CN102015526A - 氢生成装置、具备其的燃料电池系统以及氢生成装置的运转方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的氢生成装置具备：提供原料的原料供给器(4)；提供水的水供给器(3)；使由水供给器(3)所提供的水进行蒸发并生成水蒸气的蒸发器(23)；由使用原料和水蒸气的重整反应生成含氢气体的具有重整催化剂的重整器(20)；在重整器(20)的下游侧的气体路径上对该重整器(20)和大气进行连通/切断的阀(12)；以及控制器(11)，被构成为：在停止提供来自于水供给器(3)的水之后，在打开阀(12)的状态下继续提供来自于原料供给器(4)的原料，并在由原料清扫重整器(20)内部之前，停止提供来自于原料供给器(4)的原料，并且关闭阀(12)。

Description

氢生成装置、具备其的燃料电池系统以及氢生成装置的运转方法
技术领域
本发明涉及使用原料来生成含氢气体的氢生成装置、具备该装置的燃料电池系统以及氢生成装置的运转方法。
背景技术
一直以来，小型而且可进行高效率的发电的燃料电池系统作为分散型能量供给源的发电系统，正在不断被悉心开发。
作为在该燃料电池系统发电运转时所必要的燃料的氢气，并没有作为已有的基础设施(Infrastructure)而被配备。因此，通常是将氢生成装置并设于该燃料电池系统中，该氢生成装置利用城市燃气、丙烷气体等由已有基础设施所提供的原料来生成含氢气体。
该氢生成装置具备使用Ru催化剂或者Ni催化剂并在600℃～700℃的温度条件下使原料与水蒸气发生重整反应的重整器。通过该重整器中的重整反应从而生成含氢气体。另外，该氢生成装置具备使用Cu-Zn类催化剂或者贵金属类催化剂并在200℃～350℃的温度条件下使含氢气体中的一氧化碳与水蒸气发生转化反应从而使一氧化碳减少的转化部。再有，在该氢生成装置中设置有使用Ru催化剂或者Pt催化剂并在100℃～200℃的温度条件下使一氧化碳选择性地发生氧化反应从而进一步使含氢气体中的一氧化碳减少的选择氧化器等的反应部。
然而，已知在如此的燃料电池系统停止的时候，即使是在停止向重整器提供原料以及水之后，蒸发器内的水仍然会由于氢生成装置的余热而发生体积膨胀，并且清扫重整器内的残留气体(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2007-254251号公报
发明内容
然而，上述专利文献1中所述的氢生成装置，其重整器内部在刚停止后的高温状态下成为了水蒸气气氛，但是如此的状态会有重整催化剂由于水蒸气氧化而发生劣化的可能性，所以不能令人满意。
本发明就是鉴于上述情况而作出的，目的在于提供在停止运转时较现有技术更加能够抑制由于水蒸气氧化而引起的重整催化剂的劣化的氢生成装置、燃料电池系统以及氢生成装置的运转方法。
为了解决上述现有技术中的问题，本发明所涉及的氢生成装置具备：供给原料的原料供给器；提供水的水供给器；蒸发器，使由所述水供给器所提供的水进行蒸发并生成水蒸气；重整器，具有重整催化剂，通过使用所述原料和所述水蒸气进行的重整反应而生成含氢气体；阀，在所述重整器的下游侧的气体路径上，对该重整器和大气进行连通/切断；以及控制器，被构成为：在停止从所述水供给器提供水之后，在打开所述阀的状态下继续从所述原料供给器提供所述原料，在由该被提供的原料清扫所述重整器内部之前，停止从所述原料供给器提供所述原料，并且关闭所述阀。
另外，本发明所涉及的氢生成装置也可以具备：加热所述重整器的燃烧器；排出路径，其中流通从所述重整器排出的气体，并且所述排出路径与所述燃烧器相连通；以及用离子电流来检测所述燃烧器内的燃烧状态的燃烧检测器；如果由所述燃烧检测器检测到规定阈值以上的离子电流，则所述控制器停止从所述原料供给器提供所述原料，并且关闭所述阀。
另外，本发明所涉及的氢生成装置也可以是：所述控制器根据在停止所述水供给器的水供给之前的所述氢生成装置的运转条件，来控制继续从所述原料供给器提供所述原料的时间。
另外，本发明所涉及的氢生成装置也可以是：所谓所述氢生成装置的运转条件，是指原料供给量、水供给量以及所述氢生成装置的运转时间中的任意条件。
另外，本发明所涉及的氢生成装置也可以是：所述控制器被构成为：在关闭所述阀之后，如果所述重整器内的温度变成从所述原料中不会析出碳的规定温度以下，那么控制所述原料供给器，从而用所述原料清扫所述重整器内部。
另外，本发明所涉及的氢生成装置也可以是：所述控制器在所述蒸发器内的水蒸气生成停止之前，停止从所述原料供给器供给所述原料，并且关闭所述阀。
另外，本发明所涉及的氢生成装置也可以是：所述控制器继续从所述原料供给器提供所述原料，直至在所述蒸发器内的水蒸气生成停止为止。
再有，本发明所涉及的氢生成装置也可以是：所述控制器继续从所述原料供给器提供所述原料，至少直至在所述蒸发器内的水蒸气生成停止为止。
另外，本发明所涉及的燃料电池系统具备所述氢生成装置、以及使用由所述氢生成装置提供的含氢气体来进行发电的燃料电池。
再有，本发明所涉及的氢生成装置的运转方法其特征在于：该氢生成装置具备：提供原料的原料供给器；提供水的水供给器；蒸发器，使由所述水供给器所提供的水进行蒸发并生成水蒸气；重整器，具有重整催化剂，通过使用所述原料和所述水蒸气进行的重整反应而生成含氢气体；以及阀，在所述重整器的下游侧的气体路径上，对该重整器和大气进行连通/切断；所述氢生成装置的运转方法包括：停止从所述水供给器提供所述水的工序(a)；在所述工序(a)之后，在打开所述阀的状态下继续从所述原料供给器提供所述原料的工序(b)；以及在用所述原料清扫所述重整器内部之前停止从所述原料供给器提供所述原料并且关闭所述阀的工序(c)。
本发明的上述目的、其它目的、特征以及优点可以在参照附图的情况下通过以下的优选实施方式的详细说明来加以明确。
根据本发明，能够提供在停止运转时较现有技术更加能够抑制由于水蒸气氧化而引起的重整催化剂的劣化的氢生成装置、具备该装置的燃料电池发电系统以及氢生成装置的运转方法。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的实施方式1所涉及的氢生成装置的构成的框图。
图2是示意性地表示图1所示的氢生成装置的运转停止处理的流程图。
图3是示意性地表示本发明的实施方式2所涉及的氢生成装置的构成的框图。
图4是示意性地表示本发明的实施方式2所涉及的氢生成装置所具备的氢生成器内部构成的截面图。
图5是示意性地表示本发明的实施方式2所涉及的氢生成装置的特征性的运转停止方法的流程图。
图6是示意性地表示本发明的实施方式2所涉及的氢生成装置的特征性的运转停止方法的第1变形例的流程图。
图7是示意性地表示本发明的实施方式2所涉及的氢生成装置的特征性的运转停止方法的第2变形例的流程图。
图8是示意性地表示本发明的实施方式3所涉及的氢生成装置的特征性的运转停止方法的流程图。
图9是示意性地表示本发明的实施方式3的变形例的氢生成装置的运转停止处理的流程图。
图10是表示本发明的实施方式4所涉及的燃料电池系统概略构成的模式图。
具体实施方式
以下参照附图就用于实施本发明的实施方式加以具体说明。还有，在所有的附图中，将相同的符号标注于相同或者相当的部分，省略重复说明。另外，在所有的附图中，只选取为了说明本发明所必要的构成要素来加以图示，关于其它的构成要素则省略其图示。再有，本发明并不限定于以下的实施方式。
(实施方式1)
<氢生成装置的构成>
图1是示意性地表示本发明的实施方式1所涉及的氢生成装置构成的框图。
如图1所示，本发明的实施方式1所涉及的氢生成装置100具备：提供原料的原料供给器4，提供水的水供给器3，使由水供给器3所提供的水进行蒸发并生成水蒸气的蒸发器23，由使用原料和水蒸气的重整反应而生成含氢气体的具有重整催化剂20a的重整器20，在重整器20的下游侧的气体路径9上对该重整器20和大气进行连通/切断的阀12，以及控制器11。另外，氢生成器1具有燃烧器2a、重整器20以及蒸发器23。
并且，控制器11被构成为：在停止从水供给器3供给水之后，在打开阀12的状态下继续从原料供给器4供给原料，并在由该被提供的原料来清扫重整器20内部之前，停止从原料供给器4提供原料，并且关闭阀12。
在此，原料只要是能够使用该原料和水蒸气并通过重整反应而生成含氢气体的物质即可。作为原料，例如可以使用包含乙烷以及丙烷等的烃或者甲醇等的醇类原料这样的至少以碳以及氢作为构成元素的有机化合物的物质。还有，作为上述原料，也可以含有碳原子数为2个以上的烃。作为碳原子数为2个以上的烃，例如可以列举乙烷和丙烷。另外，在上述原料供给过程中，在使用甲醇等的液体原料的情况下，因为重整器20内部为高温，所以在液体原料被提供给重整器20内部时，液体原料发生气化而作为气体被提供。
原料供给器4被构成为：与气体基础设施管线6相连接，且一边调整流量一边将原料提供给重整器20。作为原料供给器4，只要能够一边调整流量一边提供原料并且能够切断原料供给，那么可以为任何形态，例如既可以由流量调整阀单体来加以构成，另外又可以由增压泵与流量调整阀的组合来加以构成。
水供给器3被构成为：对来自水供给源(例如自来水、水箱)并被净化器净化的水，一边调整流量一边供给到蒸发器23。作为水供给器3，只要能够一边调整流量一边提供水并且能够切断水的供给，那么可以是任何形态，例如既可以由流量调整阀单体来加以构成，另外又可以由泵与流量调整阀的组合来加以构成。另外，蒸发器23被构成为：在含氢气体的生成动作停止之后仍还存在着余热，将从水供给器3提供的水进行气化，从而将水蒸气提供给重整器20。
在燃烧器2a上连接有用于提供燃烧用燃料的燃烧气体供给路径10和用于提供燃烧用空气的燃烧用空气供给器18。作为燃烧用空气供给器18，例如可以使用鼓风机和西洛克风扇等风扇类。然后，在燃烧器2a中，供给燃烧用燃料(例如，原料或者从重整器20排出的含氢气体)和燃烧用空气，将它们燃烧，从而生成燃烧废气。所生成的燃烧废气在加热重整器20和蒸发器23之后，在燃烧废气路径(未图示)中流通并且被排出至氢生成装置100的外部。还有，作为燃烧用燃料，可以列举由原料和重整器20生成的含氢气体。
重整器20拥有重整催化剂20a。作为重整催化剂20a，例如是对由原料和水蒸气来生成含氢气体的水蒸气重整反应进行催化的物质，可以使用将钌(Ru)担载于氧化铝等的催化剂载体上的钌类催化剂或者将镍(Ni)担载于同样的催化剂载体上的镍类催化剂等。还有，从降低成本的观点出发，作为重整催化剂优选使用含有镍元素作为催化剂金属的镍类催化剂。而且，利用重整器20的重整催化剂20a，通过从原料供给器4提供的原料与从蒸发器23提供的水蒸气的重整反应从而生成含氢气体。所生成的含氢气体通过气体路径9而被提供给氢利用设备(例如燃料电池和储氢罐)。还有，在本说明书中的含氢气体中包含有氢气、原料以及水蒸气等的气体。
在气体路径9的途中设置有通过该气体路径9而连通/切断重整器20和大气的阀12。阀12只要能够连通/切断重整器20和大气，那么可以是任何形态，例如可以使用电磁阀等的开闭阀。
控制器11只要是控制燃烧器2a、水供给器3、原料供给器4、阀12以及燃烧用空气供给器18的设备，那么可以是任何形态，例如可以由微处理器以及CPU等来加以构成。还有，控制器11不仅仅是由单独的控制器进行构成的形态，也可以是由多个控制器进行协同运作来进行氢生成装置100的控制的控制器群来加以构成的形态。另外，控制器11不仅仅可以具有微处理器以及CPU等所示例的运算处理部，也可以具有由存储器等构成的存储部以及计时部。
<氢生成装置的动作>
接着，参照图2就本实施方式1所涉及的氢生成装置100的动作加以说明。还有，在此，就氢生成装置100的停止处理作如下说明，而关于本实施方式1所涉及的氢生成装置100的含氢气体的生成动作，与一般的氢生成装置100的含氢气体的生成动作同样进行，所以省略对其说明。
图2是示意性地表示由图1所表示的氢生成装置100的运转停止处理的流程图。
首先，由于根据各个家庭的电力负荷而停止燃料电池等的外部装置的动作等，从而判断含氢气体的生成为不再需要时，向氢生成装置100发出停止命令(步骤S101)。
接着，在向氢生成装置100发出停止命令之后，控制器11进行控制以停止向水供给器3供水(步骤S102：工序(a))。此时，从水供给器3向蒸发器23的供水被立即停止，但是存在于蒸发器23内的水由于蒸发器23的余热而被汽化成水蒸气，并被提供给重整器20。因此，如果在基本与从水供给器3向重整器20停止供水相同时停止从原料供给器4向重整器20提供原料，那么伴随着来自蒸发器23内残留水的水蒸气的生成，重整器20内变成水蒸气氛围，因而有可能重整催化剂20a被水蒸气氧化以至于使催化剂特性发生降低。
因此，在本实施方式1所涉及的氢生成装置100中，控制器11在停止从水供给器3向蒸发器23供水之后，还继续从原料供给器4向重整器20提供原料(步骤S103：工序(b))。由此，就能够抑制重整器20内的重整催化剂20a被水蒸气氧化。另外，即使重整器20内(准确地来说是重整催化剂20a)的温度在来自原料的碳析出于重整催化剂20a表面的温度区域，因为重整器20内有原料和水蒸气混合存在，所以仍然能够抑制碳析出于重整催化剂20a表面。还有，从与现有的氢生成装置相比较而言抑制重整催化剂20a的水蒸气氧化的程度的观点出发，步骤S103中的原料供给量是任意的，但是从抑制重整催化剂20a发生水蒸气氧化的观点出发，优选控制器11控制原料供给器4以使在步骤S103中的相对于从蒸发器23向重整器20的水蒸气供给量的原料供给量(水蒸气碳比(S/C))成为抑制发生水蒸气氧化的值(例如S/C＝10以下)。另外，在步骤S103中，从抑制重整催化剂20a的来自原料的碳析出的观点出发，还优选控制器11控制来自原料供给器4的原料供给量以使得达到在重整催化剂20a表面上的来自原料的碳析出被抑制的S/C(例如S/C＝2以上)。
接着，控制器11停止从原料供给器4向重整器20提供原料，并且关闭阀12，并封闭包括重整器20的气体路径(步骤S104)。然后，控制器11结束本程序。由此，就能够抑制空气从氢生成装置100外部混入到重整器20内。
还有，停止从原料供给器4向重整器20提供原料，只要是在通过在停止从水供给器3向蒸发器23提供水之后的从原料供给器4向重整器20提供原料从而用原料来清扫重整器20内部之前，那么不管在怎样的时机进行都可以。由此，与将原料提供给重整器20直至用原料来清扫重整器20内部为止的情况相比较，能够抑制来自原料的碳析出于重整催化剂20a的表面上。
如以上所述，在本实施方式1所涉及的氢生成装置100中，通过使从原料供给器4向重整器20提供原料的停止迟于从水供给器3向蒸发器23提供水的停止，从而在由蒸发器23所产生的水蒸气被提供给重整器20的期间，原料也被从原料供给器4提供给重整器20。因此，与同时停止向重整器20的原料以及水的供给的现有的氢生成装置相比较，能够抑制重整器20的重整催化剂20a由于水蒸气而被氧化。
还有，在本实施方式1所涉及的氢生成装置100中，制成了由重整器20所生成的含氢气体(重整气体)被送出至氢利用设备的构成，但是并不限定于此，也可以是如下方式：通过转化器或一氧化碳除去器之后的含氢气体被送出至氢利用设备，上述转化器具有用于将被从重整器20送出至氢生成器1内的含氢气体中的一氧化碳进行减少的转化催化剂(例如铜-锌类催化剂)，上述一氧化碳除去器具有氧化催化剂(例如钌类催化剂)或者甲烷化催化剂(例如钌类催化剂)。
[变形例]
接着，就本实施方式1所涉及的氢生成装置100的变形例作如下说明。
变形例1的氢生成装置100是示例了控制器11在蒸发器23内的水蒸气生成停止之前停止从原料供给器4提供原料的方式的装置。具体是，变形例1的氢生成装置100的构成与实施方式1所涉及的氢生成装置100相同，控制器11被构成为：在由图2所表示的步骤S104中，在蒸发器23内的水蒸气生成停止之前，停止从原料供给器4向重整器20提供原料。
在此，作为“在蒸发器23内的水蒸气生成停止之前，停止提供原料”的方法，例如可以列举以下方法：将检测气体流量的流量计设置于气体路径9上，以实验等预先确定该流量计检测到与从原料供给器4提供的原料流量相同的流量为止的时间(以下称为水蒸气生成停止时间)，在经过该水蒸气生成停止时间之前，停止原料的供给。另外，例如还可以列举以下的方法：将检测气体流量的流量计设置于气体路径9上，同时切断(停止)来自原料供给器4的原料的供给以及来自于水供给器3的水的供给，从而以实验等预先确定切断后直到流量计检测不到气体流量为止的时间(以下称为水蒸气生成停止时间)，在经过该水蒸气生成停止时间之前，停止原料的供给。再有，例如可以列举以下方法：将压力检测器设置于重整器20内，同时切断(停止)来自原料供给器4的原料的供给以及来自水供给器3的水的供给并关闭阀12，从而以实验等预先确定在封闭了包括重整器20的气体路径之后直到压力检测器检测不到压力的上升为止的时间(以下称为水蒸气生成停止时间)，在经过该水蒸气生成停止时间之前，停止从原料供给器4向重整器20提供原料的方法。还有，控制器11将停止原料供给的指令输出至原料供给器4的时机只要是在水蒸气生成停止时间内，那么是任意的。
如以上所述进行构成的变形例1的氢生成装置100也能够取得与实施方式1所涉及的氢生成装置100同样的作用效果。
另外，变形例2的氢生成装置100是示例了控制器11继续从原料供给器4提供原料至少到在蒸发器23内的水蒸气生成停止为止的方式的装置。具体是，变形例2的氢生成装置100的构成与实施方式1所涉及的氢生成装置100相同，控制器11被构成为：在由图2所表示的步骤S103中，继续从原料供给器4向重整器20提供原料至少到蒸发器23内的水蒸气生成停止为止。
在此，所谓“继续提供原料直到在蒸发器23内的水蒸气生成停止为止”，是指在蒸发器23内的水蒸气生成停止之后，仍继续从原料供给器4向重整器20提供原料。还有，控制器11将停止原料供给的指令输出至原料供给器4的时机，只要是在从在蒸发器23内的水蒸气生成停止之后到用原料清扫重整器20内部为止的期间内，那么是任意的。因此，在变形例2的氢生成装置100中，例如测量在经过由上述方法预先规定的水蒸气生成停止时间之后的原料累计供给量，在该累计供给量成为清扫重整器20内部的量之前，由控制器11停止原料供给器4的动作。还有，上述累计供给量既可以使用被设置于气体路径9上的检测气体流量的流量计的测量值的时间积分值这样的直接值，又可以在经过水蒸气生成停止时间之后的原料供给量为一定的情况下、使用原料的累计供给时间这样的间接值。
(实施方式2)
<氢生成装置100的构成>
图3是示意性地表示本发明的实施方式2所涉及的氢生成装置构成的框图。还有，在图3中只是选取为了说明本发明而必要的构成要素来加以表示，其它的构成要素则省略其图示。
本实施方式所涉及的氢生成装置100的硬件上的构成与现有的氢生成装置的硬件上的构成相同。
即，本实施方式所涉及的氢生成装置100至少具备氢生成器1，该氢生成器1通过使原料与水蒸气进行重整反应从而生成含氢气体，该原料含有至少将碳以及氢作为构成元素的有机化合物。另外，氢生成装置100具备：将原料提供给该氢生成器1并控制该原料的流量(原料流量)的原料供给器4，以及除去包含于被提供给该原料供给器4的原料中的硫成分的脱硫器5。另外，该氢生成装置100具备将水供给给氢生成器1并控制该水的流量(水流量)的水供给器3。
在本实施方式中，原料供给器4具有增压泵，例如，形成通过适当控制输入到该增压泵中的电流脉冲以及输入电力等从而能够调节将原料提供给氢生成器1的供给量的构成。另外，如图3所示，该原料供给器4与作为原料供给源的城市燃气(例如甲烷气体)的气体基础设施管线6相连接，脱硫器5被配设于该气体基础设施管线6上，并且被连接成从该脱硫器5通过原料供给器4将原料提供给氢生成器1。也就是说，如图3所示，提供原料的气体基础设施管线6被连接于脱硫器5。还有，在本实施方式中，示例了脱硫器5被配设于原料的上游侧并且原料供给器4被配设于原料的下游侧的方式，但是并不限定于如此的方式，原料供给器4和脱硫器5的配置顺序只要适当考虑各自构成的特征来加以确定即可。另外，脱硫器5可以是具备通过吸附除去原料中的硫成分(主要是增臭成分)的沸石类吸附剂的构成，或者也可以是使用氢化脱硫催化剂的构成。
另外，在本实施方式中，水供给器3具备拥有流量调节功能的泵，与原料供给器4的情况同样，形成为通过适当控制输入到该泵中的电流脉冲以及输入电力等从而能够调节将水供给给氢生成器1的供给量的构成。
在此，就氢生成器1的内部构成作如下说明。
图4是示意性地表示本发明的实施方式2所涉及的氢生成装置所具备的氢生成器内部构成的截面图。
如图4所示，氢生成装置100的氢生成器1具备：蒸发器23，使自水供给器3通过水供给口13所提供的水蒸发，且使该水与自原料供给器4通过原料供给口14所提供的原料一起进行预热·混合；第1温度检测器24，检测在该蒸发器23中的原料与水蒸气的混合气的温度。
另外，如图4所示，该氢生成器1具备：拥有作为重整催化剂的Ni类催化剂的重整器20，以及检测紧接着该重整器20的气体路径22中的含氢气体温度的第2温度检测器21。
另外，如图4所示，该氢生成器1具备：转化器25，其具备Cu-Zn类催化剂，该Cu-Zn类催化剂使在重整器20中所生成的含氢气体中的一氧化碳与水蒸气发生转化反应，从而使含氢气体中的一氧化碳含有浓度降低；混合器19，通过空气供给口16将来自空气供给器8的空气供给·混合于从该转化器25排出的含氢气体中；以及选择氧化器26，具备Ru类催化剂，主要氧化除去残留于从该混合器19排出的含氢气体中的一氧化碳。从该选择氧化器26排出的含氢气体通过含氢气体排出口15从氢生成装置100排出至其外部。还有，在本实施方式中，重整器20、转化器25以及选择氧化器26的具体构成与它们通常的构成同样。因此，在此省略对重整器20、转化器25以及选择氧化器26作更为详细的说明。另外，在本实施方式中示例了设置第1温度检测器24的构成，但是并不限定于如此的构成，也可以制成不设置第1温度检测器24的构成。
另外，如图3以及图4所示，该氢生成器1具备用于提供对于重整器20中的重整反应所必需的反应热的加热器2。而且，该加热器2具备：作为加热源的使燃烧气体燃烧的燃烧器2a(例如喷烧器(burner))，作为该燃烧器2a的点火源的点火器(未图示)，检测在该燃烧器2a中的燃烧气体的燃烧状态的火焰检测棒7(燃烧检测器)，将燃烧用空气提供给该燃烧器2a的燃烧风扇18。在此，如图3以及图4所示，在加热器2的规定位置上连接有燃烧气体供给路径10，从该燃烧气体供给路径10将燃烧气体提供给加热器2的燃烧器2a。另外，从燃烧器2a排出的燃烧废气在被设置于燃烧器2a外周上的空间中上升并从氢生成器1的燃烧废气排出口17排出至其外部。
在此，在本实施方式中氢生成器1具备由燃烧反应来提供对于该氢生成器1中的重整反应所必需的热的加热器2，并采用了由在燃烧器2a的燃烧反应中所产生的燃烧废气来加热蒸发器23的构成。另外，火焰检测棒7是用于检测由燃烧器2a中的燃烧反应而形成的火焰中(燃烧废气中)的离子电流的装置。还有，在只是检测在燃烧器2a中的燃烧反应的有无的情况下，也可以代替火焰检测棒7而使用热电偶等的温度检测装置来检测火焰温度或者燃烧废气温度等的构成。
另外，如图3所示，在氢生成器1所具备的加热器2的规定位置上，连接有用于提供在该加热器2中使其燃烧的燃烧气体的燃烧气体供给路径10。另外，在氢生成器1的含氢气体排出口15(参照图4)上，连接有用于将含氢气体提供给图3中未图示的燃料电池等的外部装置的含氢气体供给路径9(气体路径)。而且，为了抑制氢生成器1的内部通过含氢气体供给路径9与外气相接触，在该含氢气体供给路径9上设置有用于封闭含氢气体供给路径9的使用电磁阀的封闭器(阀)12。还有，在本实施方式中示例了使用电磁阀的封闭器12，但是本发明并不限定于如此的构成。例如，作为封闭器12，可以取代电磁阀而使用电动阀以及使用了电动阀的三通阀等的具有封闭含氢气体供给路径9的功能的封闭器。另外，作为通过燃烧气体供给路径10而被提供给加热器2的燃烧气体，可以利用用于生成含氢气体的原料、由氢生成装置100所生成的含氢气体或者在燃料电池等的外部装置中没有被消耗的含氢气体(尾气)等。
另外，如以上所述，该氢生成装置100具备将空气提供给氢生成器1并对该空气流量作适当控制的空气供给器8。该空气供给器8具备拥有流量调节功能的西洛克风扇，与水供给器3以及原料供给器4的情况同样，形成为通过适当控制输入到其中的电流脉冲以及输入电力等从而能够调节提供给氢生成器1的空气的供给量的构成。
再有，如图3所示，该氢生成装置100具备用于适当控制氢生成装置100的运转动作的运转控制器(控制器)11。该运转控制器11是与氢生成装置100的规定构成要素相电连接的，并且对从原料供给器4提供给氢生成器1的原料的供给量、从水供给器3提供给氢生成器1的水的供给量以及从空气供给器8提供给氢生成器1的空气的供给量等进行控制。再有，运转控制器11监视脱硫器5的脱硫性能，并接受来自火焰检测棒7的信号，并控制封闭器12的动作。还有，运转控制器11通过半导体存储器或者CPU等，存储氢生成装置100的启动方法、运转方法以及停止方法的顺序等的运转信息，并适当运算根据各种状况的恰当的工作条件。而且，运转控制器11对水供给器3以及原料供给器4等的氢生成装置100的运转所必需的构成要素指示恰当的工作条件。
还有，在本实施方式中示例了使用将甲烷作为主要成分的原料气体(城市燃气)作为原料的方式，但是本发明并不限定于像这样的方式，作为原料，只要是含有烃等的至少由碳以及氢构成的有机化合物的原料即可，例如可以使用LPG以及煤油等。
<氢生成装置100的动作>
接着，就本发明的实施方式2所涉及的氢生成装置100的动作作如下说明。
关于本实施方式所涉及的氢生成装置100的动作，从其启动到发电运转是与现有的氢生成装置的动作同样的。
即，在从停止状态开始进行氢生成装置100的启动的情况下，通过燃烧气体供给路径10将燃烧气体提供给加热器2，在燃烧器2a中对燃烧气体进行点火从而开始加热氢生成器1。
接着，使原料供给器4以及水供给器3动作并将原料和水供给给氢生成器1，从而开始水蒸气与原料的重整反应。在此，在本实施方式中是将甲烷为主要成分的原料气体作为原料。另外，从水供给器3提供给氢生成器1的水的供给量被控制成：使得相对于城市燃气的平均分子式中的1摩尔碳原子数，水蒸气为2.5～3摩尔的程度。也就是说，氢生成装置100的运转控制器11控制原料供给器4以及水供给器3的动作，以使蒸气碳比(S/C)成为2.5～3的程度。
然后，在氢生成器1中进行下列反应：在重整器20中进行水蒸气重整反应，在转化器25中进行转化反应，在选择氧化器26中进行一氧化碳选择氧化反应。从选择氧化器26排出的含氢气体通过含氢气体供给路径9被提供给燃料电池等的外部装置。还有，关于含氢气体中的一氧化碳浓度，例如在将含氢气体提供给作为外部装置的固体高分子型燃料电池的情况下，使一氧化碳浓度降低至体积浓度(以干燥气体为基础)的大约20ppm以下。另外，通过调整提供给氢生成器1的原料以及水的供给量，从而控制含氢气体的生成量。还有，在本实施方式中，示例了氢生成器1具备转化器25以及选择氧化器26这二者的构成，但是本发明并限定于如此的构成。例如，可以是氢生成器1根据外部装置中的一氧化碳的要求浓度而至少不具备转化器25以及氧化选择器26其中的任意一个的构成。在此，在制成在氢生成器1中不设置选择氧化器26的构成的情况下，就不需要空气供给器8。
接着，使用由图5所表示的流程图来说明本发明的实施方式2所涉及的氢生成装置100的停止方法。
图5是示意性地表示本发明的实施方式2所涉及的氢生成装置的特征性的运转停止方法的流程图。还有，在图5中只选取表示了氢生成装置的特征性的运转停止方法的一个循环。
首先，在由于根据各个家庭的电力负荷而停止燃料电池等的外部装置的动作等而判断为不再需要含氢气体的生成的情况下，向氢生成装置100发出停止命令(步骤S1)。
接着，在向氢生成装置100发出停止命令之后，运转控制器11就将氢生成装置100的动作工序转移至工序(a)，进行控制以停止从水供给器3向蒸发器23供水(步骤S2)。
此时，从水供给器3向蒸发器23的供水被立即停止，但是向重整器20的水蒸气的供给并没有被立即停止，水残留于蒸发器23内。这是因为：在氢生成器1中，因为要使重整反应中的能量效率提高，所以使燃烧废气与水发生热交换并从低温状态向高温状态依次加热水，从而产生水蒸气。因此，如果在基本与从水供给器3向氢生成器1(蒸发器23)停止供水的同时，停止从原料供给器4向重整器20提供原料，那么由于残留于蒸发器23中的水所产生的水蒸气而使得重整器20中的催化剂被氧化，以至于催化剂特性发生降低。
因此，在本实施方式所涉及的氢生成装置100中，运转控制器11进行控制，以在继续从原料供给器4向重整器20提供原料的状态下，使氢生成装置100的动作工序转移至工序(b)(步骤S3)。此时，残留于蒸发器23中的水由于蒸发器23的余热而汽化成水蒸气，汽化了的水蒸气被提供给重整器20内并与原料相混合。还有，从与现有的氢生成装置相比较而言抑制重整催化剂20a的水蒸气氧化的程度的观点出发，工序(b)中的原料供给量是任意的，但是从抑制重整催化剂20a的水蒸气氧化的发生的观点出发，优选控制器11控制原料供给器4，以使得在工序(b)中的相对于从蒸发器23向重整器20的水蒸气供给量的原料供给量(水蒸气碳比(S/C))成为抑制重整催化剂20a发生水蒸气氧化的值(例如S/C＝10以下)。另外，从抑制重整催化剂20a的来自原料的碳析出的观点出发，还优选控制器11控制原料供给器4的原料供给量，以使得在工序(b)中达到来自原料的碳析出被抑制的S/C(例如S/C＝2以上)。
接着，利用步骤S3，在重整器20内的水蒸气与原料的混合气体的流通开始之后，运转控制器11进行如下判断：通过继续提供原料而在该重整器20内流通水蒸气与原料的混合气体的状态的继续时间(即继续供给原料的时间)是否已到达规定的继续时间(步骤S4)。在此，运转控制器11加以控制，以使得如果判断为在重整器20内水蒸气与原料的混合气体进行流通的状态的继续时间还没有到达规定的继续时间(在步骤S4中为“否”)，那么进一步继续步骤S3的状态。
另一方面，运转控制器11如果判断为在重整器20内水蒸气与原料的混合气体进行流通的状态的继续时间已经到达规定的继续时间(在步骤S4中为“是”)，那么使氢生成装置100的动作工序转移至工序(c)以及工序(d)，并在使水蒸气在重整器20内流通的状态下，停止从原料供给器4向重整器20提供原料，并且用封闭器12封闭重整器20(步骤S5以及步骤6a)。也就是说，运转控制器11进行控制以在重整器20内同时停止原料与水蒸气。
在此，在步骤S4中，作为用于运转控制器11使氢生成装置100的动作工序从工序(b)转移至工序(c)以及工序(d)的判断基准的“规定的继续时间”，被设定为使封闭重整器20之后的内部气氛不变成重整催化剂20a发生水蒸气氧化的气氛(水蒸气浓度)的时间。这是因为：在使氢生成装置100的动作工序转移至工序(c)(封闭重整器20)之后，残留于重整器20内的水发生蒸发，重整器20内部的水蒸气浓度上升，重整器20内的重整催化剂20a有可能发生水蒸气氧化。该催化剂不被水蒸气氧化的内部气氛(水蒸气浓度)根据催化剂而为不同的状态，但是可以使用常压固定床流通式的反应装置等，并通过在所使用的条件下变化流通于催化剂的水蒸气的比率并测定催化剂特性的变化，从而预先进行把握。例如，关于步骤S4中的“规定的继续时间”，在Ni类催化剂的情况下重整器20被封闭之后的内部气氛基本上看不到催化剂特性的降低的水蒸气碳比(S/C)为10以下的继续时间，成为优选的“规定的继续时间”。该“规定的继续时间”因催化剂而不同。还有，在本实施方式中也可以是这样的构成：从上述工序(b)向工序(c)的转移为：预先测定直至在该工序(b)中固定残留于氢生成器1内部的水进行蒸发为止所必要的时间，并将短于该残留水的蒸发所必要的时间的时间设定为规定的继续时间，在经过了该规定的继续时间之后，从工序(b)向工序(c)以及工序(d)转移。
如以上所述，根据本实施方式，在表示为步骤S3的工序(b)中，即使残留于氢生成器1内部的水进行蒸发，也能够使原料与该水蒸气一起流通于重整器20内部。而且，在表示为步骤S5的工序(c)中，在使水蒸气和从原料供给器4提供的原料流通于重整器20的状态下，停止从原料供给器4向重整器20提供原料。由此，能够分别有效地抑制重整器20的各个催化剂中的碳析出以及由于水蒸气的催化氧化而引起的催化剂特性的降低。
还有，工序(d)是作为接着步骤S5所表示的工序(c)的工序，是为了抑制空气从氢生成装置100的外部混入到氢生成器1的内部而由运转控制器11使封闭器12工作(用封闭器12进行封闭)的工序(步骤S6a)。在此，从该工序(c)向工序(d)的转移也可以不一定紧接着工序(c)之后来实施工序(d)。例如，如果将步骤S4中的规定的继续时间作为重整器20内的残留水的蒸发所必需的时间，并且进行控制以在经过了该规定时间之后向工序(c)转移，那么重整器20内的原料也不会伴随着更进一步的残留水的蒸发而被排出至重整器20的外部，所以在如此的情况下，也可以不在工序(c)之后立即进行工序(d)。
接着，在由步骤S6a而使封闭器12工作并封闭气体路径9之后，运转控制器11进行控制，以使氢生成装置100的动作工序转移至步骤S6b的工序(e)，在打开封闭器12的同时暂时再一次开启从原料供给器4向氢生成器1(重整器20)的原料供给，并用原料置换氢生成器1的内部(步骤S6b)。还有，关于从该工序(d)到工序(e)的转移，只要设定用于使由第2温度检测器21检测出的温度成为不析出碳的温度(例如，如果是Ni类催化剂那么在300℃以下的温度)的参数，并由该参数来进行管理即可。
在此，作为在重整催化剂20a的表面上不析出来自原料的碳的温度的设定方法，例如可以列举以下方法：在以规定温度使原料流通于催化剂之后，使用堀场制作所制的EMIA-920V并在氧气流中使催化剂高频加热燃烧，通过红外线吸收法对在催化剂上析出的碳量进行定量，从而确定碳所析出的温度，并将上述在重整催化剂20a的表面上不析出来自原料的碳的温度设定在该温度以下。另外，例如在以规定温度使原料流通于催化剂之后，由透射型电子显微镜来观察催化剂，从而判断碳是否析出，从而能够设定不析出来自原料的碳的温度。
如以上所述，通过在步骤S1～步骤S5之后连续实施步骤S6a，从而能够获得更进一步的效果。例如，在水大量残留于氢生成装置100的蒸发器23的状态下，进行使封闭器12工作的工序(d)之后，由于从蒸发器23产生的大量的水蒸气而使得氢生成器1的内部变成了高压状态。为了与此相对应，有必要提高氢生成器1的耐压性。但是，如果如本实施方式那样在由步骤S3使残留于蒸发器23的水基本上全蒸发之后进行使封闭器12工作的工序(d)，那么就能够对氢生成器1内部的压力上升防患于未然。由此，能够以低耐压性来构成氢生成器1，所以能够简化其构造。
还有，在本实施方式中，在由图5所表示的步骤S5中，运转控制器11进行控制以在重整器20中同时停止原料和水蒸气，但是也可以制成在这个步骤S5的控制过程中通过渐渐地减少原料的供给量来停止从原料供给器4向重整器20提供原料的构成。因为伴随着残留水的减少而水蒸发量也发生减少，所以优选根据其减少也减少原料的供给量。
[变形例]
接着，就本发明的实施方式2所涉及的氢生成装置100的动作的变形例1作如下说明。
在本实施方式2的变形例1中，仅在以下方面不同：与在转移至图5中作为步骤S2所表示的工序(a)之前的氢生成装置100的运转条件相对应，而设定作为步骤S3所表示的工序(b)的继续时间。因此，在此选取与由图5所表示的氢生成装置100的动作不同的点来加以说明。
图6是示意性地表示本发明的实施方式2所涉及的氢生成装置的特征性的运转停止方法的第1变形例的流程图。
如图6所示，在实施方式2的变形例1中，在向氢生成装置100发出停止命令之后(步骤S1)，作为转移至图6的步骤S3所表示的工序(a)之前的步骤S2的第1阶段，运转控制器11把握作为氢生成装置100的运转条件之一的从水供给器3向蒸发器23提供水的水供给量(步骤S2a)。由该步骤S2a，运转控制器11推定残留于氢生成器1的蒸发器23中的水的量。还有，可以由水供给器3的动作状况来把握从水供给器3向蒸发器23提供水的水供给量。
接着，在由步骤S2a推定出仍然还残留于氢生成器1的蒸发器23中的水量之后，运转控制器11根据该所推定的水量运算在图6中作为步骤S4所表示的工序(b)中直至使恰当量的水蒸发为止所必要的时间，从而确定该工序(b)的继续时间(步骤S2b)，以此作为步骤S2的第2阶段。还有，由该步骤S2b所确定的规定的继续时间被存储在运转控制器11的半导体存储器中。还有，所谓上述工序(b)中的恰当的水蒸发量，定义为封闭重整器20之后的内部气氛不变成使重整催化剂发生水蒸气氧化的气氛(水蒸气浓度)所必要的水蒸发量。
而且，运转控制器11进行控制，以由步骤S2b确定了规定的继续时间之后，与图5所示的氢生成装置100的步骤2～步骤S6b所表示的动作同样地，依次进行步骤S3～步骤S7b。
在此，在本实施方式2中，使从原料供给器4向氢生成器1(重整器20)提供原料的原料供给量与从水供给器3向蒸发器23提供水的水供给量相连动。因此，在本变形例中也可以制成如下构成：根据作为氢生成装置100的运转条件的从原料供给器4向氢生成器1(重整器20)提供原料的原料供给量，来推定残留于蒸发器23中的水的量。这是因为：如上所述，例如以成为规定的S/C的形式向氢生成器1提供原料的原料供给量与向蒸发器23提供水的水供给量相连动而进行控制，所以通过由上述原料供给量来间接地把握水供给量，从而能够根据该水供给量来推定出残留于蒸发器23的水量。
或者，在本实施方式2中，氢生成器1所具备的蒸发器23的温度与从氢生成装置100启动时起所经过的时间成比例上升。例如，在从氢生成装置100启动时起所经过的时间为短时间的情况下，蒸发器23的温度为低温；在从氢生成装置100启动时起所经过的时间为长时间的情况下，蒸发器23的温度则为高温。因此，在本变形例1中，也可以制成如下的构成：根据作为氢生成装置100的运转条件的从氢生成装置100启动时起直到向图6中作为步骤S3所表示的工序(a)转移(停止命令)之前的运转时间，来推定残留于蒸发器23的水量。例如，在蒸发器23没有被充分加热的氢生成装置100刚启动之后，残留于蒸发器23的水量变多。在如此的情况下，通过根据从氢生成装置100启动时起直到向所述工序(a)转移之前为止的运转时间，从而能够恰当把握多量的水正残留于蒸发器23中。
还有，在本实施方式2中，蒸发器23的加热状态可以由第1温度检测器24来加以把握。因此，也可以取代本变形例1而制成根据氢生成器1所具备的第1温度检测器24的检测温度来推定残留于蒸发器23中的水量的构成。作为如此的构成也能够获得与本变形例1的情况同样的效果。
还有，关于其它方面，与图5所表示的氢生成装置100的动作同样。
接着，就本发明的实施方式2所涉及的氢生成装置100的动作的变形例2作如下说明。
在本实施方式2的变形例2中，只是在以下方面不同：在图5中，与向作为步骤S2所表示的工序(a)转移之前的氢生成装置100的运转条件相对应，来设定向作为步骤S5所表示的工序(c)转移的时机。因此，在此选取与由图5所表示的氢生成装置100的动作不同的点来加以说明。
图7是示意性地表示本发明的实施方式2所涉及的氢生成装置的特征性的运转停止方法的第2变形例的流程图。
如图7所示，在本实施方式2的变形例2中，在向氢生成装置100发出停止命令之后(步骤S 1)，作为在向由图7中的步骤S3所表示的工序(a)进行转移之前的步骤S2的第1阶段，运转控制器11把握作为氢生成装置100的运转条件中的一个条件的从水供给器3向蒸发器23提供水的水供给量(步骤S2a)。运转控制器11由该步骤S2a推定残留于氢生成器1的蒸发器23的水量。还有，从水供给器3向蒸发器23提供水的水供给量能够根据水供给器3的动作状况来加以把握。
接着，在由步骤S2a推定出仍然还残留于氢生成器1的蒸发器23的水量之后，作为步骤S2的第2阶段，运转控制器11通过根据其所推定的水量而运算在图7中的步骤S4所表示的工序(b)中直至使恰当量的水蒸发为止所必要的时间，从而确定向工序(c)以及工序(d)转移的时机(步骤S2b)。还有，向由该步骤S2b所确定的工序(c)转移的时机被存储在运转控制器11的半导体存储器中。还有，所谓上述工序(b)中的恰当的水蒸发量，被定义为用于在封闭重整器20之后的内部气氛不变成使重整催化剂20a发生水蒸气氧化的气氛(水蒸气浓度)所必要的水蒸发量。
而且，运转控制器11在由步骤S2b确定了向工序(c)转移的时机之后进行控制，与图5中的氢生成装置100的步骤2～步骤S6b所表示的动作同样，依次进行步骤S3～步骤S7b。
在此，正如在实施方式2的变形例1中也已说明的那样，在本实施方式2中，从原料供给器4向氢生成器1(重整器20)提供原料的原料供给量与从水供给器3向蒸发器23提供水的水供给量相连动。因此，在本变形例中也可以制成根据作为氢生成装置100的运转条件的从原料供给器4向氢生成器1(重整器20)提供原料的原料供给量来推定残留于蒸发器23中的水量的构成。
或者，正如在实施方式2的变形例1中也已说明的那样，氢生成器1所具备的蒸发器23的温度与从氢生成装置100启动时起所经过的时间成比例上升。因此，在本变形例中，也可以制成如下构成：根据作为氢生成装置100的运转条件的从氢生成装置100启动时起直到向图7中作为步骤S3所表示的工序(a)转移(停止命令)之前的运转时间来推定残留于蒸发器23的水量。
还有，在本变形例2中，蒸发器23的加热状态也可以由第1温度检测器24来加以把握。因此，与实施方式2的变形例1的情况同样，也可以取代本变形例而制成根据氢生成器1所具备的第1温度检测器24的检测温度来推定残留于蒸发器23中的水量的构成。即使是如此的构成也能够获得与本变形例2的情况同样的效果。
还有，关于其它方面则与图5、图6所表示的氢生成装置100的动作同样。
如以上作为实施方式2的变形例1、2而进行说明的那样，对应于在停止时点的氢生成装置100的运转条件来设定工序(b)的继续时间，或者，设定向工序(c)转移的时机，从而能够根据具体状况而在一定程度上准确地推定残留于蒸发器23中的水量。这是因为：例如，在即将发出停止命令之前的含氢气体的生成量较多的情况下，残留于蒸发器23的水量将会变多，但是与此相反，在含氢气体的生成量为较少的情况下，则残留的水量也将变少。因此，从有效地抑制由于碳析出和水蒸气引起的催化氧化而导致的催化剂特性降低的观点出发，由实施方式2的变形例1、2所表示的氢生成装置100的运转方式，与将在蒸发器23中使水蒸发的工序(b)的时间或者向原料供给停止的工序(c)转移的时机保持恒定的运转方式相比，为更优选的运转方式。
(实施方式3)
接着，就本发明的实施方式3作如下说明。
<氢生成装置100的构成>
本发明的实施方式3所涉及的氢生成装置的硬件上的构成与实施方式2所涉及的氢生成装置的硬件上的构成同样。因此，在此省略本发明的实施方式3所涉及的氢生成装置的硬件上的构成的说明。
<氢生成装置100的动作>
本发明的实施方式3所涉及的氢生成装置的运转方法与实施方式2所涉及的氢生成装置100的运转方法基本同样。但是，本发明的实施方式3所涉及的氢生成装置的运转方法与实施方式2所涉及的氢生成装置100的运转方法相比较，在其停止时的运转方法的一部分上有所不同。
以下是就本发明的实施方式3所涉及的氢生成装置的动作，选取与实施方式2所涉及的氢生成装置100的动作不同的点来加以说明。
图8是示意性地表示本发明的实施方式3所涉及的氢生成装置的特征性的运转停止方法的流程图。
首先，与实施方式2的情况同样，在由于根据各个家庭的电力负荷而停止燃料电池等的外部装置的动作等来判断不再需要含氢气体的生成的情况下，向氢生成装置100发出停止命令(步骤S1)。接着，在向氢生成装置100发出停止命令之后，运转控制器11与实施方式2的情况同样进行控制，以使氢生成装置100的动作工序向工序(a)转移，并停止从水供给器3向蒸发器23供水(步骤S2)。接着，运转控制器11继续从原料供给器4向重整器20提供原料(步骤S3)。
如以上所述，直至由图8所表示的步骤S3为止与实施方式2的情况同样，但是不同点是在由图8所表示的步骤S3之后由火焰检测棒7来检测水的蒸发状态。具体为，并不是根据继续时间、即将停止前的原料或者水的供给量、从启动时起直至向所述工序(a)转移之前为止的运转时间这样的氢生成装置100的运转条件，而是检测火焰检测棒7的输出(步骤S3b)，并在由火焰检测棒7检测出预先设定的电流阈值以上的离子电流之后(在步骤S3c中为“是”)，把握水的蒸发状态，从而使氢生成装置100的工作工序从所述工序(b)向作为步骤S4所表示的工序(c)转移。还有，由火焰检测棒7所检测出的离子电流如果不是被预先设定的电流阈值以上的电流值的情况下(在步骤S3c中为“否”)，则运转控制器11进一步检测火焰检测棒7的输出。
更加详细地加以说明，在氢生成装置100中，除了在其中所生成的含氢气体在燃料电池等的外部装置中接近于被100％消耗的情况之外，使剩余的含氢气体(尾气)在加热器2中进行燃烧从而被利用于重整反应等。这是为了提高氢生成时的能量效率。在本实施方式中也是，在氢生成装置100稳定生成含氢气体的运转的时候，将其所生成的含氢气体的一部分从燃烧气体供给路径10提供给加热器2，并使其在该加热器2中进行燃烧。此时，在本实施方式中，通过使用火焰检测棒7来检测由在加热器2的燃烧器2a中的燃烧反应而形成的火焰中的离子电流，从而检测燃烧反应是否正在继续。在此，该火焰中的离子电流是与火焰中的烃自由基量成比例的值，与含氢气体中的烃的浓度成比例而发生增减。例如，以规定的水蒸气碳比将原料和水供给给氢生成器1(重整器20)并在控制重整器20的温度的通常运转的时候，由火焰检测棒7检测出的离子电流量不会发生大幅度增减。另一方面，含氢气体中的烃的浓度较大程度上会受重整反应过程中的水蒸气碳比的影响，所以在原料和水蒸气的比例经时地(随着时间的推移)发生变化的工序(b)中，被检测出的离子电流值随着时间的推移会发生较大的变化。具体是，在由氢生成器1的蒸发器23使水蒸发的工序(b)中，随着时间的推移水蒸发量减少，但是从原料供给器4向氢生成器1的原料供给在继续，所以水蒸气碳比会发生减少。其结果是增加含氢气体中的烃成分的浓度。而且，在加热器2中，因为使该烃成分的浓度有所增加的含氢气体进行燃烧，所以由火焰检测棒7检测出的离子电流值发生增加。例如，如果含氢气体中的烃成分的浓度变成了2倍，那么离子电流值将变成大约2倍。因此，如果检测出该火焰检测棒7的输出增加，那么就能够把握水蒸发量发生减少的情况。
因此，在本实施方式中着眼于上述技术内容，在步骤S2之后实施步骤S3b以及步骤S3c，从而随着时间推移把握水的蒸发状态，从而实现向作为在水的蒸发状态为恰当的状态下停止提供原料的步骤S4的工序(c)转移的运转方法。还有，上述步骤S2中的恰当的水的蒸发状态被定义为，蒸发了用于在封闭重整器20之后的内部气氛不变成使重整催化剂发生水蒸气氧化的气氛(水蒸气浓度)所必要的量的水的状态。
由本实施方式所涉及的氢生成装置100的运转方法能够恰当地把握氢生成器1的蒸发器23中的水残留量、氢生成装置100运转停止时的原料与水的存在比率，所以能够获得较高的防止有关由于碳析出以及水蒸气的催化氧化而引起的催化剂特性的降低的效果。
之后，运转控制器11在由步骤S4进行了工序(c)之后，与图5中的氢生装置100的步骤S6a、S6b所表示的动作同样地进行控制，以依次进行步骤S5a以及步骤S5b。
还有，上述离子电流值与水残存量的关系根据被使用于氢生成装置100中的催化剂的特性、水的蒸发状态、重整器20的温度以及火焰检测棒7等的构成等而有所不同。因此，从有效地抑制由于碳析出以及水蒸气的催化氧化而引起的催化剂特性降低的观点出发，有必要对每一个氢生成装置作恰当的设定。
即使是本实施方式也能够获得与实施方式2的情况同样的效果。另外，根据本实施方式，可以利用现有的火焰检测棒7来逐次监视蒸发器23中的水的蒸发状态，从而在氢生成器1中在恰当的时期同时停止原料和水蒸气，所以能够进一步可靠而且有效地抑制由于碳析出以及水蒸气的催化氧化而引起的催化剂特性降低。
还有，有关其它方面均与实施方式2的情况同样。
[变形例]
接着，就本实施方式3所涉及的氢生成装置100的变形例作如下说明。
图9是示意性地表示实施方式3的变形例的氢生成装置的运转停止处理的流程图。
本变形例的氢生装置100是示例一种继续从原料供给器4向重整器20提供原料直至燃烧检测器7检测到燃烧器2a的燃烧停止为止的方式的氢生成装置。具体为，控制器11在由图9所表示的步骤S103中，控制原料供给器4，以使被提供给燃烧器2a的原料量相对于对燃烧器2a提供的燃烧用空气而言小于该原料的燃烧下限。还有，燃烧检测器7只要能够检测到燃烧器2a的燃烧停止，则可以是例如使用火焰检测棒的方式、或者使用热电偶等的温度检测装置来检测火焰温度或者燃烧废气温度等的方式等那样的任意的方式。即，因为小于燃烧下限值的原料被提供给重整器20，所以如果在蒸发器23中停止了水蒸气生成，那么在步骤S103中只有相对于对燃烧器2a提供的燃烧用空气小于燃烧下限值的原料从重整器20被挤出(被提供)到燃烧器2a。因此，在燃烧器2a中就不能够继续燃烧，燃烧停止，火焰温度或者燃烧废气温度发生急剧下降。因此，在本变形例的氢生装置100中，在以步骤S103a获取燃烧器2a的燃烧状态并停止燃烧之后(在步骤S103b中为“是”)，停止从原料供给器4向重整器20提供原料，并且关闭阀12(步骤S104)。
即使是如以上所述进行构成的本变形例的氢生成装置100也能够取得与实施方式3所涉及的氢生成装置100同样的作用效果。
(实施方式4)
图10是表示本发明的实施方式4所涉及的燃料电池系统概略构成的模式图。
如图10所示，本发明的实施方式4所涉及的燃料电池系统200具备实施方式1所涉及的氢生成装置100、使用从该氢生成装置100提供的含氢气体来进行发电的燃料电池102。
燃料电池102具有阳极102A和阴极102B。另外，在燃料电池102中设置有被构成为将燃料气体(含氢气体)提供给阳极102A的燃料气体流路41和被构成为将氧化剂气体(在这里是空气)提供给阴极102B的氧化剂气体流路42。
燃料电池102的燃料气体流路41的上游端通过气体路径9与氢生成装置100(重整器20)相连接，而其下游端则连接着燃料尾气路径29。另外，氧化剂气体流路42的上游端通过氧化剂气体供给路径28连接着氧化剂气体供给器101，而其下游端则连接着氧化剂尾气路径30。
在燃料电池102中，被提供给阳极102A的含氢气体和被提供给阴极102B的空气发生电化学反应，从而产生电和热。并且，在阳极102A上没有被使用的剩余含氢气体和在阴极102B上没有被使用的剩余氧化剂气体被排出至燃料电池系统200外(大气中)。还有，优选在阳极102A上没有被使用的剩余含氢气体在由没有被图示的燃料尾气处理器进行燃烧处理或者由空气稀释处理之后，排出至大气中。另外，在氢生成装置100具有燃烧器2a那样的情况下，在阳极102A上没有被使用的含氢气体也可以作为燃烧器2a的燃烧用燃料来加以使用。
在本实施方式4中，控制器11被构成为不仅仅控制氢生成装置100，还控制构成燃料电池系统200的其它设备。而且，控制器11被构成为：在燃料电池系统200停止时，如实施方式1所述的那样进行氢生成装置100的停止处理。
因此，本实施方式4所涉及的燃料电池系统200取得与实施方式1所涉及的氢生成装置100同样的作用效果。
还有，在本实施方式4所涉及的燃料电池系统200中制成了具备实施方式1所涉及的氢生成装置100的构成，但是并不限定于此，例如也可以制成具备实施方式2～4所涉及的氢生成装置100以及实施方式1～3中的变形例的氢生成装置100中的任一个氢生成装置的构成。
对于本领域技术人员来说，根据上述说明可明了本发明的很多改良和其他实施方式。因此，上述说明应该只是作为示例而被解释，是为了向本领域技术人员教导实施本发明的最佳方式而提供的。只要不脱离本发明的主旨就可以实质性地变更其构造以及/或者功能的细节。另外，由上述实施方式所公开的多个构成要素的适当组合就能够形成各种各样的发明。
产业上的利用可能性
本发明所涉及的氢生成装置、具备该装置的燃料电池系统以及氢生成装置的运转方法在停止时较现有技术更加能够抑制由于重整催化剂的水蒸气氧化而引起的劣化，所以它在燃料电池领域里是有用的。
符号说明
1氢生成器
2a燃烧器
2加热器
2燃烧器
3水供给器
4原料供给器
5脱硫器
6气体基础设施管线
7火焰检测棒(燃烧检测器)
8空气供给器
9气体路径(含氢气体供给路径)
10燃烧气体供给路径
11控制器(运转控制器)
12阀(封闭器)
12A阀
13水供给口
14原料供给口
15含氢气体排出口
16空气供给口
17燃烧气体排出口
18燃烧用空气供给器(燃烧风扇)
19混合器
20a重整催化剂
20重整器
21第2温度检测器
22气体路径
23蒸发器
24第1温度检测器
25转化器
26选择氧化器
27排出路径
28氧化剂气体供给器
29燃料尾气路径
30氧化剂尾气路径
41燃料气体流路
42氧化剂气体流路
100氢生成装置
101氧化剂气体供给器
102燃料电池
102A阳极
102B阴极
200燃料电池系统

Claims (10)

1.一种氢生成装置，其特征在于：
具备：
供给原料的原料供给器；
提供水的水供给器；
蒸发器，使由所述水供给器所提供的水进行蒸发并生成水蒸气；
重整器，具有重整催化剂，通过使用所述原料和所述水蒸气进行的重整反应而生成含氢气体；
阀，在所述重整器的下游侧的气体路径上，对该重整器和大气进行连通/切断；以及
控制器，被构成为：在停止从所述水供给器提供水之后，在打开所述阀的状态下继续从所述原料供给器提供所述原料，在由该被提供的原料清扫所述重整器内部之前，停止从所述原料供给器提供所述原料，并且关闭所述阀。
2.如权利要求1所述的氢生成装置，其特征在于：
具备：
加热所述重整器的燃烧器；
排出路径，其中流通从所述重整器排出的气体，并且所述排出路径与所述燃烧器相连通；以及
用离子电流来检测所述燃烧器内的燃烧状态的燃烧检测器；
如果由所述燃烧检测器检测到规定阈值以上的离子电流，则所述控制器停止从所述原料供给器提供所述原料，并且关闭所述阀。
3.如权利要求1所述的氢生成装置，其特征在于：
所述控制器根据在停止所述水供给器的水供给之前的所述氢生成装置的运转条件，来控制继续从所述原料供给器提供所述原料的时间。
4.如权利要求3所述的氢生成装置，其特征在于：
所谓所述氢生成装置的运转条件，是指原料供给量、水供给量以及所述氢生成装置的运转时间中的任意条件。
5.如权利要求1所述的氢生成装置，其特征在于：
所述控制器被构成为：在关闭所述阀之后，如果所述重整器内的温度变成从所述原料中不会析出碳的规定温度以下，那么控制所述原料供给器，从而用所述原料清扫所述重整器内部。
6.如权利要求1所述的氢生成装置，其特征在于：
所述控制器在所述蒸发器内的水蒸气生成停止之前，停止从所述原料供给器供给所述原料，并且关闭所述阀。
7.如权利要求1所述的氢生成装置，其特征在于：
所述控制器继续从所述原料供给器提供所述原料，至少直至在所述蒸发器内的水蒸气生成停止为止。
8.如权利要求1所述的氢生成装置，其特征在于：
具备：
加热所述重整器的燃烧器；
排出路径，其中流通从所述重整器排出的气体，并且所述排出路径与所述燃烧器相连通；以及
检测所述燃烧器的燃烧状态的燃烧检测器；
所述控制器继续从所述原料供给器提供所述原料，至少直至所述燃烧检测器检测到所述燃烧器的燃烧停止为止。
9.一种燃料电池，其特征在于：
具备：
权利要求1～8所述的氢生成装置；和
使用由所述氢生成装置提供的含氢气体来进行发电的燃料电池。
10.一种氢生成装置的运转方法，其特征在于：
该氢生成装置具备：提供原料的原料供给器；提供水的水供给器；蒸发器，使由所述水供给器所提供的水进行蒸发并生成水蒸气；重整器，具有重整催化剂，通过使用所述原料和所述水蒸气进行的重整反应而生成含氢气体；以及阀，在所述重整器的下游侧的气体路径上，对该重整器和大气进行连通/切断；
所述氢生成装置的运转方法包括：
停止从所述水供给器提供所述水的工序(a)；
在所述工序(a)之后，在打开所述阀的状态下继续从所述原料供给器提供所述原料的工序(b)；以及
在用所述原料清扫所述重整器内部之前停止从所述原料供给器提供所述原料并且关闭所述阀的工序(c)。
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