CN101466635B - 氢生成装置以及具备该氢生成装置的燃料电池*** - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种氢生成装置，不仅抑制水蒸气通道管路的复杂化而实现耐久性能的提高，而且利用从水蒸发器提供的未蒸发的液态水而减少引起重整反应的阻碍或者重整催化剂的破坏的可能性。氢生成装置(100a)具备：加热器(1)，使燃烧用燃料和燃烧用空气的混合气体燃烧从而生成燃烧气体、环状的预热蒸发器(6)，利用所述加热器生成的所述燃烧气体加热原料以及水从而生成该原料和水蒸气的混合气体、以及环状的重整器(2)，在所述预热蒸发器的下方，通过使所述预热蒸发器生成的所述混合气体经过被所述燃烧气体加热的重整催化剂(2a)从而生成含氢气体。还具备水捕集部(7)，捕集从所述预热蒸发器排出的液态水。此外，在所述预热蒸发部的外周，还具备内藏通过变换反应减少由所述重整器生成的所述含氢气体中的一氧化碳的转化催化剂(3a)的环状转化器(3)，使自所述重整器提供给所述转化器的所述含氢气体和所述水捕集部内的液态水进行热交换。

Description

氢生成装置以及具备该氢生成装置的燃料电池***

技术区域

本发明涉及将生成含氢气体的重整器、降低一氧化碳浓度的转化器、选择性氧化器以及用于加热这些部件的加热器一体化的氢生成装置以及具备该氢生成装置的燃料电池***。

背景技术

一直以来，可以小规模地高效率发电的燃料电池***，由于很容易构筑利用发电运转时所产生的热能的***，所以作为能实现高能量利用率的分散型发电***正在不断地被加以开发。

在燃料电池***中，在发电运转时，分别将含有氢的含氢气体和含有氧的含氧气体提供给作为其发电部的主体而配置的燃料电池组(以下单单称之为“燃料电池”)。于是，在燃料电池中使用包含于被提供的含氢气体中的氢和包含于含氧气体中的氧，进行规定的电化学反应。通过进行该规定的电化学反应，在燃料电池中，氢以及氧所拥有的化学能直接被转换成电能。由此，燃料电池向负载输出电力。

燃料电池***发电运转时所必需的含氢气体的供给单元，通常是作为一种基础设施而没有被配备。为此，在现有的燃料电池***中，大多将重整器与燃料电池一起配置，其中重整器使用，例如从现有的化石原料基础设施获得的城市燃气或者LPG等原料气体和由水蒸发器生成的水蒸气，在600℃～700℃的温度条件下进行水蒸气重整反应从而生成含氢气体。此外，在由水蒸气重整反应而获得的含氢气体中，通常含有大量的来自于原料气体的一氧化碳以及二氧化碳。因此，在现有的燃料电池***中，为了降低包含在生成于重整器的含氢气体的一氧化碳的浓度，大多将转化器和选择性氧化器与燃料电池或者重整器一起配置，其中转化器通过降低含氢气体的温度并在200℃～350℃的温度条件下进行水性气体变换反应从而降低一氧化碳的浓度，选择性氧化器通过在100℃～150℃的温度条件下进行选择性氧化反应从而更进一步降低一氧化碳浓度。在此，在现有的燃料电池***中，利用这些重整器和转化器以及选择性氧化器构成了氢生成装置。其中，在这些重整器和转化器以及选择性氧化器的各自当中，分别配置了与使水蒸气重整反应、水性气体变换反应以及选择性氧化反应进行的各化学反应相适应的催化剂。例如，在重整器中配置有Ru催化剂或者Ni催化剂。此外，在转化器中配置有Cu-Zn催化剂或者贵金属类催化剂。此外，在选择性氧化器中配置有Ru催化剂等。

可是，在具有上述结构的氢生成装置中，一般为了使各个反应器中的化学反应适宜地进行，有必要将各个反应器的温度维持在最适当的温度。此外，在具有上述结构的氢生成装置中，有效地利用在将各个反应器的温度维持在最适当的温度时所必要的热能成为了一个重要的课题。

因此，分别将重整器、水蒸发器、转化器以及选择性氧化器以同心圆筒状配置于加热器的周围的氢生成装置被提案(例如参考日本专利文献1)。

此外，通常，在如上述日本专利文献1中所记载的那样的氢生成装置的结构的情况下，在将由配置于重整器的外周侧的水蒸发器所生成的水蒸气提供给重整器时，由于把从水蒸发器送出的水蒸气的流动自水蒸发器的轴向改变成圆周方向，从而使得水蒸气通道的结构复杂化。由此，例如，必须将使连接水蒸气通道和重整器入口的混合气体供给管道向直径方向延伸，且在该混合气体供给管道和向轴向延伸的重整器的连接处实行焊接等的配管施工。这个水蒸气通道的配管施工有可能使氢生成装置成本的上升或者耐久性能劣化。

因此，提案了在相同的轴向上并列配置各个筒状的水蒸发器和重整器的氢生成装置(例如参照日本专利文献2)。

日本专利文献1：日本专利申请公开2002-187705号公报

日本专利文献2：日本专利申请公开2005-225684号公报

发明内容

发明要解决的问题

在此，为了解决起因于水蒸气通道的复杂结构的氢生成装置的成本升高或者耐久性能劣化的问题，设想在上述日本专利文献1所记载的氢生成装置中，组合入如上述日本专利文献2所记载的、在相同轴向上并列配置各个筒状的水蒸发器和重整器的结构。

然而，在这种情况下，由于水蒸发器被配置在重整器的上方，所以在水蒸发器中没有蒸发的液态水有可能直接被提供给重整器内的重整催化剂。在此情况下，由于重整催化剂被局部性地急剧冷却，从而有可能引起重整反应的阻碍或者重整催化剂的破坏。

本发明正是为了解决上述现有的氢生成装置以及具备该氢生成装置的燃料电池***中存在的上述问题，目的在于提供一种不仅抑制水蒸气通道的复杂化、谋求耐久性能的提高，并且能够减少来自于水蒸发器的未蒸发的液态水引起重整反应的阻碍或者重整催化剂的破坏的可能性的氢生成装置以及具备该氢生成装置的燃料电池***。

解决问题的手段

为了解决上述问题，本发明所涉及的氢生成装置具备：加热器，使燃烧用燃料和燃烧用空气的混合气体燃烧从而生成燃烧气体、环状的预热蒸发器，利用所述加热器生成的所述燃烧气体加热原料以及水并生成该原料和水蒸气的混合气体、以及环状的重整器，在所述预热蒸发器的下方，通过使所述预热蒸发器生成的所述混合气体经过被所述燃烧气体加热的重整催化剂从而生成含氢气体。还具备水捕集部，捕集从所述预热蒸发器排出的液态水。

采用所述结构，因为利用水捕集部能够捕集从预热蒸发器排出的液态水，从而可以减少由于液态水被直接提供到填充于重整器的重整催化剂而局部性地急剧冷却重整催化剂从而产生重整反应的阻碍或者重整催化剂的破坏的可能性。

在此情况下，在所述预热蒸发器的外周，是以以下的形式构成的：还具备内藏利用变换反应减少由所述重整器生成的所述含氢气体中的一氧化碳的转化催化剂的转化器，使从所述重整器提供给所述转化器的所述含氢气体和所述水捕集部内的液态水进行热交换。

采用所述结构，可以使水捕集部内的液态水和提供给转化器的含氢气体之间进行热交换，从而通过该热交换适宜地降低提供给转化器的含氢气体的温度。

在此情况下，在所述加热器的外面，是以以下的形式构成的：具备分别为筒状的所述预热蒸发器、所述水捕集部、所述重整器以及所述转化器，围绕着所述预热蒸发器配置所述转化器，所述预热蒸发器、所述水捕集部以及所述重整器被相连地设置，以使所述混合气体从该预热蒸发器经过该水捕集部被提供给该重整器，在所述重整器生成的所述含氢气体在被提供给所述转化器之前与所述水捕集部相接触。

采用所述结构，在水捕集部内的液态水和被提供给转化器的含氢气体之间进行热交换，通过该热交换可以适宜地降低提供给转化器的含氢气体的温度。

在此情况下，在所述预热蒸发器的未相连地设置有所述水捕集部的另一端侧配备有所述原料的供给口以及所述水的供给口。

采用所述结构，因为在预热蒸发器的未相连地设置有热交换器的另一端侧具有原料的供给口以及水的供给口，所以在以如下的方式配置氢生成装置、即预热蒸发器中的原料和水蒸气的混合气体的流通方向与重力方向实质上一致并且将重整器配置在重力方向的下侧、的情况下，可以使在预热蒸发器的重力方向的上侧生成的原料和水蒸气的混合气体不会滞留而有效地提供给位于重力方向下侧的重整器。

在此情况下，氢生成装置具备：燃烧用空气供给器，将所述燃烧用空气提供给所述加热器、水供给器，将所述水提供给所述预热蒸发器、温度检测器，检测所述转化器内藏的所述转化催化剂的温度、以及控制器，所述控制器根据由所述温度检测器检测出的所述转化催化剂的温度，控制从所述水供给器到所述预热蒸发器的水供给量以及从所述燃烧用空气供给器到所述加热器的燃烧用空气供给量的至少一方。

采用所述结构，控制器可以根据由温度检测器检测出的转化催化剂的温度，控制从水供给器到预热蒸发器的水供给量以及从燃烧用空气供给器到加热器的燃烧用空气供给量的至少一方，从而使预热蒸发器的温度变化，伴随于此，控制配置于预热蒸发部的外周的转化器的温度。

在此情况下，氢生成装置具备存储器，其中储存有涉及所述转化催化剂的温度控制的上限温度以及下限温度信息，所述控制器，在所述温度检测器的检测温度变成所述上限温度以上的情况下，控制所述水供给器，以增加供给所述预热蒸发器的水供给量；在所述温度检测器的检测温度变成所述下限温度以下的情况下，控制所述水供给器，以增加供给所述预热蒸发器的水供给量。

采用所述结构，通过控制从水供给器到预热蒸发器的水供给量，从而使预热蒸发器的温度变化或者使水捕集部内的液态水量变化，这就关系到从转化器到预热蒸发器的传热量或者提供给转化器的含氢气体和水捕集部的热交换量的变动，从而可以控制转化催化剂的温度。

在此情况下，所述存储器进一步存储有涉及所述水供给量的控制的上限供给量以及下限供给量的信息，所述控制器，将从所述水供给器到所述预热蒸发器的水供给量变成所述上限供给量以上的情况或者从所述水供给器到所述预热蒸发器的水供给量变成所述下限供给量以下情况判断为异常。

采用所述结构，因为控制器将从水供给器到预热蒸发器的水供给量变成上限供给量以上的情况或者变成下限供给量以下的情况判断为异常，所以操作者或者使用者可以察觉异常的发生。

此外，在上述的情况下，氢生成装置具备存储器，其中存储有涉及所述转化催化剂的温度控制的上限温度以及下限温度信息，所述控制器，在所述温度检测器的检测温度变成所述上限温度以上的情况下，控制所述燃烧用空气供给器，以减少供给所述加热器的燃烧用空气供给量；在所述温度检测器的检测温度变成所述下限温度以下的情况下，控制所述燃烧用空气供给器，以增加供给所述加热器的燃烧用空气供给量。

采用所述结构，通过控制从燃烧用空气供给器到加热器的燃烧用空气供给量，使从燃烧气体到预热蒸发器的传热量发生变动，从而使预热蒸发器的温度发生变化。这就关系到从转化器到预热蒸发器的传热量的变动，从而可以控制转化催化剂的温度。

在此情况下，所述存储器还存储有涉及所述燃烧用空气供给量的控制的上限供给量以及下限供给量，所述控制器，将从所述燃烧用空气供给器到所述加热器的燃烧用空气供给量变成所述上限供给量以上的情况或者从所述燃烧用空气供给器到所述加热器的燃烧用空气供给量变成所述下限供给量以下的情况判断为异常。

采用所述结构，因为控制器能够将从燃烧用空气供给器到加热器的燃烧用空气供给量变成上限供给量以上的情况或者变成下限供给量以下情况判断为异常，所以操作者或者使用者能察觉异常的发生。

此外，在上述的情况下，氢生成装置具备存储器，其中存储有涉及所述转化催化剂的温度控制的上限温度以及下限温度的信息和涉及所述水供给量的控制的上限供给量以及下限供给量的信息，所述控制器，在所述转化催化剂的温度变成所述上限温度以上并且从所述水供给器到所述预热蒸发器的水供给量变成所述上限供给量以下的情况下，控制所述燃烧用空气供给器，以减少供给所述加热器的燃烧用空气供给量；在所述转化催化剂的温度变成所述下限温度以下并且从所述水供给器到所述预热蒸发器的水供给量变成所述下限供给量以下的情况下，控制所述燃烧用空气供给器，以增加供给所述加热器的燃烧用空气供给量。

或者，在此情况下，氢生成装置具备存储器，其中存储有涉及所述转化催化剂的温度控制的上限温度以及下限温度的信息和涉及所述燃烧用空气供给量的控制的上限供给量以及下限供给量的信息，所述控制器，在所述转化催化剂的温度变成所述上限温度以上并且从所述燃烧用空气供给器到所述加热器的燃烧用空气供给量变成所述下限供给量以下的情况下，控制所述水供给器，以增加供给所述预热蒸发器的水供给量；在所述转化催化剂的温度变成所述下限温度以下并且从所述燃烧用空气供给器到所述加热器的燃烧用空气供给量变成所述上限供给量以上的情况下，控制所述水供给器，以减少供给所述预热蒸发器的水供给量。

采用所述结构，因为利用从水供给器到预热蒸发器的水供给量的控制和从燃烧用空气供给器到加热器的燃烧用空气供给量的控制的双方来控制转化器所内藏的转化催化剂的温度，所以可以在燃料电池***的运转当中更可靠地实施其转化催化剂的温度控制。

此外，本发明所涉及的燃料电池***至少具备：具有上述本发明所涉及的特征的氢生成装置、以及使用从所述氢生成装置提供的所述含氢气体和含氧气体而进行发电的燃料电池。

采用所述结构，因为燃料电池***具备具有本发明所涉及的特征的氢生成装置、以及使用该氢生成装置提供的含氢气体和含氧气体而进行发电的燃料电池，所以能够减少由于液态水被直接提供给填充于重整器的重整催化剂使重整催化剂的局部急剧冷却而产生重整反应的阻碍或者催化剂的破坏的可能性，从而能够提供组成稳定的含氢气体。由此，可以提供一种能够持续稳定运转的燃料电池***。

发明的效果

根据本发明所涉及的氢生成装置，因为水捕集部捕集来自于预热蒸发器的液态水，因此能够减少由于液态水被直接提供给填充于重整器的重整催化剂使重整催化剂被局部性地急剧冷却而产生重整反应的阻碍或者催化剂的破坏的可能性，因此可以生成稳定的氢。

此外，根据具备本发明所涉及的氢生成装置的燃料电池***，可以提供氢生成装置能够稳定地工作、同时能够向燃料电池稳定提供组成稳定的优质含氢气体的、可以稳定地进行发电运转的燃料电池***。

附图说明

图1是示意性地表示本发明的第1实施方式所涉及的氢生成装置的第1结构和用于驱动该结构的附加结构的方框图以及截面图。

图2是示意性地表示本发明的第1实施方式所涉及的氢生成装置的第2结构和用于驱动该结构的附加结构的方框图以及截面图。

图3是用于说明本发明的原理的模式图。

图4是示意性地表示本发明的第1实施方式所涉及的氢生成装置的特征性动作的1个循环的流程图。

图5是示意性地表示本发明的第2实施方式所涉及的氢生成装置的特征性动作的1个循环的流程图。

图6是示意性地表示有关Cu-Zn类转化催化剂的温度活性的一个评价例子的结果的曲线图表。

符号说明

1.加热部；2.重整部；2a.重整催化剂；2b.温度检测部；3.转化部；3a.转化催化剂；3b，3c.温度检测部；4.选择性氧化部；4a.选择性氧化催化剂；4b.温度检测部；5.燃烧气体通道；6.预热蒸发部；6a.蒸发棒；7.水捕集部；8.热交换部；9.水供给器；10.原料供给器；11.燃烧用空气供给器；12.选择性氧化用空气供给器；13a，13b.通道切换阀；14.控制器；a.上壁部；b.下壁部；A.外壁部；B.内壁部；B1.第1内壁部；B2.第2内壁部；B3.第3内壁部；C.隔板部；C1.第1隔板部；C2.第2隔板部；C3.第3隔板部；C4.第4隔板部；P1.蒸发部；P2.热交换部；100a，100b.氢生成装置；101.水供给口；102.原料供给口；103.空气供给口；104.间隙；105.燃料气体取出口。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明实施本发明的最佳实施方式

(第1实施方式)

首先，就有关本发明的第1实施方式所涉及的氢生成装置的基本结构进行说明。

图1是示意性地表示本发明的第1实施方式所涉及的氢生成装置的第1结构和用于驱动该结构的附加结构的方框图以及截面图。

如图1所示，本实施方式所涉及的氢生成装置100a具备用于使从现有的化石原料基础设施获得的城市燃气或者LPG等的原料气体或者含有规定浓度以上的不能够提供给燃料电池的一氧化碳的含氢气体燃烧从而加热下述的重整部2和转化部3以及选择性氧化部4的圆筒状的加热部1、以及在该加热部1的周围与加热部1以同心圆筒状被一体化地配置的重整部2和转化部3以及选择性氧化部4的各个部分。

具体而言，如图1所示，该氢生成装置100a具备拥有规定的直径并且利用上壁部a以及下壁部b封闭其上方的开口部以及下方的开口部的圆筒状的外壁部A、以及所具的直径小于外壁部A的直径且大致为圆筒状的内壁部B，其中内壁部B被同心状地内设于外壁部A且其上端以及下端与配置于该外壁部的A上部以及下部的上壁部a以及下壁部b相连接。

在此，内壁部B具备从上壁部a朝着垂直向下的方向延伸至规定位置的圆筒状的第1内壁部B1、其外缘部连接于该第1内壁部B1的下端的环状的第2内壁部B2、其上端连接于该第2内壁部B2的内缘部并且朝着垂直向下的方向延伸至下壁部b的圆筒状的第3内壁部B3。

此外，如图1所示，该氢生成装置100a在外壁部A和内壁部B之间具备大致圆筒状的隔板部C。

在此，该隔板部C的上端被连接于与上壁部a隔开规定距离的外壁部A的上部，隔板部C具备从这个连接部以规定的角度向下方倾斜且延伸至内壁部B附近的规定位置的倒圆锥状的第1隔板部C1、从该第1隔板部C1的下端朝着垂直向下的方向延伸至规定的位置的圆筒状的第2隔板部C2。

此外，在被内壁部B包围的圆柱状的区域的上方，以其中心轴和氢生成装置100a的中心轴一致并且在其壁部和第1内壁部B1之间形成燃烧气体通道5的方式，配置用于通过第3内壁部B3加热重整部2的重整催化剂2a的圆筒状的加热部1。该加热部1具备图1中没有图示的燃烧喷烧器，通过使用具备西洛克风扇等下文所述的燃烧用空气供给器11所提供的燃烧用空气，使下文所述的原料供给器10所提供的原料气体的一部分，或者经由下文所述的通道切换阀13a，13b而提供的含有规定浓度以上的不能够提供给燃料电池的一氧化碳的含氢气体燃烧，将重整部2中的重整催化剂2a的温度加热直至适合于水蒸气重整反应进行的温度并保温。在此，在本实施方式中，为了提高生成含氢气体时的热效率，采用如下结构：从加热部1排出的燃烧气体加热重整部2的重整催化剂2a之后，经过燃烧气体通道5并加热下文所述的预热蒸发部6。其中，从加热部1排出的、用于加热重整部2的重整催化剂2a以及预热蒸发部6的燃烧气体，作为废气从配置于氢生成装置100a的上部的废气排出口排出至氢生成装置100a的外部。

此外，如图1所示，该氢生成装置100a，在第3内壁部B3的下部的规定部分与第2隔板部C2之间，配备有圆筒状的重整催化剂2a。该重整催化剂2a在本实施方式中是由Ru类的催化剂构成的，主要是促进城市燃气、LPG等碳化氢类成分、甲醇等醇类、或者石脑油成分等原料或者使用原料气体和水蒸气的水蒸气重整反应，由此，生成含有氢作为主成分并且含有一氧化碳作为副成分的含氢气体。在此，本实施方式所涉及的重整部2具备重整催化剂2a、检测从该重整催化剂2a排出的含氢气体的温度从而间接地检测重整催化剂2a的温度的温度检测部2b。

此外，如图1所示，在该氢生成装置100a中，在外壁部A的上部的规定部分与第2隔板部C2之间配置有分别为圆筒状的转化催化剂3a以及选择性氧化催化剂4a。在此，转化催化剂3a被配置于与由外壁部A的规定部分和第2隔板部C2围起来的圆筒状的区域中的重整催化剂2a靠近的一侧的规定位置(即，含氢气体流动的上游侧)上。而选择性氧化催化剂4a被配置于与该圆筒状的区域中的重整催化剂2a远离的一侧的规定位置(即，含氢气体流动的下游侧)上。此外，转化催化剂3a和选择性氧化催化剂4a互相隔开规定的距离而被分别配置。此外，以使该转化催化剂3a和选择性氧化催化剂4a之间的空间连通的形式配置空气供给口103。此外，以使选择性氧化催化剂4a的上方的空间连通的形式将燃料气体取出口105配置于外壁部A。

转化催化剂3a在本实施方式中是由Cu-Zn类的催化剂构成的，主要通过促进使用水蒸气的水性气体变换反应而将在重整部2生成的含氢气体中所包含的一氧化碳的浓度降低至规定浓度以下。在此，本实施方式所涉及的转化部3具备转化催化剂3a、检测被导入到该变化催化剂3a中的含氢气体的温度从而间接地检测转化催化剂3a的温度的温度检测部3b、直接检测转化催化剂3a的温度的温度检测部3c。而选择性氧化催化剂4a在本实施方式中是由Ru类催化剂构成的，主要通过下文所述的使用选择性氧化用空气供给器12从空气供给口103提供的空气而进行的选择性氧化反应，将一氧化碳的浓度已在转化部3中被降低了的含氢气体中依然还含有一氧化碳的浓度进一步降低至规定的浓度以下。经过该选择性氧化催化剂4a的含氢气体被从燃料气体取出口105取出。在此，本实施方式所涉及的选择性氧化部4具备选择性氧化催化剂4a、以及直接检测该选择性氧化催化剂4a温度的温度检测部4b。

以下，就有关本发明的第1实施方式所涉及的氢生成装置中的预热蒸发部以及热交换部的结构加以说明。

在本实施方式所涉及的氢生成装置100a中，在由外壁部A的上部和上壁部a的端部以及内壁部B的上部及隔板部C的第1，第2隔板部C1，C2包围的规定的区域中，构成了用于蒸发由下文所述的水供给器9所提供的水的预热蒸发部6。此外，在该预热蒸发部6中，在内壁部B的第1内壁部B1和与其相对的第2隔板部C2上的规定部分之间的圆筒状的区域里，配置有蒸发棒6a。在本实施方式中，该蒸发棒6a以在从隔板部C的第2隔板部C2的上端至下端的垂直方向上在加热部1的周围以螺旋状盘旋于内壁部B和第2隔板部C2之间的圆筒状区域中的形式延展。此外，该蒸发棒6a被配置为其外周部与内壁部B和第2隔板部C2相接触。此外，在上壁部a上以与预热蒸发部6连通的形式配置水供给口101。总之，在本实施方式中，预热蒸发部6被构成为：从水供给器9经过水供给口101而被提供的水沿着隔板部C的第1隔板部C1流动，其后沿着蒸发棒6a向垂直向下的方向一边在内壁部B和第2隔板部C2之间以螺旋状回旋一边流下来。此外，该预热蒸发部6被构成为：在外壁部A上配置与预热蒸发部6连通的原料供给口102，从下述的原料供给器10经过原料供给口102而被提供的原料气体被提供给隔板部C的第1隔板部C1上的空间，其后沿蒸发棒6a上的空间向垂直向下的方向一边在内壁部B和第2隔板部C2之间以螺旋状回旋一边移动。利用该预热蒸发部6，由原料供给器10供给的原料气体在被加热部1所排出的高温状态的燃烧气体加热至规定温度的同时，与使水供给器9提供的水蒸发而得到的水蒸气充分地混合。由此，在预热蒸发部6中生成了原料气体和水蒸气的混合气体。该原料气体和水蒸气的混合气体在这之后被提供给在重整部2中的重整催化剂2a。

此外，如图1所示，在本实施方式所涉及的氢生成装置100a中，由隔板部C的第2隔板部C2的一部分以及凹状的水捕集部7构成热交换部8，其中水捕集部7以环状在该第2隔板部C2的一部分内侧环绕一周而设置。该热交换部8被构成为：利用通过第2隔板部C2而从转化部3侧到预热蒸发部6侧进行热交换来转移被从重整部2排出并提供给转化部3之前的含氢气体所保有的热。在此，水捕集部7被构成为：捕集沿着预热蒸发部6的蒸发棒6a螺旋状地流动、且在预热蒸发部6中未被蒸发掉而排出的液态水。此外，隔板部C的第2隔板部C2是贮存于水捕集部7的液态水和导入到转化部3之前的含氢气体之间的热转移的媒介。其中，由预热蒸发部6所生成的原料气体和水蒸气的混合气体不会滞留于热交换部8，而是经过在热交换部8和内壁部B之间环绕一周而形成的规定的间隙104，从而按顺序被提供给重整部2的重整催化剂2a。

这样，在本实施方式中，在氢生成装置100a中，在将加热部1配置于其中心部分的同时，将圆筒状的预热蒸发部6在该加热部1周围配置在重力方向的上侧，而将圆筒状的热交换部8以及重整部2配置于其重力方向的下侧。在此，为了在加热重整部2的重整催化剂2a之后加热预热蒸发部6，在加热部1和预热蒸发部6之间配置了用于使从加热部1排出的燃烧气体贯穿流过的燃烧气体通道5。此外，在本实施方式中，热交换部8被配置于原料气体和水蒸气的混合气体所流动的通道与被提供给转化部3的含氢气体所流动的通道的边界部分，并且被构成为能够通过第2隔板部C2从而适宜地控制被提供给转化部3之前的含氢气体的温度。此外，在本实施方式中，将降低包含于由重整部2所生成的含氢气体的一氧化碳的浓度的转化部3以及选择性氧化部4配置于预热蒸发部6的外侧，从而制成了能够把转化部3以及选择性氧化部4中剩余的热能提供给预热蒸发部6的结构。

此外，在本实施方式中，因为利用配置于热交换器8的水捕集部7能够可靠地捕集到来自于预热蒸发部6的液态水，所以液态水被直接提供给充填于重整部2的重整催化剂2a，从而可以防止由于重整催化剂2a被局部性地急剧冷却而产生的重整反应的阻碍或者重整催化剂2a的破坏。

此外，图2是示意性地表示本发明的第1实施方式所涉及的氢生成装置的第2结构和用于驱动该结构的附加结构的方框图图以及截面图。

如图2所示，在本实施方式所涉及的氢生成装置100b中，热交换部8以及其周边的结构与在氢生成装置100a中的结构相比较有若干不同。

具体而言，本实施方式所涉及的氢生成装置100b与氢生成装置100a相同，具备圆筒状的外壁部A、以及所具有的直径小于外壁部A的直径且大致为圆筒状的内壁部B，其中内壁部B被同心状地内设于外壁部A且其上端以及下端连接于配置于该外壁部A的上部以及下部的上壁部a以及下壁部b。此外，该氢生成装置100b与氢生成装置100a相同，在外壁部A和内壁部B之间具备大致为圆筒状的隔板部C。

在此，隔板部C具备从与外壁部A的连接部以规定的角度向下方倾斜并延伸至内壁部B附近的规定位置的倒圆锥状的第1隔板C1、从该第1隔板部C1的下端朝着垂直向下的方向延伸直至规定的位置的圆筒状的第2隔板部C2、内缘部连接于该第2隔板部C2的下端的圆环状的第3隔板部C3、上端连接于该第3隔板部C3的外缘部且朝着垂直向下的方向延伸至下壁部b附近的规定的位置的圆筒状第4隔板部C4。

此外，如图2所示，在本实施方式所涉及的氢生成装置100b中，由隔板部C的第4隔板部C4的一部分和环绕内壁部B一周并以环状设置于该第4隔板部C4的一部分内侧的凹状的水捕集部7构成热交换部8。换言之，在本实施方式所涉及的氢生成装置100b中，采用如下结构：将原料气体和水蒸气的混合气体所流动的通道配置于隔板部C的第4隔板部C4的内侧，并在其内侧配置水捕集部7。在此，氢生成装置100b的水捕集部7与氢生成装置100a的情况相同，被构成为捕集沿着预热蒸发部6的蒸发棒6a螺旋状地流动、在预热蒸发部6未被蒸发掉而被排出的液态水。在所述结构中，也与由图1所示的使用氢生成装置100a的情况相同，可以通过第4隔板部C4适当控制被提供给转化部3之前的含氢气体的温度。此外，在其他方面，氢生成装置100b的结构与氢生成装置100a的结构也相同。

接着，说明用于驱动本发明的第1实施方式所涉及的氢生成装置的附加结构。其中在以下的说明中，为了方便起见，就有关用于驱动氢生成装置100a的附加结构加以说明。

如图1所示，本实施方式所涉及的燃料电池***，为了在其发电运转时驱动氢生成装置100a，分别具备：向氢生成装置100a的预热蒸发部6提供进行水蒸气重整反应时所必需的水的水供给器9、向氢生成装置100a的加热部1以及预热蒸发部6提供进行水蒸气重整反应时所必需的城市燃气或者LPG等原料气体的原料供给器10、向氢生成装置100a的加热部1提供用于使燃烧喷烧器中的城市燃气等燃烧所必需的燃烧用空气的燃烧用空气供给装置11、向氢生成装置100a的选择性氧化部4提供进行选择性氧化反应时所必需的选择性氧化用空气的选择性氧化用空气供给器12。

水供给器9被连接于，例如可以经常提供自来水等的基础设施等。此外，在根据需要除去异物等之后，水供给器9一边适宜地控制从自来水管道等提供的水供给量，一边将供给量已被适宜控制的水通过水供给口101提供给氢生成装置100a的预热蒸发部6。

此外，在本实施方式中，原料供给器10被连接于城市燃气的基础设施上。于是，在根据需要除去包含于城市燃气中的硫黄等有害于燃料电池***的成分之后，该原料供给器10一边适宜地控制除去了硫黄等的城市燃气的供给量，一边将供给量被适宜控制的城市燃气通过原料供给口102提供给氢生成装置100a的预热蒸发部6，同时也提供给加热部1。

此外，燃烧用空气供给器11具备例如西洛克风扇等，并在根据需要利用过滤器除去粉尘或者异物等之后，以适宜的供给量将空气提供给氢生成装置100a的加热部1。

此外，选择性氧化用空气供给器12具备，例如隔膜式泵等，并与燃烧用空气供给器11同样，在根据需要利用过滤器等除去粉尘或者异物等之后，以适宜的供给量通过空气供给口103将空气提供给氢生成装置100a的选择性氧化部4。

此外，如图1所示，本实施方式所涉及的燃料电池***具备通道切换阀13a，13b。在此，通道切换阀13a由，例如三通阀构成，并能够切换在氢生成装置100a中生成的含氢气体所流动的通道。在本实施方式中，该通道切换阀13a将在氢生成装置100a中所生成的含氢气体的供给对象在燃料电池与加热部1之间进行切换。此外，通道切换阀13b与通道切换阀13a相同，例如由三通阀构成，并将向氢生成装置100a的加热部1提供燃烧用气体的供给源在提供原料气体的原料供给器10和提供含氢气体的氢生成装置100a之间进行切换。

此外，如图1所示，本实施方式所涉及的燃料电池***具备控制器14。该控制器14由微型计算机等运算装置构成，并具有由CPU等构成的运算部(在图1中没有图示)、由内部存储器等构成的存储部(在图1中没有图示)等。此外，在燃料电池***发电运转等时，该控制器14根据图1所示的温度检测部2b，3b，3c，4b等的输出信号或者被存储在存储部中的指令序列等，适宜地控制水供给器9、原料供给器10、燃烧用空气供给器11、选择性氧化用空气供给器12、通道切换阀13a以及13b等燃料电池***的各个结构要素的工作。

接着，就下文所记载的本实施方式所涉及的作为氢生成装置的特征性动作基础的本发明的原理加以示意性的说明。

图3是用于说明本发明的原理的模式图。其中在以下的说明中，为了方便起见，设定供给量S1<供给量S2、热量H1<热量H2。此外，在以下的说明中，根据假设的模型示意性地说明本发明的原理。

如图3(a)所示，在向与图1所示的预热蒸发部6相当的蒸发部P1以供给量S1提供水、并且向其蒸发部P1以热量H1提供热能时，在与图1所示的热交换部8相当的热交换部P2的水捕集部中，捕集了从蒸发部P1的与图1所示的蒸发棒6a相当的蒸发棒排出的未被蒸发掉的液态水。此外，经过热交换部P2附近的含氢气体，对应于被水捕集部捕集的水量而通过热交换部P2的热交换作用被调整为温度T1。

如图3(b)所示，在以比供给量S1多的供给量S2向蒸发部P1提供水、并且以与图3(a)的情况相同的热量H1向该蒸发部P1提供热能的情况下，较大量的没有被蒸发的液态水从蒸发部P1的蒸发棒排出，在热交换部P2的水捕集部中存储比体积V1大的体积V2的水。此外，在该情况下，因为热交换部P2更进一步地被所储存的体积V2的水冷却，所以经过热交换部P2附近的含氢气体被调整至比温度T1低的温度T2。总之，在不改变提供给蒸发部P1的热能的情况下，通过控制提供给蒸发部P1的水量，可以任意地控制与热交换部P2接触的含氢气体的温度。

此外，如图3(c)所示，在以供给量S2向蒸发部P1提供水并且以热量H1向其蒸发部P1提供热能时，在热交换部P2的水捕集部，从蒸发部P1的蒸发棒排出未被蒸发的液态水，从而存储体积V2的水。于是，在此情况下，通过热交换部P2的热交换作用，经过热交换部P2附近的含氢气体被调整为温度T2。

如图3(d)所示，在以供给量S2向蒸发部P1提供水、且以比热量H1多的热量H2向其蒸发部P1提供热能时，减少从蒸发部P1的蒸发棒排出的没有被蒸发的液态水的排出量，从而在热交换部P2的水捕集部中储存比体积V2少的体积V1的水。此外，在此情况下，由于被热交换部P2储存的体积V1的水稍微冷却，所以经过热交换部P2附近的含氢气体被调整为比温度T2高的温度T1。总之，在不改变提供给蒸发部P1的水量的情况下，通过控制提供给蒸发部P1的热能，可以任意地控制含氢气体的温度。

根据如此的原理，在本发明中，适宜地控制提供给图1所示的预热蒸发部6的热量以及从水供给器9提供给预热蒸发部6的水量的其中至少一方，并通过适宜地控制氢生成装置100a中的热交换部8的水捕集部7的储水量，从而适宜地控制导入到转化部3中的含氢气体的温度。

接着，参照图1说明本发明的第1实施方式所涉及的氢生成装置的基本动作。

首先，在启动本发明所涉及的燃料电池***时，使水供给器9和原料供给器10动作，从而将水和原料气体提供给氢生成装置100a的预热蒸发部6。在此，在本实施方式中，作为原料气体，使用以脱硫后的甲烷作为主成分的城市燃气。此外，将水供给量设定为含有原料气体平均组成中碳原子的3倍的氧分子。此外，在本实施方式中，由于采用以甲烷为主成分的城市燃气作为原料气体来使用的结构，因此为了使相对于所提供的1摩尔的甲烷存在3摩尔的水蒸气，需要将必要量的水提供给预热蒸发部6。即，以使蒸汽碳之比(S/C比)为3的方式从水供给器9向预热蒸发部6提供水。

在本实施方式中，原料气体以及水是从预热蒸发部6的上部提供的。由此，在预热蒸发部6的内部，利用加热部1所排出的高温状态的燃烧气体以及来自于选择性氧化部4和转化部3的导热加热原料气体以及水。于是，最终利用通过热交换部8的导热，在重整部2跟前的预热蒸发部6中，原料气体与水蒸气成为混合气体，继而该混合气体被提供给重整部2。

在本实施方式中，由水蒸气以及原料气体构成的混合气体，从图1的上部至下部、即从预热蒸发部6流入重整部2。此外，由于从水供给器9提供的水伴随蒸发而体积增大，所以使得预热蒸发部6的压力频繁变化。在此，在该压力变化较大的情况下，由于其压力的变化，向预热蒸发部6同时提供的原料气体的供给量就会发生变化。但是，在本实施方式中，由于由水供给器9从预热蒸发部6的上部提供水，即使在伴随蒸发而使体积增加时，该所提供的水在预热蒸发部6的内部也会由于重力而流向下游侧，所以能够防止预热蒸发部6的内部的压力变化。

此外，在本实施方式中，配置于热交换器8的水捕集部7被配置于预热蒸发部6的重力方向的下侧。因此，从预热蒸发部6排出的液态水在向重力方向的下侧移动之后被水捕集部7捕集。为此，液态水就不会被直接提供给充填于重整部2的重整催化剂2a。因此，利用如此的结构，可以切实地防止由于重整催化剂2a被局部性地急剧冷却而产生的重整反应的阻碍或者重整催化剂2a的破坏。

此外，在本实施方式中，加热部1的动作按照基准来控制由温度检测部2b所检测的温度。在此，从加热部1排出的高温状态的燃烧气体在加热重整部2中的重整催化剂2a之后，在通过燃烧气体通道5时还加热预热蒸发部6。在本实施方式中，以使由配置于重整部2的正后面(下部)的温度检测部2b检测出的从重整催化剂2a排出的含氢气体的温度大约为650℃的方式控制加热部1所排出的燃烧气体的温度。其结果，在重整部2的出口，城市燃气的大约85％通过水蒸气重整反应变成了含氢气体。

此后，从重整部2排出的含氢气体，在重整部2的下侧将行进方向逆转为沿着热交换部8向上。此时，含氢气体在热交换部8中与热交换部6侧进行热交换之后，被提供给转化部3中的转化催化剂3a。于是，在转化部3中，包含于含氢气体中的一氧化碳的浓度通过使用水蒸气的水性气体变换反应而被降低至规定的浓度。在此，在本实施方式中，以使由转化部3中的温度检测部3b检测出的温度为250℃左右的方式使转化部3动作。由此，转化部3出口的含氢气体所包含的一氧化碳浓度变成了0.5％(以干燥气体为基准)。此外，在通常动作时，因为可以利用从重整部2排出的含氢气体所保有的热而将反应温度维持在250℃左右，所以不必利用加热器等来加热转化部3的转化催化剂3a。

之后，从选择性氧化用空气供给器12向从转化部3排出的含氢气体中提供空气。在此，从选择性氧化用空气供给器12提供给含氢气体的空气供给量，设定为使包含于含氢气体中的氧含量大约为一氧化碳的2倍的摩尔数。此外，通过以所生成的氢的量作为基准而预先设定所提供的空气量，从而控制从选择性氧化用空气供给器12提供的空气量。此外，在本实施方式中，通过控制来自于选择性氧化用空气供给器12的空气供给量，从而以由选择性氧化部4的温度检测部4b所检测的温度成为125℃的方式使选择性氧化部4动作。此外，也可以把作为选择性氧化冷却器的空气冷却风扇配置于转化部3和选择性氧化部4之间的空间或者配置于选择性氧化部4的外壁面上，由此形成高精度地控制选择性氧化部4的动作温度的结构。此外，在本实施方式中，通过将重整部2配置于预热蒸发部6的下侧(重力方向的下侧)，从而形成可以从预热蒸发部6将原料气体以及水蒸气的混合气体顺畅地提供给重整部2的结构。此外，在即使万一在预热蒸发部6中不能够使水蒸发的情况下，也能够在变成高温的重整部2中使该水蒸发。其结果，可以防止用于在重整部2中使水蒸气重整反应适宜地进行所必要的水蒸气出现不足的情况。

这样，本发明的实施方式所涉及的氢生成装置100a，在正常运转时，与现有的一般的氢生成装置的动作相同。于是，通过上述一系列的运转动作，氢生成装置100a生成一氧化碳的浓度大约为20ppm以下的含氢气体。

接着，参照图1以及图4就有关本发明的第1实施方式所涉及的氢生成装置的特征性动作加以说明。

图4是示意性地表示本发明的第1实施方式所涉及的氢生成装置的特征性动作的1个循环的流程图。其中，在燃料电池***发电运转时，实际上不间断而连续地执行例如图4所示的1个循环的动作。

如图4所示，在氢生成装置100a中使含氢气体的生成开始之后，燃料电池***所具备的控制器14根据温度检测部3b以及3c的至少一方的输出信号取得转化催化剂3a的温度Ts(运转步骤S1)。

于是，控制器14判断该转化催化剂3a的温度Ts是否是在预先被设定于控制器14的存储部的上限温度Tu以上(运转步骤S2a)。在此，控制器14在判断转化催化剂3a的温度Ts不在预先被设定于控制器14的存储部的上限温度Tu以上的情况下(在运转步骤S2a中为NO)，判断该转化催化剂3a的温度Ts是否是在预先被设定于控制器14的存储部的下限温度T1以下(运转步骤S2b)。在此，控制器14在判断转化催化剂3a的温度Ts不在预先被设定于控制器14的存储部的下限温度T1以下的情况下(在运转步骤S2b中为NO)，再次取得转化催化剂3a的温度Ts。

而控制器14在判断转化催化剂3a的温度Ts是在预先被设定于控制器14的存储部的上限温度Tu以上的情况下(在运转步骤S2a中为YES)，增加从水供给器9到预热蒸发部6的水供给量(运转步骤S3a)。此外，控制器14在判断转化催化剂3a的温度Ts是在预先被设定于控制器14的存储部的下限温度T1以下的情况下(在运转步骤S2b中为YES)，减少从水供给器9到预热蒸发部6的水供给量(运转步骤S3b)。在此，在本实施方式中，增加从水供给器9到预热蒸发部6的水供给量，是根据预先所设定的增量数据来执行的。此外，同样，减少从水供给器9到预热蒸发部6的水供给量，也是根据预先所设定的减量数据来执行的。

这样，本实施方式所涉及的氢生成装置100a的特征性的动作在以下方面与现有的氢生成装置的动作有所不同：对由温度检测部3b以及3c的至少一方所检测的温度预先设定上限温度Tu以及下限温度T1，在由温度检测部3b以及3c的至少一方所检测的温度在上限温度Tu以上的情况下，通过增加从水供给器9提供给预热蒸发部6的水量从而在预热蒸发部6中增加必要的蒸发潜热量；此外，在由温度检测部3b以及3c的至少一方所检测的温度在下限温度T1以下的情况下，通过减少从水供给器9提供给预热蒸发部6的水量从而在预热蒸发部6中减少必要的蒸发潜热量。

于是，在运转步骤S3a中增加了从水供给器9到预热蒸发部6的水供给量之后，控制器14判断转化催化剂3a的温度Ts是否变成了上限温度Tu以上(运转步骤S4a)。或者，在运转步骤S3b中减少了从水供给器9到预热蒸发部6的水供给量之后，控制器14判断转化催化剂3a的温度Ts是否变成了下限温度T1以下(运转步骤S4b)。

在此，控制器14在判断转化催化剂3a的温度Ts仍在上限温度Tu以上的情况下(在运转步骤S4a中为NO)，则进一步增加从水供给器9到预热蒸发部6的水供给量。或者，控制器14在判断转化催化剂3a的温度Ts仍在下限温度T1以下的情况下(在运转步骤S4b中为NO)，进一步减少从水供给器9到预热蒸发部6的水供给量。

而控制器14在判断转化催化剂3a的温度Ts低于上限温度Tu的情况下(在运转步骤S4a中为YES)，则照旧维持从水供给器9到预热蒸发部6的水供给量，再判断转化催化剂3a的温度Ts是否在下限温度T1以下(运转步骤S5)。或者，控制器14在判断转化催化剂3a的温度Ts超过了下限温度T1的情况下(在运转步骤S4b中为YES)，则照旧维持从水供给器9到预热蒸发部6的水供给量，再判断转化催化剂3a的温度Ts是否在上限温度Tu以上(运转步骤S5)。于是，控制器14在转化催化剂3a的温度Ts过度降低并而变成了下限温度T1以下的情况下或者在转化催化剂3a的温度Ts过度上升并变成了上限温度Tu以上的情况(在运转步骤S5中为NO)下，会向例如操作者或者使用者发出警报(运转步骤S6)。然而，控制器14在转化催化剂3a的温度Ts处于上限温度Tu以及下限温度T1之间的情况(在运转步骤S5中为YES)下，结束对转化催化剂3a的温度控制。

这样，本实施方式所涉及的氢生成装置100a的特征性的动作与现有的氢生成装置的动作的不同在于：利用图4所示的运转步骤S1～S5的动作从而将转化部3中的转化催化剂3a的温度控制为最佳温度。

在此，能够降低转化部3中的转化催化剂3a的温度Ts的理由是：通过增加从水供给器9提供给预热蒸发部6的水供给量，热交换部8中的水捕集部7的储水量增加，由此，由于增加了从重整部2排出的含氢气体向预热蒸发部6侧的热交换量，所以提供给转化部3的含氢气体的温度降低。此外，与此相反，能够提高转化部3中的转化催化剂3a的温度Ts的理由是：通过减少从水供给器9提供给预热蒸发部6的水供给量，热交换部8中的水捕集部7的储水量减少，由此，由于减少了从重整部2排出的含氢气体的向预热蒸发部6侧的热交换量，所以提供给转化部3的含氢气体的温度上升。

此外，在将重整部2、转化部3以及选择性氧化部4等一氧化碳除去装置一体化而构成的氢生成装置100a中，因为在各自的动作温度下的热授受稳定，因此存在1个反应部的温度发生变化则其平衡也就发生变化、从而不能保持最适宜的动作温度的情况。即，一氧化碳除去部的温度变化的主要原因大多是由于水或者原料气体的供给平衡被破坏。特别是水供给量发生变化时，例如，若由于某些原因使水供给量少于设想的供给量，则如上所述，转化部3中的转化催化剂3a的温度会升高。因此，利用本实施方式所示的结构，因为形成了增加从水供给器9到预热蒸发部6的水供给量的控制，从而同时体现了最终由温度检测部3b(或者温度检测部3c)检测出的温度在适宜的范围内稳定以及能够提供供水量在适宜范围之内的水的效果。此外，在本施方式中，利用将热交换部8配置于通向转化部3的含氢气体的通道的结构，通过控制用于水蒸气重整反应而提供的水供给量，能够容易地控制转化部3中的转化催化剂3a的温度。

此外，在本实施方式中，必须考虑转化催化剂3a的催化剂特性而确定预先在控制器14的存储部设定的上限温度Tu以及下限温度T1。

图6是示意性地表示有关本发明的第1实施方式所涉及的Cu-Zn类转化催化剂的温度活性的一个评价例子的结果的曲线图表。其中在该图6中，示意了在Cu-Zn类转化催化剂的固定相流通装置中的一个评价例的结果。此外，在该图6中，示意了使用将水蒸气添加到一氧化碳的含量为10％并且二氧化碳的含量为10％的氢平衡气体(以干燥气体为基准)中的近似混合气体，并在设定水蒸气重整反应的S/C＝2.7，S/C＝3.0，S/C＝3.3的空间速度(SV)＝1000/时间的条件下的评价结果。

根据图6，无论S/C值如何，为了有效地降低包含于从重整部2排出的含氢气体中的一氧化碳的浓度，最好将转化部3中的转化催化剂3a的温度控制在大约220℃。

此外，由该图6可知，随着S/C的值的降低，特别是在低温区域，一氧化碳的减少效率较小。在实际的氢生成装置中，由于伴随着从水供给器9到预热蒸发部6的水供给量的减少转化部3中的转化催化剂3a的温度会上升，所以包含于含氢气体中的一氧化碳的浓度显著上升的可能性较小。此外，在此状态下，在增加从水供给器9到预热蒸发部6的水供给量的情况下，虽然转化部3中的转化催化剂3a的温度降低，但是因为S/C值的上升，所以一氧化碳的减少效果显著降低的可能性较小。为此，可以控制使包含于从转化部3排出的含氢气体中的一氧化碳的浓度不上升。

在本实施方式中，例如对于由温度检测部3b检测出的温度，将上限温度Tu设定为240℃，并且将下限温度T1设定为200℃。此外，通过适宜地增减从水供给器9向预热蒸发部6提供的水供给量，从而将转化部3的出口的含氢气体中所包含的一氧化碳的浓度控制为不超过0.5％(以干燥气体为标准)。此外，由温度检测部3b检测出的温度的上限温度Tu以及下限温度T1，由于转化催化剂3a的尺寸、所适用的催化剂的种类、催化剂的充填量、运转条件等以及氢生成装置100a的结构不同而有所区别。为此，在设定上限温度Tu以及下限温度T1时，有必要预先测定每个氢生成装置100a的水供给量与由温度检测部3b检测出的温度的相互关系而设定。此外，在本实施方式中，虽然形成了由配置在其附近的温度检测部3b等检测转化部3中的转化催化剂3a的温度的结构，但是并不只限定于该结构，只要是可以直接或者间接地检测出转化部3中的转化催化剂3a的温度的位置，则在任何位置都可以设置温度检测部。

此外，在本实施方式中，例如在将水的流量计配置于从水供给器9到预热蒸发部6之间的同时，通过对供给预热蒸发部6的水供给量分别设定上限供给量和下限供给量，从而可以检测燃料电池***中温度检测部3b以及3c等的性能的劣化。即，能够实施燃料电池***的自我诊断。

例如在将水的流量计内藏于水供给器9中的同时，对于从水供给器9提供给预热蒸发部6的水供给量预先设定上限供给量以及下限供给量。于是，例如当由温度检测部3b检测出的温度变成上限温度Tu以上，从而增加从水供给器9提供给预热蒸发部6的水供给量时，在增量之后的水供给量在上述的上限供给量以上的情况下，判断温度检测部3b以及3c等发生了性能劣化。此外，当由温度检测部3b检测出的温度变成下限温度T1以下，从而减少从水供给器9提供给预热蒸发部6的水供给量时，在减量之后的水供给量在上述下限供给量以下的情况下，判断温度检测部3b以及3c发生了性能劣化。

此外，列举此外的例子来进行说明，则在本实施方式所例示的重整部2和转化部3以及选择性氧化部4被一体化的氢生成装置100a中，在原料气体以及水供给量稳定的情况下，因为在各自的动作温度下热授受稳定，所以各个反应部的温度在比较稳定的状态下推移。因此，通过控制来自于水供给器9的水供给量，可以在设定的范围内使转化部3中的变化催化剂3a的温度稳定。

然而，在例如，即使在设定的范围内控制水供给量，由温度检测部3b检测出的温度在设定的范围内未被控制的情况下，各个反应部的热授受会变得不稳定。在此情况下，考虑引起该热授受不稳定的主要原因为从水供给器9提供给预热蒸发部6的水供给量超出了所设定的范围。例如，在水供给器9的性能在年久劣化的情况下，会存在相对于输入电压不能够以正确的供给量提供水的情况。此外，在温度检测部3b等的温度检测部的性能年久劣化的情况下，在初期所设想的温度范围内也存在不稳定的情况。在像这样的情况下，如果就这样不施以特殊的处置而使燃料电池***的运转继续的话，那么在实际上所提供的水供给量较少的情况下，包含于从转化部3排出的含氢气体中的一氧化碳的浓度就会上升。此外，在实际上所提供的水供给量较多的情况下，因为使水蒸发而消耗了过多的热能，所以氢生成效率降低。然而，如果利用配置上述流量计的同时对水供给量设定上限供给量和下限供给量的结构，则由于能够检测出水供给器9或者温度检测部3b以及3c等的性能劣化，所以可以适宜地并且可靠地执行由本实施方式所例示的氢生成装置100a的特征性的动作。此外，利用所述结构，则可以避免燃料电池***继续异常发电运转。

综上所述，在将重整部和转化部以及选择性氧化部进行一体化的氢生成装置中，在为了使各个动作温度最为适宜而在每个反应部个别设置温度控制机构的情况下，虽然由于大型化而增加了放热量以至氢的生成效率降低，但是利用本实施方式，通过改变提供给预热蒸发部的水供给量，从而既不会降低氢的生成效率又能够适宜地控制转化部3中的转化催化剂3a的温度。

(第2实施方式)

本发明的第2实施方式所涉及的氢生成装置的硬件结构、用于驱动该装置的附加性的硬件的结构、以及氢生成装置的基本性的动作与第1实施方式的情况相同。因此，在本发明的第2实施方式中，省略有关这些部分的说明。

本实施方式所示的氢生成装置的特征性的动作与实施方式所1所示的氢生成装置的特征性的动作不相同之处在于：例如，对由温度检测部3b检测出的温度预先设定上限温度Tu以及下限温度T1，在由温度检测部3b检测出的温度为上限温度Tu以上的情况下，减少提供给加热部1的燃烧用空气供给量。此外，其他的不相同之处在于：例如，在由温度检测部3b检测出的温度变成下限温度T1以下的情况下，增加提供给加热部1的燃烧用空气供给量。由如此的特征性的动作，可以将转化部3中的转化催化剂3a的温度控制为最适宜的温度。

以下，参照图1以及图5就有关本发明的第2实施方式所涉及的氢生成装置的特征性的动作加以说明。

图5是示意性地表示本发明的第2实施方式所涉及的氢生成装置的特征性的动作的1个循环的流程图。

如图5所示，在氢生成装置100a中开始含氢气体的生成，则燃料电池***所具备的控制器14根据温度检测部3b以及3c的至少一方的输出信号取得转化催化剂3a的温度Ts(运转步骤S1)。

于是，控制器14判断转化催化剂3a的温度Ts是否是在预先被设定于控制器14的存储部的上限温度Tu以上(运转步骤S2a)。在此，在控制器14判断转化催化剂3a的温度Ts不在预先被设定于控制器14的存储部的上限温度Tu以上的情况下(在运转步骤S2a中为NO)，判断该转化催化剂3a的温度Ts是否是在预先被设定于控制器14的存储部的下限温度T1以下(运转步骤S2b)。在此，在控制器14判断转化催化剂3a的温度Ts不在预先被设定于控制器14的存储部的下限温度T1以下的情况下(在运转步骤S2b中为NO)，再次取得转化催化剂3a的温度Ts。

而控制器14在判断转化催化剂3a的温度Ts在预先被设定于控制器14的存储部的上限温度Tu以上的情况下(在运转步骤S2a中为YES)，减少从燃烧用空气供给器11向加热部1的空气供给量(运转步骤S3a)。而控制器14在判断转化催化剂3a的温度Ts在预先被设定于控制器14的存储部的下限温度T1以下的情况下(在运转步骤S2b中为YES)，增加从燃烧用空气供给器11向加热部1的空气供给量(运转步骤S3b)。在此，在本实施方式中，减少从燃烧用空气供给器11向加热部1的空气供给量是根据预先所设定的减量数据来实行的。此外，同样，增加从燃烧用空气供给器11向加热部1的空气供给量也是根据预先所设定的增量数据来实行的。

这样，本实施方式所涉及的氢生成装置100a的特征性的动作在以下方面与现有的氢生成装置的动作有所不同：对由温度检测部3b以及3c的至少一方检测的温度预先设定上限温度Tu以及下限温度T1，在由温度检测部3b以及3c的至少一方检测的温度成为上限温度Tu以上的情况下，通过减少从燃烧用空气供给器11提供给加热部1的空气供给量从而减少提供给预热蒸发部6的热量；而在由温度检测部3b以及3c的至少一方所检测的温度成为下限温度T1以下的情况下，通过增加从燃烧用空气供给器11提供给加热部1的空气供给量从而增加提供给预热蒸发部6的热量。

于是，控制器14在运转步骤S3a中减少了从燃烧用空气供给器11向加热部1的空气供给量之后，判断转化催化剂3a的温度Ts是否低于上限温度Tu(运转步骤S4a)。或者，控制器14在运转步骤S3b中增加了从燃烧用空气供给器11向加热部1的空气供给量之后，判断转化催化剂3a的温度Ts是否超过了下限温度T1(运转步骤S4b)。

在此，控制器14在判断转化催化剂3a的温度Ts仍在上限温度Tu以上的情况下(在运转步骤S4a中为NO)，进一步减少从燃烧用空气供给器11向加热部1的空气供给量。或者，控制器14在判断转化催化剂3a的温度Ts仍在下限温度T1以下的情况下(在运转步骤S4b中为NO)，进一步增加从燃烧用空气供给器11向加热部1的空气供给量。

而控制器14在判断转化催化剂3a的温度Ts低于上限温度Tu的情况下(在运转步骤S4a中为YES)，照旧维持从燃烧用空气供给器11向加热部1的空气供给量，再判断转化催化剂3a的温度Ts是否在下限温度T1以下(运转步骤S5)。或者，在控制器14判断转化催化剂3a的温度Ts超过了下限温度T1的情况下(在运转步骤S4b中为YES)，照旧维持从燃烧用空气供给器11向加热部1的空气供给量，再判断转化催化剂3a的温度Ts是否在上限温度Tu以上(运转步骤S5)。于是，控制器14在转化催化剂3a的温度Ts过度降低而变成了下限温度T1以下的情况下或者在转化催化剂3a的温度Ts过度上升而变成了上限温度Tu以上的情况(在运转步骤S5中为NO)下，会向例如操作者或者使用者发出警报(运转步骤S6)。然而，控制器14在转化催化剂3a的温度Ts处于上限温度Tu以及下限温度T1之间的温度的情况(在运转步骤S5中为YES)下，结束对转化催化剂3a的温度控制。

这样，本实施方式所涉及的氢生成装置100a的特征性的动作与现有的氢生成装置的动作的不同之处在于：利用图5所示的运转步骤S1～S5的动作将转化部3中的转化催化剂3a的温度控制在最适当的温度。

在此，能够降低转化部3中的转化催化剂3a的温度Ts的理由如下所述。

即，由于通过减少从燃烧用空气供给器11提供给加热部1的空气供给量，提供给燃烧气体通道5的燃烧气体的流量会减少，所以从加热部1提供给预热蒸发部6的热量减少。此时，由于预热蒸发部6中所必需的必要蒸发潜热一定，所以热交换部8中的水捕集部7的储水量增加，由此，从重整部2排出的含氢气体向预热蒸发部6侧的热交换量增加，所以提供给转化部3的含氢气体的温度降低。因此，可以降低转化部3中的转化催化剂3a的温度Ts。

此外，可以提高转化部3中的转化催化剂3a的温度Ts的理由可以作如下说明。

即，由于通过增加从燃烧用空气供给器11提供给加热部1的空气供给量，提供给燃烧气体通道5的燃烧气体的流量增加，所以从加热部1提供给预热蒸发部6的热量增加。此时，由于预热蒸发部6所必需的必要蒸发潜热一定，所以热交换部8中的水捕集部7的储水量减少，由此，由于从重整部2排出的含氢气体向预热蒸发部6侧的热交换量减少，因此提供给转化部3的含氢气体的温度上升。因此，可以提高转化部3中的转化催化剂3a的温度Ts。

此外，在本实施方式中，通过预先将施加给西洛克风扇等的电压与空气供给量的关系做成数据化，可以通过改变施加给西洛克风扇等的电压控制提供给加热部1的空气供给量的增减。此外，通过预先把西洛克风扇等的旋转次数与空气供给量的关系做成数据化，通过控制西洛克风扇等的旋转次数也可以使提供给加热部1的空气供给量增减。

此外，例如对由温度检测部3b检测的温度设定的上限温度Tu以及下限温度T1，由于转化催化剂3a的尺寸、所适用的催化剂的种类、催化剂的充填量、运转条件等以及氢生成装置100a的结构不同而有所区别。为此，在设定上限温度Tu以及下限温度T1时，有必要预先测定每个氢生成装置100a的供给空气量与由温度检测部3b检测出的温度的相互关系而设定。

此外，在本实施方式中，例如通过将空气流量计配置于从燃烧用空气供给器11与加热部1之间，同时对供给加热部1的空气供给量分别设定上限供给量和下限供给量，也可以检测燃料电池***中的温度检测部3b以及3c等的性能劣化。即，能够实施燃料电池***的自我诊断。

例如在将空气流量计内藏于燃烧用空气供给器11的同时，对从燃烧用空气供给器11提供给加热部1的空气供给量预先设定上限供给量以及下限供给量。于是，当由温度检测部3b检测出的温度变成上限温度Tu以上、减少从燃烧用空气供给器11提供给加热部1的空气供给量时，在减量之后的空气供给量变为上述的下限供给量以下的情况下，判断在温度检测部3b以及3c等发生了性能劣化。此外，当由温度检测部3b检测出的温度变成下限温度T1以下、增加从燃烧用空气供给器11提供给加热部1的空气供给量时，在增量之后的空气供给量变为上述上限供给量以上的情况下，判断温度检测部3b以及3c等发生了性能劣化。

此外，列举其他的例子进行说明，则在本实施方式中所例示的重整部2和转化部3以及选择性氧化部4被一体化的氢生成装置100a当中，在原料气体以及水供给量稳定的情况下，由于在各自的动作温下热的授受稳定，所以各个反应部的温度在比较稳定的状态下推移。因此，通过控制来自于燃烧用空气供给器11的空气供给量，可以在设定的范围内使转化部3中的变化催化剂3a的温度稳定。

然而，在例如，即使在设定的范围内控制空气供给量，由温度检测部3b检测出的温度在设定的范围内未被控制的情况下，各个反应部上的热授受也会变得不稳定。考虑引起该热授受不稳定的主要原因为从燃烧用空气供给器11提供给加热部1的空气供给量脱离了所设定的范围。

例如，在被配置于燃烧用空气供给器11的西洛克风扇的性能年久劣化的情况下，会发生相对于输入电压不能够以正确的供给量提供空气的情况。此外，在温度检测部3b等的温度检测部的性能年久劣化的情况下，也会发生在初期设定的温度范围内不稳定的情况。进一步还会有由于燃烧用空气供给器11中的空气摄入口被封闭、在加热部1的内部的压力损失上升等使得西洛克风扇不能够充分发挥规定的作用的情况。

在这种情况下，如果就这样不施以特殊的处置而使燃料电池***继续运转，则在实际提供的空气供给量较少的情况下，从加热部1排出的燃烧气体所包含的一氧化碳的浓度就会上升。而在实际所提供的空气供给量较多的情况下，加热部1中的燃烧状态会变得不稳定，同样，从加热部1排出的燃烧气体所包含的一氧化碳的浓度会上升。或者，由于从氢生成装置100a排出的燃烧气体所带出的热能有所增加，使得氢生成装置100a中的氢生成效率降低。

然而，利用在配置上述的流量计的同时对空气供给量设定上限供给量和下限供给量的结构，则因为能够检测出燃烧用空气供给器11或者温度检测部3b以及3c等的性能劣化，所以可以适宜并可靠地实行由本实施方式所例示的氢生成装置100a的特征性的动作。此外，利用所述结构，则可以避免燃料电池***异常发电运转的继续。

综上所述，在将重整部和转化部以及选择性氧化部进行一体化的氢生成装置中，虽然在为了使各个动作温度为最佳而对每个反应部个别设置温度控制机构的情况下，由于大型化而增加放热量以至氢的生成效率降低，但是利用本实施方式，通过改变提供给加热部的空气供给量，可以既不降低氢的生成效率又能够适宜地控制转化部3中的转化催化剂3a的温度。

此外，关于其他方面均与第1实施方式的情况相同。

(第3实施方式)

本发明的第3实施方式所涉及的氢生成装置的硬件结构、用于驱动该装置的附加的硬件结构以及氢生成装置基本的动作与第1实施方式以及2的情况相同。因此，在本发明的第3实施方式中，省略这些相同部分的说明。

本实施方式所示的氢生成装置100a的特征性的动作适宜地组合了第1实施方式所示的氢生成装置100a的特征性动作和第2实施方式所示的氢生成装置100a的特征性动作。

即，例如对由温度检测部3b检测出的温度预先设定上限温度Tu以及下限温度T1的同时，对从水供给器9提供给预热蒸发部6的水供给量也预先设定上限供给量以及下限供给量。于是，在由温度检测部3b检测出的温度变成上限温度Tu以上并且从水供给器9提供给预热蒸发部6的水供给量变成上限供给量以上的情况下，减少提供给加热部1的燃烧用空气供给量。此外，例如在由温度检测部3b检测出的温度变成下限温度T1以下并且从水供给器9提供给预热蒸发部6的水供给量变成下限供给量以下的情况下，增加提供给加热部1的燃烧用空气供给量。通过这样的特征性的动作，可以将转化部3中的转化催化剂3a的温度控制为最适宜的温度。

在此，为了有效地降低在转化部3中含氢气体所包含的一氧化碳的浓度，优选在一定程度上确保从水供给器9提供给预热蒸发部6的水供给量。此外，为了充分确保氢生成装置100a中的氢生成效率，有必要避免大幅度地增加从水供给器9提供给预热蒸发部6的水供给量。

根据本实施方式，由于利用两个控制要素、即、增减从水供给器9到预热蒸发部6的水供给量的第1控制要素和增减从燃烧用空气供给器11到加热部1的空气供给量的第2控制要素、来控制转化部3中的转化催化剂3a的温度，因此可以控制涉及水供给量的上限供给量和下限供给量之差(即水供给量的变化幅度)。由于可以控制上限供给量与下限供给量之差，因此可以使转化部3以外的重整部2或者选择性氧化部4中的重整催化剂2a或者选择性氧化催化剂4a的温度稳定。

此外，在将从水供给器9到预热蒸发部6的水供给量的变化幅度设定为较小的情况下，虽然转化部3中的转化催化剂3a的温度的控制范围较小，但即使在超越了该控制范围的情况下，通过控制从燃烧用空气供给器11向加热部1的空气供给量，也可以控制转化部3中的转化催化剂3a的温度。其结果，可以抑制转化部3中的一氧化碳的产生概率，并且能够将一氧化碳除去部的动作温度控制在更为适宜的动作温度。

此外，通过在上述的控制动作之外再进行对调整加热部1的燃烧量的控制、即、将由温度检测部2b检测的温度控制为预先设定的温度，则即使在增加提供给加热部1的燃烧用空气供给量的情况下，也会由于重整部2上的动作温度稳定而使得氢生成反应稳定，因此能使氢生成装置100a更进一步适宜地动作。

此外，由温度检测部3b检测出的温度所设定的上限温度Tu以及下限温度T1，由于转化催化剂3a的尺寸、所适用的催化剂的种类、催化剂的充填量、运转条件等以及氢生成装置100a的结构不同而有所区别。为此，在设定上限温度Tu以及下限温度T1时，有必要预先测定每个氢生成装置100a的向预热蒸发部6的供给水量以及向加热部1的空气量供给与由温度检测部3b检测出的温度的相互关系而设定。

此外，关于其他方面均与第1实施方式以及2的情况相同。

(实施方式4)

本发明的实施方式4所涉及的氢生成装置的硬件的结构、用于驱动该装置的附加性的硬件的结构以及氢生成装置的基本性的动作与第1～3实施方式的情况相同。因此，在本发明的实施方式4中，省略有关这些部分的说明。

本实施方式所示的氢生成装置100a的特征性动作，适宜地组合了第1实施方式所示的氢生成装置100a的特征性动作和第2实施方式所示的氢生成装置100a的特征性动作。

即，例如在对由温度检测部3b检测出的温度预先设定上限温度Tu以及下限温度T1的同时，对从燃烧用空气供给器11提供给加热部1的空气供给量也预先设定上限供给量以及下限供给量。于是，在由温度检测部3b检测出的温度变成上限温度Tu以上并且从燃烧用空气供给器11提供给加热部1的空气供给量变成下限供给量以下的情况下，增加从水供给器9提供给预热蒸发部6的水供给量。此外，例如在由温度检测部3b检测出的温度变成下限温度T1以下并且从燃烧用空气供给器11提供给加热部1的空气供给量变成上限供给量以上的情况下，减少从水供给器9提供给预热蒸发部6的水供给量。利用这样的特征性的动作，可以将转化部3中的转化催化剂3a的温度控制为最佳温度。

本实施方式所示的氢生成装置100a的特征性的动作与第3实施方式所示的氢生成装置100a的特征性的动作的不同点在于：优先设定关于从燃烧用空气供给器11提供给加热部1的空气供给量的上限供给量以及下限供给量。由此，可以优先避免有关加热部1的动作的问题，即在空气供给量较少的情况下包含于燃烧气体中的一氧化碳的浓度的上升、或者在空气供给量较多的情况下包含于燃烧气体中的一氧化碳的浓度的上升、以及带出至燃烧气体氢生成装置100a外部的热能的增加等问题。

在此，在从燃烧用空气供给器11提供给加热部1的空气供给量的上限供给量与下限供给量之差较大的情况下，若提供给加热部1的空气供给量较少，则会发生不完全燃烧，使包含于燃烧气体的一氧化碳的浓度上升。而若提供给加热部1的空气供给量较多，则燃烧状态会变得不稳定，使包含于燃烧气体中的一氧化碳的浓度上升。或者，因为燃烧气体带出至氢生成装置100a的外部的热能增加，使得氢生成装置100a的氢生成效率降低。

根据本实施方式，由于利用两个控制要素、即、增减从水供给器9到预热蒸发部6的水供给量的第1控制要素和增减从燃烧用空气供给器11到加热部1的空气供给量的第2控制要素、来控制转化部3中的转化催化剂3a的温度，所以可以控制涉及空气供给量的上限供给量与下限供给量之差(即空气供给量的变化幅度)。此外，由于能够控制上限供给量和下限供给量的差，从而特别地可以使重整部2中的重整催化剂2a的温度稳定。此外，可以充分确保转化部3中的转化催化剂3a的温度的可控制性。

此外，在将从燃烧用空气供给器11向加热部1的空气供给量的变化幅度设定为较小的情况下，虽然转化部3中的转化催化剂3a的温度的控制范围较小，但是即使在超越了该控制范围的情况下，通过控制从水供给器9到预热蒸发部6的水供给量，也能够控制转化部3中的转化催化剂3a的温度。其结果，在能够抑制转化部3中的一氧化碳的产生概率的同时，可以将一氧化碳除去部的动作温度控制在更为适宜的动作温度。

此外，关于其他方面均与第1实施方式～3的情况相同。

综上所述，在本发明的实施方式所涉及的氢生成装置中，对用于检测转化部温度的温度检测部所检测出的温度预先设定上限温度以及下限温度，在由该温度检测部检测出的温度变为上限温度以上的情况下，通过增加从水供给器提供给预热蒸发部的水供给量从而使预热蒸发部中必要蒸发潜热增加。由此，由于从重整部排出的含氢气体向预热蒸发部侧的热交换量增加，所以提供给转化部的含氢气体的温度降低，从而能够降低转化部中的转化催化剂的温度。而在由温度检测部检测的温度变成下限温度以下的情况下，通过减少从水供给器提供给预热蒸发部的水供给量，从而使预热蒸发部中必要蒸发潜热减少。由此，由于从由重整部排出的含氢气体向预热蒸发部侧的热交换量减少，所以提供给转化部的含氢气体的温度上升，从而能够提高转化部中的转化催化剂的温度。于是，通过这些控制动作可以适宜地控制转化部中的转化催化剂的温度。

此外，根据本发明的实施方式所涉及的氢生成装置，对从水供给器提供给预热蒸发部的水供给量预先设定上限供给量以及下限供给量，在由温度检测部检测出的温度变成上限温度以上并且从水供给器提供给预热加热部的水供给量变成上限供给量以上的情况下，或者，在由温度检测部检测出的温度变成下限温度以下并且从水供给器提供给预热加热部的水供给量变成下限供给量以下的情况下，能够判断氢生成装置的运转为异常。在此，在将重整部、转化部以及选择性氧化部等一氧化碳除去部一体化的氢生成装置中，由于所提供的水供给量决定了预热蒸发部中的热交换量，所以各个反应部的温度平衡大体一定。因此，在不影响氢生成装置运转的范围内，通过预先对温度检测部检测的温度设定上限温度以及下限温度，能够判断供给预热蒸发部的水供给量是否在设定的范围内，也就能够判断出氢生成装置中发生超出设定范围的异常情况。

此外，在对由温度检测部检测的温度预先设定上限温度以及下限温度，且由温度检测部检测的温度变成上限温度以上的情况下，通过减少提供给加热部的燃烧用空气供给量，能够减少从加热部到配置于加热部外侧的预热蒸发部的热量。在此情况下，因为预热蒸发部中所必需的必要蒸发潜热一定，所以从重整部排出的含氢气体到预热蒸发部侧的热交换量就会增加，使得提供给转化部的含氢气体的温度下降。由此，可以低转化部中的转化催化剂的温度。此外，在由温度检测部检测的温度变成下限温度以下的情况下，通过增加提供给加热部的燃烧用空气供给量，能够增加从加热部到配置于加热部外侧的预热蒸发部的热量。在此情况下，因为预热蒸发部中所必需的必要蒸发潜热一定，所以从由重整部排出的含氢气体到预热蒸发部侧的热交换量就会减少，使得提供给转化部的含氢气体的温度上升。由此，可以提高转化部中的转化催化剂的温度。

此外，通过对从燃烧用空气供给器提供给加热部的空气供给量预先设定上限供给量以及下限供给量，在由温度检测部检测出的温度变成上限温度以上并且从燃烧用空气供给器提供给加热部的空气供给量变成下限供给量以下的情况下，或者，在由温度检测部检测出的温度变成下限温度以下并且从燃烧用空气供给器提供给加热部的空气供给量变成上限供给量以上的情况下，能够判断氢生成装置的运转为异常。在此，在将重整部、转化部以及选择性氧化部等的一氧化碳除去部一体化而构成的氢生成装置中，由于在所提供的水或者原料的供给量稳定的情况下，加热部的热交换量一定，所以各个反应部的温度平衡大体一定。因此，在不影响氢生装置的运转的范围内，通过对由温度检测部检测的温度设定上限温度以及下限温度，可以判断燃烧用空气供给器的动作是否在设定的范围内，从而能够判断氢生成装置发生超出设想范围的异常。

此外，对从水供给器提供给预热蒸发部的水供给量预先设定上限供给量以及下限供给量，在由温度检测部检测的温度变成上限温度以上并且从水供给器提供给预热蒸发部的水供给量变成上限供给量以上的情况下，减少从燃烧用空气供给器提供给加热部的燃烧用空气供给量。而在由温度检测部检测的温度变成下限温度以下并且从水供给器提供给预热蒸发部的水供给量变成下限供给量以下的情况下，增加从燃烧用空气供给器提供给加热部的燃烧用空气供给量。由于利用所述2个控制要素控制转化部中的转化催化剂的温度，所以对于上限供给量以及下限供给量的设定能够持有一定的余量。此外，在可以减小一氧化碳除去部中的一氧化碳的产生概率的同时，能够更进一步地将一氧化碳除去部的动作温度控制为最适宜的动作温度。于是，通过合并使用这些控制动作以及将加热部中的燃烧量的调整为使得由检测重整催化剂温度的温度检测部所检测的温度成为预先设定的温度，还可以使重整部中的水蒸气重整反应稳定化，从而可以进一步使氢生成装置最适宜地动作。

此外，对从燃烧用空气供给器提供给加热部的空气供给量预先设定上限供给量以及下限供给量，在由温度检测部检测的温度变成上限温度以上并且从燃烧用空气供给器提供给加热部的空气供给量变成下限供给量以下的情况下，增加从水供给器提供给预热蒸发部的水供给量。而在由温度检测部检测的温度变成下限温度以下并且从燃烧用空气供给器提供给加热部的空气供给量变成上限供给量以上的情况下，减少从水供给器提供给预热蒸发部的水供给量。因为由所所述2个控制要素控制转化部中的转化催化剂的温度，所以对于上限供给量以及下限供给量的设定能够持有一定的余量。此外，在能够减小一氧化碳除去部中的一氧化碳的产生几率的同时，能够更进一步地将一氧化碳除去部的动作温度控制在最适宜的动作温度。

此外，通过从预热蒸发部中的重力方向的上侧提供原料以及水，从而可以抑制在预热蒸发部中水蒸发时所产生的压力的变动，从而能顺畅地向重整部提供原料以及水。

此外，在把一氧化碳除去部作为转化部的情况下，通过设置温度检测部从而在转化部检测出转化催化剂的温度，可以使转化部中的转化催化剂的温度状态稳定，所以无需增加提供给选择性氧化部的空气供给量而能够将一氧化碳的浓度被充分降低的优质含氢气体提供给燃料电池。

这样，利用本发明，由于结构比较简单，在将利用原料气体和水的水蒸气重整反应而生成含氢气体的重整部和转化部以及选择性氧化部等一氧化碳除去部以圆筒状配置于加热部的周围并且一体化的氢生成装置中，不需要配置特别的温度控制机构而可以适宜控制转化部中的转化催化剂的温度。此外，因为没有必要采用空气冷却等温度控制机构，所以可以构成不增加放热量的氢生成装置。此外，在不降低对氢生成装置所期望的氢生成效率的同时，能够实现氢生成装置结构的简便化和氢生成效率的高效率化的两全其美。

产业上的利用可能性

本发明所涉及的氢生成装置，由于利用水捕集部捕集来自于预热蒸发部的液态水，所以液态水被直接提供给被填充于重整器的重整催化剂，从而减少了由于重整催化剂局部性的急剧冷却而产生的重整反应的阻碍或者重整催化剂的破坏的可能性，作为可以稳定地生成氢的氢生成装置，可以在产业上利用。

此外，具备本发明所涉及的氢生成装置的燃料电池***，氢生成装置稳定地动作，从而稳定地向燃料电池提供组成稳定的优质的含氢气体，因此作为可以稳定地发电运转的燃料电池***，可以在产业上被利用。

Claims (12)

1.一种氢生成装置，其特征在于：

具备：

加热器，使燃烧用燃料和燃烧用空气的混合气体燃烧从而生成燃烧气体；

环状的预热蒸发器，利用所述加热器生成的所述燃烧气体加热原料以及水并生成该原料和水蒸气的混合气体；以及

环状的重整器，在所述预热蒸发器的下方，通过使所述预热蒸发器生成的所述混合气体经过被所述燃烧气体加热的重整催化剂从而生成含氢气体，

还具备水捕集部，捕集从所述预热蒸发器排出的液态水。

2.如权利要求1所记载的氢生成装置，其特征在于：

在所述预热蒸发器的外周，还具备内藏通过变换反应减少由所述重整器生成的所述含氢气体中的一氧化碳的转化催化剂的环状的转化器，

使从所述重整器提供给所述转化器的所述含氢气体和所述水捕集部内的液态水进行热交换。

3.如权利要求2所记载的氢生成装置，其特征在于：

在所述加热器的外面，具备分别为环状的所述预热蒸发器、所述水捕集部、所述重整器以及所述转化器，

围绕着所述预热蒸发器配置所述转化器，

所述预热蒸发器、所述水捕集部以及所述重整器被相连地设置，以使所述混合气体从该预热蒸发器经过该水捕集部而被提供给该重整器，

由所述重整器生成的所述含氢气体在被提供给所述转化器之前与所述水捕集部相接触。

4.如权利要求3所记载的氢生成装置，其特征在于：

在所述预热蒸发器的未相连地设置有所述水捕集部的另一端侧配备有所述原料的供给口以及所述水的供给口。

5.如权利要求2所记载的氢生成装置，其特征在于：

具备：

燃烧用空气供给器，将所述燃烧用空气提供给所述加热器；

水供给器，将所述水提供给所述预热蒸发器；

温度检测器，检测所述转化器所内藏的所述转化催化剂的温度；以及

控制器，

所述控制器，根据由所述温度检测器检测出的所述转化催化剂的温度，控制从所述水供给器到所述预热蒸发器的水供给量以及从所述燃烧用空气供给器到所述加热器的燃烧用空气供给量的至少一方。

6.如权利要求5所记载的氢生成装置，其特征在于：

具备存储器，储存有涉及所述转化催化剂的温度控制的上限温度以及下限温度信息，

所述控制器，在所述温度检测器的检测温度变成所述上限温度以上的情况下，控制所述水供给器，以增加供给所述预热蒸发器的水供给量；在所述温度检测器的检测温度变成所述下限温度以下的情况下，控制所述水供给器，以减少供给所述预热蒸发器的水供给量。

7.如权利要求6所记载的氢生成装置，其特征在于：

所述存储器还存储有涉及所述水供给量的控制的上限供给量以及下限供给量的信息，

所述控制器，将从所述水供给器到所述预热蒸发器的水供给量变成所述上限供给量以上的情况或者从所述水供给器到所述预热蒸发器的水供给量变成所述下限供给量以下的情况判断为异常。

8.如权利要求5所记载的氢生成装置，其特征在于：

具备存储器，存储有涉及所述转化催化剂的温度控制的上限温度以及下限温度的信息，

所述控制器，在所述温度检测器的检测温度变成所述上限温度以上的情况下，控制所述燃烧用空气供给器，以减少供给所述加热器的燃烧用空气供给量；在所述温度检测器的检测温度变成所述下限温度以下的情况下，控制所述燃烧用空气供给器，以增加供给所述加热器的燃烧用空气供给量。

9.如权利要求8所记载的氢生成装置，其特征在于：

所述存储器还存储有涉及所述燃烧用空气供给量的控制的上限供给量以及下限供给量的信息，

所述控制器，将从所述燃烧用空气供给器到所述加热器的燃烧用空气供给量变成所述上限供给量以上的情况或者从所述燃烧用空气供给器到所述加热器的燃烧用空气供给量变成所述下限供给量以下的情况判断为异常。

10.如权利要求5所记载的氢生成装置，其特征在于：

具备存储器，存储有涉及所述转化催化剂的温度控制的上限温度以及下限温度的信息和涉及所述水供给量的控制的上限供给量以及下限供给量的信息，

所述控制器，在所述转化催化剂的温度变成所述上限温度以上并且从所述水供给器到所述预热蒸发器的水供给量变成所述上限供给量以上的情况下，控制所述燃烧用空气供给器，以减少供给所述加热器的燃烧用空气供给量；在所述转化催化剂的温度变成所述下限温度以下并且从所述水供给器到所述预热蒸发器的水供给量变成所述下限供给量以下的情况下，控制所述燃烧用空气供给器，以增加供给所述加热器的燃烧用空气供给量。

11.如权利要求5所记载的氢生成装置，其特征在于：

具备存储器，存储有涉及所述转化催化剂的温度控制的上限温度以及下限温度的信息和涉及所述燃烧用空气供给量的控制的上限供给量以及下限供给量的信息，

所述控制器，在所述转化催化剂的温度变成所述上限温度以上并且从所述燃烧用空气供给器到所述加热器的燃烧用空气供给量变成所述下限供给量以下的情况下，控制所述水供给器，以增加供给所述预热蒸发器的水供给量；在所述转化催化剂的温度变成所述下限温度以下并且从所述燃烧用空气供给器到所述加热器的燃烧用空气供给量变成所述上限供给量以上的情况下，控制所述水供给器，以减少供给所述预热蒸发器的水供给量。

12.一种燃料电池***，其特征在于：

至少具备：

权利要求1至11的任一项所记载的氢生成装置；以及

使用所述氢生成装置提供的所述含氢气体和含氧气体来进行发电的燃料电池。

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