JP6308825B2 - 改質装置 - Google Patents
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Description
本発明は、改質触媒が装入された改質部と内部に燃焼空間を形成する燃焼部とが、伝熱可能な隔壁にて区画された状態で配設され、燃焼用燃料を前記燃焼空間内で燃焼させて前記改質部の改質触媒層を加熱する改質用バーナが、前記燃焼部における前記隔壁の壁面に沿う方向で互いに対向する両端部の一方の端部の側から、他方の端部の側に向けて火炎を形成するように備えられ、前記改質部において、前記改質触媒の作用により、炭化水素系の原燃料が改質処理されて、水素ガスを主成分とする改質ガスが生成されるように構成された改質装置に関する。
かかる改質装置は、水蒸気と混合状態で供給される炭化水素系の原燃料を改質部において改質触媒の触媒作用により改質処理して、水素ガスを主成分とする改質ガスを生成するものであり、生成された改質ガスは、例えば、燃料電池において発電反応用に用いられる。
つまり、改質用バーナにより燃焼用燃料を燃焼空間内で燃焼させることにより、隔壁を介して燃焼部から改質部の改質触媒層に伝熱させて、改質触媒層を原燃料の改質処理が可能なように加熱するように構成されている。
つまり、改質用バーナにより燃焼用燃料を燃焼空間内で燃焼させることにより、隔壁を介して燃焼部から改質部の改質触媒層に伝熱させて、改質触媒層を原燃料の改質処理が可能なように加熱するように構成されている。
そして、このような改質装置においては、改質用バーナが、燃焼部における隔壁の壁面に沿う方向で互いに対向する両端部の一方の端部の側から、他方の端部の側に向けて火炎を形成するように備えられていることから、燃焼部の両端部が並ぶ方向、即ち、改質用バーナの火炎形成方向に沿う方向での改質触媒層の温度分布に偏りが生じ易いので、原燃料を水素ガスに転換する効率（以下、改質効率と記載する場合がある）を高めるには、改質触媒層における改質用バーナの火炎形成方向に沿う方向での温度分布を小さくすることが望まれる。
そこで、従来では、例えば、燃焼部を円筒状の筒体を用いて構成する場合に、改質用バーナを、その燃焼用燃料の噴出方向を筒体の軸心に対して多少傾斜させた状態で筒体の一端側に設けて、燃焼ガスを旋回させる状態で燃焼空間内を流動させるようにすることにより、改質触媒層における改質用バーナの火炎形成方向に沿う方向での温度分布を小さくするように構成されたものがあった（例えば、特許文献１参照。）。
ところで、改質触媒は通常は粒状であり、その粒状の改質触媒が改質部に充填されるので、改質部における改質触媒の充填密度分布が時間経過に伴って変化する場合がある。そして、改質部の改質触媒層の充填密度分布が大きくなると、改質触媒層における充填密度が高い部分ほど流体が流動し難いので、改質触媒層を流動する流体（原燃料と水蒸気との混合流体）に偏流が生じることになる。
又、改質触媒の触媒作用は時間経過に伴って劣化すると共に、その劣化速度は改質触媒層の部位により異なるので、改質触媒層における触媒作用の劣化度合いにも分布が生じる。
そして、原燃料の改質反応は吸熱反応であるので、時間経過に伴って、改質部の改質触媒層の充填密度分布が変化して、改質触媒層を流動する流体に偏流が生じたり、改質触媒の劣化が進行して、改質触媒層における触媒作用の劣化度合いに分布が生じると、改質触媒層における改質用バーナの火炎形成方向に沿う方向での温度分布が大きくなるので、改質効率が低下する。
従って、従来の改質装置では、時間経過に伴って、改質触媒層における改質用バーナの火炎形成方向に沿う方向での温度分布が大きくなることに起因して、改質効率が低下するという問題があった。
又、改質触媒の触媒作用は時間経過に伴って劣化すると共に、その劣化速度は改質触媒層の部位により異なるので、改質触媒層における触媒作用の劣化度合いにも分布が生じる。
そして、原燃料の改質反応は吸熱反応であるので、時間経過に伴って、改質部の改質触媒層の充填密度分布が変化して、改質触媒層を流動する流体に偏流が生じたり、改質触媒の劣化が進行して、改質触媒層における触媒作用の劣化度合いに分布が生じると、改質触媒層における改質用バーナの火炎形成方向に沿う方向での温度分布が大きくなるので、改質効率が低下する。
従って、従来の改質装置では、時間経過に伴って、改質触媒層における改質用バーナの火炎形成方向に沿う方向での温度分布が大きくなることに起因して、改質効率が低下するという問題があった。
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、時間経過に伴う改質効率の低下を抑制し得る改質装置を提供することにある。
本発明に係る改質装置は、改質触媒が装入された改質部と内部に燃焼空間を形成する燃焼部とが、伝熱可能な隔壁にて区画された状態で配設され、
燃焼用燃料を前記燃焼空間内で燃焼させて前記改質部の改質触媒層を加熱する改質用バーナが、前記燃焼部における前記隔壁の壁面に沿う方向で互いに対向する両端部の一方の端部の側から、他方の端部の側に向けて火炎を形成するように備えられ、
前記改質部において、前記改質触媒の作用により、炭化水素系の原燃料が改質処理されて、水素ガスを主成分とする改質ガスが生成されるように構成されたものであって、
第１特徴構成は、前記隔壁の両端部が並ぶ方向である加熱分布変更方向に沿って、前記改質用バーナにより前記改質触媒層を加熱する加熱分布を変更可能な加熱分布変更手段と、
前記改質触媒層における前記加熱分布変更方向に沿う方向での温度分布が適正温度分布から変化した温度分布変化を検知する温度分布変化検知手段とが設けられ、
運転を制御する制御手段が、前記温度分布変化検知手段により前記温度分布変化が検知されると、前記温度分布変化検知手段により検知される温度分布が前記適正温度分布に近づくように前記加熱分布を変更すべく、前記加熱分布変更手段の作動を制御するように構成され、
前記改質用バーナに、前記燃焼用燃料を前記燃焼空間に噴出する炎孔が、前記燃焼用燃料の噴出方向を前記加熱分布変更方向に沿う方向と前記加熱分布変更方向に対して前記隔壁の側に傾斜する方向とに異ならせた形態、又は、存在位置を前記加熱分布変更方向に沿って異ならせた形態で、複数設けられ、
前記複数の炎孔のうちで前記燃焼用燃料を噴出する炎孔を変更自在な燃料噴出形態変更手段が設けられ、
前記加熱分布変更手段が、前記燃料噴出形態変更手段を備えて構成されている点にある。
燃焼用燃料を前記燃焼空間内で燃焼させて前記改質部の改質触媒層を加熱する改質用バーナが、前記燃焼部における前記隔壁の壁面に沿う方向で互いに対向する両端部の一方の端部の側から、他方の端部の側に向けて火炎を形成するように備えられ、
前記改質部において、前記改質触媒の作用により、炭化水素系の原燃料が改質処理されて、水素ガスを主成分とする改質ガスが生成されるように構成されたものであって、
第１特徴構成は、前記隔壁の両端部が並ぶ方向である加熱分布変更方向に沿って、前記改質用バーナにより前記改質触媒層を加熱する加熱分布を変更可能な加熱分布変更手段と、
前記改質触媒層における前記加熱分布変更方向に沿う方向での温度分布が適正温度分布から変化した温度分布変化を検知する温度分布変化検知手段とが設けられ、
運転を制御する制御手段が、前記温度分布変化検知手段により前記温度分布変化が検知されると、前記温度分布変化検知手段により検知される温度分布が前記適正温度分布に近づくように前記加熱分布を変更すべく、前記加熱分布変更手段の作動を制御するように構成され、
前記改質用バーナに、前記燃焼用燃料を前記燃焼空間に噴出する炎孔が、前記燃焼用燃料の噴出方向を前記加熱分布変更方向に沿う方向と前記加熱分布変更方向に対して前記隔壁の側に傾斜する方向とに異ならせた形態、又は、存在位置を前記加熱分布変更方向に沿って異ならせた形態で、複数設けられ、
前記複数の炎孔のうちで前記燃焼用燃料を噴出する炎孔を変更自在な燃料噴出形態変更手段が設けられ、
前記加熱分布変更手段が、前記燃料噴出形態変更手段を備えて構成されている点にある。
上記特徴構成によれば、温度分布変化検知手段により、改質触媒層における加熱分布変更方向に沿う方向（上述の改質用バーナの火炎形成方向に沿う方向に相当する）での温度分布が適正温度分布から変化した温度分布変化が検知されると、制御手段により、温度分布変化検知手段により検知される温度分布が適正温度分布に近づくように加熱分布を変更すべく、加熱分布変更手段の作動が制御される。
つまり、時間経過に伴って、改質触媒層における加熱分布変更方向に沿う方向での温度分布が適正温度分布から変化すると、その温度分布が適正温度分布に近づくように、改質用バーナにより改質触媒層を加熱する加熱分布（以下、単に改質用バーナによる加熱分布と記載する場合がある）が変更される。
従って、時間経過に伴う改質効率の低下を抑制し得る改質装置を提供することができる。
つまり、時間経過に伴って、改質触媒層における加熱分布変更方向に沿う方向での温度分布が適正温度分布から変化すると、その温度分布が適正温度分布に近づくように、改質用バーナにより改質触媒層を加熱する加熱分布（以下、単に改質用バーナによる加熱分布と記載する場合がある）が変更される。
従って、時間経過に伴う改質効率の低下を抑制し得る改質装置を提供することができる。
又、上記特徴構成によれば、燃料噴出形態変更手段により、燃焼用燃料を噴出する炎孔が、燃焼用燃料の噴出方向が異なる炎孔や、加熱分布変更方向での存在位置が異なる炎孔に変更されることにより、改質用バーナによる加熱分布が加熱分布変更方向に沿って変更される。
従って、加熱分布変更方向に沿う方向での改質用バーナによる加熱分布を的確に変更して、改質触媒層における加熱分布変更方向に沿う方向での温度分布を適正温度分布に近づけることができるので、時間経過に伴う改質効率の低下を的確に抑制することができる。
従って、加熱分布変更方向に沿う方向での改質用バーナによる加熱分布を的確に変更して、改質触媒層における加熱分布変更方向に沿う方向での温度分布を適正温度分布に近づけることができるので、時間経過に伴う改質効率の低下を的確に抑制することができる。
第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記複数の炎孔として、前記隔壁の壁面における前記両端部の並び方向に直交する方向に沿う炎孔並び方向に沿って列状に並んで、前記燃焼用燃料を前記加熱分布変更方向に沿う方向に噴出する複数の直噴炎孔と、前記炎孔並び方向に沿って列状に並んで、前記燃焼用燃料を前記加熱分布変更方向に対して前記隔壁の側に傾斜する方向に噴出する複数の傾斜噴出炎孔とが設けられ、
前記燃料噴出形態変更手段として、複数の前記直噴炎孔が列状に並ぶ直噴炎孔列、及び、複数の前記傾斜噴出炎孔が列状に並ぶ傾斜噴出炎孔列夫々からの前記燃焼用燃料の噴出を断続可能な燃料噴出切換手段とが設けられている点にある。
前記複数の炎孔として、前記隔壁の壁面における前記両端部の並び方向に直交する方向に沿う炎孔並び方向に沿って列状に並んで、前記燃焼用燃料を前記加熱分布変更方向に沿う方向に噴出する複数の直噴炎孔と、前記炎孔並び方向に沿って列状に並んで、前記燃焼用燃料を前記加熱分布変更方向に対して前記隔壁の側に傾斜する方向に噴出する複数の傾斜噴出炎孔とが設けられ、
前記燃料噴出形態変更手段として、複数の前記直噴炎孔が列状に並ぶ直噴炎孔列、及び、複数の前記傾斜噴出炎孔が列状に並ぶ傾斜噴出炎孔列夫々からの前記燃焼用燃料の噴出を断続可能な燃料噴出切換手段とが設けられている点にある。
上記特徴構成によれば、燃料噴出切換手段により、燃焼用燃料を噴出する炎孔列が、複数の直噴炎孔が列状に並ぶ直噴炎孔列と、複数の傾斜噴出炎孔が列状に並ぶ傾斜噴出炎孔列とに変更されることにより、改質用バーナによる加熱分布が加熱分布変更方向に沿って変更される。
そして、直噴炎孔列及び傾斜噴出炎孔列夫々の炎孔並び方向は、隔壁の壁面における両端部の並び方向に直交する方向であるので、改質触媒層の加熱分布を、隔壁の壁面における両端部の並び方向に直交する方向では極力均等に維持しながら、加熱分布変更方向では的確に変更することができる。
つまり、時間経過に伴って、改質触媒層における加熱分布変更方向に沿う方向での温度分布が適正温度分布から変化すると、改質触媒層における温度分布を、隔壁の壁面における両端部の並び方向に直交する方向では極力均等にしながら、加熱分布変更方向に沿う方向では的確に変更して、適正温度分布に近づけることができる。
従って、時間経過に伴う改質効率の低下を一層抑制することができる。
そして、直噴炎孔列及び傾斜噴出炎孔列夫々の炎孔並び方向は、隔壁の壁面における両端部の並び方向に直交する方向であるので、改質触媒層の加熱分布を、隔壁の壁面における両端部の並び方向に直交する方向では極力均等に維持しながら、加熱分布変更方向では的確に変更することができる。
つまり、時間経過に伴って、改質触媒層における加熱分布変更方向に沿う方向での温度分布が適正温度分布から変化すると、改質触媒層における温度分布を、隔壁の壁面における両端部の並び方向に直交する方向では極力均等にしながら、加熱分布変更方向に沿う方向では的確に変更して、適正温度分布に近づけることができる。
従って、時間経過に伴う改質効率の低下を一層抑制することができる。
第３特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記複数の炎孔として、前記隔壁の壁面における前記両端部の並び方向に直交する方向に沿う炎孔並び方向に沿って列状に並んで、前記燃焼用燃料を前記加熱分布変更方向に沿う方向に噴出する複数の炎孔からなる炎孔列が、前記加熱分布変更方向に沿って複数列設けられ、
前記燃料噴出形態変更手段として、前記複数の炎孔列夫々からの前記燃焼用燃料の噴出を断続可能な燃料噴出切換手段が設けられている点にある。
前記複数の炎孔として、前記隔壁の壁面における前記両端部の並び方向に直交する方向に沿う炎孔並び方向に沿って列状に並んで、前記燃焼用燃料を前記加熱分布変更方向に沿う方向に噴出する複数の炎孔からなる炎孔列が、前記加熱分布変更方向に沿って複数列設けられ、
前記燃料噴出形態変更手段として、前記複数の炎孔列夫々からの前記燃焼用燃料の噴出を断続可能な燃料噴出切換手段が設けられている点にある。
上記特徴構成によれば、燃料噴出切換手段により、燃焼用燃料を噴出する炎孔列が、加熱分布変更方向に沿う方向での存在位置が異なる炎孔列に変更されることにより、改質用バーナによる加熱分布が加熱分布変更方向に沿って変更される。
そして、各炎孔列の炎孔並び方向は、隔壁の壁面における両端部の並び方向に直交する方向であるので、改質触媒層の加熱分布を、隔壁の壁面における両端部の並び方向に直交する方向では極力均等に維持しながら、加熱分布変更方向では的確に変更することができる。
つまり、時間経過に伴って、改質触媒層における加熱分布変更方向に沿う方向での温度分布が適正温度分布から変化すると、改質触媒層における温度分布を、隔壁の壁面における両端部の並び方向に直交する方向では極力均等にしながら、加熱分布変更方向に沿う方向では的確に変更して、適正温度分布に近づけることができる。
従って、時間経過に伴う改質効率の低下を一層抑制することができる。
そして、各炎孔列の炎孔並び方向は、隔壁の壁面における両端部の並び方向に直交する方向であるので、改質触媒層の加熱分布を、隔壁の壁面における両端部の並び方向に直交する方向では極力均等に維持しながら、加熱分布変更方向では的確に変更することができる。
つまり、時間経過に伴って、改質触媒層における加熱分布変更方向に沿う方向での温度分布が適正温度分布から変化すると、改質触媒層における温度分布を、隔壁の壁面における両端部の並び方向に直交する方向では極力均等にしながら、加熱分布変更方向に沿う方向では的確に変更して、適正温度分布に近づけることができる。
従って、時間経過に伴う改質効率の低下を一層抑制することができる。
第４特徴構成は、上記第１〜第３特徴構成のいずれか１つに加えて、
前記温度分布変化検知手段が、前記加熱分布変更方向に沿って間隔を開けて並べて設けられて、前記改質触媒層の温度を検出する複数の温度検出手段を備えて構成されている点にある。
前記温度分布変化検知手段が、前記加熱分布変更方向に沿って間隔を開けて並べて設けられて、前記改質触媒層の温度を検出する複数の温度検出手段を備えて構成されている点にある。
上記特徴構成によれば、加熱分布変更方向に沿って間隔を開けて並べて設けられた複数の温度検出手段夫々により、改質触媒層の温度が検出され、それら複数の温度検出手段夫々の検出温度に基づいて、温度分布変化が検知される。
つまり、加熱分布変更方向に沿って並ぶ複数の温度検出手段により、改質触媒層における加熱分布変更方向に沿う方向での温度分布をきめ細かく検出することができるので、温度分布変化を的確に検知することができる。
このことにより、時間経過に伴って、改質触媒層における加熱分布変更方向に沿う方向での温度分布が適正温度分布から変化すると、その温度分布が適正温度分布に近づくように、的確に、改質用バーナによる加熱分布が加熱分布変更方向に沿って変更される。
従って、時間経過に伴う改質効率の低下を的確に抑制することができる。
つまり、加熱分布変更方向に沿って並ぶ複数の温度検出手段により、改質触媒層における加熱分布変更方向に沿う方向での温度分布をきめ細かく検出することができるので、温度分布変化を的確に検知することができる。
このことにより、時間経過に伴って、改質触媒層における加熱分布変更方向に沿う方向での温度分布が適正温度分布から変化すると、その温度分布が適正温度分布に近づくように、的確に、改質用バーナによる加熱分布が加熱分布変更方向に沿って変更される。
従って、時間経過に伴う改質効率の低下を的確に抑制することができる。
第５特徴構成は、上記第１〜第３特徴構成のいずれか１つに加えて、
前記温度分布変化検知手段が、前記改質部にて生成された改質ガス中の特定成分の濃度を検出する成分濃度検出手段を備えて、当該成分濃度検出手段にて検出される前記特定成分の濃度が適正範囲から外れることに基づいて、前記温度分布変化を検知するように構成されている点にある。
前記温度分布変化検知手段が、前記改質部にて生成された改質ガス中の特定成分の濃度を検出する成分濃度検出手段を備えて、当該成分濃度検出手段にて検出される前記特定成分の濃度が適正範囲から外れることに基づいて、前記温度分布変化を検知するように構成されている点にある。
上記特徴構成によれば、成分濃度検出手段により、改質部にて生成された改質ガス中の特定成分の濃度が検出され、成分濃度検出手段にて検出される特定成分の濃度が適正範囲から外れることに基づいて、温度分布変化が検知される。
つまり、改質触媒層における加熱分布変更方向に沿う方向での温度分布が適正温度分布から変化すると、改質効率が低下して、改質ガス中の特定成分の濃度が変化するので、改質ガス中の特定成分の濃度の変化に基づいて、温度分布変化を的確に検知することができるのである。
このことにより、時間経過に伴って、改質触媒層における加熱分布変更方向に沿う方向での温度分布が適正温度分布から変化すると、その温度分布が適正温度分布に近づくように、的確に、改質用バーナによる加熱分布が加熱分布変更方向に沿って変更される。
従って、時間経過に伴う改質効率の低下を的確に抑制することができる。
つまり、改質触媒層における加熱分布変更方向に沿う方向での温度分布が適正温度分布から変化すると、改質効率が低下して、改質ガス中の特定成分の濃度が変化するので、改質ガス中の特定成分の濃度の変化に基づいて、温度分布変化を的確に検知することができるのである。
このことにより、時間経過に伴って、改質触媒層における加熱分布変更方向に沿う方向での温度分布が適正温度分布から変化すると、その温度分布が適正温度分布に近づくように、的確に、改質用バーナによる加熱分布が加熱分布変更方向に沿って変更される。
従って、時間経過に伴う改質効率の低下を的確に抑制することができる。
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Ｐに備えられた改質装置Ｒに適用した場合の実施形態を説明する。
〔第１実施形態〕
先ず、第１実施形態を説明する。
図１１及び図１２に示すように、水素含有ガス生成装置Ｐは、原燃料供給路３１を通して原燃料ブロア３２により供給される炭化水素系の原燃料ガス（例えば、１３Ａ等の天然ガスベースの都市ガス）を脱硫処理する脱硫部１と、改質用水供給路３３を通して改質水ポンプ３４により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Ｊと、脱硫部１で脱硫処理された原燃料ガスを水蒸気生成部Ｊ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ガスを生成する改質装置Ｒと、その改質装置Ｒから供給される改質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部４と、その変成部４から供給される改質ガス中の一酸化炭素ガスを選択的に酸化処理する選択酸化部５と、運転を制御する運転制御部Ｃ等を備えて構成されて、一酸化炭素濃度の低い水素含有ガスを生成するように構成されている。
〔第１実施形態〕
先ず、第１実施形態を説明する。
図１１及び図１２に示すように、水素含有ガス生成装置Ｐは、原燃料供給路３１を通して原燃料ブロア３２により供給される炭化水素系の原燃料ガス（例えば、１３Ａ等の天然ガスベースの都市ガス）を脱硫処理する脱硫部１と、改質用水供給路３３を通して改質水ポンプ３４により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Ｊと、脱硫部１で脱硫処理された原燃料ガスを水蒸気生成部Ｊ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ガスを生成する改質装置Ｒと、その改質装置Ｒから供給される改質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部４と、その変成部４から供給される改質ガス中の一酸化炭素ガスを選択的に酸化処理する選択酸化部５と、運転を制御する運転制御部Ｃ等を備えて構成されて、一酸化炭素濃度の低い水素含有ガスを生成するように構成されている。
そして、水素含有ガス生成装置Ｐにて生成された改質ガスは、発電用の燃料ガスとして燃料ガス流路３５を介して燃料電池Ｇに供給される。
この燃料電池Ｇは、周知であるので詳細な説明及び図示を省略して簡単に説明すると、例えば、固体高分子膜を電解質層とするセルを複数積層状態に設けた固体高分子型に構成され、各セルの燃料極に水素含有ガス生成装置Ｐから燃料ガス流路３５を介して燃料ガスを供給し、各セルの酸素極に反応用空気ブロア３６から空気を供給して、水素と酸素との電気化学反応により発電を行うように構成されている。
この燃料電池Ｇは、周知であるので詳細な説明及び図示を省略して簡単に説明すると、例えば、固体高分子膜を電解質層とするセルを複数積層状態に設けた固体高分子型に構成され、各セルの燃料極に水素含有ガス生成装置Ｐから燃料ガス流路３５を介して燃料ガスを供給し、各セルの酸素極に反応用空気ブロア３６から空気を供給して、水素と酸素との電気化学反応により発電を行うように構成されている。
次に、水素含有ガス生成装置Ｐの各部について、説明を加える。
改質装置Ｒは、図１にも示すように、改質触媒６ｃが装入された改質部６と内部に燃焼空間７ｓを形成する燃焼部７とが、伝熱可能な隔壁Ｗにて区画された状態で配設されて構成されている。
燃焼用燃料供給路９を通して燃焼用燃料ブロア１０により供給される燃焼用ガス燃料（燃焼用燃料の一例であり、例えば、１３Ａ等の都市ガス）を燃焼用空気供給路１１を通して燃焼用空気ブロア１２により供給される燃焼用空気にて燃焼空間７ｓ内で燃焼させて、改質部６の改質触媒層６ｃを加熱する改質用バーナ８が、燃焼部７における隔壁Ｗの壁面に沿う方向で互いに対向する両端部１４ｅ，１４ｅの一方の端部１４ｅから他方の端部１４ｅに向けて火炎を形成するように備えられている。
改質装置Ｒは、図１にも示すように、改質触媒６ｃが装入された改質部６と内部に燃焼空間７ｓを形成する燃焼部７とが、伝熱可能な隔壁Ｗにて区画された状態で配設されて構成されている。
燃焼用燃料供給路９を通して燃焼用燃料ブロア１０により供給される燃焼用ガス燃料（燃焼用燃料の一例であり、例えば、１３Ａ等の都市ガス）を燃焼用空気供給路１１を通して燃焼用空気ブロア１２により供給される燃焼用空気にて燃焼空間７ｓ内で燃焼させて、改質部６の改質触媒層６ｃを加熱する改質用バーナ８が、燃焼部７における隔壁Ｗの壁面に沿う方向で互いに対向する両端部１４ｅ，１４ｅの一方の端部１４ｅから他方の端部１４ｅに向けて火炎を形成するように備えられている。
図１に基づいて、改質装置Ｒについて説明を加えると、改質装置Ｒの装置本体１３は、夫々円筒状の内筒１４と外筒１５とを同軸状に配設し、それらの両端を上板１６及び底板１７にて閉塞し、更に、内筒１４の内部に、円筒状の輻射筒１８を、他端を底板１７から離間させて一端を上板１６に固定した状態で、内筒１４と同軸状に設けて構成されている。
内筒１４と外筒１５との間に形成される環状空間に改質触媒６ｃが充填されて、内筒１４、外筒１５、上板１６及び底板１７等により、改質部６が構成される。
又、内筒１４内の空間が燃焼空間７ｓとされて、内筒１４、上板１６及び底板１７等により、燃焼部７が構成され、改質用バーナ８は、上板１６に支持された状態で、内筒１４と同軸状に設けられる。
そして、内筒１４を隔壁Ｗとして機能させるように構成されている。
内筒１４と外筒１５との間に形成される環状空間に改質触媒６ｃが充填されて、内筒１４、外筒１５、上板１６及び底板１７等により、改質部６が構成される。
又、内筒１４内の空間が燃焼空間７ｓとされて、内筒１４、上板１６及び底板１７等により、燃焼部７が構成され、改質用バーナ８は、上板１６に支持された状態で、内筒１４と同軸状に設けられる。
そして、内筒１４を隔壁Ｗとして機能させるように構成されている。
上板１６には、外筒１５と内筒１４との間の環状空間に連通する状態で、原燃料ガス入口１９が、内筒１４と輻射筒１８との間の環状空間に連通する状態で、燃焼ガス出口２１が夫々設けられ、底板１７には、内筒１４と外筒１５との間の環状空間に連通する状態で、改質ガス出口２０が設けられている。
燃焼用燃料供給路９と燃焼用空気供給路１１とが混合器２２に接続され、その混合器２２にて、燃焼用燃料供給路９からの燃焼用ガス燃料と燃焼用空気供給路１１からの燃焼用空気とが混合されて、その混合ガスが混合ガス供給路２３を通して改質用バーナ８に供給されるように構成されている。
又、燃料電池Ｇの燃料極から水素が残存した状態で排出されるオフガスを導くオフガス路２４が混合器２２に接続されて、オフガスが、燃焼用燃料として、改質用バーナ８に供給されるように構成されている。
又、燃料電池Ｇの燃料極から水素が残存した状態で排出されるオフガスを導くオフガス路２４が混合器２２に接続されて、オフガスが、燃焼用燃料として、改質用バーナ８に供給されるように構成されている。
装置本体１３は、その上板１６が上方を向く姿勢で配置される。
そして、燃焼用燃料供給路９からの燃焼用ガス燃料と燃焼用空気供給路１１からの燃焼用空気との混合気を改質用バーナ８により燃焼させることにより、燃焼ガスが輻射筒１８内を下方に流動した後、底板１７に衝突して、内筒１４と輻射筒１８との間の環状空間を上方に流動して、燃焼ガス出口２１から燃焼ガス流路２５に排出され、その燃焼ガスの保有熱及び輻射筒１８からの輻射熱が隔壁Ｗである内筒１４を伝熱して、改質部６の改質触媒層６ｃが加熱される。
水蒸気が混合された原燃料ガスが原燃料ガス入口１９から改質部６に供給され、改質触媒６ｃに作用により、水素ガスを主成分とする改質ガスに改質処理される。
ちなみに、メタンガスを主成分とする都市ガス（例えば１３Ａ）が原燃料ガスである場合は、改質触媒６ｃの触媒作用により、例えば６００〜７００°Ｃの範囲の改質処理温度の下で、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。
そして、燃焼用燃料供給路９からの燃焼用ガス燃料と燃焼用空気供給路１１からの燃焼用空気との混合気を改質用バーナ８により燃焼させることにより、燃焼ガスが輻射筒１８内を下方に流動した後、底板１７に衝突して、内筒１４と輻射筒１８との間の環状空間を上方に流動して、燃焼ガス出口２１から燃焼ガス流路２５に排出され、その燃焼ガスの保有熱及び輻射筒１８からの輻射熱が隔壁Ｗである内筒１４を伝熱して、改質部６の改質触媒層６ｃが加熱される。
水蒸気が混合された原燃料ガスが原燃料ガス入口１９から改質部６に供給され、改質触媒６ｃに作用により、水素ガスを主成分とする改質ガスに改質処理される。
ちなみに、メタンガスを主成分とする都市ガス（例えば１３Ａ）が原燃料ガスである場合は、改質触媒６ｃの触媒作用により、例えば６００〜７００°Ｃの範囲の改質処理温度の下で、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。
ＣＨ4＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ2
次に、水素含有ガス生成装置Ｐにおける改質装置Ｒ以外の部分の構成について、説明を加える。
図１１及び図１２に示すように、水蒸気生成部Ｊは、燃焼部７から排出される改質用バーナ８の燃焼ガスを通流させる加熱用排ガス通流部３と、その加熱用排ガス通流部３による加熱により改質用水を蒸発させて水蒸気を生成する蒸発処理部２とを備えて構成されている。
図１１及び図１２に示すように、水蒸気生成部Ｊは、燃焼部７から排出される改質用バーナ８の燃焼ガスを通流させる加熱用排ガス通流部３と、その加熱用排ガス通流部３による加熱により改質用水を蒸発させて水蒸気を生成する蒸発処理部２とを備えて構成されている。
更に、この水素含有ガス生成装置Ｐには、改質部６から排出された高温の改質ガスにより脱硫部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ガスにより脱硫部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、加熱用排ガス通流部３から排出された燃焼ガスを通流させてその燃焼ガスにより変成部４を冷却する冷却用排ガス通流部３７が設けられている。
脱硫後原燃料用熱交換器Ｅａは、改質部６から排出された改質ガスを通流させる上流側熱交換用通流部３８と、脱硫部１にて脱硫処理されて改質部６に供給される脱硫後の原燃料ガスを通流させる脱硫後原燃料通流部３９とを熱交換自在に設けて構成され、脱硫前原燃料用熱交換器Ｅｂは、上流側熱交換用通流部３８から排出された改質ガスを通流させる下流側熱交換用通流部４０と、脱硫部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部４１とを熱交換自在に設けて構成されている。
図１２に示すように、水素含有ガス生成装置Ｐを構成する各部のうち、改質装置Ｒ以外の各部は、流体を処理する処理空間Ｓを形成する扁平状の複数の容器Ｂを用いて構成されている。
そして、水素含有ガス生成装置Ｐは、改質装置Ｒ及び複数の容器Ｂを、改質装置Ｒを中間に位置させた状態で横方向に沿う容器並び方向に積層状に並べ、それら複数の容器Ｂを容器並び方向両側から押し付け手段（図示省略）にて押し付けることにより構成されている。
各容器Ｂは、ステンレス等の耐熱金属製であり、各容器Ｂには、複数の処理空間Ｓが、互いに伝熱可能に伝熱板（図示省略）にて区画された状態で、容器並び方向に並べて形成されている。
そして、水素含有ガス生成装置Ｐは、改質装置Ｒ及び複数の容器Ｂを、改質装置Ｒを中間に位置させた状態で横方向に沿う容器並び方向に積層状に並べ、それら複数の容器Ｂを容器並び方向両側から押し付け手段（図示省略）にて押し付けることにより構成されている。
各容器Ｂは、ステンレス等の耐熱金属製であり、各容器Ｂには、複数の処理空間Ｓが、互いに伝熱可能に伝熱板（図示省略）にて区画された状態で、容器並び方向に並べて形成されている。
この実施形態では、水素含有ガス生成装置Ｐは、５個の容器Ｂを用いて構成されている。尚、５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１２において左からの並び順を示す符合１，２，３……………５を付す。
ちなみに、改質装置Ｒは、左端の容器Ｂ１と左から２個目の容器Ｂ２との間に配設されている。
ちなみに、改質装置Ｒは、左端の容器Ｂ１と左から２個目の容器Ｂ２との間に配設されている。
図１２に示すように、左端の容器Ｂ１は、処理空間Ｓを２室備え、左側の処理空間Ｓにて加熱用排ガス通流部３が構成され、右側の処理空間Ｓにて蛇行状の蒸発処理部２が構成されている。つまり、この左端の容器Ｂ１により、水蒸気生成部Ｊが構成されている。
又、この左端の容器Ｂ１における蒸発処理部２側の側面に当て付けた状態で、起動時等に蒸発処理部２を補助的に加熱する補助加熱用電気ヒータ４２が設けられている。
又、この左端の容器Ｂ１における蒸発処理部２側の側面に当て付けた状態で、起動時等に蒸発処理部２を補助的に加熱する補助加熱用電気ヒータ４２が設けられている。
左から２個目の容器Ｂ２は、処理空間Ｓを２室備え、左側の処理空間Ｓにて上流側熱交換用通流部３８が構成され、右側の処理空間Ｓにて脱硫後原燃料通流部３９が構成されている。つまり、この左から２個目の容器Ｂ２にて、脱硫後原燃料用熱交換器Ｅａが構成されている。この左から２個目の容器Ｂ２における脱硫後原燃料通流部３９側の側面に当て付けた状態で、起動時等に脱硫後原燃料通流部３９を補助的に加熱する補助加熱用電気ヒータ４２が設けられている
左から３個目の容器Ｂ３は、処理空間Ｓを４室備え、左から３室目、左から２室目、左端の処理空間Ｓは、記載順に流体が通流可能に隣接するもの同士で連通されている。
そして、左から３室目の処理空間Ｓにて脱硫前原燃料通流部４１が構成され、左から２室目及び左端の処理空間Ｓの夫々は、原燃料ガスを脱硫処理する脱硫触媒４３を充填して脱硫部１に構成され、右端の処理空間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触媒４４を充填して変成部４に構成されている。
ちなみに、詳細は後述するが、この左から３個目の容器Ｂ３にて構成する変成部４を１段目として、変成部４を４段に設けるので、以下、この左から３個目の容器Ｂ３にて構成する変成部４を１段目の変成部４と記載する場合がある。
そして、左から３室目の処理空間Ｓにて脱硫前原燃料通流部４１が構成され、左から２室目及び左端の処理空間Ｓの夫々は、原燃料ガスを脱硫処理する脱硫触媒４３を充填して脱硫部１に構成され、右端の処理空間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触媒４４を充填して変成部４に構成されている。
ちなみに、詳細は後述するが、この左から３個目の容器Ｂ３にて構成する変成部４を１段目として、変成部４を４段に設けるので、以下、この左から３個目の容器Ｂ３にて構成する変成部４を１段目の変成部４と記載する場合がある。
脱硫前原燃料通流部４１を構成する左から３室目の処理空間Ｓと１段目の変成部４を構成する右端の処理空間Ｓとは、伝熱板（図示省略）を介して伝熱可能に構成され、脱硫前原燃料通流部４１を通流する脱硫対象の原燃料ガスと１段目の変成部４を通流する変成処理対象の改質ガスとを熱交換させるように構成されている。
つまり、１段目の変成部４が下流側熱交換用通流部４０に兼用されるように構成されて、脱硫前原燃料通流部４１と１段目の変成部４にて兼用される下流側熱交換用通流部４０とにより、脱硫前原燃料用熱交換器Ｅｂが構成されている。
つまり、１段目の変成部４が下流側熱交換用通流部４０に兼用されるように構成されて、脱硫前原燃料通流部４１と１段目の変成部４にて兼用される下流側熱交換用通流部４０とにより、脱硫前原燃料用熱交換器Ｅｂが構成されている。
そして、左から２室目の処理空間Ｓにて構成する脱硫部１を１段目とし、左端の処理空間Ｓにて構成する脱硫部１を２段目として、脱硫対象の原燃料ガスを、脱硫前原燃料通流部４１を通過させて予熱した後、１段目、２段目の順に各脱硫部１を通流させて、脱硫処理するように構成されている。
この左から３個目の容器Ｂ３における変成部４側の側面に当て付けた状態で、起動時等に変成部４を補助的に加熱する補助加熱電気ヒータ４２が設けられている。
この左から３個目の容器Ｂ３における変成部４側の側面に当て付けた状態で、起動時等に変成部４を補助的に加熱する補助加熱電気ヒータ４２が設けられている。
左から４個目の容器Ｂ４は、処理空間Ｓを４室備え、左端の処理空間Ｓは冷却用排ガス通流部３７に構成され、左から２室目、３室目、右端の処理空間Ｓは、記載順に流体が通流可能に隣接するもの同士で連通されると共に、変成触媒４４を充填して、変成部４に構成されている。
そして、左から２室目の処理空間Ｓにて構成する変成部４を２段目とし、左から３室目の処理空間Ｓにて構成する変成部４を３段目とし、右端の処理空間Ｓにて構成する変成部４を４段目として、左から３個目の容器Ｂ３にて構成する１段目の変成部４からこの２段目の変成部４に外部のガス処理流路４５にて改質ガスを供給して、改質ガスを２段目、３段目、４段目の順に各変成部４を通流させて、変成処理するように構成されている。
又、この左から４個目の容器Ｂ４における４段目の変成部４側の側面に当て付けた状態で、起動時等に変成部４を補助的に加熱する補助加熱用電気ヒータ４２が設けられている。
又、この左から４個目の容器Ｂ４における４段目の変成部４側の側面に当て付けた状態で、起動時等に変成部４を補助的に加熱する補助加熱用電気ヒータ４２が設けられている。
ちなみに、変成部４では、変成触媒４４の触媒作用により、改質部６から供給される改質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変成反応させる。
左から５個目、即ち右端の容器Ｂ５は、処理空間Ｓを２室備え、左側の処理空間Ｓは何にも用いずに伝熱調整用とされ、右側の処理空間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触媒４６を充填して選択酸化部５に構成されている。
ちなみに、選択酸化部５では、選択酸化触媒４６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。
ちなみに、選択酸化部５では、選択酸化触媒４６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。
そして、上述の５個の容器Ｂと改質装置Ｒが、左端の容器Ｂ１の外側、左端の容器Ｂ１と改質装置Ｒとの間、改質装置Ｒ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、及び、左から３個目の容器Ｂ３と左から４個目の容器Ｂ４との間の夫々に断熱材４７が配置された状態で、押し付け手段により容器並び方向両側から押し付けられて、密接状態に並べて設けられ、更に、選択酸化部５を構成する右端の容器Ｂ５の側方に、その容器Ｂ５に向けて通風するように冷却用送風機４８が設けられている。そして、その冷却用送風機４８により、選択酸化部５を冷却するように構成されている。
次に、各容器Ｂや改質装置Ｒに流体を供給したり、各容器Ｂや改質装置Ｒから流体を排出するための、各容器Ｂや改質装置Ｒに対する流路の接続形態について説明する。尚、各処理空間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ので、各流路は、各処理空間Ｓの上端部又は下端部に接続する。
原燃料ガス供給路３１が脱硫前原燃料通流部４１に接続され、２段目の脱硫部１と脱硫後原燃料通流部３９とが、その脱硫後原燃料通流部３９と改質部６の原燃料ガス入口１９とが、改質部６の改質ガス出口２０と上流側熱交換用通流部３８とが、その上流側熱交換用通流部３８と下流側熱交換用通流部４０を兼用する１段目の変成部４とが、その１段目の変成部４と２段目の変成部４とが、４段目の変成部４と選択酸化部５とが、夫々、ガス処理流路４５にて接続され、更に、その選択酸化部５と燃料電池Ｇの燃料ガス供給部とが燃料ガス流路３５にて接続されている。
２段目の脱硫部１と脱硫後原燃料通流部３９とを接続するガス処理流路４５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４９が設けられている。
又、４段目の変成部４と選択酸化部５とを接続するガス処理流路４５には、選択酸化用ブロア５０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５１が接続されて、変成部４にて変成処理された改質ガスに選択酸化用空気を混合させて選択酸化部５に供給するように構成されている。
燃焼部７の燃焼ガス出口２１と加熱用排ガス通流部３とが、その加熱用排ガス通流部３と冷却用排ガス通流部３７が、夫々、燃焼ガス流路２５にて接続されて、燃焼部７から排出される燃焼ガスを、加熱用排ガス通流部３、冷却用排ガス通流部３７の順に通流させて、排出するように構成されている。
前述の改質用水供給路３３が、蒸発処理部２の下端に接続され、加熱用排ガス通流部３による加熱により蒸発処理部２にて生成された水蒸気を導く水蒸気流路５２がエジェクタ４３に接続されている。
つまり、原燃料ガスを１段目、２段目の脱硫部１にて脱硫処理し、その脱硫処理した原燃料ガスに、蒸発処理部２にて生成されて水蒸気流路５２を通して供給される水蒸気をエジェクタ４９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部６にて改質処理し、その改質ガスを１段目、２段目、３段目、４段目の変成部４にて変成処理し、その変成処理した改質ガスを選択酸化部５にて選択酸化処理して、一酸化炭素濃度の低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３５を通じて燃料電池Ｇに供給するように構成されている。
本発明では、図１及び図２に示すように、隔壁Ｗとしての内筒１４の両端部１４ｅ，１４ｅが並ぶ方向である加熱分布変更方向に沿って、改質用バーナ８により改質触媒層６ｃを加熱する加熱分布を変更可能な加熱分布変更手段Ａと、改質触媒層６ｃにおける加熱分布変更方向に沿う方向での温度分布（以下、改質触媒層温度分布と記載する場合がある）が適正温度分布から変化した温度分布変化を検知する温度分布変化検知手段Ｄとが設けられている。
そして、運転制御部Ｃが、温度分布変化検知手段Ｄにより温度分布変化が検知されると、温度分布変化検知手段Ｄにより検知される改質触媒層温度分布が適正温度分布に近づくように加熱分布を変更すべく、加熱分布変更手段Ａの作動を制御するように構成されている。
そして、運転制御部Ｃが、温度分布変化検知手段Ｄにより温度分布変化が検知されると、温度分布変化検知手段Ｄにより検知される改質触媒層温度分布が適正温度分布に近づくように加熱分布を変更すべく、加熱分布変更手段Ａの作動を制御するように構成されている。
この第１実施形態では、内筒１４の両側の開口端が両端部１４ｅに相当し、加熱分布変更方向は、内筒１４の軸心方向、即ち、上下方向（図１における上下方向に相当する）に設定されている。
図２及び図３に示すように、改質用バーナ８に、燃焼用ガス燃料（本実施形態では、混合ガス）を燃焼空間７ｓに噴出する炎孔６０が、混合ガスの噴出方向を加熱分布変更方向に沿う方向と加熱分布変更方向に対して隔壁Ｗとしての内筒１４の側に傾斜する方向とに異ならせた形態で、複数設けられている。
又、図１に示すように、複数の炎孔のうちで混合ガスを噴出する炎孔６０を変更自在な燃料噴出形態変更手段Ｖが設けられている。
図２及び図３に示すように、改質用バーナ８に、燃焼用ガス燃料（本実施形態では、混合ガス）を燃焼空間７ｓに噴出する炎孔６０が、混合ガスの噴出方向を加熱分布変更方向に沿う方向と加熱分布変更方向に対して隔壁Ｗとしての内筒１４の側に傾斜する方向とに異ならせた形態で、複数設けられている。
又、図１に示すように、複数の炎孔のうちで混合ガスを噴出する炎孔６０を変更自在な燃料噴出形態変更手段Ｖが設けられている。
改質用バーナ８について説明を加えると、図２及び図３に示すように、改質用バーナ８は、複数（この第１実施形態では６個）の直噴炎孔６０ｓが等間隔で環状に並ぶ直噴炎孔列６０Ｓと複数（この第１実施形態では１２個）の傾斜噴出炎孔６０ｔが等間隔で環状に並ぶ傾斜噴出炎孔列６０Ｔを同心状に備えた円盤状のノズル部６１と、混合ガスを直噴炎孔列６０Ｓに供給するための直噴用流路６２を形成する円筒状の内管６３と、混合ガスを傾斜噴出炎孔列６０Ｔに供給するための傾斜噴出用流路６４を形成する円筒状の外管６５等を一体的に組み付けて構成されている。
各直噴炎孔６０ｓは、その孔軸芯がノズル部６１の軸心と平行になる状態で、ノズル部６１に形成されて、混合ガスを加熱分布変更方向に沿う方向に噴出するように設けられている。
ノズル部６１の先端の角部は、加熱分布変更方向に対して内筒１４の側に傾斜するテーパ面を形成するように切り欠かれた形状に形成されている。そして、各傾斜噴出炎孔６０ｔは、ノズル部６１の先端外周部のテーパ面に開口する状態で、先端側の部分の孔軸芯が加熱分布変更方向に対して内筒１４の側に傾斜するように、ノズル部６１に形成されて、混合ガスを加熱分布変更方向に対して内筒１４の側に傾斜する方向に噴出するように設けられている。
尚、直噴炎孔６０ｓ夫々の横断面積を合計した総横断面積と、複数の傾斜噴出炎孔６０ｔ夫々の横断面積を合計した総横断面積とは、ほぼ同等になるように構成されている。
ノズル部６１の先端の角部は、加熱分布変更方向に対して内筒１４の側に傾斜するテーパ面を形成するように切り欠かれた形状に形成されている。そして、各傾斜噴出炎孔６０ｔは、ノズル部６１の先端外周部のテーパ面に開口する状態で、先端側の部分の孔軸芯が加熱分布変更方向に対して内筒１４の側に傾斜するように、ノズル部６１に形成されて、混合ガスを加熱分布変更方向に対して内筒１４の側に傾斜する方向に噴出するように設けられている。
尚、直噴炎孔６０ｓ夫々の横断面積を合計した総横断面積と、複数の傾斜噴出炎孔６０ｔ夫々の横断面積を合計した総横断面積とは、ほぼ同等になるように構成されている。
内管６３及び外管６５は、同軸状に配設され、それらの先端にノズル部６１が取り付けられ、それらの基端が蓋板６６により閉塞されている。そして、内管６３の内部に、複数の直噴炎孔６０ｓに連通する直噴用流路６２が形成され、内管６３と外管６５との間に、複数の傾斜噴出炎孔６０ｔに連通する傾斜噴出用流路６４が形成される。
又、点火プラグ６７が、内管６３の軸心を通って、蓋板６６、内管６３及びノズル部６１を貫通する状態で設けられている。
更に、蓋板６６には、直噴用流路６２に連通する状態で、直噴用受入口６８が取り付けられ、外管６５における蓋板６６により閉じられる側の端部に、傾斜噴出用流路６４に連通する状態で、傾斜噴出用受入口６９が取り付けられる。
又、点火プラグ６７が、内管６３の軸心を通って、蓋板６６、内管６３及びノズル部６１を貫通する状態で設けられている。
更に、蓋板６６には、直噴用流路６２に連通する状態で、直噴用受入口６８が取り付けられ、外管６５における蓋板６６により閉じられる側の端部に、傾斜噴出用流路６４に連通する状態で、傾斜噴出用受入口６９が取り付けられる。
つまり、隔壁Ｗとしての内筒１４の壁面における両端部１４ｅ，１４ｅの並び方向（内筒１４の軸心方向）に直交する方向、即ち、内筒１４の周方向に沿う方向が、炎孔並び方向に相当し、複数の炎孔６０として、内筒１４の周方向に沿う炎孔並び方向に沿って列状に並んで、混合ガス（燃焼用燃料の一例）を加熱分布変更方向に沿う方向に噴出する複数の直噴炎孔６０ｓと、炎孔並び方向に沿って列状に並んで、混合ガスを加熱分布変更方向に対して内筒１４の側に傾斜する方向に噴出する複数の傾斜噴出炎孔６０ｔが設けられている。
図１に示すように、混合ガス供給路２３が、直噴用分岐路２３ｓと傾斜噴出用分岐路２３ｔとに分岐され、直噴用分岐路２３ｓが直噴用受入口６８に接続され、傾斜噴出用分岐路２３ｔが傾斜噴出用受入口６９に接続されている。
又、直噴用分岐路２３ｓには、その直噴用分岐路２３ｓにおける混合ガスの通流を断続する直噴用断続弁Ｖｓが設けられ、傾斜噴出用分岐路２３ｔには、その傾斜噴出用分岐路２３ｔにおける混合ガスの通流を断続する傾斜噴出用断続弁Ｖｔが設けられている。
又、直噴用分岐路２３ｓには、その直噴用分岐路２３ｓにおける混合ガスの通流を断続する直噴用断続弁Ｖｓが設けられ、傾斜噴出用分岐路２３ｔには、その傾斜噴出用分岐路２３ｔにおける混合ガスの通流を断続する傾斜噴出用断続弁Ｖｔが設けられている。
そして、図４（ａ）に示すように、直噴用断続弁Ｖｓ及び傾斜噴出用断続弁Ｖｔの両方を開く（以下、第１加熱パターンと記載する場合がある）と、混合ガスが直噴用流路６２及び傾斜噴出用流路６４を通流して、複数の直噴炎孔６０ｓが環状の列状に並ぶ直噴炎孔列６０Ｓ、及び、複数の傾斜噴出炎孔６０ｔが列状に並ぶ傾斜噴出炎孔列６０Ｔの両方から燃焼空間７ｓに噴出されることになる。
あるいは、図４（ｂ）に示すように、直噴用断続弁Ｖｓを開き、傾斜噴出用断続弁Ｖｔを閉じる（以下、第２加熱パターンと記載する場合がある）と、混合ガスが直噴用流路６２を通流して、直噴炎孔列６０Ｓから燃焼空間７ｓに噴出されることになる。
あるいは、図４（ｃ）に示すように、直噴用断続弁Ｖｓを閉じ、傾斜噴出用断続弁Ｖｔを開く（以下、第３加熱パターンと記載する場合がある）と、混合ガスが傾斜噴出用流路６４を通流して、複数の傾斜噴出炎孔６０ｔが列状に並ぶ傾斜噴出炎孔列６０Ｔから燃焼空間７ｓに噴出されることになる。
あるいは、図４（ｂ）に示すように、直噴用断続弁Ｖｓを開き、傾斜噴出用断続弁Ｖｔを閉じる（以下、第２加熱パターンと記載する場合がある）と、混合ガスが直噴用流路６２を通流して、直噴炎孔列６０Ｓから燃焼空間７ｓに噴出されることになる。
あるいは、図４（ｃ）に示すように、直噴用断続弁Ｖｓを閉じ、傾斜噴出用断続弁Ｖｔを開く（以下、第３加熱パターンと記載する場合がある）と、混合ガスが傾斜噴出用流路６４を通流して、複数の傾斜噴出炎孔６０ｔが列状に並ぶ傾斜噴出炎孔列６０Ｔから燃焼空間７ｓに噴出されることになる。
つまり、直噴用断続弁Ｖｓと傾斜噴出用断続弁Ｖｔとにより、直噴炎孔列６０Ｓ及び傾斜噴出炎孔列６０Ｔ夫々からの混合ガスの噴出を断続可能な燃料噴出切換手段が構成され、燃料噴出形態変更手段Ｖが、直噴用断続弁Ｖｓと傾斜噴出用断続弁Ｖｔとにより構成される。
図１に示すように、改質部６における加熱分布変更方向の一端側の領域、即ち、改質触媒層６ｃにおける上部領域Ｌｕの温度、加熱分布変更方向の中間の領域、即ち、改質触媒層６ｃにおける上下方向の中間領域Ｌｍの温度、加熱分布変更方向の他端側の領域、即ち、改質触媒層６ｃにおける下部領域Ｌｂの温度をそれぞれ検出すべく、上位温度センサＴｕ、中間温度センサＴｍ、下位温度センサＴｂが内筒１４の外周面に近接させた状態で設けられている。
改質触媒層温度分布は、上位温度センサＴｕ、中間温度センサＴｍ及び下位温度センサＴｂ夫々の検出温度からなる。
そして、改質装置Ｒの出荷前に、改質バーナ８を第１加熱パターンで燃焼させたときの、上位温度センサＴｕ、中間温度センサＴｍ及び下位温度センサＴｂ夫々の検出温度からなる改質触媒層温度分布が、適正温度分布として運転制御部Ｃの記憶部（図示省略）に記憶されている。
尚、改質バーナ８を第１加熱パターンで燃焼させたときに、上位温度センサＴｕ、中間温度センサＴｍ及び下位温度センサＴｂ夫々の検出温度からなる改質触媒層温度分布が極力均等になるように、改質用バーナ７の燃焼部７に対する上下方向での取付位置、及び、傾斜噴出炎孔６０ｔの混合ガス噴出方向が設定されている。
そして、改質装置Ｒの出荷前に、改質バーナ８を第１加熱パターンで燃焼させたときの、上位温度センサＴｕ、中間温度センサＴｍ及び下位温度センサＴｂ夫々の検出温度からなる改質触媒層温度分布が、適正温度分布として運転制御部Ｃの記憶部（図示省略）に記憶されている。
尚、改質バーナ８を第１加熱パターンで燃焼させたときに、上位温度センサＴｕ、中間温度センサＴｍ及び下位温度センサＴｂ夫々の検出温度からなる改質触媒層温度分布が極力均等になるように、改質用バーナ７の燃焼部７に対する上下方向での取付位置、及び、傾斜噴出炎孔６０ｔの混合ガス噴出方向が設定されている。
又、上位温度センサＴｕ、中間温度センサＴｍ及び下位温度センサＴｂ夫々の検出温度に基づいて温度分布変化を検知する温度分布変化検知部Ｃｄが、運転制御部Ｃを用いて構成されている。
具体的には、温度分布変化検知部Ｃｄは、上位温度センサＴｕの検出温度が適正温度分布における温度よりも設定温度以上低くなると、改質部６における上部領域Ｌｕの温度が低下した温度分布変化を検知し、下位温度センサＴｂの検出温度が適正温度分布における温度よりも設定温度以上低くなると、改質部６における下部領域Ｌｂの温度が低下した温度分布変化を検知する。
つまり、上位温度センサＴｕ、中間温度センサＴｍ及び下位温度センサＴｂ、並びに、温度分布変化検知部Ｃｄにより、温度分布変化検知手段Ｄが構成される。
具体的には、温度分布変化検知部Ｃｄは、上位温度センサＴｕの検出温度が適正温度分布における温度よりも設定温度以上低くなると、改質部６における上部領域Ｌｕの温度が低下した温度分布変化を検知し、下位温度センサＴｂの検出温度が適正温度分布における温度よりも設定温度以上低くなると、改質部６における下部領域Ｌｂの温度が低下した温度分布変化を検知する。
つまり、上位温度センサＴｕ、中間温度センサＴｍ及び下位温度センサＴｂ、並びに、温度分布変化検知部Ｃｄにより、温度分布変化検知手段Ｄが構成される。
次に、改質用バーナ８による加熱分布変更方向での改質触媒層６ｃの加熱分布の変更形態について、説明する。
図４（ａ）に示すように、直噴用断続弁Ｖｓ及び傾斜噴出用断続弁Ｖｔの両方を開いて、改質部６の改質触媒層６ｃを加熱する加熱パターン（以下、改質触媒層加熱パターンと記載する場合がある）を第１加熱パターンにすると、図５に示すように、加熱分布変更方向（上下方向）での加熱分布（即ち、加熱度合いの分布）は、上部領域Ｌｕの加熱度合い、中間領域Ｌｍの加熱度合い、下部領域Ｌｂの加熱度合いが、それぞれ、「中」、「高」、「中」となる加熱分布となる。
あるいは、図４（ｂ）に示すように、直噴用断続弁Ｖｓを開き、傾斜噴出用断続弁Ｖｔを閉じて、改質触媒層加熱パターンを第２加熱パターンにすると、図５に示すように、加熱分布変更方向での加熱分布は、上部領域Ｌｕの加熱度合い、中間領域Ｌｍの加熱度合い、下部領域Ｌｂの加熱度合いが、それぞれ、「低」、「中」、「高」となる加熱分布となる。
あるいは、図４（ｃ）に示すように、直噴用断続弁Ｖｓを閉じ、傾斜噴出用断続弁Ｖｔを開いて、改質触媒層加熱パターンを第３加熱パターンにすると、図５に示すように、加熱分布変更方向での加熱分布は、上部領域Ｌｕの加熱度合い、中間領域Ｌｍの加熱度合い、下部領域Ｌｂの加熱度合いが、それぞれ、「高」、「中」、「低」となる加熱分布となる。
つまり、第１加熱パターンにすると、改質用バーナ８による加熱分布変更方向での改質触媒層６ｃの加熱分布が最も均等になる。
図４（ａ）に示すように、直噴用断続弁Ｖｓ及び傾斜噴出用断続弁Ｖｔの両方を開いて、改質部６の改質触媒層６ｃを加熱する加熱パターン（以下、改質触媒層加熱パターンと記載する場合がある）を第１加熱パターンにすると、図５に示すように、加熱分布変更方向（上下方向）での加熱分布（即ち、加熱度合いの分布）は、上部領域Ｌｕの加熱度合い、中間領域Ｌｍの加熱度合い、下部領域Ｌｂの加熱度合いが、それぞれ、「中」、「高」、「中」となる加熱分布となる。
あるいは、図４（ｂ）に示すように、直噴用断続弁Ｖｓを開き、傾斜噴出用断続弁Ｖｔを閉じて、改質触媒層加熱パターンを第２加熱パターンにすると、図５に示すように、加熱分布変更方向での加熱分布は、上部領域Ｌｕの加熱度合い、中間領域Ｌｍの加熱度合い、下部領域Ｌｂの加熱度合いが、それぞれ、「低」、「中」、「高」となる加熱分布となる。
あるいは、図４（ｃ）に示すように、直噴用断続弁Ｖｓを閉じ、傾斜噴出用断続弁Ｖｔを開いて、改質触媒層加熱パターンを第３加熱パターンにすると、図５に示すように、加熱分布変更方向での加熱分布は、上部領域Ｌｕの加熱度合い、中間領域Ｌｍの加熱度合い、下部領域Ｌｂの加熱度合いが、それぞれ、「高」、「中」、「低」となる加熱分布となる。
つまり、第１加熱パターンにすると、改質用バーナ８による加熱分布変更方向での改質触媒層６ｃの加熱分布が最も均等になる。
次に、図１、図１１及び図１２を参照にして、運転制御部Ｃの制御動作について、簡単に説明する。
運転制御部Ｃは、マイクロコンピュータ等を用いて構成され、所定の制御プログラムを実行することにより、改質装置Ｒを備えた水素含有ガス生成装置Ｐ、及び、燃料電池Ｇ等の運転を制御するように構成されている。
運転制御部Ｃは、燃料電池Ｇの発電出力に応じた量の水素含有ガスを生成して燃料電池Ｇに供給する通常運転では、燃料電池Ｇの発電出力に応じて、原燃料ガスの供給量、改質用水の供給量を夫々調整すべく、原燃料ブロア３２、改質用水ポンプ３４を制御する。
並びに、運転制御部Ｃは、通常運転では、直噴用断続弁Ｖｓ及び傾斜噴出用断続弁Ｖｔの両方を開いて、改質触媒層加熱パターンを第１加熱パターンとし、並びに、中間温度センサＴｍの検出温度が所定の改質処理用の設定温度になるように、改質用バーナ８への燃焼用ガス燃料の供給量を調整すべく、燃焼用燃料ブロア１０を制御すると共に、改質用バーナ８へ供給される燃焼用空気の供給量を改質用バーナ８への燃焼用ガス燃料の供給量に応じた量に調整すべく、燃焼用空気ブロア１２を制御する。
運転制御部Ｃは、マイクロコンピュータ等を用いて構成され、所定の制御プログラムを実行することにより、改質装置Ｒを備えた水素含有ガス生成装置Ｐ、及び、燃料電池Ｇ等の運転を制御するように構成されている。
運転制御部Ｃは、燃料電池Ｇの発電出力に応じた量の水素含有ガスを生成して燃料電池Ｇに供給する通常運転では、燃料電池Ｇの発電出力に応じて、原燃料ガスの供給量、改質用水の供給量を夫々調整すべく、原燃料ブロア３２、改質用水ポンプ３４を制御する。
並びに、運転制御部Ｃは、通常運転では、直噴用断続弁Ｖｓ及び傾斜噴出用断続弁Ｖｔの両方を開いて、改質触媒層加熱パターンを第１加熱パターンとし、並びに、中間温度センサＴｍの検出温度が所定の改質処理用の設定温度になるように、改質用バーナ８への燃焼用ガス燃料の供給量を調整すべく、燃焼用燃料ブロア１０を制御すると共に、改質用バーナ８へ供給される燃焼用空気の供給量を改質用バーナ８への燃焼用ガス燃料の供給量に応じた量に調整すべく、燃焼用空気ブロア１２を制御する。
燃料電池Ｇの発電出力に応じて、オフガス路２４を通して改質用バーナ８に供給される燃焼用ガス燃料としてのオフガスの供給量が分かり、燃焼用燃料ブロア１０の制御情報に基づいて、燃焼用燃料ブロア１０により供給される燃焼用ガス燃料の供給量が分かる。
そこで、改質用バーナ８に供給されるオフガスの供給量、及び、燃焼用燃料ブロア１０による燃焼用ガス燃料の供給量に応じて、それらを完全燃焼させるための燃焼用空気の量を求めるための燃焼用空気量導出情報がマップ情報等により予め設定されて、運転制御部Ｃの記憶部に記憶されている。
そして、運転制御部Ｃは、燃焼用空気量導出情報に基づいて、改質用バーナ８に供給されるオフガスの供給量、及び、燃焼用燃料ブロア１０による燃焼用ガス燃料の供給量に応じた燃焼用空気の供給量を求めて、求めた供給量の燃焼用空気を供給すべく、燃焼用空気ブロア１２を制御する。
そこで、改質用バーナ８に供給されるオフガスの供給量、及び、燃焼用燃料ブロア１０による燃焼用ガス燃料の供給量に応じて、それらを完全燃焼させるための燃焼用空気の量を求めるための燃焼用空気量導出情報がマップ情報等により予め設定されて、運転制御部Ｃの記憶部に記憶されている。
そして、運転制御部Ｃは、燃焼用空気量導出情報に基づいて、改質用バーナ８に供給されるオフガスの供給量、及び、燃焼用燃料ブロア１０による燃焼用ガス燃料の供給量に応じた燃焼用空気の供給量を求めて、求めた供給量の燃焼用空気を供給すべく、燃焼用空気ブロア１２を制御する。
温度分布変化検知部Ｃｄは、通常運転中、上位温度センサＴｕ、中間温度センサＴｍ及び下位温度センサＴｂ夫々の検出温度を監視し、上位温度センサＴｕの検出温度が適正温度分布における温度よりも設定温度以上低くなると、改質部６の上部領域Ｌｕの温度が低下した温度分布変化を検知し、下位温度センサＴｂの検出温度が適正温度分布における温度よりも設定温度以上低くなると、改質部６の下部領域Ｌｂの温度が低下した温度分布変化を検知する。
運転制御部Ｃは、温度分布変化検知部Ｃｄにより、改質部６の下部領域Ｌｂの温度が低下した温度分布変化が検知されると、直噴用断続弁Ｖｓを開き、傾斜噴出用断続弁Ｖｔを閉じて、改質触媒層加熱パターンを第２加熱パターンに変更する。
すると、改質部６の改質触媒層６ｃを加熱する加熱パターンは、下部領域Ｌｂの加熱度合いが高い加熱パターンになるので、改質部６の下部領域Ｌｂの温度が低下した温度分布が改善されて、適正温度分布に近づく。
運転制御部Ｃは、温度分布変化検知部Ｃｄにより、改質部６の下部領域Ｌｂの温度が低下した温度分布変化が検知されると、直噴用断続弁Ｖｓを開き、傾斜噴出用断続弁Ｖｔを閉じて、改質触媒層加熱パターンを第２加熱パターンに変更する。
すると、改質部６の改質触媒層６ｃを加熱する加熱パターンは、下部領域Ｌｂの加熱度合いが高い加熱パターンになるので、改質部６の下部領域Ｌｂの温度が低下した温度分布が改善されて、適正温度分布に近づく。
又、運転制御部Ｃは、温度分布変化検知部Ｃｄにより、改質部６の上部領域Ｌｕの温度が低下した温度分布変化が検知されると、直噴用断続弁Ｖｓを閉じ、傾斜噴出用断続弁Ｖｔを開いて、改質触媒層加熱パターンを第３加熱パターンに変更する。
すると、改質部６の改質触媒層６ｃを加熱する加熱パターンは、上部領域Ｌｕの加熱度合いが高い加熱パターンになるので、改質部６の上部領域Ｌｕの温度が低下した温度分布が改善されて、適正温度分布に近づく。
すると、改質部６の改質触媒層６ｃを加熱する加熱パターンは、上部領域Ｌｕの加熱度合いが高い加熱パターンになるので、改質部６の上部領域Ｌｕの温度が低下した温度分布が改善されて、適正温度分布に近づく。
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態を説明するが、この第２実施形態は、改質用バーナ８による加熱分布を変更するための構成の別実施形態を説明するものであり、その他の水素含有ガス生成装置Ｐの構成は上記の第１実施形態と同様である。従って、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、改質用バーナ８について説明する。
以下、本発明の第２実施形態を説明するが、この第２実施形態は、改質用バーナ８による加熱分布を変更するための構成の別実施形態を説明するものであり、その他の水素含有ガス生成装置Ｐの構成は上記の第１実施形態と同様である。従って、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、改質用バーナ８について説明する。
図６〜図８に示すように、この第２実施形態では、改質用バーナ８は、複数（この第２実施形態では６個）の前方炎孔６０ｆが等間隔で環状に並ぶ前方炎孔列６０Ｆを備えた円盤状の前方ノズル部７１と、その前方ノズル７１よりも加熱分布変更方向で後方（上方）に位置して、複数（この第２実施形態では８個）の中間炎孔６０ｍが等間隔で環状に並ぶ中間炎孔列６０Ｍを備えたリング状の中間ノズル部７２と、その中間ノズル部７２よりも加熱分布変更方向で後方（上方）に位置して、複数（この第２実施形態では１２個）の後方炎孔６０ｒが等間隔で環状に並ぶ後方炎孔列６０Ｒを備えたリング状の後方ノズル部７３とを備えて構成されている。
更に、改質用バーナ８は、混合ガスを前方炎孔列６０Ｆに供給する前方炎孔用流路７４を形成する円筒状の内管７５、混合ガスを中間炎孔列６０Ｍに供給する中間炎孔用流路７６を内管７５とにより形成する中管７７、及び、混合ガスを後方炎孔列６０Ｒに供給する後方炎孔用流路７８を中管７７とにより形成する外管７９を備えている。
図７に示すように、各前方炎孔６０ｆは、孔軸芯が前方ノズル部７１の軸心と平行になる状態で、前方ノズル部７１に形成され、各中間炎孔６０ｍは、孔軸芯が中間ノズル部７２の軸心と平行になる状態で、中間ノズル部７２に形成され、各後方炎孔６０ｒは、孔軸芯が後方ノズル部７３の軸心と平行になる状態で、後方ノズル部７３に形成されて、各前方炎孔６０ｆ、各中間炎孔６０ｍ及び各後方炎孔６０ｒ共に、混合ガスを加熱分布変更方向に沿う方向に噴出するように設けられている。
尚、複数の前方炎孔６０ｆ夫々の横断面積を合計した総横断面積と、複数の中間炎孔６０ｍ夫々の横断面積を合計した総横断面積と、複数の後方炎孔６０ｒ夫々の横断面積を合計した総横断面積とは、ほぼ同等になるように構成されている。
尚、複数の前方炎孔６０ｆ夫々の横断面積を合計した総横断面積と、複数の中間炎孔６０ｍ夫々の横断面積を合計した総横断面積と、複数の後方炎孔６０ｒ夫々の横断面積を合計した総横断面積とは、ほぼ同等になるように構成されている。
内管７５の先端に前方ノズル部７１が同軸状で取り付けられ、中間ノズル部７２が、内管７５における前方ノズル部７１よりも後方側（上方）に同軸状で外嵌状に取り付けられ、その中間ノズル部７２に、中管７７が、内管７５の外周部に同軸状に配設された状態で接続されている。
又、後方ノズル部７３が、中管７７における中間ノズル部７２よりも後方側（上方）に同軸状で外嵌状に取り付けられ、その後方ノズル部７３に、外管７９が、中管７７の外周部に同軸状に配設された状態で接続されている。
更に、内管７５、中管７７及び外管７９の基端が、蓋板８０により一括に閉塞されている。
又、後方ノズル部７３が、中管７７における中間ノズル部７２よりも後方側（上方）に同軸状で外嵌状に取り付けられ、その後方ノズル部７３に、外管７９が、中管７７の外周部に同軸状に配設された状態で接続されている。
更に、内管７５、中管７７及び外管７９の基端が、蓋板８０により一括に閉塞されている。
そして、内管７５の内部に、複数の前方炎孔６０ｆに連通する前方炎孔用流路７４が形成され、内管７５と中管７７との間に、複数の中間炎孔６０ｍに連通する中間炎孔用流路７６が形成され、中管７７と外管７９との間に、複数の後方炎孔６０ｒに連通する後方炎孔用流路７８が形成される。
又、前方用点火プラグ８１が、内管７５の軸心を通って、蓋板８０、内管７５及び前方ノズル部７１を貫通する状態で設けられ、後方用点火プラグ８２が、後方ノズル部７３の前方に突出させた状態で、外筒７９の外周面に当接させた状態で設けられている。
更に、蓋板８０には、前方炎孔用流路７４に連通する状態で、前方炎孔用受入口８３が取り付けられ、中間炎孔用流路７６に連通する状態で、中間炎孔用受入口８４が取り付けられ、後方炎孔用流路７８に連通する状態で、後方炎孔用受入口８５が取り付けられている。
又、前方用点火プラグ８１が、内管７５の軸心を通って、蓋板８０、内管７５及び前方ノズル部７１を貫通する状態で設けられ、後方用点火プラグ８２が、後方ノズル部７３の前方に突出させた状態で、外筒７９の外周面に当接させた状態で設けられている。
更に、蓋板８０には、前方炎孔用流路７４に連通する状態で、前方炎孔用受入口８３が取り付けられ、中間炎孔用流路７６に連通する状態で、中間炎孔用受入口８４が取り付けられ、後方炎孔用流路７８に連通する状態で、後方炎孔用受入口８５が取り付けられている。
つまり、複数の炎孔６０として、内筒１４の周方向に沿う炎孔並び方向に沿って列状に並んで、混合ガス（燃焼用燃料の一例）を加熱分布変更方向に沿う方向に噴出する複数の炎孔６０（即ち、複数の前方炎孔６０ｆ、複数の中間炎孔６０ｍ、複数の後方炎孔６０ｒからなる前方炎孔列８０Ｆ、中間炎孔列８０Ｍ、後方炎孔列８０Ｒが、加熱分布変更方向に沿って設けられている。
尚、前方炎孔列８０Ｆ又は中間炎孔列８０Ｍには、前方用点火プラグ８１により点火し、後方炎孔列８０Ｒには、後方用点火プラグ８２により点火する。
尚、前方炎孔列８０Ｆ又は中間炎孔列８０Ｍには、前方用点火プラグ８１により点火し、後方炎孔列８０Ｒには、後方用点火プラグ８２により点火する。
図６に示すように、混合ガス供給路２３が、前方炎孔用分岐路２３ｆと、中間炎孔用分岐路２３ｍと、後方炎孔用分岐路２３ｒとに分岐され、前方炎孔用分岐路２３ｆが前方炎孔用受入口８３に接続され、中間炎孔用分岐路２３ｍが中間炎孔用受入口８４に接続され、後方炎孔用分岐路２３ｒが後方炎孔用受入口８５に接続されている。
又、前方炎孔用分岐路２３ｆには、その前方炎孔用分岐路２３ｆにおける混合ガスの通流を断続する前方炎孔用断続弁Ｖｆ設けられ、中間炎孔用分岐路２３ｍには、その中間炎孔用分岐路２３ｍにおける混合ガスの通流を断続する中間炎孔用断続弁Ｖｍが設けられ、後方炎孔用分岐路２３ｒには、その後方炎孔用分岐路２３ｒにおける混合ガスの通流を断続する後方炎孔用断続弁Ｖｒが設けられている。
又、前方炎孔用分岐路２３ｆには、その前方炎孔用分岐路２３ｆにおける混合ガスの通流を断続する前方炎孔用断続弁Ｖｆ設けられ、中間炎孔用分岐路２３ｍには、その中間炎孔用分岐路２３ｍにおける混合ガスの通流を断続する中間炎孔用断続弁Ｖｍが設けられ、後方炎孔用分岐路２３ｒには、その後方炎孔用分岐路２３ｒにおける混合ガスの通流を断続する後方炎孔用断続弁Ｖｒが設けられている。
そして、図９（ａ）に示すように、前方炎孔用断続弁Ｖｆ、中間炎孔用断続弁Ｖｍ、後方炎孔用断続弁Ｖｒの全てを開く（以下、第１加熱パターンと記載する場合がある）と、混合ガスが前方炎孔用流路７４、中間炎孔用流路７６、後方炎孔用流路７８を通流して、前方炎孔列６０Ｆ、中間炎孔列６０Ｍ、後方炎孔列６０Ｒから燃焼空間７ｓに噴出されることになる。
図９（ｂ）に示すように、前方炎孔用断続弁Ｖｆ、中間炎孔用断続弁Ｖｍを開き、後方炎孔用断続弁Ｖｒを閉じる（以下、第２加熱パターンと記載する場合がある）と、混合ガスが前方炎孔用流路７４、中間炎孔用流路７６を通流して、前方炎孔列６０Ｆ、中間炎孔列６０Ｍから燃焼空間７ｓに噴出されることになる。
図９（ｃ）に示すように、前方炎孔用断続弁Ｖｆを開き、中間炎孔用断続弁Ｖｍ、後方炎孔用断続弁Ｖｒを閉じる（以下、第３加熱パターンと記載する場合がある）と、混合ガスが前方炎孔用流路７４のみを通流して、前方炎孔列６０Ｆのみから燃焼空間７ｓに噴出されることになる。
図９（ｂ）に示すように、前方炎孔用断続弁Ｖｆ、中間炎孔用断続弁Ｖｍを開き、後方炎孔用断続弁Ｖｒを閉じる（以下、第２加熱パターンと記載する場合がある）と、混合ガスが前方炎孔用流路７４、中間炎孔用流路７６を通流して、前方炎孔列６０Ｆ、中間炎孔列６０Ｍから燃焼空間７ｓに噴出されることになる。
図９（ｃ）に示すように、前方炎孔用断続弁Ｖｆを開き、中間炎孔用断続弁Ｖｍ、後方炎孔用断続弁Ｖｒを閉じる（以下、第３加熱パターンと記載する場合がある）と、混合ガスが前方炎孔用流路７４のみを通流して、前方炎孔列６０Ｆのみから燃焼空間７ｓに噴出されることになる。
図９（ｄ）に示すように、前方炎孔用断続弁Ｖｆを閉じ、中間炎孔用断続弁Ｖｍ、後方炎孔用断続弁Ｖｒを開く（以下、第４加熱パターンと記載する場合がある）と、混合ガスが中間炎孔用流路７６、後方炎孔用流路７８を通流して、中間炎孔列６０Ｍ、後方炎孔列６０Ｒから燃焼空間７ｓに噴出されることになる。
図９（ｅ）に示すように、前方炎孔用断続弁Ｖｆ、中間炎孔用断続弁Ｖｍを閉じ、後方炎孔用断続弁Ｖｒを開く（以下、第５加熱パターンと記載する場合がある）と、混合ガスが後方炎孔用流路７８のみを通流して、後方炎孔列６０Ｒのみから燃焼空間７ｓに噴出されることになる。
図９（ｅ）に示すように、前方炎孔用断続弁Ｖｆ、中間炎孔用断続弁Ｖｍを閉じ、後方炎孔用断続弁Ｖｒを開く（以下、第５加熱パターンと記載する場合がある）と、混合ガスが後方炎孔用流路７８のみを通流して、後方炎孔列６０Ｒのみから燃焼空間７ｓに噴出されることになる。
つまり、前方炎孔用断続弁Ｖｆ、中間炎孔用断続弁Ｖｍ及び後方炎孔用断続弁Ｖｒにより、前方炎孔列６０Ｆ、中間炎孔列６０Ｍ及び後方炎孔列６０Ｒ夫々からの混合ガスの噴出を断続可能な燃料噴出切換手段が構成され、燃料噴出形態変更手段Ｖが、前方炎孔用断続弁Ｖｆ、中間炎孔用断続弁Ｖｍ及び後方炎孔用断続弁Ｖｒにより構成される。
図６に示すように、上記の第１実施形態と同様に、上位温度センサＴｕ、中間温度センサＴｍ、下位温度センサＴｂが内筒１４の外周面に近接させた状態で設けられ、改質触媒層温度分布は、上位温度センサＴｕ、中間温度センサＴｍ及び下位温度センサＴｂ夫々の検出温度からなる。
そして、改質装置Ｒの出荷前に、改質用バーナ８を第１加熱パターンで燃焼させたときの、上位温度センサＴｕ、中間温度センサＴｍ及び下位温度センサＴｂ夫々の検出温度からなる改質触媒層温度分布が、適正温度分布として運転制御部Ｃの記憶部（図示省略）に記憶されている。
尚、改質用バーナ８を第１加熱パターンで燃焼させたときに、上位温度センサＴｕ、中間温度センサＴｍ及び下位温度センサＴｂ夫々の検出温度からなる改質触媒層温度分布が極力均等になるように、改質用バーナ７の燃焼部７に対する上下方向での取付位置、並びに、改質用バーナ７における前方ノズル部７１、中間ノズル部７２及び後方ノズル部７３夫々の上下方向での取付位置が設定されている。
そして、改質装置Ｒの出荷前に、改質用バーナ８を第１加熱パターンで燃焼させたときの、上位温度センサＴｕ、中間温度センサＴｍ及び下位温度センサＴｂ夫々の検出温度からなる改質触媒層温度分布が、適正温度分布として運転制御部Ｃの記憶部（図示省略）に記憶されている。
尚、改質用バーナ８を第１加熱パターンで燃焼させたときに、上位温度センサＴｕ、中間温度センサＴｍ及び下位温度センサＴｂ夫々の検出温度からなる改質触媒層温度分布が極力均等になるように、改質用バーナ７の燃焼部７に対する上下方向での取付位置、並びに、改質用バーナ７における前方ノズル部７１、中間ノズル部７２及び後方ノズル部７３夫々の上下方向での取付位置が設定されている。
又、上記の第１実施形態と同様に、上位温度センサＴｕ、中間温度センサＴｍ及び下位温度センサＴｂ夫々の検出温度に基づいて温度分布変化を検知する温度分布変化検知部Ｃｄが、運転制御部Ｃを用いて構成され、上位温度センサＴｕ、中間温度センサＴｍ及び下位温度センサＴｂ、並びに、温度分布変化検知部Ｃｄにより、温度分布変化検知手段Ｄが構成される。
次に、改質用バーナ８による加熱分布変更方向での改質触媒層６ｃの加熱分布の変更形態について、説明する。
図９（ａ）に示すように、前方炎孔用断続弁Ｖｆ、中間炎孔用断続弁Ｖｍ、後方炎孔用断続弁Ｖｒの全てを開いて、改質触媒層加熱パターンを第１加熱パターンにすると、図１０に示すように、加熱分布変更方向（上下方向）での加熱分布（即ち、加熱度合いの分布）は、上部領域Ｌｕの加熱度合い、中間領域Ｌｍの加熱度合い、下部領域Ｌｂの加熱度合いが、それぞれ、「高」、「高」、「高」となる加熱分布となる。
図９（ｂ）に示すように、前方炎孔用断続弁Ｖｆ、中間炎孔用断続弁Ｖｍを開き、後方炎孔用断続弁Ｖｒを閉じて、改質触媒層加熱パターンを第２加熱パターンにすると、図１０に示すように、加熱分布変更方向での加熱分布は、上部領域Ｌｕの加熱度合い、中間領域Ｌｍの加熱度合い、下部領域Ｌｂの加熱度合いが、それぞれ、「低」、「高」、「高」となる加熱分布となる。
図９（ａ）に示すように、前方炎孔用断続弁Ｖｆ、中間炎孔用断続弁Ｖｍ、後方炎孔用断続弁Ｖｒの全てを開いて、改質触媒層加熱パターンを第１加熱パターンにすると、図１０に示すように、加熱分布変更方向（上下方向）での加熱分布（即ち、加熱度合いの分布）は、上部領域Ｌｕの加熱度合い、中間領域Ｌｍの加熱度合い、下部領域Ｌｂの加熱度合いが、それぞれ、「高」、「高」、「高」となる加熱分布となる。
図９（ｂ）に示すように、前方炎孔用断続弁Ｖｆ、中間炎孔用断続弁Ｖｍを開き、後方炎孔用断続弁Ｖｒを閉じて、改質触媒層加熱パターンを第２加熱パターンにすると、図１０に示すように、加熱分布変更方向での加熱分布は、上部領域Ｌｕの加熱度合い、中間領域Ｌｍの加熱度合い、下部領域Ｌｂの加熱度合いが、それぞれ、「低」、「高」、「高」となる加熱分布となる。
図９（ｃ）に示すように、前方炎孔用断続弁Ｖｆを開き、中間炎孔用断続弁Ｖｍ、後方炎孔用断続弁Ｖｒを閉じて、改質触媒層加熱パターンを第３加熱パターンにすると、図１０に示すように、加熱分布変更方向での加熱分布は、上部領域Ｌｕの加熱度合い、中間領域Ｌｍの加熱度合い、下部領域Ｌｂの加熱度合いが、それぞれ、「低、「低」、「高」となる加熱分布となる。
図９（ｄ）に示すように、前方炎孔用断続弁Ｖｆを閉じ、中間炎孔用断続弁Ｖｍ、後方炎孔用断続弁Ｖｒを開いて、改質触媒層加熱パターンを第４加熱パターンにすると、図１０に示すように、加熱分布変更方向での加熱分布は、上部領域Ｌｕの加熱度合い、中間領域Ｌｍの加熱度合い、下部領域Ｌｂの加熱度合いが、それぞれ、「高、「高」、「低」となる加熱分布となる。
図９（ｅ）に示すように、前方炎孔用断続弁Ｖｆ、中間炎孔用断続弁Ｖｍを閉じ、後方炎孔用断続弁Ｖｒを開いて、改質触媒層加熱パターンを第５加熱パターンにすると、図１０に示すように、加熱分布変更方向での加熱分布は、上部領域Ｌｕの加熱度合い、中間領域Ｌｍの加熱度合い、下部領域Ｌｂの加熱度合いが、それぞれ、「高、「低」、「低」となる加熱分布となる。
つまり、第１加熱パターンにすると、改質用バーナ８による加熱分布変更方向での改質触媒層６ｃの加熱分布が最も均等になる。
図９（ｄ）に示すように、前方炎孔用断続弁Ｖｆを閉じ、中間炎孔用断続弁Ｖｍ、後方炎孔用断続弁Ｖｒを開いて、改質触媒層加熱パターンを第４加熱パターンにすると、図１０に示すように、加熱分布変更方向での加熱分布は、上部領域Ｌｕの加熱度合い、中間領域Ｌｍの加熱度合い、下部領域Ｌｂの加熱度合いが、それぞれ、「高、「高」、「低」となる加熱分布となる。
図９（ｅ）に示すように、前方炎孔用断続弁Ｖｆ、中間炎孔用断続弁Ｖｍを閉じ、後方炎孔用断続弁Ｖｒを開いて、改質触媒層加熱パターンを第５加熱パターンにすると、図１０に示すように、加熱分布変更方向での加熱分布は、上部領域Ｌｕの加熱度合い、中間領域Ｌｍの加熱度合い、下部領域Ｌｂの加熱度合いが、それぞれ、「高、「低」、「低」となる加熱分布となる。
つまり、第１加熱パターンにすると、改質用バーナ８による加熱分布変更方向での改質触媒層６ｃの加熱分布が最も均等になる。
次に、運転制御部Ｃの制御動作について、簡単に説明する。
運転制御部Ｃは、第１実施形態と同様に通常運転を実行し、その通常運転では、前方炎孔用断続弁Ｖｆ、中間炎孔用断続弁Ｖｍ、後方炎孔用断続弁Ｖｒの全てを開いて、改質触媒層加熱パターンを第１加熱パターンとし、中間温度センサＴｍの検出温度が所定の改質処理用の設定温度になるように、改質用バーナ８への燃焼用ガス燃料の供給量を調整すべく、燃焼用燃料ブロア１０を制御すると共に、改質用バーナ８へ供給される燃焼用空気の供給量を改質用バーナ８への燃焼用ガス燃料の供給量に応じた量に調整すべく、燃焼用空気ブロア１２を制御する。
運転制御部Ｃは、第１実施形態と同様に通常運転を実行し、その通常運転では、前方炎孔用断続弁Ｖｆ、中間炎孔用断続弁Ｖｍ、後方炎孔用断続弁Ｖｒの全てを開いて、改質触媒層加熱パターンを第１加熱パターンとし、中間温度センサＴｍの検出温度が所定の改質処理用の設定温度になるように、改質用バーナ８への燃焼用ガス燃料の供給量を調整すべく、燃焼用燃料ブロア１０を制御すると共に、改質用バーナ８へ供給される燃焼用空気の供給量を改質用バーナ８への燃焼用ガス燃料の供給量に応じた量に調整すべく、燃焼用空気ブロア１２を制御する。
温度分布変化検知部Ｃｄは、通常運転中、上位温度センサＴｕ、中間温度センサＴｍ及び下位温度センサＴｂ夫々の検出温度を監視し、上位温度センサＴｕの検出温度が適正温度分布における温度よりも設定温度以上低くなると、改質部６の上部領域Ｌｕの温度が低下した温度分布変化を検知し、下位温度センサＴｂの検出温度が適正温度分布における温度よりも設定温度以上低くなると、改質部６の下部領域Ｌｂの温度が低下した温度分布変化を検知する。
運転制御部Ｃは、温度分布変化検知部Ｃｄにより、改質部６の下部領域Ｌｂの温度が低下した温度分布変化が検知されると、前方炎孔用断続弁Ｖｆ、中間炎孔用断続弁Ｖｍ、後方炎孔用断続弁Ｖｒの全てを開いている状態から、後方炎孔用断続弁Ｖｒを閉じて、改質触媒層加熱パターンを第２加熱パターンに変更する。
この第２加熱パターンでは、中間領域Ｌｍ及び下部領域Ｌｂの加熱度合いが比較的高いので、改質部６の下部領域Ｌｂの温度が低下した温度分布が改善されて、適正温度分布に近づく。
運転制御部Ｃは、温度分布変化検知部Ｃｄにより、改質部６の下部領域Ｌｂの温度が低下した温度分布変化が検知されると、前方炎孔用断続弁Ｖｆ、中間炎孔用断続弁Ｖｍ、後方炎孔用断続弁Ｖｒの全てを開いている状態から、後方炎孔用断続弁Ｖｒを閉じて、改質触媒層加熱パターンを第２加熱パターンに変更する。
この第２加熱パターンでは、中間領域Ｌｍ及び下部領域Ｌｂの加熱度合いが比較的高いので、改質部６の下部領域Ｌｂの温度が低下した温度分布が改善されて、適正温度分布に近づく。
そのように前方炎孔用断続弁Ｖｆ、中間炎孔用断続弁Ｖｍを開き、後方炎孔用断続弁Ｖｒを閉じて、改質触媒層加熱パターンを第２加熱パターンにしても、温度分布変化検知部Ｃｄにより、改質部６の下部領域Ｌｂの温度が低下した温度分布変化が検知されると、運転制御部Ｃは、更に中間炎孔用断続弁Ｖｍを閉じて、改質触媒層加熱パターンを第３加熱パターンに変更する。
この第３加熱パターンでは、下部領域Ｌｂの加熱度合いが高くなって、下部領域Ｌｂが集中的に加熱されるので、改質部６の下部領域Ｌｂの温度が低下した温度分布が更に改善されて、適正温度分布に近づく。
この第３加熱パターンでは、下部領域Ｌｂの加熱度合いが高くなって、下部領域Ｌｂが集中的に加熱されるので、改質部６の下部領域Ｌｂの温度が低下した温度分布が更に改善されて、適正温度分布に近づく。
又、運転制御部Ｃは、温度分布変化検知部Ｃｄにより、改質部６の上部領域Ｌｕの温度が低下した温度分布変化が検知されると、前方炎孔用断続弁Ｖｆ、中間炎孔用断続弁Ｖｍ、後方炎孔用断続弁Ｖｒの全てを開いている状態から、前方炎孔用断続弁Ｖｆを閉じて、改質触媒層加熱パターンを第４加熱パターンに変更する。
この第４加熱パターンでは、上部領域Ｌｕ及び中間領域Ｌｍの加熱度合いが比較的高いので、改質部６の上部領域Ｌｕの温度が低下した温度分布が改善されて、適正温度分布に近づく。
この第４加熱パターンでは、上部領域Ｌｕ及び中間領域Ｌｍの加熱度合いが比較的高いので、改質部６の上部領域Ｌｕの温度が低下した温度分布が改善されて、適正温度分布に近づく。
そのように前方炎孔用断続弁Ｖｆを閉じ、中間炎孔用断続弁Ｖｍ、後方炎孔用断続弁Ｖｒを開いて、改質触媒層加熱パターンを第４加熱パターンにしても、温度分布変化検知部Ｃｄにより、改質部６の上部領域Ｌｕの温度が低下した温度分布変化が検知されると、運転制御部Ｃは、更に中間炎孔用断続弁Ｖｍを閉じて、改質触媒層加熱パターンを第５加熱パターンに変更する。
この第５加熱パターンでは、上部領域Ｌｕの加熱度合いが高くなって、上部領域Ｌｕが集中的に加熱されるので、改質部６の上部領域Ｌｕの温度が低下した温度分布が改善されて、適正温度分布に近づく。
この第５加熱パターンでは、上部領域Ｌｕの加熱度合いが高くなって、上部領域Ｌｕが集中的に加熱されるので、改質部６の上部領域Ｌｕの温度が低下した温度分布が改善されて、適正温度分布に近づく。
更に、上述のように、運転制御部Ｃが改質触媒層加熱パターンを第２又は第３加熱パターンにしているときに、温度分布変化検知部Ｃｄにより、改質部６の上部領域Ｌｕの温度が低下した温度分布変化が検知されると、運転制御部Ｃは、上位温度センサＴｕ、中間温度センサＴｍ及び下位温度センサＴｂ夫々の検出温度からなる改質触媒層温度分布が適正温度分布に近づくように、改質触媒層加熱パターンを第１、第４又は第５加熱パターンのいずれかに変更する。
又、上述のように、運転制御部Ｃが改質触媒層加熱パターンを第４又は第５加熱パターンにしているときに、温度分布変化検知部Ｃｄにより、改質部６の下部領域Ｌｂの温度が低下した温度分布変化が検知されると、運転制御部Ｃは、上位温度センサＴｕ、中間温度センサＴｍ及び下位温度センサＴｂ夫々の検出温度からなる改質触媒層温度分布が適正温度分布に近づくように、改質触媒層加熱パターンを第１、第２は第３加熱パターンのいずれかに変更する。
又、上述のように、運転制御部Ｃが改質触媒層加熱パターンを第４又は第５加熱パターンにしているときに、温度分布変化検知部Ｃｄにより、改質部６の下部領域Ｌｂの温度が低下した温度分布変化が検知されると、運転制御部Ｃは、上位温度センサＴｕ、中間温度センサＴｍ及び下位温度センサＴｂ夫々の検出温度からなる改質触媒層温度分布が適正温度分布に近づくように、改質触媒層加熱パターンを第１、第２は第３加熱パターンのいずれかに変更する。
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ） 上記の第２実施形態において、温度分布変化検知部Ｃｄにより検知する温度分布変化として、上位温度センサＴｕの検出温度が適正温度分布における温度よりも設定温度以上高くなると、改質部６の上部領域Ｌｕの温度が上昇した温度分布変化を検知し、下位温度センサＴｂの検出温度が適正温度分布における温度よりも設定温度以上高くなると、改質部６の下部領域Ｌｂの温度が上昇した温度分布変化を検知するようにしても良い。
この場合、運転制御部Ｃを構成するに、改質部６の上部領域Ｌｕの温度が上昇した温度分布変化が検知されると、改質触媒層温度分布が適正温度分布に近づくように、改質触媒層加熱パターンを第２又は第３加熱パターンに変更し、改質部６の下部領域Ｌｂの温度が上昇した温度分布変化が検知されると、改質触媒層温度分布が適正温度分布に近づくように、改質触媒層加熱パターンを第４又は第５加熱パターンに変更するように構成する。
次に別実施形態を説明する。
（イ） 上記の第２実施形態において、温度分布変化検知部Ｃｄにより検知する温度分布変化として、上位温度センサＴｕの検出温度が適正温度分布における温度よりも設定温度以上高くなると、改質部６の上部領域Ｌｕの温度が上昇した温度分布変化を検知し、下位温度センサＴｂの検出温度が適正温度分布における温度よりも設定温度以上高くなると、改質部６の下部領域Ｌｂの温度が上昇した温度分布変化を検知するようにしても良い。
この場合、運転制御部Ｃを構成するに、改質部６の上部領域Ｌｕの温度が上昇した温度分布変化が検知されると、改質触媒層温度分布が適正温度分布に近づくように、改質触媒層加熱パターンを第２又は第３加熱パターンに変更し、改質部６の下部領域Ｌｂの温度が上昇した温度分布変化が検知されると、改質触媒層温度分布が適正温度分布に近づくように、改質触媒層加熱パターンを第４又は第５加熱パターンに変更するように構成する。
（ロ） 上記の第２実施形態において、改質触媒層加熱パターンとして、前方炎孔用断続弁Ｖｆ、後方炎孔用断続弁Ｖｒを開き、中間炎孔用断続弁Ｖｍを閉じて、混合ガスが前方炎孔用流路７４、後方炎孔用流路７８を通流して、前方炎孔列６０Ｆ、後方炎孔列６０Ｒから燃焼空間７ｓに噴出される加熱パターンを追加しても良い。この場合は、加熱分布変更方向での加熱分布は、上部領域Ｌｕの加熱度合い、中間領域Ｌｍの加熱度合い、下部領域Ｌｂの加熱度合いが、それぞれ、「高」、「低」、「高」となる加熱分布となる。
（ハ） 改質用バーナ８に複数の炎孔６０を配置する形態は、上記の第１及び第２の各実施形態において説明した配置形態に限定されるものではない。
例えば、複数の直噴炎孔６０ｓが列状に並ぶ直噴炎孔列６０Ｓ、及び、複数の傾斜噴出炎孔６０ｔが列状に並ぶ傾斜噴出炎孔列６０Ｔを設ける場合、傾斜噴出炎孔列６０Ｔとして、傾斜噴出炎孔６０ｔにおける隔壁Ｗの側に傾斜する角度が夫々異なる複数の傾斜噴出炎孔列６０Ｔを設けても良い。
又、炎孔列加熱分布変更方向に沿って複数列設ける場合、燃焼用燃料の噴出方向が加熱分布変更方向に沿う方向の炎孔からなる炎孔列と、燃焼用燃料の噴出方向が加熱分布変更方向に対して隔壁Ｗの側の傾斜する方向の炎孔からなる炎孔列とを混在させて設けても良い。
例えば、複数の直噴炎孔６０ｓが列状に並ぶ直噴炎孔列６０Ｓ、及び、複数の傾斜噴出炎孔６０ｔが列状に並ぶ傾斜噴出炎孔列６０Ｔを設ける場合、傾斜噴出炎孔列６０Ｔとして、傾斜噴出炎孔６０ｔにおける隔壁Ｗの側に傾斜する角度が夫々異なる複数の傾斜噴出炎孔列６０Ｔを設けても良い。
又、炎孔列加熱分布変更方向に沿って複数列設ける場合、燃焼用燃料の噴出方向が加熱分布変更方向に沿う方向の炎孔からなる炎孔列と、燃焼用燃料の噴出方向が加熱分布変更方向に対して隔壁Ｗの側の傾斜する方向の炎孔からなる炎孔列とを混在させて設けても良い。
（ニ） 温度分布変化検知手段Ｄの具体構成は、上記の第１及び第２の各実施形態において説明した構成、即ち、上位温度センサＴｕ、中間温度センサＴｍ及び下位温度センサＴｂ、並びに、温度分布変化検知部Ｃｄからなる構成に限定されるものではない。
例えば、図１及び図６において仮想線（一点鎖線）にて示すように、改質部６の改質ガス出口２０に接続されたガス処理流路４５に、改質部６にて生成された改質ガス中のメタンガスの濃度を検出するメタン濃度センサＭ（成分濃度検出手段の一例）を設ける。この場合は、メタン濃度センサＭにて検出されるメタンガスの濃度が、改質触媒層温度分布に対応するものとなる。つまり、改質触媒層温度分布が高くなるほど、改質効率が低下して、改質ガス中のメタンガスの濃度が上昇するので、メタン濃度センサＭにて検出されるメタンガスの濃度が高くなるほど、改質触媒層温度分布が大きくなることに対応する。
そして、温度分布変化検知手段Ｄを構成するに、メタン濃度センサＭを備えて、そのメタン濃度センサＭにて検出されるメタンガスの濃度が適正範囲よりも高くなることに基づいて、温度分布変化を検知するように構成しても良い。
この温度分布変化検知手段Ｄの構成を上記の第１実施形態に適用する場合は、メタン濃度センサＭにて検出されるメタンガスの濃度が適正範囲よりも高くなると、メタン濃度センサＭにてメタンガスの濃度を検出しながら、改質触媒層加熱パターンを第２加熱パターン、第３加熱パターンに順次変更して、メタン濃度センサＭにて検出されるメタンガスの濃度が最も低い加熱パターンを改質触媒層加熱パターンに設定する。
例えば、図１及び図６において仮想線（一点鎖線）にて示すように、改質部６の改質ガス出口２０に接続されたガス処理流路４５に、改質部６にて生成された改質ガス中のメタンガスの濃度を検出するメタン濃度センサＭ（成分濃度検出手段の一例）を設ける。この場合は、メタン濃度センサＭにて検出されるメタンガスの濃度が、改質触媒層温度分布に対応するものとなる。つまり、改質触媒層温度分布が高くなるほど、改質効率が低下して、改質ガス中のメタンガスの濃度が上昇するので、メタン濃度センサＭにて検出されるメタンガスの濃度が高くなるほど、改質触媒層温度分布が大きくなることに対応する。
そして、温度分布変化検知手段Ｄを構成するに、メタン濃度センサＭを備えて、そのメタン濃度センサＭにて検出されるメタンガスの濃度が適正範囲よりも高くなることに基づいて、温度分布変化を検知するように構成しても良い。
この温度分布変化検知手段Ｄの構成を上記の第１実施形態に適用する場合は、メタン濃度センサＭにて検出されるメタンガスの濃度が適正範囲よりも高くなると、メタン濃度センサＭにてメタンガスの濃度を検出しながら、改質触媒層加熱パターンを第２加熱パターン、第３加熱パターンに順次変更して、メタン濃度センサＭにて検出されるメタンガスの濃度が最も低い加熱パターンを改質触媒層加熱パターンに設定する。
又、この温度分布変化検知手段Ｄの構成を上記の第２実施形態に適用する場合は、メタン濃度センサＭにて検出されるメタンガスの濃度が適正範囲よりも高くなると、メタン濃度センサＭにてメタンガスの濃度を検出しながら、改質触媒層加熱パターンを第２、第３、第４、第５の各加熱パターンに順次変更して、メタン濃度センサＭにて検出されるメタンガスの濃度が最も低い加熱パターンを改質触媒層加熱パターンに設定する。
温度分布変化検知手段Ｄを構成する成分濃度検出手段の具体例としては、上述のメタン濃度センサＭに限定されるものではなく、例えば、改質ガス中の水素ガスの濃度を検出する水素濃度センサを用いることができる。
この場合は、水素濃度センサにて検出される水素ガスの濃度が適正範囲よりも低くなることに基づいて、温度分布変化を検知するように構成する。
この場合は、水素濃度センサにて検出される水素ガスの濃度が適正範囲よりも低くなることに基づいて、温度分布変化を検知するように構成する。
（ホ） 改質装置Ｒの具体構成は、上記の第１及び第２の各実施形態において説明した構成に限定されるものではない。例えば、改質装置Ｒを、上記の第１実施形態と同様の処理空間Ｓを２室備えた容器Ｂを用いて構成しても良い。つまり、容器Ｂの一方の処理空間Ｓを用いて改質部６を構成し、他方の処理空間Ｓを用いて燃焼部７を構成することになる。
又、改質用バーナ８の具体構成（形状等）も、上記の第１及び第２の各実施形態において説明した構成に限定されるものではなく、改質装置Ｒの構成に応じて構成することができる。
例えば、改質装置Ｒを上述の如き容器Ｂを用いて構成する場合、隔壁Ｗは平面状になるので、改質用バーナ８に複数の炎孔６０からなる炎孔列を設ける場合、隔壁Ｗの壁面における両端部の並び方向に直交する方向に沿う炎孔並び方向は、直線状となる。
又、改質用バーナ８の具体構成（形状等）も、上記の第１及び第２の各実施形態において説明した構成に限定されるものではなく、改質装置Ｒの構成に応じて構成することができる。
例えば、改質装置Ｒを上述の如き容器Ｂを用いて構成する場合、隔壁Ｗは平面状になるので、改質用バーナ８に複数の炎孔６０からなる炎孔列を設ける場合、隔壁Ｗの壁面における両端部の並び方向に直交する方向に沿う炎孔並び方向は、直線状となる。
（ヘ） 上記の第１及び第２の各実施形態では、改質用バーナ８に、燃焼用ガス燃料（燃焼用燃料ブロア１０からの燃焼用ガス燃料及びオフガス）と燃焼用空気ブロア１２からの燃焼用空気とが混合された混合ガスを供給するように構成した。これに代えて、改質用バーナ８に、燃焼用ガス燃料と燃焼用空気が別々に供給されるように構成しても良い。
以上説明したように、時間経過に伴う改質効率の低下を抑制し得る改質装置を提供することができる。
６ 改質部
６ｃ 改質触媒、改質触媒層
７ 燃焼部
７ｓ 燃焼空間
８ 改質用バーナ
１４ｅ 端部
６０ 炎孔
６０ｆ 前方炎孔（炎孔）
６０ｍ 中間炎孔（炎孔）
６０ｒ 後方炎孔（炎孔）
６０ｓ 直噴炎孔
６０ｔ 傾斜噴出炎孔
６０Ｆ 前方炎孔列(炎孔列）
６０Ｍ 中間炎孔列(炎孔列）
６０Ｒ 後方炎孔列(炎孔列）
６０Ｓ 直噴炎孔列
６０Ｔ 傾斜噴出炎孔列
Ａ 加熱分布変更手段
Ｃ 運転制御部(制御手段）
Ｄ 温度分布変化検知手段
Ｍ メタン濃度センサ（成分濃度検出手段）
Ｒ 改質装置
Ｔｂ 下位温度センサ（温度検出手段）
Ｔｍ 中間温度センサ(温度検出手段）
Ｔｕ 上位温度センサ(温度検出手段）
Ｖ 燃料噴出形態変更手段
Ｖｓ，Ｖｔ 燃料噴出切換手段
Ｖｆ，Ｖｍ，Ｖｒ 燃料噴出切換手段
Ｗ 隔壁
６ｃ 改質触媒、改質触媒層
７ 燃焼部
７ｓ 燃焼空間
８ 改質用バーナ
１４ｅ 端部
６０ 炎孔
６０ｆ 前方炎孔（炎孔）
６０ｍ 中間炎孔（炎孔）
６０ｒ 後方炎孔（炎孔）
６０ｓ 直噴炎孔
６０ｔ 傾斜噴出炎孔
６０Ｆ 前方炎孔列(炎孔列）
６０Ｍ 中間炎孔列(炎孔列）
６０Ｒ 後方炎孔列(炎孔列）
６０Ｓ 直噴炎孔列
６０Ｔ 傾斜噴出炎孔列
Ａ 加熱分布変更手段
Ｃ 運転制御部(制御手段）
Ｄ 温度分布変化検知手段
Ｍ メタン濃度センサ（成分濃度検出手段）
Ｒ 改質装置
Ｔｂ 下位温度センサ（温度検出手段）
Ｔｍ 中間温度センサ(温度検出手段）
Ｔｕ 上位温度センサ(温度検出手段）
Ｖ 燃料噴出形態変更手段
Ｖｓ，Ｖｔ 燃料噴出切換手段
Ｖｆ，Ｖｍ，Ｖｒ 燃料噴出切換手段
Ｗ 隔壁
Claims (5)
- 改質触媒が装入された改質部と内部に燃焼空間を形成する燃焼部とが、伝熱可能な隔壁にて区画された状態で配設され、
燃焼用燃料を前記燃焼空間内で燃焼させて前記改質部の改質触媒層を加熱する改質用バーナが、前記燃焼部における前記隔壁の壁面に沿う方向で互いに対向する両端部の一方の端部の側から、他方の端部の側に向けて火炎を形成するように備えられ、
前記改質部において、前記改質触媒の作用により、炭化水素系の原燃料が改質処理されて、水素ガスを主成分とする改質ガスが生成されるように構成された改質装置であって、
前記隔壁の両端部が並ぶ方向である加熱分布変更方向に沿って、前記改質用バーナにより前記改質触媒層を加熱する加熱分布を変更可能な加熱分布変更手段と、
前記改質触媒層における前記加熱分布変更方向に沿う方向での温度分布が適正温度分布から変化した温度分布変化を検知する温度分布変化検知手段とが設けられ、
運転を制御する制御手段が、前記温度分布変化検知手段により前記温度分布変化が検知されると、前記温度分布変化検知手段により検知される温度分布が前記適正温度分布に近づくように前記加熱分布を変更すべく、前記加熱分布変更手段の作動を制御するように構成され、
前記改質用バーナに、前記燃焼用燃料を前記燃焼空間に噴出する炎孔が、前記燃焼用燃料の噴出方向を前記加熱分布変更方向に沿う方向と前記加熱分布変更方向に対して前記隔壁の側に傾斜する方向とに異ならせた形態、又は、存在位置を前記加熱分布変更方向に沿って異ならせた形態で、複数設けられ、
前記複数の炎孔のうちで前記燃焼用燃料を噴出する炎孔を変更自在な燃料噴出形態変更手段が設けられ、
前記加熱分布変更手段が、前記燃料噴出形態変更手段を備えて構成されている改質装置。 - 前記複数の炎孔として、前記隔壁の壁面における前記両端部の並び方向に直交する方向に沿う炎孔並び方向に沿って列状に並んで、前記燃焼用燃料を前記加熱分布変更方向に沿う方向に噴出する複数の直噴炎孔と、前記炎孔並び方向に沿って列状に並んで、前記燃焼用燃料を前記加熱分布変更方向に対して前記隔壁の側に傾斜する方向に噴出する複数の傾斜噴出炎孔とが設けられ、
前記燃料噴出形態変更手段として、複数の前記直噴炎孔が列状に並ぶ直噴炎孔列、及び、複数の前記傾斜噴出炎孔が列状に並ぶ傾斜噴出炎孔列夫々からの前記燃焼用燃料の噴出を断続可能な燃料噴出切換手段とが設けられている請求項１に記載の改質装置。 - 前記複数の炎孔として、前記隔壁の壁面における前記両端部の並び方向に直交する方向に沿う炎孔並び方向に沿って列状に並んで、前記燃焼用燃料を前記加熱分布変更方向に沿う方向に噴出する複数の炎孔からなる炎孔列が、前記加熱分布変更方向に沿って複数列設けられ、
前記燃料噴出形態変更手段として、前記複数の炎孔列夫々からの前記燃焼用燃料の噴出を断続可能な燃料噴出切換手段が設けられている請求項１に記載の改質装置。 - 前記温度分布変化検知手段が、前記加熱分布変更方向に沿って間隔を開けて並べて設けられて、前記改質触媒層の温度を検出する複数の温度検出手段を備えて構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の改質装置。
- 前記温度分布変化検知手段が、前記改質部にて生成された改質ガス中の特定成分の濃度を検出する成分濃度検出手段を備えて、当該成分濃度検出手段にて検出される前記特定成分の濃度が適正範囲から外れることに基づいて、前記温度分布変化を検知するように構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の改質装置。
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