(57)【要約】【課題】改質器内において発熱手段を有し、かつ発熱手段が発した熱が効率良く改質に利用され得る改質器を提供する。【解決手段】改質器１は、第一筒体２と、第一筒体２の外周を覆う第二筒体３と、第一筒体２に内設されかつ原料ガスを改質可能な触媒が担持された第一ハニカム体４と、第一筒体２と第二筒体３の間に配設されかつ触媒が担持された第二ハニカム体５と、第一筒体２に形成されかつ第一ハニカム体４に原料ガスを供給し得る入口２ａと、第一ハニカム体４から排出された原料ガスと改質ガスを折返して第二ハニカム体５に供給し得る蓋体６と、第二筒体３に形成されかつ第二ハニカム体５から排出された改質ガスを排出し得る出口３ａと、前記第一ハニカム体４に接続されて第一ハニカム体４に電流を供給し得る一対の電極７，８とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素系化合物を含む原料ガスから水素を含む改質ガスに改質する改質器であって、
第一筒体と、前記第一筒体の外周を覆う第二筒体と、前記第一筒体に内設されかつ前記原料ガスを改質可能な触媒が担持された第一ハニカム体と、前記第一筒体と前記第二筒体の間に配設されかつ前記触媒が担持された第二ハニカム体と、前記第一筒体に形成されかつ前記第一ハニカム体に前記原料ガスを供給し得る入口と、前記第一ハニカム体から排出された前記原料ガスと前記改質ガスを折返して前記第二ハニカム体に供給し得る折返し構造と、前記第二筒体に形成されかつ前記第二ハニカム体から排出された前記改質ガスを排出し得る出口と、前記第一ハニカム体に接続されて前記第一ハニカム体に電流を供給し得る一対の電極とを有することを特徴とする改質器。
【請求項２】
請求項１に記載の改質器であって、
前記第一ハニカム体と前記第二ハニカム体の少なくとも一つは、平板と波板が重ね合わせられて巻き回されることでハニカム状に構成されることを特徴とする改質器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の改質器であって、
前記第一ハニカム体と前記第二ハニカム体の少なくとも一つは、軸方向に第一分割体と第二分割体に分割され、前記第一分割体と前記第二分割体の間にガスが分散され得る空間部が形成されていることを特徴とする改質器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の改質器であって、
前記第一ハニカム体は、第一分割体と第二分割体に分割され、
前記第一分割体と前記第二分割体のそれぞれに前記一対の電極が接続されることを特徴とする改質器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の改質器であって、
前記折返し構造に排出されるガスの温度を測定するためのセンサと、前記折返し構造に排出されるガスの温度を２８０〜３００℃にするように前記センサからの検知信号に基づいて前記第一ハニカム体に供給される電力を調整する制御手段とを有することを特徴とする改質器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化水素系化合物を含む原料ガスから水素を含む改質ガスに改質する改質器に関する。
【背景技術】
【０００２】
改質器は、原料ガスから水素を改質し、改質した水素を例えば燃料電池などに供給し、水素が燃料電池の燃料として利用される。従来の改質器は、例えば外筒と、外筒内に設けられる内筒と、内筒内に設けられる改質用触媒が担持されたハニカム体を有する（特許文献１参照）。外筒と内筒によって区画されたガス流路に、所定の温度に加熱された原料ガスが供給され、原料ガスが折返してハニカム体内を流れ、原料ガスが改質ガスに改質される。
【０００３】
従来、改質器ではないが、触媒が担持されたハニカム体を有する排気ガス浄化装置も知られている（特許文献２，３参照）。特許文献２に記載の排気ガス浄化装置は、有底の外筒と、外筒内に設置される内筒と、内筒内に設けられる第一ハニカム触媒と、内筒と外筒の間に設けられる第二ハニカム触媒を有する。排気ガスは、内筒の一端部に形成された入口から第一ハニカム触媒内に供給され、外筒の底によって折返して第二ハニカム触媒内を流れて、外筒に形成された出口から排出される。
【０００４】
特許文献３に記載の排気ガス浄化装置は、金属薄鋼板の波板と平板を重ねて巻回して形成されたハニカム状のコア部と、コア部の上下に取付けられる電極と、コア部の左右側部から交互に設けた複数のスリット内に装着されたセラミック板を有する。したがって電極間に電圧を加えると、電流がコア部をジグザグに流れて、コア部がジュール熱によって発熱する。コア部が発熱すると、コア部に担持された触媒が活性化され、排気ガスが触媒によって浄化されやすくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２５６９３２号公報
【特許文献２】特開２００６−２６３６３４号公報
【特許文献３】特開平６−１７０２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の改質器と、特許文献２に記載の排気ガス浄化装置には、発熱手段が設けられていない。そのため、改質器内において改質反応に必要な熱を供給すること等ができない。特許文献３に記載の排気ガス浄化装置は、発熱手段を有するものの発熱手段の外周面から熱が外部へ放熱しやすい。そのため熱効率を向上させることが容易でない。そこで本発明は、改質器内において発熱手段を有し、かつ発熱手段が発した熱が効率良く改質に利用され得る改質器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために本発明は、各請求項に記載の通りの構成を備える改質器であることを特徴とする。請求項１に記載の改質器は、第一筒体と、第一筒体の外周を覆う第二筒体と、第一筒体に内設されかつ原料ガスを改質可能な触媒が担持された第一ハニカム体と、第一筒体と第二筒体の間に配設されかつ触媒が担持された第二ハニカム体と、第一筒体に形成されかつ第一ハニカム体に原料ガスを供給し得る入口と、第一ハニカム体から排出された原料ガスと改質ガスを折返して第二ハニカム体に供給し得る折返し構造と、第二筒体に形成されかつ第二ハニカム体から排出された改質ガスを排出し得る出口と、第一ハニカム体に接続されて第一ハニカム体に電流を供給し得る一対の電極とを有する。
【０００８】
したがって、第一ハニカム体に電流を流すことで、第一ハニカム体がジュール熱によって発熱する。第一ハニカム体は、ジュール熱によって発熱するため、略全域において略均一の熱をガスに供給し得る。そのため、外部からヒータ等によって第一ハニカム体を加熱する場合等に比べて、原料ガスに熱が均一に供給され得る。したがって、供給された熱によって吸熱反応である改質反応が生じやすく、原料ガスが改質ガスに改質されやすい。改質器内を流れるガスの原料ガスの濃度は、ガス経路の前段で高く、後段で低い。そのため、原料ガスが改質される際に必要な熱量は、前段で大きく、後段で小さい。これに対して改質器は、ガス経路の前段において発熱し得る第一ハニカム体を有している。そのため、改質に必要な熱（熱の需要）と、改質器が供給し得る熱が近似し、熱が効率良く改質に利用され得る。
【０００９】
第一ハニカム体が発生した熱の一部は、第一筒体の外周から放熱され得る。これに対してガスは、第一筒体と第二筒体の間に位置する第二ハニカム体内を流れる。そのためガスに含まれる原料ガスは、第一筒体の外周から放熱された余熱を利用して第二ハニカム体に担持された触媒によって改質され得る。かくして第一ハニカム体が発生した熱の多くは、改質器の外部に無駄に放熱されずに、改質反応に利用され得る。
【発明の効果】
【００１０】
したがって本発明によると、改質器内に発熱手段が設けられ、かつ発熱手段が発した熱が効率良く改質に利用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】燃料電池システムの概略構成図である。
【図２】改質器の斜視図である。
【図３】改質器の断面図である。
【図４】第一ハニカム体の組立工程図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線断面矢視図である。
【図６】図５の一部拡大図である。
【図７】ガス経路と熱量、ガス経路とガス温度、ガス経路と改質率の図である。
【図８】他の実施の形態にかかる改質器の斜視図である。
【図９】他の実施の形態にかかる改質器の概略斜視図である。
【図１０】他の実施の形態にかかる改質器の概略斜視図である。
【図１１】他の実施の形態にかかる改質器の概略斜視図である。
【図１２】他の実施の形態にかかる第一ハニカム体の組立工程図である。
【図１３】他の実施の形態にかかる第一ハニカム体の組立工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一つの実施の形態を図１〜７にしたがって説明する。図１に示すように燃料電池システム１０は、原燃料タンク１２、水タンク１３、気化器１４、改質器１、燃料電池１１および制御装置１６を有している。原燃料タンク１２には、炭化水素系化合物であるメタノールなどの原燃料が貯蔵される。水タンク１３には、改質反応に供する水が貯留される。原燃料と水は、ポンプ１７，１８によって原燃料タンク１２と水タンク１３から吸い上げられ、混合された状態で気化器１４に供給される。
【００１３】
気化器１４は、原燃料と水の混合物を気化しかつ所定の温度に昇温する。気化器１４は、バーナ１４ａを有しており、バーナ１４ａは、原燃料タンク１２からポンプ１９によって供給されたメタノールを燃焼する。もしくは（図１の点線で示すように）燃料電池１１で未反応の水素ガス（オフガス）を燃焼することで熱を生成する。制御装置１６は、ポンプ１７，１８を制御することで気化器１４へ供給される原燃料と水の割合を調整する。また制御装置１６は、ポンプ１９を制御することで気化器１４において昇温される原料ガス（原燃料と水の混合気）の温度を所定温度（例えば２６０±４０℃）に調整する。
【００１４】
改質器１は、原料ガスを改質して水素リッチの改質ガスを生成する装置であって、例えば、吸熱反応を伴う水蒸気改質反応によってメタノールを水素と二酸化炭素に改質する。
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2−４９．７ｋＪ／ｍｏｌ…(式１)
改質器１から排出されたガスには、微量な一酸化炭素が含まれており、ＣＯ低減装置１５を介して燃料電池１１に供給される。ＣＯ低減装置１５は、選択酸化反応等を利用して一酸化炭素を低減する。燃料電池１１は、改質器１によって得られた水素と図示省略のコンプレッサによって供給された空気に含まれる酸素を反応させて発電する。発電された電力は、例えば電気自動車の動力用電力または自家発電装置の供給電力に利用され得る。燃料電池１１で未反応の水素ガスは、図１の点線で示すように気化器１４に戻しても良い。
【００１５】
改質器１は、図２，３に示すように第一筒体（内筒体）２と第二筒体（外筒体）３を有する。第一筒体２は、円筒形状等の筒状であって、第一筒体２の下端部（軸方向一端部）に入口２ａが形成され、上端部（他端部）に開口部２ｂが形成される。第二筒体３は、第一筒体２よりも大きい直径を備える円筒形状等の筒状であって、第一筒体２の外周を覆う。第二筒体３の下端部（軸方向一端部）に出口３ａが形成され、上端部（他端部）に開口部３ｂが形成される。
【００１６】
図２，３に示すように第一筒体２には、発熱し得る第一ハニカム体（電気加熱触媒）４が内設される。第一筒体２の外周面と第二筒体３の内周面の間には、第二ハニカム体５が配設される。第一ハニカム体４と第二ハニカム体５は、図５に示すようにハニカム形状であって、第一ハニカム体４と第二ハニカム体５には、軸方向に貫通する複数の通気路４ｃ，５ｃが形成される。
【００１７】
第一ハニカム体４と第二ハニカム体５は、図５に示すように改質用触媒が担持される平板４ａ，５ａと波板４ｂ，５ｂを有する。平板４ａ，５ａと波板４ｂ，５ｂは、薄板形状で、かつステンレス鋼などの導電性を有する金属材料から形成される。平板４ａ，５ａと波板４ｂ，５ｂは、板幅がほぼ同じである。
【００１８】
第一ハニカム体４の平板４ａの両面には、図４，６に示すように電気の伝導を絶ち得る絶縁層４ａ３が設けられる。ただし、平板４ａの一端部４ａ１と他端部４ａ２には、絶縁層４ａ３が設けられない。一端部４ａ１に波板４ｂの一端部４ｂ１が溶接され、一端部４ａ１が棒状の電極７に溶接される。これにより平板４ａと波板４ｂが電極７に電気的に接続される。
【００１９】
図４，５に示すように平板４ａと波板４ｂは、電極７を中心に電極７の外周に渦巻き状（螺旋状）に巻き回される。平板４ａの巻き回し後端部（他端部４ａ２）に波板４ｂの他端部４ｂ２が溶接される。平板４ａの他端部４ａ２は、第一筒体２の内周面に当接されかつ溶接される。第一筒体２の上端部の外周面には、図３に示すように電極８が設けられる。電極８に図示省略の電源の陰極が接続され、電極７に電源の陽極が接続される。したがって電極７，８間に電圧を印加することで、平板４ａと波板４ｂに沿って電流が渦巻き状に流れ、平板４ａと波板４ｂがそれぞれジュール熱によって発熱する。
【００２０】
第二ハニカム体５の平板５ａと波板５ｂは、図５に示すように一端部が第一筒体２の外周面に溶接されて、第一筒体２の外周に渦巻き状（螺旋状）に巻き回される。平板５ａと波板５ｂの他端部は、第二筒体３の内周面に当接されかつ溶接される。波板４ｂ，５ｂは、厚み方向に所定間隔において屈曲して、山部分と谷部分とを交互に有する。波板４ｂ，５ｂの屈曲部が平板４ａ，５ａの内周面または外周面に当接され、屈曲部が平板４ａ，５ａにろう材によって接合される。
【００２１】
第一ハニカム体４と第二ハニカム体５には、改質用触媒が塗布される。触媒を塗布する方法は、先ず、第一ハニカム体４と第二ハニカム体５を液状の触媒の中に漬け込む。次に、過剰についた触媒を吹き飛ばし、乾燥させる。これにより平板４ａ，５ａと波板４ｂ，５ｂの両面に触媒が担持される。
【００２２】
図２，３に示すように改質器１は、折返し構造として蓋体６を有する。蓋体６は、円筒状の側壁部６ｂと円盤状の蓋部６ａを有する。側壁部６ｂの下端縁は、第二筒体３の上端縁に接合される。側壁部６ｂの上端縁に蓋部６ａの外周縁が接合される。これにより蓋体６は、第一筒体２の開口部２ｂと第二筒体３の開口部３ｂとを覆い、開口部２ｂと開口部３ｂを連通させる。
【００２３】
蓋体６には、図１，２に示すように温度センサ９が設けられる。温度センサ９は、制御装置（制御手段）１６に接続され、制御装置１６に検知信号を発信する。制御装置１６は、温度センサ９からの検知信号に基づいて第一筒体２から蓋体６内に排出されたガスの温度が２８０〜３００℃になるように、第一ハニカム体４に電力を供給する。蓋体６と第二筒体３の外周には、図示省略の断熱構造が設けられる。断熱構造は、例えば断熱材料、あるいは蓋体６等との間に真空層を形成するケースを有する。
【００２４】
図２，３に示すように入口２ａから原料ガスが第一筒体２内に供給され、原料ガスが第一ハニカム体４内を通過する。第一ハニカム体４は、ジュール熱によって略全域において発熱し、略全域において原料ガスに略均一の熱を供給し得る。原料ガスは、第一ハニカム体４から供給された熱を利用しつつ、第一ハニカム体４に担持された触媒によって改質ガスに改質される。
【００２５】
図２，３に示すように第一ハニカム体４を通過したガスは、開口部２ｂを通って蓋体６内に排出される。蓋体６内に排出されたガスは、蓋体６内において分散され、ガスに含まれる原料ガスと改質ガスとが混合される。蓋体６内に排出されたガスは、蓋体６によって軸方向に折返され、開口部３ｂを通って第二ハニカム体５に供給される。第二ハニカム体５に供給されるガスには、第一ハニカム体４から供給された熱の一部が蓄積されている。
【００２６】
第一ハニカム体４が発熱した熱の一部は、第一筒体２に伝わり、第一筒体２の外周面から余熱として第二ハニカム体５に放熱される。したがって第二ハニカム体５を流れる原料ガスは、ガスに蓄積された蓄積熱と、第一筒体２から放熱される余熱とを利用しつつ、第二ハニカム体５に担持された触媒によって改質ガスに改質される。第二ハニカム体５を通過したガス（改質ガス）は、出口３ａから排出される。出口３ａから排出された改質ガスは、回収されて燃料電池１１に供給される。
【００２７】
原料ガスを改質器１によって改質するシミュレーション結果を図７にまとめた。シミュレーションでは、第一筒体２の直径を４６ｍｍ、第二筒体３の直径を８０ｍｍ、ハニカム体４，５の軸方向長さを６０ｍｍ、改質器単位体積あたりの燃料体積（ＬＨＳＶ−Ｍ＝メタノール流量（液体積）／改質器体積／時間）を１．８６として計算した。
【００２８】
図７に示すように改質によって吸収される熱量２０は、ガス経路の前段において高く、後段において低くなる。その理由は、ガス経路の前段において原料ガスの濃度が高く、多くの原料ガスが改質され得るからである。これに対して改質器１は、原料ガスの前段において第一ハニカム体４を有し、第一ハニカム体４が原料ガスに熱量２１を供給し得る。したがってガス経路の前段において第一ハニカム体４が原料ガスに比較的多くの熱量を供給し得る。
【００２９】
ガス経路の前段の初期では、原料ガスの濃度が高く、原料ガスの改質のために多くの熱が消費される。そのため、図７に示すようにガス温度２４は、ガス経路の前段の初期において急激に低下する。その後、原料ガスの濃度が除々に低くなり、改質のために消費される熱量が少なくなる。その結果、ガス温度２４は、除々に上昇する。第一ハニカム体４から排出されたガスの温度２４ａは、３００℃に設定されている。したがって、改質率（=１−原料ガスＯＵＴ／原料ガスＩＮ）２５は、第一ハニカム体４によって約８５％まで上昇する。かくして原料ガスの多くが第一ハニカム体４によって改質され得る。
【００３０】
ガス経路の後段では、ガスが第二ハニカム体５内を通過する。第一ハニカム体４から折返して第二ハニカム体５内を流れるガスには、第一ハニカム体４からの熱の一部が蓄積されている。すなわち第一ハニカム体４が発熱しかつ改質に使用されなかった熱（図７の２１ａ）は、ガスに蓄積された蓄積熱として第二ハニカム体５へ供給され得る。また第二ハニカム体５には、第一ハニカム体４の余熱（熱量２２）が第一筒体２の外周面から供給される。その結果、原料ガスが余熱と蓄積熱を利用しつつ第二ハニカム体５に担持された触媒によって改質ガスに改質される。かくして改質率２５が約９６％まで上昇する。
【００３１】
以上のように、改質器１は、図２に示すように第一筒体２、第二筒体３、ハニカム体４，５、折返し構造（蓋体６）および一対の電極７，８を有する。したがって、第一ハニカム体４に電流を流すことで、第一ハニカム体４がジュール熱によって発熱する。第一ハニカム体４は、ジュール熱によって発熱するため、略全域において略均一の熱をガスに供給し得る。そのため、外部からヒータ等によって第一ハニカム体４を加熱する場合に比べて、原料ガスに熱が均一に供給され得る。したがって、供給された熱によって吸熱反応である改質反応が生じやすく、原料ガスが改質ガスに改質されやすい。
【００３２】
改質器１内を流れるガスの原料ガスの濃度は、ガス経路の前段で高く、後段で低い。そのため、原料ガスが改質される際に必要な熱量は、前段で大きく、後段で小さい。これに対して改質器１は、ガス経路の前段において発熱し得る第一ハニカム体４を有している。そのため、改質に必要な熱（熱の需要）と、改質器１が供給し得る熱が近似し、熱が効率良く改質に利用され得る。
【００３３】
第一ハニカム体４が発生した熱の一部は、第一筒体２の外周から放熱され得る。これに対してガスは、第一筒体２と第二筒体３の間に位置する第二ハニカム体５内を流れる。そのためガスに含まれる原料ガスは、第一筒体２の外周から放熱された余熱を利用して第二ハニカム体５に担持された触媒によって改質され得る。かくして第一ハニカム体４が発生した熱の多くは、改質器１の外部に無駄に放熱されずに、改質反応に利用され得る。
【００３４】
また第一ハニカム体４と第二ハニカム体５は、図５に示すように平板４ａ，５ａと波板４ｂ，５ｂが重ね合わせられて巻き回されることでハニカム状に構成される。したがって、一部材でハニカム形状を形成する場合に比べて、容易にハニカム形状が形成され得る。
【００３５】
また改質器１は、図１に示すように折返し構造（蓋体６）に排出されるガスの温度を測定するためのセンサ（温度センサ９）と、折返し構造に排出されるガスの温度を２８０〜３００℃にするようにセンサ９からの検知信号に基づいて第一ハニカム体４に供給される電力を調整する制御手段（制御装置１６）を有する。
【００３６】
したがって改質率を高くし、かつ触媒の劣化を抑制することができる。すなわち、図３，７を参照するように第一ハニカム体４を通過するガスの原料ガスの濃度は、最初高く、徐々に低くなる。そのため改質に必要な熱量は、最初大きく、除々に小さくなる。これにより第一ハニカム体４を通過するガスの温度は、最初急激に低くなり、除々に高くなる。そして第一ハニカム体４から排出されるガスの温度が２８０℃以上に設定される。そのため第一ハニカム体４が発熱する熱量は、改質に必要な大きさに設定される。一方、第一ハニカム体４と第二ハニカム体５に担持された触媒は、３００℃よりも高い場合に劣化しやすい。これに対して、第一ハニカム体４から排出されるガスの温度は、３００℃以下に設定される。そのため、触媒が劣化することが抑制され得る。
【００３７】
また改質器１は、図２，３に示すようにガスを軸方向に折返して流す折返し構造（蓋体６）を有する。したがって改質器１は、全長が短くなり、これにより小型になる。図５に示すように波板４ｂは、山部分と谷部分とを交互に有し、その頂点である屈曲部のみが平板４ａに接触する。そのため、平板４ａと波板４ｂの接触面積が小さく、熱が平板４ａと波板４ｂとの間を伝わり難い。しかし第一ハニカム体４は、平板４ａと波板４ｂのそれぞれが発熱する。そのため第一ハニカム体４は、略全領域において略均一の熱をガスに供給し得る。かくして熱効率が向上する。
【００３８】
図３，７に示すように第一筒体２と第二筒体３の間を流れるガスの温度は、第一筒体２内を流れるガスの温度に比べて低い。そのため第二筒体３の外周側に設けられる断熱構造は、断熱材料の厚さを薄くし得るなど、比較的簡素に構成され得る。
【００３９】
またガス経路の後段における第二ハニカム体５を流れるガスの温度は、前段に比べて低い。そのため改質器１から排出されるガスに含まれるＣＯ量が抑制され得る。すなわちＣＯ平衡反応（式２）の特性から出口側のガス温度を低くすることでＣＯ量を減らすことができる。かくして後段の燃料電池の触媒にＣＯが付着（被毒）することを抑制し得る。
ＣＯ＋Ｈ2Ｏ  ⇔  ＣＯ2＋Ｈ2＋４１．２ｋＪ／ｍｏｌ（発熱）…（式２）
【００４０】
（他の実施の形態）
本発明は、上記実施の形態に限定されず、以下の形態等であっても良い。例えば、図８に示すように改質器１が第一筒体２の内側に配設される第三筒体２６を有し、かつ図２に示す蓋体６に代えて蓋体（折返し構造）２７，２８を有していても良い。第三筒体２６は、第一筒体２よりも直径が小さく、第一筒体２の内周側に配設される。第一ハニカム体４は、第三筒体２６によって第一分割体４ｅと第二分割体４ｆに分割される。第一分割体４ｅは、第三筒体２６に内設される。第二分割体４ｆは、第一筒体２と第三筒体２６の間に配設される。
【００４１】
図８に示すように第三筒体２６の下端部に入口２６ａが形成され、上端部に開口部２６ｂが形成される。第一筒体２の上端部には、第一筒体２と第三筒体２６の間を開口する入口２ｃが形成され、第一筒体２の下端部には、第一筒体２と第三筒体２６の間を開口する開口部２ｄが形成される。第二筒体３の下端部には、第二筒体３と第一筒体２の間を開口する開口部３ｃが形成され、第二筒体３の上端部には、第二筒体３と第一筒体２の間を開口する出口３ｄが形成される。
【００４２】
図８に示すように蓋体２７，２８は、円筒状の側壁部２７ｂ，２８ｂと円盤状の蓋部２７ａ，２８ａを有している。側壁部２７ｂの下端縁は、第一筒体２の上端縁に取付けられ、側壁部２７ｂの上端縁に蓋部２７ａが取付けられる。これにより蓋体２７は、第三筒体２６の開口部２６ｂと第一筒体２の入口２ｃを覆い、開口部２６ｂと入口２ｃを連通させる。蓋体２８の側壁部２８ｂの上端縁は、第二筒体３の下端縁に取付けられ、側壁部２８ｂの下端縁に蓋部２８ａが取付けられる。これにより蓋体２８は、第一筒体２の開口部２ｄと第二筒体３の開口部３ｃを覆い、開口部２ｄ，３ｃを連通させる。蓋体２８の中央には、第三筒体２６の下部が貫通される。
【００４３】
図９に示すように第一ハニカム体４は、内側体４ｇと外側体４ｈを有していても良い。内側体４ｇは、円筒形状で電極７側に位置している。外側体４ｈは、内側体４ｇよりも軸方向長さが短い円筒形状で、第一筒体２側に位置している。内側体４ｇと外側体４ｈは、電気的に接続されており、電極７，８間に電圧を加えることで、電流が電極７から内側体４ｇと外側体４ｈを通って電極８へ流れる。
【００４４】
発熱量Ｐは、下記の式（３）から求められる。すなわち外側体４ｈは、内側体４ｇよりも断面積Ｓが小さい。そのため、外側体４ｈが内側体４ｇと同じ軸方向長さを有する場合に比べて断面積Ｓが小さくなり、抵抗Ｒが大きくなる。そのため、電源の種類に応じて、第一ハニカム体４の形状を決定し、これにより発熱量をある程度自由に設定することができる。
Ｐ＝ＲＩ2、  Ｒ＝ρＬ／Ｓ  （式３）
Ｐ：発熱量、Ｒ：抵抗、Ｉ：電流、ρ：材質：Ｌ：経路（巻き数）、Ｓ：断面積
【００４５】
図１０に示すように第一ハニカム体４は、軸方向に第一分割体４ｊと第二分割体４ｋに分割されても良い。第一分割体４ｊは、入口２ａ側に位置しており、第二分割体４ｋは、開口部２ｂ側に位置している。第一分割体４ｊと第二分割体４ｋの間には、ガスが分散され得る空間部４ｍが形成される。電極７は、第一分割体４ｊの中心に配される第一電極７ａと、第二分割体４ｋの中心に配される第二電極７ｂを有している。
【００４６】
第一分割体４ｊは、図１０に示すように中心部が第一電極７ａと電気的に接続され、外周部が第一筒体２と電気的に接続される。第二分割体４ｋは、中心部が第二電極７ｂと電気的に接続され、外周部が第一筒体２と電気的に接続される。第二電極７ｂに電源の陽極が接続され、第一電極７ａに電源の陰極が接続される。そのため電流が、第二電極７ｂ、第二分割体４ｋ、第一筒体２（電極）、第一分割体４ｊ、第一電極７ａの順に流れる。
【００４７】
すなわち図１０に示す第一分割体４ｊと第二分割体４ｋは、第一筒体２を介して電気的に直列に接続される。第一分割体４ｊと第二分割体４ｋには、電流が渦巻き状に流れてジュール熱が発生する。したがって図２に示す第一ハニカム体４に比べて、電流の経路Ｌが長くなり、かつ電流が流れ得る断面積Ｓも小さくなる。かくして式（３）を参照するように、図２に示す第一ハニカム体４に比べて、抵抗Ｒが大きくなる。
【００４８】
以上のように、図１０に示す第一ハニカム体４は、第一分割体４ｊと第二分割体４ｋに分割される。第一分割体４ｊと第二分割体４ｋのそれぞれに一対の電極（２，７ａまたは２，７ｂ）が接続される。したがって、第一ハニカム体４が発する熱量を簡易に所定量に設定すること等ができる。例えば、第一分割体４ｊと第二分割体４ｋを電極（第一筒体２）を介して直列に接続することで、第一ハニカム体４を流れる電流の経路長さが長くなり、かつ断面積も小さくなる。これにより第一ハニカム体４の抵抗Ｒが大きくなる。かくして電源の種類に応じて、第一ハニカム体４を分割し、これにより発熱量をある程度自由に設定することができる。
【００４９】
また図１０に示すように第一分割体４ｊと第二分割体４ｋの間には、ガスが分散され得る空間部４ｍが形成されている。したがって、第一分割体４ｊを貫通したガスに含まれる原料ガスと改質ガスが空間部４ｍにおいて分散され、その後に第二分割体４ｋに供給される。そのため、ガスに含まれる原料ガスが第二分割体４ｋに担持された触媒に接触する可能性が高くなり、改質率が向上する。
【００５０】
第一分割体４ｊと第二分割体４ｋは、図１０に示すように軸方向に長さが短い。そのため第一分割体４ｊと第二分割体４ｋに触媒を塗布しやすい。すなわち分割体４ｊ，４ｋに触媒を塗布する場合、液状の触媒の中に分割体４ｊ，４ｋを漬け込み、過剰に付いた触媒を吹き飛ばし、乾燥させる。したがって軸方向に短い第一分割体４ｊと第二分割体４ｋにすることで過剰に付いた触媒を容易かつ確実に吹き飛ばすことができる。
【００５１】
また図１０に示す第一ハニカム体４は、第一分割体４ｊと第二分割体４ｋに分割される。そのため第一分割体４ｊと第二分割体４ｋが発生する熱量の比を容易に所定の比に設定し得る。例えば、第一分割体４ｊと第二分割体４ｋの軸方向長さの比、あるいは断面積の比を所定の比にすることで、第一分割体４ｊと第二分割体４ｋが発生する熱量の比を所定の比に設定できる。したがって、改質に必要な熱量等の関係から、ガス経路の上流に位置する第一分割体４ｊからの熱量をガス経路の下流に位置する第二分割体４ｋからの熱量よりも大きくすること等ができる。
【００５２】
図１１に示すように第一ハニカム体４は、円筒状の第一分割体４ｐと第二分割体４ｑに分割され、第一分割体４ｐと第二分割体４ｑの間に第三筒体３０が設けられても良い。第一分割体４ｐの軸中心に棒状の第一電極３１が設けられる。第一分割体４ｐは、中心部が第一電極３１に電気的に接続され、外周部が第三筒体３０に電気的に接続される。第二分割体４ｑは、中心部が第三筒体３０に電気的に接続され、外周部が第一筒体２に電気的に接続される。
【００５３】
図１１に示すように第三筒体３０に第二電極３２が設けられ、第一筒体２に第三電極３３が設けられる。第一電極３１に第一電源の陽極が接続され、第三電極３３に第二電源の陽極が接続され、第二電極３２に第一電源の陰極（アース）と第二電源の陰極（アース）が接続される。したがって第一分割体４ｐと第二分割体４ｑが発する発熱量は、第一電極３１と第三電極３３の陽極電圧の大きさによって調整され得る。
【００５４】
図１２に示すように第一ハニカム体４は、平板４ａと波板４ｂを有しており、波板４ｂに複数の孔４ｂ４が形成されても良い。これにより第一ハニカム体４に形成される軸方向に貫通する各通気路が孔４ｂ４を介して連通され得る。かくして通気路間における原料ガスの濃度の差が小さくなり、原料ガスが改質されやすくなる。第二ハニカム体５の波板５ｂにも同様に複数の孔を設けても良い。
【００５５】
図１３に示すように第一ハニカム体４は、平板４ａと波板４ｂを有しており、平板４ａに複数の孔４ａ４が形成され、波板４ｂに複数の孔４ｂ４が形成されても良い。これにより第一ハニカム体４に形成される軸方向に貫通する各通気路が孔４ａ４，４ｂ４を介して連通され得る。かくして通気路間における原料ガスの濃度の差が小さくなり、原料ガスが改質されやすくなる。第二ハニカム体５の平板５ａと波板５ｂのそれぞれにも同様に複数の孔を設けても良い。
【００５６】
図１に示す改質器１に供給される原料ガスには、炭化水素系化合物としてメタノールが含まれている。しかし、メタノールに代えて、例えばエタノール、メタン、天然ガス（プロパン等）やガソリンなどの他の炭化水素系化合物が含まれていても良い。
【００５７】
図５に示す第一ハニカム体４と第二ハニカム体５は、一枚の平板４ａ，５ａと、一枚の波板４ｂ，５ｂから構成されている。しかし第一ハニカム体と第二ハニカム体の一つまたは両方が一部材によって形成されても良い。あるいは第一ハニカム体と第二ハニカム体の一つまたは両方が複数枚の平板と複数枚の波板を重ねて巻き回されることで形成されても良い。
【００５８】
図２，３に示す改質器１は、折返し構造として蓋体６を有している。蓋体６に代えて、第一筒体の軸方向一端部と第二筒体の軸方向一端部を共に塞ぐ蓋体を有し、第一筒体の軸方向一端部の壁面に孔が形成される構造であっても良い。したがってガスは、第一筒体内を軸方向に流れ、孔を介して第一筒体の内周側から外周側に流れ、ガスが軸方向に折返して第一筒体と第二筒体の間を流れ得る。また、蓋体６は、円筒状の側壁部６ｂと円盤状の蓋部６ａを有しているが、原料ガスと改質ガスを折返し可能であれば、ドーム形状、半球形状など他の形状でも良い。
【００５９】
図４，６に示す第一ハニカム体４は、電流を渦巻き状に流すために平板４ａの両面に絶縁層４ａ３を有する。しかし平板の両面の一つに絶縁層が設けられ、他の一つに絶縁層が設けられていなくても良い。あるいは平板と波板の間に絶縁シートが設けられても良い。これらの形態であっても、第一ハニカム体内を電流が渦巻き状に流れ得る。
【００６０】
図１０に示す改質器１では、第一分割体４ｊに一対の電極（２，７ａ）が接続され、第二分割体４ｋに一対の電極（２，７ｂ）が接続され、第一分割体４ｊと第二分割体４ｋが第一筒体（電極）２を介して直列に接続されている。しかし第一電極７ａに第一電源の陽極が接続され、第二電極７ｂに第二電源の陽極が接続され、第一電源と第二電源の陰極が第一筒体２に接続されても良い。これにより第一分割体４ｊが生じる熱量が第一電源からの供給電力によって調整され、第二分割体４ｋが生じる熱量が第二電源からの供給電力によって調整され得る。例えば、改質に必要な熱量等の関係から、ガス経路の上流に位置する第一分割体４ｊが生じる熱量をガス経路の下流に位置する第二分割体４ｋが生じる熱量よりも大きくすること等ができる。
【００６１】
図８と図１１を組み合わせた改質器であっても良い。すなわち改質器は、第一筒体と、第一筒体の外周を覆う第二筒体と、第一筒体の内周側に設けられる一つまたは複数の筒体（第三筒体等）を有する。さらに改質器には、ガスを軸方向に折返して流し得る複数の折返し構造が設けられる。第一筒体と第一筒体の内周側に位置する筒体間のそれぞれに発熱し得る発熱ハニカム体が設けられ、各発熱ハニカム体には一対の電極が接続される。ガスは、中心から外周側へ軸方向に折返されながら筒体間を流れる。各電極間に印加される電圧を所定の電圧に調整することで、例えば、ガス経路の上流に位置する中心側の発熱ハニカム体が発生し得る熱量を大きくし、下流に位置する外周側の発熱ハニカム体が発生し得る熱量を小さくすること等ができる。
【００６２】
図２に示す温度センサ９は、蓋体６の外面に取付けられている。しかし蓋体６の内側面等に取付けられても良い。図１０に示す第一ハニカム体４は、軸方向に分割された第一分割体４ｊと第二分割体４ｋを有し、第一分割体４ｊと第二分割体４ｋの間に空間部４ｍが形成されている。同様に、図２に示す第二ハニカム体５が軸方向に分割された第一分割体と第二分割体を有し、第一分割体と第二分割体の間に空間部が形成されても良い。
【符号の説明】
【００６３】
１…改質器
２ａ，２ｃ，２６ａ…入口
２…第一筒体
２ｂ，２ｄ，３ｂ，３ｃ，２６ｂ…開口部
３…第二筒体
３ａ，３ｄ…出口
４…第一ハニカム体
４ａ，５ａ…平板
４ａ３…絶縁層
４ｂ，５ｂ…波板
４ｅ，４ｆ，４ｊ，４ｋ，４ｐ，４ｑ…分割体
４ｍ…空間部
５…第二ハニカム体
６，２７，２８…蓋体（折返し構造）
７，７ａ，７ｂ，８，３１，３２，３３…電極
９…温度センサ
１０…燃料電池システム
１１…燃料電池
１２…原燃料タンク
１３…水タンク
１４…気化器
１６…制御装置（制御手段）
２６，３０…第三筒体
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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