JP2001027403A - 触媒燃焼器およびその昇温方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料電池システムに用いられる蒸発器や燃料
改質器などの種々の機器を急速に昇温させることが可能
で、全体としての燃料電池システムの起動時間を短縮す
ることができる触媒燃焼器およびその昇温方法を提供す
る。 【解決手段】 酸素含有ガスを加熱するための加熱部２
２と、前記加熱部２２の下流側に接続された燃焼触媒部
２４とを有する触媒燃焼器２０において、前記加熱部２
２が、前記燃焼触媒部２４を局所的に昇温可能に設けら
れている。少なくとも前記加熱部２２の燃焼触媒部側２
２ａが、前記燃焼触媒部２４より小径とされていること
が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、触媒燃焼器および
その昇温方法に関し、特に短時間で活性温度まで昇温で
きる触媒燃焼器およびその昇温方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電解質層を挟んで一対の電極
が配置され、陰極側には水素含有ガスが供給されるとと
もに陽極側には酸素含有ガスが供給されることにより、
両電極で起きる電気化学反応を利用して起電力を得る構
成の燃料電池が知られている。こうした燃料電池には、
通常、酸素含有ガスとして空気が用いられ、水素含有ガ
スとして炭化水素（たとえば、メタノール）を水蒸気改
質することにより生成される二酸化炭素と水素との混合
ガスが用いられる。

【０００３】ところで、水素含有ガスを生成するメタノ
ールの水蒸気改質反応では、液体であるメタノールと水
とをそのまま燃料改質器内へ供給するのではなく、これ
らを予め気化させた状態で供給する必要があるため、既
述の燃料電池を有する燃料電池システム内にはメタノー
ルおよび水を気化させるための蒸発器（熱交換部）が設
けられている。

【０００４】この種の蒸発器は、燃料電池システムを起
動した際に即座に昇温できるものではなく、気化温度に
達するまでにはある程度の暖機運転を必要とする。すな
わち、改質器内に供給すべきメタノールガスおよび水蒸
気は、システムを起動してから少しの時間をおいて生成
される。したがって、燃料電池システムの起動時間の短
縮化を図るために、蒸発器を急速に昇温させることが望
まれている。

【０００５】一方、燃料改質器内で進行するメタノール
の水蒸気改質反応は、メタノールガスおよび水蒸気の供
給を受けて、メタノールガスの分解反応（ＣＨ_３ ＯＨ
→ＣＯ＋２Ｈ_２ −９０．０kJ/mol）と、一酸化炭素の
変成反応（ＣＯ＋Ｈ_２ Ｏ→ＣＯ_２ ＋Ｈ_２ ＋４０．
５kJ/mol）とを同時進行させて、全体反応（ＣＨ_３ＯＨ
＋Ｈ_２ Ｏ→３Ｈ_２ ＋ＣＯ_２ −４９．５kJ/mol）と
しては二酸化炭素と水素との混合ガスである水素含有ガ
スが生成されるものであるが、この反応は全体として吸
熱反応であるため、システム起動時には可能な限り急速
に燃料改質器を昇温させる必要があり、またこの吸熱反
応を連続して進行させるためには、燃料改質器を連続し
て加熱しておく必要がある。したがって、燃料電池シス
テムを起動した時に燃料改質器を急速に昇温でき、しか
も連続して燃料改質器を加熱できる装置を別途用意して
おくことも望まれている。

【０００６】上述した蒸発器や燃料改質器を急昇温でき
るものとして、たとえば特開平７−７８６２３号公報に
開示された起動時の昇温方法が知られている。これは、
不活性ガスを燃料電池の陰極側で循環させながら起動用
加熱器により間接的に加熱し、この加熱された不活性ガ
スの一部を燃料改質器の燃焼触媒に導いて触媒燃焼が可
能な温度まで加熱し、次いで燃料改質器および燃料電池
を介して燃料ガスを燃料改質器の燃焼室に供給し、かつ
燃料電池を介して空気を燃料改質器の燃焼室に供給し、
改質室にて改質反応が可能な温度まで燃焼室を昇温させ
るものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載の技術では、不活性ガスを間接的に加熱して燃料
改質器を昇温させるので、急速に改質器を昇温させるこ
とが困難であり、燃料電池システムの起動時間の短縮化
にも限界があった。

【０００８】本発明の目的は、このような従来技術の問
題点を解決し、燃料電池システムに用いられる蒸発器や
燃料改質器などの種々の機器を急速に昇温させることが
可能で、全体としての燃料電池システムの起動時間を短
縮することができる触媒燃焼器およびその昇温方法を提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、請求項１記載の触媒燃焼器は、酸素含有ガス
を加熱するための加熱部と、前記加熱部の下流側に接続
された燃焼触媒部とを有する触媒燃焼器において、前記
加熱部が、前記燃焼触媒部を局所的に昇温可能に設けら
れていることを特徴とする。

【００１０】このように構成された請求項１記載の触媒
燃焼器では、加熱部に、たとえばコンプレッサなどによ
り空気を導入し、これを加熱し、この加熱された空気を
燃焼触媒部に局所的に導入して当該局所部分を昇温させ
る。そして、所定時間が経過して燃焼触媒部が活性温度
まで昇温すると、別途設けられた始動用メタノール気化
器により気化されたメタノールと空気との混合ガスを前
記燃焼触媒部の局所、すなわち活性温度まで昇温された
部分に導入して燃焼させる。

【００１１】すなわち、請求項１記載の触媒燃焼器で
は、燃焼触媒部を局所的に昇温させるので、燃焼触媒部
全体を均一に昇温させる場合と比較して、部分的に活性
温度に到達する時間を短縮でき、また空気の使用量も低
減することができる。

【００１２】したがって、加熱部に電気ヒータ等を採用
した場合にはその消費電力が小さくなり、この触媒燃焼
器を燃料電池システムに使用すれば、システム起動時の
バッテリー負荷が軽減される。また、空気で加熱する部
位を局所的な部位に限定しているため、酸化による触媒
性能の劣化を極力抑制することができる。

【００１３】（２）上記発明において燃焼触媒部を局所
的に昇温可能とする具体的構成は特に限定されないが、
請求項２記載の触媒燃焼器では、少なくとも前記加熱部
の燃焼触媒部側が、前記燃焼触媒部より小径とされてい
ることを特徴とする。

【００１４】このように構成された請求項２記載の触媒
燃焼器では、加熱部で加熱された空気を燃焼触媒部に局
所的に導入可能となり、当該局所的導入部分を容易に昇
温できる。

【００１５】（３）また、請求項１乃至２の場合には、
請求項３記載の触媒燃焼器のように、前記燃焼触媒部の
下流側に、たとえば改質燃料を気化させる燃料蒸発部な
どの熱交換部が設けられていることが好ましい。

【００１６】前記燃焼触媒部の下流側に熱交換部を設け
ることにより、燃焼触媒部で生成された高温の燃焼排ガ
スを利用して熱交換部が暖機される。すなわち、請求項
３記載の構成を採用することにより、少ないメタノール
−空気混合ガス（燃焼用燃料）を用いて燃焼排ガスを発
生でき、効率的に熱交換部の暖機が可能となる。

【００１７】（４）また、請求項１乃至３の場合には、
請求項４記載の触媒燃焼器のように、前記燃焼触媒部か
ら排出された燃焼排ガスの少なくとも一部を前記加熱部
と前記燃焼触媒部との間に回収する燃焼排ガス回収路を
有することが好ましい。

【００１８】この場合において、特に限定はされない
が、請求項５記載の触媒燃焼器のように、前記加熱部と
前記燃焼触媒部との間に、前記燃焼排ガス回収路で回収
された燃焼排ガスを、前記燃焼触媒部が活性温度に到達
しにくい部位に導入するミキサーが設けられていること
が好ましい。

【００１９】またこの場合、ミキサーの具体的構成は特
に限定されないが、請求項６記載のように、その内面に
沿って回収された燃焼排ガスを環流させながら前記燃焼
触媒部に供給するか、あるいは、請求項７記載のよう
に、燃焼排ガスを燃焼触媒部の中心軸方向に向かって供
給することがより好ましい。

【００２０】このように構成された請求項４乃至７記載
の触媒燃焼器では、燃焼触媒部から排出された燃焼排ガ
スの少なくとも一部が燃焼触媒部の上流、具体的には加
熱部と燃焼触媒部との間に設けられたミキサーに回収さ
れる。そして、この回収された燃焼排ガスは、燃焼触媒
部が活性温度に到達しにくい部位、特に、燃焼触媒部の
外周部分に選択的に導入される。

【００２１】すなわち、請求項４乃至７記載の触媒燃焼
器によれば、一旦使用した燃焼排ガスの少なくとも一部
を回収して、これを燃焼触媒部の活性温度未到達部分に
選択的に導入させるので、短時間で燃焼触媒部全体を均
一に昇温できる。また空気の使用量も低減することがで
きるので、加熱部に電気ヒータ等を用いた場合にはその
消費電力が小さくなり、この構成の触媒燃焼器を燃料電
池システムに使用すれば、システム起動時のバッテリー
負荷が軽減される。

【００２２】（５）上記目的を達成するために、請求項
８記載の触媒燃焼器の昇温方法は、酸素含有ガスを加熱
するための加熱部と、前記加熱部の下流側に接続された
燃焼触媒部と、前記燃焼触媒部の下流側に接続された熱
交換部とを有する触媒燃焼器の昇温方法において、前記
加熱部にて前記酸素含有ガスを加熱して加熱空気を生成
する加熱空気生成行程と、前記加熱空気生成行程により
生成された加熱空気を前記燃焼触媒部に局所的に導入
し、この燃焼触媒部を局所的に活性温度まで昇温させる
燃焼触媒昇温行程と、燃焼用燃料ガスおよび酸素含有ガ
スの混合ガスを、前記加熱部を介して、前記燃焼触媒部
の前記局所に導入して燃焼させる局所燃焼行程と、前記
燃焼行程により燃焼した排ガスの少なくとも一部を、前
記燃焼触媒部の上流側に回収し、前記燃焼触媒部の前記
局所以外の部位に導入する燃焼排ガス導入行程とを有す
ることを特徴とする。

【００２３】このように構成された請求項８記載の触媒
燃焼器の昇温方法では、まず、加熱部に外部から空気を
導入してこれを加熱して加熱空気とし、この加熱空気を
燃焼触媒部に局所的に導入することにより燃焼触媒部を
局所的に活性温度まで昇温させる。

【００２４】次いで、気化させたメタノールと空気とを
混合させた、メタノール−空気混合ガスを燃焼触媒部に
導入し、これを燃焼させて燃焼ガスとし、さらにこれを
熱交換部に供給して暖機させた後に、前記燃焼ガスを排
ガスとして排出させる。

【００２５】次いで、この燃焼排ガスの少なくとも一部
を、加熱部と燃焼触媒部との間に設けられたミキサーに
回収し、前記燃焼触媒部のメタノール−空気混合ガスが
導入されにくい部位に再導入させる。

【００２６】すなわち、請求項８記載の触媒燃焼器の昇
温方法によれば、従来は系外に放出していた燃焼排ガス
の廃熱を利用して、燃焼触媒部のメタノール混合ガスが
導入されにくい部位に再導入させるので、少ない空気量
でかつ短時間で効率的に燃焼触媒を全体的に昇温させる
ことができる。また、未燃メタノールを含む始動時の燃
焼排ガスが回収でき、これを燃焼触媒部の活性温度到達
部分において燃焼させることができるため、始動時の排
気性能の悪化を極力抑制することができる。さらに、空
気により加熱する部位を局所的な部位に限定しているた
め、酸化による触媒性能の劣化を極力抑制することがで
きる。

【００２７】この場合において、回収された燃焼排ガス
の再導入方法は特に限定されないが、請求項９記載のよ
うに、回収された燃焼排ガスを、ミキサーの内面に沿っ
て環流させながら燃焼触媒部の局所以外の部位に供給す
るか、あるいは、請求項１０記載のように、回収された
燃焼排ガスを、燃焼触媒部の中心軸方向に向かって供給
することが好ましい。

【００２８】このように構成された請求項９記載の昇温
方法によれば、一層有効に回収された燃焼排ガスを、活
性可能温度未到達部分である燃焼触媒部の外周部分に均
一供給でき、これにより燃焼触媒を全体的に短時間で活
性可能温度に到達させることができる。

【００２９】また、請求項１０記載の昇温方法によれ
ば、回収された燃焼排ガスを、短時間且つ最短経路で燃
焼触媒に供給でき、燃焼排ガス温度の低下を極力抑制し
て燃焼触媒全体の昇温時間が一層短縮される。

【００３０】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、燃焼触媒
部全体を均一に昇温させる場合と比較して、部分的に活
性温度に到達する時間を短縮でき、しかも空気の使用量
も低減することができるので、加熱部での消費電力も小
さくなり、燃料電池システムに使用した場合には特にシ
ステム起動時のバッテリー負荷が軽減される。また、酸
化による触媒性能の劣化をも抑制される。

【００３１】請求項２記載の発明によれば、加熱部で加
熱された空気を燃焼触媒部に局所的に導入可能となり、
当該局所的導入部分を容易に昇温できる。

【００３２】請求項３記載の発明によれば、少ないメタ
ノール−空気混合ガスを用いて燃焼排ガスを発生でき、
効率的に熱交換部の暖機が可能となる。

【００３３】請求項４乃至７記載の発明によれば、短時
間で燃焼触媒部全体を均一に昇温でき、また空気使用量
も低減できるので、加熱器での消費電力も小さくでき
る。

【００３４】請求項８記載の発明によれば、少ない空気
量でかつ短時間で効率的に燃焼触媒を全体的に昇温させ
ることができ、且つ未燃メタノールを含む始動時の燃焼
排ガスを回収することにより、燃焼触媒の活性可能温度
到達部分においては燃焼するため、始動時の排気性能の
悪化を極力抑制することができる。また、空気により加
熱する部位を局所的な部位に限定しているため、酸化に
よる触媒性能の劣化を極力抑制することができる。

【００３５】請求項９記載の発明によれば、一層有効に
回収された燃焼排ガスを、活性可能温度未到達部分であ
る燃焼触媒部の外周部分に均一供給でき、これにより燃
焼触媒を全体的に短時間で活性可能温度に到達させるこ
とができる。

【００３６】請求項１０記載の発明によれば、回収され
た燃焼排ガスを、短時間且つ最短経路で燃焼触媒に供給
でき、燃焼排ガス温度の低下を極力抑制して燃焼触媒全
体の昇温時間が一層短縮される。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００３８】第１実施形態 まず、本発明の触媒燃焼器が適用される燃料電池システ
ムの概要を説明する。図１は本発明の触媒燃焼器が適用
される燃料電池システムの一例を示すブロック図であ
る。

【００３９】本実施形態の燃料電池システム２は、図１
に示すように、電気化学反応により起電力を得る燃料電
池４と、圧縮空気（酸素含有ガス）を供給するコンプレ
ッサ６と、改質反応により水素含有ガスを生成する改質
器８と、メタノールを貯留するメタノールタンク１４
と、水を貯留する水タンク１５と、触媒燃焼器２０とを
有する。

【００４０】燃料電池４は、電解質４２を挟んで対電極
４４，４６が設けられており、その陽極４６側には配管
１０を介してコンプレッサ６からの圧縮空気が供給さ
れ、陰極４４側には配管１２を介して改質器８からの水
素含有ガスが供給される。

【００４１】コンプレッサ６は、外気等を取り入れてこ
れを２ｋｇ／ｃｍ^２ 程度まで圧縮して燃料電池４に供
給するが、その型式は特に限定されない。なお、燃料電
池４に供給される空気は８０〜８５°Ｃの温度が好まし
いが、コンプレッサ６で圧縮された空気は約１７０°Ｃ
となっているので、これを上記温度範囲まで冷却するた
めにコンプレッサ６と燃料電池４との間の配管１０中に
図示省略するインタークーラを設けることが好ましい。
このインタークーラは、水冷式や空冷式などが例示され
る。

【００４２】改質器８は、たとえばメタノール（改質原
料）と水蒸気と空気（酸素含有ガス）とを混合して、メ
タノールの水蒸気改質反応と酸化反応とによって水素リ
ッチガスとするものであるが、本実施形態では水蒸気反
応（吸熱反応）で必要とされる熱量を、酸化反応（発熱
反応）により生じた熱量で賄うことで、別途の加熱器を
省略あるいは小能力化できる、いわゆるオートサーマル
型を採用してある。

【００４３】改質原料としてのメタノールは、メタノー
ルタンク１４に収容されてメタノールポンプ１６によっ
て後述する触媒燃焼器２０内に設けられる熱交換部２６
へ送られ、ここで気化される。また、水蒸気は水タンク
１５に収納された水が水ポンプ１７によって熱交換部２
６に送られ、ここで気化されて水蒸気とされる。これら
メタノールガスと水蒸気は、改質器８の入口８２に送ら
れるが、空気はコンプレッサ６から配管１１を介して供
給される。なお、図中の符号「８４」は改質器８の出口
である。

【００４４】改質器８におけるメタノールの水蒸気改質
反応は、メタノールおよび水蒸気の供給を受けて、下記
式に示すメタノールの分解反応と一酸化炭素の変成反応
とを同時進行させて水素と二酸化炭素とを含有する改質
ガスを生成する。

【００４５】

【化１】 分解反応：ＣＨ_３ ＯＨ →ＣＯ ＋２Ｈ_２ −９０．０（kJ/mol） 変成反応：ＣＯ ＋Ｈ_２ Ｏ→ＣＯ_２ ＋ Ｈ_２ ＋４０．５（kJ/mol） 全体反応：ＣＨ_３ ＯＨ＋Ｈ_２ Ｏ→ＣＯ_２ ＋３Ｈ_２ −４９．５（kJ/mol ） 一方、メタノールの酸化反応は、メタノールおよび空気
の供給を受けて下記式に示す酸化反応により水素と二酸
化炭素を含有する改質ガスを生成する。

【００４６】

【化２】酸化反応：ＣＨ_３ ＯＨ＋１／２Ｏ_２ →２Ｈ
_２ ＋ＣＯ_２ ＋１８９．５（kJ/mol） なお、改質器８から燃料電池４の陰極４４側へ供給され
る水素含有ガス中に一酸化炭素が含まれていると燃料電
池４が被毒するため、改質器８と燃料電池４との間の配
管１２中に、図示省略してある一酸化炭素の含有量を低
減させる装置を設けておくことが好ましい。この一酸化
炭素低減装置は、改質器８で得られた改質ガス中の未反
応の一酸化炭素と水とを同じ変成反応（ＣＯ＋Ｈ_２ Ｏ
→ＣＯ_２ ＋Ｈ_２ ）により水素と二酸化炭素とに変成し
て水素含有量の多い水素含有ガスを生成するシフト器
や、さらにこのシフト器を通過した改質ガスに含まれた
一酸化炭素を選択酸化して（ＣＯ＋１／２Ｏ_２ →ＣＯ
_２ ）二酸化炭素とする選択酸化器などが含まれる。

【００４７】次に、本発明の触媒燃焼器の構成を説明す
る。図２（Ａ）は本発明の触媒燃焼器の一実施形態を示
す断面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のIIB−IIB線に沿う
断面図、図２（Ｃ）は図２（Ａ）のIIC−IIC線に沿う断
面図である。

【００４８】触媒燃焼器２０は、図１および図２に示す
ように、コンプレッサ６および配管１３を通じて導入さ
れる空気を加熱するためのたとえば電気ヒータなどによ
り構成される加熱部２２と、この加熱部２２に接続され
る燃焼触媒部２４と、この燃焼触媒部２４に接続される
熱交換部２６とを有し、該加熱部２２は、燃焼触媒部２
４を局所的に昇温可能な構成となっている。

【００４９】この局所的に昇温可能な具体的構成は特に
限定されないが、本実施形態では、加熱部２２の燃焼触
媒部側２２ａが、前記燃焼触媒部の加熱部側２４ａより
小径となっている。また、加熱部２２と燃焼触媒部２４
との間には、熱交換部２６から排出された燃焼排ガスの
少なくとも一部を回収し、この燃焼排ガスを燃焼触媒部
２４が活性可能温度に到達しにくい部位（特に外周部
分）に導入可能なミキサー２８が設けられている。熱交
換部２６から排出された燃焼排ガスの一部は、配管３０
（本発明の燃焼排ガス回収路に相当する。）に設けられ
た高温バルブ３８および高温ブロア３６により循環され
ミキサー２８に回収される。また、ミキサー２８には、
燃料電池４から排出される酸化排ガスおよび水素含有排
ガスを配管３１，３３を通じて取り込み可能としてもよ
い。

【００５０】本実施形態でのミキサー２８は、回収され
る燃焼排ガスの入り口２８２が、図２（Ｂ）に示すよう
に配置されているので、ミキサー２８の内面２８ａに沿
って回収された燃焼排ガスは、図２（Ｂ）中に矢印Ｂ１
方向に環流する。こうして回収した燃焼排ガスを燃焼触
媒部２４が活性温度に到達しにくい部位、特に外周部分
に導入し、燃焼触媒部２４を全体的に均一に昇温させ、
活性温度に到達させる。

【００５１】次いで、本実施形態の触媒燃焼器２０の作
用を説明する。まず、コンプレッサ６により加熱部２２
に空気を導入してこれを加熱し、さらにこの加熱された
空気を燃焼触媒部２４の中心部分に導入して当該部分を
昇温させる。そして、所定時間が経過してその部分が活
性温度に到達すると、メタノールポンプ１４を作動し
て、配管３５を介してメタノール液を始動用メタノール
気化器３２に送り、ここで気化させてメタノールガスと
する。これと前記加熱された空気とを混合してメタノー
ル−空気混合ガスとし、これを加熱部２２を介して燃焼
触媒部２４の活性温度到達部分（中心部分）に導入して
燃焼させる。生成される高温の燃焼排ガスは、燃焼触媒
部２４の下流側に接続された熱交換部２６を暖機させた
のち配管３４より排出されるが、その一部を、配管３
０、高温バルブ３８および高温ブロア３６を通じてミキ
サー２８に回収し、この燃焼排ガスをミキサー２８の内
面に沿って環流させながら、燃焼触媒部２４の外周部に
全周的に導入する。

【００５２】本実施形態の触媒燃焼器２０によれば、始
動当初においては燃焼触媒部２４の中心部分を局所的に
昇温させることとしてあるので、燃焼触媒部全体を均一
に昇温させる場合と比較して、部分的に活性温度に到達
する時間を短縮でき、また空気の使用量も低減すること
ができる。したがって加熱部２２の電気ヒータの消費電
力も小さくなる利点がある。また、空気により加熱する
部位を局所的な部位（燃焼触媒部の中心部分）に限定し
ているため、燃焼触媒の酸化による触媒性能の劣化が抑
制される。

【００５３】第２実施形態 図３（Ａ）は本発明の触媒燃焼器の他の実施形態を示す
断面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のIIIB−IIIB線に沿っ
た断面図、図３（Ｃ）は図３（Ａ）のIIIC−IIIC線に沿
った断面図であり、上述した第１実施形態と同様に、加
熱部２２が、燃焼触媒部２４を局所的に昇温可能となっ
ているが、第１実施形態では、図２（Ｂ）で示したよう
に、ミキサー２８の内面に沿って回収された燃焼排ガス
は環流し、この燃焼排ガスを燃焼触媒部２４が活性温度
に到達しにくい外周部分に導入することとしているのに
対し、本実施形態では、ミキサー２８に回収された燃焼
排ガスを、燃焼触媒部２４の軸方向に複数局所的に導入
するような構成を採っている。回収された燃焼排ガスの
通過孔を「２８ｂ」にて示す。

【００５４】このような構成を採用することで、回収さ
れた燃焼排ガスの温度低下を最小限とするよう最短経路
で、この燃焼排ガスを燃焼触媒部２４に供給でき、昇温
時間をさらに短縮することができる。

【００５５】なお、以上説明した実施形態は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。

【００５６】たとえば、上述の実施形態では改質器８と
して、オートサーマル型を用いているが、これに限定さ
れず、吸熱反応である水蒸気改質型のものを用いてもよ
い。この際、本発明の触媒燃焼器を加熱手段として用い
ることも好ましい。また、他の改質方法による改質器で
あっても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の触媒燃焼器が適用される燃料電
池システムの一例を示すブロック図である。

【図２】図２（Ａ）は本発明の触媒燃焼器の一実施形態
を示す断面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のIIB−IIB線に
沿った断面図、図２（Ｃ）は図２（Ａ）のIIC−IIC線に
沿った断面図である。

【図３】図３（Ａ）は本発明の触媒燃焼器の他の実施形
態を示す断面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のIIIB−IIIB
線に沿った断面図、図３（Ｃ）は図３（Ａ）のIIIC−II
IC線に沿った断面図である。

【符号の説明】

２… 燃料電池システム ４… 燃料電池 ４２… 電解質 ４４，４６… 対電極 ６… コンプレッサ ８… 改質器 ８４… 出口 １０，１１，１２，１３，３０，３１，３３，３４，３
５… 配管 １４… メタノールタンク １６… メタノールポンプ １５… 水タンク １７… 水ポンプ ２０… 触媒燃焼器 ２２… 加熱部 ２２ａ… 燃焼触媒部側 ２４… 燃焼触媒部 ２４ａ… 加熱部側 ２６… 熱交換部 ２８… ミキサー ２８２… 燃焼排ガス入口 ３２… 始動用メタノール気化器 ３６… 高温ブロア ３８… 高温バルブ

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Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】酸素含有ガスを加熱するための加熱部と、
   前記加熱部の下流側に接続された燃焼触媒部とを有する
   触媒燃焼器において、 前記加熱部が、前記燃焼触媒部を局所的に昇温可能に設
   けられていることを特徴とする触媒燃焼器。
2. 【請求項２】少なくとも前記加熱部の燃焼触媒部側が、
   前記燃焼触媒部より小径とされていることを特徴とする
   請求項１記載の触媒燃焼器。
3. 【請求項３】前記燃焼触媒部の下流側に、熱交換部が設
   けられていることを特徴とする請求項１または２記載の
   触媒燃焼器。
4. 【請求項４】前記燃焼触媒部から排出された燃焼排ガス
   の少なくとも一部を前記加熱部と前記燃焼触媒部との間
   に回収する燃焼排ガス回収路を有することを特徴とする
   請求項１〜３の何れかに記載の触媒燃焼器。
5. 【請求項５】前記加熱部と前記燃焼触媒部との間に、前
   記燃焼排ガス回収路で回収された燃焼排ガスを、前記燃
   焼触媒部が活性温度に到達しにくい部位に導入するミキ
   サーが設けられていることを特徴とする請求項４記載の
   触媒燃焼器。
6. 【請求項６】前記ミキサーは、その内面に沿って回収さ
   れた燃焼排ガスを環流させながら前記燃焼触媒部に供給
   することを特徴とする請求項５記載の触媒燃焼器。
7. 【請求項７】前記ミキサーは、燃焼排ガスを前記燃焼触
   媒部の中心軸方向に向かって当該燃焼触媒部に供給する
   ことを特徴とする請求項５記載の触媒燃焼器。
8. 【請求項８】酸素含有ガスを加熱するための加熱部と、
   前記加熱部の下流側に接続された燃焼触媒部と、前記燃
   焼触媒部の下流側に接続された熱交換部とを有する触媒
   燃焼器の昇温方法において、 前記加熱部にて前記酸素含有ガスを加熱して加熱空気を
   生成する加熱空気生成行程と、 前記加熱空気生成行程により生成された加熱空気を前記
   燃焼触媒部に局所的に導入し、この燃焼触媒部を局所的
   に活性温度まで昇温させる燃焼触媒昇温行程と、 燃焼用燃料ガスおよび酸素含有ガスの混合ガスを、前記
   加熱部を介して、前記燃焼触媒部の前記局所に導入して
   燃焼させる局所燃焼行程と、 前記燃焼行程により燃焼した排ガスの少なくとも一部
   を、前記燃焼触媒部の上流側に回収し、前記燃焼触媒部
   の前記局所以外の部位に導入する燃焼排ガス導入行程と
   を有することを特徴とする触媒燃焼器の昇温方法。
9. 【請求項９】前記回収された燃焼排ガスを、前記ミキサ
   ーの内面に沿って環流させながら前記燃焼触媒部の局所
   以外の部位に供給することを特徴とする請求項８記載の
   触媒燃焼器の昇温方法。
10. 【請求項１０】前記回収された燃焼排ガスを、前記燃焼
    触媒部の中心軸方向に向かって当該燃焼触媒部に供給す
    ることを特徴とする請求項８記載の触媒燃焼器の昇温方
    法。