(57)【要約】【課題】改質器の起動時に改質部を早期に昇温させることができる改質システムを提供する。【解決手段】改質システム２は、アンモニアガスを水素に分解して水素を含有した改質ガスを生成する改質部１４と、アンモニアガスを燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼部１５とを有する改質器７と、改質部１４及び燃焼部１５に供給されるアンモニアガスが流れるアンモニアガス流路１６，２０と、改質部１４及び燃焼部１５に供給される空気が流れる空気流路１７，２１と、空気流路１７，２１に配設され、空気流路１７，２１を開閉する空気開閉バルブ１９，２３と、空気開閉バルブ１９，２３を制御する制御ユニット１２とを備え、制御ユニット１２は、改質器７が起動されると、空気開閉バルブ１９，２３を開くように制御し、その後改質部１４の温度が定常動作温度以上になると、空気開閉バルブ１９を閉じるように制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを水素に分解して前記水素を含有した改質ガスを生成する改質部と、前記燃料ガスを燃焼して燃焼ガスを生成すると共に前記燃料ガスの燃焼熱を前記改質部に供給する燃焼部とを有する改質器と、
前記改質部及び前記燃焼部に供給される前記燃料ガスが流れる燃料ガス流路と、
前記改質部に供給される酸化性ガスが流れる第１酸化性ガス流路と、
前記燃焼部に供給される酸化性ガスが流れる第２酸化性ガス流路と、
前記改質部により生成された前記改質ガスが流れる改質ガス流路と、
前記燃焼部により生成された前記燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路と、
前記第１酸化性ガス流路に配設され、前記第１酸化性ガス流路を開閉する第１開閉バルブと、
前記第２酸化性ガス流路に配設され、前記第２酸化性ガス流路を開閉する第２開閉バルブと、
前記第１開閉バルブ及び前記第２開閉バルブを制御する開閉バルブ制御部とを備え、
前記開閉バルブ制御部は、前記改質器が起動されると、前記第１開閉バルブ及び前記第２開閉バルブを開くように制御し、その後前記改質部の温度が所定温度以上になると、前記第１開閉バルブを閉じるように制御する改質システム。
【請求項２】
前記改質部の温度を検出する温度検出部を更に備え、
前記開閉バルブ制御部は、前記温度検出部により検出された前記改質部の温度が前記所定温度以上になると、前記第１開閉バルブを閉じるように制御する請求項１に記載の改質システム。
【請求項３】
前記改質ガス流路を流れる前記改質ガスに含まれる燃料を除去する燃料除去部と、
前記燃焼ガス流路を流れる前記燃焼ガスに含まれる燃料を除去する触媒と、
前記改質ガス流路に配設され、前記改質ガスを前記燃料除去部に供給するメイン経路と前記改質ガスを前記触媒に供給するサブ経路とを切り替える切替バルブと、
前記切替バルブを制御する切替バルブ制御部とを更に備え、
前記切替バルブ制御部は、前記改質部の温度が前記所定温度以上になると、前記切替バルブを前記サブ経路から前記メイン経路に切り替えるように制御する請求項１または２記載の改質システム。
【請求項４】
前記燃料除去部には、前記燃料除去部により前記燃料が除去された改質ガスと前記酸化性ガスとが供給される燃料電池が接続されている請求項３に記載の改質システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改質システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の改質システムとしては、例えば特許文献１に記載されている技術が知られている。特許文献１に記載の改質システムは、燃料電池に供給するための水素含有の改質ガスを生成する熱交換型改質器を主要構成要素として構成されている。熱交換型改質器は、改質触媒が担持され、炭化水素ガスと水蒸気とを触媒反応させることで水素ガスを含む改質ガスを生成する改質部と、燃焼用の酸化触媒が担持され、改質部が改質反応を行うための熱を供給する加熱部とを含んで構成されている。改質部には、炭化水素ガスを改質部に供給する原料ポンプが原料供給ラインを介して接続されている。加熱部には、冷却オフガスと燃料電池のアノードからのアノードオフガスとを混合するガス混合器が接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２９０９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術では、改質器において加熱部で発生した燃焼熱を改質部に供給しているため、改質器の起動時に改質部の温度上昇が遅く、改質器の起動に時間がかかってしまう。
【０００５】
本発明の目的は、改質器の起動時に改質部を早期に昇温させることができる改質システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る改質システムは、燃料ガスを水素に分解して水素を含有した改質ガスを生成する改質部と、燃料ガスを燃焼して燃焼ガスを生成すると共に燃料ガスの燃焼熱を改質部に供給する燃焼部とを有する改質器と、改質部及び燃焼部に供給される燃料ガスが流れる燃料ガス流路と、改質部に供給される酸化性ガスが流れる第１酸化性ガス流路と、燃焼部に供給される酸化性ガスが流れる第２酸化性ガス流路と、改質部により生成された改質ガスが流れる改質ガス流路と、燃焼部により生成された燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路と、第１酸化性ガス流路に配設され、第１酸化性ガス流路を開閉する第１開閉バルブと、第２酸化性ガス流路に配設され、第２酸化性ガス流路を開閉する第２開閉バルブと、第１開閉バルブ及び第２開閉バルブを制御する開閉バルブ制御部とを備え、開閉バルブ制御部は、改質器が起動されると、第１開閉バルブ及び第２開閉バルブを開くように制御し、その後改質部の温度が所定温度以上になると、第１開閉バルブを閉じるように制御する。
【０００７】
このような改質システムにおいては、改質器が起動されると、第１開閉バルブ及び第２開閉バルブが開くため、改質器の改質部及び燃焼部の両方に酸化性ガスが供給される。このため、改質部及び燃焼部の何れにおいても、燃料ガスが燃焼する。従って、燃焼部で発生した燃料ガスの燃焼熱が改質部に供給され、改質部の温度が上昇すると共に、改質部自体で発生した燃料ガスの燃焼熱によっても改質部の温度が上昇する。これにより、改質部は、燃焼部で発生した燃料ガスの燃焼熱と改質部自体で発生した燃料ガスの燃焼熱とで改質を行う。その後、改質部の温度が所定温度以上になると、第１開閉バルブが閉じるため、燃焼部のみに酸化性ガスが供給され、燃焼部のみにおいて燃料ガスが燃焼する。これにより、改質部は、燃焼部で発生した燃料ガスの燃焼熱で改質を行う。このように改質器の起動時には、燃焼部で発生した燃料ガスの燃焼熱が改質部に供給されるだけでなく、改質部自体でも燃料ガスの燃焼熱が発生するため、改質部が早期に昇温する。
【０００８】
改質システムは、改質部の温度を検出する温度検出部を更に備え、開閉バルブ制御部は、温度検出部により検出された改質部の温度が所定温度以上になると、第１開閉バルブを閉じるように制御してもよい。このような構成では、改質部の温度が所定温度以上であるかどうかを簡単に且つ正確に判断することができる。
【０００９】
改質システムは、改質ガス流路を流れる改質ガスに含まれる燃料を除去する燃料除去部と、燃焼ガス流路を流れる燃焼ガスに含まれる燃料を除去する触媒と、改質ガス流路に配設され、改質ガスを燃料除去部に供給するメイン経路と改質ガスを触媒に供給するサブ経路とを切り替える切替バルブと、切替バルブを制御する切替バルブ制御部とを更に備え、切替バルブ制御部は、改質部の温度が所定温度以上になると、切替バルブをサブ経路からメイン経路に切り替えるように制御してもよい。このような構成では、改質部の温度が所定温度以上になるまでは、改質部により生成された改質ガスが触媒に供給されるため、燃料除去部には改質ガスが供給されにくい。従って、燃料除去部において除去される燃料の総量が少なくなるため、燃料除去部を小型化することができる。
【００１０】
燃料除去部には、燃料除去部により燃料が除去された改質ガスと酸化性ガスとが供給される燃料電池が接続されていてもよい。このような構成では、改質システムを燃料電池システムに有効活用することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、改質器の起動時に改質部を早期に昇温させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る改質システムを備えた燃料電池システムを示す概略構成図である。
【図２】図１に示された制御ユニットにより実行される制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【図３】図１に示された燃料電池システムの動作を示すタイミング図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る改質システムを備えた燃料電池システムを示す概略構成図である。
【図５】図４に示された制御ユニットにより実行される制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１４】
図１は、本発明の第１実施形態に係る改質システムを備えた燃料電池システムを示す概略構成図である。図１において、燃料電池システム１は、例えば燃料電池自動車に搭載される。燃料電池システム１は、本実施形態の改質システム２と、燃料電池３とを備えている。
【００１５】
改質システム２は、アンモニアタンク４と、気化器５と、空気供給部６と、熱交換型の改質器７と、ヒータ８と、アンモニア除去器９と、触媒１０と、温度センサ１１と、制御ユニット１２とを備えている。
【００１６】
アンモニアタンク４は、燃料であるアンモニア（ＮＨ３）を液体状態で貯蔵するタンクである。気化器５は、アンモニア流路１３を介してアンモニアタンク４と接続されている。気化器５は、ポンプ（図示せず）によりアンモニアタンク４から導出された液体状態のアンモニアを気化させて、アンモニアガス（燃料ガス）を生成する。
【００１７】
空気供給部６は、酸化性ガスである空気を改質器７及び燃料電池３に供給する。空気供給部６としては、例えば送風機等が用いられる。
【００１８】
改質器７は、気化器５により生成されたアンモニアガスを改質して、水素を含有した改質ガスを生成する。改質器７は、アンモニアガスを水素に分解する改質触媒１４ａを含む改質部１４と、アンモニアガスを燃焼する燃焼触媒１５ａを含み、アンモニアガスの燃焼熱を改質部１４に供給する燃焼部１５とを有している。改質触媒１４ａとしては、例えばルテニウム（Ｒｕ）またはロジウム（Ｒｈ）等が用いられる。燃焼触媒１５ａとしては、例えば白金（Ｐｔ）またはロジウム（Ｒｈ）等が用いられる。
【００１９】
改質部１４及び燃焼部１５は、例えば仕切り板（図示せず）を介して積層されている。燃焼部１５で発生した燃焼熱は、仕切り板を通って改質部１４に伝わる。改質部１４及び燃焼部１５の数としては、１つずつであってもよいし、複数ずつであってもよい。改質部１４及び燃焼部１５の数が複数ずつである場合には、改質部１４及び燃焼部１５は交互に積層される。
【００２０】
改質部１４は、アンモニアガス流路１６（燃料ガス流路）を介して気化器５と接続されていると共に、空気流路１７（第１酸化性ガス流路）を介して空気供給部６と接続されている。アンモニアガス流路１６は、改質部１４に供給されるアンモニアガスが流れる流路である。空気流路１７は、改質部１４に供給される空気が流れる流路である。
【００２１】
アンモニアガス流路１６には、アンモニアガス流路１６を開閉する電磁式の燃料開閉バルブ１８が配設されている。空気流路１７は、アンモニアガス流路１６における燃料開閉バルブ１８と改質部１４との間の部分に接続されている。空気流路１７には、空気流路１７を開閉する電磁式の空気開閉バルブ１９（第１開閉バルブ）が配設されている。燃料開閉バルブ１８及び空気開閉バルブ１９としては、例えば流量調整弁が用いられる。
【００２２】
改質部１４には、アンモニアガス及び空気が導入される。改質部１４は、基本的には、燃焼部１５で発生した燃焼熱及び改質触媒１４ａによってアンモニアを水素及び窒素に分解する。具体的には、下記式のように、燃焼熱によりアンモニアの分解反応が起こり（吸熱反応）、水素がリッチな状態の改質ガスが生成される。なお、改質ガスには、少量のアンモニアが含まれていてもよい。
ＮＨ３→３／２Ｈ２＋１／２Ｎ２      …（Ａ）
【００２３】
燃焼部１５は、アンモニアガス流路２０（燃料ガス流路）を介して気化器５と接続されていると共に、空気流路２１（第２酸化性ガス流路）を介して空気供給部６と接続されている。アンモニアガス流路２０は、燃焼部１５に供給されるアンモニアガスが流れる流路である。空気流路２１は、燃焼部１５に供給される空気が流れる流路である。
【００２４】
アンモニアガス流路２０には、アンモニアガス流路２０を開閉する電磁式の燃料開閉バルブ２２が配設されている。空気流路２１は、アンモニアガス流路２０における燃料開閉バルブ２２と燃焼部１５との間の部分に接続されている。空気流路２１には、電磁式の空気開閉バルブ２３（第２開閉バルブ）が配設されている。燃料開閉バルブ２２及び空気開閉バルブ２３としては、例えば流量調整弁が用いられる。
【００２５】
燃焼部１５には、アンモニアガス及び空気が導入される。燃焼部１５は、燃焼触媒１５ａによってアンモニアを酸化させることで、燃焼熱を発生させる。具体的には、下記式のように、一部のアンモニアと空気中の酸素とが化学反応し、そのアンモニアの酸化反応により燃焼熱が発生する（発熱反応）。このような発熱反応により、窒素及び水を含む燃焼ガスが生成される。なお、燃焼ガスには、少量のアンモニアが含まれていてもよい。
ＮＨ３＋３／４Ｏ２→１／２Ｎ２＋３／２Ｈ２Ｏ      …（Ｂ）
【００２６】
ヒータ８は、改質器７を含む燃料電池システム１の起動時に、改質部１４及び燃焼部１５を加熱する。ヒータ８としては、例えば電熱ヒータ等が用いられる。なお、改質器７をヒータ８で直接加熱する代わりに、改質部１４及び燃焼部１５に供給されるアンモニアガスを加熱し、その熱で改質器７を加熱してもよい。
【００２７】
アンモニア除去器９は、改質ガス流路２４を介して改質部１４と接続されている。改質ガス流路２４は、改質部１４により生成された改質ガスが流れる流路である。アンモニア除去器９は、改質ガス流路２４を流れる改質ガスに含まれる燃料であるアンモニアを除去する燃料除去部である。アンモニア除去器９は、例えばアンモニアを吸着、吸蔵または選択酸化して除去する。なお、アンモニア除去器９は、アンモニアだけでなく水も除去してもよい。
【００２８】
触媒１０は、燃焼ガス流路２５を介して燃焼部１５と接続されている。燃焼ガス流路２５は、燃焼部１５により生成された燃焼ガスが流れる流路である。触媒１０は、燃焼ガス流路２５を流れる燃焼ガスに含まれる燃料であるアンモニアを除去する。触媒１０としては、例えば白金（Ｐｔ）等が用いられる。触媒１０によってアンモニアが除去された燃焼ガスは、大気中に排出される。
【００２９】
温度センサ１１は、改質部１４の温度を検出する温度検出部である。温度センサ１１は、例えば改質触媒１４ａの温度を検出する。
【００３０】
制御ユニット１２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び入出力インターフェース等により構成されている。制御ユニット１２は、温度センサ１１の検出信号に基づいて所定の処理を行い、燃料開閉バルブ１８，２２及び空気開閉バルブ１９，２３を制御する開閉バルブ制御部である。制御ユニット１２による具体的な制御処理については、後で詳述する。
【００３１】
燃料電池３は、改質ガス流路２６を介してアンモニア除去器９と接続されていると共に、空気流路２７を介して空気供給部６と接続されている。燃料電池３は、アンモニアが除去された改質ガスに含まれる水素と空気中の酸素とを化学反応させて、発電を行う。燃料電池３としては、例えば固体高分子型の燃料電池（ＰＥＦＣ：polymerelectrolyte fuel cell）が用いられる。なお、燃料電池３は、固体酸化物型またはアルカリ型の燃料電池等であってもよい。
【００３２】
図２は、制御ユニット１２により実行される制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。なお、本処理は、イグニッションスイッチ（図示せず）がＯＮされると、実行される。また、本処理の実行前は、燃料開閉バルブ１８，２２及び空気開閉バルブ１９，２３は、何れも閉じた状態となっている。
【００３３】
図２において、制御ユニット１２は、まず温度センサ１１の検出値を取得する（手順Ｓ１０１）。続いて、制御ユニット１２は、温度センサ１１により検出された改質部１４の温度が起動温度以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０２）。起動温度は、改質器７が起動されて、改質部１４及び燃焼部１５においてアンモニアが空気と反応して燃焼可能になる温度である。起動温度は、例えば２００℃程度である。
【００３４】
制御ユニット１２は、改質部１４の温度が起動温度以上でないと判断したときは、手順Ｓ１０１を再度実行する。制御ユニット１２は、改質部１４の温度が起動温度以上であると判断したときは、燃料開閉バルブ１８，２２及び空気開閉バルブ１９，２３を開くように制御する（手順Ｓ１０３）。これにより、改質器７の改質部１４及び燃焼部１５に、アンモニアガス及び空気がそれぞれ供給される。
【００３５】
続いて、制御ユニット１２は、温度センサ１１の検出値を取得する（手順Ｓ１０４）。続いて、制御ユニット１２は、温度センサ１１により検出された改質部１４の温度が定常動作温度（所定温度）以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０５）。定常動作温度は、改質部１４を定常動作させる温度である。定常動作温度は、起動温度よりも高い温度（例えば４００℃〜５００℃程度）である。
【００３６】
制御ユニット１２は、改質部１４の温度が定常動作温度以上でないと判断したときは、手順Ｓ１０４を再度実行する。制御ユニット１２は、改質部１４の温度が定常動作温度以上であると判断したときは、空気開閉バルブ２３を開いたまま空気開閉バルブ１９を閉じるように制御する（手順Ｓ１０６）。これにより、燃焼部１５への空気の供給は継続するが、改質部１４への空気の供給は停止する。
【００３７】
図３は、燃料電池システム１の動作を示すタイミング図である。図３において、イグニッションスイッチ（図示せず）がＯＮされる（図中の時間ｔ１参照）と、燃料電池システム１の運転が開始される。すると、ヒータ８により改質器７の改質部１４及び燃焼部１５が加熱されるため、改質部１４及び燃焼部１５の温度が上昇する。
【００３８】
そして、改質部１４の温度が起動温度に達する（図中の時間ｔ２参照）と、燃料開閉バルブ１８，２２及び空気開閉バルブ１９，２３が開弁するため、改質部１４及び燃焼部１５にアンモニアガス及び空気がそれぞれ供給される。これにより、改質部１４及び燃焼部１５においてアンモニアの燃焼熱が発生するため、その燃焼熱により改質部１４及び燃焼部１５の温度が上昇する。このとき、燃焼部１５で発生した燃焼熱が改質部１４に供給されると共に、改質部１４自体でも燃焼熱が発生するため、改質部１４が直ちに昇温し、改質部１４において改質が開始される。
【００３９】
ここで、改質部１４では、上記（Ａ）式の吸熱反応だけでなく、上記（Ｂ）式の発熱反応も起こる。このため、改質ガス流路２４には、Ｎ２、Ｈ２、未燃ＮＨ３及びＨ２Ｏを含む改質ガスが流れる。また、燃焼部１５では発熱反応が起こるため、燃焼ガス流路２５には、Ｎ２、未燃ＮＨ３及びＨ２Ｏを含む燃焼ガスが流れる。アンモニア除去器９では、改質ガスに含まれる未燃ＮＨ３及びＨ２Ｏが除去される。このため、燃料電池３には、Ｎ２及びＨ２を含む改質ガスが供給される。触媒１０では、燃焼ガスに含まれる未燃ＮＨ３が除去される。このため、Ｎ２及びＨ２Ｏが大気中に放出される。
【００４０】
その後、改質部１４の温度が定常動作温度に達する（図中の時間ｔ３参照）と、空気開閉バルブ２３は開弁したままの状態であるが、空気開閉バルブ１９は閉弁するため、改質部１４への空気の供給が停止する。これにより、改質部１４では、燃焼部１５で発生した燃焼熱を受けて改質が継続される。
【００４１】
ここで、改質部１４では、吸熱反応だけが起こる。このため、改質ガス流路２４には、Ｎ２、Ｈ２及び未燃ＮＨ３を含む改質ガスが流れ、Ｈ２Ｏは流れなくなる。また、燃焼ガス流路２５には、Ｎ２、未燃ＮＨ３及びＨ２Ｏを含む燃焼ガスが流れる。燃料電池３には、Ｎ２及びＨ２を含む改質ガスが供給される。また、Ｎ２及びＨ２Ｏが大気中に放出される。
【００４２】
以上のように本実施形態にあっては、改質器７が起動されると、空気開閉バルブ１９，２３が開くため、改質器７の改質部１４及び燃焼部１５の両方に空気が供給される。このため、改質部１４及び燃焼部１５の何れにおいても、アンモニアガスが燃焼する。従って、燃焼部１５で発生したアンモニアガスの燃焼熱が改質部１４に供給され、改質部１４の温度が上昇すると共に、改質部１４自体で発生したアンモニアガスの燃焼熱によっても改質部１４の温度が上昇する。これにより、改質部１４は、燃焼部１５で発生したアンモニアガスの燃焼熱と改質部１４自体で発生した燃料ガスの燃焼熱とで改質を行う。その後、改質部１４の温度が定常動作温度以上になると、空気開閉バルブ１９が閉じるため、燃焼部１５のみに空気が供給され、燃焼部１５のみにおいてアンモニアガスが燃焼する。これにより、改質部１４は、燃焼部１５で発生したアンモニアガスの燃焼熱で改質を行う。このように改質器７の起動時には、燃焼部１５で発生したアンモニアガスの燃焼熱が改質部１４に供給されるだけでなく、改質部１４自体でもアンモニアガスの燃焼熱が発生するため、改質部１４が早期に昇温する。これにより、改質器７の起動時間を短縮することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、改質部１４の温度を検出する温度センサ１１を使用するので、改質部１４の温度が定常動作温度以上であるかどうかを簡単に且つ正確に判断することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、改質システム２を燃料電池システム１に有効活用することができる。
【００４５】
図４は、本発明の第２実施形態に係る改質システムを備えた燃料電池システムを示す概略構成図である。図４において、本実施形態の改質システム２は、上記の第１実施形態における構成に加え、改質ガス流路２４に配設された電磁式の切替バルブ３０と、この切替バルブ３０と燃焼ガス流路２５とを接続する分岐流路３１とを備えている。
【００４６】
切替バルブ３０は、改質ガスをアンモニア除去器９に供給するメイン経路と、改質ガスを触媒１０に供給するサブ経路とを切り替えるバルブである。切替バルブ３０としては、例えば三方弁が用いられる。
【００４７】
また、改質システム２は、上記の第１実施形態における制御ユニット１２に代えて、制御ユニット３２を備えている。制御ユニット３２は、開閉バルブ制御部３３と、切替バルブ制御部３４とを有している。開閉バルブ制御部３３は、温度センサ１１の検出信号に基づいて所定の処理を行い、燃料開閉バルブ１８，２２及び空気開閉バルブ１９，２３を制御する。切替バルブ制御部３４は、温度センサ１１の検出信号に基づいて所定の処理を行い、切替バルブ３０を制御する。
【００４８】
図５は、制御ユニット３２により実行される制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。なお、本処理の実行前は、切替バルブ３０はサブ経路に設定されている。
【００４９】
図５において、制御ユニット３２は、上記の制御ユニット１２と同様に、図２に示された手順Ｓ１０１〜Ｓ１０５を実行する。そして、制御ユニット３２は、手順Ｓ１０５で改質部１４の温度が定常動作温度以上であると判断したときは、空気開閉バルブ２３を開いたまま空気開閉バルブ１９を閉じるように制御する（手順Ｓ１０６）。これにより、改質部１４への空気の供給が停止する。
【００５０】
そして、制御ユニット３２は、切替バルブ３０をサブ経路からメイン経路に切り替えるように制御する（手順Ｓ１０７）。これにより、改質部１４により生成された改質ガスが触媒１０に供給される状態からアンモニア除去器９に供給される状態に切り替わる。
【００５１】
以上において、手順Ｓ１０１〜Ｓ１０６は、開閉バルブ制御部３３により実行される。手順Ｓ１０５，Ｓ１０７は、切替バルブ制御部３４により実行される。
【００５２】
このような改質システム２においては、改質部１４の温度が起動温度に達すると、燃料開閉バルブ１８，２２及び空気開閉バルブ１９，２３が開弁するため、改質部１４及び燃焼部１５にアンモニアガス及び空気がそれぞれ供給される。これにより、上述したように改質部１４が直ちに昇温し、改質部１４において改質が開始される。
【００５３】
このとき、切替バルブ３０は、サブ流路に設定されている。このため、Ｎ２、Ｈ２、未燃ＮＨ３及びＨ２Ｏを含む改質ガスは、改質ガス流路２４から分岐流路３１及び燃焼ガス流路２５を通って触媒１０に供給され、アンモニア除去器９に供給されることはない。従って、燃料電池３には改質ガスが供給されない。
【００５４】
その後、改質部１４の温度が定常動作温度に達すると、空気開閉バルブ１９が閉弁するため、改質部１４への空気の供給が停止する。これにより、改質部１４では、燃焼部１５で発生した燃焼熱を受けて改質が継続される。
【００５５】
また、改質部１４の温度が定常動作温度に達すると、切替バルブ３０がサブ経路からメイン経路に切り替えられる。このため、Ｎ２、Ｈ２、未燃ＮＨ３及びＨ２Ｏを含む改質ガスは、改質ガス流路２４を通ってアンモニア除去器９に供給される。そして、アンモニア除去器９において、改質ガスに含まれる未燃ＮＨ３が除去される。従って、燃料電池３には、Ｎ２及びＨ２を含む改質ガスが供給されるようになる。
【００５６】
以上のように本実施形態では、改質部１４の温度が定常動作温度以上になるまでは、改質部１４により生成された改質ガスが触媒１０に供給され、アンモニア除去器９には改質ガスが供給されにくい。従って、アンモニア除去器９において除去されるアンモニアの総量が少なくなるため、アンモニア除去器９を小型化することができる。
【００５７】
なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば上記実施形態では、改質部１４の温度を検出する温度センサ１１が備えられているが、特にその形態には限られず、例えばアンモニアガスの流量、空気の流量、時間及び室温等から改質部１４の温度を推定してもよい。
【００５８】
また、上記実施形態では、燃料開閉バルブ１８，２２及び空気開閉バルブ１９，２３としては、流量調整弁を用いているが、特にその形態には限られず、アンモニアガス及び空気の流路を開閉するだけであれば、ＯＮ／ＯＦＦ弁を用いてもよい。
【００５９】
また、上記実施形態では、酸化性ガスとして空気を使用しているが、特にその形態には限られず、酸化性ガスとして酸素を使用してもよい。
【００６０】
また、上記実施形態の改質システム２は、燃料電池システム１に適用されているが、本発明は、例えばアンモニアエンジンまたはアンモニアガスタービン等を備えたシステムにも適用可能である。
【００６１】
また、上記実施形態では、燃料ガスとしてアンモニアガスを使用しているが、本発明は、燃料ガスとして炭化水素ガス等を使用した改質システムにも適用可能である。
【符号の説明】
【００６２】
２…改質システム、３…燃料電池、７…改質器、９…アンモニア除去器（燃料除去部）、１０…触媒、１１…温度センサ（温度検出部）、１２…制御ユニット（開閉バルブ制御部）、１４…改質部、１５…燃焼部、１６…アンモニアガス流路（燃料ガス流路）、１７…空気流路（第１酸化性ガス流路）、１９…空気開閉バルブ（第１開閉バルブ）、２０…アンモニアガス流路（燃料ガス流路）、２１…空気流路（第２酸化性ガス流路）、２３…空気開閉バルブ（第２開閉バルブ）、２４…改質ガス流路、２５…燃焼ガス流路、３０…切替バルブ、３３…開閉バルブ制御部、３４…切替バルブ制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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