(57)【要約】【課題】流路内の圧力及び／又は温度を制御して、流体の沸騰及び／又は沸騰類似現象を抑制し、エロージョン、流体成分の析出、触媒のシンタリング等の諸問題を回避又は抑制できる流体改質装置及びこれを用いた流体改質方法を提供する。【解決手段】流体改質装置１は、流路２ａの内壁に触媒９を有し、流体加熱手段（ヒータ１０）と、温度計測手段（熱電対５）と、流体圧力計測手段（圧力センサ３）と、圧力制御手段（保圧弁４）と、必要に応じて流量調整手段（ポンプ７ａ，７ｂ）とを有し、流路２ａ内の温度を流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下に制御するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路の内壁に触媒を有する流体改質装置であって、
上記流路内の流体及び／又は触媒の温度を目標値となるように加熱する流体加熱手段と、
上記流路内の温度を計測する温度計測手段と、
上記流路内を流通する流体の圧力を計測する流体圧力計測手段と、
上記流路内の圧力を目標値となるように制御する圧力制御手段とを有し、
目標値の圧力下において、上記流路内の温度を流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下に制御することを特徴とする流体改質装置。
【請求項２】
流量を調整する流量調整手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の流体改質装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の流体改質装置を用いて流体を改質するにあたり、
流路内の圧力が目標値になるように制御する工程と、上記流路内の温度を飽和温度以下又は擬臨界温度以下に制御する工程を行うことを特徴とする流体改質方法。
【請求項４】
上記温度を制御する工程において、上記流体加熱手段、上記圧力制御手段及び上記流量調整手段から成る群から選ばれる少なくとも１つの手段を用いることを特徴とする請求項３に記載の流体改質方法。
【請求項５】
上記温度を制御する工程の後に、上記流路内の圧力変動を測定する工程を行い、圧力変動が所定値を超える場合には、圧力の目標値を再設定し、該目標値に圧力を制御する工程を行うことを特徴とする請求項３又は４に記載の流体改質方法。
【請求項６】
上記温度を制御する工程の後に、上記流路内の圧力変動を測定する工程を行い、圧力変動が所定値を超える場合には、流体の飽和温度又は擬臨界温度を再設定し、流路内の温度を再設定した流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下に制御する工程を行うことを特徴とする請求項３又は４に記載の流体改質方法。
【請求項７】
再設定した目標値に流路内の圧力を制御する工程において、上記圧力制御手段及び／又は上記流量調整手段を用いることを特徴とする請求項５に記載の流体改質方法。
【請求項８】
再設定した流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下に流路内の温度を制御する工程において、上記流体加熱手段、上記圧力制御手段及び上記流量調整手段から成る群から選ばれる少なくとも１つの手段を用いることを特徴とする請求項６に記載の流体改質方法。
【請求項９】
上記流路内に、更に反応物を添加して流体を改質することを特徴とする請求項３〜８のいずれか１つの項に記載の流体改質方法。
【請求項１０】
上記流体が、ガソリン、軽油、液化天然ガス、液化石油ガス及びバイオ燃料から成る群より選ばれた少なくとも１種のものであることを特徴とする請求項３〜８のいずれか１つの項に記載の流体改質方法。
【請求項１１】
上記反応物が、炭化水素類、アルコール類、水、酸素、過酸化水素、二酸化炭素及び窒素酸化物から成る群より選ばれた少なくとも１種のものであることを特徴とする請求項９又は１０に記載の流体改質方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体改質装置及びこれを用いた流体改質方法に係り、詳細には流体の沸騰及び／又は沸騰類似現象を抑制することのできる流体改質装置及びこれを用いた流体改質方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、反応容器に常温〜５００℃程度の燃料を送入し、該反応容器内で燃料を局部的に加熱して改質している（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６１−１３５９７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
反応容器内に存在する燃料等の流体を外部から加熱する場合、反応容器の加熱部分に対応する内壁近傍の流体は、熱による分子運動が激しくなって沸騰する。
流体圧力が臨界圧以下の場合、流体の沸騰は液体から気相へと相変化を伴う。
流体は沸騰によって密度が大きく変化し、気泡となって急激に膨張する。膨張した気泡は、膨張による温度低下と、周辺流体への熱の逃げによる温度低下を生じさせる。これらの温度低下により、気泡は、気泡内の急激に上昇した圧力を保持できなくなり潰れる。
このような気泡の成長及び収縮によって、周囲の流体は急激な圧力変動を受ける。この圧力変動によって、流体に接触している内壁はダメージを受け、内壁がエロージョン（侵食）を受ける場合がある。
【０００４】
また、沸騰によって流体の一部が気泡となり密度が低下するため、流体の熱伝導率が急激に低下し、流路の内壁近傍には、ホットスポットと呼ばれる非常に高温になる領域が存在する。このホットスポットにより、例えば流体が炭化水素やアルコール等の場合は、炭素を析出することがある。つまり、沸騰によって流体の成分の一部が析出する場合があり、成分析出が大量になると、流路を詰まらせる等の問題を引き起こす場合がある。
【０００５】
また、流体の沸騰によってホットスポットが生じると、流路近傍に配置された触媒のシンタリングが助長される場合がある。
このように、沸騰現象は流体改質装置にとって好ましくない問題を引き起こす場合がある。
【０００６】
一方、流体圧力が臨界圧以上の場合は、流体を高温に加熱しても、流体が超臨界状態となっているため、液相から気相への相変化を伴うような沸騰現象は起きない。
しかし、超臨界状態の流体には、ある温度を境に流体の密度が急激に低下する、擬臨界温度と呼ばれる温度が存在し、沸騰現象と類似の圧力変動を起こすと考えられている。
擬臨界温度は、臨界圧力以下の流体の飽和温度（沸点）に相当する温度である。なお、厳密に言えば、擬臨界温度とは、ある圧力で流体の定圧比熱が極大値となる温度を言う。
流体を臨界圧以上に加圧及び／又は加熱していくと、この擬臨界温度を境に急激に密度が低下し、沸騰に類似した急激な圧力変動を引き起こす。この臨界圧以上の沸騰類似現象も、臨界圧以下で生じる沸騰と同様に、エロージョン（侵食）や、触媒のシンタリング等の流体改質装置に好ましくない問題を引き起こす場合がある。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧力及び温度等を制御して、流体の沸騰及び／又は沸騰類似現象を抑制し、エロージョン、流体成分の析出、触媒のシンタリング等の諸問題を回避又は抑制できる流体改質装置及びこれを用いた流体改質方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、目標値の圧力下において、流路内の温度を流体の飽和温度以下又は擬臨界圧温度以下に制御することによって、沸騰又は沸騰類似現象を抑制することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
即ち、本発明の流体改質装置は、流路の内壁に触媒を有すると共に、流路内の流体及び／又は触媒の温度を目標値となるように加熱する流体加熱手段と、流路内の温度を計測する温度計測手段と、流路内を流通する流体の圧力を計測する流体圧力計測手段と、流路内の圧力を目標値となるように制御する圧力制御手段とを有し、目標値の圧力下において、流路内の温度を流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下に制御するものである。
【００１０】
また、本発明の流体改質方法は、内壁に触媒を備えた流路と、流体加熱手段と、温度計測手段と、流体圧力計測手段と、圧力制御手段と、必要に応じて流量調整手段とを有する流体改質装置を用いて流体を改質するにあたり、流路内の圧力が目標値になるように制御する工程と、流路内の温度を飽和温度以下又は擬臨界温度以下に制御する工程を行う。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の流体改質装置又は流体改質方法によれば、流路内の温度を、流路内を流通する流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下に制御することによって、流体の沸騰又は沸騰類似現象を抑制することができ、これらの現象が起こることによって生じていた流路を構成する壁面のエロージョン（侵食）、流体成分の析出による流路の詰まり、触媒のシンタリング等の諸問題を回避又は抑制することができる。
【００１２】
また、流路内の圧力変動が所定値を超える場合には、純物質ではない複数種類の混合物である流体を用いることにより、流体の飽和温度や擬臨界温度が変動した場合であっても、圧力の目標値又は温度の目標値を再設定し、これらの目標値となるように流路内の圧力又は温度を制御することで、沸騰又は沸騰類似現象を抑制することができ、エロージョン（侵食）、流体成分の析出による流路の詰まり、触媒のシンタリング等の諸問題を回避又は抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の流体改質装置及びこれを用いた流体改質方法を図面に基づき詳細に説明する。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明の流体改質装置の好ましい実施形態の一例を示し、反応容器の一部破断図を含む概略構成図である。
図１に示すように、本例の流体改質装置１は、流路を備えた反応容器２と、反応容器２の上流側に、流体圧力計測手段である圧力センサ３と、反応容器２の下流側に、圧力制御手段である保圧弁４と、反応容器２の最下流の位置に、温度計測手段である熱電対５を有している。
【００１５】
更に、本例の流体改質装置１は、流体を貯留するタンク６ａ，６ｂと、このタンク６ａ，６ｂと圧力センサ３の間に、流体を反応容器２に送入するための流量調整手段であるポンプ７ａ，７ｂを有している。
本例においては、２つのタンク６ａ，６ｂと、２つのポンプ７ａ，７ｂを備えた例を示したが、流体改質装置１には、反応容器２に送入する流体の種類に応じて、単数又は複数のタンク及びポンプを設ければよい。
例えば、２つのタンクのうち一方のタンク６ａには、改質対象となるガソリン等の燃料を貯留し、他方のタンク６ｂには、反応物である水等を貯留しておくことができる。
【００１６】
図２は、図１に示す流体改質装置１の反応容器２の一部断面図である。
図２に示すように、反応容器２は、反応容器２を構成する反応容器構造材８の内周側（内壁）に触媒９を有し、反応容器構造材８の外周側に、流体加熱手段であるヒータ１０を有し、反応容器２の最外周側に断熱材１１を設けている。
【００１７】
反応容器構成材８は、流体及び反応物の臨界圧以上の圧力に耐え得るものを使用することができ、具体的には２〜１００ＭＰａに耐えるもの、例えばインコネル、ハステロイ、チタン合金等を使用できる。
【００１８】
触媒９は、流体の改質に適するものであれば特に限定されない。
触媒としては、流体がガソリン、軽油等の炭化水素燃料である場合は、例えば白金、ロジウム、イリジウム、パラジウム、金、銀等の貴金属を、アルミナ、チタニア、ジルコニア、セリア等の金属酸化物又は複合酸化物に担持したものや、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン等の金属酸化物等から成るものを使用することができる。
【００１９】
流体加熱手段であるヒータ１０は、ヒータ１０に投入する電力量等を制御することによって、ヒータ１０から発生する熱量を制御して、反応容器２の流路２ａ内の流体及び／又は触媒９を目標温度となるように加熱する。
流体加熱手段としては、目標温度まで流体及び／又は触媒を加熱することができるものであればヒータに限定されず、具体的には２００〜６００℃まで加熱できる手段、例えば熱交換器等を用いてもよい。
【００２０】
図３は、図１に示す流体改質装置１の反応容器２の他の例を示す一部断面図である。
図３に示すように、流体加熱手段（ヒータ１０）は、反応容器構造材８の内周側に配置してもよい。この場合は、ヒータ１０の更に内周側に触媒９を配置する。
触媒９に近接してヒータ１０を配置することによって、ヒータ１０から発生した熱をより効率的に触媒９及び流体に伝えて、改質反応を促進することができる。
【００２１】
温度計測手段である熱電対５は、流路２ａの最下流側の温度を測定が可能となるように配置することが好ましい。
流体は流路２ａ内で加熱され、下流に行くに従って温度が上昇する。沸騰又は沸騰類似現象は、流体の最も高温部分で起こり易いので、沸騰又は沸騰類似現象を抑制するためには、流体が最も高温となる部分の温度、即ち、最下流の温度を検知することが望ましい。
【００２２】
また、熱電対５は、少なくともヒータ１０の温度の測定が可能となるように配置することが好ましい。
ヒータ１０の温度を測定することによって、ヒータ１０から発生する熱量を計測し、これにより流路２ａ内の温度を計測することができる。
より正確な温度検知による精密な温度制御を可能とするためには、流路２ａ内の流体及び／又は触媒８の温度を検知できるように温度計測手段を設置することが望ましい。流路２ａ内の温度を測定することが可能な温度計測手段としては、高温及び高圧に耐え得る、例えばシース熱電等が挙げられる。
【００２３】
流体圧力測定手段である圧力センサ３は精密部品であるため、高温に曝されると破壊するおそれがあり、また、温度ドリフト等を起こして圧力を正確に計測できない場合がある。そのため、流路で加熱された高温の流体に触れずに、流体の圧力を計測することができるように、圧力センサ３を流路２の上流側に配置することが好ましい。
また、圧力センサ３と反応容器２との間に必要以上の流路抵抗が存在する場合は、流路２ａ内の流体の圧力を正確に計測することが困難である。そのため、圧力センサ３と反応容器２の流路２ａとの間は、なるべく直径の大きい流路で連結されていることが好ましく、流路抵抗を上昇させる原因となるフィルタ等の設置も可能な限り避けることが望ましい。
流体圧力測定手段は、反応容器２の流路２ａ内の流体圧力を測定できるものであれば、圧力センサに限定されない。
【００２４】
圧力制御手段である保圧弁４は、反応容器２の下流側に設置することが好ましい。
保圧弁４は、弁を絞ることによって反応容器２の流路２ａ内の圧力を上昇させ、弁を開くことによって流路２ａ内の圧力を下降させる。
圧力制御手段は、流路内の圧力を目標値とすることができるものであれば、保圧弁等に限定されない。圧力制御手段は、具体的には２〜１００ＭＰａまで加圧できる手段であればよい。
【００２５】
保圧弁４は精密部品であるため、流路２ａ内の温度や圧力が高い場合は、使用が困難な場合がある。この場合は、保圧弁４の代わりに、反応容器２内の流路２ａよりも直径が小さいノズルやオリフィス等を反応容器２の下流側の流路に設けてもよい。
ノズルやオリフィスを流路に設けた場合は、ポンプ７ａ，７ｂによって、反応容器２に送入する流量を調整し、流路２ａ内の圧力を制御することが可能である。例えば流量を増やせば流路２ａ内の圧力を上昇させることができ、逆に、流体の流量を減らせば流路２ａ内の圧力を下降させることができる。
【００２６】
本例の流体改質装置１において、タンク６ａ，６ｂ内に貯留されている流体は、ポンプ７ａ，７ｂにより触媒９を有する反応容器２の流路２ａ内に移送される。
反応容器２内は、圧力制御手段（保圧弁４）や流量調整手段（ポンプ７ａ，７ｂ）により、流体圧力が目標値となるように制御される。
目標値の圧力下において、流路２ａ内の温度は、流体加熱手段（ヒータ１０）により、流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下となるように制御されて、流体の沸騰又は沸騰類似現象が抑制され、流体が改質される。改質された流体は、反応容器の下流側に接続された内燃機関等に供給される。
【００２７】
本例の流体改質装置１は、流体の沸騰又は沸騰類似現象を抑制又は回避することができるので、これらの現象によって生じていたエロージョン（侵食）、流体成分の析出、触媒のシンタリング等の諸問題を回避又は抑制することができる。これらの諸問題を回避又は抑制することができるので、要求される性能を保持しつつ、流体を改質する領域を小さくすることが可能となり、流体改質装置を小型化することが可能である。
【００２８】
図４及び５は、本発明の流体改質装置の好ましい実施形態の他の例を示す概略構成図である。なお、図４及び５において、図１に示す流体改質装置１と同様の部材には、同一の符号を付した。
図４に示すように、流体加熱手段は、流路２ａの外周囲を断熱材１１で覆った反応容器２の外部（例えば反応容器２の下方）に外部熱源１２を設置してもよい。
【００２９】
図５は、図４に示す流体改質装置１の反応容器の一部断面図である。
外部熱源（流体加熱手段）１２を反応容器２の外部に設置した場合は、少なくともこの外部熱源１２の温度が計測できるように、熱電対５を設置することが好ましい。
【００３０】
次に、本発明の流体改質方法を説明する。
本発明の流体改質方法は、例えば図１に示す流体改質装置を用いて流体を改質するに当たり、流路２ａ内の圧力が目標値になるように制御する工程と、流路２ａ内の温度を流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下に制御する工程を行う。
【００３１】
流路２ａ内の圧力を制御する工程においては、圧力制御手段（保圧弁４）又は流量調整手段（ポンプ７ａ，７ｂ）のいずれか一方又は両方を用いて、流路２ａ内の圧力が目標値となるように制御する。
【００３２】
また、流路２ａ内の温度を制御する工程は、流体加熱手段（ヒータ１０）、圧力制御手段（保圧弁４）又は流量調整手段（ポンプ７ａ，７ｂ）、及びこれらの任意の手段を組み合わせることによって、流路２ａ内の温度を流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下に制御することが好ましい。
【００３３】
具体的には、流体加熱手段（ヒータ１０）により、流路２ａ内の温度を流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下に制御することができる。
圧力制御手段（保圧弁４）又は流量調整手段（ポンプ７ａ，７ｂ）により、流路内の温度を流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下に制御する方法として、次の方法が挙げられる。
【００３４】
まず、任意流体の飽和温度又は擬臨界温度について説明する。図６は、任意の流体の飽和温度曲線又は擬臨界温度曲線を示すグラフである。
図６に示すように、流体は、各圧力によって飽和温度又は擬臨界温度が異なる。
目標値となる圧力を変更した場合は、圧力と共に飽和温度又は擬臨界温度も変動する。
例えば圧力の目標値を上昇する方向に設定すれば、これに伴い流体の飽和温度又は擬臨界温度は上昇するので、温度が変動しない場合であっても、流路内の温度を飽和温度以下又は擬臨界温度以下にすることができる。
具体的には、流路内の圧力を、圧力制御手段（保圧弁４）及び流量調整手段（ポンプ７ａ，７ｂ）の一方又は両方によって、流路２ａ内の圧力が目標値となるように制御する。
圧力の目標値を変更することによって、温度を制御することなく、間接的に流路内の温度を飽和温度以下又は擬臨界温度以下にすることができる。
【００３５】
本発明の流体改質方法によれば、流路内の圧力が臨界圧以下の場合は、流路内の温度を流体の飽和温度以下に制御し、流路内の圧力が臨界圧を超える場合は、流路内の温度を流体の擬臨界温度以下に制御することによって、流体の沸騰又は沸騰類似現象を抑制することができ、エロージョン（侵食）、流体成分の析出による流路の詰まり、触媒のシンタリング等の諸問題を回避又は抑制することができる。
【００３６】
本発明の流体改質方法は、例えば図１に示す流体改質装置を用いて流体を改質するにあたり、温度を制御する工程の後に、必要に応じて流路内の圧力変動を測定する工程を行い、流路内の圧力変動が所定値を超えている場合は、圧力の目標値を再設定し、この目標値に圧力を制御する工程、又は、流体の飽和温度又は擬臨界温度を再設定し、流路内の温度を再設定した流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下に制御する工程を行う。
【００３７】
流路２ａ内の圧力変動の値とは、前回の装置作動時の圧力（Ｐ１）と現在の装置作動時の圧力（Ｐ０）との差を、現在の装置作動時間（Δｔ）で除した値（（Ｐ１−Ｐ０）／Δｔ）をいう。
圧力変動が所定値を超えている場合は、流体が純物質ではなく、複数種類の混合物であることによって、飽和温度又は擬臨界温度が変動していることが考えられる。
【００３８】
圧力変動が所定値を超えている場合は、圧力の目標値を再設定し、この目標値に圧力を制御する工程、又は、流体の飽和温度又は擬臨界温度を再設定し、流路内の温度を再設定した流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下に制御する工程を行う。
図７に示すように、流体が混合物である場合は、混合流体の飽和温度曲線又は擬臨界温度曲線が、純物質の流体の飽和温度曲線又は擬臨界温度曲線と比較して、勾配が急になる場合（混合物１）又は勾配が緩やかになる場合（混合物２）がある。
流体が混合物であるために飽和温度曲線又は擬臨界温度曲線が変動した場合に、流路内の温度を流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下にするためには、具体的には、圧力の目標値を上昇させる、又は、目標温度（飽和温度又は擬臨界温度）を下降させることが考えられる。
【００３９】
図８に、流体が混合物であるために、純物質流体の飽和温度曲線又は擬臨界温度曲線と比較して、急勾配となった混合物質の任意流体（混合物１）の飽和温度曲線又は擬臨界温度曲線を示す。
流路内の温度が一定である場合に、圧力の目標値を上昇方向に再設定した場合は、再設定した目標値の圧力下における飽和温度又は擬臨界温度も上昇するので、流路内の温度は、混合物流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下となる（図８のＡ点参照）。
具体的には、圧力制御手段（保圧弁４）により弁を閉める、又は、流量調整手段（ポンプ７ａ，７ｂ）により流量を増大させるの一方又は両方の処理を行うことによって、流路２ａ内の圧力を再設定した目標値となるように制御することができる。
【００４０】
流路内の圧力が一定である場合に、飽和温度又は擬臨界温度を下降方向に再設定し、流路内の温度を再設定した飽和温度以下又は擬臨界温度以下に制御すれば、混合物流体であるために、飽和温度曲線又は擬臨界温度曲線が変動した場合であっても、混合物流体の沸騰又は沸騰類似現象を抑制することができる（図８のＡ点参照）。
【００４１】
本発明によれば、特に内燃機関等の燃料として使用される流体を好適に改質することができる。燃料として使用される流体としては、例えばガソリン、軽油、液化天然ガス、液化石油ガス又はバイオ燃料、及びこれらを任意に組み合わせたものが挙げられる。
例えば、上記各燃料を単独で改質できる他、メタノール入りのガソリン、ガスとガソリンのハイブリッド燃料等の流体を改質できる。
【００４２】
本発明の流体改質方法は、流路内に、更に反応物を添加して流体を改質することが好ましい。これにより、改質反応をより促進することができる。
反応物としては、例えば、炭化水素類、アルコール類、水、酸素、過酸化水素、二酸化炭素又は窒素酸化物、及びこれらを任意に組み合わせたものが挙げられる。
【００４３】
次に、流体改質装置の制御フローの一例を図面を用いて説明する。図９は、制御フローの一例を示すフローチャートである。
まず、ＳＴＡＲＴからＳＴＥＰ１（以下、「Ｓ１」のように略記する。）に進み、Ｓ１では、流体改質装置１の停止信号の有無を確認する。Ｓ１で停止信号を確認できた場合（Ｙｅｓ；Ｙ）は、Ｓ２に進む。Ｓ１で停止信号を確認できない場合（Ｎｏ；Ｎ）は、Ｓ３に進む。
【００４４】
Ｓ２では、装置を停止する処理を行う（ＥＮＤ）。装置を停止する処理とは、例えばポンプ７ａ，７ｂ（流量調整手段）の作動を停止する、ヒータ１０（流体加熱手段）の加熱を停止する、保圧弁４（圧力制御手段）を締める等の装置を安全に停止するための処理である。
【００４５】
Ｓ３では、前回の装置作動時に測定した流路内の温度（Ｔ０）及び圧力（Ｐ０）を、それぞれＴ１，Ｐ１として記憶し、現在作動している装置の流路内の温度及び圧力を計測し、この結果をそれぞれＴ０，Ｐ０と、更新して記憶し、Ｓ４と進む。
【００４６】
Ｓ４では、Ｓ３で記憶された圧力（Ｐ０）が目標値と一致するか否かを判断する。Ｐ０が目標値と異なる場合（Ｎｏ）は、Ｓ５に進む。Ｐ０が目標値と一致する場合（Ｙｅｓ）は、Ｓ９に進む。
【００４７】
Ｓ５では、流体改質装置１が故障しているか否かを判断し、装置が故障していると判断した場合（Ｙｅｓ）は、Ｓ２に戻り、装置を停止する処理を行う。Ｓ５で、装置が故障していないと判断した場合（Ｎｏ）は、Ｓ６に進む。
【００４８】
Ｓ６では、測定された流路内の圧力（Ｐ０）と目標値との比較を行う。圧力（Ｐ０）が目標値よりも低い場合（Ｙｅｓ）は、Ｓ７に進み、圧力（Ｐ０）が目標値よりも高い場合（Ｎｏ）は、Ｓ８に進む。
【００４９】
Ｓ７では、流路内の圧力を上昇させる処理を行う。流路内の圧力を上昇させる処理とは、例えば保圧弁４（圧力制御手段）を閉める、ポンプ７ａ，７ｂ（流量調整手段）により流量を大きくする等の処理である。
【００５０】
Ｓ８では、流路内の圧力を下降させる処理を行う。流路内の圧力を下降させる処理とは、例えば保圧弁４（圧力制御手段）を開く、ポンプ７ａ，７ｂ（流量調整手段）の流量を小さくする等の処理である。
Ｓ７及びＳ８の処理以降は、Ｓ１に戻り、更にＳ３，Ｓ４へと進み、Ｓ４で流路内の圧力が目標値と一致するまで、このフローを繰り返す。
【００５１】
Ｓ９では、流路内の温度（Ｔ０）と制限温度（Ｔｌｉｍｉｔ）を比較する。
制限温度（Ｔｌｉｍｉｔ）とは、温度の目標値であり、具体的には流体の飽和温度又は擬臨界温度である。
図６に示すように、各圧力ごとに、異なる飽和温度又は擬臨界温度が存在する。流路２ａ内の圧力は、目標値となるように設定してあるので、この目標値（圧力値）における飽和温度又は擬臨界温度を制限温度（Ｔｌｉｍｔ）を設定すればよい。なお、図６中、Ｔｃは臨界温度であり、Ｐｃは臨界圧力である。
Ｓ９で、流路内の温度（Ｔ０）が制限温度（Ｔｌｉｍｉｔ）よりも低い場合は、Ｓ１０に進む。流路内の温度（Ｔ０）が制限温度（Ｔｌｉｍｉｔ）よりも高い場合は、Ｓ１４に進む。
【００５２】
Ｓ１０では、制限温度（Ｔｌｉｍｉｔ）の範囲にある温度（Ｔｌｉｍｉｔ−ΔＴ）と流路内の温度（Ｔ０）とを比較する。Ｔ０がＴｌｉｍｉｔ−ΔＴよりも低い場合（Ｔ０＜Ｔｌｉｍｉｔ−ΔＴ）は、Ｓ１１に進み、Ｓ１１で流路内の温度（Ｔ０）が（Ｔｌｉｍｔ−ΔＴ）の温度となるまで加熱し、その後、Ｓ１２に進む。
Ｓ１０で、Ｔ０がＴｌｉｍｉｔ−ΔＴと同じ温度かそれよりも高い場合（Ｔ０≧Ｔｌｉｍｉｔ−ΔＴ）は、Ｓ１１に進むことなく、Ｓ１２に進む。
【００５３】
Ｓ１２では、流路内の圧力変動を測定する。
圧力変動の値とは、前回の装置作動時に測定した流路内の圧力（Ｐ１）と、現装置作動時に測定した流路内の圧力（Ｐ０）との差（Ｐ１−Ｐ０）を、現装置作動時にＰ１を記憶した瞬間の時間から現装置作動時にＰ０を測定して記憶した瞬間までの時間（Δｔ）で除した値（（Ｐ１−Ｐ０）／Δｔ）を言う。
圧力変動の値（（Ｐ１−Ｐ０）／Δｔ）が所定値以下の場合はＳ１に戻り、この条件で流体の改質を行う。
一方、圧力変動の値（（Ｐ１−Ｐ０）／Δｔ）が所定値を超える場合は、流体が純物質ではない複数種類の混合物であり、純物質の場合とは制限温度が変わっていることが考えられる。そのため、Ｓ１３に進み、飽和温度又は擬臨界温度である制限温度（Ｔｌｉｍｉｔ）の値を複数種類の混合物に適合する範囲に変更し、Ｓ１４に進む。
【００５４】
Ｓ１４では、ヒータ１０（流体加熱手段）により流路２ａ内の温度を調整して、新たに変更した制限温度（Ｔｌｉｍｉｔ）以下の温度に調整する。また、目標値となる圧力を変更し、圧力制御手段（保圧弁４）及び流量調整手段（ポンプ７ａ，７ｂ）の一方又は両方によって、流路２ａ内の圧力を新たに変更した目標値となるように制御して、この圧力下における混合物流体の飽和温度以下又は擬臨界温度以下となるように、流路２ａ内の温度を調整する。
Ｓ１４で、流路内の温度を制限温度（Ｔｌｉｍｉｔ）以下にした後、Ｓ１に戻り、この条件で流体の改質を行う。
【００５５】
本例の制御フローにおいては、流路内の圧力が目標値となるように制御（Ｓ４）されているので、この目標値（流路内の圧力）における飽和温度又は擬臨界温度が存在する（図６参照）。
Ｓ９で、流路内の圧力を制限温度（Ｔｌｉｍｉｔ；飽和温度又は擬臨界温度）以下、より好ましくは制限温度（Ｔｌｉｍｉｔ）よりもΔＴ低い温度以下に流路内の温度を制御することによって、流体の沸騰又は沸騰類似現象を抑制することができる。
【００５６】
更に、本例の制御フローにおいては、Ｓ１２で流路内の圧力変動を測定し、圧力変動が所定値を超える場合は、圧力の目標値を変更し、この目標値となるように流路内の圧力を制御する処理、又は、制限温度を変更する処理を行うことによって、流体が複数種類の混合物の場合であっても、流体の沸騰又は沸騰類似現象を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の流体改質装置の好ましい実施形態の一例を示す一部破断図を含む概略構成図である。
【図２】図１に示す流体改質装置の反応容器の一部断面図である。
【図３】本発明の流体改質装置の好ましい実施形態の他の例を示す、反応容器の一部断面図である。
【図４】本発明の流体改質装置の好ましい実施形態の他の例を示す概略構成図である。
【図５】図４に示す流体改質装置の反応容器の一部断面図である。
【図６】任意流体の飽和温度曲線と擬臨界温度曲線を示す図である。
【図７】純物質の任意流体と混合物の任意流体の飽和温度曲線と擬臨界温度曲線を示す図である。
【図８】純物質の任意流体と混合物質の任意流体の飽和温度曲線と擬臨界温度曲線を示す図である。
【図９】本発明の流体改質装置の制御フローの一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
１          流体改質装置
２          反応容器
２ａ        流路
３          圧力センサ
４          保圧弁
５          熱電対
６ａ，６ｂ    タンク
７ａ，７ｂ    ポンプ
８          反応容器構成材
９          触媒
１０        ヒータ
１１        断熱材
１２        外部熱源
【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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