氢生成装置和燃料电池系统的制作方法

专利名称：氢生成装置和燃料电池系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过水蒸气重整反应而由烃系原料和水生成含氢气体 的氢生成装置。另外，本发明涉及使用由这样的氢生成装置生成的氢 和氧进行发电的燃料电池系统。
背景技术：
可进行高效率的小规模发电的燃料电池系统容易进行利用燃料电 池发电时产生的热能的系统构建，因此，被认为有希望作为可实现高 的能量利用率的分散型发电系统。
在燃料电池系统的发电运行过程中，向作为燃料电池系统的发电 部的主体而配设的燃料电池堆(以下，简称为"燃料电池")中，分别 供给含氢气体和空气(氧化剂气体)。这样，在燃料电池中，进行利用 向燃料电池供给的含氢气体中所含的氢和空气中所含的氧的电化学反 应。利用该电化学反应的进行，在燃料电池中，氢和氧所具有的化学 能被直接转换为电能。于是，燃料电池系统能够向负载输出电力。
但是，在燃料电池系统的发电运行时所必须的含氢气体的供给装 置不作为基础设置而配备。因此，在现有的燃料电池系统中设置有用 于生成发电运行时所必须的含氢气体的氢生成装置。氢生成装置至少 具备重整器，通过在设置于该重整器内的重整催化剂中进行水蒸气重 整反应，从而由含有有机化合物的城市煤气等原料和水生成含氢气体。 在此情况下，重整器的重整催化剂通过适当的加热机构而被加热至适 于水蒸气重整反应的进行的温度。例如，在加热机构(燃烧器等)中， 能够燃烧城市煤气和空气的混合气体，因此，能够利用高温的燃烧排 出气加热重整器的重整催化剂。另外，在燃料电池的发电运行时，也 能够在上述的燃烧器中燃烧未在燃料电池中使用的阳极废气。这样， 在加热至适当温度的重整器中，能够由城市煤气等原料和水蒸气通过 重整反应而高效地生成含氢气体。而且，上述重整反应中所使用的水蒸气为使用配置在氢生成装 置内部的水蒸发器来生成水蒸气，并被用于重整器的重整反应中。
另外，在燃料电池的运行停止时，密封气体(原料、含氢气体或 氧化剂气体)和重整水的入口部及出口部，使氢生成装置内部的气体 流路及燃料电池的反应气体流路与大气不连通。通过这样的部分的密 封，也能够防止外部空气混入到燃料电池和氢生成装置的内部。
另一方面，在完全密封入口部和出口部的状态下，存在以下情况: 燃料电池系统的内部状态相对于大气压，为过度的正压状态或负压状 态。
特别在氢生成装置中，存在以下情况在停止时，如果是隔断内 部空间和外部大气之间的连通的密封状态，那么由于在水蒸发器内部 由水蒸发而造成的体积膨胀，因而成为过度的加压状态。因此，通过 密封用电磁阀等开闭控制，使氢生成装置的内部暂时向大气开放，以 对该内部进行减压(例如，参照专利文献2)。
具体来说，在专利文献2 (例如，第0039段)中，记载有这样的 方法氢生成装置的控制装置检测氢生成装置的内压的上升，如果该 内压异常地上升，那么暂时打开配置在重整器的下游侧的开闭阀，以 使得能够向外部放出氢生成装置内的内部气体。
另外，形成密封状态后的氢生成装置的温度降低而成为负压状态 的情况下，通过强制地向燃料电池系统的内部供给规定量的原料，来 对该内部进行增压。
而且，以下，将这样的减压和增压动作称为氢生成装置的压力保 持动作。通过上述的压力保持^H乍，氢生成装置的内压被保持为不向 设备施加负荷的适当的状态，并且能够适当地停止氢生成装置的运行。
但是，在氢生成装置的运行过程中，在由于停电等而切断向氢生 成装置的电力供给而使氢生成装置的运行停止的情况下，通过上述专 利文献2所记载的方法，无法使上升的氢生成装置的内压向大气开放。
因此，在上述的专利文献1中，提出了在连通氢生成装置和加热 器之间的流路上配置液封机构的燃料电池系统。
根据专利文献1记载的燃料电池系统，在燃料电池系统通常的停 止之时，能够通过液封机构来密封燃料电池系统(氢生成装置)的内部。另一方面，在由于停电时的水蒸发而使氢生成装置的内压上升到 规定压力以上的情况下，利用水位差进行的液封机构的液封自动地破 坏，能够不依赖于电力供给而向外部放出内部气体。于是，能够将停 电时的氢生成装置的内压保持为适当的状态，并能够事先预防由于氢 生成装置的内压上升而造成的设备的故障。专利文献1:国际公开第WO2006/013917A1小册子 专利文献2:日本特开2005-243330号公报发明内容但是，就专利文献1所记载的氢生成装置而言，在液封机构的液 封破坏的情况下向大气放出的气体中，混入有在氢生成装置内残留的 一氧化碳气体，根据不同的情况，可以从氢生成装置中排出超过容许 浓度的一氧化碳。另外，专利文献2所记载的氢生成装置也会在开放开闭阀之时， 向大气排出在氢生成装置内残留的一氧化碳。本发明是鉴于上述问题而做出的，其目的在于提供氢生成装置， 其在停电时和电力供给未被切断的通常的停止处理时中的至少任一种 情况时，在伴随着水蒸发而产生的氢生成装置的内压被减压的情况下， 相比现有技术，抑制了残留在氢生成装置的内部的一氧化碳的泄露。另外，本发明的目的在于，提供具备这样的氢生成装置的燃料电 池系统。为了解决上述问题，本发明提供一种氢生成装置，其具备重整 器，使用原料及水蒸气生成含氢气体；水蒸发器，向所述重整器供给 所述水蒸气；密封器，设置在所述重整器的下游的流路上，切断所述 流路内的气体向大气流通；减压器，设置在所述重整器的上游的流路 上，用于将在所述密封器关闭后由于水蒸发器中的水蒸气而被升压的 所述氢生成装置内部向大气开放。这样，通过在重整器的上游侧的流路上配置减压器，从而相比于 现有技术能够抑制残留在氢生成装置内的一氧化碳的泄露，并且能够 将氢生成装置的内压向外部放出。另外，在本发明的氢生成装置中，可以构成为将所述减压器设置在连接所述水蒸发器和所述重整器的流路上。在设置于水蒸发器的上游的流路或连接重整器和原料供给器的流 路上的情况下，由于流路内的原料或水的一部分在氢生成装置的内压 放出时被排出，因此，在下次起动时，为了使由原料供给器开始供给 的原料和由水供给器开始供给的水到达重整器，可能与通常情况相比 更耗费时间，但是，在上述构成的情况下，该可能性降低。另外，在本发明的氢生成装置中，可以具备向所述重整器供给所 述原料的原料供给器，并构成为将所述减压器设置于连接所述原料供 给器和所述重整器的流路上。在将减压器设置于连接水供给器和水蒸发器的流路上的情况下， 存在这样的可能性在该流路中的水中溶解存在的离子析出而引起粘 着等的不良情况；但是，在上述构成的情况下，该可能性降低。另外，在本发明的氢生成装置中，可以构成为将所述减压器设 置于所述水蒸发器的上游的流路上。由于通过上述构成而构成为减压器经由水蒸发器而与重整器间接 地连通，因此，相比于减压器与重整器直接连通的情况，能够使水蒸 发器内的水蒸气的放出比重整器内的含氢气体的放出更加优先，并能 够进一步抑制重整器内的一氧化碳气体的泄漏。另外，在本发明的氢生成装置中，作为将所述减压器设置于所述 水蒸发器的上游的流路上的构成的一例，可以构成为其具备向所述 水蒸发器供给水的水供给器，并将所述减压器设置于连接所述水供给 器和所述水蒸发器的流路上。在将减压器设置于连接原料供给器和水蒸发器的流路上的情况 下，存在这样的可能性在氢生成装置的内压放出时存在于流路中的 原料向氢生成装置外部排出；但是，在上述构成的情况下，该可能性 降低。另外，在本发明的氢生成装置中，作为将所述减压器设置于所述 水蒸发器的上游的流路上的构成的另一例，可以构成为其具备向所 述重整器供给所述原料的原料供给器，并将所述减压器设置于连接所 述原料供给器和所述水蒸发器的流路上。在将减压器设置于连接水供给器和水蒸发器的流路上的情况下，存在这样的可能性在该流路中的水中溶解存在的离子析出并引起粘 着等的不良情况，但是；在上述构成的情况下，该可能性降低。另外，在本发明的氢生成装置中，可以具备脱臭器，除去向所 述重整器供给的原料中的臭气成分；开闭阀，设置于所述脱臭器和所 述重整器之间的流路上；所述开闭阀可以构成为在所述密封器关闭 时切断从所述重整器向所述脱臭器的气体的流通，所述减压器可以设 置于所述脱臭器和所述重整器之间。 ，通过以上的开闭阀的作用，能够防止向脱臭器的水蒸气流入，其 结果是，能够抑制脱臭器的性能劣化。另外，在本发明的氢生成装置中，所述密封器可以为常闭阀。由此，在向氢生成装置的电力供给切断时，密封器自动地关闭， 因此，抑制了重整器内的含氢气体从重整器的下游侧向大气排出，因 而优选。另外，在本发明的氢生成装置中，所述减压器可以是具有压力释 放机构(reliefstructure)的阀，其在所述氢生成装置内的压力达到第一 上限压力以上时，能够使所述氢生成装置内部向大气开放。由此，在由于停电等而无法进行电气控制的情况下，可以开放氢 生成装置的内压。另外，在本发明的氢生成装置中，所述减压器可以是具有弹簧密 封机构的电磁阀，并且可以被构成为在所述氢生成装置内的压达到 第一上限压力以上的情况下，所述弹簧密封机构的密封被解除。由此，在由于停电等而无法进行电气控制的情况下，在氢生成装 置内的气压达到第一上限压力以上的情况下，弹簧密封机构的密封被 自动解除，能够适当地进行减压处理。另外，在本发明的氢生成装置中，可以具备压力检测器，检测 由所述密封器密封的所述氢生成装置内的压力；控制器，在由所述压 力检测器得到的压力为比第一上限压力小的第二上限压力以上的情况 下，控制所述密封器从而向大气开放所述氢生成装置内部。由此，在氢生成装置内的压力达到第一上限压力以上之前，使氢 生成装置的内压向大气开放，因此，可以抑制相对氢生成装置的内压 的耐久恶化。另外，在本发明的氢生成装置中，可以被构成为在所述氢生成 装置的起动待机过程中和起动处理时中的至少任一种情况中，按照下 述的至少任一种情况进行所述电磁阀的开闭动作每经过规定的累积 运行时间进行所述电磁阀的幵闭动作，按照每规定的累积运行次数进 行所述电磁阀的开闭动作，按照每规定的期间进行所述电磁阀的开闭 动作，或者按照每规定的连续起动待机时间进行所述电磁阀的开闭动 作。
由此，抑制由于电磁阀的弹簧密封机构的阀座和阀体之间长期紧 密贴合的状态而产生的两者间(例如，橡胶垫部)的粘着，并且，进 而能够在氢生成装置的内压达到第一上限压力以上的情况下，降低发 生无法发挥由电磁阀发挥减压功能的状况的可能性。
另外，在本发明的氢生成装置中，可以具备压力检测器，检测 由所述密封器密封的所述氢生成装置内的压力；和控制器；所述控制 器可以在由所述压力检测器得到的压力为第二上限压力以上的情况 下，以打开所述开闭阀的方式控制所述开闭阀。
另外，在本发明的氢生成装置中，所述第二上限压力可以比所述 第一上限压力小。
由此，在氢生成装置内的压力达到第一上限压力以上之前，使氢 生成装置的内压向大气开放，因此，可以抑制相对氢生成装置的内压 的耐久性恶化。
另外，在本发明的氢生成装置中，可以具备下倾斜流路，向下 方引导从所述减压器放出的气体；接受器，接受从所述下倾斜流路的 下方端排出的水。
由此，降低从减压器放出的含有大量水蒸气的气体原样直接被放 出而导致构成氢生成装置的其它的设备的劣化及故障的可能性。另外， 在通过下倾斜流路的期间或在接受器中，由于水蒸气结露而使气体的 容积縮小，因此，能够抑制该气体向外部急剧地喷出。
另外，在本发明的氢生成装置中，所述接受器可以具有积蓄水的 水积蓄部和排出积蓄于所述水积蓄部的水的排出机构，且可以被构成 为通过使用所述排出机构来排出水，从而使所述凝结水向外部废弃。
另外，在本发明的氢生成装置中，所述接受器可以具有能够将从由此，在接受器中，从氢生成装置内部放出的气压被向大气开放。 本发明还提供具备使用气体进行发电的燃料电池的燃料电池系统。
在这样的燃料电池系统中，标准装备有上述的接受器(例如，贮
水槽(hopper)或水箱(water tank))，该接受器能够将从构成燃料电 池系统的各设备(例如，氢生成装置、燃料电池)中排出的水向系统 外部排出，因此，能够利用该接受器而使将凝结水向外部排出的结构 简化。
本发明的上述目的、其它的目的、特征以及优点可以通过参照附 图和以下的最佳实施方式的详细说明而明确。
根据本发明，得到一种氢生成装置，其相比现有技术能够抑制残 留于氢生成装置内部的一氧化碳的泄露，并且能够在停止时对该内部 进行减压。另外，根据本发明，还得到具备这样的氢生成装置的燃料 电池系统。


图1为示意地表示本发明的实施方式1的氢生成装置的构成例的 框图。
图2为表示减压器的配置位置的具体例的图。 图3为示意地表示本发明的实施方式2的燃料电池系统的构成例 的框图。
图4为示意地表示减压器的构成例的图。
图5为示意地表示本发明的变形例6的燃料电池系统的构成例的 框图。
符号说明 1重整器 2燃烧器 3减压器 4水蒸发器 5水供给器6原料供给器 7排出器 8燃料电池 9压力检测器
10、 10A、 10B、 10C密封器
22凝结水箱 25壁部 26贮水槽 26A排出功能件 26B水积蓄部 22C、 26C开放结构 27、 27A下倾斜流路 30脱硫器
31水蒸气逆流防止阀(开闭阀)
32-下倾斜配管
33水平配管
50控制装置
100氢生成装置
110、 110A燃料电池系统
具体实施例方式
以下，参照附图，对用于实施本发明的最佳实施方式进行详细说明。
(实施方式l)
图1为示意地表示本发明的实施方式1的氢生成装置的构成例的 框图。在此，在图1中，只图示了本实施方式的氢生成装置100的说
明中所必需的构成要件，省略与本实施方式的说明没有直接关系的构 成要件的图示。
如图1所示，本实施方式的氢生成装置100具备重整器1。
重整器1是具有使水蒸气重整反应进行的重整催化剂(未图示)、
且能够由城市煤气、LPG及灯油等烃系原料和水生成含氢气体的装置。200980000156.7 器1供给的含氢气体用作燃料电池的反应气体。
另外，在重整器1中，作为检测氢生成装置内的压力的压力检测
器的一例，配置有能够检测重整器1内的压力的压力检测器9。该压力 检测器9可以是直接检测重整器1内的气体的压力的压力表，但也可 以是能够间接地知道重整器1内的气体的压力的温度检测器。例如， 在重整器1中，通常为了检测自身的温度，配置有检测重整催化剂的 温度、重整催化剂周边的壳体温度、或者通过了重整催化剂的含氢气 体的温度的温度检测器。根据利用这样的温度检测器而得到的温度， 能够推定氢生成装置内的气体的压力。在此，作为温度检测器，能够 使用热电偶，但是，只要是能够恰当地检测重整器1的温度的温度检 测器，那么也可以是其他的温度检测器。
另外，如果在氢生成装置100内的气体的压力和氢生成装置100 的运行停止后的经过时间之间存在相关关系，那么也可以使用合适的 计时器(定时器(timer))作为间接地检测压力的压力检测器，以推定 气体的压力。
艮P，本说明书中的"压力检测器"不限于薄膜压力计等的压力表， 而可以由可直接或间接地检测气体的压力的各种检测器构成。
另外，如图1所示，氢生成装置100具备水供给器5和水蒸发器4。
该水蒸发器4是能够蒸发从外部供给的水的装置。利用水蒸发器 4，生成重整器1的水蒸气重整反应中所需的水蒸气。
在此，在图1中，表示了水蒸发器4和重整器1 一体地形成的例 子，但是也可以使两者为不同的装置而由配管相互连结。在此情况下， 使水在重整器1的外部蒸发，并向重整器1的内部供给该水蒸气。
在水蒸发器4中，水蒸发中所需的热能可以从氢生成装置100的 外部供给，但是，如果利用重整器1的加热中所使用的热介质(后述 的燃烧废气)的余热，那么能够提高能量效率，因而优选。例如，如 果通过合适的间隔部件(未图示) 一体地形成重整器1和水蒸发器4， 并构成为向两者赋予燃烧废气(后述)的热量，那么能够提高氢生成 装置100的能量效率。
水供给器5是可调节向水蒸发器4供给的水量的装置。作为水供给器5，例如可以使用水泵，但是，只要是能够调节向水蒸发器4供给 的水量的设备，也可以使用水泵以外的装置。
另外，如图1所示，氢生成装置100具备作为加热重整器1的加 热机构的燃烧器2。
由于重整器1的重整催化剂中的水蒸气重整反应为吸热反应，因 此，在该反应的进行中，需要向重整催化剂赋予热量。因此，上述的 燃烧器2构成为加热重整催化剂。在此，作为该燃烧器2，可以使用燃 烧炉。于是，燃烧器2中生成的高温的燃烧废气的热量被赋予重整催 化剂，重整催化剂被加热至适于水蒸气重整反应的温度。在此，在重 整器1的加热中，也可以使用燃烧器以外的加热机构。
作为燃烧炉的燃烧用燃料，可以使用向重整器1供给的原料，但 是也可以使用其他的可燃性燃料(例如，由重整器1生成的含氢气体 的一部分)。
另外，如图1所示，氢生成装置100具备原料供给器6。 原料供给器6是调节向重整器1供给的原料(在此为城市煤气等 原料气体)的流量的装置。作为原料供给器6，例如可以使用增压泵， 但只要是能够调节向重整器1的原料供给量的设备，也可以使用流量 调节阀等的增压泵以外的装置。
在图1中，来自原料供给器6的原料和来自水供给器5的水向水 蒸发器4输送，原料和水蒸气在水蒸发器4中混合。然后，这些混合 气体从水蒸发器4向重整器1输送。但是，混合气体向重整器1的供 给方式不限于此。例如，可以在水蒸发器和重整器之间的流路上连通 原料供给器的供给端(参照后述的图2 (b))。在此情况下，原料和 从水蒸发器流出的水蒸气在水蒸发器和重整器之间的流路中混合。 另外，如图1所示，氢生成装置100具备密封器10。 密封器10是能够切断包括位于密封器10的配置位置的上游侧的 重整器l的流路向大气的连通的装置。在此，密封器10配置在水蒸发 器4和减压器3(在后面详述)的下游的流路上，如图1所示，详细为 配置在重整器1的下游的、从重整器1流出的含氢气体的流路上。而 且，该含氢气体流路的下游端被构成为与大气连通。
这样的密封器10可以通过使用例如配置在形成气体流路的配管上
15的电磁阀(电磁式开闭阀)等而构成。
另外，如图1所示，氢生成装置100具备控制装置50。
控制装置50由微处理器等构成，确切地控制氢生成装置100的各 种运行动作。而且，如图1所示，控制装置50可以为单一的控制器， 但是也可以为通过多个控制器的协同工作而构成的控制器组。
接着，对作为本实施方式的氢生成装置100的特征部的减压器3 和排出器7的构成进行说明。.
氢生成装置100的减压器3被构成为在由于水蒸气体积膨胀等 而使氢生成装置100的内压达到第一上限压力以上的情况下，向大气 释放氢生成装置100的内部气体(在此为以水蒸气作为主要成分的气 体)，以降低氢生成装置100的内压。而且，上述的第一上限压力定 义为比氢生成装置100的耐久压力上限更小的值。
从相比现有技术能够抑制在重整器1中残留的一氧化碳向氢生成 装置100的外部(大气)的泄露从而能够适当地对氢生成装置100内 进行减压的观点出发，减压器3至少配置在重整器1的上游侧的流路 中。但是，对于减压器3的具体的配置位置，因为根据由原料和水蒸 气构成的混合气体向重整器1的供给方法而不同，所以，在后面描述 这样的配置位置的具体例。
作为减压器3，可以使用利用弹簧压的密封的简单的压力放出机构 (压力释放机构(relief structure))的放汽阀(压力释放阀(relief valve))。于是，能够简单地构成减压器3。另外，也能够使用为了 起到压力放出机构(压力释放机构)的作用而配置的电磁阀以构成减 压器3。
在使用电磁阀构成减压器3的情况下，该电磁阀配置为适合于 相对于气体流路，如果氢生成装置100的内压达到第一上限压力(电 磁阀的弹簧密封机构的设定压)以上，则阀自动地打开；如果压力下 降，则阀自动地关闭。
于是，在密封器10密封的状态中的氢生成装置100的内压上升不 过剩的情况下，氢生成装置100的内压被保持为电磁阀的弹簧密封机 构的弹簧压(设定压)以下，利用电磁阀的弹簧密封机构，氢生成装 置100的内部被密封。另外，在密封器IO密封的状态中的氢生成装置IOO的内压上升过剩的情况(达到第一上限压力以上的情况)下，氢生 成装置100的内压为电磁阀的弹簧密封机构的弹簧压(设定压)以上，
通过电磁阀的弹簧密封机构的解除(弹簧被内压挤压而形成放出内部
气体的缝隙)，氢生成装置100的内部暂时地向大气开放。于是，可 以使氢生成装置100的内压下降至比上述第一上限压力小的压力水平。
进而，在从氢生成装置100的停止处理结束开始直到下次的起动 处理开始为止的起动待机过程中和向水蒸发器4开始水供给之前的起 动处理时中的至少任一种情况中，通过控制器50的控制，强制性地使 构成上述减压器3的电磁阀从关闭的状态进行至少1次以上的开闭动 作。于是，抑制由于电磁阀的弹簧密封机构的阀座和阀体之间长期的 紧密贴合状态而产生的两者间(例如，橡胶垫部)的粘着，并且，能 够降低在氢生成装置100的内压异常上升的情况下、由于粘着而发生 无法发挥电磁阀的减压功能的状况的可能性。
而且，关于在起动待机过程中和向水蒸发器4开始水供给之前的 起动处理时中的至少任一种情况中强制地使电磁阀进行开闭动作的时 机，只要是在上述的电磁阀的弹簧密封机构开始粘着之前，可以是任 何时期。例如，可以在下述的至少一种情况中定期地进行在氢生成 装置IOO每经过规定的累积运行时间(例如，每50小时)进行，按照 每规定的累积运行次数(每累积起动次数，每累积停止次数；例如， 每8次起动)进行，按照每规定的期间(例如，每一周时间)进行， 或者，按照每规定的连续起动待机时间(例如，每一周时间)进行。
在此，如果来自减压器3的高温气体(以水蒸气作为主要成分的 气体；以下有时根据需要简称为"水蒸气")被原样直接向大气放出， 那么会产生各种问题(例如，由于接触高温的水蒸气而造成的设备的 故障)。
因此，在本实施方式中，配置有通过将上述的高温气体导入到下 方的流路(以下，称为"下倾斜流路"；未图示)而与减压器3连通 的排出器7。并且，该排出器7为接受从下倾斜流路的下方端排出的凝 结水的接受器，并构成为能够将其向外部排出。于是，含有高温的水 蒸气的气体可以在通过下倾斜流路的期间及在排出器7中被冷却，作 为凝结水而从排出器7中排出(废弃于氢生成装置100的外部)。在本实施方式中，这样做，防止从减压器3放出的气体和存在与高温的 气体(水蒸气)接触则劣化的可能性的氢生成装置100的构成设备相 接触。
另外，关于形成在此所述的下倾斜流路的配管，只要能够适当地 发挥配管内的排水性能即可，不必遍及整个配管区域地向下倾斜。艮P， 在该配管中途，可以存在具有水平部或复杂的配管系统的热交换部。
另外，为了向大气开放从减压器3放出的气体压，上述排出器7 优选具备与用于排水的排水口不同的大气开放口。
接着，参照附图，对减压器3的配置位置的具体例进行说明。
图2为表示减压器的配置位置的具体例的图。在图2 (a)中，图 示了原料和水蒸气在水蒸发器4中预先混合且这些混合气体向重整 器l供给的方式的、减压器3的可配置的位置。在图2 (b)中，图示 了原料和从水蒸发器4流出的水蒸气在与重整器1连通的流路上混 合且这些混合气体向重整器1供给的方式的、减压器3的可配置的位 置。
在前者(图2 (a))的情况下，可以在水蒸发器4和重整器l之 间的流路A上设置减压器3。在设置于水蒸发器4的上游的流路上的 情况下，由于流路内的原料或水的一部分在氢生成装置100的内压放 出时被排出，齿此，在下次起动时，为了使由原料供给器6幵始供给 的原料或由水供给器5开始供给的水到达重整器1，可能相比通常情况 更耗费时间，但是，在本构成的情况下，不容易发生这样的问题。
另外，可以在水蒸发器4的上游的流路上设置减压器3。于是，减 压器3被构成为经由水蒸发器4而与重整器间接地连通，因此，相比 于设置在连接水蒸发器4和重整器1的流路A上的情况，更加抑制在 利用减压器3进行氢生成装置100的内压开放时重整器1内的气体(一 氧化碳)泄露。
作为上述水蒸发器4的上游的流路，可以举出水供给器5和水蒸 发器4之间的流路B。在减压器3被设置于流路C的情况下，存在这 样的可能性在氢生成装置100的内压放出时存在于流路C中的可燃 性的原料向氢生成装置100的外部排出；而在将减压器3设置于本流 路B的情况下，该可能性降低。作为上述水蒸发器4的上游的流路，可以举出原料供给器6和水 蒸发器4之间的流路C。在减压器3设置于流路B的情况下，存在这 样的可能性在流路B中的水中溶解存在的离子析出而引起粘着等的 不良情况；而在将减压器3设置于流路C的情况下，该可能性降低。
在后者(图2 (b))的情况下，可以在水蒸发器4和重整器1之 间的流路D上设置减压器3。在设置于水蒸发器4的上游的流路E或 连接重整器1和原料供给器6的流路F上的情况下，由于流路内的原 料或水的一部分在氢生成装置100的内压放出时被排出，因此，在下 次起动时，为了使由原料供给器6开始供给的原料或由水供给器5开 始供给的水到达重整器l，可能相比通常情况更耗费时间；但是，在本 构成的情况下，该可能性降低。
另外，可以在水蒸发器4的上游的流路上设置减压器3。于是，减 压器3,构成为经由水蒸发器4而与重整器间接地连通，因此，相比 于设置在连接水蒸发器4和重整器1的流路D上的情况，更加降低了 在利用减压器3进行氢生成装置100的内压开放时重整器1内的气体 (一氧化碳)泄露的可能性。
作为上述水蒸发器4的上游的流路，可以举出连接水供给器5和 水蒸发器4的流路E。在减压器3被设置于流路F上的情况下，存在 这样的可能性在氢生成装置100的内压放出时存在于流路F中的可 燃性的原料向氢生成装置100的外部排出；但是，在将减压器3设置 于本流路E中的情况下，该可能性降低。
另外，可以将减压器3设置于原料供给器6和重整器1之间的流 路F上。在减压器3被设置于流路E的情况下，存在这样的可能性 在流路E中的水中溶解存在的离子析出并引起粘着等的不良情况；但 是，在将减压器3设置于本流路F的情况下，该可能性降低。
另外，在图2中，从能够容易地说明减压器3的配置场所的观点 出发，为了说明的方便，重整器1和水蒸发器4被图示为不同的装置， 但是，如上所述，优选一体地形成两者。
接着，对本实施方式的氢生成装置100的动作(在此为起动处理 和通常的停止处理)进行叙述。
在氢生成装置100的起动处理中，利用燃烧器2加热重整器1，使之上升至适于生成含氢气体的温度。在重整器1的加热中，使在重整
器1内流通并向燃烧器2供给的原料在燃烧器2中燃烧。而且，向燃 烧器2供给通过了重整器1的原料的流路通过将图1所示的将含氢气 体流路的下游端与燃烧器2连接而实现。在重整器1内通过原料的理 由为将利用燃烧器2的燃烧热而被加热的原料用作使氢生成装置100 升温的热介质，也可以不使原料通过重整器1内而直接向燃烧器2供 给。如果将存在于重整器1内的原料在无水的状态下加热至规定温度 以上，那么引起作为构成元素而包含在原料中的碳的析出，使重整器l 的流路堵塞，并使重整催化剂劣化。因此，有必要在重整器1的温度 不到规定温度就开始向重整器1供给水蒸气。
因此，在本实施方式中，使用燃烧器2的热量而使水变为水蒸气， 因此，在重整器1的温度不到规定温度的情况下，在水蒸发器4中分 配从燃烧器2中取出的热量，使水蒸发器4达到可进行水蒸发的温度。
作为引起从原料中析出碳的温度，在本实施方式中，设定为400°C， 但是该设定温度由于重整器1的构成及温度检测器的安装位置等而不 同，因此，只要是不引起碳析出的温度，可以使用与上述的设定温度 不同的温度。
如果向重整器1供给原料和水蒸气，那么通过水蒸气重整反应开 始生成含氢气体。重整器1的重整反应依存于重整催化剂的温度，从 而在重整器1中生成的气体中的氢浓度或一氧化碳浓度不同。因此， 在重整器1内的温度充分地加热并且含氢气体中的高浓度的氢开始生 成之后，起动处理结束，开始向利用含氢气体的设备(燃料电池、氢 储罐等)的供给含氢气体的动作。另外，在本例中，采用了只设置重 整器1作为设置于氢生成装置100内的反应器的方式，但是，在利用 含氢气体的设备中，在需要使一氧化碳的碳浓度进一步降低的情况下， 也可以采用在重整器1的下游设置降低一氧化碳的反应器(转化器) 的方式。
在没有由于停电或电流断路器(breaker)切断等而切断向氢生成 装置100的电力供给的通常的停止处理中，向氢生成装置100的原料 供给和水供给被切断，并且燃烧器2的燃烧动作停止，氢生成装置100 的运行停止。在此，在紧接着氢生成装置100的运行停止之后，氢生成装置100
的各部分变为高温，如果空气与重整催化剂体等的催化剂体接触，那 么可能会氧化劣化。出于可靠地防止这样的催化剂的氧化劣化的目的，
上述的氢生成装置100的入口部被切断，并且出口部(例如，作为开 闭阀的密封器10)关闭，在含氢气体存在于氢生成装置100内的状态 下，氢生成装置100的内部被密封。
在氢生成装置100的运行刚停止之后，在水蒸发器4中残留水， 如果这样的残存水由于水蒸发部4所具有的残余的热量而蒸发，则氢 生成装置100的内压上升。在内压过度地上升的情况下，可以通过减 压器3放出内压，但是，考虑到减压器3的耐久性及向氢生成装置100 的构成设备的压力负荷的降低，在达到比第一上限压力更低的第二上 限压力以上的情况下，适当地进行氢生成装置100的减压。在本实施 方式中，设定为在氢生成装置100的内压上升至3kPa以上的时点， 通过控制装置50的控制解除密封器10的密封，进行与大气连通的减 压动作。但是，设备的耐久压力根据设备的特性而不同，因此，用于 执行上述减压动作的压力阈值也可以不是3kPa，而可以是其它的条件。 另外，上述减压动作相比于通过减压器3的减压时，在氢生成装置IOO 的内压更小的状态下使压力开放，因此，从氢生成装置100 —下子喷 出的气体量降低，能够抑制急剧的气体的喷出，因而优选。
在此，例如，在图1所示的含氢气体流路的下游端与燃烧器2连 接的情况下，通过暂时地开放密封器10 (开闭阀)，使氢生成装置100 中的气体向燃烧器2放出，从燃烧器2排出的燃烧废气流动，可以经 由以与大气连通的方式构成的燃烧废气流路(未图示)而对氢生成装 置100的内压进行减压。在向燃烧器2放出气体时，构成为使能够向 燃烧器2供给燃烧用的空气的空气供给器(未图示)进行动作。于是， 即使向燃烧器2中放出的气体中含有含氢气体，在燃烧器2中利用空 气适当地稀释氢等可燃性气体及一氧化碳之后，向大气排出。在此情 况下，优选空气供给器的空气量调整为比氢生成装置100的氢供给运 行过程中多，使放出气体中所含的可燃性气体及一氧化碳能够充分地 稀释并能够降低。而且，作为空气供给器，可以使用西洛克风扇(Sirocco fan)，但只要能够供给空气，也可以为其它的空气供给器。另外，运行停止后的氢生成装置100的各部分的温度随着时间的 经过而逐渐降低。例如，重整器1的运行时的内部温度上升至65(TC左 右，因此，随着重整器l的内部温度降低，重整器l的内部气体收縮。 这样，氢生成装置100的内压也降低。因此，在氢生成装置100的运 行停止后，暂时有必要通过上述减压动作放出伴随着由于氢生成装置 100 (特别是，水蒸发器4和可与水蒸发器4热传导的重整器1、燃烧 废气流路等)的余热而蒸发的水的体积膨胀而上升的氢生成装置100 的内压，但是，如果氢生成装置100内的温度达到规定温度以下(例 如，300°C)，那么氢生成装置100的内压降低至不到大气压的负压状 态。因此，如果氢生成装置100的内压过度地负压化，那么在氢生成 装置100的各种设备(电磁阀及气体流路)上承载负荷，导致设备故 障。因此，出于防止氢生成装置100的内部的过度的负压化的目的， 如果氢生成装置100的内压比规定压低，那么进行氢生成装置100的 增压，使氢生成装置100的内压维持为规定压以上。这样的增压通过 向氢生成装置100供给原料而实现。具体来说，在原料基础设施(例
如，城市煤气)或原料储罐(例如，丙烷气瓶)这样的原料供给源中， 通常具有供给压，因此，通过开放设置于原料供给流路上的开闭阀(未
图示)，来补偿随着温度降低而收縮的氢生成装置100内的气体的体
积减少。在本实施方式中，构成为在氢生成装置100的内压为大气
压+0.3kPa以下的情况下，进行增压动作。但是，设备的耐久压力根据 设备的特性而不同，因此，只要设备不发生故障，可以为其它的条件。
而且，在燃烧器2的燃烧动作停止后的重整器1 (氢生成装置100) 的冷却方法中存在使空气供给器(西洛克风扇)动作并向燃烧废气 流路输送空气，将对重整器1进行强制空冷的冷却动作作为停止处理 之一而执行的方法；不进行这样的强制的冷却动作而自然冷却的方法。 本实施方式中，采用前者的方法，但是，只要能够将氢生成装置100 内压维持为规定的范围内，可以为后者的方法，也可以为它们以外的 冷却方法。而且，构成为上述减压动作和增压动作在氢生成装置100 的停止处理和起动待机时的至少任一种情况中，适当地进行。
接着，对在氢生成装置100的起动处理或氢供给运行过程中，由 于停电或电流断路器切断等，向氢生成装置100的电力供给被切断的
22情况(异常时)的停止处理，进行叙述。
如果向氢生成装置100的电力供给被切断，那么能够开闭氢生成 装置100的入口部和出口部的各种的常闭阀(通过电磁铁消磁而关闭 且通过电磁铁励磁而开放的电磁阀)全部关闭。同时，原料供给器6 及水供给器5等的供给器的动作也停止。而且，也包括密封器10作为 开闭出口部的常闭阀。
:在此，即使水供给器5的动作停止，在从水供给器5到水蒸发器4 的配管内及水蒸发器4内残存的水在片刻之间，由于氢生成装置100 (特别是，水蒸发器4和可与水蒸发器4热传导的重整器1、燃烧废气 流路等)-的余热而持续蒸发，因此，在氢生成装置100内，水蒸气继 续生成。由于伴随着该水蒸气的生成的体积膨胀，由密封器1密封的 氢生成装置100的内压上升。
在氢生成装置100的内压上升至第二上限压力以上的情况下，优 选通过控制装置50的控制进行氢生成装置100的减压动作。但是，由 于停电或电流断路器切断等而不向氢生成装置100供给电力，无法通 过控制装置50使密封器10进行开闭动作。即，不能进行使用密封器 10的减压动作。
因此，在本实施方式中，在氢生成装置100内的气压过剩地上升， 而达到第一上限压力以上的情况下(在此为50kPa)，通过减压器3 的压力释放机构使大气与水蒸发器4连通，氢生成装置100的内压向 大气开放。在此，本实施方式的氢生成装置100通过在重整器1的上 游侧的流路上配置减压器3，从而相比现有技术抑制残留于氢生成装置 100内的含氢气体(一氧化碳)的泄露，并且构成为能够主动地向外 部放出作为氢生成装置100的内压上升的原因的水蒸气。在此，作为 上述第一上限压力为50kPa，但是，设备的耐久压力根据设备的特性而 不同，因此，第一上限压力只要不使设备发生故障，可以为其它的值。
而且，在如本实施方式(图1)所述的重整器1和水蒸发器4一体 地形成的装置中，减压器3可以配置在重整器1和水蒸发器4的上游 侧的流路上。于是，水蒸气优先地排出，相比现有技术，能够抑制含 氢气体(一氧化碳气体)的放出。另一方面，在重整器1和水蒸发器4 被单独构成并通过合适的配管连结两者的情况下，可以在重整器1和水蒸发器4之间的配管上设置减压器3。
另外，如果高温的水蒸气冷却，那么水蒸气凝结为水，因此，能 够使向外部放出的气体的体积收縮。因此，在本实施方式中，通过减 压器3的气体不是原样地直接向大气排出，而是如上所述，与通过经 过上述的下倾斜流路以使水蒸气冷却而牛成的凝结水一起导入到排出 器7中。
作为上述的排出器7，使用通过标准装备于氢生成装置100中的、 具有水积蓄部并且具有排出积蓄于水积蓄部的水的排出机构的接受 器，从而能够使向氢生成装置100的外部排出凝结水的结构简化。而 且，作为标准装备的接受器，例示有后述的实施方式2例示的能够 储藏从燃烧器2的燃烧废气中回收的回收水的凝结水箱、或者配置在 构成氢生成装置100的壳体(未图示)的壁部的外侧的贮水槽等。
(实施方式2)
图3为示意地表示本发明的实施方式2的燃料电池系统的构成例 的框图。
如图3所示，在本实施方式的燃料电池系统110中，组装了在实 施方式1中所述的氢生成装置100 (省略其构成和动作的说明)。而且， 在本实施方式中，氢生成装置100的排出器7 (参照图l)由后述的贮 水槽26构成，氢生成装置100的密封器10 (参照图1)由后述的密封 器IOA、密封器10B和密封器10C构成。
如图3所示，燃料电池系统110具备使用从氢生成装置100供给 的含氢气体和空气(氧化剂气体)中的氧进行发电的燃料电池8。而且， 燃料电池8的内部构成为公知的构成，所以省略其构成说明。
虽然在图3中没有图示，但存在向燃料电池8供给空气的流路， 从鼓风机等经由该流路而向燃料电池8供给作为氧化剂气体的空气。 另外，在燃料电池系统110的起动处理时，通过重整器1后的含氢气 体中的一氧化碳浓度高，因此，来自氢生成装置100的含氢气体使用 适当的切换阀(未图示)，不向燃料电池8供给，而经由配置有密封器 10C的旁路流路而向燃烧器2输送。使用该含氢气体而使燃烧器2的 燃烧进行，供给重整器1的水蒸气重整反应所需的热量。并且，重整器1充分地上升，含氢气体中的一氧化碳浓度变低，在变为高浓度的
氢生成的状态的时点，使用切换阀，向燃料电池8开始供给含氢气体， 通过含氢气体和空气的反应，燃料电池8发电。此时，在燃料电池8 中未被用于发电而从燃料电池8放出的含氢气体(阳极尾气)向燃烧 器2供给，用作加热重整器1的重整催化剂的燃烧用能量。另外，在 燃料电池8的发电中，能够生成电力和热。因此，使冷却水在燃料电 池8中循环，并进行与冷却水的热交换，使燃料电池8的温度保持为 适当的温度，并有效地取出燃料电池8的生成热。并且，通过热交换 加热的冷却水储藏在热水储水箱(未图示)等中，被利用于家庭用热 水等中。
这样做，就本实施方式的燃料电池系统110而言，有效地利用能 量，并且实现高效的发电。
如趣3所示，燃料电池系统110的减压器3经由下倾斜流路27而 与能够从燃料电池系统110中排出不需要的水的贮水槽26相连结。
该贮水槽26具有配置在构成燃料电池系统110的壳体的壁部25 的外侧的中空的水积蓄部26B，且是接受从下倾斜流路27的下方端排 出的水蒸气和水蒸气的凝结水的接受器。并且，贮水槽26具有将燃料 电池系统110的凝结水箱22中的溢出水向外部引导的排出功能件26A (例如，排水软管等)。而且，在该凝结水箱22中，通过溢出水的水 量的调整而储藏一定量的回收水。
另一方面，来自减压器3的高温气体在下倾斜流路27中流动的中 途冷却并凝结。因此，上述的贮水槽26通过使用能够排出积蓄在贮水 槽26的水积蓄部26B的水的上述的排出功能件26A来排出水，也兼 有向外部废弃这样的凝结水的排出器的功能。
另外，贮水槽26也具备开放结构26C，该开放结构26C具有能够 向大气放出从下倾斜流路27的下方端排出的水蒸气的大气开放口 。
而且，在燃料电池系统110的运行过程中，使用向水蒸发器4供 给的重整水和燃料电池8的冷却中所使用的冷却水。在此，优选构成 为燃烧器2的燃烧废气中的水、通过燃料电池8的阴极后的阴极废 气中的水、通过燃料电池8的阳极后的阳极废气中的水等被回收，使 用这样的回收水向燃料电池系统110供给必要的水(重整水、冷却水)。另外，对于氢生成装置100，采用了只设置重整器1的方式，但是， 在燃料电池8为低温型的燃料电池(例如固体高分子型燃料电池) 的情况下，为了进一步降低一氧化碳浓度，也可以采用在重整器1的 下游设置降低一氧化碳的反应器(转化器等)的方式。
另外，在燃料电池系统的起动处理中，采用设置有用于不向燃料 电池8供给一氧化碳浓度未充分降低的含氢气体的旁路流路和密封器 10C的方式。但是，阳极电极不容易相对于一氧化碳中毒的燃料电池 (例如SOFC等高温型燃料电池)的情况中，可以不设置旁路流路和 密封器。
进而，在不设置旁路流路和密封器10C的方式中，只要至少设置 密封器IOB，那么就可以切断氢生成装置100和燃料电池8内的气体 流路与大气之间的连通。因此，可以采用只设置密封器10B的方式。
接着，对本实施方式的燃料电池系统110的动作进行叙述。但是， 由于在实施方式1中，对氢生成装置100的动作进行了详细的叙述， 因此，在此省略或是概述与氢生成装置100相关的动作的说明。
另外，只要参考实施方式1中叙述的内容，就能够理解燃料电池 系统110的起动处理，因此，在此省略。而且，作为本实施方式的燃 料电池系统100的整体的动作的控制器，可以使用上述的控制装置50。
在没有由于停电或电流断路器切断等而切断向燃料电池系统110 的电力供给的通常的停止处理中，通过密封氢生成装置100的入口部 和出口部、以及燃料电池8的入口部和出口部，来进行燃料电池系统 110的密封。 -
此时，可以是保持连通氢生成装置100和燃料电池8的状态，但 是在本实施方式中，使用密封器10A (电磁阀)隔断氢生成装置100 和燃料电池8。而且，在此情况下，燃料电池8的出口部通过密封器 10B (电磁阀)关闭。另夕卜，作为氢生成装置100的出口部之一的旁路 流路通过密封器10C关闭。
并且，在密封燃料电池系统110的状态下，由于由氢生成装置100 的余热而引起的水蒸发，而使体积膨胀。于是，在氢生成装置100内 的内压上升至第二上限压力以上的情况下，通过控制装置50的控制解 除密封器10C (开闭阀)的密封，从而进行向大气放出氢生成装置100的内压的减压动作。而且，也可以采用通过解除密封器10A和密封器 10B的密封(在没有密封密封器10A而停止的情况下，解除密封器10B 的密封)而进行减压动作的方式来替代上述减压动作。
另外，在氢生成装置100的温度降低，从而内压降低的情况下， 通过控制装置50的控制，与实施方式1同样地进行增压动作。而且， 上述减压动作和增压动作被构成为，在燃料电池系统110的停止处理 和起动待机时中的至少任一种情况下，适当地进行。
接着，对在燃料电池系统110的起动处理或者氢供给运行时，由 于停电或电流断路器切断等，而切断向燃料电池系统110的电力供给 的情况(异常时)的停止处理进行叙述。
如果切断向燃料电池系统110的电力供给，那么能够开闭燃料电 池系统110的气体(原料、含氢气体、或者氧化剂气体)及重整水的 入口部和出口部的各种常闭阀(例如，密封器10A、 IOB、 10C)全部 关闭。同时，原料供给器6及水供给器5等的供给器的动作也停止。
与实施方式1同样地，即使水供给器5的动作停止，在从水供给 器5到水蒸发器4的配管内及水蒸发器4内残存的水也会由于氢生成 装置100的余热而在暂时的一段时间内继续蒸发，因此，在燃料电池 系统110的氢生成装置100中，继续生成水蒸气。由于伴随着该水蒸 气的生成的体积膨胀，由上述的密封器(密封器IOA、 IOB、 10C)密 封的氢生成装置100的内压上升。
优选在氢生成装置100的内压上升到第二上限压力以上的情况下， 通过控制装置50的控制，进行氢生成装置100的减压动作。
但是，在本次的情况下，由于停电或电流断路器切断等，而不向 燃料电池系统110供给电力，无法通过控制装置50使密封器10A、10B、 IOC进行开闭动作。艮卩，不能进行使用密封器10C (或者10A、 10B) 的上述的减压动作。
因此，本实施方式中，在燃料电池系统110内的气体压过剩地上 升，而达到第一上限压力以上的情况(在此为50kPa)下，通过减压器 3的压力释放机构而使大气与水蒸发器4连通，并使氢生成装置100 的内压向大气开放。在此，本实施方式的燃料电池系统110构成为 通过在重整器1的上游侧的流路上配置减压器3，相比现有技术能够抑制残留于燃料电池系统110内的含氢气体(一氧化碳)的泄露，并且能够积极地向外部放出作为燃料电池系统110的内压上升的原因的水蒸气。在此，作为上述第一上限压力设定为50kPa，但是设备的耐久压力根据设备的特性而不同，因此，第一上限压力只要不使设备发生故障，可以为其它的值。
而且，在如本实施方式(图3)所述的、重整器1和水蒸发器4一体化的装置中，减压器3可以配置在重整器1和水蒸发器4的上游侧的流路上。于是，水蒸气优先地排出，相比现有技术能够抑制含氢气体(一氧化碳气体)的放出。另一方面，在重整器1和水蒸发器4分开构成并通过合适的配管连结两者的情况下，可以在重整器1和水蒸发器4之间的配管上设置减压器3。
另外，如果高温的水蒸气冷却，那么水蒸气凝结为水，因此，能够使向外部放出的气体的体积收縮。因此，在本实施方式中，通过了减压器3的气体不是保持原样地直接向大气排出，而是经由含氢气体放出用的流路(上述的下倾斜流路27)，与使水蒸气冷却而生成的凝结水一起，被导入上述的贮水槽26，并可以使用排出功能件26A (排出器)而适当地排出。
另外，如本实施方式所述，燃料电池系统110在标准装备有j)t水槽26,作为能够将从构成燃料电池系统110的各设备(氢生成装置100及燃料电池8)中排出的水向系统外部排出的排出器的情况下，可以利用该贮水槽26，从而能够简化将来自从减压器3放出的气体的凝结水向外部排出的结构。而且，在经过含水蒸气气体的放出用流路时，气体中的水蒸气凝结，由此从贮水槽26的开放结构26C排出的气体的容积縮小，因此，能够抑制该气体向燃料电池系统110的外部的急剧的喷出。进而，在经过含水蒸气气体的放出用流路期间，从减压器3放出的高温的气体冷却，因此，降低了由于从贮水槽26的开放结构26C向燃料电池系统110的外部喷出的气体而使使用者烫伤的危险性。
(变形例1)
在本变形例中，对将减压器3设置于原料供给流路(例如，图2的流路C或者流路F)的情况中的减压器3的构成例进行说明。
28图4为示意地表示减压器的构成例的图。
如图4所示，在将城市煤气用作原料的情况下，能够除去城市煤气中所含的硫成分(气体泄漏检测用的臭气成分的一例)的脱硫器30(脱臭器的一例)被配置于形成原料供给器6的下游侧的流路的水平配管33上。另外，在该脱硫器30的下游侧的水平配管33上，在脱硫器30和水蒸发器4 (重整器l)之间，配置有被构成为在密封器10密封时切断从重整器1向脱硫器30的气体的流通的开闭阀31(能够防止向脱硫器30侧的水蒸气逆流的水蒸气逆流防止阀31)。这是由于伴随着在密封器IO密封后的氢生成装置100的内压上升，水蒸气可能向脱硫器30逆流，但是，通过该开闭阀31的作用而抑制了向脱硫器30的水蒸气流入。其结果是，能够抑制由脱硫器30 (脱臭器的一例)而产生的水蒸气吸着，并能够抑制脱硫器30 (脱臭器的一例)的性能劣化。
而且，作为开闭阀31，除了简单结构的弹簧式止回阀，还可以使用电磁阀。在使用电磁阀作为开闭阀31的情况下，在电力供给未被切断的氢生成装置IOO (燃料电池系统HO)的通常的停止处理中，通过控制器50的控制，在密封器10密封之前，该开闭阀31被关闭，向脱硫器30的水蒸气的流入被抑制。另外，针对向氢生成装置100的电力供给切断时，通过使该开闭阀31构成为常闭型，从而与密封器10的密封同吋，开闭阀31也自动地关闭，抑制向脱硫器30的水蒸气流入，因而优选。
这样，在本变形例中，其特征在于，被构成为在密封器10密封的状态下，通过开闭阀31而使水蒸气不在其上游的原料流路中流通，因此，减压器3被设置在开闭阀31的下游的原料流路上。
具体来说，如图4所示，在与连接上述的水平配管33和形成下倾斜流路的下倾斜配管32的连接位置P近接的下倾斜流路32上，设置有减压器3。
(变形例2)
在实施方式l、 2中，描述了在电力供给切断时等的无法通过控制装置50来进行使用密封器10的减压动作的情况下，通过具有压力释放机构的减压器3而进行减压的方式；而在本变形例中，构成为即使在电力供给未被切断的通常的停止处理中，也不通过控制装置50进行使用密封器10的减压动作，而通过减压器3的压力释放机构进行减压。
(变形例3)
对于减压器3所使用的具有弹簧密封机构的电磁阀的个数，可以使用一个电磁阀而廉价地实现减压器3。
另外，也可以串联地设置2个以上的电磁阀。于是，即使一个电磁阀由于某种原因发生故障而不关闭，也可以关闭其它的电磁阔，而能够有效地使减压器3起作用。因此，减压器3的可靠性提高。
(变形例4)
在实施方式l、 2中，对减压器3具有利用弹簧压的密封的压力放出机构(压力释放机构)的例子进行了叙述，但是，不限于此。例如，减压器3是不具有压力释放机构的开闭阀，并被构成为在向氢生成装置100的电力供给未被切断的通常的停止处理中，在由压力检测器9得到的压力为第二上限压力以上的情况下，控制装置50以打开上述开闭阀的方式进行控制来进行减压动作。但是，在此情况下，在向氢生成装置100的电力供给切断时，无法开放氢生成装置100的内压，而给氢生成装置赋予压力负荷，因而不优选；但是，相比于如专利文献2所记载的氢生成装置那样、在电力供给未被切断的情况下从重整器的下游进行减压的情况，更加降低了在减压动作中含氢气体(一氧化碳)从重整器1泄露的可能性。
(变形例5)
在实施方式1、 2中，作为氢生成装置100的内压达到第一上限压力以上的情况的减压动作，采用了解除密封器10的密封的方式，但是，在本变形例中，减压器3为具有弹簧密封机构的电磁阀，并被构成为在达到第二上限压力以上的情况下，利用控制装置50的控制，而通过开放该电磁阀从而释放氢生成装置100的内压。另外，被构成为在电力供给被切断的情况下，在第一上限压力以上时，弹簧密封机构解除，通过减压器3而使氢生成装置100的内压开放。于是，相比于实施方式1和2的情况，即使在电力供给未被切断的通常的停止处理中，也使减压动作时的气体从重整器1的上游的流路放出，因此，也更加降低了在减压动作时含氢气体(一氧化碳)从重整器1中泄露的可能性，因而优选。
(变形例6)
在实施方式1中，作为接受与从下倾斜流路的下方端排出的气体一起排出的凝结水的接受器，例示有排出器7;在实施方式2中，作为接受从下倾斜流路27的下方端排出的气体中的水蒸气凝结而成的凝结水的接受器，例示有贮水槽26。
图5为示意地表示本发明的变形例6的燃料电池系统的构成例的
在本变形例的燃料电池系统110A中，燃料电池系统110A的凝结水箱.22具有上述的接受器加功能。g卩，如图5所示，凝结水箱22是接受从下倾斜流路27A的下方端排出的凝结水的接受器，凝结水是利用凝结水箱22的溢出功能(排出功能)而向燃料电池系统110A的外部排出，气体(水蒸气)是利用凝结水箱22的开放结构22C而向大气放出。
由上述说明，对于本领域技术人员而言，本发明的很多的改进及其它的实施方式是明显的。因此，上述说明应该只是作为示例来解释，并且是为了向本领域技术人员教导实施本发明的最佳方式而提供的。可以不脱离本发明的精神而对其结构及/或功能的细节进行实质的改变。
产业上的利用可能性
根据本发明的氢生成装置和燃料电池系统，在电力供给切断等的停止时，相比现有技术能够抑制装置内部的一氧化碳气体的泄露，并能够对该内部进行减压。因此，本发明能够用于例如家庭用的发电系统。
权利要求
1.一种氢生成装置，其特征在于，具备重整器，使用原料及水蒸气生成含氢气体；水蒸发器，向所述重整器供给所述水蒸气；密封器，设置在所述重整器的下游的流路上，切断所述流路内的气体向大气的流通；以及减压器，设置在所述重整器的上游的流路上，用于将在所述密封器关闭后由于水蒸发器中的水蒸气而被升压的所述氢生成装置的内部向大气开放。
2. 如权利要求1所述的氢生成装置，其特征在于， 所述减压器设置在连接所述水蒸发器和所述重整器的流路上。
3. 如权利要求1所述的氢生成装置，其特征在于， 具备向所述重整器供给所述原料的原料供给器， 所述减压器设置于连接所述原料供给器和所述重整器的流路上。
4. 如权利要求1所述的氢生成装置，其特征在于， 所述减压器设置于所述水蒸发器的上游的流路上。
5. 如权利要求4所述的氢生成装置，其特征在于， 具备向所述水蒸发器供给水的水供给器，所述减压器设置于连接所述水供给器和所述水蒸发器的流路上。
6. 如权利要求4所述的氢生成装置，其特征在于， 具备向所述重整器供给所述原料的原料供给器， 所述减压器设置于连接所述原料供给器和所述水蒸发器的流路
7.如权利要求3或者6所述的氢生成装置，其特征在于， 具备-脱臭器，除去向所述重整器供给的原料中的臭气成分；和开闭阀，设置于所述脱臭器和所述重整器之间的流路上，其中，所述开闭阀被构成为在所述密封器关闭时切断从所述重整器向所述脱臭器的气体的流通，所述减压器设置于连接所述脱臭器和所述重整器的流路上。
8. 如权利要求1~7中任一项所述的氢生成装置，其特征在于， 所述密封器是常闭阀。
9. 如权利要求1~8中任一项所述的氢生成装置，其特征在于， 所述减压器是具有压力释放机构的阀，该压力释放机构在所述氢生成装置内的压力达到第一上限压力以上时，能够使所述氢生成装置 内部向大气开放。
10. 如权利要求1~9中任一项所述的氢生成装置，其特征在于， 所述减压器是具有弹簧密封机构的电磁阀，并被构成为在所述氢生成装置内的压力达到第一上限压力以上的情况下，所述弹簧密封 机构的密封被解除。
11. 如权利要求10所述的氢生成装置，其特征在于， 具备压力检测器，检测由所述密封器密封的所述氢生成装置内的压力；和控制器，在由所述压力检测器得到的压力为比所述第一上限压力 小的第二上限压力以上的情况下，控制所述密封器从而向大气幵放所 述氢生成装置内部。
12. 如权利要求10所述的氢生成装置，其特征在于，被构成为在所述氢生成装置的起动待机过程中和起动处理时中 的至少任一种情况中，按照下述的至少任一种情况进行所述电磁阀的 开闭动作每经过规定的累积运行时间进行所述电磁阀的开闭动作，按照每规定的累积运行次数进行所述电磁阀的开闭动作，按照每规定 的期间进行所述电磁阀的开闭动作，或者按照每规定的连续起动待机 时间进行所述电磁阀的开闭动作。
13. 如权利要求1所述的氢生成装置，其特征在于，具备压力检测器，检测由所述密封器密封的所述氢生成装置内 的压力；和控制器，其中，所述减压器为开闭阀，所述控制器在由所述压力检测器得到的压力为第二上限压力以上 的情况下，以打开所述开闭阀的方式控制所述开闭阀。
14. 如权利要求13所述的氢生成装置，其特征在于， 所述开闭阀具有压力释放机构，该压力释放机构在所述氢生成装置内的压力达到第一上限压力以上时，能够使所述氢生成装置内部向 大气开放，所述第二上限压力小于所述第一上限压力。
15. 如权利要求1 14中任一项所述的氢生成装置，其特征在于， 具备下倾斜流路，向下方引导从所述减压器放出的气体；和 接受器，接受从所述下倾斜流路的下方端排出的水。
16. 如权利要求15所述的氢生成装置，其特征在于， 所述接受器具有积蓄水的水积蓄部和排出积蓄于所述水积蓄部的水的排出机构，通过使用所述排出机构来排出水，从而使所述凝结水 向外部废弃。
17. 如权利要求16所述的氢生成装置，其特征在于， 所述接受器具有能够将从所述下倾斜流路的下方端排出的所述气体向大气放出的开放结构。
18. —种燃料电池系统，其特征在于，具备，如权利要求1 17中任一项所述的氢生成装置；使用从所述氢生成装置供给的所述含氢气体而进行发电的燃料电
全文摘要
本发明提供一种氢生成装置和燃料电池系统。氢生成装置(100)具备重整器(1)，使用原料及水蒸汽生成含氢气体；水蒸发器(4)，向重整器(1)供给水蒸汽；密封器(10)，设置在重整器(1)的下游的流路上，切断流路内的气体向大气的流通；以及减压器(3)，设置在重整器(1)的上游的流路上，用于将在密封器(10)密封后由于水蒸发器(4)中的水蒸发而升压的氢生成装置(100)的内部向大气开放。
文档编号H01M8/06GK101679032SQ20098000015
公开日2010年3月24日 申请日期2009年1月9日 优先权日2008年1月9日
发明者小原英夫, 尾关正高, 田口清, 田村佳央 申请人:松下电器产业株式会社