(57)【要約】【課題】車両の始動性を向上させられるとともに、装置全体を延命させられるようにする。【解決手段】本発明は、水素含有ガスから水素ガスを分離する水素分離体を備えた複数の水素ガス分離ユニットＢ１〜Ｂ７を搭載し、それら各水素ガス分離ユニットＢ１〜Ｂ７で分離した水素ガスをパワーソースＰに送給する構成のものであり、各水素ガス分離ユニットＢ１〜Ｂ７の寿命を平均化するように、それらの水素ガス分離ユニットＢ１〜Ｂ７を互いに独立して作動させる水素ガス分離ユニット作動手段を設けている。【選択図】図５
2010024062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素含有ガスから水素ガスを分離する水素分離体を備えた複数の水素ガス分離ユニットを有し、それら各水素ガス分離ユニットで分離した水素ガスをパワーソースに送給する車載用水素ガス生成送給システムであって、
各水素ガス分離ユニットの寿命を平均化するように、それらの水素ガス分離ユニットを互いに独立して作動させる水素ガス分離ユニット作動手段を設けたことを特徴とする車載用水素ガス生成送給システム。
【請求項２】
水素ガス分離ユニット作動手段は、各水素ガス分離ユニットの作動履歴に基づき、水素ガス分離ユニットを選択的に作動させることを特徴とする請求項１に記載の車載用水素ガス生成送給システム。
【請求項３】
水素ガス分離ユニット作動手段は、各水素ガス分離ユニットの作動履歴に基づき、各水素ガス分離ユニットの作動条件を変更して作動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車載用水素ガス生成送給システム。
【請求項４】
水素ガス分離ユニット作動手段は、各水素ガス分離ユニットの作動履歴に基づき、複数の水素ガス分離ユニットを選択的に、かつ、それら水素ガス分離ユニットの作動条件を変更して作動させることを特徴とする請求項１に記載の車載用水素ガス生成送給システム。
【請求項５】
各水素ガス分離ユニットが互いに同一の水素分離体を有しており、
水素ガス分離ユニット作動手段は、各水素ガス分離ユニットの互いの作動履歴が均等となるように、それら水素ガス分離ユニットを作動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車載用水素ガス生成送給システム。
【請求項６】
少なくとも一つの水素ガス分離ユニットが、他のものとは異なる水素分離体を有しており、
水素ガス分離ユニット作動手段は、異なる水素分離体を有する水素ガス分離ユニット相互の作動履歴が均質となるように、それら各水素ガス分離ユニットを作動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車載用水素ガス生成送給システム。
【請求項７】
各水素ガス分離ユニットの作動状態を検知する複数種類の作動状態検知センサと、各水素ガス分離ユニットの作動履歴を記憶するための記憶部とを設けているとともに、
それらの作動状態検知センサにより検知した各水素ガス分離ユニットの作動状態と、パワーソースから送出される要求水素ガス量とを含む作動履歴を、上記記憶部に順次記憶する作動履歴記憶手段を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の車載用水素ガス生成送給システム。
【請求項８】
作動履歴は、各水素ガス分離ユニットの温度、改質触媒の温度、改質ガスの温度、水素分離体通過ガス量、各水素ガス分離ユニットの作動時間、水素ガス分離ユニットの起動時使用回数、各水素ガス分離ユニットの起動回数、及びパワーソースの要求水素ガス量を含むことを特徴とする請求項７に記載の車載用水素ガス生成送給システム。
【請求項９】
作動履歴をなす項目毎に、異なる重み付けがされていることを特徴とする請求項８に記載の車載用水素ガス生成送給システム。
【請求項１０】
各分離ユニットを交換可能に配設していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の車載用水素ガス生成送給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生成した水素ガスを例えばエンジンや燃料電池等に送給する車載用水素ガス生成送給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水素分離体（水素透過膜）は、水素ガスのみを選択的に取り出す際に使用されており、代表的な水素透過膜はＰｄ系合金からなるものである。
水素分離体としては、水素の吸着、解離、拡散、結合能力を有するものが求められる。一方でＰｄは、高価な貴金属であるため、それに替わるものとして他の金属、例えばＶ系やＮｂ系の水素分離体の研究も盛んに行われている。
【０００３】
また、分子ふるいの機能を利用した水素分離体の開発も行われているが、それは、ゼオライトをはじめとし、シリカ等の材料で細孔径を制御し、水素ガスを選択的に透過させようというものである。
【０００４】
ところで、近年、地球環境問題への関心の高まりから燃料電池の利用が検討されているが、燃料電池に水素ガスを供給する際、液体燃料を改質し、得られた改質ガスから水素ガスのみを選択的に得るために、水素透過膜を備えた水素分離体が必要となる。
また、燃料電池に限らず、水素を必要とする部位に水素を供給するため、各種の水素分離体の開発が求められている。
【０００５】
燃料電池は、水素ガスを燃料とし、また、酸素あるいは酸素を含む空気を酸化剤として電気化学的反応で発電するものであるが、車両等への用途を考えた場合、燃料電池システム全体の容積ができる限り小さいことが重要である。
従って、燃料源は水素ガスよりも液体であることが望ましく、液体燃料から水素ガスを取り出すことができる水素生成装置が重要となる。
【０００６】
また、自動車の内燃機関において、水素ガスをエンジンや排気ガス処理に使用することで、燃費や排気を向上させる方法が考えられている。いずれにしても車両への適用を考えた場合、システム全体の容積ができる限り小さいことが望まれる。
【０００７】
液体燃料から高濃度な水素ガスを得るためには、改質部、シフト反応部、ＣＯ除去部等からなる改質システムが必要となるが、当該システムは複雑であり小型化するのも容易ではない。
一方、水素透過膜を利用すると、シフト反応部、ＣＯ除去部が不要となり、小型化が可能であるとともに、改質反応場から水素ガスを引き抜くことにより、水素生成反応の平衡を生成側にシフトさせて水素生成量を平衡反応に較べて大幅に増やすことができる。
【０００８】
さらに、反応温度を低下させることや、生成物の選択性を変えることも期待される。
下記の特許文献１には、水素透過膜を備えた水素生成装置が記載されているが、それは、金属性薄板部材を多層に積層した後、部材間を接合して一体構造とし、部材の積層によって形成される一連の流路に燃料ガスを流通させ、内部で生成分離される水素ガスを一連の流路を経て外部取り出し口から取り出す構造となっている。
【特許文献１】特開２００３−３４５０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、システム全体の容積をできる限り小さくするために水素生成装置を一体として構成することは、車載の場合以下のような問題点を有している。
すなわち、車載された水素生成装置から取り出した水素ガスは、同じく車載されたパワーソースで車両の作動源ガスとして用いられる。
このため、車両の始動とほぼ同時に水素ガスの供給を開始することが必要となる。
しかしながら、パワーソースで必要とされる水素ガス量は、車両の運転条件、例えば車両の始動時と暖機後の違い、あるいは車両の運転条件や環境条件によって水素生成装置にとって部分負荷か、全負荷かなのかで大きく異なる。
【００１０】
そのため、水素生成装置として一体化した構造を持つと、車両の始動時に水素生成装置全体を稼動温度まで上昇させる必要があり時間を要する。これは水素生成装置の起動に時間を要するために車両の始動時間が長くなるという運転者にとって重大な問題点がある。
【００１１】
この解決策として、プラント等に見られる水素生成装置を複数の水素分離器で構成して、起動時に少数の水素分離器を用いて起動時間を短縮することが考えられる。
一方、車載システムの特徴として頻繁に起動停止が行われることから、各々水素分離器で水素分離器の性能劣化の度合いに偏りが生じ、水素生成装置全体としての寿命が短くなるという問題がある。
特に、水素透過性能が非常に高い貴金属系の場合は、使用温度と水素透過の影響による膜の劣化が生じやすい。
【００１２】
そこで本発明は、車両の始動性を向上させられるとともに、装置全体を延命させられる車載用水素ガス生成送給システムの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明は、水素含有ガスから水素ガスを分離する水素分離体を備えた複数の水素ガス分離ユニットを有し、それら各水素ガス分離ユニットで分離した水素ガスをパワーソースに送給する車載用水素ガス生成送給システムであって、各水素ガス分離ユニットの寿命を平均化するように、それらの水素ガス分離ユニットを互いに独立して作動させる水素ガス分離ユニット作動手段を設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、水素ガス分離ユニットの寿命を平均化するように、それらの水素ガス分離ユニットを互いに独立して作動させているので、車両の始動性を向上させられるとともに、システム全体を延命させられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係る車載用水素ガス生成送給システムの概略構成を示すブロック図、図２は、水素ガス分離ユニットの搭載状態を概略的に示す斜視図、図３は、水素ガス分離ユニットの内部構成を示す断面図である。
【００１６】
本発明の第一の実施形態に係る水素生成送給システムＡ１は、パワーソースＰに対し、これに必要な水素ガスを生成して送給するものであり、水素分離装置Ｂ、状態検出装置Ｃ及び作動制御装置Ｄを有して構成されている。
【００１７】
パワーソースＰは、内燃機関、排気装置や燃料電池等を含むものであり、詳細を後述する状態検出装置Ｃに対して要求水素ガス情報を送出するようになっている。
「要求水素ガス情報」には、パワーソースＰで必要な水素ガス量の他、そのパワーソースＰの起動信号等を含んでいる。
【００１８】
水素分離装置Ｂは、図２に示すように、複数の水素ガス分離ユニット（以下、単に「分離ユニット」という。）Ｂ１〜Ｂ６を交換可能に、換言すると、着脱できるように搭載している。なお、分離ユニットの数は、パワーソースＰで必要な水素ガス量等によって増減できることは勿論である。
【００１９】
本実施形態において示す分離ユニットＢ１〜Ｂ６は、図３に示すような水素分離体１０をそれぞれ用いた同一の構造になっており、かつ、図２に示すように、互いに同形同大の長方体形の外観に形成されている。
上記分離ユニットＢ１〜Ｂ６は、これらを様々に配列することができるが、本実施形態においては、互いに平行に配列している。これは、レイアウト性や水素分離ユニットの互換性を持たせる様に考慮した同一形状としたものであり、車載条件等により各ユニットの形状を異ならせてもよい。
【００２０】
上記したように、分離ユニットＢ１〜Ｂ６は同一のものであるので、以下には、分離ユニットＢ１について説明し、他の分離ユニットＢ２〜Ｂ６についての説明を省略する。
【００２１】
一例に係る分離ユニットＢ１は、図３に示すように、改質触媒加熱部１１，１１、改質触媒部１２，１２、改質ガス通路α１，α１、水素分離体１０，１０及び水素ガス透過部α２，α２が、中心軸線Ｏ１を挟む上下両側に配設されている。
改質触媒加熱部１１，１１は、下記の改質触媒部１２，１２を加熱するものであり、中心軸線Ｏ１に一致する間隙α３を挟む上下両側に配設されている。
【００２２】
改質触媒部１２，１２は、導入された燃料ガスを改質するものであり、上記改質触媒加熱部１１，１１の上下両外側に密着して配設されている。これにより、改質に必要な熱エネルギが改質触媒加熱部１１，１１から伝達されるようにしている。
なお、改質に必要な熱エネルギは、改質ガス通路α１，α１を流通するガスから供給してもよく、さらには、例えば加熱触媒部（図示しない）を設けて、加熱触媒の反応温度を改質触媒部に伝えるようにしてもよい。
【００２３】
水素分離体１０，１０は、改質ガス通路α１，α１に流入した水素含有ガスに含まれる水素ガスを分離する機能を有するものであり、これにより分離された水素ガスは、水素ガス透過部α２，α２を通じて外部に導出された後、パワーソースＰに送給されるようになっている。
具体的には、水素透過膜と支持体とを各種の方法で一体化したものであるが、この他、貴金属系の水素透過膜を用いたもの、セラミック系の分子篩タイプのもの、膜の厚みの異なるもの等を適宜採用することができる。
すなわち、パワーソースＰの種類や、その運転条件で要求される水素純度や水素ガス量等が異なるため、当該仕様に応じたものを選定すればよい。
【００２４】
図４は、水素分離装置と作動制御装置とを一体構造にした一例に係る複合装置を示すものであり、（Ａ）は、その正面図、（Ｂ）は、その平面図、図５は、燃料ガス、再生処理ガス及び水素ガスの流通系統を模式的に示す模式図である。また、図６は、本発明の第一の実施形態に係る車載用水素ガス生成送給システムの電気的な構成を概略的に示すブロック図である。
【００２５】
まず、水素分離装置Ｂと作動制御装置Ｄとを一体構造にした、一例に係る複合装置について説明する。なお、図２に示すものとは異なり、図４には、四つの分離ユニットＢ１〜Ｂ４により水素分離装置Ｂを構成したものを示し、図５には、七つの分離ユニットＢ１〜Ｂ７により水素分離装置Ｂを構成したものを示している。
【００２６】
水素分離装置Ｂは、図４に示すように、隣り合う分離ユニットＢ１，Ｂ２、Ｂ２，Ｂ３、Ｂ３，Ｂ４間と、最外側に配列した分離ユニットＢ１，Ｂ４の外面及び上下面側に加熱部２０〜２６をそれぞれ介挿，配設した構造になっている。
また、分離ユニットＢ１〜Ｂ４は、これの六方を保温材３０〜３５によって囲繞されている。
【００２７】
保温材３０〜３５によって囲繞された分離ユニットＢ１〜Ｂ４の側部には、保温材３１との間に作動制御装置Ｄの一部をなす制御バルブＶ１〜Ｖ８と、導入，導出パイプ４０〜４６、５０〜５６を組み込んだ組込み部Ｇが配設されている。
本実施形態に示すように、分離ユニットＢ１〜Ｂ４を、保温材３０〜３５や加熱部２０〜２６で囲繞していることにより、所定の作動温度を容易に維持できるようにしている。
【００２８】
また、図４に示すような構造とすることにより、互いに同一の構造にした分離ユニットＢ１〜Ｂ４を採用することができるとともに、それらの分離ユニットＢ１〜Ｂ４の差替え交換作業を容易に行うことができる。
【００２９】
図５に示すように、分離ユニットＢ１〜Ｂ７のそれぞれの燃料導入パイプ４０〜４６、水素導出パイプ５０〜５６には、制御バルブＶ１〜Ｖ１４が配設されている。
制御バルブＶ１〜Ｖ１４は、状態検出装置Ｃから作動制御装置Ｄに送出される開閉駆動信号により、開閉駆動されるようになっている。
【００３０】
状態検出装置Ｃは、図６に示すように、ＣＰＵとインターフェース回路（いずれも図示しない）を有する本体７０と、これの入力側に接続された、作動状態検知センサである温度検出センサ２７〜２９と、流量計１９とを有して構成されている。
また、状態検出装置Ｃの入力側には、パワーソースＰから送出される要求水素ガス量、及びパワーソースＰの起動信号、水素ガス生成送給システムの状態量（ユニットの稼動状態、不具合の有無、総水素生成量等）が入力されるようになっている。
【００３１】
一方、状態検出装置Ｃの出力側には、上記した作動制御装置Ｄの入力側が接続され、その作動制御装置Ｄに対する各種の制御信号が出力されるようになっている。
本体７０内には、各水素ガス分離ユニットＢ１〜Ｂ７の作動履歴を記憶するためのＲＯМやＲＡМ等の記憶部７１が配設されている。
【００３２】
作動状態検知センサ２７〜２９は、各分離ユニットＢ１〜Ｂ７の各作動状態を検知するものであり、作動状態の検知と計測が所要の運転状態時や時間間隔で行われるようになっている。
【００３３】
「作動状態」の具体例としては、上記作動状態検知センサ２５〜２７で検知する各分離ユニットＢ１〜Ｂ７の温度、改質触媒の温度、改質ガスの温度、圧力、供給燃料量の他、水素分離体１０を通過する水素ガス量、透過側ガス圧力、分離ユニットＢ１〜Ｂ７の各作動時間、分離ユニットＢ１〜Ｂ７の各起動時使用回数、各分離ユニットＢ１〜Ｂ７の起動回数等である。
ここで、起動時使用回数とは、車両起動時に最初に水素ガス生成送級システムで起動される回数をいい、起動回数とは改質温度まで分離ユニットの温度が上昇した後、通常の運転条件下でセルが稼動される起動状態をいう。
車両起動時に最初に水素ガス生成送給システムで起動された分離ユニットは、パワーユニットの水素要求値が増えて、他のセルが移動できていないような条件では、要求水素量を確保するために、分離ユニットの作動条件、例えば、分離ユニットの温度、改質ガスの圧力、供給燃料量をそれぞれ上昇させる等の改質触媒や水素透過体の劣化を伴う操作を一時的に行うことがあるので、通常の起動回数とは分けて管理する。
【００３４】
なお、水素分離体１０を通過する水素ガス量は、水素ガス透過部α２，α２から導出される水素ガスの流通路に配設された上記流量計１９によって計測されている。
また、分離ユニットＢ１〜Ｂ７の各作動時間、分離ユニットＢ１〜Ｂ７の各起動時使用回数、各分離ユニットＢ１〜Ｂ７の起動回数等を計測する計測機能は、状態検出装置Ｃの本体７０に内蔵されている。
【００３５】
本実施形態に示す状態検出装置Ｃは、所要のプログラムを実行することにより、下記の各機能を発揮する。
（１）作動状態検知センサ２７〜２９により検知した各水素ガス分離ユニットＢ１〜Ｂ７の作動状態と、パワーソースＰから送出される要求水素ガス量とを含む作動履歴を、上記記憶部７１に順次記憶する機能。これを「作動履歴記憶手段Ｃ１」という。
【００３６】
（２）記憶部７１に記憶した作動履歴を作動絵制御装置Ｄに送出する機能。これを「作動履歴送出手段Ｃ２」という。
作動履歴や要求水素ガス量の他、本システムの状態量（パワーソースからのエネルギ供給量、供給状態、分離ユニット数）等を検出し、作動制御装置Ｄに送出するようにしてもよい。
【００３７】
作動制御装置Ｄは、図６に示すように、ＣＰＵとインターフェース回路（いずれも図示しない）を有する本体６０を有し、これの出力側には上記した制御バルブＶ１〜Ｖ１４と、上記加熱部２０〜２６とが接続されている。また、入力側には状態検出装置Ｃから送出される制御情報が入力されるようになっている。
【００３８】
本実施形態に示す作動制御装置Ｄは、所要のプログラムを実行することにより、下記の機能を発揮する。
（３）各分離ユニットＢ１〜Ｂ７の寿命を平均化するように、それらの分離ユニットＢ１〜Ｂ７を互いに独立して作動させる機能。この機能を「水素ガス分離ユニット作動手段Ｃ３」という。
【００３９】
本実施形態においては、各分離ユニットＢ１〜Ｂ７の作動履歴に基づき、それらの分離ユニットＢ１〜Ｂ７を選択的に、かつ、それらの作動条件（セルの温度、改質ガスの圧力、供給燃料量等）を変更して作動させている。
具体的には、上記した各分離ユニットが互いに同一の水素分離体を有しているので、各分離ユニットＢ１〜Ｂ７の互いの作動履歴が均等となるように、それら分離ユニットＢ１〜Ｂ７を作動させている。
「均等となるように」とは、分離ユニットＢ１〜Ｂ７の互いの作動履歴が同じ内容となるようにと同義である。
【００４０】
「作動履歴」は、各分離ユニットＢ１〜Ｂ７の温度、改質触媒の温度、改質ガスの温度、圧力、供給燃料量、水素分離体通過ガス量、各分離ユニットＢ１〜Ｂ７の作動時間、分離ユニットＢ１〜Ｂ７の起動時使用回数、各分離ユニットＢ１〜Ｂ７の起動回数、及びパワーソースＰの要求水素ガス量を含むものである。
【００４１】
図７は、各分離ユニットの作動履歴の累積態様の一例を示した説明図である。なお、図７には、説明を簡略化するために三つの分離ユニットＢ１〜Ｂ３についての作動履歴を示している。
【００４２】
各分離ユニットＢ１〜Ｂ３の水素分離体の組成、例えば材質や構造、仕様が異なる場合は、透過体組成で決まる透過体劣化係数９０の他、起動に使用した回数９１、水素分離を行った作動時間９２と作動温度９３、各分離ユニットに外部から燃料ガスが送給される場合の作動ガス温度９４、改質や燃焼に用いられる触媒の作動温度９５、分離された水素を含むガスの分離ガス量９６、そして、水素分離を行わないときの装置の温度交番回数９７等を作動履歴としている。その他、改質ガス圧力、供給燃料量等も履歴に項目として追加してもよい。
【００４３】
図示の作動履歴は、項目（パラメータ）９０〜９７毎に異なる重み付け、すなわち、Ａ〜Ｈで示す重み係数を付与している。
これらのパラメータに各分離ユニットの劣化度に基づいた重みを加味することで、各分離ユニットの劣化度合いの指標として数値で表すことができ、これにより、複数の分離ユニットの劣化度をほぼ均一に管理することができる。
【００４４】
次に、上記図１〜７とともに、図８を参照して本システムの動作順序について説明する。図８は、本システムの作動状態を示すフローチャートである。
ステップＳ１（図中「Ｓ１」と略記する。以下同様。）：状態検出装置Ｃは、本システムの状態、各分離ユニットＢ１〜Ｂ７の累積作動履歴、パワーソースＰの要求水素量やその始動信号等を取り込み、作動制御装置Ｄに出力する。
具体的には、車両が停止状態から始動した場合には水素ガスの生成が必要である。
そこで、状態検出装置Ｃは、例えば分離ユニットＢ１〜Ｂ７の温度が低く非作動状態であり、パワーソースＰの排出ガス温度も低く、分離ユニットＢ１〜Ｂ７のいずれかの累積作動履歴が、他の分離ユニットよりも少ないとの情報を作動制御装置Ｄに送出する。
【００４５】
ステップＳ２：累積作動履歴、パワーソースＰの要求水素ガス量に基づき、作動制御装置Ｄは、分離ユニットＢ１〜Ｂ７の作動順序と作動内容を決定してステップＳ３に進む。
例えば、作動制御装置Ｄは、受けた情報に基づいて、例えば累積作動履歴が他の分離ユニットよりも少ないとした例えば分離ユニットＢ１を起動すると決定する。
【００４６】
ステップＳ３：各分離ユニットＢ１〜Ｂ７の作動を指示して、ステップＳ４に進む。
ステップＳ４：燃料ガスや取り出しガス、加熱用ガス流路の切換えや、加熱用燃料の供給の作動を制御して、作動を開始する。
すなわち、作動制御装置Ｄは、受けた情報に基づいて、累積作動履歴が他の分離ユニットよりも少ないとした例えば分離ユニットＢ１を起動すると決定し、その分離ユニットＢ１の改質触媒加熱部１１に空気と燃料ガスを送給して改質触媒部１２を昇温させる。加えて、分離ユニットＢ１に接して設けられた電気による補助加熱装置を稼動させることもある。
【００４７】
具体的には、状態検出装置Ｃから送出された温度情報から、該当分離ユニットの温度が水素透過膜の脆化温度以上に上昇したときに、制御バルブＶ１を駆動し、改質燃料ガスを該当分離ユニットに送給する。
さらに、透過水素ガスの該当分離ユニットＢ１の出口側の制御バルブＶ８を開駆動して水素ガスを取り出し、パワーソースＰに供給する。
なお、起動する分離ユニットの選択基準としては、累積起動回数のみを用いてもよい。
【００４８】
状態検出装置Ｃから送出された温度情報に基づいて、パワーソースＰの排出ガス温度が高まると、排出ガスを上記した加熱部２０〜２６に導入し、その排熱を用いて本システムの温度を上昇させる。
また、上記分離ユニットＢ１の改質触媒加熱部１１に空気と燃料ガスを送給して改質触媒部１２を昇温させる。
これにより、水素ガスの生成が行われるとともに、生成した水素ガスは、パワーソースＰに送給される。
なお、分離ユニットの温度が作動温度に達しないうちに、パワーソースＰの水素ガスの要求量が増えた場合には、その要求量に応じて、順次累積作動履歴の少ない分離ユニットを優先して、加熱触媒部に空気と燃料ガスを送給して、改質触媒部を急速に昇温させることにより水素ガスの生成を増加させたり、分離ユニットＢ１の作動条件を、通常の作動条件より水素を増産できる条件に設定したりする。例えば、分離ユニット設定温度の上昇、供給燃料の増加、改質ガス設定圧力の上昇等である。
【００４９】
ステップＳ５：各分離ユニットＢ１〜Ｂ７は、作動制御装置Ｄの制御内容に応じて温度変化や分離ガスの排出を行うが、これらの状態変化は、状態検出装置Ｃで検出されるとともに、作動履歴が順次更新されて記憶部７１に記憶される。
【００５０】
上述した本発明の各実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
車両の始動時に必要な一部の分離ユニットを起動することができるので、短時間で本システムを立ち上げることができ、水素ガスを迅速にパワーソースに送給できる。
【００５１】
また、複数の分離ユニットを個別に作動させられるために、パワーソースから送出される水素ガス要求量に応じて細かく使い分けることができる。
従って、各分離ユニットの劣化をほぼ均一に管理することができるようになり、本システム全体としての寿命を延ばすことができる。
【００５２】
さらに、複数の分離ユニットにより構成しているため、分離ユニットの組み合わせ数を変えることにより、水素ガス要求量の異なる様々の車両に対して適用可能となり、搭載性が向上する。
さらにまた、分離ユニットの量産化が可能となるので、本システムのコストを低減することができ、分離ユニットを交換可能としているので、優れたメンテナンス性を実現できる。
【００５３】
図９（Ａ）は、本発明の第二の実施形態に係る車載用水素ガス生成送給システムＡ２の概略構成を示すブロック図、（Ｂ）は、他例に係る分離ユニットの断面図である。なお、以下の説明において、上述した第一の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
【００５４】
車載用水素ガス生成送給システムＡ２は、上述した車載用水素ガス生成送給システムＡ１と、水素分離装置Ｂをなす分離ユニットの内部構造が異なるとともに、その相違に関連して改質ガス発生装置８０を配設した点が相違する。
【００５５】
他例に係る分離ユニットＢ´は、上記した分離ユニットＢ１〜Ｂ７に設けていた改質触媒部と改質触媒加熱部を設けていない構成のものである。
改質ガス発生装置８０は、パワーソースＰから排出される排出ガスを取り入れて、水素ガスを含む改質ガスを生成する機能を有するものであり、生成した改質ガスを各分離ユニットＢ´に送給するように配管した構造になっている。
【００５６】
上記の改質ガス発生装置８０の作動状態は、上述した状態検出装置Ｃに送出されて状態の検出が行われ、状態の検出結果に基づいて、作動制御装置Ｄに制御情報が送出される。
そして、作動制御装置Ｄは、受入した制御情報に基づいて、分離ユニットＢ´の例えば改質ガスの生成量や圧力温度制御を行う。
【００５７】
なお、本発明は上述した実施形態に限るものではなく、次のような変形実施が可能である。
・上述した実施形態においては、分離ユニットを交換できるものとした例について説明したが、必ずしも交換可能とする必要はない。
【００５８】
・上述した実施形態においては、互いに同一の水素分離体を有する水素ガス分離ユニットについて説明したが、互いに異なる水素分離体を有する水素ガス分離ユニットを混載した構成にしてもよい。
例えば、少なくとも一つの水素ガス分離ユニットが、他のものとは異なる水素分離体を有している場合、水素ガス分離ユニット作動手段としては、異なる水素分離体を有する水素ガス分離ユニット相互の作動履歴が均質となるように、それら各水素ガス分離ユニットを作動させるようにする。
「均質となるように」とは、各水素ガス分離ユニットの寿命を平均化するように、当該作動履歴を揃えることである。
【００５９】
・上述した実施形態においては、水素分離装置Ｂ、状態検出装置Ｃ及び作動制御装置Ｄを有する構成のものについて説明したが、それらのうち、状態検出装置Ｃと作動制御装置Ｄとをそれぞれ複数ずつ有する構成にしてもよく、また、それらを同一の装置として構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る車載用水素ガス生成送給システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】水素ガス分離ユニットの搭載状態を概略的に示す斜視図である。
【図３】水素ガス分離ユニットの内部構成を示す断面図である。
【図４】水素分離装置と作動制御装置とを一体構造にした一例に係る複合装置を示すものであり、（Ａ）は、その正面図、（Ｂ）は、その平面図である。
【図５】燃料ガス、再生処理ガス及び水素ガスの流通系統を模式的に示す模式図である。
【図６】本発明の第一の実施形態に係る車載用水素ガス生成送給システムの電気的な構成を概略的に示すブロック図である。
【図７】各分離ユニットの作動履歴の累積態様の一例を示した説明図である。
【図８】本発明の第一の実施形態に係る車載用水素ガス生成送給システムの作動状態を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第二の実施形態に係る車載用水素ガス生成送給システムの概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０                  水素分離体
２５〜２７            作動状態検知センサ
７１                  記憶部
Ａ１，Ａ２            車載用水素ガス生成送給システム
Ｂ１〜Ｂ７            水素ガス分離ユニット
Ｃ１                  作動履歴記憶手段
Ｃ３                  水素ガス分離ユニット作動手段
【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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【図８】
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【図９】
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