(57)【要約】【課題】  熱交換器を循環するクーラントも含めて暖機時間を短縮可能な燃料改質システムを提供する。【解決手段】  改質触媒を用いて前記改質原料を改質する改質反応器５と、燃料改質システム１に改質原料またはガス変成のための水を供給する水供給手段１４〜１６と、クーラントを循環させることで通過する改質ガスを冷却する熱交換器７と、起動時に燃料改質システム１の改質反応器５に起動用ガスを供給する起動用ガス供給手段９と、水供給手段１４と熱交換器７とを制御するための制御部と、を備える燃料改質システム１であり、燃料改質システム１の起動時において、水供給手段１４〜１６により起動用ガスに水を混合させ、熱交換器７のクーラントを循環させるようにした。【選択図】    図１
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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改質原料から燃料電池のための水素リッチな燃料ガスを生成するための燃料改質システムであって、
改質触媒を用いて前記改質原料を改質する改質反応器と、
前記燃料改質システムに改質原料またはガス変成のための水を供給する水供給手段と、
クーラントを循環させることで通過する改質ガスの温度を調整する熱交換器と、
起動時に燃料改質システムの改質反応器に起動用ガスを供給する起動用ガス供給手段と、
前記水供給手段と熱交換器とを制御するための制御部と、を備えており、
前記制御部は、燃料改質システムの起動時において、前記水供給手段により起動用ガスに水を混合させ、熱交換器のクーラントを循環させることを特徴とする燃料改質システム。
【請求項２】
前記熱交換器は、下流に近接して熱交換器で発生する凝縮水を貯留し且つ外部へ排水可能な凝縮水回収手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料改質システム。
【請求項３】
前記水回収手段は、貯留した凝縮水を外部タンクにドレインバルブを介して回収可能であり、制御部は、燃料改質システムの暖機終了時にドレインバルブを開放して凝縮水を外部タンクに回収し、ドレインバルブ閉鎖後に燃料改質システムの改質運転を開始することを特徴とする請求項２に記載の燃料改質システム。
【請求項４】
前記燃料改質システムは、熱交換器の下流に加熱手段により加熱可能な触媒を持つガス変成反応器を備え、
制御部は、燃料改質システムの起動時に加熱手段を作動させてガス変成反応器の触媒を加熱することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の燃料改質システム。
【請求項５】
前記加熱手段は、触媒を担持する担持基材を、通電することにより発熱する発熱抵抗体により形成することで構成し、制御部は、前記発熱抵抗体に通電することにより発熱させて触媒を加熱するものであることを特徴とする請求項４に記載の燃料改質システム。
【請求項６】
前記燃料改質システムは、熱交換器の下流に直列に複数のガス変成反応器を備え、
熱交換器に近接するガス変成反応器は、通電することにより発熱する発熱抵抗体よりなる担持基材に触媒を担持させた一酸化炭素選択反応器で構成し、制御部は、燃料改質システムの起動時および／または改質運転開始直後に前記発熱抵抗体に通電することにより発熱させて前記一酸化炭素選択反応器の触媒を加熱するものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の燃料改質システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化水素系燃料から水素リッチな改質ガスを得る燃料改質システムに関し、特に、始動性に優れた燃料改質システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から燃料改質システムを起動する方法として、起動用燃焼器により燃料と空気を燃焼させ、得られた高温ガスを燃料改質部およびガス変成部に供給して暖機を行う起動方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
これは、改質反応器の改質器、第１および第２熱交換器、ＣＯ除去器にそれぞれ集水部を設け、これらを排水管によってタンクに接続し、このタンクを排水管により燃料電池の燃料オフガス管に接続し、燃料オフガス管を触媒燃焼器に接続する。改質反応器内で凝結した凝縮水を排水管を介してタンクに集水し、さらにタンクに溜まった凝縮水をオリフィス、排水管、燃料オフガス管を介して触媒燃焼器に導入し、凝縮水に含まれるＨＣ等を酸化して浄化するようにしている。このようにして、暖機時間の短縮と改質ガス組成の早期安定化を図るようにしてい。
【特許文献１】特開２００２−１９８０８３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、改質反応器内の下流側にある一酸化炭素選択酸化反応器（ＰｒＯｘ）の触媒反応温度となるよう改質ガス温度を調温する熱交換器を備える場合には、起動時に、熱交換器の内部を通流するクーラントも暖機する必要がある。クーラント量は外部放熱器を含めて多量にあり、このクーラントを所定温度まで暖機するのには多くの時間を必要とする。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、熱交換器を循環するクーラントも含めて暖機時間を短縮可能な燃料改質システム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】
【０００６】
本発明は、改質触媒を用いて前記改質原料を改質する改質反応器と、燃料改質システムに改質原料またはガス変成のための水を供給する水供給手段と、クーラントを循環させることで通過する改質ガスの温度を調整する熱交換器と、起動時に燃料改質システムの改質反応器に起動用ガスを供給する起動用ガス供給手段と、水供給手段と熱交換器とを制御するための制御部と、を備える燃料改質システムであり、制御部は、燃料改質システムの起動時において、水供給手段により起動用ガスに水を混合させ、熱交換器のクーラントを循環させるようにした。
【発明の効果】
【０００７】
したがって、本発明では、燃料改質システムの起動時において、起動用ガス供給手段により供給される起動用ガスに水供給手段により水を混合させるようにしたため、起動用ガスは水混合により希釈され、燃料改質システムを通過する起動用ガスの温度を反応器の耐熱温度以下に制御することができる。水供給手段は、燃料改質システムの改質運転時に使用するベーパライザ（Ｖａｐｏｒｒｉｚｅｒ）を使用できるため、燃料改質システムの煩雑化や容積増大を伴わない。また、空気希釈による起動用ガス温度制御のように、コンプレッサの大容量化を必要とし、システム効率の悪化やサイズの増大を伴わない。
【０００８】
しかも、燃料改質システムの起動時において、下流側の熱交換器のクーラントを循環させるようにしたため、起動用ガスが熱交換器により冷却され、起動用ガスに含まれる水蒸気を凝縮させて凝縮水に変換して回収でき且つ水供給手段よりの水の気化に用いた熱を凝縮熱として回収してクーラントの温度を上昇させることができ、燃料改質システムの起動を早めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の燃料改質システムを一実施形態に基づいて説明する。図１は、本発明を適用した燃料改質システムの第１実施形態を示すシステム構成図である。
【００１０】
図１において、燃料改質システム１は、燃料蒸気、改質用空気および水を反応させて水素リッチな改質ガスに改質する改質反応器５と、改質ガス中の一酸化炭素と水を反応させて水素を得る複数のシフト反応器６と、シフト反応器６よりの改質ガスの温度を調整する前段および後段の熱交換器７と、各熱交換器７の下流に配置されて改質ガス中の一酸化炭素を所定の濃度まで減少させる前段および後段の一酸化炭素選択酸化反応器８と、改質反応器５に付設された始動用バーナ９とを備え、これらをコントローラ１０により制御して得られる改質ガスを下流の燃料電池２へ供給するよう構成される。燃料電池２から排出された排水素は排水素燃焼器３に供給され、空気供給手段１１から供給された空気により燃焼され、排気されるよう構成している。
【００１１】
前記始動用バーナ９には、燃料と空気が供給可能であり、燃料改質システム１の始動暖機時に限って原燃料と空気が供給され、スパークプラグ等により着火され、保炎して連続燃焼させ、燃焼ガス（起動ガス）は燃料改質システム１に供給して、燃料改質システム１を起動運転（暖機運転）するようにしている。燃焼ガスは高温リーンガスであり、その温度は、窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成が進まない摂氏９００℃になるように、燃料と空気の比率を設定される。供給される燃料は、メタノールやガソリン等の炭化水素系燃料である。
【００１２】
前記改質反応器５は、燃料蒸気、改質用空気および水を反応させて水素リッチな改質ガスに改質する。改質反応器５の反応通路入口側には、蒸発装置１２により蒸発された燃料蒸気、空気供給手段１１のブロア１３よりの改質用空気、および、水供給手段１４からベーパライザ１５により噴霧された水が、夫々供給されるようにしている。図示しない反応通路には、自己発熱を伴って水蒸気改質反応を生じさせる改質触媒を備える。改質反応器５は、暖機運転中において、前記始動用バーナ９の燃焼ガスと入口に配置したベーパライザ１５により噴霧された水が供給されるようになっている。この改質反応器５の耐熱温度は、概略摂氏５００℃〜７００℃であり、通過するガスの温度をこの温度以下に設定する必要がある。
【００１３】
前記複数のシフト反応器６は、改質ガス中の一酸化炭素と水を反応させて、内蔵する水性シフト触媒層での反応により改質ガス中のＣＯを低減して、改質ガス中の水素濃度を高めるよう作動する。改質ガス中のＣＯは、別に供給される水と反応させて、水素と不活性なＣＯ２とに変換される。ここでは水素が３５％程度の改質ガスになる。複数のシフト反応器６は、比較的高温で作動する前段シフト反応器６Ａと比較的低温で作動する後段シフト反応器６Ｂよりなり、夫々のシフト反応器６Ａ、６Ｂの上流には水供給手段１０より供給された水を噴霧するベーパライザ１６を配置している。各シフト反応器６は、暖機運転中において、改質反応器５を通過した暖機ガスに各ベーパライザ１６より噴霧された水が混合されて流れる。このシフト反応器６の耐熱温度は、概略摂氏５００℃程度であり、通過するガスの温度をこの温度以下に設定する必要がある。
【００１４】
前記熱交換器７および一酸化炭素選択酸化反応器８（ガス変成反応器）は、シフト反応器６よりの改質ガスの温度を熱交換器７により調整した後、一酸化炭素選択酸化反応器８により改質ガス中の一酸化炭素を所定の濃度まで減少させるよう前段側と後段側とで夫々作用する。即ち、各熱交換器７Ａ、７Ｂは、ガス流路２０を流通する改質ガスと冷媒流路２１を流通するクーラントとの間で熱交換することで、改質ガスの温度を調整（冷却）する。両熱交換器７の冷媒流路２１の入口２１Ａおよび出口２１Ｂは、外部に配置した冷却ファン２２付きのラジエータ２３の入口２３Ａおよび出口２３Ｂに夫々接続され、ラジエータ２３と冷媒流路２１との間でクーラントが循環可能となるよう構成されている。
【００１５】
前記一酸化炭素選択酸化反応器８は、一酸化炭素選択酸化反応器８内で、空気供給手段１１により加えられた空気により、内蔵するＣＯ選択酸化触媒層での反応により改質ガス中のＣＯをさらに低減し、ＣＯが低減された改質ガスとし、燃料電池スタック２に常開の遮断弁２４を介して供給する。内蔵するＣＯ選択酸化触媒としては、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア等の多孔質の触媒基材に担持させている。熱交換器７の耐熱温度は、概略摂氏７００℃程度であり、通過するガスの温度をこの温度以下に設定する必要がある。また、一酸化炭素選択酸化反応器８の耐熱温度は、概略摂氏２８０℃程度であり、通過するガスの温度をこの温度以下に設定する必要がある。
【００１６】
なお、暖機時においては、燃料電池２をバイパスするバイパス通路２５を介して暖機ガスが排水素燃焼器３に供給されるよう構成しており、暖機中は、バイパス通路２５に配置された常閉の遮断弁２６を開き、燃料電池２への流入口に設けた遮断弁２４は閉じられ、通常運転中は、バイパス通路２５の遮断弁２６が閉じられ、燃料電池２入口への遮断弁２４が開かれる。
【００１７】
前記前段熱交換器７Ａおよび前段一酸化炭素選択酸化反応器８Ａと後段熱交換器７Ｂおよび後段一酸化炭素選択酸化反応器８Ｂとは、空気供給手段１１よりの空気が供給される空間２８を挟んで、この順に直列に配置されている。前記前段熱交換器７Ａと前段一酸化炭素選択酸化反応器８Ａとの間、および、後段熱交換器７Ｂと後段一酸化炭素選択酸化反応器８Ｂとの間の、空気供給手段１１よりの空気が供給される空間２８は、図２に示すように、下方に拡張されている。
【００１８】
また、この空間２８は、図３に示すように、拡張空間２８の底部に開口するドレインパイプ２９がドレインバルブ３０を経由して水タンク３１に接続されている。この熱交換器７下流の拡張空間２８による凝縮水回収手段は、暖機時において、暖機用ガスが熱交換器７の熱交換面により冷却されて凝縮された凝縮水が、ガス流により拡張空間２８に流れ落ち、拡張空間２８の底部に溜まり、ドレインバルブ３０開放時に水タンク３１に回収可能としている。前記ドレインバルブ３０は、暖機完了時に一時的に開放され、拡張空間２８の底部に溜まった凝縮水をタンク３１に回収され、ドレインバルブ３０を閉鎖した後、改質運転が開始される。したがって、暖機中に発生した凝縮水が下流の一酸化炭素選択酸化反応器８に浸入することを防止する。
【００１９】
以上の構成になる燃料改質システムの暖機動作について以下に説明する。燃料改質システム１の暖機運転は、図４に示す手順により実行される。
【００２０】
先ず、ステップＳ１において、燃料電池２への遮断弁２４が閉じられ、バイパス通路２５の遮断弁２６が開かれる。次いで、起動用バーナ９に燃料と空気が供給され、混合させてスパークプラグにより着火させ、保炎して連続燃焼させ、高温ガスを発生させる。この時、供給される空気と燃料は、高温ガスがリーン状態となり、その温度は、窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成が進まない９００℃になるように予め設定されている。即ち、燃料改質システム１の最大空気量一定とした場合、起動ガス温度が低いほど、時間あたりの燃料投入量が少なくなり、起動時間が長くなるため、起動ガス温度は上限９００℃までの領域で高いことが望ましい。
【００２１】
高温ガスは、改質反応器５、前後シフト反応器６、前段の熱交換器７Ａ、拡張空間２８、一酸化炭素選択酸化反応器８Ａを経由し、後段の熱交換器７Ｂ、拡張空間２８、一酸化炭素選択酸化反応器８Ｂを経て、燃料電池２をバイパスして排水素燃焼器３に供給される。高温ガスの顕熱は、燃料改質システム１を構成する機器を上流側から下流側に向かって暖機してゆき、高温ガスは燃料改質システム１の下流に移るに連れて温度降下される。即ち、上流側と下流側との間に温度勾配が生じ、この勾配状態を保ちつつ時間が経過するに連れて各温度が上昇される。上流の改質反応器５の温度が上昇して耐熱温度に近くなるとステップＳ２へ進む。熱交換器７を燃焼ガスが通過する際には、熱交換器７の流路２１に満たされている冷媒の温度を上昇させるよう暖機する。
【００２２】
ステップＳ２では、水供給手段１４を作動させて各ベーパライザ１５、１６から水を噴霧し、次いでステップＳ３へ進む。噴霧された水は暖気ガスと混合し、気化されて蒸気になることで、燃焼ガスの温度を下げ、蒸気は燃料改質システム１内を通過してゆく。燃焼ガスの温度は、前記温度勾配の上端側である改質反応器５の通過時に水滴の水蒸気への気化熱により強制的に温度降下され、次いで、シフト反応器６上流側のベーパライザ１６による噴霧水の水蒸気への気化熱によりさらに温度降下される。このため、改質反応器５およびシフト反応器６の温度は、その耐熱温度以下に保持される。
【００２３】
ステップＳ３では、前後の熱交換器７の冷媒（クーラント）の循環を開始させる。冷媒は、通常運転時において概略摂氏１００℃に保持されており、燃料改質システム１の通常運転のためには、常温状態から昇温（暖機）させる必要がある。この冷媒は、熱交換器７の流路、外部放熱器２３への管路中、および、外部放熱器２３の流路に充満されており、燃料改質システム１の各反応器の持つ熱容量に比べて大きい熱容量を持っている。したがって、冷媒が循環されることで、熱交換器７の熱交換面は温度低下し、通過する燃焼ガス中に含まれている水蒸気は熱交換面を介して冷媒に凝縮熱を取られ、凝縮されて凝縮水に変換される。この交換面の凝縮水は燃焼ガスにより下流側に流れ、拡張空間２８の底部に溜まってゆく。他方、冷媒は燃焼ガス中に含まれている水蒸気を水に凝縮させることにより凝縮熱を受取り、冷媒全体が徐々に温度上昇（暖機）される。
【００２４】
上記のように、熱交換器７を通過する際に燃焼ガスから水が凝縮されるため、熱交換器７通過後の燃焼ガスは乾いたガスとなり、一酸化炭素選択反応器８へ流入しても、触媒基材（アルミナ、シリカ、チタニア等の多孔質）に滲み込むことがなく、燃料改質システム１の通常運転を開始した際の改質ガスへの水の再蒸発も防止できる。
【００２５】
上記の暖機運転を継続させて、各反応器の温度が暖気完了温度に到達し、熱交換器７を循環するクーラントの温度が暖機完了温度に到達した時点で、ステップＳ４からの起動運転終了動作が開始され、起動用バーナ９への燃料と空気の供給を止め、起動用バーナ９からの燃焼ガスの供給を止める。暖機運転継続時間は、予め設定された時間から加熱終了を判断し、起動運転を終了してもよい。各ベーパライザ１５、１６による水噴霧は停止される。
【００２６】
ステップＳ５では、ドレインバルブ３０を開放する。ドレインバルブ３０の開放により、拡張空間２８で形成したドレインタンクの底部に溜まっている水が、下方に設置された水タンク３１へドレインパイプ２９およびドレインバルブ３０を経由して回収される。所定時間後にステップＳ６へ進む。
【００２７】
ステップＳ６では、ドレインバルブ３０を閉鎖し、燃料改質システム１のガス系を閉じ、ステップＳ７へ進む。
【００２８】
ステップＳ７では、改質反応器５の入口に、蒸発装置１２により蒸発された燃料蒸気、空気供給手段１１のブロア１３よりの改質用空気、および、水供給手段１４からベーパライザ１５により噴霧された水を夫々供給開始する。前後シフト反応器６の上流のベーパライザ１６よりの水噴霧を再開し、前後の一酸化炭素選択反応器８の上流の拡張空間２８に空気供給手段１１による空気供給を開始する。所定時間後にバイパス通路２５の遮断弁２６を閉じる一方、燃料電池２への遮断弁２４を開放して通常運転に移行する。通常運転中においても、一酸化炭素選択反応器８の上流の拡張空間２８に供給する空気は、必要に応じて、過剰酸素供給による酸化反応熱の増加操作を行って、一酸化炭素選択酸化触媒の温度を上昇させる暖機が実行される。
【００２９】
以上においては、一酸化炭素選択反応器８に内蔵するＣＯ選択酸化触媒を通常使用されるアルミナ、シリカ、チタニア等の多孔質の触媒基材に担持させる燃料改質システムについて説明しているが、この触媒基材として、通電することにより発熱する発熱抵抗体を用い、この発熱抵抗体の上にＣＯ選択酸化触媒を担持させた電気加熱式触媒で構成することもできる。
【００３０】
この場合においては、燃料改質システム１の起動時に、電気加熱式触媒の発熱抵抗体に通電することにより発熱抵抗体を温度上昇させ、これによりＣＯ選択酸化触媒を素早く昇温させることができる。このため、起動用バーナ９より供給される燃焼ガス温度が燃料改質システム１内の下流域において暖機機能を発揮する温度まで上昇するまでの時間がかかり、しかも、上流に配置した熱交換器７により凝縮熱を奪われて温度低下した燃焼ガスが供給されても、一酸化炭素選択反応器８の暖機を促進させることができる。この場合には、熱交換器７により燃焼ガスに含まれる水蒸気を完全に凝縮させることができなくて、水蒸気がある程度含まれた燃焼ガスがＣＯ選択酸化触媒に供給されても、ＣＯ選択酸化触媒および担体基材が昇温しているため、触媒基材に滲み込むことがなく、燃料改質システム１の通常運転を開始した際の改質ガスへの水の再蒸発も防止できる。
【００３１】
前記熱交換器７と一酸化炭素選択反応器８とを前段と後段との二段に配置する場合においては、前段の一酸化炭素選択反応器８ＡのＣＯ選択酸化触媒の触媒基材に、通電することにより発熱する発熱抵抗体を用いる電気加熱式触媒とする。後段の一酸化炭素選択反応器８Ｂの暖機は、前段の一酸化炭素選択反応器８Ａの電気加熱式触媒に通電することにより発熱させ、通過する燃焼ガスの温度を上昇させることで、後段の一酸化炭素選択反応器８Ｂに流入する燃焼ガス温度が昇温されて暖機を促進させることができる。
【００３２】
また、一酸化炭素選択反応器８を前段と後段との二段に配置し、前段の一酸化炭素選択反応器８ＡのＣＯ選択酸化触媒の触媒基材に通電することにより発熱する発熱抵抗体を用いる電気加熱式触媒とする場合においては、これら一酸化炭素選択反応器８の暖機が完全でなくとも、暖機後の燃料改質システム１の起動後の改質運転開始直後に、前段の一酸化炭素選択反応器８Ａの電気加熱式触媒に通電し、一酸化炭素を選択酸化させる空気を多く導入して電気加熱式触媒に発熱反応させることで、後段に設置された通常構造の一酸化炭素選択反応器８Ｂへ流入する改質ガス温度を改質運転温度領域に上昇させることができる。これにより、燃料改質システム１の起動運転中に実行されるバッテリより走行用駆動モータに給電して走行するバッテリ走行時間を短縮し、必要なバッテリ容量を小さくすることが可能になる。
【００３３】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００３４】
（ア）改質触媒を用いて前記改質原料を改質する改質反応器５と、燃料改質システム１に改質原料またはガス変成のための水を供給する水供給手段１４〜１６と、クーラントを循環させることで通過する改質ガスを冷却する熱交換器７と、起動時に燃料改質システム１の改質反応器５に起動用ガスを供給する起動用ガス供給手段９と、水供給手段１４〜１６と熱交換器７とを制御するための制御部１０と、を備える燃料改質システム１であり、制御部１０は、燃料改質システム１の起動時において、水供給手段１４〜１６により起動用ガスに水を混合させ、熱交換器７のクーラントを循環させるようにした。
【００３５】
即ち、起動用ガス供給手段９により供給される起動用ガスに水供給手段１４〜１６により水を混合させるようにしているため、起動用ガスは水混合により希釈され、燃料改質システム１を通過する起動用ガスの温度を各反応器の耐熱温度以下に制御することができる。水供給手段１４〜１６は、燃料改質システム１の改質運転時に使用するベーパライザ（Ｖａｐｏｒｒｉｚｅｒ）１５、１６を使用できるため、燃料改質システム１の煩雑化や容積増大を伴わない。また、空気希釈による起動用ガス温度制御のように、コンプレッサの大容量化に伴う、極端なシステム効率の悪化またはサイズの増大を伴わない。
【００３６】
また、燃料改質システム１の起動時に、熱交換器７のクーラントを循環させるようにしているため、起動用ガスが熱交換器７により冷却され、起動用ガスに含まれる水蒸気を凝縮させて凝縮水に変換して回収でき且つ水供給手段１４〜１６よりの水の気化に用いた熱を凝縮熱により回収してクーラントの温度を上昇させることができ、燃料改質システム１の起動を早めることができる。
【００３７】
（イ）熱交換器７は、下流に近接して熱交換器７での凝縮水を貯留し且つ外部へ排水可能な凝縮水回収手段２８〜３１を備えるため、下流に配置される反応器８への凝縮水の浸入を防ぐ事が可能となり、凝縮水が触媒基材、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア等の多孔質体に滲み込むことが防止でき、反応器８内で蒸発熱が改質ガスへ逃げる凝縮水の再蒸発を防ぎ、改質運転開始後の水の再蒸発に必要なエネルギーと時間を節約することができる。
【００３８】
（ウ）水回収手段２８〜３１は、貯留した凝縮水を外部タンク３１にドレインバルブ３０を介して回収可能であり、制御部１０は、燃料改質システム１の暖機終了時にドレインバルブ３０を開放して凝縮水を外部タンク３１に回収し、ドレインバルブ３０閉鎖後に燃料改質システム１の改質運転を開始するため、暖機中に回収した水の再蒸発を防ぐことができる。
【００３９】
（エ）燃料改質システム１は、熱交換器７の下流に加熱手段、例えば、触媒を担持する担持基材を、通電することにより発熱する発熱抵抗体により形成し、触媒を加熱可能としたガス変成反応器としての一酸化炭素選択反応器８を備え、制御部１０は、燃料改質システム１の起動時に前記発熱抵抗体に通電させることにより発熱させるものであるため、起動用バーナ９より供給される燃焼ガス温度が燃料改質システム１内の下流域において暖機機能を発揮する温度まで上昇するまでの時間を必要とし、しかも、上流に配置した熱交換器７により凝縮熱を奪われて温度低下した燃焼ガスが供給される場合であっても、一酸化炭素選択反応器８の暖機を促進させることができる。この場合には、熱交換器７により燃焼ガスに含まれる水蒸気を完全には凝縮させることができなくて、水蒸気がある程度含まれた燃焼ガスがＣＯ選択酸化触媒に供給される場合であっても、ＣＯ選択酸化触媒および担体基材が昇温しているため、触媒基材に滲み込むことがなく、燃料改質システム１の通常運転を開始した際の改質ガスへの水の再蒸発も防止できる。
【００４０】
（オ）熱交換器７の下流に直列状態で複数のガス変成反応器８Ａ、８Ｂを備え、熱交換器７に近接するガス変成反応器は、通電することにより発熱する発熱抵抗体により形成した担持基材に触媒を担持させた一酸化炭素選択反応器８Ａで構成し、制御部１０により燃料改質システム１の起動時および／または改質運転開始直後に前記発熱抵抗体に通電させて発熱させるものであるため、これら一酸化炭素選択反応器８の暖機が完全でなくとも、暖機後の燃料改質システム１の起動後の改質運転開始直後に、前段の一酸化炭素選択反応器８Ａの電気加熱式触媒に通電し、一酸化炭素を選択酸化させる空気を多く導入して電気加熱式触媒に発熱反応させることができ、後段に設置された通常構造の一酸化炭素選択反応器８Ｂへ流入する改質ガス温度を改質運転温度領域に上昇させることができる。これにより、燃料改質システム１の起動運転中に実行されるバッテリより走行用駆動モータに給電して走行するバッテリ走行時間を短縮し、必要なバッテリ容量を小さくすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態を示す燃料改質システムのシステム構成図。
【図２】同じく水回収手段のレイアウトを示す概略斜視図。
【図３】水回収手段の動作状態を示す概念図。
【図４】燃料改質システムの暖機運転の手順を示す概略フローチャート。
【符号の説明】
【００４２】
１  燃料改質システム
２  燃料電池
３  排水素燃焼器
５  改質反応器
６  シフト反応器
７  熱交換器
８  一酸化炭素選択反応器（ガス変成反応器）
９  起動用バーナ
１０  コントローラ（制御部）
１１  空気供給手段
１４  水供給手段
１５、１６  ベーパライザ（水供給手段）
２３  ラジエータ、外部放熱器
２４、２６  遮断弁
２８  空間、ドレインタンク
２９  ドレインパイプ
３０  ドレインバルブ
３１  水タンク、外部タンク
【図１】
2005154192.tif 000003
【図２】
2005154192.tif 000004
【図３】
2005154192.tif 000005
【図４】
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