(57)【要約】【課題】本発明は、燃料電池が出てから凝縮器に至る配管を通るオフガスは水分の多いガスを流すため、途中で結露してガスの流通を妨げ一時的に失火する事が生じる。吸水手段によりオフガスから吸い取り分離することにより、燃焼器での安定した燃焼を可能として信頼性の高い水素生成器とする。【解決手段】燃料電池２８から吸水手段３１を介して燃焼器１に接続し、この接続管３０内を流れるオフガスの水分が液滴となると、吸水手段３１によりオフガスから吸い取り分離することにより、接続管３０の水による閉塞を防止でき、バーナでの安定した燃焼を可能として信頼性の高い水素生成器とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料を供給する手段と、水を供給する手段と、加熱手段を有する改質部と、ＣＯ変成部と、ＣＯ除去部と、燃料電池とを順次接続し、前記燃料電池から出たオフガスを前記加熱手段の燃料とし、かつ前記オフガスは前記燃料電池から吸水手段を介して前記加熱手段に接続した構成とすることを特徴とする水素生成器。
【請求項２】
燃料電池から加熱手段に接続する接続管を断熱して構成した請求項１に記載の水素生成器。
【請求項３】
燃料電池から加熱手段に接続する接続管の内面に吸水手段を構成した請求項１に記載の水素生成器。
【請求項４】
接続管は密閉性を有する管とし、前記の密閉性を有する管の内部に多孔性の管を構成した請求項３に記載の水素生成器。
【請求項５】
吸水手段に加熱手段を構成した請求項１に記載の水素生成器。
【請求項６】
吸水手段に吸水率を検知する手段を構成した請求項５に記載の水素生成器。
【請求項７】
吸水手段を前記改質部に近接して構成した請求項１〜４のいずれか１項に記載の水素生成器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子型燃料電池の燃料として用いる水素を得る為に、所定の原料は水蒸気を用いて改質し水素ガスを生成する水素生成器に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素生成器は、最近開発が進められている固体高分子型燃料電池の燃料として水素が用いられ、この水素の製造法としては炭化水素の水蒸気改質法が多く使用している。水蒸気改質法は、メタン、エタン、プロパン、ブタン、都市ガス、ＬＰガス、天然ガス、その他の炭化水素ガスを水蒸気により改質して水素リッチな改質ガスを生成させる方法である。水蒸気改質法では改質部中での接触反応によりそれら炭化水素が水素リッチな改質ガスへ変えられる。そして、得られた水素リッチな改質ガスはＣＯ除去部でＣＯを低減して利用している。
【０００３】
図４は、水蒸気改質器を用いた原料、水蒸気の供給から水素ガスの出口に至るまでを示すブロック図である。燃焼部を配した加熱部と改質触媒を配置した改質部とにより構成される。高温となった改質部では炭化水素が水蒸気と反応して水素リッチな改質ガスが生成される。改質部は、炭化水素を原料とする場合には５００〜７００℃の温度に加温することが必要であり、改質触媒としては例えばＮｉ系、Ｒｕ系等の触媒が用いられる。改質触媒は、原料ガス中の硫黄化合物により被毒し性能劣化を来たすので、それらの硫黄化合物を除去するために脱硫部へ導入される。次いで、別途設けられた水蒸気発生部からの水蒸気を添加、混合して水蒸気改質器の改質部へ導入される。原料ガスがメタンである場合の改質反応は  ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋４Ｈ２  で示される。生成する改質ガス中には未反応のメタン、未反応の水蒸気、生成炭酸ガスのほか、一酸化炭素（ＣＯ）が発生して８〜１５％程度含まれている。このため改質ガスは、この一酸化炭素を二酸化炭素と水素へ変えて除去するためにＣＯ変成部にかけられる。
【０００４】
ＣＯ変成部では例えばＦｅ−Ｃｒ系触媒、Ｃｕ−Ｚｎ系触媒、あるいはＰｔ触媒が用いられる。ＣＯ変成部中での反応は  ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２  で必要な水蒸気は改質部の残留水蒸気を利用する。そして、ＣＯ変成部から出る改質ガスは、未反応のメタンと余剰水蒸気と、水素と、二酸化炭素とからなる。しかし、この改質ガスには、ＣＯは完全には除去されず、１％程度以下ではあるがＣＯが含まれている。燃料電池に供給する燃料水素中のＣＯの許容濃度は１０ｐｐｍ程度であり、これを越えると電池性能が著しく劣化するので、ＣＯ成分は燃料電池へ導入する前にできる限り除去する必要がある。このため、改質ガスはＣＯ変成部によりＣＯ濃度を１％前後まで低下させた後、ＣＯ除去部にかけられる。ＣＯ除去部では空気などの酸化剤が添加され、２ＣＯ＋Ｏ２→２ＣＯ２  とＣＯ２に変えることでＣＯを除去し、改質ガスのＣＯ濃度を１０ｐｐｍ以下に低減させる。
【０００５】
そして、燃料電池は、このＣＯ濃度を低減した改質ガスをアノード側に導き、カソード側には空気を流す。燃料電池の中では、２Ｈ２＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏとなる反応と同時にカソードにプロトンが残りこれが回路を流れ発電する。この後、カソード側から出る空気と水は排出し、アノード側から出る水素の残りガス（オフガス）は、改質部の加熱部に導き、燃焼用ガスとして利用することによりシステムの効率を向上させている。そして、起動時には炭化水素系のガスを燃料として用い、定常運転時に入るとオフガスを燃料として用いて燃焼装置で燃焼させ改質部を加熱する装置は知られている。
【０００６】
しかし、アノードから出るオフガスは、残った水素が大半であるが、水蒸気も多く含まれている。そのため、燃料電池の起動時は、燃料電池から改質部の加熱部に導く配管内でこのオフガス中の水分が凝縮し、凝縮された水分が配管内を閉塞し、燃料ガスの流れを阻害して燃焼部の燃焼状態が不安定となった。
【０００７】
従来、この方式の水素生成器は、このオフガスの水分による燃焼部の不安定を防止するために、冷却して水分を凝縮し径路の外へ排出することに注目していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
図６は、水蒸気改質器の改質反応器の一部断面図である。燃焼器１は、屈曲混合部２を有するブンゼン型バーナを複数個重ね合せて形成され、送風機３が取付けられた箱体４に収納されている。燃焼器１は、送風機３から箱体４内に送出された燃焼空気の一部を燃焼空気調節機構５を経て、ガス混合室６へ導き入れ、ここでオフガスと混合し、燃料ガスの一次空気として適度な濃度に調節された後に、バーナノズル７を経て、炎孔部８へ供給される。炎孔部８に供給された燃料ガスは、箱体４内を経て送られてくる燃焼空気を二次空気としつつここで燃焼し、高温の燃焼ガスとして燃焼室へ供給される。箱体４内のオフガス供給管９の一部において、送風機３からの空気でオフガスを冷却できるようにした熱交換部１０を設け、この熱交換部１０の下流側には、オフガス中の水分が凝縮してできた水滴を溜める凝縮水溜１１を有している。凝縮水溜１１には排水パイプ１２とバルブ１３を設けた構造されている。
【０００９】
このため、バルブ１３を開けることにより凝縮水溜１１に溜まった水を燃焼装置の外に排出することができ、また、燃焼装置入口部にオフガス中の水蒸気を凝縮させる熱交換部を有しているため、燃料電池用水素製造装置の起動時等において、未反応ガス中の水分が配管内で結露し、液状の水となって燃焼器に流れることがなくなり、このような凝縮された水分による燃焼の脈動や失火を防止することができることが示されている。
【特許文献１】特開２００１−２２９９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記従来の構成では、オフガスを冷却して水分を凝縮させ、この水分をオフガスから分離するため、オフガス中の水蒸気量がへり露点温度が上昇するため、凝縮器以後の配管やバーナ部での結露はしにくくできる。また、水分を除去した分燃焼温度上昇により加熱熱量増大し、効率の上昇も狙える。
【００１１】
しかしながら、燃料電池が出てから凝縮器に至る配管を通るオフガスは従来の水蒸気の多いガスのままである。そのため、起動時等は水素生成器や燃料電池の温度が十分加熱されない状態で水分の多いガスを流すため、途中で結露してガスの流通を妨げ一時的に失火する事が生じる。特に水蒸気改質式の水素生成器では、水分が不足すると改質器の触媒間に炭素が析出しガスが流れなくなるという重大な故障が生じる。そのため、水素生成器の温度が低い時から十分な水分を供給する必要がある。このため、起動時、燃料電池から凝縮器の間の配管で結露した水分で詰まりを生じバーナへのオフガス流量が減少して失火しやすい。
【００１２】
また、凝縮器は、オフガスの流れに凝縮水面が接しているため、オフガスの流速が大きくなるとこの水面が波立ち水滴となってオフガスに戻る。そのため、凝縮器内のオフガス流速を十分に遅くする必要があり、このため、凝縮器を大きく設ける必要があり、機器全体が大きくなるばかりでなく、放熱も増加し、効率が低下するという課題を有していた。
【００１３】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、燃料電池から吸水手段を介して加熱手段に接続して、この接続管内を流れるオフガスの水分が液滴となると、吸水手段によりオフガスから吸い取り分離することにより、接続管の水による閉塞を防止でき、バーナでの安定した燃焼を可能として信頼性の高い水素生成器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記従来の課題を解決するために、本発明の水素生成器は、原料を供給する手段と、水を供給する手段と、加熱手段を有する改質部と、ＣＯ変成部と、ＣＯ除去部と、燃料電池とを順次接続し、前記燃料電池から出たオフガスを前記加熱手段の燃料とし、かつ前記オフガスは前記燃料電池から吸水手段を介して前記加熱手段に接続した構成としている。
【００１５】
これによって、この接続管内を流れるオフガスの水分が液滴となると、吸水手段によりオフガスから吸い取り分離することにより、接続管の水による閉塞を防止でき、バーナでの安定した燃焼を可能として信頼性の高い水素生成器を提供する。
【００１６】
また、起動時等、水蒸気改質式の水素生成器では、水分が不足すると改質器の触媒間に炭素が析出しガスが流れなくなるという重大な故障が生じる。そのため、水素生成器の温度が低い時から十分な水分を供給する。このため、水素生成器や燃料電池の温度が十分加熱されない状態で水分を多く流すため一時は水素生成器や燃料電池の中でも凝縮する場合がある。次に水素生成器や燃料電池の全体が１００℃以上となると凝縮していた水分が水蒸気となりオフガスと一緒に混合してバーナへ流れる。この時、接続管の放熱により水蒸気の一部が液化して水滴となりオフガスに混在する。この水滴は、吸水手段に吸い込まれるため、オフガスは水滴で一杯となってガスの流通を妨げることはない。そのため、オフガスはハーナに常に流量を安定して流すことができる。オフガスに水分が過剰となるのは、水素生成器が低温である場合等一時的である。そのため、吸水手段により吸収した水分は、定常の状態になると、順次少しずつ蒸発して、オフガスに混ざってバーナに供給されるため、良好な燃焼を維持できる。このため、外部に排出する構成が不要となり、システムとして簡略化でき、耐久信頼性の高くできる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の水素生成器は、原料を供給する手段と、水を供給する手段と、加熱手段を有する改質部と、ＣＯ変成部と、ＣＯ除去部と、燃料電池とを順次接続し、前記燃料電池から出たオフガスを前記加熱手段の燃料とし、かつ前記オフガスは前記燃料電池から吸水手段を介して前記加熱手段に接続した構成としていることにより、この接続管内を流れるオフガスの水分が液滴となると、吸水手段によりオフガスから吸い取り分離することができ、バーナでの安定した燃焼を可能として信頼性を高い水素生成器となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
第１の発明は、原料を供給する手段と、水を供給する手段と、加熱手段を有する改質部と、ＣＯ変成部と、ＣＯ除去部と、燃料電池とを順次接続し、前記燃料電池から出たオフガスを前記加熱手段の燃料とし、かつ前記オフガスは前記燃料電池から吸水手段を介して前記加熱手段に接続した構成としている。
【００１９】
このことにより、この接続管内を流れるオフガスの水分が液滴となると、吸水手段によりオフガスから吸い取り分離することにより、接続管の水による閉塞を防止でき、バーナでの安定した燃焼を可能として信頼性の高い水素生成器を提供する。
【００２０】
すなわち、接続管の放熱により水蒸気の一部が液化して水滴となりオフガスに混在する。この水滴は、吸水手段に吸い込まれるため、オフガスは水滴で一杯となってガスの流通を妨げることはない。そのため、オフガスはハーナに常に流量を安定して流すことができる。オフガスに水分が過剰となるのは、水素生成器が低温である場合等一時的である。そのため、吸水手段により吸収した水分は、定常の状態になると、順次少しずつ蒸発して、オフガスに混ざってバーナに供給されるため、良好な燃焼を維持できる。このため、外部に排出する構成が不要となり、システムとして簡略化でき、耐久信頼性の高くできる。
【００２１】
第２の発明は、特に第１の発明の水素生成器を燃料電池から加熱手段に接続する接続管を断熱して構成してある。そのために、接続管から外部への放熱が低減でき、接続管内でのオフガス中の水分の凝縮量が少なくなり、吸水手段の許容量が小さくでき、小型化としても性能を維持できる。このため、装置の小型化、低コストを可能にしながら信頼性の高くできる。
【００２２】
第３の発明は、特に第１の発明の水素生成器を燃料電池から加熱手段に接続する接続管の内面に吸水手段を構成としてある。そのために、オフガス中に水分が凝縮した時、凝縮水は接続管の全域で直ちに吸収してオフガスと分離できるため、オフガス流れの閉塞を防止するばかりでなく、液滴による流量変動を無くすことが可能となり常に一定量のオフガスを供給でき、より安定した燃焼を維持でき信頼性の高くできる。
【００２３】
第４の発明は、特に第３の発明の水素生成器を接続管は密閉性を有する管とし、この密閉性を有する管の内部に多孔性の管を構成してある。そのために、接続管内に筒状の吸水手段を挿入するだけで位置関係が固定され保持構成が不要となる。また、接続管内に筒状の吸水手段を挿入後、他の組み立てが可能であり、組み立てや交換が容易となり、加工経済性と信頼性が向上する。
【００２４】
第５の発明は、特に第１の発明の水素生成器を吸水手段に加熱手段を構成したことにより、運転中、オフガスの水分を吸水手段である程度以上吸い込んだ時、加熱手段により吸水手段と吸水した水分を加熱して水蒸気として、オフガス中に順次放出できる。このため、吸水手段が水分で一杯となることが無く、ガス量の大幅な変化に対しても安定した燃焼を維持でき信頼性の高くでき、吸水手段の容量も小さくてすみ、コンパクト化が可能となる。
【００２５】
第６の発明は、特に第５の発明の水素生成器を吸水手段に吸水率を検知する手段を構成したことにより、運転中、オフガスの水分を吸水手段で吸水した量が判る。そのため、設定した一定量吸い込んだ時、加熱手段により吸水手段と吸水した水分を加熱して水蒸気として、オフガス中に順次放出できる。このため、加熱手段の吸水手段に溜まる水分量を常に管理でき、オフガスの水分量が極端に増減した場合も、より安定した燃焼を維持でき信頼性の高くできる。
【００２６】
第７の発明は、特に第１〜４の発明の水素生成器を吸水手段を前記改質部に近接して構成してある。起動時、改質部の温度が低い時は、接続管の放熱により水蒸気の一部が液化して水滴となりオフガスに混在する。この水滴は、吸水手段に吸い込まれるため、オフガスは水滴で一杯となってガスの流通を妨げることはない。そのため、オフガスはハーナに常に流量を安定して流すことができる。次に、定常状態になると、改質部の温度は５００〜７００℃と高温になり、改質部に近接した接続管は加熱され、この熱により、吸水手段に溜まった水分は順次蒸発して、オフガスに混ざってバーナに供給されるため、良好な燃焼を維持できる。そして、運転条件により水分が飽和以上の時は吸水し、他の時は水分を蒸発する動作を繰り返す。このため、外部に排出する構成が不要となり、システムとして簡略化でき、耐久信頼性の高くできる。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施形態における水素生成器における改質部の断面図を示すものである。水素生成器全体は、図５に示した様に原料を供給する手段と、水を供給する手段と、加熱手段を有する改質部と、ＣＯ変成部と、ＣＯ除去部を順次接続した構成として、生成した水素ガスを燃料電池のアノード側に接続して利用する。そして、燃料電池で使い終り水素を含んだオフガスは加熱部のバーナに燃料として供給する。
【００２９】
図１において、１４は、都市ガスを原料として燃料電池発電装置に供給する水素を生成する改質部であり、１５は、都市ガスに連結した原料を供給する手段、１６は、水蒸気として水を供給する手段であり触媒容器１７に連結して設けてある。
【００３０】
１８は、例えば、鉄板やセラミックス等の支持体の担体にニッケルもしくはルテニウムを主成分とする触媒を表面に担持させた多数の触媒粒で充填した触媒層で、この触媒層１８で原料ガスを反応させることにより、水素と二酸化炭素および一酸化炭素からなる生成ガスを反応生成する。この生成反応は５００〜７００℃程度の高温で生じる吸熱反応である。このため、加熱手段として燃焼器１により高温の燃焼ガスを供給して水蒸気を含む原料ガスと触媒層１８を加熱している。燃焼器１は、都市ガス（天然ガス）や燃料電池から排出されるオフガス（未反応水素ガス）、または都市ガスとオフガスを混合して燃料として燃料管１９から供給してディストリビュータ２０から噴出し、燃焼用空気は空気管２１から供給して空気噴出部２２から噴出することにより燃焼を行っている。２３は、燃焼器１によって生じる火炎２４が触媒容器１７に直接触れることを避け、さらに燃焼ガス２５の流路を規定するための燃焼筒である。燃焼ガス２４は、触媒容器１７の周囲に沿って流れ、排気管２６より改質部１４の外部に排出される。
【００３１】
水蒸気改質部１４の中で、都市ガスに連結した原料を供給する手段１５と水蒸気として水を供給する手段１６により供給された原料ガスが触媒容器１７に流入し、触媒容器１７内の触媒層１８で原料ガスは水素と二酸化炭素および一酸化炭素に反応生成して、生成ガス出口２７からＣＯ変成部、ＣＯ除去部、燃料電池へと順次接続してある（図示せず）。
【００３２】
ＣＯ変成部は、生成する改質ガス中には未反応のメタン、未反応の水蒸気、生成炭酸ガスのほか、一酸化炭素（ＣＯ）が発生して８〜１５％程度含まれている。このため改質ガスは、この一酸化炭素を二酸化炭素と水素へ変えて除去するためにＣＯ変成部を設ける。ＣＯ変成部では例えばＦｅ−Ｃｒ系触媒、Ｃｕ−Ｚｎ系触媒、あるいはＰｔ触媒が用いられ、約３００℃程度で反応が行われる。
【００３３】
ＣＯ変成部中での反応は  ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２  で必要な水蒸気は改質部８の残留水蒸気を利用する。そして、ＣＯ変成部から出る改質ガスは、未反応のメタンと余剰水蒸気と、水素と、二酸化炭素とからなる。しかし、この改質ガスには、ＣＯは完全には除去されず、１％程度以下ではあるがＣＯが含まれている。燃料電池に供給する燃料水素中のＣＯの許容濃度は１０ｐｐｍ程度であり、これを越えると電池性能が著しく劣化するので、ＣＯ成分は燃料電池へ導入する前にできる限り除去する必要がある。このため、改質ガスはＣＯ変成部によりＣＯ濃度を１％前後まで低下させた後、ＣＯ除去部を設ける。ＣＯ除去部は、一酸化炭素を選択的に酸化する触媒が担持されており、空気などの酸化剤が添加され、２ＣＯ＋Ｏ２→２ＣＯ２  とＣＯ２に変えることでＣＯを除去し、改質ガスのＣＯ濃度を１０ｐｐｍ以下に低減させる。このような構成と動作で、定常時は原料ガスから水素に改質して燃料電池を運転し発電を継続する。
【００３４】
そして、生成ガス出口２７からＣＯ変成部、ＣＯ除去部、燃料電池２８のアノード入口へと順次接続し（図示せず）した後、燃料電池２８のアノード出口２９は、燃料管１９と接続管３０により接続してあり、接続管３０の途中には、通路に多数の開孔をもつ吸水手段を設けてある。給水手段の構成は、接続管３０と同程度の連通穴を持ち連続発泡の樹脂や金属とし、親水処理を行っても良い。また、接続管３０の吸水手段３１と燃料管１９の間は断熱材３２で覆って構成してある。３３は起動時やオフガスの熱量が不足する時、燃料を直接燃焼器１に供給するため燃料管１９と分枝して接続した補助燃料ガス管である。
【００３５】
以上のように構成された水素生成器について、以下その動作、作用を説明する。水蒸気改質式の水素生成器では、水分が不足すると改質器１４の触媒１８間に炭素が析出しガスが流れなくなるという重大な故障が生じる。そのため、原料ガスに合った比率の水分を常に供給する必要がある（この比率をＳ／Ｃと言い通常２〜４程度に設定している）。起動時は、燃料管１９と分枝して接続した補助燃料ガス管３３から燃料を直接燃焼器１に供給して改質器１４を加熱する。そして、改質器１８の温度が低い時から十分な水分を水を供給する手段から供給する。この様に、改質器１４や燃料電池２８の温度が十分加熱されない状態で水分を多く流すため一時的に、改質器１８や燃料電池３３の中に凝縮した水が溜まる場合が多い。次に改質器１８の温度が１００℃以上となるとこの凝縮していた水分が水蒸気となりオフガスと一緒に混合してバーナへ流れる。この時、また、接続管３０の放熱により水蒸気の一部が液化して水滴となりオフガスに混在する。しかし、オフガス中の水滴は、吸水手段３１に吸い込まれるため、オフガスは水滴で一杯となってガスの流通を妨げることはない。そのため、オフガスは燃焼器１に常に流量を安定して流すことができる。
【００３６】
また、本実施の形態では、オフガスに水分が過剰となるのは、改質器１４が低温である場合等一時的である。そのため、吸水手段３１により吸収した水分は、定常の状態になると、順次少しずつ蒸発して、オフガスに混ざって燃焼器１に供給されるため、良好な燃焼を維持できる。このため、外部に排出する構成が不要となり、システムとして簡略化でき、耐久信頼性の高くできる。
【００３７】
また、燃料電池２８から加熱手段である燃焼器１に接続する接続管３０を断熱して構成してある。そのために、接続管３０から外部への放熱が低減でき、接続管３０内でのオフガス中の水分の凝縮量が少なくなり、吸水手段３１の許容量が小さくでき、小型化としても性能を維持できる。このため、装置の小型化、低コストを可能にしながら信頼性の高くできる。
【００３８】
（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施形態における水素生成器における改質部の断面図を示すものである。実施の形態１と異なるところは、水素生成器を燃料電池２８から加熱手段である燃焼器１に接続する接続管３０の内面に吸水手段３１を構成としてある。そのために、接続管３０内を流れるオフガス中に水分が凝縮した時、凝縮水は接続管３０の全域で直ちに吸収してオフガスと分離できる。このため、オフガス流れの閉塞を防止するばかりでなく、液滴による燃料であるオフガスの流量変動を無くすことが可能となり常に一定量のオフガスを燃焼器１に供給でき、より安定した燃焼を維持でき信頼性の高くできる。
【００３９】
また、本実施の形態では、金属又は樹脂成型品を素材とした接続管３０は密閉性を有する管とし、この密閉性を有する管の内部に吸水手段３１として多孔性の管を構成してある。そのために、接続管３０内に筒状の吸水手段３１を挿入するだけで位置関係が固定され保持構成が不要となる。また、接続管３０内に筒状の吸水手段３１を挿入後、他の組み立てが可能であり、組み立てや交換が容易となり、加工経済性と信頼性が向上する。
【００４０】
（実施の形態３）
図３は、本発明の第３の実施形態における水素生成器における改質部の断面図を示すものである。
【００４１】
実施の形態１と異なるところは、吸水手段３１に加熱手段である電熱ヒータ３４を構成してある。このことにより、運転中、オフガスの水分を吸水手段３１にある程度以上吸い込んだ時、加熱手段である電熱ヒータ３４に通電して発熱させる。すると、吸水手段３１と吸水した水分を加熱して水蒸気として、オフガス中に順次放出できる。このため、吸水手段３１が水分で一杯となることが無く、ガス量の大幅な変化に対しても安定した燃焼を維持でき信頼性の高くでき、吸水手段３１の容量も小さくてすみ、コンパクト化が可能となる。
【００４２】
また、本実施の形態では、吸水手段３１に吸水率を検知する手段として湿度センサ３５を構成したことにより、運転中、オフガスの水分を吸水手段３１で吸水した量が判る。そのため、設定した一定量吸い込んだ時、加熱手段である電熱ヒータ３４により吸水手段３１と吸水した水分を加熱して水蒸気として、オフガス中に順次放出できる。このため、吸水手段３１に溜まる水分量を常に管理でき、オフガスの水分量が極端に増減した場合も、より安定した燃焼を維持でき信頼性の高くできる。
【００４３】
（実施の形態４）
図４は、本発明の第４の実施形態における水素生成器における改質部の断面図を示すものである。
【００４４】
実施の形態１と異なるところは、吸水手段３１を改質部１４に近接して構成してある。本実施例では、燃焼ガス２０の流れる通路の外側の断熱材３６中に接続管３０内に設けた給水手段３１を構成してあるが、燃焼ガス２５の流路内、触媒容器１２に接して設けても良い。起動時は、改質部１４の温度が低い。この時は、接続管３０からの放熱により水蒸気の一部が液化して水滴となりオフガスに混在する。この水滴は、吸水手段３１に吸い込まれるため、オフガスは水滴で一杯となってガスの流通を妨げることはない。そのため、オフガスは燃焼器１に常に流量を安定して流すことができる。次に、定常状態になると、改質部８の温度は触媒容器１７が５００〜７００℃と高温になり、改質部１４に近接した接続管３０は加熱され、この熱により、吸水手段３１に溜まった水分は順次蒸発して、オフガスに混ざって燃焼器１に供給されるため、良好な燃焼を維持できる。そして、運転条件により水分が飽和以上の時は吸水し、他の時は水分を蒸発する動作を繰り返す。このため、外部に排出する構成が不要となり、システムとして簡略化でき、耐久信頼性の高くできる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明にかかる水素生成器は、原料を供給する手段と、水を供給する手段と、加熱手段を有する改質部と、ＣＯ変成部と、ＣＯ除去部と、燃料電池とを順次接続し、前記燃料電池から出たオフガスを前記加熱手段の燃料とし、かつ前記オフガスは前記燃料電池から吸水手段を介して前記加熱手段に接続した構成としている。このことにより、オフガス中の水滴を吸水手段により吸い取り分離することができ、バーナでの安定した燃焼を可能として信頼性を高い水素生成器提供でき、燃料電池の水素源等の用途に適応できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態１における水素生成器の改質部の断面図
【図２】本発明の実施の形態２における水素生成器の改質部の断面図
【図３】本発明の実施の形態３における水素生成器の改質部の断面図
【図４】本発明の実施の形態４における水素生成器の改質部の断面図
【図５】水蒸気改質器を用いた燃料電池システムのブロック図
【図６】従来の水素生成器における改質部の断面図
【符号の説明】
【００４７】
１  燃焼器
１４  改質部
１５  原料を供給する手段
１６  水を供給する手段
２８  燃料電池
３０  接続管
３１  吸水手段
３２  断熱材
３４  電気ヒータ（加熱手段）
３５  湿度センサ（吸水率を検知する手段）
【図１】
2005216499.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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