JP2001295707A - 車両搭載用の燃料改質装置 - Google Patents
車両搭載用の燃料改質装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 車両への搭載に適した燃料改質装置を提供す
る。 【解決手段】 気化部３０で気化したメタノールと水を
含む原料ガスを水平方向に流して改質反応を行なうよう
改質部６０にモノリス触媒７０を配置すると共に、改質
部６０を１８０度折れ曲がった連絡管６６で改質前段部
６２と改質後段部６４とを接続して構成する。原料ガス
を水平方向に流すことにより、鉛直方向より水平方向へ
の余裕が大きな車両、特に小型乗用車に搭載する場合で
も、ガスと触媒との接触時間を長くすることができる。
改質部６０を１８０度折り曲げたことにより、車両の限
られたスペースへの搭載に適した小型なものにすること
ができる。また、気化部３０とＣＯ低減部８０とを隣接
して配置できるから、ＣＯ低減部８０で生じる熱を用い
てメタノールや水を予備加熱する際の熱の損失を少なく
することができる。
る。 【解決手段】 気化部３０で気化したメタノールと水を
含む原料ガスを水平方向に流して改質反応を行なうよう
改質部６０にモノリス触媒７０を配置すると共に、改質
部６０を１８０度折れ曲がった連絡管６６で改質前段部
６２と改質後段部６４とを接続して構成する。原料ガス
を水平方向に流すことにより、鉛直方向より水平方向へ
の余裕が大きな車両、特に小型乗用車に搭載する場合で
も、ガスと触媒との接触時間を長くすることができる。
改質部６０を１８０度折り曲げたことにより、車両の限
られたスペースへの搭載に適した小型なものにすること
ができる。また、気化部３０とＣＯ低減部８０とを隣接
して配置できるから、ＣＯ低減部８０で生じる熱を用い
てメタノールや水を予備加熱する際の熱の損失を少なく
することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両搭載用の燃料
改質装置に関し、詳しくは、炭化水素系の燃料を水蒸気
を用いて水素リッチな燃料ガスに改質する車両搭載用の
燃料改質装置に関する。
改質装置に関し、詳しくは、炭化水素系の燃料を水蒸気
を用いて水素リッチな燃料ガスに改質する車両搭載用の
燃料改質装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の燃料改質装置としては、
鉛直方向に原料ガスを流して改質反応を行なう車両搭載
用のものが提案されている（例えば、特開平４−２００
７３７号公報など）。この装置では、直立した円筒状の
ハウジングに２枚の板材をスパイラル状に巻いて形成し
た触媒層に鉛直方向に原料ガスを流して改質反応を行な
っている。そして、この燃料改質装置を車両のほぼ中央
の右または左側よりの位置に配置している。
鉛直方向に原料ガスを流して改質反応を行なう車両搭載
用のものが提案されている（例えば、特開平４−２００
７３７号公報など）。この装置では、直立した円筒状の
ハウジングに２枚の板材をスパイラル状に巻いて形成し
た触媒層に鉛直方向に原料ガスを流して改質反応を行な
っている。そして、この燃料改質装置を車両のほぼ中央
の右または左側よりの位置に配置している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た燃料改質装置では、車両、特に小型乗用車に搭載する
には不向きであるという問題があった。小型乗用車で
は、乗員室を車両の中央部に配置し、燃料改質装置を含
む車両の駆動用の装置は車両の前方または後方に配置す
るのが一般的である。したがって、車両の中央部に、し
かも直立させて燃料改質装置を配置するということは、
乗員室の一部に配置することになるから、燃料改質装置
が乗員室を圧迫すると共に運転者の視界を遮る場合も生
じる。更に、燃料改質装置は通常高温（３００℃以上）
で運転されるから、この熱が乗員室に影響を与えないよ
う措置する必要もある。通常の車両は鉛直方向の寸法よ
り水平方向（車両の前後方向や左右方向）の寸法の方が
大きい。このため、鉛直方向に原料ガスを流して改質反
応を行なうものとすると、触媒との接触時間が十分にと
れない場合も生じ、十分な改質性能を得ることができな
い場合も生じる。
た燃料改質装置では、車両、特に小型乗用車に搭載する
には不向きであるという問題があった。小型乗用車で
は、乗員室を車両の中央部に配置し、燃料改質装置を含
む車両の駆動用の装置は車両の前方または後方に配置す
るのが一般的である。したがって、車両の中央部に、し
かも直立させて燃料改質装置を配置するということは、
乗員室の一部に配置することになるから、燃料改質装置
が乗員室を圧迫すると共に運転者の視界を遮る場合も生
じる。更に、燃料改質装置は通常高温（３００℃以上）
で運転されるから、この熱が乗員室に影響を与えないよ
う措置する必要もある。通常の車両は鉛直方向の寸法よ
り水平方向（車両の前後方向や左右方向）の寸法の方が
大きい。このため、鉛直方向に原料ガスを流して改質反
応を行なうものとすると、触媒との接触時間が十分にと
れない場合も生じ、十分な改質性能を得ることができな
い場合も生じる。
【０００４】燃料改質装置に限られることではないが、
何らかの装置を車両に搭載する場合には、車両のスペー
スが限られていることや各スペースにはある程度の役割
があることなどにより各種の制限が生じ、車両に搭載し
ない場合には問題にならないことが大きな問題としてク
ローズアップされることになる。
何らかの装置を車両に搭載する場合には、車両のスペー
スが限られていることや各スペースにはある程度の役割
があることなどにより各種の制限が生じ、車両に搭載し
ない場合には問題にならないことが大きな問題としてク
ローズアップされることになる。
【０００５】本発明の車両搭載用の燃料改質装置は、上
述の車両への搭載に伴って生じる問題を解決することを
目的とする。即ち、燃料改質装置を車両の適切なスペー
スに配置することや燃料改質装置を限られたスペースに
配置するために小型化すること、燃料改質装置における
燃料の改質効率を向上させること、燃料改質装置のメン
テナンス性を向上させること、燃料改質装置の各部の取
り替えを容易にすること、燃料改質装置をシンプルなも
のとすることなどを目的とする。
述の車両への搭載に伴って生じる問題を解決することを
目的とする。即ち、燃料改質装置を車両の適切なスペー
スに配置することや燃料改質装置を限られたスペースに
配置するために小型化すること、燃料改質装置における
燃料の改質効率を向上させること、燃料改質装置のメン
テナンス性を向上させること、燃料改質装置の各部の取
り替えを容易にすること、燃料改質装置をシンプルなも
のとすることなどを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の車両搭載用の燃料改質装置は、上述の目的の少な
くとも一部を達成するために以下の手段を採った。
発明の車両搭載用の燃料改質装置は、上述の目的の少な
くとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】本発明の車両搭載用の燃料改質装置は、水
と炭化水素系の燃料とを含む改質原料を気化する気化手
段と、該気化した改質原料を含む原料ガスを改質反応に
より水素リッチな改質ガスに改質する改質手段と、該改
質ガス中の一酸化炭素を低減して燃料ガスとする一酸化
炭素低減手段とを備える車両搭載用の燃料改質装置であ
って、前記改質手段は、前記原料ガスを車両の床面に対
して略平行な方向に流して前記改質反応を行なう手段で
あることを要旨とする。
と炭化水素系の燃料とを含む改質原料を気化する気化手
段と、該気化した改質原料を含む原料ガスを改質反応に
より水素リッチな改質ガスに改質する改質手段と、該改
質ガス中の一酸化炭素を低減して燃料ガスとする一酸化
炭素低減手段とを備える車両搭載用の燃料改質装置であ
って、前記改質手段は、前記原料ガスを車両の床面に対
して略平行な方向に流して前記改質反応を行なう手段で
あることを要旨とする。
【０００８】この本発明の車両搭載用の燃料改質装置で
は、原料ガスを車両の床面に対して略平行な方向に流し
て改質反応を行なうことにより、鉛直方向より水平方向
の方が自由度の大きな車両への搭載に対して、より適し
たものとすることができる。即ち、水平方向の寸法の方
が鉛直方向より大きな車両、例えば小型乗用車などに搭
載する場合には、改質に寄与する反応槽（触媒層）を長
くして原料ガスの触媒との接触時間を十分なものにする
ことができる。この結果、燃料改質装置の性能を向上さ
せることができる。
は、原料ガスを車両の床面に対して略平行な方向に流し
て改質反応を行なうことにより、鉛直方向より水平方向
の方が自由度の大きな車両への搭載に対して、より適し
たものとすることができる。即ち、水平方向の寸法の方
が鉛直方向より大きな車両、例えば小型乗用車などに搭
載する場合には、改質に寄与する反応槽（触媒層）を長
くして原料ガスの触媒との接触時間を十分なものにする
ことができる。この結果、燃料改質装置の性能を向上さ
せることができる。
【０００９】こうした本発明の車両搭載用の燃料改質装
置において、前記一酸化炭素低減手段は、前記改質ガス
を車両の床面に対して略平行な方向に流して該改質ガス
中の一酸化炭素を低減する手段であるものとすることも
できる。こうすれば、改質ガスを車両の床面に対して略
平行な方向に流して一酸化炭素の低減を行なうことによ
り、鉛直方向より水平方向の方が自由度の大きな車両へ
の搭載に対して、より適したものとすることができる。
また、改質ガスの触媒との接触時間を十分なものにする
ことができるから、一酸化炭素の濃度が極めて低い燃料
ガスを得ることができる。
置において、前記一酸化炭素低減手段は、前記改質ガス
を車両の床面に対して略平行な方向に流して該改質ガス
中の一酸化炭素を低減する手段であるものとすることも
できる。こうすれば、改質ガスを車両の床面に対して略
平行な方向に流して一酸化炭素の低減を行なうことによ
り、鉛直方向より水平方向の方が自由度の大きな車両へ
の搭載に対して、より適したものとすることができる。
また、改質ガスの触媒との接触時間を十分なものにする
ことができるから、一酸化炭素の濃度が極めて低い燃料
ガスを得ることができる。
【００１０】また、本発明の車両搭載用の燃料改質装置
において、前記気化手段は、前記改質原料を前記改質手
段における前記原料ガスの流れとは異なる方向に流して
気化する手段であるものとすることもできる。この態様
の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記異
なる方向は略直交する方向であるものとすることもでき
る。
において、前記気化手段は、前記改質原料を前記改質手
段における前記原料ガスの流れとは異なる方向に流して
気化する手段であるものとすることもできる。この態様
の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記異
なる方向は略直交する方向であるものとすることもでき
る。
【００１１】さらに、本発明の車両搭載用の燃料改質装
置において、前記気化手段と前記改質手段と前記一酸化
炭素低減手段とを、該順に直列に接続すると共に少なく
とも一箇所で所定の角度で折れ曲がる折曲部を有して配
置してなるものとすることもできる。こうすれば、車両
の限られたスペースにも配置することができる。この態
様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記
所定の角度は、略１８０度の角度であるものとすること
もできる。また、こうした態様の本発明の車両搭載用の
燃料改質装置において、前記改質手段は前段と後段との
２段に分割されてなり、前記折曲部は前記改質手段の前
後と後段との中間部であるものとしたり、前記折曲部は
前記気化手段と前記改質手段との接続部および前記改質
手段と前記一酸化炭素低減部との接続部であるものとし
たりすることもできる。このような態様の本発明の車両
搭載用の燃料改質装置において、前記気化手段と前記一
酸化炭素低減手段とを隣接して配置してなるものとする
こともできる。この態様において、気化手段に供給され
る前の改質原料を一酸化炭素低減手段で加温するものと
すれば、気化手段と一酸化炭素低減手段が隣接して配置
されることにより熱効率を向上させることができる。
置において、前記気化手段と前記改質手段と前記一酸化
炭素低減手段とを、該順に直列に接続すると共に少なく
とも一箇所で所定の角度で折れ曲がる折曲部を有して配
置してなるものとすることもできる。こうすれば、車両
の限られたスペースにも配置することができる。この態
様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記
所定の角度は、略１８０度の角度であるものとすること
もできる。また、こうした態様の本発明の車両搭載用の
燃料改質装置において、前記改質手段は前段と後段との
２段に分割されてなり、前記折曲部は前記改質手段の前
後と後段との中間部であるものとしたり、前記折曲部は
前記気化手段と前記改質手段との接続部および前記改質
手段と前記一酸化炭素低減部との接続部であるものとし
たりすることもできる。このような態様の本発明の車両
搭載用の燃料改質装置において、前記気化手段と前記一
酸化炭素低減手段とを隣接して配置してなるものとする
こともできる。この態様において、気化手段に供給され
る前の改質原料を一酸化炭素低減手段で加温するものと
すれば、気化手段と一酸化炭素低減手段が隣接して配置
されることにより熱効率を向上させることができる。
【００１２】また、本発明の車両搭載用の燃料改質装置
において、前記一酸化炭素低減手段は、前記一酸化炭素
の低減に伴って生じる熱を用いて前記気化手段に供給さ
れる前に前記改質原料を加温する手段であるものとする
こともできる。こうすれば、一酸化炭素低減手段を冷却
できると共に改質原料を加温できるからエネルギ効率を
向上させることができる。この態様の本発明の車両搭載
用の燃料改質装置において、前記一酸化炭素低減手段
は、前記改質原料を前記改質ガスの流れの方向と略直交
する方向に流して加温する手段であるものとすることも
できる。こうした態様の本発明の車両搭載用の燃料改質
装置において、前記一酸化炭素低減手段は、略直方体に
形成されてなるものとすることもできる。
において、前記一酸化炭素低減手段は、前記一酸化炭素
の低減に伴って生じる熱を用いて前記気化手段に供給さ
れる前に前記改質原料を加温する手段であるものとする
こともできる。こうすれば、一酸化炭素低減手段を冷却
できると共に改質原料を加温できるからエネルギ効率を
向上させることができる。この態様の本発明の車両搭載
用の燃料改質装置において、前記一酸化炭素低減手段
は、前記改質原料を前記改質ガスの流れの方向と略直交
する方向に流して加温する手段であるものとすることも
できる。こうした態様の本発明の車両搭載用の燃料改質
装置において、前記一酸化炭素低減手段は、略直方体に
形成されてなるものとすることもできる。
【００１３】本発明の車両搭載用の燃料改質装置におい
て、前記気化手段は、燃料を燃焼する燃焼触媒を担持し
た燃焼触媒層に流れる燃焼ガスとの熱交換により前記改
質原料を気化する手段であるものとすることもできる。
この態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置におい
て、前記気化手段は、前記改質原料を前記燃料および前
記燃焼ガスの流れの方向と略直交する方向に流して気化
する手段であるものとすることもできる。こうした態様
の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記気
化手段は、つづら折り状に形成された流路の一部に前記
燃焼触媒層を配置してなるものとすることもできる。こ
うすれば、熱交換の効率を向上させることができる。こ
れらの態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置におい
て、前記気化手段は、略直方体に形成されてなるものと
することもできる。また、燃焼ガスとの熱交換により改
質原料を気化する態様の本発明の車両搭載用の燃料改質
装置において、前記燃焼ガスの温度を検出する燃焼ガス
温度検出手段と、該検出される燃焼ガスの温度が燃焼ガ
スに対して設定された目標温度になるよう前記気化手段
の運転を制御する第１気化制御手段とを備えるものとす
ることもできる。こうすれば、燃焼ガスを目標温度に制
御することができる。なお、目標温度は、燃料改質装置
で用いられる改質原料の種類や燃料改質装置の運転状態
などにより設定されるものである。
て、前記気化手段は、燃料を燃焼する燃焼触媒を担持し
た燃焼触媒層に流れる燃焼ガスとの熱交換により前記改
質原料を気化する手段であるものとすることもできる。
この態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置におい
て、前記気化手段は、前記改質原料を前記燃料および前
記燃焼ガスの流れの方向と略直交する方向に流して気化
する手段であるものとすることもできる。こうした態様
の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記気
化手段は、つづら折り状に形成された流路の一部に前記
燃焼触媒層を配置してなるものとすることもできる。こ
うすれば、熱交換の効率を向上させることができる。こ
れらの態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置におい
て、前記気化手段は、略直方体に形成されてなるものと
することもできる。また、燃焼ガスとの熱交換により改
質原料を気化する態様の本発明の車両搭載用の燃料改質
装置において、前記燃焼ガスの温度を検出する燃焼ガス
温度検出手段と、該検出される燃焼ガスの温度が燃焼ガ
スに対して設定された目標温度になるよう前記気化手段
の運転を制御する第１気化制御手段とを備えるものとす
ることもできる。こうすれば、燃焼ガスを目標温度に制
御することができる。なお、目標温度は、燃料改質装置
で用いられる改質原料の種類や燃料改質装置の運転状態
などにより設定されるものである。
【００１４】本発明の車両搭載用の燃料改質装置におい
て、前記気化手段により気化された改質原料に酸素を含
有する酸素含有ガスを導入して前記原料ガスとする第１
酸素含有ガス導入手段を備えるものとすることもでき
る。こうすれば、改質原料に含まれる炭化水素系の燃料
の一部を部分的に酸化することができる。炭化水素系の
燃料の水蒸気改質反応は、通常吸熱反応であるから、反
応を促進するために熱が必要である。また、改質手段に
充填されている触媒は活性化する温度がある程度定まっ
ているから触媒の温度をその活性化する範囲の温度にす
る必要がある。このように改質手段では熱量が必要にな
るが、この態様では酸素含有ガスを導入し、炭化水素系
の燃料の一部を部分的に酸化することにより、改質反応
に必要な熱や触媒が活性化する範囲の温度に保持するた
めの熱を得ることができるのである。
て、前記気化手段により気化された改質原料に酸素を含
有する酸素含有ガスを導入して前記原料ガスとする第１
酸素含有ガス導入手段を備えるものとすることもでき
る。こうすれば、改質原料に含まれる炭化水素系の燃料
の一部を部分的に酸化することができる。炭化水素系の
燃料の水蒸気改質反応は、通常吸熱反応であるから、反
応を促進するために熱が必要である。また、改質手段に
充填されている触媒は活性化する温度がある程度定まっ
ているから触媒の温度をその活性化する範囲の温度にす
る必要がある。このように改質手段では熱量が必要にな
るが、この態様では酸素含有ガスを導入し、炭化水素系
の燃料の一部を部分的に酸化することにより、改質反応
に必要な熱や触媒が活性化する範囲の温度に保持するた
めの熱を得ることができるのである。
【００１５】この第１酸素含有ガス導入手段を備える態
様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記
第１酸素含有ガス導入手段は、前記気化された改質原料
と前記酸素含有ガスとをスワールさせて混合する手段で
あるものとすることもできる。こうすれば、原料ガスを
気化した改質原料と導入された酸素含有ガスとが均一に
混合されたものとすることができる。また、第１酸素含
有ガス導入手段を備える態様の本発明の車両搭載用の燃
料改質装置において、前記第１酸素含有ガス導入手段
は、前記気化された改質原料の流れに対して垂直方向に
前記酸素含有ガスを噴射して混合する手段であるものと
することもできる。こうすれば、改質原料と酸素含有ガ
スとを均一に混合することができる。この態様の本発明
の車両搭載用の燃料改質装置において、前記第１酸素含
有ガス導入手段は、前記気化された改質原料の流れの略
中央に該に沿った導入管を有し、該導入管の管周から該
流れに対して垂直方向に前記酸素含有ガスを噴射して混
合する手段であるものとすることもできる。
様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記
第１酸素含有ガス導入手段は、前記気化された改質原料
と前記酸素含有ガスとをスワールさせて混合する手段で
あるものとすることもできる。こうすれば、原料ガスを
気化した改質原料と導入された酸素含有ガスとが均一に
混合されたものとすることができる。また、第１酸素含
有ガス導入手段を備える態様の本発明の車両搭載用の燃
料改質装置において、前記第１酸素含有ガス導入手段
は、前記気化された改質原料の流れに対して垂直方向に
前記酸素含有ガスを噴射して混合する手段であるものと
することもできる。こうすれば、改質原料と酸素含有ガ
スとを均一に混合することができる。この態様の本発明
の車両搭載用の燃料改質装置において、前記第１酸素含
有ガス導入手段は、前記気化された改質原料の流れの略
中央に該に沿った導入管を有し、該導入管の管周から該
流れに対して垂直方向に前記酸素含有ガスを噴射して混
合する手段であるものとすることもできる。
【００１６】また、第１酸素含有ガス導入手段を備える
態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前
記改質手段は、少なくとも前段と後段の２段に分割され
てなり、該後段の入口部近傍の外周部に前記酸素含有ガ
スを供給する酸素含有ガス供給手段を備えるものとする
こともできる。こうすれば、改質手段の後段で改質原料
に含まれる炭化水素系の燃料の一部を部分的に酸化する
ことにより、後段の反応に必要な熱や後段の触媒が活性
化する範囲の温度に保持するための熱を得ることができ
る。さらに、第１酸素含有ガス導入手段を備える態様の
本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記改質
手段は、前記改質反応を行なうと共に前記改質原料に含
まれる炭化水素系の燃料の一部を前記第１酸素含有ガス
導入手段により導入された酸素含有ガスを用いて部分的
に酸化する部分酸化反応を行なう手段であるものとする
こともできる。こうすれば、改質反応に必要な熱や触媒
が活性化する範囲の温度に保持しながら改質反応を行な
うことができる。したがって、改質反応に必要な熱や触
媒を活性化範囲の温度に保持するための熱を供給する手
段を備えるものに比してシンプルなものとすることがで
き、小型化を図ることができる。
態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前
記改質手段は、少なくとも前段と後段の２段に分割され
てなり、該後段の入口部近傍の外周部に前記酸素含有ガ
スを供給する酸素含有ガス供給手段を備えるものとする
こともできる。こうすれば、改質手段の後段で改質原料
に含まれる炭化水素系の燃料の一部を部分的に酸化する
ことにより、後段の反応に必要な熱や後段の触媒が活性
化する範囲の温度に保持するための熱を得ることができ
る。さらに、第１酸素含有ガス導入手段を備える態様の
本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記改質
手段は、前記改質反応を行なうと共に前記改質原料に含
まれる炭化水素系の燃料の一部を前記第１酸素含有ガス
導入手段により導入された酸素含有ガスを用いて部分的
に酸化する部分酸化反応を行なう手段であるものとする
こともできる。こうすれば、改質反応に必要な熱や触媒
が活性化する範囲の温度に保持しながら改質反応を行な
うことができる。したがって、改質反応に必要な熱や触
媒を活性化範囲の温度に保持するための熱を供給する手
段を備えるものに比してシンプルなものとすることがで
き、小型化を図ることができる。
【００１７】あるいは第１酸素含有ガス導入手段を備え
る態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、
前記原料ガスの温度を検出する原料ガス温度検出手段
と、該検出される原料ガスの温度が該原料ガスに対して
設定された目標温度になるよう前記気化手段の運転を制
御する第２気化制御手段とを備えるものとすることもで
きる。こうすれば、原料ガスを目標温度に制御すること
ができる。なお、目標温度は、改質手段で用いられる触
媒や改質手段で行なわれる改質反応，燃料改質装置で用
いられる改質原料の種類，燃料改質装置の運転状態など
により設定されるものである。この態様の本発明の車両
搭載用の燃料改質装置において、第２気化制御手段は、
前記第１酸素含有ガス導入手段により導入される酸素含
有ガスの導入量をも制御する手段であるものとすること
もできる。
る態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、
前記原料ガスの温度を検出する原料ガス温度検出手段
と、該検出される原料ガスの温度が該原料ガスに対して
設定された目標温度になるよう前記気化手段の運転を制
御する第２気化制御手段とを備えるものとすることもで
きる。こうすれば、原料ガスを目標温度に制御すること
ができる。なお、目標温度は、改質手段で用いられる触
媒や改質手段で行なわれる改質反応，燃料改質装置で用
いられる改質原料の種類，燃料改質装置の運転状態など
により設定されるものである。この態様の本発明の車両
搭載用の燃料改質装置において、第２気化制御手段は、
前記第１酸素含有ガス導入手段により導入される酸素含
有ガスの導入量をも制御する手段であるものとすること
もできる。
【００１８】また、第１酸素含有ガス導入手段を備える
態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前
記改質ガスに酸素を含有する酸素含有ガスを導入する第
２酸素含有ガス導入手段と、前記改質ガスの温度を検出
する改質ガス温度検出手段と、該検出された改質ガスの
温度に基づいて前記第２酸素含有ガス導入手段により導
入される酸素含有ガスの導入量を制御する導入ガス量制
御手段とを備えるものとすることもできる。こうすれ
ば、一酸化炭素低減手段における改質ガス中の一酸化炭
素の低減を効率よく行なうことができる。この態様の本
発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記導入ガ
ス量制御手段は、前記改質ガス温度検出手段により検出
された温度に基づいて前記第１酸素含有ガス導入手段に
より導入される酸素含有ガスの導入量をも制御する手段
であるものとすることもできる。
態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前
記改質ガスに酸素を含有する酸素含有ガスを導入する第
２酸素含有ガス導入手段と、前記改質ガスの温度を検出
する改質ガス温度検出手段と、該検出された改質ガスの
温度に基づいて前記第２酸素含有ガス導入手段により導
入される酸素含有ガスの導入量を制御する導入ガス量制
御手段とを備えるものとすることもできる。こうすれ
ば、一酸化炭素低減手段における改質ガス中の一酸化炭
素の低減を効率よく行なうことができる。この態様の本
発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記導入ガ
ス量制御手段は、前記改質ガス温度検出手段により検出
された温度に基づいて前記第１酸素含有ガス導入手段に
より導入される酸素含有ガスの導入量をも制御する手段
であるものとすることもできる。
【００１９】この第２酸素含有ガス導入手段を備える態
様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記
第２酸素含有ガス導入手段は、前記改質ガスの流れに対
して垂直方向に前記酸素含有ガスを噴射して導入する手
段であるものとすることもできる。こうすれば、改質ガ
スに酸素含有ガスを均一に導入することができる。この
態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前
記第２酸素含有ガス導入手段は、前記改質ガスの流れの
略中央に該に沿った導入管を有し、該導入管の管周から
該流れに対して垂直方向に前記酸素含有ガスを噴射して
導入する手段であるものとすることもできる。
様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記
第２酸素含有ガス導入手段は、前記改質ガスの流れに対
して垂直方向に前記酸素含有ガスを噴射して導入する手
段であるものとすることもできる。こうすれば、改質ガ
スに酸素含有ガスを均一に導入することができる。この
態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前
記第２酸素含有ガス導入手段は、前記改質ガスの流れの
略中央に該に沿った導入管を有し、該導入管の管周から
該流れに対して垂直方向に前記酸素含有ガスを噴射して
導入する手段であるものとすることもできる。
【００２０】本発明の車両搭載用の燃料改質装置におい
て、前記改質手段は、外周部に断熱層を有するものとす
ることもできる。こうすれば、外部に熱が逃げないの
で、熱の損失を小さくすることができる。また、本発明
の車両搭載用の燃料改質装置において、前記改質手段
は、モノリス担体に触媒を担持してなるモノリス触媒が
充填されてなるものとすることもできる。モノリス触媒
は、種々の断面形状のハニカム状の担体に触媒を担持さ
せたものであるから、改質手段を水平に配置してもペレ
ットに触媒を担持させたもののように上部に隙間を作る
といった不都合がない。また、ガスをより均等に流すこ
とができるから、触媒全体をより均等に用いることがで
き、改質効率を向上させることができる。改質手段が外
周部に断熱層を備えると共にモノリス触媒が充填されて
なる態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置におい
て、前記断熱層は、前記モノリス触媒の外周部に位置す
るセルの入口部および／または出口部を塞いで形成され
てなるものとすることもできる。こうすれば、簡易に断
熱層を形成することができると共に組み付けを容易なも
のとすることができる。こうしたモノリス触媒が充填さ
れてなる改質手段を備える態様の本発明の車両搭載用の
燃料改質装置において、前記改質手段は、前記モノリス
触媒が複数に分割されて充填されてなるものとすること
もできる。こうすれば、分割されたモノリス触媒の移行
部分でガスの流れが乱れるから、より均一にモノリス触
媒にガスを流すことができると共に未反応のガスの触媒
への接触を誘起して改質効率を高くすることができる。
また、モノリス触媒が充填されてなる改質手段を備える
態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前
記改質手段は、略円柱形状に形成されてなるものとする
こともできる。こうすれば、原料ガスの流れをより均一
に全体に流すことができるから、改質効率を向上させる
ことができる。
て、前記改質手段は、外周部に断熱層を有するものとす
ることもできる。こうすれば、外部に熱が逃げないの
で、熱の損失を小さくすることができる。また、本発明
の車両搭載用の燃料改質装置において、前記改質手段
は、モノリス担体に触媒を担持してなるモノリス触媒が
充填されてなるものとすることもできる。モノリス触媒
は、種々の断面形状のハニカム状の担体に触媒を担持さ
せたものであるから、改質手段を水平に配置してもペレ
ットに触媒を担持させたもののように上部に隙間を作る
といった不都合がない。また、ガスをより均等に流すこ
とができるから、触媒全体をより均等に用いることがで
き、改質効率を向上させることができる。改質手段が外
周部に断熱層を備えると共にモノリス触媒が充填されて
なる態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置におい
て、前記断熱層は、前記モノリス触媒の外周部に位置す
るセルの入口部および／または出口部を塞いで形成され
てなるものとすることもできる。こうすれば、簡易に断
熱層を形成することができると共に組み付けを容易なも
のとすることができる。こうしたモノリス触媒が充填さ
れてなる改質手段を備える態様の本発明の車両搭載用の
燃料改質装置において、前記改質手段は、前記モノリス
触媒が複数に分割されて充填されてなるものとすること
もできる。こうすれば、分割されたモノリス触媒の移行
部分でガスの流れが乱れるから、より均一にモノリス触
媒にガスを流すことができると共に未反応のガスの触媒
への接触を誘起して改質効率を高くすることができる。
また、モノリス触媒が充填されてなる改質手段を備える
態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前
記改質手段は、略円柱形状に形成されてなるものとする
こともできる。こうすれば、原料ガスの流れをより均一
に全体に流すことができるから、改質効率を向上させる
ことができる。
【００２１】本発明の車両搭載用の燃料改質装置におい
て、前記改質手段は、前記原料ガスの流入口近傍に液溜
め手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、
原料ガスを構成する改質原料等の一部が液化しても、そ
れを液溜め手段に溜めることができる。この結果、液化
した改質原料などにより改質手段における触媒の性能の
低下を招くことがない。また、改質手段が前段と後段と
の２段に分割されてなる態様の本発明の車両搭載用の燃
料改質装置において、前記改質手段は、前記後段の流入
口近傍にも液溜め手段を備えるものとすることもでき
る。こうすれば、後段に流入するガスを構成する改質原
料等の一部が液化しても、それを液溜め手段に溜めるこ
とができる。この結果、液化した改質原料などにより改
質手段の後段における触媒の性能の低下を招くことがな
い。あるいは、モノリス触媒を分割して充填する改質手
段を備える態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置に
おいて、前記改質手段は、前記分割されて充填されたモ
ノリス触媒間に液溜め手段を備えるものとすることもで
きる。こうすれば、途中で原料ガスを構成する改質原料
等の一部が液化しても、それを液溜め手段に溜めること
ができる。この結果、途中で液化した改質原料などによ
り後段のモノリス触媒の性能の低下を招くことがない。
この態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置におい
て、前記液溜め手段は、前記モノリス触媒を保持する手
段であるものとすることもできる。こうすれば、モノリ
ス触媒を保持することができ、車両の走行などによりモ
ノリス触媒がズレるのを防止することができる。これら
液溜め手段を備える本発明の車両搭載用の燃料改質装置
において、前記液溜め手段は、前記改質手段の前記原料
ガスの流路に形成された凹形状の溝を備える手段である
ものとすることもできる。また、モノリス触媒を分割し
て充填する改質手段を備える態様の本発明の車両搭載用
の燃料改質装置において、前記液溜め手段は、前記モノ
リス触媒が充填されるケースに形成された内側に凸形状
の溝を備えるものとすることもできる。
て、前記改質手段は、前記原料ガスの流入口近傍に液溜
め手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、
原料ガスを構成する改質原料等の一部が液化しても、そ
れを液溜め手段に溜めることができる。この結果、液化
した改質原料などにより改質手段における触媒の性能の
低下を招くことがない。また、改質手段が前段と後段と
の２段に分割されてなる態様の本発明の車両搭載用の燃
料改質装置において、前記改質手段は、前記後段の流入
口近傍にも液溜め手段を備えるものとすることもでき
る。こうすれば、後段に流入するガスを構成する改質原
料等の一部が液化しても、それを液溜め手段に溜めるこ
とができる。この結果、液化した改質原料などにより改
質手段の後段における触媒の性能の低下を招くことがな
い。あるいは、モノリス触媒を分割して充填する改質手
段を備える態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置に
おいて、前記改質手段は、前記分割されて充填されたモ
ノリス触媒間に液溜め手段を備えるものとすることもで
きる。こうすれば、途中で原料ガスを構成する改質原料
等の一部が液化しても、それを液溜め手段に溜めること
ができる。この結果、途中で液化した改質原料などによ
り後段のモノリス触媒の性能の低下を招くことがない。
この態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置におい
て、前記液溜め手段は、前記モノリス触媒を保持する手
段であるものとすることもできる。こうすれば、モノリ
ス触媒を保持することができ、車両の走行などによりモ
ノリス触媒がズレるのを防止することができる。これら
液溜め手段を備える本発明の車両搭載用の燃料改質装置
において、前記液溜め手段は、前記改質手段の前記原料
ガスの流路に形成された凹形状の溝を備える手段である
ものとすることもできる。また、モノリス触媒を分割し
て充填する改質手段を備える態様の本発明の車両搭載用
の燃料改質装置において、前記液溜め手段は、前記モノ
リス触媒が充填されるケースに形成された内側に凸形状
の溝を備えるものとすることもできる。
【００２２】本発明の車両搭載用の燃料改質装置におい
て、前記一酸化炭素低減手段は、前記改質ガスの流入口
近傍に液溜め手段を備えるものとすることもできる。こ
うすれば、未反応の原料ガスを構成する改質原料等の一
部が液化しても、それを液溜め手段に溜めることができ
る。この結果、液化した改質原料などにより一酸化炭素
低減手段における触媒の性能の低下を招くことがない。
この態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置におい
て、前記液溜め手段は、前記一酸化炭素低減手段の前記
改質ガスの流路に形成された凹形状の溝を備える手段で
あるものとすることもできる。
て、前記一酸化炭素低減手段は、前記改質ガスの流入口
近傍に液溜め手段を備えるものとすることもできる。こ
うすれば、未反応の原料ガスを構成する改質原料等の一
部が液化しても、それを液溜め手段に溜めることができ
る。この結果、液化した改質原料などにより一酸化炭素
低減手段における触媒の性能の低下を招くことがない。
この態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置におい
て、前記液溜め手段は、前記一酸化炭素低減手段の前記
改質ガスの流路に形成された凹形状の溝を備える手段で
あるものとすることもできる。
【００２３】こうした液溜め手段を備える態様の本発明
の車両搭載用の燃料改質装置において、前記液溜め手段
は、少なくとも液を溜める液溜め部位がケースに一体形
成されてなるものとすることもできる。こうすれば、組
み付けなどの工程を少なくすることができる。この態様
の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記液
溜め部位は、前記ケースの形成の際にプレス加工または
スピニング加工により形成されてなるものとすることも
できる。
の車両搭載用の燃料改質装置において、前記液溜め手段
は、少なくとも液を溜める液溜め部位がケースに一体形
成されてなるものとすることもできる。こうすれば、組
み付けなどの工程を少なくすることができる。この態様
の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記液
溜め部位は、前記ケースの形成の際にプレス加工または
スピニング加工により形成されてなるものとすることも
できる。
【００２４】本発明の車両搭載用の燃料改質装置におい
て、前記改質手段は、前記原料ガスの入口部に配置され
該原料ガスを加温する原料ガス加温手段を備えるものと
することもできる。こうすれば、始動時に改質反応を行
なう触媒を迅速に加温して活性温度にすることができ、
迅速に定常運転状態にすることができる。また、本発明
の車両搭載用の燃料改質装置において、前記改質手段
は、少なくとも前段と後段の２段に分割されてなり、該
前段と該後段との間に配置され該前段からのガスを加温
する中間ガス加温手段を備えるものとすることもでき
る。こうすれば、後段における反応に必要な熱を供給す
ることができる。これらの態様の本発明の車両搭載用の
燃料改質装置において、前記原料ガス加温手段および／
または中間ガス加温手段は、前記原料ガスに含まれる炭
化水素系の燃料の一部を部分的に酸化する手段であるも
のとすることもできる。こうすれば、他の燃料を用いる
ことなく熱を得ることができる。この結果、装置をシン
プルで小型のものにすることができる。
て、前記改質手段は、前記原料ガスの入口部に配置され
該原料ガスを加温する原料ガス加温手段を備えるものと
することもできる。こうすれば、始動時に改質反応を行
なう触媒を迅速に加温して活性温度にすることができ、
迅速に定常運転状態にすることができる。また、本発明
の車両搭載用の燃料改質装置において、前記改質手段
は、少なくとも前段と後段の２段に分割されてなり、該
前段と該後段との間に配置され該前段からのガスを加温
する中間ガス加温手段を備えるものとすることもでき
る。こうすれば、後段における反応に必要な熱を供給す
ることができる。これらの態様の本発明の車両搭載用の
燃料改質装置において、前記原料ガス加温手段および／
または中間ガス加温手段は、前記原料ガスに含まれる炭
化水素系の燃料の一部を部分的に酸化する手段であるも
のとすることもできる。こうすれば、他の燃料を用いる
ことなく熱を得ることができる。この結果、装置をシン
プルで小型のものにすることができる。
【００２５】本発明の車両搭載用の燃料改質装置におい
て、前記一酸化炭素低減手段を加温する加温手段を備え
るものとすることもできる。こうすれば、始動時などに
一酸化炭素低減手段を迅速に加温することができる。こ
の態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、
前記加温手段は、前記改質ガスに含まれる水素を燃焼す
るための点火手段を備え、該水素の燃焼により生じる熱
によって前記一酸化炭素低減手段を加温する手段である
ものとすることもできる。こうすれば、他の燃料を用い
ることなく熱を得ることができる。この結果、始動時な
どに一酸化炭素低減手段を迅速に加温するものとしても
装置をシンプルで小型のものにすることができる。
て、前記一酸化炭素低減手段を加温する加温手段を備え
るものとすることもできる。こうすれば、始動時などに
一酸化炭素低減手段を迅速に加温することができる。こ
の態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、
前記加温手段は、前記改質ガスに含まれる水素を燃焼す
るための点火手段を備え、該水素の燃焼により生じる熱
によって前記一酸化炭素低減手段を加温する手段である
ものとすることもできる。こうすれば、他の燃料を用い
ることなく熱を得ることができる。この結果、始動時な
どに一酸化炭素低減手段を迅速に加温するものとしても
装置をシンプルで小型のものにすることができる。
【００２６】本発明の車両搭載用の燃料改質装置におい
て、前記改質手段は、前段部と後段部との少なくとも２
段に分割する分割部と、該分割部に酸素を含有する酸素
含有ガスを導入する分割部ガス導入手段とを備えるもの
とすることもできる。こうすれば、起動時などに改質部
の前段を加温すると共に後段も加温することができる。
この態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置におい
て、前記分割部ガス導入手段は、前記酸素含有ガスの導
入により前記分割部におけるガスの流れを乱す手段であ
るものとすることもできる。こうすれば、酸素含有ガス
をより均一に拡散させることができる。また、分割部ガ
ス導入手段を備える態様の本発明の車両搭載用の燃料改
質装置において、前記分割部は所定の角度で屈曲する屈
曲部を備え、前記分割部ガス導入手段は前記屈曲部の外
周側の内壁に接触して配置されてなるものとすることも
できる。こうすれば、屈曲部をガスが偏流して流れるの
を防止し、より均一に流れるようにすることができる。
て、前記改質手段は、前段部と後段部との少なくとも２
段に分割する分割部と、該分割部に酸素を含有する酸素
含有ガスを導入する分割部ガス導入手段とを備えるもの
とすることもできる。こうすれば、起動時などに改質部
の前段を加温すると共に後段も加温することができる。
この態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置におい
て、前記分割部ガス導入手段は、前記酸素含有ガスの導
入により前記分割部におけるガスの流れを乱す手段であ
るものとすることもできる。こうすれば、酸素含有ガス
をより均一に拡散させることができる。また、分割部ガ
ス導入手段を備える態様の本発明の車両搭載用の燃料改
質装置において、前記分割部は所定の角度で屈曲する屈
曲部を備え、前記分割部ガス導入手段は前記屈曲部の外
周側の内壁に接触して配置されてなるものとすることも
できる。こうすれば、屈曲部をガスが偏流して流れるの
を防止し、より均一に流れるようにすることができる。
【００２７】この分割部が屈曲部を備える態様の本発明
の車両搭載用の燃料改質装置において、前記分割部ガス
導入手段は、前記屈曲部のガスの流れに対して所定の角
度をもって前記酸素含有ガスを噴射する複数の噴射口を
備えるものとすることもできる。こうすれば、酸素含有
ガスをより均一に導入することができる。この態様の本
発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記分割部
ガス導入手段は、管材を加工して形成してなるものとし
たり、プレスおよび／または溶接加工によりもなか構造
に形成されてなるものとしたりすることもできる。
の車両搭載用の燃料改質装置において、前記分割部ガス
導入手段は、前記屈曲部のガスの流れに対して所定の角
度をもって前記酸素含有ガスを噴射する複数の噴射口を
備えるものとすることもできる。こうすれば、酸素含有
ガスをより均一に導入することができる。この態様の本
発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記分割部
ガス導入手段は、管材を加工して形成してなるものとし
たり、プレスおよび／または溶接加工によりもなか構造
に形成されてなるものとしたりすることもできる。
【００２８】また、分割部が屈曲部を備える態様の本発
明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記分割部
は、前記屈曲部に流れるガスの流向を調節する流向調節
手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、屈
曲部におけるガスの流向を調節することができ、後段に
より均一にガスを供給することができる。この態様の本
発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記流向調
節手段は、前記屈曲部に内側に凸形状に形成された溝で
あるものとすることもできる。
明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記分割部
は、前記屈曲部に流れるガスの流向を調節する流向調節
手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、屈
曲部におけるガスの流向を調節することができ、後段に
より均一にガスを供給することができる。この態様の本
発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記流向調
節手段は、前記屈曲部に内側に凸形状に形成された溝で
あるものとすることもできる。
【００２９】本発明の車両搭載用の燃料改質装置におい
て、前記改質手段を包み込むよう配置され、該改質手段
を加熱する加熱手段を備えるものとすることもできる。
こうすれば、改質手段を加熱することができる。特に改
質手段の始動時に加熱するものとすれば、改質手段を迅
速に定常運転状態とすることができ、始動性を向上させ
ることができる。
て、前記改質手段を包み込むよう配置され、該改質手段
を加熱する加熱手段を備えるものとすることもできる。
こうすれば、改質手段を加熱することができる。特に改
質手段の始動時に加熱するものとすれば、改質手段を迅
速に定常運転状態とすることができ、始動性を向上させ
ることができる。
【００３０】この加熱手段を備える態様の本発明の車両
搭載用の燃料改質装置において、前記改質手段は内ケー
スと外ケースとからなる２重構造ケースを有し、前記加
熱手段は前記改質手段が有する２重構造ケースの内ケー
スと外ケースの間の空間に配置されてなるものとするこ
ともできる。
搭載用の燃料改質装置において、前記改質手段は内ケー
スと外ケースとからなる２重構造ケースを有し、前記加
熱手段は前記改質手段が有する２重構造ケースの内ケー
スと外ケースの間の空間に配置されてなるものとするこ
ともできる。
【００３１】また、加熱手段を備える態様の本発明の車
両搭載用の燃料改質装置において、前記加熱手段は、酸
化により発熱する発熱体と、該発熱体を酸化する酸化ガ
スを該発熱体に供給可能な酸化ガス供給手段とを備える
ものとすることもできる。こうすれば、酸化ガスを供給
するだけで改質手段を加熱することができる。
両搭載用の燃料改質装置において、前記加熱手段は、酸
化により発熱する発熱体と、該発熱体を酸化する酸化ガ
スを該発熱体に供給可能な酸化ガス供給手段とを備える
ものとすることもできる。こうすれば、酸化ガスを供給
するだけで改質手段を加熱することができる。
【００３２】この加熱手段が発熱体を備える態様の本発
明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記加熱手段
は、前記改質手段の始動の際に、前記発熱体に前記酸化
ガスが供給されるよう前記酸化ガス供給手段を駆動制御
する始動時制御手段を備えるものとすることもできる。
こうすれば、改質手段を迅速に加熱して定常運転状態と
することができる。
明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記加熱手段
は、前記改質手段の始動の際に、前記発熱体に前記酸化
ガスが供給されるよう前記酸化ガス供給手段を駆動制御
する始動時制御手段を備えるものとすることもできる。
こうすれば、改質手段を迅速に加熱して定常運転状態と
することができる。
【００３３】また、加熱手段が発熱体を備える態様の本
発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記加熱手
段は、前記改質手段の温度を検出する改質温度検出手段
と、該検出された温度に基づいて前記酸化ガス供給手段
による前記酸化ガスの供給を制御する酸化制御手段とを
備えるものとすることもできる。こうすれば、加熱手段
による改質手段の加熱を改質手段の温度に基づいて制御
することができる。
発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記加熱手
段は、前記改質手段の温度を検出する改質温度検出手段
と、該検出された温度に基づいて前記酸化ガス供給手段
による前記酸化ガスの供給を制御する酸化制御手段とを
備えるものとすることもできる。こうすれば、加熱手段
による改質手段の加熱を改質手段の温度に基づいて制御
することができる。
【００３４】あるいは、加熱手段が発熱体を備える態様
の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記加
熱手段は、前記発熱体を還元する還元ガスを該発熱体に
供給可能な還元ガス供給手段を備えるものとすることも
できる。こうすれば、発熱体の酸化と還元を繰り返し行
なうことができる。即ち、発熱体の酸化による改質手段
の加熱を繰り返し行なうことができる。
の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記加
熱手段は、前記発熱体を還元する還元ガスを該発熱体に
供給可能な還元ガス供給手段を備えるものとすることも
できる。こうすれば、発熱体の酸化と還元を繰り返し行
なうことができる。即ち、発熱体の酸化による改質手段
の加熱を繰り返し行なうことができる。
【００３５】この還元ガス供給手段を備える態様の本発
明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記加熱手段
は、前記改質手段の運転の終了の際に、前記発熱体に前
記還元ガスが供給されるよう前記還元ガス供給手段を駆
動制御する運転終了時制御手段を備えるものとすること
もできる。こうすれば、改質手段の運転の終了の際に発
熱体を還元することができる。即ち、次に改質手段を始
動するときに発熱体を酸化可能な状態にしておくことが
できる。態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置にお
いて、前記還元ガス供給手段は、前記改質手段の運転の
停止の指示がなされた際に気化手段に残存する原料ガス
および改質手段に残存する未反応の原料ガスを改質して
なる燃料ガスを前記還元ガスとして供給する手段である
ものとすることもできる。こうすれば、未反応の原料ガ
スを改質してなる燃料ガスを有効に使用し処理すること
ができる。
明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記加熱手段
は、前記改質手段の運転の終了の際に、前記発熱体に前
記還元ガスが供給されるよう前記還元ガス供給手段を駆
動制御する運転終了時制御手段を備えるものとすること
もできる。こうすれば、改質手段の運転の終了の際に発
熱体を還元することができる。即ち、次に改質手段を始
動するときに発熱体を酸化可能な状態にしておくことが
できる。態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置にお
いて、前記還元ガス供給手段は、前記改質手段の運転の
停止の指示がなされた際に気化手段に残存する原料ガス
および改質手段に残存する未反応の原料ガスを改質して
なる燃料ガスを前記還元ガスとして供給する手段である
ものとすることもできる。こうすれば、未反応の原料ガ
スを改質してなる燃料ガスを有効に使用し処理すること
ができる。
【００３６】また、還元ガス供給手段を備える態様の本
発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記加熱手
段は、前記発熱体の温度を検出する発熱体温度検出手段
と、該検出された温度に基づいて前記還元ガス供給手段
による前記還元ガスの供給を制御する還元制御手段とを
備えるものとすることもできる。こうすれば、発熱体の
還元反応は、通常、発熱または吸熱を伴うから、発熱体
の温度に基づいて還元ガスの供給を制御することにより
改質手段の温度を調節することができる。したがって、
改質手段を有効に機能する温度に調節するものとすれ
ば、改質手段内の未反応の原料ガスを改質することがで
きる。
発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記加熱手
段は、前記発熱体の温度を検出する発熱体温度検出手段
と、該検出された温度に基づいて前記還元ガス供給手段
による前記還元ガスの供給を制御する還元制御手段とを
備えるものとすることもできる。こうすれば、発熱体の
還元反応は、通常、発熱または吸熱を伴うから、発熱体
の温度に基づいて還元ガスの供給を制御することにより
改質手段の温度を調節することができる。したがって、
改質手段を有効に機能する温度に調節するものとすれ
ば、改質手段内の未反応の原料ガスを改質することがで
きる。
【００３７】本発明の車両搭載用の燃料改質装置におい
て、前記気化手段，前記改質手段，前記一酸化炭素低減
手段は、いずれもユニット化され、各手段が接続可能な
接続手段を備えるものとすることもできる。こうすれ
ば、メンテナンス性を向上させることができる。また、
一部の手段の取り替えを容易にすることができる。この
態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前
記接続手段は、フランジと該フランジを締結するＶバン
ドとからなるものとすることもできる。通常Ｖバンドに
よる締結構造は熱容量が小さいから、熱の損失を少なく
することができる。また、均一なシール性を得ることが
できると共にコンパクトなものとすることもできる。
て、前記気化手段，前記改質手段，前記一酸化炭素低減
手段は、いずれもユニット化され、各手段が接続可能な
接続手段を備えるものとすることもできる。こうすれ
ば、メンテナンス性を向上させることができる。また、
一部の手段の取り替えを容易にすることができる。この
態様の本発明の車両搭載用の燃料改質装置において、前
記接続手段は、フランジと該フランジを締結するＶバン
ドとからなるものとすることもできる。通常Ｖバンドに
よる締結構造は熱容量が小さいから、熱の損失を少なく
することができる。また、均一なシール性を得ることが
できると共にコンパクトなものとすることもできる。
【００３８】気化手段，改質手段，一酸化炭素低減手段
がいずれもユニット化された態様の本発明の車両搭載用
の燃料改質装置において、前記接続手段は、接続に際し
て部材を保持する部材保持構造を備えるものとすること
もできる。こうすれば、ユニット化された各手段を接続
する際に部材を保持することができ、組み付けや取り付
けを容易に行なうことができる。ここで、「部材」に
は、各手段が有しない部材の他、各手段が有する部材も
含まれ、例えばガスケットなどを挙げることができる。
がいずれもユニット化された態様の本発明の車両搭載用
の燃料改質装置において、前記接続手段は、接続に際し
て部材を保持する部材保持構造を備えるものとすること
もできる。こうすれば、ユニット化された各手段を接続
する際に部材を保持することができ、組み付けや取り付
けを容易に行なうことができる。ここで、「部材」に
は、各手段が有しない部材の他、各手段が有する部材も
含まれ、例えばガスケットなどを挙げることができる。
【００３９】また、気化手段，改質手段，一酸化炭素低
減手段がいずれもユニット化された態様の本発明の車両
搭載用の燃料改質装置において、前記ユニット化された
気化手段，改質手段，一酸化炭素低減手段の少なくとも
一つの手段は、ユニット化された複数の部分により構成
されてなるものとすることもできる。こうすれば、複数
の部分を組み付けを容易に行なうことができ、製造にお
ける作業性を向上させることができる。この態様の本発
明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記改質手段
は、前記原料ガスの流速を均等にする流速均等部分と、
前記原料ガスを加温する原料ガス加温部分と、供給され
た原料ガスを改質する触媒を有する触媒部分とを有し、
該各部分はユニット化されてなるものとすることもでき
る。
減手段がいずれもユニット化された態様の本発明の車両
搭載用の燃料改質装置において、前記ユニット化された
気化手段，改質手段，一酸化炭素低減手段の少なくとも
一つの手段は、ユニット化された複数の部分により構成
されてなるものとすることもできる。こうすれば、複数
の部分を組み付けを容易に行なうことができ、製造にお
ける作業性を向上させることができる。この態様の本発
明の車両搭載用の燃料改質装置において、前記改質手段
は、前記原料ガスの流速を均等にする流速均等部分と、
前記原料ガスを加温する原料ガス加温部分と、供給され
た原料ガスを改質する触媒を有する触媒部分とを有し、
該各部分はユニット化されてなるものとすることもでき
る。
【００４０】本発明の車両搭載用の燃料改質装置におい
て、前記改質原料は水とメタノールとの混合液であり、
前記原料ガスは前記気化した改質原料と酸素を含有する
酸素含有ガスとの混合ガスであるものとすることもでき
る。
て、前記改質原料は水とメタノールとの混合液であり、
前記原料ガスは前記気化した改質原料と酸素を含有する
酸素含有ガスとの混合ガスであるものとすることもでき
る。
【００４１】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例を用いて説明する。図１は本発明の一実施例である車
両搭載用の燃料改質装置２０の構成の概略を示す構成図
であり、図２は実施例の燃料改質装置２０を水平面で切
断した際の断面図であり、図３は実施例の燃料改質装置
２０におけるガスの流れを模式的に示す模式図である。
実施例の車両搭載用の燃料改質装置２０は、図示するよ
うに、炭化水素系の燃料としてのメタノールと水とから
なる改質原料を気化する気化部３０と、気化された改質
原料に酸素含有ガスとしての空気を導入してなる原料ガ
スを水素リッチな改質ガスに改質する改質部６０と、改
質ガス中の一酸化炭素を低減して改質ガスを一酸化炭素
濃度が極めて低い水素リッチな燃料ガスとするＣＯ低減
部８０とを備える。なお、改質部６０は、改質前段部６
２と改質後段部６４とに２分割されており、ガスの流れ
を１８０度変更する連絡管６６により改質前段部６２と
改質後段部６４とが連絡されている。
例を用いて説明する。図１は本発明の一実施例である車
両搭載用の燃料改質装置２０の構成の概略を示す構成図
であり、図２は実施例の燃料改質装置２０を水平面で切
断した際の断面図であり、図３は実施例の燃料改質装置
２０におけるガスの流れを模式的に示す模式図である。
実施例の車両搭載用の燃料改質装置２０は、図示するよ
うに、炭化水素系の燃料としてのメタノールと水とから
なる改質原料を気化する気化部３０と、気化された改質
原料に酸素含有ガスとしての空気を導入してなる原料ガ
スを水素リッチな改質ガスに改質する改質部６０と、改
質ガス中の一酸化炭素を低減して改質ガスを一酸化炭素
濃度が極めて低い水素リッチな燃料ガスとするＣＯ低減
部８０とを備える。なお、改質部６０は、改質前段部６
２と改質後段部６４とに２分割されており、ガスの流れ
を１８０度変更する連絡管６６により改質前段部６２と
改質後段部６４とが連絡されている。
【００４２】各部の詳細な説明の前に、簡単に実施例の
燃料改質装置２０におけるガスの流れについて説明す
る。図３に示すように、メタノールと水とが所定の混合
比で混合された改質原料は、まずＣＯ低減部８０に導入
されて一酸化炭素を酸化する際に生じる熱により加温さ
れる。そして、この加温された改質原料は気化部３０に
送られ、燃焼ガスとの熱交換により気化される。気化し
た改質原料は、酸素を含有する酸素含有ガスとしての空
気がメタノールに対して所定の割合で空気導入管５０に
より導入されて改質反応を行なうための原料ガスとさ
れ、スワール攪拌器５２でスワールの効果により均一に
混合される。均一に混合された原料ガスは、改質部６０
に供給され、次式（１）に示す改質反応と式（２）に示
す部分酸化反応とにより原料ガスを水素リッチな改質ガ
スに改質する。この改質ガスは、ＣＯ低減部８０に送ら
れ、導入された酸素含有ガスとしての空気中の酸素によ
り未反応の一酸化炭素が酸化されて、一酸化炭素濃度の
極めて低い水素リッチな燃料ガスとされる。
燃料改質装置２０におけるガスの流れについて説明す
る。図３に示すように、メタノールと水とが所定の混合
比で混合された改質原料は、まずＣＯ低減部８０に導入
されて一酸化炭素を酸化する際に生じる熱により加温さ
れる。そして、この加温された改質原料は気化部３０に
送られ、燃焼ガスとの熱交換により気化される。気化し
た改質原料は、酸素を含有する酸素含有ガスとしての空
気がメタノールに対して所定の割合で空気導入管５０に
より導入されて改質反応を行なうための原料ガスとさ
れ、スワール攪拌器５２でスワールの効果により均一に
混合される。均一に混合された原料ガスは、改質部６０
に供給され、次式（１）に示す改質反応と式（２）に示
す部分酸化反応とにより原料ガスを水素リッチな改質ガ
スに改質する。この改質ガスは、ＣＯ低減部８０に送ら
れ、導入された酸素含有ガスとしての空気中の酸素によ
り未反応の一酸化炭素が酸化されて、一酸化炭素濃度の
極めて低い水素リッチな燃料ガスとされる。
【００４３】 ＣＨ3ＯＨ＋２Ｈ2Ｏ→３Ｈ2+ＣＯ2＋Ｈ2Ｏ＋（ＣＯ）−４９．５ｋＪ （１） ＣＨ3ＯＨ＋（１／２）Ｏ2→ＣＯ2＋２Ｈ2＋１８９ｋＪ （２）
【００４４】気化部３０は、燃料を触媒により燃焼さ
せ、その燃焼熱を用いて改質原料を気化するものであ
る。気化部３０の垂直方向の断面を模式的に示す断面図
を図４に示す。気化部３０では、図示するように、燃料
供給口３６から導入された燃料は、噴霧器３７で霧状に
噴霧されてヒータ３８で加温された後に、つづら折り状
に迂流する熱交換流路４０を流れて、熱交換流路４０内
に配置された熱交換器４２に担持された燃焼触媒上で燃
焼され燃焼ガスとして排気口４７から排出される。一
方、メタノールと水とからなる改質原料は、改質原料供
給口３２から供給され、熱交換器４２で燃焼ガスと熱交
換して気化し、改質原料出口３４から改質部６０側に排
出される。図５に熱交換器４２の構造を例示する。熱交
換器４２は、図示するように、図中上下に開放口を有す
る波板付きの改質原料流路部材４４と、図中左右に開放
口を有する同じく波板付きの燃料流路部材４６とが交互
に積層されて形成されている。燃料流路部材４６の波板
には、燃料を燃焼する燃焼触媒、例えば白金触媒などが
担持されており、燃料が燃料流路部材４６を流れる際に
燃焼触媒上で燃焼するようになっている。改質原料流路
部材４４と燃料流路部材４６は交互に積層されているか
ら、改質原料流路部材４４に鉛直下側から上側に流れる
メタノールと水とからなる改質原料は、燃料流路部材４
６に左側から右側に流れる燃焼ガスと熱交換し、加熱さ
れるようになっている。このように、気化部３０では、
改質原料は鉛直下側から上側に流れ、燃料や燃焼ガスは
改質原料と直交する方向、即ち水平方向に流れて熱交換
を行なって改質原料を気化する。したがって、気化部３
０の形状は略直方体とするのが好ましい。なお、図４に
は、実施例の燃料改質装置２０を燃料電池と組み合わせ
た際に、燃料電池で消費されなかった水素を気化部３０
で燃料として用いるための供給管４８も図示されてい
る。
せ、その燃焼熱を用いて改質原料を気化するものであ
る。気化部３０の垂直方向の断面を模式的に示す断面図
を図４に示す。気化部３０では、図示するように、燃料
供給口３６から導入された燃料は、噴霧器３７で霧状に
噴霧されてヒータ３８で加温された後に、つづら折り状
に迂流する熱交換流路４０を流れて、熱交換流路４０内
に配置された熱交換器４２に担持された燃焼触媒上で燃
焼され燃焼ガスとして排気口４７から排出される。一
方、メタノールと水とからなる改質原料は、改質原料供
給口３２から供給され、熱交換器４２で燃焼ガスと熱交
換して気化し、改質原料出口３４から改質部６０側に排
出される。図５に熱交換器４２の構造を例示する。熱交
換器４２は、図示するように、図中上下に開放口を有す
る波板付きの改質原料流路部材４４と、図中左右に開放
口を有する同じく波板付きの燃料流路部材４６とが交互
に積層されて形成されている。燃料流路部材４６の波板
には、燃料を燃焼する燃焼触媒、例えば白金触媒などが
担持されており、燃料が燃料流路部材４６を流れる際に
燃焼触媒上で燃焼するようになっている。改質原料流路
部材４４と燃料流路部材４６は交互に積層されているか
ら、改質原料流路部材４４に鉛直下側から上側に流れる
メタノールと水とからなる改質原料は、燃料流路部材４
６に左側から右側に流れる燃焼ガスと熱交換し、加熱さ
れるようになっている。このように、気化部３０では、
改質原料は鉛直下側から上側に流れ、燃料や燃焼ガスは
改質原料と直交する方向、即ち水平方向に流れて熱交換
を行なって改質原料を気化する。したがって、気化部３
０の形状は略直方体とするのが好ましい。なお、図４に
は、実施例の燃料改質装置２０を燃料電池と組み合わせ
た際に、燃料電池で消費されなかった水素を気化部３０
で燃料として用いるための供給管４８も図示されてい
る。
【００４５】スワール攪拌器５２は、気化部３０により
気化された改質原料と空気導入管５０により供給された
空気とからなる原料ガスを均一に攪拌するものである。
スワール攪拌器５２での原料ガスの攪拌の様子を図６に
示す。スワール攪拌器５２では、図示するように、図中
上部に示されている入口５３から原料ガスが攪拌室５４
へ導入される。原料ガスは、攪拌室５４で図の矢印のよ
うに渦を巻き、改質原料と導入された空気とが均一に混
合される。スワールさせたときの原料ガスの攪拌室５４
における各位置の温度を図７に、スワールさせないとき
の原料ガスの攪拌室５４における各位置の温度を図８に
示す。図中Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは、図６における攪拌室
５４の位置を示す。図７に示すように、スワールさせた
ときには、原料ガスは攪拌室５４の各位置でほぼ同一の
温度となる。これは、加熱されて気化した改質原料と加
熱されていない空気とが均一に混合していることを示
す。一方、スワールさせていないときには、原料ガスは
攪拌室５４の各位置で異なる温度となる。これは、改質
原料と空気とが均一に混合されていないことを示す。し
たがって、実施例の燃料改質装置２０では、改質原料と
空気とが均一に混合された原料ガスが改質部６０に供給
されるのである。
気化された改質原料と空気導入管５０により供給された
空気とからなる原料ガスを均一に攪拌するものである。
スワール攪拌器５２での原料ガスの攪拌の様子を図６に
示す。スワール攪拌器５２では、図示するように、図中
上部に示されている入口５３から原料ガスが攪拌室５４
へ導入される。原料ガスは、攪拌室５４で図の矢印のよ
うに渦を巻き、改質原料と導入された空気とが均一に混
合される。スワールさせたときの原料ガスの攪拌室５４
における各位置の温度を図７に、スワールさせないとき
の原料ガスの攪拌室５４における各位置の温度を図８に
示す。図中Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは、図６における攪拌室
５４の位置を示す。図７に示すように、スワールさせた
ときには、原料ガスは攪拌室５４の各位置でほぼ同一の
温度となる。これは、加熱されて気化した改質原料と加
熱されていない空気とが均一に混合していることを示
す。一方、スワールさせていないときには、原料ガスは
攪拌室５４の各位置で異なる温度となる。これは、改質
原料と空気とが均一に混合されていないことを示す。し
たがって、実施例の燃料改質装置２０では、改質原料と
空気とが均一に混合された原料ガスが改質部６０に供給
されるのである。
【００４６】改質部６０は、前述したように、それぞれ
モノリス触媒７０を複数備える改質前段部６２と改質後
段部６４とを連絡管６６により連絡して形成されてい
る。モノリス触媒７０の外観の一例を図９に示し、モノ
リス触媒７０のガスの流れに沿った面の断面を図１０に
例示する。図示するように、モノリス触媒７０は、セラ
ミックスにより全体の外観が円柱形状で円柱の両端面を
ガスの入口または出口とする複数のセル（流路）を備え
るモノリス担体に、改質触媒、例えば銅−亜鉛系の触媒
などを担持して構成されている。モノリス触媒７０の外
周部に位置する各セルの両開口部は、セラミックスによ
る目詰部材７２により目詰めされ、空気による断熱層７
４が形成されている。このように断熱層７４を形成する
ことにより、外気によるモノリス触媒７０の冷却を防止
している。
モノリス触媒７０を複数備える改質前段部６２と改質後
段部６４とを連絡管６６により連絡して形成されてい
る。モノリス触媒７０の外観の一例を図９に示し、モノ
リス触媒７０のガスの流れに沿った面の断面を図１０に
例示する。図示するように、モノリス触媒７０は、セラ
ミックスにより全体の外観が円柱形状で円柱の両端面を
ガスの入口または出口とする複数のセル（流路）を備え
るモノリス担体に、改質触媒、例えば銅−亜鉛系の触媒
などを担持して構成されている。モノリス触媒７０の外
周部に位置する各セルの両開口部は、セラミックスによ
る目詰部材７２により目詰めされ、空気による断熱層７
４が形成されている。このように断熱層７４を形成する
ことにより、外気によるモノリス触媒７０の冷却を防止
している。
【００４７】図２に示すように、改質部６０の改質前段
部６２や改質後段部６４には、複数のモノリス触媒７０
が配置されている。このようにモノリス触媒７０を複数
配置するのは、各モノリス触媒７０の境でガス流の乱れ
を作るためである。このガス流の乱れは、モノリス触媒
７０の各セルにガスが均等に流れるようにする作用と、
未反応のメタノールや水蒸気を触媒に接触しやすいよう
にする作用とを生じる。したがって、実施例の燃料改質
装置２０では、このようにモノリス触媒７０を複数配置
することにより、改質効率を向上させることができるの
である。
部６２や改質後段部６４には、複数のモノリス触媒７０
が配置されている。このようにモノリス触媒７０を複数
配置するのは、各モノリス触媒７０の境でガス流の乱れ
を作るためである。このガス流の乱れは、モノリス触媒
７０の各セルにガスが均等に流れるようにする作用と、
未反応のメタノールや水蒸気を触媒に接触しやすいよう
にする作用とを生じる。したがって、実施例の燃料改質
装置２０では、このようにモノリス触媒７０を複数配置
することにより、改質効率を向上させることができるの
である。
【００４８】また、改質部６０では、図１や図２で明ら
かなように、原料ガスを気化部３０における改質原料の
流れの方向と略直交する方向、即ち水平方向に流して改
質反応を行なう。したがって、車両、特に小型乗用車に
搭載することを考慮すると、原料ガスを鉛直方向に流し
て改質反応を行なう装置に比して、触媒層の長さを長く
して原料ガスと触媒との接触時間を十分なものとするこ
とができ、これにより改質効率を向上させることができ
るのである。また、改質部６０における原料ガスの流路
の断面（モノリス触媒７０の断面）を円形としたから、
即ち、改質部６０の改質前段部６２や改質後段部６４を
円柱形状としたから、原料ガスをより均等に流すことが
でき、装置全体の改質効率を向上させることができるの
である。さらに、改質部６０を改質前段部６２と改質後
段部６４とに分割し、１８０度の角度をもって折り曲げ
ることにより、全体をコンパクトなものとして車両の限
られたスペースへの搭載を容易にしている。
かなように、原料ガスを気化部３０における改質原料の
流れの方向と略直交する方向、即ち水平方向に流して改
質反応を行なう。したがって、車両、特に小型乗用車に
搭載することを考慮すると、原料ガスを鉛直方向に流し
て改質反応を行なう装置に比して、触媒層の長さを長く
して原料ガスと触媒との接触時間を十分なものとするこ
とができ、これにより改質効率を向上させることができ
るのである。また、改質部６０における原料ガスの流路
の断面（モノリス触媒７０の断面）を円形としたから、
即ち、改質部６０の改質前段部６２や改質後段部６４を
円柱形状としたから、原料ガスをより均等に流すことが
でき、装置全体の改質効率を向上させることができるの
である。さらに、改質部６０を改質前段部６２と改質後
段部６４とに分割し、１８０度の角度をもって折り曲げ
ることにより、全体をコンパクトなものとして車両の限
られたスペースへの搭載を容易にしている。
【００４９】図２に示すように、改質部６０の改質前段
部６２のガスの入口付近には、スワール攪拌器５２によ
り均一に混合された原料ガスの断面の各部の流速を均一
にする多孔質材料で形成された２枚の圧力調製板５５
と、燃料改質装置２０の始動時にモノリス触媒７０を迅
速に加熱するための加熱器５８とが配置されている。加
熱器５８は、触媒、例えば銅−亜鉛系の触媒が担持され
ており、上述の式（２）のメタノールの部分酸化反応に
より原料ガスを加熱する。
部６２のガスの入口付近には、スワール攪拌器５２によ
り均一に混合された原料ガスの断面の各部の流速を均一
にする多孔質材料で形成された２枚の圧力調製板５５
と、燃料改質装置２０の始動時にモノリス触媒７０を迅
速に加熱するための加熱器５８とが配置されている。加
熱器５８は、触媒、例えば銅−亜鉛系の触媒が担持され
ており、上述の式（２）のメタノールの部分酸化反応に
より原料ガスを加熱する。
【００５０】改質部６０の改質後段部６４のガスの入口
付近にも、ガスの断面の各部の流速を均一にする多孔質
材料で形成された２枚の圧力調製板７５が取り付けられ
ている。また、圧力調製板７５の後段には、環状の管路
により形成され改質後段部６４に供給されるガスの外周
部に酸素含有ガスとしての空気を導入する空気導入管７
７と、加熱器５８と同一の加熱器７９とが設けられてい
る。改質後段部６４のガスの入口付近の拡大図を図１１
に示し、空気導入管７７の外観の一例を図１２に示す。
図示するように、空気導入管７７には、空気の吹き出し
口である複数の小孔７８が形成されている。したがっ
て、空気導入管７７から空気を供給すると共に加熱器７
９を作動させると、改質後段部６４に供給されたガスの
うち外周部に位置する未反応のメタノールは加熱器７９
の触媒上で空気中の酸素によって上述の式（２）の部分
酸化反応により発熱を伴って酸化する。このように改質
後段部６４の入口の外周部で部分酸化反応を生じさせる
のは、式（１）の改質反応が全体として吸熱反応である
ために改質反応を円滑に進行させるのに熱が必要である
ことと、外気によるモノリス触媒７０の冷却の影響を最
も受けやすい外周部を加熱により冷却を防止することと
の理由に基づく。
付近にも、ガスの断面の各部の流速を均一にする多孔質
材料で形成された２枚の圧力調製板７５が取り付けられ
ている。また、圧力調製板７５の後段には、環状の管路
により形成され改質後段部６４に供給されるガスの外周
部に酸素含有ガスとしての空気を導入する空気導入管７
７と、加熱器５８と同一の加熱器７９とが設けられてい
る。改質後段部６４のガスの入口付近の拡大図を図１１
に示し、空気導入管７７の外観の一例を図１２に示す。
図示するように、空気導入管７７には、空気の吹き出し
口である複数の小孔７８が形成されている。したがっ
て、空気導入管７７から空気を供給すると共に加熱器７
９を作動させると、改質後段部６４に供給されたガスの
うち外周部に位置する未反応のメタノールは加熱器７９
の触媒上で空気中の酸素によって上述の式（２）の部分
酸化反応により発熱を伴って酸化する。このように改質
後段部６４の入口の外周部で部分酸化反応を生じさせる
のは、式（１）の改質反応が全体として吸熱反応である
ために改質反応を円滑に進行させるのに熱が必要である
ことと、外気によるモノリス触媒７０の冷却の影響を最
も受けやすい外周部を加熱により冷却を防止することと
の理由に基づく。
【００５１】改質部６０の連絡管６６は、図２に示すよ
うに、２重構造をしており、空気などの断熱材からなる
断熱層６６ａを備える。この断熱層６６ａを備えること
により、連絡管６６で外部への熱の流出を防止すること
ができ、改質効率の向上を図ることができるのである。
うに、２重構造をしており、空気などの断熱材からなる
断熱層６６ａを備える。この断熱層６６ａを備えること
により、連絡管６６で外部への熱の流出を防止すること
ができ、改質効率の向上を図ることができるのである。
【００５２】図１３は、図２に例示する実施例の燃料改
質装置２０をＡ−Ａ面から見た断面および側面を例示す
る説明図である。図２および図１３に示すように、改質
部６０の連絡管６６の内壁には、鉛直方向に略Ｕ字形状
に配置された空気導入管６７が密着するように取り付け
られており、連絡管６６内に酸素含有ガスとしての空気
が導入できるようになっている。空気導入管６７の空気
の噴出口６７ａは、連絡管６６内のガスの流れに対して
略１８０度の角度、即ち逆方向となるよう取り付けられ
ており、この噴出口６７ａから空気を噴出することによ
り、連絡管６６内のガスの流れを乱してガスへの空気の
混合が行なわれるようになっている。図１４に空気導入
管６７の一部の外観を例示すると共に図１５に空気導入
管６７の断面構造を示す。空気導入管６７は、図１５に
示すように、ステンレス材をプレス加工により複数の噴
出口６７ａと共に形成してなるアッパ６７ｂおよびロア
６７ｃをアーク溶接してなるもなか構造をしている。図
１６は空気導入管６７の空気の流れに沿った断面と噴出
口６７ａの様子を模式的に示す構成図である。空気導入
管６７は、空気の流れの上流側から下流側に向けて順次
その断面積が小さくなるよう形成されている。これは、
複数の噴出口６７ａから均等に空気を噴出するためであ
る。なお、断面積の変化の割合は、空気導入管６７内の
抵抗や供給される空気の圧力，噴出口６７ａの配置およ
び口径などにより決定される。こうした空気導入管６７
により空気を均等に導入することができ、連絡管６６内
のガスと空気との混合の均一化を図ることができる。ま
た、空気導入管６７を連絡管６６の内壁に密着させるの
は、連絡管６６内で１８０度方向を変えるガスが外周側
に偏流するのを防止するためである。この目的のために
連絡管６６の内壁に空気導入管６７を支持する管押さえ
部を形成するものとしてもよい。空気導入管６７による
空気の導入は、実施例の燃料改質装置２０では装置の始
動時や改質後段部６４の温度が低いときなどに行なわれ
る。この空気導入管６７から空気を導入することによ
り、改質前段部６２と改質後段部６４とを同時に迅速に
昇温することができ、改質後段部６４が昇温されずに改
質前段部６２だけが昇温されるといった不都合を回避す
ることができる。なお、実施例では、空気導入管６７と
して図１５に例示する断面構造としたが、図１７に例示
する変形例の空気導入管６７Ｂや図１８に例示する変形
例の空気導入管６７Ｃのようになアッパ６７Ｂｂ，６７
Ｃｂとロア６７Ｂｃ，６７Ｃｃとをアーク溶接してなる
もなか構造としたり、図１９に例示する変形例の空気導
入管６７Ｄのようにパイプ構造としても差し支えない。
質装置２０をＡ−Ａ面から見た断面および側面を例示す
る説明図である。図２および図１３に示すように、改質
部６０の連絡管６６の内壁には、鉛直方向に略Ｕ字形状
に配置された空気導入管６７が密着するように取り付け
られており、連絡管６６内に酸素含有ガスとしての空気
が導入できるようになっている。空気導入管６７の空気
の噴出口６７ａは、連絡管６６内のガスの流れに対して
略１８０度の角度、即ち逆方向となるよう取り付けられ
ており、この噴出口６７ａから空気を噴出することによ
り、連絡管６６内のガスの流れを乱してガスへの空気の
混合が行なわれるようになっている。図１４に空気導入
管６７の一部の外観を例示すると共に図１５に空気導入
管６７の断面構造を示す。空気導入管６７は、図１５に
示すように、ステンレス材をプレス加工により複数の噴
出口６７ａと共に形成してなるアッパ６７ｂおよびロア
６７ｃをアーク溶接してなるもなか構造をしている。図
１６は空気導入管６７の空気の流れに沿った断面と噴出
口６７ａの様子を模式的に示す構成図である。空気導入
管６７は、空気の流れの上流側から下流側に向けて順次
その断面積が小さくなるよう形成されている。これは、
複数の噴出口６７ａから均等に空気を噴出するためであ
る。なお、断面積の変化の割合は、空気導入管６７内の
抵抗や供給される空気の圧力，噴出口６７ａの配置およ
び口径などにより決定される。こうした空気導入管６７
により空気を均等に導入することができ、連絡管６６内
のガスと空気との混合の均一化を図ることができる。ま
た、空気導入管６７を連絡管６６の内壁に密着させるの
は、連絡管６６内で１８０度方向を変えるガスが外周側
に偏流するのを防止するためである。この目的のために
連絡管６６の内壁に空気導入管６７を支持する管押さえ
部を形成するものとしてもよい。空気導入管６７による
空気の導入は、実施例の燃料改質装置２０では装置の始
動時や改質後段部６４の温度が低いときなどに行なわれ
る。この空気導入管６７から空気を導入することによ
り、改質前段部６２と改質後段部６４とを同時に迅速に
昇温することができ、改質後段部６４が昇温されずに改
質前段部６２だけが昇温されるといった不都合を回避す
ることができる。なお、実施例では、空気導入管６７と
して図１５に例示する断面構造としたが、図１７に例示
する変形例の空気導入管６７Ｂや図１８に例示する変形
例の空気導入管６７Ｃのようになアッパ６７Ｂｂ，６７
Ｃｂとロア６７Ｂｃ，６７Ｃｃとをアーク溶接してなる
もなか構造としたり、図１９に例示する変形例の空気導
入管６７Ｄのようにパイプ構造としても差し支えない。
【００５３】また、連絡管６６の内壁には、図２に示す
ように、連絡管６６内のガスの流れの方向を調節する流
向調節部材６６ｂが形成されている。この流向調節部材
６６ｂは、連絡管６６の内壁を形成する際にプレス加工
により内側に凸状、即ち外側に凹状の溝となるように形
成されている。図２０に連絡管６６内のガスの流れの様
子を例示する。通常、改質前段部６２から連絡管６６へ
流入したガスは、連絡管６６で流れの方向が１８０度変
更されることによりその外壁面近傍に多く流れる。しか
し、連絡管６６の内壁面に流向調節部材６６ｂを形成す
ることにより、ガスの流向は内側に変更される。この結
果、ガスの流向の変更の程度にもよるが、ガスは均等に
改質後段部６４に流入するようになる。実施例では、流
向調節部材６６ｂの形状や大きさは、改質後段部６４に
ガスが均等に流入するように実験により定めた。なお、
実施例では、流向調節部材６６ｂを設けたが、空気導入
管６７により同様の役割を果たすことができる場合に
は、流向調節部材６６ｂのないものとしてもかまわな
い。また、実施例では、連絡管６６の内壁にプレス加工
により低コストで流向調節部材６６ｂを形成したが、連
絡管６６の内壁とは別部材、例えばフィン形状のものを
溶接などによって取り付けるものとしても差し支えな
い。
ように、連絡管６６内のガスの流れの方向を調節する流
向調節部材６６ｂが形成されている。この流向調節部材
６６ｂは、連絡管６６の内壁を形成する際にプレス加工
により内側に凸状、即ち外側に凹状の溝となるように形
成されている。図２０に連絡管６６内のガスの流れの様
子を例示する。通常、改質前段部６２から連絡管６６へ
流入したガスは、連絡管６６で流れの方向が１８０度変
更されることによりその外壁面近傍に多く流れる。しか
し、連絡管６６の内壁面に流向調節部材６６ｂを形成す
ることにより、ガスの流向は内側に変更される。この結
果、ガスの流向の変更の程度にもよるが、ガスは均等に
改質後段部６４に流入するようになる。実施例では、流
向調節部材６６ｂの形状や大きさは、改質後段部６４に
ガスが均等に流入するように実験により定めた。なお、
実施例では、流向調節部材６６ｂを設けたが、空気導入
管６７により同様の役割を果たすことができる場合に
は、流向調節部材６６ｂのないものとしてもかまわな
い。また、実施例では、連絡管６６の内壁にプレス加工
により低コストで流向調節部材６６ｂを形成したが、連
絡管６６の内壁とは別部材、例えばフィン形状のものを
溶接などによって取り付けるものとしても差し支えな
い。
【００５４】改質部６０は、図１３に示すように、気化
した改質原料の流入口近傍に液溜め部６５を備える。液
溜め部６５は、改質部６０の内壁の鉛直下部に凹形状の
溝６５ａと、この溝６５ａに溜まった液体を排出するド
レン６５ｂとから構成されている。溝６５ａは、改質部
６０にモノリス触媒７０を挿入した後に、ガスの流入口
近傍をスピニング加工により縮管する際にその前後を内
側に凸状に縮管することによって形成されている。図２
１に溝６５ａの外観の一例を示す。このようにスピニン
グ加工により改質部６０の内壁と一体形成することによ
り、液溜め部６５の形成に溶接などを不要とすることが
できると共に部品点数を少なくすることができる。な
お、実施例では、スピニング加工により管周全体に溝６
５ａを形成したが、図２２の変形例の溝６５Ｂａに示す
ように、管周の一部のみに外側に張り出すように形成し
てもよい。また、溝６５ａの形成はスピニング加工によ
るものに限られず、プレス加工などによって加工するも
のとしてもよい。もとより、別部材で液溜め部６５を形
成するものとしても差し支えない。また、改質部６０
は、図１３に示すように、連絡管６６にも液溜め部６８
を備える。液溜め部６８は、連絡管６６の２重管構造の
一部として構成されており、外壁に設けられた液溜め６
８ａと、液溜め６８ａに溜まった液体を排出するドレン
６８ｂとを備える。液溜め６８ａ近傍の２重管構造にお
ける内壁の鉛直下部には複数の貫通孔６９が形成されて
おり、連絡管６６内で液化した改質原料等は貫通孔６９
を通って液溜め６８ａに溜まるようになっている。この
ように液溜め部６５や液溜め部６８を備えることによ
り、原料ガスの一部が液化しても液溜め部６５の溝６５
ａや液溜め部６８の液溜め６８ａに溜められるから、液
化した改質原料（メタノールや水）によって改質前段部
６２や改質後段部６４に充填されているモノリス触媒７
０の触媒を劣化させたり、モノリス触媒７０の機能を低
下させることを防止することができる。
した改質原料の流入口近傍に液溜め部６５を備える。液
溜め部６５は、改質部６０の内壁の鉛直下部に凹形状の
溝６５ａと、この溝６５ａに溜まった液体を排出するド
レン６５ｂとから構成されている。溝６５ａは、改質部
６０にモノリス触媒７０を挿入した後に、ガスの流入口
近傍をスピニング加工により縮管する際にその前後を内
側に凸状に縮管することによって形成されている。図２
１に溝６５ａの外観の一例を示す。このようにスピニン
グ加工により改質部６０の内壁と一体形成することによ
り、液溜め部６５の形成に溶接などを不要とすることが
できると共に部品点数を少なくすることができる。な
お、実施例では、スピニング加工により管周全体に溝６
５ａを形成したが、図２２の変形例の溝６５Ｂａに示す
ように、管周の一部のみに外側に張り出すように形成し
てもよい。また、溝６５ａの形成はスピニング加工によ
るものに限られず、プレス加工などによって加工するも
のとしてもよい。もとより、別部材で液溜め部６５を形
成するものとしても差し支えない。また、改質部６０
は、図１３に示すように、連絡管６６にも液溜め部６８
を備える。液溜め部６８は、連絡管６６の２重管構造の
一部として構成されており、外壁に設けられた液溜め６
８ａと、液溜め６８ａに溜まった液体を排出するドレン
６８ｂとを備える。液溜め６８ａ近傍の２重管構造にお
ける内壁の鉛直下部には複数の貫通孔６９が形成されて
おり、連絡管６６内で液化した改質原料等は貫通孔６９
を通って液溜め６８ａに溜まるようになっている。この
ように液溜め部６５や液溜め部６８を備えることによ
り、原料ガスの一部が液化しても液溜め部６５の溝６５
ａや液溜め部６８の液溜め６８ａに溜められるから、液
化した改質原料（メタノールや水）によって改質前段部
６２や改質後段部６４に充填されているモノリス触媒７
０の触媒を劣化させたり、モノリス触媒７０の機能を低
下させることを防止することができる。
【００５５】ＣＯ低減部８０は、改質部６０により改質
された改質ガスに酸素を含有する酸素含有ガスとしての
空気を導入する空気導入管８２と、酸素の存在下で水素
に優先して一酸化炭素を酸化する選択酸化触媒、例えば
白金やルテニウムなどの触媒を担持すると共に一酸化炭
素の酸化に伴って生じる熱で気化部３０に供給する液体
の改質原料を加温する触媒熱交換器８４とを一組として
複数組配置して構成されている。図２３は、空気導入管
８２と触媒熱交換器８４からなる一組の水平断面の構造
の詳細を例示する断面図である。図示するように触媒熱
交換器８４は、選択酸化触媒を担持し図中右から左への
水平方向に改質ガスを流して改質ガス中の一酸化炭素を
酸化する触媒層８６と、図中裏面から表示面への鉛直下
側から上側に改質原料を流す改質原料流路８８とが交互
に積層されて構成されている。したがって、改質原料と
改質ガスは直交する方向に流れて熱交換をすることにな
る。このため、ＣＯ低減部８０は全体として略直方体の
形状とするのが好ましい。なお、図２３には、改質原料
流路８８に改質原料を供給する改質原料供給管８９も図
示されている。
された改質ガスに酸素を含有する酸素含有ガスとしての
空気を導入する空気導入管８２と、酸素の存在下で水素
に優先して一酸化炭素を酸化する選択酸化触媒、例えば
白金やルテニウムなどの触媒を担持すると共に一酸化炭
素の酸化に伴って生じる熱で気化部３０に供給する液体
の改質原料を加温する触媒熱交換器８４とを一組として
複数組配置して構成されている。図２３は、空気導入管
８２と触媒熱交換器８４からなる一組の水平断面の構造
の詳細を例示する断面図である。図示するように触媒熱
交換器８４は、選択酸化触媒を担持し図中右から左への
水平方向に改質ガスを流して改質ガス中の一酸化炭素を
酸化する触媒層８６と、図中裏面から表示面への鉛直下
側から上側に改質原料を流す改質原料流路８８とが交互
に積層されて構成されている。したがって、改質原料と
改質ガスは直交する方向に流れて熱交換をすることにな
る。このため、ＣＯ低減部８０は全体として略直方体の
形状とするのが好ましい。なお、図２３には、改質原料
流路８８に改質原料を供給する改質原料供給管８９も図
示されている。
【００５６】図２に示すように、実施例の燃料改質装置
２０では、改質部６０をＵターン構造とし、気化部３０
とＣＯ低減部８０とが近接して配置されている。これ
は、ＣＯ低減部８０における一酸化炭素の酸化により生
じる熱を用いて加温された改質原料を、熱を奪われるこ
となく気化部３０に供給するためである。このように配
置することにより、実施例の燃料改質装置２０では、外
部への放熱面積を低減でき、これによって熱を有効に利
用し、装置全体のエネルギ効率を向上させているのであ
る。
２０では、改質部６０をＵターン構造とし、気化部３０
とＣＯ低減部８０とが近接して配置されている。これ
は、ＣＯ低減部８０における一酸化炭素の酸化により生
じる熱を用いて加温された改質原料を、熱を奪われるこ
となく気化部３０に供給するためである。このように配
置することにより、実施例の燃料改質装置２０では、外
部への放熱面積を低減でき、これによって熱を有効に利
用し、装置全体のエネルギ効率を向上させているのであ
る。
【００５７】図１および図２に示すように、実施例の燃
料改質装置２０では、ＣＯ低減部８０は、一段目の空気
導入管８２の下流側に点火プラグ８３を備える。この点
火プラグ８３は、極低温時の始動時などに用いられる。
即ち、改質ガス中の水素を燃焼して得られる熱で選択酸
化触媒をその活性化する温度まで迅速に昇温するために
用いられるのである。この結果、始動に要する時間を短
時間にすることができると共に始動直後でも燃料ガス中
の一酸化炭素を十分に低減することができる。
料改質装置２０では、ＣＯ低減部８０は、一段目の空気
導入管８２の下流側に点火プラグ８３を備える。この点
火プラグ８３は、極低温時の始動時などに用いられる。
即ち、改質ガス中の水素を燃焼して得られる熱で選択酸
化触媒をその活性化する温度まで迅速に昇温するために
用いられるのである。この結果、始動に要する時間を短
時間にすることができると共に始動直後でも燃料ガス中
の一酸化炭素を十分に低減することができる。
【００５８】図２４は、図２に例示する実施例の燃料改
質装置２０をＢ−Ｂ面から見た側面図である。ＣＯ低減
部８０は、図示するように、改質部６０により改質され
た改質ガスの流入口近傍に液溜め部８１を備える。液溜
め部８１は、改質部６０が備える液溜め部６５と同様の
構成をしており、ＣＯ低減部８０の内壁の鉛直下部に凹
形状の液溜まりとして機能する溝８１ａと、この溝８１
ａに溜まった液体を排出するドレン８１ｂとから構成さ
れている。実施例の燃料改質装置２０では、こうした液
溜め部８１を備えることにより、未反応の原料ガスの一
部が改質ガスと共に流入し液化しても液溜め部８１の溝
８１ａに溜められるから、液化した改質原料（メタノー
ルや水）によってＣＯ低減部８０内の選択酸化触媒を劣
化させたり、触媒熱交換器８４の機能を低下させること
を防止することができる。
質装置２０をＢ−Ｂ面から見た側面図である。ＣＯ低減
部８０は、図示するように、改質部６０により改質され
た改質ガスの流入口近傍に液溜め部８１を備える。液溜
め部８１は、改質部６０が備える液溜め部６５と同様の
構成をしており、ＣＯ低減部８０の内壁の鉛直下部に凹
形状の液溜まりとして機能する溝８１ａと、この溝８１
ａに溜まった液体を排出するドレン８１ｂとから構成さ
れている。実施例の燃料改質装置２０では、こうした液
溜め部８１を備えることにより、未反応の原料ガスの一
部が改質ガスと共に流入し液化しても液溜め部８１の溝
８１ａに溜められるから、液化した改質原料（メタノー
ルや水）によってＣＯ低減部８０内の選択酸化触媒を劣
化させたり、触媒熱交換器８４の機能を低下させること
を防止することができる。
【００５９】実施例の燃料改質装置２０では、気化部３
０や改質部６０，ＣＯ低減部８０のそれぞれがユニット
化されており、それぞれを簡単に接続したり、取り外し
たりできるようになっている。この結果、各部のメンテ
ナンスを容易に行なうことができる。このメンテナンス
性が高いことは、車両への搭載に適する要因の一つとさ
れるのは言うまでもない。実施例の燃料改質装置２０で
は、各部の接続、即ち気化部３０と改質部６０の接続や
改質部６０とＣＯ低減部８０の接続は、各部の端部に形
成されたフランジをＶバンド９０で締結する構造として
いる。このＶバンド９０の構成の概略を図２５に示し、
このＶバンド９０を用いて締結している際の図２５中Ｃ
−Ｃ断面を図２６に例示する。Ｖバンド９０は、図２５
に示すように、金属材料（例えばステンレスなど）によ
り形成された環状の締め付けバンド９１と、その内側に
同じく金属材料（例えばステンレスなど）により形成さ
れたＶ字形の押さえバンド９２と、締め付けバンド９１
の開放端（図２５中上部）に取り付けられた締め付け金
具９４とを備えており、締め付け金具９４を操作するこ
とにより締め付けバンド９１の内径を拡縮することがで
きるようになっている。このＶバンド９０による締結
は、図２６に示すように、各部の端部に形成されたフラ
ンジ９６，９７でシール性を確保するためのパッキン９
８を挟持し、断面が略Ｖ字形の押さえバンド９２で両フ
ランジ９６，９７を挟んで中心方向に押さえ込むように
Ｖバンド９０を配置し、締め付け金具９４を操作して締
め付けバンド９１を外周側から締め付けることにより行
なわれる。このＶバンド９０による締結構造では、締め
付け金具９４の操作だけで締結ができるから、各部の取
り付けや取り外しを容易にすることができる。また、均
一な面圧を確保することができ、十分なシール性も確保
することができる。更に、このＶバンド９０は、一般的
に熱容量が小さいから、熱の損失を小さくすることがで
きる。
０や改質部６０，ＣＯ低減部８０のそれぞれがユニット
化されており、それぞれを簡単に接続したり、取り外し
たりできるようになっている。この結果、各部のメンテ
ナンスを容易に行なうことができる。このメンテナンス
性が高いことは、車両への搭載に適する要因の一つとさ
れるのは言うまでもない。実施例の燃料改質装置２０で
は、各部の接続、即ち気化部３０と改質部６０の接続や
改質部６０とＣＯ低減部８０の接続は、各部の端部に形
成されたフランジをＶバンド９０で締結する構造として
いる。このＶバンド９０の構成の概略を図２５に示し、
このＶバンド９０を用いて締結している際の図２５中Ｃ
−Ｃ断面を図２６に例示する。Ｖバンド９０は、図２５
に示すように、金属材料（例えばステンレスなど）によ
り形成された環状の締め付けバンド９１と、その内側に
同じく金属材料（例えばステンレスなど）により形成さ
れたＶ字形の押さえバンド９２と、締め付けバンド９１
の開放端（図２５中上部）に取り付けられた締め付け金
具９４とを備えており、締め付け金具９４を操作するこ
とにより締め付けバンド９１の内径を拡縮することがで
きるようになっている。このＶバンド９０による締結
は、図２６に示すように、各部の端部に形成されたフラ
ンジ９６，９７でシール性を確保するためのパッキン９
８を挟持し、断面が略Ｖ字形の押さえバンド９２で両フ
ランジ９６，９７を挟んで中心方向に押さえ込むように
Ｖバンド９０を配置し、締め付け金具９４を操作して締
め付けバンド９１を外周側から締め付けることにより行
なわれる。このＶバンド９０による締結構造では、締め
付け金具９４の操作だけで締結ができるから、各部の取
り付けや取り外しを容易にすることができる。また、均
一な面圧を確保することができ、十分なシール性も確保
することができる。更に、このＶバンド９０は、一般的
に熱容量が小さいから、熱の損失を小さくすることがで
きる。
【００６０】次に、こうして構成された実施例の燃料改
質装置２０の動作、特に温度管理における動作について
説明する。図２７は、実施例の燃料改質装置２０が温度
管理を行なう際に備える構成の概略を例示する構成図で
ある。図示するように、実施例の燃料改質装置２０は、
装置全体をコントロールする電子制御ユニット１２０を
備える。電子制御ユニット１２０は、ＣＰＵ１２２を中
心として構成されたマイクロプロセッサとして構成され
ており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ１２４と、一
時的にデータを記憶するＲＡＭ１２６と、入出力ポート
（図示せず）とを備える。この電子制御ユニット１２０
には、気化部３０の熱交換流路４０の流入口に取り付け
られた温度センサ１１４からの燃料ガスの温度Ｔ１や改
質部６０の原料ガスの流入口に取り付けられた温度セン
サ１１６からの原料ガスの温度Ｔ２，改質部６０の出口
に取り付けられた温度センサ１１８からの改質ガスの温
度Ｔ３などが入力ポートを介して入力されている。ま
た、電子制御ユニット１２０からは、改質原料タンク１
０２からＣＯ低減部８０に改質原料を供給するポンプ１
０４への駆動信号や空気導入管５０，６７，７７，８２
にそれぞれ空気を圧送するブロワ１０６，１０８，１１
０，１１２への駆動信号などが出力ポートを介して出力
されている。
質装置２０の動作、特に温度管理における動作について
説明する。図２７は、実施例の燃料改質装置２０が温度
管理を行なう際に備える構成の概略を例示する構成図で
ある。図示するように、実施例の燃料改質装置２０は、
装置全体をコントロールする電子制御ユニット１２０を
備える。電子制御ユニット１２０は、ＣＰＵ１２２を中
心として構成されたマイクロプロセッサとして構成され
ており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ１２４と、一
時的にデータを記憶するＲＡＭ１２６と、入出力ポート
（図示せず）とを備える。この電子制御ユニット１２０
には、気化部３０の熱交換流路４０の流入口に取り付け
られた温度センサ１１４からの燃料ガスの温度Ｔ１や改
質部６０の原料ガスの流入口に取り付けられた温度セン
サ１１６からの原料ガスの温度Ｔ２，改質部６０の出口
に取り付けられた温度センサ１１８からの改質ガスの温
度Ｔ３などが入力ポートを介して入力されている。ま
た、電子制御ユニット１２０からは、改質原料タンク１
０２からＣＯ低減部８０に改質原料を供給するポンプ１
０４への駆動信号や空気導入管５０，６７，７７，８２
にそれぞれ空気を圧送するブロワ１０６，１０８，１１
０，１１２への駆動信号などが出力ポートを介して出力
されている。
【００６１】実施例の燃料改質装置２０では、改質部６
０の原料ガスの流入口に取り付けられた温度センサ１１
６により検出される原料ガスの温度に基づいて空気導入
管５０から導入される空気の導入量や気化部３０への燃
焼燃料の供給量が制御される。この制御は、例えば図２
８に例示される第１温度制御ルーチン等によって行なわ
れる。この一例の第１温度制御ルーチンでは、温度セン
サ１１６により検出される原料ガスの温度Ｔ２を読み込
み（ステップＳ１００）、この温度Ｔ２が閾値Ｔｒ１，
Ｔｒ２により設定される範囲外のときには（ステップＳ
１０２）、空気導入管５０により導入される空気量や気
化部３０に供給される燃焼燃料を増減して（ステップＳ
１０４，Ｓ１０６）、原料ガスの温度Ｔ２を閾値Ｔｒ
１，Ｔｒ２により設定される範囲内に制御する。ここ
で、閾値Ｔｒ１，Ｔｒ２は、上述した式（１）および式
（２）の改質反応が円滑に行なわれる温度、即ちモノリ
ス触媒７０に担持されている触媒が有効に活性化する温
度範囲であってこの触媒の劣化を招かない温度範囲内で
設定された目標温度を中心とした温度範囲の下限値およ
び上限値である。例えば触媒として銅−亜鉛系の触媒が
用いられたときには、触媒が有効に活性化すると共に劣
化しない温度範囲の２５０〜３００℃で設定する。空気
導入管５０により導入される空気量や気化部３０に供給
される燃焼燃料の増減は、ブロワ１０６の供給圧や回転
数の増減，ポンプの吐出圧や回転数の増減により行なわ
れる。
０の原料ガスの流入口に取り付けられた温度センサ１１
６により検出される原料ガスの温度に基づいて空気導入
管５０から導入される空気の導入量や気化部３０への燃
焼燃料の供給量が制御される。この制御は、例えば図２
８に例示される第１温度制御ルーチン等によって行なわ
れる。この一例の第１温度制御ルーチンでは、温度セン
サ１１６により検出される原料ガスの温度Ｔ２を読み込
み（ステップＳ１００）、この温度Ｔ２が閾値Ｔｒ１，
Ｔｒ２により設定される範囲外のときには（ステップＳ
１０２）、空気導入管５０により導入される空気量や気
化部３０に供給される燃焼燃料を増減して（ステップＳ
１０４，Ｓ１０６）、原料ガスの温度Ｔ２を閾値Ｔｒ
１，Ｔｒ２により設定される範囲内に制御する。ここ
で、閾値Ｔｒ１，Ｔｒ２は、上述した式（１）および式
（２）の改質反応が円滑に行なわれる温度、即ちモノリ
ス触媒７０に担持されている触媒が有効に活性化する温
度範囲であってこの触媒の劣化を招かない温度範囲内で
設定された目標温度を中心とした温度範囲の下限値およ
び上限値である。例えば触媒として銅−亜鉛系の触媒が
用いられたときには、触媒が有効に活性化すると共に劣
化しない温度範囲の２５０〜３００℃で設定する。空気
導入管５０により導入される空気量や気化部３０に供給
される燃焼燃料の増減は、ブロワ１０６の供給圧や回転
数の増減，ポンプの吐出圧や回転数の増減により行なわ
れる。
【００６２】また、実施例の燃料改質装置２０では、気
化部３０の熱交換流路４０の流入口に取り付けられた温
度センサ１１４により検出される燃焼燃料ガスの温度Ｔ
１に基づいて気化部３０に供給される燃焼燃料や燃焼用
の空気量が制御される。この制御は、例えば図２９に例
示される第２温度制御ルーチン等によって行なわれる。
この一例の第２温度制御ルーチンでは、温度センサ１１
４により検出される燃焼燃料ガスの温度Ｔ１を読み込み
（ステップＳ１１０）、この温度Ｔ１が閾値Ｔｒ３，Ｔ
ｒ４により設定される範囲外のときには（ステップＳ１
１２）、気化部３０に供給される燃焼燃料やこの燃料を
燃焼するための空気量を増減して（ステップＳ１１４，
Ｓ１１６）、燃料ガスの温度Ｔ１を閾値Ｔｒ３，Ｔｒ４
により設定される範囲内に制御する。ここで、閾値Ｔｒ
３，Ｔｒ４は、実施例の燃料改質装置２０が定常運転さ
れているときに燃焼燃料ガスに設定される目標温度を中
心とした温度範囲の下限値および上限値である。なお、
燃料ガスに設定される目標温度は、燃料改質装置２０の
運転状態などにより変動する。気化部３０に供給される
燃焼燃料やこの燃料を燃焼するための空気量の増減は、
図示しないポンプの吐出圧や回転数の増減，図示しない
燃焼用空気の供給ブロワの供給圧や回転数の増減により
行なわれる。
化部３０の熱交換流路４０の流入口に取り付けられた温
度センサ１１４により検出される燃焼燃料ガスの温度Ｔ
１に基づいて気化部３０に供給される燃焼燃料や燃焼用
の空気量が制御される。この制御は、例えば図２９に例
示される第２温度制御ルーチン等によって行なわれる。
この一例の第２温度制御ルーチンでは、温度センサ１１
４により検出される燃焼燃料ガスの温度Ｔ１を読み込み
（ステップＳ１１０）、この温度Ｔ１が閾値Ｔｒ３，Ｔ
ｒ４により設定される範囲外のときには（ステップＳ１
１２）、気化部３０に供給される燃焼燃料やこの燃料を
燃焼するための空気量を増減して（ステップＳ１１４，
Ｓ１１６）、燃料ガスの温度Ｔ１を閾値Ｔｒ３，Ｔｒ４
により設定される範囲内に制御する。ここで、閾値Ｔｒ
３，Ｔｒ４は、実施例の燃料改質装置２０が定常運転さ
れているときに燃焼燃料ガスに設定される目標温度を中
心とした温度範囲の下限値および上限値である。なお、
燃料ガスに設定される目標温度は、燃料改質装置２０の
運転状態などにより変動する。気化部３０に供給される
燃焼燃料やこの燃料を燃焼するための空気量の増減は、
図示しないポンプの吐出圧や回転数の増減，図示しない
燃焼用空気の供給ブロワの供給圧や回転数の増減により
行なわれる。
【００６３】さらに、実施例の燃料改質装置２０では、
改質部６０の出口に取り付けられた温度センサ１１８に
より検出される改質ガスの温度Ｔ３に基づいて空気導入
管８２により改質ガスに導入される空気量や空気導入管
５０により原料ガスに導入される空気量が制御される。
この制御は、例えば図３０に例示される第３温度制御ル
ーチン等によって行なわれる。この一例としての第３温
度制御ルーチンでは、温度センサ１１８により検出され
る改質ガスの温度Ｔ３を読み込み（ステップＳ１２
０）、この温度Ｔ３が閾値Ｔｒ５，Ｔｒ６により設定さ
れる範囲外のときに（ステップＳ１２２）、空気導入管
８２により改質ガスに導入される空気量や空気導入管５
０により原料ガスに導入される空気量を増減して（ステ
ップＳ１２４，Ｓ１２６）、改質ガスの温度Ｔ３を閾値
Ｔｒ５，Ｔｒ６により設定される範囲内に制御する。こ
こで、閾値Ｔｒ５，Ｔｒ６は、酸素の存在下で水素に優
先して一酸化炭素を酸化する選択酸化触媒が有効に活性
化する温度範囲内に設定された目標温度を中心とする温
度範囲の下限値および上限値である。選択酸化触媒とし
て例えば白金やルテニウムなどの触媒が用いられたとき
には、触媒が有効に活性化する温度範囲の１００〜１３
０℃で設定される。空気導入管８２により改質ガスに導
入される空気量や空気導入管５０により原料ガスに導入
される空気量の増減は、ブロワ１１２の供給圧や回転数
の増減，ブロワ１０６の供給圧や回転数の増減により行
なわれる。
改質部６０の出口に取り付けられた温度センサ１１８に
より検出される改質ガスの温度Ｔ３に基づいて空気導入
管８２により改質ガスに導入される空気量や空気導入管
５０により原料ガスに導入される空気量が制御される。
この制御は、例えば図３０に例示される第３温度制御ル
ーチン等によって行なわれる。この一例としての第３温
度制御ルーチンでは、温度センサ１１８により検出され
る改質ガスの温度Ｔ３を読み込み（ステップＳ１２
０）、この温度Ｔ３が閾値Ｔｒ５，Ｔｒ６により設定さ
れる範囲外のときに（ステップＳ１２２）、空気導入管
８２により改質ガスに導入される空気量や空気導入管５
０により原料ガスに導入される空気量を増減して（ステ
ップＳ１２４，Ｓ１２６）、改質ガスの温度Ｔ３を閾値
Ｔｒ５，Ｔｒ６により設定される範囲内に制御する。こ
こで、閾値Ｔｒ５，Ｔｒ６は、酸素の存在下で水素に優
先して一酸化炭素を酸化する選択酸化触媒が有効に活性
化する温度範囲内に設定された目標温度を中心とする温
度範囲の下限値および上限値である。選択酸化触媒とし
て例えば白金やルテニウムなどの触媒が用いられたとき
には、触媒が有効に活性化する温度範囲の１００〜１３
０℃で設定される。空気導入管８２により改質ガスに導
入される空気量や空気導入管５０により原料ガスに導入
される空気量の増減は、ブロワ１１２の供給圧や回転数
の増減，ブロワ１０６の供給圧や回転数の増減により行
なわれる。
【００６４】以上説明した実施例の車両搭載用の燃料改
質装置２０によれば、車両の搭載に適したものとするこ
とができる。即ち、改質部６０やＣＯ低減部８０におい
てガスを水平方向に流すことにより、鉛直方向に対して
水平方向に余裕のある車両、特に小型乗用車に搭載する
場合でも、触媒層の長さを長くしてガスと触媒との接触
時間を十分なものとすることができ、改質効率や一酸化
炭素の低減効率を向上させることができる。また、改質
部６０を改質前段部６２と改質後段部６４とに２分割し
１８０度折り曲げて配置することにより、車両の限られ
たスペースへの搭載に適したコンパクトなものにするこ
とができる。更に、気化部３０とＣＯ低減部８０とを隣
接して配置すると共にＣＯ低減部８０で加温された改質
原料を気化部３０に供給することにより、装置をエネル
ギ効率の高いものとして車両への搭載に適した小型でシ
ンプルなものとすることができる。また、気化部３０や
改質部６０やＣＯ低減部８０をユニット化すると共にＶ
バンド構造により締結することにより、装置を車両への
搭載に適したメンテナンス性の高いものとすることがで
きる。あるいは、改質部６０を円柱形としてモノリス触
媒７０を複数配置することにより、改質効率を向上させ
て装置を車両への搭載に適した小型のものにすることが
できる。
質装置２０によれば、車両の搭載に適したものとするこ
とができる。即ち、改質部６０やＣＯ低減部８０におい
てガスを水平方向に流すことにより、鉛直方向に対して
水平方向に余裕のある車両、特に小型乗用車に搭載する
場合でも、触媒層の長さを長くしてガスと触媒との接触
時間を十分なものとすることができ、改質効率や一酸化
炭素の低減効率を向上させることができる。また、改質
部６０を改質前段部６２と改質後段部６４とに２分割し
１８０度折り曲げて配置することにより、車両の限られ
たスペースへの搭載に適したコンパクトなものにするこ
とができる。更に、気化部３０とＣＯ低減部８０とを隣
接して配置すると共にＣＯ低減部８０で加温された改質
原料を気化部３０に供給することにより、装置をエネル
ギ効率の高いものとして車両への搭載に適した小型でシ
ンプルなものとすることができる。また、気化部３０や
改質部６０やＣＯ低減部８０をユニット化すると共にＶ
バンド構造により締結することにより、装置を車両への
搭載に適したメンテナンス性の高いものとすることがで
きる。あるいは、改質部６０を円柱形としてモノリス触
媒７０を複数配置することにより、改質効率を向上させ
て装置を車両への搭載に適した小型のものにすることが
できる。
【００６５】また、実施例の燃料改質装置２０によれ
ば、改質部６０の入口部に加熱器５８を取り付けたか
ら、始動時にモノリス触媒７０を適した温度に迅速にす
ることができ、始動性を向上させることができる。改質
部６０の改質後段部６４の入口部で空気導入管７７から
外周部に空気を導入し加熱器７９により外周部を特に加
温することにより、改質後段部６４での改質反応に必要
な熱や改質後段部６４を触媒が活性化する温度に保つこ
とができる。この結果、改質効率を向上させることがで
きる。スワール攪拌器５２を用いることにより、外部か
らのエネルギの供給なしに気化した改質原料と空気とを
均一に混合することができる。
ば、改質部６０の入口部に加熱器５８を取り付けたか
ら、始動時にモノリス触媒７０を適した温度に迅速にす
ることができ、始動性を向上させることができる。改質
部６０の改質後段部６４の入口部で空気導入管７７から
外周部に空気を導入し加熱器７９により外周部を特に加
温することにより、改質後段部６４での改質反応に必要
な熱や改質後段部６４を触媒が活性化する温度に保つこ
とができる。この結果、改質効率を向上させることがで
きる。スワール攪拌器５２を用いることにより、外部か
らのエネルギの供給なしに気化した改質原料と空気とを
均一に混合することができる。
【００６６】さらに、実施例の燃料改質装置２０によれ
ば、改質前段部６２の原料ガスの流入口や連絡管６６，
ＣＯ低減部８０の改質ガスの流入口に液溜め部６５，６
８，８１を設けて原料ガスや改質ガスに含まれる未反応
の改質原料が液化した場合には、それを溜めることによ
り、液化した改質原料による改質部６０のモノリス触媒
７０やＣＯ低減部８０内の選択酸化触媒の劣化やその機
能の低下を防止することができる。
ば、改質前段部６２の原料ガスの流入口や連絡管６６，
ＣＯ低減部８０の改質ガスの流入口に液溜め部６５，６
８，８１を設けて原料ガスや改質ガスに含まれる未反応
の改質原料が液化した場合には、それを溜めることによ
り、液化した改質原料による改質部６０のモノリス触媒
７０やＣＯ低減部８０内の選択酸化触媒の劣化やその機
能の低下を防止することができる。
【００６７】実施例の燃料改質装置２０によれば、連絡
管６６に空気導入管６７を設け、空気を導入することが
できるから、装置の始動時に改質部６０の改質前段部６
２と改質後段部６４とを同時に迅速に昇温することがで
きる。しかも、空気導入管６７を連絡管６６の外周側の
内壁に密着するように配置したから、連絡管６６を流れ
るガスが外周側に偏流するのを抑制し、より均一に流れ
るようにすることができる。
管６６に空気導入管６７を設け、空気を導入することが
できるから、装置の始動時に改質部６０の改質前段部６
２と改質後段部６４とを同時に迅速に昇温することがで
きる。しかも、空気導入管６７を連絡管６６の外周側の
内壁に密着するように配置したから、連絡管６６を流れ
るガスが外周側に偏流するのを抑制し、より均一に流れ
るようにすることができる。
【００６８】また、実施例の燃料改質装置２０によれ
ば、原料ガスの温度Ｔ２に基づいて空気導入管５０から
導入される空気の導入量や気化部３０への燃焼燃料の供
給量を制御することができる。また、燃料ガスの温度Ｔ
１に基づいて気化部３０に供給される燃焼燃料や燃焼用
の空気量を制御することができる。さらに、改質ガスの
温度Ｔ３に基づいて空気導入管８２により改質ガスに導
入される空気量や空気導入管５０により原料ガスに導入
される空気量を制御することができる。そして、これら
の制御により実施例の燃料改質装置２０を効率よく運転
することができる。
ば、原料ガスの温度Ｔ２に基づいて空気導入管５０から
導入される空気の導入量や気化部３０への燃焼燃料の供
給量を制御することができる。また、燃料ガスの温度Ｔ
１に基づいて気化部３０に供給される燃焼燃料や燃焼用
の空気量を制御することができる。さらに、改質ガスの
温度Ｔ３に基づいて空気導入管８２により改質ガスに導
入される空気量や空気導入管５０により原料ガスに導入
される空気量を制御することができる。そして、これら
の制御により実施例の燃料改質装置２０を効率よく運転
することができる。
【００６９】実施例の燃料改質装置２０では、原料ガス
の温度Ｔ２や燃料ガスの温度Ｔ１，改質ガスの温度Ｔ３
に基づいて空気導入管５０から導入される空気の導入量
や気化部３０への燃焼燃料の供給量，燃焼用の空気量，
空気導入管８２により改質ガスに導入される空気量等を
制御したが、これらの制御に限定されるものではなく、
種々の制御、例えば、原料ガスの温度Ｔ２や燃焼燃料ガ
スの温度Ｔ１，改質ガスの温度Ｔ３のすべてを用いて全
体制御を行なったり、原料ガスの温度Ｔ２や燃焼燃料ガ
スの温度Ｔ１，改質ガスの温度Ｔ３のいずれかを用いて
補機等の制御を行なうものなどとしてもよい。
の温度Ｔ２や燃料ガスの温度Ｔ１，改質ガスの温度Ｔ３
に基づいて空気導入管５０から導入される空気の導入量
や気化部３０への燃焼燃料の供給量，燃焼用の空気量，
空気導入管８２により改質ガスに導入される空気量等を
制御したが、これらの制御に限定されるものではなく、
種々の制御、例えば、原料ガスの温度Ｔ２や燃焼燃料ガ
スの温度Ｔ１，改質ガスの温度Ｔ３のすべてを用いて全
体制御を行なったり、原料ガスの温度Ｔ２や燃焼燃料ガ
スの温度Ｔ１，改質ガスの温度Ｔ３のいずれかを用いて
補機等の制御を行なうものなどとしてもよい。
【００７０】実施例の車両搭載用の燃料改質装置２０で
は、改質部６０の改質前段部６２と改質後段部６４とを
連絡管６６により１８０度折れ曲がった状態で接続した
が、図３１の変形例の燃料改質装置２０Ｂに示すよう
に、気化部３０と改質部６０Ｂとが１８０度折れ曲がる
ようスワール攪拌器５２Ｂで接続し、改質部６０ＢとＣ
Ｏ低減部８０とが１８０度折れ曲がるよう連絡管６６Ｂ
で接続するものとしてもよい。また、折れ曲がる角度は
１８０度に限定されるものではなく、９０度や他の角度
であってもよい。この折り曲げる位置やその角度は、車
両の搭載用のスペースによって決めればよい。したがっ
て、実施例の車両搭載用の燃料改質装置２０では、気化
部３０とＣＯ低減部８０とが水平に隣接する改質部６０
を水平に１８０度折り曲げたが、ＣＯ低減部８０の鉛直
上方に気化部３０を配置したり逆に鉛直下方に気化部３
０を配置するよう改質部６０を鉛直方向に１８０度折り
曲げるものとしてもよい。
は、改質部６０の改質前段部６２と改質後段部６４とを
連絡管６６により１８０度折れ曲がった状態で接続した
が、図３１の変形例の燃料改質装置２０Ｂに示すよう
に、気化部３０と改質部６０Ｂとが１８０度折れ曲がる
ようスワール攪拌器５２Ｂで接続し、改質部６０ＢとＣ
Ｏ低減部８０とが１８０度折れ曲がるよう連絡管６６Ｂ
で接続するものとしてもよい。また、折れ曲がる角度は
１８０度に限定されるものではなく、９０度や他の角度
であってもよい。この折り曲げる位置やその角度は、車
両の搭載用のスペースによって決めればよい。したがっ
て、実施例の車両搭載用の燃料改質装置２０では、気化
部３０とＣＯ低減部８０とが水平に隣接する改質部６０
を水平に１８０度折り曲げたが、ＣＯ低減部８０の鉛直
上方に気化部３０を配置したり逆に鉛直下方に気化部３
０を配置するよう改質部６０を鉛直方向に１８０度折り
曲げるものとしてもよい。
【００７１】実施例の車両搭載用の燃料改質装置２０で
は、改質部６０の改質前段部６２および改質後段部６４
に単に複数のモノリス触媒７０を充填するものとした
が、モノリス触媒７０の上流側やモノリス触媒７０間に
液溜め部を備えるものとしてもよい。液溜め部１６８を
備える改質部の改質前段部および改質後段部の一部の外
観を図３２に例示し、その断面を図３３に例示する。液
溜め部１６８は、モノリス触媒７０が充填されるケース
１６７のモノリス触媒７０の端部に整合する位置に形成
された内側に凸形状をなす溝１６９により構成されてい
る。この液溜め部１６８は、図３３に示すようにモノリ
ス触媒７０の上流側またはモノリス触媒７０間で液化し
たメタノールや水等を液溜まりとして機能する。また、
液溜め部１６８の溝１６９は、保持マット１７３により
保持されたモノリス触媒７０が軸方向に移動しないよう
に保持する保持部材としても機能する。このように、改
質部のケース１６７に液溜め部１６８を設けることによ
り、原料ガスの一部が液化しても、それによりモノリス
触媒７０に担持されている触媒を劣化させたり、モノリ
ス触媒７０の機能を低下させることを防止することがで
きる。しかも、液溜め部１６８はモノリス触媒７０の保
持部材としても機能するから、モノリス触媒７０の移動
などによる破損をも防止することができる。
は、改質部６０の改質前段部６２および改質後段部６４
に単に複数のモノリス触媒７０を充填するものとした
が、モノリス触媒７０の上流側やモノリス触媒７０間に
液溜め部を備えるものとしてもよい。液溜め部１６８を
備える改質部の改質前段部および改質後段部の一部の外
観を図３２に例示し、その断面を図３３に例示する。液
溜め部１６８は、モノリス触媒７０が充填されるケース
１６７のモノリス触媒７０の端部に整合する位置に形成
された内側に凸形状をなす溝１６９により構成されてい
る。この液溜め部１６８は、図３３に示すようにモノリ
ス触媒７０の上流側またはモノリス触媒７０間で液化し
たメタノールや水等を液溜まりとして機能する。また、
液溜め部１６８の溝１６９は、保持マット１７３により
保持されたモノリス触媒７０が軸方向に移動しないよう
に保持する保持部材としても機能する。このように、改
質部のケース１６７に液溜め部１６８を設けることによ
り、原料ガスの一部が液化しても、それによりモノリス
触媒７０に担持されている触媒を劣化させたり、モノリ
ス触媒７０の機能を低下させることを防止することがで
きる。しかも、液溜め部１６８はモノリス触媒７０の保
持部材としても機能するから、モノリス触媒７０の移動
などによる破損をも防止することができる。
【００７２】実施例の車両搭載用の燃料改質装置２０で
は、加熱器５８や加熱器７９はメタノールの部分酸化反
応により熱を得るものとして構成したが、メタノールの
部分酸化によらずに熱を供給する電気ヒータなどとして
もよい。
は、加熱器５８や加熱器７９はメタノールの部分酸化反
応により熱を得るものとして構成したが、メタノールの
部分酸化によらずに熱を供給する電気ヒータなどとして
もよい。
【００７３】実施例の車両搭載用の燃料改質装置２０で
は、スワール攪拌器５２により気化した改質原料と空気
とを混合したが、他の攪拌器、例えば迂流壁による攪拌
やプロペラを旋回することによる攪拌などにより混合す
るものとしてもよい。また、スワール攪拌器５２による
混合に代えて、図３４および図３５に例示する空気混合
構造のように、空気の導入および混合を行なうものとし
てもよい。なお、図３４は空気混合構造の改質原料の流
れに沿った断面を模式的に示す説明図であり、図３５は
空気混合構造の改質ガスの流れに垂直な断面を例示する
断面図である。この空気混合構造では、図示するよう
に、混合室１５４の略中央に先端部が混合室１５４に流
れる改質原料の流向に対向するように配置された空気導
入管１５０を備える。空気導入管１５０の先端部近傍の
周囲には、複数の噴出口１５２が形成されており、この
複数の噴出口１５２から空気が改質原料に対して噴出す
るようになっている。この空気混合構造では、複数の噴
出口１５２から空気を噴出して混合室１５４内を流れる
改質原料の流れを乱すことにより、改質原料に空気を略
均一になるよう混合する。なお、空気導入管１５０の先
端部は、空気導入管１５０の導入による圧力損失などを
低減するために流線加工されている。こうした空気混合
構造は、噴出口１５２の孔空け精度や空気導入管１５０
の配置の精度が低くても混合効率に大きな影響を与えな
いから、製造を容易にすることができると共にコストを
低減することができる。また、改質原料の流れを大きく
妨げないから背圧を小さくすることができる。こうした
空気混合構造は、改質原料に空気を混合する際に用いら
れるだけでなく、ガスを他のガスに導入し混合するもの
であれば如何なるものでも用いることができる。例え
ば、ＣＯ低減部８０の空気導入管８２により空気を改質
ガスに導入する際にも用いることができる。なお、この
空気混合構造では、空気導入管１５０を１本だけを用い
たが、複数の空気導入管を混合室１５４に配置するもの
としてもよい。また、空気導入管１５０に形成される噴
出口１５２の位置は、空気導入管１５０の軸に沿って複
数箇所に形成するものとしてもよい。更に、円筒パイプ
を空気導入管１５０として用いたが、空気導入管の断面
形状は円に限られず、矩形や多角形など如何なる形状と
してもよい。
は、スワール攪拌器５２により気化した改質原料と空気
とを混合したが、他の攪拌器、例えば迂流壁による攪拌
やプロペラを旋回することによる攪拌などにより混合す
るものとしてもよい。また、スワール攪拌器５２による
混合に代えて、図３４および図３５に例示する空気混合
構造のように、空気の導入および混合を行なうものとし
てもよい。なお、図３４は空気混合構造の改質原料の流
れに沿った断面を模式的に示す説明図であり、図３５は
空気混合構造の改質ガスの流れに垂直な断面を例示する
断面図である。この空気混合構造では、図示するよう
に、混合室１５４の略中央に先端部が混合室１５４に流
れる改質原料の流向に対向するように配置された空気導
入管１５０を備える。空気導入管１５０の先端部近傍の
周囲には、複数の噴出口１５２が形成されており、この
複数の噴出口１５２から空気が改質原料に対して噴出す
るようになっている。この空気混合構造では、複数の噴
出口１５２から空気を噴出して混合室１５４内を流れる
改質原料の流れを乱すことにより、改質原料に空気を略
均一になるよう混合する。なお、空気導入管１５０の先
端部は、空気導入管１５０の導入による圧力損失などを
低減するために流線加工されている。こうした空気混合
構造は、噴出口１５２の孔空け精度や空気導入管１５０
の配置の精度が低くても混合効率に大きな影響を与えな
いから、製造を容易にすることができると共にコストを
低減することができる。また、改質原料の流れを大きく
妨げないから背圧を小さくすることができる。こうした
空気混合構造は、改質原料に空気を混合する際に用いら
れるだけでなく、ガスを他のガスに導入し混合するもの
であれば如何なるものでも用いることができる。例え
ば、ＣＯ低減部８０の空気導入管８２により空気を改質
ガスに導入する際にも用いることができる。なお、この
空気混合構造では、空気導入管１５０を１本だけを用い
たが、複数の空気導入管を混合室１５４に配置するもの
としてもよい。また、空気導入管１５０に形成される噴
出口１５２の位置は、空気導入管１５０の軸に沿って複
数箇所に形成するものとしてもよい。更に、円筒パイプ
を空気導入管１５０として用いたが、空気導入管の断面
形状は円に限られず、矩形や多角形など如何なる形状と
してもよい。
【００７４】実施例の車両搭載用の燃料改質装置２０で
は、Ｖバンド９０により各部を締結するものとしたが、
通常のフランジを複数個のボルトで締結するものとして
もよい。
は、Ｖバンド９０により各部を締結するものとしたが、
通常のフランジを複数個のボルトで締結するものとして
もよい。
【００７５】実施例の車両搭載用の燃料改質装置２０で
は、ユニット化された気化部３０と改質部６０との接続
や改質部６０とＣＯ低減部８０との接続については単に
フランジ９６，９７をＶバンド９０により締結して接続
するものとしたが、接続に際して他の部材、例えばガス
ケットなどを保持する部材保持構造を備えるものとして
もよい。図３６に接続に際してガスケット１９０を保持
する部材保持構造１８０の一例を示す。図示するよう
に、部材保持構造１８０は、部材１８２の端部を内側に
折り曲げ加工してなる部材押圧部１８４と、部材１８６
の端部を幅広開口形状に加工してなる開口部１８８とに
よりガスケット１９０を挟持するようにして保持する。
開口部１８８の端部は、部材１８２に接するように形成
されており、ガスケット１９０を内側に挟持した状態で
開口部１８８の端部を溶接により部材１８２に接続す
る。こうすることにより、ガスケット１９０の位置決め
を簡易に行なうことができると共にガスケット１９０の
取り付けを容易に行なうことができる。なお、部材１８
２や部材１８６は、気化部３０や改質部６０やＣＯ低減
部８０のケースに該当する。図３６の部材保持構造１８
０では、溶接により部材１８２と部材１８６とを接続す
るものとしたが、溶接する部位に実施例と同様のフラン
ジを形成してＶバンドにより締結することにより接続す
るものとしてもよい。
は、ユニット化された気化部３０と改質部６０との接続
や改質部６０とＣＯ低減部８０との接続については単に
フランジ９６，９７をＶバンド９０により締結して接続
するものとしたが、接続に際して他の部材、例えばガス
ケットなどを保持する部材保持構造を備えるものとして
もよい。図３６に接続に際してガスケット１９０を保持
する部材保持構造１８０の一例を示す。図示するよう
に、部材保持構造１８０は、部材１８２の端部を内側に
折り曲げ加工してなる部材押圧部１８４と、部材１８６
の端部を幅広開口形状に加工してなる開口部１８８とに
よりガスケット１９０を挟持するようにして保持する。
開口部１８８の端部は、部材１８２に接するように形成
されており、ガスケット１９０を内側に挟持した状態で
開口部１８８の端部を溶接により部材１８２に接続す
る。こうすることにより、ガスケット１９０の位置決め
を簡易に行なうことができると共にガスケット１９０の
取り付けを容易に行なうことができる。なお、部材１８
２や部材１８６は、気化部３０や改質部６０やＣＯ低減
部８０のケースに該当する。図３６の部材保持構造１８
０では、溶接により部材１８２と部材１８６とを接続す
るものとしたが、溶接する部位に実施例と同様のフラン
ジを形成してＶバンドにより締結することにより接続す
るものとしてもよい。
【００７６】実施例の車両搭載用の燃料改質装置２０で
は、ユニット化された改質部６０を用いたが、改質部６
０が更に複数のユニットにより構成されるものとしても
よい。図３７に複数のユニットにより構成される改質部
２６０の一部を例示する。改質部２６０は、図示するよ
うに、二枚の圧力調節板５５を有する圧力調節ユニット
２６２と、加熱器５８を有する加熱ユニット２６４と、
モノリス触媒７０を有する触媒ユニット２６６とから構
成されている。圧力調節ユニット２６２は、図３８に示
すように、二枚の圧力調節板５５を取り付ける取付部２
６３が形成されており、この取付部２６３に二枚の圧力
調節板５５が取り付けられて構成される。加熱ユニット
２６４は、図３７に示すように、触媒ユニット２６６と
の取り付け端部には幅広の開口部２６５が形成されてお
り、触媒ユニット２６６の端部２６７を内側に保持した
状態で溶接により接続できるようになっている。また、
加熱ユニット２６４は、圧力調節ユニット２６２を収納
可能に形成されており、圧力調節ユニット２６２を収納
した状態で溶接により固定できるようになっている。こ
うして構成された改質部２６０によれば、圧力調節板５
５や加熱器５８を取り付けながらスピニング加工する場
合に比して、圧力調節板５５や加熱器５８の位置を精度
よく取り付けることができると共に取り付けの作業性を
向上させることができる。図３７では、改質部２６０の
原料ガスの流入口近傍について適用したが、改質部６０
の改質後段部６４のガスの流入口近傍に適用するものと
してもよい。また、改質部６０に限られず、気化部３０
やＣＯ低減部８０を複数のユニットにより構成するもの
としてもよい。
は、ユニット化された改質部６０を用いたが、改質部６
０が更に複数のユニットにより構成されるものとしても
よい。図３７に複数のユニットにより構成される改質部
２６０の一部を例示する。改質部２６０は、図示するよ
うに、二枚の圧力調節板５５を有する圧力調節ユニット
２６２と、加熱器５８を有する加熱ユニット２６４と、
モノリス触媒７０を有する触媒ユニット２６６とから構
成されている。圧力調節ユニット２６２は、図３８に示
すように、二枚の圧力調節板５５を取り付ける取付部２
６３が形成されており、この取付部２６３に二枚の圧力
調節板５５が取り付けられて構成される。加熱ユニット
２６４は、図３７に示すように、触媒ユニット２６６と
の取り付け端部には幅広の開口部２６５が形成されてお
り、触媒ユニット２６６の端部２６７を内側に保持した
状態で溶接により接続できるようになっている。また、
加熱ユニット２６４は、圧力調節ユニット２６２を収納
可能に形成されており、圧力調節ユニット２６２を収納
した状態で溶接により固定できるようになっている。こ
うして構成された改質部２６０によれば、圧力調節板５
５や加熱器５８を取り付けながらスピニング加工する場
合に比して、圧力調節板５５や加熱器５８の位置を精度
よく取り付けることができると共に取り付けの作業性を
向上させることができる。図３７では、改質部２６０の
原料ガスの流入口近傍について適用したが、改質部６０
の改質後段部６４のガスの流入口近傍に適用するものと
してもよい。また、改質部６０に限られず、気化部３０
やＣＯ低減部８０を複数のユニットにより構成するもの
としてもよい。
【００７７】実施例の車両搭載用の燃料改質装置２０で
は、モノリス触媒７０のセルの断面形状を矩形とした
が、三角形や六角形など如何なる形状であってもよい。
また、モノリス触媒７０の外周部のセルを目詰部材７２
により目詰めして断熱層７４を形成したが、モノリス触
媒７０を取り巻くように別体の断熱層を形成するものと
してもよいし、図３９に例示する変形例の燃料改質装置
２０Ｃが備える改質部６０Ｃのように、２重構造のケー
ス６１を用い、この２重構造のケース６１の内ケース６
１ａと外ケース６１ｂとの間の空間を断熱層６１ｃとす
るものとしてもよい。この場合、断熱層６１ｃを真空断
熱層とすることもできる。
は、モノリス触媒７０のセルの断面形状を矩形とした
が、三角形や六角形など如何なる形状であってもよい。
また、モノリス触媒７０の外周部のセルを目詰部材７２
により目詰めして断熱層７４を形成したが、モノリス触
媒７０を取り巻くように別体の断熱層を形成するものと
してもよいし、図３９に例示する変形例の燃料改質装置
２０Ｃが備える改質部６０Ｃのように、２重構造のケー
ス６１を用い、この２重構造のケース６１の内ケース６
１ａと外ケース６１ｂとの間の空間を断熱層６１ｃとす
るものとしてもよい。この場合、断熱層６１ｃを真空断
熱層とすることもできる。
【００７８】実施例の車両搭載用の燃料改質装置２０で
は、改質部６０の入口部に加熱器５８を設け、始動時に
メタノールの部分酸化反応により生じる熱を用いてモノ
リス触媒７０を加熱するものとしたが、他の手法により
始動時にモノリス触媒７０を加熱するものとしてもよ
い。図４０に加熱触媒を用いてモノリス触媒７０を加熱
する変形例の燃料改質装置２０Ｄの構成の概略を示す。
変形例の燃料改質装置２０Ｄでは、図示するように、改
質部６０Ｄのケース６１は２重構造として形成されてお
り、その内ケース６１ａと外ケース６１ｂとの間の空間
に酸素を含有する酸素含有ガス（例えば空気）が供給さ
れると酸化により発熱する加熱触媒（例えば、鉄や銅，
亜鉛など）３６０が充填されている。ケース６１の原料
ガスの入口近傍には、電磁弁３６４を介して酸素含有ガ
スを供給可能な酸素含有ガス供給源３６２と電磁弁３７
４を介して加熱触媒３６０を還元可能な還元ガスを供給
可能な還元ガス供給源３７２とが接続された供給管３６
１が取り付けられており、ケース６１の改質ガスの出口
近傍には、電磁弁３６６と電磁弁３７６とにより排出先
を変更可能な排出管３８０が取り付けられている。この
変形例では、酸素含有ガス供給源３６２としては空気を
供給するブロアであり、還元ガス供給源３７２として燃
料ガスを供給する燃料改質装置２０Ｄである。即ち、運
転停止指示後に装置内に残存する原料ガスが改質されて
得られる燃料ガスを還元ガスとして用いるのである。
は、改質部６０の入口部に加熱器５８を設け、始動時に
メタノールの部分酸化反応により生じる熱を用いてモノ
リス触媒７０を加熱するものとしたが、他の手法により
始動時にモノリス触媒７０を加熱するものとしてもよ
い。図４０に加熱触媒を用いてモノリス触媒７０を加熱
する変形例の燃料改質装置２０Ｄの構成の概略を示す。
変形例の燃料改質装置２０Ｄでは、図示するように、改
質部６０Ｄのケース６１は２重構造として形成されてお
り、その内ケース６１ａと外ケース６１ｂとの間の空間
に酸素を含有する酸素含有ガス（例えば空気）が供給さ
れると酸化により発熱する加熱触媒（例えば、鉄や銅，
亜鉛など）３６０が充填されている。ケース６１の原料
ガスの入口近傍には、電磁弁３６４を介して酸素含有ガ
スを供給可能な酸素含有ガス供給源３６２と電磁弁３７
４を介して加熱触媒３６０を還元可能な還元ガスを供給
可能な還元ガス供給源３７２とが接続された供給管３６
１が取り付けられており、ケース６１の改質ガスの出口
近傍には、電磁弁３６６と電磁弁３７６とにより排出先
を変更可能な排出管３８０が取り付けられている。この
変形例では、酸素含有ガス供給源３６２としては空気を
供給するブロアであり、還元ガス供給源３７２として燃
料ガスを供給する燃料改質装置２０Ｄである。即ち、運
転停止指示後に装置内に残存する原料ガスが改質されて
得られる燃料ガスを還元ガスとして用いるのである。
【００７９】また、変形例の燃料改質装置２０Ｄの改質
部６０Ｄには、加熱触媒３６０の温度を検出する加熱触
媒温度センサ３８２と、改質部６０Ｄの出口付近に取り
付けられ改質ガスの温度を検出する改質ガス温度センサ
３８４とが取り付けられており、改質部６０Ｄのモノリ
ス触媒７０の温度は、図４０には図示しない電子制御ユ
ニット３９０によって制御されている。図４１に電子制
御ユニット３９０を中心とする改質部６０Ｄの温度制御
のための電気的な構成の一例を示す。図示するように、
電子制御ユニット３９０は、ＣＰＵ３９２を中心とする
マイクロプロセッサとして構成されており、処理プログ
ラムを記憶するＲＯＭ３９４と、データを一時的に記憶
するＲＡＭ３９６と、入出力ポート（図示せず）とを備
える。電子制御ユニット３９０には、加熱触媒温度セン
サ３８２からの加熱触媒３６０の温度Ｔｓや改質ガス温
度センサ３８４からの改質ガスの温度Ｔｐ，燃料改質装
置２０Ｄの始動や運転の停止を指示する運転スイッチ３
８６からのスイッチ信号などが入力ポートを介して入力
されている。また、電子制御ユニット３９０からは、酸
素含有ガス供給源３６２や還元ガス供給源３７２への駆
動信号や、電磁弁３６４，３６６，３７４，３７６への
駆動信号が出力ポートを介して出力されている。
部６０Ｄには、加熱触媒３６０の温度を検出する加熱触
媒温度センサ３８２と、改質部６０Ｄの出口付近に取り
付けられ改質ガスの温度を検出する改質ガス温度センサ
３８４とが取り付けられており、改質部６０Ｄのモノリ
ス触媒７０の温度は、図４０には図示しない電子制御ユ
ニット３９０によって制御されている。図４１に電子制
御ユニット３９０を中心とする改質部６０Ｄの温度制御
のための電気的な構成の一例を示す。図示するように、
電子制御ユニット３９０は、ＣＰＵ３９２を中心とする
マイクロプロセッサとして構成されており、処理プログ
ラムを記憶するＲＯＭ３９４と、データを一時的に記憶
するＲＡＭ３９６と、入出力ポート（図示せず）とを備
える。電子制御ユニット３９０には、加熱触媒温度セン
サ３８２からの加熱触媒３６０の温度Ｔｓや改質ガス温
度センサ３８４からの改質ガスの温度Ｔｐ，燃料改質装
置２０Ｄの始動や運転の停止を指示する運転スイッチ３
８６からのスイッチ信号などが入力ポートを介して入力
されている。また、電子制御ユニット３９０からは、酸
素含有ガス供給源３６２や還元ガス供給源３７２への駆
動信号や、電磁弁３６４，３６６，３７４，３７６への
駆動信号が出力ポートを介して出力されている。
【００８０】次に変形例の燃料改質装置２０Ｄの動作、
特に始動時におけるモノリス触媒７０を加熱する動作と
運転終了時の動作について説明する。図４２は、燃料改
質装置２０Ｄの始動時に電子制御ユニット３９０で実行
される始動時処理ルーチンの一例を示すフローチャート
である。このルーチンは、運転スイッチ３８６がオンし
たときに実行される。
特に始動時におけるモノリス触媒７０を加熱する動作と
運転終了時の動作について説明する。図４２は、燃料改
質装置２０Ｄの始動時に電子制御ユニット３９０で実行
される始動時処理ルーチンの一例を示すフローチャート
である。このルーチンは、運転スイッチ３８６がオンし
たときに実行される。
【００８１】始動時処理ルーチンが実行されると、電子
制御ユニット３９０のＣＰＵ３９２は、まず、還元ガス
供給源３７２側の電磁弁３７４，３７６を閉成すると共
に酸素含有ガス供給源３６２側の電磁弁３６４，３６６
を開成し（ステップＳ２００）、酸素含有ガスの供給を
開始する処理を実行する（ステップＳ２０２）。酸素含
有ガスの供給の開始は、具体的には、ブロアを駆動して
空気を加熱触媒３６０に供給するのである。この空気の
供給により加熱触媒３６０は酸化されて発熱し、モノリ
ス触媒７０の加熱を開始する。
制御ユニット３９０のＣＰＵ３９２は、まず、還元ガス
供給源３７２側の電磁弁３７４，３７６を閉成すると共
に酸素含有ガス供給源３６２側の電磁弁３６４，３６６
を開成し（ステップＳ２００）、酸素含有ガスの供給を
開始する処理を実行する（ステップＳ２０２）。酸素含
有ガスの供給の開始は、具体的には、ブロアを駆動して
空気を加熱触媒３６０に供給するのである。この空気の
供給により加熱触媒３６０は酸化されて発熱し、モノリ
ス触媒７０の加熱を開始する。
【００８２】次に、改質ガス温度センサ３８４により検
出される改質ガスの温度Ｔｐを読み込み（ステップＳ２
０４）、読み込んだ改質ガスの温度Ｔｐを閾値Ｔｒｅｆ
と比較する（ステップＳ２０６）。ここで、閾値Ｔｒｅ
ｆは、モノリス触媒７０が活性化する温度の下限値また
は下限値より高い温度として設定されるものである。改
質ガスの温度Ｔｐが閾値Ｔｒｅｆより低いときには、モ
ノリス触媒７０はまだ十分に暖機されていないと判断し
てステップＳ２０４の改質ガスの温度Ｔｐの読み込み処
理に戻る。一方、改質ガスの温度Ｔｐが閾値Ｔｒｅｆよ
り大きくなると、暖機の完了と判断し、酸素含有ガスの
供給を停止すると共に酸素含有ガス供給源３６２側の電
磁弁３６４，３６６を閉成して（ステップＳ２０８）、
本ルーチンを終了する。
出される改質ガスの温度Ｔｐを読み込み（ステップＳ２
０４）、読み込んだ改質ガスの温度Ｔｐを閾値Ｔｒｅｆ
と比較する（ステップＳ２０６）。ここで、閾値Ｔｒｅ
ｆは、モノリス触媒７０が活性化する温度の下限値また
は下限値より高い温度として設定されるものである。改
質ガスの温度Ｔｐが閾値Ｔｒｅｆより低いときには、モ
ノリス触媒７０はまだ十分に暖機されていないと判断し
てステップＳ２０４の改質ガスの温度Ｔｐの読み込み処
理に戻る。一方、改質ガスの温度Ｔｐが閾値Ｔｒｅｆよ
り大きくなると、暖機の完了と判断し、酸素含有ガスの
供給を停止すると共に酸素含有ガス供給源３６２側の電
磁弁３６４，３６６を閉成して（ステップＳ２０８）、
本ルーチンを終了する。
【００８３】こうした始動時処理ルーチンを実行する変
形例の燃料改質装置２０Ｄによれば、始動時に加熱触媒
３６０に酸素含有ガス（空気）を供給することにより、
改質部６０Ｄを迅速に暖機することができる。
形例の燃料改質装置２０Ｄによれば、始動時に加熱触媒
３６０に酸素含有ガス（空気）を供給することにより、
改質部６０Ｄを迅速に暖機することができる。
【００８４】図４３は、変形例の燃料改質装置２０Ｄの
電子制御ユニット３９０により実行される運転終了時処
理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このル
ーチンは、運転スイッチ３８６がオフされたときに実行
される。運転終了時処理ルーチンが実行されると、電子
制御ユニット３９０のＣＰＵ３９２は、まず、加熱触媒
温度センサ３８２により検出される加熱触媒３６０の温
度Ｔｓを読み込み（ステップＳ２１０）、読み込んだ加
熱触媒３６０の温度Ｔｓを閾値Ｔｒｅｆと比較する処理
を実行する（ステップＳ２１２）。ここで、閾値Ｔｒｅ
ｆは、始動時処理ルーチンの際に説明した閾値Ｔｒｅｆ
と同一である。
電子制御ユニット３９０により実行される運転終了時処
理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このル
ーチンは、運転スイッチ３８６がオフされたときに実行
される。運転終了時処理ルーチンが実行されると、電子
制御ユニット３９０のＣＰＵ３９２は、まず、加熱触媒
温度センサ３８２により検出される加熱触媒３６０の温
度Ｔｓを読み込み（ステップＳ２１０）、読み込んだ加
熱触媒３６０の温度Ｔｓを閾値Ｔｒｅｆと比較する処理
を実行する（ステップＳ２１２）。ここで、閾値Ｔｒｅ
ｆは、始動時処理ルーチンの際に説明した閾値Ｔｒｅｆ
と同一である。
【００８５】加熱触媒３６０の温度Ｔｓが閾値Ｔｒｅｆ
より高いときには、還元ガス供給源３７２側の電磁弁３
７４，３７６を閉成し（ステップＳ２１４）、加熱触媒
３６０の温度Ｔｓが閾値Ｔｒｅｆより低いときには、還
元ガス供給源３７２側の電磁弁３７４，３７６を開成す
る（ステップＳ２１６）。この変形例では、前述したよ
うに、運転停止指示後に燃料改質装置２０Ｄ内に残存す
る原料ガスが改質されて得られる燃料ガスを還元ガスと
して用いるから、還元ガス供給源３７２側の電磁弁３７
４，３７６が開成されれば加熱触媒３６０に燃料ガスが
供給され、電磁弁３７４，３７６が閉成されれば加熱触
媒３６０への燃料ガスの供給が停止される。このように
加熱触媒３６０の温度Ｔｓに基づいて燃料ガスの供給を
制御するのは、モノリス触媒７０の活性状態を維持する
ためである。運転スイッチ３８６がオフとされて改質原
料の供給が停止されても、気化部３０により気化された
原料ガスは装置内に残存しており、また、改質部６０Ｄ
内にも未反応の原料ガスが残存しているから、この原料
ガスを改質して燃料ガスとし、装置の運転を停止するこ
とができる状態にするためである。なお、加熱触媒３６
０に燃料ガスが供給されると、酸化された加熱触媒３６
０は水素によって還元される点については前述した。
より高いときには、還元ガス供給源３７２側の電磁弁３
７４，３７６を閉成し（ステップＳ２１４）、加熱触媒
３６０の温度Ｔｓが閾値Ｔｒｅｆより低いときには、還
元ガス供給源３７２側の電磁弁３７４，３７６を開成す
る（ステップＳ２１６）。この変形例では、前述したよ
うに、運転停止指示後に燃料改質装置２０Ｄ内に残存す
る原料ガスが改質されて得られる燃料ガスを還元ガスと
して用いるから、還元ガス供給源３７２側の電磁弁３７
４，３７６が開成されれば加熱触媒３６０に燃料ガスが
供給され、電磁弁３７４，３７６が閉成されれば加熱触
媒３６０への燃料ガスの供給が停止される。このように
加熱触媒３６０の温度Ｔｓに基づいて燃料ガスの供給を
制御するのは、モノリス触媒７０の活性状態を維持する
ためである。運転スイッチ３８６がオフとされて改質原
料の供給が停止されても、気化部３０により気化された
原料ガスは装置内に残存しており、また、改質部６０Ｄ
内にも未反応の原料ガスが残存しているから、この原料
ガスを改質して燃料ガスとし、装置の運転を停止するこ
とができる状態にするためである。なお、加熱触媒３６
０に燃料ガスが供給されると、酸化された加熱触媒３６
０は水素によって還元される点については前述した。
【００８６】次に、運転スイッチ３８６がオフとされて
から所定時間経過したか否かを判定し（ステップＳ２１
８）、所定時間経過していないときにステップＳ２１０
に戻り、所定時間経過したときには、本ルーチンを終了
する。ここで、所定時間は、気化部３０に残存する原料
ガスや改質部６０Ｄ内の未反応の原料ガスの全てが改質
されて燃料ガスとされるのに必要な時間として設定され
るものであり、燃料改質装置２０Ｄの規模などにより定
まるものである。
から所定時間経過したか否かを判定し（ステップＳ２１
８）、所定時間経過していないときにステップＳ２１０
に戻り、所定時間経過したときには、本ルーチンを終了
する。ここで、所定時間は、気化部３０に残存する原料
ガスや改質部６０Ｄ内の未反応の原料ガスの全てが改質
されて燃料ガスとされるのに必要な時間として設定され
るものであり、燃料改質装置２０Ｄの規模などにより定
まるものである。
【００８７】こうした運転終了処理ルーチンを実行する
変形例の燃料改質装置２０Ｄによれば、終了時に加熱触
媒３６０に還元ガス（燃料ガス）を供給することによ
り、加熱触媒３６０を次の始動時における暖機に使用で
きる状態、即ち加熱触媒３６０を還元することができ
る。しかも、還元ガスとして装置内の未反応の原料ガス
を装置により改質して得られる燃料ガスを用いるから、
別の還元ガスを蓄えておく必要がない。また、未反応の
原料ガスから得られる燃料ガスを有効に処理することが
できる。
変形例の燃料改質装置２０Ｄによれば、終了時に加熱触
媒３６０に還元ガス（燃料ガス）を供給することによ
り、加熱触媒３６０を次の始動時における暖機に使用で
きる状態、即ち加熱触媒３６０を還元することができ
る。しかも、還元ガスとして装置内の未反応の原料ガス
を装置により改質して得られる燃料ガスを用いるから、
別の還元ガスを蓄えておく必要がない。また、未反応の
原料ガスから得られる燃料ガスを有効に処理することが
できる。
【００８８】こうした変形例の燃料改質装置２０Ｄで
は、酸素含有ガスとして空気を用いたが、加熱触媒３６
０を酸化できるものであれば如何なるものであっても差
し支えない。また、変形例の燃料改質装置２０Ｄでは、
未反応の原料ガスを燃料改質装置２０Ｄで改質してなる
燃料ガスを還元ガスとして用いたが、別の還元ガスを用
いるものとしてもよい。
は、酸素含有ガスとして空気を用いたが、加熱触媒３６
０を酸化できるものであれば如何なるものであっても差
し支えない。また、変形例の燃料改質装置２０Ｄでは、
未反応の原料ガスを燃料改質装置２０Ｄで改質してなる
燃料ガスを還元ガスとして用いたが、別の還元ガスを用
いるものとしてもよい。
【００８９】変形例の燃料改質装置２０Ｄでは、２重構
造のケース６１の内ケース６１ａと外ケース６１ｂとの
間の空間に加熱触媒３６０を充填するものとしたが、電
力の供給により発熱するヒータを配置するものとしても
よい。
造のケース６１の内ケース６１ａと外ケース６１ｂとの
間の空間に加熱触媒３６０を充填するものとしたが、電
力の供給により発熱するヒータを配置するものとしても
よい。
【００９０】実施例の車両搭載用の燃料改質装置２０や
変形例の流体流路の接続装置２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄで
は、炭化水素系の燃料としてメタノールを用いたが、メ
タンなどの飽和炭化水素やエチレンやアセチレンなどの
不飽和炭化水素、エタノールなどのアルコール類などを
用いるものとしてもよい。また、実施例の車両搭載用の
燃料改質装置２０では、酸素含有ガスとして空気を用い
たが、純酸素を用いたり、酸素を含有する他のガスを用
いるものとしてもよい。
変形例の流体流路の接続装置２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄで
は、炭化水素系の燃料としてメタノールを用いたが、メ
タンなどの飽和炭化水素やエチレンやアセチレンなどの
不飽和炭化水素、エタノールなどのアルコール類などを
用いるものとしてもよい。また、実施例の車両搭載用の
燃料改質装置２０では、酸素含有ガスとして空気を用い
たが、純酸素を用いたり、酸素を含有する他のガスを用
いるものとしてもよい。
【００９１】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、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、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。
を用いて説明したが、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、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。
【図１】 本発明の一実施例である車両搭載用の燃料改
質装置２０の構成の概略を示す構成図である。
質装置２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】 実施例の燃料改質装置２０を水平面で切断し
た際の断面図である。
た際の断面図である。
【図３】 実施例の燃料改質装置２０におけるガスの流
れを模式的に示す模式図である。
れを模式的に示す模式図である。
【図４】 気化部３０の垂直方向の断面を模式的に示す
断面図である。
断面図である。
【図５】 気化部３０の熱交換器４２の構成を例示する
構成図である。
構成図である。
【図６】 スワール攪拌器５２での原料ガスの攪拌の様
子を例示する説明図である。
子を例示する説明図である。
【図７】 スワールさせたときの原料ガスの攪拌室５４
における各位置の温度の一例を示す説明図である。
における各位置の温度の一例を示す説明図である。
【図８】 スワールさせないときの原料ガスの攪拌室５
４における各位置の温度の一例を示す説明図である。
４における各位置の温度の一例を示す説明図である。
【図９】 モノリス触媒７０の外観の一例を示す斜視図
である。
である。
【図１０】 モノリス触媒７０のガスの流れに沿った面
の断面を例示する断面図である。
の断面を例示する断面図である。
【図１１】 改質後段部６４のガスの入口付近を拡大し
て示す拡大図である。
て示す拡大図である。
【図１２】 空気導入管７７の外観の一例を示す外観図
である。
である。
【図１３】 図２に例示する実施例の燃料改質装置２０
をＡ−Ａ面から見た断面および側面を例示する説明図で
ある。
をＡ−Ａ面から見た断面および側面を例示する説明図で
ある。
【図１４】 空気導入管６７の一部の外観を例示する外
観図である。
観図である。
【図１５】 空気導入管６７の断面を例示する断面図で
ある。
ある。
【図１６】 空気導入管６７の空気の流れに沿った断面
と噴出口６７ａからの噴出の様子を模式的に示す模式図
である。
と噴出口６７ａからの噴出の様子を模式的に示す模式図
である。
【図１７】 変形例の空気導入管６７Ｂの断面を例示す
る断面図である。
る断面図である。
【図１８】 変形例の空気導入管６７Ｃの断面を例示す
る断面図である。
る断面図である。
【図１９】 変形例の空気導入管６７Ｄの外観を例示す
る外観図である。
る外観図である。
【図２０】 連絡管６６内のガスの流れの様子を例示す
る説明図である。
る説明図である。
【図２１】 溝６５ａの外観の一例を示す外観図であ
る。
る。
【図２２】 変形例の溝６５Ｂａの外観を示す外観図で
ある。
ある。
【図２３】 空気導入管８２と触媒熱交換器８４からな
る一組の水平断面の構造の詳細を例示する断面図であ
る。
る一組の水平断面の構造の詳細を例示する断面図であ
る。
【図２４】 図２に例示する実施例の燃料改質装置２０
をＢ−Ｂ面から見た側面図ある。
をＢ−Ｂ面から見た側面図ある。
【図２５】 Ｖバンド９０の構成の概略を例示する構成
図である。
図である。
【図２６】 Ｖバンド９０を用いて締結している際のＶ
バンド９０の図２５中Ｃ−Ｃ断面を例示する断面図であ
る。
バンド９０の図２５中Ｃ−Ｃ断面を例示する断面図であ
る。
【図２７】 実施例の燃料改質装置２０が温度管理を行
なう際に備える構成の概略を例示する構成図である。
なう際に備える構成の概略を例示する構成図である。
【図２８】 実施例の燃料改質装置２０の電子制御ユニ
ット１２０により実行される第１温度制御ルーチンの一
例を示すフローチャートである。
ット１２０により実行される第１温度制御ルーチンの一
例を示すフローチャートである。
【図２９】 実施例の燃料改質装置２０の電子制御ユニ
ット１２０により実行される第２温度制御ルーチンの一
例を示すフローチャートである。
ット１２０により実行される第２温度制御ルーチンの一
例を示すフローチャートである。
【図３０】 実施例の燃料改質装置２０の電子制御ユニ
ット１２０により実行される第３温度制御ルーチンの一
例を示すフローチャートである。
ット１２０により実行される第３温度制御ルーチンの一
例を示すフローチャートである。
【図３１】 変形例の車両搭載用の燃料改質装置２０Ｂ
の断面の一例を示す断面図である。
の断面の一例を示す断面図である。
【図３２】 液溜め部１６８を備える変形例の改質部の
改質前段部および改質後段部の外観の一部を例示する部
分外観図である。
改質前段部および改質後段部の外観の一部を例示する部
分外観図である。
【図３３】 図３２に例示する変形例の改質部をガスの
流れに沿って垂直方向に切断した際の断面を用いて液溜
め部１６８の作用を例示する説明図である。
流れに沿って垂直方向に切断した際の断面を用いて液溜
め部１６８の作用を例示する説明図である。
【図３４】 空気混合構造の改質原料の流れに沿った断
面を模式的に示す説明図である。
面を模式的に示す説明図である。
【図３５】 空気混合構造の改質ガスの流れに垂直な断
面を例示する断面図である。
面を例示する断面図である。
【図３６】 ガスケット１９０を保持する部材保持構造
１８０の一例を示す構成図である。
１８０の一例を示す構成図である。
【図３７】 複数のユニットにより構成される改質部２
６０の一部を例示する。
６０の一部を例示する。
【図３８】 圧力調節ユニット２６２の構成の概略を示
す構成図である。
す構成図である。
【図３９】 ２重構造のケース６１を用いて断熱する改
質部６０Ｃを備える変形例の燃料改質装置２０Ｃの構成
の概略を示す構成図である。
質部６０Ｃを備える変形例の燃料改質装置２０Ｃの構成
の概略を示す構成図である。
【図４０】 加熱触媒を用いてモノリス触媒７０を加熱
する変形例の燃料改質装置２０Ｄの構成の概略を示す構
成図である。
する変形例の燃料改質装置２０Ｄの構成の概略を示す構
成図である。
【図４１】 電子制御ユニット３９０を中心とする改質
部６０Ｄの温度制御のための電気的な構成の一例を示す
構成図である。
部６０Ｄの温度制御のための電気的な構成の一例を示す
構成図である。
【図４２】 変形例の燃料改質装置２０Ｄの電子制御ユ
ニット３９０により実行される始動時処理ルーチンの一
例を示すフローチャートである。
ニット３９０により実行される始動時処理ルーチンの一
例を示すフローチャートである。
【図４３】 変形例の燃料改質装置２０Ｄの電子制御ユ
ニット３９０により実行される運転終了時処理ルーチン
の一例を示すフローチャートである。
ニット３９０により実行される運転終了時処理ルーチン
の一例を示すフローチャートである。
２０，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ 車両搭載用の燃料改質
装置、３０ 気化部、３２ 改質原料供給口、３４ 改
質原料出口、３６ 燃料供給口、３７ 噴霧器、３８
ヒータ、４０ 熱交換流路、４２ 熱交換器、４４ 改
質原料流路部材、４６ 燃料流路部材、４７ 排気口、
４８ 供給管、５０ 空気導入管、５２，５２Ｂ スワ
ール攪拌器、５３ 入口、５４ 攪拌室、５５ 圧力調
製板、５８ 加熱器、６０，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ
改質部、６１ ケース、６１ａ内ケース、６１ｂ 外ケ
ース、６１ｃ 断熱層、６２ 改質前段部、６４ 改質
後段部、６５ 液溜め部、６５ａ，６５Ｂａ 溝、６５
ｂ ドレン、６６，６６Ｂ 連絡管、６６ａ 断熱層、
６６ｂ 流向調節部材、６７，６７Ｂ，６７Ｃ，６７Ｄ
空気導入管、６７ａ 噴出口、６７ｂ，６７Ｂｂ，６
７Ｃｂ アッパ、６７ｃ，６７Ｂｃ，６７Ｃｃ ロア、
６８ 液溜め部、６８ａ 液溜め、６８ｂドレン、６９
貫通孔、７０ モノリス触媒、７２ 目詰部材、７４
断熱層、７５ 圧力調製板、７７ 空気導入管、７８
小孔、７９ 加熱器、８０ ＣＯ低減部、８１ 液溜
め部、８１ａ 溝、８１ｂ ドレン、８２ 空気導入
管、８３ 点火プラグ、８４ 触媒熱交換器、８６ 触
媒層、８８ 改質原料流路、８９ 改質原料供給管、９
０ Ｖバンド、９１ 締め付けバンド、９２ 押さえバ
ンド、９４ 締め付け金具、９６，９７ フランジ、９
８ パッキン、１０２改質原料タンク、１０４ ポン
プ、１０６〜１１２ ブロワ、１１４〜１１８温度セン
サ、１２０ 電子制御ユニット、１２２ ＣＰＵ、１２
４ ＲＯＭ、１２６ ＲＡＭ、１５０ 空気導入管、１
５２ 噴出口、１５４ 混合室、１６７ ケース、１６
８ 液溜め部、１６９ 溝、１７３ 保持マット、１８
０ 部材保持構造、１８２，１８６ 部材、１８４ 部
材押圧部、１８８ 開口部、１９０ ガスケット、２６
０ 改質部、２６２ 圧力調節ユニット、２６３ 取付
部、２６４ 加熱ユニット、２６５ 開口部、２６６
触媒ユニット、２６７端部、３６０ 加熱触媒、３６１
供給管、３６２ 酸素含有ガス供給源、３６４，３６
６ 電磁弁、３７２ 還元ガス供給源、３７４，３７６
電磁弁、３８０ 排出管、３８２ 加熱触媒温度セン
サ、３８４ 改質ガス温度センサ、３８６ 運転スイッ
チ、３９０ 電子制御ユニット、３９２ ＣＰＵ、３９
４ ＲＯＭ、３９６ ＲＡＭ。
装置、３０ 気化部、３２ 改質原料供給口、３４ 改
質原料出口、３６ 燃料供給口、３７ 噴霧器、３８
ヒータ、４０ 熱交換流路、４２ 熱交換器、４４ 改
質原料流路部材、４６ 燃料流路部材、４７ 排気口、
４８ 供給管、５０ 空気導入管、５２，５２Ｂ スワ
ール攪拌器、５３ 入口、５４ 攪拌室、５５ 圧力調
製板、５８ 加熱器、６０，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ
改質部、６１ ケース、６１ａ内ケース、６１ｂ 外ケ
ース、６１ｃ 断熱層、６２ 改質前段部、６４ 改質
後段部、６５ 液溜め部、６５ａ，６５Ｂａ 溝、６５
ｂ ドレン、６６，６６Ｂ 連絡管、６６ａ 断熱層、
６６ｂ 流向調節部材、６７，６７Ｂ，６７Ｃ，６７Ｄ
空気導入管、６７ａ 噴出口、６７ｂ，６７Ｂｂ，６
７Ｃｂ アッパ、６７ｃ，６７Ｂｃ，６７Ｃｃ ロア、
６８ 液溜め部、６８ａ 液溜め、６８ｂドレン、６９
貫通孔、７０ モノリス触媒、７２ 目詰部材、７４
断熱層、７５ 圧力調製板、７７ 空気導入管、７８
小孔、７９ 加熱器、８０ ＣＯ低減部、８１ 液溜
め部、８１ａ 溝、８１ｂ ドレン、８２ 空気導入
管、８３ 点火プラグ、８４ 触媒熱交換器、８６ 触
媒層、８８ 改質原料流路、８９ 改質原料供給管、９
０ Ｖバンド、９１ 締め付けバンド、９２ 押さえバ
ンド、９４ 締め付け金具、９６，９７ フランジ、９
８ パッキン、１０２改質原料タンク、１０４ ポン
プ、１０６〜１１２ ブロワ、１１４〜１１８温度セン
サ、１２０ 電子制御ユニット、１２２ ＣＰＵ、１２
４ ＲＯＭ、１２６ ＲＡＭ、１５０ 空気導入管、１
５２ 噴出口、１５４ 混合室、１６７ ケース、１６
８ 液溜め部、１６９ 溝、１７３ 保持マット、１８
０ 部材保持構造、１８２，１８６ 部材、１８４ 部
材押圧部、１８８ 開口部、１９０ ガスケット、２６
０ 改質部、２６２ 圧力調節ユニット、２６３ 取付
部、２６４ 加熱ユニット、２６５ 開口部、２６６
触媒ユニット、２６７端部、３６０ 加熱触媒、３６１
供給管、３６２ 酸素含有ガス供給源、３６４，３６
６ 電磁弁、３７２ 還元ガス供給源、３７４，３７６
電磁弁、３８０ 排出管、３８２ 加熱触媒温度セン
サ、３８４ 改質ガス温度センサ、３８６ 運転スイッ
チ、３９０ 電子制御ユニット、３９２ ＣＰＵ、３９
４ ＲＯＭ、３９６ ＲＡＭ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０１Ｂ 3/38 Ｃ０１Ｂ 3/38 Ｆ０２Ｄ 19/02 Ｆ０２Ｄ 19/02 Ｃ Ｈ０１Ｍ 8/06 Ｈ０１Ｍ 8/06 Ｇ (31)優先権主張番号 特願平11−351535 (32)優先日 平成11年12月10日(1999．12．10) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願2000−31882(P2000−31882) (32)優先日 平成12年２月９日(2000．2．9) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 野畑 安浩 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 五十川 竜平 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 工匠 厚至 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 荻野 温 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 齋藤 典彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 山岡 正明 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 近藤 正恒 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 田口 英夫 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 西村 晃尚 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 根岸 良昌 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G092 AB15 HB04Z 4G040 EA02 EA06 EA07 EB03 EB18 EB23 EB31 EB43 EB46 EC08 5H027 AA02 BA01 BA16 KK42
Claims (73)
- 【請求項１】 水と炭化水素系の燃料とを含む改質原料
を気化する気化手段と、該気化した改質原料を含む原料
ガスを改質反応により水素リッチな改質ガスに改質する
改質手段と、該改質ガス中の一酸化炭素を低減して燃料
ガスとする一酸化炭素低減手段とを備える車両搭載用の
燃料改質装置であって、 前記改質手段は、前記原料ガスを車両の床面に対して略
平行な方向に流して前記改質反応を行なう手段である燃
料改質装置。 - 【請求項２】 前記一酸化炭素低減手段は、前記改質ガ
スを車両の床面に対して略平行な方向に流して該改質ガ
ス中の一酸化炭素を低減する手段である請求項１記載の
燃料改質装置。 - 【請求項３】 前記気化手段は、前記改質原料を前記改
質手段における前記原料ガスの流れとは異なる方向に流
して気化する手段である請求項１または２記載の燃料改
質装置。 - 【請求項４】 前記異なる方向は略直交する方向である
請求項３記載の燃料改質装置。 - 【請求項５】 前記気化手段と前記改質手段と前記一酸
化炭素低減手段とを、該順に直列に接続すると共に少な
くとも一箇所で所定の角度で折れ曲がる折曲部を有して
配置してなる請求項１ないし４いずれか記載の燃料改質
装置。 - 【請求項６】 前記所定の角度は、略１８０度の角度で
ある請求項５記載の燃料改質装置。 - 【請求項７】 請求項５または６記載の燃料改質装置で
あって、 前記改質手段は、前段と後段との２段に分割されてな
り、 前記折曲部は、前記改質手段の前後と後段との中間部で
ある燃料改質装置。 - 【請求項８】 前記折曲部は、前記気化手段と前記改質
手段との接続部および前記改質手段と前記一酸化炭素低
減部との接続部である請求項５または６記載の燃料改質
装置。 - 【請求項９】 前記気化手段と前記一酸化炭素低減手段
とを隣接して配置してなる請求項５ないし８いずれか記
載の燃料改質装置。 - 【請求項１０】 前記一酸化炭素低減手段は、前記一酸
化炭素の低減に伴って生じる熱を用いて前記気化手段に
供給される前に前記改質原料を加温する手段である請求
項１ないし９いずれか記載の燃料改質装置。 - 【請求項１１】 前記一酸化炭素低減手段は、前記改質
原料を前記改質ガスの流れの方向と略直交する方向に流
して加温する手段である請求項１０記載の燃料改質装
置。 - 【請求項１２】 前記一酸化炭素低減手段は、略直方体
に形成されてなる請求項１０または１１記載の燃料改質
装置。 - 【請求項１３】 前記気化手段は、燃料を燃焼する燃焼
触媒を担持した燃焼触媒層に流れる燃焼ガスとの熱交換
により前記改質原料を気化する手段である請求項１ない
し１２いずれか記載の燃料改質装置。 - 【請求項１４】 前記気化手段は、前記改質原料を前記
燃料および前記燃焼ガスの流れの方向と略直交する方向
に流して気化する手段である請求項１３記載の燃料改質
装置。 - 【請求項１５】 前記気化手段は、つづら折り状に形成
された流路の一部に前記燃焼触媒層を配置してなる請求
項１３または１４記載の燃料改質装置。 - 【請求項１６】 前記気化手段は、略直方体に形成され
てなる請求項１３ないし１５いずれか記載の燃料改質装
置。 - 【請求項１７】 請求項１３ないし１６いずれか記載の
燃料改質装置であって、 前記燃焼ガスの温度を検出する燃焼ガス温度検出手段
と、 該検出される燃焼ガスの温度が該燃焼ガスに対して設定
された目標温度になるよう前記気化手段の運転を制御す
る第１気化制御手段とを備える燃料改質装置。 - 【請求項１８】 前記気化手段により気化された改質原
料に酸素を含有する酸素含有ガスを導入して前記原料ガ
スとする第１酸素含有ガス導入手段を備える請求項１な
いし１７いずれか記載の燃料改質装置。 - 【請求項１９】 前記第１酸素含有ガス導入手段は、前
記気化された改質原料と前記酸素含有ガスとをスワール
させて混合する手段である請求項１８記載の燃料改質装
置。 - 【請求項２０】 前記第１酸素含有ガス導入手段は、前
記気化された改質原料の流れに対して垂直方向に前記酸
素含有ガスを噴射して混合する手段である請求項１８記
載の燃料改質装置。 - 【請求項２１】 前記第１酸素含有ガス導入手段は、前
記気化された改質原料の流れの略中央に該に沿った導入
管を有し、該導入管の管周から該流れに対して垂直方向
に前記酸素含有ガスを噴射して混合する手段である請求
項２０記載の燃料改質装置。 - 【請求項２２】 前記改質手段は、少なくとも前段と後
段の２段に分割されてなり、該後段の入口部近傍の外周
部に前記酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給手段
を備える請求項１８ないし２１いずれか記載の燃料改質
装置。 - 【請求項２３】 前記改質手段は、前記改質反応を行な
うと共に前記改質原料に含まれる炭化水素系の燃料の一
部を前記第１酸素含有ガス導入手段により導入された酸
素含有ガスを用いて部分的に酸化する部分酸化反応を行
なう手段である請求項１８ないし２２いずれか記載の燃
料改質装置。 - 【請求項２４】 請求項１８ないし２３いずれか記載の
燃料改質装置であって、 前記原料ガスの温度を検出する原料ガス温度検出手段
と、 該検出される原料ガスの温度が該原料ガスに対して設定
された目標温度になるよう前記気化手段の運転を制御す
る第２気化制御手段とを備える燃料改質装置。 - 【請求項２５】 前記第２気化制御手段は、前記第１酸
素含有ガス導入手段により導入される酸素含有ガスの導
入量をも制御する手段である請求項２４記載の燃料改質
装置。 - 【請求項２６】 請求項１８ないし２５いずれか記載の
燃料改質装置であって、 前記改質ガスに酸素を含有する酸素含有ガスを導入する
第２酸素含有ガス導入手段と、 前記改質ガスの温度を検出する改質ガス温度検出手段
と、 該検出された改質ガスの温度に基づいて前記第２酸素含
有ガス導入手段により導入される酸素含有ガスの導入量
を制御する導入ガス量制御手段とを備える燃料改質装
置。 - 【請求項２７】 前記導入ガス量制御手段は、前記改質
ガス温度検出手段により検出された温度に基づいて前記
第１酸素含有ガス導入手段により導入される酸素含有ガ
スの導入量をも制御する手段である請求項２６記載の燃
料改質装置。 - 【請求項２８】 前記第２酸素含有ガス導入手段は、前
記改質ガスの流れに対して垂直方向に前記酸素含有ガス
を噴射して導入する手段である請求項２６または２７記
載の燃料改質装置。 - 【請求項２９】 前記第２酸素含有ガス導入手段は、前
記改質ガスの流れの略中央に該に沿った導入管を有し、
該導入管の管周から該流れに対して垂直方向に前記酸素
含有ガスを噴射して導入する手段である請求項２８記載
の燃料改質装置。 - 【請求項３０】 前記改質手段は、外周部に断熱層を有
する請求項１ないし２９いずれか記載の燃料改質装置。 - 【請求項３１】 前記改質手段は、モノリス担体に触媒
を担持してなるモノリス触媒が充填されてなる請求項１
ないし３０いずれか記載の燃料改質装置。 - 【請求項３２】 前記断熱層は、前記モノリス触媒の外
周部に位置するセルの前記原料ガスの入口部および／ま
たは出口部を塞いで形成されてなる請求項３０に係る請
求項３１記載の燃料改質装置。 - 【請求項３３】 前記改質手段は、前記モノリス触媒が
複数に分割されて充填されてなる請求項３１または３２
記載の燃料改質装置。 - 【請求項３４】 前記改質手段は、略円柱形状に形成さ
れてなる請求項３１ないし３３いずれか記載の燃料改質
装置。 - 【請求項３５】 前記改質手段は、前記原料ガスの流入
口近傍に液溜め手段を備える請求項１ないし３４いずれ
か記載の燃料改質装置。 - 【請求項３６】 前記改質手段は、前記後段の流入口近
傍にも液溜め手段を備える請求項７に係る請求項３５記
載の燃料改質装置。 - 【請求項３７】 前記改質手段は、前記分割されて充填
されたモノリス触媒間に液溜め手段を備える請求項３３
記載の燃料改質装置。 - 【請求項３８】 前記液溜め手段は、前記モノリス触媒
を保持する手段である請求項３７記載の燃料改質装置。 - 【請求項３９】 前記液溜め手段は、前記改質手段の前
記原料ガスの流路に形成された凹形状の溝を備える手段
である請求項３５ないし３８いずれか記載の燃料改質装
置。 - 【請求項４０】 前記液溜め手段は、前記モノリス触媒
が充填されるケースに形成された内側に凸形状の溝を備
える請求項３７または３８記載の燃料改質装置。 - 【請求項４１】 前記一酸化炭素低減手段は、前記改質
ガスの流入口近傍に液溜め手段を備える請求項１ないし
４０いずれか記載の燃料改質装置。 - 【請求項４２】 前記液溜め手段は、前記一酸化炭素低
減手段の前記改質ガスの流路に形成された凹形状の溝を
備える手段である請求項４１記載の燃料改質装置。 - 【請求項４３】 前記液溜め手段は、少なくとも液を溜
める液溜め部位がケースに一体形成されてなる請求項３
５ないし４２いずれか記載の燃料改質装置。 - 【請求項４４】 前記液溜め部位は、前記ケースの形成
の際にプレス加工またはスピニング加工により形成され
てなる請求項４３記載の燃料改質装置。 - 【請求項４５】 前記改質手段は、前記原料ガスの入口
部に配置され該原料ガスを加温する原料ガス加温手段を
備える請求項１ないし４４いずれか記載の燃料改質装
置。 - 【請求項４６】 前記改質手段は、少なくとも前段と後
段の２段に分割されてなり、該前段と該後段との間に配
置され該前段からのガスを加温する中間ガス加温手段を
備える請求項１ないし４５いずれか記載の燃料改質装
置。 - 【請求項４７】 前記原料ガス加温手段および／または
中間ガス加温手段は、前記原料ガスに含まれる炭化水素
系の燃料の一部を部分的に酸化する手段である請求項４
５または４６記載の燃料改質装置。 - 【請求項４８】 前記一酸化炭素低減手段を加温する加
温手段を備える請求項１ないし４７いずれか記載の燃料
改質装置。 - 【請求項４９】 前記加温手段は、前記改質ガスに含ま
れる水素を燃焼するための点火手段を備え、該水素の燃
焼により生じる熱によって前記一酸化炭素低減手段を加
温する手段である請求項４８記載の燃料改質装置。 - 【請求項５０】 前記改質手段は、前段部と後段部との
少なくとも２段に分割する分割部と、該分割部に酸素を
含有する酸素含有ガスを導入する分割部ガス導入手段と
を備える請求項１ないし４９いずれか記載の燃料改質装
置。 - 【請求項５１】 前記分割部ガス導入手段は、前記酸素
含有ガスの導入により前記分割部におけるガスの流れを
乱す手段である請求項５０記載の燃料改質装置。 - 【請求項５２】 請求項５０または５１記載の燃料改質
装置であって、前記分割部は、所定の角度で屈曲する屈
曲部を備え、前記分割部ガス導入手段は、前記屈曲部の
外周側の内壁に接触して配置されてなる燃料改質装置。 - 【請求項５３】 前記分割部ガス導入手段は、前記屈曲
部のガスの流れに対して所定の角度をもって前記酸素含
有ガスを噴射する複数の噴射口を備える請求項５２記載
の燃料改質装置。 - 【請求項５４】 前記分割部ガス導入手段は、管材を加
工して形成してなる請求項５３記載の燃料改質装置。 - 【請求項５５】 前記分割部ガス導入手段は、プレスお
よび／または溶接加工によりもなか構造に形成されてな
る請求項５３記載の燃料改質装置。 - 【請求項５６】 前記分割部は、前記屈曲部に流れるガ
スの流向を調節する流向調節手段を備える請求項５２な
いし５５いずれか記載の燃料改質装置。 - 【請求項５７】 前記流向調節手段は、前記屈曲部に内
側に凸形状に形成された溝である請求項５６記載の燃料
改質装置。 - 【請求項５８】 前記改質手段を包み込むよう配置さ
れ、該改質手段を加熱する加熱手段を備える請求項１な
いし５７いずれか記載の燃料改質装置。 - 【請求項５９】 請求項５８記載の燃料改質装置であっ
て、 前記改質手段は、内ケースと外ケースとからなる２重構
造ケースを有し、 前記加熱手段は、前記改質手段が有する２重構造ケース
の内ケースと外ケースの間の空間に配置されてなる燃料
改質装置。 - 【請求項６０】 前記加熱手段は、酸化により発熱する
発熱体と、該発熱体を酸化する酸化ガスを該発熱体に供
給可能な酸化ガス供給手段とを備える請求項５８または
５９記載の燃料改質装置。 - 【請求項６１】 前記加熱手段は、前記改質手段の始動
の際に、前記発熱体に前記酸化ガスが供給されるよう前
記酸化ガス供給手段を駆動制御する始動時制御手段を備
える請求項６０記載の燃料改質装置。 - 【請求項６２】 前記加熱手段は、前記改質手段の温度
を検出する改質温度検出手段と、該検出された温度に基
づいて前記酸化ガス供給手段による前記酸化ガスの供給
を制御する酸化制御手段とを備える請求項６０または６
１記載の燃料改質装置。 - 【請求項６３】 前記加熱手段は、前記発熱体を還元す
る還元ガスを該発熱体に供給可能な還元ガス供給手段を
備える請求項６０ないし６２いずれか記載の燃料改質装
置。 - 【請求項６４】 前記加熱手段は、前記改質手段の運転
の終了の際に、前記発熱体に前記還元ガスが供給される
よう前記還元ガス供給手段を駆動制御する運転終了時制
御手段を備える請求項６３記載の燃料改質装置。 - 【請求項６５】 前記還元ガス供給手段は、前記改質手
段の運転の終了の指示がなされたときに気化手段に残存
する原料ガスおよび改質手段に残存する未反応の原料ガ
スを改質してなる燃料ガスを供給する手段である請求項
６４記載の燃料改質装置。 - 【請求項６６】 前記加熱手段は、前記発熱体の温度を
検出する発熱体温度検出手段と、該検出された温度に基
づいて前記還元ガス供給手段による前記還元ガスの供給
を制御する還元制御手段とを備える請求項６３ないし６
５いずれか記載の燃料改質装置。 - 【請求項６７】 前記気化手段，前記改質手段，前記一
酸化炭素低減手段は、いずれもユニット化され、各手段
を接続可能な接続手段を備える請求項１ないし６６いず
れか記載の燃料改質装置。 - 【請求項６８】 前記接続手段は、フランジと該フラン
ジを締結するＶバンドとからなる請求項６７記載の燃料
改質装置。 - 【請求項６９】 前記接続手段は、接続に際して部材を
保持する部材保持構造を備える請求項６７記載の燃料改
質装置。 - 【請求項７０】 前記部材保持構造は、接続に際してガ
スケットを保持する構造である請求項６９記載の燃料改
質装置。 - 【請求項７１】 前記ユニット化された気化手段，改質
手段，一酸化炭素低減手段の少なくとも一つの手段は、
ユニット化された複数の部分により構成されてなる請求
項６７記載の燃料改質装置。 - 【請求項７２】 前記改質手段は、前記原料ガスの流速
を均等にする流速均等部分と、前記原料ガスを加温する
原料ガス加温部分と、供給された原料ガスを改質する触
媒を有する触媒部分とを有し、該各部分はユニット化さ
れてなる請求項７１記載の燃料改質装置。 - 【請求項７３】 請求項１ないし７２いずれか記載の燃
料改質装置であって、 前記改質原料は、水とメタノールとの混合液であり、 前記原料ガスは、前記気化した改質原料と酸素を含有す
る酸素含有ガスとの混合ガスである燃料改質装置。
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