(57)【要約】【課題】起動時においても、暖機部自体を早期に昇温させ、改質ガス浄化部の立ち上がりを早くするのに有利な改質装置を提供する。【解決手段】改質装置は、改質原料を改質させて改質ガスを生成する改質部２と、改質部２に連通して配設され改質部２で生成された改質ガスを浄化する改質ガス浄化部３とを備える。改質部２の起動時に改質ガス浄化部３を暖機する暖機部本体５０を有する暖機部５と、改質部２の起動時に暖機部本体５０の温度の昇温特性を早める暖機部本体昇温促進手段とを備えている。【選択図】図１
2006225192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
改質原料を改質させて改質ガスを生成する改質部と、
前記改質部に連通して配設され前記改質部で生成された改質ガスを浄化する改質ガス浄化部とを具備する改質装置において、
前記改質部の下流に設けられ前記改質部の起動時に前記改質ガス浄化部を暖機する暖機部本体を有する暖機部と、
前記改質部の起動時に前記暖機部本体の温度の昇温特性を早める暖機部本体昇温促進手段とを具備していることを特徴とする改質装置。
【請求項２】
請求項１において、前記暖機部本体昇温促進手段は、前記改質部で生成された改質ガスが前記改質ガス浄化部に向けて流れる流路において、前記改質部の下流で且つ前記改質ガス浄化部の上流に前記暖機部本体を配置することにより構成されていることを特徴とする改質装置。
【請求項３】
請求項１において、前記暖機部本体昇温促進手段は、前記暖機部本体または改質部の温度が定常運転時よりも相対的に低い起動時において改質ガスが前記暖機部に導入されることを制限し、その後、前記暖機部本体の昇温に伴い、前記暖機部に導入される改質ガスの流量を増加させることにより構成されていることを特徴とする改質装置。
【請求項４】
請求項１において、前記暖機部本体昇温促進手段は、前記改質部からの伝熱により加熱される領域に前記暖機部本体を配置することにより構成されていることを特徴とする改質装置。
【請求項５】
請求項４において、前記暖機部は、前記暖機部本体と、前記暖機部本体で加熱された改質ガスが流れる暖機通路とが場所的に分離されて構成されており、前記暖機部本体は前記改質部からの伝熱により加熱される領域に配置されており、前記暖機通路は前記改質ガス浄化部の上流に配置されていることを特徴とする改質装置。
【請求項６】
請求項１において、前記暖機部本体昇温促進手段は前記暖機部本体を加熱するヒータで構成されていることを特徴とする改質装置。
【請求項７】
請求項６において、前記ヒータは前記暖機部本体の内部に埋設されている埋設加熱部を有することを特徴とする改質装置。
【請求項８】
請求項６において、前記ヒータは前記暖機部本体の外側に配置されていることを特徴とする改質装置。
【請求項９】
請求項６〜８のうちのいずれか一項において、改質ガスに含まれている湿分を捕獲する湿分除去手段がヒータの加熱部の上流に配置されていることを特徴とする改質装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のうちのいずれか一項において、前記暖機部本体は、触媒燃焼させる触媒を備えていることを特徴とする改質装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のうちのいずれか一項において、前記改質部と前記暖機部との間に冷却部が設けられており、前記冷却部は、前記改質部で改質された改質ガスが前記暖機部に導入される前に改質ガスを冷却することを特徴とする改質装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は改質原料を改質させて改質ガスを生成する改質装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、改質装置として、改質原料を水蒸気改質させて改質ガスを生成する改質部と、改質部で生成された改質ガスに含まれている一酸化炭素を低減させるＣＯ低減部とを備えているものが知られている。このものでは、改質ガスに含まれている一酸化炭素を低減させることができるので有益である。
【０００３】
また従来、特許文献１には、メタノールとＨ2Ｏとを反応させ、Ｈ2及びＣＯを含む改質ガスを生成する技術が開示されている。このものでは、ＣＯを含む可燃性ガスを触媒燃焼させる技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−０８１６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、起動時においてＣＯ低減部を暖機させる暖機部を改質部の下流で且つＣＯ低減部の上流に設けた改質装置が本出願人により開発されている（本出願時に未公知）。このものによれば、改質部で生成された改質ガスを暖機部に導入し、暖機部で改質ガスを燃焼させて燃焼熱により暖機部を昇温させ、これによりＣＯ低減部を暖機することにしている。このものによれば、起動時に、暖機部によりＣＯ低減部を早期に昇温させることができ、起動時におけるＣＯ低減部の立ち上がりを早くすることができる。更に、産業界では、起動時におけるＣＯ低減部の立ち上がりを早くし、改質部で生成された改質ガスの浄化性を一層高めることが要請されている。
【０００５】
上記した特許文献１では、触媒燃焼機能を有する熱交換器を改質器の上流に設けた改質装置が開示されているが、改質器で生成された改質ガスに含まれているＣＯを低減させて浄化させるＣＯ低減部は設けられておらず、更に、起動時においてＣＯ低減部自体を暖機させてＣＯ低減部を早期に立ち上げさせる暖機部も設けられていない。
【０００６】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、起動時においても、暖機部自体を早期に昇温させ、ＣＯ低減部等の改質ガス浄化部の立ち上がりを早くするのに有利な改質装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る改質装置は、改質原料を改質させて改質ガスを生成する改質部と、改質部に連通して配設され改質部で生成された改質ガスを浄化する改質ガス浄化部とを具備する改質装置において、
改質部の下流に設けられ改質部の起動時に改質ガス浄化部を暖機する暖機部本体を有する暖機部と、改質部の起動時に暖機部本体の温度の昇温特性を早める暖機部本体昇温促進手段とを具備していることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明に係る改質装置によれば、改質部で生成された改質ガスは改質ガス浄化部に供給され、そして、改質ガスに含まれている不純物（例えば一酸化炭素）は低減され、改質ガスは浄化される。
【０００９】
改質部の起動時において改質ガス浄化部の温度は低いため、浄化効率を高めるには限界がある。そこで、改質装置の起動時において、改質ガス浄化部を暖機して早期に昇温させる暖機部が設けられている。起動時において、暖機部自体をも早期に昇温させることが好ましいので、起動時に暖機部本体の温度の昇温特性を早める暖機部本体昇温促進手段が採用されている。この結果、改質部の起動時においても、改質ガス浄化部の昇温速度を早め、改質ガスの浄化効率を早期に高めることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る改質装置によれば、改質装置の起動時において暖機部を早期に昇温させる暖機部本体昇温促進手段が採用されている。この結果、改質部の起動時においても、改質ガス浄化部の昇温速度を早め、改質ガスの浄化効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係る改質装置は、改質原料を改質させて改質ガスを生成する改質部と、改質部に連通して配設され改質部で生成された改質ガスを浄化する改質ガス浄化部とを備えている。改質ガス浄化部は、改質部で生成された改質ガスを浄化させる機能を有するものである。改質ガス浄化部は、改質ガスに含まれている不純物（例えば一酸化炭素）を低減させる不純物低減部を例示することができる。また、不純物低減部としては、改質ガスに含まれている一酸化炭素と改質ガスとを分離させる分離膜を例示することができる。また、不純物低減部としては、改質ガス中のＣＯを低減させるＣＯ低減部を例示できる。ＣＯ低減部は、改質ガスに含まれている一酸化炭素の濃度を低減させる機能を有するものであればよい。ＣＯ低減部は、改質ガスに含まれている一酸化炭素の濃度を低減させるＣＯ第１低減部と、改質ガスに含まれている一酸化炭素の濃度を更に低減させるＣＯ第２低減部とを有することができる。ＣＯ第１低減部及びＣＯ第２低減部のうちの一方は、ＣＯとＨ2Ｏとを反応させてＣＯを低減させる方式を例示することができる。ＣＯ第１低減部及びＣＯ第２低減部のうちの他方は、ＣＯとＯ2とを反応させてＣＯを低減させる方式を例示することができる。また、改質ガスに含まれる一酸化炭素と水素を反応させてメタンを生成し、一酸化炭素を低減させるメタネーション反応によるＣＯ低減部を例示することができる。
【００１２】
暖機部は、改質部の起動時に改質ガス浄化部を暖機する機能をもつ暖機部本体を有するものである。暖機部本体は、改質部で生成された改質ガスが導入され、改質ガスを燃焼させることにより改質ガス浄化部を起動時に暖機する形態を例示することができる。
【００１３】
暖機部本体は触媒燃焼させる触媒を備えていることが好ましい。触媒燃焼は、可燃性ガスと酸素とを触媒の存在下で酸化反応させる燃焼であり、一般的には無炎燃焼（場合によっては有炎燃焼）であり、触媒を用いない通常の有炎燃焼に比較して燃焼温度が低い。またガスの組成が変動するときであっても、燃焼性を安定化させ得る。この場合、触媒を担持した担体を用いても良い。なお、無炎燃焼は目視で炎が実質的に視認できない酸化燃焼の形態をいう。
【００１４】
暖機部本体昇温促進手段は、改質部の起動時に暖機部本体の温度の昇温特性を早める機能を実現する手段である。暖機部本体昇温促進手段の一例としては、改質部で生成された改質ガスが改質ガス浄化部に向けて流れる流路において、前記改質部の下流で且つ改質ガス浄化部の上流に暖機部本体を配置することにより構成されている形態を例示することができる。この場合、改質部で生成された改質ガスの温度により暖機部を早期に加熱することができ、起動時における暖機部の早期昇温性を高めることができ、更に、改質ガス浄化部の早期昇温性を高めることができる。
【００１５】
暖機部本体昇温促進手段の一例としては、暖機部本体または改質部本体の温度が定常運転時よりも相対的に低い起動時において改質ガスが暖機部に導入されることを制限し、その後、暖機部本体の昇温に伴い、前記暖機部に導入される改質ガスの流量を増加させることにより構成されている形態を例示することができる。起動時においては、改質部で生成された改質ガスに含まれているＣＯ等の不純物の濃度は、一般的には定常運転時よりも高い。ＣＯ等の不純物が暖機部本体に付着すると、暖機部の早期昇温性が損なわれ易い。このため、起動時において改質ガスが暖機部に導入されることを制限し、その後、暖機部本体の昇温に伴い、暖機部に導入される改質ガスの流量を増加させる。ここで、『改質ガスが暖機部に導入されること制限する』とは、改質ガスを暖機部に導入しないこと、または、改質ガスを少量のみ暖機部に導入させることを意味する。
【００１６】
また、暖機部本体昇温促進手段の一例としては、改質部からの伝熱により加熱される領域に暖機部本体を配置することにより構成されている形態を例示することができる。この場合、高温に加熱される改質部からの伝熱により暖機部本体を早期に加熱することができ、起動時における暖機部の昇温性を高めることができる。
【００１７】
また、暖機部本体昇温促進手段の一例としては、暖機部本体を加熱するヒータで構成されている形態を採用することができる。この場合、ヒータは暖機部本体の内部に埋設されている埋設加熱部を有する形態を例示することができる。この場合、埋設加熱部は燃焼の着火部として機能でき、起動時における暖機部の昇温性を高めることができる。ヒータは電気ヒータを例示できる。また、ヒータは暖機部本体の外側に配置されている形態を例示することができる。この場合、起動時における暖機部本体の全体加熱性を高めることができる。
【００１８】
更にまた、改質部と暖機部との間に冷却部が設けられている形態を例示することができる。冷却部は、改質部で改質された改質ガスが暖機部に供給される前に高温の改質ガスを冷却する。ここで、冷却部は、改質部で改質され暖機部に供給される改質ガスの温度を冷却すると共に、改質部に供給される前の改質原料、改質原料を改質するための改質水、空気（オートサーマル式の場合）を加熱する熱交換機能を有する形態を例示することができる。
【実施例１】
【００１９】
以下、本発明の実施例１を図１〜図４を参照して具体的に説明する。本実施例に係る改質装置は燃料電池発電システムに適用したものである。図１は改質装置のシステム図である。図２は改質装置の要部を模式的に示す図である。図３及び図４は暖機部を示す。
【００２０】
図１に示すように、燃料電池のスタック１が設けられている。スタック１は燃料電池の複数のセルを積層したものである。セルは、改質ガスが供給される燃料極１０と、酸化剤としての酸素を含む酸素含有ガスが供給される酸化剤極１１と、燃料極１０及び酸化剤極１１で挟持された電解質膜１２とを有する。
【００２１】
改質装置は、改質原料を水蒸気改質させることにより水素を主要成分とする改質ガスを生成する改質部２と、改質部２で生成された改質ガスに含まれている不純物としての一酸化炭素を低減させるＣＯ低減部３Ａ（改質ガス浄化部）とを備えている。改質原料は燃料系原料及び水系原料である。燃料系原料は例えば都市ガス、ＬＰＧ、灯油、メタノール、ジメチルエーテルなどの炭化水素燃料等が例示される。
【００２２】
図２に示すように、改質部２は、改質反応を促進させる改質触媒２０ｃを有する改質部本体２０と、燃料系原料及び空気が供給されるバーナ２１と、燃料系原料が燃焼する燃焼帯２２と、燃焼帯２２から伝達された熱により水系原料を蒸発させる蒸発部２３とを有する。燃焼帯２２の熱は改質部本体２０及び蒸発部２３に伝達される。改質部本体２０に設けられている改質触媒２０ｃの活性温度域は、一般的には５００〜８００℃であるが、これに限られるものではない。
【００２３】
図２に示すように、バーナ２１には燃料系原料と燃焼用の空気とが供給され、燃料系原料の燃焼により改質部本体２０が高温領域に加熱される。改質部本体２０は、下記の式（１）に基づいて、改質原料（燃料系原料と水系原料）とを反応させて水蒸気改質を行い、水素を主要成分とする改質ガスを生成する。改質部本体２０で生成された改質ガスにはＣＯが副生成物として生じることがある。この場合、ＣＯの濃度は一般的には５〜１５％であるが、これに限られるものではない。なおＣＯの濃度はモル％を基準とする。
【００２４】
図１に示すように、ＣＯ低減部３Ａは改質部２の下流に配設されており、ＣＯ第１低減部としてのシフト部３と、ＣＯ第２低減部としてのＣＯ浄化部４とで形成されている。シフト部３は、下記の式（２）に基づいてシフト反応を促進させるシフト触媒３ｃを有する。シフト触媒３ｃの活性温度域は一般的には２００〜３００℃であるが、これに限られるものではない。シフト触媒３ｃは例えば銅−亜鉛系の触媒を主要成分とするが、これに限定されるものではない。
【００２５】
ＣＯ浄化部４は、下記の式（３）に基づいてＣＯを二酸化炭素に酸化させて低減させる反応を促進させる浄化触媒４ｃ（例えばルテニウム系）を有しており、更に、浄化触媒４ｃを担持したセラミックス製の担体（例えばアルミナ系）を有する。浄化触媒４ｃの活性温度域は一般的には１００〜２００℃であるが、これに限られるものではない。
【００２６】
シフト部３で浄化された改質ガスに含まれているＣＯの濃度は、一般的には０．２〜１％であるが、これに限られるものではない。ＣＯ浄化部４で浄化された改質ガスに含まれているＣＯの濃度は一般的には１０ｐｐｍ以下であるが、これに限られるものではない。
式（１）…ＣＨ4＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ
式（２）…ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→Ｈ2＋ＣＯ2
式（３）…ＣＯ＋１／２Ｏ2→ＣＯ2  
図１に示すように、暖機部５はＣＯ低減部としてのシフト部３と改質部２との間に介在しており、改質部２に連通する入口５ｓと、シフト部３に連通する出口５ｅとを有する。暖機部５は、シフト部３を昇温させやすいように、改質部２の下流で且つシフト部３の上流側において、シフト部３に隣接して配設されている。つまり、起動時に改質部２で生成された改質ガスがシフト部３（改質ガス浄化部）に向けて流れる流路において、改質部２の下流で且つシフト部３の上流に暖機部５の暖機部本体５０を配置することにより構成されている。これが暖機部本体昇温促進手段を構成する。
【００２７】
起動時には、暖機部５の暖機部本体５０の暖機用導入口５ｉに、改質部２で生成された改質ガスが導入される。よって暖機部本体５０は、改質ガスを燃焼させて燃焼熱を用いてシフト部３を起動時に暖機するものである。暖機により、改質ガス中の一酸化炭素をシフト部３において低減させる反応を促進させる。
【００２８】
図３及び図４は上記した暖機部５の概念を示す。暖機部５は触媒燃焼機能を有するものであり、触媒燃焼させる触媒５ｃ（例えばＰｔ−Ｐｄ系）を有する。具体的には、暖機部５は、触媒燃焼用の触媒５ｃを担持したセラミックス製の担体（例えばアルミナ）を備えた複数の暖機部本体５０と、複数の改質ガス通路５１と、改質ガス通路５１を遮蔽する遮蔽部５２とを有する。暖機部本体５０は通気性を有しており、改質ガスを燃焼させつつ透過させることができる。触媒５ｃを担持する担体はペレット状でも、モノリス状でも良い。前述したように、触媒燃焼は、可燃性ガスを酸素で酸化反応させる触媒であり、一般的には無炎燃焼であり（場合によっては有炎燃焼）、通常の炎燃焼に比較して燃焼が安定していると共に燃焼温度が低い。
【００２９】
図３に示すように、暖機部５の改質ガス通路５１の一端部側の入口５ｓは改質部本体２０に連通している。暖機部５の改質ガス通路５１の他端部側の出口５ｅはシフト部３に連通している。従って、改質部本体２０で生成された改質ガスは、入口５ｓ→改質ガス通路５１→出口５ｅを通過し、シフト部３に向かう。図４に示すように、暖機部５において、暖機部本体５０と改質ガス通路５１とは互いに対面している。これにより改質ガス通路５１を通過する高温の改質ガスにより、起動時における暖機部本体５０の昇温速度は高められている。
【００３０】
本実施例によれば、図１に示すように、改質部２と暖機部５との間に冷却部６が設けられている。冷却部６は、改質部２で改質された改質ガスが暖機部５に供給される前に高温の改質ガスを冷却するためのものである。ここで、図２に示すように、冷却部６は、改質部本体２０で改質された改質ガスを暖機部５の改質ガス通路５１に向けて供給するガス通路６０と、改質部本体２０に供給される前の改質原料（燃料系原料及び水系原料）を通過させる原料通路６１を有する。この結果、ガス通路６０を通過する改質ガスを冷却すると共に、原料通路６１を通過する改質原料を加熱する。このため冷却部６は、改質部２に供給される前であり温度が相対的に低い改質原料と、改質部２から吐出された後であり温度が相対的に高い改質ガスとを熱交換させる熱交換部として機能することができる。
【００３１】
図１を参照して配管系について更に説明を加える。燃料系原料を改質原料としてバーナ２１または改質部２に供給する第１通路７１が設けられている。第１通路７１には、燃料系原料を搬送するポンプ等の搬送要素７１ｍが設けられている。更に、燃料系原料を搬送するポンプ等の搬送要素７１ｎが設けられている。水系原料を改質原料として改質部本体２０に供給する第２通路７２が設けられている。第２通路７２には水系原料を搬送するポンプ等の搬送要素７２ｍが設けられている。空気（酸素含有ガス）を触媒燃焼のために第１バルブ８１を介して暖機部５の暖機用導入口５ｉ側に供給する第３通路７３が設けられている。第３通路７３には空気を搬送するファン、コンプレッサ、ブロア、ポンプ等の搬送要素７３ｍが設けられている。更に、空気をバーナ２１に供給する空気通路７６が第３通路７３に連通するように設けられている。空気通路７６には空気を搬送する搬送要素７３ｘが設けられている。空気をスタック１の酸化剤極１１に供給する酸化剤通路１１ｋが第３通路７３に連通するように搬送要素７３ｗと共に設けられている。
【００３２】
図１に示すように、ＣＯ浄化用の空気を第２バルブ８２を介してＣＯ浄化部４に供給する第４通路７４が設けられている。シフト部３とＣＯ浄化部４を繋ぐ接続通路７７が設けられている。ＣＯ浄化部４の出口４ｐ側とスタック１の燃料極１０の入口１０ｉ側とを第３バルブ８３及び凝縮器８７’を介して繋ぐ第５通路７５が設けられている。燃料電池のスタック１の燃料極１０の出口１０ｐ側と改質部２のバーナ２１とを繋ぐ第１リターン通路７８が設けられている。第１リターン通路７８には、第４バルブ８４、凝縮器８７、第５バルブ８５が直列にスタック１からバーナ２１に向かうにつれて順に設けられている。
【００３３】
図１に示すように、スタック１を迂回するように、ＣＯ浄化部４の出口４ｐ側と凝縮器８７の入口８７ｉ側とを迂回用のバルブ７９ｖを介して繋ぐ第１迂回通路７９が設けられている。更に、凝縮器８７の出口８７ｐ側と暖機部５の暖機用導入口５ｉ側とを第６バルブ８６を介して繋ぐ第２迂回通路８０が設けられている。暖機部５の暖機用導出口５ｐ側とバーナ２１とを繋ぐ第２リターン通路７０が設けられている。改質ガスを流す第２迂回通路８０は、空気用を流す第３通路７３と合流部８０ｘで合流する。
【００３４】
更に、図２を参照して説明を加える。図２に示すように、改質部本体２０は内側部２０ｉと外側部２０ｐと折り返し部２０ｍとを有する。そして燃料電池システムの起動時、つまり、改質装置の起動時には、燃料系原料と燃焼用の空気とをバーナ２１に供給しつつバーナ２１を着火させ、燃料系原料を燃焼帯２２において燃焼させる。これにより改質部本体２０及び蒸発部２３が次第に加熱される。この状態で、燃料系原料と水系原料とが改質部本体２０に供給される。この場合、水系原料は蒸発部２３を通過するときに水蒸気化される。水蒸気と燃料系原料とは合流域７１ｓで合流し、冷却部６の原料通路６１を介して矢印Ｂ２,Ｂ３方向に流れ、改質部本体２０の外側部２０ｐに供給される。このように改質原料が冷却部６の原料通路６１を通過するとき予熱される。
【００３５】
図２において、上記した改質原料は、改質部本体２０の外側部２０ｐに流入し、外側部２０ｐにおいて矢印Ｂ４方向に進み、更に、改質部本体２０の折り返し部２０ｍにおいて矢印Ｂ５方向に折り返し、更に、改質部本体２０の内側部２０ｉを矢印Ｂ６方向に進む。このように改質原料が改質部本体２０の内部を通過するときに水蒸気改質され、改質ガスが生成される。生成された改質ガスは冷却部６のガス通路６０を矢印Ｃ１方向に進み、暖機部５を経てシフト部３に至る。
【００３６】
ここで本実施例によれば、上記した式（１）に基づいて水蒸気改質が行われ、ＣＯを含む水素リッチな改質ガスが生成される。シフト部３においては、上記した式（２）のシフト反応に基づいて改質ガス中のＣＯが低減される。ＣＯ浄化部４においては、上記した式（３）に基づいて改質ガス中のＣＯが更に低減される。これによりスタック１での発電反応に適するように、改質ガス中のＣＯが低減される。
【００３７】
ところで、起動時においては、改質部本体２０の温度が低く、改質部本体２０で生成される改質ガスのＣＯ濃度が高く、しかも、シフト部３の温度は低いためこれの活性温度域には到達していない。故にシフト部３によるＣＯ低減効果には限界があり、改質ガスをスタック１での発電に用いるには必ずしも充分ではない。このため起動時においては、改質部本体２０で生成された改質ガスをスタック１に供給することなく、スタック１を迂回させる。つまり、図１に示すように、ＣＯ浄化部４を経た改質ガスを迂回用のバルブ７９ｖ、第１迂回通路７９を介して凝縮器８７の入口８７ｉに供給し、凝縮器８７において改質ガスを冷却させて、改質ガスに含まれている湿分を凝縮させて、改質ガスに含まれている湿分を低減させる。
【００３８】
そして、凝縮器８７で湿分を低減させた改質ガスを、凝縮器８７の出口８７ｐ、第６バルブ８６、第２迂回通路８０を経て暖機部５の暖機用導入口５ｉに導入する。このとき、第１バルブ８１を開放させ、空気を第１バルブ８１を介して暖機部５の暖機用導入口５ｉに導入する。なお本実施例において、改質ガスと空気とは合流域８０ｘで、暖機部５の暖機用導入口５ｉに導入される前に合流するが、この形態に限られるものではない。
【００３９】
暖機部５の暖機用導入口５ｉに導入された改質ガスは、暖機部５の暖機用導入口５ｉに導入された空気と共に、暖機部本体５０の内部を矢印Ｅ１方向（図４参照）に通過し、暖機部本体５０において触媒５ｃにより触媒燃焼される。このため暖機部本体５０で燃焼させない方式に比較して、暖機部５の暖機部本体５０を早期に昇温させることができる。この結果、起動時において暖機部５によりシフト部３を早期に昇温することができる。
【００４０】
暖機部５で触媒燃焼された後のオフガスは、暖機部５の暖機用導出口５ｐから下流に至り、第２リターン通路７０、第１リターン通路７８を経てバーナ２１に戻される。このオフガスには燃焼成分が含まれている可能性があるが、この燃焼成分はバーナ２１で燃焼され、その後、排気される。
【００４１】
上記したように暖機部５を触媒燃焼で加熱する暖機運転時には、第３バルブ８３、第４バルブ８４、第５バルブ８５は閉鎖されているものの、迂回用のバルブ７９ｖ、第１バルブ８１、第６バルブ８６は開放されている。なお、上記したように暖機運転時には、一般的には第２バルブ８２を閉鎖しておくが、必要に応じて第２バルブ８２を開放し、空気をＣＯ浄化部４に供給しても良い。
【００４２】
起動時から所定時間が経過すれば、改質部本体２０およびシフト部３が次第に加熱され、シフト部３によりＣＯ低減効果が向上するため、暖機運転から定常運転に移行することができる。定常運転では、第３バルブ８３、第４バルブ８４、第５バルブ８５、第２バルブ８２を開放すると共に、迂回用のバルブ７９ｖ、第６バルブ８６、第１バルブ８１を閉鎖する。これにより第１迂回通路７９、第２迂回通路８０を遮断する。このため定常運転時においては、改質部本体２０で水蒸気改質された改質ガスは、冷却部６、暖機部５の改質ガス通路５１、シフト部３、接続通路７７、ＣＯ浄化部４、第３バルブ８３、第５通路７５を順に経て、スタック１の燃料極１０の入口１０ｉに供給される。更に、定常運転では酸化剤ガス（一般的には酸素含有ガス）が酸化剤通路１１ｋのバルブ１１ｖを介してスタック１の酸化剤極１１に供給される。これによりスタック１において発電反応が発生し、電気エネルギが生成される。発電に使用された改質ガスのオフガスは、スタック１の燃料極１０の出口１０ｐ側から、第１リターン通路７８、凝縮器８７、第５バルブ８５を経てバーナ２１に供給される。発電に使用された改質ガスのオフガスには燃焼成分が含まれ得るため、この燃焼成分はバーナ２１で燃焼された後、排気される。
【００４３】
上記した改質装置の起動時においては、暖機部５の暖機部本体５０の温度は低く、暖機部５がシフト部３を暖機させる機能も必ずしも充分ではない。そこで起動時においては改質ガスを暖機部５の暖機部本体５０に供給して燃焼触媒により燃焼させて暖機部５を早期に昇温させるものである。
【００４４】
さて本実施例によれば、前述したように、改質部２で生成された改質ガスがシフト部３（改質ガス浄化部）に向けて流れる流路において、改質部２の下流で且つシフト部３およびＣＯ浄化部４の上流に、暖機部５の暖機部本体５０を配置することにより、暖機部本体昇温促進手段が構成されている。このため改質部２で生成された改質ガスを用いて暖機部５の暖機部本体５０において燃焼を発生させ、暖機部本体５０を早期に昇温させることができる。
【００４５】
しかも、昇温した暖機部５の熱を、暖機部５よりも下流に位置するシフト部３およびＣＯ浄化部４に効果的に伝達させることができる。この結果、起動時においても、シフト部３およびＣＯ浄化部４（改質ガス浄化部）の昇温速度を早め、シフト部３およびＣＯ浄化部４をこれらの触媒３ｃ，４ｃの活性温度域に早期に到達させることができ、改質ガスの浄化効率を早期に高めることができる。
【００４６】
また、上記したように暖機部５を昇温させるときにおいて、暖機部５の暖機用導入口５ｉに供給される改質ガスは湿分を有することが多い。改質ガスは、式（１）の改質反応における燃料中のＣ成分とＨ2Ｏ成分の比（Ｓ／Ｃ）と同等のモル比で燃料と水蒸気を供給すると、燃料由来のカーボンが析出し、触媒性能及び耐久性が低下し問題となる。そのため、例えばＳ／Ｃ＝３のように、水蒸気過剰に投入するためである。このため  改質ガスは飽和蒸気圧相当の湿分を有する可能性がある。更に、凝縮器８７から暖機部５に向かう第２迂回通路８０において改質ガスが冷却されるため、暖機部５の暖機用導入口５ｉに供給される改質ガスには湿分が水滴として含まれていることがある。
【００４７】
そこで本実施例によれば、図３及び図４に示すように、暖機部５において暖機部本体５０の暖機用導入口５ｉ側には、第１ガス接触部材９が設けられている。ここで、暖機部本体５０の暖機用導入口５ｉは、起動時において改質ガスが第１ガス接触部材９（湿分低減手段）を介して流れる流路のうち、暖機部本体５０よりも上流に位置している。また暖機部本体５０の暖機用導出口５ｐは、起動時において改質ガスが第１ガス接触部材９（湿分低減手段）を介して流れる流路のうち、暖機部本体５０よりも下流に位置している。
【００４８】
図３および図４に示すように、第１ガス接触部材９は、暖機運転時において、暖機部５の暖機部本体５０に供給される改質ガスが衝突して接触する接触部９０をもつ邪魔板機能を奏するように板状をなしている。第１ガス接触部材９は、凝縮器８７の出口８７ｐから第２迂回通路８０を経て供給された改質ガスが流れる通路部分８０ａに対向している。具体的には、図４に示すように、第１ガス接触部材９は、第２迂回通路８０のうち暖機部５の暖機用導入口５ｉに繋がる通路部分８０ａの軸線Ｐ１に対して交差する方向に指向している。つまり、第１ガス接触部材９は第２迂回通路８０のうち暖機部５に繋がる通路部分８０ａの軸線Ｐ１に対して直交する方向に指向している。
【００４９】
従って、上記したように改質装置の起動時において、つまり、暖機部５を昇温させる暖機運転時において、改質ガスが暖機部５の暖機用導入口５ｉに導入するとき、その改質ガスは第１ガス接触部材９の接触部９０に衝突する。従って、改質ガスに含まれている湿分（水蒸気、水滴等）は、第１ガス接触部材９の接触部９０に捕獲され、改質ガスから除去される。殊に本実施例によれば、改質ガスが第１ガス接触部材９の接触部９０に衝突する衝突角度θ１及びθ２は９０度または９０度に近いため、衝突性が高く、改質ガスに含まれている水滴の捕獲に有利である。改質ガスが飽和状態に近い水蒸気を含むときには、衝突時の衝撃により液化が進行しやすい。本実施例では、第１ガス接触部材９は、起動時において改質ガスの湿分が暖機部５の暖機部本体５０に付着することを抑制する湿分抑制手段として機能することができる。
【００５０】
このような本実施例によれば、起動時に、改質ガスに含まれている湿分（水蒸気、水滴等）が暖機部５の暖機部本体５０、殊に、暖機部本体５０の構成要素である触媒５ｃの反応サイトに付着することは抑制される。故に、起動時において、触媒燃焼を行う暖機部本体５０における着火性、燃焼性、昇温性を高めることができる。つまり、暖機部本体５０による触媒燃焼を早期に立ち上げ、暖機部本体５０を早期に昇温させることができる。ひいてはシフト部３を早期に昇温させて立ち上げることができる。更に第１ガス接触部材９は、暖機部５において複数の改質ガス通路５１に改質ガスを分散させる機能も奏する。
【００５１】
更に本実施例によれば、図３に示すように、暖機部５の暖機部本体５０の上流である暖機用導入口５ｉ側には、上流側湿分貯留部５３が設けられている。上流側湿分貯留部５３は、暖機部本体５０に供給される改質ガスから捕獲した湿分を貯留する空間５３ｒをもつ。上流側湿分貯留部５３の底面５３ｄには第１ガス接触部材９が立設されている。上流側湿分貯留部５３の底面５３ｄは、暖機部本体５０の底面５０ｄよりも低い位置に設定されている。従って、第１ガス接触部材９の接触部９０に付着した湿分が水滴として流下したとしても、上流側湿分貯留部５３の底面５３ｄに溜まるものの、暖機部本体５０に進入することは抑えられる。この意味においても、暖機部本体５０を早期に昇温させて、暖機部本体５０による暖機作用を早期に立ち上げることができ、シフト部３を早期に昇温させて立ち上げることができる。
【００５２】
また第２リターン通路７０で凝縮した水滴が流下して暖機部５の下流側に進入するおそれがある。この点について本実施例によれば、図３に示すように、暖機部５の暖機部本体５０の下流側である暖機用導出口５ｐ側には、湿分を貯留する空間５５ｒをもつ下流側湿分貯留部５５が設けられている。下流側湿分貯留部５５の底面５５ｄは、暖機部本体５０の底面５０ｄよりも低い位置に設定されている。このため下流側湿分貯留部５５に湿分が液体として貯留されたとしても、その湿分が暖機部本体５０に進入することを抑えることができる。この意味においても、暖機部本体５０を早期に昇温させて、暖機部本体５０による暖機作用を早期に立ち上げることができ、シフト部３を早期に昇温させて立ち上げることができる。暖機用導出口５ｐは、起動時において改質ガスが第１ガス接触部材９を介して流れる流路において暖機部本体５０よりも上流に位置している。
【００５３】
なお、湿分が上流側湿分貯留部５３の底面５３ｄ、下流側湿分貯留部５５の底面５５ｄに液体として溜まるとしても、多量ではない。起動時から燃料電池発電システムの定常運転に移行すれば、暖機部５の上流側湿分貯留部５３及び下流側湿分貯留部５５は、かなり昇温される。例えば１００〜３００℃程度に昇温される。このため、起動時に上流側湿分貯留部５３の底面５３ｄ、下流側湿分貯留部５５の底面５５ｄに湿分が溜まったとしても、その湿分は、定常運転時において蒸気化して消失する。故に、湿分が暖機部本体５０に進入することを抑えるのに一層有利となる。
【００５４】
なお、図３及び頭４に示すように、暖機部本体５０の下流に設けられている下流側湿分貯留部５５には板状の第２ガス接触部材９５が立設されている。第２ガス接触部材９５は、第２リターン通路７０から流下した水が暖機部本体５０に進入することを抑制する。
【００５５】
また、上記した燃料電池発電システムの定常運転を停止させるときには、つまり、改質装置の改質運転の終了させるときには、改質ガスを冷却部６を介して暖機部５に供給することを停止する。この状態において、第１バルブ８１を開放させることにより、空気を第３通路７３及び第１バルブ８１から暖機部５の暖機用導入口５ｉに所定時間吹き込む。この場合においては、この空気は、触媒５ｃを有する暖機部本体５０の内部を通過する。この場合、第２迂回通路８０から改質ガスは暖機部５の暖機用導入口５ｉに供給されない。
【００５６】
上記したように改質ガスを暖機部５に供給することを停止した状態において、空気を暖機部５の暖機用導入口５ｉに吹き込むことにより、暖機部５に存在する湿分、暖機部本体５０に存在する湿分、暖機部５に繋がる配管に存在する湿分をそれぞれ持ち去り、暖機部５及び配管から分離させることができる。従って、暖機部本体５０の触媒燃焼用の触媒５ｃに存在している湿分（水蒸気、水滴等）を効率よく持ち去り分離させ、触媒５ｃの触媒活性を高めることができる。空気の吹き込みは暖機部本体５０の温度が高い状態で行えば、湿分を水蒸気化させて持ち去りやすい。また、暖機部５の暖機部本体５０に存在する改質ガスの残留ガス及びＣＯ成分を暖機部５の暖機部本体５０から持ち去ることができ、触媒５ｃの触媒活性を高めるのに有利となる。
【００５７】
更に、未燃の改質ガス及びＣＯガスが暖機部本体５０の触媒燃焼用の触媒５ｃに存在していることは好ましくない。殊に触媒燃焼用の触媒５ｃにＣＯが吸着されると、次回の着火性が低下する。このようなときであっても、運転終了時において空気を第３通路７３から暖機部５の暖機用導入口５ｉに所定時間吹き込めば、暖機部本体５０が高温であれば、これらを燃焼させて除去することも期待できる。従って、燃料電池発電システムを次回に起動させるときに、ＣＯガスの吸着による暖機部本体５０の着火性低下を抑制することができる。
【実施例２】
【００５８】
図５は実施例２を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。従って図１〜図４を準用することができる。以下、実施例１と異なる部分を中心として説明する。本実施例では、暖機部本体昇温促進手段は、改質部本体２０及び暖機部本体５０の温度が定常運転時よりも相対的に低い起動時において、改質ガスが暖機部本体５０に導入されることを制限し、その後、暖機部本体５０の昇温に伴い、暖機部本体５０に導入される改質ガスの流量を増加させることにより構成されている。
【００５９】
具体的には、改質ガス装置（燃料電池発電システム）の起動時においては、暖機部本体５０の温度が低いため、触媒５ｃが存在していたとしても、暖機部本体５０は着火しにくい温度とされている。また、定常運転時には改質ガスに含まれているＣＯ濃度が低いものの、起動直後では改質ガスに含まれているＣＯ濃度が高いため、改質ガス中の不純部であるＣＯが暖機部本体５０の触媒５ｃの反応サイトに付着するおそれがあり、暖機部本体５０の触媒５ｃの着火、燃焼性性をますます低下させるおそれがある。
【００６０】
そこで、起動開始時ｔ１においては、第６バルブ８６を閉じ、第２迂回通路８０を閉鎖し、ＣＯ濃度が高い改質ガスを暖機部５の暖機用導入口５ｉに導入させない。この場合、第５バルブ８５が開放されているため、バルブ７９ｖ、第１迂回通路７９を経た改質ガスは、第１リターン通路７８，凝縮器８７，第５バルブ８５を経てバーナ２１に帰還され、バーナ２１で燃焼される。そして、暖機部本体５０が昇温して暖機部本体５０の触媒５ｃが着火しやすい温度ＴＡになった時刻ｔ２から、第６バルブ８６を開き、第２迂回通路８０を開放する。時刻ｔ２では、改質部本体２０が高温となり、改質ガスのＣＯ濃度がかなり低下している。
【００６１】
従って、凝縮器８７を経た改質ガスを第６バルブ８６及び第２迂回通路８０を経て暖機部５の暖機用導入口５ｉに導入する。この結果、改質装置の起動時において、暖機部本体５０の触媒５ｃの反応サイトにＣＯが吸着されることを抑制し、暖機部本体５０の早期燃焼性を高め、ひいてはシフト部３の昇温速度を早め、改質ガスの浄化効率を高めることができる。
【００６２】
この場合、図５の特性性Ｘ１に示すように、暖機部５の暖機用導入口５ｉに導入する改質ガスの流量（単位時間当たり）を増加させてもよい。また、図５の特性性Ｘ２に示すように、暖機部５の暖機用導入口５ｉに導入する改質ガスの流量を時間経過につれて徐々に増加させてもよい。更に、暖機部本体５０の触媒５ｃの触媒活性が確保され易い条件のとき等においては、特性性Ｘ３、Ｘ４に示すように、起動直後から暖機部５の暖機用導入口５ｉに改質ガスを導入しつつ、時間経過につれて流量を増加させてもよい。
【００６３】
暖機部本体５０の触媒が着火しやすい温度ＴＡに到達したか否かは、暖機部５、殊に暖機部本体５０の温度を測定する温度センサにより検知したり、あるいは、起動時からの経過時間により推定することができる。なお定常運転に移行すれば、実施例１と同様に、第６バルブ８６を閉じ、第２迂回通路８０を閉鎖し、改質ガスを暖機部５の暖機用導入口５ｉに導入しない。この場合、第５バルブ８５が開放されるため、スタック１を経た改質ガスは、第１リターン通路７８，凝縮器８７，第５バルブ８５を経てバーナ２１に帰還され、バーナ２１で燃焼される。
【実施例３】
【００６４】
図６及び図７は実施例３を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、実施例１と異なる部分を中心として説明する。本実施例では、暖機部本体昇温促進手段は、改質部２からの伝熱により効率よく加熱される領域に暖機部本体５０を配置することにより構成されている。具体的には、図６に示すように、暖機部５については、触媒燃焼用の暖機部本体５０と、暖機部本体５０で加熱された改質ガスが流れる暖機通路５７とが場所的に分離されている。暖機部本体５０は、改質部２に隣設されていると共に、第２迂回通路８０に繋がる。暖機通路５７はシフト部３に隣接しつつこれの上流に位置している。暖機通路５７及び暖機部本体５０は連絡通路５８により連通されている。
【００６５】
更に説明を加える。図７に示すように、改質部本体２０の外側に燃焼帯２２が隣接して設けられ、燃焼帯２２の外側に蒸発部２３が隣接して設けられ、蒸発部２３の外側に、触媒５ｃを有する触媒燃焼用の暖機部本体５０が隣接して設けられている。従って、改質部２の燃焼帯２２の熱が蒸発部２３、ひいては暖機部本体５０に伝達される。このため起動時においても、暖機部本体５０が早期に加熱され、故に、暖機部本体５０に保持されている触媒５ｃが着火しやすい温度になるまでの時間を短縮することができる。この結果、改質装置の起動時においても、暖機部本体５０の触媒燃焼を早期に行うことができる。
【００６６】
そして暖機部本体５０で触媒燃焼された改質ガスの高温のオフガスは、連絡通路５８を介して暖機通路５７に至り、暖機通路５７を暖め、バーナ２１に至る。このように起動時において暖機部５の暖機通路５７は暖められるため、暖機通路５７をもつ暖機部５はシフト部３を早期に加熱させる暖機作用を果たす。ひいてはシフト部３の昇温速度を早め、シフト部３によるＣＯ浄化効率を高めることができる。
【実施例４】
【００６７】
図８は実施例４を示す。本実施例は前記した実施例３と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、実施例３と異なる部分を中心として説明する。本実施例では、暖機部本体昇温促進手段は、改質部２からの伝熱により効率よく加熱される領域に暖機部本体５０を配置することにより構成されている。具体的には、図８に示すように、高温に維持される改質部本体２０の外側に燃焼帯２２が隣接して設けられ、燃焼帯２２の外側に蒸発部２３が隣接して設けられ、蒸発部２３の外側にＣＯ浄化部４が隣接して設けられている。更に図８に示すように、ＣＯ浄化部４の外側に触媒５ｃを有する触媒燃焼用の暖機部本体５０が隣接して設けられている。つまり、改質部２にＣＯ浄化部４及び暖機部本体５０が装備されている。
【００６８】
従って、高温の改質部２の燃焼帯２２の熱が蒸発部２３及びＣＯ浄化部４を介して暖機部本体５０に伝達される。このため起動時においても、暖機部本体５０が早期に加熱され、暖機部本体５０の触媒５ｃが着火し易い温度に短時間に到達できる。この結果、起動時においても、暖機部本体５０における触媒燃焼を早期に行うことができ、ひいてはシフト部３の昇温速度を早め、シフト部３によるＣＯ浄化効率を高めることができる。
【実施例５】
【００６９】
図９は実施例５を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、実施例１と異なる部分を中心として説明する。図９に示すように、暖機部５は、改質部２の下流でシフト部３の上流に位置するように、熱交換部としても機能する冷却部６とシフト部３との間に設けられている。改質部２の燃焼帯２２と暖機部５とを連通させる連通路２２ｗが設けられている。燃焼帯２２で燃焼された高温の排気ガスを、連通路２２ｗを介して、暖機部５の暖機部本体５０に通過させて暖機部本体５０を加熱する。このため起動時においても、暖機部本体５０が早期に加熱され、暖機部本体５０の触媒５ｃが着火し易い温度に短時間に到達できる。
【００７０】
なお、必要に応じて連通路２２ｗに開閉バルブ２２ｖを設けても良い。この場合、燃焼が安定しにくい起動時において、燃焼帯２２で燃焼された排気ガスが暖機部５に導入されることを制限する。その後、燃焼帯２２における燃焼の安定に伴い、開閉バルブ２２ｖの開口度を増加させ、暖機部本体５０に導入される改質ガスの流量を増加させることにしても良い。
【実施例６】
【００７１】
図１０及び図１１は実施例６を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、実施例１と異なる部分を中心として説明する。本実施例では、図１０及び図１１に示すように、暖機部本体昇温促進手段は暖機部本体５０を加熱するヒータ５９で構成されている。ヒータ５９は点火機能をもつグロープラグであり、暖機部本体５０から露出している本体５９ａと、本体５９ａに接続され暖機部本体５０の内部に埋設されている加熱部５９ｂとを有する。加熱部５９ｂは耐食性が良好な材料で形成されていることが好ましい。ヒータ５９の加熱部５９ｂは、給電により発熱して着火を行う。グロープラグは着火時に定格以上の電圧を印加してもよいし、定格以内の電圧を印加してもよい。
【００７２】
ヒータ５９の加熱部５９ｂは、暖機運転時に改質ガスが流れる流路において、暖機部本体５０の上流域５０ｕに局部的に配設されている。従ってヒータ５９が作動すれば、埋設加熱部５９ｂにより暖機部本体５０のうちの上流域５０ｕがピンポイント的、つまり局部的に集中して加熱される。この結果、改質ガスに含まれているＣＯ等の不純物の濃度が高いときであっても、または、改質ガスに含まれている湿分（水蒸気、水滴）が多いときであっても、触媒燃焼の着火源を形成し易い利点が得られる。水素リッチな改質ガスは暖機部本体５０の上流域５０ｕから下流域５０ｄに向けて流れるため、着火後に、触媒燃焼を暖機部本体５０の上流域５０ｕから下流域５０ｄに向けて効率よく伝播させることができる。故に、着火性を高めつつ、暖機部本体５０の全体を触媒燃焼させるのに有利である。昇温・着火を確認すれば、ヒータ５９はオフとされる。
【００７３】
なお、図１０に示すように暖機部５には複数個の暖機部本体５０が設けられており、各暖機部本体５０の着火性を確保すべく、各暖機部本体５０の上流５０ｕにヒータ５９が取り付けられている。但し、全部の暖機部本体５０にヒータ５９を取り付けるのではなく、一部の暖機部本体５０のみにヒータ５９を取り付けることにしてもよい。更に、図１０に示すように、暖機部５に導入される改質ガスに含まれている湿分を捕獲する第１ガス接触部材９がヒータ５９の加熱部５９ｂの上流に配置されているため、ヒータ５９の加熱部５９ｂの保護性が高まる。
【００７４】
本実施例では、暖機部本体５０において燃焼させるとき、次の（ａ）（ｂ）の形態を採用することができる。このようにすれば、ヒータ５９への給電量を抑えつつ、改質ガスにＣＯ等の不純物の濃度が過剰に高いときであっても、または、改質ガスに含まれている湿分（水蒸気、水滴）が過剰に多いときであっても、燃焼させ易い利点が得られる。
（ａ）ヒータ５９のオン・オフが所定時間を隔てて間欠的に複数回繰り返される。この場合、改質ガスの主要成分である水素の酸化燃焼で過剰に水分が生成されるときであっても、暖機部本体５０の燃焼性は確保され易い。またヒータ５９は間欠的にオフとされるため、暖機部本体５０の過剰加熱が抑えられ易く、暖機部本体５０の温度がこれの触媒５ｃの耐熱温度を越えることを抑えるのに有利となる。
（ｂ）当初にヒータ５９がオンされ、暖機部本体５０を着火させる。暖機部本体５０が一旦着火すれば、ヒータ５９はオフとされ、オフ状態が継続する。暖機部本体５０が冷えすぎないときに適する。またヒータ５９はオフされるため、暖機部本体５０の過剰加熱が抑えられ易く、暖機部本体５０がこれの触媒５ｃの耐熱温度を越えることを抑えるのに有利となる。
【実施例７】
【００７５】
図１２は実施例７を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、実施例１と異なる部分を中心として説明する。本実施例では、暖機部本体昇温促進手段は、図１２に示すように、触媒燃焼用の暖機部本体５０を加熱する電気式のヒータ９７（カートリッジヒータ）で構成されている。ヒータ９７は暖機部本体５０を加熱するように暖機部本体５０の近傍に位置して暖機部本体５０の外側において、暖機部本体５０の上方（改質ガスの上流側：改質部２に近い側）となるように配置されている。必要に応じて、ヒータ９７を暖機部本体５０の横方または下方（改質ガスの下流側）となるように配置してもよい。ヒータ９７は、暖機部本体５０を流れる水素リッチな改質ガスの流れ方向（矢印Ｅ１方向）に沿って延設された長さＬＡを有しており、暖機部本体５０の上流５０ｕから下流５０ｄにかけて延設されている。長さＬＡは暖機部本体５０の長さのうちの５０〜１２０％、６０〜１００％を占める形態を例示することができる。本実施例では、暖機部本体５０が間接加熱されるため、暖機部本体５０の局所的な過剰加熱を抑えるのに有利であり、暖機部本体５０の全体を均一的に加熱するのに有利であり、暖機部本体５０における無炎燃焼に貢献できる。本実施例でも前記した（ａ）（ｂ）の形態を採用することができ、更に（ｃ）の形態も採用することができる。
（ｃ）暖機部本体５０が燃焼している間、または、その間の大部分、ヒータ５９は連続してオン状態に維持されている。この場合、水素の酸化燃焼で過剰に水分が生成されるときであっても、暖機部本体５０の燃焼性は確保され易い。
【００７６】
（その他）
上記した燃料電池発電システムは定置用でも車載用でも良い。上記した実施例は改質装置は燃料電池発電システムに適用したものであるが、これに限らず、他のシステムに適用してもよい。
【００７７】
上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
（付記項１）改質原料を改質させて改質ガスを生成する改質部と、改質部に連通して配設され改質部で生成された改質ガスを浄化する改質ガス浄化部と、改質ガス浄化部を経た改質ガスが供給される燃料電池とを具備する燃料電池発電システムにおいて、改質部の起動時に改質ガス浄化部を暖機する暖機部本体を有する暖機部と、改質部の起動時に暖機部本体の温度の昇温特性を早める暖機部本体昇温促進手段とを具備していることを特徴とする燃料電池発電システム。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は水素製造システム等に利用することができ、例えば水素製造システムを有する燃料電池発電システムに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】燃料電池発電システムを示す概念図である。
【図２】改質装置を模式的に示す構成図である。
【図３】暖機部を模式的に示す構成図である。
【図４】暖機部を異なる方向から模式的に示す構成図である。
【図５】実施例２に係り、暖機運転時に暖機部に導入される改質ガスの流量変化を示すグラフである。
【図６】実施例３に係り、燃料電池発電システムを示す概念図である。
【図７】実施例３に係り、改質装置付近を模式的に示す構成図である。
【図８】実施例４に係り、改質装置付近を模式的に示す構成図である。
【図９】実施例５に係り、改質装置付近を模式的に示す構成図である。
【図１０】実施例６に係り、暖機部を模式的に示す構成図である。
【図１１】実施例６に係り、ヒータが装備されている暖機部本体を示す構成図である。
【図１２】実施例７に係り、ヒータが装備されている暖機部本体を示す構成図である。
【符号の説明】
【００８０】
１はスタック、１０は燃料極、１１は酸化剤極、２は改質部、２０は改質部本体、３はシフト部（改質ガス浄化部）、４はＣＯ浄化部（改質ガス浄化部）、５は暖機部、５ｃは触媒、５０は暖機部本体、５１は改質ガス通路、５７は暖機通路、５９はヒータ、５９ｂは埋設加熱部、６は冷却部、６０はガス通路、６１は原料通路、７９は第１迂回通路、８７は凝縮器を示す。
【図１】
2006225192.tif 000003
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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