JP2001295707A5 - - Google Patents

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【特許請求の範囲】
【請求項１】 水と炭化水素系の燃料とを含む改質原料のうち、少なくとも改質原料に含まれる水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３のいずれか１に記載の燃料改質装置。
【請求項５】 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４記載の燃料改質装置。
【請求項６】 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４または５記載の燃料改質装置。
【請求項７】 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６のいずれか１に記載の燃料改質装置。
【請求項８】 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７のいずれか１に記載の燃料改質装置。
【請求項９】 請求項８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１０】 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９のいずれか１に記載の燃料改質装置。
【請求項１１】 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１０記載の燃料改質装置。
【請求項１２】 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１０記載の燃料改質装置。
【請求項１３】 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１０ないし１２のいずれか１に記載の燃料改質装置。
【請求項１４】 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１０ないし１３のいずれか１に記載の燃料改質装置。
【請求項１５】 請求項１０ないし１４のいずれか１に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１６】 請求項１０ないし１５のいずれか１に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１７】 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１６のいずれか１に記載の燃料改質装置。
【請求項１８】 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１７のいずれか１に記載の燃料改質装置。
【請求項１９】 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または出口部の少なくとも一方を塞いで形成されてなる請求項１７に係る請求項１８記載の燃料改質装置。
【請求項２０】 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１９のいずれか１に記載の燃料改質装置。
【請求項２１】 前記改質手段は、前段と後段の２段に分割されてなり、前記後段の流入口近傍にも液溜め手段を備える請求項２０記載の燃料改質装置。
【請求項２２】 前記改質手段は、前記モノリス触媒が複数に分割されて充填されてなり、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１８または１９記載の燃料改質装置。
【請求項２３】 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２０ないし２２のいずれか１に記載の燃料改質装置。
【請求項２４】 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２２記載の燃料改質装置。
【請求項２５】 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２４のいずれか１に記載の燃料改質装置。
【請求項２６】 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２５記載の燃料改質装置。
【請求項２７】 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２０ないし２６のいずれか１に記載の燃料改質装置。
【請求項２８】 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２７記載の燃料改質装置。
【請求項２９】 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２８のいずれか１に記載の燃料改質装置。
【請求項３０】 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２９のいずれか１に記載の燃料改質装置。
【請求項３１】 前記原料ガス加温手段または中間ガス加温手段のうち少なくとも１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２９または３０記載の燃料改質装置。
【請求項３２】 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３１のいずれか１に記載の燃料改質装置。
【請求項３３】 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３２記載の燃料改質装置。
【請求項３４】 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３３のいずれか１に記載の燃料改質装置。
【請求項３５】 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３４記載の燃料改質装置。
【請求項３６】 請求項３４または３５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３７】 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３６記載の燃料改質装置。
【請求項３８】 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３７のいずれか１に記載の燃料改質装置。
【請求項３９】 請求項３８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４０】 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３８または３９記載の燃料改質装置。
【請求項４１】 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４０記載の燃料改質装置。
【請求項４２】 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４０または４１記載の燃料改質装置。
【請求項４３】 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４０ないし４２のいずれか１に記載の燃料改質装置。
【請求項４４】 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４３記載の燃料改質装置。
【請求項４５】 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４４記載の燃料改質装置。
【請求項４６】 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４３ないし４５のいずれか１に記載の燃料改質装置。
【請求項４７】 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４６のいずれか１に記載の燃料改質装置。
【請求項４８】 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４７記載の燃料改質装置。
【請求項４９】 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４８記載の燃料改質装置。
【請求項５０】 請求項１ないし４９のいずれか１に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。
【請求項５１】 請求項１ないし５０のいずれか１に記載の燃料改質装置であって、
前記炭化水素系の燃料は、飽和炭化水素又は不飽和炭化水素を含む燃料である燃料改質装置。