WO2016067589A1 - 水素生成装置およびその運転方法、ならびに燃料電池システム - Google Patents

水素生成装置およびその運転方法、ならびに燃料電池システム Download PDF

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悟 成田
田中　良和
繁樹 保田
啓貴 小倉
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Definitions

  • the present invention includes a hydrogen generation apparatus that reforms a raw material gas containing hydrocarbons to generate hydrogen, an operation method thereof, and a fuel cell that generates power using the hydrogen-containing gas obtained by the hydrogen generation apparatus.
  • the present invention relates to a fuel cell system.
  • a fuel cell capable of high-efficiency power generation even with a small device is a power generation device with a distributed energy source.
  • Hydrogen gas used as fuel for fuel cell power generation has not been developed as a general infrastructure. For this reason, when a fuel cell is used as a distributed device, for example, city gas or a raw material gas containing hydrocarbons obtained from an existing fossil raw material infrastructure such as LPG is subjected to a steam reforming reaction to generate a hydrogen-containing gas.
  • a configuration in which a hydrogen generator to be used is provided is also provided.
  • the composition of the gas used as the raw material may change due to the infrastructure configuration.
  • the composition may vary depending on the gas supply company or region, and the composition may vary over time.
  • the amount of hydrogen produced by the hydrogen generator decreases. Further, when the hydrogen generator and the fuel cell are combined, the amount of hydrogen is insufficient and power generation cannot be maintained. In addition, when unreacted off-gas is returned to the reformer and burned to generate heat necessary for the reforming reaction, the amount of heat decreases due to lack of hydrogen, so the temperature of the reformer decreases and the reaction is maintained. become unable.
  • the raw material supply amount is controlled and the raw material supply amount is adjusted so that the temperature detected by the reforming temperature detector becomes a predetermined target temperature.
  • a configuration has been proposed in which the power generation amount of the fuel cell is reduced when the temperature detected by the reforming temperature detector is lower than the target temperature by a first temperature or more (see, for example, Patent Document 2).
  • the reformer when trying to estimate the raw material gas composition from the temperature change of the reformer, the reformer is composed of a catalyst and a structure and has a large heat capacity. Therefore, it takes time until the temperature of the reformer changes. Cost. Therefore, there is still room for improvement in order to detect earlier that the composition of the raw material gas has changed, such as when control does not catch up when the composition change instantaneously exceeds that expected.
  • the present invention provides a hydrogen generation apparatus capable of maintaining a proper amount of generated hydrogen and capable of stable operation, an operation method thereof, and a fuel cell system.
  • the hydrogen generator of the present invention includes a reforming unit that reforms a raw material to generate a hydrogen-containing gas, a raw material feeder that supplies the raw material to the reforming unit, and a hydrogen generation amount that detects the generation amount of the hydrogen-containing gas And a detector. Then, when the production amount of the hydrogen-containing gas decreases, the control parameter corresponding to the relative low calorific gas is set and the raw material feeder is operated. A controller configured to set a control parameter corresponding to a high heat quantity gas and operate the raw material supplier.
  • the fuel cell system of the present invention includes the above-described hydrogen generator and a fuel cell that generates power using a hydrogen-containing gas supplied from the hydrogen generator.
  • the operation method of the hydrogen generator of the present invention includes a reformer that reforms a raw material to generate a hydrogen-containing gas, and a raw material supplier that supplies the raw material to the reformer. This is the driving method. And when the production amount of the hydrogen-containing gas decreases, when the production parameter of the hydrogen-containing gas increases, the step of setting the control parameter corresponding to the relative low calorific gas and operating the raw material feeder, And setting a control parameter corresponding to the relative high calorific gas to operate the raw material supplier.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a hydrogen generator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a change example of the amount of generated hydrogen when the gas composition is switched in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an image of changing a control parameter when an external factor is within a predetermined range in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a generation amount correction image of the hydrogen-containing gas in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of setting control parameters according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a relationship example between the combustion air ratio and the carbon monoxide emission concentration in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a hydrogen generator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a change example of the amount of generated hydrogen when the gas composition is switched in the
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a setting example of three or more control parameters in Modification 1 of the hydrogen generator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of the hydrogen generator in the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 shows the flow rate of the selectively oxidized air and the output of the selectively oxidized air supply device when the gas type is switched (in this case, from the high calorific gas to the low calorific gas) in the modification of the second embodiment of the present invention. It is a figure which shows the comparison of the change of this, and the change of the temperature of a modification
  • FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of the hydrogen generator in the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of the hydrogen generator in the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram showing a hydrogen-containing gas generation amount correction image corresponding to a change in the output of the fuel cell in the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Modification 1 of the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Modification 2 of the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 shows a fuel cell according to the second modification of the fifth embodiment when a gas of 100% methane is supplied and a gas of 20% nitrogen / 80% methane is supplied. It is a figure which shows the change of an off-gas flow rate when a power generation output, ie, an electric current value, and the amount of hydrogen consumption are the same.
  • This change in pressure loss may be directly measured by, for example, a pressure gauge, or may be indirectly measured based on, for example, a change in flow rate based on a change in pressure loss in the path.
  • a change in composition can be detected by detecting a decrease in the amount of hydrogen-containing gas produced and the amount of fuel cell off-gas.
  • a change in the composition of the raw material gas that is, an increase in the calorific value is detected by detecting an increase in the production amount of the hydrogen-containing gas and an increase in the production amount of the fuel cell off gas. Can be detected.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a hydrogen generator 50 according to the first embodiment of the present invention.
  • the hydrogen generator 50 in the present embodiment includes a reforming unit 1 that reforms a raw material gas containing hydrocarbons to generate a hydrogen-containing gas, a raw material supplier 2 that supplies the raw material to the reforming unit 1, hydrogen A hydrogen-containing gas flow meter 3a as a hydrogen generation amount detection unit for detecting the generation amount of the containing gas and a controller 4 are provided.
  • the controller 4 in the present embodiment sets a control parameter corresponding to the relative low calorific gas, and when the production amount of the hydrogen-containing gas increases, The control parameter corresponding to the relative high calorific gas is set, and the components of the hydrogen generator 50 including at least the raw material supplier 2 are operated.
  • a steam reforming reaction for reforming hydrocarbons and steam is used, and a Ru-based catalyst is used as the reforming catalyst charged in the reforming unit 1. Yes.
  • water may be supplied to the reforming unit 1 by the water supplier 5.
  • the steam reforming reaction is exemplified as the reforming reaction, but the same effect can be obtained by, for example, an autothermal reaction or a partial oxidation reforming reaction.
  • the reforming unit 1 may be structured to be heated by heat transfer from the combustor 6, and the outside of the reforming unit 1 may be covered with a heat insulating material.
  • the raw material gas or the hydrogen-containing gas may be combusted.
  • the combustion air may be configured to be supplied to the combustor 6 by the combustion air supply device 7.
  • a hydrogen-containing gas flow meter 3a for hydrogen-containing gas is installed in the hydrogen-containing gas path as a hydrogen generation amount detection unit.
  • the hydrogen-containing gas flow meter 3a is designed on the assumption of a predetermined composition of the hydrogen-containing gas, and can output a flow rate signal and detect the amount of hydrogen-containing gas produced from the output signal.
  • the operation of the hydrogen generator 50 in the first embodiment of the present invention will be described.
  • the following operations are performed by the controller 4 controlling each device of the hydrogen generator 50.
  • a control parameter corresponding to 100% methane gas is used as the raw material gas.
  • the controller 4 of the hydrogen generator controls the raw material supplier 2 to supply the raw material gas to the reforming unit 1.
  • a booster pump that boosts the raw material gas is used as the raw material supply device 2
  • a flow meter for the raw material gas is used as the raw material flow rate detector 8. Then, the controller 4 is configured to control the raw material supplier 2 so that the raw material gas flow rate becomes a predetermined flow rate.
  • the raw material gas may be supplied in a state where the sulfur component in the raw material gas is desulfurized by passing through a desulfurizer.
  • the flow rate of the raw material gas is preferably set in consideration of the composition of the raw material gas based on the flow rate of the hydrogen-containing gas or hydrogen gas to be generated, and is set here to 3.0 NL / min.
  • the controller 4 controls the water supplier 5 to supply the reforming unit 1 with steam necessary for the steam reforming reaction (hereinafter referred to as reformed water).
  • the flow rate of the reforming water is adjusted so that the S / C indicating the ratio of water to the number of carbons in the raw material gas supplied to the reforming unit 1 is 2.9. Supply quality water.
  • the ratio of the number of carbon atoms in 1 mol of the source gas is 1.0, and the supply amount of water is 2.9 ⁇ .
  • 1.0 ⁇ 18 ⁇ 3.0 ⁇ 22.4 7.0 cc / min.
  • the raw material gas and the reformed water supplied to the reforming unit 1 are reformed into a hydrogen-containing gas by a steam reforming reaction in the presence of the reforming catalyst in the reforming unit 1.
  • the controller 4 controls the combustion air supply unit 7 to supply combustion air necessary for burning the raw material gas or the hydrogen-containing gas supplied to the combustor 6.
  • the controller 4 controls the flow rate of the combustion air so that the air ratio representing the supply air flow rate with respect to the theoretical combustion air flow rate when the composition of the raw material gas is 100% methane is 1.7.
  • the controller 4 is configured to appropriately set at least one of the control parameters of the water supply device 5 and the combustion air supply device 7.
  • the controller 3 sets the control parameter corresponding to the relative low calorific gas and operates the water supply device 5 to generate the hydrogen-containing gas.
  • the water supply device 5 may be operated by setting the control parameter ⁇ ⁇ corresponding to the relative high calorific gas.
  • the controller 4 sets the control parameter corresponding to the relative low heat quantity gas and operates the combustion air supply unit 7 to produce the production amount of the hydrogen-containing gas.
  • a control parameter corresponding to the relative high calorific gas may be set to operate the combustion air supply device 7.
  • the composition of the raw material gas is switched from 100% methane to 20% nitrogen / 80% methane, for example.
  • methane gas containing 20% nitrogen is a relatively low calorific gas.
  • the temperature of the reforming section 1 does not change abruptly due to its heat capacity, so that the hydrocarbon conversion rate can be regarded as equivalent before and after the gas type switching. That is, if the flow rate and the conversion rate of the raw material gas are equal, the amount of generated hydrogen decreases.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a change in the amount of generated hydrogen when the gas composition is switched in the first embodiment of the present invention.
  • the gas of 20% nitrogen / 80% methane which is a relatively low calorific gas, contains more inert gas than the gas of 100% methane, which is a relatively high calorific gas.
  • the inert gas is included in the raw material, the flow rate of the raw material gas that does not contribute to hydrogen generation increases with respect to the flow rate of the raw material gas, so that a change in the production amount of the hydrogen-containing gas can be detected more significantly.
  • the hydrogen-containing gas flow meter 3a is used as the hydrogen production amount detection unit.
  • a method for determining whether or not the production amount has decreased for example, within a predetermined time, Consider the behavior when the amount of hydrogen-containing gas produced decreases by a predetermined value, when it decreases to a predetermined flow rate threshold, or when the amount of change and gas composition change under normal operating conditions Thus, it is preferable to appropriately select a method that can detect a change in composition more reliably.
  • the production amount of the hydrogen-containing gas has increased by a predetermined value within a predetermined time or when the production amount has increased to a predetermined flow rate threshold value. It can be determined that the generation amount has increased. These may be compared by taking an average value for each predetermined time. Here, it was determined that the production amount increased when the average value of the production amount of the hydrogen-containing gas for 10 seconds changed by 5% or more compared to the average value of one minute ago.
  • the amount of hydrogen-containing gas produced can vary not only with the composition of the source gas, but also with various external factors such as the ambient temperature, the pressure of the source gas, or changes with the passage of operating time. . Therefore, the setting may be changed if the parameter contributing to the production amount of the hydrogen-containing gas is within a predetermined range. Alternatively, the setting may be changed if the change amount per predetermined time of the parameter contributing to the generation amount of the hydrogen-containing gas is within a predetermined range.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an image of changing a control parameter when an external factor is within a predetermined range in the first embodiment of the present invention.
  • the environmental temperature is cited as a parameter that contributes to the amount of hydrogen-containing gas produced.
  • the generation amount of the hydrogen-containing gas detected by the hydrogen generation amount detection unit decreases and reaches the threshold value.
  • the controller 4 operates by setting control parameters corresponding to the relative low calorific gas.
  • the controller 4 operates by setting control parameters corresponding to the relative high calorific gas.
  • FIG. 4 is a diagram showing an image of correcting the generation amount of the hydrogen-containing gas in the first embodiment of the present invention.
  • the above-mentioned external factors may continue to change. For example, when the environmental temperature continues to rise under a predetermined condition, the amount of generated hydrogen may increase due to an increase in the conversion rate in the reforming unit 1. Therefore, after correcting the amount of generated hydrogen that has changed due to this external factor, it may be determined whether the amount of hydrogen-containing gas generated detected by the hydrogen generation amount detector has changed. The same effect can be obtained even if the threshold value for changing the control parameter is corrected.
  • the controller 4 operates by setting control parameters corresponding to the relative low calorific gas when the production amount of the hydrogen-containing gas decreases, and when the production amount of the hydrogen-containing gas increases, the controller 4 Set the control parameters corresponding to the high calorific gas and operate.
  • control parameters for example, control parameters caused by the raw material gas composition such as the raw material gas supply amount, the water supply amount (or S / C), and the combustion air flow rate (or combustion air ratio) may be set.
  • FIG. 5 is a diagram showing a setting example of control parameters in the first embodiment of the present invention.
  • the raw material composition of the control parameter corresponding to the relative high calorific gas is 100% methane
  • the raw material composition of the control parameter corresponding to the relative low calorific gas is 20% nitrogen / 80% methane.
  • Material gas supply volume is directly linked to the amount of hydrogen produced.
  • the lower the amount of heat of the supplied raw material gas the lower the proportion of hydrogen in the raw material gas, and the smaller the amount of hydrogen gas that can be generated.
  • the amount of source gas supply increases as the amount of heat of the source gas supplied decreases. More specifically, when the production amount of the hydrogen-containing gas detected by the hydrogen production amount detection unit is decreased, the operation is performed by relatively increasing the raw material gas flow rate, and the production amount of the hydrogen-containing gas is increased. In addition, it is preferable to operate by relatively reducing the raw material gas flow rate.
  • the number of moles of carbon in one mole of the raw material gas is 1.0.
  • the number of moles of carbon in one mole of the raw material gas is 0.8. That is, in the case of an equivalent raw material gas flow rate and an equivalent water supply amount, the value of S / C is 1.25 times.
  • the amount of water supplied is reduced as the amount of heat of the supplied raw material gas is lower.
  • it may be set in consideration of the composition and flow rate of the source gas so as to keep S / C constant.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the relationship between the combustion air ratio and the carbon monoxide emission concentration in the first embodiment of the present invention.
  • the flow rate of combustible gas is larger than that in the case of 20% nitrogen / 80% methane, which is a relatively low calorific gas. If the raw material supply amount and the supplied combustion air amount are the same when the composition changes, the ratio of the combustion air, which is the supply air flow rate, to the combustion air flow rate required for complete combustion becomes relatively large, and carbon monoxide. Proper combustion cannot be maintained due to the occurrence of fuel.
  • the combustion air ratio in order to keep the combustion air ratio at a predetermined value, it is preferable to set so that the lower the amount of heat of the supplied raw material gas, the lower the combustion air flow rate.
  • it may be set in consideration of the composition and flow rate of the raw material gas so as to keep the combustion air ratio constant.
  • control parameters resulting from the raw material gas composition in order to operate the hydrogen generator efficiently and stably.
  • a control parameter including at least one of these parameters may be set, and by changing these control parameters in combination, a more stable operation is possible and a more remarkable effect is obtained.
  • the raw material gas has three types of control parameters with different amounts of heat.
  • the composition of the relatively high calorific raw material gas is 20% propane / 80% methane, 100% methane as the intermediate calorific gas, 20% nitrogen / 80% methane as the relatively low calorific gas. % Is set.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a setting example of three or more control parameters in the first modification of the hydrogen generator 50 according to the first embodiment of the present invention.
  • a control parameter corresponding to a gas of 100% methane which is a relatively intermediate calorific gas is used, and it is assumed that a gas of 100% methane is actually supplied.
  • the controller 4 sets control parameters corresponding to the relative low calorific gas. Then drive.
  • the composition of the source gas is switched from 100% methane to 20% nitrogen / 80% methane, for example.
  • methane gas containing 20% nitrogen is a relatively low calorific gas.
  • the composition of the raw material gas is switched from 100% methane to, for example, 20% propane / 80% methane.
  • methane gas containing 20% propane is a relatively high calorific gas. Since propane has a large number of hydrogen atoms in one molecule, the amount of produced hydrogen increases when the raw material flow rate is the same and the conversion is the same.
  • the hydrogen-containing gas flowmeter 3a is used and detected in the same manner as in the first embodiment.
  • the controller 4 controls the control parameter corresponding to the relative low calorific gas (
  • 20% nitrogen / 80% methane is set and the production amount of the hydrogen-containing gas increases
  • the control parameter corresponding to the relative high calorific gas here 20% propane / 80% methane.
  • control parameter to be selected is preferably selected according to the degree of change in the flow rate of the hydrogen-containing gas detected by the hydrogen generation amount detection unit.
  • the controller 4 when operating with control parameters corresponding to 20% propane / 80% methane, the amount of hydrogen-containing gas produced decreases by a predetermined amount (here, the amount of hydrogen-containing gas produced falls by 5% or more)
  • the controller 4 is operated with a relatively low calorific value and a control parameter (here, 100% methane) corresponding to an intermediate calorie value among the three.
  • Controller 4 when operating with control parameters corresponding to a gas of 20% propane / 80% methane, when the amount of hydrogen-containing gas produced decreases by a predetermined amount greater than the above-mentioned predetermined amount (here, hydrogen-containing gas) Controller 4 is operated by setting a control parameter (in this case, 20% nitrogen / 80% methane) corresponding to the lowest heat quantity among the three. .
  • a control parameter in this case, 20% nitrogen / 80% methane
  • this modification 1 it shall have three types of control parameters, However, You may set it so that it may have three or more types of control parameters, and may select them suitably.
  • the control parameter is given by a function of the composition of the raw material gas, that is, the amount of heat.
  • the raw material gas having a relatively low calorific value such that the raw material gas flow rate is large, the water supply amount is small, and the combustion air flow rate is small.
  • a control parameter is given as a function with respect to the heat amount of the source gas calculated from the flow rate of the hydrogen-containing gas detected by the hydrogen generation amount detection unit.
  • the raw material gas should be increased by 25% ((100 ⁇ 80-1) ⁇ 100) in order to keep the amount of generated hydrogen equal to that before the gas composition change. .
  • the rate of decrease can be the flow rate of the hydrogen-containing gas that has decreased in a given time, and is defined here as the rate of decrease in 1 minute. The same can be considered when the flow rate of the hydrogen-containing gas is increased.
  • control parameters caused by the raw material gas composition such as the water supply amount or the combustion air flow rate, may be appropriately set by a function.
  • the control parameter corresponding to the optimal amount of heat of the source gas that is, the composition
  • the control parameter corresponding to the optimal amount of heat of the source gas that is, the composition
  • FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of the hydrogen generator 60 in the second embodiment of the present invention.
  • a selective oxidation unit 11 that selectively oxidizes and removes carbon monoxide contained in a hydrogen-containing gas with oxygen, a selective oxidation air supplier 12 that supplies selective oxidation air to the selective oxidation unit 11, It is the structure provided with the selective oxidation air flow rate detector 13 which detects the flow volume of selective oxidation air.
  • the selective oxidation unit 11 is maintained in a predetermined temperature (about 160 ° C. in this case) using a Ru-based catalyst, and is supplied into the hydrogen-containing gas by supplying air containing oxygen from the selective oxidation air supply unit 12.
  • the carbon monoxide is selectively removed.
  • the selective oxidant air supply device 12 is configured to use an air pump to pump air and the selective oxidization air flow rate detector 13 to use a flow meter to measure the supply amount.
  • air is supplied so that the selective oxidation air flow volume may be set to 0.7 NLM.
  • the selective oxidation air flow rate detector 13 for detecting the flow rate of the selective oxidation air is used as the hydrogen generation amount detection unit.
  • the controller 4 operates by setting a control parameter corresponding to the relative low calorific gas, and the flow rate of the selective oxidation air decreases.
  • the control parameter corresponding to the relative high calorific gas is set to operate.
  • the controller 4 increases the flow rate of the selective oxidation air to the first flow rate (0.8 NLM in this case) or more. If the flow rate of the selective oxidation air has increased by a second flow rate (here, 0.1 NLM / 1 minute) or more within a predetermined time, the control parameter for the low calorific gas is switched. Then, the hydrogen generator 60 is operated.
  • a second flow rate here, 0.1 NLM / 1 minute
  • the hydrogen generator 60 when the hydrogen generator 60 is operated with the control parameter for the low calorific gas, when the flow rate of the selective oxidation air drops below the third flow rate (here, 0.6 NLM), or is determined in advance.
  • the third flow rate here, 0.6 NLM
  • the selective oxidation air is supplied to the selective oxidation unit 11, reacted, and then supplied or discharged through the hydrogen-containing gas path.
  • the production amount of the hydrogen-containing gas decreases, the amount of fluid flowing through the same path decreases, and the pressure loss of the path decreases accordingly.
  • the flow rate is reduced to about 85%, but the pressure loss of the fluid flowing through the pipe or the like is generally proportional to the square of the flow velocity. That is, if the cross-sectional areas of the flow paths are equal, the pressure loss is 0.85 ⁇ 0.85, which is reduced to about 72%.
  • the selective oxidation flow rate increases when the pressure loss of the path decreases. Conversely, when the pressure loss of the path increases with the increase in the amount of hydrogen-containing gas produced, the selective oxidation flow rate decreases. By detecting this change in the selective oxidation flow rate, it is possible to detect a change in the production amount of the hydrogen-containing gas, that is, a change in the raw material gas composition.
  • a selective oxidized air supply device 12 that supplies selective oxidized air to the selective oxidation unit 11 is used as a hydrogen generation amount detection unit.
  • air is supplied so that the selective oxidation air flow rate becomes 0.7 NLM, and the output of the selective oxidation air supplier 12 at this time is 50%.
  • the controller 4 When the controller 4 operates the hydrogen generator 60 and controls the selective oxidation air supply device 12 so that the flow rate of the selective oxidation air becomes a predetermined flow rate, the output of the selective oxidation air supply device 12 decreases.
  • the control parameter corresponding to the relative low calorific gas is set and operated.
  • the control parameter corresponding to the relative high calorific gas is set. Configured to drive.
  • the controller 4 controls the control parameter for the low calorific gas. And the hydrogen generator 60 is operated.
  • the controller 4 operates the hydrogen generator 60 with the control parameters for the low calorific gas
  • the output of the selective oxidation air supplier 12 increases to the third output (here, 60%) or more.
  • the output of the selective oxidizing air supply device 12 increases by a fourth output (here, 10% / 1 minute) or more within a predetermined time, switch to the control parameter for the high calorific gas.
  • the hydrogen generator 60 is configured to operate.
  • FIG. 9 shows the flow of the selected oxidized air flow rate and the selected oxidized air supply device 12 when the gas type is switched (in this case, from the high calorific gas to the low calorific gas) in the modification of the second embodiment of the present invention. It is a figure which shows the comparison of the change of an output, and the change of the temperature of the modification part 1.
  • FIG. 9 shows the flow of the selected oxidized air flow rate and the selected oxidized air supply device 12 when the gas type is switched (in this case, from the high calorific gas to the low calorific gas) in the modification of the second embodiment of the present invention. It is a figure which shows the comparison of the change of an output, and the change of the temperature of the modification part 1.
  • FIG. 9 shows the flow of the selected oxidized air flow rate and the selected oxidized air supply device 12 when the gas type is switched (in this case, from the high calorific gas to the low calorific gas) in the modification of the second embodiment of the present invention. It is a figure which shows
  • the change in the selective oxidation air flow rate or the output of the selective oxidation air supplier 12 can be detected instantaneously as compared with the temperature change in the reforming section 1 having a large heat capacity. For this reason, stable operation is possible by applying control according to switching of gas types.
  • the output of the selective oxidized air supply device 12 accompanying the change in the pressure of the path due to the change in the amount of hydrogen-containing gas generated is, a change in the composition of the source gas can be detected instantaneously by detecting a change in the manipulated variable.
  • the composition of the source gas can be determined using a general selective oxidation flow rate in the hydrogen generator 60, a simple device can be realized at low cost.
  • FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of the hydrogen generator 70 in the third embodiment of the present invention.
  • the present embodiment is configured to include a pressure detector 14 that detects the pressure of a path including the reforming unit 1 downstream from the raw material supplier 2 as a hydrogen production amount detection unit.
  • the pressure detector 14 is installed at the inlet of the reforming unit 1, and the measured pressure during operation is 3.0 kPa. Note that the installation position of the pressure detector 14 is not limited to this example as long as the pressure resulting from the generation amount of the hydrogen-containing gas can be detected. The structure which detects the pressure of 1 exit may be sufficient.
  • the controller 4 When the pressure of the pressure detector 14 decreases, the controller 4 operates by setting a control parameter corresponding to the relative low calorific gas, and when the pressure of the pressure detector 14 increases, the controller 4 It is configured to operate by setting control parameters corresponding to the high calorific gas.
  • the controller 4 switches to a control parameter for low calorific gas and supplies hydrogen.
  • the generator 70 is operated.
  • the controller 4 operates the hydrogen generator 70 with the control parameters for the low calorific gas
  • the pressure of the pressure detector 14 increases to the third pressure (here 3.5 kPa) or more
  • a fourth pressure in this case, 0.5 kPa / 1 minute
  • the hydrogen generation device is switched to the control parameter for the high calorific gas. Drive 70.
  • control parameter setting the same method as in the first embodiment can be used.
  • an appropriate control parameter may be selected, or a continuous parameter setting may be configured as a function of heat quantity. .
  • the composition of the raw material gas to be supplied changes during operation of the hydrogen generator 70, the composition of the raw material gas is detected by detecting a change in the path pressure caused by the change in the amount of hydrogen-containing gas produced. Changes can be detected instantly.
  • the controller 4 controls the raw material supplier 2 so that the flow rate of the raw material becomes a predetermined flow rate, and when the output of the raw material supplier 2 decreases, the control parameter corresponding to the relative low calorific gas is set.
  • control parameters corresponding to relative high calorific gas are set and operated.
  • the output of the raw material supplier 2 when the raw material gas is supplied at 3.0 NLM is 70%.
  • the controller 4 switches to the control parameter for the low calorific gas and switches the hydrogen generator. drive.
  • the controller 4 switches to the control parameter for the high calorific gas and operates the hydrogen generator.
  • control parameter setting the same method as in the first embodiment can be used. It should be noted that control parameters corresponding to three or more gas types may be provided, and an appropriate control parameter may be selected, or continuous parameter setting may be configured as a function of heat quantity.
  • the output of the raw material supplier 2 accompanying the change in the path pressure caused by the change in the amount of hydrogen-containing gas produced that is, By detecting a change in the operation amount, a change in the composition of the source gas can be detected instantaneously.
  • the composition of the raw material gas can be determined using the output of the general raw material supplier 2 in the hydrogen generator, a simple device can be realized at low cost.
  • FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system 80 according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the present embodiment is configured to include a fuel cell 20 that generates power using the hydrogen-containing gas supplied from the hydrogen generator 50. Further, an anode flow meter 3b that detects the flow rate at the anode inlet of the fuel cell 20 is provided as a hydrogen generation amount detection unit.
  • a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) is used as the fuel cell 20. Since the voltage of the fuel cell 20 is generally lowered by carbon monoxide, it is necessary to reduce the carbon monoxide to approximately 10 ppm or less in the selective oxidation unit 11.
  • the hydrogen-containing gas containing carbon monoxide obtained in the reforming unit 1 may be supplied to the selective oxidation unit 11 after reducing the carbon monoxide stepwise through the shift catalyst.
  • the controller 4 supplies the hydrogen-containing gas to the anode of the fuel cell 20 as the fuel gas of the fuel cell 20.
  • the fuel gas supplied to the anode and the power generation air supplied to the cathode react electrochemically to generate electricity, heat, and water.
  • the electricity obtained by the fuel cell 20 is used by being supplied to a power load (not shown).
  • heat generated with power generation is recovered by a heat recovery means (not shown), supplied to a heat load, and used for various purposes.
  • unreacted fuel gas hereinafter referred to as off-gas
  • off-gas unreacted fuel gas
  • the controller 4 controls the combustion air supplier 7 and supplies combustion air necessary for burning off gas supplied to the combustor 6.
  • off gas and the combustion air supplied from the combustion air supplier 7 are mixed and burned, and heat necessary for the steam reforming reaction in the reforming unit 1 is supplied.
  • the flow rate of the combustion air is controlled to be 1.7 as an air ratio representing the supply air flow rate with respect to the theoretical air flow rate.
  • the controller 4 generates an amount of generated hydrogen from the raw material flow rate detected by the raw material flow rate detector 8 and the hydrocarbon conversion rate calculated from the temperature detected by the reforming temperature detector (not shown). And the power generation amount in the fuel cell 20 is instructed so that power generation can be performed within a predetermined hydrogen utilization rate range.
  • the hydrogen utilization rate is preferably set to be between 70% and 85% for stable operation.
  • the hydrogen generation amount detection unit is configured to include an anode flow meter 3b in the anode path. Then, as a method for determining whether or not the production amount has decreased, for example, when the production amount of the hydrogen-containing gas has decreased by a predetermined value within a predetermined time or when it has decreased to a predetermined flow rate threshold value. In consideration of the behavior when the amount of change under normal operating conditions and the gas composition change, it is preferable to select appropriately so that the change in composition can be detected more reliably.
  • the production amount of the hydrogen-containing gas has increased by a predetermined value within a predetermined time, or when the production amount has increased to a predetermined flow rate threshold. It can be determined that the generation amount has increased. You may compare these values taking the average value for every predetermined time.
  • the method of directly detecting the amount of hydrogen-containing gas produced using the anode flow meter 3b is used.
  • a change in pressure loss is detected using a pressure detector, the flow rate of the selective oxidation flow meter and
  • the composition of the raw material gas is detected by indirectly detecting the change in pressure caused by the change in the flow rate of the anode passage by using the output of the selective oxidizing air supplier 12 or the output of the raw material supplier 2.
  • the change of may be detected.
  • the setting may be changed if the output of the fuel cell 20 is within a predetermined range. Alternatively, if the amount of change per predetermined time of the output of the fuel cell 20 is within a predetermined range, the setting may be changed. On the other hand, the generated power may be varied according to the load, for example.
  • the controller 4 may correct the production amount of the hydrogen-containing gas detected by the hydrogen production amount detector based on the output of the fuel cell 20. Further, the same effect can be obtained by correcting the threshold value for changing the control parameter.
  • FIG. 12 is a diagram showing a hydrogen-containing gas generation amount correction image corresponding to a change in the output of the fuel cell 20 in the fifth embodiment of the present invention.
  • control parameters parameters related to the operation of the fuel cell 20 are set in addition to the parameters of the hydrogen generator 50 in the first embodiment.
  • the flow rate of the combustion gas combusted in the combustor 6 decreases as the hydrogen amount decreases. . That is, when the combustion air flow rate is the same, the combustion air flow rate may be excessive with respect to the combustion gas flow rate.
  • the combustion air ratio becomes excessive, proper combustion cannot be maintained and carbon monoxide may be generated.
  • the flow rate of the combustion gas combusted in the combustor 6 increases as the hydrogen amount increases. Become. That is, when the combustion air flow rate is the same, the combustion air flow rate may be too small with respect to the combustion gas flow rate. If the combustion air ratio is too low, proper combustion cannot be maintained and carbon monoxide may be generated.
  • the control parameter corresponding to the relatively low heat quantity is set and operated.
  • the control parameter corresponding to the relatively high heat amount is set and the operation is performed.
  • the power generation amount of the fuel cell 20 may be reduced, and conversely, when the generated hydrogen amount increases, the generated power amount of the fuel cell 20 is increased. Also good.
  • the power generation amount is controlled to be reduced to 600 W.
  • the fuel cell 20 needs to be operated with the hydrogen utilization rate kept in an appropriate range.
  • the power generation amount is reduced to stabilize the operation. Is possible. Further, as the amount of off-gas of the fuel cell 20 decreases, the combustion air becomes excessive and the combustibility may deteriorate, but the combustibility can be maintained by reducing the power generation amount in the same manner.
  • the power generation amount may be returned to the original state.
  • the amount of generated hydrogen is increased based on a command to increase the power generation output. After correcting the amount of hydrogen produced by this external input (command), it is determined whether or not the amount of hydrogen-containing gas detected by the hydrogen production amount detector has changed, and control parameters are set. You may comprise as follows.
  • control parameters corresponding to three or more gas types may be provided, and an appropriate control parameter may be selected, or continuous parameter setting may be configured as a function of heat quantity.
  • control parameters corresponding to the composition of the raw material gas are set, and in particular, the power generation amount is set corresponding to the heat amount of the raw material gas, thereby realizing the fuel cell system 80 capable of stable operation. can do. Further, stable combustion can be maintained while suppressing generation of carbon monoxide.
  • FIG. 13 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system 80 in Modification 1 of the fifth embodiment of the present invention.
  • This modification is configured to include a cathode air supplier 21 that sends air to the cathode of the fuel cell 20. Further, the cathode air supply branching from the cathode air supply path of the fuel cell 20 is supplied to the selective oxidation unit 11 so that the flow rate detected by the selective oxidation air flow rate detector 13 becomes a predetermined flow rate. 21 is controlled. Note that an air blower is used as the cathode air supplier 21.
  • the power generation performance may be deteriorated due to carbon monoxide adsorbed on the anode during the power generation of the fuel cell 20. Therefore, a part of the air supplied from the cathode air supplier 21 may be added to the hydrogen-containing gas and supplied to the anode of the fuel cell 20.
  • the hydrogen generation amount detection unit detects a change in pressure caused by a change in the flow rate of the anode path of the fuel cell 20. Specifically, a change in pressure is detected from the output of the cathode air supplier 21, the change in the selective oxidation air flow rate or the anode air flow rate.
  • the controller 4 sets the control parameter corresponding to the relative low calorific gas. Set and drive. Conversely, when the output of the cathode air supply 21 increases, when the selective oxidation air flow rate decreases, or when the anode air flow rate decreases, control parameters corresponding to relative high calorific gas are set. Configured to drive.
  • control parameters corresponding to three or more gas types may be provided, and an appropriate control parameter may be selected, or continuous parameter setting may be configured as a function of heat quantity.
  • FIG. 14 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system 80 according to Modification 2 of the fifth embodiment of the present invention.
  • the hydrogen generation amount detection unit includes an offgas flow meter 3c as a hydrogen generation amount detection unit in the offgas path at the anode outlet of the fuel cell 20.
  • FIG. 15 shows the fuel cell 20 when the gas of 100% methane is supplied and the gas of 20% nitrogen / 80% methane is supplied in the second modification of the fifth embodiment of the present invention. It is a figure which shows the change of an off-gas flow rate when the electric power generation output, ie, an electric current value, and the amount of consumed hydrogen are the same.
  • the off-gas flow rate decreases to about 61%.
  • the pressure loss of the flow path is 0.61 ⁇ 0.61 and is reduced to about 37%. That is, as shown in FIG. 15, when an inert gas containing 20% nitrogen / 80% methane, which is a relatively low calorie gas, is supplied, the amount of generated hydrogen is reduced, but the amount of power generation is reduced. In the same case, the flow rate of the off-gas of the fuel cell 20 and the pressure loss of the path resulting therefrom are significantly reduced.
  • the offgas flow rate is directly detected using the offgas flow meter 3c.
  • a change in pressure is detected, the flow rate of the selective oxidation flow meter, the output of the selective oxidation air supply device 12, and the raw material supply device.
  • a change in the composition of the raw material gas may be detected by indirectly detecting a change in pressure caused by a change in the flow rate of the off-gas path using the output of No. 2 or the like.
  • control parameters corresponding to three or more gas types may be provided, and an appropriate control parameter may be selected, or continuous parameter setting may be configured as a function of heat quantity.
  • the hydrogen generator of the first aspect of the embodiment includes a reforming unit that reforms a raw material to generate a hydrogen-containing gas, a raw material supplier that supplies the raw material to the reforming unit, A hydrogen generation amount detection unit that detects the generation amount of the hydrogen-containing gas.
  • the control parameter corresponding to the relative low calorific gas is set to operate the raw material feeder, and when the production amount of the hydrogen-containing gas increases,
  • a controller configured to set a control parameter corresponding to the high heat quantity gas and operate the raw material supplier.
  • a selective oxidation unit that selectively oxidizes and removes carbon monoxide contained in a hydrogen-containing gas with oxygen, and selective oxidation air is supplied to the selective oxidation unit.
  • a selective oxidizing air supply device and a selective oxidizing air flow rate detector for detecting a flow rate of the selective oxidizing air.
  • the hydrogen generation amount detection unit is a selective oxidation air flow rate detector, and the controller sets the control parameter corresponding to the relative low calorific gas when the flow rate of the selective oxidation air increases and supplies the raw material.
  • the raw material supplier is operated by setting control parameters corresponding to the relative high calorific gas.
  • a selective oxidation unit that selectively oxidizes and removes carbon monoxide contained in the hydrogen-containing gas with oxygen, and selective oxidation air in the selective oxidation unit.
  • a selective oxidized air supply device to be supplied and a selective oxidized air flow rate detector for detecting a flow rate of the selective oxidized air are provided.
  • the controller controls the selective oxidation air supply so that the flow rate of the selective oxidation air becomes a predetermined flow rate, and when the output of the selective oxidation air supply decreases, a control parameter corresponding to the relative low calorific gas.
  • the control parameter corresponding to a relative high calorific gas is set and the raw material supply device is operated.
  • the output of the selective oxidant air supply device accompanying the change in the pressure of the path caused by the change in the amount of hydrogen-containing gas produced That is, the change in the composition of the raw material gas can be detected instantaneously by detecting the change in the operation amount. Further, by setting control parameters corresponding to the composition of the raw material gas based on the result, it is possible to realize a hydrogen generator capable of maintaining a proper amount of generated hydrogen and performing stable operation.
  • the fourth aspect includes a pressure detector that detects the pressure of the path including the reforming section downstream from the raw material supplier in the hydrogen generator of the first aspect.
  • the hydrogen generation amount detector is a pressure detector, and the controller sets the control parameter corresponding to the relative low calorific gas and operates the raw material supplier when the pressure of the pressure detector decreases. And when the pressure of a pressure detector increases, it is comprised so that the control parameter corresponding to relative high calorific gas may be set and a raw material supply device may be operated.
  • the composition of the raw material gas is detected by detecting a change in the pressure of the path caused by the change in the amount of hydrogen-containing gas produced. Changes can be detected instantly. Further, by setting control parameters corresponding to the composition of the raw material gas based on the result, it is possible to realize a hydrogen generator capable of maintaining a proper amount of generated hydrogen and performing stable operation.
  • the fifth aspect includes a raw material flow rate detector for detecting the flow rate of the raw material in the hydrogen generator of the first aspect.
  • the controller controls the raw material supplier so that the flow rate of the raw material becomes a predetermined flow rate, and when the output of the raw material supplier decreases, sets the control parameter corresponding to the relative low calorific gas and supplies the raw material When the output of the raw material supplier increases, the control parameter corresponding to the relative high calorific gas is set to operate the raw material supplier.
  • the low calorific gas contains more inert gas than the high calorific gas.
  • the flow rate of the raw material gas that does not contribute to hydrogen generation increases with respect to the flow rate of the raw material gas. It can be detected.
  • the controller in the hydrogen generator of any one of the first to sixth aspects has a parameter that contributes to the production amount of the hydrogen-containing gas within a predetermined range
  • the hydrogen-containing gas In the case where the production amount of the raw material decreases, the control parameter corresponding to the relative low calorific gas is set to operate the raw material supplier. And when the production
  • the controller in the hydrogen generation device when the controller in the hydrogen generation device according to any one of the first to sixth aspects has a change amount of a parameter that contributes to the generation amount of the hydrogen-containing gas within a predetermined range,
  • the raw material supplier When the production amount of the hydrogen-containing gas decreases, the raw material supplier is operated by setting control parameters corresponding to the relative low calorific gas. And when the production
  • the hydrogen generator detected by the hydrogen generation amount detection unit is based on a parameter that contributes to the generation amount of the hydrogen-containing gas by the controller in the hydrogen generation apparatus according to any one of the first to sixth aspects.
  • the gas generation amount is corrected.
  • the tenth aspect is a configuration including a water supply device for supplying water to the reforming unit in the hydrogen generator according to any one of the first to ninth aspects. And, when the amount of hydrogen-containing gas produced decreases, the controller sets the control parameter corresponding to the relative low calorific gas, operates the water supply device, and the amount of hydrogen-containing gas produced increases In addition, a control parameter corresponding to the relative high calorific gas is set to operate the water supply device.
  • the amount of hydrogen-containing gas produced changes with the change in the composition of the raw material gas.
  • the change in the composition of the raw material gas can be detected instantaneously. Also, based on the result, by setting the control parameters of the water supply device corresponding to the composition of the raw material gas, it is possible to realize a hydrogen generator capable of maintaining a proper amount of generated hydrogen and performing stable operation. .
  • a combustor that combusts the hydrogen-containing gas discharged from the reforming unit, and combustion air is supplied to the combustor. And an air supply for combustion.
  • the controller sets the control parameter corresponding to the relative low calorific gas, operates the combustion air supply device, and increases the production amount of the hydrogen-containing gas.
  • the combustion air supply unit is operated by setting control parameters corresponding to the relative high calorific gas.
  • the amount of hydrogen-containing gas produced changes with the change in the composition of the raw material gas.
  • the change in the composition of the raw material gas can be detected instantaneously.
  • the control parameters of the combustion air supply corresponding to the composition of the raw material gas are set, thereby realizing a hydrogen generator that can maintain the amount of generated hydrogen properly and can be operated stably. Can do.
  • a twelfth aspect is a fuel cell system comprising the hydrogen generator according to any of the first to eleventh aspects and a fuel cell that generates power using a hydrogen-containing gas supplied from the hydrogen generator. It is.
  • the controller of the fuel cell system according to the twelfth aspect is relatively low when the amount of hydrogen-containing gas produced decreases when the output of the fuel cell is within a predetermined output range.
  • the controller of the fuel cell system performs a relative operation when the amount of hydrogen-containing gas produced decreases when the amount of change in the output of the fuel cell is within a predetermined output range.
  • Set the control parameters corresponding to the typical low calorific gas operate the raw material feeder, and set the control parameters corresponding to the relative high calorific gas when the amount of hydrogen-containing gas generated increases and supply the raw material Is configured to operate the vessel.
  • the controller of the fuel cell system in the twelfth aspect is configured so as to correct the production amount of the hydrogen-containing gas detected by the hydrogen production amount detector based on the output of the fuel cell.
  • a sixteenth aspect is the fuel cell system according to any one of the twelfth aspect to the fifteenth aspect, and includes a water supplier that supplies water to the reforming unit.
  • the controller sets the control parameter corresponding to the relative low calorific gas, operates the water supply device, and the amount of hydrogen-containing gas produced increases
  • a control parameter corresponding to the relative high calorific gas is set to operate the water supply device.
  • the amount of hydrogen-containing gas produced changes with the change in the composition of the raw material gas.
  • the change in the composition of the raw material gas can be detected instantaneously. Also, based on the result, by setting the control parameters of the water supply device corresponding to the composition of the raw material gas, it is possible to realize a hydrogen generator capable of maintaining a proper amount of generated hydrogen and performing stable operation. .
  • a seventeenth aspect is the fuel cell system according to any one of the twelfth aspect to the sixteenth aspect, wherein the combustor combusts the hydrogen-containing gas discharged from the fuel cell, and the combustor combusts.
  • Combustion air supply device for supplying industrial air is provided. Then, when the production amount of the hydrogen-containing gas decreases, the controller sets the control parameter corresponding to the relative low calorific gas, operates the combustion air supply device, and increases the production amount of the hydrogen-containing gas. In this case, the combustion air supply unit is operated by setting control parameters corresponding to the relative high calorific gas.
  • the amount of hydrogen-containing gas produced changes with the change in the composition of the raw material gas.
  • the change in the composition of the raw material gas can be detected instantaneously.
  • the control parameters of the combustion air supply corresponding to the composition of the raw material gas are set, thereby realizing a hydrogen generator that can maintain the amount of generated hydrogen properly and can be operated stably. Can do.
  • the eighteenth aspect is a method for operating a hydrogen generator, comprising a reforming unit that reforms a raw material to generate a hydrogen-containing gas, and a raw material supplier that supplies the raw material to the reforming unit. And when the production amount of the hydrogen-containing gas decreases, when the production parameter of the hydrogen-containing gas increases, the step of setting the control parameter corresponding to the relative low calorific gas and operating the raw material feeder, And setting a control parameter corresponding to the relative high calorific gas to operate the raw material supplier.
  • the present invention is particularly useful when the composition of the raw material gas can change over time, and reforms the raw material gas containing hydrocarbons such as a dispersed solid polymer form or solid oxide form to produce hydrogen. It is useful as a fuel cell system equipped with a fuel cell that generates electricity using a hydrogen-containing gas obtained by the hydrogen generator and a method for operating the same, and a hydrogen-containing gas obtained by the hydrogen generator.

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Abstract

　水素生成装置（５０）であって、原料を改質して水素含有ガスを生成する改質部（１）と、改質部（１）に原料を供給する原料供給器（２）と、水素含有ガスの生成量を検知する水素生成量検知部とを備えている。そして、水素含有ガスの生成量が減少した場合に、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して原料供給器（２）を運転し、水素含有ガスの生成量が増加した場合は、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して、原料供給器（２）を運転するように構成された制御器（４）を備えている。

Description

水素生成装置およびその運転方法、ならびに燃料電池システム
　本発明は、炭化水素を含む原料ガスを改質して水素を生成する水素生成装置およびその運転方法、ならびに、水素生成装置で得られた水素含有ガスを用いて発電を行う燃料電池を備えた燃料電池システムに関する。
　小型装置でも高効率発電のできる燃料電池は、分散型エネルギー供給源の発電装置である。燃料電池発電時の燃料として用いられる水素ガスは、一般的なインフラとしては整備されていない。このため、燃料電池を分散型装置として利用する場合には、例えば、都市ガス、またはＬＰＧ等の既存化石原料インフラから得られる炭化水素を含む原料ガスを水蒸気改質反応させ、水素含有ガスを生成させる水素生成装置を併設する構成が採られることが多い。
　ところで、原料として用いられるガスは、インフラ構成上、その組成が変化する場合がある。例えば、一概に都市ガスといっても、ガス供給会社または地域によって、組成が異なることがあるし、経時的に組成が変動することもある。
　欧州などにおいて、国を跨いだパイプラインでガスが供給される場合には、供給されるガス組成は単一とはならず、変動し得る。また、ＬＰＧなどの液化ガスの場合は、成分ごとの蒸気圧に差があることから、ボンベ内の使用率に応じて組成が変化する。そして、これらの原料ガス組成の変化は、水素生成装置または燃料電池システムの運転中にも起こり得る。
　このように、供給される原料ガスの組成が装置の運転中に変化した場合、とりわけ、熱量の低いガスが供給された場合には、水素生成装置で生成される水素量が低下する。また、水素生成装置と燃料電池とを組み合わせた場合には、水素量が不足して発電が維持できなくなる。また、未反応のオフガスを改質器に戻し、燃焼させて改質反応に必要な熱とする場合には、水素不足で熱量が低下するので、改質器の温度が低下して反応が維持できなくなる。
　逆に、熱量が高いガスが供給された場合には、改質器から燃料電池に過剰な水素が供給され、効率が低下する。また、過剰な水素が改質器に戻されて燃焼されることで、高温となり、改質反応を適温に維持できなくなる。
　この問題を解決する手段として、原燃料の組成変動、または、メタンガス濃度の希薄化があっても、原燃料の随時組成分析を行なうことなく、原燃料供給、燃焼用空気供給、および、スチームの供給等の適正な制御を行うことが可能な燃料電池発電装置の運転制御方法が提案されている。ここでは、改質器温度調節器指令値の変動に基づいて、原燃料流量を算出する構成が提案されている（例えば特許文献１を参照）。
　また、燃料電池システムに供給される原料ガスの単位体積当たりのガス熱量が小さい場合でも、発電に必要な水素量が燃料電池に供給され、発電を安定的に継続することの可能な燃料電池システムが提案されている。ここでは、改質温度検知器の検知温度が予め定められる目標温度となるように、原料供給器が制御されて原料供給量が調整されている。改質温度検知器の検知温度が、目標温度よりも第１温度以上低くなった場合に、燃料電池の発電量を低下させる構成が提案されている（例えば特許文献２を参照）。
　しかしながら、改質器の温度変化から原料ガス組成を推定しようとした場合、改質器は触媒および構造体からなり、大きな熱容量を有しているため、改質器の温度が変化するまでに時間を要する。よって、瞬時に想定以上の組成変化があった場合には、制御が追い付かないなど、原料ガスの組成が変化したことをより早く検知するためには、未だ改善の余地がある。
特開２００４－０４７４３８号公報 特開２０１４－１２０３１３号公報
　上述した課題に鑑みて、本発明は、生成水素量を適正に保ち、安定運転が可能な水素生成装置およびその運転方法、ならびに燃料電池システムを提供するものである。
　本発明の水素生成装置は、原料を改質して水素含有ガスを生成する改質部と、改質部に原料を供給する原料供給器と、水素含有ガスの生成量を検知する水素生成量検知部とを備えている。そして、水素含有ガスの生成量が減少した場合に、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して原料供給器を運転し、水素含有ガスの生成量が増加した場合は、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して、原料供給器を運転するように構成された制御器、を備えている。
　このような構成により、供給される原料ガスの組成が水素生成装置の運転中に変化しても、水素含有ガスの生成量が原料ガスの組成の変化に伴って変化するので、水素含有ガスの生成量が変化したことを検知することにより、原料ガスの組成の変化を瞬時に検知できる。また、その結果をもとに、原料ガスの組成に対応した制御パラメータを設定することで、生成水素量を適正に保ち、安定運転が可能な水素生成装置および燃料電池システムを実現することができる。
　また、本発明の燃料電池システムは、上述の水素発生装置と、水素生成装置から供給される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、を備えている。
　本発明の水素生成装置と燃料電池とを組み合わせることにより、水素量の維持により安定運転が可能な燃料電池システムを実現することができる。
　また、本発明の水素生成装置の運転方法は、原料を改質して水素含有ガスを生成する改質部と、改質部に原料を供給する原料供給器と、を備えた、水素生成装置の運転方法である。そして、水素含有ガスの生成量が減少した場合に、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して原料供給器を運転するステップと、水素含有ガスの生成量が増加した場合に、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して原料供給器を運転するステップとを備えている。
　このような方法により、供給される原料ガスの組成が水素生成装置の運転中に変化しても、水素含有ガスの生成量が原料ガスの組成の変化に伴って変化するので、水素含有ガスの生成量が変化したことを検知することにより、原料ガスの組成の変化を瞬時に検知できる。また、その結果をもとに、原料ガスの組成に対応した制御パラメータを設定することにより、生成水素量を適正に保ち、安定運転の可能な水素生成装置の運転方法を実現することができる。
図１は、本発明の第１の実施の形態における水素生成装置の概略構成を示す図である。 図２は、本発明の第１の実施の形態における、ガス組成が切り替わった際の生成水素量の変化例を示す図である。 図３は、本発明の第１の実施の形態における、外的要因が所定範囲内のときの制御パラメータの変更イメージを説明するための図である。 図４は、本発明の第１の実施の形態における、水素含有ガスの生成量補正イメージを示す図である。 図５は、本発明の第１の実施の形態における制御パラメータの設定例を示す図である。 図６は、本発明の第１の実施の形態における、燃焼空気比と一酸化炭素排出濃度との関係例を示す図である。 図７は、本発明の第１の実施の形態における水素生成装置の変形例１の、３種以上の制御パラメータの設定例を示す図である。 図８は、本発明の第２の実施の形態における水素生成装置の概略構成を示す図である。 図９は、本発明の第２の実施の形態の変形例における、ガス種が切り替わった際（ここでは高熱量ガスから低熱量ガスへ）の、選択酸化空気流量および選択酸化空気供給器の出力の変化、ならびに改質部の温度の変化の比較を示す図である。 図１０は、本発明の第３の実施の形態における水素生成装置の概略構成を示す図である。 図１１は、本発明の第５の実施の形態における燃料電池システムの概略構成を示す図である。 図１２は、本発明の第５の実施の形態における、燃料電池の出力の変化に応じた水素含有ガスの生成量補正イメージを示す図である。 図１３は、本発明の第５の実施の形態における変形例１における燃料電池システムの概略構成を示す図である。 図１４は、本発明の第５の実施の形態における変形例２における燃料電池システムの概略構成を示す図である。 図１５は、本発明の第５の実施の形態における変形例２における、メタン１００％のガスが供給されたときと、窒素２０％／メタン８０％のガスが供給されたときで、燃料電池の発電出力、すなわち電流値および消費水素量が同一だった場合の、オフガス流量の変化を示す図である。
　　本発明者らは、鋭意検討を行った結果、以下の現象を見出した。
　水素生成装置の運転中に原料ガスの熱量が低下した場合は、水素含有ガスの生成量が低下する。
　したがって、この水素含有ガスの生成量の低下を検知することで、原料ガスの組成の変化、すなわち熱量の低下を検知することができる。また、水素含有ガスの生成量を直接検知しない場合でも、水素含有ガスの生成量に起因する経路の圧力（以下、圧損）の変化を検出することで、例えば、改質部の温度変化に依らず、瞬時に組成の変化を検出することが可能となる。
　この圧損の変化は、例えば圧力計で直接測定してもよいし、例えば経路の圧損の変化に基づく流量の変化にもとづいて、間接的に測定することもできる。
　また、例えば燃料電池と組み合わせた場合には、燃料電池での発電量が同一であれば、燃料電池で消費される水素量が同一であるため、燃料電池オフガスの流量が低下する。
　そのため、水素含有ガスの生成量および燃料電池オフガス量の低下を検出することで、組成の変化を検出が可能となる。同様に、原料ガスの熱量が増加した場合は、水素含有ガスの生成量の増加、および、燃料電池オフガスの生成量の増加を検知することで、原料ガスの組成の変化、すなわち熱量の増加を検知することができる。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
　（第１の実施の形態）
　まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。
　図１は、本発明の第１の実施の形態における水素生成装置５０の概略構成を示す図である。
　本実施の形態における水素生成装置５０は、炭化水素を含む原料ガスを改質して水素含有ガスを生成する改質部１と、改質部１に原料を供給する原料供給器２と、水素含有ガスの生成量を検知する水素生成量検知部としての水素含有ガス流量計３ａと、制御器４とを備えている。
　本実施の形態における制御器４は、水素含有ガスの生成量が減少した場合に、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定し、水素含有ガスの生成量が増加した場合には、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して、水素生成装置５０の、少なくとも原料供給器２を含む各構成要素を運転するように構成されている。
　本実施の形態では、水素を生成する方法として、炭化水素と水蒸気とを改質させる水蒸気改質反応を用い、改質部１に充填される改質触媒としては、Ｒｕ系の触媒を用いている。水蒸気改質反応を用いる場合には、水供給器５によって改質部１に水を供給してもよい。また、本実施の形態では、改質反応として水蒸気改質反応を挙げたが、他にも、例えばオートサーマル反応、または部分酸化改質反応でも同様の効果が得られる。
　この改質部１は、燃焼器６からの伝熱により加熱される構造としてもよく、改質部１の外側は、断熱材によって覆われていてもよい。燃焼器６では、原料ガスまたは水素含有ガスが燃焼されてもよい。また、燃焼用の空気が、燃焼用空気供給器７によって燃焼器６に供給されるように構成してもよい。
　本実施の形態では、水素生成量検知部として、水素含有ガスの経路に水素含有ガス用の水素含有ガス流量計３ａが設置されている。水素含有ガス流量計３ａは、水素含有ガスの所定の組成を想定して設計されており、流量の信号を出力し、その出力信号から水素含有ガスの生成量を検出することができる。
　次に、本発明の第１の実施の形態における水素生成装置５０の動作を説明する。なお、以下の諸動作は、制御器４が水素生成装置５０の各機器を制御することにより行われる。本実施の形態では、原料ガスとして、メタン１００％のガスに対応した制御パラメータが用いられている。
　水素生成装置の制御器４は、原料供給器２を制御して、改質部１に原料ガスを供給する。ここで、原料供給器２としては、原料ガスを昇圧するブースターポンプを用い、原料流量検知器８としては、原料ガス用の流量計を用いている。そして、原料ガス流量が所定の流量となるように、制御器４が原料供給器２を制御するように構成されている。
　なお、原料ガスは、脱硫器を通すことによって、原料ガス中の硫黄成分が脱硫された状態で供給されてもよい。また、原料ガスの流量は、生成されるべき水素含有ガスあるいは水素ガスの流量をもとに、原料ガスの組成を考慮して設定することがよく、ここでは３．０ＮＬ／ｍｉｎとする。
　また、制御器４は、水供給器５を制御して、改質部１に、水蒸気改質反応に必要な水蒸気（以下、改質水とする）を供給する。本実施の形態においては、改質水の流量を、改質部１に供給される原料ガス中の炭素数に対する水の比率を示すＳ／Ｃが２．９となるように調整して、改質水を供給する。
　ここで、原料ガスとして、メタン１００％のガスに対応したパラメータを用いているため、原料ガス１モル中の炭素数の割合は１．０であり、水は、供給量が、２．９×１．０×１８×３．０÷２２．４＝７．０ｃｃ／ｍｉｎとなるように供給される。改質部１に供給された原料ガスおよび改質水は、改質部１内部の改質触媒存在下で、水蒸気改質反応によって水素含有ガスに改質される。
　また、制御器４は、燃焼用空気供給器７を制御して、燃焼器６に供給された原料ガスまたは水素含有ガスを燃焼させるのに必要な燃焼空気を供給する。ここで、制御器４は、燃焼空気の流量を、原料ガスの組成がメタン１００％としたときの理論燃焼空気流量に対する供給空気流量を表す空気比が１．７となるように制御する。
　以上のように、適正な水素を効率よく安定的に生成するためには、例えば、原料ガス流量、水供給量、および燃焼空気流量など、原料ガスの組成を考慮した制御パラメータを設定することがよい。この場合、制御器４は、適宜、これら、水供給器５および燃焼用空気供給器７の少なくともいずれかの制御パラメータを設定するように構成されている。
　具体的には、制御器３は、水素含有ガスの生成量が減少した場合に、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して水供給器５を運転し、水素含有ガスの生成量が増加した場合に、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータ  を設定して、水供給器５を運転するように構成されていてもよい。
　また、制御器４は、水素含有ガスの生成量が減少した場合に、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して燃焼用空気供給器７を運転し、水素含有ガスの生成量が増加した場合に、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して、燃焼用空気供給器７を運転するように構成されていてもよい。
　次に、本発明の第１の実施の形態における水素生成装置５０の特徴的な動作について説明する。
　（水素生成量検知方法）
　まず、本実施の形態における水素含有ガスの生成量の検知方法について説明する。
　供給される原料ガスとして、メタン１００％のガスに対応した制御パラメータを用いて、実際に、メタン１００％のガスが供給されているとし、水素生成装置５０は安定した運転が可能であるとする。ここで、水素生成量検知部である水素含有ガス流量計３ａが検知した水素含有ガスの生成量が減少した場合には、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータが設定されて運転がなされる。
　原料ガスの組成が、メタン１００％から、例えば窒素２０％／メタン８０％のガスに切り替わるとする。メタン１００％の場合に比べ、窒素２０％を含むメタンガスは、相対的に低熱量のガスである。
　ガス組成が切り替わった際は、改質部１の温度は、その熱容量のため、急激に変化はしないので、ガス種の切り替わり前後で、炭化水素の転化率は同等とみなせる。すなわち、原料ガスの流量および転化率が同等であれば、生成水素量が減少する。
　図２は、本発明の第１の実施の形態における、ガス組成が切り替わった際の生成水素量の変化例を示す図である。
　低熱量ガスに切り替わった際、水素含有ガスの流量は、８５％程度に減少する。
　相対的な低熱量ガスである窒素２０％／メタン８０％のガスは、相対的な高熱量ガスであるメタン１００％のガスに対して、不活性ガスを多く含んでいる。不活性ガスを原料に含む場合、原料ガスの流量に対して、水素生成に寄与しない原料流量が増えるので、より顕著に、水素含有ガスの生成量の変化を検知することができる。
　なお、水素生成量検知部として、本実施の形態では、水素含有ガス流量計３ａが用いられているが、生成量が減少したか否かを判定する方法として、例えば、所定の時間内に、水素含有ガスの生成量が所定の値、減少した場合であったり、所定の流量閾値に減少した場合であったり、通常の運転条件での変化量およびガス組成が変わったりした時の挙動を考慮して、より確実に、組成の変化を検知できるような方法を適宜選択することがよい。
　逆に、生成量が増加したか否かを判定する方法としては、例えば、所定の時間内に水素含有ガスの生成量が所定の値増加した場合、または、所定の流量閾値に増加した場合に、生成量が増加したと判定することができる。また、これらは、所定の時間毎の平均値をとって、比較してもよい。ここでは、水素含有ガスの生成量の１０秒間の平均値が、１分前の平均値と比して５％以上変化した場合に、生成量が増加したと判定することとした。
　また、水素含有ガスの生成量は、原料ガスの組成のみならず、例えば、周囲の環境温度、原料ガスの圧力、または、運転時間の経過に伴う変化等の種々の外的要因でも変化し得る。そこで、水素含有ガスの生成量に寄与するパラメータが所定の範囲内であれば、設定を変更するように構成してもよい。または、水素含有ガスの生成量に寄与するパラメータの、所定の時間当たりの変化量が所定の範囲内であれば、設定を変更するようにしてもよい。
　図３は、本発明の第１の実施の形態における、外的要因が所定範囲内のときの制御パラメータの変更イメージを説明するための図である。
　例えば、水素含有ガスの生成量に寄与するパラメータとして、環境温度を挙げた場合を想定する。このとき、温度が所定の温度範囲内の場合、あるいは、温度の変化量が所定の範囲内である場合において、水素生成量検知部で検知される水素含有ガスの生成量が減少して閾値に達した場合に、制御器４は、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して運転する。また、このとき、水素含有ガスの生成量が増加した場合は、制御器４は、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して運転する。
　図４は、本発明の第１の実施の形態における、水素含有ガスの生成量補正イメージを示す図である。
　前述の外的要因は、変化をし続ける可能性もある。例えば、環境温度が、所定の条件で上昇し続けた場合には、改質部１での転化率が上がるなどして、生成水素量が増え得る。よって、この外的要因によって変化した生成水素量を補正した上で、水素生成量検知部で検知される水素含有ガスの生成量が変化したかどうかを判定すればよい。また、制御パラメータを変更するための閾値を補正しても、同様の効果を得ることができる。
　かかる構成により、供給する原料ガスの組成が水素生成装置の運転中に変化したとしても、水素含有ガスの生成量が変化したことを検出することにより、例えば改質温度などの変化を待たなくても、原料ガスの組成の変化を瞬時に検出できる。
　（制御パラメータ設定方法）
　次に、本実施の形態における水素生成装置５０の制御パラメータの設定方法について説明する。
　制御器４は、水素含有ガスの生成量が減少した場合に、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して運転し、水素含有ガスの生成量が増加した場合に、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して運転する。
　制御パラメータとしては、例えば、原料ガス供給量、水供給量（あるいはＳ／Ｃ）、および燃焼空気流量（あるいは燃焼空気比）など、原料ガス組成に起因する制御パラメータを設定するのがよい。
　図５は、本発明の第１の実施の形態における制御パラメータの設定例を示す図である。
　ここでは、相対的な高熱量ガスに対応した制御パラメータの原料組成として、メタン１００％の場合を、相対的な低熱量ガスに対応した制御パラメータの原料組成として、窒素２０％／メタン８０％の場合を、それぞれ想定している。
　ここで、制御パラメータの例である原料ガス供給量について説明する。
　原料ガス供給量は、生成される水素量に直結している。ここで、供給される原料ガスの熱量が低いほど、原料ガス中の水素の割合が低下するので、生成可能な水素ガス量は少なくなる。
　すなわち、供給される原料ガスの熱量が小さいほど、原料ガス供給量を増やすように設定することがよい。より具体的には、水素生成量検知部で検知される水素含有ガスの生成量が減少した場合に、相対的に原料ガス流量を増加させて運転し、水素含有ガスの生成量が増加した場合に、相対的に原料ガス流量を低下させて運転することがよい。
　次に、制御パラメータの例である水供給量について説明する。
　Ｓ／Ｃの値が過少となると、炭素が析出したり、Ｓ／Ｃが過剰となると、水蒸気の発生および反応に過大なエネルギーを要するなど、効率が低下したりする。そのため、Ｓ／Ｃの値を適正に保つことが重要である。
　ここで、原料組成としてメタン１００％を想定した場合、原料ガス１モル中の炭素数のモル数は１．０である。一方、窒素２０％／メタン８０％の場合、原料ガス１モル中の炭素数のモル数は０．８となる。すなわち、同等の原料ガス流量および同等の水供給量の場合、Ｓ／Ｃの値としては１．２５倍となる。
　そこで、Ｓ／Ｃを所定の値に保つために、供給される原料ガスの熱量が低いほど、水の供給量を減らすように設定するとよい。あるいは、Ｓ／Ｃを一定に保つように、原料ガスの組成および流量を考慮して設定するとよい。
　次に、制御パラメータの例である燃焼空気供給量について説明する。
　図６は、本発明の第１の実施の形態における、燃焼空気比と一酸化炭素排出濃度との関係例を示す図である。
　燃焼空気比が過少となると、不完全燃焼により排ガス中の一酸化炭素濃度が増大する。また、燃焼空気比が過剰になっても、適正な燃焼を維持できずに、一酸化炭素濃度が増大する。そのため、燃焼空気比を適正な値に保つ必要がある。
　原料組成として、相対的な高熱量ガスであるメタン１００％の場合は、相対的な低熱量ガスである窒素２０％／メタン８０％の場合と比べて、被燃焼ガス流量は多い。組成が変わった際に、原料供給量および供給する燃焼空気の量を同一とすると、完全燃焼に必要な燃焼空気流量に対する、供給空気流量である燃焼空気比は相対的に大きくなり、一酸化炭素の発生等のため、適正な燃焼を維持できなくなる。
　そこで、燃焼空気比を所定の値に保つために、供給される原料ガスの熱量が低いほど、燃焼空気流量を減らすよう設定するとよい。あるいは、燃焼空気比を一定に保つように、原料ガスの組成および流量を考慮して設定するとよい。
　なお、原料流量、水供給量、および燃焼空気流量に限らず、水素生成装置を効率よく、安定して運転するために、原料ガス組成に起因する制御パラメータを適宜設定することがよい。これらパラメータのうちの少なくともいずれか１つを含む制御パラメータを設定してもよいし、これら制御パラメータを複合的に変更することにより、より安定した運転が可能となり、より顕著な効果が得られる。
　かかる構成により、水素含有ガスの生成量が減少した場合に、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して運転し、水素含有ガスの生成量が増加した場合に、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して運転することができる。原料ガスの熱量、すなわち組成に対応した制御パラメータを設定することにより、生成水素量を適正に保ち、効率よく安定運転することが可能な水素生成装置を実現することができる。
　（変形例１）
　次に、本発明の第１の実施の形態における水素生成装置５０の変形例１について説明する。
　本変形例１における特徴的な動作について説明するが、主に第１の実施の形態との相違点について説明し、それ以外は第１の実施の形態と同様とする。
　本変形例では、原料ガスとして、対応する熱量が異なる３種の制御パラメータを有している。相対的に高熱量の原料ガスの組成として、プロパン２０％／メタン８０％のガス、相対的に中間の熱量のガスとして、メタン１００％、相対的に低熱量のガスとして窒素２０％／メタン８０％の場合を設定している。
　次に、本変形例１における水素生成装置５０の特徴的な動作について説明する。
　図７は、本発明の第１の実施の形態における水素生成装置５０の変形例１の、３種以上の制御パラメータの設定例を示す図である。
　ここでは、供給される原料ガスとして、相対的に中間の熱量ガスであるメタン１００％のガスに対応した制御パラメータを用い、実際にメタン１００％のガスが供給されているとし、水素生成装置５０が安定した運転が可能であるとする。ここで、水素生成量検知部である水素含有ガス流量計３ａが検知した水素含有ガスの生成量が減少した場合には、制御器４は、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して運転する。
　ここで、原料ガスの組成が、メタン１００％から、例えば窒素２０％／メタン８０％のガスに切り替わるとする。メタン１００％の場合に比べて、窒素２０％を含むメタンガスは、相対的に低熱量のガスである。ガス組成が切り替わった際、改質部１の温度は、その熱容量のため、急激に変化はしないので、ガス種の切り替わり前後で炭化水素の転化率は同等とみなせる。すなわち、原料ガスの流量および転化率が同等であれば、生成水素量が減少する。
　逆に、原料ガスの組成が、メタン１００％から、例えばプロパン２０％／メタン８０％のガスに切り替わるとする。メタン１００％の場合に比べて、プロパン２０％を含むメタンガスは、相対的に高熱量のガスである。プロパンは、１分子中の水素原子の数が多いため、原料流量が同等で、転化率が同等の場合、生成水素量は増加する。
　生成水素量の検知手段として、ここでは第１の実施の形態と同様に水素含有ガス流量計３ａを用いて、同様の方法で検知する。
　（制御パラメータ設定方法）
　次に、本変形例１における水素生成装置５０の制御パラメータの設定方法について説明する。
　原料ガスとして、メタン１００％のガスに対応した制御パラメータで運転している場合、水素含有ガスの生成量が減少した場合は、制御器４は、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータ（ここでは窒素２０％／メタン８０％）を設定して運転し、水素含有ガスの生成量が増加した場合は、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータ（ここではプロパン２０％／メタン８０％）を設定して運転する。
　なお、選択する制御パラメータは、水素生成量検知部で検知される水素含有ガスの流量の変化の程度によって選択されるのがよい。
　例えばプロパン２０％／メタン８０％のガスに対応した制御パラメータで運転している場合に、水素含有ガスの生成量が所定量減少した場合（ここでは、水素含有ガスの生成量が５％以上低下した場合）、制御器４は、相対的に低熱量で、３つのうち中間の熱量に相当する制御パラメータ（ここではメタン１００％）を設定して運転する。
　また、プロパン２０％／メタン８０％のガスに対応した制御パラメータで運転している場合に、水素含有ガスの生成量が前述の所定量よりも多い所定量減少した場合（ここでは、水素含有ガスの生成量が１０％以上減少した場合）、制御器４は、３つのうちで相対的に一番低熱量に相当する制御パラメータ（ここでは窒素２０％／メタン８０％）を設定して運転する。
　なお、本変形例１では、３種の制御パラメータを有するものとしたが、３種以上の複数の制御パラメータを有し、それらを適宜選択するよう設定してもよい。
　かかる構成により、生成水素量の変化を検知し、複数の制御パラメータから適切な制御パラメータを選択して運転することで、生成水素量を適正に保ち、効率よく安定運転の可能な水素生成装置を実現することができる。
　（変形例２）
　次に、本発明の第１の実施の形態における水素生成装置５０の変形例２について説明する。
　本変形例２における特徴的な動作について説明するが、主に、第１の実施の形態との相違点について説明し、それ以外は第１の実施の形態と同様とする。
　本変形例では、制御パラメータの設定方法として、原料ガスの組成すなわち熱量に対する関数によって、制御パラメータを与える構成としている。前述のように、相対的に低熱量な原料ガスほど、例えば、原料ガス流量は多く、水供給量は少なく、燃焼空気流量は少なく設定するのがよい。
　水素生成量検知部で検知される水素含有ガスの流量から算出される原料ガスの熱量に対して、制御パラメータが関数で与えられる。
　図２で示したように、メタン１００％のガスから窒素２０％／メタン８０％のガスに切り替わった場合、原料流量が３．０ＮＬＭで同等の場合には、水素含有ガス流量が１５％減少し、そのうちの生成水素量は、１０．２から８．１６ＮＬＭに２０％減少する（８０％に減少する）。
　そこで、水素含有ガス流量が１５％減少したと検知したときに、生成水素量をガス組成変化前と同等に保つため、原料ガスを２５％（（１００÷８０－１）×１００）増量するとよい。
　本変形例２では、水素含有ガスの減少割合をＸとし、組成変化前の原料流量をＹ０とし、組成変化後の新たに設定する原料流量をＹとすると、Ｙ＝（１＋１．６７Ｘ）×Ｙ０とおくことができる。１．６７の数値は、増量する２５％と、減少した１５％から、２５÷１５で算出した。
　すなわち水素含有ガスの流量が１５％減少したとき、新たな原料ガスＹの設定として、（１＋１．６７×０．１５）＝１．２５×Ｙ０とすることができる。減少割合は、所定の時間に減少した水素含有ガスの流量とすることができ、ここでは１分間に減少した割合と定義する。また水素含有ガスの流量が増大したときも同様に考えることができる。
　また、例えば水供給量または燃焼空気流量など、その他の原料ガス組成に起因する制御パラメータを、適宜関数によって設定してもよい。
　かかる構成により、水素含有ガスの生成量が変化した場合は、最適な原料ガスの熱量すなわち組成に、連続的に対応した制御パラメータを設定することで、生成水素量を適正に保ち、効率よく安定運転が可能な水素生成装置を実現することができる。
　（第２の実施の形態）
　次に、本発明の第２の実施の形態における水素生成装置６０について説明する。
　図８は、本発明の第２の実施の形態における水素生成装置６０の概略構成を示す図である。
　図１に示される第１の実施の形態と、同一部または相当部には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
　本実施の形態は、水素含有ガスに含まれる一酸化炭素を、酸素によって選択的に酸化除去する選択酸化部１１と、選択酸化部１１に選択酸化空気を供給する選択酸化空気供給器１２と、選択酸化空気の流量を検知する選択酸化空気流量検知器１３とを備える構成である。
　選択酸化部１１は、Ｒｕ系の触媒を用いて所定の温度（ここでは約１６０℃）に保ち、選択酸化空気供給器１２から酸素を含む空気が供給されることにより、水素含有ガス中に含まれる一酸化炭素を選択除去する構成を有している。
　なお、改質部１で得られた一酸化炭素を含む水素含有ガスを、変成触媒を通して段階的に一酸化炭素を低減させた後に、選択酸化部１１に供給する構成としてもよい。また、選択酸化空気供給器１２として空気ポンプを用いて、空気を圧送し、選択酸化空気流量検知器１３として流量計を用いて、供給量を計測する構成としている。また、本実施の形態では、選択酸化空気流量が０．７ＮＬＭとなるように空気が供給される。
　次に、本実施の形態における特徴的な動作について説明する。ここでは、第１の実施の形態との相違点について説明し、それ以外は第１の実施の形態と同様とする。
　本実施の形態では、選択酸化空気の流量を検知する選択酸化空気流量検知器１３を水素生成量検知部として用いている。制御器４は、水素生成装置６０の運転中に、選択酸化空気の流量が増加した場合に、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して運転し、選択酸化空気の流量が低下した場合に、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して運転するように構成されている。
　具体的には、高熱量ガス用の制御パラメータで水素生成装置６０が運転されている場合に、制御器４は、選択酸化空気の流量が、第１流量（ここでは０．８ＮＬＭ）以上に増加した場合、または、予め定められた所定の時間内に選択酸化空気の流量が第２流量（ここでは０．１ＮＬＭ／１分）以上増加した場合には、低熱量ガス用の制御パラメータに切り替えて、水素生成装置６０を運転する。
　また、低熱量ガス用の制御パラメータで水素生成装置６０が運転されている場合に、選択酸化空気の流量が第３流量（ここでは０．６ＮＬＭ）以下に低下した場合、または、予め定められた所定の時間内に選択酸化空気の流量が第４流量（ここでは０．１ＮＬＭ／１分）以上低下した場合には、高熱量ガス用の制御パラメータに切り替えて水素生成装置６０が運転される構成としている。
　ここで、選択酸化空気は選択酸化部１１に供給され、反応した後、水素含有ガスの経路を通じて供給または排出される。水素含有ガスの生成量が低下すると、同経路を流れる流体の量が低下し、それに伴って経路の圧損が低下する。
　第１の実施の形態と同条件の場合、流量は約８５％に低下するが、配管等を流れる流体の圧損は、一般的に、流速の二乗に比例する。すなわち、流路の断面積が同等であれば、圧損は０．８５×０．８５で約７２％程度に低下する。
　ここで、所定の選択酸化空気流量が供給されるように選択酸化空気供給器１２が制御されている場合、経路の圧損が低下すると、選択酸化流量は増大する。逆に、水素含有ガスの生成量の増加に伴い、経路の圧損が上昇すると、選択酸化流量は低下する。この選択酸化流量の変化を検知することで、水素含有ガスの生成量の変化、すなわち原料ガス組成の変化を検知することができる。
　なお、制御パラメータの設定については、第１の実施の形態と同様の方法を用いることができる。
　かかる構成により、供給する原料ガスの組成が水素生成装置６０の運転中に変化しても、水素含有ガスの生成量の変化に起因する、経路の圧力変化に伴う選択酸化空気流量の変化を検知することで、原料ガスの組成の変化を瞬時に検知できる。また、水素生成装置６０において一般的な選択酸化流量を用いて原料ガスの組成を判定できるため、低コストで簡易な装置を実現することができる。
　（変形例）
　次に、本発明の第２の実施の形態における水素生成装置６０の変形例について説明する。
　図８に示される第２の実施の形態と同一部または相当部には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。本変形例では、選択酸化部１１に選択酸化空気を供給する選択酸化空気供給器１２を、水素生成量検知部として用いている。本実施の形態では、選択酸化空気流量が０．７ＮＬＭとなるように空気を供給し、このときの選択酸化空気供給器１２の出力は５０％である。
　次に、本変形例における特徴的な動作について説明するが、第２の実施の形態との相違点について説明し、それ以外は第２の実施の形態と同様とする。
　制御器４は、水素生成装置６０を運転し、選択酸化空気の流量が所定の流量となるように選択酸化空気供給器１２を制御している場合に、選択酸化空気供給器１２の出力が減少した場合は、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して運転し、選択酸化空気供給器１２の出力が増加した場合に、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して運転するよう構成されている。
　具体的には、高熱量ガス用の制御パラメータで水素生成装置６０が運転されている場合に、選択酸化空気供給器１２の出力が第１出力（ここでは４０％）以下に低下した場合、または、予め定められた所定の時間内に、選択酸化空気供給器１２の出力が第２出力（ここでは１０％／１分）以上低下した場合に、制御器４は、低熱量ガス用の制御パラメータに切り替えて水素生成装置６０を運転する。
　また、制御器４は、低熱量ガス用の制御パラメータで水素生成装置６０を運転している場合に、選択酸化空気供給器１２の出力が第３出力（ここでは６０％）以上に増加した場合、または、予め定められた所定の時間内に、選択酸化空気供給器１２の出力が第４出力（ここでは１０％／１分）以上増加した場合に、高熱量ガス用の制御パラメータに切り替えて水素生成装置６０を運転するよう構成されている。
　なお、選択酸化空気流量の変化、および、選択酸化空気供給器１２の出力の変化が同時に検知される構成としてもよい。
　図９は、本発明の第２の実施の形態の変形例における、ガス種が切り替わった際（ここでは高熱量ガスから低熱量ガスへ）の、選択酸化空気流量および選択酸化空気供給器１２の出力の変化、ならびに改質部１の温度の変化の比較を示す図である。
　ガス種の切り替わり時に、熱容量の大きい改質部１の温度変化に比べて、選択酸化空気流量または選択酸化空気供給器１２の出力の変化は瞬時に検知できる。このため、ガス種の切り替わりに応じた制御を加えることにより、安定運転が可能となる。
　かかる構成により、供給する原料ガスの組成が水素生成装置６０の運転中に変化しても、水素含有ガスの生成量の変化に起因する、経路の圧力変化に伴う選択酸化空気供給器１２の出力、すなわち操作量の変化を検知することで、原料ガスの組成の変化を瞬時に検知できる。また、水素生成装置６０において一般的な選択酸化流量を用いて原料ガスの組成を判定できるため、低コストで簡易な装置を実現することができる。
　（第３の実施の形態）
　次に、本発明の第３の実施の形態における水素生成装置７０について説明する。
　図１０は、本発明の第３の実施の形態における水素生成装置７０の概略構成を示す図である。
　図１に示される第１の実施の形態と同一部または相当部には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
　本実施の形態は、水素生成量検知部として、原料供給器２より下流の改質部１を含む経路の圧力を検知する圧力検知器１４を備える構成である。
　本実施の形態の水素生成装置７０では、改質部１の入口に圧力検知器１４が設置されており、運転時の計測圧力は３．０ｋＰａである。なお、圧力検知器１４の設置位置は、水素含有ガスの生成量に起因する圧力が検知できる位置であれば、この例に限定されるものではなく、原料ガスの入口部、または、改質部１の出口の圧力を検知する構成であってもよい。
　次に、本実施の形態における特徴的な動作について説明するが、第１の実施の形態との相違点について説明し、それ以外は第１の実施の形態と同様とする。
　制御器４は、圧力検知器１４の圧力が減少した場合に、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して運転し、圧力検知器１４の圧力が増加した場合に、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して運転するように構成されている。
　具体的には、高熱量ガス用の制御パラメータで水素生成装置７０を運転している場合に、圧力検知器１４の圧力が第１圧力（ここでは２．５ｋＰａ）以下に低下した場合、または、予め定められた所定の時間内に圧力検知器１４の圧力が第２圧力（ここでは０．５ｋＰａ／１分）以上低下した場合、制御器４は、低熱量ガス用の制御パラメータに切り替えて水素生成装置７０を運転する。
　また、制御器４は、低熱量ガス用の制御パラメータで水素生成装置７０を運転している場合に、圧力検知器１４の圧力が第３圧力（ここでは３．５ｋＰａ）以上に増加した場合、または、予め定められた所定の時間内に圧力検知器１４の圧力が第４圧力（ここでは０．５ｋＰａ／１分）以上増加した場合に、高熱量ガス用の制御パラメータに切り替えて水素生成装置７０を運転する。
　制御パラメータの設定については、第１の実施の形態と同様の方法を用いることができる。なお、３種以上のガス種に対応する制御パラメータを有する構成として、適切な制御パラメータを選択するよう構成してもよいし、熱量の関数として連続的なパラメータ設定をするよう構成してもよい。
　かかる構成により、供給する原料ガスの組成が水素生成装置７０の運転中に変化しても、水素含有ガスの生成量の変化に起因する、経路の圧力変化を検知することで、原料ガスの組成の変化を瞬時に検知できる。
　（第４の実施の形態）
　次に、本発明の第４の実施の形態における水素生成装置について説明する。
　本実施の形態では、図１に示す第１の実施の形態と同様の構成とすることができるので、詳細な説明は省略する。
　次に本実施の形態における特徴的な動作について説明するが、第１の実施の形態との相違点について説明し、それ以外は第１の実施の形態と同様とする。
　制御器４は、原料の流量が所定の流量となるように原料供給器２を制御し、原料供給器２の出力が減少した場合には、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して運転し、原料供給器２の出力が増加した場合に、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して運転するよう構成されている。ここで、原料ガスを３．０ＮＬＭ供給しているときの原料供給器２の出力は、７０％であるとする。
　具体的には、高熱量ガス用の制御パラメータで水素生成装置が運転されている場合に、原料供給器２の出力が第５出力（ここでは６０％）以下に低下した場合、または、予め定められた所定の時間内に原料供給器２の出力が第６出力（ここでは１０％／１分）以上低下した場合、制御器４は、低熱量ガス用の制御パラメータに切り替えて水素生成装置を運転する。
　また、低熱量ガス用の制御パラメータで水素生成装置が運転されている場合に、原料供給器２の出力が第７出力（ここでは８０％）以上に増加した場合、または予め定められた所定の時間内に原料供給器２の出力が第８出力（ここでは１０％／１分）以上増加した場合、制御器４は、高熱量ガス用の制御パラメータに切り替えて水素生成装置を運転する。
　制御パラメータの設定については、第１の実施の形態と同様の方法を用いることができる。なお、３種以上のガス種に対応する制御パラメータを有し、適切な制御パラメータを選択するよう構成してもよいし、熱量の関数として連続的なパラメータ設定をするよう構成してもよい。
　かかる構成により、供給される原料ガスの組成が水素生成装置の運転中に変化しても、水素含有ガスの生成量の変化に起因する、経路の圧力変化に伴う原料供給器２の出力、すなわち操作量の変化を検知することで、原料ガスの組成の変化を瞬時に検知できる。また、水素生成装置において一般的な原料供給器２の出力を用いて原料ガスの組成を判定できるため、低コストで簡易な装置を実現することができる。
　（第５の実施の形態）
　次に、本発明の第５の実施の形態における燃料電池システム８０について説明する。
　図１１は、本発明の第５の実施の形態における燃料電池システム８０の概略構成を示す図である。
　図１に示される、第１の実施の形態と同一部または相当部には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
　本実施の形態は、水素生成装置５０から供給される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池２０を備える構成である。また水素生成量検知部として、燃料電池２０のアノード入口の流量を検知するアノード流量計３ｂを備えている。
　燃料電池２０として、ここでは固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）を用いている。燃料電池２０は、一般的に一酸化炭素により電圧が低下するため、選択酸化部１１で、概ね１０ｐｐｍ以下に一酸化炭素を低減させる必要がある。なお、改質部１で得られた一酸化炭素を含む水素含有ガスを、変成触媒を通して段階的に一酸化炭素を低減した後に、選択酸化部１１に供給する構成としてもよい。
　次に、燃料電池システム８０の運転方法について説明する。
　制御器４は、水素含有ガスを、燃料電池２０の燃料ガスとして、燃料電池２０のアノードに供給する。燃料電池２０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発電用空気とが電気化学的に反応して、電気と熱と水とが発生する。
　燃料電池２０で得られた電気は、図示しない電力負荷に供給されて使用される。一方、発電に伴って発生した熱は、図示しない熱回収手段によって回収され、熱負荷に供給されて種々の用途で利用される。また、燃料電池２０の内部で消費されなかった未反応の燃料ガス（以下、オフガスと呼ぶ）は、燃焼器６に供給される。
　制御器４は、燃焼用空気供給器７を制御し、燃焼器６に供給されたオフガスを燃焼させるのに必要な燃焼空気を供給する。燃焼器６では、オフガスと、燃焼用空気供給器７から供給された燃焼空気とを混合して燃焼させ、改質部１での水蒸気改質反応に必要な熱が供給される。ここで、燃焼空気の流量は、理論空気流量に対する供給空気流量をあらわす空気比で１．７となるよう制御される。
　また、制御器４は、原料流量検知器８で検出される原料流量と、図示しない改質温度検出器で検出される温度から算出される炭化水素の転化率とから、生成される生成水素量を算出し、所定の水素利用率範囲内で発電できるように、燃料電池２０での発電量を指示する。
　ここでは、水素利用率が約８０％となるように、発電指示量として７５０Ｗを指示して発電させる。ここで、水素利用率は、安定運転のために、７０％から８５％の間程度となるように設定されることがよい。
　次に、本実施の形態における特徴的な動作について説明する。ここでは、第１の実施の形態との相違点について説明し、それ以外は、第１の実施の形態と同様とする。
　（水素生成量検知方法）
　まず、本発明における燃料電池システム８０の水素含有ガスの生成量の検知方法について説明する。
　水素生成量検知部として、ここではアノード経路にアノード流量計３ｂを備える構成としている。そして、生成量が減少したか否かを判定する方法として、例えば、所定の時間内に水素含有ガスの生成量が所定の値減少した場合であったり、所定の流量閾値に減少した場合であったり、通常の運転条件での変化量とガス組成が変わったりした時の挙動を考慮して、より確実に組成の変化を検知できるよう適宜選択されるのがよい。
　逆に、生成量が増加したか否かを判定する方法としては、例えば所定の時間内に水素含有ガスの生成量が所定の値増加した場合、または、所定の流量閾値に増加した場合に、生成量が増加したと判定することができる。これらの値は、所定の時間毎の平均値をとって比較してもよい。
　また、ここでは、アノード流量計３ｂを用いて水素含有ガスの生成量を直接検知する方法を用いたが、例えば圧力検知器を用いて圧損の変化を検知したり、選択酸化流量計の流量および選択酸化空気供給器１２の出力、または、原料供給器２の出力などを用いて、アノード経路の流量の変化に起因する圧力の変化を間接的に検知したりするなどして、原料ガスの組成の変化を検知してもよい。
　また、生成水素量は、所望の燃料電池２０での発電出力に応じて変化する。そこで、燃料電池２０の出力が所定の範囲内であれば設定を変更するように構成してもよい。または、燃料電池２０の出力の所定の時間当たりの変化量が所定の範囲内であれば、設定を変更するよう構成してもよい。一方、発電電力は、例えば負荷に応じて変動させてもよい。
　制御器４は、燃料電池２０の出力に基づき、水素生成量検知部が検知する水素含有ガスの生成量を補正してもよい。また、制御パラメータを変更するための閾値を補正しても、同様の効果が得られる。
　図１２は、本発明の第５の実施の形態における、燃料電池２０の出力の変化に応じた水素含有ガスの生成量補正イメージを示す図である。
　発電量の変化に基づいて、通常、例えば原料流量を増やす制御を加える。原料流量の増加に伴って、生成水素量も増加するが、例えば原料流量の増加に見合った分より、想定以上の生成水素量の変化があった際に、原料ガスの組成が変化したと検知することができる。
　（制御パラメータ設定方法）
　次に、本実施の形態における燃料電池システム８０の制御パラメータの設定方法について説明する。
　制御パラメータとして、第１の実施の形態における水素生成装置５０のパラメータに加えて、燃料電池２０の運転に関わるパラメータが設定される。
　一般的に、低熱量ガスの場合、所定の水素量を生成するためには、より多くの原料流量が必要となるが、使用する機器の構成上、過大な流量を供給できないことがある。そのため、所定の水素利用率範囲内で発電をしようとすると、水素量に見合った発電量しか発電できない、すなわち発電量を落とす必要が生じる可能性がある。
　また、相対的な高熱量ガスから低熱量ガスに切り替わった際、発電量が同一であったとすると、水素量の低下に伴い、燃焼器６で燃焼する被燃焼ガスの流量が減少することになる。すなわち、燃焼空気流量が同一の場合、被燃焼ガス流量に対して燃焼空気流量が過剰となる可能性がある。ここで、図６で示したように、燃焼空気比が過剰となると、適切な燃焼が維持できず一酸化炭素が発生する可能性がある。
　逆に、相対的な低熱量ガスから高熱量ガスに切り替わった際、発電量が同一であったとすると、水素量の増加に伴い、燃焼器６で燃焼する被燃焼ガスの流量が増加することになる。すなわち、燃焼空気流量が同一の場合、被燃焼ガス流量に対して燃焼空気流量が過少となる可能性がある。燃焼空気比が過少となると、適切な燃焼が維持できず一酸化炭素が発生する可能性がある。
　そこで、水素生成量検知部であるアノード流量計３ｂで検知される水素含有ガスの生成量が減少した場合は、相対的に低熱量に対応する制御パラメータが設定されて運転され、水素含有ガスの生成量が増加した場合は、相対的に高熱量に対応する制御パラメータが設定されて運転される。
　具体的には、生成量が減少した場合は、例えば燃料電池２０の発電量を落として運転してもよく、逆に生成水素量が増加した場合は、燃料電池２０の発電量を増加させてもよい。ここでは、高熱量に対応したパラメータを用いて７５０Ｗで運転している場合に、生成水素量が減少した場合には、発電量を６００Ｗまで低下させるよう制御する。
　燃料電池２０では、水素利用率を適正な範囲に保って運転する必要があり、原料ガスが低熱量ガスに切り替わって生成水素量が減少した場合には、発電量を低下させることで安定な運転が可能となる。また、燃料電池２０のオフガス量の低下に伴い、燃焼空気が過剰となり燃焼性が悪化する可能性があるが、同様に発電量を低下させることで、燃焼性を維持することができる。
　なお、発電量以外のパラメータ（例えば原料ガス流量）を、低熱量に対応したパラメータに変化させた後、すなわち生成水素量が適正な量になった後に、発電量を元に戻してもよく、かかる構成により、適切な発電量で安定な運転が可能となる。
　また、外部からの入力、例えば燃料電池２０の場合は発電出力の増加指令に基づいて生成水素量が増加される。この外部からの入力（指令）によって変化した生成水素量を補正した上で、水素生成量検知部で検知される水素含有ガスの生成量が変化したか否かを判定し、制御パラメータを設定するように構成してもよい。
　なお、３種以上のガス種に対応する制御パラメータを有し、適切な制御パラメータを選択するよう構成してもよいし、熱量の関数として連続的なパラメータ設定をするよう構成してもよい。
　かかる構成により、供給する原料ガスの組成が燃料電池システム８０の運転中に変化しても、水素含有ガスの生成量が変化したことを検知することで、例えば改質温度などの変化を待たなくても、原料ガスの組成の変化を瞬時に検知できる。
　また、その結果をもとに、原料ガスの組成に対応した制御パラメータを設定、とりわけ発電量を、原料ガスの熱量に対応した設定とすることで、安定運転が可能な燃料電池システム８０を実現することができる。また一酸化炭素の発生を抑制した、安定な燃焼の維持が可能となる。
　（変形例１）
　次に、本発明の第５の実施の形態における燃料電池システム８０の変形例１について説明する。
　図１３は、本発明の第５の実施の形態における変形例１における燃料電池システム８０の概略構成を示す図である。
　図１１に示された第５の実施の形態と同一部または相当部には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
　本変形例は、燃料電池２０のカソードへ空気を送るカソード空気供給器２１を備える構成である。また、燃料電池２０のカソード空気供給経路から分岐して、選択酸化部１１に選択酸化空気が供給され、選択酸化空気流量検知器１３で検知する流量が所定の流量となるようにカソード空気供給器２１が制御されるように構成している。なお、カソード空気供給器２１としては、空気ブロワを用いている。
　また、水素含有ガス中に微量の一酸化炭素が残っていると、燃料電池２０の発電時に一酸化炭素がアノードに吸着することにより、発電性能が低下することがある。そこで、カソード空気供給器２１から供給される空気の一部を水素含有ガスに添加して、燃料電池２０のアノードに供給する構成としてもよい。
　次に、本変形例１における特徴的な動作について説明するが、第５の実施の形態との相違点について説明し、それ以外は第５の実施の形態と同様とする。
　水素生成量検知部は、燃料電池２０のアノード経路の流量の変化に起因する圧力の変化を検知する。具体的には、カソード空気供給器２１の出力、選択酸化空気流量またはアノード空気流量の変化から圧力の変化を検知する。
　制御器４は、カソード空気供給器２１の出力が減少した場合、選択酸化空気流量が増加した場合、または、アノード空気流量が増加した場合には、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して運転する。逆に、カソード空気供給器２１の出力が増加した場合、選択酸化空気流量が低下した場合、または、アノード空気流量が低下した場合には、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して運転するよう構成されている。
　なお、３種以上のガス種に対応する制御パラメータを有し、適切な制御パラメータを選択するよう構成してもよいし、熱量の関数として連続的なパラメータ設定をするよう構成してもよい。
　かかる構成により、装置を簡略化した装置において、水素含有ガスの生成量の変化を圧力の変化から間接的に検知することができ、コストを低減した簡易な燃料電池システムを実現することができる。
　（変形例２）
　次に、本発明の第５の実施の形態における燃料電池システム８０の変形例２について説明する。
　図１４は、本発明の第５の実施の形態における変形例２における燃料電池システム８０の概略構成を示す図である。
　ここで、図１１に示された第５の実施の形態と同一部または相当部には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
　本変形例では、水素生成量検知部として、燃料電池２０のアノード出口のオフガス経路に水素生成量検知部としてオフガス流量計３ｃを備える構成としている。
　図１５は、本発明の第５の実施の形態における変形例２における、メタン１００％のガスが供給されたときと、窒素２０％／メタン８０％のガスが供給されたときで、燃料電池２０の発電出力、すなわち電流値および消費水素量が同一だった場合の、オフガス流量の変化を示す図である。
　低熱量ガスに切り替わった際、オフガスの流量は６１％程度に減少する。この際、流路の圧損は０．６１×０．６１で約３７％に減少する。すなわち、図１５に示されるように、不活性ガスを含み、相対的な低熱量ガスである窒素２０％／メタン８０％のガスが供給された場合、生成水素量が減少するが、発電量が同一の場合、燃料電池２０のオフガスの流量およびそれに起因する経路の圧損が顕著に減少する。
　そのため、オフガス経路の水素含有ガスの生成量を検知することで、より顕著に原料ガス組成の変化を検知でき、確実に判定することで、安定運転が可能な燃料電池システムを実現することができる。
　なお、本変形例では、オフガス流量計３ｃを用いてオフガス流量を直接検知したが、例えば圧力の変化を検知したり、選択酸化流量計の流量および選択酸化空気供給器１２の出力、原料供給器２の出力などを利用して、オフガス経路の流量の変化に起因する圧力の変化を間接的に検知したりするなどすることで、原料ガスの組成の変化を検知してもよい。
　なお、３種以上のガス種に対応する制御パラメータを有し、適切な制御パラメータを選択するよう構成してもよいし、熱量の関数として連続的なパラメータ設定をするよう構成してもよい。
　かかる構成により、オフガス経路の流量の変化または流量の変化に起因する圧力の変化を検知することで、原料ガス組成の変化に起因する水素含有ガスの生成量の変化をより瞬時に、確実に検知することができる。そのため、原料ガスの熱量に見合った発電ができ、より安定運転が可能な燃料電池システムを実現することができる。また一酸化炭素の発生を抑制した安定した燃焼の維持を可能とすることができる。
　以上述べたように、実施の形態の第１の態様の水素生成装置は、原料を改質して水素含有ガスを生成する改質部と、改質部に原料を供給する原料供給器と、水素含有ガスの生成量を検知する水素生成量検知部とを備えている。そして、水素含有ガスの生成量が減少した場合に、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して原料供給器を運転し、水素含有ガスの生成量が増加した場合に、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して、原料供給器を運転するように構成された制御器と、を備えている。
　このような構成により、供給される原料ガスの組成が水素生成装置の運転中に変化しても、水素含有ガスの生成量が原料ガスの組成の変化に伴って変化するので、水素含有ガスの生成量の変化を検知することで、原料ガスの組成の変化を瞬時に検知できる。また、その結果をもとに、原料ガスの組成に対応した制御パラメータを設定することで、生成水素量を適正に保ち、安定運転が可能な水素生成装置を実現することができる。
　第２の態様は、第１の態様の水素生成装置において、水素含有ガスに含まれる一酸化炭素を、酸素によって選択的に酸化除去する選択酸化部と、選択酸化部に選択酸化空気を供給する選択酸化空気供給器と、選択酸化空気の流量を検知する選択酸化空気流量検知器と、を備えている。そして、水素生成量検知部は、選択酸化空気流量検出器であり、制御器は、選択酸化空気の流量が増加した場合に、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して原料供給器を運転し、選択酸化空気の流量が減少した場合に、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して原料供給器を運転するように構成されている。
　かかる構成により、供給する原料ガスの組成が水素生成装置の運転中に変化しても、水素含有ガスの生成量の変化に起因する、経路の圧力変化に伴う選択酸化空気流量の変化を検知することで、原料ガスの組成の変化を瞬時に検知できる。また、その結果をもとに、原料ガスの組成に対応した制御パラメータを設定することで、生成水素量を適正に保ち、安定運転が可能な水素生成装置とすることができる。
　第３の態様は、第１の態様の水素生成装置に加えて、水素含有ガスに含まれる一酸化炭素を、酸素によって選択的に酸化除去する選択酸化部と、選択酸化部に選択酸化空気を供給する選択酸化空気供給器と、選択酸化空気の流量を検知する選択酸化空気流量検知器と、を備えている。制御器は、選択酸化空気の流量が所定の流量となるように選択酸化空気供給器を制御し、選択酸化空気供給器の出力が減少した場合に、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して原料供給器を運転する。そして、選択酸化空気供給器の出力が増加した場合に、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して原料供給器を運転するように構成されている。
　かかる構成によって、供給される原料ガスの組成が水素生成装置の運転中に変化しても、水素含有ガスの生成量の変化に起因する、経路の圧力変化に伴う選択酸化空気供給器の出力、すなわち操作量の変化を検知することで原料ガスの組成の変化を瞬時に検知できる。また、その結果をもとに、原料ガスの組成に対応した制御パラメータを設定することで、生成水素量を適正に保ち、安定運転が可能な水素生成装置を実現することができる。
　第４の態様は、第１の態様の水素生成装置において、原料供給器より下流の改質部を含む経路の圧力を検知する圧力検知器を備えている。そして、水素生成量検知部は、圧力検知器であり、制御器は、圧力検知器の圧力が減少した場合に、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して原料供給器を運転し、圧力検知器の圧力が増加した場合に、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して原料供給器を運転するように構成されている。
　かかる構成により、供給される原料ガスの組成が水素生成装置の運転中に変化しても、水素含有ガスの生成量の変化に起因する、経路の圧力変化を検知することで、原料ガスの組成の変化を瞬時に検知できる。また、その結果をもとに、原料ガスの組成に対応した制御パラメータを設定することで、生成水素量を適正に保ち、安定運転が可能な水素生成装置を実現することができる。
　第５の態様は、第１の態様の水素生成装置において、原料の流量を検知する原料流量検知器を備えている。制御器は、原料の流量が所定の流量となるように原料供給器を制御し、原料供給器の出力が減少した場合に、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して原料供給器を運転し、原料供給器の出力が増加した場合に、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して原料供給器を運転するように構成されている。
　かかる構成により、供給する原料ガスの組成が水素生成装置の運転中に変化しても、水素含有ガスの生成量の変化に起因する、経路の圧力変化に伴う原料供給器の出力、すなわち操作量の変化を検知することで、原料ガスの組成の変化を瞬時に検知できる。また、その結果をもとに、原料ガスの組成に対応した制御パラメータを設定することで、生成水素量を適正に保ち、安定運転が可能な水素生成装置を実現することができる。
　第６の態様は、第１の態様から第５の態様までのいずれかの水素生成装置において、低熱量ガスは、高熱量ガスよりも不活性ガスが多く含まれるものである。
　かかる構成により、不活性ガスを原料に含む場合、原料ガスの流量に対して、水素生成に寄与しない原料流量が増えるため、より顕著に水素生成量検知部で水素含有ガスの生成量の変化を検知できる。
　第７の態様は、第１の態様から第６の態様のいずれかの水素生成装置における制御器が、水素含有ガスの生成量に寄与するパラメータが所定の範囲内であるときに、水素含有ガスの生成量が減少した場合に、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して原料供給器を運転するように構成されている。そして、水素含有ガスの生成量が増加した場合に、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して原料供給器を運転するように構成されている。
　かかる構成により、外的要因で変化する水素含有ガスの生成量のみによらず、水素含有ガスの生成量に寄与するパラメータが所定の範囲内の場合に、水素含有ガスの生成量の増減を検知することで、安定で確実な水素含有ガスの生成量の判定が可能な水素生成装置を実現することができる。
　第８の態様は、第１の態様から第６の態様のいずれかの水素生成装置における制御器が、水素含有ガスの生成量に寄与するパラメータの変化量が所定の範囲内であるときに、水素含有ガスの生成量が減少した場合に、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して原料供給器を運転するように構成されている。そして、水素含有ガスの生成量が増加した場合に、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して原料供給器を運転するように構成されている。
　かかる構成により、水素含有ガスの生成量に寄与する外的な要因の変化があっても、その変化量が所定の範囲内の場合に、水素含有ガスの生成量の増減を検知することで、安定で確実な水素含有ガスの生成量の判定が可能な水素生成装置を実現することができる。
　第９の態様は、第１の態様から第６の態様のいずれかの水素生成装置における制御器が、水素含有ガスの生成量に寄与するパラメータに基づき、水素生成量検知部が検知する水素含有ガスの生成量を補正するように構成されている。
　かかる構成により、水素含有ガスの生成量に寄与する外的な要因の変化があっても、補正をすることで、安定で確実な水素含有ガスの生成量の判定が可能な水素生成装置を実現することができる。
　第１０の態様は、第１の態様から第９の態様のいずれかの水素生成装置において、改質部に水を供給する水供給器を備えた構成である。そして、制御器は、水素含有ガスの生成量が減少した場合に、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して水供給器を運転し、水素含有ガスの生成量が増加した場合に、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して、水供給器を運転するように構成されている。
　このような構成により、供給される原料ガスの組成が水素生成装置の運転中に変化しても、水素含有ガスの生成量が原料ガスの組成の変化に伴って変化するので、水素含有ガスの生成量の変化を検知することで、原料ガスの組成の変化を瞬時に検知できる。また、その結果をもとに、原料ガスの組成に対応した水供給器の制御パラメータを設定することで、生成水素量を適正に保ち、安定運転が可能な水素生成装置を実現することができる。
　第１１の態様は、第１の態様から第１０の態様のいずれかの水素生成装置において、改質部から排出された水素含有ガスを燃焼する燃焼器と、燃焼器に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給器とを備えている。
　そして、制御器は、水素含有ガスの生成量が減少した場合に、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して燃焼用空気供給器を運転し、水素含有ガスの生成量が増加した場合に、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して、燃焼用空気供給器を運転するように構成されている。
　このような構成により、供給される原料ガスの組成が水素生成装置の運転中に変化しても、水素含有ガスの生成量が原料ガスの組成の変化に伴って変化するので、水素含有ガスの生成量の変化を検知することで、原料ガスの組成の変化を瞬時に検知できる。また、その結果をもとに、原料ガスの組成に対応した燃焼用空気供給器の制御パラメータを設定することで、生成水素量を適正に保ち、安定運転が可能な水素生成装置を実現することができる。
　第１２の態様は、第１の態様から第１１の態様のいずれかの水素生成装置と、この水素生成装置から供給される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池とを備えた、燃料電池システムである。
　かかる構成により、供給する原料ガスの組成が燃料電池システムの運転中に変化しても、水素含有ガスの生成量が変化したことを検知することで、原料ガスの組成の変化を瞬時に検知できる。また、その結果をもとに、原料ガスの組成に対応した制御パラメータを設定することで、生成水素量を適正に保ち、安定運転が可能な燃料電池システムを実現することができる。
　第１３の態様は、第１２の態様における燃料電池システムの制御器が、燃料電池の出力が所定の出力範囲内であるときに、水素含有ガスの生成量が減少した場合に、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して原料供給器を運転し、水素含有ガスの生成量が増加した場合に、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して原料供給器を運転するように構成されている。
　かかる構成により、燃料電池の出力が所定の範囲内の場合に、水素含有ガスの生成量の増減を検知することで、燃料電池出力が所定範囲内の場合に、安定で確実な水素含有ガスの生成量の判定が可能な燃料電池システムを実現することができる。
　第１４の態様は、第１２の態様における燃料電池システムの制御器が、燃料電池の出力の変化量が所定の出力範囲内であるときに、水素含有ガスの生成量が減少した場合に、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して原料供給器を運転し、水素含有ガスの生成量が増加した場合に、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して原料供給器を運転するように構成されている。
　かかる構成により、燃料電池の出力を変化させていても、出力変化に伴う水素含有ガスの生成量の変化量が所定の範囲内の場合に、水素含有ガスの生成量の増減を検知することで、安定で確実な水素含有ガスの生成量の判定が可能な燃料電池システムを実現することができる。
　第１５の態様は、第１２の態様における燃料電池システムの制御器が、燃料電池の出力に基づき、水素生成量検知部が検知する水素含有ガスの生成量を補正するように構成されている。
　かかる構成により、燃料電池の出力の変化があっても、出力の増減に基づく水素含有ガスの生成量の増減を補正することで、安定で確実な水素含有ガスの生成量の判定が可能な燃料電池システムを実現することができる。
　第１６の態様は、第１２の態様から第１５の態様までのいずれかに記載の燃料電池システムであって、改質部に水を供給する水供給器を備えている。
　そして、制御器は、水素含有ガスの生成量が減少した場合に、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して水供給器を運転し、水素含有ガスの生成量が増加した場合に、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して、水供給器を運転するように構成されている。
　このような構成により、供給される原料ガスの組成が水素生成装置の運転中に変化しても、水素含有ガスの生成量が原料ガスの組成の変化に伴って変化するので、水素含有ガスの生成量の変化を検知することで、原料ガスの組成の変化を瞬時に検知できる。また、その結果をもとに、原料ガスの組成に対応した水供給器の制御パラメータを設定することで、生成水素量を適正に保ち、安定運転が可能な水素生成装置を実現することができる。
　第１７の態様は、第１２の態様から第１６の態様までのいずれかに記載の燃料電池システムであって、燃料電池から排出された前記水素含有ガスを燃焼する燃焼器と、燃焼器に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給器を備えている。そして、制御器は、水素含有ガスの生成量が減少した場合に、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して燃焼用空気供給器を運転し、水素含有ガスの生成量が増加した場合に、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して、燃焼用空気供給器を運転するように構成されている。
　このような構成により、供給される原料ガスの組成が水素生成装置の運転中に変化しても、水素含有ガスの生成量が原料ガスの組成の変化に伴って変化するので、水素含有ガスの生成量の変化を検知することで、原料ガスの組成の変化を瞬時に検知できる。また、その結果をもとに、原料ガスの組成に対応した燃焼用空気供給器の制御パラメータを設定することで、生成水素量を適正に保ち、安定運転が可能な水素生成装置を実現することができる。
　第１８の態様は、原料を改質して水素含有ガスを生成する改質部と、改質部に原料を供給する原料供給器と、を備えた、水素生成装置の運転方法である。そして、水素含有ガスの生成量が減少した場合に、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して原料供給器を運転するステップと、水素含有ガスの生成量が増加した場合に、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して原料供給器を運転するステップとを備えている。
　この運転方法により、供給する原料ガスの組成が水素生成装置の運転中に変化しても、水素含有ガスの生成量が変化したことを検知することで、原料ガスの組成の変化を瞬時に検知できる。また、その結果をもとに、原料ガスの組成に対応した制御パラメータを設定することで、生成水素量を適正に保ち、安定運転が可能な水素生成装置の運転方法を実現することができる。
　以上述べたように、本発明によれば、運転中に原料ガスの組成すなわち熱量が変化しても、瞬時に水素含有ガスの生成量が変化したことを検知することで、原料ガスの組成の変化を瞬時に検知し、適正なパラメータを設定することで、安定運転が可能である、という格別な効果を奏することができる。よって、本発明は、原料ガスの組成が経時的に変化し得る場合に特に有用で、分散型の固体高分子形もしくは固体酸化物形などの、炭化水素を含む原料ガスを改質して水素を生成する水素生成装置およびその運転方法、ならびに、水素生成装置で得られた水素含有ガスを用いて発電を行う燃料電池を備えた燃料電池システム等として有用である。
　１　　改質部
　２　　原料供給器
　３ａ　　水素含有ガス流量計
　３ｂ　　アノード流量計
　３ｃ　　オフガス流量計
　４　　制御器
　５　　水供給器
　６　　燃焼器
　７　　燃焼用空気供給器
　８　　原料流量検知器
　１１　　選択酸化部
　１２　　選択酸化空気供給器
　１３　　選択酸化空気流量検知器
　１４　　圧力検知器
　２０　　燃料電池
　２１　　カソード空気供給器
　５０，６０，７０　　水素生成装置
　８０　　燃料電池システム

Claims (18)

  1. 原料を改質して水素含有ガスを生成する改質部と、
    前記改質部に前記原料を供給する原料供給器と、
    前記水素含有ガスの生成量を検知する水素生成量検知部と、
    前記水素含有ガスの生成量が減少した場合に、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して前記原料供給器を運転し、前記水素含有ガスの生成量が増加した場合に、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して、前記原料供給器を運転するように構成された制御器と、
    を備えた、水素生成装置。
  2. 前記水素含有ガスに含まれる一酸化炭素を、酸素によって選択的に酸化除去する選択酸化部と、
    前記選択酸化部に選択酸化空気を供給する選択酸化空気供給器と、
    前記選択酸化空気の流量を検知する選択酸化空気流量検知器と、
    を備え、
    前記水素生成量検知部は、前記選択酸化空気流量検出器であり、
    前記制御器は、前記選択酸化空気の流量が増加した場合に、前記相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して前記原料供給器を運転し、前記選択酸化空気の流量が減少した場合に、前記相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して前記原料供給器を運転するように構成された、請求項１に記載の水素生成装置。
  3. 前記水素含有ガスに含まれる一酸化炭素を、酸素によって選択的に酸化除去する選択酸化部と、
    前記選択酸化部に選択酸化空気を供給する選択酸化空気供給器と、
    前記選択酸化空気の流量を検知する選択酸化空気流量検知器と、
    を備え、
    前記制御器は、前記選択酸化空気の流量が所定の流量となるように前記選択酸化空気供給器を制御し、前記選択酸化空気供給器の出力が減少した場合に、前記相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して前記原料供給器を運転し、前記選択酸化空気供給器の出力が増加した場合に、前記相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して前記原料供給器を運転するように構成された、
    請求項１に記載の水素生成装置。
  4. 前記原料供給器より下流の前記改質部を含む経路の圧力を検知する圧力検知器を備え、
    前記水素生成量検知部は、前記圧力検知器であり、
    前記制御器は、前記圧力検知器の圧力が減少した場合に、前記相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して前記原料供給器を運転し、前記圧力検知器の圧力が増加した場合に、前記相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して前記原料供給器を運転するように構成された、
    請求項１に記載の水素生成装置。
  5. 前記原料の流量を検知する原料流量検知器を備え、
    前記制御器は、前記原料の流量が所定の流量となるように前記原料供給器を制御し、前記原料供給器の出力が減少した場合に、前記相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して前記原料供給器を運転し、前記原料供給器の出力が増加した場合に、前記相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して前記原料供給器を運転するように構成された、
    請求項１に記載の水素生成装置。
  6. 前記低熱量ガスは、前記高熱量ガスよりも不活性ガスが多く含まれる、
    請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の水素生成装置。
  7. 前記制御器は、前記水素含有ガスの生成量に寄与するパラメータが所定の範囲内であるときに、前記水素含有ガスの生成量が減少した場合に、前記相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して前記原料供給器を運転し、前記水素含有ガスの生成量が増加した場合に、前記相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して前記原料供給器を運転するように構成された、
    請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の水素生成装置。
  8. 前記制御器は、前記水素含有ガスの生成量に寄与するパラメータの変化量が所定の範囲内であるときに、前記水素含有ガスの生成量が減少した場合に、前記相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して前記原料供給器を運転し、前記水素含有ガスの生成量が増加した場合に、前記相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して前記原料供給器を運転するように構成された、
    請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の水素生成装置。
  9. 前記制御器は、前記水素含有ガスの生成量に寄与するパラメータに基づき、前記水素生成量検知部が検知する水素含有ガスの生成量を補正するように構成された、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の水素生成装置。
  10. 前記改質部に水を供給する水供給器を備え、
    前記制御器は、前記水素含有ガスの生成量が減少した場合に、前記相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して前記水供給器を運転し、前記水素含有ガスの生成量が増加した場合に、前記相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して、前記水供給器を運転するように構成された、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の水素生成装置。
  11. 前記改質部から排出された前記水素含有ガスを燃焼する燃焼器と、
    前記燃焼器に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給器とを備え、
    前記制御器は、前記水素含有ガスの生成量が減少した場合に、前記相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して前記燃焼用空気供給器を運転し、前記水素含有ガスの生成量が増加した場合に、前記相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して、前記燃焼用空気供給器を運転するように構成された、
    請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の水素生成装置。
  12. 請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の水素生成装置と、
    前記水素生成装置から供給される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、を備えた、
    燃料電池システム。
  13. 前記制御器は、前記燃料電池の出力が所定の出力範囲内であるときに、前記水素含有ガスの生成量が減少した場合に、前記相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して前記原料供給器を運転し、前記水素含有ガスの生成量が増加した場合に、前記相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して前記原料供給器を運転するように構成された、
    請求項１２に記載の燃料電池システム。
  14. 前記制御器は、前記燃料電池の出力の変化量が所定の出力範囲内であるときに、前記水素含有ガスの生成量が減少した場合に、前記相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して前記原料供給器を運転し、前記水素含有ガスの生成量が増加した場合に、前記相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して前記原料供給器を運転するように構成された、
    請求項１２に記載の燃料電池システム。
  15. 前記制御器は、前記燃料電池の出力に基づき、前記水素生成量検知部が検知する水素含有ガスの生成量を補正するように構成された、
    請求項１２に記載の燃料電池システム。
  16. 前記改質部に水を供給する水供給器を備え、
    前記制御器は、前記水素含有ガスの生成量が減少した場合に、前記相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して前記水供給器を運転し、前記水素含有ガスの生成量が増加した場合に、前記相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して、前記水供給器を運転するように構成された、
    請求項１２から請求項１５までのいずれか１項に記載の燃料電池システム。
  17. 前記燃料電池から排出された前記水素含有ガスを燃焼する燃焼器と、
    前記燃焼器に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給器を備え、
    前記制御器は、前記水素含有ガスの生成量が減少した場合に、前記相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して前記燃焼用空気供給器を運転し、前記水素含有ガスの生成量が増加した場合に、前記相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して、前記燃焼用空気供給器を運転するように構成された、
    請求項１２から請求項１６までのいずれか１項に記載の燃料電池システム。
  18. 原料を改質して水素含有ガスを生成する改質部と、前記改質部に前記原料を供給する原料供給器と、を備えた、水素生成装置の運転方法であって、
    前記水素含有ガスの生成量が減少した場合に、相対的な低熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して前記原料供給器を運転するステップと、
    前記水素含有ガスの生成量が増加した場合に、相対的な高熱量ガスに対応する制御パラメータを設定して前記原料供給器を運転するステップとを備えた、
    水素生成装置の運転方法。
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