(57)【要約】【課題】媒体流路を流通する被加熱媒体にガス流路から均一に熱を伝達して、効率良く被加熱媒体を加熱することができる加熱装置を提供する。【解決手段】触媒が設けられ発熱反応可能な反応ガスが流通するガス流路層２３と、ガス流路層２３に隣接配置されるとともに被加熱媒体が流通する媒体流路層１１と、を備え、反応ガスがガス流路層２３内で触媒に反応して発熱し、この反応熱により媒体流路層１１内の被加熱媒体を加熱する加熱装置１０である。ガス流路層２３は、媒体流路層１１に対して非隣接位置に配置される第１の流路層２６と、媒体流路層１１に対して隣接位置に配置される第２の流路層２７と、を有し、第１の流路層２６の熱が層間部材２４ｂを介して第２の流路層２７に伝達されるように構成される。【選択図】図３
2008111595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒が設けられ発熱反応可能な反応ガスが流通するガス流路層と、このガス流路層に隣接配置されるとともに被加熱媒体が流通する媒体流路層と、を備え、前記反応ガスが前記ガス流路層内で触媒に反応して発熱し、この反応熱により前記媒体流路層内の前記被加熱媒体を加熱する加熱装置であって、
前記ガス流路層は、前記媒体流路層に対して非隣接位置に配置される第１の流路層と、前記媒体流路層に対して隣接位置に配置される第２の流路層と、を有し、前記第１の流路層の熱が層間部材を介して前記第２の流路層に伝達されるように構成されてなるものである、
加熱装置。
【請求項２】
前記ガス流路層は、前記第１の流路層と前記第２の流路層とが一部で連通され、前記第１の流路層に前記反応ガスが供給される一方、前記第２の流路層から前記反応ガスが排出されるように構成されてなるものである、
請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記ガス流路層は、前記第１の流路層に存在する触媒の活性度が、前記第２の流路層に存在する触媒の活性度よりも高く設定されてなるものである、
請求項２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記ガス流路層は、前記第１の流路層の一端側に設けられた前記反応ガスの供給部と、前記第１の流路層の他端側であって前記第１の流路層と前記第２の流路層との間の層間部材に設けられた連通路と、を有するものである、
請求項２又は３に記載の加熱装置。
【請求項５】
燃料ガス及び酸化ガスが供給されて電気化学反応により発電する燃料電池と、
前記燃料電池に冷媒を循環させて前記燃料電池の温度を調整する冷媒循環路と、
請求項１から４の何れか一項に記載の加熱装置と、を備え、
前記加熱装置は、前記燃料電池に供給される燃料ガス及び酸化ガスを反応ガスとして用いることにより、前記冷媒循環路を循環する被加熱媒体としての冷媒を加熱するものである、
燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱装置及び燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
水素等の燃料ガスと空気等の酸化ガスとを反応させて生じる熱により、燃料電池の温度調整用の冷却媒体等の流体を加熱する加熱装置が知られている。例えば、ガス流路及び媒体流路を有する熱交換部と、燃料ガス及び酸化ガスを供給する手段と、被加熱媒体を供給する手段と、を備え、ガス流路の少なくとも上流側部位に酸化触媒が担持された加熱装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１に記載されたような従来の加熱装置では、通常、ガス流路と媒体流路とが一体的に積層されており、ガスを流通させる多数のガス流路が平行に設けられた層と、ガス流路の層に隣接してガス流路と直交する方向に媒体流路が設けられた層と、が配置されている。このような従来の加熱装置においては、燃料ガスと酸化ガスとが混合された反応ガスを加熱装置の一方向に流してガス流路の内部で触媒に接触させ反応させることにより熱を発生させ、この熱をガス流路に直交する媒体流路に伝達することにより、媒体流路を流通する媒体を加熱している。
【特許文献１】特開２００３−２１１９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の加熱装置では、ガス流路が媒体流路に隣接する位置に配置されているため、このガス流路を反応ガスが流通する間に触媒と接触して反応し発熱すると、反応ガスがガス流路内の触媒に最初に接触する供給部位では、反応ガスの濃度が高く、反応速度が著しく速いため、反応が完了に近い程度まで進行する。このため、反応により生じた熱量のうち流路断面方向へ伝達される熱量が、ガスとともにガス流路に沿って伝達される熱量と比較して多く、反応ガスの供給部位近傍のガス流路の温度が局部的に極端に高くなり、局部的な高温領域が形成されていた。
【０００５】
このようにガス流路に局部的に高温領域が形成されると、ガス流路に隣接する媒体流路の対応部位では、少ない面積に熱が集中し、局部的に流体の沸点を超える温度に上昇し易い。この結果、媒体流路では、熱伝達が不均一になって悪化し、被加熱媒体を効率良く加熱することができなくなっていた。また、媒体流路中の混合により均一にするとすれば、加熱装置が大型化し、表面積が増加することにより放熱量が増加するため、効率が低下して好ましくない。
【０００６】
本発明は、媒体流路を流通する被加熱媒体にガス流路から均一に熱を伝達して、効率良く被加熱媒体を加熱することができる加熱装置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】
上記目的を達成するため、本発明に係る加熱装置は、触媒が設けられ発熱反応可能な反応ガスが流通するガス流路層と、このガス流路層に隣接配置されるとともに被加熱媒体が流通する媒体流路層と、を備え、反応ガスがガス流路層内で触媒に反応して発熱し、この反応熱により媒体流路層内の被加熱媒体を加熱する加熱装置であって、ガス流路層は、媒体流路層に対して非隣接位置に配置される第１の流路層と、媒体流路層に対して隣接位置に配置される第２の流路層と、を有し、第１の流路層の熱が層間部材を介して第２の流路層に伝達されるように構成されてなるものである。
【０００８】
かかる構成を採用すると、第１の流路層において局部的に高温領域が生じても、その熱が第２の流路層に伝達されて、第２の流路層を流れる反応ガスに拡散されるため、媒体流路層が第１の流路層に局部的に生じた高温領域により局部的に過剰に加熱されることを抑制することができ、媒体流路層内で流れる被加熱媒体を均一に加熱することができる。また、第１の流路層で生じた熱は第２の流路層に伝達されて被加熱媒体の加熱に用いることができる。このため、効率良く被加熱媒体を加熱することができる。
【０００９】
前記加熱装置において、第１の流路層と第２の流路層とが一部で連通され、第１の流路層に反応ガスが供給される一方、第２の流路層から反応ガスが排出されるように構成されてなるガス流路層を採用することができる。
【００１０】
かかる構成を採用すると、第１の流路層において生じた熱により昇温されたガスが、下流の第２の流路層に流れるため、第１の流路層で生じた熱を確実に被加熱媒体の加熱に利用することが可能である。また、第１の流路層に供給される反応ガスは第２の流路層を流れるガスに比べて濃度が高いため、第１の流路層でより局部的な高温領域が生じ易いが、下流の第２の流路層が媒体流路層に隣接しているので、媒体流路層側で局部的な高温領域が生じることをより確実に防止することができる。その結果、より効率良く被加熱媒体を加熱することができる。
【００１１】
また、前記加熱装置において、第１の流路層に存在する触媒の活性度が、第２の流路層に存在する触媒の活性度よりも高く設定されてなるガス流路層を採用することができる。
【００１２】
このようにすると、媒体流路層に隣接する第２の流路層に比べて第１の流路層がより高温に維持されるので、供給された反応ガスがより短時間で昇温されて反応が促進され易い。そのため、効率良く発熱させて被加熱媒体を加熱することができる。
【００１３】
また、前記加熱装置において、第１の流路層の一端側に設けられた反応ガスの供給部と、第１の流路層の他端側であって第１の流路層と第２の流路層との間の層間部材に設けられた連通路と、を有するガス流路層を採用することができる。
【００１４】
かかる構成を採用すると、第１の流路層で昇温されたガスがガス流路層の外部を流通しないため、加熱装置の小型化を図り易く、また、外部に放熱することによる損失を抑えることができる。さらに、第１の流路層内でガスを一端側から他端側まで流通させることができるため、反応を促進することができ、さらに効率良く被加熱媒体を加熱することができる。
【００１５】
また、本発明に係る燃料電池システムは、燃料ガス及び酸化ガスが供給されて電気化学反応により発電する燃料電池と、燃料電池に冷媒を循環させて燃料電池の温度を調整する冷媒循環路と、前記加熱装置と、を備え、前記加熱装置は、燃料電池に供給される燃料ガス及び酸化ガスを反応ガスとして用いることにより、冷媒循環路を循環する被加熱媒体としての冷媒を加熱するものである。
【００１６】
かかる構成を採用すると、加熱装置が効率良く加熱できるものであるため、燃料電池を十分に加熱することが容易であり、氷点下以下でも効率良く安定に始動させることができる。また、加熱装置の反応ガスとして、燃料電池の燃料ガス及び酸化ガスを利用するので、加熱装置の動力や加熱源を設ける必要がなく、システム構成を簡単にすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、媒体流路を流通する被加熱媒体にガス流路から均一に熱を伝達して、効率良く被加熱媒体を加熱することができる加熱装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図を用いて、本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
まず、図１を用いて、本実施形態に係る燃料電池システム１の構成について説明する。燃料電池システム１は、燃料電池２と、燃料電池２に酸化ガスとしての空気を供給するための酸化ガス供給系３と、過剰に供給された空気や発電時に生じた水蒸気を含む排ガスを排出するための酸化ガス排気系４と、燃料電池２に燃料ガスとしての水素ガスを供給するための燃料ガス供給系５と、過剰に供給された水素ガスを含む排ガスを排出するための燃料ガス排気系６と、を備えるとともに、燃料電池２の温度を調整するための冷却系７を備えている。また、本実施形態に係る燃料電池システム１は、燃料電池２の温度調整用の冷却媒体を加熱する加熱装置１０を備えている。加熱装置１０については、図２及び図３を用いて後に詳述することとする。
【００２０】
燃料電池２は、例えば固体高分子電解質型で構成され、多数の単電池を積層したスタック構造を備えている。燃料電池２の単電池は、イオン交換膜からなる電解質の一方の面に空気極を有し、他方の面に燃料極を有し、さらに空気極及び燃料極を両側から挟みこむように一対のセパレータを有している。一方のセパレータの燃料ガス流路に燃料ガスが供給され、他方のセパレータの酸化ガス流路に酸化ガスが供給され、このガス供給により燃料電池２は電力を発生する。
【００２１】
酸化ガス供給系３は、空気供給流路３１、コンプレッサ３２、加湿モジュール３３等を有している。空気供給流路３１は、加湿モジュール３３を経由して燃料電池２に接続される。また、酸化ガス供給系３は、空気供給流路３１に分岐接続された（加湿モジュール３３を経由しない）分岐流路３４を有しており、この分岐流路３４が、冷却系７のガス供給流路７４に接続されている。酸化ガス排気系４は、空気排出流路４１を有している。空気排出流路４１は、燃料電池２に接続されるとともに、加湿モジュール３３を経由して燃料ガス排気系６の希釈器６５及びマフラ６６に接続されている。
【００２２】
燃料ガス供給系５は、図示していない水素供給源、水素供給源から供給される水素ガスを燃料電池２に供給するための燃料供給流路５１、レギュレータ５２、シャットバルブ５３等を有している。また、燃料ガス供給系５は、燃料供給流路５１に分岐接続された分岐流路５４を有しており、この分岐流路５４が、冷却系７のガス供給流路７４に接続されている。燃料ガス排気系６は、燃料電池２から排出されるガスや生成水を流すための循環流路６１、循環流路６１に設けられた気液分離器６２及び水素循環ポンプ６３、気液分離器６２に接続された排水排出流路６４、排水排出流路６４に設けられた希釈器６５及びマフラ６６等を有している。また、燃料ガス排気系６の循環流路６１は、燃料ガス供給系５の燃料供給流路５１及び分岐流路５４に接続されており、分岐流路５４を介して冷却系７のガス供給流路７４に接続されることとなる。
【００２３】
冷却系７は、燃料電池２の温度調整用の冷却媒体を流通させるための冷媒循環路７１を有している。冷媒循環路７１には、冷却媒体を冷却するラジエータ７２と、冷却媒体を循環させるための冷却水ポンプ７３と、が設けられるとともに、冷却媒体を加熱するための加熱装置１０がラジエータ７２と並列に設けられている。また、冷却系７は、加熱装置１０にガスを供給するためのガス供給流路７４と、加熱装置１０からガスを排出するためのガス排出流路７５と、希釈器７６と、を有している。ガス供給流路７４は、酸化ガス供給系３、燃料ガス供給系５及び燃料ガス排気系６に接続されており、燃料ガスとしての水素ガス及び酸化ガスとしての空気が分岐流路３４、５４を経由してガス供給流路７４に供給されるようになっている。
【００２４】
このように構成された燃料電池システム１の通常運転時には、燃料ガス供給系５と酸化ガス供給系３とから、各々燃料ガス（水素ガス）と酸化ガス（空気）とが燃料電池２に供給されて電気化学反応により発電が行われ、余剰ガス及び水分を含む排出ガスが燃料ガス排気系６と酸化ガス排気系４とから排出される。発電時には、冷却系７により、燃料電池２に冷却媒体を循環させて燃料電池２の温度が調整される。
【００２５】
燃料電池２の温度が例えば氷点下のように低温の状態では、起動時に燃料電池２を加熱する必要がある。燃料電池２を加熱するには、冷却系７の三方弁７７を切り換えて、ラジエータ７２の代わりに、加熱装置１０により冷媒循環路７１を構成する。そして、燃料ガス供給系５及び／又は燃料ガス排気系６からの燃料ガスと、酸化ガス供給系３からの酸化ガスと、をガス供給流路７４に供給し、ガス供給部２１から加熱装置１０に供給することにより、冷却媒体を加熱し、冷却水ポンプ７３により冷媒循環路７１内に加熱した冷媒を循環させることにより、燃料電池２を加熱する。
【００２６】
次に、図２及び図３を用いて、本実施形態に係る加熱装置１０の構成について説明する。
【００２７】
加熱装置１０は、図２に示すように、被加熱媒体としての冷却媒体が図示しない一対の冷媒導入部及び冷媒排出部間を連通するように紙面に対して垂直に（例えば紙面手前側から奥側に向けて）冷却媒体を流通させる偏平角筒形状の複数の媒体流路層としての冷媒用チューブ１１、冷媒用チューブ１１の幅方向一方側に設けられたガス供給部２１と他方側に設けられたガス排出部２２との間を連通するように各冷媒用チューブ１１間に複数設けられたガス流路層２３、断熱材１３等を備えている。複数の冷媒用チューブ１１及び複数のガス流路層２３は、各々平行に一体的に配設されており、熱伝達効率を高めるために層状に積層された状態で一体構造体となっている。
【００２８】
各ガス流路層２３は、図３に示すように、冷媒用チューブ１１に沿って各々略平行な多数の仕切壁２４ａ、２４ｂを組み合わせて形成されている。冷媒用チューブ１１間の中間が薄板状の孔無し仕切壁２４ａで仕切られ、孔無し仕切壁２４ａと各冷媒用チューブ１１との間がそれぞれ２枚の薄板状の孔開き仕切壁２４ｂで仕切られている。各孔開き仕切壁２４ｂには、幅方向一方側に貫通孔２４ｃが設けられており、他方側には貫通孔２４ｃは設けられておらず、閉塞面２４ｄとなっている。また、ガス供給部２１側では、孔無し仕切壁２４ａと隣接する孔開き仕切壁２４ｂとの間に供給開口部２４ｅが設けられ、残りがガスストッパ２４ｆにより閉塞されている。ガス排出部２２側では、冷媒用チューブ１１と隣接する孔開き仕切壁２４ｂとの間に排出開口部２４ｇが設けられ、残りがガスストッパ２４ｈにより閉塞されている。さらに、各孔開き仕切壁２４ｂには、各開口部２４ｅ、２４ｇ側に閉塞面２４ｄが配置されている。孔開き仕切壁２４ｂは、本発明における層間部材の一実施形態である。
【００２９】
各ガス流路層２３では、多数の仕切壁２４ａ、２４ｂ及びガスストッパ２４ｆ、２４ｈを接合することにより、冷媒用チューブ１１間の中間に配置された孔無し仕切壁２４ａに隣接して設けられた第１の流路層２６と、第１の流路層２６と冷媒用チューブ１１との間に設けられかつ冷媒用チューブ１１と隣接する第２の流路層２７と、が形成されている。第１の流路層２６は、各々供給開口部２４ｅから孔無し仕切壁２４ａに沿ってガスストッパ２４ｈまで達している。また、第２の流路層２７は、第１の流路層２６から貫通孔２４ｃにより連通され、孔開き仕切壁２４ｂ間に沿ってガスストッパ２４ｆまで延在するとともに、貫通孔２４ｃにより連通されて冷媒用チューブ１１に沿って排出開口部２４ｇまで達している。
【００３０】
第１及び第２の流路層２６、２７内には、波板状に成形されて表面に触媒が担持された多数のフィン２８が充填されている。フィン２８の全面には、図示していない多数の貫通孔が設けられている。フィン２８の積層数は、第１の流路層２６及び第２の流路層２７の流路幅に応じて、適宜（例えば４層〜８層）設定することができる。フィン２８に担持される触媒は、各供給開口部２４ｅに供給される反応ガスに応じて適宜選択することができる。例えば、ガス流路層２６に水素と酸化ガスとからなる反応ガスが供給される場合には、Ｍｇ、Ｍｎ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等を触媒として採用することができる。本実施形態においては、上流側の第１の流路層２６にＰｔ、Ｐｄ等の反応活性度の比較的高い触媒を設け、下流側の第２の流路層２７にＭｇ、Ｍｎ、Ａｕ等の反応活性度の比較的低い触媒を設けている。第２の流路層２７には触媒を設けなくても良い。
【００３１】
なお、本実施形態においては、孔開き仕切壁２４ｂの貫通孔２４ｃを、板面の略半分程度の範囲に形成している。貫通孔２４ｃの開口率は、板面積の２０％〜３０％に設定されることができる。また、加熱装置１０は、耐熱性及び耐腐食性を有し、好ましくは熱伝導率の良い材料（例えば、アルミニウム、銅、ステンレス等の金属材料）で構成することができる。
【００３２】
次に、本実施形態に係る加熱装置１０の作用について説明する。
【００３３】
まず、図１に示した冷却水ポンプ７３を作動させて、各冷媒用チューブ１１に被加熱媒体としての冷却媒体を流通させるとともに、図１に示したガス供給源（酸化ガス供給系３、燃料ガス供給系５及び燃料ガス排気系６）から反応により発熱可能な反応ガスを、ガス供給部２１に供給する。本実施形態では、反応ガスとして、燃料ガス（水素ガス）と酸化ガス（空気）とを混合させた混合ガスを採用している。
【００３４】
混合ガスは、各ガス流路層２３の供給開口部２４ｅから各々第１の流路層２６に供給され、第１の流路層２６内の雰囲気温度により昇温され、フィン２８の触媒と接触することにより発熱反応を生じる。第１の流路層２６内では水素濃度が高いため急速に反応が促進される。発熱により生じた熱量が大きいため、第１の流路層２６内の流通するガスは、例えば５００℃〜８００℃程度に昇温される。さらに、生じた熱量が、流通するガス量に比較して過剰に大きいため、孔開き仕切壁２４ｂの閉塞面２４ｄを経由して隣接する第２の流路層２７にも伝達される。
【００３５】
第１の流路層２６内を流通するガスは、反応を促進しつつ、例えば５００℃〜８００℃程度の過剰に高い温度で、ガスストッパ２４ｈ側へ流通する。この温度範囲では、フィン２８の触媒の活性も高いため、相乗効果により、反応はより促進される。そして、ガスストッパ２４ｈ側に達すると、貫通孔２４ｃを経由して第２の流路層２７に導入される。
【００３６】
第２の流路層２７では、反応が十分に進行した状態でガスが導入される。このように導入されたガスは、第２の流路層２７内でフィン２８の触媒と接触して反応が促進されつつ流通される。また、前記したように第１の流路層２６から孔開き仕切壁２４ｂを介して伝達された熱がガスに供給されるため、ガスは、反応により生じた熱量と伝達された熱量とを吸収してガスストッパ２４ｆ側へ流通する。第２の流路層２７内を流通するガスの熱の一部は、孔開き仕切壁２４ｂの閉塞面２４ｄを経由して、冷媒用チューブ１１に隣接する第２の流路層２７にも伝達される。そして、ガスは、ガスストッパ２４ｆ側に達すると、貫通孔２４ｃを経由して、冷媒用チューブ１１に隣接する第２の流路層２７へ導入される。
【００３７】
冷媒用チューブ１１に隣接する第２の流路層２７では、ガスは、過剰な発熱が生じることなく、排出開口部２４ｇ側へ流通され、隣接する冷媒用チューブ１１と熱交換を行うことにより、冷媒用チューブ１１に流通されている冷却媒体を加熱して昇温させる。冷媒用チューブ１１に隣接する第２の流路層２７内を流通するガスは、第１の流路層２６側に隣接する第２の流路層２７から熱量が供給されつつ、冷媒用チューブ１１を流通する冷却媒体の加熱に熱量が消費される。そのため、ガスは、流路全体で略均一な温度（例えば約１００℃）で流通し、冷媒用チューブ１１の冷却媒体を加熱することができる。
【００３８】
そして、第２の流路層２７を流通するガスは、降温された後、排出開口部２４ｇから水分等とともに排出される。一方、隣接する第２の流路層２７から熱量が供給された冷媒用チューブ１１では、流通される冷却媒体が昇温されて、所望の用途に利用されることとなる。
【００３９】
以上の実施形態に係る加熱装置１０においては、第１の流路層２６において高温領域が生じても、その熱が第２の流路層２７に伝達されて、第２の流路層２７内を流通するガスに拡散されるため、冷媒用チューブ１１が第１の流路層２６の高温領域により局部的に過剰に加熱されることがなく、冷媒用チューブ１１内で流れる冷却媒体を均一に加熱することが可能である。同時に、第１の流路層２６で生じた熱を第２のガス流路２７に伝達して冷却媒体の加熱に用いることができるため、効率良く冷媒を加熱することができる。
【００４０】
例えば、図４に示すように、ガス流路層２３の長さに相当する供給開口部２４ｅから排出開口部２４ｇまでの距離における冷媒用チューブ１１内の冷却媒体の温度分布は、実線Ａで示すように略均一となっている。この温度は、図４に示すように、冷却媒体の沸点より十分に低い値である。なお、従来のように、一方向に反応ガスが流通するガス流路層を冷媒用チューブ１１に隣接させて配置し、同量の反応ガスを流通させると、図４の破線Ｂで示すように、供給開口部側（すなわち反応ガスが供給された直後の位置）の温度が著しく高く、沸点を越えている。このような状態では、効率良く加熱することが困難である。従って、本実施形態のように第１の流路層２６及び第２の流路層２７を設けることにより、効率良く冷媒を加熱できることが明らかである。
【００４１】
また、以上の実施形態に係る加熱装置１０においては、第１の流路層２６と第２の流路層２７とが孔開き仕切壁２４ｂの貫通孔２４ｃで連通されており、第１の流路層２６に混合ガスが供給されるとともに第２の流路層２７から排出されるように構成されているので、第１の流路層２６において生じた熱により昇温されたガスを、下流の第２の流路層２７に流すことができ、第１の流路層２６で生じた熱を確実に冷媒用チューブ１１内で流れる冷却媒体の加熱に利用することができる。また、第１の流路層２６に供給される混合ガスは第２の流路層２７を流通するガスに比べて濃度が高いため、第１の流路層２６でより高温領域が生じ易いが、下流の第２の流路層２７が冷媒用チューブ１１に隣接しているので、冷媒用チューブ１１側で高温領域が生じることをより確実に防止することができる。その結果、より効率良く被加熱媒体を加熱することができる。
【００４２】
また、以上の実施形態に係る加熱装置１０においては、第１の流路層２６に反応活性度の比較的高い触媒（Ｐｔ、Ｐｄ等）を設け、第２の流路層２７に反応活性度の比較的低い触媒（Ｍｇ、Ｍｎ、Ａｕ等）を設けており、冷媒用チューブ１１に隣接する第２の流路層２７に比べて第１の流路層２６がより高温に維持されるので、供給された反応ガスがより短時間で昇温されて反応が促進され易い。そのため、効率良く発熱させて冷却媒体を加熱することができる。なお、第２の流路層２７には触媒を設けなくても良い。
【００４３】
また、以上の実施形態に係る加熱装置１０においては、第１の流路層２６の一端側に供給開口部２４ｅが設けられており、第１の流路層２６の他端側の第２の流路層２７との間の孔開き仕切壁２４ｂに第２の流路層２７と連通する貫通孔２４ｃが設けられているので、第１の流路層２６内でガスを一端側から他端側まで流通させることができるため、反応を促進することができ、さらに効率良く冷媒を加熱することができる。また、第１の流路層２６で昇温されたガスを、ガス流路層２３の外部で流通させる必要がないため、加熱装置１０の小型化を図り易く、また、外部に放熱することによる損失を抑えることができる。
【００４４】
また、以上の実施形態に係る燃料電池システム１においては、燃料電池２を十分に加熱することが容易であり、氷点下以下でも効率良く安定に始動させることができる。また、加熱装置１０の反応ガスとして、燃料電池２の燃料ガス及び酸化ガスを利用するので、加熱装置１０の動力や加熱源を設ける必要がなく、システム構成を簡単にすることができる。更に、燃料ガスの余剰ガスを循環して利用することができるため、燃料ガスの無駄を防止できる。
【００４５】
なお、以上の実施形態においては、燃料電池システム１の燃料電池２の温度調整用の冷却媒体を加熱する加熱装置１０に本発明を適用した例を示したが、他のシステムにおける触媒反応式の加熱装置（反応ガスの触媒反応熱により被加熱媒体を加熱するもの）に本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る加熱装置の（図１のII−II部分における）断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る加熱装置の一部（図２のIII部分）の拡大断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る加熱装置の冷媒用チューブ内の温度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４７】
１…燃料電池システム、２…燃料電池、１０…加熱装置、１１…冷媒用チューブ（媒体流路層）、２１…ガス供給部、２２…ガス排出部、２３…ガス流路層、２４ａ…孔無し仕切壁、２４ｂ…孔開き仕切壁（層間部材）、２４ｃ…貫通孔（連通路）、２６…第１の流路層、２７…第２の流路層、７１…冷媒循環路。
【図１】
2008111595.tif 000003
【図２】
2008111595.tif 000004
【図３】
2008111595.tif 000005
【図４】
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