JP2001296017A - 燃焼加熱装置およびこれを備える燃料改質装置並びに燃料電池システム - Google Patents

燃焼加熱装置およびこれを備える燃料改質装置並びに燃料電池システム

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料と空気との混合の均一化を図ると共に燃
料のより適切な燃焼を行なって装置の効率を向上させ
る。 【解決手段】 燃焼加熱装置２０に、燃料タンク２２か
らの燃料の一部を燃焼させて残部の燃料を気化させるの
に必要な空気を第１混合室３０に供給可能な第１ブロア
３２と、気化した燃料を熱交換器５２に担持されている
燃焼触媒で燃焼させるのに必要な空気を第２混合室３８
に供給可能な第２ブロア４０とを設け、燃料の供給量に
基づいて第１ブロア３２に供給される空気量と第２ブロ
ア４０により供給される空気量とを電子制御ユニット７
０により制御する。第１混合室３０には燃料の気化に必
要な空気量が供給され、第２混合室３８には気化した燃
料を燃焼するのに必要な空気量が供給されるから、燃料
と空気との混合のより均一化を図ると共に燃料のより適
切な燃焼を行なうことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼加熱装置およ
びこれを備える燃料改質装置並びに燃料電池システムに
関し、詳しくは、燃料の燃焼による熱を用いて被加熱流
体を加熱する燃焼加熱装置およびこれを備え炭化水素系
の燃料を水素リッチな燃料ガスに改質する燃料改質装置
並びに炭化水素系の燃料を水素リッチな燃料ガスに改質
する燃料改質装置と該燃料改質装置からの燃料ガスと空
気との供給を受けて発電する燃料電池とを備える燃料電
池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の燃焼加熱装置としては、
供給された燃料としてのメタノールと空気とからなる混
合物をヒータにより加熱し、これを触媒燃焼により得ら
れる熱を用いて被加熱流体を加熱する熱交換部に供給す
るものが提案されている（特開平８−１１９６０２号公
報など）。この燃焼加熱装置は、メタノールを水蒸気改
質反応により水素リッチな燃料ガスに改質するメタノー
ル改質装置におけるメタノールと水とからなる改質原料
を被加熱流体として加熱により蒸気化する蒸発部として
組み込まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た燃焼加熱装置では、液体燃料であるメタノールと空気
とをヒータの上流側に供給するから、液体燃料と空気と
の混合の均一化を図ることが困難な場合が多い。燃料と
空気との混合の均一化が図れていないと、燃焼、特に触
媒燃焼にムラが生じ、燃料の効率的な燃焼ができなくな
り、装置としての効率を低下させてしまう。
【０００４】本発明の燃焼加熱装置は、燃料と空気との
混合の均一化を図ることを目的の一つとする。また、本
発明の燃焼加熱装置は、燃料のより適切な燃焼を行なっ
て装置の効率を向上させることを目的の一つとする。本
発明の燃料改質装置は、改質原料の少なくとも一部を効
率よく蒸気化することを目的の一つとする。本発明の燃
料電池システムは、システム全体のエネルギ効率を向上
させることを目的の一つとする。また、本発明の燃料電
池システムは、システム全体の簡易化や小型化を図るこ
とを目的の一つとする。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の燃焼加熱装置およびこれを備える燃料改質装置並
びに燃料電池システムは、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。
【０００６】本発明の燃焼加熱装置は、燃料の燃焼によ
る熱を用いて被加熱流体を加熱する燃焼加熱装置であっ
て、前記燃料を供給する燃料供給手段と、該供給された
燃料の一部を燃焼して得られる熱を用いて残余の燃料を
気化する気化手段と、前記気化手段による前記燃料の燃
焼に用いられる空気を供給する第１空気供給手段と、前
記気化手段により気化された燃料の燃焼に用いられる空
気を供給して混合ガスとする第２空気供給手段とを備え
ることを要旨とする。
【０００７】この本発明の燃焼加熱装置では、第１空気
供給手段が、燃料供給手段により供給された燃料の一部
を燃焼して得られる熱を用いて残余の燃料を気化する気
化手段による燃料の燃焼に用いられる空気を供給し、第
２空気供給手段が、気化手段により気化された燃料の燃
焼に用いられる空気を供給する。すなわち、燃料を気化
する際の燃料の燃焼に用いる空気と気化された燃料の燃
焼に用いる空気とを別々に供給することができる。第２
空気供給手段により供給される空気は、気化された燃料
に供給されて混合されるから、液体燃料と空気とを混合
するものに比してより均一に混合することができる。こ
の結果、燃料の燃焼のムラを抑制することができると共
に燃料をより効率よく燃焼することができる。
【０００８】こうした本発明の燃焼加熱装置において、
前記燃料供給手段は、前記燃料を噴霧する手段であるも
のとすることもできる。こうすれば、気化手段による気
化を容易に行なうことができると共に気化の効率を高く
することができる。
【０００９】また、本発明の燃焼加熱装置において、前
記燃料供給手段により供給された燃料の供給量に基づい
て前記第１空気供給手段により供給される空気量を制御
する第１空気量制御手段を備えるものとすることもでき
る。こうすれば、燃料の気化のためのより適正な空気量
を供給することができる。この態様の本発明の燃焼加熱
装置において、前記第１空気量制御手段は、前記供給さ
れた燃料を気化するのに必要な空気量を供給するよう前
記第１空気供給手段を制御する手段であるものとするこ
ともできる。こうすれば、燃料の気化に過不足のない空
気量を供給することができる。
【００１０】さらに、本発明の燃焼加熱装置において、
前記燃料供給手段により供給された燃料の供給量に基づ
いて前記第２空気供給手段により供給される空気量を制
御する第２空気量制御手段を備えるものとすることもで
きる。こうすれば、気化した燃料の燃焼のためのより適
正な空気量を供給することができる。
【００１１】また、本発明の燃焼加熱装置において、前
記気化手段は、前記燃料を燃焼可能な触媒を担持する手
段であるものとすることもできる。この態様の本発明の
燃焼加熱装置において、前記気化手段は、前記触媒を加
熱する触媒加熱手段を備えるものとすることもできる。
【００１２】あるいは、本発明の燃焼加熱装置におい
て、前記燃料を燃焼可能な触媒を担持し、前記気化手段
により気化された燃料と前記第２空気供給手段により供
給された空気とを含む混合ガス中の燃料を前記触媒上で
燃焼する際に生じる熱を用いて前記被加熱流体を加熱す
る熱交換手段を備えるものとすることもできる。
【００１３】本発明の燃料改質装置は、炭化水素系の燃
料を水素リッチな燃料ガスに改質する燃料改質装置であ
って、前記被加熱流体として前記炭化水素系の燃料およ
び／または水を加熱して蒸気化する前述の各態様のうち
のいずれかの本発明の燃焼加熱装置と、該蒸気化された
前記炭化水素系の燃料および／または水の供給を受けて
該炭化水素系の燃料を水蒸気改質反応により前記燃料ガ
スに改質する改質手段とを備えることを要旨とする。
【００１４】この本発明の燃料改質装置では、本発明の
燃焼加熱装置を被加熱流体としての炭化水素系の燃料や
水を加熱して蒸気化する蒸発部として用いるから、本発
明の燃焼加熱装置が奏する効果、すなわち、燃料をより
効率よく燃焼して被加熱流体としての炭化水素系の燃料
や水を効率よく加熱して蒸気化することができる効果を
奏する。
【００１５】本発明の燃料電池システムは、炭化水素系
の燃料を水素リッチな燃料ガスに改質する燃料改質装置
と該燃料改質装置からの燃料ガスと空気との供給を受け
て発電する燃料電池とを備える燃料電池システムであっ
て、前記燃料改質装置は、本発明の燃料改質装置であ
り、前記第１空気供給手段および／または前記第２空気
供給手段は、前記燃料電池にも空気を供給する手段であ
ることを要旨とする。
【００１６】この本発明の燃料電池システムでは、本発
明の燃料改質装置を備えるから、本発明の燃料改質装置
が奏する効果、すなわち燃料をより効率よく燃焼して被
加熱流体としての炭化水素系の燃料や水を効率よく加熱
して蒸気化することができる効果を奏する他に、第１空
気供給手段か第２空気供給手段が燃料電池にも空気を供
給する手段であることから、システムの簡易化や小型化
を図ることができる効果を奏する。
【００１７】こうした本発明の燃料電池システムにおい
て、前記燃料電池のカソード側の排ガスを前記第１空気
供給手段により供給される空気に加えて又は該空気に代
えて供給する第１カソード排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、システムからの排ガ
スを少なくすることができる。
【００１８】また、本発明の燃料電池システムにおい
て、前記燃料電池のカソード側の排ガスを前記第２空気
供給手段により供給される空気に加えて又は該空気に代
えて供給する第２カソード排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、システムからの排ガ
スを少なくすることができる。
【００１９】さらに、本発明の燃料電池システムにおい
て、前記燃料電池のアノード側の排ガスを前記第２空気
供給手段により供給される空気に加えて供給するアノー
ド排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、燃料電池のアノード側の排ガスに含まれる水
素を有効に利用することができる。この結果、システム
全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【００２０】
【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燃
焼加熱装置２０の構成の概略を模式的に示す構成図であ
り、図２は実施例の燃焼加熱装置２０の本体の構成の概
略を示す構成図である。
【００２１】実施例の燃焼加熱装置２０は、図１に示す
ように、燃料タンク２２から燃料ポンプ２４により供給
される燃料と第１ブロア３２により供給される空気とを
混合する第１混合室３０と、第１混合室３０からの燃料
の一部を燃焼し得られる熱により残余の燃料を気化する
燃焼ヒータ３６と、第２ブロア４０により供給される空
気と気化した燃料とを混合する第２混合室３８と、気化
した燃料を燃焼すると共に燃焼により生じる熱を用いて
非加熱流体を加熱する熱交換器５２と、装置全体をコン
トロールする電子制御ユニット７０とを備える。
【００２２】図２に示すように、第１混合室３０には、
燃料供給口２６から供給される燃料を噴霧するインジェ
クタ２８と、第１ブロア３２から供給される空気を第１
混合室３０の噴霧された燃料の流れの軸に対して直交す
る方向から偏心させて導入する第１空気導入管３４とが
取り付けられており、インジェクタ２８により噴霧され
た燃料と第１空気導入管３４から導入される空気とが略
均一に混合できるようになっている。
【００２３】燃焼ヒータ３６は、表面に燃料を燃焼可能
な触媒を担持するＥＨＣ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｈｅａｔ
ｅｄ Ｃａｔａｌｙｓｔ）として構成されており、噴霧
された燃料の一部を導入された空気中の酸素を用いて燃
焼し、燃焼により生じる熱を用いて残余の燃料を気化す
る。
【００２４】燃焼ヒータ３６により気化された燃料は、
第２混合室３８内の燃料の流れの軸に対して直交する方
向から偏心して取り付けられた第２空気導入管４２を介
して第２ブロア４０から供給される空気と第２混合室３
８で略均一に混合され、つづら折り状に形成された燃焼
ガス流路５８に取り付けられた熱交換器５２に供給さ
れ、燃焼排ガス管６０から排出される。
【００２５】図３に熱交換器５２の構造を例示する。熱
交換器５２は、図示するように、図中上下に開放口を有
する波板付きの被加熱流体流路部材５４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５６とが
交互に積層されて形成されている。燃料流路部材５６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５６を流れる
際に燃焼触媒上で燃焼するようになっている。被加熱流
体流路部材５４と燃料流路部材５６は交互に積層されて
いるから、被加熱流体流路部材５４に鉛直下側から上側
に向けて被加熱流体を供給すれば、被加熱流体は、燃料
流路部材５６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。
【００２６】被加熱流体は、図２に示すように、被加熱
流体供給管６２から多孔体により形成された入口部材６
３を介して熱交換器５２の被加熱流体流路部材５４に供
給され、排出管６４を介して出口６６から送出されるよ
うになっている。
【００２７】電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２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したＲＯＭ７４と、一時的にデータ
を記憶するＲＡＭ７６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７０には、図示しない
が要求負荷量を指示する制御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７０から
は、燃料ポンプ２４や第１ブロア３２，第２ブロア４０
への駆動信号や燃焼ヒータ３６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。
【００２８】次に、こうして構成された実施例の燃焼加
熱装置２０の動作、特に運転制御の様子について説明す
る。図４は、実施例の燃焼加熱装置２０の電子制御ユニ
ット７０により実行される運転制御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、実施例の燃
焼加熱装置２０が始動されてから所定時間毎（例えば、
１００ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。
【００２９】運転制御ルーチンが実行されると、電子制
御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、要求負荷量に基
づいて燃料の供給量を決定する処理を実行する（ステッ
プＳ１００）。要求負荷量は、例えば被加熱流体の供給
量と加熱量とからなり、この供給された被加熱流体を加
熱に必要なエネルギ量として燃料の供給量を決定する。
続いて、決定された燃料の供給量がインジェクタ２８か
ら第１混合室３０に噴霧されるよう燃料ポンプ２４を駆
動制御する（ステップＳ１０２）。
【００３０】次に、燃焼ヒータ３６による燃料の気化に
必要な空気量を計算し（ステップＳ１０４）、計算した
空気量が第１混合室３０に供給されるよう第１ブロア３
２を駆動制御する（ステップＳ１０６）。空気量の計算
は、具体的に燃料の温度と比熱とにより計算できるが、
実施例では燃料の供給量に対して第１ブロア３２により
供給する空気量をマップとして予めＲＯＭ７４に記憶し
ておき、燃料の供給量が与えられるとそのマップから供
給する空気量を導出するものとした。
【００３１】そして、燃焼ヒータ３６により気化された
燃料を熱交換器５２の燃料流路部材５６で燃焼するのに
必要な空気量を計算し（ステップＳ１０８）、計算した
空気量が第２混合室３８に導入されるよう第２ブロア４
０を駆動制御して（ステップＳ１１０）、本ルーチンを
終了する。必要な空気量の計算は、理論空燃比などを用
いて行なうこともできるが、実施例では燃料の供給量に
対して第２ブロア４０により供給する空気量をマップと
して予めＲＯＭ７４に記憶しておき、燃料の供給量が与
えられるとそのマップから供給する空気量を導出するも
のとした。
【００３２】以上説明した実施例の燃焼加熱装置２０に
よれば、供給された燃料の一部を燃焼して残余の燃料を
気化するために必要な空気と気化した燃料を熱交換器５
２の燃料流路部材５６で燃焼するために必要な空気とを
別々に導入するから、燃焼ヒータ３６で過剰に燃焼する
ことがなく、熱交換器５２における熱交換効率を向上さ
せることができる。しかも、要求負荷量に基づいて燃料
の供給量を決定し、この燃料の供給量に基づいて第１ブ
ロア３２から供給される空気量と第２ブロア４０から供
給される空気量とを計算するから、要求負荷の変動に対
してもより適正な空気量を適正な位置に導入することが
できる。
【００３３】実施例の燃焼加熱装置２０では、第１空気
導入管３４や第２空気導入管４２の空気導入口を円形と
したが、扁平な楕円などとすることもできる。こうすれ
ば、さらに、燃料と導入される空気とをより均一に混合
することができる。また、実施例の燃焼加熱装置２０で
は、燃焼ヒータ３６としてＥＨＣを用いたが、単に加熱
するだけのヒータを用いるものとしても差し支えない。
【００３４】実施例の燃焼加熱装置２０では、気化した
燃料と空気との混合ガスを燃料を燃焼する触媒を担持す
る燃料流路部材５６とこの燃料流路部材５６と熱交換可
能な被加熱流体流路部材５４とからなる熱交換器５２に
供給するものとしたが、気化した燃料と空気との混合ガ
スを燃焼する燃焼部とこの燃焼部からの燃焼ガスの流路
とこの流路と熱交換可能な被加熱流体流路部材５４とか
らなる熱交換器とからなるものとしてもよい。また、気
化した燃料と空気との混合ガスを燃焼する際に生じる熱
を直接被加熱流体に加えるようにしてもよい。
【００３５】次に、実施例の燃焼加熱装置２０を炭化水
素系の燃料と水とからなる改質原料を加熱して蒸発する
蒸発部として用いる燃料改質装置１０と、燃料改質装置
から得られる燃料ガスの供給を受けて発電する燃料電池
１１０とを備える燃料電池システム１００について説明
する。図５は、実施例の燃料電池システム１００の構成
の概略を示す構成図である。実施例の燃料電池システム
１００は、図示するように、前述した実施例の燃焼加熱
装置２０を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蒸気化する蒸発部として燃料改質装
置１０に組み込まれている。
【００３６】燃料改質装置１０は、炭化水素系の燃料と
してのメタノールを水蒸気改質する改質触媒が充填され
た改質部８０を備え、この改質部８０により改質により
得られる水素リッチな燃料ガスを燃料電池１１０のアノ
ードに供給している。
【００３７】燃料電池１１０は、例えば固体高分子型燃
料電池として構成されており、アノードには燃料改質装
置１０から燃料ガスが供給され、カソードにはブロア１
１２から酸素を含有する酸素含有ガスとしての空気が供
給されるようになっている。そして、供給された燃料ガ
ス中の水素と空気中の酸素とを用いて電気化学反応によ
り発電する。
【００３８】実施例の燃焼加熱装置２０は、図示するよ
うに、第１ブロア３２や第２ブロア４０に代えて燃料電
池１１０に空気を供給するブロア１１２から第１混合室
３０や第２混合室３８に空気が導入されるようになって
おり、第１混合室３０や第２混合室３８への供給管に設
けられた流量調節バルブ１１４，１１６により空気の供
給量が調節できるようになっている。このようにブロア
１１２から第１混合室３０や第２混合室３８に空気を供
給することによりシステムの簡易化を図ることができ
る。また、燃料電池１１０のカソード側の排ガスはカソ
ード排ガス管１２２を介して第１混合室３０や第２混合
室３８に供給できるようになっており、第１混合室３０
や第２混合室３８への供給管に設けられた流量調節バル
ブ１２４，１２６により第１混合室３０や第２混合室３
８に供給されるカソード側の排ガスの供給量が調節でき
るようになっている。このようにカソード側の排ガスを
第１混合室３０や第２混合室３８に供給することにより
システムから排出される排ガス量を少なくすることがで
きる。さらに、燃料電池１１０のアノード側の排ガスは
アノード排ガス管１３２を介して第２混合室３８に供給
できるようになっており、アノード排ガス管１３２に設
けられた流量調節バルブ１３４により第２混合室３８に
供給されるアノード側の排ガスの供給量が調節できるよ
うになっている。このようにアノード側の排ガスを第２
混合室３８に供給することにより、排ガス中の水素を燃
料として熱交換器５２における熱交換に用いることがで
きる。
【００３９】実施例の燃焼加熱装置２０に供給される被
加熱流体としての改質原料は、改質原料タンク８２から
改質原料ポンプ８４により改質部８０に圧送され、改質
部８０で生じる熱、例えば改質により得られる水素リッ
チガス中の一酸化炭素を低減する際に生じる熱により加
温された後に被加熱流体供給管６２に供給されるように
なっており、熱交換器５２による熱交換で蒸気化されて
改質部８０に供給される。
【００４０】電子制御ユニット７０Ｂは、前述した電子
制御ユニット７０と同様のＣＰＵ７２ＢとＲＯＭ７４Ｂ
とＲＡＭ７６Ｂと図示しない入出力ポートとを備えてお
り、電子制御ユニット７０Ｂからは、流量調節バルブ１
１４，１１６，１２４，１２６，１３４のアクチュエー
タ１１５，１１７，１２５，１２７，１３５への駆動信
号や改質原料ポンプ８４への駆動信号，ブロア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。
【００４１】こうして構成された実施例の燃料電池シス
テム１００における燃焼加熱装置２０も電子制御ユニッ
ト７０Ｂによって第１混合室３０への燃料の供給量の制
御や第１混合室３０や第２混合室３８への空気の供給量
の制御が行なわれている。なお、燃料の供給量の制御は
前述したとおりであり、空気の供給量の制御は第１ブロ
ア３２や第２ブロア４０の駆動制御に代えて流量調節バ
ルブ１１４，１１６の開度制御となる。なお、電子制御
ユニット７０Ｂは、この他、カソード排ガス管１２２に
よる第１混合室３０や第２混合室３８へのカソード側の
排ガスの供給量の制御やアノード排ガス管１３２による
第２混合室３８へのアノード側の排ガスの供給量の制御
を行なっている。なお、これらの制御は流量調節バルブ
１２４，１２６，１３４の開度制御となる。なお、実施
例の燃料電池システム１００では、カソード側の排ガス
やアノード側の排ガスを第１混合室３０や第２混合室３
８に供給する際には、それらの供給量に基づいて燃料の
供給量や第１混合室３０や第２混合室３８への空気の供
給量を補正するものとした。
【００４２】以上説明した実施例の燃料電池システム１
００によれば、燃料改質装置１０の蒸発部として実施例
の燃焼加熱装置２０を用いることができる。しかも、燃
焼加熱装置２０の第１混合室３０や第２混合室３８への
空気の供給をブロア１１２で行なうからシステム全体の
小型化や簡易化を図ることができる。また、実施例の燃
料電池システム１００によれば、燃料電池１１０のカソ
ード側の排ガスを第１混合室３０や第２混合室３８に供
給するから、システム全体としての排ガスを少なくする
ことができる。さらに、実施例の燃料電池システム１０
０によれば、燃料電池１１０のアノード側の排ガスを第
２混合室３８に供給するから、排ガス中の水素を改質原
料を加熱する際の燃料として用いることができる。この
結果、装置全体のエネルギ効率を向上させることができ
る。
【００４３】実施例の燃料電池システム１００では、ブ
ロア１１２により燃焼加熱装置２０の第１混合室３０や
第２混合室３８へ空気を供給するものとしたが、ブロア
１１２により第１混合室３０や第２混合室３８のいずれ
か一方にのみ空気を供給するものとしたり、ブロア１１
２により第１混合室３０や第２混合室３８のいずれにも
空気を供給しないものとしても差し支えない。
【００４４】実施例の燃料電池システム１００では、燃
料電池１１０のカソード側の排ガスを第１混合室３０や
第２混合室３８に供給するものとしたが、燃料電池１１
０のカソード側の排ガスを第１混合室３０や第２混合室
３８の一方にのみ供給するものとしたり、第１混合室３
０や第２混合室３８のいずれにも供給しないものとして
もかまわない。
【００４５】実施例の燃料電池システム１００では、燃
料電池１１０のアノード側の排ガスを第２混合室３８に
供給するものとしたが、燃料電池１１０のアノード側の
排ガスを第２混合室３８に供給しないものとしても差し
支えない。
【００４６】実施例の燃料電池システム１００では、炭
化水素系の燃料としてメタノールを用いるものとした
が、他の炭化水素系の燃料、例えばメタンやエタンなど
の飽和炭化水素やエチレンやプロピレンなどの不飽和炭
化水素，エタノールやプロパ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。
【００４７】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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例である燃焼加熱装置２０の
構成の概略を模式的に示す構成図である。
【図２】 実施例の燃焼加熱装置２０の本体の構成の概
略を示す構成図である。
【図３】 熱交換器５２の構造を例示する構成図であ
る。
【図４】 実施例の燃焼加熱装置２０の電子制御ユニッ
ト７０により実行される運転制御ルーチンの一例を示す
フローチャートである。
【図５】 実施例の燃料電池システム１００の構成の概
略を示す構成図である。
【符号の説明】
１０ 燃料改質装置、２０ 燃焼加熱装置、２２ 燃料
タンク、２４ 燃料ポンプ、２６ 燃料供給口、２８
インジェクタ、３０ 第１混合室、３２ 第１ブロア、
３４ 第１空気導入管、３６ 燃焼ヒータ、３８ 第２
混合室、４０第２ブロア、４２ 第２空気導入管、５２
熱交換器、５４ 被加熱流体流路部材、５６ 燃料流
路部材、５８ 燃焼ガス流路、６０ 燃焼排ガス管、６
２ 被加熱流体供給管、６３ 入口部材、６４ 排出
管、６６ 出口、７０，７０Ｂ電子制御ユニット、７
２，７２Ｂ ＣＰＵ、７４，７４Ｂ ＲＯＭ、７６，７
６Ｂ ＲＡＭ、８０ 改質部、８２ 改質原料タンク、
８４ 改質原料ポンプ、１００ 燃料電池システム、１
１０ 燃料電池、１１２ ブロア、１１４，１１６，１
２４，１２６，１３４ 流量調節バルブ、１１５，１１
７，１２５，１２７，１３５ アクチュエータ、１２２
カソード排ガス管、１３２ アノード排ガス管。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｍ 8/06 Ｈ０１Ｍ 8/06 Ａ (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 山中 章 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） 3K003 AB06 AC02 CA03 CC01 DA03 3K068 AA01 AB23 BB23 CA01 4G040 EA02 EA06 EB12 EB14 EB43 5H027 AA02 BA01 BA09 BA10 MM13

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料の燃焼による熱を用いて被加熱流体
    を加熱する燃焼加熱装置であって、 前記燃料を供給する燃料供給手段と、 該供給された燃料の一部を燃焼して得られる熱を用いて
    残余の燃料を気化する気化手段と、 前記気化手段による前記燃料の燃焼に用いられる空気を
    供給する第１空気供給手段と、 前記気化手段により気化された燃料の燃焼に用いられる
    空気を供給する第２空気供給手段とを備える燃焼加熱装
    置。
  2. 【請求項２】 前記燃料供給手段は、前記燃料を噴霧す
    る手段である請求項１記載の燃焼加熱装置。
  3. 【請求項３】 前記燃料供給手段により供給された燃料
    の供給量に基づいて前記第１空気供給手段により供給さ
    れる空気量を制御する第１空気量制御手段を備える請求
    項１または２記載の燃焼加熱装置。
  4. 【請求項４】 前記第１空気量制御手段は、前記供給さ
    れた燃料を気化するのに必要な空気量を供給するよう前
    記第１空気供給手段を制御する手段である請求項３記載
    の燃焼加熱装置。
  5. 【請求項５】 前記燃料供給手段により供給された燃料
    の供給量に基づいて前記第２空気供給手段により供給さ
    れる空気量を制御する第２空気量制御手段を備える請求
    項１ないし４いずれか記載の燃焼加熱装置。
  6. 【請求項６】 前記気化手段は、前記燃料を燃焼可能な
    触媒を担持する手段である請求項１ないし５いずれか記
    載の燃焼加熱装置。
  7. 【請求項７】 前記気化手段は、前記触媒を加熱する触
    媒加熱手段を備える請求項６記載の燃焼加熱装置。
  8. 【請求項８】 前記燃料を燃焼可能な触媒を担持し、前
    記気化手段により気化された燃料と前記第２空気供給手
    段により供給された空気とを含む混合ガス中の燃料を前
    記触媒上で燃焼する際に生じる熱を用いて前記被加熱流
    体を加熱する熱交換手段を備える燃焼加熱装置。
  9. 【請求項９】 炭化水素系の燃料を水素リッチな燃料ガ
    スに改質する燃料改質装置であって、 前記被加熱流体として前記炭化水素系の燃料および／ま
    たは水を加熱して蒸気化する請求項１ないし８いずれか
    記載の燃焼加熱装置と、 該蒸気化された前記炭化水素系の燃料および／または水
    の供給を受けて該炭化水素系の燃料を水蒸気改質反応に
    より前記燃料ガスに改質する改質手段とを備える燃料改
    質装置。
  10. 【請求項１０】 炭化水素系の燃料を水素リッチな燃料
    ガスに改質する燃料改質装置と該燃料改質装置からの燃
    料ガスと空気との供給を受けて発電する燃料電池とを備
    える燃料電池システムであって、 前記燃料改質装置は、請求項９記載の燃料改質装置であ
    り、 前記第１空気供給手段および／または前記第２空気供給
    手段は、前記燃料電池にも空気を供給する手段である燃
    料電池システム。
  11. 【請求項１１】 前記燃料電池のカソード側の排ガスを
    前記第１空気供給手段により供給される空気に加えて又
    は該空気に代えて供給する第１カソード排ガス供給手段
    を備える請求項１０記載の燃料電池システム。
  12. 【請求項１２】 前記燃料電池のカソード側の排ガスを
    前記第２空気供給手段により供給される空気に加えて又
    は該空気に代えて供給する第２カソード排ガス供給手段
    を備える請求項１０または１１記載の燃料電池システ
    ム。
  13. 【請求項１３】 前記燃料電池のアノード側の排ガスを
    前記第２空気供給手段により供給される空気に加えて供
    給するアノード排ガス供給手段を備える請求項１０ない
    し１２いずれか記載の燃料電池システム。
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