JP7323439B2 - 改質装置、水素製造装置、燃料電池システム、及び改質触媒部内気化判断方法 - Google Patents

Description

本発明は、改質装置、水素製造装置、燃料電池システム、及び改質触媒部内気化判断方法に関する。

従来、改質装置において、原料を改質し水素を主成分とした改質ガスが生成されている。当該改質装置では、水蒸気改質を行うために、原料と水蒸気とを混合した気体が、改質触媒層へ供給される。例えば、特許文献１には、改質装置の改質触媒層の上流側に液相の水を気化する気化部が設けられ、原料ガスと気化された水（水蒸気）とが改質触媒層へ供給される構成が開示されている。

通常、液相の水は気化部分において確実に気化されるように設計されており、改質触媒層への水（液相）流入は防止されている。しかしながら、何らかの原因により改質触媒層へ水（液相）が流入したり、改質触媒層で水蒸気の凝縮が生じたりすることも考えられる。水（液相）が、高温の改質触媒層上で水が気化した場合、改質触媒層への悪影響が懸念される。

特開２０１０－４５２５４号公報

本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであり、適切な運転を行うための情報を取得可能な改質装置、水素製造装置、燃料電池システム、及び改質触媒部内気化判断方法を提供することを目的とする。

第１の態様に係る改質装置は、原料を改質し水素を主成分とした改質ガスを生成する改質触媒が設けられ、前記改質触媒が露出された内部ガス流路が形成された改質触媒部と、前記改質触媒の上流端部が配置された入口部の温度情報を取得する入口温度取得具と、を備えている。

第１の態様に係る改質装置は、改質触媒が設けられると共に内部ガス流路が形成された改質触媒部を有している。入口温度取得具では、改質触媒部の入口部の温度情報が取得される。入口部は、改質触媒の上流端部が配置された部分を含む部分である。改質触媒部内は高温であるため、改質触媒部内で液相の水の気化は入口部において発生して当該入口部の温度が低下する。そこで、入口温度取得具で、改質触媒部の入口部の温度情報を取得することにより、当該温度情報に基づいて、適切に改質装置の運転を行うことができる。

第２の態様に係る改質装置は、筒状の内側筒壁及び前記内側筒壁の外周に間隔を開けて配置された中間筒壁の間に前記改質触媒部が形成されると共に、前記中間筒壁の外周に間隔を開けて配置された外側筒壁と前記中間筒壁の間に前記改質ガスが流れる改質ガス流路が形成され、前記入口温度取得具は、前記改質触媒部の一端側の前記入口部に温度検知部分を配置すると共に前記入口部から前記改質触媒部の他端側を経由して前記改質ガス流路へ延出され、前記外側筒壁から外部に配線されている。

第２の態様に係る改質装置は、内側筒壁、中間筒壁、及び外側筒壁を有し、内側筒壁と中間筒壁の間に改質触媒部が形成され、中間筒壁と外側筒壁の間に改質ガス流路が形成されている。このように、改質触媒部の外周に改質ガス流路が形成されている場合、入口温度取得具の温度検知部分を入口部に配置し、配線を改質触媒部の他端側を経由して改質ガス流路へ延出させて外側筒壁から外側へ取り出すことにより、温度変化による配線の伸縮を流路内で吸収でき、入口温度取得具を保護することができる。

第３の態様に係る改質装置は、前記入口温度取得具で取得された入口温度情報に基づいて、液相の水が前記改質触媒部において気化したと判断する気化判断部と、を備えている。

第３の態様に係る改質装置によれば、入口温度情報に基づいて気化判断部で液相の水が前記改質触媒部において気化したと判断することができる。

第４の態様に係る改質装置は、前記気化判断部は、前記入口温度情報において温度低下の経時変化が所定の低下変化値を超えた場合に、液相の水が前記改質触媒部において気化したと判断する。

第４の態様に係る改質装置では、入口部における温度低下の経時変化が所定の低下変化値を超えた場合に、液相の水が改質触媒部において気化したと判断する。これにより、適切な処置を行い、改質触媒を保護して適切に改質装置の運転を行うことができる。

第５の態様に係る改質装置は、前記気化判断部は、前記入口温度情報が所定の気化判断値まで低下した場合に、液相の水が前記改質触媒部において気化したと判断する。

第５の態様に係る改質装置では、入口部における温度が所定の気化判断値まで低下した場合に、液相の水が改質触媒部において気化したと判断する。これにより、適切な処置を行い、適切に改質装置の運転を行うことができる。

第６の態様に係る改質装置は、前記気化判断部により液相の水が前記改質触媒部において気化したと判断された場合に、運転停止または水の供給量を低減するように制御する制御部、を備えている。

第６の態様に係る改質装置によれば、液相の水が改質触媒部において気化したと判断された場合に、制御部により運転停止または水の供給量を低減するように制御することで、適切に改質装置の運転を行うことができる。

第７の態様に係る水素製造装置は、第１～第６の態様のいずれか１項に記載の改質装置と、前記改質装置で改質された改質ガスから水素ガスを精製する水素精製装置と、を備えている。

第７の態様に係る水素製造装置によれば、適切に改質装置の運転を行うことにより、水素製造装置の運転も適切に行うことができる。

第８の態様に係る燃料電池システムは、第１～第６の態様のいずれか１項に記載の改質装置と、前記改質装置で改質された改質ガスを燃料として発電する燃料電池と、を備えている。

第８の態様に係る燃料電池システムによれば、適切に改質装置の運転を行うことにより、燃料電池システムの運転も適切に行うことができる。

第９の態様に係る改質触媒部内気化判断方法は、原料を改質し水素を主成分とした改質ガスを生成する改質触媒が配置された改質触媒部内へ水と原料との混合ガスを流入させ、前記混合ガスが流入された前記改質触媒部内の入口部の入口温度情報を取得し、前記入口温度情報に基づいて、液相の水が前記改質触媒部において気化したと判断する。

第９の態様に係る改質触媒部内気化判断方法によれば、入口温度情報に基づいて液相の水が前記改質触媒部において気化したと判断することができる。

第１０の態様に係る改質触媒部内気化判断方法は、前記入口温度情報において温度低下の経時変化が所定の低下変化値を超えた場合に、液相の水が前記改質触媒部において気化したと判断する。

第１０の態様に係る改質触媒部内気化判断方法によれば、入口部における時間あたりの温度低下が所定の低下変化値を超えた場合に、液相の水が改質触媒部において気化したと判断する。これにより、適切な処置を行い、適切に改質装置の運転を行うことができる。

第１１の態様に係る改質触媒部内気化判断方法は、前記入口温度情報が所定の気化判断値まで低下した場合に、液相の水が前記改質触媒部において気化したと判断する。

第１１の態様に係る改質触媒部内気化判断方法によれば、入口部における温度が所定の気化判断値まで低下した場合に、液相の水が改質触媒部において気化したと判断する。これにより、適切な処置を行い、適切に改質装置の運転を行うことができる。

本発明によれば、適切な運転を行うための情報を取得することができる。

第１実施形態に係る改質装置を示した概略構成図である。 第１実施形態に係る改質装置の熱電対の測温部配置を示した構成図である。 第１実施形態に係る改質装置の制御系のブロック図である。 第１実施形態に係る気化判定処理のフローチャートである。 第１実施形態の変形例に係る改質装置を示した概略構成図である。 第２実施形態に係る水素製造装置を示した概略構成図である。 第３実施形態に係る燃料電池システムを示した概略構成図である。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る改質装置１０Ａの一例を図１、図２に従って説明する。

本実施形態に係る改質装置１０Ａは、図１に示されるように、多重に配置された複数の筒状壁（本実施形態では４個）を有している。これら筒状壁は、例えば円筒状や楕円筒状に形成される。内側から順に、一番目の筒状壁を燃焼室壁１４、二番目の筒状壁を内側筒状壁２０、三番目の筒状壁を中間筒状壁３０、四番目の筒状壁を外側筒状壁４０、とする。燃焼室壁１４の内部には、燃焼空間である燃焼部２１が形成されている。燃焼室壁１４と内側筒状壁２０との間には、燃焼排ガス流路１６が形成されている。内側筒状壁２０の下端は、燃焼室壁１４よりも下側へ延出され、内側筒状壁２０の下端には内側底２０Ａが設けられ、内側筒状壁２０の端部が閉止されている。燃焼室壁１４の下端と内側筒状壁２０の間には隙間が形成されており、当該隙間により燃焼部２１と燃焼排ガス流路１６が連通されている。

内側筒状壁２０と中間筒状壁３０との間には、中間流路２２が形成されている。中間筒状壁３０の中間部には、段差３０Ａが形成されており、下部の径が上部よりも大きくなっている。さらに、中間筒状壁３０と外側筒状壁４０との間には、改質ガス流路４２が形成されている。

外側筒状壁４０の下端は、内側筒状壁２０及び中間筒状壁３０よりも下側へ延出され、外側筒状壁４０の下端には外側底４０Ａが設けられ、外側筒状壁４０の端部が閉止されている。内側筒状壁２０及び中間筒状壁３０の下端と外側底４０Ａの間には隙間が形成されており、当該隙間により後述する内部ガス流路３７と改質ガス流路４２が連通されている。

中間流路２２の上部は、気化部２４として形成されており、気化部２４には螺旋部材２４Ａが設けられている。この螺旋部材２４Ａにより、気化部２４には、螺旋状の流路が形成されている。気化部２４の上端部には、改質水を供給するための改質水供給管Ｐ２が接続されている。気化部２４には、水供給ポンプ１５（図３参照）の駆動により、改質水供給管Ｐ２から改質水が供給される。

また、気化部２４の段差３０Ａで拡径した部分には、接続流路３２が形成されている。接続流路３２は、内側筒状壁２０と中間筒状壁３０との間に内側筒状壁２０と同心円状に配置された区画壁３１Ａ、及び、区画壁３１Ａの中間部から内側筒状壁２０へ径方向内側に伸びるフランジ壁３１Ｂ、及び、区画壁３１Ａの下端から中間筒状壁３０へ径方向外側に伸びるフランジ壁３１Ｃにより区画されている。区画壁３１Ａには、フランジ壁３１Ｂを挟んで上側に上開口３２Ａが形成され、下側に下開口３２Ｂが形成されている。接続流路３２の上端部には、原料として都市ガスを供給するための原料供給管Ｐ１が接続されている。接続流路３２には、原料ブロワ１３の駆動により、原料供給管Ｐ１から都市ガスが供給される。

改質水は、気化部２４を上側から下側に流れ、内側筒状壁２０を介して燃焼排ガスと熱交換され水が気化される。気化された水蒸気は、上開口３２Ａから接続流路３２へ流入し、接続流路３２で都市ガスと混合され、混合ガスが生成される。

なお、本実施形態では、原料として都市ガスを用いるが、水蒸気改質が可能なガスであれば特に限定されず、炭化水素燃料を用いることができる。炭化水素燃料としては、天然ガス、ＬＰガス（液化石油ガス）、石炭改質ガス、低級炭化水素ガスなどが例示される。

中間流路２２の下部は、改質触媒部２６として形成されている。改質触媒部２６は、内側筒状壁２０、フランジ壁３１Ｂ、区画壁３１Ａのフランジ壁３１Ｂより下側、フランジ壁３１Ｃ、及び中間筒状壁３０に囲まれて形成されている。区画壁３１Ａと内側筒状壁２０の間には、螺旋部材２４Ａが延出されている。

内側筒状壁２０、フランジ壁３１Ｂ、区画壁３１Ａのフランジ壁３１Ｂより下側、フランジ壁３１Ｃ、及び中間筒状壁３０に囲まれた空間である内部ガス流路３７には、改質触媒３８が設けられている。

改質触媒３８は、都市ガスを水蒸気改質して水素を主成分とする改質ガスを生成するための触媒である。改質触媒３８は、フランジ壁３１Ｃの近傍に上流側の端部である上流端部３８Ａを有し、中間筒状壁３０の下端部まで配置されている。改質触媒３８は、内部ガス流路３７を流れる気体と接触するように内部ガス流路３７に露出されている。改質触媒３８により、都市ガスと水蒸気の混合ガスの改質反応が生じ、水素を主成分とする改質ガスが生成される。改質触媒３８の上流端部３８Ａを含む混合ガスの改質触媒部２６への流入部分を入口部２７とする。

改質触媒部２６には、熱電対３６が配置されている。熱電対３６は、先端に測温部３６Ａが形成され、測温部３６Ａから導線３６Ｂが延出されている。導線３６Ｂは、鞘管３５内に収納されている。熱電対３６は、４セット設けられ、図２に示されるように、各々の測温部３６Ａは、周方向に等間隔で配置されている。なお、本実施形態では、また、各測温部３６Ａは、改質触媒３８の上流端部３８Ａに、内側筒状壁２０及び中間筒状壁３０と離間するように配置されている。鞘管３５及び導線３６Ｂは、内部ガス流路３７を通って改質ガス流路４２へ折り返され、改質ガス流路４２の下流端において、１カ所でまとめて外側筒状壁４０を貫通して径方向外側へ引き出されている。熱電対３６により、改質触媒部２６の入口部２７の周方向４カ所の温度が各々測定される。導線３６Ｂは、制御ユニット５０と接続されており、４つの熱電対３６の各々で測定された温度ＴＥが制御ユニット５０へ送られる。

改質ガス流路４２は、内部ガス流路３７の径方向の外側に形成されている。外側筒状壁４０は、接続流路３２に対応する位置で拡径されており、拡径部分にＣＯ変成触媒部４４が形成されている。ＣＯ変成触媒部４４では、改質ガスに含まれる一酸化炭素と水蒸気がシフト反応して、水素と二酸化炭素に変換され、一酸化炭素が低減される。

なお、ＣＯ変成触媒部４４よりも下流側に、一酸化炭素を酸素と反応させて二酸化炭素に変換するＣＯ選択酸化触媒部を設けてもよい。ＣＯ変成触媒部４４の下流側には、改質ガス排出管Ｐ３が接続されている。改質ガスは、ＣＯ変成触媒部４４で一酸化炭素が低減された後、改質ガス排出管Ｐ３から送出される。

燃焼部２１の上部には、バーナＢが下向きに配置されている。バーナＢには、都市ガス管Ｐ１Ａ、空気供給管Ｐ４が接続されている。バーナＢには、都市ガスに空気が混合された気体が供給される。燃焼部２１の上端部には、燃焼用空気を直接供給するための空気供給管Ｐ４Ａも接続されている。

燃焼排ガス流路１６は、燃焼部２１の径方向外側に形成され、燃焼排ガス流路１６の下端部は、燃焼部２１と連通されている。燃焼排ガス流路１６の上端部には、ガスを排出するためのガス排出管Ｐ１０が接続されている。燃焼部２１から排出された燃焼排ガスは、燃焼排ガス流路１６を下側から上側に流れ、ガス排出管Ｐ１０を通じて改質装置１０Ａの外に排出される。

改質装置１０Ａは、制御ユニット５０と接続されている。制御ユニット５０により、改質装置１０Ａが制御されている。図３に示されるように、制御ユニット５０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：プロセッサ）５２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）５３、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５４、ストレージ５５、入出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）５６、を有する。各構成は、バス５７を介して相互に通信可能に接続されている。

ＣＰＵ５２は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、ＣＰＵ５２は、ＲＯＭ５３またはストレージ５５からプログラムを読み出し、ＲＡＭ５４を作業領域としてプログラムを実行する。ＣＰＵ５２は、ＲＯＭ５３またはストレージ５５に記録されているプログラムにしたがって、上記各構成の制御および各種の演算処理を行う。

ＲＯＭ５３は、各種プログラムおよび各種データを格納する。ＲＡＭ５４は、作業領域として一時的にプログラムまたはデータを記憶する。ストレージ５５は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）またはＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム、および各種データを格納する。本実施形態では、ＲＯＭ５３またはストレージ５５には、改質装置１０Ａの後述する気化判定停止処理についてのプログラム、各処理に用いる、気化判断値ＴＫ、低下変化値ΔＴ等が格納されている。入出力Ｉ／Ｆ５６は、信号線を介して、熱電対３６の導線３６Ｂ、水供給ポンプ１５、原料ブロワ１３、及びその他の改質装置１０Ａを駆動させるための機器と接続されている。（制御ユニット５０と各機器との接続線は省略）。

ここで、気化判断値ＴＫ、低下変化値ΔＴについて説明する。気化判断値ＴＫは、改質触媒部２６の入口部２７の温度が所定の温度ＴＨを超えた後、熱電対３６により測定された温度ＴＥが温度ＴＨよりも低い温度ＴＫとなった場合に、改質触媒３８において液相の水が気化したと判断する温度である。温度ＴＨは、気化部２４に供給された水（液相）の気化が充分になされるときの入口部２７の温度に基づいて設定される。また、気化判断値ＴＫは、改質触媒３８に液相の水が接触して気化した場合に想定される温度に基づいて設定される。

また、低下変化値ΔＴは、改質触媒部２６の入口部２７の温度ＴＥが所定の温度ＴＨを超えた後、熱電対３６により測定された温度ＴＥの時間あたりの変化値（変化値ΔＴ１）がマイナス（温度の低下であることを意味する）で、且つΔＴよりも小さい（時間あたりの変化が大きい）場合に、改質触媒３８において液相の水が気化したと判断する温度低下の変化値である。低下変化値ΔＴは、０よりも小さい値が設定され、且つ、改質触媒３８に液相の水が接触して気化した場合に想定される温度変化の度合いに基づいて設定される。

次に、本実施形態の改質装置１０Ａの動作について説明する。

改質装置１０Ａの起動時には、原料ブロワ１３が駆動されて都市ガス管Ｐ１ＡからバーナＢへ都市ガスが供給され、不図示の空気ブロワが駆動されて空気供給管Ｐ４からバーナＢへ空気が供給され、バーナＢの燃焼が開始される。バーナＢの燃焼による燃焼排ガスは、燃焼排ガス流路１６へ流れ、ガス排出管Ｐ１０から排出される。

また、気化部２４には、水供給ポンプ１５の駆動により、改質水供給管Ｐ２から改質水が供給され、原料供給管Ｐ１から接続流路３２へ都市ガスが供給される。改質水は、気化部２４において、燃焼排ガス流路１６を流れる燃焼排ガスにより加熱されて気化し、上開口３２Ａから接続流路３２へ流入する。接続流路３２へ流入した改質水（気相）は、都市ガスと混合されて混合ガスとなり、下開口３２Ｂから改質触媒部２６の内部ガス流路３７へ流入する。

内部ガス流路３７へ流入した混合ガスは、改質触媒３８により水蒸気改質され、水素を主成分とした改質ガスが生成される。生成された改質ガスは、改質ガス流路４２へ流れ、ＣＯ変成触媒部４４へ流入する。ＣＯ変成触媒部４４へ流入した改質ガスは、シフト反応によりＣＯ成分が低減され、改質ガス排出管Ｐ３から送出される。

その間、熱電対３６により測定された温度ＴＥのデータ（４つの熱電対３６により測定された温度）は、制御ユニット５０へ送出されている。４つの熱電対３６で測定された温度ＴＥのすべてが所定の温度ＴＨを超えると、制御ユニット５０は、図４に示す、気化判定処理を実行する。

ステップＳ１０で、４つの熱電対３６の各々について温度ＴＥを取得し、ステップＳ１２で各温度ＴＥの各々に基づいて各々のΔＴ１を算出する。そして、ステップＳ１４で、各々のΔＴ１がΔＴよりも小さいかどうか、すなわち、温度ＴＥの低下の変化がΔＴで規定される値よりも大きいかどうかを判断する。ここでの判断は、１の熱電対３６の温度ＴＥで判断が肯定されるものがあれば肯定とする。ステップＳ１４での判断が肯定された場合には、改質触媒３８に液相の水が接触して気化したと判断できるので、ステップＳ１６で改質装置１０Ａの運転を停止して、本処理を終了する。

ステップＳ１４での判断が否定された場合には、ステップＳ１８で、温度ＴＥが気化判断値ＴＫよりも低いかどうかを判断する。ここでの判断も、１の熱電対３６の温度ＴＥで判断が肯定されるものがあれば肯定とする。ステップＳ１８での判断が肯定された場合には、改質触媒３８に液相の水が接触して気化したと判断できるので、ステップＳ１６で改質装置１０Ａの運転を停止して本処理を終了する。ステップＳ１８での判断が否定された場合には、ステップＳ１０へ戻って、再度温度ＴＥを取得し、ステップＳ１２以下の処理を繰り返す。

本実施形態の改質装置１０Ａは、熱電対３６により、改質触媒部２６の入口部２７の温度を測定するので、改質触媒３８に液相の水が接触して気化したことによる温度変化を検知することができる。また、熱電対３６の測温部３６Ａが、改質触媒３８の上流端部３８Ａに、内側筒状壁２０及び中間筒状壁３０と離間するように配置されているので、内側筒状壁２０及び中間筒状壁３０の温度を直接には拾わず、改質触媒３８に液相の水が接触して気化したことによる温度変化を正確に検知することができる。

なお、本実施形態では、熱電対３６の鞘管３５及び導線３６Ｂを内部ガス流路３７及び改質ガス流路４２へ折り返して外部へ引き出したが、当該構成に限定されず、中間筒状壁３０を貫通させて鞘管３５及び導線３６Ｂの配線を行ってもよい。本実施形態のように、熱電対３６の鞘管３５及び導線３６Ｂを、内部ガス流路３７を通って改質ガス流路４２へ折り返し、改質ガス流路４２の下流端において１カ所でまとめて外側筒状壁４０を貫通して径方向外側へ引き出すことにより、中間筒状壁３０を貫通させずにＢの配線を行うことができる。

また、本実施形態では、４つの熱電対３６の測温部３６Ａを入口部２７の周方向４カ所に配置し、各々の温度を測定したが、入口部２７の１カ所でも、２カ所でも、３カ所でも、５カ所以上でもよい。複数の熱電対３６の測温部３６Ａを周方向に等間隔で配置することにより、改質触媒３８上における周方向の局所的な温度変化を検知することができる。

本実施形態では、気化判定処理により、温度ＴＥの低下の変化が低下変化値ΔＴで規定される値よりも大きいかどうかを判断し、判断が肯定された場合には、改質触媒３８に液相の水が接触して気化したと判断する。また、温度ＴＥが気化判断値ＴＫよりも低くなった場合に、改質触媒３８に液相の水が接触して気化したと判断する。そして、判断が肯定された場合に、改質装置１０Ａの運転を停止する。これにより、改質触媒３８に不具合が生じる前に、或いは、改質触媒３８に不具合が生じていて初期の段階で、改質装置１０Ａの運転を停止させることができる。

なお、本実施形態では、改質装置１０Ａの運転を停止する制御を行ったが、水供給ポンプ１５を停止させたり、水供給ポンプ１５の出力を落として水の供給量を低減させたりする等、水供給量を調整してもよい。

また、本実施形態では、気化判断値ＴＫ、低下変化値ΔＴの両方を用いて、判断したが、いずれか一方のみによる判断でもよい。

また、本実施形態では、入口部２７の温度を熱電対３６により測定したが、白金測温抵抗体の電気抵抗温度計やバイメタル式温度計など、熱電対以外の測定具を用いて測定することもできる。

なお、本実施形態では、多重円筒状の改質装置１０Ａについて説明したが、本発明は、多重円筒状以外の改質装置にも適用可能である。例えば、図５に示すように、筒状の改質触媒部４７と、ＣＯ変成触媒部４９とが、直列に接続された改質装置１０Ｂに適用することもできる。この場合には、熱電対３６の測温部３６Ａを改質触媒４８の上流端部４８Ａに配置する。また、改質触媒部４７の入口部４７Ａへ、水蒸気と都市ガスを供給する。改質触媒４８に液相の水が接触して気化が発生したことの判断は、前述の気化判定処理と同様に行うことができる。

＜第２実施形態＞
次に第２実施形態について説明する。本実施形態では第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して図示し。詳細な説明を省略する。

本実施形態では、第１実施形態の改質装置１０Ａを備えた水素製造装置６０について説明する。水素製造装置６０は、改質装置１０Ａ、及び水素精製装置６２を備えている。改質装置１０Ａから送出された改質ガスは、不図示の圧縮機により加圧されて水素精製装置６２へ供給され、水素精製装置６２で水素ガスが精製される。水素の精製により水素ガスが分離された後の改質ガス（オフガス）は、燃焼用の燃料としてバーナＢへ送られる。水素精製装置６２としては、ＰＳＡ装置等を用いることができる。

本実施形態の水素製造装置６０によれば、適切に改質装置１０Ａの運転を行うことにより、水素製造装置６０の運転も適切に行うことができる。

＜第３実施形態＞
次に第３実施形態について説明する。本実施形態では第１、第２実施形態と同様の部分については同一の符号を付して図示し。詳細な説明を省略する。

本実施形態では、第２実施形態の改質装置１０Ａを備えた燃料電池システム７０について説明する。燃料電池システム７０は、改質装置１０Ａ、及び燃料電池７２を備えている。燃料電池７２は、アノード７２Ａとカソード７２Ｂを有し、アノード７２Ａに供給される改質ガスを燃料ガスとし、カソード７２Ｂに供給される空気中の酸素と燃料ガスとの発電反応により、発電する。燃料電池７２としては、一例として固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を用いることができる。

改質装置１０Ａから送出された改質ガスは、燃料電池７２のアノード７２Ａへ供給され、不図示の空気ブロワから空気がカソード７２Ｂへ供給される。燃料電池７２では、発電反応により発電が行われ、アノード７２Ａからアノードオフガスが排出され、カソード７２Ｂからカソードオフガスが排出される。

本実施形態の燃料電池システム７０によれば、適切に改質装置１０Ａの運転を行うことにより、燃料電池システム７０の運転も適切に行うことができる。

１０Ａ、１０Ｂ 改質装置
２０ 内側筒状壁（内側筒壁）
２４Ａ 螺旋部材
２６、４７ 改質触媒部
２７、４７Ａ 入口部
３０ 中間筒状壁（中間筒壁）
３６ 熱電対
３６Ａ 測温部（温度検知部分）
３６Ｂ 導線
３７ 内部ガス流路
３８、４８ 改質触媒
３８Ａ、４８Ａ 上流端部
４０ 外側筒状壁（外側筒壁）
４２ 改質ガス流路
４４ 変成触媒部
４７ 改質触媒部
５０ 制御ユニット（気化判断部、制御部）
６０ 水素製造装置
６２ 水素精製装置
７０ 燃料電池システム
ΔＴ 低下変化値
ＴＫ 気化判断値

Claims (10)

1. 原料を改質し水素を主成分とした改質ガスを生成する改質触媒が設けられ、前記改質触媒が露出された内部ガス流路が形成された改質触媒部と、
   前記改質触媒の上流端部が配置された入口部の温度情報を取得する入口温度取得具と、
   を備え、
   筒状の内側筒壁及び前記内側筒壁の外周に間隔を開けて配置された中間筒壁の間に前記改質触媒部が形成されると共に、前記中間筒壁の外周に間隔を開けて配置された外側筒壁と前記中間筒壁の間に前記改質ガスが流れる改質ガス流路が形成され、
   前記入口温度取得具は、前記改質触媒部の一端側の前記入口部に温度検知部分が配置されると共に前記入口部から前記改質触媒部の他端側を経由して前記改質ガス流路へ延出され、前記外側筒壁から外部に配線されている、
   改質装置。
2. 前記入口温度取得具で取得された入口温度情報に基づいて、液相の水が前記改質触媒部において気化したと判断する気化判断部と、
   を備えた、
   請求項１に記載の改質装置。
3. 原料を改質し水素を主成分とした改質ガスを生成する改質触媒が設けられ、前記改質触媒が露出された内部ガス流路が形成された改質触媒部と、
   前記改質触媒の上流端部が配置された入口部の温度情報を取得する入口温度取得具と、
   前記入口温度取得具で取得された入口温度情報に基づいて、液相の水が前記改質触媒部において気化したと判断する気化判断部と、
   を備え、
   前記気化判断部は、前記入口温度情報において温度低下の経時変化が所定の低下変化値を超えた場合に、液相の水が前記改質触媒部において気化したと判断する、
   改質装置。
4. 原料を改質し水素を主成分とした改質ガスを生成する改質触媒が設けられ、前記改質触媒が露出された内部ガス流路が形成された改質触媒部と、
   前記改質触媒の上流端部が配置された入口部の温度情報を取得する入口温度取得具と、
   前記入口温度取得具で取得された入口温度情報に基づいて、液相の水が前記改質触媒部において気化したと判断する気化判断部と、
   を備え、
   前記気化判断部は、前記入口温度情報が所定の気化判断値まで低下した場合に、液相の水が前記改質触媒部において気化したと判断する、
   改質装置。
5. 前記気化判断部により液相の水が前記改質触媒部において気化したと判断された場合に、運転停止または水の供給量を低減するように制御する制御部、
   を備えた、請求項２～請求項４のいずれか１項に記載の改質装置。
   
6. 原料を改質し水素を主成分とした改質ガスを生成する改質触媒が設けられ、前記改質触媒が露出された内部ガス流路が形成された改質触媒部と、
   前記改質触媒の上流端部が配置された入口部の温度情報を取得する入口温度取得具と、
   前記入口温度取得具で取得された入口温度情報に基づいて、液相の水が前記改質触媒部において気化したと判断する気化判断部と、
   前記気化判断部により液相の水が前記改質触媒部において気化したと判断された場合に、運転停止または水の供給量を低減するように制御する制御部と、
   を備えた、改質装置。
7. 請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の改質装置と、
   前記改質装置で改質された改質ガスから水素ガスを精製する水素精製装置と、
   を備えた水素製造装置。
8. 請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の改質装置と、
   前記改質装置で改質された改質ガスを燃料として発電する燃料電池と、
   を備えた燃料電池システム。
9. 原料を改質し水素を主成分とした改質ガスを生成する改質触媒が配置された改質触媒部内へ水と原料との混合ガスを流入させ、
   前記混合ガスが流入された前記改質触媒部内の入口部の入口温度情報を取得し、
   前記入口温度情報において温度低下の経時変化が所定の低下変化値を超えた場合に、液相の水が前記改質触媒部において気化したと判断する、
   改質触媒部内気化判断方法。
10. 原料を改質し水素を主成分とした改質ガスを生成する改質触媒が配置された改質触媒部内へ水と原料との混合ガスを流入させ、
    前記混合ガスが流入された前記改質触媒部内の入口部の入口温度情報を取得し、
    前記入口温度情報が所定の気化判断値まで低下した場合に、液相の水が前記改質触媒部において気化したと判断する、
    改質触媒部内気化判断方法。