｓに変成触媒５ｃを収容して、右側の内部空間Ｓを有する部分により変成部５が構成されている。
左から７個目の容器Ｂ７における左側の内部空間Ｓに変成触媒５ｃを収容して、左側の内部空間Ｓを有する部分により変成部５が構成され、右側の内部空間Ｓを有する部分により、冷却用排ガス通流部１１が構成されている。
【００５１】
左から８個目の容器Ｂ８における左右の内部空間Ｓのいずれにも変成触媒５ｃを収容して、左から８個目の容器Ｂ８により変成部５が構成されている。
つまり、左から６個目の容器Ｂ６にて構成される変成部５、左から７個目の容器Ｂ７にて構成される変成部５、左から８個目の容器Ｂ８にて構成される変成部５を、夫々、１段目、２段目、３段目として、順に改質ガスを通流させるように構成されて、変成部５が３段に設けられている。
【００５２】
２個の変成部用ヒータ３６のうちの１個は、左から６個目の容器Ｂ６と７個目の容器Ｂ７との間に設けられ、残りの１個は、左から８個目の容器Ｂ８における右側の側面に当て付けた状態で設けられている。
【００５３】
左から９個目、即ち右端の容器Ｂ９における左側の内部空間Ｓを有する部分は、何にも用いずに伝熱調整用とされ、右側の内部空間Ｓに選択酸化触媒６ｃを収容して、右側の内部空間Ｓを有する部分により選択酸化部６が構成されている。
【００５４】
そして、９個の容器Ｂが、左端の容器Ｂ１と左から２個目の容器Ｂ２との間、左から３個目の容器Ｂ３と左から４個目の容器Ｂ４の間、及び、左から４個目の容器Ｂ４と左から５個目の容器Ｂ５との間の夫々に断熱材１８が配置された状態で、押し付け手段により容器並び方向両側から押し付けられて、密接状態に並べて設けられ、更に、選択酸化部６を構成する右端の容器Ｂ９の側方に、その容器Ｂ９に向けて通風するように冷却用ファン３７が設けられている。
【００５５】
上述のような配置形態で９個の容器Ｂを配置するに当たっては、改質部２を改質処理温度に維持するように、改質用バーナ３の燃焼量を調整し、且つ、選択酸化部６を選択酸化処理温度に維持するように、冷却用ファン３７の通風量を調節して冷却能力を調節することにより、脱硫部１及び変成部５がそれぞれの処理温度になるように、隣接するもの同士の伝熱状態が予め設定されている。
尚、水素含有ガス生成装置Ｐの起動時には、脱硫部用ヒータ３５を加熱作動させて、脱硫部１を脱硫処理温度に加熱し、並びに、２個の変成部用ヒータ３６を加熱作動させて、変成部５を変成処理温度に加熱するように構成されている。
つまり、改質用バーナ３や脱硫部用ヒータ３５が、脱硫部加熱手段Ｈとして機能する。
【００５６】
図示を省略するが、脱硫部１、改質部２、変成部５及び選択酸化部６夫々には、夫々の触媒の温度を検出する温度センサが設けられている。
【００５７】
次に、図１に基づいて、各容器Ｂに流体を供給したり、各容器Ｂから流体を排出するための、各容器Ｂに対する流路の接続形態について説明する。尚、各容器Ｂ内の内部空間Ｓにおいては、流体を上部から供給して下方側に向けて通流させて下部から排出する、あるいは、流体を下部から供給して上方側に向けて通流させて上部から排出するように、流体を上下方向に通流させるので、各流路は、各容器Ｂの内部空間Ｓの上端部又は下端部に接続される。
【００５８】
原燃料ガス供給路２０が脱硫前原燃料通流部１５に接続され、脱硫部１と脱硫後原燃料通流部１３とが、その脱硫後原燃料通流部１３と改質部２とが、その改質部２と保温用通流部１０とが、その保温用通流部１０と上流側改質ガス通流部１２とが、その上流側改質ガス通流部１２と下流側改質ガス通流部１４とが、１段目の変成部５と２段目の変成部５とが、２段目の変成部５と３段目の変成部５とが、３段目の変成部５と選択酸化部６とが、夫々、ガス処理流路２７にて接続され、更に、その選択酸化部６と燃料電池Ｇの燃料ガス供給部とが燃料ガス供給路２３にて接続されている。
【００５９】
３段目の変成部５と選択酸化部６とを接続するガス処理流路２７と改質用水供給路２１とにわたって、原料水予熱用熱交換器１６が設けられている。
又、脱硫部１と脱硫後原燃料通流部１３とを接続するガス処理流路２７には、脱硫後の原燃料ガスに水蒸気を混合させるためのエジェクタ１７が設けられている。
【００６０】
更に、３段目の変成部５と選択酸化部６を接続するガス処理流路２７には、燃焼用空気ブロア３３から選択酸化用空気が供給される選択酸化用空気供給路２８が接続されて、変成部５４にて変成処理された改質ガスに選択酸化用空気を混合させて選択酸化部６に供給するように構成されている。
【００６１】
燃焼部４と加熱用排ガス通流部８とが、その加熱用排ガス通流部８と冷却用排ガス通流部１１が、夫々、燃焼ガス流路２９にて接続されて、燃焼部４から排出される燃焼ガスを、加熱用排ガス通流部８、冷却用排ガス通流部１１の順に通流させて排出するように構成されている。
【００６２】
前述の改質用水供給路２１が、蒸発処理部９の下端に接続され、加熱用排ガス通流部８による加熱により蒸発処理部９にて生成された水蒸気を導く水蒸気流路３０がエジェクタ１７に接続されている。
【００６３】
つまり、原燃料ガス供給路２０を通して供給される原燃料ガスを脱硫部１にて脱硫処理し、その脱硫処理した原燃料ガスに、蒸発処理部９にて生成されて水蒸気路３０を通して供給される水蒸気をエジェクタ１７にて混合させ、その水蒸気を混合させた原燃料ガスを改質部２にて改質処理し、その改質ガスを１段目、２段目、３段目の変成部５にて変成処理し、その変成処理した改質ガスを選択酸化部６にて選択酸化処理して、一酸化炭素濃度の低い水素含有ガスを生成し、その水素含有ガスを燃料ガスとして燃料ガス供給路２３を通じて燃料電池Ｇに供給するように構成されている。
【００６４】
次に、図２〜図４に基づいて、脱硫部１について説明を加える。
尚、図３は、左から５個目の容器Ｂ５（以下、単に容器Ｂ５と略記する場合がある）における脱硫部１を構成する部分の縦断左側面図であり、図４は、容器Ｂ５の縦断正面図である。
容器Ｂ５については、右側の皿形状容器形成部材４１の下端部分に、右側の内部空間Ｓの下端部分に連通する状態で、ガス流入口４３が取り付けられ、左側の皿形状容器形成部材４１の下端部分に、左側の内部空間Ｓの下端部分に連通する状態で、ガス流出口４４が取り付けられている。尚、図３では、容器厚さ方向及び上下方向に直交する方向において、一端側にガス流入口４３を取り付け、他端側にガス流出口４４を取り付けた構成を示しているが、これは作図の便宜上のものであり、実際には、図４に示すように、ガス流入口４３とガス流出口４４とは両方とも、当該方向における一端側又は他端側に取付けられている。
又、区画部材４２の上端部に、左右の内部空間Ｓを連通する連通口４５が設けられている。
【００６５】
原燃料ガス供給路２０は、容器Ｂ５のガス流入口４３に接続され、脱硫処理後の原燃料ガスを脱硫部１から流出させて脱硫後原燃料通流部１３に送るガス処理流路２７は、容器Ｂ５のガス流出口４４に接続される。
【００６６】
容器Ｂ５の左側の内部空間Ｓにおける上下方向の中間部の上方寄りの箇所に、通気自在な仕切り板４６（仕切り体の一例）が内部空間Ｓを上下に区画するように設けられて、容器Ｂ５の左側の内部空間Ｓが、上方側（ガス流入口４３側の一例）の水分除去用空間Ｓａと下方側（ガス流出口４４側の一例）の脱硫用空間Ｓｂとに区画される。
又、その仕切り体４６よりも上方で且つ連通口４５よりも下方の箇所に、通気自在なカバー板４７が内部空間Ｓを上下に区画するように設けられ、更に、内部空間Ｓの下端部分で且つガス流出口４４の接続部よりも上方の箇所に、通気自在な底板４８が内部空間Ｓを上下に区画するように設けられている。
【００６７】
そして、容器Ｂ５の左側の内部空間Ｓにおける底板４８と仕切り体４６との間の脱硫用空間Ｓｂに、脱硫触媒１ｃが収容され、容器Ｂ５の左側の内部空間Ｓにおける仕切り体４６とカバー板４７との間の水分除去用空間Ｓａに、水分吸着剤５１が収容される。ちなみに、水分吸着剤５１としては、原燃料ガスに対して不活性で、水分を吸着できる特性を有することが条件で種々のものが用いられ、例えば、多孔質粒状のアルミナ、シリカ、チタニア、ゼオライト等が用いられる。
つまり、容器Ｂ５の左側の内部空間Ｓにおける脱硫用空間Ｓｂが存在する存在する部分に、脱硫部１が構成され、水分除去用空間Ｓａが存在する部分に水分除去部５０が構成されることになる。
【００６８】
原燃料ガス供給路２０におけるリサイクルガス路２２の接続部が、リサイクルガス路２２からのリサイクルガスの合流部Ｒｃとなる。そして、この合流部Ｒｃでリサイクルガスが混合された原燃料ガスが、ガス流入口４３から容器Ｂ５の右側の内部空間Ｓにて構成される脱硫前原燃料通流部１５を上方に通流して、連通口４５から左側の内部空間Ｓの上方に構成される水分除去部５０に流入し、その水分除去部５０を下方に通流する間に水分が除去されて、左側の内部空間Ｓの下方に構成される脱硫部１に流入し、その脱硫部１を下方に通流する間に脱硫処理されて、ガス流出口４４から流出する。
【００６９】
つまり、原燃料ガス供給路２０、容器Ｂ５のガス流入口４３、容器Ｂ５の右側の内部空間Ｓ、連通口４５を経由して、容器Ｂ５の左側の内部空間Ｓ内における仕切り板４６に至るまでの経路が、脱硫部１へ原燃料ガスが供給される原燃料ガス供給経路Ｒとなる。
【００７０】
この実施形態では、ガス流入口４３とガス流出口４４とを備えた容器Ｂ５内が、通気自在な仕切り板４６にてガス流入口４３側の水分除去用空間Ｓａとガス流出口４４側の脱硫用空間Ｓｂとに区画され、水分吸着剤５１が水分除去用空間Ｓａに収容され且つ脱硫触媒１ｃが脱硫用空間Ｓｂに収容されると共に、脱硫部１に原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給路２０がガス流入口４３に接続され、且つ、脱硫処理後の原燃料ガスがガス流出口４４から流出するように構成されて、脱硫部１が水分除去部５０を一体的に備えるように構成されていることになる。
【００７１】
又、容器Ｂ５が扁平状に構成され、その扁平状の容器Ｂ内が、仕切り板４６にて厚さ方向に直交する方向に水分除去用空間Ｓａと脱硫用空間Ｓｂとに区画され、その扁平状の容器Ｂ５が、水分除去用空間Ｓａ及び脱硫用空間Ｓｂが上下方向に並ぶ立ち姿勢で設けられることになる。
【００７２】
次に、水素含有ガス生成装置Ｐの運転方法について説明する。
通常時は、脱硫部１に供給される原燃料ガスの流量が通常運転用流量になるように原燃料ガス流量調整弁７を制御する通常運転を実行する。
ちなみに、燃料電池Ｇの出力電力を所定の出力電力調整範囲で調整するための原燃料ガスの流量の調整範囲が、通常流量調整範囲として設定され、通常運転用流量は通常流量調整範囲内の流量である。
そして、水分除去タイミングになったと判定すると、リサイクルガス遮断弁１９を閉じると共に、脱硫部１に供給される原燃料ガスの流量が通常運転用流量よりも少ない水分除去運転用流量になるように原燃料ガス流量調整弁７を制御する水分除去運転を実行する。
ちなみに、水分除去運転用流量は、通常流量調整範囲の下限流量よりも少なく、しかも、脱硫部１における上流側端部付近（仕切り体４６近傍部分）の脱硫触媒１ｃの温度低下を極力抑制可能な所定の流量に設定される。
【００７３】
又、通常運転の累積実行時間が所定の水分除去運転開始用の設定時間に達することに基づいて、水分除去タイミングになったと判定する。
つまり、リサイクルガスが混合された原燃料ガスが通流することにより、水分除去部５０内の水分吸着剤５１の水分吸着量が徐々に増加するが、その水分吸着量が飽和状態に近づくと、水分吸着剤５１に水分が吸着され難くなる。
一方、通常運転における所定の単位時間当たりに水分除去部５０の水分吸着剤５１に吸着される水分量は、実験等により分かる。
そこで、水分除去運転開始用の設定時間としては、例えば、水分除去部５０の水分吸着量が飽和状態に近い状態となる通常運転の累積時間に設定される。
【００７４】
この実施形態では、制御部Ｃが水素含有ガス生成装置Ｐの運転方法を自動的に実行するように構成され、以下、その制御部Ｃの制御動作について説明する。
制御部Ｃは、運転開始が指令されると、改質用バーナ３を燃焼させると共に、脱硫部用ヒータ３５及び変成部用ヒータ３６を作動させる起動処理を実行し、脱硫部１が脱硫処理温度に達すると脱硫部用ヒータ３５の作動を停止し、変成部５が変成処理温度に達すると変成部用ヒータ３６の作動を停止して起動処理を終了する。
以降、制御部Ｃは、改質部２を改質処理温度に維持するように、改質用バーナ３の燃焼量を調整すべくガス燃料流量調整弁３８を制御すると共に、選択酸化部６を選択酸化処理温度に維持するように、冷却用ファン３７の通風量を調節しながら、電力負荷に追従して燃料電池Ｃの出力電力を出力電力調整範囲で調整すべく、脱硫部１に供給される原燃料ガスの流量を通常流量調整範囲内で調整するように、原燃料ガス流量調整弁７を制御する通常運転を実行し、運転停止が指令されると通常運転を終了する。
【００７５】
制御部Ｃは、通常運転の実行中は、その通常運転の累積実行時間を算出し、その累積実行時間が設定時間に達すると、リサイクルガス遮断弁１９を閉じると共に、脱硫部１に供給される原燃料ガスの流量が水分除去運転用流量になるように原燃料ガス流量調整弁７を制御する水分除去運転を予め設定された水分除去運転用の設定時間実行する。
尚、実験により、水分除去部５０の水分吸着剤５１に吸着されている水分を十分に除去可能な時間が求められ、その求められた時間が、水分除去運転用の設定時間に設定される。
【００７６】
水分除去運転を実行すると、脱硫部加熱手段Ｈ（改質用バーナ３）により、水分除去部５０の水分吸着剤５１及び脱硫部１の脱硫触媒１ｃが脱硫処理温度に加熱されている状態で、リサイクルガスが混合されていないドライな原燃料ガスが水分除去部５０、脱硫部１を順に通過する。
すると、脱硫部１を構成する扁平状の容器Ｂ５が、水分除去用空間Ｓａ及び脱硫用空間Ｓｂが上下方向に並ぶ立ち姿勢で設けられていることから、流量が通常運転よりも少なくても、ドライな原燃料ガスを水分除去部５０の全域にわたって万遍なく通流させることができる。しかも、水分除去部５０の水分吸着剤５１が脱硫部加熱手段Ｈ（改質用バーナ３）により加熱されているので、水分吸着剤５１に吸着されている水分がドライな原燃料ガスにより良好に脱離される。これらのことにより、水分除去部５０全域にわたって水分吸着剤５１を適切に再生することができる。
【００７７】
そして、脱離水分を含有する原燃料ガスが脱硫部１を通過することになるが、原燃料ガスの通過流量が通常運転よりも少ないため、脱硫部加熱手段Ｈ（改質用バーナ３）により加熱されている脱硫部１の脱硫触媒１ｃ（特に入り口付近）の温度低下が抑制されるので、原燃料ガスが脱硫部１を通過する際に、含有されている水分が脱硫触媒１ｃに吸着されるのが防止される。
つまり、水分除去運転では、水分吸着剤５１を再生するためのドライな原燃料ガスを、水分除去部５０から脱硫部１を通過させて通流させることになるが、水分吸着剤５１から脱離した水分を脱硫触媒１ｃに再吸着させることなく脱硫部１外に排出させることができる。
【００７８】
そして、次に実行される通常運転では、水分除去部５０の水分吸着剤５１が再生されているので、リサイクルガスが混合された原燃料ガスが脱硫部１に供給される前に、含有されている水分が水分除去部５０にて水分吸着剤５１に吸着されることになり、脱硫部１の脱硫触媒１ｃに水分が吸着されるのが防止される。
【００７９】
〔別実施形態〕
（Ａ）上記の実施形態のように、水分除去部５０を一体的に備えるように脱硫部１を構成する場合、脱硫部１と水分除去部５０との配置形態は、上記の実施形態で例示した配置形態、即ち、水分除去部５０が上方になる状態で、脱硫部１と水分除去部５０とを上下方向に並べて配置する形態に限定されるものではなく、脱硫部１に対するガス流入口４３及びガス流出口部４４の配置形態に応じて、種々に変更可能である。
例えば、ガス流入口４３が脱硫部１の下端部に配置され、ガス流出口部４４が脱硫部１の上端部に配置される場合は、水分除去部５０が下方になる状態で、脱硫部１と水分除去部５０とを上下方向に並べて配置する。
又、ガス流入口４３及びガス流出口部４４が脱硫部１の左右両側方に振り分けて配置される場合は、脱硫部１と水分除去部５０とを横方向に並べて配置する。
【００８０】
（Ｂ）上記の実施形態では、脱硫部１が水分除去部５０を一体的に備えるように構成したが、水分除去部５０を脱硫部１と別体で構成しても良い。この場合は、原燃料ガス供給路２０におけるリサイクルガス路２２の接続部（リサイクルガスの合流部Ｒｃ）よりも下流側の部分の途中に、内部に水分吸着剤５１を収容した容器を設けて、当該容器を用いて水分除去部５０を構成することができる。この場合は、脱硫部加熱手段Ｈとは別に、水分除去部５０を加熱する水分除去部加熱手段を設けて、水分除去運転の際には、その水分除去部加熱手段を作動させて、水分吸着剤５１に吸着されている水分が良好に脱離されるように水分除去部５０を加熱する構成とするのが好ましい。
【００８１】
（Ｃ）水分除去タイミングであると判定するための条件は、上記の実施形態で例示した条件、即ち、通常運転の累積実行時間が所定の水分除去運転開始用の設定時間に達する条件に限定されるものではない。例えば、通常運転における脱硫部１への原燃料ガスの累積流量が所定の設定流量に達する条件、燃料電池Ｇの累積発電量が所定の設定発電量に達する条件等、種々の条件を適用することができる。
【００８２】
（Ｄ）水分除去運転を終了するタイミングは、上記の実施形態で例示したタイミング、即ち、水分除去運転の実行時間が水分除去運転用の設定時間に達するタイミングに限定されるものではない。例えば、水分除去部５０から流出する原燃料ガスの湿度を検出する湿度検出器を設けて、その湿度検出器にて検出される原燃料ガスの湿度が所定の湿度にまで低下したタイミングでも良い。
【００８３】
（Ｅ）上記の実施形態では、通常運転の実行中に水分除去タイミングになったと判定すると、強制的に通常運転を終了させて、水分除去運転を実行するように構成したが、通常運転の実行中に水分除去タイミングになったと判定すると、その通常運転を停止するタイミングになって（例えば、操作盤により通常運転の停止が指令されたとき）、通常運転を終了した後に、水分除去運転を実行するように構成しても良い。
又、上記の実施形態では、水分除去運転を制御部Ｃに自動的に実行させるように構成したが、水分除去運転を手動操作により実行するように構成しても良い。
【００８４】
（Ｆ）改質部２及びその改質部２を加熱する燃焼部４の具体的な構成としては、上記の実施形態の如く、各別の容器Ｂを用いて構成する場合に限定されるものではない。
例えば、外筒の内部に内筒を設けて、内筒内を燃焼空間として内筒を用いて燃焼部を形成し、内筒と外筒との間の空間を触媒収容空間Ｒとして、内筒と外筒とを用いて改質部２を形成する構成でも良い。
【００８５】
（Ｇ）本発明を適用可能な水素含有ガス生成装置は、上記の実施形態で例示した燃料電池用に限定されるものではなく、水素精製（濃縮）装置用等、種々の用途の水素含有ガス生成装置に適用することができる。
【００８６】
尚、上記の実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、又、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
以上説明したように、脱硫触媒の耐久性を向上しながら、小型化並びに低廉化を図り得る水素含有ガス生成装置及び水素含有ガス生成装置の運転方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１    脱硫部
１ｃ  脱硫触媒
２    改質部
７    原燃料ガス流量調整弁（原燃料ガス流量調整手段）
１９  リサイクルガス遮断弁（リサイクルガス遮断手段）
２０  原燃料ガス供給路
２２  リサイクルガス路
４３  ガス流入口
４４  ガス流出口
４６  仕切り体
５０  水分除去部
５１  水分吸着剤
Ｂ    容器
Ｃ    制御部（制御手段）
Ｈ    脱硫部加熱手段
Ｒ    原燃料ガス供給経路
Ｒｃ  合流部
Ｓａ  水分除去用空間
Ｓｂ  脱硫用空間
【図１】
0006381457.tif 000002
【図２】
0006381457.tif 000003
【図３】
0006381457.tif 000004
【図４】
0006381457.tif 000005