JP2000063105A - 燃料改質装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】燃料電池の負荷変動に応答性よく対応すること
ができるとともに、構成を有効に簡素化することを可能
にする。 【解決手段】改質器２６は、改質触媒層３８が配置され
る改質室３６と、この改質触媒層３８の上流側に配置さ
れ、前記改質室３６に連通する燃焼室４６内で燃焼を行
って始動時に該改質触媒層３８に加温用燃焼ガスを直接
供給するための始動用燃焼機構４４とを備える。この燃
焼機構４４は、改質室３６内に霧化された改質用燃料を
供給可能なインジェクタ４８を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炭化水素を含む改
質用燃料を改質することにより、水素を含む改質ガスを
生成する燃料改質装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電解質、例えば、固体高分子電解質膜を
挟んでアノード側電極とカソード側電極とを対設した燃
料電池セルを、セパレータによって挟持して複数積層す
ることにより構成された燃料電池スタックが開発され、
種々の用途に実用化されつつある。

【０００３】この種の燃料電池スタックは、炭化水素、
例えば、メタノール水溶液の水蒸気改質により生成され
た水素を含む改質ガス（燃料ガス）をアノード側電極に
供給するとともに、酸化剤ガス（空気）をカソード側電
極に供給することにより、前記水素ガスがイオン化して
固体高分子電解質膜内を流れ、これにより燃料電池の外
部に電気エネルギが得られるように構成されている。

【０００４】上記のような燃料電池システムは、図１３
に示すように、メタノールタンク１および水タンク２か
ら供給されるメタノールおよび水の混合液を水蒸気化さ
せる蒸発器３と、この蒸発器３に燃焼熱を供給する触媒
燃焼器４と、前記蒸発器３からメタノールおよび水蒸気
が導入されてこのメタノールを改質する改質器５と、前
記改質器５で生成された水素ガスを含む改質ガスと酸化
剤ガスである空気とが供給される燃料電池スタック６と
を備えている。

【０００５】ところで、上記の燃料電池システムでは、
燃料電池スタック６の負荷（出力）が増加する際に蒸発
器３で蒸発させるメタノール水溶液（改質用燃料）を増
量させる必要がある。しかしながら、蒸発器３が触媒燃
焼器４から得ることができる燃焼熱は、燃料電池スタッ
ク６の運転状態によって決まっており、この触媒燃焼器
４が所定の熱量を発生するまでに相当な時間がかかって
しまう。これにより、負荷変動に対応して所定量のメタ
ノール水溶液を蒸発させることができず、負荷変動に対
する応答性が悪いという問題がある。

【０００６】そこで、例えば、特開昭６４−５９７７８
号公報に開示されているように、燃料電池と触媒燃焼器
との間に配管した排出空気ラインの途上に、外部より管
内の排出空気流中に助燃燃料を液状のまま注入する助燃
燃料供給手段を設けた燃料電池設備が知られている。こ
の従来技術では、メタノール改質を行っている状態で燃
料不足が生じた際、助燃燃料を配管内に注入し触媒燃焼
器で燃焼させてこの燃料不足を補うように動作するもの
である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、実際上、１５０℃〜２００℃の温度の排
出空気流中にメタノール（沸点が６５℃）を液状のまま
注入するため、この排出空気の温度が下がった場合や熱
量が大幅に不足してメタノールを大量に注入した場合
に、配管内に注入された全てのメタノールが蒸発気化し
きれないおそれがある。これにより、メタノールの一部
が液体のまま存在して必要な熱量を瞬時に得ることがで
きないという問題や、あるいは、メタノールが液体のま
ま触媒燃焼器に入ってしまい触媒の温度コントロールが
困難になるという問題が指摘されている。

【０００８】本発明はこの種の問題を解決するものであ
り、負荷変動時に必要な量の改質用燃料を瞬時に改質室
に供給することができ、しかも構成を簡素化することが
可能な燃料改質装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る燃料改質装
置では、改質触媒部が配置される改質室に連通する燃焼
室内で燃焼を行って前記改質触媒部に加熱用燃焼ガスを
直接供給する始動用燃焼機構が、前記改質室に霧化され
た改質用燃料を供給可能な噴霧ノズルを備えている。こ
のため、噴霧ノズルから改質室内に微粒化された燃料が
噴霧されて改質用燃料が増量され、特に負荷増加時に必
要な量の前記改質用燃料を瞬時に供給することができ
る。これにより、簡単な構成で、所望の量の改質ガスを
確実かつ迅速に生成することが可能になる。

【００１０】ここで、噴霧ノズルには、切り換えバルブ
を介して炭化水素の供給と、前記炭化水素および水の混
合液の供給とが選択的に行われる。

【００１１】また、蒸発器に燃焼熱を供給する燃焼器に
は、前記燃焼器内に霧化された燃料を供給する噴霧ノズ
ルが直接、あるいは、近接して設けられている。このた
め、噴霧ノズルから燃焼器内に微粒化された燃料が広角
度で噴射され、受熱面積の拡大および伝熱面積の拡大が
図られる。従って、燃料を瞬時に蒸発気化させることが
でき、熱量不足を迅速に回避することが可能になる。特
に、噴霧ノズルを燃焼器に装着してこの燃焼器内に霧化
された燃料を直接供給することにより、熱量不足を一層
レスポンスよく補うことが可能になる。

【００１２】さらにまた、蒸発器には、この蒸発器内に
改質用燃料を直接供給するためのインジェクタが装着さ
れている。これにより、燃料電池の負荷変動に対し、高
精度な流量制御を一つのインジェクタで円滑に行うこと
ができ、構成の簡素化が容易に図られる。しかも、イン
ジェクタは、改質用燃料を微粒化させて広い角度で噴射
することができるため、受熱面積および伝熱面積が大き
くなる。従って、改質用燃料を急速に蒸発気化させるこ
とができ、負荷変動に対してレスポンスよく対応するこ
とが可能になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施形態
に係る燃料改質装置１０を組み込む燃料電池システム１
２の概略構成説明図である。燃料電池システム１２は、
炭化水素を含む改質用燃料を改質することにより水素ガ
スを生成する本実施形態に係る燃料改質装置１０と、こ
の燃料改質装置１０から改質ガスが供給されるととも
に、酸化剤ガスとして空気が供給され、前記改質ガス中
の水素と前記空気中の酸素とにより発電を行う燃料電池
スタック１４とを備える。炭化水素としては、メタノー
ル、天然ガスまたはメタン等が使用可能である。

【００１４】燃料改質装置１０は、炭化水素、例えば、
メタノールを貯留するメタノールタンク１６と、燃料電
池１２から排出される生成水等を貯留する水タンク１８
と、前記メタノールタンク１６および前記水タンク１８
からそれぞれ所定量のメタノールおよび水が供給されて
メタノール水溶液を得る混合器２０と、前記混合器２０
から供給されるメタノール水溶液を蒸発させるための蒸
発器２２と、前記蒸発器２２に蒸発熱を供給する触媒燃
焼器２４と、前記蒸発器２２から導入される水蒸気が混
在されたメタノール（以下、改質用燃料ガスという）を
改質して水素ガスを含む改質ガスを生成する改質器２６
と、この改質器２６から導出される改質ガス中の一酸化
炭素を除去するＣＯ除去器２８とを備える。

【００１５】触媒燃焼器２４とＣＯ除去器２８とには、
空気供給器３０からそれぞれ空気が供給されるととも
に、改質器２６と前記ＣＯ除去器２８との間には、改質
ガスの温度を低下させるための熱交換器３２が配置され
ている。蒸発器２２と改質器２６と熱交換器３２とＣＯ
除去器２８と触媒燃焼器２４とは、管体３４を介して連
結され、循環流路を構成している（図２参照）。

【００１６】図３に示すように、改質器２６は、改質室
３６に配置される改質触媒層（改質触媒部）３８と、前
記改質室３６にメタノール水溶液、水蒸気および酸素含
有ガス、例えば、空気を供給して前記改質触媒層３８で
酸化反応と改質反応とを同時に行わせるための供給機構
４２と、前記改質触媒層３８の上流側に配置され、始動
時に該改質触媒層３８に加温用燃焼ガスを直接供給する
ための始動用燃焼機構４４とを備える。

【００１７】図２および図３に示すように、燃焼機構４
４は、改質器２６にガス流れ方向（矢印Ａ方向）の上流
側に対応しかつ改質触媒層３８と同心的に設けられてお
り、この燃焼機構４４は燃焼室４６に燃料、例えば、メ
タノールを供給するための噴霧ノズル、例えば、インジ
ェクタ４８と、着火用プラグであるグロープラグ４９と
を備える。このインジェクタ４８は、燃料経路５０を介
してメタノールタンク１６に接続されている（図１参
照）。

【００１８】インジェクタ４８の先端側周囲には、図３
に示すように、空気ノズル５２が装着され、この空気ノ
ズル５２は、燃焼室４６に向かって開口する複数の空気
導出口５４を設けている。空気ノズル５２は、第１空気
経路５６を介して空気供給器５８（または空気供給器３
０）に接続されている（図１参照）。

【００１９】供給機構４２は、図２および図３に示すよ
うに、燃焼機構４４の下流側に配置されており、インジ
ェクタ４８の下流側でかつ改質触媒層３８の上流側に位
置して改質用燃料および水蒸気である改質用燃料ガスと
酸化用および希釈用空気とが混合または独立して供給さ
れる供給口６０を設けている。供給口６０は、経路３４
ａを介して蒸発器２２に連結されるとともに、この経路
３４ａの途上に設けられたジョイント部６２は、例え
ば、空気供給器３０に第２空気経路６４を介して連通し
ている。供給口６０は、二重壁内の室６０ａを介して複
数の導入口６０ｂから流路室６６に連通する。

【００２０】改質器２６は、燃焼室４６に連通する流路
室６６から改質触媒層３８に向かって拡径する円錐形状
のガス供給流路６８を形成するディフューザ部７０を備
える。ディフューザ部７０の拡径する端部には、略円筒
形状のケース７２がねじ止めされており、このケース７
２内に改質触媒層３８が装着される。

【００２１】図２に示すように、管体３４を構成し触媒
燃焼器２４とＣＯ除去器２８とにそれぞれ接続される経
路３４ｂ、３４ｃのジョイント部８８には、三方弁９０
が設けられており、この三方弁９０は、前記経路３４ｂ
と燃料電池スタック１４とを連通する位置と、該経路３
４ｂと経路３４ｃとを連通する位置とに切り換え自在で
ある。この経路３４ｃには、燃料電池スタック１４から
排出される排出成分中の未反応水素ガス等のガスを導入
するための切り換え弁９２が配置されている。

【００２２】このように構成される燃料改質装置１０の
動作について、以下に説明する。

【００２３】先ず、燃料改質装置１０の始動時には、始
動暖気モードとして管体３４の経路３４ｂ、３４ｃが燃
料電池スタック１４と遮断状態にある。そこで、燃焼機
構４４を構成する第１空気経路５６から空気ノズル５２
を介して燃焼室４６に空気が供給され、この燃焼室４６
内に渦流が形成される。この状態で、グロープラグ４９
が駆動されてこのグロープラグ４９の温度が所定温度に
なったとき、メタノールタンク１６からインジェクタ４
８にメタノールが供給される。

【００２４】メタノールは、インジェクタ４８を介して
燃焼室４６内に噴霧されるとともに、このメタノールに
空気による渦流が作用して、前記メタノールの微粒化お
よび拡散化が図られる。このため、燃焼室４６内では、
グロープラグ４９の加熱作用下に着火してメタノールが
燃焼し、この燃焼室４６内でのみ保炎がなされる。

【００２５】次いで、第２空気経路６４から各導入口６
０ｂを介して流路室６６に希釈用空気が導入される。従
って、燃焼室４６で生成される高温の燃焼ガスに空気が
混合され、この燃焼ガスの温度が調整された状態で、前
記燃料ガスが改質室３６に配置されている改質触媒層３
８に直接供給される。さらに、改質触媒層３８が所定の
温度に昇温した後、混合器２０を介してメタノールおよ
び水が所定の混合比に混合されたメタノール水溶液が蒸
発器２２に供給される。

【００２６】蒸発器２２では、触媒燃焼器２４の燃焼熱
を介してメタノールが水蒸気と混合し、第２空気経路６
４から送られる空気と混合されて供給機構４２を構成す
る各導入口６０ｂから改質器２６内に供給される一方、
インジェクタ４８から燃焼室４６内へのメタノールの供
給が停止される。

【００２７】蒸発器２２から経路３４ａに供給された改
質用燃料ガスは、第２空気経路６４から噴射される空気
と混合して改質器２６内に導入された後、ディフューザ
部７０側に送られる。このディフューザ部７０では、メ
タノール水溶液、水蒸気および酸素を含む改質用燃料ガ
スがその一部をガス供給流路６８に沿って改質触媒層３
８に送られる。

【００２８】改質触媒層３８では、改質用燃料ガス中の
メタノール、水蒸気および酸素によって発熱反応である
酸化反応と吸熱反応である改質反応とが同時に行われ
る。改質触媒層３８を通って生成された改質ガスは、熱
交換器３２に導入されて所定の温度に冷却される。次い
で、改質ガスは、ＣＯ除去器２８に導入されてこの前記
改質ガス中のＣＯが選択的に反応除去された後、必要に
応じて触媒燃焼器２４に送られる。そして、改質器２６
から安定した改質ガスが生成され始めると、三方弁９０
が切り換えられて燃料電池スタック１４にこの改質ガス
が供給される。

【００２９】次に、燃料電池スタック１４の負荷変動に
対応して、インジェクタ４８を動作させる手順につい
て、図４に示すフローチャートに基づいて以下に説明す
る。

【００３０】先ず、燃料電池スタック１４の負荷増加の
信号が入力されると同時に、目標の出力Ｐ１が算出され
る（ステップＳ１）。この目標の出力Ｐ１は、図５の
（ａ）に示されるように、負荷増量信号ＯＮの時間Ｔ１
から負荷増量終了の時間Ｔ２まで増加した後、一定値を
維持しながら始動用噴射ノズルであるインジェクタ４８
からの噴射終了時間Ｔ３に至る。目標の出力Ｐ１が現在
の出力Ｐ２と比較され（ステップＳ２）、現在の出力Ｐ
２が目標出力Ｐ１よりも大きければ、インジェクタ４８
を駆動する必要がなく、現在の作動状態が継続される。

【００３１】一方、目標の出力Ｐ１が現在の出力Ｐ２よ
りも大きければ、必要とされる改質用燃料の流量Ｑ１が
算出される（ステップＳ３）。この改質用燃料の流量Ｑ
１は、図５の（ｂ）に示されている。さらに、ステップ
Ｓ４に進んで、現在の運転状態、例えば、温度および流
量から蒸発器２２が処理できる最大蒸発流量Ｑ２が算出
される。蒸発器２２の最大蒸発流量Ｑ２は、図５の
（ｃ）に示されている。

【００３２】次いで、それぞれの流量Ｑ１、Ｑ２の比較
が行われ（ステップＳ５）、この流量Ｑ２が前記流量Ｑ
１よりも大きければ、蒸発器２２が流量Ｑ１に設定され
る（ステップＳ６）。一方、流量Ｑ１が流量Ｑ２よりも
大きければ、蒸発器２２がその最大蒸発流量Ｑ２に設定
されるとともに（ステップＳ７）、インジェクタ４８の
流量、すなわち不足分の改質用燃料の流量（Ｑ１−Ｑ
２）が算出される。インジェクタ４８の流量（Ｑ１−Ｑ
２）は、図５の（ｄ）に示されている。

【００３３】インジェクタ４８から改質器２６内に所定
の流量（Ｑ１−Ｑ２）に設定されたメタノールが噴霧さ
れると、このメタノールは、微粒化されて改質器２６内
の運転温度である２００℃以上の温度により瞬時に蒸発
気化され、改質触媒層３８に供給される。その際、イン
ジェクタ４８からの噴霧量、すなわち、流量（Ｑ１−Ｑ
２）分の気化潜熱、比熱および改質による吸熱分の熱量
を補うため、必要熱量が算出される（ステップＳ９）。
そして、この算出された熱量に基づいて、改質器２６に
供給される空気の流量Ｑａｉｒが設定される（ステップ
Ｓ１０）。この空気の流量Ｑａｉｒは、図５の（ｅ）に
示されている。

【００３４】このように、第１の実施形態では、燃料電
池スタック１４の負荷増加時に、燃焼機構４４を構成す
るインジェクタ４８から改質器２６内に不足分のメタノ
ールを直接噴霧している。このため、改質器２６内で
は、微粒化されたメタノール、すなわち、改質用燃料ガ
スが必要な量だけ瞬時に供給され、特に負荷急増時の応
答性を有効に向上させることができるという効果が得ら
れる。

【００３５】図６は、本発明の第２実施形態に係る燃料
改質装置１００を組み込む燃料電池システム１０２の概
略構成説明図である。なお、第１の実施形態に係る燃料
電池システム１２と同一の構成要素には同一の参照符号
を付して、その詳細な説明は省略する。

【００３６】この燃料改質装置１００は、メタノールタ
ンク１６とインジェクタ４８とを接続する燃料経路５０
の途上に、三方弁等からなる切り換えバルブ１０４が配
設される。切り換えバルブ１０４には、混合器２０から
水溶液経路１０６が接続されている。

【００３７】このように構成される燃料改質装置１００
の動作について、図７に示すフローチャートに基づいて
以下に説明する。なお、第１の実施形態に係る燃料改質
装置１０の動作と同様の動作については、概略的に説明
する。

【００３８】先ず、燃焼電池スタック１４の負荷増加の
信号が入力されると、目標の出力Ｐ１と現在の出力Ｐ２
とが比較された後、流量Ｑ１とＱ流量２との比較が行わ
れる（ステップＳ１１〜ステップＳ１５）。ここで、流
量Ｑ２が流量Ｑ１よりも大きければ、ステップＳ１６に
進んで蒸発器２２が流量Ｑ１に設定される一方、流量Ｑ
１が流量Ｑ２よりも大きければ、ステップＳ１７に進ん
で切り換えバルブ１０４が駆動される。このため、混合
器２０が切り換えバルブ１０４を介してインジェクタ４
８に連通する。

【００３９】さらに、ステップＳ１８からステップＳ２
１に進み、インジェクタ４８からメタノール水溶液が噴
霧され、改質器２６内の改質触媒層３８には、蒸発器２
２からの改質用燃料ガスに前記インジェクタ４８からの
改質用燃料ガスが付加されて供給される。これにより、
改質器２６には、燃料電池スタック１４の負荷増加時に
インジェクタ４８を介して霧化されたメタノール水溶
液、すなわち、改質用燃料ガスが噴霧され、この改質用
燃料ガスが前記負荷増加に伴って迅速に増量される。こ
のため、負荷急増時の応答性を向上させることができる
等、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

【００４０】図８は、本発明の第３の実施形態に係る燃
料改質装置１１０を組み込む燃料電池システム１１２の
概略構成説明図である。なお、第２の実施形態に係る燃
料電池システム１０２と同一の構成要素には同一の参照
符号を付して、その詳細な説明は省略する。

【００４１】この燃料改質装置１１０は、触媒燃焼器２
４に装着されてこの触媒燃焼器２４内に霧化された燃料
を直接供給する噴霧ノズル１１４を備える。噴霧ノズル
１１４は、図９に示すように、触媒燃焼器２４内のガス
流れ方向上流側端部に傾斜して装着されており、前記噴
霧ノズル１１４が燃料経路１１６を介してメタノールタ
ンク１６に接続されている（図８参照）。

【００４２】このように構成される燃料改質装置１１０
の動作について、図１０に示すフローチャートに基づい
て以下に概略的に説明する。

【００４３】燃料電池スタック１４の負荷増加信号が入
力された後、ステップＳ３１からステップＳ３６に沿っ
て第１および第２の実施形態と同様の処理が行われる。
そして、ステップＳ３５で、流量Ｑ１が流量Ｑ２よりも
大きいと判断されると、ステップＳ３７に進んで切り換
えバルブ１０４が駆動される。次に、ステップＳ３８で
は、触媒燃焼器２４の燃焼触媒の温度により助燃燃料流
量Ｑ３が算出される。そして、噴霧ノズル１１４から触
媒燃焼器２４内に燃料であるメタノールが噴霧される。

【００４４】ここで、触媒燃焼器２４内では、メタノー
ルが噴霧により微粒化されるため受熱面積が拡大し、さ
らに噴霧角度を広げることにより伝熱面積が拡大する。
従って、助燃燃料であるメタノールを瞬時に蒸発気化さ
せることができ、熱量不足をレスポンスよく補うことが
可能になるという効果が得られる。

【００４５】次いで、ステップＳ３９からステップＳ４
２が、順次、行われ、燃料電池スタック１４の負荷増加
に対応した改質用燃料の増量が円滑かつ確実に遂行され
る。なお、第３の実施形態では、改質器２６にインジェ
クタ４８を設けているが、このインジェクタ４８を用い
ずに、通常使用されているスタートアップバーナー等の
加熱手段を用いた構成に適応することもできる。

【００４６】図１１は、本発明の第４の実施形態に係る
燃料改質装置１２０を組み込む燃料電池システム１２２
の概略構成説明図である。なお、第３の実施形態に係る
燃料電池システム１１２と同一の構成要素には同一の参
照符号を付して、その詳細な説明は省略する。

【００４７】この燃料改質装置１２０では、噴霧ノズル
１２４が触媒燃焼器２４の近傍に配置されている他、第
３の実施形態に係る燃料改質装置１１０と同様に構成さ
れている。従って、触媒燃焼器２４内に霧化されたメタ
ノールを確実に供給することができ、第３の実施形態と
同様の効果が得られることになる。

【００４８】図１２は、本発明の第５の実施形態に係る
燃料改質装置１３０を組み込む燃料電池システム１３２
の概略構成説明図である。なお、第２の実施形態に係る
燃料電池システム１０２と同一の構成要素には同一の参
照符号を付して、その詳細な説明は省略する。この燃料
改質装置１３０は、蒸発器２２に装着されてこの蒸発器
２２内に改質用燃料であるメタノール水溶液を直接供給
するインジェクタ１３４を備える。

【００４９】このように構成される燃料改質装置１３０
では、燃料電池スタック１４の負荷変動に対応して、イ
ンジェクタ１３４を介し蒸発器２２に所望の量のメタノ
ール水溶液を高精度に供給することができる。特に、イ
ンジェクタ１３４によりメタノール水溶液が微粒化され
かつ広角度で噴霧されるため、受熱面積および伝熱面積
が大きくなる。これにより、蒸発器２２内で改質用燃料
を急速に蒸発気化させることが可能になり、燃料電池ス
タック１４の負荷変動に対してレスポンスよく対応する
ことができるという効果が得られる。

【００５０】

【発明の効果】本発明に係る燃料改質装置では、改質室
に連通する燃焼室内で燃焼を行って、この燃料改質装置
の始動時に改質触媒部に加温用燃焼ガスを直接供給する
始動用燃焼機構が、前記改質室内に霧化された改質用燃
料を供給可能な噴霧ノズルを備えている。このため、燃
料電池の負荷増量時に改質用燃料をガス状にして瞬時に
供給することができ、応答性が一挙に向上するととも
に、構成の簡素化が図られる。

【００５１】また、本発明に係る燃料改質装置では、蒸
発器に蒸発用燃焼熱を供給する燃焼器に、この燃焼器内
に霧化された燃料を直接供給する噴霧ノズルが設けられ
ている。従って、燃焼器内に微粒化された燃料が供給さ
れ、受熱面積および伝熱面積を拡大させて燃料を瞬時に
蒸発気化させることができ、燃料不足をレスポンスよく
補うことができる。

【００５２】さらにまた、蒸発器に装着されたインジェ
クタよりこの蒸発器内に改質用燃料が直接供給されるた
め、前記改質用燃料を急速に蒸発気化させて負荷変動に
レスポンスよく対応することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る燃料改質装置を組み込
む燃料電池システムの概略構成説明図である。

【図２】前記燃料改質装置の斜視説明図である。

【図３】前記燃料改質装置を構成する改質器の一部縦断
面説明図である。

【図４】前記燃料改質装置の動作を示すフローチャート
である。

【図５】前記燃料改質装置の動作時における出力および
各部流量の説明図である。

【図６】本発明の第２の実施形態に係る燃料改質装置を
組み込む燃料電池システムの概略構成説明図である。

【図７】前記燃料改質装置の動作を示すフローチャート
である。

【図８】本発明の第３の実施形態に係る燃料改質装置を
組み込む燃料電池システムの概略構成説明図である。

【図９】前記燃料改質装置を構成する触媒燃焼器の一部
縦断面説明図である。

【図１０】前記燃料改質装置の動作を示すフローチャー
トである。

【図１１】本発明の第４の実施形態に係る燃料改質装置
を組み込む燃料電池システムの概略構成説明図である。

【図１２】本発明の第５の実施形態に係る燃料改質装置
を組み込む燃料電池システムの概略構成説明図である。

【図１３】従来技術に係る燃料改質装置を組み込む燃料
電池システムの概略構成説明図である。

【符号の説明】

１０、１１０、１２０、１３０…燃料改質装置 １２、１１２、１２２、１３２…燃料電池システム １４…燃料電池スタック １６…メタノールタ
ンク １８…水タンク ２０…混合器 ２２…蒸発器 ２４…触媒燃焼器 ２６…改質器 ２８…ＣＯ除去器 ３８…改質触媒層 ４２…供給機構 ４８、１３４…インジェクタ １０４…切り換えバ
ルブ １０６…水溶液経路 １１４、１２４…噴
霧ノズル １１６…燃料経路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 和人 埼玉県和光市中央１−４−１ 株式会社本 田技術研究所内 (72)発明者 井関 英治 埼玉県和光市中央１−４−１ 株式会社本 田技術研究所内 Ｆターム(参考） 4G040 EA02 EA03 EA06 EB04 5H027 AA06 BA01 BA09 BA10 BA16 MM12

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炭化水素を含む改質用燃料を改質すること
   により、水素を含む改質ガスを生成する燃料改質装置で
   あって、 改質触媒部が配置される改質室と、 前記改質触媒部の上流側に配置され、前記改質室に連通
   する燃焼室内で燃焼を行って前記燃料改質装置の始動時
   に該改質触媒部に加温用燃焼ガスを直接供給するための
   始動用燃焼機構と、 を備えるとともに、 前記始動用燃焼機構は、前記改質室内に霧化された前記
   改質用燃料を供給可能な噴霧ノズルを備えることを特徴
   とする燃料改質装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の燃料改質装置において、前
   記炭化水素を供給する炭化水素経路と、前記炭化水素お
   よび水が混合された水溶液を供給する水溶液経路とを、
   前記噴霧ノズルに選択的に連通自在な切り換えバルブを
   備えることを特徴とする燃料改質装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の燃料改質装置にお
   いて、前記改質用燃料に水蒸気を混合して前記改質室に
   供給するための蒸発器と、 前記蒸発器内に、または前記燃焼器の近傍に蒸発用燃焼
   熱を供給する燃焼器と、 前記燃焼器に装着され、該燃焼器内に霧化された燃料を
   直接供給する噴霧ノズルと、 を備えることを特徴とする燃料改質装置。
4. 【請求項４】請求項１または２記載の燃料改質装置にお
   いて、前記改質用燃料に水蒸気を混合させて前記改質室
   に供給するための蒸発器と、 前記蒸発器に装着され、該蒸発器内に前記改質用燃料を
   直接供給するインジェクタと、 を備えることを特徴とする燃料改質装置。
5. 【請求項５】炭化水素を含む改質用燃料を改質すること
   により、水素を含む改質ガスを生成する燃料改質装置で
   あって、 改質触媒部が配置される改質室と、 前記改質用燃料に水蒸気を混合させて前記改質室に供給
   するための蒸発器と、 前記蒸発器に蒸発用燃焼熱を供給する燃焼器と、 前記燃焼器に装着され、該燃焼器内に霧化された燃料を
   直接供給する噴霧ノズルと、 を備えることを特徴とする燃料改質装置。
6. 【請求項６】請求項５記載の燃料改質装置において、前
   記蒸発器に装着され、該蒸発器内に前記改質用燃料を直
   接供給するインジェクタを備えることを特徴とする燃料
   改質装置。