JP3870881B2 - 触媒反応式加熱装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、触媒反応により得られる熱を利用して熱媒体を加熱する触媒反応式加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、燃料と空気の混合気を触媒反応させ、この触媒反応により得られる高温ガスを利用して冷却媒体を加熱する触媒反応式加熱装置が知られている。例えば、特開平４−３１４６１３号公報に記載の触媒反応式冷媒加熱システムでは、上流側の触媒反応部にて高温ガスを得て、下流側の熱交換部で高温ガスと冷却媒体との熱交換を行って温水を得る構成をとっている。
【０００３】
ところが、触媒反応式加熱装置では、一般的に常温以下の温度では触媒の活性が低く、触媒反応が緩慢である。このため、起動時に未反応ガスを多量に放出するおそれがあり、環境保全上好ましくない。このような問題に対し、上記公報記載の触媒反応式冷媒加熱システムでは、電気エネルギにより発熱する発熱体を設け、この発熱体により燃焼用の空気を加熱し、間接的に触媒を加熱するように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、触媒の加熱に大きな電気エネルギを消費してしまうとともに、構成が複雑になるという問題がある。このため、コスト面やシステムの効率上好ましくない。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、起動時に触媒を速やかに昇温させ、未反応ガスが放出されることを抑制できる触媒反応式加熱装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、触媒反応を利用して熱媒体を加熱する触媒反応式加熱装置であって、高温ガスが通過する加熱用ガス経路（２）と、加熱用ガス経路（２）に設けられているとともに触媒を有し、燃料供給部（１１）から供給される燃料と空気供給部（１２）から供給される空気との混合ガスを触媒反応させて高温ガスを生成する触媒反応部（２０）と、熱媒体が通過する熱媒体経路（４０）と、加熱用ガス経路（２）における触媒反応部（２０）の下流側に配置され、高温ガスの熱を熱媒体に伝える熱交換部（３０）と、混合ガスを触媒反応部（２０）に滞留させる滞留手段（５０）とを備え、滞留手段として、加熱用ガス経路（２）における熱交換部（３０）に下流側に設けられた、加熱用ガス経路（２）を開閉可能な開閉弁（５０）を用い、開閉弁（５０）により加熱用ガス経路（２）を閉じることで混合ガスを触媒反応部に滞留させることを特徴としている。
【０００７】
このように混合ガスを触媒反応部（２０）に滞留させることで、加熱用ガス経路（２）内での空間速度を見かけ上ゼロにすることができ、供給された混合ガスを有効に触媒反応させることができる。この反応熱により、触媒加熱用に専用の熱源を設けることなく、触媒を加熱昇温できるとともに未反応ガスの排出を防止できる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明では、滞留手段は、燃料供給手段（１１）から触媒反応部（２０）に燃料を所定燃料量供給するとともに、空気供給手段（１２）から触媒反応部（２０）に空気を所定空気量供給した後、所定時間経過するまで混合ガスを触媒反応部（２０）に滞留させることを特徴としている。このように、混合ガスを触媒反応部（２０）に滞留させる最適な時間を予め設定しておくことができる。所定時間経過後には、混合ガスが充分に触媒反応し、触媒温度が活性温度以上に上昇している。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明では、熱媒体経路（４０）に設けられ、熱交換部（３０）に熱媒体を供給する熱媒体供給手段（４２）を備え、熱媒体供給手段（４２）は、滞留手段により混合ガスを触媒反応部（２０）に滞留させている間、熱媒体を熱交換部（３０）に供給しないことを特徴としている。
【００１１】
このように、混合ガスを触媒反応部（２０）に滞留させている間、熱媒体の供給を停止しておくことで、混合ガスの反応熱が装置外部に放出するのを防止でき、早期に触媒温度を上昇させることができる。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明では、加熱用ガス経路（２）における触媒反応部（２０）の下流側に配置され、加熱用ガス経路（２）内の燃料濃度を検出する燃料濃度検出手段（６１）と、燃料濃度検出手段（６１）により検出した燃料濃度が所定濃度以下になるまで、混合ガスを触媒反応部（２０）に滞留させるように滞留手段（５０）を制御する制御手段（６０）とを備えることを特徴としている。
【００１３】
このように、燃料濃度に基づいて滞留手段を制御することで、暖機モードから通常運転モードまでの過程を的確かつ速やかに制御することができる。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明では、触媒反応部（２０）の触媒温度を検出する触媒温度検出手段（６２）と、触媒温度検出手段（６２）により検出した触媒温度が所定温度以下になるまで、混合ガスを触媒反応部（２０）に滞留させるように滞留手段（５０）を制御する制御部（６０）とを備えることを特徴としている。
【００１５】
このように、触媒温度に基づいて滞留手段を制御することで、暖機モードから通常運転モードまでの過程を的確かつ速やかに制御することができる。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明では、加熱用ガス経路（２）における触媒反応部（２０）の上流側と下流側とを連通する混合ガス循環経路（５１）と、混合ガス経路（５１）に設けられ、加熱用ガス経路（２）内に存在する混合ガスを混合ガス循環経路（５１）を介して触媒反応部（２０）に循環させる混合ガス循環手段（５２、５３）とを備えることを特徴としている。
【００１７】
このように混合ガスを触媒燃焼部（２０）に循環させることで、混合ガスの拡散性を向上させることができ、混合ガスが触媒に接触する頻度を増加することができる。また、混合ガスに与えられた熱エネルギを触媒に回収させることができ、触媒の早期活性を図ることができる。
【００１８】
また、請求項７に記載の発明では、混合ガス循環手段は、燃料供給手段（１１）から供給される燃料、空気供給手段（１２）から供給される空気、またはこれらの混合ガスの少なくとも１つの流体エネルギを利用して混合ガス経路（５１）に混合ガスを循環させるエジェクタ（５３）であることを特徴としている。
【００１９】
このような構成により、混合ガス循環経路（５１）に混合ガスを循環させるために専用の動力を用いる必要がなく、装置の簡素化および省動力化を図ることができる。
【００２０】
また、請求項８に記載の発明では、熱交換部（３０）に、触媒反応部（２０）が形成されていることを特徴としている。
【００２１】
このような構成により、暖機中に触媒反応が急激に進行し、触媒反応熱が過昇温した場合にも、熱交換部（３０）内の熱媒体の存在により、触媒の熱暴走を回避することが可能となる。さらに、触媒反応部と熱交換部とを一体化することにより、装置全体の小型化を図ることができる。
【００２２】
また、請求項９に記載の発明では、燃料は水素であることを特徴としている。水素は反応性が高いため、より低温で自立反応による暖機が行うことができる。また、触媒反応式加熱装置を、水素を燃料とする例えば燃料電池システムの暖機用熱源等として好適に用いることができる。
【００２３】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図４に基づいて説明する。本第１実施形態の触媒反応式加熱装置は、触媒反応により得られる熱を利用して熱媒体を加熱し、熱媒体を介して被加熱体を加熱するものである。
【００２５】
図１は、本第１実施形態の触媒反応式加熱装置の全体構成を示す概念図である。図１に示すように、触媒反応式加熱装置では、ケーシング１により加熱用ガスが通過する加熱用ガス経路２が形成されている。加熱用ガス経路２の最上流側には、燃料と空気との混合ガスを供給する混合ガス供給部１０が設けられている。混合ガス供給部１０は、燃料を供給する燃料供給部１１、空気を供給する空気供給部１２、燃料および空気を混合する混合部１３を有している。なお、本第１実施形態では、燃料として反応性に優れた水素を用いている。
【００２６】
加熱用ガス経路２における混合ガス供給部１０の下流側には、触媒反応部２０が設けられている。触媒反応部２０では、混合ガス供給部１０から供給される混合ガスを触媒反応させ、高温の燃焼ガスを発生させる。
【００２７】
図２は触媒反応部２０の斜視図である。触媒反応部２０には例えば図２（ａ）に示すモノリス触媒を用いることができる。モノリス触媒には、セラミックのモノリスを担体として、低温においても反応活性に優れる白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）に代表される貴金属類や金属酸化物が酸化触媒として担持されている。触媒反応部２０として、図２（ａ）に示すモノリス触媒に代えて、図２（ｂ）に示すペレット触媒を用いることもできる。
【００２８】
加熱用ガス経路２における触媒反応部２０の下流側には、熱交換部３０が設けられている。熱交換部３０では、触媒反応部２０にて発生した高温ガスの熱を熱媒体に伝えるものである。本第１実施形態では、熱媒体として冷却水を用いている。
【００２９】
図３は熱交換部３０の斜視図である。熱交換部３０には任意の熱交換器を用いることができ、例えば図３（ａ）に示すフィン３１と扁平チューブ３２とからなるフィンチューブ型熱交換器を用いることができる。フィン３１やチューブ３２といった熱伝導部材は、アルミニウムを用いている。フィン３１により高温ガスが通過する加熱用ガス経路２が構成され、チューブ３２により冷却水が通過する熱媒体経路３が構成される。高温ガスは、隣り合うフィン３１の隙間を通過し、冷却水はチューブ３２内部を通過する。
【００３０】
熱交換部３０として、図３（ａ）に示す熱交換器に代えて、図３（ｂ）に示すプレート状のフィン３１と円管状のチューブ３２からなる熱交換器を用いることもできる。
【００３１】
熱交換部３０の熱媒体経路３にて加熱された冷却水（熱媒体）は、熱媒体循環経路（熱媒体経路）４０を介して被加熱体４１に循環し、被加熱体４１を加熱する。熱媒体循環経路４０には、冷却水を循環させるための循環ポンプ（熱媒体供給手段）４２が設けられている。本第１実施形態のように、触媒反応させる燃料として水素を用いる場合には、被加熱体４１として水素を燃料とする燃料電池を好適に用いることができる。
【００３２】
加熱用ガス経路２における熱交換部３０の下流側には、加熱用ガス経路２を開閉可能なシャットバルブ（滞留手段）５０が設けられている。このシャットバルブ５０は、加熱用ガス経路２を必ずしも遮断できるものである必要はなく、シャットバルブ５０を閉じたときに混合ガスの抵抗となって、混合ガスを加熱用ガス経路２内に封入できるものであればよい。
【００３３】
また、触媒反応式加熱装置には、各種制御を行う制御部６０が設けられている。制御部６０は、燃料供給装置１１、空気供給装置１２、熱媒体循環ポンプ４２、シャットバルブ５０に制御信号を出力するように構成されている。
【００３４】
次に、上記構成の触媒反応式加熱装置の作動について図４のフローチャートに基づいて説明する。図４は、触媒反応式加熱装置の低温起動時における暖機モードの作動を示している。
【００３５】
まず、燃料供給装置１１から所定量の燃料を供給し、空気供給装置１２から所定量の空気を供給する（Ｓ１０）。このとき、シャットバルブ５０は開放状態とし、熱媒体循環ポンプ４２は停止しておく。燃料と空気は混合部１３にて混合され混合ガスが生成され、混合ガスが触媒反応部２０に供給される。低温状態では、触媒反応部２０の触媒は活性温度に達していないので、混合ガスの多くは触媒反応部２０にて反応しないまま、熱交換部３０側に流れる。
【００３６】
次に、シャットバルブ５０を閉じる（Ｓ１１）。これにより、混合ガスは、加熱用ガス経路２内に封入されることになる。これにより、触媒反応部２０に混合ガスを滞留させることができ、触媒反応部２０で混合ガスの触媒反応が進行する。触媒反応部２０にて酸化されたガスは、加熱用ガス経路２内の濃度勾配により拡散する。一方、触媒反応部２０では混合ガス濃度が低くなっているので、他の部位に存在している未反応の混合ガスが新たに拡散により触媒反応部２０にもたらされる。触媒反応部２０では、混合ガスの酸化により発熱することで触媒温度が上昇する。この結果、触媒の活性が上昇するため、連鎖的に未反応の混合ガスの酸化が促進される。
【００３７】
このとき、熱媒体循環ポンプ４２が停止しているので冷却水が循環せず、触媒反応によって発生した熱が冷却水により装置外部に運び出されるのを防止できる。
【００３８】
シャットバルブ５０の閉鎖により混合ガスの封入は、所定時間が経過するまで行う（Ｓ１２）。この所定時間は、供給した混合ガスの量、触媒の量、反応速度に基づいて予め決定されている。すなわち、混合ガス量が多いほど反応時間が長くなり、触媒の量が多い場合には反応時間が短くなる。また、反応速度は、触媒温度によって変化し、温度が高いほど反応速度が速くなる。
【００３９】
上記所定時間経過後、シャットバルブ５０を開放する（Ｓ１３）。これにより、加熱用ガス経路２内で充分に酸化されたガスが装置外に排出される。そして、燃料および空気の供給を開始し（Ｓ１４）、冷却水の循環を開始する（Ｓ１５）。これにより、暖機モードから通常運転モードに入る。このとき、触媒反応部２０の触媒は、反応熱により活性温度以上に上昇していると考えられるので、通常運転モードで連続的に燃料および空気を供給しても、触媒反応部２０で充分に触媒反応させることができ、未反応ガスの排出を抑制することができる。
【００４０】
以上のように、触媒温度が低い起動時にシャットバルブ５０により、混合ガスを触媒反応部２０に滞留させることで、加熱用ガス経路２内の空間速度を見かけ上ゼロにすることができ、未反応ガスの排出を抑制しつつ、混合ガスを触媒反応させ、触媒温度を上昇させることができる。これにより、触媒加熱用の熱源を設けることなく、速やかに触媒を加熱昇温させることができるとともに、未反応ガスの排出を抑制することができる。
【００４１】
また、混合ガスを触媒反応部２０に滞留させている間、冷却水の循環を停止しておくことで、混合ガスの反応熱が装置外部に放出するのを防止でき、早期に触媒温度を上昇させることができる。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図５に基づいて説明する。本第２実施形態は、上記第１実施形態に比較して、燃料濃度を検出する燃料濃度検出手段を設けた点が異なるものである。上記第１実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４３】
図５は、本第２実施形態の触媒反応式加熱装置の全体構成を示す概念図である。図５に示すように、加熱用ガス経路２に燃料（水素）の濃度を検出する水素センサ６１（燃料濃度検出手段）が設けられている。本第２実施形態では、水素センサ６１を、加熱用ガス経路２における熱交換部３０の下流側に設けている。水素センサ６１のセンサ信号は、制御部６０に入力される。
【００４４】
本第２実施形態では、上記図４のフローチャートのＳ１１〜Ｓ１３において、水素センサ６１にて検出した水素濃度が、所定濃度以下となるまで、シャットバルブ５０を閉じておき、触媒反応の進行により水素濃度が所定濃度以下となったときにシャットバルブ５０を開放する。
【００４５】
このように、未反応ガス濃度である水素濃度に基づいてシャットバルブ５０の開閉制御を行うことで、暖機モードから通常運転モードまでの過程を的確かつ速やかに制御することができる。
【００４６】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図６に基づいて説明する。本第３実施形態は、上記第１実施形態に比較して、触媒温度を検出する触媒温度検出手段を設けた点が異なるものである。上記各実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４７】
図６は、本第３実施形態の触媒反応式加熱装置の全体構成を示す概念図である。図６に示すように、触媒反応部２０には、触媒の温度を検出する温度センサ（触媒温度検出手段）６２が設けられている。温度センサ６２のセンサ信号は、制御部６０に入力される。
【００４８】
本第３実施形態では、上記図４のフローチャートのＳ１１〜Ｓ１３において、温度センサ６２にて検出した触媒温度が、所定温度以上となるまで、シャットバルブ５０を閉じておき、触媒反応の進行により触媒温度が所定温度以上となったときにシャットバルブ５０を開放する。
【００４９】
以上の構成によっても、上記第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図７に基づいて説明する。本第４実施形態は、上記第１実施形態に比較して、未反応の混合ガスを循環させる混合ガス循環経路を設けた点が異なるものである。上記各実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００５１】
図７は、本第４実施形態の触媒反応式加熱装置の全体構成を示す概念図である。図７に示すように、加熱用ガス経路２における触媒反応部２０の上流側と下流側とを連通する混合ガス循環経路５１が設けられている。混合ガス循環経路５１には、混合ガスを循環させる混合ガス循環ポンプ（混合ガス循環手段）５２が設けられている。本第４実施形態では、加熱用ガス経路２における触媒反応部２０の下流側から上流側に混合ガスを循環させるように構成されている。
【００５２】
このような構成により、シャットバルブ５０を閉じる暖機モード時に混合ガスを触媒燃焼部２０に循環させることで、混合ガスの拡散性を向上させることができ、混合ガスが触媒に接触する頻度を増加することができる。また、混合ガスに与えられた熱エネルギを触媒や熱交換部３０に回収させることができ、触媒の早期活性に結びつけることができる。
【００５３】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について図８に基づいて説明する。本第５実施形態は、上記第４実施形態に比較して、混合ガス循環手段の構成が異なるものである。上記各実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００５４】
図８は、本第５実施形態の触媒反応式加熱装置の全体構成を示す概念図である。図８に示すように、混合ガス循環経路５１は混合ガス供給部１０の下流側に合流している。この合流部にはエジェクタ効果により混合ガス循環経路５１の混合ガスを循環させるエジェクタ部（混合ガス循環手段）５３が設けられている。エジェクタ部５３は、混合ガス供給部１０から供給される混合ガスの流体エネルギを利用し、混合ガス循環経路５１の混合ガスを吸引して循環させるものである。本第５実施形態では、混合ガスが噴出するノズルを複数設けている。
【００５５】
このような構成により、混合ガス循環経路５１に混合ガスを循環させるために専用の動力を用いる必要がなく、装置の簡素化および省動力化を図ることができる。
【００５６】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について図９、図１０に基づいて説明する。本第６実施形態は、上記第２実施形態に比較して、触媒反応部と熱交換部を一体化した点が異なるものである。上記各実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００５７】
図９は本第６実施形態の触媒反応式加熱装置の全体構成を示す概念図であり、図１０は本第６実施形態の触媒反応部２０および熱交換部３０の斜視図である。図９に示すように、触媒反応部２０と熱交換部３０は一体化されている。図１０に示すように、熱交換部３０におけるフィン３１表面に酸化触媒が担持されている。さらに、チューブ３２表面に酸化触媒を担持してもよい。このように熱交換部３０における混合ガスが通過する部位に酸化触媒を担持することにより、触媒反応部２０を形成することができ、触媒反応部２０と熱交換部３０を一体化することができる。
【００５８】
このような構成により、暖機モード中に反応熱のコントロールが容易になる。すなわち、暖機中に触媒反応が急激に進行し、触媒反応熱が過昇温した場合にも、熱交換部３０内の冷却水（熱媒体）の存在により、触媒の熱暴走を回避することが可能となる。さらに、触媒反応部と熱交換部とを一体化することにより、装置全体の小型化を図ることができる。
【００５９】
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態の構成は、適宜組み合わせて実施することができる。
【００６０】
また、上記各実施形態の構成において、シャットバルブ５０を設けず、滞留手段として、燃料供給装置１１から所定燃料量の燃料を供給し、空気供給装置１２から所定空気量の空気を供給することで、触媒反応部２０に混合ガスを滞留させてもよい。これにより、新たに供給される燃料、空気によって圧送されることがないので、燃料、空気の供給を停止するだけでも、ある程度の混合ガスを触媒反応部２０に滞留させることができる。
【００６１】
また、上記第２実施形態では、燃料濃度を検出する燃料濃度検出手段として水素センサ６１を用いたが、これに限らず、例えば酸素濃度を検出する酸素センサ（Ｏ２センサ）を用いることもできる。燃料の触媒燃焼と同時に酸素も消費されるため、酸素センサにて酸素濃度を検出することで、間接的に燃料濃度を検出することができる。
【００６２】
また、上記第５実施形態のエジェクタ部５３は、混合ガスの流体エネルギを利用して加熱用ガス経路２内の混合ガスを循環させたが、これに限らず、燃料供給装置１１から供給される燃料、空気供給装置１２から供給される空気、またはこれらの混合ガスの少なくとも１つの流体エネルギを利用するものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の触媒反応式加熱装置の全体構成を示す概念図である。
【図２】第１実施形態の触媒反応部の斜視図である。
【図３】第１実施形態の熱交換部の斜視図である。
【図４】第１実施形態の触媒反応式加熱装置の作動を示すフローチャートである。
【図５】第２実施形態の触媒反応式加熱装置の全体構成を示す概念図である。
【図６】第３実施形態の触媒反応式加熱装置の全体構成を示す概念図である。
【図７】第４実施形態の触媒反応式加熱装置の全体構成を示す概念図である。
【図８】第５実施形態の触媒反応式加熱装置の全体構成を示す概念図である。
【図９】第６実施形態の触媒反応式加熱装置の全体構成を示す概念図である。
【図１０】第６実施形態の触媒反応部および熱交換部の斜視図である。
【符号の説明】
１０…混合ガス供給部、１１…燃料供給部、１２…空気供給部、２０…触媒反応部、３０…熱交換部、４０…熱媒体循環経路、４１…被加熱体、４２…熱媒体循環ポンプ、５０…シャットバルブ、６０…制御部。

Claims (9)

1. 触媒反応を利用して熱媒体を加熱する触媒反応式加熱装置であって、
   高温ガスが通過する加熱用ガス経路（２）と、
   前記加熱用ガス経路（２）に設けられているとともに触媒を有し、燃料供給部（１１）から供給される燃料と空気供給部（１２）から供給される空気との混合ガスを触媒反応させて前記高温ガスを生成する触媒反応部（２０）と、
   熱媒体が通過する熱媒体経路（４０）と、
   前記加熱用ガス経路（２）における前記触媒反応部（２０）の下流側に配置され、前記高温ガスの熱を前記熱媒体に伝える熱交換部（３０）と、
   前記混合ガスを前記触媒反応部（２０）に滞留させる滞留手段（５０）とを備え、
   前記滞留手段は、前記加熱用ガス経路（２）における前記熱交換部（３０）に下流側に設けられた、前記加熱用ガス経路（２）を開閉可能な開閉弁（５０）であり、
   前記開閉弁（５０）により前記加熱用ガス経路（２）を閉じることで前記混合ガスを前記触媒反応部に滞留させることを特徴とする触媒反応式加熱装置。
2. 前記滞留手段は、前記燃料供給手段（１１）から前記触媒反応部（２０）に燃料を所定燃料量供給するとともに、前記空気供給手段（１２）から前記触媒反応部（２０）に空気を所定空気量供給した後、所定時間経過するまで前記混合ガスを前記触媒反応部（２０）に滞留させることを特徴とする請求項１に記載の触媒反応式加熱装置。
3. 前記熱媒体経路（４０）に設けられ、前記熱交換部（３０）に前記熱媒体を供給する熱媒体供給手段（４２）を備え、
   前記熱媒体供給手段（４２）は、前記滞留手段により前記混合ガスを前記触媒反応部（２０）に滞留させている間、前記熱媒体を前記熱交換部（３０）に供給しないことを特徴とする請求項１または２に記載の触媒反応式加熱装置。
4. 前記加熱用ガス経路（２）における前記触媒反応部（２０）の下流側に配置され、前記加熱用ガス経路（２）内の燃料濃度を検出する燃料濃度検出手段（６１）と、
   前記燃料濃度検出手段（６１）により検出した燃料濃度が所定濃度以下になるまで、前記混合ガスを前記触媒反応部（２０）に滞留させるように前記滞留手段（５０）を制御する制御手段（６０）とを備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の触媒反応式加熱装置。
5. 前記触媒反応部（２０）の触媒温度を検出する触媒温度検出手段（６２）と、
   前記触媒温度検出手段（６２）により検出した触媒温度が所定温度以下になるまで、前記混合ガスを前記触媒反応部（２０）に滞留させるように前記滞留手段（５０）を制御する制御部（６０）とを備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の触媒反応式加熱装置。
6. 前記加熱用ガス経路（２）における前記触媒反応部（２０）の上流側と下流側とを連通する混合ガス循環経路（５１）と、
   前記混合ガス経路（５１）に設けられ、前記加熱用ガス経路（２）内に存在する前記混合ガスを前記混合ガス循環経路（５１）を介して前記触媒反応部（２０）に循環させる混合ガス循環手段（５２、５３）とを備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の触媒反応式加熱装置。
7. 前記混合ガス循環手段は、前記燃料供給手段（１１）から供給される燃料、前記空気供給手段（１２）から供給される空気、またはこれらの混合ガスの少なくとも１つの流体エネルギを利用して前記混合ガス経路（５１）に前記混合ガスを循環させるエジェクタ部（５３）であることを特徴とする請求項６に記載の触媒反応式加熱装置。
8. 前記熱交換部（３０）に、前記触媒反応部（２０）が形成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の触媒反応式加熱装置。
9. 前記燃料は水素であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の触媒反応式加熱装置。

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