(57)【要約】      （修正有）【課題】触媒の酸化劣化を防止す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１は、アンモニアガスを改質する電気ヒータ付き改質器５と、電気ヒータ付き改質器５の触媒５ａの温度が第１温度Ｔ１以上になったときに、アンモニアガス及び空気を電気ヒータ付き改質器５に供給するように流量制御弁１１，１２を制御する第２制御処理を実行し、その後触媒５ａの温度が第２温度Ｔ２以上になったときに、アンモニアガスと空気との供給量比を変更してアンモニアガス及び空気を電気ヒータ付き改質器５に供給するように流量制御弁１１，１２を制御する第３制御処理を実行する制御ユニット７とを備え、制御ユニット７は、第２制御処理の実行時には、アンモニアリッチとなるように流量制御弁１１，１２を制御し、第３制御処理の実行時には、更にアンモニアリッチとなるように流量制御弁１１，１２を制御する。【選択図】図１
2020132496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを水素に分解する触媒を有し、前記燃料ガスを改質して前記水素を含有した改質ガスを生成する改質器と、
前記改質器に供給される前記燃料ガスが流れる燃料ガス流路と、
前記改質器に供給される酸化性ガスが流れる酸化性ガス流路と、
前記改質器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、
前記触媒または前記改質器に供給される前記燃料ガスを加熱する加熱部と、
前記燃料ガス流路に配設され、前記燃料ガス流路を流れる前記燃料ガスの流量を制御する第１流量制御弁と、
前記酸化性ガス流路に配設され、前記酸化性ガス流路を流れる前記酸化性ガスの流量を制御する第２流量制御弁と、
前記加熱部による前記触媒または前記燃料ガスの加熱を開始するように前記加熱部を制御する第１制御処理を実行した後、前記触媒の温度が第１温度以上になったときに、前記燃料ガス及び前記酸化性ガスを前記改質器に供給するように前記第１流量制御弁及び前記第２流量制御弁を制御する第２制御処理を実行し、その後前記触媒の温度が前記第１温度よりも高い第２温度以上になったときに、前記燃料ガスと前記酸化性ガスとの供給量比を変更して前記燃料ガス及び前記酸化性ガスを前記改質器に供給するように前記第１流量制御弁及び前記第２流量制御弁を制御する第３制御処理を実行する制御部とを備え、
前記制御部は、前記第２制御処理の実行時には、前記燃料ガスが前記酸化性ガスに対してリッチとなるように前記第１流量制御弁及び前記第２流量制御弁を制御し、前記第３制御処理の実行時には、前記第２制御処理の実行時よりも前記燃料ガスが前記酸化性ガスに対してリッチとなるように前記第１流量制御弁及び前記第２流量制御弁を制御する改質システム。
【請求項２】
前記加熱部は、前記改質器に設けられた発熱体と前記発熱体を通電する電源とを有し、前記触媒を加熱し、
前記第１制御処理の実行時には、前記発熱体の通電を開始するように前記電源を制御する請求項１記載の改質システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記第２制御処理の実行時には、前記燃料ガス及び前記酸化性ガスの供給量が徐々に増加するように前記第１流量制御弁及び前記第２流量制御弁を制御する請求項１または２記載の改質システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記第２制御処理の実行時には、前記燃料ガスの燃焼による燃料消費速度に基づいて前記燃料ガス及び前記酸化性ガスの供給量が徐々に増加するように前記第１流量制御弁及び前記第２流量制御弁を制御する請求項１または２記載の改質システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１制御処理の実行時には、前記第２制御処理及び前記第３制御処理の実行時よりも少量の前記燃料ガスを前記改質器に供給するように前記第１流量制御弁を制御する請求項１〜４の何れか一項記載の改質システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記触媒の温度が前記第１温度以上になったときに、前記加熱部による前記触媒または前記燃料ガスの加熱を停止させるように前記加熱部を制御する請求項１〜５の何れか一項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、オートサーマル式の改質器と、この改質器に燃料ガスを供給する燃料供給部と、改質器に空気を供給する空気供給部とを備えている。改質器は、ＥＨＣ（電気加熱式触媒）と、触媒部とを備えている。１対の電極を通じてＥＨＣに電力が付与されると、ＥＨＣが発熱する。ＥＨＣから得られる熱は、触媒部の昇温に使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２５２９８８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、上記従来技術においては、改質器の起動時に触媒が酸化して劣化することがある。
【０００５】
本発明の目的は、触媒の酸化劣化を防止す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する触媒を有し、燃料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と、改質器に供給される燃料ガスが流れる燃料ガス流路と、改質器に供給される酸化性ガスが流れる酸化性ガス流路と、改質器により生成された改質ガスが流れる改質ガス流路と、触媒または改質器に供給される燃料ガスを加熱する加熱部と、燃料ガス流路に配設され、燃料ガス流路を流れる燃料ガスの流量を制御する第１流量制御弁と、酸化性ガス流路に配設され、酸化性ガス流路を流れる酸化性ガスの流量を制御する第２流量制御弁と、加熱部による触媒または燃料ガスの加熱を開始するように加熱部を制御する第１制御処理を実行した後、触媒の温度が第１温度以上になったときに、燃料ガス及び酸化性ガスを改質器に供給するように第１流量制御弁及び第２流量制御弁を制御する第２制御処理を実行し、その後触媒の温度が第１温度よりも高い第２温度以上になったときに、燃料ガスと酸化性ガスとの供給量比を変更して燃料ガス及び酸化性ガスを改質器に供給するように第１流量制御弁及び第２流量制御弁を制御する第３制御処理を実行する制御部とを備え、制御部は、第２制御処理の実行時には、燃料ガスが酸化性ガスに対してリッチとなるように第１流量制御弁及び第２流量制御弁を制御し、第３制御処理の実行時には、第２制御処理の実行時よりも燃料ガスが酸化性ガスに対してリッチとなるように第１流量制御弁及び第２流量制御弁を制御する。
【０００７】
このような改質システムにおいては、まず第１制御処理によって加熱部による改質器の触媒または改質器に供給される燃料ガスの加熱が開始されることで、触媒が加熱される。そして、触媒の温度が第１温度以上になると、第２制御処理によって燃料ガス及び酸化性ガスが改質器に供給される。このため、燃料ガスが燃焼し、その燃焼熱により燃料ガスの改質反応が開始される。そして、触媒の温度が第２温度以上になると、第３制御処理によって燃料ガスと酸化性ガスとの供給量比が変更される。ここで、第２制御処理の実行時には、燃料ガスが酸化性ガスに対してリッチとなるように燃料ガスと酸化性ガスとの供給量比が設定され、第３制御処理の実行時には、第２制御処理の実行時よりも更に燃料ガスが酸化性ガスに対してリッチとなるように燃料ガスと酸化性ガスとの供給量比が変更される。従って、改質器が起動されてから第３制御処理の実行時に至るまで、燃料ガスの供給量よりも酸化性ガスの供給量が少ない状態が継続するため、酸化性ガス中の酸素が燃え残りにくい。これにより、触媒の酸化劣化を防止することができる。
【０００８】
加熱部は、改質器に設けられた発熱体と発熱体を通電する電源とを有し、触媒を加熱し、第１制御処理の実行時には、発熱体の通電を開始するように電源を制御してもよい。このような構成では、加熱部の発熱体は改質器に設けられているため、発熱体で発生した熱が触媒に直接伝導されて触媒が加熱される。従って、触媒は、燃料ガスを改質させることが可能な温度まで早期に昇温する。これにより、改質器の起動時間を短縮することができる。
【０００９】
制御部は、第２制御処理の実行時には、燃料ガス及び酸化性ガスの供給量が徐々に増加するように第１流量制御弁及び第２流量制御弁を制御してもよい。燃料ガスの改質反応が開始されるまでは、未改質の燃料ガスが改質器を通り抜けるが、第２制御処理の実行時には、燃料ガス及び酸化性ガスの供給量を徐々に増加させることにより、第２制御処理の実行開始直後における燃料ガスの供給量が少なくて済む。従って、改質器を通り抜ける未改質の燃料ガスの量を低減することができる。
【００１０】
制御部は、第２制御処理の実行時には、燃料ガスの燃焼による燃料消費速度に基づいて燃料ガス及び酸化性ガスの供給量が徐々に増加するように第１流量制御弁及び第２流量制御弁を制御してもよい。このように燃料ガスの燃焼による燃料消費速度に基づいて燃料ガスの供給量を決定することにより、改質器を通り抜ける未燃の燃料ガスの量を低減することができる。
【００１１】
制御部は、第１制御処理の実行時には、第２制御処理及び第３制御処理の実行時よりも少量の燃料ガスを改質器に供給するように第１流量制御弁を制御してもよい。燃料ガスの改質反応が開始されるまでは、未改質の燃料ガスが改質器を通り抜けるが、第１制御処理の実行時には、第２制御処理及び第３制御処理の実行時よりも燃料ガスの供給量が少ないので、改質器を通り抜ける未改質の燃料ガスの量を低減することができる。
【００１２】
制御部は、触媒の温度が第１温度以上になったときに、加熱部による触媒または燃料ガスの加熱を停止させるように加熱部を制御してもよい。このような構成では、加熱部の消費電力を低減することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、触媒の酸化劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る改質システムを示す概略構成図である。
【図２】図１に示された電気ヒータ付き改質器の一例を示す図である。
【図３】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４】発熱体通電量、アンモニアガス供給量、空気供給量及び触媒温度を時系列で示すタイミング図である。
【図５】図４の変形例を示すタイミング図である。
【図６】アンモニア消費速度の触媒温度依存性を示すグラフである。
【図７】図３に示された制御処理手順の変形例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】
【００１５】
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。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る改質システムを示す概略構成図である。図１において、本実施形態の改質システム１は、アンモニアタンク２と、気化器３と、空気供給部４と、電気ヒータ付き改質器５と、温度センサ６と、制御ユニット７とを備えている。
【００１７】
アンモニアタンク２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３は、アンモニア流路８を介してアンモニアタンク２と接続されている。気化器３は、アンモニアタンク２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。空気供給部４は、酸化性ガスである空気を電気ヒータ付き改質器５に供給する。空気供給部４としては、例えば送風機等が用いられる。
【００１８】
電気ヒータ付き改質器５は、気化器３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。電気ヒータ付き改質器５は、アンモニアガスを水素に分解する触媒５ａを有している。触媒５ａは、アンモニアガスを水素に分解する機能に加え、アンモニアガスを燃焼させる機能も有している。触媒５ａとしては、例えばルテニウム、ロジウムまたは白金等が用いられる。
【００１９】
電気ヒータ付き改質器５は、アンモニアガス流路９（燃料ガス流路）を介して気化器３と接続されていると共に、空気流路１０（酸化性ガス流路）を介して空気供給部４と接続されている。アンモニアガス流路９は、電気ヒータ付き改質器５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１０は、電気ヒータ付き改質器５に供給される空気が流れる流路である。
【００２０】
アンモニアガス流路９には、アンモニアガス流路９を流れるアンモニアガスの流量を制御する電磁式の流量制御弁１１（第１流量制御弁）が配設されている。空気流路１０は、アンモニアガス流路９における流量制御弁１１と電気ヒータ付き改質器５との間の部分に接続されている。空気流路１０には、空気流路１０を流れる空気の流量を制御する電磁式の流量制御弁１２（第２流量制御弁）が配設されている。
【００２１】
電気ヒータ付き改質器５には、改質ガス流路１３を介して水素利用装置１４が接続されている。改質ガス流路１３は、電気ヒータ付き改質器５により生成された改質ガスが流れる流路である。水素利用装置１４は、改質ガスに含有された水素を利用する装置である。水素利用装置１４としては、例えば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、アンモニアを燃料としたアンモニアエンジンまたはアンモニアガスタービン等が挙げられる。
【００２２】
電気ヒータ付き改質器５は、図２に示されるように、ハニカム構造の基材１５を有している。基材１５は、例えばＳｉＣまたはＳｉＣとＳｉとの複合材等といった熱伝導性を有するセラミックスからなっている。基材１５のセル壁１５ａには、上記の触媒５ａが担持されている。基材１５の外周面には、発熱体１６が設けられている。発熱体１６には、正負の電極端子１７ａ，１７ｂを介して電源１８が接続されている。
【００２３】
発熱体１６、電極端子１７ａ，１７ｂ及び電源１８は、触媒５ａを加熱する加熱部である電気ヒータ１９を構成している。電源１８がＯＮされると、発熱体１６が通電されて発熱する。従って、電気ヒータ付き改質器５は、通電加熱触媒（ＥＨＣ：ElectricalHeating Catalyst）である。
【００２４】
温度センサ６は、電気ヒータ付き改質器５の触媒５ａの温度を検出するセンサである。温度センサ６は、例えば電気ヒータ付き改質器５の基材１５に取り付けられている。
【００２５】
制御ユニット７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７は、温度センサ６の検出値に基づいて、電源１８及び流量制御弁１１，１２を制御する制御部である。
【００２６】
図３は、制御ユニット７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、図示しない手動スイッチ等により改質システム１の起動が指示されると実行される。また、本処理の実行前は、流量制御弁１１，１２は、閉じた状態となっている。
【００２７】
図３において、制御ユニット７は、改質システム１の起動が指示されると、電気ヒータ付き改質器５の発熱体１６の通電を開始するように電源１８を制御する（手順Ｓ１０１）。これにより、発熱体１６の通電が開始され（図４（ａ）参照）、発熱体１６が発熱するため、発熱体１６からの熱が基材１５を通って触媒５ａに伝導する。従って、電気ヒータ１９による触媒５ａの加熱が開始されるため、触媒５ａの温度が徐々に上昇する（図４（ｄ）参照）。
【００２８】
そして、制御ユニット７は、電気ヒータ付き改質器５にアンモニアガスのみを供給するように流量制御弁１１を制御する（手順Ｓ１０２）。このとき、アンモニアガスの供給量は、少量である（図４（ｂ）参照）。
【００２９】
続いて、制御ユニット７は、温度センサ６の検出値を取得する（手順Ｓ１０３）。そして、制御ユニット７は、触媒５ａの温度が第１温度Ｔ１以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０４）。第１温度Ｔ１は、触媒５ａによりアンモニアガスの燃焼が可能となる温度であり、例えば２００℃程度である。制御ユニット７は、触媒５ａの温度が第１温度Ｔ１以上でないと判断したときは、手順Ｓ１０３を再度実行する。
【００３０】
制御ユニット７は、触媒５ａの温度が第１温度Ｔ１以上であると判断したときは、アンモニアガスを電気ヒータ付き改質器５に供給するように流量制御弁１１を制御すると共に、空気を電気ヒータ付き改質器５に供給するように流量制御弁１２を制御する（手順Ｓ１０５）。
【００３１】
このとき、アンモニアガスの供給量は、空気の供給量よりも多い（図４（ｂ），（ｃ）参照）。つまり、アンモニアガスが空気に対してリッチとなるようにアンモニアガスと空気との供給量比が設定される。具体的には、アンモニアガスと空気との供給量比（アンモニアガスの供給量／空気の供給量）は、１／０．７５よりも大きい。
【００３２】
そして、制御ユニット７は、発熱体１６の通電を停止させるように電源１８を制御する（手順Ｓ１０６）。これにより、発熱体１６の通電が停止し（図４（ａ）参照）、発熱体１６の発熱が停止するため、電気ヒータ１９による触媒５ａの加熱が停止する。ただし、触媒５ａの燃焼反応によって触媒５ａに燃焼熱（後述）が発生するため、触媒５ａの温度が更に上昇する（図４（ｄ）参照）。
【００３３】
続いて、制御ユニット７は、温度センサ６の検出値を取得する（手順Ｓ１０７）。そして、制御ユニット７は、触媒５ａの温度が第１温度Ｔ１よりも高い第２温度Ｔ２以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０８）。第２温度Ｔ２は、触媒５ａによるアンモニアガスの改質反応が安定化する定常状態となるような温度であり、例えば４００℃〜６００℃程度である。制御ユニット７は、触媒５ａの温度が第２温度Ｔ２以上でないと判断したときは、手順Ｓ１０７を再度実行する。
【００３４】
制御ユニット７は、触媒５ａの温度が第２温度Ｔ２以上であると判断したときは、アンモニアガスと空気との供給量比を変更してアンモニアガス及び空気を電気ヒータ付き改質器５に供給するように流量制御弁１１，１２を制御する（手順Ｓ１０９）。
【００３５】
このとき、制御ユニット７は、上記の手順Ｓ１０５の実行時よりも更にアンモニアガスが空気に対してリッチとなるようにアンモニアガスと空気との供給量比を変更する。具体的には、アンモニアガスと空気との供給量比（アンモニアガスの供給量／空気の供給量）は、上記の手順Ｓ１０５の実行時よりも大きい。アンモニアガスと空気との供給量比は、例えば１／０．４〜１／０．０５である。
【００３６】
ここで、手順Ｓ１０１は、電気ヒータ１９による触媒５ａの加熱を開始するように電気ヒータ１９を制御する第１制御処理として機能する。手順Ｓ１０３〜Ｓ１０５は、第１制御処理を実行した後、触媒５ａの温度が第１温度Ｔ１以上になったときに、アンモニアガス及び空気を電気ヒータ付き改質器５に供給するように流量制御弁１１，１２を制御する第２制御処理として機能する。手順Ｓ１０７〜Ｓ１０９は、第２制御処理を実行した後、触媒５ａの温度が第１温度Ｔ１よりも高い第２温度Ｔ２以上になったときに、アンモニアガスと空気との供給量比を変更してアンモニアガス及び空気を電気ヒータ付き改質器５に供給するように流量制御弁１１，１２を制御する第３制御処理として機能する。
【００３７】
第１制御処理の実行時には、第２制御処理及び第３制御処理の実行時よりも少量のアンモニアガスを電気ヒータ付き改質器５に供給するように流量制御弁１１が制御される。第２制御処理の実行時には、アンモニアガスが空気に対してリッチとなるように流量制御弁１１，１２が制御される。第３制御処理の実行時には、第２制御処理の実行時よりもアンモニアガスが空気に対してリッチとなるように流量制御弁１１，１２が制御される。
【００３８】
以上のように構成された改質システム１において、改質システム１の起動が指示されると、電気ヒータ付き改質器５の発熱体１６の通電が開始されると共に、少量のアンモニアガスが電気ヒータ付き改質器５に供給される（図４（ｂ）参照）。これにより、発熱体１６が発熱し、その熱が基材１５を通って触媒５ａに伝わり、触媒５ａが加熱される。このため、触媒５ａの温度が上昇する（図４（ｄ）参照）。
【００３９】
そして、触媒５ａの温度が第１温度Ｔ１に達すると、アンモニアガス及び空気が電気ヒータ付き改質器５に供給される（図４（ｂ），（ｃ）参照）。このとき、アンモニアガスが空気に対してリッチとなるようにアンモニアガスと空気との供給量比が設定される。これにより、触媒５ａによってアンモニアガスが酸化されて燃焼熱が発生する。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することで、アンモニアが着火して燃焼する燃焼反応が起こり、燃焼熱が発生する（発熱反応）。
ＮＨ３＋３／４Ｏ２→１／２Ｎ２＋３／２Ｈ２Ｏ＋Ｑ
【００４０】
触媒５ａの温度が第１温度Ｔ１に達すると、電気ヒータ付き改質器５の発熱体１６の通電が停止するが（図４（ａ）参照）、アンモニアの燃焼熱によって触媒５ａの温度が更に上昇する（図４（ｄ）参照）。そして、触媒５ａによってアンモニアガスが改質されて改質ガスが生成される。具体的には、下記式のように、燃焼熱によってアンモニアが水素と窒素とに分解される改質反応が起こり、水素がリッチな状態の改質ガスが生成される（吸熱反応）。
ＮＨ３→３／２Ｈ２＋１／２Ｎ２−Ｑ
【００４１】
そして、触媒５ａの温度が第２温度Ｔ２に達すると、アンモニアガスが空気に対して更にリッチとなるようにアンモニアガスと空気との供給量比が変更される（図４（ｂ）〜（ｄ）参照）。
【００４２】
以上のように本実施形態にあっては、まず第１制御処理によって電気ヒータ１９の発熱体１６の通電が開始されることで、電気ヒータ付き改質器５の触媒５ａが加熱される。そして、触媒５ａの温度が第１温度Ｔ１以上になると、第２制御処理によってアンモニアガス及び空気が電気ヒータ付き改質器５に供給される。このため、アンモニアガスが燃焼し、その燃焼熱によりアンモニアガスの改質反応が開始される。そして、触媒５ａの温度が第２温度Ｔ２以上になると、第３制御処理によってアンモニアガスと空気との供給量比が変更される。ここで、第２制御処理の実行時には、アンモニアガスが空気に対してリッチとなるようにアンモニアガスと空気との供給量比が設定され、第３制御処理の実行時には、第２制御処理の実行時よりも更にアンモニアガスが空気に対してリッチとなるようにアンモニアガスと空気との供給量比が変更される。従って、電気ヒータ付き改質器５が起動されてから第３制御処理の実行時に至るまで、アンモニアガスの供給量よりも空気の供給量が少ない状態が継続するため、空気中の酸素が燃え残りにくい。これにより、触媒５ａの酸化劣化を防止することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、電気ヒータ１９の発熱体１６は電気ヒータ付き改質器５に設けられているため、発熱体１６で発生した熱がアンモニアガスを通らなくても触媒５ａに直接伝導されて触媒５ａが加熱される。従って、触媒５ａは、アンモニアガスを改質させることが可能な温度まで早期に昇温する。これにより、電気ヒータ付き改質器５の起動時間（改質反応開始までの時間）を短縮することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、第１制御処理の実行時には、第２制御処理及び第３制御処理の実行時よりも少量のアンモニアガスが電気ヒータ付き改質器５に供給される。アンモニアガスの改質反応が開始されるまでは、未改質のアンモニアガスが電気ヒータ付き改質器５を通り抜けるが、第１制御処理の実行時には、第２制御処理及び第３制御処理の実行時よりもアンモニアガスの供給量が少ないので、電気ヒータ付き改質器５を通り抜ける未改質のアンモニアガスの量を低減することができる。従って、未改質のアンモニアガスを除去するアンモニア除去装置を小型化することが可能となる。
【００４５】
また、電気ヒータ１９の発熱体１６を通電して昇温させる際に、少量のアンモニアガスを電気ヒータ付き改質器５に供給することにより、発熱体１６の温度制御が行いやすくなる。
【００４６】
また、本実施形態では、触媒５ａの温度が第１温度Ｔ１以上になったときに、発熱体１６の通電を停止させるので、電気ヒータ１９の消費電力を低減することができる。
【００４７】
なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば、制御ユニット７は、第２制御処理の実行時には、図４に示されるように、触媒５ａの温度が第１温度Ｔ１以上になったときに、アンモニアガス及び空気の供給量が所定値まで直ちに増加するように流量制御弁１１，１２の開度を急激に大きくしてもよいが、特にその形態には限られない。
【００４８】
制御ユニット７は、第２制御処理の実行時には、図５に示されるように、触媒５ａの温度が第１温度Ｔ１以上になったときに、アンモニアガス及び空気の供給量が所定値まで徐々に増加するように流量制御弁１１，１２の開度を徐々に大きくしてもよい。このようにアンモニアガス及び空気の供給量が徐々に増加することにより、第２制御処理の実行開始直後におけるアンモニアガスの供給量が少なくて済む。従って、電気ヒータ付き改質器５を通り抜ける未改質のアンモニアガスの量を更に低減することができる。
【００４９】
また、アンモニアガス及び空気の供給量を徐々に増加させる場合には、図６に示されるように、アンモニアガスの燃焼によるアンモニア消費速度の触媒温度依存性に従って、アンモニアガスの供給量を決定してもよい。図６は、触媒５ａの温度Ｔとアンモニアガスの燃焼によるアンモニア消費速度rAとの関係を示すグラフである。ここで、アンモニアガスの燃焼によるアンモニア消費速度rAは、触媒１ｇ当り、１秒間に燃焼反応によって消費されるアンモニアガスのモル数により定義される。
【００５０】
図７は、図３に示された制御処理手順の変形例を示すフローチャートである。本変形例では、図６に示されるようなアンモニア消費速度（燃料消費速度）の触媒温度依存性に従ってアンモニアガスの供給量が決定される。図７において、制御ユニット７は、図３に示されるフローチャートと同様に、手順Ｓ１０１〜Ｓ１０７を実行する。
【００５１】
制御ユニット７は、手順Ｓ１０７を実行した後、温度センサ６により検出された触媒５ａの温度Ｔからアンモニア消費速度rAを導出し、そのアンモニア消費速度rAに基づいてアンモニアガス及び空気の供給量を変更する（手順Ｓ１１０）。このとき、アンモニア消費速度rAが速くなるほど、アンモニアガス及び空気の供給量が多くなる。具体的には、アンモニアガスは、rA（Tx）mol・g-1・sec-1以上の量となるように変更される。空気は、含まれる酸素のモル数が３／４×rA以下の量となるように変更される。これにより、アンモニアリッチの状態が維持される。なお、アンモニア消費速度rAの導出は、アンモニア消費速度の触媒温度依存性から関数化しても行ってもよいし、マップ化して行ってもよい。その後、制御ユニット７は、手順Ｓ１０８，Ｓ１０９を実行する。
【００５２】
このようにアンモニアガスの燃焼によるアンモニア消費速度に基づいてアンモニアガスの供給量を決定することにより、電気ヒータ付き改質器５を通り抜ける未燃のアンモニアガスの量を低減することができる。
【００５３】
また、上記実施形態では、触媒５ａの温度が第１温度Ｔ１に達するまでは、少量のアンモニアガスを電気ヒータ付き改質器５に供給しているが、特にその形態には限られず、発熱体１６の温度制御が可能であれば、アンモニアガスを電気ヒータ付き改質器５に供給しなくてもよい。
【００５４】
また、上記実施形態では、温度センサ６により触媒５ａの温度を検出しているが、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、時間、電源１８の出力電力及び室温等に基づいて触媒５ａの温度を推定してもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、電気ヒータ付き改質器５の基材１５はセラミックスからなっているが、基材１５の材質としては、特にそれには限られず、ステンレス鋼等の金属であってもよい。
【００５６】
また、上記実施形態では、触媒５ａが担持された基材１５の外周面に発熱体１６が設けられ電気ヒータ付き改質器５が備えられているが、特にその形態には限られず、触媒を有する改質器の上流側に、改質器に供給されるアンモニアガスを加熱する電気ヒータが設けられていてもよい。この場合には、電気ヒータにより暖められたアンモニアガスの熱によって、改質器の触媒が加熱される。
【００５７】
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。
【００５８】
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】
【００５９】
１…改質システム、５…電気ヒータ付き改質器（改質器）、５ａ…触媒、７…制御ユニット（制御部）、９…アンモニアガス流路（燃料ガス流路）、１０…空気流路（酸化性ガス流路）、１１…流量制御弁（第１流量制御弁）、１２…流量制御弁（第２流量制御弁）、１３…改質ガス流路、１６…発熱体、１８…電源、１９…電気ヒータ（加熱部）。
【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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【図６】
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【図７】
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