(57)【要約】      （修正有）【課題】改質器の改質性能を向上させることができる水素生成装置の提供。【解決手段】アンモニアタンク２から供給されるアンモニアとの化学反応により発熱すると共に熱が与えられるとアンモニアが脱離する反応材１４を有する反応部１０と、反応材１４から発生した熱によりアンモニアを加熱すると共に反応材１４に熱を伝える熱交換部１１と、熱交換部１１により加熱されたアンモニアを改質触媒４に供給する配管１６，６と、アンモニアタンク２から反応部１０に供給されるアンモニアの流路を開閉する開閉弁１７と、アンモニアタンク２から改質触媒４に供給されるアンモニアの流路を開閉する開閉弁１８と、始動時は、開閉弁１７を開くように制御すると共に開閉弁１８を閉じるように制御し、始動終了後の通常運転時は、開閉弁１７を閉じるように制御すると共に開閉弁１８を開くように制御する弁制御部２１とを備える水素生成装置１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニアを貯蔵するタンクと、前記タンクと第１通路を介して接続され、前記タンクから供給される前記アンモニアを分解して水素及び窒素を主成分とする改質ガスを生成する改質器とを備えた水素生成装置であって、
前記タンクと第２通路を介して接続され、前記タンクから供給される前記アンモニアとの化学反応により発熱すると共に熱が与えられると前記アンモニアが脱離する反応材を有する反応部と、
前記反応部と第３通路を介して接続され、前記反応材から発生した熱により前記アンモニアを加熱すると共に前記反応材に熱を伝える熱交換部と、
前記熱交換部と前記改質器とを接続し、前記熱交換部により加熱された前記アンモニアを前記改質器に供給する第４通路と、
前記第２通路に配設され、前記タンクから前記反応部に供給される前記アンモニアの流路を開閉する第１開閉弁と、
前記第１通路に配設され、前記タンクから前記改質器に供給される前記アンモニアの流路を開閉する第２開閉弁と、
始動時は、前記第１開閉弁を開くように制御すると共に前記第２開閉弁を閉じるように制御し、始動終了後の通常運転時は、前記第１開閉弁を閉じるように制御すると共に前記第２開閉弁を開くように制御する弁制御部とを備えることを特徴とする水素生成装置。
【請求項２】
前記反応部と前記改質器とは、前記熱交換部を介して熱交換可能に配置されており、
前記熱交換部は、前記改質器の熱を前記反応材に伝えることを特徴とする請求項１記載の水素生成装置。
【請求項３】
前記改質器により生成された前記改質ガスを前記熱交換部に供給する第５通路と、
前記第５通路に配設され、前記熱交換部に供給される前記改質ガスの流路を開閉する第３開閉弁とを更に備え、
前記熱交換部は、前記改質ガスの熱を前記反応材に伝え、
前記弁制御部は、前記始動時は、前記第１開閉弁を開くように制御すると共に前記第２開閉弁及び前記第３開閉弁を閉じるように制御し、前記通常運転時は、前記第１開閉弁及び前記第３開閉弁を閉じるように制御すると共に前記第２開閉弁を開くように制御し、前記反応材から前記アンモニアを脱離させるときは、前記第１開閉弁を閉じるように制御すると共に前記第２開閉弁及び前記第３開閉弁を開くように制御することを特徴とする請求項１記載の水素生成装置。
【請求項４】
前記第５通路に配設され、前記改質ガスを前記熱交換部に圧送するポンプと、
前記始動時及び前記通常運転時は、前記ポンプを作動させないように制御し、前記反応材から前記アンモニアを脱離させるときは、前記ポンプを作動させるように制御するポンプ制御部とを更に備えることを特徴とする請求項３記載の水素生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の水素生成装置としては、例えば特許文献１に記載されている装置が知られている。特許文献１に記載の装置は、アンモニア（ＮＨ３）タンクと、アンモニアタンクから供給されるアンモニアを気化する気化器と、気化器からの気化した燃料と空気とを混合して改質し、燃料ガスを生成する改質器と、気化器に並列に接続され、アンモニアの温度に応じて発熱または吸熱する蓄熱材を有する反応器とを備えている。作動時は、高圧のアンモニアと蓄熱材との反応により反応器から熱が取り出される。反応器に蓄熱された熱は、気化器等の温度上昇に用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２３８３５６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、アンモニアタンクからのアンモニアが反応器の蓄熱材と反応して反応器から熱が発生すると共に、アンモニアタンクからのアンモニアが気化器により気化されて改質器に供給される。このとき、反応器から発生した熱が気化器に伝わることで、アンモニアが加熱される。しかし、システムの始動時には、反応器から発生した熱により暖められていないアンモニアが改質器に供給される可能性がある。この場合には、改質器において改質動作の立ち上がりが遅くなり、改質器の改質性能の低下につながる。
【０００５】
本発明の目的は、改質器の改質性能を向上させることができる水素生成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、アンモニアを貯蔵するタンクと、タンクと第１通路を介して接続され、タンクから供給されるアンモニアを分解して水素及び窒素を主成分とする改質ガスを生成する改質器とを備えた水素生成装置であって、タンクと第２通路を介して接続され、タンクから供給されるアンモニアとの化学反応により発熱すると共に熱が与えられるとアンモニアが脱離する反応材を有する反応部と、反応部と第３通路を介して接続され、反応材から発生した熱によりアンモニアを加熱すると共に反応材に熱を伝える熱交換部と、熱交換部と改質器とを接続し、熱交換部により加熱されたアンモニアを改質器に供給する第４通路と、第２通路に配設され、タンクから反応部に供給されるアンモニアの流路を開閉する第１開閉弁と、第１通路に配設され、タンクから改質器に供給されるアンモニアの流路を開閉する第２開閉弁と、始動時は、第１開閉弁を開くように制御すると共に第２開閉弁を閉じるように制御し、始動終了後の通常運転時は、第１開閉弁を閉じるように制御すると共に第２開閉弁を開くように制御する弁制御部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
このような水素生成装置においては、始動時には、第１開閉弁が開かれると共に第２開閉弁が閉じられるため、タンクに貯蔵されたアンモニアが第２通路を通って反応部に供給される。すると、アンモニアと反応部の反応材との化学反応により反応材から熱が発生し、その熱により未反応のアンモニアが加熱される。そして、加熱されたアンモニアが第３通路を通って熱交換部に供給される。すると、熱交換部において、反応材から発生した熱によりアンモニアが更に加熱される。そして、加熱されたアンモニアが第４通路を通って改質器に供給される。従って、始動時には、十分に加熱されたアンモニアが改質器に供給されることとなる。これにより、改質器において改質動作の立ち上がりが早くなるため、改質器の改質性能が向上する。
【０００８】
反応部と改質器とは、熱交換部を介して熱交換可能に配置されており、熱交換部は、改質器の熱を反応材に伝えてもよい。
【０００９】
始動終了後の通常運転時には、第１開閉弁が閉じられると共に第２開閉弁が開かれる。このとき、反応部と改質器とは熱交換部を介して熱交換可能に配置されているので、改質器の熱が熱交換部を通って反応材に伝えられ、反応材からアンモニアが脱離する、いわゆる反応材の再生が行われる。この場合には、簡単な構成で反応材の再生を実現することができる。
【００１０】
水素生成装置は、改質器により生成された改質ガスを熱交換部に供給する第５通路と、第５通路に配設され、熱交換部に供給される改質ガスの流路を開閉する第３開閉弁とを更に備え、熱交換部は、改質ガスの熱を反応材に伝え、弁制御部は、始動時は、第１開閉弁を開くように制御すると共に第２開閉弁及び第３開閉弁を閉じるように制御し、通常運転時は、第１開閉弁及び第３開閉弁を閉じるように制御すると共に第２開閉弁を開くように制御し、反応材からアンモニアを脱離させるときは、第１開閉弁を閉じるように制御すると共に第２開閉弁及び第３開閉弁を開くように制御してもよい。
【００１１】
始動終了後の通常運転時には、第１開閉弁及び第３開閉弁が閉じられると共に第２開閉弁が開かれる。そして、反応材からアンモニアが脱離する、いわゆる反応材の再生を行うときは、第３開閉弁が開かれる。すると、改質器により生成された改質ガスが第５通路を通って熱交換部に供給される。そして、改質ガスの熱が熱交換部から反応材に伝えられ、反応材からアンモニアが脱離する。このため、改質器を熱交換部に接触させなくても、反応材の再生を行うことができる。これにより、反応部及び熱交換部と改質器とをスペース効率良く配置することができる。
【００１２】
水素生成装置は、第５通路に配設され、改質ガスを熱交換部に圧送するポンプと、始動時及び通常運転時は、ポンプを作動させないように制御し、反応材からアンモニアを脱離させるときは、ポンプを作動させるように制御するポンプ制御部とを更に備えてもよい。
【００１３】
この場合には、ポンプが作動すると、ポンプによって改質ガスが熱交換部に強制的に圧送される。これにより、反応材の再生を行うときには、改質ガスが第５通路を通って熱交換部に確実に供給されるようになる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、改質器の改質性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る水素生成装置を示す概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示されたコントローラにより実行される制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図３】図３（ａ）は、図１に示された水素生成装置において始動時のガスの流れを示す図であり、図３（ｂ）は、図１に示された水素生成装置において反応材の再生時のガスの流れを示す図である。
【図４】図４は、本発明の第２実施形態に係る水素生成装置を示す概略構成図である。
【図５】図５は、図４に示されたコントローラにより実行される制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】図６（ａ）は、図４に示された水素生成装置において始動時のガスの流れを示す図であり、図６（ｂ）は、図４に示された水素生成装置において反応材の再生時のガスの流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
図１は、本発明の第１実施形態に係る水素生成装置を示す概略構成図である。図１において、本実施形態の水素生成装置１は、水素を生成する装置であり、例えば車両に搭載されている。水素生成装置１により生成される水素は、例えば燃料電池、エンジンまたはガスタービン等に利用される。
【００１８】
水素生成装置１は、アンモニアタンク２と、コンプレッサ３と、改質器である改質触媒４と、着火器５とを備えている。アンモニアタンク２は、液化ガスのアンモニア（ＮＨ３）を貯蔵する。コンプレッサ３は、空気を圧送する。アンモニアタンク２と改質触媒４とは、配管６を介して接続されている。配管６は、第１通路を構成している。従って、改質触媒４は、アンモニアタンク２と第１通路を介して接続されている。コンプレッサ３と改質触媒４とは、配管７を介して接続されている。
【００１９】
改質触媒４は、コンプレッサ３からの空気（もしくは酸素）を導入して、アンモニアタンク２から供給されるアンモニアを分解することで、水素（Ｈ２）及び窒素（Ｎ２）を主成分とする改質ガスを生成する。改質触媒４の改質方式は、例えばオートサーマル改質（ＡＴＲ）方式である。改質触媒４は、特に図示はしないが、アンモニアと空気中の酸素との化学反応によりアンモニアを酸化させて、熱を発生させる酸化部と、この酸化部で発生した熱によりアンモニアを分解して、水素及び窒素を生成する分解部とを有している。つまり、改質触媒４の上流部分である酸化部において、一部のアンモニアを酸化させ、改質触媒４の下流部分である分解部において、残りのアンモニアを水素化する。なお、コンプレッサ３は、アンモニアの燃焼に必要な分量の空気を供給する。本実施形態では、改質触媒４としてルテニウム触媒等が用いられる。ただし、改質触媒４としては、ルテニウム触媒に限定されず、各種の貴金属触媒を用いることができる。なお、改質触媒４の上流部分である酸化部は、アンモニアを酸化させる部分なので、酸化反応に特化すると共に改質触媒４の下流部分である分解部とは異なる触媒種を用いてもよい。改質触媒４には、生成された改質ガスを外部に供給する配管８が接続されている。
【００２０】
着火器５は、反応部１０と、この反応部１０に接触固定された熱交換部１１とを有している。反応部１０は、配管６と配管１２を介して接続されている。配管６の一部及び配管１２は、第２通路を構成している。従って、反応部１０は、アンモニアタンク２と第２通路を介して接続されている。
【００２１】
反応部１０は、容器１３と、この容器１３内に収容された反応材１４とを有している。容器１３は、アンモニアに対して耐腐食性を有する金属材料（例えばステンレス鋼）で形成されている。反応材１４は、アンモニアタンク２から供給されるアンモニアとの化学反応により発熱すると共に、熱が与えられるとアンモニアが脱離する材料である。反応材１４は、粒子状または紛体状の圧縮成形体として構成されている。
【００２２】
反応材１４としては、組成式ＭａＸｚで表されるハロゲン化物が用いられる。Ｍは、ＬｉまたはＮａ等のアルカリ金属、Ｍｇ、ＣａまたはＳｒ等のアルカリ土類金属、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＣｕまたはＺｎ等の遷移金属、Ａｌ、若しくはこれらの金属の組み合わせから選択された１つ以上のカチオンである。Ｘは、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン、硝酸イオン、チオシアン酸イオン、硫酸イオン、モリブデン酸イオンまたはリン酸イオンから選択された１つ以上のアニオンである。Ｘは、例えばＣｌ、ＢｒまたはＩ等である。ａは、塩分子１つあたりのカチオンの数である。ｚは、塩分子１つあたりのアニオンの数である。
【００２３】
熱交換部１１は、反応部１０と改質触媒４との間に配置されている。熱交換部１１は、改質触媒４に接触固定されている。従って、反応部１０と改質触媒４とは、熱交換部１１を介して熱交換可能に配置されている。熱交換部１１は、反応部１０と配管１５を介して接続されている。配管１５は、第３通路を構成している。熱交換部１１は、筐体内に配置された複数の熱交換フィンを有している。熱交換部１１は、アンモニアに対して耐腐食性を有する金属材料（例えばステンレス鋼）で形成されている。熱交換部１１は、反応部１０の反応材１４から発生した熱によりアンモニアを加熱すると共に、反応材１４に改質触媒４の熱を伝える。
【００２４】
熱交換部１１は、配管６と配管１６を介して接続されている。配管１６及び配管６の一部は、熱交換部１１と改質触媒４とを接続し、熱交換部１１により加熱されたアンモニアを改質触媒４に供給する第４通路を構成している。なお、配管６，１２，１５，１６も、アンモニアに対して耐腐食性を有する金属材料（例えばステンレス鋼）で形成されている。
【００２５】
また、水素生成装置１は、配管１２に配設された開閉弁１７と、配管６に配設された開閉弁１８と、配管６に取り付けられた温度センサ１９と、コントローラ２０とを備えている。
【００２６】
開閉弁１７は、アンモニアタンク２から反応部１０に供給されるアンモニアの流路を開閉する第１開閉弁である。開閉弁１８は、配管６における接続部分Ｓ１と接続部分Ｓ２との間に配設されている。接続部分Ｓ１は、配管６，１２同士が接続される部分である。接続部分Ｓ２は、配管６，１６同士が接続される部分である。開閉弁１８は、アンモニアタンク２から改質触媒４に供給されるアンモニアの流路を開閉する第２開閉弁である。
【００２７】
温度センサ１９は、例えば配管６における接続部分Ｓ２と改質触媒４との間に取り付けられ、熱交換部１１により加熱された後のアンモニアの温度を検出する。なお、温度センサ１９は、アンモニアの温度に代わりに、改質触媒４の温度を検出してもよい。
【００２８】
コントローラ２０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。コントローラ２０は、開閉弁１７，１８を制御する弁制御部２１を有している。弁制御部２１は、始動時は、開閉弁１７を開くように制御すると共に開閉弁１８を閉じるように制御し、始動終了後の通常運転時には、開閉弁１７を閉じるように制御すると共に開閉弁１８を開くように制御する。
【００２９】
図２は、コントローラ２０により実行される制御処理の手順を示すフローチャートである。なお、初期状態では、開閉弁１７，１８は閉状態となっている。以下の手順は、何れも弁制御部２１により実行される。
【００３０】
図２において、コントローラ２０は、まずイグニッションスイッチの出力信号に基づいて、エンジンが始動されたかどうかを判断する（手順Ｓ１０１）。コントローラ２０は、エンジンが始動されたと判断したときは、開閉弁１７を開くように制御する（手順Ｓ１０２）。
【００３１】
そして、コントローラ２０は、温度センサ１９の検出値に基づいて、改質触媒４に供給されるアンモニアの温度が活性化温度以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０３）。活性化温度は、改質触媒４が活性化する温度であり、例えば１７５℃程度である。なお、活性化温度は、改質触媒４の触媒種により異なる。コントローラ２０は、改質触媒４に供給されるアンモニアの温度が活性化温度以上であると判断したときは、開閉弁１７を閉じるように制御すると共に、開閉弁１８を開くように制御する（手順Ｓ１０４）。
【００３２】
以上のような水素生成装置１において、始動時には、開閉弁１７が開弁されると共に、開閉弁１８が閉弁される。このため、図３（ａ）に示されるように、アンモニアタンク２内のアンモニアが配管６の一部及び配管１２を通って反応部１０に供給され、反応部１０の反応材１４の内部をアンモニアが通る。すると、一部のアンモニアが反応材１４と化学反応（化学吸着）して反応材１４から熱が発生する。つまり、下記の反応式（Ａ）における左辺から右辺への反応（発熱反応）が起こる。これにより、反応材１４と化学反応していないアンモニアが加熱される。
反応材＋ＮＨ３  ⇔  反応材（ＮＨ３）＋熱      …（Ａ）
【００３３】
そして、反応部１０において暖められたアンモニアは、配管１５を通って熱交換部１１に供給され、熱交換部１１の内部を通る。すると、反応材１４から発生した熱が熱交換部１１を流れるアンモニアに伝わり、アンモニアが更に加熱される。そして、熱交換部１１において暖められたアンモニアは、配管１６及び配管６の一部を通って改質触媒４に供給される。これにより、改質触媒４が活性化温度まで上昇するため、改質触媒４により改質ガスが生成される。なお、改質触媒４を活性化温度まで確実に上昇させるために、反応材１４としては、アンモニアとの反応により活性化温度以上に発熱する材料が好ましい。本実施形態では、そのような材料として臭化マグネシウム等が用いられる。
【００３４】
改質触媒４が活性化温度以上になると、開閉弁１７が閉弁されると共に、開閉弁１８が開弁される。これにより、水素生成装置１は通常運転となり、アンモニアタンク２内のアンモニアが配管６を通って改質触媒４に直接供給され、改質触媒４による改質動作が継続する。
【００３５】
改質触媒４が活性化すると、図３（ｂ）に示されるように、高温の改質触媒４の熱が熱交換部１１を通って反応部１０の反応材１４に与えられることで、反応材１４からアンモニアが脱離する。つまり、上記の反応式（Ａ）における右辺から左辺への反応（再生反応）が起こる。脱離したアンモニアは、改質触媒４に向けて配管１５、熱交換部１１、配管１６及び配管６を流れるようになる。
【００３６】
以上のように本実施形態にあっては、始動時には、開閉弁１７が開かれると共に開閉弁１８が閉じられるため、アンモニアタンク２に貯蔵されたアンモニアが配管６，１２を通って反応部１０に供給される。すると、アンモニアと反応部１０の反応材１４との化学反応により反応材１４から熱が発生し、その熱により未反応のアンモニアが加熱される。そして、加熱されたアンモニアが配管１５を通って熱交換部１１に供給される。すると、熱交換部１１において、反応材１４から発生した熱によりアンモニアが更に加熱される。そして、加熱されたアンモニアが配管１６，６を通って改質触媒４に供給される。従って、始動時には、十分に加熱されたアンモニアが改質触媒４に供給されることとなる。これにより、改質触媒４において改質動作の立ち上がりが早くなるため、改質触媒４の改質性能が向上する。
【００３７】
また、本実施形態では、始動終了後の通常運転時には、開閉弁１７が閉じられると共に開閉弁１８が開かれる。このとき、反応部１０と改質触媒４とは熱交換部１１を介して熱交換可能に配置されているので、改質触媒４の熱が熱交換部１１を通って反応材１４に伝えられ、反応材１４からアンモニアが脱離する、いわゆる反応材１４の再生が行われる。この場合には、簡単な構成で反応材１４の再生を実現することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、アンモニアと反応材１４との化学反応により反応材１４から熱を発生させ、その熱を用いてアンモニアを加熱するので、電気ヒータを使用する場合と異なり、始動時に電力を必要とせずにアンモニアの加熱を実施することができる。
【００３９】
図４は、本発明の第２実施形態に係る水素生成装置を示す概略構成図である。図４において、本実施形態の水素生成装置３０は、上記の第１実施形態と同様に、アンモニアタンク２と、コンプレッサ３と、改質器である改質触媒４と、反応部１０及び熱交換部１１を有する着火器５とを備えている。熱交換部１１は、反応部１０に接触固定されている。改質触媒４は、熱交換部１１に対して離間して配置されている。
【００４０】
また、水素生成装置３０は、上記の配管８と上記の配管１５とを接続する配管３１と、この配管３１に配設された開閉弁３２及び再生用ポンプ３３とを備えている。配管３１及び配管１５の一部は、改質触媒４により生成された改質ガスを熱交換部１１に供給する第５通路を構成している。例えば、改質ガスの温度は４００℃〜５００℃程度である。開閉弁３２は、熱交換部１１に供給される改質ガスの流路を開閉する第３開閉弁である。再生用ポンプ３３は、配管３１における開閉弁３２よりも下流側（熱交換部１１側）に配設されている。再生用ポンプ３３は、改質ガスを熱交換部１１に圧送する。
【００４１】
また、水素生成装置３０は、上記の第１実施形態におけるコントローラ２０に代えて、コントローラ３４を備えている。コントローラ３４は、開閉弁１７，１８，３２を制御する弁制御部３５と、再生用ポンプ３３を制御するポンプ制御部３６とを有している。
【００４２】
弁制御部３５は、始動時は、開閉弁１７を開くように制御すると共に開閉弁１８，３２を閉じるように制御し、始動終了後の通常運転時は、開閉弁１７，３２を閉じるように制御すると共に開閉弁１８を開くように制御し、反応材１４からアンモニアを脱離させる（反応材１４の再生を行う）ときは、開閉弁１７を閉じるように制御すると共に開閉弁１８，３２を開くように制御する。ポンプ制御部３６は、始動時及び通常運転時は、再生用ポンプ３３を作動させない（ＯＦＦする）ように制御し、反応材１４からアンモニアを脱離させるときは、再生用ポンプ３３を作動させる（ＯＮする）ように制御する。
【００４３】
図５は、コントローラ３４により実行される制御処理の手順を示すフローチャートである。なお、初期状態では、開閉弁１７，１８，３２は閉状態となっており、再生用ポンプ３３はＯＦＦ状態となっている。
【００４４】
図５において、コントローラ３４は、上記のコントローラ２０と同様に、手順Ｓ１０１〜Ｓ１０４を実行する。そして、コントローラ３４は、開閉弁１８を開くように制御してから所定時間が経過したかどうかを判断する（手順Ｓ１０５）。所定時間は、反応材１４の再生が可能となる時間であり、実験または計算等により定められている。
【００４５】
コントローラ３４は、開閉弁１８を開くように制御してから所定時間が経過したと判断したときは、開閉弁３２を開くように制御する（手順Ｓ１０６）。そして、コントローラ３４は、再生用ポンプ３３を作動させるように制御する（手順Ｓ１０７）。
【００４６】
ここで、手順Ｓ１０１〜Ｓ１０６は、弁制御部３５により実行される。手順Ｓ１０５，Ｓ１０７は、ポンプ制御部３６により実行される。
【００４７】
以上のような水素生成装置３０において、始動時には、開閉弁１７が開弁されると共に、開閉弁１８が閉弁される。このため、図６（ａ）に示されるように、アンモニアタンク２内のアンモニアが配管６の一部及び配管１２を通って反応部１０に供給される。すると、アンモニアが反応部１０の反応材１４と化学反応して反応材１４から熱が発生することで、反応材１４の内部を通る未反応のアンモニアが加熱される。
【００４８】
そして、反応部１０において暖められたアンモニアは、配管１５を通って熱交換部に供給される。すると、反応材１４から発生した熱が熱交換部１１を流れるアンモニアに伝わり、アンモニアが更に加熱される。そして、熱交換部１１において暖められたアンモニアは、配管１６及び配管６の一部を通って改質触媒４に供給される。これにより、改質触媒４が活性化温度まで上昇するため、改質触媒４により改質ガスが生成される。
【００４９】
改質触媒４が活性化温度以上になると、開閉弁１７が閉弁されると共に、開閉弁１８が開弁される。これにより、水素生成装置３０が通常運転となり、アンモニアタンク２内のアンモニアが配管６を通って改質触媒４に直接供給され、改質触媒４による改質動作が継続する。
【００５０】
開閉弁１８が開弁されてから所定時間が経過すると、図６（ｂ）に示されるように、開閉弁３２が開弁されると共に、再生用ポンプ３３が作動することで、改質触媒４により生成された改質ガスが配管３１及び配管１５の一部を通って熱交換部１１に供給される。すると、高温の改質ガスの熱が反応部１０の反応材１４に与えられるため、反応材１４からアンモニアが脱離する。脱離したアンモニアは、改質触媒４に向けて配管１５、熱交換部１１、配管１６，６を流れるようになる。また、熱交換部１１に供給された改質ガスは、改質触媒４に向けて配管１６，６を流れる。
【００５１】
以上のように本実施形態においても、始動時には、十分に加熱されたアンモニアが改質触媒４に供給される。これにより、改質触媒４において改質動作の立ち上がりが早くなるため、改質触媒４の改質性能が向上する。
【００５２】
また、本実施形態では、改質触媒４により生成された改質ガスが配管３１，１５を通って熱交換部１１に供給される。そして、改質ガスの熱が熱交換部１１から反応材１４に伝えられ、反応材１４からアンモニアが脱離する。このため、改質触媒４を熱交換部１１に接触させなくても、反応材１４の再生を行うことができる。これにより、反応部１０及び熱交換部１１と改質触媒４とをスペース効率良く配置することができる。
【００５３】
また、本実施形態では、再生用ポンプ３３が作動すると、再生用ポンプ３３によって改質ガスが熱交換部１１に強制的に圧送される。これにより、反応材１４の再生を行うときには、改質ガスが配管３１，１５を通って熱交換部１１に確実に供給されるようになる。
【００５４】
なお、本実施形態では、改質ガスを熱交換部１１に強制的に圧送する再生用ポンプ３３が配置されているが、開閉弁３２を開くだけで改質ガスが熱交換部１１に供給されるのであれば、特に再生用ポンプ３３は使用しなくてもよい。
【００５５】
以上、本発明の実施形態について幾つか説明してきたが、本発明は上記実施形態には限定されない。例えば、反応部１０と熱交換部１１とを接続する配管１５には、熱交換部１１から反応部１０への流体の流れを防止する逆止弁が配設されていてもよい。この場合には、反応材１４から脱離したアンモニアが熱交換部１１から反応部１０に逆流することが防止される。
【００５６】
また、上記実施形態では、改質触媒４に供給されるアンモニアの温度または改質触媒４自体の温度が所定温度以上であるときに、開閉弁１７を閉弁すると共に開閉弁１８を開弁することで、アンモニアタンク２内のアンモニアが改質触媒４に直接供給される通常運転を実施しているが、特にその形態には限られず、例えばエンジンが始動されてから所定時間が経過したときに、開閉弁１７を閉弁すると共に開閉弁１８を開弁してもよい。
【００５７】
また、アンモニアタンク２の配管６の出口部分に、蒸発熱により低温化したアンモニアガスを常温に戻すための熱交換器（気化器）を設けてもよい。また、改質ガスを適温に冷やすための熱交換器（冷却器）を配管８に設けてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１…水素生成装置、２…アンモニアタンク（タンク）、４…改質触媒（改質器）、６…配管（第１通路、第２通路、第４通路）、１０…反応部、１１…熱交換部、１２…配管（第２通路）、１４…反応材、１５…配管（第３通路、第５通路）、１６…配管（第４通路）、１７…開閉弁（第１開閉弁）、１８…開閉弁（第２開閉弁）、２１…弁制御部、３０…水素生成装置、３１…配管（第５通路）、３２…開閉弁（第３開閉弁）、３３…再生用ポンプ（ポンプ）、３５…弁制御部、３６…ポンプ制御部。
【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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【図６】
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