(57)【要約】【課題】所定の組成になるように水素含有ガスの生成を適切に行い得る水素含有ガス生成装置を提供する。【解決手段】炭化水素系の原燃料と水蒸気とを改質反応させて水素ガスを主成分とする改質処理ガスを生成する改質部３と、改質バーナ１７にて燃焼用燃料を燃焼させて、改質部３を改質処理可能なように加熱する燃焼部６とが設けられ、燃焼部６から排出された改質バーナ１７の燃焼排ガスを、改質部３とは異なる他処理部２，４の温調用として通流させるように構成され、制御手段Ｃが、改質部３の温度が設定適正温度になるように改質バーナ１７への燃焼用燃料の供給量を調節するように構成され、制御手段Ｃが、改質バーナ１７の燃焼排ガス中の酸素濃度が４〜８％になるように、改質バーナ１７への燃焼用空気の供給量を調節し、且つ、他処理部２，４の温度が設定温度になるように、改質バーナ１７への燃焼用空気の供給量を補正するように構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される炭化水素系の原燃料と水蒸気とを改質反応させて水素ガスを主成分とする改質処理ガスを生成する改質部と、
改質バーナにて燃焼用燃料を燃焼させて、前記改質部を改質処理可能なように加熱する燃焼部とが設けられ、
前記燃焼部から排出された前記改質バーナの燃焼排ガスを、前記改質部とは異なる他処理部の温調用として通流させるように構成され、
運転を制御する制御手段が、前記改質部の温度が設定適正温度になるように前記改質バーナへの燃焼用燃料の供給量を調節するように構成された水素含有ガス生成装置であって、
前記制御手段が、前記改質バーナの燃焼排ガス中の酸素濃度が４〜８％になるように、前記改質バーナへの燃焼用空気の供給量を調節し、且つ、前記他処理部の温度が設定温度になるように、前記改質バーナへの燃焼用空気の供給量を補正するように構成されている水素含有ガス生成装置。
【請求項２】
前記他処理部として、供給される水を加熱して前記改質部に供給する水蒸気を生成する水蒸気生成部と、前記改質部にて生成された改質処理ガス中の一酸化炭素を二酸化炭素に変成処理する変成部とが設けられ、
前記燃焼部から排出された燃焼排ガスを、前記水蒸気生成部を水蒸気生成可能なように温調し、その水蒸気生成部の温調後に、前記変成部を変成処理可能なように温調するべく通流させるように構成され、
前記制御手段が、前記水蒸気生成部の温度が水蒸気生成用の設定温度になるように、又は、前記変成部の温度が変成用の設定温度になるように、前記改質バーナへの燃焼用空気の供給量を補正するように構成されている請求項１記載の水素含有ガス生成装置。
【請求項３】
前記改質部及び前記燃焼部の一方側に、前記水蒸気生成部が、前記改質部及び前記燃焼部から伝熱可能な状態で設けられ、
前記改質部及び前記燃焼部の他方側に、前記変成部が、前記改質部及び前記燃焼部から伝熱可能な状態で設けられている請求項２記載の水素含有ガス生成装置。
【請求項４】
前記改質部にて生成された改質処理ガスが発電用の燃料ガスとして燃料電池に供給され、且つ、その燃料電池から排出された排燃料ガスが前記改質バーナとは異なる他の燃焼機器にて燃焼されるように構成され、
前記改質バーナに燃焼用燃料として原燃料が供給されるように構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の水素含有ガス生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、供給される炭化水素系の原燃料と水蒸気とを改質反応させて水素ガスを主成分とする改質処理ガスを生成する改質部と、
改質バーナにて燃焼用燃料を燃焼させて、前記改質部を改質処理可能なように加熱する燃焼部とが設けられ、
前記燃焼部から排出された前記改質バーナの燃焼排ガスを、前記改質部とは異なる他処理部の温調用として通流させるように構成され、
運転を制御する制御手段が、前記改質部の温度が設定適正温度になるように前記改質バーナへの燃焼用燃料の供給量を調節するように構成された水素含有ガス生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる水素含有ガス生成装置は、改質バーナにて燃焼部内で燃焼用燃料を燃焼させて、改質部を改質処理可能なように加熱する状態で、その改質部にて、原燃料と水蒸気とを改質反応させて水素ガスを主成分とする改質処理ガスを生成し、並びに、燃焼部から排出された改質バーナの燃焼排ガスを改質部とは異なる他処理部の温調用として通流させて、その他処理部を水素含有ガス生成に係わる所定の処理が可能なように温調することにより、その他処理部にて水素含有ガス生成に係わる所定の処理を行わせて水素含有ガスを生成するものであり、生成した水素含有ガスは、例えば、燃料電池における発電反応用の燃料ガスとして用いる。
そして、制御手段により、改質部の温度が設定適正温度になるように改質バーナへの燃焼用燃料の供給量を調節するように構成してある。
【０００３】
このような水素含有ガス生成装置において、従来は、改質バーナの燃焼用燃料として燃料電池から排出された排燃料ガスを用いる場合に、空気比が１．２７〜１．４５（燃焼排ガス中の酸素濃度で略４．７〜７％に相当する）になるように、改質バーナへの燃焼用空気の供給量を調節していた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
つまり、空気比が１．２７〜１．４５になるように燃焼用空気を供給することにより、燃焼用空気の供給量を多くして、改質バーナの燃焼排ガスの量を多くしていた。
そして、改質バーナの燃焼排ガスの量を多くすることにより、燃焼排ガスの保有熱量に対するその燃焼排ガスから改質部や他処理部に伝熱される伝熱量の割合（以下、伝熱比率と記載する場合がある）を小さくして、燃焼排ガスの流動に伴う改質部への伝熱量の減少を抑制し、改質部を改質処理に適切な温度に加熱すると共に、他処理部をその処理に適切な温度に温調するようにしていた。
【０００５】
ちなみに、前記特許文献１では、他処理部として、供給される水を加熱して改質部に供給する水蒸気を生成する水蒸気生成部と、改質部にて生成された改質処理ガス中の一酸化炭素を二酸化炭素に変成処理する変成部とを設け、燃焼部から排出された燃焼排ガスを、水蒸気生成部を水蒸気生成可能なように温調し、その水蒸気生成部の温調後に、変成部を変成処理可能なように温調するべく通流させるように構成してある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２１９９９１号公報
【発明の開示】
【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、空気比１．２７〜１．４５になるように改質バーナへの燃焼用空気の供給量を調節して、そのように燃焼用空気の供給量が調節される状態で燃焼する改質バーナの燃焼排ガスを他処理部の温調用として通流させることにより、その他処理部を成り行きにて温調するものであるので、他処理部の温度が変動し易いという問題があった。
【０００８】
ちなみに、改質バーナの燃焼用燃料として、燃料電池からの排燃料ガスを用いずに、原燃料を用いる場合がある。そして、改質バーナにて排燃料ガスを燃焼させる場合と、原燃料を燃焼させる場合とで比較すると、排燃料ガスには二酸化炭素ガスや水蒸気等が含まれていることから、空気比が同一であれば、原燃料を燃焼させる場合の方が燃焼排ガス量が少なくなる。
従って、改質バーナの燃焼用燃料として原燃料を用いる場合、改質バーナの燃焼排ガスの量が少なくなる傾向となることから、改質部での燃焼排ガスからの伝熱比率が大きくなって、燃焼排ガスの流動に伴う伝熱量が大きくなる傾向となり、他処理部への伝熱量が少なくなるので、その他処理部の温度がより変動し易くなる。
【０００９】
そして、他処理部での温度が変動すると、その他処理部における水素含有ガス生成に係わる処理のバラツキが大きくなり、延いては、水素含有ガスを適切に生成することができなくなる。
例えば、他処理部として、上述のように水蒸気生成部及び変成部を設ける場合、水蒸気生成部の温度が変動すると、その水蒸気生成部での水蒸気生成量が変動して、改質部において原燃料の改質処理の処理状態のバラツキが大きくなり、又、変成部の温度が変動すると、変成部における変成処理の処理状態のバラツキが大きくなって、変成処理後の改質処理ガス中の一酸化炭素濃度が高くなる等、所定の組成になるように水素含有ガスを生成できなくなる。
【００１０】
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、所定の組成になるように水素含有ガスの生成を適切に行い得る水素含有ガス生成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の水素含有ガス生成装置は、供給される炭化水素系の原燃料と水蒸気とを改質反応させて水素ガスを主成分とする改質処理ガスを生成する改質部と、
改質バーナにて燃焼用燃料を燃焼させて、前記改質部を改質処理可能なように加熱する燃焼部とが設けられ、
前記燃焼部から排出された前記改質バーナの燃焼排ガスを、前記改質部とは異なる他処理部の温調用として通流させるように構成され、
運転を制御する制御手段が、前記改質部の温度が設定適正温度になるように前記改質バーナへの燃焼用燃料の供給量を調節するように構成されたものであって、
第１特徴構成は、前記制御手段が、前記改質バーナの燃焼排ガス中の酸素濃度が４〜８％になるように、前記改質バーナへの燃焼用空気の供給量を調節し、且つ、前記他処理部の温度が設定温度になるように、前記改質バーナへの燃焼用空気の供給量を補正するように構成されている点を特徴とする。
【００１２】
即ち、制御手段により、改質バーナの燃焼排ガス中の酸素濃度が４〜８％（空気比で略１．２〜１．６に相当する）になるように、改質バーナへの燃焼用空気の供給量が調節され、且つ、他処理部の温度が設定温度になるように、改質バーナへの燃焼用空気の供給量が補正される。
【００１３】
つまり、燃焼排ガス中の酸素濃度が４〜８％になるように燃焼用空気の供給量を多くして、改質バーナの燃焼排ガスの量を多くすることにより、改質部での燃焼排ガスからの伝熱比率が小さくなって、燃焼排ガスの流動に伴う伝熱量の減少が抑制されるので、改質部を改質処理に適切な温度に加熱すると共に、他処理部をその他処理部での処理に適切な温度に温調することができる。
【００１４】
そして、燃焼排ガスの量を多くして、他処理部をその他処理部での処理に適切な温度に温調することができるようにしながら、その他処理部の温度が設定温度になるように、改質バーナへの燃焼用空気の供給量が補正されることから、他処理部の温度の変動を抑制することができるので、その他処理部での処理のバラツキを抑制することができる。
例えば、他処理部の温度が設定温度よりも低いときは、改質バーナへの燃焼用空気の供給量を増大するように補正して、燃焼排ガスの量を増大させると、燃焼排ガスから他処理部夫々への伝熱量が多くなるので、他処理部の温度を上昇させることができる。
一方、他処理部の温度が設定温度よりも高いときは、改質バーナへの燃焼用空気の供給量を減少するように補正して、燃焼排ガスの量を減少させると、燃焼排ガスから他処理部夫々への伝熱量が少なくなるので、他処理部の温度を下降させることができる。
従って、所定の組成になるように水素含有ガスの生成を適切に行い得る水素含有ガス生成装置を提供することができるようになった。
【００１５】
第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記他処理部として、供給される水を加熱して前記改質部に供給する水蒸気を生成する水蒸気生成部と、前記改質部にて生成された改質処理ガス中の一酸化炭素を二酸化炭素に変成処理する変成部とが設けられ、
前記燃焼部から排出された燃焼排ガスを、前記水蒸気生成部を水蒸気生成可能なように温調し、その水蒸気生成部の温調後に、前記変成部を変成処理可能なように温調するべく通流させるように構成され、
前記制御手段が、前記水蒸気生成部の温度が水蒸気生成用の設定温度になるように、又は、前記変成部の温度が変成用の設定温度になるように、前記改質バーナへの燃焼用空気の供給量を補正するように構成されている点を特徴とする。
【００１６】
即ち、燃焼部から排出された燃焼排ガスが、水蒸気生成部を水蒸気生成可能なように温調し、その水蒸気生成部の温調後に、変成部を変成処理可能なように温調するべく通流して、水蒸気生成部においては、供給される水が加熱されて水蒸気が生成され、その生成水蒸気が改質処理用として改質部に供給され、変成処理部においては、改質部にて生成された改質処理ガス中の一酸化炭素が二酸化炭素に変成処理される。
そして、制御手段により、水蒸気生成部の温度が水蒸気生成用の設定温度になるように、改質バーナへの燃焼用空気の供給量が補正されると、水蒸気生成部の温度の変動が抑制されるようになって、その水蒸気生成部における水蒸気生成が安定して、水蒸気生成量が安定化するので、改質部において原燃料の改質処理をより一層安定に行わせて、改質処理ガスの組成をより一層安定化することができる。
又、制御手段により、変成部の温度が変成用の設定温度になるように、改質バーナへの燃焼用空気の供給量が補正されると、変成部の温度の変動が抑制されるので、変成部において、改質処理ガス中の一酸化炭素をより一層安定して二酸化炭素に変成処理させることができて、変成処理後の改質処理ガスの組成を安定化することができる。
従って、生成した水素含有ガスの組成をより一層安定化することができるようになった。
【００１７】
第３特徴構成は、上記第２特徴構成に加えて、
前記改質部及び前記燃焼部の一方側に、前記水蒸気生成部が、前記改質部及び前記燃焼部から伝熱可能な状態で設けられ、
前記改質部及び前記燃焼部の他方側に、前記変成部が、前記改質部及び前記燃焼部から伝熱可能な状態で設けられている点を特徴とする。
【００１８】
即ち、改質部及び燃焼部の一方側に設けられた水蒸気生成部に、改質部及び燃焼部から伝熱され、改質部及び燃焼部の他方側に設けられた変成部に、改質部及び燃焼部から伝熱される。
【００１９】
つまり、水蒸気生成部において水を加熱して水蒸気を生成する温度、及び、変成部において改質処理ガス中の一酸化炭素を二酸化炭素に変成処理する温度は、いずれも、改質部において原燃料を改質処理する温度に比べて低いので、水蒸気生成部と変成部とを改質部及び燃焼部の両側に伝熱可能な状態で振り分けて設けることにより、改質部及び燃焼部からの放熱損失を抑制して省エネルギ化を図りながら、水蒸気生成部及び変成部夫々の温度変動をより一層抑制することができる。
従って、省エネルギ化を図りながら、生成した水素含有ガスの組成を更に安定化することができるようになった。
【００２０】
第４特徴構成は、上記第１〜第３特徴構成のいずれかに加えて、
前記改質部にて生成された改質処理ガスが発電用の燃料ガスとして燃料電池に供給され、且つ、その燃料電池から排出された排燃料ガスが前記改質バーナとは異なる他の燃焼機器にて燃焼されるように構成され、
前記改質バーナに燃焼用燃料として原燃料が供給されるように構成されている点を特徴とする。
【００２１】
即ち、改質部にて生成された改質処理ガスが発電用の燃料ガスとして燃料電池に供給され、その燃料電池から排出された排燃料ガスが改質バーナとは異なる他の燃焼機器にて燃焼され、改質バーナには燃焼用燃料として原燃料が供給される。
【００２２】
つまり、燃料電池から排出された排燃料ガスは、改質バーナに燃焼用燃料として供給される場合もあるが、この第４特徴構成では、排燃料ガスをボイラ等、改質バーナとは異なる他の燃焼機器にて燃焼させて、改質バーナへは、燃焼用燃料として排燃料ガスに代えて原燃料を供給して燃焼させるようにしてある。
【００２３】
そして、改質バーナにて排燃料ガスを燃焼させる場合と、原燃料を燃焼させる場合とで比較すると、排燃料ガスには二酸化炭素ガスや水蒸気等が含まれていることから、空気比が同一であれば、原燃料を燃焼させる場合の方が燃焼排ガス量が少なくなる。
そこで、改質バーナにて原燃料を燃焼させる状態で、改質部にて生成される改質処理ガスを発電用の燃料ガスとして燃料電池に供給する場合に、改質バーナの燃焼排ガス中の酸素濃度が４〜８％になるように燃焼用空気の供給量を多くして、燃焼排ガス量を多くすることにより、燃焼排ガスからの伝熱比率が小さくなって、燃焼排ガスの流動に伴う伝熱量の減少が抑制されるので、改質部を改質処理に適切な温度に加熱することができると共に、他処理部をその他処理部での処理に適切な温度に温調することができる。
従って、生成した水素含有ガスを燃料電池の発電用の燃料ガスとして使用する場合において、排燃料ガスを改質バーナとは異なる他の燃焼機器にて燃焼させ、改質バーナでは原燃料を燃焼させる場合においても、所定の組成になるように水素含有ガスの生成を適切に行うことができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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及び図２は、本発明に係る水素含有ガス生成装置Ｐを備えた燃料電池発電装置を示し、この燃料電池発電装置は、炭化水素系の原燃料ガスを原料として水素ガスを主成分とする燃料ガスを生成する前記水素含有ガス生成装置Ｐと、その水素含有ガス生成装置Ｐにて生成された燃料ガスが供給されて発電する燃料電池Ｇと、運転を制御する制御手段としての制御部Ｃとを備えて構成してある。
【００２５】
前記燃料電池Ｇは、周知であるので詳細な説明及び図示は省略して簡単に説明すると、燃料電池Ｇは、例えば、固体高分子膜を電解質層とするセルの複数を積層状態に設けた固体高分子型に構成し、各セルの燃料極に前記水素含有ガス生成装置Ｐから燃料ガスを供給し、各セルの酸素極に反応用送風機３６から空気を供給して、水素と酸素との電気化学的な反応により発電を行うように構成してある。
【００２６】
水素含有ガス生成装置Ｐは、炭化水素系の原燃料ガスを脱硫処理する脱硫室１と、供給される水を加熱して蒸発させて水蒸気を生成する水蒸気生成室２と、脱硫室１で脱硫処理された原燃料ガスを水蒸気生成室２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処理ガスを生成する改質部としての改質室３と、改質バーナ１７にて燃焼用燃料を燃焼させて、改質室３を改質処理可能なように加熱する燃焼部としての燃焼室６と、改質室３から供給される改質処理ガス中の一酸化炭素ガスを水蒸気を用いて二酸化炭素ガスに変成処理する変成室４と、その変成室４から供給される改質処理ガス中に残っている一酸化炭素ガスを選択的に酸化処理する選択酸化室５等を備えて構成して、一酸化炭素ガス含有量の少ない水素含有ガスを生成するように構成してある。
【００２７】
更に、水素含有ガス生成装置Ｐには、前記改質室３から排出される改質処理ガスを通流させて改質室３を加熱する改質室加熱用通流室７、前記燃焼室６から排出される燃焼排ガスを通流させてその燃焼排ガスにより前記水蒸気生成室２を水蒸気生成可能なように加熱する加熱用排ガス通流室８、その加熱用排ガス通流室８から排出される燃焼排ガスを通流させてその燃焼排ガスにより前記変成室４を温調する温調用排ガス通流室９、前記改質室加熱用通流室７から排出される高温の改質処理ガスにより前記脱硫室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処理ガスにより脱硫室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、前記温調用排ガス通流室９から排出される燃焼排ガスの排熱を前記改質バーナ１７に供給される燃焼用空気に回収するエコノマイザＥｃを設けてある。
【００２８】
つまり、燃焼室６から排出された燃焼排ガスを、水蒸気生成室２を水蒸気生成可能なように温調し、その水蒸気生成室２の温調後に、変成室４を変成処理可能なように温調するべく通流させるように構成してあり、燃焼室６から排出された改質バーナ１７の燃焼排ガスを温調用として通流させる他処理部として、前記水蒸気生成室２及び前記変成室４を設けてある。
【００２９】
前記脱硫後原燃料用熱交換器Ｅａは、前記改質室加熱用通流室７から排出された改質処理ガスを通流させる上流側熱交換用通流室１０と、前記脱硫室１にて脱硫処理されて改質室３に供給する脱硫後の原燃料ガスを通流させる脱硫後原燃料通流室１１とを熱交換自在に設けて構成し、前記脱硫前原燃料用熱交換部Ｅｂは、前記上流側熱交換用通流室１０から排出された改質処理ガスを通流させる下流側熱交換用通流室１２と、前記脱硫室１にて脱硫処理する原燃料ガスを通流させる脱硫前原燃料通流室１３とを熱交換自在に設けて構成してある。
【００３０】
又、前記エコノマイザＥｃは、前記温調用排ガス通流室９から排出される燃焼排ガスを通流させる排熱源排ガス通流室１４と、前記改質バーナ１７に供給される燃焼用空気を通流させる燃焼用空気通流室１６とを熱交換自在に設けて構成してある。
【００３１】
そして、この実施形態では、図１２に示すように、前記燃料電池Ｇから排出された排燃料ガスを前記改質バーナ１７とは異なる他の燃焼機器としてのボイラ４４にて燃焼するように構成し、前記改質バーナ１７に燃焼用燃料として原燃料ガスを供給するように構成してある。
【００３２】
図２に示すように、水素含有ガス生成装置Ｐは、流体を処理する処理室Ｓを形成する複数の扁平状の容器Ｂを横方向に積層状に並べ、それら複数の容器Ｂを容器並び方向に直交する方向での相対移動を許容する状態で前記容器並び方向両側から押し付け手段（図示省略）にて押し付けて構成してある。
前記容器Ｂは、図３ないし図５にも示すように、前記容器並び方向に位置する一対の容器形成部材５１を、その周辺部を溶接接続して構成し、前記一対の容器形成部材５１の少なくとも一方を、周辺部を接続代として中央部が膨出する皿状に形成してある。
【００３３】
そして、前記複数の容器Ｂにて形成される複数の処理室Ｓにより、前記脱硫、水蒸気生成、改質、変成、選択酸化、燃焼の各室１，２，３，４，５，６、及び、前記改質室加熱用、加熱用排ガス、温調用排ガス、上流側熱交換用、脱硫後原燃料、下流側熱交換用、脱硫前原燃料用、排熱源排ガス、燃焼用燃料、燃焼用空気の各通流室７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６を構成してある。
【００３４】
この実施形態では、前記複数の容器Ｂを、前記一対の容器形成部材５１の夫々を前記皿状の容器形成部材５１とする状態に形成し、且つ、前記一対の容器形成部材５１の間に仕切り部材５２を位置させた状態で周辺部を溶接接続して、前記仕切り部材５２の両側に前記処理室Ｓを備えるように構成してある。
そして、前記複数の容器Ｂのうちの一部を、前記皿状の容器形成部材５１の背部に積層状態で位置させる一つの皿状の補助容器形成部材５３を、その周辺部を隣接するものの背部に溶接することにより、前記容器並び方向に複数の処理室Ｓを形成する多処理室型の容器Ｂｍに構成してある。この多処理室型の容器Ｂｍを、図４及び図５に示す
又、前記複数の容器Ｂのうちの残部を、前記補助容器形成部材５３を設けない基本型の容器Ｂｓとしてある。この基本型の容器Ｂｓを、図３に示す。
【００３５】
前記皿状の容器形成部材５１、仕切り部材５２及び皿状の補助容器形成部材５３は、夫々、ステンレス等の耐熱金属製であり、前記皿状の容器形成部材５１及び皿状の補助容器形成部材５３は、その耐熱金属からなる板材をプレス成形して皿状に形成する。
【００３６】
この実施形態では、７個の容器Ｂを並べて、水素含有ガス生成装置Ｐを構成してある。
尚、７個の容器Ｂの区別が明確になるように、便宜上、容器を示す符合Ｂの後に、図２において左からの並び順を示す符合１，２，３……………７を付す。
【００３７】
そして、この実施形態では、左から１個目の容器Ｂ１、２個目の容器Ｂ２、４個目の容器Ｂ４、右端の容器Ｂ７を基本型の容器Ｂｓとしてある。
【００３８】
又、左から３個目の容器Ｂ３は、図４にも示すように、一対の皿状の容器形成部材５１のうち、右側の皿状の容器形成部材５１の背部に前記補助容器形成部材５３を設けて、３個の処理室Ｓを容器並び方向に並ぶ状態で備えた多処理室型の容器Ｂｍとし、左から５個目の容器Ｂ５は、図５にも示すように、一対の皿状の容器形成部材５１の両方の背部夫々に前記補助容器形成部材５３を設けて、４個の処理室Ｓを容器並び方向に並ぶ状態で備えた多処理室型の容器Ｂｍとし、左から６個目の容器Ｂ６も、左から５個目の容器Ｂ５と同様に、４個の処理室Ｓを容器並び方向に並ぶ状態で備えた多処理室型の容器Ｂｍとしてある。
【００３９】
図２に示すように、左端の容器Ｂ１（基本型の容器Ｂｓ）において、左側の処理室Ｓにて前記排熱源排ガス通流室１４を構成し、右側の処理室Ｓにて前記燃焼用空気通流室１６を構成して、この左端の容器Ｂ１にて前記エコノマイザＥｃを構成してある。
【００４０】
左から２個目の容器Ｂ２（処理室Ｓを前記容器並び方向に２個備えた基本型の容器Ｂｓ）における左側の処理室Ｓにて前記加熱用排ガス通流室８を構成し、右側の処理室Ｓにて前記水蒸気生成室２を構成してある。
この水蒸気生成室２は、改質用水が下端部から供給されて、生成された水蒸気が上端部から排出されるように構成され、この水蒸気生成室２内における上端部の温度を検出するように、水蒸気生成温度センサＴｓを設けてある。
【００４１】
図４にも示すように、左から３個目の容器Ｂ３（処理室Ｓを前記容器並び方向に３個備えた多処理室型の容器Ｂｍ）において、左端の処理室Ｓにて前記燃焼室６を構成し、中央の処理室Ｓにて前記改質室３を構成し、右端の処理室Ｓにて前記改質室加熱用通流室７を構成してある。
【００４２】
そして、左から３個目の容器Ｂ３の中央の処理室Ｓ内に、炭化水素系の原燃料ガスを水蒸気を用いて水素ガスを主成分とするガスに改質処理するルテニウム、ニッケル、白金等の改質反応用触媒１９を充填して、その処理室Ｓを改質室３に構成してある。
【００４３】
前記改質室３は、原燃料ガスと水蒸気とが混合状態で上端部から供給されて、下方側に向けて流動するように構成され、その改質室３として構成する処理室Ｓと前記改質室加熱用通流室７として構成する処理室Ｓとを仕切る皿状の容器形成部材５１の下端部には、容器並び方向に隣接するそれら処理室Ｓを連通する流体通過部５４を設けて、その流体通過部５４を通して、前記改質室３にて改質処理された改質処理ガスを前記改質室加熱用通流室７に流入させるように構成してある。
そして、前記改質室３の下端部分における改質反応用触媒１９の温度を検出するように改質温度センサＴｒを設けてある。
【００４４】
ちなみに、前記改質室３では、原燃料ガスがメタンガスを主成分とする天然ガスベースの都市ガス（１３Ａ）である場合は、改質反応用触媒１９の触媒作用により、例えば６００〜７５０°Ｃの範囲の改質処理温度の下で、メタンガスと水蒸気とを下記の反応式（１）にて改質反応させて、水素ガスを主成分とする改質処理ガスを生成させる。
【００４５】
【化１】
2007261871.tif 000003
【００４６】
又、左から３個目の容器Ｂ３の左端の処理室Ｓにて構成する燃焼室６内における下端部に、その燃焼室６内にて燃焼用燃料を燃焼させるように、前記改質用バーナ１７を設けてある。
この改質用バーナ１７は、図４にも示すように、円筒状の噴出管に複数の噴出孔１７ａを長手方向並べて列状に形成して構成してある。
更に、燃焼室６内における改質バーナ１７よりも上方側に、白金、パラジウム等から成る燃焼触媒を保持させた燃焼触媒保持体１８を配設してある。
そして、燃焼室６内の温度を検出するように、燃焼温度センサＴｆを設けてある。
【００４７】
前記改質バーナ１７は、改質室３に供給するのと同様の原燃料ガスを燃焼用燃料として燃焼用空気と予混合状態で供給することにより、噴出孔１７ａから噴出させて燃焼させるように構成してある。
【００４８】
左から４個目の容器Ｂ４（基本型の容器Ｂｓ）における左側の処理室Ｓにて前記上流側熱交換用通流室１０を構成し、右側の処理室Ｓにて前記脱硫後原燃料通流室１１を構成して、この左から４個目の容器Ｂ４にて、前記脱硫後原燃料用熱交換器Ｅａを構成してある。
【００４９】
図５にも示すように、左から５個目の容器Ｂ５（処理室Ｓを前記容器並び方向に４個備えた多処理室型の容器Ｂｍ）において、左端及び左から２個目の処理室Ｓの夫々は、炭化水素系の原燃料ガスを脱硫処理する脱硫反応用触媒２０を充填して脱硫室１に構成し、左から３個目の処理室Ｓは、脱硫前原燃料通流室１３に構成し、右端の処理室Ｓは、一酸化炭素ガスを水蒸気を用いて二酸化炭素ガスに変成処理する酸化鉄系又は銅亜鉛系の変成反応用触媒２１を充填して変成室４に構成してある。
ちなみに、詳細は後述するが、この左から５個目の容器Ｂ５にて構成する変成室４を１段目として、変成室４を４段に設けるので、以下、この左から５個目の容器Ｂ５にて構成する変成室４を１段目の変成室４と記載する場合がある。
【００５０】
又、左端の処理室Ｓと左から２個目の処理室Ｓとを仕切る皿状の容器形成部材５１、左から２個目の処理室Ｓと左から３個目の処理室Ｓとを仕切る仕切り部材５２の夫々に、夫々の両側の処理室Ｓを連通する流体通過部５４を設けてある。そして、左から２個目の処理室Ｓにて構成する脱硫室１を１段目とし、左端の処理室Ｓにて構成する脱硫室１を２段目として、脱硫対象の原燃料ガスを、脱硫前原燃料通流室１３を通過させて予熱した後、１段目、２段目の順に各脱硫室１を通流させて、脱硫処理するように構成してある。
【００５１】
又、脱硫前原燃料通流室１３を構成する左から３個目の処理室Ｓと１段目の変成室４を構成する右端の処理室Ｓとを仕切る皿状の容器形成部材５１を、伝熱壁として、その伝熱壁を通して、脱硫前原燃料通流室１３を通流する脱硫対象の原燃料ガスと１段目の変成室４を通流する変成処理対象の改質処理ガスとを熱交換させるように構成してある。
つまり、１段目の変成室４を前記下流側熱交換用通流室１２として兼用するように構成して、前記脱硫前原燃料通流室１３と下流側熱交換用通流室１２とにより、前記脱硫前原燃料用熱交換器Ｅｂを構成してある。
【００５２】
左から６個目の容器Ｂ６（処理室Ｓを前記容器並び方向に４個備えた多処理室型の容器Ｂｍ）において、左端の処理室Ｓを前記温調用排ガス通流室９に構成し、左から２個目、左から３個目及び右端の処理室Ｓの夫々は、前記変成反応用触媒２１を充填して変成室４に構成してある。
【００５３】
又、左から２個目の処理室Ｓと左から３個目の処理室Ｓを仕切る仕切り部材５２、左から３個目の処理室Ｓと右端の処理室Ｓとを仕切る皿状の容器形成部材５１夫々に、夫々の両側の処理室Ｓを連通する流体通過部５４を設けてある。そして、左から２個目の処理室Ｓにて構成する変成室４を２段目とし、左から３個目の処理室Ｓにて構成する変成室４を３段目とし、右端の処理室Ｓにて構成する変成室４を４段目として、前記左から５個目の容器Ｂ５にて構成する１段目の変成室４からこの２段目の変成室４に外部のガス処理流路３２にて改質処理ガスを供給して、改質処理ガスを２段目、３段目、４段目の順に各変成室４を通流させて、変成処理するように構成してある。
【００５４】
前記温調用排ガス通流室９に隣接する２段目の変成室４は、１段目の変成処理室４から改質処理ガスが上端部から供給されて、下方側に向けて流動して下端部の流体通過部５４から３段目の変成室４に向けて排出されるように構成され、この２段目の変成室４における上端部の変成反応触媒２１の温度を検出するように、変成温度センサＴｔを設けてある。
【００５５】
ちなみに、前記変成室４では、変成反応用触媒２１の触媒作用により、改質室３から供給される改質処理ガス中の一酸化炭素と水蒸気とを、例えば、１５０〜４００°Ｃの範囲の変成処理温度の下で、下記の反応式（２）にて変成反応させる。
【００５６】
【化２】
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【００５７】
左から７個目、即ち右端の容器Ｂ７（基本型の容器Ｂｓ）において、左側の処理室Ｓは何にも用いずに伝熱調整用とし、右側の処理室Ｓは、一酸化炭素ガスを選択的に酸化処理する白金、ルテニウム、ロジウム等の貴金属系の選択酸化用触媒２２を充填して前記選択酸化室５に構成してある。
【００５８】
この選択酸化室５は、前記変成室４にて変成処理された改質処理ガスと選択酸化用空気が混合状態で下端部から供給されて、上方側に向けて流動して上端部から排出するように構成され、選択酸化室５における上下方向略中央部の選択酸化触媒２２の温度を検出するように、選択酸化温度センサＴｍを設けてある。
【００５９】
ちなみに、前記選択酸化室５では、選択酸化反応用触媒２２の触媒作用により、例えば８０〜１５０°Ｃの選択酸化処理温度の下で、変成処理後の改質処理ガス中に残存している一酸化炭素ガスが選択酸化される。
【００６０】
尚、容器Ｂの処理室Ｓに、前記改質反応用触媒１９等の触媒を充填する場合は、扁平状の容器Ｂを上下方向に沿わせた姿勢で、処理室Ｓにおける底部よりもやや上方部にて触媒を受けるべく、多孔状の触媒受け板５５を、その処理室Ｓを形成する皿状の容器形成部材５１、仕切り部材５２又は皿状の補助容器形成部材５３に溶接にて取り付けてある。
【００６１】
そして、上述の７個の扁平状の容器Ｂを、夫々を上下方向に沿わせた姿勢で、左端の容器Ｂ１の外側、左端の容器Ｂ１と左から２個目の容器Ｂ２との間、左から２個目の容器Ｂ２と左から３個目の容器Ｂ３との間、左から３個目の容器Ｂ３と左から４個目の容器Ｂ４との間、左から４個目の容器Ｂ４と左から５個目の容器Ｂ５との間、及び、左から５個目の容器Ｂ５と左から６個目の容器Ｂ６との間の夫々に伝熱量調節用の断熱材２３を配置した状態で密接状態に並べて設けて、前記押し付け手段により、それら密接状態の７個の容器Ｂを容器並び方向に直交する方向での相対移動を許容する状態で容器並び方向両側から押し付けるように構成し、更に、前記選択酸化室５を構成する右端の容器Ｂ７の側方に、その容器Ｂ７に向けて通風するように冷却用送風機２６を設けて、その冷却用送風機２６により、前記選択酸化室５を冷却するように構成してある。
【００６２】
つまり、脱硫室１、改質室３、変成室４及び選択酸化室５のうち、改質室３が最も高温に維持する必要があり、選択酸化室５が最も低温に維持する必要がある。
そこで、改質室３とそれを加熱する燃焼室６とを伝熱可能に密接させて設け、その密接状態の改質室３及び燃焼室６における改質室３側に、脱硫室１、変成室４、選択酸化室５を記載順に改質室３の側から並んで位置し且つ改質室３及び燃焼室６から伝熱可能な状態で設け、密接状態の改質室３及び燃焼室６における燃焼室６側に、水蒸気生成室２を改質室３及び燃焼室６から伝熱可能な状態で設けてある。
【００６３】
そして、隣接するもの同士の間、即ち、改質室３と脱硫室１との間、脱硫室１と変成室４との間、変成室４と選択酸化室５との間、及び、燃焼室６と水蒸気生成室２との間のそれぞれの伝熱状態（伝熱量）を所定に設定して、改質室３を改質処理温度に維持するように改質バーナ１７の燃焼量を調節し、且つ、選択酸化室５を選択酸化処理温度に維持するように冷却用送風機２６の通風量を調節することにより、改質室３と選択酸化室５との間に位置する脱硫室１及び変成室４を、それぞれ脱硫処理温度、変成処理温度に維持することができ、並びに、水蒸気生成室２を水蒸気生成に適正な温度に維持することができるように構成してある。
【００６４】
以下、各容器Ｂにて形成される各処理室Ｓに流体を供給したり、各処理室Ｓから流体を排出するための、各処理室Ｓに対する流路の接続形態について説明する。尚、各処理室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ように構成するので、各流路は、各処理室Ｓの上端部又は下端部に接続する。
【００６５】
発電用原燃料供給路３１を前記脱硫前原燃料通流室１３に接続し、前記２段目の脱硫室１と前記脱硫後原燃料通流室１１とを、その脱硫後原燃料通流室１１と前記改質室３とを、前記改質室加熱用通流室７と前記上流側熱交換用通流室１０とを、その上流側熱交換用通流室１０と前記下流側熱交換用通流室１２を兼用する前記１段目の変成室４とを、その１段目の変成室４と前記２段目の変成室４とを、前記４段目の変成室４と前記選択酸化室５とを、夫々ガス処理流路３２にて接続し、更に、その選択酸化室５と燃料電池Ｇの燃料ガス供給部とを燃料ガス流路３３にて接続して、脱硫前原燃料通流室１３、１段目、２段目の脱硫室１、脱硫後原燃料通流室１１、改質室３、改質室加熱用通流室７、上流側熱交換用通流室１０、１段目、２段目、３段目、４段目の変成室４、選択酸化室５を順に流れて、燃料電池Ｇに至るガス処理経路を形成してある。
【００６６】
前記発電用原燃料供給路３１には、この発電用原燃料供給路３１を通して供給する改質処理用の原燃料ガスの供給量を調節する発電用原燃料調節弁Ｖ１、及び、この発電用原燃料調節弁Ｖ１にて供給量が調節されて発電用原燃料供給路３１を通流する原燃料ガスの流量を検出する発電用原燃料流量センサＱを設けてある。
【００６７】
２段目の脱硫室１と前記脱硫後原燃料通流室１１とを接続するガス処理流路３２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３５を設けてある。
【００６８】
又、前記４段目の変成室４と前記選択酸化室５とを接続するガス処理流路３２には、選択酸化用送風手段としての選択酸化用送風機２４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２５を接続して、変成室４にて変成処理された改質処理ガスに選択酸化用空気を混合させて前記選択酸化室５に供給するように構成してある。
【００６９】
つまり、原燃料ガスを１段目、２段目の脱硫室１にて脱硫処理し、その脱硫処理した原燃料ガスに、後述する水蒸気生成室２から水蒸気流路３４にて供給される水蒸気をエジェクタ３５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室３にて改質処理し、その改質処理ガスを１段目、２段目、３段目、４段目の変成室４にて変成処理し、その変成処理した改質処理ガスを選択酸化室５にて選択酸化処理して、一酸化炭素含有率の小さ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流路３３を通じて燃料電池Ｇに供給するように構成してある。
この実施形態では、図１２に示すように、この水素含有ガス生成装置Ｐにて生成した水素含有ガスを、複数（この実施形態では３台）の燃料電池Ｇに燃料ガスとして供給するように構成してある。
【００７０】
図２に示すように、前記燃焼室６と前記加熱用排ガス通流室８とを、その加熱用排ガス通流室８と前記温調用排ガス通流室９とを、その温調用排ガス通流室９と前記エコノマイザＥｃの前記排熱源排ガス通流室１４とを、夫々燃焼排ガス流路３７にて接続して、燃焼室６から排出される燃焼排ガスを、加熱用排ガス通流室８、温調用排ガス通流室９、エコノマイザＥｃの排熱源排ガス通流室１４の順に通流させるように構成してある。
【００７１】
又、前記改質バーナ１７に燃焼用空気を供給する燃焼用送風手段としての燃焼用送風機３９と前記エコノマイザＥｃの前記燃焼用空気通流室１６とを、その燃焼用空気通流室１６と前記改質バーナ１７とを、夫々燃焼用空気流路４０にて接続してある。
そして、前記エコノマイザＥｃにて、燃焼排ガスの排熱を燃焼用空気に回収して、その燃焼用空気を予熱し、そのように予熱した燃焼用空気を前記改質バーナ１７に供給して燃焼させるように構成してある。
【００７２】
更に、前記改質バーナ１７には、改質用の原燃料ガスと同じ原燃料ガスを燃焼用燃料として供給するバーナ用原燃料供給路４１を接続してある。
このバーナ用原燃料供給路４１には、このバーナ用原燃料供給路４１を通して供給するバーナ用の原燃料ガスの供給量を調節するバーナ用原燃料調節弁Ｖ２を設けてある。
【００７３】
尚、前記バーナ用原燃料供給路４１と前記燃焼用空気流路４０とは、前記改質バーナ１７の手前で合流させた状態でその前記改質バーナ１７に接続してあり、原燃料ガスを燃焼用空気と予混合した状態で改質バーナ１７に供給するように構成してある。
【００７４】
改質処理用の水蒸気を生成するための改質用水を改質用水ポンプ４２にて供給する改質用水供給流路４３を前記水蒸気生成室２に接続し、前記加熱用排ガス通流室８による加熱により前記水蒸気生成室２にて生成された水蒸気を導く前記水蒸気流路３４を前記エジェクタ３５に接続してある。
【００７５】
つまり、改質室３に隣接する処理室Ｓを、その改質室３を加熱するために燃焼用燃料を燃焼させる燃焼室６に構成し、互いに隣接する二つの処理室Ｓのうちの一方を、供給される水を加熱により蒸発させる水蒸気生成室２に構成し、他方を前記燃焼室６から排出される燃焼排ガスを前記水蒸気生成室２を加熱するために通流させる加熱用排ガス通流室８に構成し、前記水蒸気生成室２で生成された水蒸気が改質反応用として前記改質室３に供給されるように構成してある。
【００７６】
上述のように構成することにより、炭化水素系の原燃料と水蒸気を用いて一酸化炭素ガス含有量の少ない水素含有ガスを生成する水素含有ガス生成装置Ｐを、原燃料の改質処理用の水蒸気を生成する水蒸気生成部をも備えた状態で一体的に構成してある。
又、改質室３及び水蒸気生成室２夫々を加熱する必要があるものの、水は原燃料と水蒸気とが改質反応する温度よりも低い温度で蒸発することを利用して、燃焼室６を改質室３に隣接して設けて、その燃焼室６にて改質室３を高温に加熱し、その燃焼室６から排出される燃焼排ガスを水蒸気生成室２に隣接する加熱用排ガス通流室８に通流させて水蒸気生成室２を加熱するようにしてある。
つまり、一つの燃焼室６により、改質室３と水蒸気生成室２の両方を夫々に適した温度に加熱するので、装置の低廉化並びに消費エネルギの低減化を図ることができる。
【００７７】
図１２に示すように、各燃料電池Ｇの前記燃料極から排出されるオフガスを導くオフガス路３８を、ボイラ４４に接続して、複数の燃料電池Ｇから排出されるオフガスをボイラ４４にて燃焼させるように構成してある。
【００７８】
次に、前記制御部Ｃの制御動作について、説明する。
この制御部Ｃは、前記改質室３の温度が設定適正温度になるように前記改質バーナ１７への燃焼用燃料の供給量を調節するように構成してある。
そして、本発明では、制御部Ｃを、前記改質バーナ１７の燃焼排ガス中の酸素濃度が４〜８％になるように、前記改質バーナ１７への燃焼用空気の供給量を調節し、且つ、水蒸気生成室２の温度が水蒸気生成用の設定温度になるように、又は、前記変成室４の温度が変成用の設定温度になるように、前記改質バーナ１７への燃焼用空気の供給量を補正するように構成してある。
燃焼排ガス中の残存酸素濃度が４〜８％となる燃焼用空気供給量は、空気比が略１．２〜１．６の範囲となる燃焼用空気供給量に相当するので、具体的には、空気比が１．２〜１．６になるように、改質バーナ１７への燃焼用空気の供給量を調節するように構成してある。
【００７９】
ちなみに、この実施形態では、燃焼排ガス中の酸素濃度が６％になるように、即ち、空気比が１．４になるように、前記改質バーナ１７への燃焼用空気の供給量を調節するように構成してある。
【００８０】
以下、前記制御部Ｃの制御動作について、具体的に説明する。
図６のフローチャートに示すように、前記制御部Ｃは、起動タイミングになると、改質バーナ１７に着火して改質室３を改質用設定温度に加熱する起動運転処理を実行し、その起動運転処理が終了すると、水素含有ガス生成部Ｐに改質用の原燃料ガスを供給して燃料ガスを生成すると共にその生成燃料ガスを燃料電池Ｇに供給して発電させる通常運転処理を実行し、停止タイミングになると、所定の停止処理を実行して、水素含有ガス生成部Ｐ及び燃料電池Ｇの運転を停止する。
例えば、この燃料電池発電装置を１日のうちの所定の運転時間帯に運転する場合は、その運転時間帯の開始時刻になると起動タイミングとなり、その運転時間帯の終了時刻になると停止タイミングになる。
ちなみに、前記改質用設定温度は、６００〜７５０°Ｃの範囲内の所定の改質処理温度に設定する。
【００８１】
次に、前記起動運転処理について説明を加える。
尚、起動運転処理における改質バーナ１７への燃焼用燃料の供給量として起動用設定燃料供給量を設定すると共に、その起動用設定燃料供給量に対して、燃焼排ガス中の残存酸素濃度が４％〜８％の範囲内で、起動用設定空気供給量を設定してある。
燃焼排ガス中の残存酸素濃度が４〜８％となる燃焼用空気供給量は、空気比が略１．２〜１．６の範囲となる燃焼用空気供給量に相当するので、具体的には、起動用設定燃料供給量に対して、空気比が１．２〜１．６の範囲内で前記起動用設定空気供給量を設定してある。
ちなみに、この実施形態では、燃焼排ガス中の残存酸素濃度が６％、即ち、空気比１．４となるように前記起動用設定空気供給量を設定してある。
【００８２】
例えば、起動用設定燃料供給量を１リットル／ｍｉｎ（標準状態）に設定し、起動用設定空気供給量を、空気比を１．４（燃焼排ガス中の残存酸素濃度は６％）として、１３リットル／ｍｉｎ（標準状態）に設定してある。
【００８３】
図７のフローチャートにて示すように、起動タイミングになると、燃焼用空気の供給量が起動用設定空気供給量となるように、燃焼用送風機３９の回転速度を調節し、イグナイタ（図示省略）を作動させ、バーナ用の原燃料ガスの供給量が起動用設定燃料供給量になるように、バーナ用原燃料調節弁Ｖ２の開度を調節し、フレームロッド（図示省略）により改質バーナ１７の着火を検出すると、イグナイタをオフし、その後、改質温度センサＴｒの検出情報に基づいて、改質反応用触媒１９の温度が改質用設定温度（例えば、７００°Ｃ）になると、起動運転処理を終了してリターンする（ステップ＃１〜＃６）。
【００８４】
前記通常運転処理について、説明を加える。
この通常運転処理では、現在要求されている電力負荷に対して追従する目標出力を設定して、燃料電池Ｇの出力を目標出力（出力電流値）に調節する電主運転を実行する。
そして、図９に示すように、目標出力に応じて、その目標出力を燃料電池Ｇにて出力するのに必要とする改質用の原燃料ガスの流量を設定してある。
又、図１０に示すように、改質反応用触媒１９を改質処理に適切な温度（例えば、前記改質用設定温度）に維持するために必要となる燃焼室６内の温度を、目標出力に応じて設定してある。
又、図１１に示すように、改質用の原燃料ガス流量に対して所定のＳ／Ｃ（改質室３への原燃料ガス供給量に対する水蒸気供給量の比）となるように改質用水を供給するための改質用水ポンプ４２の回転速度を、目標出力に応じて設定してある。
【００８５】
図８のフローチャートに示すように、制御部Ｃは、電力負荷に対して追従する目標出力を設定し、発電用原燃料流量センサＱの検出情報に基づいて、改質室３への改質用の原燃料ガスの供給流量が目標出力に応じた流量になるように、発電用原燃料調節弁Ｖ１を調節し、並びに、改質室３への改質用水の供給流量が目標出力に応じた流量になるように、改質用水ポンプ４２の回転速度を調節し、更に、燃焼温度検出手段Ｔｆの検出情報に基づいて、燃焼室６内の温度が目標出力に応じた温度になるように、改質バーナ１７へのバーナ用の原燃料ガスの供給量を調節すべく、バーナ用原燃料調節弁Ｖ２を調節し、並びに、そのようにバーナ用原燃料調節弁Ｖ２にて調節される原燃料ガスの供給量に対して、空気比１．４になるように、改質バーナ１７への燃焼用空気の供給量を調節すべく、燃焼用送風機３９の回転速度を調節する（ステップ＃１１〜＃１３）。
【００８６】
具体的には、前記燃焼用送風機３９の回転速度と送風量との関係を予め設定して制御部Ｃに記憶させてあり、制御部Ｃは、その回転速度と送風量との関係に基づいて、空気比が１．４となる燃焼用空気の供給量に対応する回転速度を求めて、その回転速度になるように燃焼用送風機３９を制御する。
【００８７】
続いて、ステップ＃１４にて、変成温度センサＴｔの検出情報に基づいて、変成反応触媒２１の温度ｔｔが変成用設定温度ｔｔｓから変成用設定温度幅Δｔ１を減じた下限温度以下か否かを判断して、下限温度以下のときは、変成反応触媒２１の温度ｔｔが下限温度よりも高くなるまで、設定時間（例えば５分間）毎に、燃焼用空気の供給量を設定量ずつ増大補正する処理を実行する（ステップ＃１４〜＃１６）。
但し、上述の燃焼用空気供給量の増大補正は、空気比が１．６以下の範囲で行うように構成してある。
【００８８】
ステップ＃１４にて、変成反応触媒２１の温度ｔｔが前記下限温度よりも高いと判断したときは、ステップ＃１７にて、変成温度センサＴｔの検出情報及び水蒸気生成温度センサＴｓの検出情報に基づいて、変成反応触媒２１の温度ｔｔが変成用設定温度ｔｔｓに変成用設定温度幅Δｔ１を加えた変成用の上限温度以上で、且つ、水蒸気生成室２内の温度ｔｓが水蒸気生成用設定温度ｔｓｓに水蒸気生成用設定温度幅Δｔ２を加えた水蒸気生成用の上限温度以上か否かを判断して、変成反応触媒２１の温度ｔｔが変成用の上限温度以上で、且つ、水蒸気生成室２内の温度ｔｓが水蒸気生成用の上限温度以上であるときは、変成反応触媒２１の温度ｔｔが変成用の上限温度よりも低くなる、又は、水蒸気生成室２内の温度ｔｓが水蒸気生成用の上限温度よりも低くなるまで、前記設定時間毎に、燃焼用空気の供給量を設定量ずつ減少補正する処理を実行する（ステップ＃１７〜＃１９）。
但し、上述の燃焼用空気供給量の減少補正は、空気比が１．２以上の範囲で行うように構成してある。
【００８９】
又、ステップ＃１４にて、変成反応触媒２１の温度ｔｔが前記下限温度よりも高いと判断し、ステップ＃１７にて、変成反応触媒２１の温度ｔｔが変成用の上限温度よりも低い、又は、水蒸気生成室２内の温度ｔｓが水蒸気生成用の上限温度よりも低いと判断したときは、リターンする。
【００９０】
ちなみに、前記変成用設定温度ｔｔｓは、１５０〜４００°Ｃの範囲内で、変成処理に適切な温度に設定し、前記水蒸気生成用設定温度ｔｓｓは、前記水蒸気生成室２内での水蒸気生成に適した温度に設定し、前記変成用設定温度幅Δｔ１及び前記水蒸気生成用設定温度幅Δｔ２は、頻繁に燃焼用空気の増大補正や減少補正が行われるのを抑制することができる温度、例えば、変成用設定温度幅Δｔ１は５〜１０°Ｃに、水蒸気生成用設定温度幅Δｔ２は１０〜１５°Ｃに設定する。
【００９１】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ）  燃焼用空気供給量を増大補正する条件は、上記の実施形態において例示した条件、即ち、変成反応触媒２１の温度ｔｔが下限温度以下の条件に限定されるものではなく、変成反応触媒２１の温度ｔｔが下限温度以下であること、及び、水蒸気生成室２内の温度ｔｓが水蒸気生成用設定温度ｔｓｓから水蒸気生成用設定温度幅Δｔ２を減じた水蒸気生成用の下限温度以下であることの両方を満足する条件、又は、水蒸気生成室２内の温度ｔｓが水蒸気生成用の下限温度以下であることを満足する条件でも良い。
【００９２】
（ロ）  燃焼用空気供給量を減少補正する条件は、上記の実施形態において例示した条件、即ち、変成反応触媒２１の温度ｔｔが変成用の上限温度以上であること、及び、水蒸気生成室２内の温度ｔｓが水蒸気生成用の上限温度以上であることの両方を満足する条件に限定されるものではなく、いずれか一方を満足する条件でも良い。
【００９３】
（ハ）  水素含有ガス生成部Ｐに改質用の原燃料ガスを供給して燃料ガスを生成すると共にその生成燃料ガスを燃料電池Ｇに供給して発電させる通常運転において、改質バーナ１７に供給する燃焼用燃料は、上記の実施形態において例示した如き、改質用の原燃料ガスと同じ原燃料ガスに限定されるものではなく。
例えば、燃料電池Ｇのオフガスと、改質室３を改質処理可能なように加熱するのにオフガスだけでは不足する分の原燃料ガスとからなるガスでも良い。
但し、燃焼用燃料の種類に拘らず、改質バーナ１７の燃焼排ガス中の酸素濃度が４〜８％になるように、改質バーナ１７への燃焼用空気の供給量を調節する。
【００９４】
（ニ）  燃焼排ガス中の残存酸素濃度が４〜８％となるように改質バーナ１７への燃焼用空気の供給量を調節するに当たっては、上記の実施形態のように、空気比が１．２〜１．６になるように改質バーナ１７への燃焼用空気の供給量を調節する構成に代えて、改質バーナ１７の燃焼排ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサを設けて、その酸素濃度センサの検出情報に基づいて改質バーナ１７への燃焼用空気の供給量を調節する構成でも良い。
【００９５】
（ホ）  改質部３とは異なる他処理部としては、上記の実施形態において例示した水蒸気生成室２や変成室４に限定されるものではなく、例えば、脱硫室１や、選択酸化室５でも良い。
【００９６】
（ヘ）  燃料電池Ｇからのオフガスを燃焼させる燃焼機器としては、上記の実施形態において例示したボイラに限定されるものではなく、例えば、各種の炉を加熱するバーナでも良い。
【００９７】
（ト）  炭化水素系の原燃料としては、上記の実施形態において例示した天然ガスベースの都市ガス（１３Ａ）に限定されるものではなく、プロパンガス、メタノール等のアルコール類等、種々のものを用いることができる。
【００９８】
（チ）  本発明による水素含有ガス生成装置は、上記の実施形態において例示した如き燃料電池に供給する燃料ガスの生成用以外に、種々の用途で用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】水素含有ガス生成装置を備えた燃料電池発電装置のブロック図
【図２】水素含有ガス生成装置の縦断面図
【図３】容器の斜視図
【図４】容器の斜視図
【図５】容器の斜視図
【図６】制御動作のフローチャートを示す図
【図７】制御動作のフローチャートを示す図
【図８】制御動作のフローチャートを示す図
【図９】目標出力と原燃料ガス流量との関係を示す図
【図１０】目標出力と燃焼室温度との関係を示す図
【図１１】目標出力と改質用水ポンプの回転速度との関係を示す図
【図１２】燃料電池発電装置の全体概略構成を示す図
【符号の説明】
【０１００】
２    水蒸気生成部、他処理部
３    改質部
４    変成部、他処理部
６    燃焼部
１７  改質バーナ
４４  他の燃焼機器
Ｃ    制御手段
Ｇ    燃料電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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