(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素を改質して水素を生成する改質装置であって、
炭化水素から水素を生成する改質反応を促進する改質触媒と共に、炭化水素を酸化する酸化反応を促進する酸化触媒を備える触媒部と、
前記炭化水素と酸素とを含有する加熱されたガスを、少なくとも前記酸化触媒の表面上を通過するように前記触媒部に供給する供給手段と、
前記触媒部内を通過したガスを、前記触媒部から排出する排出手段と、
前記触媒部の上流側に設けられ、前記ガスが前記触媒部に供給されるのに先立って、前記ガスを加熱可能である加熱手段と、
前記触媒部内の温度分布に基づいて、前記改質装置の暖機の進行状態を検知する暖機状態検知手段と、を備え、
前記供給手段は、前記触媒部の特定の領域にのみ前記ガスを流入させる特定領域流入手段と、前記暖機状態検知手段の検知結果に基づいて、前記特定領域流入手段によって前記ガスが流入する領域を変化させる流入領域変更手段と、を備える
改質装置。
【請求項２】
前記触媒部は、少なくとも前記ガスが流入する上流側に、前記酸化触媒を備える
請求項１記載の改質装置。
【請求項３】
前記特定領域流入手段は、前記触媒部よりも上流側において、前記触媒部の上流側における所定の領域に前記ガスを導くガイド手段である
請求項１または２記載の改質装置。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか記載の改質装置であって、
前記加熱手段は、前記ガスを加熱する加熱量を、前記暖機状態検知手段の検知結果に基づいて制御する加熱量制御手段を備える
改質装置。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれか記載の改質装置であって、
前記加熱手段は、
互いに独立に通電可能であって、通電に伴う発熱によって前記ガスを加熱するための熱を生じる複数の通電部であって、各々によって加熱された前記ガスが、前記触媒部における異なる領域に流入するよう配設された複数の通電部と、
前記流入領域変更手段が、前記触媒部における前記ガスが流入する領域を変化させる際に、前記領域の変化に応じて、各々の前記複数の通電部における通電状態を制御して、各々の前記複数の通電部における発熱量を制御する発熱量制御手段と
を備える改質装置。
【請求項６】
前記複数の通電部は、前記ガスと接触するその表面に、少なくとも前記酸化反応を促進する酸化触媒を備える
請求項５記載の改質装置。
【請求項７】
前記発熱量制御手段は、前記複数の通電部のうち、実際に通電する通電部を切り替える切り替え手段を備える
請求項５または６記載の改質装置。
【請求項８】
請求項５ないし７いずれか記載の改質装置であって、
前記触媒部は、前記複数の通電部のうちの一つの通電部によって加熱される前記ガスが流入する第１の領域と、前記一つの通電部によって加熱されない前記ガスが流入する第２の領域とを備え、
前記一つの通電部によって加熱された前記ガスが、前記第２の領域に拡散することのないよう、前記一つの通電部によって加熱されたガスを、前記第１の領域に導くガス導入手段をさらに備える
改質装置。
【請求項９】
請求項７記載の改質装置であって、
前記流入領域変更手段は、前記暖気状態検知手段の検知結果に基づいて、前記触媒部において現在前記ガスが流入している領域を含むより広い領域を、前記ガスが流入する領域とする手段であり、
前記切り替え手段は、前記領域が変化するたびに、新たに拡大した領域に流入する前記ガスを加熱するよう、前記複数の通電部の通電状態を切り替えることを特徴とする
改質装置。
【請求項１０】
前記触媒部は、前記ガスの流れの方向に沿って配設され、前記改質触媒を構成する他の材料よりも熱伝導性の高い材料で構成された伝熱手段を、その内部に備えることを特徴とする
請求項１または２記載の改質装置。
【請求項１１】
請求項１０の改質装置であって、
前記触媒部は、前記伝熱手段を複数個備え、
前記複数個の伝熱手段の各々の温度を検出する伝熱手段温度検出手段をさらに備えると共に、
前記暖気状態検知手段は、前記伝熱手段温度検出手段の検出結果に基づいて、前記改質装置の暖機の進行状態を検知することを特徴とする
改質装置。
【請求項１２】
前記触媒部が備える前記改質触媒と前記酸化触媒とは、前記改質反応を促進する活性と前記酸化反応を促進する活性とを備える単一の触媒である
請求項１ないし１１いずれか記載の改質装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、改質装置に関し、詳しくは、炭化水素を改質して水素リッチガスを生成する改質装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、炭化水素から水素を生成する装置として、種々の改質装置が知られている。これらの改質装置では、水蒸気改質反応や部分酸化反応などの化学反応によって、原燃料である炭化水素から水素リッチガスを生成する。このような反応は、改質装置がその内部に備える所定の触媒上で進行するが、この触媒上で上記反応を促進するためには、触媒が上記反応を促進する活性が充分に高くなる温度にまで、触媒を昇温させる必要がある。したがって、改質装置の起動時に、改質装置の運転状態をより早く定常状態にするためには、上記したように触媒の活性が充分に高くなる温度にまで改質装置の内部温度を昇温させる時間（暖機時間）を、より短くすることが重要である。
【０００３】
水蒸気改質反応のような吸熱反応によって水素を生成する改質装置では、反応に要する熱を供給し続ける必要があるため、バーナやヒータ等の加熱手段を設けて改質反応で要する熱を供給する構成の燃料改質装置が従来知られているが、特に、上記したように起動時の暖機時間の短縮のために、触媒に供給するガスを加熱するためのヒータを改質装置内に設けた構成が提案されている（例えば特開平１１−１３０４０５号公報等）。このような改質装置では、その起動時には、水素を生成するための炭化水素を含む原燃料ガスは、予め上記ヒータによって加熱されて昇温した後に触媒上に供給されるため、より速く触媒を所望の温度にまで昇温することが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したように改質装置の起動時に、ヒータを通過させることで原燃料ガスを昇温させた上で触媒上に供給することとしても、触媒が反応を促進する活性が充分に高くなる温度にまで触媒が昇温するまでは、触媒上で充分に改質反応が進行しない。したがって、触媒が充分に昇温するまでは、触媒上に供給された原燃料ガス中に含まれる炭化水素のうちの少なくとも一部は改質されることがなく、未反応な炭化水素のまま改質装置から排出されてしまう。
【０００５】
本発明の改質装置は、こうした問題を解決し、より速く触媒を所望の温度にまで昇温させると共に、起動時に未反応な炭化水素が排出されてしまうのを抑えることを目的としてなされ、次の構成を採った。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明の第１の改質装置は、炭化水素を改質して水素を生成する改質装置であって、
炭化水素から水素を生成する改質反応を促進する改質触媒と共に、炭化水素を酸化する酸化反応を促進する酸化触媒を備える触媒部と、
前記炭化水素と酸素とを含有する加熱されたガスを、少なくとも前記酸化触媒の表面上を通過するように前記触媒部に供給する供給手段と、
前記触媒部内を通過したガスを、前記触媒部から排出する排出手段とを備え、
前記供給手段は、前記触媒部の特定の領域にのみ前記ガスを流入させる特定領域流入手段を備えることを要旨とする。
【０００７】
以上のように構成された本発明の第１の改質装置は、炭化水素を改質して水素を生成する装置であるが、供給手段は、前記炭化水素と酸素とを含有する加熱されたガスを、少なくとも酸化触媒の表面上を通過するように触媒部に供給する。ここで、触媒部は、炭化水素から水素を生成する改質反応を促進する改質触媒と共に、炭化水素を酸化する酸化反応を促進する上記酸化触媒を備えており、上記ガスを供給することによって、酸化触媒上では炭化水素の酸化反応が進行して熱を生じ、改質装置において暖機が進行する。その際、特定領域流入手段によって、前記触媒部の特定の領域にのみ前記ガスが流入され、前記触媒部内を通過したガスは、排出手段によって前記触媒部から排出される。
【０００８】
このような改質装置によれば、触媒部内で酸化反応を進行させて暖機を行なうために、炭化水素と酸素とを含有する加熱されたガスを触媒部に供給する際に、前記触媒部の特定の領域にのみ前記ガスを流入させる。このように、限られた領域にのみ加熱されたガスを供給することにより、触媒部の限られた領域が効果的に加熱される。触媒部の限られた領域が効果的に加熱されることによって、この領域が備える酸化触媒は、酸化反応が活発に進行可能となる温度（着火温度）にまで速やかに昇温し、改質装置は酸化反応によって内部から発熱するようになる。このように、触媒部を局所的に加熱することにより、触媒部内のいずれかの領域が上記着火温度に達するまでの時間が短縮され、これによって改質装置の暖機に要する時間が短縮できる。
【０００９】
さらに、本発明の第１の改質装置によれば、上記したように暖機に要する時間が短縮できることによって、暖機運転時に改質装置から排出される未燃焼ガス（酸化されない炭化水素）量を削減することができるという効果を奏する。すなわち、昇温状態が不十分な酸化触媒上では酸化反応が充分に進行しないため、暖気運転中に酸化触媒上を通過するガス中の炭化水素うちの少なくとも一部は、反応に供されることなくそのまま改質装置から排出されてしまう。本発明の改質装置によれば、暖機時間全体を短縮することにより、暖機中に酸化されずに排出される炭化水素の総量を削減することができる。
【００１０】
また、本発明の第１の改質装置によれば、上記したように暖機時間を短縮することによって、暖機時に酸化されずに排出される炭化水素の総量を削減できる他に、暖機時に排出されるガスにおいて、酸化されずに排出される炭化水素の濃度を低減することによって、暖機時に酸化されずに排出される炭化水素の総量を削減するという効果をも奏する。触媒部では、暖機時にはまずその限られた領域だけに昇温させたガスが流入するため、この流入したガスが通過する領域の酸化触媒は効果的に昇温し、ガスが通過する領域では酸化反応の活性は速やかに上昇する。そのため、改質器から排出されるガスにおいて、酸化されずに排出される炭化水素濃度が高い時間は短く、ガス中の未反応の炭化水素濃度は速やかに低下する。暖機時には、触媒部の他の領域は充分に昇温していないが、このような領域にはガスが供給されないため、酸化されずに排出される炭化水素量は抑えられる。
【００１１】
本発明の第１の改質装置において、前記触媒部は、少なくとも前記ガスが流入する上流側に、前記酸化触媒を備える構成も好適である。前記触媒部の内部は、前記加熱されたガスによって、そのガスが流入する上流側から昇温するため、この上流側に酸化触媒を備えることで酸化触媒が速やかに昇温し、酸化反応が活発化して、より速く前記改質装置の暖機を行なうことができる。
【００１２】
このような改質装置において、
前記改質装置の暖機の進行状態を検知する暖機状態検知手段をさらに備え、
前記供給手段は、前記暖機状態検知手段の検知結果に基づいて、前記特定領域流入手段によって前記ガスが流入する領域を変化させる流入領域変更手段をさらに備えることとしてもよい。
【００１３】
このような構成とすれば、暖機中に排出される未反応ガス量を削減するという既述した効果を奏しながら、暖機をより速やかに進行させることができる。検知した暖気状態に基づいて、前記ガスが流入する領域を変化させるため、加熱されたガスによって、昇温状態が不十分な領域の酸化触媒を順次加熱して、速やかに触媒部全体を昇温させることが可能となる。
【００１４】
本発明の第１の改質装置において、前記触媒部の上流側に設けられ、前記ガスが前記触媒部に供給されるのに先だって、前記炭化水素または酸素のうちの少なくとも一方を加熱可能である第１の加熱手段をさらに備えることとしても良い。前記炭化水素または酸素のうちの少なくとも一方を加熱することによって、前記ガスを加熱することができ、触媒部に供給するガスをこのようにさらに積極的に加熱することにより、触媒部においてガスが供給される領域が上記着火点に達するまでの時間、および暖機時間を、より短縮することができる。
【００１５】
また、本発明の第１の改質装置において、前記特定領域流入手段は、前記触媒部よりも上流側において、前記触媒部の上流側における所定の領域に前記ガスを導くガイド手段であることとしても良い。
【００１６】
あるいは、本発明の第１の改質装置において、前記暖機状態検知手段は、前記触媒部内の温度分布に基づいて、前記改質装置の暖機の進行状態を検知することとしても良い。触媒部内の温度分布に基づくことで、改質装置の暖機の進行状態を直接的に検知することができる。また、酸化反応に供するガスの供給領域を触媒内部の温度分布状態に基づいて変化させることにより、触媒部の特定の領域だけを加熱しすぎたり、昇温すべき領域が加熱不足となったりするのを防ぐことができる。
【００１７】
また、本発明の第１の改質装置において、
前記改質装置の暖機の進行状態を検知する暖気状態検知手段をさらに備え、
前記第１の加熱手段は、前記ガスを加熱する加熱量を、前記暖機状態検知手段の検知結果に基づいて制御する加熱量制御手段を備えることとしても良い。このような構成とすれば、加熱手段が前記ガスを加熱する加熱量は、触媒部内の温度分布に基づいて制御するため、加熱過多によって触媒部内の触媒が非所望の温度にまで昇温するのを防ぐと共に、必要に応じて前記ガスを充分に加熱することにより、より速く暖機を進行させることができる。
【００１８】
本発明の第１の改質装置において、
前記触媒部の上流側に設けられ、前記ガスが前記触媒部に供給されるのに先だって、前記ガスを加熱可能である第２の加熱手段をさらに備え、
前記第２の加熱手段は、
互いに独立に通電可能であって、通電に伴う発熱によって前記ガスを加熱するための熱を生じる複数の通電部であって、各々によって加熱された前記ガスが、前記触媒部における異なる領域に流入するよう配設された複数の通電部と、
前記流入領域変更手段が、前記触媒部における前記ガスが流入する領域を変化させる際に、前記領域の変化に応じて、各々の前記複数の通電部における通電状態を制御して、各々の前記複数の通電部における発熱量を制御する発熱量制御手段と
を備えることとしても良い。
【００１９】
上記改質装置によれば、加熱手段は互いに独立に通電可能な複数の通電部を備えているため、既に充分に昇温した触媒部の領域に供給するガスを加熱するためにエネルギを消費してしまうのを抑え、昇温すべき領域に供給するガスを積極的に加熱することができる。また、各通電部における発熱量を制御することで、触媒部の一部が昇温しすぎてしまうのを抑えると共に、触媒部中で昇温状態が不十分な領域における温度上昇をより促進することができる。
【００２０】
このような改質装置において、前記複数の通電部は、前記ガスと接触するその表面に、少なくとも前記酸化反応を促進する酸化触媒を備えることとしても良い。通電部が酸化触媒を備えることで、この通電部上でも酸化反応が進行し、通電部上で進行した酸化反応によって生じた熱によって混合ガスはさらに加熱され、触媒部において前記ガスが流入する領域はさらに昇温する。酸化触媒を備える通電部そのものが通電によって発熱するため、通電部は速やかに上記着火温度に達し、通電部上では酸化反応が活発に進行するようになり、触媒部の過熱に寄与する。また、通電部が備える酸化触媒上では、通電部が一旦上記着火温度に達すると、通電部への通電を停止した後も酸化反応は進行し続けるため、通電部への通電によりエネルギを消費することなく、前記第２の加熱手段による前記ガスの加熱を続行することができる。
【００２１】
また、このような改質装置において、前記発熱量制御手段は、前記複数の通電部のうち、実際に通電する通電部を切り替える切り替え手段を備えることとしても良い。このような構成とすれば、触媒部において既に充分に昇温した領域に供給する前記ガスを加熱するために、エネルギを消費してしまうのを抑えることができる。
【００２２】
また、本発明の第１の改質装置において、
前記触媒部は、前記複数の通電部のうちの一つの通電部によって加熱される前記ガスが流入する第１の領域と、前記一つの通電部によって加熱されない前記ガスが流入する第２の領域とを備え、
前記一つの通電部によって加熱された前記ガスが、前記第２の領域に拡散することのないよう、前記一つの通電部によって加熱されたガスを、前記第１の領域に導くガス導入手段をさらに備えることとしても良い。
【００２３】
このような構成とすれば、前記一つの通電部によって加熱された前記ガスは、周囲に拡散することなく、所定の領域に集中的に供給されるため、この所定の領域はより効果的に昇温して、上記着火温度に達するまでの温度が短縮され、改質装置の暖機時間を短縮するという既述した効果が得られる。
【００２４】
また、本発明の第１の改質装置は、
前記流入領域変更手段は、前記暖気状態検知手段の検知結果に基づいて、前記触媒部において現在前記ガスが流入している領域を含むより広い領域を、前記ガスが流入する領域とする手段であり、
前記切り替え手段は、前記領域が変化するたびに、新たに拡大した領域に流入する前記ガスを加熱するよう、前記複数の通電部の通電状態を切り替えることとしても良い。
【００２５】
このような改質装置では、触媒部において、現在加熱したガスを供給している領域が充分に昇温して酸化反応が活発に進行するようになると、現在ガスを供給している領域を含むより広い領域に、前記ガスを供給するようになる。その際、新たに拡大した領域に流入するガスを加熱するように、複数の通電部の通電状態を切り替えるため、上記新たに拡大した領域は、加熱された前記ガスによって速やかに昇温する。また、従来より加熱したガスが供給されていた領域では、酸化反応が活発に進行し続け、この酸化反応で生じた熱は、上記新たに拡大した領域に伝えられるため、上記新たに拡大した領域の温度上昇はさらに促進される。したがって、改質装置の暖機運転をより効率的に進行させることができる。
【００２６】
本発明の第１の改質装置において、前記触媒部は、前記ガスの流れの方向に沿って配設され、前記改質触媒を構成する他の材料よりも熱伝導性の高い材料で構成された伝熱手段を、その内部に備えることとしてもよい。
【００２７】
以上のように構成された改質装置によれば、触媒部において、上記ガスによってもたらされた熱、あるいは、上記ガスが流入する領域で進行し始める酸化反応によって生じる熱は、上記伝熱手段によって速やかに下流側に伝えられる。したがって、触媒部全体が速やかに昇温し、暖機時間を短縮することができる。その際に、触媒部の上流側の熱が下流側に速やかに伝えられることで、ガスが流入する上流側の領域が過剰に昇温するのを防ぐことができると共に、下流側の領域でもより早く酸化反応を活発化させて内部での発熱を開始させることができる。
【００２８】
このような改質装置において、
前記改質装置の暖機の進行状態を検知する暖気状態検知手段をさらに備え、
前記触媒部は、前記伝熱手段を複数個備え、
前記複数個の伝熱手段の各々の温度を検出する伝熱手段温度検出手段をさらに備えると共に、
前記暖気状態検知手段は、前記伝熱手段温度検出手段の検出結果に基づいて、前記改質装置の暖機の進行状態を検知することとしてもよい。
【００２９】
このような構成とすれば、各々の伝熱手段は、触媒部において上流側の熱を速やかに下流側に伝えて、触媒部内のガスが通過する領域において上流側と下流側との温度差を縮めると共に、伝熱手段の温度は、触媒部内でこの伝熱手段が設けられた近傍の温度を精度良く反映する。したがって、複数個の伝熱手段の各々の温度を検出することによって、触媒部内の温度分布の様子を精度良く検知し、適切なタイミングで混合ガスが流入する領域を変化させることができる。
【００３０】
本発明の第２の改質装置は、炭化水素を改質して水素を生成する改質装置であって、
炭化水素から水素を生成する改質反応を促進する改質触媒と共に、炭化水素を酸化する酸化反応を促進する酸化触媒を備える触媒部と、
前記触媒部に含まれる前記酸化触媒の一部を、局所的に加熱する加熱手段と、
前記炭化水素と酸素とを含有するガスを、少なくとも前記加熱される酸化触媒の表面上を通過するように前記触媒部に供給する供給手段と、
前記触媒部内を通過したガスを、前記触媒部から排出する排出手段とを備えることを要旨とする。
【００３１】
以上のように構成された本発明の第２の改質装置は、炭化水素を改質して水素を生成する装置であるが、この改質装置が備える触媒部は、炭化水素から水素を生成する改質反応を促進する改質触媒と共に、炭化水素を酸化する酸化反応を促進する酸化触媒を備え、この触媒部に含まれる前記酸化触媒の一部は局所的に加熱される。供給手段は、前記炭化水素と酸素とを含有するガスを、少なくとも前記加熱される酸化触媒の表面上を通過するように触媒部に供給する。このようにガスが通過する際には、前記加熱された酸化触媒上では炭化水素の酸化反応が進行して熱を生じ、生じた熱によってさらに周囲の改質触媒が加熱されて、改質装置において暖機が進行する。前記触媒部内を通過したガスは、排出手段によって前記触媒部から排出される。
【００３２】
このような改質装置によれば、触媒部内で酸化反応を進行させて暖機を行なうために、炭化水素と酸素とを含有するガスを触媒部に供給する際に、触媒部に含まれる酸化触媒の一部を局所的に加熱し、少なくともこの加熱される酸化触媒の表面上を通過するように、上記触媒部に前記ガスを流入させる。このように、酸化触媒を局所的に加熱することによって、加熱された酸化触媒は、酸化反応が活発に進行可能となる温度（着火温度）にまで速やかに昇温し、改質装置は酸化反応によって内部から発熱するようになる。このように、酸化触媒を局所的に加熱することにより、この酸化触媒が着火温度に達するまでの時間が短縮され、これによって改質装置の暖機に要する時間が短縮できる。
【００３３】
上記したように、本発明の第１の改質装置では、触媒部に供給するガスを加熱し、加熱したガスを供給する領域を限定している。また、本発明の第２の改質装置では、酸化触媒を加熱し、その際に加熱の対象となる酸化触媒を限定している。このように、ガスあるいは触媒を加熱する際に、ガスの供給先あるいは加熱する対象を限定することによって、加熱のために消費するエネルギを、酸化触媒の特定の領域のみを加熱するために用い、この特定の領域を効果的に昇温させて、暖機の効率を向上させている。
【００３４】
また、本発明の第１または第２の改質装置において、前記触媒部が備える前記改質触媒と前記酸化触媒とは、前記改質反応を促進する活性と前記酸化反応を促進する活性とを備える単一の触媒であることとしても良い。これによって、触媒部の構成を簡素化することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。
（１）装置の全体構成：
図１は、本発明の好適な第１実施例である改質器１０の構成を表わす説明図、図２は、この改質器１０を備える燃料電池装置２０の構成を例示する概略構成図である。まず、図２に基づいて、燃料電池装置２０の構成について説明する。燃料電池装置２０は、天然ガスを貯蔵する原燃料タンク２２、水を貯蔵する水タンク２４、天然ガス中の硫黄分を除去する脱硫器２６、燃焼ガスを発生するバーナ２８、バーナ２８を併設した蒸発器３２、改質反応により燃料ガスを生成する改質器１０、燃料ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）濃度を低減するＣＯ低減部３６、電気化学反応により起電力を得る燃料電池４０、空気を圧縮して燃料電池４０に供給するブロワ３８、コンピュータにより構成される制御部５０を主な構成要素とする。以下、それぞれの構成要素について順に説明する。
【００３６】
原燃料タンク２２に貯蔵される天然ガスは、脱硫器２６およびバーナ２８に供給される。原燃料タンク２２と脱硫器２６とを接続する原燃料流路６０には弁２３が設けられており、原燃料流路６０から分岐してバーナ２８に通じる原燃料分岐路６１には弁２５が設けられている。弁２３，２５は、制御部５０に接続されており、制御部５０から出力される信号によって駆動され、脱硫器２６およびバーナ２８に供給される天然ガスの量を制御する。
【００３７】
脱硫器２６は、供給された天然ガス中に付臭剤として添加されているメルカプタン等の硫黄分の除去を行う。硫黄分は、改質器１０が備える触媒の活性を低下させて改質反応を阻害してしまうため、燃料電池装置２０においては、改質器１０に先だって脱硫器２６を設けてこの硫黄分の除去を行なう。脱硫器２６で硫黄分が除去された脱硫ガスは、原燃料供給路６３を介して蒸発器３２に供給される。
【００３８】
水タンク２４から蒸発器３２に水を送り込む水供給路６２にはポンプ７２が設けられている。このポンプ７２は、制御部５０に接続されており、制御部５０から出力される信号によって駆動され、蒸発器３２に供給する水量を調節する。水供給路６２は、原燃料供給路６３に合流し、所定量ずつ混合された脱硫ガスと水とは、蒸発器３２に供給される。
【００３９】
蒸発器３２は、水タンク２４から供給される水を気化させる装置であり、上記したように脱硫ガスと水の供給を受けて、昇温した水蒸気と脱硫ガスの混合気体を排出する。蒸発器から排出された水蒸気と脱硫ガスとの混合気体は、原燃料ガス供給路６４を介して改質器１０に供給される。蒸発器３２には、水を気化させる熱源としてバーナ２８が併設されている。バーナ２８は、燃焼のための燃料を、燃料電池４０のアノード側および原燃料タンク２２から供給される。燃料電池４０は、天然ガス中のメタンを改質器１０で改質して生成した水素リッチガスを燃料として電気化学反応を行なうが、燃料電池４０に供給されたすべての水素が電気化学反応において消費されるわけではなく、消費されずに残った水素を含む燃料排ガスは燃料排出路６７に排出される。バーナ２８は、この燃料排出路６７に接続して燃料排ガスの供給を受け、消費されずに残った水素を完全燃焼させて燃料の利用率の向上を図っている。通常はこのような排燃料だけではバーナ２８における燃焼反応のための燃料として不足するため、この不足分に相当する燃料、および燃料電池装置２０の起動時のように燃料電池４０から排燃料の供給を受けられないときの、バーナ２８における燃焼反応のための燃料は、既述した原燃料分岐路６１を介して、原燃料タンク２２から供給される。
【００４０】
改質器１０は、供給された脱硫ガスと水蒸気とからなる原燃料ガスを改質して水素リッチな燃料ガスを生成する。天然ガスの主成分はメタンであり、改質器１０では、水蒸気改質反応によってメタンから水素を生成する。以下に、メタンの水蒸気改質反応を表わす反応式を示す。
【００４１】
ＣＨ4＋２Ｈ2Ｏ  →  ４Ｈ2＋ＣＯ2−１６５．１３（kJ/mol）    …（１）
【００４２】
改質器１０は、このような改質反応を促進する改質触媒を備えている。改質触媒としては、例えば、ロジウム触媒や白金・イリジウム合金触媒を用いることができる。改質器１０内で上記改質触媒を保持する形状としては、種々のものを選択可能であるが、例えば、この改質触媒を担持して粒子状に成形されたペレットを改質器の内部に充填することとしてもよいし、あるいは、改質器をハニカム状に形成してその表面に上記改質触媒を担持させることとしてもよい。本実施例の改質器１０では、ハニカム上に改質触媒を担持することとした。また、改質器１０は、さらに、図示しない熱源（例えばヒータ）を備えている。改質器１０で進行する水蒸気改質反応は（１）式に示したように吸熱反応であるため、改質器１０で水素を生成する際には、この熱源によって、水蒸気改質反応で要する熱を賄っている。あるいは、バーナ２８を備える蒸発器３２において、水蒸気と脱硫ガスとからなる混合ガスを充分に昇温させ、水蒸気改質反応で要する熱を混合ガス自身によって蒸発器３２から改質器１０に持ち込むこととしてもよい。改質器１０に導入された脱硫ガスと水蒸気とからなる混合気体は、（１）式に示す水蒸気改質反応によって水素が生成されることで水素リッチガスとなり、改質ガス流路６５を介してＣＯ低減部３６に供給される。
【００４３】
なお、上記改質触媒上で進行する改質反応は、触媒温度を所定の温度範囲に維持することによって充分に高い活性を得ることができる。したがって、燃料電池装置２０の始動時には、改質器１０の内部温度をより早く所定の温度に昇温させることが重要である。このような改質器１０の始動時のために、ブロワ３８が設けられており、ブロワ３８は、空気を取り込んでこれを圧縮し、第１空気供給路３９を介してこの圧縮空気を改質器１０に供給する。始動時に改質器１０を暖機する構成については本発明の要部に対応するため、後に詳しく説明する。
【００４４】
ＣＯ低減部３６は、改質器１０から供給された水素リッチガス中の一酸化炭素濃度を低減させる装置である。メタンの一般的な水蒸気改質反応はすでに（１）式に示したが、実際に改質反応が行なわれるときにはこの式に表わしたように理想的に反応が進行するわけではなく、改質器１０で生成された燃料ガスは所定量の一酸化炭素を含んでいる。後述するように、  本実施例の燃料電池４０は固体高分子型の燃料電池であって、電池反応を促進する白金または白金と他の金属とからなる触媒を備えているが、供給されるガス中に一酸化炭素が含まれる場合には、この一酸化炭素が白金触媒に吸着して触媒としての機能を低下させてしまう。そこで、ＣＯ低減部３６を設けることで、燃料電池４０に供給する燃料ガス中の一酸化炭素濃度の低減を図っている。ＣＯ低減部３６に供給される水素リッチガスは、上記したように所定量の一酸化炭素を含有しており、ＣＯ低減部３６においては、この水素リッチガスに豊富に含まれる水素に優先して、一酸化炭素の酸化が行なわれる。ＣＯ低減部３６には、一酸化炭素の選択酸化触媒である白金触媒、ルテニウム触媒、パラジウム触媒、金触媒、あるいはこれらを第１元素とした合金触媒を担持した担体が充填されている。
【００４５】
なお、ＣＯ低減部３６で進行する一酸化炭素選択酸化反応で要する酸素を供給するために、燃料電池装置２０は、ブロワ３３を備えている。ブロワ３３に接続する第２空気供給路３４は改質ガス流路６５に合流しており、ブロワ３３は、外部から空気を取り込んでこれを圧縮し、第２空気供給路３４および改質ガス流路６５を介してＣＯ低減部３６に圧縮空気を供給する。ブロワ３３から供給される空気量は、制御部５０によって調節される。
【００４６】
ＣＯ低減部３６で上記のように一酸化炭素濃度が下げられた水素リッチガスは、燃料ガス供給路６６によって燃料電池４０に導かれ、燃料ガスとしてアノード側における電池反応に供される。燃料電池４０で電池反応に供された後の燃料排ガスは、既述したように燃料排出路６７に排出されてバーナ２８に導かれ、この燃料排ガス中に残っている水素が燃焼のための燃料として消費される。一方、燃料電池４０のカソード側における電池反応に関わる酸化ガスは、ブロワ３８から酸化ガス供給路６８を介して圧縮空気として供給される。電池反応に用いられた残りの酸化排ガスは、酸化排ガス路６９を介して外部に排出される。
【００４７】
なお、ＣＯ低減部３６と燃料電池４０とを接続する燃料ガス供給路６６には流路切り替え弁２７が設けられており、さらに、この流路切り替え弁２７を介して、ガス分岐路７０が燃料ガス供給路６６に接続している。制御部５０から出力される駆動信号によって流路切り替え弁２７を切り替えることで、ＣＯ低減部３６から排出される燃料ガスを上記したように燃料電池４０に供給する状態と、ガス分岐路７０に導く状態とを切り替えることができる。後述するように、改質器１０など各部の暖機が終了して、望ましい燃料ガスを燃料電池４０に供給可能となるまでは、燃料電池４０における発電が充分に行なえないため、このような間は、ＣＯ低減部３６から排出されるガスは、ガス分岐路７０に排出され、各部の暖機が終了して望ましい燃料ガスが生成されるようになると、流路切り替え弁２７が切り替えられて、ＣＯ低減部３６から排出される燃料ガスが燃料電池４０に供給されるようになる。
【００４８】
燃料電池４０は、固体高分子電解質型の燃料電池であり、構成単位である単セルを複数積層したスタック構造を有している。各々の単セルのアノード側に水素を含有する燃料ガスを供給し、カソード側に酸素を含有する酸化ガスを供給することで、電気化学反応が進行し、起電力を生じる。燃料電池４０が生じた電力は、燃料電池４０に接続される所定の負荷に供給される。
【００４９】
制御部５０は、マイクロコンピュータを中心とした論理回路として構成され、詳しくは、予め設定された制御プログラムに従って所定の演算などを実行するＣＰＵ５４と、ＣＰＵ５４で各種演算処理を実行するのに必要な制御プログラムや制御データ等が予め格納されたＲＯＭ５６と、同じくＣＰＵ５４で各種演算処理をするのに必要な各種データが一時的に読み書きされるＲＡＭ５８と、燃料電池装置２０が備える各種センサからの検出信号を入力すると共にＣＰＵ５４での演算結果に応じて既述したブロワ３８や弁などに駆動信号を出力する入出力ポート５２等を備える。制御部５０は、このように各種の信号を入出力することによって、燃料電池装置２０全体の運転状態を制御する。
【００５０】
なお、図２に示した燃料電池装置２０では、天然ガスは原燃料タンク２２に貯蔵し、水は水タンク２４に貯蔵することとしたが、異なる構成とすることもできる。例えば、原燃料流路６０を、原燃料タンク２２に代えて、商用ガスとして供給される天然ガスの供給ラインに接続することとしてもよい。同様に、水供給路６２を、水タンク２４に代えて水の供給ラインに接続することとしてもよい。
【００５１】
また、図２に示した燃料電池装置２０では、原燃料流路６０と水供給路６２とが合流しており、蒸発器３２の上流で天然ガスと水とを混合しているため、蒸発器３２では、水蒸気と脱硫ガスの混合ガスが昇温される。ここで、脱硫ガスは、蒸発器３２の下流側で水蒸気と混合することとしても構わない。
【００５２】
（２）第１実施例としての改質器１０の構成：
図１に示すように、改質器１０は、ハニカム上に改質触媒を担持した触媒部１６と、触媒部１６の上流側に設けられた加熱部１４と、改質器１０内に導入されるガス（水蒸気と脱硫ガスとの混合ガス）の流れを制御するフラップ弁１２とを備える。
【００５３】
フラップ弁１２は、制御部５０に接続されており、制御部５０から出力される駆動信号によってその開き具合が制御され、改質器１０内に導入されるガスの流れを制御する。改質器１０内に導入されたガスは、フラップ弁１２の開口部から触媒部１６に向かって直進するため、触媒部１６では、フラップ弁１２の開口部から直進したガスが到達する領域にのみ、上記ガスが流入することになる。また、本実施例の触媒部１６はハニカムによって構成されるため、触媒部１６に流入したガスは、そのまま改質ガス流路６５方向に直進する。フラップ弁１２の開き具合としては、予め、θ1 〜θ3 までの３段階が設定されている。フラップ弁１２の開度θ1 は、最も開度が小さい状態であり、このときには、フラップ弁１２を通過したガスは、触媒部１６の上流側端面のうち、中心部に相当する限られた領域にのみ流入する。フラップ弁１２の開度θ3 は、フラップ弁１２が全開となっている状態であり、このときには、フラップ弁１２を通過したガスは、触媒部１６の上流側端面の全体に流入し、触媒部１６の全域を通過する。フラップ弁開度θ2 は、両者の中間の開度である。図１（ａ）は、フラップ弁開度θ1 のときの様子を表わし、図１（ｂ）は、フラップ弁開度θ2 のときの様子を表わす。図１では、フラップ弁開度が増すことによって触媒部１６でガスが流入する領域が増える様子は、図中の白い矢印によって示している。なお、改質器１０が定常運転を行なっているときには、フラップ弁開度はθ3 に保たれ、触媒部１６の全域が水蒸気改質反応に利用される。
【００５４】
加熱部１４は、通電により発熱するヒータであり、内部をガスが通過可能に形成されている。加熱部１４が発熱しているときには、フラップ弁１２を介して改質器１０内に導入されたガスは、加熱部１４内を通過することによって昇温された後に触媒部１６に供給される。上記したように、触媒部１６においてガスが流入する領域は、フラップ弁１２の開度によって調節されるため、加熱部１４は、内部を通過するガスの直進性を損なわず、圧力損失が小さいことが望ましい。本実施例の改質器１０が備える加熱部１４は、ハニカム状のヒータとして構成したが、多孔質体や積層した板状構造など他の形状によっても、上記した要求を充分に満たすことが可能である。さらに、本実施例では、加熱部１４は、上記ハニカム状のヒータの表面に、触媒部１６が備えるのと同じ改質触媒を担持している。したがって、改質器１０に導入されたガスは、触媒部１６に導かれるのに先立って、上記ヒータの発熱時には、ヒータ上に担持された触媒表面を通過しつつ、ヒータから与えられる熱によって昇温する。
【００５５】
本実施例の改質器１０を備える燃料電池装置２０は、燃料電池４０の他に、図示しない２次電池をさらに備えている。この２次電池は、燃料電池４０によって充電されると共に、燃料電池装置２０が備える既述した各ブロワやポンプなどを駆動するための電気エネルギを供給する。上記加熱部１４を構成するヒータもまた、この２次電池から電力の供給を受けることで発熱する。加熱部１４における発熱状態は、既述した制御部５０が、加熱部１４と上記２次電池とを接続する回路に設けられた所定のスイッチに信号を出力することによって、制御される。
【００５６】
さらに、改質器１０には、触媒部１６内に、３つの熱電対（第１熱電対１８ａ，第２熱電対１８ｂ，第３熱電対１８ｃ）が設けられており、触媒部１６の内部温度を検出可能となっている。これらの熱電対は、触媒部１６の上流側端部近傍であって、上流側端面からの距離がほぼ等しくなり、触媒部１６の横断面の中心部からの距離が互いに異なる位置に設けられている。触媒部１６の横断面の中心部に一番近い位置には第１熱電対１８ａが設けられており、最も遠い位置、すなわち、触媒部１６の外周部に最も近い位置には第３熱電対１８ｃが設けられている。これら３つの熱電対は、いずれも制御部５０に接続されており、触媒部１６の内部温度に関する情報は制御部５０に伝えられる。
【００５７】
（３）始動時の改質器１０の動作：
以上、改質器１０の構成について説明したが、上記フラップ弁１２，加熱部１４，熱電対１８ａ〜１８ｃ等は、改質器１０の主要な動作である炭化水素の改質に直接関わるのではなく、改質器１０の始動時に改質器１０の暖機を行なう動作に関わっている。以下に、改質器１０の暖機を行なう際の動作について説明する。
【００５８】
既述したように、原燃料ガス供給路６４には、第１空気供給路３９を介してブロワ３８が接続されており、燃料電池装置２０の始動時、すなわち改質器１０の暖機時には、蒸発器３２を介して供給される混合ガスにさらに空気を加えたガスが、改質器１０に供給される。既述したように、触媒部１６を構成するハニカムには、メタンの水蒸気改質反応を促進する改質触媒が担持されているが、この改質触媒上に、空気を加えた上記混合ガスを供給すると、上記改質触媒は、以下の（２）式に示すメタンの酸化反応（燃焼反応）を促進することができる。
【００５９】
ＣＨ4 ＋  Ｏ2   →  ＣＯ2 ＋  ２Ｈ2Ｏ  ＋８１０（kJ/mol）  …（２）
【００６０】
酸化反応は発熱反応であり、本実施例の改質器１０では、その暖機時に上記酸化反応を進行させることによって改質器１０を内部から暖める。さらに改質器１０は、その暖機時には加熱部１４に通電させることで加熱部１４を発熱させ、触媒部１６に供給するガスは予めこの加熱部１４内を通過することで昇温する。また、この加熱部１４は、既述したように改質触媒を備えているため、改質器１０の始動時に空気を加えた混合ガスがこの加熱部１４内を通過すると、加熱部１４が備える改質触媒上で（２）式に示した酸化反応が進行し、触媒部１６に供給されるガスはさらに昇温する。
【００６１】
なお、燃料電池装置２０の始動時には、改質器１０だけでなく蒸発器３２や脱硫器２６なども昇温させる必要があり、これらも別個に暖機される。ここで、蒸発器３２はバーナなどの熱源を用いて効率良く水を気化させる装置であり、暖機に要する時間は比較的短いが、（２）式で示したメタンの酸化反応には水は必要ないため、改質器１０の暖機が終了するまでは、水蒸気を改質器１０に供給せずに、蒸発器３２の暖機のみを行なうこととしてもよい。また、脱硫器２６における脱硫反応は触媒反応であるため、脱硫器２６の暖機が終了するまでは天然ガスの脱硫は不十分となるが、改質器１０においてメタンの酸化反応を行なう際には硫黄分が存在していてもよく、また、改質器１０の暖機が終了するまでは、燃料電池４０に燃料ガスが供給されないため、改質器１０の暖機と並行して脱硫器２６の暖機を行なえばよい。
【００６２】
図３は、改質器１０の暖機時に実行される暖気状態制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。本ルーチンは、燃料電池装置２０の始動が指示されると、制御部５０内のＣＰＵ５４によって実行される。本ルーチンが開始されると、ＣＰＵ５４は、まず、フラップ弁１２の開度をθ1 とすると共に、弁２３およびブロワ３８に駆動信号を出力することによって、改質器１０に供給するガス流量を設定する（ステップＳ１００）。既述したように、フラップ弁１２の開度θ1 は、フラップ弁１２の開度のなかで最も小さな開度として設定されたものであり、これら予め設定されたフラップ弁１２の開度は、制御部５０内に記憶されている。また、ステップＳ１００で設定されるガス流量は、暖機時に改質器１０に供給するガス流量として予め設定され、制御部５０内に記憶されている値である。これにより、原燃料ガス供給路６４を介して所定量のガス（脱硫器２６および蒸発器３２を経由した天然ガスに空気を加えたガス）が改質器１０に供給されるようになり、このガスは、開度θ1 のフラップ弁１２を介して改質器１０内に導入される。
【００６３】
ステップＳ１００に引き続き、加熱部１４への通電を開始する（ステップＳ１０５）。これにより、加熱部１４が発熱を始め、上記したように、改質器１０内に導入されたガスは加熱部１４内を通過することによって昇温され、触媒部１６の上流側端部の中央部付近に流入する（図１（ａ）参照）。改質器１０内に流入したガスは、加熱部１４を通過することで昇温しているため、触媒部１６の上流側端部においてガスが流入する領域も、次第に昇温する。
【００６４】
触媒部１６および加熱部１４が担持する改質触媒は、既述したように酸化反応を促進する活性を有しているが、実際に酸化反応が充分に進行するためには、改質触媒が所定の温度以上に昇温する必要がある。この酸化反応の活性は、改質触媒の温度上昇に連れて徐々に上昇するものではなく、改質触媒の温度がある特定の温度をこえると、酸化反応の活性は急激に高まる（酸化反応の活性が急激に高まる境界温度のことを、以下、着火温度と呼ぶ）。加熱部１４は通電により発熱するヒータからなるため、加熱部１４は速やかに上記着火温度に達し、これとともに加熱部１４が備える改質触媒上では（２）式に示した酸化反応が活発に進行するようになり、加熱部１４の温度はさらに上昇する。このように加熱部１４が昇温することで、加熱部１４を介して触媒部１６に流入するガスの温度もさらに上昇する。触媒部１６の上流側の端部では、ごく限られた領域に高温のガスが流入するため、このガスが流入する領域では急激に改質触媒の温度が上昇する。触媒部１６において、加熱部１４を通過した高温のガスが供給される領域が昇温し、やがて上記着火温度付近に達すると、そのような領域の改質触媒上では酸化反応が活発に進行するようになり、この酸化反応で生じる熱も加わって触媒温度はさらに上昇し、生じた熱はさらに周辺の改質触媒に伝わっていく。
【００６５】
図３の暖機状態制御処理ルーチンでは、ステップＳ１０５に引き続き、第１熱電対１８ａの測定値Ｔ1 の読み込みを行ない（ステップＳ１１０）、この測定値Ｔ1 を所定の基準値Ｔwと比較する（ステップＳ１１５）。第１熱電対１８ａは、既述したように  触媒部１６の横断面の中心部に近い位置に設けられており、測定値Ｔ1 を読み込むことによって、フラップ弁開度θ1 の時にガスが流入する領域の触媒温度を知ることができる。所定の基準値Ｔw は、触媒温度が充分に昇温したことを判断するための基準値として予め制御部５０に記憶された値であり、本実施例では、改質触媒の着火温度にほぼ等しい３００℃に設定した。
【００６６】
ステップＳ１１５において、測定値Ｔ1 が基準値Ｔw に達したと判断されたときには、触媒部１６中でガスが導入される領域では、充分に昇温して酸化反応が進行し、触媒部１６の内部からさらに発熱する状態となっている。図１（ａ）は、触媒部１６の中央部付近がＴw に達したときの様子を表わし、触媒部１６内に付したハッチの濃淡によって温度分布の様子を示しており、ハッチが濃いほど温度が上昇していることを表わす。図１に示すように、昇温したガスが供給される上流側から触媒温度は上昇するが、ガスの流れと共に熱は下流側へと伝えられ、昇温して酸化反応が活発に進行する領域は次第に下流側へも拡大する。また、触媒部１６内で生じた熱は、ガスが流入する領域の周辺部にも伝えられる。ステップＳ１１５で、測定値Ｔ1 が基準値Ｔw に達したと判断すると、加熱部１４への通電を停止し（ステップＳ１２０）、フラップ弁１２の開度をθ1 からθ2 に変更する（ステップＳ１２５）。なお、ステップＳ１１５において測定値Ｔ1 が基準値Ｔw に達していないと判断したときには、再びステップＳ１１０に戻り、基準値Ｔw に達したと判断されるまで測定値Ｔ1 の読み込みを続ける。
【００６７】
フラップ弁１２の開度をθ1 からθ2 に変更することで、加熱部１４ではより広い範囲をガスが通過するようになると共に、触媒部１６でもより広い範囲にガスが供給されるようになる。ここで、加熱部１４への通電が停止されても、加熱部１４においてガスが通過していた領域は既に着火温度に達しており、酸化反応により発熱を続けているため、着火温度に達する温度はさらに周辺部に広がり、加熱部１４を通過するガスは充分に昇温されて触媒部１６に供給される。触媒部１６においても、その中央部付近は着火温度に達して酸化反応が活発に行なわれて発熱し続けているため、着火温度に達する領域はさらに周辺部に広がり、フラップ弁の開度が大きくなってガスが供給される範囲が広がったことで、酸化反応が活発に進行する領域がさらに広がってゆく。
【００６８】
ステップＳ１２５でフラップ弁の開度をθ2 に変更すると、第２熱電対１８ｂの測定値Ｔ2 を読み込み（ステップＳ１３０）、基準値Ｔw との比較を行なう（ステップＳ１３５）。第２熱電対１８ｂは、第１熱電対１８ａよりも触媒部１６の外周よりに設けられており、測定値Ｔ2 を読み込むことによって、フラップ開度がθ1 からθ2 に変更されたことで触媒部１６において新たにガスが供給されるようになった領域の触媒温度を知ることができる。所定の基準値Ｔw は、ステップＳ１１５における判断で用いた基準値と同じ値を用いた。
【００６９】
ステップＳ１３５において、測定値Ｔ2 が基準値Ｔw に達したと判断されたときには、フラップ弁の開度がθ2 の状態で触媒部１６中においてガスが導入される領域は、充分に昇温して酸化反応が進行し、触媒部１６の内部からさらに発熱する状態となっている。図１（ｂ）は、フラップ弁の開度がθ2 となって、改質触媒において着火温度に達した領域がさらに拡大した時の様子を表わしている。ステップＳ１３５で、測定値Ｔ2 が基準値Ｔw に達したと判断すると、フラップ弁１２の開度をθ2 からθ3 に変更する（ステップＳ１４０）。なお、ステップＳ１３５において測定値Ｔ2 が基準値Ｔw に達していないと判断したときには、再びステップＳ１３０に戻り、基準値Ｔw に達したと判断されるまで測定値Ｔ2 の読み込みを続ける。
【００７０】
フラップ弁１２の開度をθ3 に変更することで、フラップ弁１２を介して供給されるガスは、加熱部１４のより広い範囲を通過するようになると共に、触媒部１６の全域に導入されるようになる。加熱部１４においてガスが通過していた領域は既に着火温度に達しており、酸化反応により発熱を続けているため、着火温度に達する温度はさらに周辺部に広がり、加熱部１４を通過するガスは充分に昇温されて触媒部１６に供給される。触媒部１６においても、フラップ弁の開度がθ2 の時にガスが供給される領域では、広い範囲で改質触媒は着火温度に達して酸化反応が活発に行なわれて発熱し続けているため、着火温度に達する領域はさらに周辺部に広がり、触媒部１６の全域にガスが供給されるようになったことで、酸化反応が活発に進行する領域がさらに広がってゆく。
【００７１】
ステップＳ１４０でフラップ弁の開度をθ3 に変更すると、第３熱電対１８ｃの測定値Ｔ3 を読み込み（ステップＳ１４５）、基準値Ｔw との比較を行なう（ステップＳ１５０）。第３熱電対１８ｃは、触媒部１６の外周部近傍に設けられており、測定値Ｔ3 を読み込むことによって、フラップ弁開度がθ2 からθ3 に変更されたことで触媒部１６において新たにガスが供給されるようになった領域の触媒温度を知ることができる。所定の基準値Ｔw は、ステップＳ１１５およびステップＳ１３５における判断で用いた基準値と同じ値を用いた。
【００７２】
ステップＳ１４５において、測定値Ｔ3 が基準値Ｔw に達したと判断したときには、触媒部１６の全域で改質触媒の温度が充分に昇温したと判断して本ルーチンを終了し、改質器１０の暖機運転を終了する。なお、ステップＳ１５０において測定値Ｔ3 が基準値Ｔw に達していないと判断したときには、再びステップＳ１４５に戻り、基準値Ｔw に達したと判断されるまで測定値Ｔ3 の読み込みを続ける。
【００７３】
改質器１０の暖機運転終了後は、改質器１０に対してブロワ３３から空気を供給するのをやめて、水蒸気と脱硫ガスとの混合ガスを供給すれば、改質器１０において水蒸気改質反応が進行し、水素が生成される様になる。燃料電池装置２０を構成する各部の暖機状態がある程度進行し、ＣＯ低減部３６から排出されるガスを燃料電池４０に供給しても差し支えなくなれば、切り替え弁２７を制御して、燃料電池４０への燃料ガスの供給を開始すればよい。
【００７４】
なお、上記した暖気状態制御処理ルーチンでは、改質器１０に供給するガスの流量は、予め記憶しておいた値をステップ１００において設定しただけであるが改質器１０の暖気運転中にガス流量を制御することとしても良い。例えば、フラップ弁１２の開度を変更するたびにガス流量を増加させることとしても良く、あるいは、熱電対１８ａ〜１８ｃによって検出した触媒部１６の内部温度の上昇状態に応じて、ガス流量を制御することとしても良い。ガス流量を制御することで、触媒部１６の温度上昇を充分に早く行なうと共に、局所的に温度が上昇しすぎるのを抑えることができる。
【００７５】
図４は、熱電対１８ａ〜１８ｃの測定値に基づいてフラップ弁１２の開度を制御する際の、各熱電対の測定値とフラップ弁の開度との関係を表わすダイヤグラムである。図中、各熱電対の測定値は、第１熱電対１８ａの測定値を実線で、第２熱電対１８ｂの測定値を一点鎖線で、第３熱電対１８ｃの測定値を二点鎖線で示した。時間ｔ0 で暖気状態制御処理ルーチンを開始すると、フラップ弁の開度はθ1 となると共に、第１熱電対１８ａの測定値が上昇を始める。触媒部１６において温度が上昇した領域が周辺部に広がると、やがて第２熱電対１８ｂの測定値も上昇を始め、その後第１熱電対１８ａの測定値が基準値Ｔw に達する。時間ｔ1 で第１熱電対１８ａの測定値が基準値Ｔw に達すると、フラップ弁の開度はθ2 に変更される。第２熱電対１８ｂの測定値は上昇を続けるが、やがて第３熱電対１８ｃの測定値も上昇を始める。時間ｔ2 で第２熱電対１８ｂの測定値が基準値Ｔw に達すると、フラップ弁の開度がθ3 に変更される。第３熱電対１８ｃの測定値は上昇を続け、基準値Ｔw に達した時間ｔ3 において、改質器１０の暖機運転が終了する。
【００７６】
以上のように構成された本実施例の改質器１０によれば、改質触媒上で発熱反応である酸化反応を進行させて改質器１０の暖機を行なう際に、フラップ弁１２の開度を制御することによって、加熱部１４で昇温したガスを、触媒部１６の上流側の限られた領域のみに流入させることができる。したがって、触媒部１６において上記ガスが供給される領域を効果的に昇温させ、この領域を速やかに着火温度に到達させて酸化反応が活発に進行する状態とすることができる。また、触媒部１６において暖機開始時にガスが流入する領域が充分に昇温すると、ガスを流入させる範囲を段階的に広げるため、酸化反応で生じた熱が周囲に広がる伝熱と、昇温されたガスの局所的な供給とにより、触媒部１６の温度を効果的に上昇させることができる。従って、改質器１０の暖機時間を短縮することができる。
【００７７】
図１４は、本実施例のフラップ弁１２のような、触媒部１６においてガスが流入する領域を制限する手段を備えない従来知られる改質器７１０の構成を表わす説明図である。このような改質器７１０では、その暖機のためにはるかに長い時間を要してしまう。すなわち、改質器７１０は、本実施例と同様に触媒部１６の上流側に配設した加熱部１４によって予め昇温したガスを触媒部１６に供給するが、ガスは触媒部１６全体に供給されるため、触媒部１６内の上流側のいずれかの領域が着火温度に達するまでにより長い時間を要してしまう。触媒部１６内のいずれかの領域が着火温度に達するまでは、触媒部１６内で酸化反応が活発に進行することがなく、したがって触媒部１６が内部から自立的に（外部からの熱の供給なしに）昇温することもない。本実施例の改質器１０のように、ガスが流入する領域を暖機時に制限することによって、触媒部１６内で着火温度に達する領域が生じるまでの時間を短縮し、これによって触媒部１６内が内部から発熱する様になるまでの時間を短縮することができる。
【００７８】
また、本実施例の改質器１０は、暖機時間を短縮できることにより、改質器１０の暖機時に排出される未燃焼ガス（酸化されないメタン）量を削減することができるという効果を奏する。すなわち、（２）式の酸化反応が完全に進行すれば水と二酸化炭素が排出されることになるが、昇温状態が不十分な改質触媒上では酸化反応が充分に進行しないため、メタンの一部はそのまま改質器から排出されてしまう。したがって、改質触媒が充分に昇温するまでの時間を短くできることで、暖機時に酸化されずに排出されるメタンの総量を削減することができる。
【００７９】
さらに、本実施例の改質器１０によれば、上記したように暖機時間を短縮することによって、暖機時に酸化されずに排出されるメタンの総量を削減できる他に、暖機時に排出されるガスにおいて、酸化されずに排出されるメタンの濃度を低減することによって、暖機時に酸化されずに排出されるメタンの総量を削減することができるという効果をも奏する。改質器１０では、暖機時にはまず触媒部１６の限られた領域だけに昇温させたガスを流入させるため、この流入したガスが通過する領域の改質触媒は効果的に昇温し、ガスが通過する領域では酸化反応の活性は速やかに上昇する。そのため、改質器１０から排出されるガスにおいて、酸化されずに排出されるメタンの濃度が高い時間は短く、ガス中のメタン濃度は速やかに低下する。暖機時には、触媒部１６の周辺部は充分に昇温していないが、このような領域にはガスが供給されないため、酸化されずに排出されるメタン量は抑えられる。これに対して、図１４に示した従来知られる改質器では、加熱部１４を通過したガスは昇温状態が不十分な触媒部１６の全域に供給されるため、改質器７１０からは、酸化されないメタンが高い濃度で排出される。
【００８０】
また、改質器１０が備える加熱部１４は、酸化反応を促進する活性を有する改質触媒を備えるヒータであるため、加熱部１４でも酸化反応が進行し、通電によって生じる熱の他に、加熱部１４上で進行する酸化反応で生じる熱を利用して、ガスの加熱を行なうことができる。ここで、上記実施例では、フラップ弁１２の開度をθ1 からθ2 に変更する際に加熱部１４への通電を停止しているため、加熱部１４で消費するエネルギ量を削減することができる。図１４に示す改質器のように触媒部全体にガスを供給する場合には、触媒部全体がある程度昇温するまでは加熱部１４への通電を行なう必要があるが、本実施例のように局所的に加熱を始めて段階的にガス供給領域を拡大する場合には、加熱部１４への通電を続行する必要がない。なお、加熱部１４は改質触媒を備えているため、通電を停止した後も、その表面で進行する酸化反応によって熱が生じ、触媒部１６に供給するガスを加熱し続けることができる。
【００８１】
上記第１実施例では、触媒部１６の内部温度を測定するための熱電対１８ａ〜１８ｃは、触媒部１６の上流側に設けたが、より下流側に設けることとしてもよい。入口部からの距離がほぼ等しい位置で、触媒部の中心部（フラップ弁１２を介して最初にガスが導入される領域）からの距離が異なる位置に複数の熱電対（温度センサ）を設けることで、充分な精度で内部の昇温状態を判断することが可能となる。
【００８２】
また、上記実施例では、第１熱電対１８ａの測定温度Ｔ1 がＴw に達してフラップ弁１２の開度を変更すると、直ちに加熱部１４への通電を停止したが、触媒部１６が備える改質触媒の耐熱温度が充分に高い場合には、フラップ弁１２の開度を上げた後にも、しばらく加熱部１４への通電を続けることとしてもよい。すなわち、改質触媒の耐熱温度や、触媒部１６内の伝熱の効率や、通電を続けることで短縮される暖機時間や、通電により加熱部１４で消費されるエネルギ量などを考慮して、加熱部１４への通電を停止するタイミングを決定すればよい。
【００８３】
あるいは、加熱部１４への通電状態の制御は、単にオンオフを制御するのではなく、通電する電流量を制御することとしても良い。始動直後には通電量を多くして発熱量を増やして暖機を促進し、次第に通電量を減少させて発熱量を減らすこととしても良い。これによって、触媒部１６の温度が低いときにはさらに効果的に暖機を行なうことができ、暖機が進んでからは無駄にエネルギを消費するのを抑えることができる。また、触媒部１６の内部温度が充分に早く上昇していることが熱電対によって検出されたときには、加熱部１４への通電量を削減する制御を行なえば、改質触媒を加熱しすぎてしまうのを防ぐことができる。
【００８４】
また、上記実施例では、第３熱電対１８ｃの測定温度Ｔ3 がＴw に達したことで暖機終了を判断したが、暖機終了の判断のための温度は、この着火温度以外の値を設定してもよい。暖機後に改質器１０で行なうのは水素を生成する改質反応であるため、暖機後直ちに改質反応を進行させるための定常運転が可能な程度に充分に触媒部１６内が昇温していればよい。
【００８５】
さらに上記実施例では、フラップ弁１２の開度は、熱電対の測定値に基づいてθ1 〜θ3 の３段階に制御可能としたが、２段階、あるいは４段階以上に制御することとしても良い。触媒部１６内に設けた熱電対などの温度センサの検出結果から改質器の暖機の進行状態を検知し、これに基づいてフラップ弁の開度を制御することで、既述した効果を得ることができる。改質器の暖気状態は、実施例に示したように、暖機開始時から全開までのステップ数に応じた数の熱電対を、例えば改質器の中心部近くから周辺部に向かって触媒部１６の所定の横断面上に配設することで、改質器内部の昇温状態として充分な精度で検出することができる。
【００８６】
（４）第２実施例としての改質器１１０の構成：
上記改質器１０では、触媒部１６の上流側においてガスが流入する領域を、フラップ弁１２によって制御したが、異なる構成によって制御することとしても良い。以下に、第２実施例として、フラップ弁に代えてシャッタを用いる構成を示す。図５は、第２実施例の改質器１１０の構成を表わす説明図である。改質器１１０は、第１実施例の改質器１０と同様の燃料電池装置２０内に組み込まれて用いられ、改質器１０と同様に加熱部１４，触媒部１６，熱電対１８ａ〜１８ｃ等を備えるが、改質器１０と共通する構成については詳しい説明は省略する。第２実施例の改質器１１０は、改質器１０におけるフラップ弁１２に代えて、シャッタ１１２を、触媒部１６および加熱部１４の上流に備えている。
【００８７】
第２実施例の改質器１１０が備えるシャッタ１１２は、改質器１０が備えるフラップ弁１２と同様に、θ1 〜θ3 までの３段階の開度をとることができる。図６は、シャッタ１１２を、ガスの流入側（原燃料ガス供給路６４が接続されている側）から見た様子を表わす説明図である。シャッタ１１２は、絞り１１３を備えており、この絞り１１３によってシャッタ開度が調節されるが、絞り１１３は、制御部５０から出力される駆動信号によってその動作が制御される。
【００８８】
図６（ａ）は、開度θ1 のときのシャッタ１１２の様子を表わし、図６（ｂ）は、開度θ2 のときのシャッタ１１２の様子を表わす。また、第１実施例のフラップ弁１２と同様に、シャッタ１１２は、開度θ3 で全開となり、このとき、シャッタ１１２を通過したガスは、触媒部１６の全域に供給される。図５（ａ）は、シャッタ開度θ1 のときの改質器１１０内の温度分布の様子を表わし、図５（ｂ）は、シャッタ開度θ2 のときの様子を表わす。
【００８９】
改質器１１０の暖機の際の動作は、第１実施例の改質器１０と同様である。すなわち、図３に示した暖気状態制御処理ルーチンと同様の動作を行ない、ステップＳ１００、ステップＳ１２５、ステップＳ１４０に対応する処理では、フラップ開度に代えてシャッタ開度を制御する。このような動作を行なう際の、改質器１１０における各熱電対の測定値とシャッタ開度との関係は、第１実施例と同様に、図４に示したダイヤグラムの様になる。このような第２実施例の改質器１１０によれば、その暖機の際に、加熱したガスを触媒部１６上の限られた領域に流入させて特定の領域を素早く昇温させ、触媒部１６内で酸化反応を開始させて、触媒部１６内の暖機の進行状態に応じて触媒部１６においてガスを流入させる領域を次第に拡大することによって、第１実施例と同様の効果を得ることができる。
【００９０】
（５）第３実施例としての改質器２１０の構成：
既述した第１および第２実施例では、ガスが流入する領域を制御するためのフラップ弁およびシャッタを、加熱部１４よりも上流側に配設したが、両者を一体とすることもできる。図７は、加熱部２１４と一体化したシャッタ２１２を備える第３実施例の改質器２１０の構成を表わす説明図である。改質器２１０は、第１実施例の改質器１０と同様の燃料電池装置２０内に組み込まれて用いられ、改質器１０と同様に加熱部１４，触媒部１６，熱電対１８ａ〜１８ｃ等を備えており、改質器１０と共通する構成については詳しい説明は省略する。改質器２１０が備える加熱部２１４は、既述した実施例の改質器が備える加熱部と同様に、通過するガスと接触するその表面に改質触媒を備えるヒータからなるが、改質器内でガスが通過しうる断面の全体にわたって設けられているのではなく、シャッタ２１２の中心部付近に、シャッタ２１２と一体となって配設されている。
【００９１】
図８は、シャッタ２１２を、ガスの流入側（原燃料ガス供給路６４が接続されている側）から見た様子を表わす説明図である。シャッタ２１２は、第２実施例のシャッタ１１２と同様に、制御部５０によってその動作が制御される絞り２１３を備え、θ1 （最小）〜θ3 （最大）までの３段階の開度をとることができる。図８（ａ）は、開度θ1 のときのシャッタ２１２の様子を表わし、図８（ｂ）は、開度θ2 のときのシャッタ２１２の様子を表わす。加熱部２１４は、シャッタ２１２の開度がθ1 のときにガスが通過する領域に対応して設けられている。従って、シャッタ２１２の開度がθ1 のときには、シャッタ２１２を通過するガスは同時に加熱部２１４を通過する。また、既述した実施例と同様に、シャッタ２１２は、開度θ3 で全開となり、このとき、シャッタ２１２を通過したガスは、触媒部１６の全域に供給される。図７（ａ）は、シャッタ開度θ1 のときの改質器２１０内の温度分布の様子を表わし、図７（ｂ）は、シャッタ開度θ2 のときの様子を表わす。
【００９２】
改質器２１０の暖機の際の動作は、第１実施例の改質器１０と同様である。すなわち、図３に示した暖気状態制御処理ルーチンと同様の動作を行ない、ステップＳ１００、ステップＳ１２５、ステップＳ１４０に対応する処理では、フラップ開度に代えてシャッタ開度を制御する。このような動作を行なう際の、改質器２１０における各熱電対の測定値とシャッタ開度との関係は、第１実施例と同様に、図４に示したダイヤグラムの様になる。このような第３実施例の改質器２１０によれば、その暖機の際に、加熱したガスを触媒部１６上の限られた領域に流入させて特定の領域を素早く昇温させ、触媒部１６内で酸化反応を開始させて、触媒部１６内の暖機の進行状態に応じて触媒部１６においてガスを流入させる領域を次第に拡大することによって、第１実施例および第２実施例と同様の効果を得ることができる。さらに、第３実施例の改質器２１０によれば、加熱部２１４はシャッタ開度θ1 のときにガスが通過する領域に対応して設けられているため、加熱部２１４を小型化することができると共に、加熱部２１４で生じる熱のうちでガスの加熱に関わらない熱量を削減し、加熱部２１４で消費するエネルギ量を抑えることができる。
【００９３】
（６）第４実施例としての改質器３１０の構成：
既述した実施例では、加熱部に通電するときには加熱部全体に通電してこれを昇温させることとし、フラップ弁あるいはシャッタの開度が変化したときには通電を停止することとしたが、異なる構成とすることもできる。図９は、加熱部３１４を備える第４実施例の改質器３１０の構成を表わす説明図である。改質器３１０は、既述した実施例と同様に燃料電池装置２０内に組み込まれて用いられ、改質器１１０と同様にシャッタ１１２，触媒部１６，熱電対１８ａ〜１８ｃ等を備えており、改質器１１０と共通する構成については詳しい説明は省略する。
【００９４】
改質器３１０が備える加熱部３１４は、分割された３つのヒータ３１４ａ〜３１４ｃを備えている。第１ヒータ３１４ａは、改質器３１０の横断面の中心部付近に対応する領域に配設されており、第２ヒータ４１４ｂは、第１ヒータ３１４ａよりも外周部よりに設けられ、第３ヒータ４１４ｃは、さらに外周部側において改質器３１０の内壁面に接する領域に設けられている。また、ヒータ４１４ａ〜４１４ｃは、ガスの流れに対して互いに重ならないように配置されており、触媒部１６に流入するガスは、ヒータ４１４ａ〜４１４ｃのうちのいずれかを通過して触媒部１６に到達する。これら３つのヒータ３１４ａ〜３１４ｃは、制御部５０から出力される駆動信号によって通電が制御されるが、３つのヒータはそれぞれ別々に通電することができる。
【００９５】
改質器３１０が備えるシャッタ１１２は、第２実施例と同様に開度θ1 〜θ3 までの３段階の開度をとることができる。第１ヒータ３１４ａは、シャッタ開度θ1 のときにガスが通過可能な領域に対応して形成されており、開度θ1 のときにシャッタ１１２を通過したガスは、第１ヒータ３１４ａを通過することで加熱される。また、第２ヒータ３１４ｂは、シャッタ１１２が開度θ1 から開度θ2 に変わったときに、ガスが通過可能な領域として拡大する領域に対応して形成されている。したがって、シャッタ開度がθ2 のときには、触媒部１６に流入するガスは、第１ヒータ３１４ａと第２ヒータ３１４ｂのいずれかを通過して触媒部１６に到る。第３ヒータ３１４ｃは、シャッタ１１２が開度θ2 から開度θ3 に変わったときに、ガスが通過可能な領域として拡大する領域に対応して形成されている。したがって、シャッタ開度がθ3 のときには、触媒部１６に流入するガスは、３つのヒータのうちのいずれかを通過して触媒部１６に到る。改質器３１０が備えるシャッタ１１２は、図６に示したように円盤状に形成されており、改質器３１０は円筒状に形成されているため、３つのヒータは互いに同心円状に配置されている。
【００９６】
（７）始動時の改質器３１０の動作：
以下に、改質器３１０の暖機を行なう際の動作について説明する。図１０は、改質器３１０の暖機時に実行される暖気状態制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。本ルーチンは、燃料電池装置２０の始動が指示されると、制御部５０内のＣＰＵによって実行される。本ルーチンが開始されると、ＣＰＵは、まず、シャッタ１１２の開度をθ1 とすると共に、弁２３およびブロワ３８に駆動信号を出力することによって、改質器１０に供給するガス流量を設定し、これを実行する（ステップＳ２００）。このステップＳ２００は、図３のフローチャートにおけるステップＳ１００と同様の処理であり、これを実行することによって、原燃料ガス供給路６４を介して所定量のガス（脱硫器２６および蒸発器３２を経由した天然ガスに空気を加えたガス）が改質器３１０に供給されるようになり、このガスは、開度θ1 のシャッタ１１２を介して改質器３１０内に導入される。
【００９７】
ステップＳ２００に引き続き、第１ヒータ３１４ａへの通電を開始する（ステップＳ２０５）。これにより、第１ヒータ３１４ａが発熱を始め、上記したように、改質器３１０内に導入されたガスは第１ヒータ３１４ａを通過することによって昇温され、触媒部１６の上流側端部の中央部付近に流入する（図９（ａ）参照）。改質器３１０内に流入したガスは、第１ヒータ３１４ａを通過することで昇温しているため、触媒部１６の上流側端部においてガスが流入する領域も、次第に昇温する。
【００９８】
第１ヒータ３１４ａは通電により発熱して速やかに着火温度に達し、これとともに第１ヒータ３１４ａが備える改質触媒上では（２）式に示した酸化反応が活発に進行するようになり、第１ヒータ３１４ａの温度はさらに上昇する。このように第１ヒータ３１４ａが昇温することで、第１ヒータ３１４ａを介して触媒部１６に流入するガスの温度もさらに上昇する。触媒部１６の上流側の端部では、ごく限られた領域に高温のガスが流入するため、このガスが流入する領域では急激に改質触媒の温度が上昇する。触媒部１６において、第１ヒータ３１４ａを通過した高温のガスが供給される領域が昇温し、やがて着火温度付近に達すると、そのような領域の改質触媒上では酸化反応が活発に進行するようになり、この酸化反応で生じる熱も加わって触媒温度はさらに上昇し、生じた熱はさらに周辺の改質触媒に伝わっていく。
【００９９】
ステップＳ２０５に引き続き、第１熱電対１８ａの測定値Ｔ1 の読み込みを行ない（ステップＳ２１０）、この測定値Ｔ1 を所定の基準値Ｔwと比較する（ステップＳ２１５）。これらステップＳ２１０およびステップＳ２１５は、図３に示した暖気状態制御処理ルーチンと同様の処理である。ステップＳ２１５において、測定値Ｔ1 が基準値Ｔw に達したと判断されたときには、触媒部１６中でガスが導入される領域では、充分に昇温して酸化反応が進行し、触媒部１６の内部からさらに発熱する状態となっている。ステップＳ２１５で、測定値Ｔ1 が基準値Ｔw に達したと判断すると、第１ヒータ３１４ａへの通電を停止し、代わって第２ヒータ３１４ｂへの通電を開始し、さらにシャッタ１１２の開度をθ1 からθ2 に変更する（ステップＳ２２０）。なお、ステップＳ２１５において測定値Ｔ1 が基準値Ｔw に達していないと判断したときには、再びステップＳ２１０に戻り、基準値Ｔw に達したと判断されるまで測定値Ｔ1 の読み込みを続ける。
【０１００】
シャッタ１１２の開度をθ1 からθ2 に変更することで、新たに第２ヒータ３１４ｂをガスが通過するようになると共に、触媒部１６でもより広い範囲にガスが流入するようになる。ここで、第２ヒータ３１４ｂは、シャッタ１１２が開度θ1 から開度θ2 に変わったときに、ガスが通過可能な領域として拡大する領域に対応して形成されているため、触媒部１６の上流側で新たにガスが流入するようになった領域に流入するガスは、通電が開始された第２ヒータ３１４ｂによって加熱された後に触媒部１６に到る。
【０１０１】
ステップＳ２２０でシャッタ１１２の開度をθ2 に変更すると、第２熱電対１８ｂの測定値Ｔ2 を読み込み（ステップＳ２３０）、基準値Ｔw との比較を行なう（ステップＳ２３５）。第２熱電対１８ｂは、第１熱電対１８ａよりも触媒部１６の外周よりに設けられており、測定値Ｔ2 を読み込むことによって、フラップ開度がθ1 からθ2 に変更されたことで触媒部１６において新たにガスが供給されるようになった領域の触媒温度を知ることができる。所定の基準値Ｔw は、ステップＳ２１５における判断で用いた基準値と同じ値を用いた。
【０１０２】
ステップＳ２３５で、測定値Ｔ2 が基準値Ｔw に達したと判断すると、第２ヒータ３１４ｂへの通電を停止し、代わって第３ヒータ３１４ｃへの通電を開始して、さらにシャッタ１１２の開度をθ2 からθ3 に変更する（ステップＳ２４０）。なお、ステップＳ２３５において測定値Ｔ2 が基準値Ｔw に達していないと判断したときには、再びステップＳ２３０に戻り、基準値Ｔw に達したと判断されるまで測定値Ｔ2 の読み込みを続ける。
【０１０３】
シャッタ１１２の開度をθ3 に変更することで、新たに第３ヒータ３１４ｃをガスが通過するようになると共に、触媒部１６の上流領域全体にガスが流入し、触媒部１６の全域にガスが導入されるようになる。ここで、第３ヒータ３１４ｃは、シャッタ１１２が開度θ2 から開度θ3 に変わったときに、ガスが通過可能な領域として拡大する領域に対応して形成されているため、触媒部１６の上流側で新たにガスが流入するようになった領域に流入するガスは、通電が開始された第３ヒータ３１４ｃによって加熱された後に触媒部１６に到る。
【０１０４】
ステップＳ２４０でシャッタ１１２の開度をθ3 に変更すると、第３熱電対１８ｃの測定値Ｔ3 を読み込み（ステップＳ２４５）、基準値Ｔw との比較を行なう（ステップＳ２５０）。第３熱電対１８ｃは、触媒部１６の外周部近傍に設けられており、測定値Ｔ3 を読み込むことによって、シャッタ開度がθ2 からθ3 に変更されたことで触媒部１６において新たにガスが供給されるようになった領域の触媒温度を知ることができる。所定の基準値Ｔw は、ステップＳ２１５およびステップＳ２３５における判断で用いた基準値と同じ値を用いた。
【０１０５】
ステップＳ２５０において、測定値Ｔ3 が基準値Ｔw に達したと判断したときには、触媒部１６の全域で改質触媒の温度が充分に昇温したと判断して第３ヒータ３１４ｃへの通電を停止し、本ルーチンを終了する。これによって改質器３１０の暖機運転は終了する。なお、ステップＳ２５０において測定値Ｔ3 が基準値Ｔw に達していないと判断したときには、再びステップＳ２４５に戻り、基準値Ｔw に達したと判断するまで測定値Ｔ3 の読み込みを続ける。
【０１０６】
図１１は、熱電対１８ａ〜１８ｃの測定値に基づいてシャッタ１１２の開度を制御する際の、各熱電対の測定値とシャッタ開度との関係を表わすダイヤグラム、および、このような動作を行なう際の各ヒータの状態を表わす説明図である。図１１（ａ）に示すダイヤグラムは、図４に示したダイヤグラムと同様であり、第４実施例の改質器３１０が、その内部温度の変化に基づいてシャッタ開度を制御する動作は、既述した実施例と同様である。このような動作によって改質器３１０において暖機運転が進行する際に、図１１（ｂ）〜図１１（ｄ）に示すように、シャッタ開度がθ1 のときには第１ヒータ３１４ａだけがオンとなり、シャッタ開度θ2 のときには第２ヒータ３１４ｂだけがオンとなり、シャッタ開度θ3 のときには第３ヒータ３１４ｃだけがオンとなる。
【０１０７】
以上のように構成された第４実施例の改質器３１０によれば、その暖機の際に、加熱したガスを触媒部１６上の限られた領域に流入させて特定の領域を素早く昇温させ、触媒部１６内で酸化反応を開始させて、触媒部１６内の暖機の進行状態に応じて触媒部１６においてガスを流入させる領域を次第に拡大することによって、第１実施例ないし第３実施例と同様の効果を得ることができる。さらに、第４実施例の改質器３１０によれば、加熱部３１４は、第１ヒータ３１４ａ〜第３ヒータ３１４ｃに分割して設けられており、これらは別々に通電されるため、加熱部で消費するエネルギ量を抑えると共に、暖機時間をさらに短縮する効果を得ることができる。すなわち、シャッタ開度がθ1 のときには、加熱部３１４の中で実際にガスが通過する第１ヒータ３１４ａのみが通電し、シャッタ開度θ2 のときには、シャッタ開度がθ1 からθ2 に変わることで新たにガスが通過するようになった第２ヒータ３１４ｂのみが通電し、シャッタ開度がθ3 のときには、シャッタ開度がθ2 からθ3 に変わることで新たにガスが通過するようになった第３ヒータ３１４ｃのみが通電する。したがって、触媒部１６においてガスが流入する領域のうち、現在積極的に昇温させようとしている領域に流入するガスが効果的に加熱され、暖機時間をさらに短縮することができる。また、触媒部１６において既に充分に昇温した領域に流入するガスが通過するヒータは通電せず、現在ガスの昇温に関わっていないヒータも通電しないため、加熱部３１４において改質器３１０の暖機に寄与することなく消費されるエネルギ量を抑えることができる。
【０１０８】
なお、上記実施例の改質器３１０は、触媒部１６においてガスが流入する領域をシャッタ１１２によって変化させることとしたが、第１実施例と同様のフラップ弁など異なる構成を用いることとしても良い。また、第４実施例の改質器３１０では、加熱部３１４を構成する第１ヒータ３１４ａ〜第３ヒータ３１４ｃは、それぞれ、ガスの流れる方向に段階的にずらして（上流側に凸となるように）配置したが（図９参照）、このようにずらせて配置することなく、改質器３１０における所定の横断面上に互いに隣接して配置しても良い。これらの各ヒータが、シャッタの開度に対応して分割して設けられ、別々に通電することが可能であれば、同様の効果を得ることができる。もとより、シャッタ開度としてとりうる開度の数および加熱部の分割数は、２あるいは４以上の数を選択してもよい。
【０１０９】
（８）第５実施例としての改質器４１０の構成：
図１２は、第５実施例の改質器４１０の構成を表わす説明図である。第５実施例の改質器４１０は、既述した実施例と同様に燃料電池装置２０内に組み込まれて用いられ、第４実施例の改質器３１０と同様に、シャッタ１１２，熱電対１８ａ〜１８ｃ，第１ヒータ３１４ａ〜第３ヒータ３１４ｃからなる加熱部３１４等を備えており、既述した実施例と共通する構成については詳しい説明は省略する。
【０１１０】
改質器４１０は、改質器３１０と同様に、ガスの流れる方向に段階的にずらして配置された第１ヒータ３１４ａ〜第３ヒータ３１４ｃからなる加熱部３１４を備えるが、さらに、改質器３１０が備える触媒部１６に対応する触媒部４１６も、加熱部３１４の形状に対応して、上流側に凸となるように形成されている。すなわち、触媒部４１６は、第１ヒータ３１４ａを通過して直進したガスが、触媒部４１６において最も上流側に突出した端面に流入するように形成されており、以下、第２ヒータ３１４ｂを通過して直進したガス、および、第３ヒータ４１４ｃを通過して直進したガスが、これよりも下流側に後退した位置の端面に流入するように設けられている。以下、触媒部４１６の上流側端面において、第１ヒータ３１４ａを通過したガスが流入する領域を第１端面４１６ａと呼び、第２ヒータ３１４ｂを通過したガスが流入する領域を第２端面４１６ｂと呼び、第３ヒータ３１４ｃを通過したガスが流入する領域を第３端面４１６ｃと呼ぶ。これら第１端面４１６ａ〜第３端面４１６ｃは、第１ヒータ３１４ａ〜第３ヒータ３１４ｃに対応して、ガスの流れ方向に段階的にずれた位置に設けられているが、ガスの流れ方向に対しては、互いに重なり合うことのない同心円状に配置している。
【０１１１】
さらに、触媒部４１６と加熱部３１４との間には、隔壁４１５ａおよび隔壁４１５ｂが設けられている。隔壁４１５ａは、触媒部４１６の上流部において、上記第１端面４１６ａを端面として有し、第１ヒータ３１４ａに対応して上流側に凸となるように設けられた構造の側面に設けられており、隔壁４１５ｂは、同じく触媒部４１６の上流部において、上記第２端面４１６ｂを端面として有し、第２ヒータ３１４ｂに対応して上流側に凸となるように設けられた構造の側面に設けられている（図１２参照）。
【０１１２】
第５実施例の改質器４１０は、第４実施例の改質器３１０と同様に、その暖機時には図１０に示した暖気状態制御処理ルーチンを実行し、触媒部に酸素を含んだガスを供給して酸化反応を進行させつつシャッタ開度を調節して、暖機を行なう。改質器４１０の暖機時にシャッタ開度がθ1 のときには、第１ヒータ３１４ａを通過することで昇温したガスは、そのまま触媒部４１６に向かって直進する。その際、第２ヒータ３１４ｂは第１ヒータ３１４ａに対してガスの流れ方向にずらした位置に配設されているため、第１ヒータ３１４ａを通過したガスは、第２ヒータ３１４ｂの壁面に導かれて直進する。また、この第１ヒータ３１４ａを通過したガスを導く第２ヒータ３１４ｂの壁面は、第１端面４１６ａの周辺部と接しているため、第１ヒータ３１４ａを通過したガスは、上記第１端面４１６ａから触媒部４１６に流入する。第１端面４１６ａを端面とする凸状構造の側面には、上記したように隔壁４１５ａが設けられているため、第１端面４１６ａから触媒部４１６に流入したガスは、上記凸状構造から周辺部に漏れ出すことなくそのまま直進し、シャッタ開度がθ1 のときにはこの凸状構造が集中的に加熱される。
【０１１３】
シャッタ開度がθ2 のときには、第１ヒータ３１４ａを通過したガスは、上記したように第１端面４１６ａに流入し、このとき第１ヒータ３１４ａに対する通電は停止しているが、第１ヒータ３１４ａを通過したガスが流入する領域は既に充分に昇温しているため、この領域では引き続き活発に酸化反応が進行する。シャッタ開度をθ2 に変更することで、新たに第２ヒータ３１４ｂをガスが通過して加熱されるようになるが、この第２ヒータ３１４ｂを通過したガスは、そのまま触媒部４１６に向かって直進する。その際、第３ヒータ３１４ｃは第２ヒータ３１４ｂに対してガスの流れ方向にずらした位置に配設されているため、第２ヒータ３１４ｂを通過したガスは、第３ヒータ３１４ｃの壁面と、上記隔壁４１５ａとに導かれて直進する。また、この第２ヒータ３１４ｂを通過したガスを導く第３ヒータ３１４ｃの壁面は、第２端面４１６ｂの周辺部と接しているため、第２ヒータ３１４ｂを通過したガスは、第２端面４１６ｂから触媒部４１６に流入する。第２端面４１６ｂを端面とする凸状構造の側面には、上記したように隔壁４１５ｂが設けられているため、第２端面４１６ｂから触媒部４１６に流入したガスは、上記凸状構造から周辺部に漏れ出すことなくそのまま直進し、シャッタ開度がθ2 のときには、第２端面４１６ｂを端面とする凸状構造が集中的に加熱される。
【０１１４】
シャッタ開度がθ3 のときには、第１ヒータ３１４ａを通過したガスは上記したように第１端面４１６ａに流入し、第２ヒータ３１４ｂを通過したガスは第２端面４１６ｂに流入する。このとき第１ヒータ３１４ａおよび第２ヒータ３１４ｂに対する通電は停止しているが、第１ヒータ３１４ａおよび第２ヒータ３１４ｂを通過したガスが流入する領域は既に充分に昇温しているため、この領域では引き続き活発に酸化反応が進行する。シャッタ開度をθ2 に変更することで、新たに第３ヒータ３１４ｃをガスが通過して加熱されるようになるが、この第３ヒータ３１４ｃを通過したガスは、そのまま触媒部４１６に向かって直進する。その際、第３ヒータ３１４ｃを通過したガスは、上記隔壁４１５ｂと、改質器４１０の内壁面とに導かれて、第３端面４１６ｃから触媒部４１６に流入する。第３端面４１６ｃから触媒部４１６に流入したガスは、その流入した領域を集中的に加熱する。
【０１１５】
以上のように構成された第５実施例の改質器４１０によれば、その暖機の際に、加熱したガスを触媒部４１６上の限られた領域に流入させて特定の領域を素早く昇温させ、触媒部４１６内で酸化反応を開始させて、触媒部４１６内の暖機の進行状態に応じて触媒部４１６においてガスを流入させる領域を次第に拡大することによって、第１実施例ないし第４実施例と同様の効果を得ることができる。さらに、第５実施例の改質器４１０によれば、加熱部３１４は、第１ヒータ３１４ａ〜第３ヒータ３１４ｃに分割して設けられており、これらは別々に通電されるため、第４実施例と同様に、加熱部で消費するエネルギ量を抑えると共に、暖機時間をさらに短縮する効果を得ることができる。さらに、第５実施例の４１０では、各ヒータの壁面および隔壁４１５ａ，隔壁４１５ｂによって、各ヒータを通過したガスを対応する触媒部端面にまで導き、上記隔壁４１５ａ、４１５ｂによって、各触媒部端面に流入したガスが周辺部に拡散するのを防いでいる。したがって、現在通電中のヒータを通過したガスを、対応する端面のみに流入させ、この通電中のヒータを通過したガスが流入する領域だけを効果的に加熱することができ、さらに暖機時間の短縮を図ることができる。加熱したガスが非所望の領域に拡散するのを防ぐことで、特定の領域を加熱する効果をより高めることができる。
【０１１６】
なお、第５実施例の改質器４１０では、触媒部４１６において、上流側の端部が上記したように上流側に凸となる形状に形成されているため、触媒部内の温度分布状態を検出するための熱電対１８ａ〜１８ｃは、既述した実施例の改質器よりも下流よりに配設することとした。このような場合には、各熱電対の検出値は、熱電対を上流側端部に配設する場合よりも低くなるため、図１０に示したフローチャートを実行する際に参照する基準温度Ｔw としては、既述した着火温度よりも低い温度を設定することとしても良い。
【０１１７】
また、上記第４および第５実施例では、シャッタ開度を変更して新たにガスが通過するようになったヒータのみに通電することとしたが、各ヒータの通電量をさらに制御することとしても良い。例えば、シャッタ開度をθ1 からθ2 に変更して第２ヒータ３１４ｂへの通電を開始する際に、第１ヒータ３１４ａへの通電を停止してしまうのではなく、通電量を減少させる制御を行なうこととしてもよい。
【０１１８】
（９）第６実施例としての改質器５１０の構成：
既述した実施例では、改質器が備える触媒部は、ハニカムなどにより構成される一様な構造としたが、さらに内部に導電性に優れた部材を配設して、より迅速に内部で熱を拡散させることとしても良い。図１３は、第６実施例の改質器５１０の構成を表わす説明図である。第６実施例の改質器５１０は、既述した実施例と同様に燃料電池装置２０内に組み込まれて用いられ、第１実施例の改質器１０と同様に、フラップ弁１２，加熱部１４等を備えており、既述した実施例と共通する構成については詳しい説明は省略する。
【０１１９】
改質器５１０は、改質器１０とは異なり、触媒部５１６の内部に、ステンレスパイプ５１９を備えている。本実施例の改質器５１０は、触媒部５１６の内部に、ガスの流れ方向に平行に、径の異なる３本のステンレスパイプ５１９を備えており、これらのステンレスパイプ５１９は、触媒部５１６の横断面において同心円状となるように配設されている。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）におけるＡ−Ａ断面の様子を表わす。各ステンレスパイプ５１９の間は、既述した実施例と同様に、表面に改質触媒を担持したハニカムによって構成されている。また、改質器５１０では、その内部の温度分布状態を検出するための熱電対５１８ａ〜５１８ｃは、触媒部５１６の下流側に設けた。もとより、各ステンレスパイプ５１９の間は、触媒ペレットを充填するなど異なる構成としてもよい。
【０１２０】
第６実施例の改質器５１０は、第１実施例の改質器１０と同様に、その暖機時には図３に示した暖気状態制御処理ルーチンを実行し、触媒部に酸素を含んだガスを供給して酸化反応を進行させつつ、フラップ弁の開度を調節して暖機を行なう。改質器５１０の暖機時には、そのフラップ弁開度に応じて、触媒部５１６における所定の領域にガスが流入するが、ガスが流入する領域に配設されたステンレスパイプ５１９は、触媒部５１６に流入するガスによって伝えられた熱、および、触媒部５１６で進行する酸化反応によって生じた熱を、速やかに下流側に伝え、ステンレスパイプ内の温度を均一化する。
【０１２１】
以上のように構成された第６実施例の改質器５１０によれば、その暖機の際に、加熱したガスを触媒部５１６上の限られた領域に流入させて特定の領域を素早く昇温させ、触媒部５１６内で酸化反応を開始させて、触媒部５１６内の暖機の進行状態に応じて触媒部５１６においてガスを流入させる領域を次第に拡大することによって、第１実施例ないし第５実施例と同様の効果を得ることができる。さらに、第６実施例の改質器５１０によれば、熱伝導性の高いステンレスパイプ５１９を内部に配設することにより、触媒部５１６の下流側にまでより早く熱を伝えることができ、改質器の暖機時間をさらに短縮することができる。
【０１２２】
ここで、上流側の熱を下流側に伝えるステンレスパイプ５１９は、ガスの流れの方向に平行な円筒状構造であるため、このステンレスパイプ５１９によって、触媒部５１６内のガスが通過する領域にだけ熱が伝わる。触媒部５１６内でガスが通過する領域において、下流域までより早く昇温することで、ガスが通過する領域全域でより早く酸化反応が活発に進行するようになる。このように、ステンレスパイプ５１９は、主にガスの流れに沿って熱を伝え、ガスがまだ通過するようになっていない領域に積極的に熱を伝えることがないため、供給されるガスによって伝えられる熱、および、上流側で進行する酸化反応で生じる熱は、ガスが通過する領域の下流側における酸化反応の活発化に効果的に利用される。
【０１２３】
上記実施例では、上流側から下流側に熱を伝える伝熱手段としてステンレスパイプ５１９を用いたが、他の材料からなるパイプを用いても良い。触媒部５１６を構成するハニカムやハニカム上に担持した改質触媒に比べて、充分に熱伝導性の高い材料によって上記伝熱手段を構成するならば、既述した効果を得ることができる。また、上記伝熱手段は、必ずしもパイプ状に形成する必要はなく、上流側から下流側に充分に熱を伝え得る形状であればよい。
【０１２４】
また、図１３に示した改質器５１０では、熱電対５１８ａ〜５１８ｃは触媒部５１６の下流側に設けることとしたが、異なる部位に熱電対を設けることとしても良い。また、ステンレスパイプ５１９内のハニカム中に熱電対を設けて触媒部の内部温度を測定する代わりに、各ステンレスパイプ５１９の温度を測定して、改質器の内部温度の状態を判断することとしてもよい。ステンレスパイプ５１９の温度は、触媒部５１６の上流部における昇温状態を精度良く反映し、ステンレスパイプ５１９によって触媒部５１６の上流部の熱が速やかに下流部に伝えられるため、ステンレスパイプ５１９の温度から、改質器５１０の暖機の進行状態を知ることができる。
【０１２５】
さらに、本実施例の改質器５１０が備えるステンレスパイプ５１９は、上記したように始動時の暖機時間を短縮するだけでなく、改質器５１０が定常運転を行なう時にも、その内部温度を上流から下流にわたってより均一に保つことができるという効果を奏する。改質器内の温度分布をより均一化できることにより、改質反応を行なう定常運転時に、内部温度のばらつきに起因して非所望の反応が進行したり改質反応の活性が低下する領域が生じてしまうのを抑え、改質器の性能を向上させることができる。
【０１２６】
また、上記第６実施例では、フラップ弁１２の開閉は３段階、触媒部が備えるステンレスパイプ５１９は３本としたが、これら開閉段階やパイプの数は、異なる値としてもよい。もとより、フラップ弁１２の代わりに、第２〜第５実施例のようにシャッタ１１２などを用いても良く、また、第４および第５実施例のように、加熱部１４を複数のヒータから構成することとし、フラップ弁１２の開度に応じて各ヒータの通電状態を制御しても良い。
【０１２７】
既述した第１ないし第６実施例では、改質器内の所定の位置に複数の熱電対を設けて、それらの検出値に基づく温度分布状態によって改質器の暖機の進行状態を検知し、フラップ弁やシャッタの開度を制御することとしたが、熱電対を用いる以外の方法によって、ガスの供給領域を制御することとしても良い。例えば、温度の分布状態を直接測定する代わりに、暖機時における改質器の運転条件がほぼ一定であるならば、暖機開始からの時間によって改質器の暖機の進行状態を類推し、暖機開始からの時間に応じて、触媒部においてガスが供給される領域を変化させることとしても良い。
【０１２８】
なお、第１ないし第６実施例の改質器が備える加熱部は、酸化反応を促進する活性を有する触媒を備えるヒータからなることとしたため、通電によって発熱するだけでなく、さらにこの触媒上で酸化反応を起こさせることにより、触媒部に供給するガスを昇温させることができる。もとより、ヒータが触媒を備えないこととしても、暖機時に触媒上で酸化反応を起こさせるために触媒部に供給する加熱したガスの流れを制御することによって、暖機時間を短縮したり未反応な炭化水素の排出量を削減するといった既述した効果を得ることができる。また、既述した実施例では、暖機時に触媒部に供給するガスを昇温させるために、通電により発熱するヒータを用いたが、バーナなど他の加熱手段によりガスを加熱しても、触媒部において限られた領域から順に昇温させて酸化反応を起こさせることによる既述した効果を得ることができる。例えば、ブロワ３８から取り込んだ空気を天然ガスに混合する第１空気供給路３９を、原燃料ガス供給路６４に接続する代わりに原燃料供給路６３に接続し、改質器内に加熱部を設ける代わりに、改質器の暖機中には、空気を混合した天然ガスを、蒸発器３２に併設したバーナ２８によって加熱して改質器１０に供給することとしても良い。
【０１２９】
また、既述した実施例では、燃料電池装置が定常運転を行なっているときには、メタンから水素を生成するために、改質器内では水蒸気改質反応を行なうこととしたが、部分酸化反応によって水素を生成してもよい。また、水蒸気改質反応と部分酸化反応とを組み合わせて、部分酸化反応で生じた熱を利用して水蒸気改質反応を進行させ、水素を生成することとしてもよい。以下に、メタンの部分酸化反応を表わす反応式を示す。
【０１３０】
ＣＨ4 ＋（１／２）Ｏ2   →  ＣＯ＋２Ｈ2 ＋４４（kJ/mol）  …（３）
【０１３１】
どのような反応によって水素を生成する場合にも、改質器が備える触媒が（原燃料である炭化水素を酸化する）酸化反応を促進する充分な活性を有していれば、本発明を適用することができる。改質器が備える触媒が、原燃料に酸素を加えたガスを供給したときに酸化反応を進行させる活性を有しているならば、改質器の始動時には既述した動作により暖機運転を行ない、暖機時間を短縮する効果を得ることができる。また、既述した実施例では、改質器の暖機運転時には、（２）式に示したメタンの酸化反応（完全燃焼反応）によって改質器内部を昇温させることとしたが、暖機運転の際にも（３）式に示した部分酸化反応を組み合わせることとしても良い。完全燃焼反応の方が反応によって生じる熱量が多いためより速く暖機を完了することが可能となり、また、暖機運転時には必ずしも水素を生成する必要がないため、暖機のためには完全燃焼反応を行なわせることが望ましいが、部分酸化反応を行なっても、限られた領域に酸素を含有するガスを供給しつつ暖機を行なうことによる本発明の効果を得ることができる。
【０１３２】
また、既述した実施例の改質器は、原燃料としてメタンを用いることとしたが、メタン以外の炭化水素を原燃料としてもよい。例えば、メタノールも改質反応の原燃料としてよく知られているが、メタンは、メタノールに比べて改質反応を進行させる際の触媒温度が高い。このように望ましい触媒温度が高くなる原燃料を用いる場合には、本発明を適用することによって始動時の暖機にかかる時間を短縮する効果を、より顕著に得ることができる。
【０１３３】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる様態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な一実施例である改質器１０の構成を表わす説明図である。
【図２】燃料電池装置２０の構成の概略を表わすブロック図である。
【図３】暖気状態制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【図４】熱電対による測定値に基づいてフラップ開度を制御する際の両者の関係を表わすダイヤグラムである。
【図５】改質器１１０の構成を表わす説明図である。
【図６】改質器１１０が備えるシャッタ１１２の構成を表わす説明図である。
【図７】改質器２１０の構成を表わす説明図である。
【図８】改質器２１０が備えるシャッタ２１２の構成を表わす説明図である。
【図９】改質器３１０の構成を表わす説明図である。
【図１０】暖気状態制御処理ルーチンを表わすフローチャートである。
【図１１】熱電対による測定値に基づいて、シャッタ開度およびヒータの通電状態を制御する動作を表わす説明図である。
【図１２】改質器４１０の構成を表わす説明図である。
【図１３】改質器５１０の構成を表わす説明図である。
【図１４】従来知られる改質器における暖機時の動作を表わす説明図である。
【符号の説明】
１０，１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，７１０…改質器
１２…フラップ弁
１４，２１４，３１４…加熱部
１６，５１６…触媒部
１８ａ…第１熱電対
１８ｂ…第２熱電対
１８ｃ…第３熱電対
２０…燃料電池装置
２２…原燃料タンク
２３，２５，２７…弁
２４…水タンク
２６…脱硫器
２８…バーナ
３２…蒸発器
３３…ブロワ
３４…第２空気供給路
３６…ＣＯ低減部
３８…ブロワ
３９…第１空気供給路
４０…燃料電池
５０…制御部
５２…入出力ポート
５４…ＣＰＵ
５６…ＲＯＭ
５８…ＲＡＭ
６０…原燃料流路
６１…原燃料分岐路
６２…水供給路
６３…原燃料供給路
６４…原燃料ガス供給路
６５…改質ガス流路
６６…燃料ガス供給路
６７…燃料排出路
６８…酸化ガス供給路
６９…酸化排ガス路
７０…ガス分岐路
７２…ポンプ
１１２，２１２…シャッタ
３１４ａ…第１ヒータ
３１４ｂ…第２ヒータ
３１４ｃ…第３ヒータ
４１４ａ〜４１４ｃ…ヒータ
４１５ａ，４１５ｂ…隔壁
４１６ａ…第１端面
４１６ｂ…第２端面
４１６ｃ…第３端面
５１８ａ〜５１８ｃ…熱電対
５１９…ステンレスパイプ
【図１】
0004534277.tif 000002
【図２】
0004534277.tif 000003
【図３】
0004534277.tif 000004
【図４】
0004534277.tif 000005
【図５】
0004534277.tif 000006
【図６】
0004534277.tif 000007
【図７】
0004534277.tif 000008
【図８】
0004534277.tif 000009
【図９】
0004534277.tif 000010
【図１０】
0004534277.tif 000011
【図１１】
0004534277.tif 000012
【図１２】
0004534277.tif 000013
【図１３】
0004534277.tif 000014
【図１４】
0004534277.tif 000015