(57)【要約】【課題】冷却システムをコンパクト化したＣＯ除去装置および燃料電池システムを提供する。【解決手段】ＣＯ除去装置３を、水素リッチガス中のＣＯを水素に優先した酸化させる選択触媒層を充填した触媒層１４、および内部をプレート型ヒートパイプ１８ａにより構成した触媒層１４を支持する構造体と、水素リッチガスの流通路となるフィン１３とを積層することにより構成する。さらに、積層方向に円柱型ヒートパイプ１８ｂを貫通させ、貫通させた円柱型ヒートパイプ１８ｂの一部をＣＯ除去装置３に隣接する加熱器２４内に配置する。【選択図】　　　図１５
2004010376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素リッチガス中の一酸化炭素を水素に優先して酸化させる選択酸化触媒を充填した触媒層を備えた一酸化炭素除去装置において、
前記触媒層を支持する構造体の内部をヒートパイプにより構成する一酸化炭素除去装置。
【請求項２】
水素リッチガス中の一酸化炭素を水素に優先して酸化させる選択酸化触媒を充填した触媒層を備えた一酸化炭素除去装置において、
気相と液相とからなる作動流体を収容したヒートパイプを備え、
前記触媒層の一部の温度が所定の温度より上昇した場合には、前記作動流体の蒸発熱により前記所定の温度より上昇した部分の温度を低下させ、
前記触媒層の一部の温度が所定の温度より低下した場合には、前記作動流体の凝縮熱により前記所定の温度より低下した部分の温度を上昇させることを特徴とする一酸化炭素除去装置。
【請求項３】
前記ヒートパイプをプレート型ヒートパイプにより構成する請求項１に記載の一酸化炭素除去装置。
【請求項４】
前記プレート型ヒートパイプと、水素リッチガスの流通路を構成するフィンとを交互に積層することにより構成した積層体を備えた請求項３に記載の一酸化炭素除去装置。
【請求項５】
前記積層体を構成する前記プレート型ヒートパイプを互いに熱的に連通させる請求項４に記載の一酸化炭素除去装置。
【請求項６】
前記プレート型ヒートパイプを、前記積層体を積層方向に貫通する一本もしくは複数本のヒートパイプにより熱的に連通させる請求項５に記載の一酸化炭素除去装置。
【請求項７】
前記積層体の周囲に、積層方向に沿ってヒートパイプを巻き付けることにより、前記プレート型ヒートパイプを熱的に連通させる請求項５に記載の一酸化炭素除去装置。
【請求項８】
水または酸素含有ガスの少なくとも一方と炭化水素燃料とを用いた改質反応により一酸化炭素を含有する水素リッチガスを生成する改質器と、
水素リッチガス中の一酸化炭素を触媒層における選択酸化反応により酸化させる一酸化炭素除去装置と、
前記一酸化炭素除去装置により一酸化炭素濃度が低減された水素リッチガス中の水素を用いて発電を行うスタックと、
前記改質器に供給する水または炭化水素燃料の少なくとも一方を加熱する加熱器と、を備え、
前記ＣＯ除去装置には、前記触媒層の温度調整を行うためのヒートパイプを備え、
前記一酸化炭素除去装置と前記加熱器とを前記ヒートパイプにより熱的に連通させることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項９】
前記一酸化炭素除去装置に隣接する加熱器を備え、前記ヒートパイプの一部を前記加熱器内に配置する請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記加熱器を、改質反応に用いる燃料の予熱器または蒸発器の少なくとも一方とした請求項８または９に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一酸化炭素除去装置を備えた燃料電池システム、特に一酸化炭素除去装置の温度調整を行うための構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一酸化炭素除去装置（以下、ＣＯ除去装置）として、特開２０００−２０３８０１号公報に開示されたような、触媒を用いてＣＯを選択的に酸化させる方法が知られている。
【０００３】
このＣＯ除去装置は熱交換が可能な触媒装置であり、熱交換の機能をもつフィン部分に触媒を担持させることにより触媒部を構成する。この触媒部において、発熱を伴う選択酸化反応を生じることにより、改質ガス中のＣＯを低減する。このとき、効率のよい酸化反応を生じるためには、触媒部を活性温度に維持する必要がある。そこで、プレートを介して触媒部に隣接する冷媒流路を構成し、改質ガスの流れに直行して冷媒を流通させることにより触媒装置の温度を調整している。
【０００４】
【発明が解決しようとしている問題点】
しかしながら、特開２０００−２０３８０１号公報においては、ＣＯ除去装置内部の冷媒流路の設置および、ＣＯ除去装置外部の冷媒配管の設置が複雑であり、冷却構成を含め、全体の構成サイズが大きくなるという問題があった。また、触媒部全体を活性温度に維持するのは難しく、触媒部の面積を大きくする必要があるという問題があった。これに対して、自動車等の移動体の動力源として燃料電池システムを採用する際には、搭載できる容積に限界があり、燃料電池システムのコンパクト化が望まれている。
【０００５】
そこで、本発明は、冷却システムの構成を簡略化することにより構成サイズを抑えたＣＯ除去装置およびそれを用いた燃料電池システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】
本発明は、ＣＯ除去装置を、水素リッチガス中のＣＯを水素に優先して酸化させる選択触媒層を充填した触媒層と、内部をヒートパイプにより構成した前記触媒層を支持する構造体とから構成する。
【０００７】
気相と液相とからなる作動流体を収容したヒートパイプは、前記触媒層の一部の温度が所定の温度より上昇した場合には、前記作動流体の蒸発熱により前記所定の温度より上昇した部分の温度を低下させ、前記触媒層の一部の温度が所定の温度より低下した場合には、前記作動流体の凝縮熱より前記所定の温度より低下した部分の温度を上昇させる。
【０００８】
また、燃料電池システムとしては、水または酸素含有ガスの少なくとも一方と炭化水素燃料とを用いた改質反応によりＣＯを含有する水素リッチガスを生成する改質器と、水素リッチガス中のＣＯを触媒層における選択酸化反応により酸化させるＣＯ除去装置と、前記ＣＯ除去装置によりＣＯ濃度が低減された水素リッチガス中の水素を用いて発電を行うスタックと、前記改質器に供給する水または炭化水素燃料の少なくとも一方を加熱する加熱器と、を備える。このとき前記ＣＯ除去装置には、前記触媒層の温度調整を行うためのヒートパイプを備え、前記ＣＯ除去装置と前記加熱器とを前記ヒートパイプにより熱的に連通させる。
【０００９】
【作用及び効果】
触媒層の温度調整を行うためにヒートパイプを用いることで、触媒層の温度を均一化することができるので、ＣＯ除去装置をコンパクト化することができる。また、熱媒体の供給・流通・回収の管理が不要となるので、ＣＯ除去装置外の媒体流路を簡略化し、構成サイズを抑制することができる。
【００１０】
このとき、触媒層の一部が所定温度より上昇した場合には作動流体の蒸発熱により触媒層を冷却し、所定温度より低くなった場合には作動流体の凝縮熱により触媒層を加熱する。これにより、触媒層の温度を均一化することができ、システムの構成サイズを抑制することができる。
【００１１】
また燃料電池システムとして、改質器とＣＯ除去装置、スタックと、改質器に供給する水または炭化水素燃料の少なくとも一方を加熱する加熱器と、を備える。このとき、ＣＯ除去装置には触媒層の温度調整を行うためのヒートパイプを備え、ＣＯ除去装置と加熱器とをヒートパイプにより熱的に連通させる。これにより、複雑な冷媒流路を用いずにＣＯ除去装置で生じた熱を加熱器で利用することができ、燃料電池システムの構成をコンパクト化することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態における燃料電池システムに用いる改質システムの構成を図１に示す。
【００１３】
改質システムを、水・空気・炭化水素燃料からなる燃料ガスから改質ガスを生成する改質器１、改質ガス中のＣＯを低減するシフト反応器２、改質ガス中のＣＯをさらに低減するＣＯ除去装置３、改質ガス中の水素を用いて発電を行うスタック４より構成する。
【００１４】
発電運転を行う際には、まず、改質器１において、ガソリン等の炭化水素燃料を改質して改質ガスを生成する。このとき、水素の生成に伴ってＣＯが発生し、例えばガソリンを用いた場合には１．５％程度のＣＯが発生する。ＣＯはスタック４における発電を著しく妨げるため、ＣＯ濃度を低減してから改質ガスをスタック４に供給する必要がある。ここでは、発電を妨げない１０ｐｐｍ程度までＣＯ濃度を低減する。
【００１５】
そこで、改質器１の下流にシフト反応器２およびＣＯ除去装置３を配置する。シフト反応器２では、シフト反応（ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２）によりＣＯを低減する。低ＣＯ濃度となった改質ガスをＣＯ除去装置３に供給して発熱を伴う酸化反応（ＣＯ＋１／２Ｏ２→ＣＯ２）を生じることにより、さらにＣＯ濃度を低減する。
【００１６】
このようにＣＯを低減させた改質ガスをスタック４の燃料極に供給し、また酸化剤としての空気を空気極に供給する。これにより、スタック４の電極間で酸素と水素の電気化学反応を生じて起電力を生じる。
【００１７】
このような燃料電池システムに用いるＣＯ除去装置３の構成を図２に示す。本実施形態では、プレート型ヒートパイプ１２と、波形をしたフィン１３とを交互に積み重ねることにより構成した積層体２５によりＣＯ除去装置３を構成する。
【００１８】
ＣＯ除去装置３において酸化反応を生じるためには、ＣＯ除去装置３に充填した触媒の温度がある一定の範囲内の触媒活性温度である必要がある。従って、ＣＯの選択酸化反応を継続的に生じさせるためには、反応に伴って発生する熱を媒体（冷媒）を用いて他の場所や部位に輸送し、分散、回収、または廃棄する必要がある。
【００１９】
しかしながら、従来のＣＯ除去装置３における冷媒と熱交換をして酸化熱を輸送する方法では、冷媒を供給・回収するための配管や駆動装置を設置する必要があり、また、反応器内部に冷媒を流通させる必要があった。このために、燃料電池システムのサイズが大きくなるのに対して、自動車等の移動体に搭載する場合には、システムのサイズが制限されるためにコンパクト化が望まれるという問題が生じる。
【００２０】
また、ＣＯ除去装置３内の触媒で、改質ガスの通路方向および通路断面内で発熱が不均一になる可能性がある。これは、触媒の分布が不均一であったり、改質ガス中に含まれるＣＯの量が酸化反応に伴って下流側ほど減少するためである。これにより、冷媒による熱交換によって触媒活性温度をＣＯ除去装置３内部の改質ガス通路全域で得ようとしても、その一部では触媒活性温度よりも低くなってしまう。その結果、ＣＯを生成する逆シフト反応（Ｈ２＋ＣＯ２→ＣＯ＋Ｈ２Ｏ）が発生するという問題が生じる。
【００２１】
そこで本実施形態では、熱輸送媒体としてヒートパイプ１２を用いる。ここでは、ヒートパイプ１２の外側表面に触媒層１４をコートした触媒担持体としてヒートパイプ１２を用いる。このように構成することにより、ヒートパイプ１２の外側面の温度が均一になる作用を利用して、触媒層１４の温度分布を抑制する。
【００２２】
ここで、ヒートパイプ１２の外側面上に設置した触媒層１４で温度が均一になる原理を、ヒートパイプ１２の断面を示した図３を用いて説明する。
【００２３】
ここでは、ヒートパイプ１２をプレート型ヒートパイプとし、外側から触媒層１４、プレート型パイプ部１５、ウィック１６、蒸発部１７より構成する。プレート型パイプ部１５の外側表面に触媒をコートすることにより触媒層１４を構成する。プレート型パイプ部１５の内側面には液体状の作動流体の流通部となるウィック１６を構成する。ウィック１６のさらに内側には、気体状の作動流体の流通部となる蒸発部１７を空間により構成する。
【００２４】
触媒層１４の一部で局部的に発熱反応が生じて温度が上昇した場合、例えば図３（ａ）においては受熱部位２１の温度が上昇した場合、発生した熱はプレート型パイプ部１５の内側面へ熱伝導により伝わる。プレート型パイプ部１５の内側面では、伝わった熱によりウィック１６に含まれる液相の作動流体を蒸発させる。このように液相から気相に相変換すると、外側面から伝わった熱が蒸発潜熱に費やされるため、受熱部位２１を冷却することができる。
【００２５】
一方、発熱反応がなくてプレート型パイプ部１５の外側表面の温度が局部的に低い場合、図３においては放熱部位２２の温度が低下している場合、その内側では蒸気部１７に含まれる気相の作動流体が冷却・凝縮される。これに伴って、作動流体から凝縮熱が放出され、プレート型パイプ部１５の内側面の温度を上昇させる。この熱がプレート型パイプ部１５の外側面まで伝達されることにより、放熱部位２２の外側表面に配置した触媒層１４の温度を上昇する。
【００２６】
また、冷却により液体になった作動流体は、毛細管現象によりプレート型パイプ部１５の内側壁面に形成したウィック１６を通じて、蒸発により液相が減少した箇所へ移動する。例えば、図３においては、放熱部位２２で凝縮した作動流体がウィック１６を通じて受熱部位２１へ移動する。移動した作動流体は、再び熱を受けて蒸発することにより、受熱部位２１を冷却する。ただし、この受熱部位２１、放熱部位２２の位置はヒートパイプ１２により異なり、また、供給される改質ガスの流量や濃度によっても異なる。例えば、図３（ｂ）、（ｃ）や、さらに細かく受熱部位２１と放熱部位２２が分布する場合もあるが、この場合も同様にヒートパイプ１２の外側表面の温度を均一にすることができ、触媒層１４の温度を均一にすることができる。
【００２７】
このようにして、ヒートパイプ１２ではプレート型パイプ部１５の外側表面温度を、外部からのエネルギ供給を受けずに、常に一定に保つように作動する。なお、ヒートパイプ１２に封入した作動流体はその内側の圧力や流体の種類により、沸点（飽和温度）を変更できるので、予めヒートパイプ１２を作動させたい温度に設定することが可能である。
【００２８】
次に、プレート型ヒートパイプ１２に用いるウィック１６の形状について説明する。ウィック１６の斜視図を図４に、平面図を図５に示す。
【００２９】
ここでは、多孔質体により形成した二枚の平板１６ａ、１６ｂの表面に縦横均等に溝１６ｃを構成したものを用いる。このような平板１６ａ、１６ｂを溝１６ｃが対向するように重ね合わせることで、溝１６ｃにより構成される空間を蒸発部１７とし、多孔質体の平板１６ａ、１６ｂをウィック１６とすることができる。このように構成すると、接触する平板１６ａ、１６ｂ間で毛細管現象により液相の作動流体の流通が可能となる。これによりウィック１６内での液相の作動流体が平板１６ａ、１６ｂ間で移動可能となるので、さらに効果的にプレート型ヒートパイプ１２の外側面の温度を均一に維持することができる。
【００３０】
次に、本実施形態の効果を説明する。
【００３１】
触媒層１４を支持する構造体の内部をヒートパイプ１２により構成する。ヒートパイプ１２には外表面の温度を均一にする作用があるので、触媒層１４の温度の均一化を複雑な構成を有することなく実現することができる。つまり、ヒートパイプ１２により触媒層１４の温度が均一化されるので、触媒層１４全体を活性温度に維持することができる。これにより、ＣＯの酸化効率を向上することができ、ＣＯ除去装置３をコンパクト化しても改質ガス中のＣＯを除去することができる。また、作動流体の供給・流通・回収をする必要がなく、システムを簡略化することができ、構成サイズを抑制することができる。
【００３２】
ヒートパイプ１２では、触媒層１４の一部の温度が所定の温度より上昇した場合には、作動流体の蒸発熱により触媒層１４の温度を低下させる。また、触媒層１４の一部の温度が所定の温度より低下した場合には、作動流体の凝縮熱により触媒層１４の温度を上昇させる。これにより、触媒層１４の温度を均一化することができるので、ＣＯの酸化反応の効率を向上することができ、ひいてはＣＯ除去装置３をコンパクト化することができる。また、ヒートパイプ１２では、パイプ内部を作動流体が移動することにより、高温部から低温部へ熱を供給することができるので、冷却システムを簡略化することができる。
【００３３】
このヒートパイプ１２をプレート型ヒートパイプにより構成することで、均一な触媒活性温度の分布を平面面内で得られる。これにより、効率のよい酸化反応を面全体で得られ、ＣＯ除去装置３をコンパクト化しても十分にＣＯ除去を行うことができる。
【００３４】
さらにプレート型ヒートパイプ１２と、改質ガスの流通路を構成するフィン１３とを交互に積層することにより積層体２５を構成する。これにより、触媒層１４を形成する面積を大きくすることができるので、ＣＯ除去装置３のコンパクト化を実現できる。
【００３５】
次に、第２の実施形態におけるＣＯ除去装置３の構成を図６〜図９に示す。本実施形態に用いる改質システムの構成を、第１の実施形態に用いた改質システムの構成と同様とする。
【００３６】
ここで用いるＣＯ除去装置３を、第１の実施形態におけるＣＯ除去装置３のプレート型ヒートパイプ１２（本実施形態ではプレート型ヒートパイプ１８ａ）の中央部に積層方向にヒートパイプ１８ｂを貫通することにより構成する。ここでは、中央に貫通させるヒートパイプ１８ｂを円柱形状である円柱型ヒートパイプにより構成する。
【００３７】
本実施形態では、図６に示すように、中央に円形状の穴１８ｃを設けたプレート型ヒートパイプ１８ａを所定間隔を空けて積層する。円柱型ヒートパイプ１８ｂを、プレート型ヒートパイプ１８ａに設けた穴１８ｃに埋め込む。これにより、積層されたプレート型ヒートパイプ１８ａ間を円柱型ヒートパイプ１８ｂにより連通させる（図７）。
【００３８】
このように組み立てたヒートパイプ１８を図８に示すように固定する。ここでは各プレート型ヒートパイプ１８ａと円柱型ヒートパイプ１８ｂとの接触部をロウ付け等により接合する。さらに、図９に示すように、所定間隔を空けて積層したプレート型ヒートパイプ１８ａ間にフィン１３を配置する。ここで、第１実施形態と同様にフィン１３は平板を波状に折り曲げたものを用いる。
【００３９】
また、図１０に示すように、プレート型ヒートパイプ１８ａと円柱型ヒートパイプ１８ｂとを接合させる時に、内部、ここでは蒸発部１７およびウィック１６で連通するように構成することもできる。
【００４０】
次に、本実施形態の効果を説明する。第１の実施形態における効果に加えて以下のような効果が生じる。
【００４１】
積層体２５を構成するプレート型ヒートパイプ１８ａを互いに熱的に連通させることで、プレート型ヒートパイプ１８ａ間の熱の受け渡しを可能にすることができる。これにより、触媒層１４の積層面方向のみならず積層方向の温度を均一化することができ、ＣＯ除去装置３に充填した触媒全体の温度を均一化することができる。その結果、触媒を活性温度に維持するのが容易になり、効率よく酸化反応を生じることができるので、ＣＯ除去装置３をさらにコンパクト化することができる。
【００４２】
このとき、ヒートパイプ１８ｂにより積層体２５を積層方向に貫通することで、積層体２５を構成するプレート型ヒートパイプを熱的に連通させることができる。これにより上記に記載の効果を得ることができる。
【００４３】
また、ヒートパイプ１８ａ、１８ｂを接合する際に、内部を連通させることにより、ヒートパイプ１８ａ、１８ｂ間で作動流体の移動が可能となる。これにより熱の移動がスムーズになるので、さらに触媒層１４において温度勾配が生じたときにすばやく均一化することができる。
【００４４】
次に、第３の実施形態におけるＣＯ除去装置３の構成を図１１に示す。本実施形態に用いる改質システムの構成を、第１の実施形態に用いた改質システムの構成と同様とする。
【００４５】
ここでは、第１の実施形態におけるＣＯ除去装置３のプレート型ヒートパイプ１２（本実施形態ではプレート型ヒートパイプ１９ａ）に、積層方向に二本のヒートパイプ１９ｂ、１９ｃを貫通させる。ここでは、ヒートパイプ１９ｂ、１９ｃとして円柱型ヒートパイプを用い、第２の実施形態と同様にロウ付け等でプレート型ヒートパイプ１９ａに固定する。
【００４６】
次に、本実施形態の効果を説明する。ここでは、第２の実施形態と異なる点のみを説明する。
【００４７】
ヒートパイプ１９ｂ、１９ｃを積層体２５の積層方向に貫通させることで、積層体２５を構成するプレート型ヒートパイプ１９ａを熱的に連通させることができる。このヒートパイプ１９ｂ、１９ｃを複数本、ここでは二本とすることで、一本の場合より積層方向の熱の移動をスムーズに行うことができる。特に触媒層１４の積層面が大きなＣＯ除去装置３の場合、作動流体の移動に時間がかかるので、ヒートパイプ１９ｂを複数本とすることで効率的に触媒層１４の温度を均一化することができる。
【００４８】
次に、第４の実施形態におけるＣＯ除去装置３の構成を図１２に示す。本実施形態に用いる改質システムの構成を、第１の実施形態に用いた改質システムの構成と同様とする。
【００４９】
ここではＣＯ除去装置３を、プレート型ヒートパイプ２０ａとフィン１３を積層したものに対して、積層方向に貫通するプレート型ヒートパイプ２０ｂを配置することにより構成する。つまり図１２に示すように、プレート型ヒートパイプ２０ａ、２０ｂにより四角形に区切られたフィン１３がＣＯ除去装置３の断面内で縦横に並ぶように構成する。ここでは、プレート型ヒートパイプ２０ａ、２０ｂに囲まれた一区分のフィン１３を３層により構成し、横に四区分、縦に三区分構成する。
【００５０】
ここでも、第２、３の実施形態と同様にロウ付け等で縦方向のプレート型ヒートパイプ２０ｂと横方向のプレート型ヒートパイプ２０ａとを接合する。
【００５１】
次に本実施形態特有の効果を説明する。
【００５２】
縦方向に並列させたプレート型ヒートパイプ２０ｂと横方向に並列させたプレート型ヒートパイプ２０ａを組み合わせて格子状の空間を構成し、その空間にフィン１３を配置することによりＣＯ除去装置３を構成する。これにより、縦方向、横方向および水素リッチガスの流通方向に関して熱の移動がさらにスムーズになり、触媒層１４全体の温度が均一化される。
【００５３】
第５の実施形態におけるＣＯ除去装置３の構成を図１３に示す。本実施形態に用いる改質システムの構成を、第１の実施形態に用いた改質システムの構成と同様とする。
【００５４】
ここではＣＯ除去装置３として、第１の実施形態で用いたプレート型ヒートパイプ１２とフィン１３との積層体２５の周囲を、ベルト型のヒートパイプ２３により囲ったものを用いる。ここで、ベルト型ヒートパイプ２３は積層体２５の積層方向に沿って延びるものとし、このように周囲を囲むことにより積層体２５の耐久性を向上することができる。ここでは、積層体２５の積層面を長方形より構成し、積層面上で長辺に並行になるようにベルト型ヒートパイプ２３を配置する。本実施形態では二本のベルト型ヒートパイプ２３を用いる。
【００５５】
第１の実施形態における効果に加えて、本実施形態では以下のような効果が得られる。
【００５６】
積層体２５の周囲をヒートパイプ２３により囲うことにより、積層体２５を構成するプレート型ヒートパイプ１２を熱的に連通させることができる。これにより、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、熱的に連通させるヒートパイプ２３をベルト型とし、積層体２５の周囲に巻き付けることで、積層構造の耐久性を向上することができる。
【００５７】
第６の実施形態に用いる改質システムの構成を、図１４に示す。
【００５８】
本実施形態では、ＣＯ除去装置３に隣接して加熱器２４を配置する。ここでは、加熱器２４を、水蒸発器、燃料蒸発器、水および燃料蒸発器、燃料予熱器等のいずれか一つ、または複数の反応器の性能を兼ね備えた反応器により構成する。加熱器は平板を所定間隔を空けて複数枚重ねることにより構成し、平板間に熱を供給する対象、例えば水や炭化水素燃料等を流通する。これにより蒸発した、または予熱された水または燃料は改質器１における改質反応に用いることで燃料効率を向上することができる。ここでは、加熱器２４の熱源としてＣＯ除去装置３で生じた熱を利用する。
【００５９】
次に本実施形態で用いるＣＯ除去装置３の構成を図１５に示す。
【００６０】
ＣＯ除去装置３として、第３の実施形態に用いたＣＯ除去装置を採用する。但し、ＣＯ除去装置３に隣接して加熱器２４を配置し、積層体２５を貫通する円柱型ヒートパイプ１９ｂを、積層体２５とともに加熱器２４を貫通するように構成する。また、加熱器２４は、加熱される流体の流通路を構成する複数の平板を積層する（積層体２６）ことにより構成する。ここでは、ＣＯ除去装置３の積層方向と加熱器２４の積層方向を同じとし、ヒートパイプ１９ｂはこの二つの反応器の積層体２５、２６を貫通するように設置する。これにより、ＣＯ除去装置３の温度が上昇したとき、ＣＯ除去装置３内の積層体２５部分を受熱部位２１、加熱器２４の積層体２６部分を放熱部位２２として、ＣＯ除去装置３で発生した熱を円柱型ヒートパイプ１９ｂを介して加熱器２４に供給することができる。
【００６１】
次に、本実施形態の効果を説明する。
【００６２】
ＣＯ除去装置３と加熱器２４とをヒートパイプ１９ｂにより熱的に連通させることにより、ＣＯ除去装置３で生じた熱を加熱源として利用することができる。
【００６３】
ここでは、ＣＯ除去装置３に隣接して加熱器２４を備え、ヒートパイプ１９ｂの一部を加熱器２４内に配置することで、複雑な熱媒体配管を用いずに、ＣＯ除去装置３で生じた熱を利用することができる。
【００６４】
特に、加熱器２４を改質反応の燃料、ここでは水と炭化水素燃料の少なくとも一方の予熱器または蒸発器とすることで、改質反応を行うのに必要な燃料ガスを生成するエネルギとしてＣＯ除去装置３で発生した熱を利用することができ、燃料効率を向上することができる。
【００６５】
第７の実施形態に用いるＣＯ除去装置３の構成を図１６に示す。ここで、本実施形態における改質システムは第６の実施形態に用いた改質システムの構成と同様とする。
【００６６】
本実施形態では、ＣＯ除去装置３の積層方向両端に加熱器２４ａ、２４ｂを配置した。このとき、ＣＯ除去装置３に備えた円柱型ヒートパイプ１９ｂの両端を、加熱器２４ａ、２４ｂを貫通するように構成することで、ＣＯ除去装置３で生じた熱を加熱器２４ａ、２４ｂで利用可能とした。その他の構成は第６実施形態と同様とする。ここで、加熱器２４ａ、２４ｂは改質器１に供給する水を蒸発する水蒸発器、改質器１に供給する炭化水素燃料を蒸発する燃料蒸発器、水または炭化水素燃料を予熱する予熱器のいずれか一つとすることができる。ここでは、水蒸発器および炭化水素燃料の予熱器とする。
【００６７】
このように加熱器２４ａ、２４ｂをＣＯ除去装置３の両端に配置することで、ＣＯ除去装置３で生じた熱を効果的に利用することができる。特に加熱器２４、ａ、２４ｂを水蒸発器、炭化水素燃料の予熱器とすることで、改質反応に利用する前の燃料を蒸発または加熱する熱源としてＣＯ除去装置３で生じた熱を利用することができる。
【００６８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術思想の範囲内で様々な変更が成し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態における燃料電池システムの構成図である。
【図２】第１の実施形態に用いるＣＯ除去装置の構成図である。
【図３】第１の実施形態に用いるヒートパイプの構成図である。
【図４】第１の実施形態に用いるウィックの斜視図である。
【図５】第１の実施形態に用いるウィックの平面図である。
【図６】第２の実施形態に用いるヒートパイプの組み立て方法の説明図である。
【図７】第２の実施形態に用いるヒートパイプの構成図である。
【図８】第２の実施形態に用いるヒートパイプの断面図である。
【図９】第２の実施形態に用いる積層体の断面図である。
【図１０】第２の実施形態に用いるヒートパイプの断面の例を示す図である。
【図１１】第３の実施形態におけるヒートパイプの構成図である。
【図１２】第４の実施形態におけるＣＯ除去装置の断面図である。
【図１３】第５の実施形態におけるＣＯ除去装置の構成図である。
【図１４】第６の実施形態における燃料電池システムの構成図である。
【図１５】第６の実施形態におけるＣＯ除去装置および加熱器の概略図である。
【図１６】第７の実施形態におけるＣＯ除去装置および加熱器の概略図である。
【符号の説明】
１　　改質器
３　　ＣＯ除去装置
４　　スタック
１２　プレート型ヒートパイプ（ヒートパイプ）
１３　フィン
１４　触媒層
１８ａ　プレート型ヒートパイプ
１８ｂ　円柱型ヒートパイプ（熱的に連通させるヒートパイプ）
１９ａ　プレート型ヒートパイプ
１９ｂ　円柱型ヒートパイプ（熱的に連通させるヒートパイプ）
２３　　ベルト型ヒートパイプ（熱的に連通させるヒートパイプ）
２４　　加熱器（予熱器、蒸発器）
２５　　積層体
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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