JP2002080204A - 水素含有ガス生成装置の停止保管方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 メンテナンス作業を簡略化し得ると共に、ラ
ンニングコストを低減し得る水素含有ガス生成装置の停
止保管方法を提供する。 【解決手段】 供給される炭化水素系の原燃料を水蒸気
生成部Ｓにて生成される水蒸気にて改質処理する改質処
理部３が設けられた水素含有ガス生成装置の停止保管方
法であって、原燃料の供給を停止した状態にて水蒸気生
成部Ｓにおける水蒸気の生成を継続して、改質処理部３
の内部のガスを水蒸気にて置換する水蒸気置換処理を行
い、その後、水蒸気生成部Ｓにおける水蒸気の生成を停
止した状態で、改質処理部３を加熱手段Ｈにて加熱する
ことにより、改質処理部３の内部の水蒸気が凝縮しない
ように維持する保温処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、供給される炭化水
素系の原燃料を水蒸気生成部にて生成される水蒸気にて
改質処理する改質処理部が設けられた水素含有ガス生成
装置の停止保管方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる水素含有ガス生成装置は、改質処
理部において、供給される炭化水素系の原燃料を、水蒸
気生成部にて生成された水蒸気にて、水素ガスを含有す
るガスに改質処理するものであり、例えば、燃料電池に
供給する燃料ガスを生成するために用いられる。かかる
水素含有ガス生成装置を停止して保管する場合、改質処
理部内から可燃性ガスを追い出す必要があると共に、改
質処理部内の改質触媒が凝縮水による湿潤により性能が
低下するのを防止するために、改質処理部内の水蒸気を
凝縮させないように維持する必要がある。

【０００３】そこで、従来では、窒素、二酸化炭素、ア
ルゴン等の不活性なガスをパージ用ガスとして供給する
パージ用ガス供給手段（例えば、ガスボンベ）を設け
て、水素含有ガス生成装置を停止して保管する場合に
は、パージ用ガス供給手段より、パージ用ガスを改質処
理部に供給して、改質処理部内に残留しているガス（可
燃性ガス及び水蒸気を含む）をパージ用ガスにて置換す
るようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、従来では、パ
ージ用ガス供給手段を設置する必要があるため、そのパ
ージ用ガス供給手段の維持管理に係わるメンテナンス作
業が煩雑であるという問題があった。又、水素含有ガス
生成装置を停止させる度に、パージ用ガスを消費するた
め、ランニングコストが高くなるという問題もあった。

【０００５】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、メンテナンス作業を簡略化し得
ると共に、ランニングコストを低減し得る水素含有ガス
生成装置の停止保管方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】〔請求項１記載の発明〕
請求項１に記載の水素含有ガス生成装置の停止保管方法
の特徴は、原燃料の供給を停止した状態にて前記水蒸気
生成部における水蒸気の生成を継続して、前記改質処理
部の内部のガスを水蒸気にて置換する水蒸気置換処理を
行い、その後、前記水蒸気生成部における水蒸気の生成
を停止した状態で、前記改質処理部を加熱手段にて加熱
することにより、前記改質処理部の内部の水蒸気が凝縮
しないように維持する保温処理を行うことにある。請求
項１に記載の停止保管方法によれば、水蒸気置換処理に
おいては、原燃料の供給を停止した状態にて水蒸気生成
部における水蒸気の生成を継続することにより、改質処
理部の内部に残留しているガスを水蒸気にて追い出し
て、改質処理部の内部のガスを水蒸気にて置換し、その
水蒸気置換処理の後に行う保温処理においては、改質処
理部を加熱手段にて加熱することにより、改質処理部の
内部の水蒸気が凝縮しないように維持する。つまり、元
々、設けられている水蒸気生成部を用いて、改質処理部
内のガスを水蒸気にて置換すると共に、改質処理部内の
水蒸気が凝縮しないようにして保管することができるの
で、従来の如きパージ用ガス供給手段を設けること無
く、改質処理部内から残留している可燃性ガスを追い出
すことができると共に、改質処理部内の改質触媒が凝縮
水による湿潤により性能が低下するのを防止するため
に、改質処理部内の水蒸気を凝縮させないように維持す
ることができる。従って、メンテナンス作業を簡略化し
得ると共に、ランニングコストを低減し得る水素含有ガ
ス生成装置の停止保管方法を提供することができるよう
になった。

【０００７】〔請求項２記載の発明〕請求項２に記載の
水素含有ガス生成装置の停止保管方法の特徴は、前記改
質処理部にて処理された改質処理ガスを後処理する後処
理部が設けられ、前記水蒸気置換処理においては、前記
後処理部の内部のガスを水蒸気にて置換し、前記保温処
理においては、前記後処理部を前記加熱手段にて加熱す
ることにより、前記後処理部の内部の水蒸気が凝縮しな
いように維持することにある。請求項２に記載の停止保
管方法によれば、水蒸気置換処理においては、改質処理
部及び後処理部夫々の内部のガスを水蒸気にて置換し、
その水蒸気置換処理の後に行う保温処理においては、改
質処理部及び後処理部を加熱手段にて加熱することによ
り、改質処理部及び後処理部夫々の内部の水蒸気が凝縮
しないように維持する。つまり、水素含有ガス生成装置
においては、改質処理部にて処理された改質処理ガスに
含まれる一酸化炭素ガス含有量を低減する後処理等を行
う後処理部を設ける場合があるが、そのような後処理部
内のガスも水蒸気にて置換すると共に、後処理部内の水
蒸気も凝縮しないようにして保管することができる。ち
なみに、後処理部としては、例えば、改質処理部から排
出された改質処理ガス中の一酸化炭素ガスを二酸化炭素
ガスに変成処理する変成処理部にて構成したり、そのよ
うな変成処理部に加えて、変成処理部から排出された変
成処理ガス中の一酸化炭素ガスを酸化する選択酸化処理
部とを備えて構成したりする。後処理部を、変成処理部
にて構成するか、変成処理部及び選択酸化処理部にて構
成するかは、例えば、燃料電池用の燃料ガスを生成する
用途に用いられる場合は、要求される一酸化炭素濃度レ
ベルによって選択される。従って、一酸化炭素ガス含有
量を低減する後処理等を行う後処理部を設けた水素含有
ガス生成装置において、メンテナンス作業を簡略化し得
ると共に、ランニングコストを低減し得る停止保管方法
を提供することができるようになった。

【０００８】〔請求項３記載の発明〕請求項３に記載の
水素含有ガス生成装置の停止保管方法の特徴は、前記加
熱手段が、電気ヒータにて構成されていることにある。
請求項３に記載の停止保管方法によれば、加熱手段が、
燃焼装置等に比べて、取り付け必要箇所に対してコンパ
クトに取り付け可能で、しかも取り付け自由度が高い電
気ヒータにて構成されているので、電気ヒータを、内部
の水蒸気の凝縮を防止すべき改質処理部等の対象箇所に
対して、水蒸気の凝縮を防止すべく適切且つ効率良く加
熱できるように取り付けるに当たって、コンパクトに取
り付けることができる。従って、本発明による停止保管
方法を実施する水素含有ガス生成装置を構成するに当た
って、装置の大型化を抑制することができる。

【０００９】〔請求項４記載の発明〕請求項４に記載の
水素含有ガス生成装置の停止保管方法の特徴は、燃料を
燃焼させることにより前記改質処理部を改質処理可能な
ように加熱する前記燃焼部が、前記保温処理において燃
焼させることにより前記加熱手段に兼用されるように構
成されていることにある。改質処理部を改質処理可能な
ように加熱するために、燃焼部を元々設けてあるが、請
求項４に記載の停止保管方法によれば、その燃焼部を、
保温処理において燃焼させることにより、加熱手段に兼
用するように構成してあるので、加熱手段を新たに設け
る必要が無い。従って、本発明による停止保管方法を実
施する水素含有ガス生成装置を構成するに当たって、装
置の価格が高くなるのを防止することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】〔第１実施形態〕以下、図１ない
し図４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第１実施形態を説明する。図
１に示すように、燃料電池発電設備は、本発明による水
素含有ガス生成装置Ｐ、反応用空気供給用のブロア２
８、及び、水素含有ガス生成装置Ｐから供給される燃料
ガス及びブロア２８から供給される反応用空気を用いて
発電する燃料電池Ｇを備えて構成してある。

【００１１】図１及び図２に示すように、水素含有ガス
生成装置Ｐは、供給される天然ガス等の炭化水素系の原
燃料ガスを脱硫処理する脱硫処理部１と、供給される原
料水を加熱して水蒸気を生成する水蒸気生成部Ｓと、脱
硫処理部１で脱硫処理された原燃料ガスを水蒸気生成部
Ｓで生成された水蒸気を用いて水素ガスと一酸化炭素ガ
スに改質処理する改質処理部３と、燃料電池Ｇから排出
された排燃料ガスを燃焼させて改質処理部３を改質処理
可能なように加熱する燃焼部４と、改質処理部３から排
出された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処理部５と、そ
の変成処理部５から排出された変成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する選択酸化処理部
６とを備えて構成して、一酸化炭素ガス濃度の低い（例
えば１０ｐｐｍ以下）水素リッチな燃料ガスを生成する
ように構成してある。

【００１２】つまり、改質処理部３にて処理された改質
処理ガスを後処理する後処理部Ｔは、変成処理部５と選
択酸化処理部６とを備えて構成してある。

【００１３】燃料電池Ｇは、詳細な説明は省略するが、
高分子膜を電解質とする固体高分子型であり、水素含有
ガス生成装置Ｐから供給される燃料ガス中の水素と、ブ
ロア２８から供給される反応用空気中の酸素との電気化
学反応により発電するように構成してある。

【００１４】水蒸気生成部Ｓは、燃焼部４から排出され
た燃焼ガスを通流させる水蒸気生成用加熱通流部１１
と、供給される原料水を水蒸気生成用加熱通流部１１に
よる加熱にて蒸発させる蒸発処理室２とから構成してあ
る。

【００１５】更に、水素含有ガス生成装置Ｐには、改質
処理部３から排出された高温の改質処理ガスを通流させ
て、改質処理部３を保温する保温用通流部７と、高温の
改質処理ガスにより改質処理部３に供給される被改質ガ
スを加熱する被改質ガス用熱交換器Ｅｐと、高温の改質
処理ガスにより脱硫処理部１に供給される原燃料ガスを
加熱する原燃料ガス用熱交換器Ｅａと、変成処理部５を
冷却するために冷却用流体を通流させる変成部冷却用通
流部８と、同じく、変成処理部５を冷却するために冷却
用流体を通流させる変成部冷却用通流部９と、変成処理
部５及び選択酸化処理部６を冷却する冷却用ファン１０
とを設けてある。又、変成処理部５から排出された変成
処理ガスと、水蒸気生成部Ｓへ供給する原料水とを熱交
換させて、原料水を予熱する原料水予熱用熱交換器１７
を設けてある。

【００１６】被改質ガス用熱交換器Ｅｐは、保温用通流
部７から排出された改質処理ガスを通流させる上流側改
質処理ガス通流部１２と、改質処理部３に供給する被改
質ガスを通流させる被改質ガス通流部１３とを熱交換自
在に設けて構成し、原燃料ガス用熱交換器Ｅａは、上流
側改質処理ガス通流部１２から排出された改質処理ガス
を通流させる下流側改質処理ガス通流部１５と、脱硫処
理部１に供給する原燃料ガスを通流させる原燃料ガス通
流部１６とを熱交換自在に設けて構成してある。

【００１７】図１及び図２において、白抜き線矢印にて
示すように、原燃料ガス供給路２１を原燃料ガス用熱交
換器Ｅａの原燃料ガス通流部１６に接続し、並びに、原
燃料ガス通流部１６、脱硫処理部１、被改質ガス用熱交
換器Ｅｐの被改質ガス通流部１３、改質処理部３、保温
用通流部７、被改質ガス用熱交換器Ｅｐの上流側改質処
理ガス通流部１２、原燃料ガス用熱交換器Ｅａの下流側
改質処理ガス通流部１５、４段の各変成処理部５、選択
酸化処理部６の順に流れるガス処理経路を形成するよう
に、それらをガス処理用流路２２にて接続してある。

【００１８】そして、原燃料ガス供給路２１から供給さ
れる原燃料ガスを脱硫処理部１で脱硫処理し、その脱硫
原燃料ガスと後述する水蒸気路２６からの水蒸気とを混
合して、改質処理部３に供給して改質処理し、その改質
処理ガスを４段の変成処理部５に順次供給して、一酸化
炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成処理し、その変成処理
ガスを選択酸化処理部６に供給して一酸化炭素ガスを選
択的に酸化処理する。

【００１９】選択酸化処理部６から排出された選択酸化
処理ガスを燃料ガスとして燃料電池Ｇに供給するよう
に、選択酸化処理部６と燃料電池Ｇとを燃料ガス路２３
にて接続し、燃料電池Ｇから排出された排燃料ガスを燃
焼部４に供給すべく、燃料電池Ｇと燃焼部４とを排燃料
ガス路２４にて接続してある。

【００２０】原燃料ガス供給路２１には、原燃料の供給
を断続する原燃料断続用開閉弁２０を設け、排燃料ガス
路２４には、ガスの逆流を防止する逆止弁３９を設けて
ある。更に、水素含有ガス生成装置の起動時及び停止時
に、燃焼部４にガス燃料（１３Ａ等）を供給する起動停
止用ガス燃料供給路３７を、排燃料ガス路２４における
逆止弁３９よりも下流側の箇所に接続すると共に、その
起動停止用ガス燃料供給路３７に、ガス燃料の供給を断
続するガス燃料断続用開閉弁３８を設けてある。

【００２１】改質処理部３においては、メタンガスを主
成分とする天然ガスが原燃料ガスである場合は、例えば
７００〜７５０°Ｃ程度の加熱下でメタンガスと水蒸気
とが下記の反応式にて改質反応して、水素ガスと一酸化
炭素ガスを含むガスに改質処理される。

【００２２】

【化１】ＣＨ₄ ＋Ｈ₂ Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ₂

【００２３】変成処理部５においては、改質処理ガス中
の一酸化炭素ガスと水蒸気とが、例えば２００°Ｃ程度
の反応温度にて下記の反応式にて変成反応して、一酸化
炭素ガスが二酸化炭素ガスに変成処理される。

【００２４】

【化２】ＣＯ＋Ｈ₂ Ｏ→ＣＯ₂ ＋Ｈ₂

【００２５】選択酸化処理部６においては、ルテニウム
の触媒作用によって、１００°Ｃ程度の反応温度にて、
変成処理ガス中に残っている一酸化炭素ガスが選択酸化
される。

【００２６】変成処理部５から排出された変成処理ガス
の温度は２００°Ｃ程度であり、選択酸化処理部６にお
ける反応温度は１００°Ｃ程度であるので、最後段の変
成処理部５と選択酸化処理部６とを接続するガス処理用
流路２２には、原料水供給路２５を流れる原料水を変成
処理ガスにて予熱する原料水予熱用熱交換器１７を設け
ると共に、変成処理ガスから凝縮水を除去するドレント
ラップ３４を、その原料水予熱用熱交換器１７よりも下
流側の箇所に設けてある。そして、原料水予熱用熱交換
器１７において、変成処理ガスを選択酸化処理部６にお
ける反応温度付近の温度にまで冷却し、その冷却によっ
て回収された熱量にて原料水を予熱している。

【００２７】又、選択酸化処理部６から排出された選択
酸化処理ガスの温度は１１０°Ｃ程度であり、高分子型
の燃料電池Ｇの動作温度は８０°Ｃ程度であるので、燃
料ガス路２３には、選択酸化処理部６から排出された選
択酸化処理ガスを、燃料電池Ｇの動作温度付近にまで冷
却する燃料ガス冷却用熱交換器３３を設けてある。

【００２８】図１及び図２において、実線矢印にて示す
ように、原料水ポンプ１４から水蒸気生成用の原料水が
送られる原料水供給路２５を水蒸気生成部Ｓの蒸発処理
室２に接続し、蒸発処理室２にて生成された水蒸気を送
出する水蒸気路２６を、脱硫処理部１と被改質ガス通流
部１３とを接続するガス処理用流路２２に接続して、ガ
ス処理用流路２２を通流する脱硫原燃料ガスに改質用の
水蒸気を混合させるように構成してある。

【００２９】原料水供給路２５の途中に、原料水予熱用
熱交換器１７に設け、更に、原料水供給路２５における
原料水予熱用熱交換器１７よりも下流側の箇所に、原料
水を蛇行状に流す蛇行状通流部１８を設け、その蛇行状
通流部１８を、水素含有ガス生成装置Ｐの外壁部のうち
の、燃焼部４を覆う箇所に熱伝導可能に当て付けて設け
て、水素含有ガス生成装置Ｐの外壁部からの伝導熱及び
輻射熱により、蛇行状通流部１８を通流する原料水を予
熱するように構成してある。そして、原料水予熱用熱交
換器１７及び蛇行状通流部１８によって、水蒸気生成部
Ｓに供給する原料水を予熱するようにしてある。

【００３０】図１及び図２において、破線矢印にて示す
ように、燃焼部４から排出された燃焼ガスを、水蒸気生
成用加熱通流部１１、変成部冷却用通流部８の順に流す
ように、それら燃焼部４、水蒸気生成用加熱通流部１
１、変成部冷却用通流部８を燃焼ガス路２７にて接続し
て、水蒸気生成用加熱通流部１１においては、燃焼ガス
によって蒸発処理室２を加熱し、変成部冷却用通流部８
においては、燃焼ガスによって、発熱反応である変成反
応が行われる変成処理部５を冷却するように構成してあ
る。尚、水蒸気生成用加熱通流部１１から排出された燃
焼ガスの温度は１２０°Ｃ程度であり、その燃焼ガスが
変成部冷却用通流部８を通流して変成処理部５を冷却す
るので、変成部冷却用通流部８から排出された燃焼ガス
の温度は１５０°Ｃ程度に上がっているので、図示しな
い排熱回収用熱交換器を設けて、燃焼ガスから排熱を回
収して、水蒸気や温水を生成する。

【００３１】図１及び図２において、一点鎖線矢印にて
示すように、ブロア２８からの空気を燃焼用空気とし
て、変成部冷却用通流部９を通流させてから、燃焼部４
に供給するように、ブロア２８、変成部冷却用通流部
９、燃焼部４を燃焼用空気路２９にて接続すると共に、
燃焼用空気を変成部冷却用通流部９を迂回させて通流さ
せるように、燃焼用空気路２９に燃焼用空気バイパス路
３０を接続し、ブロア２８からの空気を酸化用空気とし
て選択酸化処理部６に供給するように、ブロア２８に接
続した酸化用空気供給路３１を、最後段の変成処理部５
と選択酸化処理部６とを接続するガス処理用流路２２に
接続し、更に、ブロア２８からの空気を反応用空気とし
て燃料電池Ｇに供給するように、ブロア２８に接続した
反応用空気路３２を燃料電池Ｇに接続してある。

【００３２】燃焼部４に対して、燃焼用空気を変成部冷
却用通流部９を通流させて供給する冷却用供給状態と、
変成部冷却用通流部９を迂回させて燃焼用空気バイパス
路３０を通じて供給するバイパス供給状態とに切り換え
るために、空気経路切り換え用開閉弁３５，３６を設け
てある。尚、空気経路切り換え用開閉弁３５，３６は、
通常、バイパス供給状態に切り換えるが、変成処理部５
の冷却能力が不足するとき、例えば、夏期の高気温時に
は、冷却用供給状態に切り換えて、燃焼用空気にて変成
処理部５を冷却する。

【００３３】本発明においては、改質処理部３をその内
部の水蒸気が凝縮しないように加熱する加熱手段Ｈを設
けてあり、第１実施形態においては、その加熱手段Ｈ
を、電気ヒータから成る改質処理部用ヒータ５１ａにて
構成し、更に、脱硫処理部１をその内部の水蒸気が凝縮
しないように加熱する脱硫処理部用ヒータ５１ｄ、変成
処理部５をその内部の水蒸気が凝縮しないように加熱す
る変成処理部用ヒータ５１ｂ、及び、選択酸化処理部６
をその内部の水蒸気が凝縮しないように加熱する酸化処
理部用ヒータ５１ｃを設けてある。脱硫処理部用ヒータ
５１ｄ、変成処理部用ヒータ５１ｂ及び酸化処理部用ヒ
ータ５１ｃ夫々も、電気ヒ−タから成る。つまり、加熱
手段Ｈは、改質処理部３、脱硫処理部１、変成処理部５
及び選択酸化処理部６を夫々の内部の水蒸気が凝縮しな
いように加熱するように構成してある。

【００３４】又、水蒸気路２６から分岐させたパージ用
水蒸気路５２を、原燃料ガス供給路２１における原燃料
断続用開閉弁２０よりも下流側の箇所に接続すると共
に、水蒸気生成部Ｓにて生成された水蒸気を水蒸気路２
６に流すガス処理用通流状態と、パージ用水蒸気岐路５
２に流すパージ用通流状態とに切り換える水蒸気経路切
り換え用開閉弁５３，５４を設けてある。つまり、ガス
処理用通流状態にするには、開閉弁５３を開弁すると共
に、開閉弁５４を閉弁し、一方、パージ用通流状態にす
るには、開閉弁５３を閉弁すると共に、開閉弁５４を開
弁する。

【００３５】次に、上述のように構成した水素含有ガス
生成装置Ｐを停止して保管する停止保管方法について説
明する。水素含有ガス生成装置Ｐを運転させている状態
では、原燃料断続用開閉弁２０は開弁状態、ブロア２８
は作動状態、水蒸気経路切り換え用開閉弁５３，５４は
ガス処理用通流状態、ガス燃料断続用開閉弁３８は閉弁
状態、原料水ポンプ１４は作動状態となっていて、燃焼
部４においては、燃料電池Ｇからの排燃料ガスがブロア
２８からの燃焼用空気にて燃焼して、その燃焼ガスが水
蒸気生成用加熱通流部１１を通流して、その燃焼ガスの
加熱により、蒸発処理室２にて、ポンプ１４から供給さ
れる原料水が蒸発して、水蒸気が生成される。尚、水素
含有ガス生成装置Ｐを運転させている状態では、改質処
理部用ヒータ５１ａ、変成処理部用ヒータ５１ｂ、酸化
処理部用ヒータ５１ｃ及び脱硫処理部用ヒータ５１ｄ
は、加熱作動が停止されている。

【００３６】水素含有ガス生成装置Ｐを停止させるに
は、先ず、原燃料断続用開閉弁２０を閉弁して原燃料ガ
スの供給を停止した状態で、ガス燃料断続用開閉弁３８
を開弁して、燃焼部４にてガス燃料を燃焼させて、その
燃焼ガスを水蒸気生成用加熱通流部１１に通流させるこ
とにより、水蒸気生成部Ｓにおける水蒸気の生成を継続
し、並びに、水蒸気経路切り換え用開閉弁５３，５４を
パージ用通流状態に切り換え、その状態を予め設定され
たパージ用設定時間の間継続して、ガス処理用流路２２
にて形成されるガス処理経路、即ち、原燃料ガス通流部
１６、脱硫処理部１、被改質ガス通流部１３、改質処理
部３、保温用通流部７、上流側改質処理ガス通流部１
２、下流側改質処理ガス通流部１５、４段の各変成処理
部５、選択酸化処理部６の各部のガスを水蒸気に置換す
る水蒸気置換処理を行う。尚、運転時に、空気経路切り
換え用開閉弁３５，３６が、冷却用供給状態になってい
るときは、バイパス供給状態に切り換える。パージ用設
定時間は、ガス処理経路中の全箇所のガスを水蒸気にて
置換できる時間に設定してある。

【００３７】即ち、水蒸気置換処理においては、水蒸気
生成部Ｓにて生成された水蒸気が、ガス処理用流路２２
にて形成されるガス処理経路、即ち、原燃料ガス通流部
１６、脱硫処理部１、被改質ガス通流部１３、改質処理
部３、保温用通流部７、上流側改質処理ガス通流部１
２、下流側改質処理ガス通流部１５、４段の各変成処理
部５、選択酸化処理部６を順に流れて、それらガス通流
経路の各部に残留しているガス（可燃性ガスと水蒸気と
の混合ガス）が追い出されて、ガス通流経路の各部が水
蒸気にて置換されると共に、追い出された残留ガスは、
燃料電池Ｇを経由して、排燃料ガス路２４を通じて燃焼
部４に供給されて、そこで燃焼する。

【００３８】水蒸気置換処理の後、ガス燃料断続用開閉
弁３８を閉弁し、ブロア２８を停止させて、燃焼部４の
燃焼を停止すると共に、原料水ポンプ１４を停止して水
蒸気生成部Ｓへの原料水供給を停止することにより、水
蒸気生成部Ｓにおける水蒸気の生成を停止した状態で、
改質処理部用ヒータ５１ａ、変成処理部用ヒータ５１
ｂ、酸化処理部用ヒータ５１ｃ及び脱硫処理部用ヒータ
５１ｄにて、改質処理部３、変成処理部５、選択酸化処
理部６及び脱硫処理部１夫々を１００°Ｃ以上に加熱す
ることにより、それら脱硫処理部１、改質処理部３、変
成処理部５及び選択酸化処理部６夫々の内部の水蒸気が
凝縮しないように維持する保温処理を行う。

【００３９】尚、改質処理部用ヒータ５１ａ、変成処理
部用ヒータ５１ｂ、酸化処理部用ヒータ５１ｃ及び脱硫
処理部用ヒータ５１ｄを加熱作動させる加熱開始タイミ
ングは、保温処理の開始時から、各部を水蒸気が凝縮し
ないように適切に加熱できる状態となるように、水蒸気
置換処理中、あるいは、保温処理の開始時点等の所定の
タイミングに予め設定してある、

【００４０】本発明においては、水素含有ガス生成装置
Ｐの各種制御を司る制御部４０を用いて、上述の如き停
止保管時の各処理を自動的に行わせるように構成してあ
る。即ち、操作部（図示省略）から、停止指令がある
と、制御部４０は、原燃料断続用開閉弁２０を閉弁し、
ガス燃料断続用開閉弁３８を開弁し、水蒸気経路切り換
え用開閉弁５３，５４をパージ用通流状態に切り換え、
その状態を設定パージ時間の間継続することにより、水
蒸気置換処理を行う。尚、停止指令があったときに、空
気経路切り換え用開閉弁３５，３６が、冷却用供給状態
になっているときは、バイパス供給状態に切り換える。
又、設定加熱開始タイミングに達すると、改質処理部用
ヒータ５１ａ、変成処理部用ヒータ５１ｂ、酸化処理部
用ヒータ５１ｃ及び脱硫処理部用ヒータ５１ｄを加熱作
動させる。次に、パージ用設定時間が経過すると、ガス
燃料断続用開閉弁３８を閉弁し、ブロア２８を停止させ
ると共に、原料水ポンプ１４を停止することにより、保
温処理を開始し、その保温処理を、保温処理停止指令が
ある時点まで、あるいは、水素含有ガス生成装置Ｐの運
転開始指令があるときまで継続する。

【００４１】図２に示すように、水素含有ガス生成装置
Ｐは、矩形板状の偏平な容器Ｂの複数を板状形状の厚さ
方向に並べて設けて、各容器Ｂを用いて、各処理部、各
通流部、燃焼部４等を夫々構成してある。

【００４２】複数の容器Ｂのうちの一部は、一つの室を
備えるように形成した単室具備容器Ｂｍにて構成し、残
りは、区画された二つの室を備えるように形成した双室
具備容器Ｂｄにて構成してある。

【００４３】図３に示すように、双室具備容器Ｂｄは、
一対の皿形状容器形成部材４１の間に平板状の仕切り部
材４３を位置させた状態で、周辺部を溶接接続して、二
つの偏平な室を区画形成し、図４に示すように、単室具
備容器Ｂｍは、皿形状容器形成部材４１と平板状容器形
成部材４２とを周辺部を溶接接続して、一つの偏平な室
を区画形成してある。各単室具備容器Ｂｍや、各双室具
備容器Ｂｄには、必要に応じて、流体供給用や流体排出
用の接続ノズル４４を内部の室と連通する状態で取り付
けてある。又、図示を省略するが、必要に応じて、容器
Ｂの室内を蛇行状流路になるように構成して、流体の通
流経路を長くしている。

【００４４】図２に示すように、本実施形態において
は、８個の双室具備容器Ｂｄと、１個の単室具備容器Ｂ
ｍを、側面視において左端から３個目に単室具備容器Ｂ
ｍを位置させた状態で、横方向に厚さ方向に並べて設け
て、コンパクトに形成してある。８個の双室具備容器Ｂ
ｄの区別が明確になるように、便宜上、双室具備容器を
示す符号Ｂｄの後に、左からの並び順を示す符号１，
２，３……………８を付す。

【００４５】左端の双室具備容器Ｂｄ１にて水蒸気生成
部Ｓを構成してあり、その双室具備容器Ｂｄ１の左側の
室を備えた部分を用いて、水蒸気生成用加熱通流部１１
を構成し、右側の室を備えた部分を用いて蒸発処理室２
を構成し、両室内にステンレスウール等からなる伝熱促
進材を通気可能な状態で充填してある。左から２個目の
双室具備容器Ｂｄ２の左側の室を備えた部分を用いて燃
焼部４を構成し、右側の室を備えた部分を用いて改質処
理部３を構成してある。燃焼部４を構成する左側の室
を、燃焼室に構成すると共に、その燃焼室内で排燃料ガ
スを燃焼するように改質用バーナ４ｂを設け、改質処理
部３を構成する右側の室には、ルテニウム、ニッケル、
白金等の改質用触媒を保持したセラミック製の多孔質粒
状体の多数を通気可能な状態で充填してある。単室具備
容器Ｂｍを用いて、保温用通流部７を構成してある。

【００４６】左から３個目の双室具備容器Ｂｄ３の左側
の室を備えた部分を用いて、上流側改質処理ガス通流部
１２を構成し、右側の室を備えた部分を用いて、被改質
ガス通流部１３を構成してある。両室内には、ステンレ
スウール等からなる伝熱促進材を通気可能な状態で充填
してある。

【００４７】左から４個目の双室具備容器Ｂｄ４の左側
の室を備えた部分を用いて、脱硫処理部１を構成し、右
側の室を備えた部分を用いて、原燃料ガス通流部１６を
構成してある。脱硫処理部１を構成する左側の室内に
は、脱硫用触媒を保持したセラミック製の多孔質粒状体
の多数を通気可能な状態で充填してある。

【００４８】左から５個目の双室具備容器Ｂｄ５の左側
の室を備えた部分を用いて、下流側改質処理ガス通流部
１５を構成し、右側の室を備えた部分を用いて、変成処
理部５を構成してある。左から６個目の双室具備容器Ｂ
ｄ６の左側の室を備えた部分を用いて、変成処理部５を
構成し、右側の室を備えた部分を用いて、変成部冷却用
通流部８を構成してある。左から７個目の双室具備容器
Ｂｄ７を用いて、変成処理部５を構成してある。変成処
理部を構成する各室内には、酸化鉄又は銅亜鉛の変成反
応用触媒を保持したセラミック製の多孔質粒状体の多数
を通気可能な状態で充填してある。

【００４９】左から８個目（右端）の双室具備容器Ｂｄ
８の左側の室を備えた部分を用いて、変成部冷却用通流
部９を構成し、右側の室を備えた部分を用いて選択酸化
処理部６を構成してある。選択酸化処理部６を構成する
室内には、ルテニウムの選択酸化用触媒を保持したセラ
ミック製の多孔質粒状体の多数を通気可能な状態で充填
してある。

【００５０】８個の双室具備容器Ｂｄと１個の単室具備
容器Ｂｍを含む複数の容器Ｂを並べるに当たっては、伝
熱させる必要のあるもの同士は互いに密着させた状態
で、且つ、伝熱量を調節する必要のあるもの同士の間に
伝熱量調節用の断熱材１９を介在させた状態で、並べて
ある。つまり、水蒸気生成部Ｓを構成する左端の双室具
備容器Ｂｄ１と燃焼部４及び改質処理部３を構成する左
から２個目の双室具備容器Ｂｄ２との間に断熱材１９を
配置し、左から２個目の双室具備容器Ｂｄ２と単室具備
容器Ｂｍとを密接配置し、単室具備容器Ｂｍと左から３
個目の双室具備容器Ｂｄ３との間に断熱材１９を配置
し、左から３個目の双室具備容器Ｂｄ３と左から４個目
の双室具備容器Ｂｄ４との間に断熱材１９を配置し、並
びに、左から４個目から８個目（右端）の双室具備容器
Ｂｄ４〜Ｂｄ８を互いに密接配置してある。

【００５１】つまり、複数の容器Ｂを並設した状態にお
いて、最も高温維持が要求される燃焼部４及び改質処理
部３を構成する双室具備容器Ｂｄ２を、並設方向の略中
間部に配置し、その双室具備容器Ｂｄ２の一方側に断熱
材１９を、他方側に保温用通流部７を構成する単室具備
容器Ｂｍ及び断熱材１９を配置し、それらの並設方向両
側夫々に、処理温度が概ね低くなる順になるように、各
処理部等を構成する容器Ｂを並べ、並びに、並設方向端
部には冷却が要求される選択酸化処理部６を構成する双
室具備容器Ｂｄ８を配置することにより、水素含有ガス
生成装置Ｐをコンパクトに構成しながら、放熱損失を可
及的に抑制できると共に、各処理部等を適切な温度に制
御できるようにしてある。

【００５２】改質処理部用ヒータ５１ａは、燃焼部４及
び改質処理部３を構成する左から２個目の双室具備容器
Ｂｄ２に隣接する断熱材１９内に、双室具備容器Ｂｄ２
側に位置させて埋設し、脱硫処理部用ヒータ５１ｄは、
脱硫処理部１を構成する左から４個目の双室具備容器Ｂ
ｄ４とそれに隣接する断熱材１９との間に設け、変成処
理部用ヒータ５１ｂは、１段目の変成処理部５を構成す
る左から５個目の双室具備容器Ｂｄ５と、２段目の変成
処理部５を構成する左から６個目の双室具備容器Ｂｄ６
との間に設け、酸化処理部用ヒータ５１ｃは、３段目及
び４段目の変成処理部５を構成する左から７個目の双室
具備容器Ｂｄ７と選択酸化処理部６を構成する左から８
個目（右端）の双室具備容器Ｂｄ８との間に設けてあ
る。尚、変成処理部用ヒータ５１ｂにより、主として１
段目及び２段目の変成処理部５を加熱し、酸化処理部用
ヒータ５１ｃにて、主として、１段目及び２段目の変成
処理部５、並びに、選択酸化処理部６を加熱するように
構成してある。

【００５３】各ヒータ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ
は板状に形成して、広い伝熱面にて、偏平形状の各処理
部を効率良く加熱するように構成してある。

【００５４】〔第２実施形態〕以下、図５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
場合の第２実施形態を説明する。以下の説明において
は、第１実施形態と同じ構成要素や同じ作用を有する構
成要素については、重複説明を避けるために、同じ符号
を付すことにより説明を省略し、主として、第１実施形
態と異なる構成を説明する。

【００５５】第２実施形態においては、第１実施形態に
おいて加熱手段Ｈとして設けた改質処理部用ヒータ５１
ａ、変成処理部用ヒータ５１ｂ、酸化処理部用ヒータ５
１ｃ及び脱硫処理部用ヒータ５１ｄを省略し、燃料を燃
焼させることにより改質処理部３を改質処理可能なよう
に加熱する燃焼部４を、保温処理において燃焼させるこ
とにより加熱手段Ｈに兼用するように構成してある。

【００５６】又、燃焼部４から排出された燃焼ガスを通
流させる変成部冷却用通流部８を、保温処理において
は、脱硫処理部１、変成処理部５及び選択酸化処理部６
を加熱する加熱手段Ｈとして機能させるように構成し
て、加熱手段Ｈは、改質処理部３、脱硫処理部１、変成
処理部５及び選択酸化処理部６を夫々の内部の水蒸気が
凝縮しないように加熱するように構成してある。

【００５７】次に、上述のように構成した水素含有ガス
生成装置Ｐを停止して保管する停止保管方法について説
明する。水素含有ガス生成装置Ｐが運転状態のときの各
部の操作状態は、上記の第１実施形態と同様であり、即
ち、原燃料断続用開閉弁２０は開弁状態、ブロア２８は
作動状態、水蒸気経路切り換え用開閉弁５３，５４はガ
ス処理用通流状態、ガス燃料断続用開閉弁３８は閉弁状
態、原料水ポンプ１４は作動状態となっている。

【００５８】水素含有ガス生成装置Ｐを停止させるに
は、先ず、原燃料断続用開閉弁２０を閉弁して原燃料ガ
スの供給を停止した状態で、ガス燃料断続用開閉弁３８
を開弁して、燃焼部４にてガス燃料を燃焼させて、その
燃焼ガスを水蒸気生成用加熱通流部１１に通流させて、
水蒸気生成部Ｓにおける水蒸気の生成を継続し、並び
に、水蒸気経路切り換え用開閉弁５３，５４をパージ用
通流状態に切り換え、その状態を予め設定されたパージ
用設定時間の間継続することにより、水蒸気置換処理を
行う。尚、運転時に、空気経路切り換え用開閉弁３５，
３６が、冷却用供給状態になっているときは、バイパス
供給状態に切り換える。

【００５９】水蒸気置換処理の後、ガス燃料断続用開閉
弁３８の開弁状態及びブロア２８の作動状態を継続した
状態で、原料水ポンプ１４を停止して水蒸気生成部Ｓへ
の原料水供給を停止することにより、保温処理を行う。
つまり、保温処理では、水蒸気生成部Ｓにおける水蒸気
の生成を停止した状態で、燃焼部４の燃焼を継続して、
燃焼部４から排出された燃焼ガスを水蒸気生成用加熱通
流部１１から変成部冷却用通流部８に流すことにより、
燃焼部４にて改質処理部３を１００°Ｃ以上に加熱する
と共に、変成部冷却用通流部８にて脱硫処理部１、変成
処理部５及び選択酸化処理部６夫々を１００°Ｃ以上に
加熱して、脱硫処理部１、改質処理部３、変成処理部５
及び選択酸化処理部６夫々の内部の水蒸気が凝縮しない
ように維持する。

【００６０】つまり、脱硫部１を構成する双室具備容器
Ｂｄ４、変成処理部５を構成する３個の双室具備容器Ｂ
ｄ５，Ｂｄ６，Ｂｄ７、及び、選択酸化処理部６を構成
する双室具備容器Ｂｄ８を互いに密接配置すると共に、
密接配置された複数の双室具備容器Ｂｄのうち中央の双
室具備容器Ｂｄ６を利用して、燃焼部４から排出された
燃焼ガスを通流させる変成部冷却用通流部８を構成する
ことにより、変成部冷却用通流部８を通流する燃焼ガス
の熱を、各双室具備容器Ｂｄに伝熱させて、脱硫処理部
１、改質処理部３、変成処理部５及び選択酸化処理部６
夫々を、夫々の内部の水蒸気が凝縮しないように加熱す
るように構成してある。

【００６１】尚、起動停止用ガス燃料供給路３７には、
ガス燃料流量調節用比例弁５５を設けてあり、その比例
弁によって、燃焼部４における燃焼量を、通常の運転時
及び保温処理時の夫々で調節する。ちなみに、保温処理
においては、脱硫処理部１、改質処理部３、変成処理部
５及び選択酸化処理部６の各部を、少なくとも、内部の
水蒸気が凝縮しない程度に加熱できれば良いので、保温
処理時における燃焼部４の燃焼量は、通常の運転時より
も小さくなるように設定してある。

【００６２】第２実施形態においても、第１実施形態と
同様に、制御部４０を用いて、上述の如き停止保管時の
各処理を自動的に行わせるように構成してある。即ち、
操作部（図示省略）から、停止指令があると、制御部４
０は、原燃料断続用開閉弁２０を閉弁し、ガス燃料断続
用開閉弁３８を開弁し、水蒸気経路切り換え用開閉弁５
３，５４をパージ用通流状態に切り換え、その状態を設
定パージ時間の間継続することにより、水蒸気置換処理
を行う。尚、停止指令があったときに、空気経路切り換
え用開閉弁３５，３６が、冷却用供給状態になっている
ときは、バイパス供給状態に切り換える。次に、設定パ
ージ時間が経過すると、ガス燃料断続用開閉弁３８の開
弁状態及びブロア２８の作動状態を継続した状態で、ガ
ス燃料流量調節用比例弁５５を調節して燃焼部４の燃焼
量を保温処理用に調節すると共に、原料水ポンプ１４を
停止することにより、保温処理を開始し、その保温処理
を、保温処理停止指令がある時点まで、あるいは、水素
含有ガス生成装置Ｐの運転開始指令があるときまで継続
する。

【００６３】〔別実施形態〕次に別実施形態を説明す
る。 （イ） 加熱手段Ｈの具体構成は、上記の実施形態にお
いて例示したものに限定されるものではない。例えば、
熱風発生装置を設けると共に、その熱風発生装置からの
熱風を、内部の水蒸気の凝縮を防止すべき改質処理部等
の加熱対象箇所に対して通流させるように構成しても良
い。あるいは、線状の電気ヒータにて構成して、その線
状の電気ヒータを加熱対象箇所に巻き付けても良い。

【００６４】（ロ） 上記の実施形態において設けたパ
ージ用水蒸気路５２を省略して、原燃料ガス供給路２１
における原燃料断続用開閉弁２０よりも下流側の箇所
に、パージ用開閉弁にて開閉自在なパージ用ガス抜き口
を設けて、水蒸気置換処理においては、置換用の水蒸気
を水蒸気路２６を通じて供給すると共に、前記パージ用
開閉弁を開弁することにより、ガス処理用流路２２にて
形成されるガス処理経路において、水蒸気路２６との接
続箇所よりも上流側の部分（脱硫処理部１及び原燃料ガ
ス通流部１６）に残留しているガスを、パージ用ガス抜
き口を通じて追い出すように構成しても良い。

【００６５】（ハ） 上記の第１実施形態の構成に加え
て、蒸発処理室２を水蒸気生成のために加熱する水蒸気
生成用電気ヒータを設けて、水蒸気置換処理において
は、燃焼部４を燃焼させずに、水蒸気生成用電気ヒータ
を加熱作動させて、その水蒸気生成用電気ヒータによる
加熱により、水蒸気生成部Ｓにおける水蒸気の生成を継
続するように構成しても良い。

【００６６】（ニ） 上記の実施形態においては、水蒸
気置換処理及び保温処理を制御部４０を用いて自動的に
行わせるように構成する場合について例示したが、各部
の操作を手動にて行うようにして、水蒸気置換処理及び
保温処理を手動操作にて行うように構成しても良い。

【００６７】（ホ） 本発明による水素含有ガス生成装
置Ｐが燃料ガス生成の対象とする燃料電池は、上記の実
施形態において例示した固体高分子型に限定されるもの
ではなく、リン酸型、固体電解質型、溶融炭酸塩型等、
種々の型式の燃料電池を対象とすることができる。そし
て、上記の実施形態においては、水素含有ガス生成装置
Ｐを、変成処理部５と選択酸化処理部６とを備えて構成
する場合について例示したが、リン酸型の燃料電池のよ
うに、一酸化炭素ガス濃度を高分子型ほど低くする必要
がない場合は、選択酸化処理部６を省略することがで
き、又、固体電解質型のように一酸化炭素ガスが含有さ
れていても支障がない場合は、変成処理部５と選択酸化
処理部６を省略することができる。

【００６８】（ヘ） 上記の実施形態においては、水素
含有ガス生成装置Ｐを、それを構成する各部を一体的に
組み付けて一体物として構成する場合について例示した
が、必要に応じて、分割するようにしても良い。その場
合、各部の形状は、上記の実施形態において例示した偏
平形状に限定されるものではなく、適宜変更可能であ
る。

【００６９】（ト） 燃料ガス生成用の炭化水素系の原
燃料としては、上記の実施形態において例示した天然ガ
ス以外に、プロパンガス、ナフサ、灯油や、メタノール
等のアルコール類等、種々の原燃料を用いることができ
る。

【００７０】（チ） 本発明による水素含有ガス生成装
置の用途は、上記の実施形態において例示した燃料電池
用に限定されるものではなく、水素含有ガスを用いる種
々の用途で用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る停止保管方法を実施する水
素含有ガス生成装置を備えた燃料電池発電設備の系統図

【図２】第１実施形態に係る停止保管方法を実施する水
素含有ガス生成装置の縦断側面図

【図３】水素含有ガス生成装置を構成する双室具備容器
の斜視図

【図４】水素含有ガス生成装置を構成する単室具備容器
の斜視図

【図５】第２実施形態に係る停止保管方法を実施する水
素含有ガス生成装置の縦断側面図

【符号の説明】

３ 改質処理部 ４ 燃焼部 ５１ａ 電気ヒータ ５１ｂ 電気ヒータ ５１ｃ 電気ヒータ Ｈ 加熱手段 Ｓ 水蒸気生成部 Ｔ 後処理部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 供給される炭化水素系の原燃料を水蒸気
   生成部にて生成される水蒸気にて改質処理する改質処理
   部が設けられた水素含有ガス生成装置の停止保管方法で
   あって、 原燃料の供給を停止した状態にて前記水蒸気生成部にお
   ける水蒸気の生成を継続して、前記改質処理部の内部の
   ガスを水蒸気にて置換する水蒸気置換処理を行い、その
   後、前記水蒸気生成部における水蒸気の生成を停止した
   状態で、前記改質処理部を加熱手段にて加熱することに
   より、前記改質処理部の内部の水蒸気が凝縮しないよう
   に維持する保温処理を行う水素含有ガス生成装置の停止
   保管方法。
2. 【請求項２】 前記改質処理部にて処理された改質処理
   ガスを後処理する後処理部が設けられ、 前記水蒸気置換処理においては、前記後処理部の内部の
   ガスを水蒸気にて置換し、前記保温処理においては、前
   記後処理部を前記加熱手段にて加熱することにより、前
   記後処理部の内部の水蒸気が凝縮しないように維持する
   請求項１記載の水素含有ガス生成装置の停止保管方法。
3. 【請求項３】 前記加熱手段が、電気ヒータにて構成さ
   れている請求項１又は２記載の水素含有ガス生成装置の
   停止保管方法。
4. 【請求項４】 燃料を燃焼させることにより前記改質処
   理部を改質処理可能なように加熱する燃焼部が、前記保
   温処理において燃焼させることにより前記加熱手段に兼
   用されるように構成されている請求項１又は２記載の水
   素含有ガス生成装置の停止保管方法。