WO2014147991A1 - 水素生成装置、それを備える燃料電池システム、水素生成装置の運転方法、及び燃料電池システムの運転方法 - Google Patents

水素生成装置、それを備える燃料電池システム、水素生成装置の運転方法、及び燃料電池システムの運転方法 Download PDF

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向井　裕二
友也 竹内
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell power generation apparatus that generates electricity using a hydrocarbon compound raw material as a raw material, and more specifically, has a hydrodesulfurizer that is contained in the raw material and removes sulfur compounds harmful to the hydrogen generator by a hydrogenation reaction.
  • the present invention relates to a hydrogen generator.
  • a fuel cell power generator includes a fuel cell, a hydrogen generator that supplies fuel gas containing hydrogen to the fuel cell, an inverter circuit that converts DC power generated by the fuel cell into AC power, and a control device that controls them Etc.
  • hydrogen generators reformers
  • the mainstream is a steam reforming method in which hydrogen is obtained by catalytic reaction of a hydrocarbon compound as a raw material and steam at a high temperature.
  • raw materials city gas consisting of natural gas, LP gas, kerosene, biogas, etc. are used, but these are originally contained in sulfur compounds added as odorants or raw materials.
  • the sulfur compound is mixed. These sulfur compounds poison and deprive the catalyst used in the hydrogen generator. Therefore, the sulfur compound in the raw material must be removed by a desulfurization apparatus before being supplied to the hydrogen generator.
  • the adsorptive desulfurization method is, for example, as disclosed in Patent Document 1, in which a raw material is passed through a packed bed filled with an adsorbent that adsorbs a sulfur compound and desulfurized, and handling is very simple.
  • Patent Document 1 adsorption desulfurization apparatus
  • the adsorption capacity is small, there is a disadvantage that the replacement frequency of the desulfurization apparatus is high and the price is high.
  • a plurality of first and second cylinders arranged concentrically and a plurality of third cylinders are provided.
  • a reforming catalyst layer in which a reforming catalyst is filled in a gap defined in a radial direction by the first cylinder and the second cylinder.
  • a heat insulating material layer is disposed on the outer periphery of the third cylindrical body where the reforming catalyst layer is located, and a hydrodesulfurizer is disposed on the outer periphery of the heat insulating material layer.
  • the heating temperature of the hydrodesulfurizer is controlled by appropriately selecting the type and thickness of the heat insulating material.
  • the temperature of the hydrodesulfurizer may deviate from an appropriate temperature due to a change in environmental temperature and deterioration of catalyst performance such as a reforming catalyst over time. More specifically, for example, when the environmental temperature increases, the amount of heat released from the hydrodesulfurizer to the surrounding environment decreases, so that the temperature of the hydrodesulfurizer increases and may deviate from the appropriate temperature.
  • the hydrodesulfurizer becomes hot and exceeds the appropriate temperature of about 300 ° C.
  • the hydrodesulfurization catalyst filled therein is thermally deteriorated, and the desulfurization performance is remarkably lowered.
  • the desulfurization performance is significantly lowered when the environmental temperature is lowered and the temperature of the hydrodesulfurizer is lowered.
  • hydrodesulfurizer Since the hydrodesulfurizer is incorporated in the hydrogen generator, it is not easy to replace only the hydrodesulfurizer simply because the performance is degraded. For this reason, when the performance of the hydrodesulfurizer deteriorates, it may be necessary to replace the entire hydrogen generator.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and a hydrogen generator capable of maintaining the temperature of a hydrodesulfurizer in an appropriate temperature range regardless of disturbances and changes over time, and a fuel cell system including the hydrogen generator
  • An object of the present invention is to provide a method for operating a hydrogen generator and a method for operating a fuel cell system.
  • a hydrogen generator includes a reformer that reforms a raw material containing hydrocarbons to generate a reformed gas, and a raw material that supplies the raw material to the reformer.
  • a combustor that burns a gas for combustion that is the raw material or the reformed gas and air, heats the reformer, an air feeder that supplies air to the combustor, and the raw material
  • a hydrodesulfurizer that removes sulfur content by hydrogenation, a heater that heats the hydrodesulfurizer, a desulfurization temperature detector that detects the temperature of the hydrodesulfurizer, and the combustion from the air supply
  • the first temperature threshold when the temperature exceeds a preset first temperature threshold Than the flow rate of air supplied to the cooling passage if the bottom is controlled so that the flow rate increases of
  • a fuel cell system includes the hydrogen generator and a fuel cell that generates electric power using the reformed gas generated by the hydrogen generator.
  • the operation method of the hydrogen generator according to the present invention includes a reformer that reforms a raw material containing hydrocarbons to generate a reformed gas, a raw material supplier that supplies the raw material to the reformer, Combustion gas that is a raw material or the reformed gas and air, a combustor that heats the reformer, an air supply that supplies air to the combustor, and a sulfur content in the raw material is hydrogenated
  • a hydrodesulfurizer to be removed by addition, a heater for heating the hydrodesulfurizer, a desulfurization temperature detector for detecting the temperature of the hydrodesulfurizer, and the air supply unit are supplied to the combustor.
  • the flow regulator is And (b) making the flow rate of air flowing through the cooling flow path larger than the flow rate of air flowing through the cooling flow path when the flow rate is lower than the first temperature threshold.
  • the fuel cell system operating method includes a reformer that reforms a raw material containing hydrocarbons to generate a reformed gas, a raw material supplier that supplies the raw material to the reformer, Combustion gas that is a raw material or the reformed gas and air, a combustor that heats the reformer, an air supply that supplies air to the combustor, and a sulfur content in the raw material is hydrogenated
  • a hydrodesulfurizer to be removed by addition, a heater for heating the hydrodesulfurizer, a desulfurization temperature detector for detecting the temperature of the hydrodesulfurizer, and the air supply unit are supplied to the combustor.
  • a hydrogen generator, and a reformed gas generated by the hydrogen generator A step of determining whether or not a temperature detected by the desulfurization temperature detector exceeds a preset first temperature threshold value, comprising: a fuel cell for generating power using the fuel cell system; When it is determined in (a) and in step (a) that the first temperature threshold is exceeded, the flow controller adjusts the flow rate of the air flowing through the cooling flow path below the first temperature threshold. And (b) making the flow rate larger than the flow rate of the air flowing through the cooling flow path.
  • the temperature of the hydrodesulfurizer can be maintained at an appropriate temperature. Degradation of the performance of the desulfurizer can be suppressed.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the hydrogen generator according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a schematic operation of the hydrogen generator according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the hydrogen generator according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a schematic operation of the hydrogen generator according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of the hydrogen generator according to Modification 1 of Embodiment 2.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a schematic operation of the hydrogen generator of the second modification in the second embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a schematic operation of the hydrogen generator according to the third embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the hydrogen generator according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a schematic operation of the hydrogen generator according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the hydrogen
  • FIG. 8A is a flowchart showing a schematic operation of the hydrogen generator according to the fourth embodiment.
  • FIG. 8B is a flowchart showing a schematic operation of the hydrogen generator according to the fourth embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the hydrogen generator according to the fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a graph showing an example of various data when the temperature control operation of the hydrodesulfurizer in the hydrogen generator according to Embodiment 5 is executed.
  • FIG. 11 is a graph showing another example of various data when the operation of controlling the temperature of the hydrodesulfurizer in the hydrogen generator according to Embodiment 5 is executed.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a schematic configuration of the fuel cell system according to Embodiment 6. In FIG.
  • the hydrogen generator according to Embodiment 1 includes a reformer that reforms a raw material containing hydrocarbons to generate a reformed gas, a raw material supplier that supplies the raw material to the reformer, and a raw material or reformer Combustor that burns combustion gas and air, which heats the reformer, an air supply that supplies air to the combustor, and a hydrodesulfurizer that removes sulfur in the raw material by hydrogenation
  • the flow rate of air supplied to the cooling flow path is greater than the flow rate of air supplied to the cooling flow path when the temperature is below the threshold temperature.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the hydrogen generator according to the first embodiment.
  • the hydrogen generator 1 includes a raw material supplier 2, a hydrodesulfurizer 3, a reformer 9, a combustor 10, an air supplier 13, and a first temperature detector. (Desulfurization temperature detector) 21, flow rate adjuster 23, cooling flow path 24, heater 30, and controller 29 are provided.
  • the hydrogen generator 1 includes a housing 35, and the reformer 9, the combustor 10, the heater 30, and the like are disposed inside the housing 35.
  • a hydrodesulfurizer 3 is disposed outside the housing 35. A specific configuration of the hydrogen generator 1 will be described in a fifth embodiment.
  • a raw material supplier 2 is connected to the hydrodesulfurizer 3 via a raw material supply channel 4.
  • the upstream end of the raw material supply channel 4 is connected to a gas infrastructure such as city gas (natural gas), and the downstream end thereof is connected to the evaporator 6.
  • a hydrogen-containing gas flow path 31 is connected to the raw material supply flow path 4 on the upstream side of the raw material supply device 2, and a part of the hydrogen-containing gas generated by the reformer 9 is supplied as a raw material. At the same time, it is supplied to the hydrodesulfurizer 3.
  • the raw material supplier 2 is configured to supply the raw material to the hydrodesulfurizer 3 while adjusting its flow rate.
  • the raw material supply device 2 may be configured by a single flow rate adjustment valve, or may be configured by a combination of a booster pump and a flow rate adjustment valve.
  • sulfur gas such as sulfides and mercaptans is added as an odorant for the purpose of leakage detection, or city gas (natural gas) mainly composed of methane or LP gas can be used.
  • a flow rate regulator 19 is provided in the middle of the hydrogen-containing gas flow path 31.
  • the flow regulator 19 may have any configuration as long as the flow rate of the hydrogen-containing gas flowing through the hydrogen-containing gas flow path 31 can be adjusted, and may be, for example, a flow rate adjustment valve.
  • the hydrodesulfurizer 3 has a catalyst for converting a sulfur compound contained in the raw material into hydrogen sulfide and a catalyst for adsorbing hydrogen sulfide.
  • a first temperature detector 21 is disposed below the hydrodesulfurizer 3. The first temperature detector 21 is configured to detect the temperature of the hydrodesulfurizer 3 and output it to the controller 29. As the first temperature detector 21, a thermistor or the like may be used.
  • a heater 30 for heating the hydrodesulfurizer 3 is disposed in the vicinity of the hydrodesulfurizer 3.
  • the heater 30 may have any configuration as long as the hydrodesulfurizer 3 can be heated.
  • the heater 30 may be configured with a heater.
  • the heater 30 may be configured to be heated by heat transfer of the combustion exhaust gas combusted in the combustor 10, for example, may be configured of the combustion exhaust gas channel 8, and may be configured as a combustion exhaust gas channel.
  • 8 may be configured by a reformer 9, a reformed gas flow path 15, a transformer (see FIG. 9), a selective oxidizer (see FIG. 9), or the like that is heated by heat transfer from 8.
  • the heater 30 is configured to heat the hydrodesulfurizer 3 so that the lower part of the hydrodesulfurizer 3 has a higher temperature than the upper part thereof. ing. Specifically, by heating the heater 30, the thermal desulfurizer 3 has a heat insulating material 17 ( 9) is arranged.
  • a reformer 9 is connected to the hydrodesulfurizer 3 via an evaporator 6.
  • a water supply unit 34 is connected to the evaporator 6 through the water supply flow path 5.
  • the water supply unit 34 may have any configuration as long as it can supply water while adjusting the flow rate and can shut off the supply of water, for example, may be configured as a single flow rate adjustment valve. Moreover, you may be comprised by the combination of a pump and a flow regulating valve.
  • the water supplied to the reformer 9 is heated by the heat transfer of the combustion exhaust gas generated by the combustor 10 and supplied as water vapor.
  • the reformer 9 has a reforming catalyst.
  • the reforming catalyst any substance may be used as long as it can catalyze a steam reforming reaction that generates a hydrogen-containing gas from a raw material and steam, for example, ruthenium on a catalyst carrier such as alumina.
  • ruthenium catalyst supporting (Ru) or a nickel catalyst supporting nickel (Ni) on a similar catalyst carrier can be used.
  • a hydrogen-containing gas (reformed gas) is generated by a reforming reaction between the raw material desulfurized in the hydrodesulfurizer 3 and the water (steam) supplied from the water supplier 34.
  • the generated hydrogen-containing gas is supplied to the hydrogen utilization device (for example, a fuel cell or a hydrogen storage tank) 12 through the reformed gas flow path 15.
  • a first on-off valve 32 is provided in the middle of the reformed gas flow path 15, and a portion of the reformed gas flow path 15 downstream of the first on-off valve 32 has a hydrogen-containing gas flow path 31. The upstream end is connected. Further, the combustor 10 is connected to a portion of the reformed gas passage 15 upstream of the first on-off valve 32 via the bypass passage 11. A second on-off valve 33 is provided in the middle of the bypass passage 11. Thereby, a part of hydrogen-containing gas produced
  • An air supply unit 13 is connected to the combustor 10 via an air supply channel 14.
  • the air supply unit 13 may have any configuration as long as it can supply air to the combustor 10 while adjusting the flow rate thereof, and may be configured by fans such as a fan or a blower, for example. .
  • the combustion exhaust gas flow path 8 is connected to the combustor 10.
  • the combustion exhaust gas flow path 8 is formed along the reformer 9.
  • the combustion gas and air are combusted to generate combustion exhaust gas. While the combustion exhaust gas generated by the combustor 10 flows through the combustion exhaust gas flow path 8, the reformer 9 is heated and discharged out of the hydrogen generator 1.
  • a cooling channel 24 is connected in the middle of the air supply channel 14.
  • the cooling flow path 24 is configured to pass near the lower portion of the hydrodesulfurizer 3.
  • a flow rate regulator 23 is disposed in the middle of the cooling flow path 24.
  • the flow rate regulator 23 is configured to adjust the flow rate of the air flowing through the cooling flow path 24, and may be configured by an on-off valve or a flow rate control valve. Thereby, the air flowing through the cooling flow path 24 takes the heat of the hydrodesulfurizer 3 so that the hydrodesulfurizer 3 can be cooled.
  • the controller 29 may be in any form as long as it is a device that controls each device constituting the hydrogen generator 1.
  • the controller 29 includes an arithmetic processing unit exemplified by a microprocessor, a CPU, a storage unit configured by a memory storing a program for executing each control operation, a clock unit having a clock function, It has. Then, in the controller 29, the arithmetic processing unit reads out a predetermined control program stored in the storage unit and executes it, thereby processing these pieces of information and including the control. Various controls are performed.
  • controller 29 is not only configured as a single controller, but also configured as a controller group in which a plurality of controllers cooperate to execute control of the hydrogen generator 1. I do not care.
  • the controller 29 may be configured by a micro control, or may be configured by an MPU, a PLC (Programmable Logic Controller), a logic circuit, or the like.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a schematic operation of the hydrogen generator according to the first embodiment.
  • the controller 29 acquires the temperature T detected by the first temperature detector 21 from the first temperature detector 21 (step S101). Next, the controller 29 determines whether or not the temperature T acquired in step S101 exceeds a preset first temperature threshold T1 (step S102).
  • the first temperature threshold T1 can be arbitrarily set by the hydrodesulfurization catalyst included in the hydrodesulfurizer 3, and is 290 ° C. which is a set temperature at the lower part of the hydrodesulfurizer 3. Also good.
  • Step S102 When the temperature T is equal to or lower than the first temperature threshold T1 (No in Step S102), the controller 29 returns to Step S101 and repeats Step S101 and Step S102 until the temperature T exceeds the first temperature threshold T1. .
  • Step S102 when the temperature T exceeds the first temperature threshold T1 (Yes in Step S102), the controller 29 increases the flow rate of the air flowing through the cooling flow path 24 to the flow rate regulator 23 (Step S102). S103), the program is terminated.
  • the flow rate regulator 23 is used as a cooling channel. By increasing the flow rate of the air flowing through 24, the hydrodesulfurizer 3 can be cooled.
  • the hydrogen generator according to Embodiment 2 is configured such that the heater heats the hydrodesulfurizer by heat transfer of the combustion exhaust gas combusted in the combustor, and the controller detects the desulfurization temperature detector.
  • the temperature to be applied exceeds the first temperature threshold, the flow rate of the combustion gas supplied to the combustor is smaller than the flow rate of the combustion gas supplied to the combustor when the temperature is lower than the first temperature threshold. Control as follows.
  • the controller when the temperature detected by the desulfurization temperature detector exceeds the first temperature threshold value, the controller sets the combustor when the temperature is equal to or lower than the first temperature threshold value. You may control so that the flow volume of the air supplied to a combustor may become smaller than the flow volume of the supplied air.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the hydrogen generator according to the second embodiment.
  • the hydrogen generator 1 according to the second embodiment has the same basic configuration as the hydrogen generator 1 according to the first embodiment, but the heater 30 includes the reformed gas channel 15. It is different in that it is composed of Specifically, the hydrodesulfurizer 3 and the reformer 9 are disposed so as to sandwich the reformed gas channel 15.
  • the reformed gas flow path 15 extends downward from the lower end of the reformer 9 and then extends upward along the reformer 9 so as to be folded back.
  • the reformed gas flow path 15 is adjacent to the hydrodesulfurizer 3 through a partition wall constituting the casing 35.
  • the reformer 9 is heated by the heat transfer of the combustion exhaust gas generated in the combustor 10, and the hydrogen-containing gas generated in the reformer 9 flows through the reformed gas passage 15. Heated by the heat transfer from the reformer 9. Then, the hydrodesulfurizer 3 is heated by heat transfer from the hydrogen-containing gas flowing through the reformed gas passage 15.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a schematic operation of the hydrogen generator according to the second embodiment.
  • the temperature control operation of the hydrodesulfurizer 3 in the hydrogen generator 1 according to the second embodiment is the same as that of the hydrodesulfurizer 3 in the hydrogen generator 1 according to the first embodiment.
  • the control operation is the same from step S101 to step S103, but the operation after step S104 is different.
  • the controller 29 increases the flow rate of the air flowing through the cooling flow path 24 to the flow rate regulator 23 in step S103, and then decreases the supply amount of the raw material to the raw material supplier 2 (step S104). Specifically, the controller 29 controls the raw material supplier 2 so that the supply amount is smaller than the supply amount of the raw material supplied to the reformer 9 when the temperature is equal to or higher than the first temperature threshold T1. .
  • the amount of hydrogen-containing gas generated in the reformer 9 is reduced, and the flow rate of the hydrogen-containing gas flowing through the reformed gas passage 15 is reduced. For this reason, heat transfer to the hydrodesulfurizer 3 is reduced, and the temperature of the hydrodesulfurizer 3 can be lowered. Moreover, since the supply amount of the raw material supplied to the reformer 9 is reduced, the raw material and the hydrogen-containing gas as the combustion gas supplied to the combustor 10 are reduced.
  • the controller 29 decreases the supply amount of air to the air supply unit 13 (step S105), and ends this program. Specifically, the controller 29 controls the air supply device 13 so that the supply amount is smaller than the supply amount of air supplied to the combustor 10 when the temperature is equal to or higher than the first temperature threshold value T1.
  • the hydrogen generator 1 according to the second embodiment configured as described above has the same effects as the hydrogen generator 1 according to the first embodiment. Further, in the hydrogen generator 1 according to the second embodiment, the temperature of the hydrodesulfurizer 3 can be further reduced as compared with the hydrogen generator 1 according to the first embodiment, and in a higher temperature environment. Even so, the temperature of the hydrodesulfurizer 3 can be maintained at the set temperature.
  • the raw material supply device 2 and the air supply device 13 are controlled to reduce both the raw material and the air.
  • the present invention is not limited to this, and the raw material supply device 2 and the air are used.
  • a mode in which only one of the supply devices 13 is controlled to reduce only one of the raw material and air may be employed.
  • the hydrogen generator 1 of Modification 1 of Embodiment 2 is the same as that of Embodiment 1 or 2, except that the heater is a hydrodesulfurizer by heat transfer of combustion exhaust gas combusted in the combustor. It is comprised so that it may heat, and a combustor is constituted so that combustion gas may be supplied via a reformer from a raw material supply device, and / or a raw material may be supplied as a combustion gas from a raw material supply device .
  • FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of the hydrogen generator according to the first modification of the second embodiment.
  • the hydrogen generator 1 of the first modification has the same basic configuration as the hydrogen generator 1 according to the second embodiment, but the combustor 10 is reformed from the raw material supplier 2.
  • the raw material or the hydrogen-containing gas is not only supplied as a combustion gas via the vessel 9, but the raw material is supplied from the raw material supply device 2 via the first raw material supply channel 36 (without passing through the reformer 9). ) Different points are supplied.
  • the upstream end of the first raw material supply flow path 36 is connected to the middle of the raw material supply flow path 4, and the downstream end of the first raw material supply flow path 36 is connected to the combustor 10. Yes.
  • a third valve 37 is provided in the middle of the first raw material supply channel 36.
  • the third valve 37 is configured to adjust the flow rate of the raw material flowing through the first raw material supply channel 36, and may be an on-off valve or a flow rate adjusting valve.
  • the hydrogen generator 1 of the present modification 1 configured as described above has the same effects as the hydrogen generator 1 according to the second embodiment.
  • the form which connects the downstream end of the 1st raw material supply flow path 36 to the combustor 10 was employ
  • Modification 2 In the hydrogen generator of Modification 2 in Embodiment 2, the temperature detected by the desulfurization temperature detector in the hydrogen generator of any of Embodiments 1 and 2 (including Modification) is determined. When the first temperature threshold is exceeded, the flow rate of the air supplied to the cooling flow path is increased, and the temperature detected by the desulfurization temperature detector after the first predetermined time set in advance is the third temperature threshold. When the value exceeds the value, the flow rate of the combustion gas and air supplied to the combustor is controlled to be small.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a schematic operation of the hydrogen generator according to the second modification example in the second embodiment.
  • step S201 to S203 the control operation of the temperature of the hydrodesulfurizer 3 in the hydrogen generator 1 of the second modification is performed in steps S201 to S203, in which the hydrodesulfurization in the hydrogen generator 1 according to Embodiment 1 is performed.
  • step S101 to step S103 of the temperature control operation of the vessel 3 the operation after step S204 is different.
  • step S204 the controller 29 determines whether or not a first predetermined time has elapsed after increasing the flow rate of the air flowing through the cooling flow path 24 to the flow rate regulator 23 in step S203.
  • the first predetermined time can be arbitrarily set from the length of the pipes constituting the cooling flow path 24, the flow rate of the air flowing through the cooling flow path 24, etc. It may be 10 minutes.
  • the controller 29 acquires the temperature T detected by the first temperature detector 21 from the first temperature detector 21 (Step S205). Next, the controller 29 determines whether or not the temperature T acquired in step S205 exceeds a preset third temperature threshold T3 (step S206).
  • the third temperature threshold T3 can be set arbitrarily, may be the same as the first temperature threshold T1, may be a temperature lower by 5 ° C. than the first temperature threshold T1, The temperature may be 10 ° C. lower than the temperature threshold T1.
  • Step S206 When the temperature T is equal to or lower than the third temperature threshold T3 (No in Step S206), the controller 29 returns to Step S205 and repeats Step S205 and Step S206 until the temperature T exceeds the third temperature threshold T3. .
  • Step S206 when the temperature T exceeds the third temperature threshold T3 (Yes in Step S206), the controller 29 decreases the supply amount of the raw material to the raw material supply device 2 (Step S207), and the air supply device 13 The air supply amount is decreased (step S208), and this program is terminated.
  • the hydrogen generator according to Embodiment 3 is the hydrogen generator of any one of Embodiments 1 and 2 (including modifications), and the controller has a temperature detected by the desulfurization temperature detector.
  • the configuration of the hydrogen generator 1 according to the third embodiment is the same as that of the hydrogen generator 1 according to the first or second embodiment (including modifications), and thus detailed description thereof is omitted. To do.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a schematic operation of the hydrogen generator according to the third embodiment.
  • the temperature control operation of the hydrodesulfurizer 3 in the hydrogen generator 1 according to the third embodiment includes steps S301 to S303 in which the water in the hydrogen generator 1 according to the first embodiment is controlled. Although the same as step S101 to step S103 of the temperature control operation of the desulfurizer 3, the operation after step S304 is different.
  • step S304 the controller 29 acquires the temperature T detected by the first temperature detector 21 from the first temperature detector 21.
  • step S305 the controller 29 determines whether or not the temperature T acquired in step S304 is less than a preset second temperature threshold T2 (step S305).
  • the second temperature threshold value T2 can be arbitrarily set as long as it is lower than the first temperature threshold value T1 and within the set temperature range of the hydrodesulfurizer 3. For example, even if it is 270 ° C. It may be 210 ° C.
  • Step S305 When the temperature T is equal to or higher than the second temperature threshold T2 (No in Step S305), the controller 29 returns to Step S304 and performs Step S304 and Step S305 until the temperature T becomes lower than the second temperature threshold T2. repeat.
  • Step S305 when the temperature T is lower than the second temperature threshold T2 (Yes in Step S305), the controller 29 decreases the flow rate of the air flowing through the cooling flow path 24 to the flow rate regulator 23 (Step S306). ), The process returns to step S301.
  • step S306 the controller 29 controls the flow rate regulator 23 so that the flow rate becomes smaller than the flow rate of the air flowing through the cooling flow path 24 when the temperature is equal to or higher than the second temperature threshold T2.
  • the controller 29 may control the flow rate regulator 23 so that the flow rate of the air flowing through the cooling flow path 24 becomes the flow rate before increasing in step S303.
  • the flow regulator 23 reduces the flow rate of the air flowing through the cooling flow path 24. By doing so, cooling of the hydrodesulfurizer 3 is suppressed, and the temperature of the hydrodesulfurizer 3 can be raised. For this reason, the hydrogen generator 1 according to Embodiment 3 can maintain the temperature of the hydrodesulfurizer 3 at an appropriate temperature as compared with the hydrogen generator 1 according to Embodiment 1.
  • the hydrogen generator 1 according to the third embodiment configured as described above has the same effects as the hydrogen generator 1 according to the first embodiment.
  • the flow rate regulator 23 increases or decreases the flow rate of the air flowing through the cooling flow path 24, so that the hydrogen generator 1 according to the third embodiment can be compared with the hydrogen generator 1 according to the first embodiment.
  • the temperature of the hydrodesulfurizer 3 can be maintained at an appropriate temperature.
  • Embodiment 4 The hydrogen generator according to Embodiment 4 is the same as that of any one of Embodiments 1 to 3 (including modifications), in which the controller detects that the temperature detected by the desulfurization temperature detector is the second temperature. When it is less than the threshold value, the flow rate of the combustion gas supplied to the combustor is controlled to be larger than the flow rate of the combustion gas supplied to the combustor when the temperature is equal to or higher than the second temperature threshold value.
  • the second You may control so that the flow volume of the air supplied to a combustor may become larger than the flow volume of the air supplied to a combustor when it is more than a temperature threshold value.
  • Embodiment 4 an example of the hydrogen generator according to Embodiment 4 will be described with reference to FIGS. 8 (A) and 8 (B).
  • the configuration of the hydrogen generator 1 according to the fourth embodiment is the same as that of the hydrogen generator 1 according to the first or second embodiment (including the modification), and thus detailed description thereof is omitted. To do.
  • FIG. 8 (A) and FIG. 8 (B) are flowcharts showing a schematic operation of the hydrogen generator according to the fourth embodiment.
  • the temperature control operation of the hydrodesulfurizer 3 in the hydrogen generator 1 according to the fourth embodiment includes steps S401 to S405. 2 is the same as step S101 to step S105 of the temperature control operation of the hydrodesulfurizer 3 in the hydrogen generator 1 according to No. 2, but the operation after step S406 is different.
  • step S406 the controller 29 acquires the temperature T detected by the first temperature detector 21 from the first temperature detector 21. Next, the controller 29 determines whether or not the temperature T acquired in step S406 is less than a preset second temperature threshold T2 (step S407).
  • step S407 When the temperature T is equal to or higher than the second temperature threshold value T2 (No in step S407), the controller 29 returns to step S406 and performs steps S406 and S407 until the temperature T becomes lower than the second temperature threshold value T2. repeat.
  • Step S407 when the temperature T is lower than the second temperature threshold value T2 (Yes in Step S407), the controller 29 decreases the flow rate of the air flowing through the cooling flow path 24 to the flow rate regulator 23 (Step S408). ) Increase the supply amount of the raw material to the raw material supply device 2 (step S409), increase the supply amount of air to the air supply device 13 (step S410), and return to step S401.
  • step S408 the controller 29 adjusts the flow rate regulator 23 so that the flow rate becomes smaller than the flow rate of the air flowing through the cooling flow path 24 when the temperature is equal to or higher than the second temperature threshold value T2.
  • the controller 29 may control the flow rate regulator 23 so that the flow rate of the air flowing through the cooling flow path 24 becomes the flow rate before increasing in step S403.
  • step S409 the controller 29 is supplied to the combustor 10 via the reformer 9 and / or the first raw material supply channel 36 when the temperature is equal to or higher than the second temperature threshold T2.
  • the raw material supplier 2 is controlled so as to be larger than the flow rate of the combustion gas.
  • the controller 29 may control the raw material supplier 2 so that the raw material supply amount becomes the supply amount before being decreased in step S404.
  • step S410 the controller 29 controls the air supply unit 13 so that it is larger than the supply amount of air supplied to the combustor 10 when the temperature is equal to or higher than the second temperature threshold value T2.
  • the controller 29 may control the air supply unit 13 so that the supply amount before the air supply amount is decreased in step S405.
  • the flow rate regulator 23 can By reducing the flow rate of the air flowing through 24, cooling of the hydrodesulfurizer 3 is suppressed, and the temperature of the hydrodesulfurizer 3 can be increased.
  • the hydrogen-containing gas generated in the reformer 9 is increased by increasing the amount of raw material supplied to the reformer 9.
  • the amount increases, and the flow rate of the hydrogen-containing gas flowing through the reformed gas passage 15 increases. For this reason, the heat transfer to the hydrodesulfurizer 3 increases, and the temperature of the hydrodesulfurizer 3 can be raised.
  • the supply amount of the raw material supplied to the reformer 9 increases, the raw material and the hydrogen-containing gas as the combustion gas supplied to the combustor 10 increase.
  • the amount of air supplied to the combustor 10 is increased, thereby increasing the combustion gas supplied to the combustor 10. Since the air flow rate increases, the flow rate of the combustion exhaust gas generated by the combustor 10 also increases. For this reason, the amount of heat transferred from the combustion exhaust gas to the hydrodesulfurizer 3 via the reformer 9 and the reformed gas passage 15 increases, and the temperature of the hydrodesulfurizer 3 can be increased.
  • the hydrogen generator 1 according to the fourth embodiment can maintain the temperature of the hydrodesulfurizer 3 at an appropriate temperature as compared with the hydrogen generator 1 according to the second embodiment.
  • the hydrogen generator 1 according to the fourth embodiment configured as described above has the same effects as the hydrogen generator 2 according to the first embodiment. Further, in the hydrogen generator 1 according to the fourth embodiment, the temperature of the hydrodesulfurizer 3 can be maintained at an appropriate temperature as compared with the hydrogen generator 1 according to the second embodiment.
  • Embodiment 5 The hydrogen generator according to Embodiment 5 is the same as any one of Embodiments 1 to 4 (including modifications), and further includes a transformer and a selective oxidizer.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the hydrogen generator according to the fifth embodiment.
  • the casing 35 is formed in a stepped cylindrical shape and is covered with the heat insulating material 20.
  • a first cylinder 38, a second cylinder 39, and a radiation cylinder 40 sharing the central axis of the casing 35 are disposed inside the casing 35.
  • a combustor 10 is disposed inside the radiation tube 40.
  • a cylindrical space formed between the second cylinder 39 and the radiation cylinder 40 constitutes the combustion exhaust gas flow path 8.
  • An air supply unit 13 is connected to the combustor 10 via an air supply channel 14.
  • a flow restrictor 27 is provided in the middle of the air supply flow path 14, and a heat insulating material 26 is provided in the air supply flow path 14 on the downstream side of the flow restrictor 27. .
  • the configuration in which the flow restrictor 27 is provided is adopted, but the present invention is not limited to this, and a configuration in which the flow restrictor 27 is not provided may be adopted.
  • the upper part of the cylindrical space formed between the first cylinder 38 and the second cylinder 39 constitutes the evaporator 6.
  • a raw material supply channel 4 and a water supply channel 5 are connected to the evaporator 6.
  • the evaporator 6 is provided with a spiral rod 7 that is spirally wound around the outer surface of the second cylinder 39. Thereby, the raw material and water supplied to the evaporator 6 flow spirally.
  • the lower part of the cylindrical space formed between the first cylinder 38 and the second cylinder 39 is filled with a reforming catalyst to constitute the reformer 9.
  • the reformer 9 is provided with a reforming temperature sensor 28 for detecting the temperature of the reformer 9.
  • the controller 29 can calculate the amount of hydrogen generated by the reformer 9 from the temperature detected by the reforming temperature sensor 28 and the supply amount of the raw material supplied to the reformer 9.
  • a gap is provided between the lower end of the first cylinder 38 and the bottom surface of the housing 35, and the reformer in the cylindrical space formed between the first cylinder 38 and the second cylinder 39. 9 and the cylindrical space between the casing 35 and the first cylinder 38 constitute the reformed gas flow path 15. Further, in the cylindrical space between the casing 35 and the first cylinder 38, the transformer 16 and the CO remover 18 are provided in a portion constituted by the stepped portion of the casing 35.
  • the transformer 16 has a Cu—Zn-based catalyst that reduces carbon monoxide in the hydrogen-containing gas by a shift reaction.
  • the CO remover 18 has a Ru-based catalyst that reduces carbon monoxide in the hydrogen-containing gas by a selective oxidation reaction.
  • a space is provided between the transformer 16 and the CO remover 18, and an air supply device (not shown) for supplying oxygen (air) used for the selective oxidation reaction is provided in the space. They are connected via a supply path 45.
  • the air supplied from the air supply device via the air supply path 45 is mixed with the hydrogen-containing gas and supplied to the CO remover 18.
  • the hydrogen-containing gas (fuel gas) whose carbon monoxide has been reduced by the CO remover 18 is supplied to the hydrogen utilization device (fuel cell) 12.
  • the CO remover 18 reduces carbon monoxide by a selective oxidation reaction, but is not limited to this, and reduces carbon monoxide in a hydrogen-containing gas by a methanation reaction. Also good. In this case, oxygen is not necessary, so the air supply unit and the air supply path 45 need not be provided.
  • the hydrodesulfurizer 3 is provided at the lower part of the stepped portion of the casing 35 via the heat insulating material 17.
  • a lower part of the hydrodesulfurizer 3 is provided with a first temperature detector 21 for detecting the temperature of the lower part of the hydrodesulfurizer 3.
  • a second temperature detector 22 for detecting the temperature of the upper portion of the hydrodesulfurizer 3 is provided at the upper portion of the hydrodesulfurizer 3.
  • a cooling flow path 24 is disposed at the lower end of the hydrodesulfurizer 3 so as to be adjacent to the lower end.
  • a part of the cooling channel 24 is covered with the heat insulating material 20.
  • a portion of the cooling flow path 24 on the downstream side of the portion adjacent to the hydrodesulfurizer 3 is covered with a heat insulating material 26.
  • Examples of the heat insulating material 17, the heat insulating material 20, and the heat insulating material 26 include a heat insulating material including silica, titania, and alumina, or a mixture thereof, or a heat insulating material including glass wool.
  • FIG. 10 is a graph showing an example of various data when the temperature control operation of the hydrodesulfurizer in the hydrogen generator according to Embodiment 5 is executed.
  • FIG. 10 shows the result of controlling the temperature of the hydrodesulfurizer 3 by the flow of FIGS. 8A and 8B described in the fourth embodiment.
  • the flow rate regulator 23 passes air (combustion air) through the cooling flow path 24.
  • the raw material supply device 2 decreases the supply amount of the raw material, and the air supply device 13 decreases the flow rate of the air.
  • the hydrodesulfurizer 3 is cooled while air (combustion air) flows through the cooling flow path 24. Moreover, since the supply amount of the raw material decreases, the amount of hydrogen generated in the reformer 9 decreases. Further, since the combustion gas and air supplied to the combustor 10 are reduced, the flow rate of the combustion exhaust gas in the combustor 10 is also reduced, and the heating amount of the hydrodesulfurizer 3 is reduced. For this reason, the hydrodesulfurizer 3 is cooled. The temperature of the air (combustion air) that has cooled the hydrodesulfurizer 3 through the cooling flow path 24 rises.
  • the flow rate regulator 23 stops the flow of air to the cooling flow path 24, and the raw material supplier 2 returns the supply amount of the raw material, and the air supply unit 13 returns the flow rate of the air to the original state.
  • the flow rate regulator 23, the raw material supplier 2, and the air supplier 13 increase or decrease the supply amount of the air flowing through the cooling flow path 24, the raw material, and the air supplied to the combustor 10, respectively.
  • the temperature of the hydrodesulfurizer 3 can be maintained at an appropriate temperature.
  • FIG. 11 is a graph showing other examples of various data when the operation of controlling the temperature of the hydrodesulfurizer in the hydrogen generator according to Embodiment 5 is executed.
  • FIG. 11 shows the result of controlling the temperature of the hydrodesulfurizer 3 by the flow of FIGS. 8A and 8B described in the fourth embodiment.
  • the hydrogen generator 1 is in a steady operation, and the first temperature detector 21 and the second temperature detector 22 are used as the desulfurization temperature detector. Further, in the example shown in FIG. 11, the reforming catalyst of the reformer 9 is deteriorated with time, and the supply amount of the raw material supplied to the reformer 9 by the raw material supply device 2 is increased more than before the deterioration of the reforming catalyst.
  • the flow rate regulator 23 is controlled so that a small amount of air flows through the cooling flow path 24.
  • the flow rate regulator 23 stops the flow of air to the cooling flow path 24.
  • the raw material supplier 2 increases the raw material supply amount, and the air supplier 13 increases the air flow rate.
  • the flow rate regulator 23 causes a small amount of air to flow through the cooling flow path 24, and the raw material supplier 2 returns to the original supply amount of the raw material.
  • the air supplier 13 returns the air flow rate to the original state.
  • the flow rate regulator 23 increases the flow rate of the air (combustion air) flowing through the cooling flow path 24.
  • the raw material supply device 2 decreases the supply amount of the raw material, and the air supply device 13 decreases the flow rate of the air.
  • the hydrodesulfurizer 3 is cooled while air (combustion air) flows through the cooling flow path 24. Moreover, since the supply amount of the raw material decreases, the amount of hydrogen generated in the reformer 9 decreases. Further, since the combustion gas and air supplied to the combustor 10 are reduced, the flow rate of the combustion exhaust gas in the combustor 10 is also reduced, and the heating amount of the hydrodesulfurizer 3 is reduced. For this reason, the hydrodesulfurizer 3 is cooled.
  • the flow rate regulator 23, the raw material supplier 2, and the air supplier 13 increase or decrease the supply amount of air that flows through the cooling flow path 24, the raw material, and the air that is supplied to the combustor 10, respectively.
  • the temperature of the hydrodesulfurizer 3 can be maintained at an appropriate temperature.
  • the hydrogen generator 1 according to the fifth embodiment configured as described above has the same operational effects as any one of the hydrogen generators 1 of the first to fourth embodiments (including modifications). .
  • a fuel cell system according to Embodiment 6 includes any one of Embodiments 1 to 5 (including modifications) and a fuel cell.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a schematic configuration of the fuel cell system according to Embodiment 6.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a schematic configuration of the fuel cell system according to Embodiment 6.
  • the fuel cell system 100 includes the hydrogen generator 1, the oxidant gas supply device 42, and the fuel cell 12 according to the first embodiment.
  • One controller 29 is configured to control not only each device constituting the hydrogen generator 1 but also each device constituting the fuel cell system 100.
  • the fuel cell 12 has an anode and a cathode (both not shown).
  • the structure of the fuel cell 12 is the same as that of a general fuel cell, the detailed description is abbreviate
  • each fuel cell such as a polymer electrolyte fuel cell or a phosphoric acid fuel cell can be used.
  • the hydrogen generator 1 is connected to the fuel cell 12 via the reformed gas flow path 15.
  • the combustor 10 is connected to the fuel cell 12 via an off-fuel gas passage 41.
  • the upstream end of the bypass passage 11 is connected to a portion of the reformed gas passage 15 upstream of the first on-off valve 32, and the downstream end of the bypass passage 11 is connected to the off-fuel gas passage 41. It is connected.
  • the hydrogen-containing gas (fuel gas) generated by the hydrogen generator 1 is supplied to the anode of the fuel cell 12 via the reformed gas passage 15.
  • the fuel gas that has not been used in the anode flows through the off-fuel gas passage 41 and is supplied to the combustor 10 as a combustion gas.
  • an oxidant gas supply unit 42 is connected to the fuel cell 12 through an oxidant gas supply channel 43.
  • the oxidant gas supply unit 42 may have any form as long as the flow rate of the oxidant gas (air) can be adjusted and supplied to the cathode of the fuel cell 12, for example, a fan such as a blower or a sirocco fan. A diaphragm type air pump or the like can be used.
  • the fuel gas supplied to the anode and the oxidant gas supplied to the cathode react electrochemically to generate electricity.
  • the oxidant gas that has not been used at the cathode flows through the oxidant gas discharge channel 44 and is discharged out of the fuel cell system 100.
  • the reformer 9 of the hydrogen generator 1 is provided with the reforming temperature sensor 28, and the controller 29 modifies the reforming detected by the reforming temperature sensor 28.
  • the amount of hydrogen produced in the reformer 9 is calculated from the temperature of the mass device 9 and the supply amount of the raw material supplied to the reformer 9.
  • the controller 29 reduces the supply amount of the raw material from the raw material supply device 2 when performing the temperature control of the hydrodesulfurization device 3, the amount of hydrogen generated in the reformer 9 becomes the fuel.
  • the raw material supplier 2 and / or the air supplier 13 are controlled so as not to be lower than the required hydrogen amount according to the output of the battery 12. Thereby, the temperature control of the hydrodesulfurizer 3 can be executed without stopping the power generation operation of the fuel cell system 100.
  • the fuel cell system 100 according to the sixth embodiment configured as described above includes the hydrogen generator 1 according to the first embodiment, the same operational effects as the hydrogen generator 1 according to the first embodiment. Play.
  • the hydrogen generator according to the first embodiment is provided.
  • the present invention is not limited to this, and the first to fifth embodiments (including modifications) are not limited thereto. It is good also as a form provided with either hydrogen generation apparatus of the hydrogen generation apparatus which concerns.
  • the hydrogen generator according to the present invention, the fuel cell system including the same, the operation method of the hydrogen generator, and the operation method of the fuel cell system can maintain the temperature of the hydrodesulfurizer at an appropriate temperature. This is useful in the field of fuel cells.

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Abstract

　本発明の水素生成装置は、改質器（９）と、改質器（９）に原料を供給する原料供給器（２）と、改質器（９）を加熱する燃焼器（１０）と、燃焼器（１０）に空気を供給する空気供給器（１３）と、原料中の硫黄分を水素添加により除去する水添脱硫器（３）と、水添脱硫器（３）を加熱する加熱器と、水添脱硫器（３）の温度を検出する脱硫温度検出器と、空気供給器（１３）から燃焼器（１０）に供給される空気のうちの少なくとも一部が通流し、水添脱流器（３）を冷却する冷却流路（２４）と、制御器（２９）と、を備え、制御器（２）は、脱硫温度検出器で検出される温度が予め設定された第１温度閾値を超えている場合に、第１温度閾値以下の場合に冷却流路（２４）に供給される空気の流量より、冷却流路（２４）に供給される空気の流量が大きくなるよう制御する。

Description

水素生成装置、それを備える燃料電池システム、水素生成装置の運転方法、及び燃料電池システムの運転方法
　本発明は、炭化水素化合物原料を原料として発電する燃料電池発電装置に関し、より詳細には原料中に含まれ、水素生成装置に有害なイオウ化合物を水添反応によって除去する水添脱硫器を有する水素生成装置に係るものである。
　燃料電池発電装置は、燃料電池と、燃料電池に水素を含んだ燃料ガスを供給する水素生成装置と、燃料電池が発電した直流電力を交流電力へ変換するインバーター回路、およびそれらを制御する制御装置などによって構成されている。水素生成装置に用いる水素生成器（改質器）にも幾つかの方式があるが、原料となる炭化水素化合物と水蒸気を高温で触媒反応させて水素を得る水蒸気改質方式が主流である。
　なお、原料としては天然ガスからなる都市ガス又は、ＬＰガス、灯油、バイオガスなどが使用されるが、これらの中には付臭材として添加されたイオウ化合物、あるいは原料中に元々含まれていたイオウ化合物が混入している。これらのイオウ化合物は水素生成器に使用される触媒を被毒し、その活性を奪ってしまう。そのため、原料中のイオウ化合物は水素生成器へ供給される前に脱硫装置によって除去する必要がある。
　脱硫装置としては現在、吸着脱硫方式と水添脱硫方式の２つの方式が用いられている。吸着脱硫方式とは、例えば特許文献１に示されているように、イオウ化合物を吸着する吸着剤を充填した充填層内に原料を通過させて脱硫するもので、取り扱いが非常に簡便であるという長所がある。しかしその反面、吸着容量が小さいため脱硫装置の交換頻度が高く価格が高くなってしまうという短所がある。
　一方、水添脱硫方式は、例えば特許文献２に示されているように、原料に水素を加えて水添反応させることによりイオウ化合物を吸着されやすい硫化水素に変化させ、生成した硫化水素を吸着剤に吸着除去するもので、吸着容量が大きいため吸着剤の交換が不要であるという長所がある。しかしその一方、水添反応と吸着のために脱硫装置を２００℃程度以上～３００℃程度以下の適温に昇温して維持しなければならないという短所がある。
　特許文献２に開示されている水添脱硫器一体型円筒式水蒸気改質器では、同心状に間隔を置いて配置した第１筒体、第２筒体、」及び第３筒体からなる複数の円筒体と、第１筒体の径方向中心部分に配置されたバーナと、第１筒体と第２筒体により半径方向に区画された間隙に改質触媒を充填した改質触媒層を備え、第３筒体の外周のうち改質触媒層が位置する外周に断熱材層を配置し、当該断熱材層の外周に水添脱硫器を配置している。
　そして、特許文献２に開示されている改質器では、断熱材の種類と、その厚さを適宜選択することにより、水添脱硫器の加熱温度を制御している。
特開２００３－０２０４８９号公報 特開２０１０－０５８９９５号公報
　しかしながら、特許文献２に開示されている改質器では、環境温度の変化及び改質触媒等の触媒性能の経時的劣化により、水添脱硫器の温度が適温から外れてしまうおそれがあった。具体的に説明すると、例えば、環境温度が高くなると水添脱硫器から周囲環境への放熱量が減少してしまうため、水添脱硫器の温度が高温化し、適温から外れるおそれがあった。
　また、経時的に改質触媒の性能は劣化するため、改質触媒が劣化すると、燃料電池が必要とする水素量を供給するためには、原料供給量を増やす必要がある。原料供給量を増やすと、水添脱硫器を加熱するための改質ガスの流通路を通流するガス（改質ガス及び原料等）の流量が増える。このため、水添脱硫器の温度が高温化し、適温から外れるおそれがあった。
　水添脱硫器が高温化して、適温の約３００℃を越えてしまうと、中に充填された水添脱硫触媒が熱劣化してしまい、脱硫性能が著しく低下する。逆に、環境温度が低下し、水添脱硫器の温度が低温化してしまった場合も脱硫性能が著しく低下する。
　水添脱硫器は、水素生成装置の内部に組み込まれているため、性能が低下したからといって水添脱硫器のみを交換することが容易にはできない。このため、水添脱硫器の性能が低下すると、水素生成装置全体を交換することが必要な場合があった。
　本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、外乱及び経時的な変化によらず水添脱硫器の温度を適正温度範囲に維持することができる水素生成装置、それを備える燃料電池システム、水素生成装置の運転方法、及び燃料電池システムの運転方法を提供することを目的とする。
　上記従来の課題を解決するために、本発明に係る水素生成装置は、炭化水素を含む原料を改質して改質ガスを生成する改質器と、前記改質器に原料を供給する原料供給器と、前記原料又は前記改質ガスである燃焼用ガスと空気とを燃焼し、前記改質器を加熱する燃焼器と、前記燃焼器に空気を供給する空気供給器と、前記原料中の硫黄分を水素添加により除去する水添脱硫器と、前記水添脱硫器を加熱する加熱器と、前記水添脱硫器の温度を検出する脱硫温度検出器と、前記空気供給器から前記燃焼器に供給される空気のうちの少なくとも一部が通流し、前記水添脱流器を冷却する冷却流路と、制御器と、を備え、前記制御器は、前記脱硫温度検出器で検出される温度が予め設定された第１温度閾値を超えている場合に、前記第１温度閾値以下の場合に前記冷却流路に供給される空気の流量より、前記冷却流路に供給される空気の流量が大きくなるよう制御する。
　これにより、水添脱硫器の適温以上への温度上昇を抑え、水添脱硫器の脱硫性能の低下を抑制することができる。
　また、本発明に係る燃料電池システムは、上記水素生成装置と、該水素生成装置で生成された改質ガスを用いて発電する燃料電池と、を備える。
　また、本発明に係る水素生成装置の運転方法は、炭化水素を含む原料を改質して改質ガスを生成する改質器と、前記改質器に原料を供給する原料供給器と、前記原料又は前記改質ガスである燃焼用ガスと空気とを燃焼し、前記改質器を加熱する燃焼器と、前記燃焼器に空気を供給する空気供給器と、前記原料中の硫黄分を水素添加により除去する水添脱硫器と、前記水添脱硫器を加熱する加熱器と、前記水添脱硫器の温度を検出する脱硫温度検出器と、前記空気供給器から前記燃焼器に供給される空気のうちの少なくとも一部が通流し、前記水添脱流器を冷却する冷却流路と、前記冷却流路に設けられ、該冷却流路を通流する空気の流量を調整する流量調整器と、を備える、水素生成装置の運転方法であって、前記脱硫温度検出器で検出される温度が予め設定された第１温度閾値を超えているか否かを判定するステップ（ａ）と、前記ステップ（ａ）で前記第１温度閾値を超えていると判定すると、前記流量調整器は、前記冷却流路を通流する空気の流量を前記第１温度閾値以下の場合に前記冷却流路を通流する空気の流量より大きくするステップ（ｂ）と、を備える。
　さらに、本発明に係る燃料電池システムの運転方法は、炭化水素を含む原料を改質して改質ガスを生成する改質器と、前記改質器に原料を供給する原料供給器と、前記原料又は前記改質ガスである燃焼用ガスと空気とを燃焼し、前記改質器を加熱する燃焼器と、前記燃焼器に空気を供給する空気供給器と、前記原料中の硫黄分を水素添加により除去する水添脱硫器と、前記水添脱硫器を加熱する加熱器と、前記水添脱硫器の温度を検出する脱硫温度検出器と、前記空気供給器から前記燃焼器に供給される空気のうちの少なくとも一部が通流し、前記水添脱流器を冷却する冷却流路と、前記冷却流路に設けられ、該冷却流路を通流する空気の流量を調整する流量調整器と、を備える、水素生成装置と、前記水素生成装置で生成された改質ガスを用いて発電する燃料電池と、を備える、燃料電池システムの運転方法であって、前記脱硫温度検出器で検出される温度が予め設定された第１温度閾値を超えているか否かを判定するステップ（ａ）と、前記ステップ（ａ）で前記第１温度閾値を超えていると判定すると、前記流量調整器は、前記冷却流路を通流する空気の流量を前記第１温度閾値以下の場合に前記冷却流路を通流する空気の流量より大きくするステップ（ｂ）と、を備える。
　本発明に係る水素生成装置、それを備える燃料電池システム、水素生成装置の運転方法、及び燃料電池システムの運転方法によれば、水添脱硫器の温度を適温に維持することができ、水添脱硫器の性能低下を抑制することができる。
図１は、本実施の形態１に係る水素生成装置の概略構成を示すブロック図である。 図２は、本実施の形態１に係る水素生成装置の概略動作を示すフローチャートである。 図３は、本実施の形態２に係る水素生成装置の概略構成を示すブロック図である。 図４は、本実施の形態２に係る水素生成装置の概略動作を示すフローチャートである。 図５は、本実施の形態２における変形例１の水素生成装置の概略構成を示すブロック図である。 図６は、本実施の形態２における変形例２の水素生成装置の概略動作を示すフローチャートである。 図７は、本実施の形態３に係る水素生成装置の概略動作を示すフローチャートである。 図８（Ａは、本実施の形態４に係る水素生成装置の概略動作を示すフローチャートである。 図８（Ｂ）は、本実施の形態４に係る水素生成装置の概略動作を示すフローチャートである。 図９は、本実施の形態５に係る水素生成装置の概略構成を示す模式図である。 図１０は、本実施の形態５に係る水素生成装置における水添脱硫器の温度の制御動作を実行したときの各種データの一例を示すグラフである。 図１１は、本実施の形態５に係る水素生成装置における水添脱硫器の温度の制御動作を実行したときの各種データの他の例を示すグラフである。 図１２は、本実施の形態６に係る燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。
　以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している場合がある。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。
　（実施の形態１）
　本実施の形態１に係る水素生成装置は、炭化水素を含む原料を改質して改質ガスを生成する改質器と、改質器に原料を供給する原料供給器と、原料又は改質ガスである燃焼用ガスと空気とを燃焼し、改質器を加熱する燃焼器と、燃焼器に空気を供給する空気供給器と、原料中の硫黄分を水素添加により除去する水添脱硫器と、水添脱硫器を加熱する加熱器と、水添脱硫器の温度を検出する脱硫温度検出器と、空気供給器から燃焼器に供給される空気のうちの少なくとも一部が通流し、水添脱流器を冷却する冷却流路と、制御器と、を備え、制御器は、脱硫温度検出器で検出される温度が予め設定された第１温度閾値を超えている場合に、第１温度閾値以下の場合に冷却流路に供給される空気の流量より、冷却流路に供給される空気の流量が大きくなるよう制御する。
　以下、本実施の形態１に係る水素生成装置の一例について、図１及び図２を参照しながら説明する。
　図１は、本実施の形態１に係る水素生成装置の概略構成を示すブロック図である。
　図１に示すように、本実施の形態１に係る水素生成装置１は、原料供給器２、水添脱硫器３、改質器９、燃焼器１０、空気供給器１３、第１温度検知器（脱硫温度検知器）２１、流量調整器２３、冷却流路２４、加熱器３０、及び制御器２９を備えている。また、水素生成装置１は、筐体３５を備えていて、筐体３５の内部には、改質器９、燃焼器１０、及び加熱器３０等が配置されている。また、筐体３５の外部には、水添脱硫器３が配置されている。なお、水素生成装置１の具体的な構成については、実施の形態５において説明する。
　水添脱硫器３には、原料供給流路４を介して、原料供給器２が接続されている。原料供給流路４の上流端は、都市ガス（天然ガス）等のガスインフラに接続されていて、その下流端は、蒸発器６に接続されている。また、原料供給流路４の原料供給器２よりも上流側の途中には、水素含有ガス流路３１が接続されていて、改質器９で生成された水素含有ガスの一部が、原料とともに水添脱硫器３に供給される。
　原料供給器２は、水添脱硫器３にその流量を調整しながら原料を供給するように構成されている。原料供給器２としては、例えば、流量調整弁単体で構成されていてもよく、また、ブースターポンプと流量調整弁との組合せで構成されていてもよい。
　原料としては、原料由来の硫黄分のほかに、漏洩検知の目的でサルファイド類、メルカプタン類等の硫黄化合物が付臭剤として添加されている、メタンを主成分とする都市ガス（天然ガス）又はＬＰガスを用いることができる。
　水素含有ガス流路３１の途中には、流量調節器１９が設けられている。流量調節器１９は、水素含有ガス流路３１を通流する水素含有ガスの流量を調節することができれば、どのような構成であってもよく、例えば、流量調整弁であってもよい。
　水添脱硫器３は、原料中に含まれる硫黄化合物を硫化水素に変換する触媒と硫化水素を吸着する触媒を有している。また、水添脱硫器３の下部には、第１温度検知器２１が配置されている。第１温度検知器２１は、水添脱硫器３の温度を検知して、制御器２９に出力するように構成されている。第１温度検知器２１としては、サーミスタ等を用いてもよい。
　また、水添脱硫器３近傍には、水添脱硫器３を加熱するための加熱器３０が配設されている。加熱器３０は、水添脱硫器３を加熱することができれば、どのような構成であってもよく、例えば、ヒーターで構成されていてもよい。また、加熱器３０は、燃焼器１０で燃焼した燃焼排ガスの伝熱により、加熱するように構成されていてもよく、例えば、燃焼排ガス流路８で構成されていてもよく、燃焼排ガス流路８からの伝熱により加熱される、改質器９、改質ガス流路１５、変成器（図９参照）、又は選択酸化器（図９参照）等で構成されていてもよい。
　なお、本実施の形態１においては、水添脱硫器３の下部の方が、その上部に比して、高温となるように、加熱器３０は水添脱硫器３を加熱するように構成されている。具体的には、加熱器３０の加熱により、水添脱硫器３の下部が２９０℃、水添脱硫器３の上部が２１０℃となるように、水添脱硫器３近傍には断熱材１７（図９参照）が配置されている。
　さらに、水添脱硫器３には、蒸発器６を介して、改質器９が接続されている。また、蒸発器６には、水供給流路５を介して、水供給器３４が接続されている。水供給器３４としては、流量を調整しながら水を供給し、水の供給を遮断することができればどの様な構成であってもよく、例えば、流量調整弁単体で構成されていてもよく、また、ポンプと流量調整弁との組合せで構成されていてもよい。なお、改質器９に供給される水は、燃焼器１０で生成された燃焼排ガスの伝熱により加熱されて水蒸気として供給される。
　改質器９は、改質触媒を有している。改質触媒としては、例えば、原料と水蒸気とから水素含有ガスを発生させる水蒸気改質反応を触媒することができれば、どの様な物質を使用してもよく、例えば、アルミナ等の触媒担体にルテニウム（Ｒｕ）を担持させたルテニウム系触媒又は同様の触媒担体にニッケル（Ｎｉ）を担持させたニッケル系触媒等を使用することができる。
　そして、改質器９では、水添脱硫器３で脱硫された原料と水供給器３４から供給された水（水蒸気）との改質反応により、水素含有ガス（改質ガス）が生成される。生成された水素含有ガスは、改質ガス流路１５を介して、水素利用機器（例えば、燃料電池又は水素貯蔵タンク等）１２に供給される。
　改質ガス流路１５の途中には、第１開閉弁３２が設けられていて、改質ガス流路１５の第１開閉弁３２よりも下流側の部分には、水素含有ガス流路３１の上流端が接続されている。また、改質ガス流路１５の第１開閉弁３２よりも上流側の部分には、バイパス流路１１を介して、燃焼器１０が接続されている。バイパス流路１１の途中には、第２開閉弁３３が設けられている。これにより、燃焼器１０には、改質器９で生成された水素含有ガスの一部が、燃焼用ガスとして、供給される。
　燃焼器１０には、空気供給流路１４を介して、空気供給器１３が接続されている。空気供給器１３は、燃焼器１０に空気をその流量を調整しながら供給することができれば、どのような構成であってもよく、例えば、ファン又はブロワ等のファン類で構成されていてもよい。
　また、燃焼器１０には、燃焼排ガス流路８が接続されている。燃焼排ガス流路８は、改質器９に沿うように形成されている。そして、燃焼器１０では、燃焼用ガスと空気が燃焼して、燃焼排ガスが生成される。燃焼器１０で生成された燃焼排ガスは、燃焼排ガス流路８を通流する間に、改質器９を加熱して、水素生成装置１外に排出される。
　空気供給流路１４の途中には、冷却流路２４が接続されている。冷却流路２４は、水添脱硫器３の下部近傍を通過するように構成されている。また、冷却流路２４の途中には、流量調整器２３が配設されている。流量調整器２３は、冷却流路２４を通流する空気の流量を調整するように構成されていて、開閉弁で構成されていてもよく、流量調整弁で構成されていてもよい。これにより、冷却流路２４を通流する空気が、水添脱硫器３の熱を奪うことで、水添脱硫器３を冷却することができる。
　制御器２９は、水素生成装置１を構成する各機器を制御する機器であれば、どのような形態であってもよい。制御器２９は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ等に例示される演算処理部と、各制御動作を実行するためのプログラムを格納した、メモリ等から構成される記憶部と、時計機能を有する計時部と、を備えている。そして、制御器２９は、演算処理部が、記憶部に格納された所定の制御プログラムを読み出し、これを実行することにより、これらの情報を処理し、かつ、これらの制御を含む水素生成装置１に関する各種の制御を行う。
　なお、制御器２９は、単独の制御器で構成される形態だけでなく、複数の制御器が協働して水素生成装置１の制御を実行する制御器群で構成される形態であっても構わない。また、制御器２９は、マイクロコントロールで構成されていてもよく、ＭＰＵ、ＰＬＣ(Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ)、論理回路等によって構成されていてもよい。
　［水素生成装置の動作］
　次に、本実施の形態１に係る水素生成装置１の動作について、図１及び図２を参照しながら説明する。なお、水素生成装置１の水素生成動作は、一般的な水素生成装置の水素生成動作と同様に行われるため、その詳細な説明は省略する。以下においては、水添脱硫器３の温度の制御動作について、説明する。
　図２は、本実施の形態１に係る水素生成装置の概略動作を示すフローチャートである。
　図２に示すように、制御器２９は、第１温度検知器２１から該第１温度検知器２１が検知した温度Ｔを取得する（ステップＳ１０１）。ついで、制御器２９は、ステップＳ１０１で取得した温度Ｔが、予め設定されている第１温度閾値Ｔ１を超えているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ここで、第１温度閾値Ｔ１は、水添脱硫器３に含まれている水添脱硫触媒によって、任意に設定することができ、水添脱硫器３下部の設定温度である２９０℃であってもよい。
　制御器２９は、温度Ｔが第１温度閾値Ｔ１以下である場合（ステップＳ１０２でＮｏ）には、ステップＳ１０１に戻り、温度Ｔが第１温度閾値Ｔ１を超えるまで、ステップＳ１０１とステップＳ１０２を繰り返す。
　一方、制御器２９は、温度Ｔが第１温度閾値Ｔ１を超えている場合（ステップＳ１０２でＹｅｓ）には、流量調整器２３に冷却流路２４を通流する空気の流量を増加させ（ステップＳ１０３）、本プログラムを終了する。
　［水素生成装置の作用効果］
　このように構成された、本実施の形態１に係る水素生成装置１では、例えば、環境温度が高くなり、水添脱硫器３の温度が上昇した場合に、流量調整器２３が、冷却流路２４を通流する空気の流量を増加させることにより、水添脱硫器３を冷却することができる。
　このため、水添脱硫器３の設定温度よりも温度が上昇して、水添脱硫器３の触媒劣化が生じることを抑制することができる。また、水添脱硫器３の温度を適温に維持することができ、水添脱硫器３の性能低下を抑制することができる。
　（実施の形態２）
　本実施の形態２に係る水素生成装置は、加熱器が、燃焼器で燃焼した燃焼排ガスの伝熱により、水添脱硫器を加熱するように構成され、制御器は、脱硫温度検出器で検出される温度が第１温度閾値を超えている場合に、第１温度閾値以下の場合に燃焼器に供給される燃焼用ガスの流量より、燃焼器に供給される燃焼用ガスの流量が小さくなるよう制御する。
　また、本実施の形態２に係る水素生成装置では、制御器は、脱硫温度検出器で検出される温度が第１温度閾値を超えている場合に、第１温度閾値以下の場合に燃焼器に供給される空気の流量より、燃焼器に供給される空気の流量が小さくなるよう制御してもよい。
　以下、図３及び図４を参照しながら、本実施の形態２に係る水素生成装置の一例について、説明する。
　［水素生成装置の構成］
　図３は、本実施の形態２に係る水素生成装置の概略構成を示すブロック図である。
　図３に示すように、本実施の形態２に係る水素生成装置１は、実施の形態１に係る水素生成装置１と基本的構成は同じであるが、加熱器３０が改質ガス流路１５で構成されている点が異なる。具体的には、水添脱硫器３と改質器９は、改質ガス流路１５を挟むように配設されている。
　より詳しくは、改質ガス流路１５は、改質器９の下端から下方に延びて、そこから、改質器９に沿って上方に延びて、折り返すように形成されている。そして、改質ガス流路１５は、筐体３５を構成する隔壁を介して、水添脱硫器３に隣接している。
　このため、燃焼器１０で生成された燃焼排ガスの伝熱により、改質器９が加熱され、改質器９で生成された水素含有ガスが、改質ガス流路１５を通流する間に、改質器９からの伝熱により加熱される。そして、改質ガス流路１５を通流する水素含有ガスからの伝熱により、水添脱硫器３が加熱される。
　［水素生成装置の動作］
　次に、本実施の形態２に係る水素生成装置１の動作について、図３及び図４を参照しながら説明する。
　図４は、本実施の形態２に係る水素生成装置の概略動作を示すフローチャートである。
　図４に示すように、本実施の形態２に係る水素生成装置１における水添脱硫器３の温度の制御動作は、実施の形態１に係る水素生成装置１における水添脱硫器３の温度の制御動作のステップＳ１０１～ステップＳ１０３まで同じであるが、ステップＳ１０４以降の動作が異なる。
　制御器２９は、ステップＳ１０３で流量調整器２３に冷却流路２４を通流する空気の流量を増加させた後、原料供給器２に原料の供給量を減少させる（ステップＳ１０４）。具体的には、制御器２９は、第１温度閾値Ｔ１以上であるときに、改質器９に供給する原料の供給量よりもその供給量が小さくなるように、原料供給器２を制御する。
　これにより、改質器９で生成される水素含有ガス量が減少し、改質ガス流路１５を通流する水素含有ガスの流量が減少する。このため、水添脱硫器３への伝熱が減少して、水添脱硫器３の温度を低下させることができる。また、改質器９に供給する原料の供給量が減少するため、燃焼器１０に供給される燃焼用ガスとしての原料及び水素含有ガスが減少する。
　次に、制御器２９は、空気供給器１３に空気の供給量を減少させ（ステップＳ１０５）、本プログラムを終了する。具体的には、制御器２９は、第１温度閾値Ｔ１以上であるときに、燃焼器１０に供給する空気の供給量よりもその供給量が小さくなるように、空気供給器１３を制御する。
　これにより、燃焼器１０に供給される燃焼用ガスと空気の流量が減少するので、燃焼器１０で生成される燃焼排ガスの流量も減少する。このため、燃焼排ガスから改質器９及び改質ガス流路１５を介して水添脱硫器３に伝熱される熱量が減少し、水添脱硫器３の温度を低下させることができる。
　このように構成された、本実施の形態２に係る水素生成装置１であっても、実施の形態１に係る水素生成装置１と同様の作用効果を奏する。また、本実施の形態２に係る水素生成装置１では、実施の形態１に係る水素生成装置１に比して、水添脱硫器３の温度をより低下することができ、より高温な環境下であっても、水添脱硫器３の温度を設定温度に保つことができる。
　なお、本実施の形態２においては、原料供給器２及び空気供給器１３を制御して、原料及び空気の両方を減少させる形態を採用したが、これに限定されず、原料供給器２及び空気供給器１３のいずれか一方のみを制御して、原料及び空気のいずれか一方のみを減少させる形態を採用してもよい。
　［変形例１］
　次に、本実施の形態２に係る水素生成装置１の変形例について、説明する。
　本実施の形態２における変形例１の水素生成装置１は、実施の形態１又は２に係る水素生成装置において、加熱器が、燃焼器で燃焼した燃焼排ガスの伝熱により、水添脱硫器を加熱するように構成され、燃焼器が、原料供給器から改質器を介して燃焼用ガスが供給され、及び／又は原料供給器から原料を燃焼用ガスとして供給されるように構成されている。
　以下、図５を参照しながら、本実施の形態２における変形例１の水素生成装置の一例について説明する。
　図５は、本実施の形態２における変形例１の水素生成装置の概略構成を示すブロック図である。
　図５に示すように、本変形例１の水素生成装置１は、実施の形態２に係る水素生成装置１と基本的構成は同じであるが、燃焼器１０が、原料供給器２から改質器９を介して、原料又は水素含有ガスが燃焼用ガスとして供給されるだけでなく、原料供給器２から原料が第１原料供給流路３６を介して（改質器９を通過せずに）供給される点が異なる。
　具体的には、原料供給流路４の途中には、第１原料供給流路３６の上流端が接続されていて、第１原料供給流路３６の下流端は、燃焼器１０に接続されている。そして、第１原料供給流路３６の途中には、第３弁３７が設けられている。第３弁３７は、第１原料供給流路３６を通流する原料の流量を調整するように構成されていて、開閉弁であってもよく、流量調整弁であってもよい。
　このように構成された、本変形例１の水素生成装置１であっても、実施の形態２に係る水素生成装置１と同様の作用効果を奏する。なお、本変形例１の水素生成装置１は、第１原料供給流路３６の下流端を燃焼器１０に接続する形態を採用したが、これに限定されず、第１原料供給流路３６の下流端をバイパス流路１１に接続する形態を採用してもよい。
　［変形例２］
　本実施の形態２における変形例２の水素生成装置は、実施の形態１及び２（変形例を含む）のいずれかの水素生成装置において、制御器が、脱硫温度検出器で検出される温度が第１温度閾値を超えている場合に、冷却流路に供給される空気の流量を増加させ、予め設定される第１所定時間経過後、脱硫温度検出器で検出される温度が第３温度閾値を超えているときには、燃焼器に供給される燃焼用ガス及び空気の流量が小さくなるよう制御する。
　以下、図６を参照しながら、本実施の形態２における変形例２の水素生成装置の一例について説明する。なお、本変形例２の水素生成装置１の構成は、実施の形態２に係る水素生成装置１又は実施の形態２における変形例１の水素生成装置１と同様に構成されているので、その詳細な説明は省略する。
　図６は、本実施の形態２における変形例２の水素生成装置の概略動作を示すフローチャートである。
　図６に示すように、本変形例２の水素生成装置１における水添脱硫器３の温度の制御動作は、ステップＳ２０１～ステップＳ２０３が、実施の形態１に係る水素生成装置１における水添脱硫器３の温度の制御動作のステップＳ１０１～ステップＳ１０３と同じであるが、ステップＳ２０４以降の動作が異なる。
　ステップＳ２０４では、制御器２９は、ステップＳ２０３で流量調整器２３に冷却流路２４を通流する空気の流量を増加させた後、第１所定時間が経過したか否かを判定する。ここで、第１所定時間は、冷却流路２４を構成する配管の長さ及び冷却流路２４を通流する空気の流量等から任意に設定することができ、例えば、５分であってもよく、１０分であってもよい。
　制御器２９は、第１所定時間が経過した後（ステップＳ２０４でＹｅｓ）、第１温度検知器２１から該第１温度検知器２１が検知した温度Ｔを取得する（ステップＳ２０５）。ついで、制御器２９は、ステップＳ２０５で取得した温度Ｔが、予め設定されている第３温度閾値Ｔ３を超えているか否かを判定する（ステップＳ２０６）。ここで、第３温度閾値Ｔ３は、任意に設定することができ、第１温度閾値Ｔ１と同じであってもよく、第１温度閾値Ｔ１よりも５℃低い温度であってもよく、第１温度閾値Ｔ１よりも１０℃低い温度であってもよい。
　制御器２９は、温度Ｔが第３温度閾値Ｔ３以下である場合（ステップＳ２０６でＮｏ）には、ステップＳ２０５に戻り、温度Ｔが第３温度閾値Ｔ３を超えるまで、ステップＳ２０５とステップＳ２０６を繰り返す。
　一方、制御器２９は、温度Ｔが第３温度閾値Ｔ３を超えている場合（ステップＳ２０６でＹｅｓ）には、原料供給器２に原料の供給量を減少させ（ステップＳ２０７）、空気供給器１３に空気の供給量を減少させ（ステップＳ２０８）、本プログラムを終了する。
　（実施の形態３）
　本実施の形態３に係る水素生成装置は、実施の形態１及び実施の形態２（変形例を含む）のいずれかの水素生成装置において、制御器は、脱硫温度検出器で検出される温度が予め設定された第１温度閾値より低い第２温度閾値未満である場合に、第２温度閾値以上の場合に冷却流路に供給される空気の流量より、冷却流路に供給される空気の流量が小さくなるよう制御する。
　以下、図７を参照しながら、本実施の形態３に係る水素生成装置の一例について、説明する。なお、本実施の形態３に係る水素生成装置１の構成は、実施の形態１又は２（変形例を含む）に係る水素生成装置１と同様に構成されているので、その詳細な説明は省略する。
　図７は、本実施の形態３に係る水素生成装置の概略動作を示すフローチャートである。
　図７に示すように、本実施の形態３に係る水素生成装置１における水添脱硫器３の温度の制御動作は、ステップＳ３０１～ステップＳ３０３が、実施の形態１に係る水素生成装置１における水添脱硫器３の温度の制御動作のステップＳ１０１～ステップＳ１０３と同じであるが、ステップＳ３０４以降の動作が異なる。
　ステップＳ３０４では、制御器２９は、第１温度検知器２１から該第１温度検知器２１が検知した温度Ｔを取得する。ついで、制御器２９は、ステップＳ３０４で取得した温度Ｔが、予め設定されている第２温度閾値Ｔ２未満であるか否かを判定する（ステップＳ３０５）。ここで、第２温度閾値Ｔ２は、第１温度閾値Ｔ１より低い温度で、水添脱硫器３の設定温度の範囲内あれば、任意に設定することができ、例えば、２７０℃であってもよく、２１０℃であってもよい。
　制御器２９は、温度Ｔが第２温度閾値Ｔ２以上である場合（ステップＳ３０５でＮｏ）には、ステップＳ３０４に戻り、温度Ｔが第２温度閾値Ｔ２未満になるまで、ステップＳ３０４とステップＳ３０５を繰り返す。
　一方、制御器２９は、温度Ｔが第２温度閾値Ｔ２未満である場合（ステップＳ３０５でＹｅｓ）には、流量調整器２３に冷却流路２４を通流する空気の流量を減少させ（ステップＳ３０６）、ステップＳ３０１に戻る。
　具体的には、ステップＳ３０６では、制御器２９は、第２温度閾値Ｔ２以上であるときに、冷却流路２４を通流する空気の流量よりもその流量が小さくなるように、流量調整器２３を制御する。例えば、制御器２９は、冷却流路２４を通流する空気の流量をステップＳ３０３で増加させる前の流量となるように、流量調整器２３を制御してもよい。
　これにより、水添脱硫器３の温度が低くなり、水添脱硫器３の設定温度より低い温度になりかけても、流量調整器２３が、冷却流路２４を通流する空気の流量を減少させることにより、水添脱硫器３の冷却が抑制され、水添脱硫器３の温度を上昇させることができる。このため、本実施の形態３に係る水素生成装置１は、実施の形態１に係る水素生成装置１に比して、水添脱硫器３の温度を適温により維持することができる。
　このように構成された、本実施の形態３に係る水素生成装置１であっても、実施の形態１に係る水素生成装置１と同様の作用効果を奏する。また、本実施の形態３に係る水素生成装置１では、流量調整器２３により、冷却流路２４を通流する空気の流量を増減することで、実施の形態１に係る水素生成装置１に比して、水添脱硫器３の温度を適温により維持することができる。
　（実施の形態４）
　本実施の形態４に係る水素生成装置は、実施の形態１～３（変形例を含む）のいずれかの水素生成装置において、制御器が、脱硫温度検出器で検出される温度が第２温度閾値未満である場合に、第２温度閾値以上の場合に燃焼器に供給される燃焼用ガスの流量より、燃焼器に供給される燃焼用ガスの流量が大きくなるよう制御する。
　また、本実施の形態４に係る水素生成装置では、制御器が、脱硫温度検出器で検出される温度が予め設定された第１温度閾値より低い第２温度閾値未満である場合に、第２温度閾値以上の場合に燃焼器に供給される空気の流量より、燃焼器に供給される空気の流量が大きくなるよう制御してもよい。
　以下、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）を参照しながら、本実施の形態４に係る水素生成装置の一例について、説明する。なお、本実施の形態４に係る水素生成装置１の構成は、実施の形態１又は２（変形例を含む）に係る水素生成装置１と同様に構成されているので、その詳細な説明は省略する。
　図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、本実施の形態４に係る水素生成装置の概略動作を示すフローチャートである。
　図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、本実施の形態４に係る水素生成装置１における水添脱硫器３の温度の制御動作は、ステップＳ４０１～ステップＳ４０５が、実施の形態２に係る水素生成装置１における水添脱硫器３の温度の制御動作のステップＳ１０１～ステップＳ１０５と同じであるが、ステップＳ４０６以降の動作が異なる。
　ステップＳ４０６では、制御器２９は、第１温度検知器２１から該第１温度検知器２１が検知した温度Ｔを取得する。ついで、制御器２９は、ステップＳ４０６で取得した温度Ｔが、予め設定されている第２温度閾値Ｔ２未満であるか否かを判定する（ステップＳ４０７）。
　制御器２９は、温度Ｔが第２温度閾値Ｔ２以上である場合（ステップＳ４０７でＮｏ）には、ステップＳ４０６に戻り、温度Ｔが第２温度閾値Ｔ２未満になるまで、ステップＳ４０６とステップＳ４０７を繰り返す。
　一方、制御器２９は、温度Ｔが第２温度閾値Ｔ２未満である場合（ステップＳ４０７でＹｅｓ）には、流量調整器２３に冷却流路２４を通流する空気の流量を減少させ（ステップＳ４０８）、原料供給器２に原料の供給量を増加させ（ステップＳ４０９）、空気供給器１３に空気の供給量を増加させ（ステップＳ４１０）、ステップＳ４０１に戻る。
　具体的には、制御器２９は、ステップＳ４０８では、第２温度閾値Ｔ２以上であるときに、冷却流路２４を通流する空気の流量よりもその流量が小さくなるように、流量調整器２３を制御する。例えば、制御器２９は、冷却流路２４を通流する空気の流量をステップＳ４０３で増加させる前の流量となるように、流量調整器２３を制御してもよい。
　また、制御器２９は、ステップＳ４０９では、第２温度閾値Ｔ２以上であるときに、改質器９を介して、及び／又は第１原料供給流路３６を介して、燃焼器１０に供給される燃焼用ガスの流量より大きくなるように、原料供給器２を制御する。例えば、制御器２９は、原料の供給量をステップＳ４０４で減少させる前の供給量となるように、原料供給器２を制御してもよい。
　さらに、制御器２９は、ステップＳ４１０では、第２温度閾値Ｔ２以上であるときに、燃焼器１０に供給される空気の供給量より大きくなるように、空気供給器１３を制御する。例えば、制御器２９は、空気の供給量をステップＳ４０５で減少させる前の供給量となるように、空気供給器１３を制御してもよい。
　これにより、水添脱硫器３の温度が低くなり、第２温度閾値Ｔ２未満となって、水添脱硫器３の設定温度より低い温度になりかけても、流量調整器２３が、冷却流路２４を通流する空気の流量を減少させることにより、水添脱硫器３の冷却が抑制され、水添脱硫器３の温度を上昇させることができる。
　また、水添脱硫器３の温度が第２温度閾値Ｔ２未満となったときに、改質器９に供給する原料の供給量を増加させることにより、改質器９で生成される水素含有ガス量が増加し、改質ガス流路１５を通流する水素含有ガスの流量が増加する。このため、水添脱硫器３への伝熱が増加して、水添脱硫器３の温度を上昇させることができる。また、改質器９に供給する原料の供給量が増加するため、燃焼器１０に供給される燃焼用ガスとしての原料及び水素含有ガスが増加する。
　さらに、水添脱硫器３の温度が第２温度閾値Ｔ２未満となったときに、燃焼器１０に供給される空気の供給量を増加させることにより、燃焼器１０に供給される燃焼用ガスと空気の流量が増加するので、燃焼器１０で生成される燃焼排ガスの流量も増加する。このため、燃焼排ガスから改質器９及び改質ガス流路１５を介して水添脱硫器３に伝熱される熱量が増加し、水添脱硫器３の温度を上昇させることができる。
　このため、本実施の形態４に係る水素生成装置１は、実施の形態２に係る水素生成装置１に比して、水添脱硫器３の温度を適温により維持することができる。
　このように構成された、本実施の形態４に係る水素生成装置１であっても、実施の形態１に係る水素生成装置２と同様の作用効果を奏する。また、本実施の形態４に係る水素生成装置１では、実施の形態２に係る水素生成装置１に比して、水添脱硫器３の温度を適温により維持することができる。
　（実施の形態５）
　本実施の形態５に係る水素生成装置は、実施の形態１～４（変形例を含む）のいずれかの水素生成装置において、変成器及び選択酸化器をさらに備える。
　以下、図９及び図１０を参照しながら、本実施の形態５に係る水素生成装置の一例について説明する。
　［水素生成装置の構成］
　図９は、本実施の形態５に係る水素生成装置の概略構成を示す模式図である。
　図９に示すように、本実施の形態５に係る水素生成装置１では、筐体３５は、段付円筒状に形成されていて、断熱材２０で覆われている。
　また、筐体３５の内部には、該筐体３５の中心軸を共有する第１筒３８、第２筒３９、及び輻射筒４０が配置されている。輻射筒４０の内部には、燃焼器１０が配置されている。第２筒３９と輻射筒４０との間に形成された筒状の空間が、燃焼排ガス流路８を構成する。
　燃焼器１０には、空気供給流路１４を介して、空気供給器１３が接続されている。また、空気供給流路１４の途中には、流路絞り器２７が設けられていて、該流路絞り器２７よりも下流側の空気供給流路１４には、断熱材２６が設けられている。なお、本実施の形態５においては、流路絞り器２７を設ける形態を採用したが、これに限定されず、流路絞り器２７は設けない形態を採用してもよい。
　第１筒３８と第２筒３９との間に形成された筒状空間の上部が、蒸発器６を構成する。蒸発器６には、原料供給流路４及び水供給流路５が接続されている。また、蒸発器６には、第２筒３９の外表面にらせん状に巻回されたらせん棒７が設けられている。これにより、蒸発器６に供給された原料及び水がらせん状に通流する。
　また、第１筒３８と第２筒３９との間に形成された筒状空間の下部には、改質触媒が充填されていて、改質器９を構成する。改質器９には、該改質器９の温度を検知するための改質温度センサー２８が設けられている。制御器２９は、改質温度センサー２８で検知した温度と、改質器９に供給される原料の供給量から、改質器９で生成される水素量を算出することができる。
　また、第１筒３８の下端と筐体３５の底面との間には、間隙が設けられていて、第１筒３８と第２筒３９との間に形成された筒状空間における改質器９の下端と筐体３５の底面との間の空間と、筐体３５と第１筒３８の間の筒状空間が、改質ガス流路１５を構成する。また、筐体３５と第１筒３８の間の筒状空間のうち、筐体３５の段部によって構成される部分には、変成器１６及びＣＯ除去器１８が設けられている。
　変成器１６は、水素含有ガス中の一酸化炭素をシフト反応により低減するＣｕ－Ｚｎ系触媒を有している。また、ＣＯ除去器１８は、水素含有ガス中の一酸化炭素を選択酸化反応により低減するＲｕ系触媒を有している。変成器１６とＣＯ除去器１８の間には、空間が設けられていて、当該空間には、選択酸化反応に用いる酸素（空気）を供給するための空気供給器（図示せず）が、空気供給経路４５を介して接続されている。これにより、空気供給器から空気供給経路４５を介して供給された空気が水素含有ガスと混合されて、ＣＯ除去器１８に供給される。そして、ＣＯ除去器１８で一酸化炭素を低減された水素含有ガス（燃料ガス）は、水素利用機器（燃料電池）１２に供給される。
　なお、本実施の形態５においては、ＣＯ除去器１８は、選択酸化反応により一酸化炭素を低減したが、これに限定されず、水素含有ガス中の一酸化炭素をメタン化反応により低減してもよい。この場合、酸素は不要となるため、空気供給器及び空気供給経路４５を設けなくてもよい。
　筐体３５の段部の下部には、断熱材１７を介して、水添脱硫器３が設けられている。水添脱硫器３の下部には、該水添脱硫器３の下部の温度を検知するための第１温度検知器２１が設けられている。また、水添脱硫器３の上部には、該水添脱硫器３の上部の温度を検知するための第２温度検知器２２が設けられている。
　水添脱硫器３の下端部には、該下端部と隣接するように、冷却流路２４が配設されている。冷却流路２４は、その一部が断熱材２０で覆われている。また、冷却流路２４の水添脱硫器３と隣接する部分よりも下流側の部分は、断熱材２６で覆われている。なお、断熱材１７、断熱材２０、及び断熱材２６としては、例えば、シリカ、チタニア、及びアルミナ、もしくはこれらの混合物を含む断熱材又はグラスウールを含む断熱材等が例示される。
　［水素生成装置の動作］
　次に、本実施の形態５に係る水素生成装置の動作を図８（Ａ）～図１１を参照しながら、説明する。
　図１０は、本実施の形態５に係る水素生成装置における水添脱硫器の温度の制御動作を実行したときの各種データの一例を示すグラフである。なお、図１０は、上記実施の形態４で説明した図８（Ａ）及び図８（Ｂ）のフローで水添脱硫器３の温度を制御した結果を示す。
　図１０に示すように、第１温度検知器２１が第１温度閾値Ｔ１（ここでは、２９０℃）を超える温度を検知すると、流量調整器２３が冷却流路２４に空気（燃焼空気）を通流させ、原料供給器２が原料の供給量を減少させ、空気供給器１３が空気の流量を減少させる。
　これにより、空気（燃焼空気）が冷却流路２４を通流する間に、水添脱硫器３を冷却する。また、原料の供給量が減少するため、改質器９で生成される水素量が減少する。さらに、燃焼器１０に供給される燃焼用ガス及び空気が減少するので、燃焼器１０での燃焼排ガスの流量も減少し、水添脱硫器３の加熱量が減少する。このため、水添脱硫器３が冷却される。なお、冷却流路２４を通流して水添脱硫器３を冷却した空気（燃焼空気）の温度は上昇する。
　そして、第１温度検知器２１が第２温度閾値Ｔ２（ここでは、２７０℃）未満の温度を検知すると、流量調整器２３は冷却流路２４への空気の通流を停止し、原料供給器２は、原料の供給量を元に戻りし、空気供給器１３は、空気の流量を元に戻す。
　これにより、冷却流路２４内を空気（燃焼空気）が通流できなくなり、水添脱硫器３の温度が上昇する。また、原料の供給量が増加するため、改質器９で生成される水素量が増加する。さらに、燃焼器１０に供給される燃焼用ガス及び空気が増加するので、燃焼器１０での燃焼排ガスの流量も増加し、水添脱硫器３の加熱量が増加する。このため、水添脱硫器３の温度が上昇する。
　このように、流量調整器２３、原料供給器２、及び空気供給器１３が、それぞれ、冷却流路２４を通流する空気、原料、及び燃焼器１０に供給する空気の供給量を増減させることで、水添脱硫器３の温度を適温に維持することができる。
　図１１は、本実施の形態５に係る水素生成装置における水添脱硫器の温度の制御動作を実行したときの各種データの他の例を示すグラフである。なお、図１１は、上記実施の形態４で説明した図８（Ａ）及び図８（Ｂ）のフローで水添脱硫器３の温度を制御した結果を示す。
　図１１に示す例では、水素生成装置１は定常運転しており、脱硫温度検知器として、第１温度検知器２１及び第２温度検知器２２を用いている。また、図１１に示す例では、改質器９の改質触媒が経時劣化し、原料供給器２が改質触媒の劣化前よりも改質器９へ供給する原料の供給量を増加させるように制御され、流量調整器２３が冷却流路２４に少量の空気が通流するように制御されている。
　図１１に示すように、第２温度検知器２２が第２温度閾値Ｔ２（ここでは、２１０℃）未満の温度を検知すると、流量調整器２３は冷却流路２４への空気の通流を停止し、原料供給器２は、原料の供給量を増加させ、空気供給器１３は、空気の流量を増加させる。
　これにより、冷却流路２４内を空気（燃焼空気）が通流できなくなり、水添脱硫器３の温度が上昇する。また、原料の供給量が増加するため、改質器９で生成される水素量が増加する。さらに、燃焼器１０に供給される燃焼用ガス及び空気が増加するので、燃焼器１０での燃焼排ガスの流量も増加し、水添脱硫器３の加熱量が増加する。このため、水添脱硫器３の温度が上昇する。
　そして、水添脱硫器３の温度が、所定の温度になると、流量調整器２３は、冷却流路２４に少量の空気を通流させ、原料供給器２は、原料の供給量を元に戻りし、空気供給器１３は、空気の流量を元に戻す。
　一方、第１温度検知器２１が第１温度閾値Ｔ１（ここでは、２９０℃）を超える温度を検知すると、流量調整器２３が冷却流路２４に通流する空気（燃焼空気）の流量を増大させ、原料供給器２が原料の供給量を減少させ、空気供給器１３が空気の流量を減少させる。
　これにより、空気（燃焼空気）が冷却流路２４を通流する間に、水添脱硫器３を冷却する。また、原料の供給量が減少するため、改質器９で生成される水素量が減少する。さらに、燃焼器１０に供給される燃焼用ガス及び空気が減少するので、燃焼器１０での燃焼排ガスの流量も減少し、水添脱硫器３の加熱量が減少する。このため、水添脱硫器３が冷却される。
　以上のように、流量調整器２３、原料供給器２、及び空気供給器１３が、それぞれ、冷却流路２４を通流する空気、原料、及び燃焼器１０に供給する空気の供給量を増減させることで、水添脱硫器３の温度を適温に維持することができる。
　このように構成された、本実施の形態５に係る水素生成装置１であっても、実施の形態１～４（変形例を含む）のいずれかの水素生成装置１と同様の作用効果を奏する。
　（実施の形態６）
　本実施の形態６に係る燃料電池システムは、実施の形態１～５（変形例を含む）のいずれかの水素生成装置と、燃料電池と、を備える。
　以下、図１２を参照しながら、本実施の形態６に係る燃料電池システムの一例について説明する。
　［燃料電池システムの構成］
　図１２は、本実施の形態６に係る燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。
　図１２に示すように、本実施の形態６に係る燃料電池システム１００は、実施の形態１に係る水素生成装置１、酸化剤ガス供給器４２、及び燃料電池１２を備えていて、水素生成装置１の制御器２９が、水素生成装置１を構成する各機器だけでなく、燃料電池システム１００を構成する各機器を制御するように構成されている。
　燃料電池１２は、アノードとカソードを有している（いずれも図示せず）。なお、燃料電池１２の構成は、一般的な燃料電池と同様であるため、その詳細な説明は、省略する。また、燃料電池１２としては、高分子電解質形燃料電池又はリン酸形燃料電池等の各燃料電池を使用することができる。
　燃料電池１２には、改質ガス流路１５を介して、水素生成装置１が接続されている。また、燃料電池１２には、オフ燃料ガス流路４１を介して、燃焼器１０が接続されている。改質ガス流路１５の第１開閉弁３２よりも上流側の部分には、バイパス流路１１の上流端が接続されていて、バイパス流路１１の下流端は、オフ燃料ガス流路４１に接続されている。
　これにより、水素生成装置１で生成された水素含有ガス（燃料ガス）が、改質ガス流路１５を介して、燃料電池１２のアノードに供給される。また、アノードで使用されなかった燃料ガスが、オフ燃料ガス流路４１を通流して、燃焼用ガスとして、燃焼器１０に供給される。
　また、燃料電池１２には、酸化剤ガス供給流路４３を介して、酸化剤ガス供給器４２が接続されている。酸化剤ガス供給器４２は、燃料電池１２のカソードに酸化剤ガス（空気）の流量を調整して供給することができればどのような形態であってもよく、例えば、ブロワやシロッコファン等のファン類、ダイヤフラム式空気ポンプ等を用いることができる。
　そして、燃料電池１２では、アノードに供給された燃料ガスとカソードに供給された酸化剤ガスが電気化学的に反応して、電気が発生する。なお、カソードで使用されなかった酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出流路４４を通流して、燃料電池システム１００外に排出される。
　また、本実施の形態６に係る燃料電池システム１００では、水素生成装置１の改質器９に改質温度センサー２８が設けられていて、制御器２９は、改質温度センサー２８が検知した改質器９の温度と、改質器９に供給される原料の供給量から、改質器９で生成される水素量を算出する。
　そして、制御器２９は、水添脱硫器３の温度制御を実行するときに、原料供給器２からの原料の供給量を減少させる場合に、改質器９で生成される水素量が、燃料電池１２の出力に応じて必要な水素量より低くならないように、原料供給器２及び／又は空気供給器１３を制御する。これにより、燃料電池システム１００の発電運転を停止させることなく、水添脱硫器３の温度制御を実行することができる。
　このように構成された本実施の形態６に係る燃料電池システム１００では、実施の形態１に係る水素生成装置１を備えているため、実施の形態１に係る水素生成装置１と同様の作用効果を奏する。
　なお、本実施の形態６に係る燃料電池システム１００では、実施の形態１に係る水素生成装置を備える形態としたが、これに限定されず、実施の形態１～５（変形例を含む）に係る水素生成装置のいずれかの水素生成装置を備える形態としてもよい。
　上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の形態を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の要旨を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。
　本発明に係る水素生成装置、それを備える燃料電池システム、水素生成装置の運転方法、及び燃料電池システムの運転方法は、水添脱硫器の温度を適温に維持することができ、水添脱硫器の性能低下を抑制することができるため、燃料電池の分野で有用である。
　１　水素生成装置
　２　原料供給器
　３　水添脱硫器
　４　原料供給流路
　５　水供給流路
　６　蒸発器
　７　らせん棒
　８　燃焼排ガス流路
　９　改質器
　１０　燃焼器
　１１　バイパス流路
　１２　燃料電池
　１３　空気供給器
　１４　空気供給流路
　１５　改質ガス流路
　１６　変成器
　１７　断熱材
　１８　ＣＯ除去器
　１９　流量調節器
　２０　断熱材
　２１　第１温度検知器
　２２　第２温度検知器
　２３　流量調整器
　２４　冷却流路
　２６　断熱材
　２７　流路絞り器
　２８　改質温度センサー
　２９　制御器
　３０　加熱器
　３１　水素含有ガス流路
　３２　第１開閉弁
　３３　第２開閉弁
　３４　水供給器
　３５　筐体
　３６　第１原料供給流路
　３７　第３弁
　３８　第１筒
　３９　第２筒
　４０　輻射筒
　４１　オフ燃料ガス流路
　４２　酸化剤ガス供給器
　４３　酸化剤ガス供給流路
　４４　酸化剤ガス排出流路
　４５　空気供給経路
　１００　燃料電池システム

Claims (14)

  1. 　炭化水素を含む原料を改質して改質ガスを生成する改質器と、
    　前記改質器に原料を供給する原料供給器と、
    　前記原料又は前記改質ガスである燃焼用ガスと空気とを燃焼し、前記改質器を加熱する燃焼器と、
    　前記燃焼器に空気を供給する空気供給器と、
    　前記原料中の硫黄分を水素添加により除去する水添脱硫器と、
    　前記水添脱硫器を加熱する加熱器と、
    　前記水添脱硫器の温度を検出する脱硫温度検出器と、
    　前記空気供給器から前記燃焼器に供給される空気のうちの少なくとも一部が通流し、前記水添脱流器を冷却する冷却流路と、
    　制御器と、を備え、
    　前記制御器は、前記脱硫温度検出器で検出される温度が予め設定された第１温度閾値を超えている場合に、前記第１温度閾値以下の場合に前記冷却流路に供給される空気の流量より、前記冷却流路に供給される空気の流量が大きくなるよう制御する、水素生成装置。
  2. 　前記加熱器は、前記燃焼器で燃焼した燃焼排ガスの伝熱により、前記水添脱硫器を加熱するように構成され、
    　前記制御器は、前記脱硫温度検出器で検出される温度が前記第１温度閾値を超えている場合に、前記第１温度閾値以下の場合に前記燃焼器に供給される燃焼用ガスの流量より、前記燃焼器に供給される燃焼用ガスの流量が小さくなるよう制御する、請求項１に記載の水素生成装置。
  3. 　前記制御器は、前記脱硫温度検出器で検出される温度が前記第１温度閾値を超えている場合に、前記第１温度閾値以下の場合に前記燃焼器に供給される空気の流量より、前記燃焼器に供給される空気の流量が小さくなるよう制御する、請求項２に記載の水素生成装置。
  4. 　前記制御器は、前記脱硫温度検出器で検出される温度が予め設定された前記第１温度閾値より低い第２温度閾値未満である場合に、前記第２温度閾値以上の場合に前記冷却流路に供給される空気の流量より、前記冷却流路に供給される空気の流量が小さくなるよう制御する、請求項１～３のいずれか１項に記載の水素生成装置。
  5. 　前記制御器は、前記脱硫温度検出器で検出される温度が前記第２温度閾値未満である場合に、前記第２温度閾値以上の場合に前記燃焼器に供給される燃焼用ガスの流量より、前記燃焼器に供給される燃焼用ガスの流量が大きくなるよう制御する、請求項４に記載の水素生成装置。
  6. 　前記制御器は、前記脱硫温度検出器で検出される温度が予め設定された前記第１温度閾値より低い第２温度閾値未満である場合に、前記第２温度閾値以上の場合に前記燃焼器に供給される空気の流量より、前記燃焼器に供給される空気の流量が大きくなるよう制御する、請求項５に記載の水素生成装置。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載の水素生成装置と、
    　前記水素生成装置で生成された改質ガスを用いて発電する燃料電池と、を備える、燃料電池システム。
  8. 　炭化水素を含む原料を改質して改質ガスを生成する改質器と、
    　前記改質器に原料を供給する原料供給器と、
    　前記原料又は前記改質ガスである燃焼用ガスと空気とを燃焼し、前記改質器を加熱する燃焼器と、
    　前記燃焼器に空気を供給する空気供給器と、
    　前記原料中の硫黄分を水素添加により除去する水添脱硫器と、
    　前記水添脱硫器を加熱する加熱器と、
    　前記水添脱硫器の温度を検出する脱硫温度検出器と、
    　前記空気供給器から前記燃焼器に供給される空気のうちの少なくとも一部が通流し、前記水添脱流器を冷却する冷却流路と、
    　前記冷却流路に設けられ、該冷却流路を通流する空気の流量を調整する流量調整器と、を備える、水素生成装置の運転方法であって、
    　前記脱硫温度検出器で検出される温度が予め設定された第１温度閾値を超えているか否かを判定するステップ（ａ）と、
    　前記ステップ（ａ）で前記第１温度閾値を超えていると判定すると、前記流量調整器は、前記冷却流路を通流する空気の流量を前記第１温度閾値以下の場合に前記冷却流路を通流する空気の流量より大きくするステップ（ｂ）と、を備える、水素生成装置の運転方法。
  9. 　前記加熱器は、前記燃焼器で燃焼した燃焼排ガスの伝熱により、前記水添脱硫器を加熱するように構成され、
    　前記燃焼器は、前記原料供給器から前記改質器を介して前記燃焼用ガスが供給され、及び／又は前記原料供給器から前記原料を前記燃焼用ガスとして供給されるように構成され、
    　前記ステップ（ａ）で前記第１温度閾値を超えていると判定すると、前記原料供給器は、前記原料の供給量を前記第１温度閾値以下の場合に供給する前記原料の供給量よりも小さくするステップ（ｃ）をさらに備える、請求項８に記載の水素生成装置の運転方法。
  10. 　前記ステップ（ａ）で前記第１温度閾値を超えていると判定すると、前記空気供給器は、前記燃焼器に供給する前記空気の供給量を前記第１温度閾値以下の場合に前記燃焼器に供給する前記空気の供給量より小さくするステップ（ｄ）をさらに備える、請求項９に記載の水素生成装置の運転方法。
  11. 　前記脱硫温度検出器で検出される温度が予め設定された前記第１温度閾値より低い第２温度閾値未満であるか否かを判定するステップ（ｅ）と、
    　前記ステップ（ｅ）で、前記第２温度閾値未満であると判定すると、前記流量調整器は、前記冷却流路に供給される空気の流量を前記第２温度閾値以上の場合に前記冷却流路に供給する空気の流量より小さくするステップ（ｆ）と、をさらに備える、請求項８～１０のいずれか１項に記載の水素生成装置の運転方法。
  12. 　前記ステップ（ｅ）で、前記第２温度閾値未満であると判定すると、前記原料供給器は、前記原料の供給量を前記第２温度閾値以上の場合に供給する前記原料の供給量より大きくするステップ（ｇ）をさらに備える、請求項１１に記載の水素生成装置の運転方法。
  13. 　前記ステップ（ｅ）で、前記第２温度閾値未満であると判定すると、前記空気供給器は、前記燃焼器に供給する前記空気の供給量を前記第２温度閾値以上の場合に前記燃焼器に供給する空気の流量より大きくする、請求項１２に記載の水素生成装置の運転方法。
  14. 　炭化水素を含む原料を改質して改質ガスを生成する改質器と、前記改質器に原料を供給する原料供給器と、前記原料又は前記改質ガスである燃焼用ガスと空気とを燃焼し、前記改質器を加熱する燃焼器と、前記燃焼器に空気を供給する空気供給器と、前記原料中の硫黄分を水素添加により除去する水添脱硫器と、前記水添脱硫器を加熱する加熱器と、前記水添脱硫器の温度を検出する脱硫温度検出器と、前記空気供給器から前記燃焼器に供給される空気のうちの少なくとも一部が通流し、前記水添脱流器を冷却する冷却流路と、前記冷却流路に設けられ、該冷却流路を通流する空気の流量を調整する流量調整器と、を備える、水素生成装置と、
    　前記水素生成装置で生成された改質ガスを用いて発電する燃料電池と、を備える、燃料電池システムの運転方法であって、
    　前記脱硫温度検出器で検出される温度が予め設定された第１温度閾値を超えているか否かを判定するステップ（ａ）と、
    　前記ステップ（ａ）で前記第１温度閾値を超えていると判定すると、前記流量調整器は、前記冷却流路を通流する空気の流量を前記第１温度閾値以下の場合に前記冷却流路を通流する空気の流量より大きくするステップ（ｂ）と、を備える、燃料電池システムの運転方法。
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