(57)【要約】【課題】燃焼器だけに依存することなく、気化器を効率的に暖機する。【解決手段】エネルギ変換システム１は、燃料の酸化に基づきエネルギ変換を実行するエネルギ変換部２と、エネルギ変換部２に燃料を供給する燃料供給システム１０を備える。燃料供給システム１０は、燃料貯蔵部４と、気化器５とを備える。気化器５は、燃焼部１１および排熱供給部１２を熱源としている。燃焼部１１は、燃料の酸化に基づき気化器５を加熱する。排熱供給部１２は、エネルギ変換部２の排熱によって気化器５を加熱する。助燃剤供給部１６は、燃焼部１１に助燃剤を供給する。エネルギ変換部２の低温始動時には、助燃剤供給部１６から助燃剤が供給される。この結果、始動時であっても、燃焼部１１によって気化器５を暖機することができ、十分な燃料をエネルギ変換部２に供給することができる。【選択図】図１
2013194507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
難燃性の燃料の酸化に基づいてエネルギ変換を実行するエネルギ変換部（２）に前記燃料を供給する燃料供給システムにおいて、
前記燃料は高圧で液体を呈する燃料であって、
前記燃料を貯蔵する燃料貯蔵部（４）と、
前記燃料を液体から気化させる気化器（５）を含む加熱対象部（６）と、
水素を助燃剤として添加することによって前記燃料の酸化を促進し、前記燃料の酸化に基づいて生じる熱を前記加熱対象部に供給する燃焼部（１１）と、
助燃剤としての水素を前記燃焼部に供給する助燃剤供給部（１６）と、
始動時に、前記助燃剤供給部から前記燃焼部に前記助燃剤を供給し、前記燃焼部から前記加熱対象部に熱を供給するように、前記燃焼部および前記助燃剤供給部を制御する制御部（７）とを備えることを特徴とする燃料供給システム。
【請求項２】
前記助燃剤供給部（１６）は、
改質反応により前記燃料を水素に変換する改質部（９）と、
前記改質器によって変換された水素を貯蔵する助燃剤貯蔵部（１７）とを備え、
前記制御部（７）は、
前記エネルギ変換部の定常的な運転時に前記改質器による変換を実行するとともに、水素を前記助燃剤貯蔵部に蓄積し、
始動時に、前記助燃剤貯蔵部に貯蔵された前記助燃剤を前記燃焼部に供給するように、前記改質部および前記助燃剤貯蔵部を制御することを特徴とする請求項１に記載の燃料供給システム。
【請求項３】
前記助燃剤供給部（１６）は、
前記燃料と繰り返して可逆的に反応する反応物（１８ｂ）を有する化学的な反応装置（１８）を備え、
前記制御部（７）は、
前記燃料を前記反応物に供給することにより前記反応物と前記燃料とを反応させて水素を発生し、当該水素を前記燃焼部に供給する水素放出モードと、前記エネルギ変換部からの排熱を前記反応物に供給することにより前記反応物を反応後の状態から反応前の状態に再生する再生モードとを提供することを特徴とする請求項１に記載の燃料供給システム。
【請求項４】
前記燃料はアンモニアであり、
前記反応物は、メタルハイドライドであることを特徴とする請求項３に記載の燃料供給システム。
【請求項５】
前記メタルハイドライドは、リチウムハイドライドであることを特徴とする請求項４に記載の燃料供給システム。
【請求項６】
前記制御部（７）は、
低温始動時に前記水素放出モードが実行され、前記エネルギ変換部の定常的な運転時に前記再生モードが実行されるように前記化学的反応装置を制御することを特徴とする請求項３から請求項５のいずれかに記載の燃料供給システム。
【請求項７】
さらに、前記エネルギ変換部の運転時に、前記エネルギ変換部からの排熱を前記加熱対象部に供給する排熱供給部（１２）を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の燃料供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料の酸化によってエネルギ変換を実行するエネルギ変換システムにおける燃料供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、難燃性の化合物を燃焼させるために、水素を助燃剤として添加する装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１６８４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術の構成では、システムが定常運転されている間に発生する水素を助燃剤として利用している。このため、システムの始動時には、水素を助燃剤として利用することができない。
【０００５】
また、始動時には水素を生成するために必要な熱を供給することが困難である。よって、始動時に十分な水素を供給することが困難であった。このような問題点は、低温環境におけるシステムの始動時により顕著にあらわれる。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、システムの始動時に燃料を安定的に供給することができる燃料供給システムを提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、システムの始動時に、燃焼による熱によって、燃料供給システムにおける気化器を安定的に暖機することができる燃料供給システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、難燃性の燃料の酸化に基づいてエネルギ変換を実行するエネルギ変換部（２）に燃料を供給する燃料供給システムにおいて、燃料は高圧で液体を呈する燃料であって、燃料を貯蔵する燃料貯蔵部（４）と、燃料を液体から気化させる気化器（５）を含む加熱対象部（６）と、水素を助燃剤として添加することによって燃料の酸化を促進し、燃料の酸化に基づいて生じる熱を加熱対象部に供給する燃焼部（１１）と、助燃剤としての水素を燃焼部に供給する助燃剤供給部（１６）と、始動時に、助燃剤供給部から燃焼部に助燃剤を供給し、燃焼部から加熱対象部に熱を供給するように、燃焼部および助燃剤供給部を制御する制御部（７）とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成によると、気化器を含む加熱対象部は、燃焼部から供給される熱によって加熱される。しかも、始動時には、助燃剤供給部から燃焼部に助燃剤が供給されるから、難燃性の燃料の酸化を促進することができ、燃焼部から加熱対象部に熱を供給することができる。つまり、始動時においても、燃焼部によって気化器を十分に加熱することができ、気化器において燃料を十分に気化させることができる。よって、始動時から、エネルギ変換部に十分な燃料を供給することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、助燃剤供給部（１６）は、改質反応により燃料を水素に変換する改質部（９）と、改質器によって変換された水素を貯蔵する助燃剤貯蔵部（１７）とを備え、制御部（７）は、エネルギ変換部の定常的な運転時に改質器による変換を実行するとともに、水素を助燃剤貯蔵部に蓄積し、始動時に、助燃剤貯蔵部に貯蔵された助燃剤を燃焼部に供給するように、改質部および助燃剤貯蔵部を制御することを特徴とする。この構成によると、改質部によって生成された水素を、始動時に助燃剤として供給することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、助燃剤供給部（１６）は、燃料と繰り返して可逆的に反応する反応物（１８ｂ）を有する化学的な反応装置（１８）を備え、制御部（７）は、燃料を反応物に供給することにより反応物と燃料とを反応させて水素を発生し、当該水素を燃焼部に供給する水素放出モードと、エネルギ変換部からの排熱を反応物に供給することにより反応物を反応後の状態から反応前の状態に再生する再生モードとを提供することを特徴とする。この構成によると、化学的な反応装置によって水素を発生させることができる。また、エネルギ変換部からの排熱によって反応物を再生することにより、可逆的な反応を繰り返して実行することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、燃料はアンモニアであり、反応物は、メタルハイドライドであることを特徴とする。この構成によると、メタルハイドライドとアンモニアとの反応によって水素を発生させることができる。また、エネルギ変換部からの排熱によって金属アミドをメタルハイドライドに再生することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、メタルハイドライドは、リチウムハイドライドであることを特徴とする。この構成によると、低温において水素放出モードを実行可能となる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、制御部（７）は、低温始動時に水素放出モードが実行され、エネルギ変換部の定常的な運転時に再生モードが実行されるように化学的反応装置を制御することを特徴とする。この構成によると、低温始動時に水素放出モードが実行されるから、低温時であっても、燃焼部における燃料の酸化を促進することができる。また、エネルギ変換部の定常的な運転中に反応物を再生することができる。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、さらに、エネルギ変換部の運転時に、エネルギ変換部からの排熱を加熱対象部に供給する排熱供給部（１２）を備えることを特徴とする。この構成によると、エネルギ変換部の排熱によって加熱対象部を十分に加熱できるようになる前に、燃焼部によって加熱対象部を加熱することができる。
【００１７】
なお、特許請求の範囲および上記手段の項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を適用した第１実施形態に係るエネルギ変換システムを示すブロック図である。
【図２】第１実施形態の暖機制御を示すフローチャートである。
【図３】第１実施形態の暖機制御を示すタイムチャートである。
【図４】本発明を適用した第２実施形態に係るエネルギ変換システムを示すブロック図である。
【図５】第２実施形態の水素を供給するための熱化学サイクルを示す状態遷移図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００２０】
（第１実施形態）
図１において、エネルギ変換システム１は、燃料の酸化に基づきエネルギ変換を実行し、利用可能なエネルギを提供する。エネルギ変換システム１は、例えば、燃料の酸化に基づき熱と電力との両方を提供する。エネルギ変換システム１は、定置型の熱電併給システム、または車両の動力システムを提供する。
【００２１】
エネルギ変換システム１は、エネルギ変換部（ＥＧＴＲ）２を有する。エネルギ変換部２は、燃料の酸化に基づきエネルギ変換を実行する。エネルギ変換部２は、例えば、燃料の燃焼により熱と動力とを出力する燃焼機関と発電機、または、燃料の酸化に基づきガスを処理する化学的反応装置、もしくは燃料の酸化に基づき電力を出力する化学的反応装置によって提供される。エネルギ変換部２は、燃料の供給を受けて、その燃料を酸化させる。さらに、エネルギ変換部２は、排熱を出す。排熱は、燃料の酸化によって生成される排気の熱、およびエネルギ変換部２の機器の冷却のために排出される熱として出される。
【００２２】
燃料は、一分子中に、窒素Ｎ、硫黄Ｓ、炭素Ｃの少なくとも一つと、少なくとも一つの水素Ｈを含む化合物である。燃料は、高圧下において液状を呈する。燃料は難燃性と呼びうる性質を有する。燃料は、加熱および減圧によって気化する。この実施形態では、燃料として、アンモニアＮＨ３が用いられる。
【００２３】
エネルギ変換システム１は、エネルギ変換部２から出る排熱を放出するための排熱処理系統３を備える。排熱処理系統３は、例えば、エネルギ変換部２の温度を調節するために冷却水の循環系統と、この循環系統に設けられた放熱用の熱交換器とによって提供することができる。排熱処理系統３によって、エネルギ変換部２において生成された熱の一部が、例えば大気に放出される。
【００２４】
エネルギ変換システム１は、排気系統４０３を有する。排気系統４０３は、エネルギ変換部２における燃料の酸化によって生じた排気を排出するための排気管によって提供することができる。排気系統４０３も、エネルギ変換部２から出る排熱を放出する機能を果たしている。よって、排気系統４０３からも排熱を回収することができる。
【００２５】
エネルギ変換システム１は、エネルギ変換部２に燃料を供給するための燃料供給システム１０を備える。燃料供給システム１０は、燃料貯蔵部（ＦＬＴＫ）４、気化器（ＥＶＰＲ）５、改質部（ＲＦＮＲ）９、および気化器５のための熱源機器１１、１２、１６を備える。燃料供給システム１０は、燃料貯蔵部４からエネルギ変換部２へ燃料を供給する。
【００２６】
燃料貯蔵部４は、燃料を貯蔵する。燃料貯蔵部４は、燃料を貯蔵するタンクによって提供される。燃料は、液体として燃料貯蔵部４に貯蔵されている。
【００２７】
気化器５は、液体の燃料を気化させる。燃料貯蔵部４に貯蔵された液体の燃料は、気化器５に供給される。気化器５によって気化した気体の燃料は、エネルギ変換部２に供給される。
【００２８】
気化器５は、加熱対象部（ＨＯＢＤ）６でもある。加熱対象部６は、所期の機能を発揮するために加熱が必要な機器群である。気化器５は、燃料を気化させるために熱を必要とする。気化器５は、エネルギ変換部２が必要とする量の燃料を気化させるために、所定の熱量を必要とする。気化器５は、例えば、エネルギ変換部２から出る排熱を、定常時の主要な熱源として利用することにより、燃料を気化させるように構成することができる。このような構成においては、エネルギ変換部２から出る排熱が少ないときに、気化器５は付加的な熱源を必要とする。特に、エネルギ変換部２を始動した直後は、排熱が少ない。また、寒冷地、または冬期においては、排熱が少ない。よって、気化器５は、エネルギ変換システム１の始動時、例えば、低温始動時に、付加的な熱源を必要とする。このような低温始動時における加熱操作は、暖機とも呼ばれる。
【００２９】
改質部９は、触媒の改質反応によって燃料から水素を生成する。言い換えると、改質部９は、改質反応によって燃料を水素に変換する。改質部９は、反応容器９ａと、反応容器９ａ内に保持された触媒９ｂと、触媒９ｂを加熱する加熱器９ｃとを備える。反応容器９ａには、気化器５から燃料が供給される。加熱器９ｃは、エネルギ変換部２の排気系統４０３から得られる比較的高温の排熱によって触媒９ｂを加熱する。触媒９ｂは、加熱されることによってアンモニアＮＨ３から窒素Ｎ２水素Ｈ２とを生成する。改質部９は、水素をエネルギ変換部２に供給する。エネルギ変換部２では、水素は燃料および／または助燃剤として利用される。
【００３０】
エネルギ変換システム１は、制御部（ＣＮＴＬ）７を備える。制御部７は、少なくともひとつの検出部８を備える。制御部７は、エネルギ変換システム１に含まれる複数の機器２−１２、１６を制御する。制御部７は、燃料供給システム１０を制御するための制御部でもある。検出部８は、エネルギ変換部２から出る排熱の熱量を示す物理量を検出する。例えば、検出部８は、エネルギ変換部２から出る排熱の温度Ｔｘを検出する。排熱の温度Ｔｘとして、エネルギ変換部２の温度を調節するための冷却水の温度を検出することができる。検出部８は、エネルギ変換部２の機械部品を潤滑する潤滑油の温度を検出してもよい。検出部８は、エネルギ変換部２から出る排気の温度を検出してもよい。また、排熱の温度Ｔｘは、エネルギ変換部２の始動後に徐々に上昇し、やがて定常状態になると所定水準に安定する。よって、エネルギ変換部２が始動されてからの経過時間は、エネルギ変換部２から出る排熱の温度Ｔｘを示すことができる。そこで、検出部８は、エネルギ変換部２が始動されてからの経過時間を計測してもよい。
【００３１】
制御部７は、制御装置を備える。制御装置は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納している。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクによって提供されうる。プログラムは、制御装置によって実行されることによって、制御装置をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される制御方法を実行するように制御装置を機能させる。制御装置が提供する手段は、所定の機能を達成する機能的ブロック、またはモジュールとも呼ぶことができる。
【００３２】
熱源機器１１、１２、１６は、気化器５において液体の燃料を気化させるために必要な熱を供給する。熱源機器１１、１２、１６は、加熱対象部６、特に気化器５を加熱するために、燃料の酸化に基づいて生じる熱を利用する燃焼熱系統と、エネルギ変換部２の排熱を利用する排熱系統とを含む。
【００３３】
燃焼熱系統は、燃焼部（ＦＬＢＲ）１１を備える。燃焼部１１は、燃料の酸化に基づいて生じる熱によって気化器５を加熱する。燃焼部１１は、燃料貯蔵部４から供給される燃料を酸化させることにより、すなわち燃料を燃焼させることにより熱を発生させる。燃焼部１１は、燃料を大気中で燃焼させるバーナ、または燃料を酸化させる触媒を備える反応器によって提供することができる。燃焼部１１は、燃料に助燃剤を添加することによって燃料の酸化を促進させる装置によって提供されている。
【００３４】
燃焼部１１の起動と停止とは、制御部７によって制御することができる。さらに、燃焼部１１における燃料の燃焼量は、制御部７によって制御することができる。これにより、燃焼部１１から気化器５へ供給される熱量を適正な水準に調節することができる。
【００３５】
助燃剤供給部（ＣＩＭＰ）１６は、燃焼部１１における燃料の酸化を促進するための助燃剤を燃焼部１１に供給する。助燃剤供給部１６は、低温始動時において、助燃剤を供給できるように構成されている。助燃剤供給部１６は、エネルギ変換部２の起動前においても助燃剤を供給可能に構成されている。助燃剤は、水素Ｈ２である。
【００３６】
助燃剤供給部１６の起動と停止とは、制御部７によって制御することができる。さらに、助燃剤供給部１６から燃焼部１１への助燃剤の供給量は、制御部７によって制御することができる。
【００３７】
助燃剤供給部１６は、助燃剤貯蔵部（ＣＩＴＫ）１７を備える。助燃剤貯蔵部１７は、助燃剤を貯蔵する。助燃剤貯蔵部１７は、改質部９によって生成された水素を貯蔵する。改質部９は、エネルギ変換部２が定常的に運転されている期間中に水素を生成する。よって、助燃剤貯蔵部１７は、エネルギ変換部２が定常的に運転されている期間中に、水素、すなわち助燃剤を蓄積する。
【００３８】
助燃剤供給部１６は、改質部９から助燃剤貯蔵部１７への助燃剤の供給を調節する調節装置を備えることができる。また、助燃剤供給部１６は、助燃剤貯蔵部１７から燃焼部１１への助燃剤の供給を調節する調節装置を備えることができる。これら調節装置は、制御部７によって制御することができる。この結果、制御部７は、助燃剤貯蔵部１７への助燃剤の蓄積開始時期と、蓄積期間とを制御することができる。また、制御部７は、助燃剤貯蔵部１７から燃焼部１１への助燃剤の供給開始時期と、供給期間とを制御することができる。
【００３９】
この実施形態では、改質器９は、エネルギ変換部２を機能させるための構成要素である。同時に、改質器９は、助燃剤貯蔵部１７とともに助燃剤供給部１６を構成している。
【００４０】
排熱系統は、排熱供給部（ＨＲＣＶ）１２を備える。排熱供給部１２は、エネルギ変換部２の運転中にエネルギ変換部２から出た排熱を回収し、回収された排熱を直接的に加熱対象部６、すなわち気化器５に供給する。排熱供給部１２は、エネルギ変換部２の定常的な運転中、すなわちエネルギ変換システム１の機器が十分に暖機された状態において、エネルギ変換部２から出た排熱を回収し、回収された排熱を気化器５に供給する。排熱供給部１２は、エネルギ変換部２を冷却するための冷却水を導入する冷却水の経路によって提供することができる。この場合、気化器５には、冷却水と気化器５内の燃料とを熱交換させる熱交換器を設けることができる。排熱供給部１２は、熱交換器に冷却水を供給することによってエネルギ変換部２の排熱を気化器５に供給する。
【００４１】
排熱供給部１２の起動と停止とは、制御部７によって制御することができる。さらに、排熱供給部１２から気化器５へ供給される熱量は、制御部７によって制御することができる。例えば、排熱供給部１２は、エネルギ変換部２から気化器５への冷却水の流れを断続する流量調節装置を備えることができる。流量調節装置は、例えば、弁、またはポンプによって提供することができる。流量調節装置は、制御部７によって制御される。
【００４２】
排熱系統には、エネルギ変換部２の排熱を蓄え、低温始動時に蓄えた熱を加熱対象部６に供給する蓄熱部を追加的に設けることができる。
【００４３】
図２は、燃料供給システム１０における熱源機器１１、１２、１６の制御処理１６０を示す。図中において、ＯＮは機器の活性化状態、運転状態を示し、ＯＦＦは機器の非活性化状態、停止状態を示す。制御処理１６０は、制御部７によって実行される。ステップ１６１では、制御部７は、エネルギ変換部２を起動するために、またはエネルギ変換部２が起動された後に、暖機処理が必要であるか否かを判定する。ステップ１６１は、例えば、排熱の温度Ｔｘが所定の第１の閾値ＴＨ１を下回るか否かを判定する処理によって提供することができる。ここでは、温度Ｔｘは、冷却水の温度である。暖機が必要である場合、ステップ１６２へ進む。Ｔｘ＜ＴＨ１の場合、すなわち排熱の温度Ｔｘが所定値未満のとき、ステップ１６２へ進む。
【００４４】
第１の閾値ＴＨ１は、エネルギ変換部２が寒冷地、または冬期における低温環境下での始動直後であることを示すように設定されている。第１の閾値ＴＨ１は、その時にエネルギ変換部２から得られる排熱だけでは、加熱対象部６において所期の機能を得ることができない状態を示している。例えば、第１の閾値ＴＨ１は、その時にエネルギ変換部２から得られる排熱だけでは、気化器５において燃料を十分に気化させることができない状態を示している。
【００４５】
ステップ１６２では、制御部７は、助燃剤貯蔵部１７から燃焼部１１へ助燃剤を供給するように助燃剤供給部１６を制御する。この結果、燃焼部１１に助燃剤が供給される。助燃剤貯蔵部１７は助燃剤を貯蔵しているから、助燃剤を生成するための熱を必要とすることなく助燃剤を供給することができる。
【００４６】
ステップ１６３では、燃焼部１１の利用を開始する。すなわち、制御部７は、燃焼部１１から加熱対象部６への熱の供給を開始する。このとき、制御部７は、燃焼部１１において燃料に助燃剤を添加するように燃焼部１１を制御する。これにより、燃焼部１１おける燃料の酸化によって生成された熱によって気化器５が加熱される。ステップ１６３では、制御部７は、燃焼部１１だけを利用して気化器５を加熱する。このとき、排熱供給部１２は気化器５に熱を供給しない。
【００４７】
ステップ１６１において、暖機が不要である場合、ステップ１６４へ進む。暖機が不要である場合、環境温度が十分に高いか、またはエネルギ変換部２の排熱が十分に高い温度に到達している。このような場合、気化器５はエネルギ変換部２の排熱だけで燃料を十分に気化させることができる。
【００４８】
ステップ１６４では、制御部７は、排熱供給部１２の利用を開始する。すなわち、制御部７は、排熱供給部１２から加熱対象部６へのリアルタイムでの熱の供給を開始する。これにより、エネルギ変換部２の運転、すなわち燃料の酸化によって生成された排熱を回収することによって気化器５が加熱される。ステップ１６４では、制御部７は、排熱供給部１２だけを利用して気化器５を加熱する。このとき、燃焼部１１は気化器５に熱を供給しない。
【００４９】
ステップ１６５では、制御部７は、助燃剤貯蔵部１７に助燃剤を蓄える。具体的には、制御部７は、改質器９を運転することにより水素を発生させ、さらに改質器９において発生した水素を助燃剤貯蔵部１７に導入する。この結果、エネルギ変換部２が定常的に運転されている期間中に、助燃剤が蓄えられる。蓄えられた助燃剤は、次の暖機時に利用される。
【００５０】
図３は、熱源機器の作動状態の推移を示すタイムチャートである。図中には、低温環境下でエネルギ変換部２の運転を開始した場合の熱源機器の利用状態が示されている。時刻ｔ０においてエネルギ変換部２の運転が開始されている。時刻ｔ０においては、気化器５の温度は環境温度と同程度である。この環境温度は、エネルギ変換部２からその時に得られる排熱だけでは気化器５を十分に加熱できない程度の低温である。
【００５１】
時刻ｔ０の後、エネルギ変化部２の運転時間が長くなるにしたがって、排熱の温度Ｔｘが徐々に上昇する。時刻ｔ０においては、排熱の温度Ｔｘは、第１の閾値ＴＨ１より低い。排熱の温度Ｔｘは、時刻ｔ１において、第１の閾値ＴＨ１を上回る。
【００５２】
温度Ｔｘが第１の閾値ＴＨ１より低い場合、助燃剤供給部１６から燃焼部１１に助燃剤が供給されるとともに、燃焼部１１において燃料が燃焼され、気化器５が加熱される。
【００５３】
温度Ｔｘが第１の閾値ＴＨ１以上になると、助燃剤供給部１６からの助燃剤の供給が停止されるとともに、燃焼部１１における燃料の燃焼が停止される。
【００５４】
同時に、排熱供給部１２から気化器５への熱の供給が開始される。これにより、気化器５はエネルギ変換部２の排熱によって加熱される。さらに、同時に、改質器９の運転が開始されるとともに、助燃剤貯蔵部１７への助燃剤の蓄積が開始される。これにより、燃料から助燃剤が生成され、助燃剤が蓄積される。
【００５５】
図示の例は、排熱供給部１２によって回収される排熱だけでは気化器５を十分に加熱できないような低温環境下においてエネルギ変換部２が始動された場合である。この場合、排熱供給部１２によって回収される排熱だけで気化器５を十分に加熱できるようになるまでの期間において、燃焼部１１によって気化器５が加熱される。言い換えると、制御部７は、低温始動時に、排熱供給部１２から加熱対象部６に熱を供給する前に、燃焼部１１から加熱対象部６に熱を供給するように、燃焼部１１、排熱供給部１２、および助燃剤供給部１６を制御する。
【００５６】
この構成によると、気化器５を含む加熱対象部６は、燃焼部１１から供給される熱によって加熱される。しかも、始動時には、助燃剤供給部１６から燃焼部１１に助燃剤が供給されるから、難燃性の燃料の酸化を促進することができ、燃焼部１１から加熱対象部６に熱を供給することができる。つまり、始動時においても、燃焼部１１によって気化器５を十分に加熱することができ、気化器５において燃料を十分に気化させることができる。よって、始動時から、エネルギ変換部２に十分な燃料を供給することができる。
【００５７】
（第２実施形態）
上記実施形態では、エネルギ変換部２の定常的な運転中に助燃剤を生成し、その助燃剤を貯蔵することにより、後続の暖機時に燃焼部１１への助燃剤の供給を可能とした。これに代えて、可逆的な化学反応によって低温時に助燃剤を発生させてもよい。
【００５８】
図４において、助燃剤供給部２１６は、化学的な反応によって水素を生成する反応装置１８を備える。反応装置１８は、反応容器１８ａを有する。反応容器１８ａ内には、燃料と繰り返して可逆的に反応する反応物１８ｂが収容されている。反応物１８ｂは、触媒とも呼ぶことができる。反応装置１８は、エネルギ変換部２の排熱を反応物１８ｂに伝達するための熱交換器１８ｃを備える。熱交換器１８ｃは、例えば、エネルギ変換部２の排気の熱を反応物１８ｂに供給する。
【００５９】
反応物１８ｂは、低温環境下において燃料と反応することにより水素を発生する。よって、低温時に、反応物１８ｂに燃料を供給することにより、反応物１８ｂと燃料とを反応させて水素を発生し、当該水素を燃焼部１１に供給する水素放出モードが提供される。反応物１８ｂは、吸熱することにより、燃料と反応する前の状態に再生される。よって、エネルギ変換部２からの排熱を反応物１８ｂに供給することにより反応物１８ｂを反応後の状態から反応前の状態に再生する再生モードが提供される。再生モードにおいては、燃料の分解物が放出される。
【００６０】
この実施形態では、反応物１８ｂとして、メタルハイドライドＭＨを用いる。メタルハイドライドＭＨの金属Ｍとして、例えば、リチウムＬｉ、ナトリウムＮａ、カリウムＫなどのアルカリ金属を用いることができる。
【００６１】
図５には、メタルハイドライドＭＨの熱化学的な状態変化のサイクルが図示されている。水素放出モードにおいては、燃料貯蔵部４から燃料であるアンモニアＮＨ３が供給される。メタルハイドライドＭＨは、アンモニアと反応する。この結果、金属アミドＭ（ＮＨ２）と、水素とが生成される。水素は、燃焼部１１に供給される。再生モードにおいては、金属アミドＭ（ＮＨ２）に熱交換器１８ｃから熱量Ｑが加えられる。この結果、金属アミドＭ（ＮＨ２）は、メタルハイドライトＭＨに再生される。このとき、窒素Ｎ２と水素Ｈ２とが生成される。再生モードにおいて生成される窒素と水素とは、反応容器１８ａ内に溜められてもよいし、また、放出されてもよい。
【００６２】
この実施形態では、リチウムハイドライドＬｉＨが用いられている。リチウムハイドライドＬｉＨは、−２０°Ｃ程度の低温環境において水素放出モードを実行することができる。また、リチウムハイドライドＬｉＨは、２００°Ｃ程度の高温環境において再生モードを実行することができる。この結果、寒冷地、または冬期の気温において水素放出モードを実行することができる。また、エネルギ変換部２の定常的な運転状態において排気系統４０３から得ることができる排気の温度において再生モードを実行することができる。
【００６３】
反応容器１８ａ内において生成された水素は、助燃剤として燃焼部１１に供給される。燃料は、燃料貯蔵部４と燃焼部１１との間から分岐して反応容器１８ａ内に供給される。
【００６４】
助燃剤供給部２１６は、反応装置１８への燃料の供給を断続する燃料調節装置、反応装置１８から燃焼部１１への助燃剤の供給を断続する助燃剤調節装置、および熱交換器１８ｃへの排熱の供給を断続する排熱調節装置を備えることができる。制御部７は、燃料調節装置を制御することにより反応装置１８への燃料の供給を断続する。制御部７は、助燃剤調節装置を制御することにより反応装置１８から燃焼部１１への助燃剤の供給を断続する。制御部７は、排熱調節装置を制御することにより反応装置１８への排熱の供給を断続する。
【００６５】
制御部７は、燃料を反応物に供給することにより水素放出モードを提供し、エネルギ変換部２からの排熱を反応物に供給することにより再生モードを提供する。制御部７は、反応装置１８から燃焼部１１へ助燃剤を供給するときに、反応装置１８に燃料を供給し、水素放出モードを実行する。制御部７は、例えば、ステップ１６２において、水素放出モードを実行する。制御部７は、エネルギ変換部２が定常的に運転され、燃焼部１１による気化器５の加熱が不要となっているときに、排熱を反応物１８ｂに供給し、再生モードを実行する。制御部７は、例えば、ステップ１６５において、再生モードを実行する。
【００６６】
制御部７は、低温始動時に水素放出モードが実行され、エネルギ変換部の定常的な運転時に再生モードが実行されるように反応装置１８を制御することができる。この構成によると、低温始動時に水素放出モードが実行されるから、低温時であっても、燃焼部１１における燃料の酸化を促進することができる。また、エネルギ変換部２の定常的な運転中に反応物１８ｂを再生することができる。
【００６７】
（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
【００６８】
例えば、制御装置が提供する手段と機能は、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置をアナログ回路によって構成してもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１  エネルギ変換システム、  ２  エネルギ変換部、  ３  排熱処理系統、  ４  燃料貯蔵部、  ５  気化器、  ６  加熱対象部、  ７  制御部、  ８  検出部、  １０  燃料供給システム、１１  燃焼部、  １２  排熱供給部、  １６、２１６  助燃剤供給部、  １７  助燃剤貯蔵部、  １８  反応装置、  １８ａ  反応容器、  １８ｂ  反応物（メタルハイドライド）、  １８ｃ  熱交換器、  ４０３  排気系統。
【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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