CN1645659A - 氢发生装置及其运行方法和燃料电池发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够相应于在启动时的氢发生装置的温度状态谋求缩短启动时间，而且能够一边抑制改性催化剂层的高温化一边使水蒸发部的温度上升的，氢生成效率和可靠性高的氢发生装置及其运行方法，以及具备该装置的燃料电池发电系统。氢发生装置是具备对原料供给部(3)提供的原料供应和水供给部(2)的供水进行控制的控制部(20)，形成能够利用该控制部(20)对水蒸发部(4)的温度以及改性催化剂层(5)的温度进行控制，根据该控制结果对于从上述水供给部(2)向上述水蒸发部(4)的供水进行合适的控制的结构的装置。

Description

氢发生装置及其运行方法和燃料电池发电系统

技术领域

本发明涉及利用以天然气、LPG、汽油、石脑油、煤油、甲醇等碳水化合物为主要原料进行的水蒸汽改性反应，生成富氢气体的氢发生装置及其运行方法，特别是涉及生成提供给燃料电池等使用氢的设备的氢气的氢发生装置以及其启动时的运行方法。

背景技术

在氢发生装置中，包含至少由碳原子和氢原子构成的有机化合物的原料在具有改性催化剂层的改性部经过水蒸汽改性。通过该改性反应，作为改性气体生成富氢气体(以下称为氢气)。在改性反应时直接向改性催化剂层供水时，水有可能将改性催化剂层或在其下游形成的气体通道阻塞。因此对催化剂层以水蒸汽的形态供水

例如在已有的氢发生装置中，在启动预热时测定改性部的改性催化剂的温度，如果检测出的温度达到规定值，水供给部就开始对改性部供水(参照例如专利文献1)。又，与改性部的改性催化剂层连通的水供给通道具有上升结构，同时在由这种结构形成的通道的底部存在形成水蒸发部的部分。这样的结构中，所提供的水在水蒸发部蒸发后被提供给改性催化剂层，在水蒸发部未蒸发的水滞留于其底部(参照例如专利文献2)。

专利文献1：日本特开2001-302207号公报

专利文献2：日本特开2002-252604号公报

在氢发生装置中，相对于原料的供给量，如果提供给加热到高温的改性催化剂层的水蒸汽的量不过充分，仅原料达到高温，流过改性部的催化剂层内和气体通道。例如，如上所述具有上升结构的水供给通道的底部形成水蒸发部的氢发生装置中，改性催化剂层被加热到高温而水蒸发部的温度低于时，尽管提供水，水也不蒸发，所提供的水滞留于水蒸发部或改性部内通道的低位置上。因此对改性催化剂层没有提供充分的水蒸汽，只有原料流过高温的改性催化剂层或流通路径内。在这里，原料由于是以碳和氢构成的有机化合物为主成分，在这样的状况下，原料发生热分解，形成碳素状态在改性催化剂上或流通路径内析出。因此，引起催化剂活性下降或流通路径的阻塞，有可能对氢发生装置的运行造成故障。

又，一旦改性催化剂层达到超过改性反应温度的高温，催化剂凝集，催化剂有可能活性下降。而且，高温的改性催化剂层如果处在空气中，改性催化剂可能会发生氧化使催化剂活性降低。

另一方面，在按照改性催化剂的温度控制水的供给的开始的上述方法中，与启动开始时的氢发生装置的温度状态无关，如果改性催化剂层达到规定的温度，就供给水和原料进行改性反应。因此，例如在停止运行后经过不太多的时间的状态下再启动氢发生装置的情况下，尽管是水蒸发部能够将所提供的水立即生成水蒸汽的温度，在改性催化剂达到所述规定的高温之前不能提供水。因此，不管启动开始时的水蒸发部的温度是否能够生成水蒸汽的温度，到开始供水为止的时间(以下称为启动时间)大致为一定值。

发明内容

本发明是为了解决这些存在问题而作成的，其目的在于，提供能够按启动开始时的氢发生装置的温度状态谋求缩短启动时间，而且能够一边抑制改性催化剂层的高温化一边使水蒸发部的温度上升的，氢生成效率和可靠性高的氢发生装置及其运行方法，以及具备这些的燃料电池发电系统。

为了解决上述存在问题，本发明的氢发生装置，是具有利用改性催化剂使包含至少由碳原子和氢原子构成的有机化合物的原料和水蒸汽发生改性反应生成氢的改性部、将原料提供给所述改性部的原料供给部、将水提供给所述改性部的水供给部、对所述改性部进行加热的加热部、以及对由所述原料供给部提供的所述原料供给和由所述水供给部提供的供水进行控制的控制部的装置，而且所述改性部具备使所提供的所述水蒸发的水蒸发部、具备所述改性催化剂的改性催化剂层、以及检测所述改性催化剂层的温度的改性温度检测部，所述控制部具备根据所述改性温度检测部检测出的所述改性催化剂层的温度判断所述水蒸发部是否能够生成水蒸汽的温度的判定手段、以及根据所述判定手段的判定结果，至少控制对由所述水供给部提供的供水进行控制的供给控制手段，所述判定手段执行将开始所述加热使所述氢发生装置启动的启动开始时检测出的所述改性催化剂层的温度与第1基准温度进行比较的第1判定，同时在所述第1判定结果是，所述改性催化剂层的温度在所述第1基准温度以下的情况下，执行将所述第1判定后的对所述改性部的加热过程中检测出的所述改性催化剂层的温度与高于所述第1基准温度的第2基准温度进行比较的第2判定，所述第1判定结果是，所述改性催化剂层的温度超过所述第1基准温度的情况下，或所述第2判定结果是，所述改性催化剂层的温度超过第2基准温度的情况下，所述供给控制手段对所述改性部开始所述供水。

这样能得到可按启动开始时的氢发生装置的温度状态谋求缩短启动时间，而且能够一边抑制改性催化剂层的高温化一边使水蒸发部的温度上升的氢生成效率和可靠性高的氢生成装置。

也可以是，所述第2基准温度是在水蒸汽不存在的情况下所述改性催化剂层的催化活性不劣化的温度。

也可以是，所述第1基准温度是50℃以上、150℃以下，所述第2基准温度是300℃以上、500℃以下。

又可以是所述氢发生装置的所述改性部还具备检测所述水蒸发部的温度的水蒸发部温度检测部，所述控制部具备在所述启动开始时根据所述水蒸发部温度检测部检测出的所述水蒸发部的温度判断所述水蒸发部是否能够生成水蒸汽的温度的判定手段、以及根据所述判定手段的判定结果至少控制对由所述水供给部提供的所述供水进行控制的供给控制手段，所述判定手段的判定结果是，所述水蒸发部的温度超过能够生成水蒸汽的温度、即水蒸发部基准温度的情况下，所述供给控制手段使所述供水开始，在所述水蒸发部的温度低于水蒸发部基准温度的情况下，执行所述加热，在超过所述水蒸发部基准温度的时刻，所述供给控制手段使所述供水开始。

在这里，本发明的氢发生装置是，具有利用改性催化剂使包含至少由碳原子和氢原子构成的有机化合物的原料和水蒸汽发生改性反应生成氢的改性部、将原料提供给所述改性部的原料供给部、将水提供给所述改性部的水供给部、对所述改性部进行加热的加热部、以及对由所述原料供给部提供的所述原料供给和由所述水供给部提供的供水进行控制的控制部的装置，而且所述改性部具备使所提供的所述水蒸发的水蒸发部、具备所述改性催化剂的改性催化剂层、以及检测所述改性催化剂层的温度的改性温度检测部，所述控制部具备根据所述改性温度检测部检测出的所述改性催化剂层的温度判断所述水蒸发部是否能够生成水蒸汽的温度的判定手段、以及根据所述判定手段的判定结果，至少控制对由所述水供给部提供的所述供水进行控制的供给控制手段，所述判定手段执行将开始所述加热使所述氢发生装置启动的启动开始时检测出的所述改性催化剂层的温度与第1基准温度进行比较的第1判定，同时在所述第1判定结果是，所述改性催化剂层的温度在所述第1基准温度以下的情况下，执行将所述第1判定后的对所述改性部的加热过程中检测出的所述改性催化剂层的温度与高于所述第1基准温度的第2基准温度进行比较的第2判定，所述第1判定结果是，所述改性催化剂层的温度在所述第1基准温度以下的情况下，执行将所述第1判定后的对所述改性部的所述加热过程中检测出的所述改性催化剂层的温度与比所述第1基准温度高而比第2基准温度低的第3基准温度的比较的第3判定，所述第3判定的结果是，所述改性催化剂层的温度超过所述第3基准温度的时刻，所述加热停止，同时执行将所述加热停止后的所述改性催化剂层的温度与比所述第3基准温度低而比第1基准温度高的第4基准温度比较的第4判定，所述第4判定的结果是，所述改性催化剂层的温度低于所述第4基准温度的时刻，再度开始所述加热。

通过在这样的加热部反复进行停止加热和再度开始加热，能够在抑制催化剂层的高温化的同时促进水蒸发部的加热。

也可以是，所述第3基准温度为200℃以上、300℃以下。

也可以对所述改性部的加热的停止和重新开始，在所述启动开始时进行一次以上的规定次数，或伴随所述停止和开始的对所述改性部的加热进行规定的时间之后，超过所述第3基准温度执行所述加热，其后，所述第2判定的结果是，所述改性催化剂层的温度超过所述第2基准温度的时刻，所述供给控制手段使所述供水开始。

也可以所述控制部按所述启动开始时检测出的所述改性催化剂层的温度，预先决定所述加热的停止和重新开始的实施次数，或伴随所述停止和再度开始的加热的实施时间。

又，所述改性部还具备检测所述水蒸发部的温度的水蒸发部温度检测部，所述控制部具备在所述启动开始时根据所述水蒸发部温度检测部检测出的所述水蒸发部的温度判断所述水蒸发部是否能够生成水蒸汽的温度的判定手段、以及根据所述判定手段的判定结果至少控制对由所述水供给部提供的所述供水进行控制的供给控制装置，所述判定手段的判定结果是，所述水蒸发部的温度低于水蒸汽能够生成的水蒸发部基准温度的情况下，对所述改性部执行所述加热，在所述改性催化剂层的温度达到所述第3基准温度的时刻停止所述加热，在所述加热停止后的所述改性催化剂层的温度到达所述第4基准温度的时刻，再度开始所述加热，同时根据所述水蒸发部温度检测部输出的信号，在所述水蒸发部的温度超过所述水蒸发部基准温度的情况下，所述供给控制手段使所述供水开始。

也可以是，所述水蒸发部基准温度为50℃以上、150℃以下。

也可以是，在所述改性部的最外围配设所述水蒸发部，在所述水蒸发部的内侧配设所述改性催化剂层。

也可以是，所述加热部具备使燃烧燃料和空气燃烧的燃烧器、向所述燃烧器提供所述燃烧燃料的燃料供给部、以及向所述燃烧器提供所述空气的空气供给部，在所述改性部，在执行所述燃烧器中发生的燃烧废气与所述改性催化剂层之间的热交换之后，执行所述燃烧废气与所述水蒸汽部之间的热交换。

也可以是，所述供给控制手段还控制所述空气供给部对所述燃烧器的空气供给，所述水供给部开始所述供水后，相当于第1供给量的所述空气提供于所述燃烧器，同时在所述第1判断结果是，所述改性催化剂层的温度在所述基准温度以下时，由所述空气供给部相当于第2供给量的所述空气提供于所述燃烧器，所述第1供给量与得到所提供相当于所述第1供给量的所述空气的所述燃烧时的，所述供给的燃烧燃料完全燃烧的情况下的理论上的空气量之比，比所述第2供给量与得到所提供相当于所述第2供给量的所述空气的燃烧时的，所述供给的燃烧燃料完全燃烧的情况下的理论上的空气量之比小。

也可以是，所述第2供给量与得到所提供相当于所述第2供给量的所述空气的所述燃烧时的，所述供给的燃烧燃料完全燃烧的情况下的理论上的空气量之比为2.0以上。

也可以是，所述供给控制手段按照所述第3判定的结果，在使所述燃烧器的燃烧停止的加热停止期间使所述空气供给部向所述燃烧器喷出所述空气。

也可以是，所述供给控制手段在按照所述第1判定的结果的供水开始起经过规定的时间之后，或在按照所述第2判定的结果的供水开始起经过规定的时间之后，开始由所述原料供给部供给所述原料。

通过有意使对改性部的供水和原料供给的时间偏离开来，容易利用水蒸发部生成的水蒸汽在发生改性反应之前使氢发生装置内部净化。

也可以是，在所述水蒸发部达到能够产生水蒸汽的温度之前，预先在所述水蒸发部贮存所述水。

本发明的氢发生装置的运行方法，是具有利用改性催化剂使包含至少由碳原子和氢原子构成的有机化合物的原料和水蒸汽发生改性反应生成氢的改性部、将原料提供给所述改性部的原料供给部、将水提供给所述改性部的水供给部、对所述改性部进行加热的加热部、以及对由所述原料供给部提供的所述原料供给和所述水供给部的供水进行控制的控制部的氢发生装置的运行方法，所述改性部具备使所提供的所述水蒸发的水蒸发部、具备所述改性催化剂的改性催化剂层、以及检测所述改性催化剂层的温度的改性温度检测部，所述控制部执行将开始所述加热使所述氢发生装置启动的启动开始时检测的所述改性催化剂层的温度与第1基准温度进行比较的第1判定，同时所述第1判定结果是，所述改性催化剂层的温度在所述第1基准温度之下的情况下，执行将所述第1判定后的对所述改性部的加热过程中检测出的所述改性催化剂层的温度与高于所述第1基准温度的第2基准温度进行比较的第2判定，所述第1判定结果是，所述改性催化剂层的温度超过所述第1基准温度的情况下，或所述第2判定结果是，所述改性催化剂层的温度超过第2基准温度的情况下，所述水供给部开始向所述改性部进行所述供水。

这样能得到可根据启动开始时的氢发生装置的温度状态谋求缩短启动时间，而且能够一边抑制改性催化剂层的高温化一边使水蒸发部的温度上升的氢生成效率和可靠性高的氢生成装置的运行方法。

也可以是，所述改性部还具备检测所述水蒸发部的温度的水蒸发部温度检测部，所述水蒸发部温度检测部检测出的水蒸发部的温度超过能够生成水蒸汽的温度、即水蒸发部基准温度的情况下，所述供水开始，另一方面，在所述水蒸发部的温度低于水蒸发部基准温度的情况下，执行对所述改性部的加热，然后，在所述水蒸发部的温度超过所述水蒸发部基准温度的时刻开始所述供水。

在这里，本发明的氢发生装置的运行方法，是具有利用改性催化剂使包含至少由碳原子和氢原子构成的有机化合物的原料和水蒸汽发生改性反应生成氢的改性部、将原料提供给所述改性部的原料供给部、将水提供给所述改性部的水供给部、对所述改性部进行加热的加热部、以及对由所述原料供给部提供的所述原料供给和所述水供给部的供水进行控制的控制部的氢发生装置的运行方法，所述改性部具备使所提供的所述水蒸发的水蒸发部、具备所述改性催化剂的改性催化剂层、以及检测所述改性催化剂层的温度的改性温度检测部，所述控制部执行将开始所述加热使所述氢发生装置启动的启动开始时检测的所述改性催化剂层的温度与第1基准温度进行比较的第1判定，同时所述第1判定结果是，所述改性催化剂层的温度在所述第1基准温度之下的情况下，执行将所述第1判定后的对所述改性部的加热过程中检测出的所述改性催化剂层的温度与高于所述第1基准温度的第2基准温度进行比较的第2判定，所述第1判定结果是，所述改性催化剂层的温度在所述第1基准温度以下的情况下，执行将在对所述第1判定后的所述改性部进行加热的过程中检测出的所述改性催化剂层的温度与高于所述第1基准温度而低于所述第2基准温度的第3基准温度进行比较的第3判定，在所述第3判定结果是，所述改性催化剂层的温度超过所述第3基准温度的时刻，停止所述加热，同时执行将所述加热停止后的所述改性催化剂层的温度与低于所述第3基准温度而高于所述第1基准温度的第4基准温度进行比较的第4判定，所述第4判定的结果是，所述改性催化剂层的温度低于所述第4基准温度的时刻，再度开始所述加热。

通过在这样的加热部反复进行停止加热和再度开始加热，能够在抑制催化剂层的高温化的同时促进水蒸发部的加热。

也可以是，所述控制部按所述启动开始时检测出的所述改性催化剂层的温度，预先决定对所述改性部进行的加热的停止和再度开始的实施次数或伴随所述停止和再度开始的对所述改性部的加热的实施时间，而所决定的所述实施次数或所述实施时间执行所述加热的停止和再度开始之后，超过所述第3基准温度执行所述加热，其后，所述第2判断的结果是，所述改性催化剂层的温度超过所述第2基准温度的时刻，开始由所述水供给部对所述改性部进行所述供水。

也可以是，所述改性部还具备检测所述水蒸发部的温度的水蒸发部温度检测部，在所述水蒸发部检测部检测出的水蒸发部的温度低于水蒸汽能够生成的水蒸发部基准温度的情况下，对所述改性部进行加热，在所述改性催化剂层的温度超过所述第3基准温度的时刻停止所述加热，所述加热停止后的所述改性催化剂层的温度低于所述第4基准温度的时刻，再度开始所述加热，同时根据所述水蒸发部温度检测部输出的信号，在所述水蒸发部的温度超过所述水蒸发部基准温度的时刻，开始所述供水。

也可以是，所述加热部具备使燃烧燃料和空气燃烧的燃烧器、对所述燃烧器提供所述燃烧燃料的燃料供给部、以及将所述空气提供给所述燃烧器的空气供给部，所述控制部控制所述空气供给部，在由所述水供给部开始进行所述供水后的所述加热中，向所述燃烧器提供相当于第1供给量的所述空气，同时在所述启动开始时的所述第1判定的结果是，所述改性催化剂层的温度低于所述第1基准温度的情况下，所述空气供给部向所述燃烧器提供相当于第2供给量的所述空气，所述第1供给量与提供相当于所述第1供给量的所述空气的所述燃烧中的，所述供给燃烧燃料的完全燃烧的理论空气量之比，小于所述第2供给量与提供相当于所述第2供给量的所述空气的所述燃烧中的，所述供给燃烧燃料的完全燃烧的理论空气量之比。

也可以是，所述加热部具备使燃烧燃料与空气燃烧的燃烧器、向所述燃烧器提供燃烧燃料的燃料供给部、以及向所述燃烧器提供所述空气的空气供给部，在按照所述第3判定的结果使所述燃烧器中的燃烧停止的加热停止期间，使所述空气从空气供给部向所述燃烧器喷射。

也可以是，所述第1判定后的所述供水开始起经过规定时间之后，或所述第2判定后的所述供水开始起经过规定时间之后，所述控制部使所述原料供给部向所述改性部开始提供所述原料。

通过有意使对改性部的供水和原料供给的时间偏离开来，容易利用水蒸发部生成的水蒸汽在发生改性反应之前使氢发生装置内部净化。

本发明的燃料电池发电系统，具备上述氢发生装置、空气供给装置、以及使所述氢发生装置供给的氢与所述空气供给装置提供的空气发生反应以进行发电的燃料电池。

采用本发明的氢发生装置及其运行方法，能够相应于在启动时的氢发生装置的温度状态适当调整水供给的开始时刻，因此能够谋求缩短氢发生装置的启动时间。而且能够在改性催化剂层高温化之前在水蒸发部生成水蒸汽，将其提供给改性催化剂层，因此能够防止改性催化剂的催化剂性能劣化和从原料中析出的碳素等对通道的阻塞，实现高可靠性。

附图说明

图1是本发明实施形态1的氢发生装置的改性部的结构的示意剖面图。

图2是图1所示的氢发生装置的控制部的结构示意图。

图3是概略表示图2的控制部中贮存的程序的内容的流程图。

图4表示图1的氢发生装置的运行动作中的改性催化剂层和水蒸发部的温度变化。

图5是概略表示本发明实施形态2的氢发生装置的控制部中贮存的程序的内容的流程图。

图6是按照图5的程序加热的改性催化剂层和水蒸发部的温度变化图。

图7是表示本发明实施例8的燃料电池发电系统的结构的方框图。

图8是表示本发明实施形态4的氢发生装置的改性部的结构的示意剖面图。

图9是概略表示本发明实施形态4的氢发生装置的控制部中贮存的程序的内容的流程图。

符号说明

1……原料供给部

2……水供给部

3……改性部

4……水蒸发部

5……改性催化剂层

6……空气通道

7……空气供给部

8……燃料供给部

9……燃烧器

12……燃烧部

15……改性温度检测部

20……控制部

100……氢发生装置

101……燃料电池

102……热回收装置

103……鼓风机

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施形态进行说明。

实施形态1

图1是本发明实施形态1的氢发生装置的改性部的结构的示意剖面图，特别是详细表示了氢发生装置的主要构成要素改性部及其周边的结构。

如图1所示，氢发生装置具备：由上端和下端封闭的圆筒状的主体50构成的改性部3、将包含碳和氢的有机化合物构成的原料提供给改性部3的原料供给部1、将水提供给改性部3的水供给部2、对改性部3进行加热的燃烧部12(加热部)、对燃烧部12提供燃烧燃料的燃料供给部8、对燃烧部12提供空气的空气供给部7、以及控制部20。

在改性部3，圆筒状的主体50内部同心地配置半径和轴方向的长度各不相同的圆筒状的多个纵壁51，以此将主体50的内部在半径方向上加以分隔。在该纵壁51的规定的端部适当配设圆板状或中空圆板状的横壁52。详细地说，通过在主体50的内部同心地竖立配设多个纵壁51，以此在纵壁51之间形成间隙53，纵壁51的规定的端部利用横壁52适当进行封闭，以便利用该间隙53形成所希望的气体通道。借助于此，在主体50的内部形成改性原料通道a、燃烧气体通道b1、改性气体通道c、改性催化剂层5、以及燃烧气体通道b2，这些通道从主体半径方向的外围侧向中心依照上述顺序配置。

改性原料通道a，其上游侧的端部连接于设置在主体50的外部的原料供给部1和水供给部2上，又，下游侧的端部连接于改性催化剂层5的上端面。改性原料通道a具有双重结构，形成使通过通道内移动的物质的移动方向从轴方向向下变成轴方向向上竖立结构。而且在改性原料通道a的底部形成水蒸发部4。如下所述，水供给部2提供的水暂时停留在该水蒸发部4，在这里发生蒸发。

改性催化剂层5由改性催化剂充填于间隙53形成，沿着下述燃烧部12的辐射筒13的上端面和外围面配置。在这里，使用以Ru为主成分的改性催化剂，但是，主要是能够进行改性反应，对催化剂没有特别限定。例如也可以使用Pt或Rh那样的贵金属或镍等构成的改性催化剂。改性催化剂层5的上端面连接于改性原料通道a，下端面连接于改性气体通道c的上游侧端部。改性气体通道c的下游侧端部形成能够将改性气体取出到改性部3的外部的结构。该改性气体通道c的内部配设通过改性催化剂层5流过该通道内的气体的温度检测用的改性温度检测手段15，在这里，设置热电偶作为改性温度检测手段15。改性温度检测手段15的设置场所只要是能够检测通过改性催化剂层5的气体的温度的场所，并没有特别限定场所。在这里，将改性温度检测手段15设置得能够检测刚通过改性催化剂层5的气体的温度，以所检测的气体温度作为改性催化剂层5的温度，但是，例如也可以直接检测例如改性催化剂层5内的温度，又可以检测构成改性催化剂层5的纵壁51或横壁52的温度。改性温度检测手段15检测出的改性催化剂层5的温度信息被传递到控制部20。控制部20的结构和功能将在下面叙述，控制部20根据该温度信息对原料供给部1和水供给部2输出原料和水的供给开始信号。

燃烧部12具备燃烧器9、形成于燃烧器9外围的空气通道6、以及配置于空气通道6的上面，包围燃烧器9的从空气通道6向上方突出的部分的辐射筒13，辐射筒13被容纳于改性部3的主体50内部，形成同心配置。燃烧器9连接于燃料供给部8，空气通道6连接于空气供给部7。由燃烧器9向辐射筒13的内部提供燃烧燃料，同时提供空气，进行燃烧并形成火焰。这样，在辐射筒13的内部形成燃烧空气14。燃烧空间14通过在辐射筒13上端形成的开口13a与改性部3的燃烧气体通道b2连通。燃烧气体通道b2与燃烧气体通道b1由改性部3的底部连通，燃烧气体通道b1的下游侧端部形成能够将燃烧气体取出到改性部3的外部的结构。

图2是表示氢发生装置的控制部20的结构的方框图，图3是概略表示图2的控制部20中贮存的程序的内容的流程图。如图2所示，控制部20由微机等计算机构成，具备处理控制部21、操作输入部22、显示部23以及存储部24。利用该控制部20对原料供给部1、水供给部2、燃料供给部8以及空气供给部7进行控制，调整原料、水、燃烧燃料以及空气的供给量。原料供给部1、水供给部2、空气供给部7、以及燃料供给部8形成能够调整供给对象物的流量的结构(未图示)。例如这些供给部1、2、7、8具备泵或电扇等驱动手段，该驱动手段也可以形成由控制部20进行控制，能够调整各供给流量的结构，又可以形成还在驱动手段的下游侧通道上设置阀门等流量调整手段，利用控制部20控制该流量调整手段，能够对各供给量进行调整的结构。

下面对氢发生装置的动作进行说明。氢发生装置的动作分为：对改性部3进行加热，使其达到水蒸发部4能够生成水蒸汽的温度的动作(以下将其称为启动动作)、对加热到上述温度的水蒸发部4供水，同时对改性部3进行加热以使改性催化剂层5直到改性反应温度的动作(以下将其称为预热动作)、以及利用改性催化剂层5中的改性反应生成氢的动作(以下将其称为氢生成动作)。

在启动动作中，对改性部3的原料和水的供给都停止，水蒸发部4一旦达到能够生成水蒸汽的温度，就开始对改性部5供给原料和水，从启动动作切换到预热动作。利用该预热动作，一旦使改性催化剂层5达到改性反应温度(例如500℃～700℃)，就使用改性催化剂的改性反应从原料和水蒸汽生成氢气，以此从预热动作切换到氢生成动作。而且在这里，将从氢发生装置的启动开始时(所谓启动开始时具体地说相当于在燃烧部12燃烧开始时)到对水蒸发部4供水为止的时间，作为氢发生装置的启动动作所需要的时间，称为启动时间。

这样的启动动作、预热动作、以及氢生成动作，如图3所示，按照控制部20贮存的程序执行。以下按照图3所示的程序的执行过程对氢发生装置的动作进行说明。

如图3所示，控制部20的处理控制部21输出运行开始信号，启动动作开始。具体地说，燃料供给部8以规定的流量将燃烧燃料提供给燃烧部12，同时空气供给部7以规定的流量将空气提供给燃烧部12。在这里，向燃烧部12提供在完全燃烧时提供给燃烧部12的燃烧燃料理论上所需的空气量的1.5倍的空气。为了在燃烧部12实现稳定的燃烧，对氢发生装置运行时的燃烧部12提供的燃烧燃料和空气的供给量保持一定值。

在燃烧部12通过所提供的燃烧燃料与空气的燃烧反应在燃烧空间14形成火焰。而且，利用燃烧产生的热对改性催化剂层5进行加热，同时也可以利用从燃烧空间14流入燃烧气体通道b2，经过通道内的燃烧气体所具有的热量对改性催化剂层5进行加热。而且，燃烧气体从燃烧气体通道b2被引入燃烧气体通道b1，流过通道内部，燃烧气体通道b1通过纵壁51连接改性原料通道a，因此流过燃烧气体通道b1的燃烧气体的热传到改性原料通道a一侧。因此形成于改性原料通道a的底部的水蒸发部4得到加热。这样，改性催化剂层5和水蒸发部4都由于燃烧部12的燃烧而得到加热，位于传热路径的上游侧的改性催化剂层5先于位于下游侧的水蒸发部4得到加热。

在这里，上述改性部3的加热中，改性催化剂层5的温度经常利用改性温度检测部15进行检测，其所检测的温度被传递到控制部20。然后，如图3所示，作为根据改性温度检测部15所检测的改性催化剂层的温度判断水蒸发部4的温度是否能够生成水蒸汽的温度的判断手段起作用的处理控制部21，将预先处理控制部21中设定的第1基准温度T1与改性催化剂层5的检测温度加以比较，判断改性催化剂层5的温度是否高于第1基准温度T1(步骤S1)。在这里，第1基准温度T1为100℃。改性催化剂层5的温度如果高于第1基准温度T1，也作为对水蒸发部4控制水的供给的供给控制手段起作用的处理控制部21对原料供给部1和水供给部2输出控制信号，以此开始对改性部3的原料和水的供给，然后转移到预热动作(步骤S4)。

另一方面，如果改性催化剂层5的温度低于第1基准温度T1，就在不供给原料和水的状态下继续加热(步骤S2)。然后，在该加热过程中处理控制部21将预先在处理控制部21设定的第2基准温度T2与改性催化剂层5的检测温度进行比较，判断改性催化剂层5的温度是否高于第2基准温度T2(步骤S3)。在这里，第2基准温度T2为400℃，如果改性催化剂层5的温度低于第2基准温度T2就继续在这一状态下进行加热。另一方面，如果改性催化剂层5的温度高于第2基准温度T2，就从处理控制部21向原料供给部1和水供给部2输出控制信号，开始原料和水的供给，然后转移到预热动作(步骤S4)。

在预热动作中，原料供给部1提供的原料和水供给部2提供的水在水蒸发部4蒸发形成的水蒸汽，通过改性原料通道a被提供给改性催化剂层5，流过改性催化剂层5后被提供给改性气体通道c。然后，通过改性气体通道c将其取出到改性部3的外部。这样，在流通原料和水蒸汽的状态下被加热的改性催化剂层5，一旦达到改性反应温度，就利用原料与水蒸汽进行改性反应生成氢(步骤S5)。在这里，改性反应不是以某一温度为阈值，能够急剧进行的反应，改性催化剂层5的温度一旦达到500℃左右，所供给的原料和水蒸汽的一部分就开始反应，随着温度的上升，参加反应的原料和水蒸汽比例的增加，一旦达到700℃左右，就几乎完全参加反应。因此，如上所述，得到原料和水蒸汽供给的状态下，改性部3得到预热的预热动作中，改性催化剂层5的温度条件如果具备就开始适当地改性反应。在这里，改性催化剂层5的温度为例如700℃左右，提供给改性部4的原料和水蒸汽几乎完全参加反应生成氢的状态的动作称为氢生成动作。因此，在改性催化剂层5达到改性反应温度之前对改性部3进行加热的动作被定义为预热动作，但是，即使是该预热动作期间，也由于原料与水蒸汽的改性反应部分生成氢气。

还有，该氢生成动作与已有的氢发生装置的动作相同。也就是说，利用通过改性原料通道a提供给改性催化剂层5的原料和水蒸汽以及改性催化剂，在改性催化剂层5生成以氢为主成分的改性气体。生成的改性气体、也就是氢气，通过改性气体通道c被取出到改性部3的外部。

在上述启动动作的步骤S1和步骤S3中，作为原料和水的供给开始时间的判定基准的第1和第2基准温度T1、T2，考虑改性部3加热时和氢发生装置停止时的改性催化剂层5和水蒸发部4的温度变化、以及改性催化剂层5和水蒸发部4的温度状态的关系进行设定，根据该第1和第2基准温度T1、T2控制原料和水的开始供给时刻，以此能够缩短启动时间。

下面参照图4对该效果进行详细说明。

图4(a)表示氢发生装置的停止动作以及氢发生装置停止后的改性催化剂层5及水蒸发部4的温度随时间的变化的一个例子。还有，所谓停止动作是指从控制部20的处理控制部21输出运行停止信号到氢发生装置完全停止的动作。

如图4(a)所示，在氢生成动作时的氢发生装置中，改性催化剂层5的温度保持于700℃，另一方面，水蒸发部4的温度保持于120℃左右。从处理控制部21输出运行停止信号后一旦进入停止动作，原料供给部1和水供给部2停止，同时燃料供给部8停止，伴随上述停止，改性部3中的改性反应和燃烧部12中的燃烧停止。

还有，这时空气供给部7送来的空气迅速夺走改性催化剂层5的温度，另一方面，根据加热的空气使位于比改性催化剂层5更处于空气流的下游侧的水蒸发部4升温为目的，使继续对燃烧器9提供。

一旦燃烧器12的燃烧停止，停止对改性部3的加热，在氢生成动作时保持高温的改性催化剂层5，温度急剧下降。另一方面，在水蒸发部4，其氢生成动作时的温度低于改性催化剂层5的温度，因此并非像改性催化剂层5那样，由于加热停止而温度急剧下降，当然，反之由于应作为吸热反应的改性反应不进行水蒸发部4由改性催化剂层5带来的放热和上述与空气的热交换而被继续加热温度升高。这样，在燃烧停止动作中，在改性催化剂层5温度下降，而另一方面因在水蒸发部4温度升高，从燃烧停止动作开始经过规定时间后，水蒸发部4的温度变得比改性催化剂层5高。改性催化剂层5和水蒸发部4之间温度的逆转发生之后，水蒸发部4的温度上升也停止。而且，在改性催化剂层5的温度为150℃左右，并且水蒸发部4的温度为180℃左右的状态下，空气供给部7的动作也停止，因此氢发生装置完全停止。氢发生装置完全停止之后，包括改性催化剂层5和水蒸发部4，氢发生装置的温度慢慢下降到室温为止。

在这里，在氢发生装置停止后很短的时间内运行再度开始的情况下，水蒸发部4和改性催化剂层5保持于比较高的温度，特别是如果水蒸发部4为100℃以上，则立即供水使其生成水蒸汽是可能的。

因此，如根据图4(a)所能够理解的，如果改性催化剂层5的温度在100℃以上，则水蒸发部4的温度处于经常超过100℃的状态，由于这个原因，改性催化剂层5的第1基准温度设定为100℃，启动开始时由改性温度检测部15检测出的改性催化剂层5的温度如果超过该第1基准温度，则即使由水供给部2向水蒸发部4供水，也能够在水蒸发部生成水蒸汽。

相反，如果氢发生装置停止后经过长时间，则水蒸发部4和改性催化剂层5的温度下降到接近室温的水平，因此，从该状态再度开始运行的情况下，要使水蒸发部4的温度达到能够生成水蒸汽的温度需要进行充分的加热。

图4(b)表示氢发生装置停止后经过长时间，蒸发部4和改性催化剂层5的温度下降到室温的状态下再度启动氢发生装置时的，改性催化剂层5和水蒸发部4的温度随时间而变化之一例。

如图4(b)所示，由于燃烧部12的加热，接近燃烧部12的改性催化剂层5优先开始升温，其后，在改性催化剂层5的升温之后水蒸发部4升温。在改性部3的加热中，改性催化剂层5的加热优先于水蒸发部4，因此，将水蒸发部4加热到能够产生水蒸汽的温度需要时间，但是，如果改性催化剂层5的温度为400℃，则可以判断为水蒸发部4的温度超过100℃。因此，改性催化剂层5的第2基准温度设定为400℃，利用改性温度检测部15检测改性催化剂层5的温度，在改性催化剂层5的温度超过该第2基准温度的时刻，如果水供给部2将水提供给水蒸发部4，水蒸发部4的温度就超过100℃，确实能够生成水蒸汽。

这样，氢发生装置中，由于运行开始时(换句话说就是启动开始时)的氢发生装置的温度状态，能够生成水蒸汽的时刻发生改变，启动时间的长度不同了。因此，在本实施例的状态下，如下所述，按启动开始时的氢发生装置的温度状态(具体地说，是改性催化剂层5的温度状态)，调整对改性部3的供水开始时间与谋求缩短启动时间。

具体地说，在本实施形态中，为了判断启动开始时的水蒸发部4是否处于能够立即供水的状态(即、从被供水的水能够生成水蒸汽的状态)，设定第1基准温度T1，又，为了判断在启动动作中水蒸发部4是否被加热到能够生成水蒸汽的状态，设定第2基准温度T2。如上所述，在这里，将第1基准温度T1设定于100℃，将第2基准温度T2设定于400℃。

例如，在运行停止后短时间内再度开始运行的情况下，改性催化剂层5和水蒸发部4保持高温，如图4所示，如果改性催化剂层5的温度高于作为第1基准温度T1的100℃，则水蒸发部4的温度为100℃以上。因此改性温度检测部15检测出的改性催化剂层5的温度如果高于第1基准温度T1，对改性部3的供水可以迅速开始，能够缩短启动时间。在这种情况下，由于在水蒸汽充分供给的状态下进行对改性催化剂层5的加热，因此能够防止随着改性催化剂层5的高温化而带来的催化性能劣化、和水蒸汽不足而引起的原料的碳素的析出等。

在上面所述中，对第1基准温度T1设定为100℃的情况进行说明，但是，只要是能够判断水蒸发部4为能够生成水蒸汽的状态，第1基准温度T1的设定值可以设定为这一数值以外的其他值，例如可以按改性部3的结构等因素适当设定。第1基准温度T1也可以是在50℃～150℃的范围内，只要是在该范围内，水蒸发部4为了保持有上一次运行中的热量，推断为能够立即生成水蒸汽。还有，即使第1基准温度T1为50℃左右的低温度也可以，这是因为例如在氢发生装置的运行停止动作时，通过燃烧部12的空气通道6将空气大量提供给改性部3对改性部3进行冷却等冷却动作一旦实施，即使改性催化剂层5的温度这样低，有时水蒸发部4的温度也在100℃以上。

另一方面，在停止之后经过长时间然后再度运行的情况下，改性催化剂层5和水蒸发部4温度下降到室温，在启动开始时改性催化剂层5的温度低的到作为第1基准温度的100℃以下。因此，在这种情况下，即使是对水蒸发部4供水也不能够生成水蒸汽。因此，在这种情况下不立即开始供水，而用燃烧部12的规定时间的燃烧对改性部3进行加热。然后用第2基准温度T2判断加热了的水蒸发部4是否达到能够产生水蒸汽的状态。在启动动作的加热中，改性催化剂层5优先于水蒸发部4进行加热，因此在改性催化剂层5的温度上升到某一程度之前，水蒸发部4的温度不上升到能够生成水蒸汽的温度，一旦改性催化剂层5的温度上升到作为第2基准温度T2的400℃以上的高温，水蒸发部4也得到充分加热，温度达到100℃以上。因此，改性温度检测部15检测出的改性催化剂层5的温度如果高于第2基准温度T2，就可以开始对水蒸发部4供水。这样，利用与第2基准温度T2的比较判定控制供水的时刻，以此在水蒸汽得到充分供给的状态下对改性催化剂层5进一步加热。因此，能够防止随着改性催化剂层5的高温化而发生的催化剂性能劣化、和水蒸汽不足而引起的原料的碳析出等情况的发生。

在上面所述中，对第2基准温度T2被设定为400℃的情况进行说明，但是，第2基准温度T2并不限于这一温度，只要是水蒸发部4处于能够生成水蒸汽的状态下的改性催化剂层5的温度，而且是水蒸汽不存在的情况下，不发生改性催化剂的劣化和供给的原料的碳析出的温度，第2基准温度T2也可以是400℃以外的温度，可以按改性部3的构成等将第2基准温度T2适当加以设定。例如一旦改性催化剂5的温度超过500℃，改性催化剂和充填改性催化剂的容器以及气体通道也超过500℃，在该温度状态下，如果水蒸汽不存在，对改性部3供给原料的话，由于原料的热分解，在改性部3的流通路径内和改性催化剂上会发生碳析出，即使对改性部3没有原料供给，也会发生改性催化剂的凝集和氧化，不管怎样，其结果是，有可能诱发流通路径的阻塞和催化剂活性的下降等不良情况。因此，第2基准温度T2最好设定在300～500℃的范围内。

如上所述，本实施形态的氢发生装置，可以按启动开始时的水蒸发部4的温度状态调整水的供给开始时间，因此在启动开始时的水蒸发部4的温度为能够产生水蒸汽的温度的情况下，可以缩短启动动作所需要的时间。又由于在充分提供水蒸汽的状态下进行改性催化剂层5的加热，所以能够防止原料的热分解引起的在改性部3的流通路径内和改性催化剂上的碳析出以及改性催化剂的凝集和氧化。又，由于对能够生成水蒸汽的状态下的水蒸发部4供水，能够可靠地生成水蒸汽，因此，能够防止液态水造成的流通路径的阻塞等情况。由于以上原因，这样的本实施形态的氢发生装置能够实现高可靠性。

又，上述氢发生装置的结构中，在改性部3的最外周设置水蒸发部4，因此从高温的改性催化剂层5向外周侧放热的热被作为水蒸发部4中的水的蒸发潜热利用。因此，在水蒸发部4中，温度的上升得到抑制。这样，一旦位于改性部3的最外周的水蒸发部4的温度被抑制于较低的温度，改性部3的主体50的表面温度下降，因此能够抑制主体表面的放热，因而，氢发生装置的热能利用效率得到提高。

还有，改性部3的结构不限于上述结构，主体50的形状和内部结构、改性部3内的各流通路径的配置等也可以不同于上面所述的配置。在这里，如上所述，将能够抑制从表面的放热的水蒸发部4配置于改性部3的最外围的结构中，燃烧部12中的燃烧发生的热不容易传递到水蒸发部4，因此在以往的启动动作中的加热方法中，相对于改性部3的温度的显著上升，水蒸发部4的温度不容易上升，容易发生催化剂劣化和原料的碳析出等问题。因此这样的结构的情况下，本发明的效果更有效。

而且，在上述氢发生装置的结构中，检测改性催化剂层4的温度的温度检测部设置于能够检测通过改性催化剂层5的改性气体通道内的气体的温度的地方，以在这里检测出的温度为依据改变供水的时间，但是，即使是在包含改性催化剂层5的改性部3的构件表面的适当地方设置的温度检测部得到的温度、在改性部3的内部的，水蒸汽、原料、以及改性反应的气体流过的通道a的适当地方设置的温度检测部得到的温度、设置于燃烧空间14的适当地方的温度检测部得到的温度，或设置于燃烧气体通道b1、b2的适当地方的温度检测部得到的温度，只要是能够检测改性催化剂层4或在其近旁与改性催化剂层5的温度有高度相关性的温度，而且是能够判断水蒸发部4的温度是否能够生成水蒸汽的温度的范围，设置这任何地方都可以。

但是，在这种情况下，第2基准温度T2由于与改性催化剂层5的最高温度的相关关系，在水蒸汽不存在的情况下必需设定为不发生改性催化剂的劣化和供给的原料的碳析出的温度。

还有，在水蒸发部4的外表面或水蒸发部4的内部的适当地方，如下面所述，如果设置图8所示的检测水蒸发部4的温度的水蒸发部温度检测部16直接测定水蒸发部4的有关蒸发的温度，就能够更高精度地掌握水蒸发部4的状态，能够可靠供给水蒸汽。

实施形态2

本发明实施形态2的氢发生装置的结构与实施形态1的氢发生装置的结构相同，因此在这里省略其说明。这样的本实施形态的氢发生装置的启动动作中，与实施形态1的情况相同，设定第1和第2基准温度T1、T2，判断水蒸发部4的温度的状态，但是在这里还设定第3和第4基准温度T3、T4，根据该第3和第4基准温度T3、T4控制改性催化剂层5的加热状态。更具体地说，在本实施形态中，与上述实施形态1相比，更积极地对改性部3进行加热，这样即使是从氢发生装置停止后经过较长时间，水蒸发部4和改性催化剂层5的温度下降到室温的状态再度启动该氢发生装置时，将水蒸发部4加热到能够产生水蒸汽的温度为止的时间也可望得到缩短。但是，如果使改性部3(改性催化剂层5)的温度过分升高，改性催化剂层劣化，情况不理想，为了不产生这样的改性催化剂劣化，使改性部3的升温停止，改性部3过度冷却也不是所希望的。因此改性部3利用控制部20如下所述进行温度控制。

下面参照图5和图6对本实施形态的启动动作进行说明。

图5是概略表示存储于本实施形态的氢发生装置的控制部20(图1)的程序的内容的流程图。如图5所示，在本实施形态中，与实施形态1的情况相同，从控制部20的处理控制部21输出运行开始信号，氢发生装置开始运行，从燃料供给部8和空气供给部7向燃烧部12提供燃烧燃料和原料进行燃烧。以此开始启动动作。启动开始时的改性催化剂层5的温度由改性温度检测部15检测，检测温度信息被传递到处理控制部21。处理控制部21将检测出的改性催化剂层5的温度与第1基准温度T1(100℃)进行比较(步骤S1)。改性催化剂层5的温度如果高于第1基准温度T1，如实施形态1所述，进入步骤S4的过程。另一方面，一旦改性催化剂层5的温度小于第1基准温度T1，如实施形态1中所述，进入步骤S2的过程。然后，为了进行进入步骤S3的过程，对改性催化剂层5和水蒸发部4进行加热。

在这里，本实施形态的启动动作中，如实施形态1所述，从步骤S2起到步骤S3的过程进行为止的时间，还进行步骤S6～S10的过程。以此在改性催化剂层5的温度上升到第2基准温度的时间内如图6所示，按催化剂层5的状态使燃烧部12的燃烧停止或再度进行，调节改性催化剂层5的加热量。

图6表示本实施形态的氢发生装置的启动动作中改性催化剂层5和水蒸发部4的加热状态。如图5所示，在本实施形态中，在实施形态1的第1和第2基准温度T1、T2之间设定第3基准温度T3和第4基准温度T4。第3基准温度T3比第4基准温度T4高(T3＞T4)。在这里，第3基准温度T3设定为250℃，同时第4基准温度设定为200℃。

例如，在这种情况下，氢发生装置的运行开始时的温度比第1基准温度(100℃)低，因而，如图5的步骤S2所示，不立即开始供水，而继续进行改性催化剂层5和水蒸发部4的加热。而且，在进行所述加热时判断改性催化剂层5的检测温度是否在第3基准温度T3以上(步骤S6)。该判断结果，如果是比第3基准温度T3低，就继续进行加热。另一方面，如果改性催化剂层5的检测温度在第3基准温度T3以上，则使燃烧部12停止燃烧(步骤S7)。伴随该燃烧的停止，改性催化剂层5的温度下降，另一方面，水蒸发部4由于改性催化剂层5的放热而升高温度。接着，如果改性催化剂层5的温度下降到第4基准温度T4(步骤S8)，就再度开始燃烧(步骤S9)，随着该燃烧的再度开始，改性催化剂层5的温度再度升高，水蒸发部4的温度也继续上升。如果由于燃烧再度开始改性催化剂层5的温度再度上升到第3基准温度T3以上，就再度停止燃烧。在这里，控制部20的处理控制部21控制燃料供给部8对燃烧部12的燃料供给，以此控制燃烧的停止和再度开始(步骤S10)。

如上所述的燃烧的停止和再度开始进行预先设定的次数。该设定的次数为1次或以上，最好是按改性催化剂层5和水蒸发部4的位置关系和燃烧气体通道b1、b2的构成决定的传热状态设定。燃烧的停止和再度开始进行设定次数之后，超过第3基准温度T3再次进行加热，如上所述，与第2基准温度T2进行比较(步骤S11)。

这样，根据第3和第4基准温度T3、T4对燃烧部12进行控制，调整改性催化剂层5的加热量，以此可以抑制改性催化剂层5的温度上升于500℃以下，同时可以促进水蒸发部4的温度上升。

在上面所述中，将第3基准温度T3设定于250℃，同时将第4基准温度T4设定于200℃，但是第3和第4基准温度T3、T4不限于上述温度，只要是能够在第1基准温度T1和第2基准温度T2之间，使改性催化剂层5的温度不高于500℃以上地，促进水蒸发部4的温度上升，也可以设定为其他温度。

在这里，使燃烧部12停止燃烧时的改性催化剂层5的温度变化中，即使在改性催化剂层5的温度到达第3基准温度T3的时刻P1停止燃烧，也由于暂时温度上升(overshoot)使改性催化剂层5受到加热，因此在燃烧停止后规定期间继续使改性催化剂层5的温度上升。而且在时刻P2，改性催化剂层5的温度到达峰值，到达高于第3基准温度的高温。根据这种情况，在设定第3基准温度T3时，有必要考虑这样的暂时温度上升(overshoot)引起的温度上升，以使峰值时P2的温度不超过第2基准温度T2。例如，第3基准温度T3设定于200℃～300℃的范围。另一方面，第4基准温度T4，如果第3基准温度T3已经决定，就设定在第3基准温度T3与第1基准温度T1之间即可。

如上所述，采用本实施形态，由于能够控制燃烧部12中的燃烧，控制改性催化剂层5的加热量，所以在实施形态1能够具有上述效果，因此能够实现更高的可靠性。

在上面所述中，对燃烧部12的燃烧的停止和再度开始进行的次数预先设定，并且在实施上述次数之后根据第2基准温度T2进行判断的情况进行了说明，但是作为本实施形态的变形例，也可以不设定燃烧的停止和再度开始的进行次数，而预先设定伴随燃烧的停止和再度开始的加热动作进行的时间。例如，也可以是形成这样的结构，即伴随燃烧的停止和再度开始的加热时间预先设定为10分钟，在这一期间根据第3和第4基准温度T3、T4使燃烧停止和再度开始，经过10分钟后进行超过第3基准温度T3的加热的结构。又可以采用这样的结构，即如果经过10分钟后燃烧部12发生熄火，改性催化剂层5的温度下降时，在改性催化剂层5的温度到达第4基准温度T4时使燃烧部12的燃烧再度开始的结构。

又，迄今为止叙述了反复执行使燃烧部12的燃烧停止和再度开始，以此调整改性催化剂层5的加热量，并且有效地对水蒸发部4进行加热的例子，但是作为这样的使燃烧部12的燃烧停止和再度开始的燃烧动作的变性例，不使燃烧部12停止，而使燃烧部12在高热量加热状态与低热量加热状态之间切换规定次数也能够得到同样效果(还有，第3和第4基准温度T3、T4有必要适当进行重新设定)。例如，也可以调整提供给燃烧部12的燃烧燃料量，以使高热量对低热量之比为约1.5倍。

或者，燃烧部12进行的低热量加热，如下详细所述例如使空气量相对于燃烧燃料量比通常燃烧时提高以使燃烧火焰温度下降也能够实现。

实施形态3

本实施形态的氢发生装置具有与实施形态1的氢发生装置相同的结构，因此在这里省略其详细说明。又，本实施形态的氢发生装置中，与实施形态2的情况相同地，使对燃烧部12中的燃烧进行控制，以使改性催化剂层5的加热量调整，但是以下各点与实施形态2不同。

即，在实施形态2中，根据第3和第4基准温度T3、T4控制燃烧部12的燃烧的停止和再度开始，但是在本实施形态中按氢发生装置的启动开始时的改性催化剂层5的温度预先自动设定燃烧的停止和再度开始进行的次数和时刻，同时按该设定实施燃烧的停止和再度开始。燃烧的停止和再度开始进行的次数和时刻与实施形态2的情况相同，设定得能够对改性催化剂层5的温度达到500℃以上的高温的情况进行抑制，同时促进水蒸发部4的温度升高。例如表示燃烧的停止和再度开始的进行次数和时刻与改性催化剂层5和水蒸发部4的温度变化之间的相互关系的数据预先存储于控制部20的存储部24，按启动开始时检测出，并且传递到处理控制部21的改性催化剂层5的温度信息，根据存储部24的数据选择设定最合适的次数和时刻。在这种情况下，如果检测出的改性催化剂层5的温度低，就推断水蒸发部4的温度也低，因此在这种情况下增多预热次数。另一方面，如果检测出的改性催化剂层5的温度高，就推断水蒸发部4的温度也高，因此在这种情况下就减少预热次数。作为具体的例子，在基准温度T1为100℃的情况下，启动开始时的改性催化剂层5的检测温度如果是80～99℃，则燃烧的停止和再度开始的一连串动作的次数设定为1次，如果是60～79℃就设定为2次，如果是40～59℃就设定为3次，在比其更低时设定为4次。

如上所述，采用本实施形态的启动动作，能够根据启动开始时的氢发生装置的状态，具体地说，按改性催化剂层5的温度，使燃烧部12的燃烧停止和再度开始的实施次数设定得更加合适。因此能够取得与实施形态2相同的效果，同时在这种情况下能够进行更有效率的加热。

还有，在上面所述中对预先设定燃烧的停止和再度开始的次数的情况进行说明，但是与实施形态2的变形例的情况一样，也可以不设定次数，而预先设定伴随燃烧的停止和再度开始的加热实施时间。

实施形态4

图8是本发明实施形态4的氢发生装置的结构的示意剖面图。

本实施形态的氢发生装置中，在实施形态1(参照图1)中说明的氢发生装置的改性部追加设置检测水蒸发部4的温度的水蒸发部温度检测部16，以此形成能够将水蒸发温度检测部16输出的信号(温度信息)传递到控制部20的结构。

又，图9是概略表示本实施形态的氢发生装置的控制部中存储的程序的内容的流程图。

图9所示的流程图中，图5所示的流程图的步骤S1的“第1基准温度”和步骤S3的“第2基准温度”分别为“水蒸发部基准温度”。

总之，本实施形态中，不是从改性温度检测部15间接预测水蒸发部4的温度，而是利用水蒸发部温度检测部16进行测定，以此直接而且正确地检测图9所示的步骤S1和步骤S3中的水蒸发部4的状态，判断能否进行供水生成水蒸汽。因此在燃烧的停止和再度开始得到执行时，不是像实施形态3那样根据其处理次数和处理时间，而是根据水蒸发部4的温度状态可以直接决定图9所示的步骤S6～S10之间的处理的实施。

又，燃烧的停止和再度开始时刻的判断与实施形态3相同，根据改性催化剂温度检测部15输出的温度信息利用控制部20执行，以此防止改性催化剂层5的高温化引起的催化剂劣化。

还有，水蒸发部温度检测部16只要设置于水蒸发部4的结构体外表面或结构体内部的水蒸发的蒸发空间等，能够高精度把握水蒸发部4中水蒸汽能否生成的位置即可。在这里，水蒸发部4能够生成水蒸汽的水蒸发部基准温度是因水蒸发部4的结构和水蒸发部温度检测部16的设置位置等而改变的，但是如果是例如50℃～150℃的话，在水蒸发部4的主要蒸发水的地方，达到100℃的温度，能够适当促进水的蒸发。

还有，以上说明的本实施形态的氢发生装置的结构，除了追加水蒸发部温度检测部16这点以外，与实施形态1说明的氢生成装置的结构相同，两者共通的结构其说明省略。

又，图9所示的步骤S1和步骤S2中的处理动作以外的本实施形态的动作，与实施形态2(图6)所说明的处理动作相同，两者共通的动作其说明省略。

实施形态5

本发明实施形态5的氢发生装置，具有与实施形态1的氢发生装置100相同的结构，因此在这里省略其详细说明。本实施形态中，进行与实施形态1相同的启动动作，但是启动动作的燃烧中对燃烧部12的空气供给量比预热动作和氢生成动作中实施的通常的燃烧中的空气供给量多，这一点与实施形态1不同。下面对这一不同点进行说明。

通常的燃烧中，从燃料供给部8提供给燃烧部12的燃烧燃料的完全燃烧中的理论空气量与实际由空气供给部7向燃烧部12提供的空气量之比(以下成为空气比)设定为约1.5。这虽然与燃烧部12的结构和燃烧方法有关，但是通常的燃烧中燃料特性最好的燃烧中的空气比为1.5左右。从而，在本实施形态中，预热动作和氢发生动作中的空气比就设定为通常燃烧中的空气比、即1.5。另一方面，在本实施形态的启动动作中，燃烧中的空气比设定的比通常燃烧中的空气比(即1.5)大。具体地说，启动动作时的燃烧中的空气比为2.0以上，设定于燃烧特性不劣化的范围，例如2.0～5.0的范围。在这里为2.0。采用这样设定的理由如下。

提供给燃烧部12的燃烧燃料的供给量如果为一定量，则在燃烧部12的放热量为一定值。因此，在这种状态下，随着空气供给部7向燃烧部12提供的空气供给量的变化，燃烧部12的辐射筒内形成的火焰的温度也发生变化。例如，如果使空气比大于通常燃烧中的空气比(1.5)，空气供给量比通常的燃烧多，则燃烧产生的燃烧废气的量变多，所以由于该燃烧废气造成火焰温度下降。在这里，火焰的温度采用火焰外焰。因此如果控制部20对空气供给部7进行控制，调整空气供给量，以便启动动作时的空气比为2.0，则燃烧部12得到多于通常燃烧的空气供给进行燃烧，因此启动动作时形成的火焰温度变得比预热动作时和氢生成动作时形成的通常的燃烧的火焰温度低。而且，由于这样的火焰温度下降，启动动作时从燃烧部12被引入燃烧气体通道b2的燃烧废气温度比通常燃烧低。因此，在启动动作时作为加热对象的改性催化剂层5和作为热源的燃烧废气之间的温度差变小，因此与预热动作时和氢生成动作时相比，从燃烧废气传递给改性催化剂层5的热量减少。另一方面，由于向改性催化剂层5传递的热量这样减少，通过与改性催化剂层5之间的热交换，在燃烧气体通道b1内移动的燃烧废气中所保持的热量变多。

在这里，经过与改性催化剂层5的热交换的燃烧废气移动燃烧气体通道b1内之后，被取出到改性部3的外部，但是在该移动时燃烧废气与水蒸发部4之间发生热交换，热量传递给水蒸发部4。在这里，如上所述，空气比采用2.0的启动动作中，与采用1.5的空气比的情况相比，在与水蒸发部4之间进行热交换的燃烧废气所保持的热量变多，因此水蒸发部4与燃烧废气之间的温度差变大，所以传递给水蒸发部4的热量与空气比为1.5的情况相比变多。根据如上所述，通过使启动动作中的燃烧空气比为2.0，使其比通常的燃烧的空气比大，能够抑制改性催化剂层5的温度上升，同时能够促进水蒸发部4的加热。其结果是，能够实现谋求缩短启动动作时间的可靠性高的氢发生装置。

又，如果使提供给燃烧部12的燃烧燃料量比通常的燃烧少，而且提高上述空气比，则能够更有效地抑制改性催化剂层5的温度上升，同时能够促进水蒸发部4的加热。

还有，在上面所述中，对本实施形态的启动动作除了使空气比大于通常的燃烧这一点以外，其他与实施形态1的启动动作相同的情况进行说明，但是也可以采用以实施形态2和实施形态3的启动动作为基础的结构。

又，在以实施形态2和实施形态3的结构为基础的启动动作中，如上面所述，在使燃烧部12停止燃烧时，由空气供给部7向燃烧部12提供空气供改性催化剂层5冷却用。通过这样将空气提供冷却用，改性部3的热量通过所提供的空气传递到比改性催化剂层5，位于空气流的下游侧的水蒸发部4，在这里，特别是由于所提供的空气量比通常多，向水蒸汽部4传递的热量变多，这是比较有利的。因此，能够更有效地取得上述效果。

实施形态6

本发明的实施形态6的氢生成装置具有与实施形态1的氢生成装置相同的结构，因此在这里省略其详细说明。在本实施形态中，从启动动作转移到预热动作的过程与实施形态1不同。下面对这一不同点进行说明，除此以外与实施形态1相同。

在实施形态1中，如上所述，预热动作开始时水和原料齐全地向改性部3提供，但是在本实施形态中，先开始提供水，其后开始原料的提供。也就是说，在本实施形态中，在启动动作中，改性催化剂层5的温度为第1基准温度T1以上(图3的步骤S1)或第2基准温度T2以上(图3的步骤S3)时，由水供给部2向改性部3的改性原料通道a供水，从启动动作转移到预热动作。这时，尚未进行原料供给部1向改性部3的原料提供。所提供的水在水蒸发部4蒸发形成水蒸汽，该水蒸汽被提供给改性催化剂层5和改性气体通道c，并在其间流通。在这里，原料供给通道a内、改性催化剂层5内以及改性气体通道c内多少也能够存在上述运行中生成的气体和运行停止后流入的空气等的气体等，在例如这些气体存在的情况下利用预热动作将改性催化剂层5加热到高温时，改性催化剂就被氧化，催化剂活性降低，原料有可能被氧化。因此为了提高氢发生装置的可靠性，最好使改性部3的主体50内部处于不存在非特定物质的状态下。

因此，在本实施形态中，在步骤S1及步骤S3中，改性催化剂层5的温度如果达到第1基准温度T1和第2基准温度T2，就在向改性部3提供原料之前首先如上所述向改性部3供水使其生成水蒸汽，使该水蒸汽流向改性原料通道a、改性催化剂层5以及改性气体通道c，以此利用水蒸汽使其内部置换。如上所述，置换之后开始预热动作时，在进行规定时间的水蒸汽置换之后，由原料供给部1向改性部3的原料供给开始进行。这样，水蒸汽置换所需要的时间是，在改性部3的形成的通道、即包含改性原料通道a、改性催化剂层5以及改性气体通道c，在氢发生装置内形成的全部通道用水蒸汽置换所需要的时间。例如，形成于氢发生装置内的通道的总容积为1升的情况下，如果以18g/分的供给量向氢发生装置的改性部3供水，则水蒸发部4发生的水蒸汽量为22.4升/分，因此置换所需要的时间(也就是在预热动作中只供给水的时间)为1/22.4分。实际上，考虑安全系数，设定该时间的2～3倍的时间为置换时间。

如上所述，采用本实施形态，由于在向改性部3提供原料之前利用水蒸汽进行置换，所以能够实现具有更高可靠性的氢发生装置。又，在以往的置换中，必需由另行设置的供给手段提供氮气等不活泼气体，利用该气体进行净化，但在本实施形态中可以使用水蒸发部4生成的水蒸汽进行净化，因此没有必要另行设置置换用气体供给手段。因此，只要调节预热动作开始时的水和原料的供给时刻，就容易进行置换。

还有，在上面所述中，对本实施形态除了用水蒸发部4生成的水蒸汽进行置换这一点以外都与实施形态1相同的情况进行了说明，但是也可以采用以实施形态2、实施形态3、实施形态4以及实施形态5的动作为基础的结构。

实施形态7

本实施形态7的氢发生装置的结构与实施形态1的氢发生装置的结构相同，因此在这里省略其详细说明。

在这样构成的本实施形态中，与实施形态6的情况相同，在向改性部3提供原料之前只提供水，利用由该水生成的水蒸汽对改性部3进行置换，但不是像实施形态6那样在水蒸发部4达到能够生成水蒸汽的温度之后开始供水，而是实现在被加热达到能够生成水蒸汽的温度之前预先对水蒸发部4供水的状态，用该水的饱和蒸汽进行水蒸汽置换。下面进行详细说明。

在上面的实施形态1～6中，将对改性部3供水开始时作为从启动动作向预热动作转移的时间，但是在本实施形态中，不是将向改性部3供水开始的时间作为该转移时间，而是将水蒸发部4的水蒸发开始时间作为转移时间。也就是说，在这里将加热到预先供水的状态下的水蒸发部4达到水蒸汽能够生成的温度的动作称为启动动作，从在水蒸发部4开始生成水蒸汽到进行改性反应为止的动作称为预热动作。

在本实施形态中，不管氢发生装置的启动开始时的改性催化剂层5和水蒸发部4的温度如何，从水供给部2向改性部3提供规定量的水，是滞留在水蒸发部4。在氢发生装置的启动开始时的改性催化剂层5的温度比第1基准温度T1低的情况下，启动刚开始时，滞留在水蒸发部4的水不蒸发，而一旦在燃烧部12进行的燃烧加热使水蒸发部4的温度开始慢慢上升，在水蒸发部4就发生与该温度相应的饱和水蒸汽。在本实施形态中利用该饱和水蒸汽进行改性部3的置换。另一方面，在启动开始时的改性催化剂层5的温度高于第1基准温度的情况下(图3的步骤S1)，以及如上所述饱和水蒸汽进行的置换的同时进行加热，改性催化剂层5的温度高于第2基准温度T2的温度时(图3的步骤S3)，水蒸发部4处于能够生成水蒸汽的状态，因此滞留在水蒸发部4的水变成水蒸汽并且被提供给改性催化剂层5，启动动作切换为预热动作。在预热动作开始后由水供给部1向改性部3供水，同时在从开始供水经过规定时间之后，由原料供给部2向改性部3供给原料。借助于此，与实施形态6的情况一样，利用水蒸汽对改性部3进行置换。

如上所述，采用本实施形态，与实施形态6的情况一样，能够利用水蒸汽对改性部3进行置换，因此能够得到与在实施形态6如上所述的效果相同的效果。而且在这里，在氢发生装置的启动开始时的改性催化剂层5的温度低于第一基准温度T1的情况下，在改性催化剂层5、水蒸发部4、改性部3内的各通道的温度不上升的状态下也能够用滞留于水蒸发部4的水的饱和蒸汽随时对改性部3进行净化。因此，通过置换去除物质的能力得到提高，而且能够将预热动作开始时实施的净化所需要的时间加以缩短。

本发明的氢发生装置的结构和工作方法，不限定于上述实施形态1～6所示的结构和工作方法。例如，上述实施形态1～6中，改性部3的加热利用在燃烧部12进行的燃烧加热，但是也可以利用电热器和加热高温惰性气体的加热手段等对改性部3进行加热。又，在上述实施形态1～6中，特别对氢发生装置的改性部3的结构进行说明，但是氢发生装置也可以按其用途适当具有改性部以外的处理部。例如在下面的实施形态8中所述，在使用于燃料电池发电系统的氢发生装置中，设置处理改性部3生成的改性气体的一氧化碳变质部以及一氧化碳选择氧化部。

实施形态8

图7是本发明实施形态8的燃料电池发电系统的结构的示意性方框图。该燃料电池发电系统具备氢发生装置100、燃料电池101、热回收装置102以及鼓风机103这些主要构成要素。该燃料电池101为例如固体高分子型燃料电池。

氢发生装置100是实施形态1～7中的任何一项氢发生装置，但是在这里除了上述改性部3和燃烧部12以外，还具备一氧化碳变质部20和一氧化碳选择氧化部21。具体地说，图1的改性部3的改性气体通道c连接于一氧化碳变质部20，一氧化碳变质部20与一氧化碳选择氧化部21利用变质后气体通道d连结。这样构成的氢发生装置100中，改性催化剂层5中生成的改性气体通过改性气体通道c提供给一氧化碳变质部20，在这里进行一氧化碳的浓度的低减化。在一氧化碳变质部20得到的变质后气体通过变质后气体路径d被提供给一氧化碳选择氧化部21，在这里一氧化碳浓度进一步降低。这样利用一氧化碳变换部20和一氧化碳选择氧化部21进行一氧化碳低减化处理，以此在氢发生装置100中得到一氧化碳浓度低的富氢气体(氢气)。

在燃料电池发电系统中，氢发生装置100通过发电燃料配管104和燃料废气配管105连接于燃料电池101。又，燃料电池101通过空气配管106连接于鼓风机103。又，热回收装置102形成能够回收燃料电池101发电时发生的热量的结构。在这里，热回收装置102由具备贮存箱的温水生成装置构成，利用该贮存箱内的水回收燃料电池101发电时的热生成温水。还有，在这里，燃料电池发电系统形成能够将发电得到的电力提供给电力负荷终端的结构，同时形成能够将热回收装置102回收的热提供给热负荷终端的结构(未图示)。

在燃料电池发电系统的热电联合运行中，首先，如上所述，在氢发生装置100中进行启动动作，预热动作以及氢生成动作。关于这些动作，如在实施形态1～7中所述，在这里省略其说明。在氢发生装置100中，向在实施形态1～7中所述那样，能够缩短启动动作所需要的时间，同时能够实现高可靠性的运行。

氢发生装置100中制造的氢气作为发电燃料通过发电燃料配管104被提供给燃料电池101的燃料极侧。另一方面，对燃料电池101的空气极侧，通过空气配管106由鼓风机103提供空气。在燃料电池101中所供给的氢气与空气进行反应(以下称为发电反应)，以进行发电，同时随着该发电反应发生热量。发电反应得到的电力被提供给电力负荷终端(未图示)使用。又，伴随发电反应产生的热量被热回收手段102回收，其后被提供给热负荷终端(未图示)，使用于种种用途。又，未被发电反应利用的未使用的氢气(所谓燃料废气)从燃料电池101中回收，通过燃料废气配管105，作为燃烧燃料被提供给氢发生装置100的燃烧部102。

本实施形态的燃料电池发电系统中，能够如上所述在氢发生装置100中高可靠性地制造氢气，因此能够对燃料电池101稳定提供氢气。因此在燃料电池101能够高效稳定地发生电能和热能，能够实现节能性和经济上有利的联合发电系统。

还有，在本实施形态8中，对本发明的氢发生装置使用于燃料电池发电系统的情况进行了说明，但是本发明的氢发生装置也能够使用于燃料电池发电系统以外的设备。

工业应用性

本发明的氢发生装置作为能够缩短启动动作所需要的时间并且能够实施高可靠性运行的氢发生装置是有用的。

特别是在具备该氢发生装置的燃料电池系统中，能够稳定进行经济而省能的热电联合运行。

Claims (26)

1.一种氢发生装置，具有利用改性催化剂使包含至少由碳原子和氢原子构成的有机化合物的原料和水蒸汽发生改性反应生成氢的改性部、将原料提供给所述改性部的原料供给部、将水提供给所述改性部的水供给部、对所述改性部进行加热的加热部、以及对由所述原料供给部提供的所述原料供给和由所述水供给部提供的供水进行控制的控制部，其特征在于，

所述改性部具备使所提供的所述水蒸发的水蒸发部、具备所述改性催化剂的改性催化剂层、以及检测所述改性催化剂层的温度的改性温度检测部，

所述控制部具备根据所述改性温度检测部检测出的所述改性催化剂层的温度判断所述水蒸发部是否能够生成水蒸汽的温度的判定手段、以及根据所述判定手段的判定结果，至少控制对由所述水供给部提供的供水进行控制的供给控制手段，

所述判定手段执行将开始所述加热使所述氢发生装置启动的启动开始时检测出的所述改性催化剂层的温度与第1基准温度进行比较的第1判定，同时在所述第1判定结果是，所述改性催化剂层的温度在所述第1基准温度以下的情况下，执行将所述第1判定后的对所述改性部的加热过程中检测出的所述改性催化剂层的温度与高于所述第1基准温度的第2基准温度进行比较的第2判定，

所述第1判定结果是，所述改性催化剂层的温度超过所述第1基准温度的情况下，或所述第2判定结果是，所述改性催化剂层的温度超过第2基准温度的情况下，所述供给控制手段对所述改性部开始所述供水。

2.如权利要求1所述的氢发生装置，其特征在于，所述第2基准温度是在水蒸汽不存在的情况下所述改性催化剂层的催化活性不劣化的温度。

3.如权利要求1所述的氢发生装置，其特征在于，所述第1基准温度是50℃以上、150℃以下，所述第2基准温度是300℃以上、500℃以下。

4.如权利要求1所述的氢发生装置，其特征在于，

所述改性部还具备检测所述水蒸发部的温度的水蒸发部温度检测部，

所述控制部具备在所述启动开始时根据所述水蒸发部温度检测部检测出的所述水蒸发部的温度判断所述水蒸发部是否能够生成水蒸汽的温度的判定手段、以及根据所述判定手段的判定结果至少控制对由所述水供给部提供的所述供水进行控制的供给控制手段，

所述判定手段的判定结果是，所述水蒸发部的温度超过能够生成水蒸汽的温度、即水蒸发部基准温度的情况下，所述供给控制手段使所述供水开始，在所述水蒸发部的温度低于水蒸发部基准温度的情况下，执行所述加热，在超过所述水蒸发部基准温度的时刻，所述供给控制手段使所述供水开始。

5.一种氢发生装置，具有利用改性催化剂使包含至少由碳原子和氢原子构成的有机化合物的原料和水蒸汽发生改性反应生成氢的改性部、将原料提供给所述改性部的原料供给部、将水提供给所述改性部的水供给部、对所述改性部进行加热的加热部、以及对由所述原料供给部提供的所述原料供给和由所述水供给部提供的供水进行控制的控制部，其特征在于，

所述改性部具备使所提供的所述水蒸发的水蒸发部、具备所述改性催化剂的改性催化剂层、以及检测所述改性催化剂层的温度的改性温度检测部，

所述控制部具备根据所述改性温度检测部检测出的所述改性催化剂层的温度判断所述水蒸发部是否能够生成水蒸汽的温度的判定手段、以及根据所述判定手段的判定结果，至少控制对由所述水供给部提供的所述供水进行控制的供给控制手段，

所述判定手段执行将开始所述加热使所述氢发生装置启动的启动开始时检测出的所述改性催化剂层的温度与第1基准温度进行比较的第1判定，同时在所述第1判定结果是，所述改性催化剂层的温度在所述第1基准温度以下的情况下，执行将所述第1判定后的对所述改性部的加热过程中检测出的所述改性催化剂层的温度与高于所述第1基准温度的第2基准温度进行比较的第2判定，

所述第1判定结果是，所述改性催化剂层的温度在所述第1基准温度以下的情况下，执行将所述第1判定后的对所述改性部的所述加热过程中检测出的所述改性催化剂层的温度与比所述第1基准温度高而比第2基准温度低的第3基准温度的比较的第3判定，所述第3判定的结果是，所述改性催化剂层的温度超过所述第3基准温度的时刻，所述加热停止，同时执行将所述加热停止后的所述改性催化剂层的温度与比所述第3基准温度低而比第1基准温度高的第4基准温度比较的第4判定，所述第4判定的结果是，所述改性催化剂层的温度低于所述第4基准温度的时刻，再度开始所述加热。

6.如权利要求5所述的氢发生装置，其特征在于，所述第3基准温度是200℃以上、300℃以下。

7.如权利要求6所述的氢发生装置，其特征在于，对所述改性部的加热的停止和重新开始，在所述启动开始时进行一次以上的规定次数，或伴随所述停止和开始的对所述改性部的加热进行规定的时间之后，超过所述第3基准温度执行所述加热，其后，所述第2判定的结果是，所述改性催化剂层的温度超过所述第2基准温度的时刻，所述供给控制手段使所述供水开始。

8.如权利要求7所述的氢发生装置，其特征在于，所述控制部按所述启动开始时检测出的所述改性催化剂层的温度，预先决定所述加热的停止和重新开始的实施次数，或伴随所述停止和再度开始的加热的实施时间。

9.如权利要求8所述的氢发生装置，其特征在于，

所述改性部还具备检测所述水蒸发部的温度的水蒸发部温度检测部，

所述控制部具备在所述启动开始时根据所述水蒸发部温度检测部检测出的所述水蒸发部的温度判断所述水蒸发部是否能够生成水蒸汽的温度的判定手段、以及根据所述判定手段的判定结果至少控制对由所述水供给部提供的所述供水进行控制的供给控制装置，

所述判定手段的判定结果是，所述水蒸发部的温度低于水蒸汽能够生成的水蒸发部基准温度的情况下，对所述改性部执行所述加热，在所述改性催化剂层的温度达到所述第3基准温度的时刻停止所述加热，在所述加热停止后的所述改性催化剂层的温度到达所述第4基准温度的时刻，再度开始所述加热，同时根据所述水蒸发部温度检测部输出的信号，在所述水蒸发部的温度超过所述水蒸发部基准温度的情况下，所述供给控制手段使所述供水开始。

10.如权利要求9所述的氢发生装置，其特征在于，所述水蒸发部基准温度为50℃以上、150℃以下。

11.如权利要求1、4、5和9中的任一项所述的氢发生装置，其特征在于，在所述改性部的最外围配设所述水蒸发部，在所述水蒸发部的内侧配设所述改性催化剂层。

12.如权利要求1、4、5和9中的任一项所述的氢发生装置，其特征在于，所述加热部具备使燃烧燃料和空气燃烧的燃烧器、向所述燃烧器提供所述燃烧燃料的燃料供给部、以及向所述燃烧器提供所述空气的空气供给部，在所述改性部，在执行所述燃烧器中发生的燃烧废气与所述改性催化剂层之间的热交换之后，执行所述燃烧废气与所述水蒸汽部之间的热交换。

13.如权利要求1、4、5和9中的任一项所述的氢发生装置，其特征在于，

所述供给控制手段还控制所述空气供给部对所述燃烧器的空气供给，

所述水供给部开始所述供水后，相当于第1供给量的所述空气提供于所述燃烧器，同时

在所述第1判断结果是，所述改性催化剂层的温度在所述基准温度以下时，由所述空气供给部相当于第2供给量的所述空气提供于所述燃烧器，

所述第1供给量与得到所提供相当于所述第1供给量的所述空气的所述燃烧时的，所述供给的燃烧燃料完全燃烧的情况下的理论上的空气量之比，比所述第2供给量与得到所提供相当于所述第2供给量的所述空气的燃烧时的，所述供给的燃烧燃料完全燃烧的情况下的理论上的空气量之比小。

14.如权利要求13所述的氢发生装置，其特征在于，所述第2供给量与得到所提供相当于所述第2供给量的所述空气的所述燃烧时的，所述供给的燃烧燃料完全燃烧的情况下的理论上的空气量之比为2.0以上。

15.如权利要求5或9所述的氢发生装置，其特征在于，所述供给控制手段按照所述第3判定的结果，在使所述燃烧器的燃烧停止的加热停止期间使所述空气供给部向所述燃烧器喷出所述空气。

16.如权利要求1、4、5和9中的任一项所述的氢发生装置，其特征在于，所述供给控制手段在按照所述第1判定的结果的供水开始起经过规定的时间之后，或在按照所述第2判定的结果的供水开始起经过规定的时间之后，开始由所述原料供给部供给所述原料。

17.如权利要求1、4、5和9中的任一项所述的氢发生装置，其特征在于，在所述水蒸发部达到能够产生水蒸汽的温度之前，预先在所述水蒸发部贮存所述水。

18.一种氢发生装置的运行方法，是具有利用改性催化剂使包含至少由碳原子和氢原子构成的有机化合物的原料和水蒸汽发生改性反应生成氢的改性部、将原料提供给所述改性部的原料供给部、将水提供给所述改性部的水供给部、对所述改性部进行加热的加热部、以及对由所述原料供给部提供的所述原料供给和所述水供给部的供水进行控制的控制部的氢发生装置的运行方法，其特征在于，

所述改性部具备使所提供的所述水蒸发的水蒸发部、具备所述改性催化剂的改性催化剂层、以及检测所述改性催化剂层的温度的改性温度检测部，

所述控制部执行将开始所述加热使所述氢发生装置启动的启动开始时检测的所述改性催化剂层的温度与第1基准温度进行比较的第1判定，同时所述第1判定结果是，所述改性催化剂层的温度在所述第1基准温度之下的情况下，执行将所述第1判定后的对所述改性部的加热过程中检测出的所述改性催化剂层的温度与高于所述第1基准温度的第2基准温度进行比较的第2判定，

所述第1判定结果是，所述改性催化剂层的温度超过所述第1基准温度的情况下，或所述第2判定结果是，所述改性催化剂层的温度超过第2基准温度的情况下，所述水供给部开始向所述改性部进行所述供水。

19.如权利要求18所述的氢发生装置的运行方法，其特征在于，

所述改性部还具备检测所述水蒸发部的温度的水蒸发部温度检测部，

所述水蒸发部温度检测部检测出的水蒸发部的温度超过能够生成水蒸汽的温度、即水蒸发部基准温度的情况下，所述供水开始，另一方面，

在所述水蒸发部的温度低于水蒸发部基准温度的情况下，执行对所述改性部的加热，然后，在所述水蒸发部的温度超过所述水蒸发部基准温度的时刻开始所述供水。

20.一种氢发生装置的运行方法，是具有利用改性催化剂使包含至少由碳原子和氢原子构成的有机化合物的原料和水蒸汽发生改性反应生成氢的改性部、将原料提供给所述改性部的原料供给部、将水提供给所述改性部的水供给部、对所述改性部进行加热的加热部、以及对由所述原料供给部提供的所述原料供给和所述水供给部的供水进行控制的控制部的氢发生装置的运行方法，其特征在于，

所述改性部具备使所提供的所述水蒸发的水蒸发部、具备所述改性催化剂的改性催化剂层、以及检测所述改性催化剂层的温度的改性温度检测部，

所述控制部执行将开始所述加热使所述氢发生装置启动的启动开始时检测的所述改性催化剂层的温度与第1基准温度进行比较的第1判定，同时所述第1判定结果是，所述改性催化剂层的温度在所述第1基准温度之下的情况下，执行将所述第1判定后的对所述改性部的加热过程中检测出的所述改性催化剂层的温度与高于所述第1基准温度的第2基准温度进行比较的第2判定，

所述第1判定结果是，所述改性催化剂层的温度在所述第1基准温度以下的情况下，执行将在对所述第1判定后的所述改性部进行加热的过程中检测出的所述改性催化剂层的温度与高于所述第1基准温度而低于所述第2基准温度的第3基准温度进行比较的第3判定，在所述第3判定结果是，所述改性催化剂层的温度超过所述第3基准温度的时刻，停止所述加热，同时执行将所述加热停止后的所述改性催化剂层的温度与低于所述第3基准温度而高于所述第1基准温度的第4基准温度进行比较的第4判定，所述第4判定的结果是，所述改性催化剂层的温度低于所述第4基准温度的时刻，再度开始所述加热。

21.如权利要求20所述的氢发生装置的运行方法，其特征在于，所述控制部按所述启动开始时检测出的所述改性催化剂层的温度，预先决定对所述改性部进行的加热的停止和再度开始的实施次数或伴随所述停止和再度开始的对所述改性部的加热的实施时间，而所决定的所述实施次数或所述实施时间执行所述加热的停止和再度开始之后，超过所述第3基准温度执行所述加热，其后，所述第2判断的结果是，所述改性催化剂层的温度超过所述第2基准温度的时刻，开始由所述水供给部对所述改性部进行所述供水。

22.如权利要求21所述的氢发生装置的运行方法，其特征在于，

所述改性部还具备检测所述水蒸发部的温度的水蒸发部温度检测部，

在所述水蒸发部检测部检测出的水蒸发部的温度低于水蒸汽能够生成的水蒸发部基准温度的情况下，对所述改性部进行加热，在所述改性催化剂层的温度超过所述第3基准温度的时刻停止所述加热，所述加热停止后的所述改性催化剂层的温度低于所述第4基准温度的时刻，再度开始所述加热，同时根据所述水蒸发部温度检测部输出的信号，在所述水蒸发部的温度超过所述水蒸发部基准温度的时刻，开始所述供水。

23.如权利要求18、19、20和22中的任一项所述的氢发生装置的运行方法，其特征在于，

所述加热部具备使燃烧燃料和空气燃烧的燃烧器、对所述燃烧器提供所述燃烧燃料的燃料供给部、以及将所述空气提供给所述燃烧器的空气供给部，

所述控制部控制所述空气供给部，

在由所述水供给部开始进行所述供水后的所述加热中，向所述燃烧器提供相当于第1供给量的所述空气，同时在所述启动开始时的所述第1判定的结果是，所述改性催化剂层的温度低于所述第1基准温度的情况下，所述空气供给部向所述燃烧器提供相当于第2供给量的所述空气，

所述第1供给量与提供相当于所述第1供给量的所述空气的所述燃烧中的，所述供给燃烧燃料的完全燃烧的理论空气量之比，小于所述第2供给量与提供相当于所述第2供给量的所述空气的所述燃烧中的，所述供给燃烧燃料的完全燃烧的理论空气量之比。

24.如权利要求20或22所述的氢发生装置的运行方法，其特征在于，

所述加热部具备使燃烧燃料与空气燃烧的燃烧器、向所述燃烧器提供燃烧燃料的燃料供给部、以及向所述燃烧器提供所述空气的空气供给部，

在按照所述第3判定的结果使所述燃烧器中的燃烧停止的加热停止期间，使所述空气从空气供给部向所述燃烧器喷射。

25.如权利要求18、19、20和22中的任一项所述的氢发生装置的运行方法，其特征在于，所述第1判定后的所述供水开始起经过规定时间之后，或所述第2判定后的所述供水开始起经过规定时间之后，所述控制部使所述原料供给部向所述改性部开始提供所述原料。

26.一种燃料电池发电系统，其特征在于，具备权利要求1～17中的任一项所述的氢发生装置、空气供给装置、以及使所述氢发生装置供给的氢与所述空气供给装置提供的空气发生反应以进行发电的燃料电池。

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