JP2002154806A - 燃料改質装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 改質器から排出される高温の水素リッチガス
を冷却する効率を向上させる。 【解決手段】 燃料電池装置１０では、ガソリンが供給
される改質部３０において、このガソリンを改質燃料と
して水素リッチガスが生成される。改質部３０から排出
される水素リッチガスは、熱交換部３２で降温された後
に、シフト部３４に供給される。熱交換部３２では、上
記改質部３０から排出される水素リッチガスと、改質部
３０に供給される前のガソリンとが熱交換を行なうこと
で、水素リッチガスが冷却される。このとき、水素リッ
チガスを冷却する冷媒として、液体であるガソリンを用
いることで、高い冷却効率が実現される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体の炭化水素系
燃料を改質して水素を生成するための燃料改質装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】炭化水素系燃料を改質して水素を生成す
る燃料改質装置としては、例えば、燃料電池と共に用い
る構成が知られており、このような構成においては、燃
料改質装置が生成した水素を、燃料電池における電気化
学反応に利用している。ここで、燃料改質装置において
炭化水素系燃料を改質して成る水素リッチガスは一般に
所定量の一酸化炭素を有しており、また、燃料電池は、
供給されるガス中に一酸化炭素が含まれると、触媒が被
毒して電気化学反応が阻害されるという性質を有してい
る。したがって、通常は、炭化水素系燃料を改質して成
る水素リッチガスを燃料電池に供給する場合には、これ
に先立って、水素リッチガス中の一酸化炭素濃度の低減
が図られる。すなわち、燃料改質装置は、内部に改質触
媒を備え、炭化水素系燃料の供給を受けて水素リッチガ
スを生成する改質器を有するが、その下流側に、一酸化
炭素濃度を低減する反応を促進する触媒を備える一酸化
炭素低減部をさらに設け、この一酸化炭素低減部によっ
て、水素リッチガス中の一酸化炭素濃度を低減した上
で、水素リッチガスを燃料電池に供給する。

【０００３】一酸化炭素濃度を低減する反応としては、
一酸化炭素と水蒸気とから二酸化炭素と水素とを生成す
るシフト反応や、水素に優先して一酸化炭素を酸化する
一酸化炭素選択酸化反応などを挙げることができる。こ
こで、通常、これらの反応が進行する反応温度は、改質
器で進行する改質反応の反応温度に比べて低い温度とな
る。例えば、上記炭化水素系燃料としてガソリンを用い
る場合には、改質反応の反応温度は６００〜８００℃程
度であるが、シフト反応の反応温度は、２００〜３００
℃、一酸化炭素選択酸化反応の反応温度は、１００〜２
００℃程度である。したがって、改質器から排出される
水素リッチガスを、そのまま下流側の一酸化炭素低減部
（シフト部やＣＯ選択酸化部）に供給すると、一酸化炭
素低減部の内部温度を非所望の程度に上昇させて、一酸
化炭素濃度を低減させる反応に不都合を生じるおそれが
ある。そのため、このような場合には、改質器と一酸化
炭素低減部との間に熱交換器を設け、改質器から排出さ
れる高温の水素リッチガスと、所定の冷媒との間で熱交
換を行なわせ、水素リッチガスを降温させた後に一酸化
炭素低減部に供給している。

【０００４】例えば、特開平９−２２７１０３号公報に
は、改質器から排出された高温の水素リッチガスと、改
質器で進行する改質反応に供する前の原料ガスとを熱交
換させる構成が開示されている。このような構成とすれ
ば、改質器から排出された高温の水素リッチガスを、降
温させた上で、下流側の一酸化炭素低減部に供給するこ
とができため、上記した不都合を抑えることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、改質器
から排出された高温の水素リッチガスを冷却するため
に、上記原料ガスを用いる場合には、この冷却の動作
が、気体同士の熱交換であるために、水素リッチガスを
冷却する効率を充分に確保することが困難であるという
問題を生じる。気体との間の熱交換によって水素リッチ
ガスを充分に冷却するためには、充分な大きさの熱交換
器を用意する必要があり、熱交換器の大型化を伴うこと
になる。したがって、改質器から排出される高温の水素
リッチガスを冷却する効率をより向上させ、熱交換器を
より小型化することが可能となる構成が望まれていた。

【０００６】本発明の燃料改質装置は、こうした問題を
解決し、改質器から排出される高温の水素リッチガスを
冷却する効率を向上させることを目的としてなされ、次
の構成を採った。

【０００７】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の第１の燃料改質装置は、液体の炭化水素系燃料を
改質して水素を生成する燃料改質装置であって、改質反
応を促進する改質触媒を備え、前記炭化水素系燃料の供
給を受けて改質反応を進行させて、水素リッチガスを生
成する改質器と、前記改質器から排出される前記水素リ
ッチガスと、前記改質器に供給される前記炭化水素系燃
料の少なくとも一部との間で熱交換を行なわせ、該水素
リッチガスを降温させると共に該炭化水素系燃料を昇温
させる第１の熱交換部と、気体中の一酸化炭素濃度を低
減させる一酸化炭素低減反応を促進する触媒を備え、前
記第１の熱交換部で降温した前記水素リッチガスの供給
を受けて、前記一酸化炭素低減反応を進行する一酸化炭
素低減部とを備えることを要旨とする。

【０００８】以上のように構成された本発明の第１の燃
料改質装置は、改質反応を促進する改質触媒を備える改
質器において、液体の炭化水素系燃料の供給を受けて改
質反応を進行する。また、第１の熱交換部では、改質器
から排出される前記水素リッチガスと、改質器に供給さ
れる前記炭化水素系燃料の少なくとも一部との間で熱交
換が行なわれ、水素リッチガスは降温して、液体の炭化
水素系燃料は昇温する。気体中の一酸化炭素濃度を低減
させる一酸化炭素低減反応を促進する触媒を備える一酸
化炭素低減部は、第１の熱交換部で降温した前記水素リ
ッチガスの供給を受けて、前記一酸化炭素低減反応を進
行する。

【０００９】また、本発明の燃料改質方法は、液体の炭
化水素系燃料を改質して水素を生成する燃料改質方法で
あって、（ａ）前記炭化水素系燃料を改質して水素リッ
チガスを生成する工程と、（ｂ）改質により生成された
前記水素リッチガスと、改質前の前記液体の炭化水素系
燃料との間で熱交換を行なわせ、前記水素リッチガスを
降温させると共に前記炭化水素系燃料を昇温させる工程
と、（ｃ）前記（ｂ）工程で降温した前記水素リッチガ
ス中の一酸化炭素濃度を低減させる一酸化炭素低減反応
を進行する工程とを備えることを要旨とする。

【００１０】以上のように構成された本発明の第１の燃
料改質装置および燃料改質方法によれば、一酸化炭素低
減反応に先立って、改質反応で生成した水素リッチガス
を降温させるため、一酸化炭素低減反応を進行する際の
温度が非所望の程度に上昇してしまうのを防止すること
ができる。このとき、水素リッチガスを冷却するため
に、水素リッチガスと、改質前の液体炭化水素系燃料と
の間で熱交換を行なわせるため、熱交換のときに、冷媒
として用いる炭化水素系燃料を液体の状態に保つことが
可能となり、熱交換の効率（冷却効率）を高く維持する
ことができる。また、このように高い冷却効率を実現で
きることにより、水素リッチガスを冷却するための熱交
換部をより小型化することができる。

【００１１】さらに、このような構成とすれば、改質器
に供給する液体の炭化水素系燃料の少なくとも一部は、
水素リッチガスを冷却することで昇温しているため、改
質反応に供するのに先立って液体の炭化水素系燃料を昇
温させるのに要するエネルギを削減することができ、こ
れによって装置全体のエネルギ効率を高めることができ
る。

【００１２】なお、上記一酸化炭素低減反応としては、
例えば、一酸化炭素と水蒸気とから二酸化炭素と水素と
を生成するシフト反応や、水素に優先して一酸化炭素を
酸化する一酸化炭素選択酸化反応などを挙げることがで
きる。一般に、液体の炭化水素系燃料では、これを改質
するときの改質反応の温度は、上記一酸化炭素低減反応
の温度に比べて高くなるため、本発明を適用することに
より、改質反応で生じた水素リッチガスが有する熱エネ
ルギを利用すると共に、一酸化炭素低減反応を進行する
際の温度が非所望の程度に上昇するのを抑えることがで
きる。

【００１３】また、本発明の第１の燃料改質装置におい
て、少なくとも前記第１の熱交換部内で所定の加圧状態
となるよう、前記液体の炭化水素燃料を加圧する加圧手
段を、さらに備えることとしてもよい。

【００１４】あるいは、本発明の燃料改質方法の前記
（ｂ）工程において、前記水素リッチガスと熱交換を行
なう前記液体の炭化水素系燃料は、加圧されていること
としても良い。

【００１５】このような構成とすれば、加圧によって液
体の炭化水素系燃料の沸点は上昇するため、水素リッチ
ガスとの熱交換によって液体の炭化水素系燃料が昇温す
るときにも、この炭化水素系燃料が気化してしまうのを
抑えることができる。したがって、水素リッチガスを冷
却するための冷媒を液体の状態を維持することが容易と
なり、冷媒が気体となることで冷却効率が低下してしま
うのを防止することができる。

【００１６】本発明の第１の燃料改質装置は、前記第１
の熱交換部において、前記熱交換によって昇温する前記
炭化水素系燃料の温度が、該炭化水素系燃料の沸点を超
えないように、前記熱交換に用いる前記水素リッチガス
の流量と、前記熱交換に用いる前記炭化水素系燃料の流
量のうちの、少なくともいずれか一方の流量を制御する
第１の流量制御手段を、さらに備えることとしてもよ
い。

【００１７】このような構成とすることで、水素リッチ
ガスを冷却するために用いる冷媒である炭化水素系燃料
が液体の状態であることを確保することができ、冷媒が
気化して冷却効率が低下してしまうのを防止することが
できる。

【００１８】また、上記本発明の第１の燃料改質装置
は、前記第１の熱交換部において、前記熱交換によって
昇温される前記炭化水素系燃料の温度が、該炭化水素系
燃料が炭化する温度を超えないように、前記熱交換に用
いる前記水素リッチガスの流量と、前記熱交換に用いる
前記炭化水素系燃料の流量のうちの、少なくともいずれ
か一方の流量を制御する第２の流量制御手段を、さらに
備えることとしてもよい。

【００１９】上記したように液体の炭化水素系燃料を加
圧すると沸点が上昇するため、冷媒として用いる炭化水
素系燃料がより高い温度になるまでこれを液体の状態に
保ちつつ、水素リッチガスの冷却を行なうことが可能と
なるが、上記構成とすることで、液体の炭化水素系燃料
が昇温しすぎるのを抑え、煤の形成を防止することがで
きる。

【００２０】このような本発明の第１の燃料改質装置に
おいて、前記改質器は、前記炭化水素系燃料に加えて、
水蒸気および／または空気の供給を受け、前記改質器に
供される前、または、前記改質器に供される際の前記水
蒸気および／または空気に対して、前記加圧手段によっ
て加圧された前記炭化水素系燃料の少なくとも一部を噴
霧する噴霧手段を、さらに備えることとしても良い。

【００２１】このような構成とすれば、第１の熱交換部
において高温・高圧となった液体の炭化水素系燃料を、
より低圧な気体である水蒸気および／または空気中に噴
霧することで、直ちに液体の炭化水素系燃料を水蒸気お
よび／または空気中で気化させると共に、これらを均一
に混合することができる。したがって、液体の炭化水素
系燃料を気化させるエネルギを削減することができると
共に、気化した炭化水素系燃料を、改質器に供給する水
蒸気および／または空気と混合するための構成を簡素化
することができる。

【００２２】なお、改質器に供給する水蒸気としては、
改質反応として水蒸気改質反応を行なう場合には、この
水蒸気改質反応に供する水蒸気、あるいは、一酸化炭素
低減反応としてシフト反応を行なう場合には、シフト反
応に供する水蒸気とすることができる。また、改質器に
供給する空気としては、改質反応として部分酸化反応を
行なう場合には、この部分酸化反応に供する空気、ある
いは、一酸化炭素低減反応として一酸化炭素選択酸化反
応を行なう場合には、一酸化炭素選択酸化反応に供する
空気とすることができる。

【００２３】また、本発明の第１の燃料改質装置におい
て、前記第１の熱交換部で昇温した前記炭化水素系燃料
の少なくとも一部と、水との間で熱交換を行なわせ、該
炭化水素系燃料を降温させると共に該水を昇温させる第
２の熱交換部をさらに備え、前記改質器は、前記炭化水
素系燃料に加えて、前記第２の熱交換部で昇温した前記
水を水蒸気として供給されることとしても良い。

【００２４】このような構成とすれば、水素リッチガス
と熱交換を行なうことによって昇温した炭化水素系燃料
を用いて水を加熱し、加熱した水を水蒸気として改質器
に供給している。したがって、改質器に水蒸気を供給す
るために水を加熱するのに要するエネルギを削減するこ
とができ、装置全体のエネルギ効率を向上させることが
できる。

【００２５】このような本発明の第１の燃料改質装置に
おいて、前記第１の熱交換部は、前記水素リッチガスと
の間で熱交換を行なう前記炭化水素系燃料の少なくとも
一部として、前記第２の熱交換部で降温した前記炭化水
素系燃料を用いることとしても良い。

【００２６】このような構成とすれば、第１の熱交換部
において水素リッチガスとの間で熱交換を行なった炭化
水素系燃料の少なくとも一部は、第２の熱交換部で冷却
された後、再び第１の熱交換部において、水素リッチガ
スを降温させるために用いられる。したがって、第１の
熱交換部において水素リッチガスを降温させるための冷
媒として用いる炭化水素系燃料の量が、改質器に供給す
べき炭化水素系燃料量に規制されることがない。

【００２７】本発明の第１の燃料改質装置において、前
記第１の熱交換部は、前記水素リッチガスが通過する第
１の流路と、前記液体の炭化水素系燃料が通過し、前記
第１の流路を通過する前記水素リッチガスと前記液体の
炭化水素系燃料とが熱交換可能となるように設けられた
第２の流路と、前記水素リッチガスよりも温度が低い所
定の流体が通過して、前記第１の流路を通過する前記水
素リッチガスと前記所定の流体とが熱交換可能となるよ
うに設けられた第３の流路とを備えることとしても良
い。

【００２８】このような構成とすれば、炭化水素系燃料
に加えて、さらに上記所定の流体を用いて、水素リッチ
ガスを降温させることができるため、炭化水素系燃料が
熱交換を行なうことで気化してしまうのを抑え、液体の
冷媒を用いることで高い冷却効率を実現する効果をより
充分に確保することが可能となる。

【００２９】このような本発明の第１の燃料改質装置に
おいて、前記所定の流体は、水および／または空気であ
り、前記第１の流路において、前記第２の流路と前記第
３の流路とでは、前記第２の流路の方が、外気との間で
熱交換が容易となるように、より外側に配置されている
こととしても良い。

【００３０】液体の炭化水素系燃料が通過する第２の流
路をより外側に配置することで、炭化水素系燃料の有す
る熱が外気中に放出されやすくなり、炭化水素系燃料の
温度が上昇しすぎるのが抑えられ、炭化水素系燃料が気
化してしまうのを防止することができる。液体の炭化水
素系燃料は水よりも沸点が高いが、少なくともこの液体
の炭化水素系燃料が気化するのを防止することで、水素
リッチガスを降温させる冷媒として液体を用いることで
高い冷却効率を実現する効果を、より充分に確保するこ
とが可能となる。

【００３１】ここで、前記水および／または空気は、前
記第１の熱交換部で昇温した後、前記改質器で進行する
改質反応と、前記一酸化炭素低減部で進行する前記一酸
化炭素低減反応とのうちの、少なくとも一方の反応に供
されることとしてもよい。このような構成とすれば、水
および／または空気を、改質反応や一酸化炭素低減反応
に供する際に、この水および／または空気を昇温させる
ために要するエネルギを削減することができる。

【００３２】上記した本発明の第１の燃料改質装置にお
いて、前記第１の流路と前記第２の流路と前記第３の流
路とは、互いに略平行に配設されており、前記第２の流
路を通過する前記液体の炭化水素系燃料と、前記第３の
流路を通過する前記所定の流体とは、互いに対向する向
きに流れることとしても良い。

【００３３】このような構成とすれば、上記第１の流路
全体で、内部を流れる水素リッチガスの温度をより均一
化することができる。したがって、第１の熱交換部内が
局所的に非所望の高温となるのを防止することができ、
冷媒として用いる炭化水素系燃料が気化してしまうのを
防ぐことができる。

【００３４】本発明の第２の燃料改質装置は、液体の炭
化水素系燃料を改質して水素を生成する燃料改質装置で
あって、改質反応を促進する改質触媒を備え、前記炭化
水素系燃料の供給を受けて改質反応を進行させて、水素
リッチガスを生成する改質器と、前記改質器から排出さ
れる前記水素リッチガスと、前記改質器に供給される前
記炭化水素系燃料と同種の炭化水素系燃料との間で熱交
換を行なわせ、該水素リッチガスを降温させると共に該
炭化水素系燃料を昇温させる第１の熱交換部と、気体中
の一酸化炭素濃度を低減させる一酸化炭素低減反応を促
進する触媒を備え、前記第１の熱交換部で降温した前記
水素リッチガスの供給を受けて、前記一酸化炭素低減反
応を進行させる一酸化炭素低減部とを備えることを要旨
とする。

【００３５】以上のように構成された本発明の第２の燃
料改質装置は、改質反応を促進する改質触媒を備える改
質器において、液体の炭化水素系燃料の供給を受けて改
質反応を進行する。また、第１の熱交換部では、改質器
から排出される前記水素リッチガスと、前記改質器に供
給される前記炭化水素系燃料と同種の液体炭化水素系燃
料との間で熱交換が行なわれ、水素リッチガスは降温し
て、液体炭化水素系燃料は昇温する。気体中の一酸化炭
素濃度を低減させる一酸化炭素低減反応を促進する触媒
を備える一酸化炭素低減部は、第１の熱交換部で降温し
た前記水素リッチガスの供給を受けて、前記一酸化炭素
低減反応を進行する。

【００３６】このような本発明の第２の燃料改質装置に
よれば、一酸化炭素低減反応に先立って、改質反応で生
成した水素リッチガスを降温させるため、一酸化炭素低
減反応を進行する際の温度が非所望の程度に上昇してし
まうのを防止することができる。このとき、水素リッチ
ガスを冷却するために、水素リッチガスと、改質器に供
給される前記炭化水素系燃料と同種の炭化水素系燃料と
の間で熱交換を行なわせるため、熱交換のときに、冷媒
として用いる炭化水素系燃料を液体の状態に保つことが
可能となり、熱交換の効率（冷却効率）を高く維持する
ことが可能となる。高い冷却効率を実現できることによ
り、水素リッチガスを冷却するための熱交換部をより小
型化することができる。

【００３７】また、水素リッチガスを冷却する冷媒とし
て、改質器に供給される前記炭化水素系燃料と同種の炭
化水素系燃料を用いるため、水素リッチガスを冷却する
ための冷媒を別途用意する必要がなく、装置全体の構成
を簡素化することができる。なお、ここで、改質器に炭
化水素系燃料を供給するための流路と、第１の熱交換部
において水素リッチガスを降温させるために用いる炭化
水素系燃料の流路とは、完全に分離されている必要はな
く、たとえば、前者から後者へ炭化水素系燃料を補充可
能である構成も好ましい

【００３８】本発明の燃料電池装置は、水素を含有する
燃料ガスと酸素を含有する酸化ガスとを用いて、電気化
学反応によって起電力を得る燃料電池を備える燃料電池
装置であって、請求項１ないし１２いずれか記載の燃料
改質装置を備え、前記燃料電池は、前記燃料改質装置が
生成した水素を用いて前記電気化学反応を進行すること
を要旨とする。

【００３９】このような燃料電池装置によれば、燃料改
質装置として、冷却効率が高い本発明の第１または第２
の燃料改質装置を備えるため、燃料改質装置をより小型
化することができ、これによって燃料改質装置全体をよ
り小型化することができる。

【００４０】

【発明の実施の形態】以上説明した本発明の構成・作用
を一層明らかにするために、以下本発明の実施の形態
を、実施例に基づいて以下の順序で説明する。 （１）第１実施例の燃料電池装置１０の全体構成 （２）燃料電池装置１０の変形例 （２−１）燃料電池装置１０Ａの構成 （２−２）燃料電池装置１０Ｂの構成 （２−３）燃料電池装置１０Ｃの構成 （２−４）燃料電池装置１０Ｄの構成 （２−５）燃料電池装置１０Ｅの構成 （３）第２実施例 （３−１）燃料電池装置１１０の構成 （３−２）熱交換部１３２における流路の構成 （３−３）燃料電池装置１１０Ａの構成

【００４１】（１）第１実施例の燃料電池装置１０の全
体構成：本発明の燃料改質装置は、液体の炭化水素系燃
料を改質する改質部と、改質反応によって生成される水
素リッチガス中の一酸化炭素濃度を低減させる一酸化炭
素低減部とを備え、改質反応で生成された水素リッチガ
スを、一酸化炭素低減部に供給するのに先立って、液体
の炭化水素系燃料との間で熱交換を行なわせて降温させ
ることを特徴としている。最初に、本発明の第１実施例
として、このような燃料改質装置と、この燃料改質装置
から水素リッチガスの供給を受ける燃料電池とを備える
燃料電池装置１０の構成について説明する。

【００４２】図１は、本発明の好適な一実施例である燃
料電池装置１０の構成の概略を表わすブロック図であ
る。燃料電池装置１０は、ガソリンを貯蔵する燃料タン
ク２０、水を貯蔵する水タンク２２、ガソリンおよび水
を気化・昇温させる蒸発部２６、蒸発部２６で要する熱
を発生する加熱部２８、改質反応により水素リッチガス
を生成する改質部３０、改質部３０から排出される水素
リッチガスを降温させる熱交換部３２、水素リッチガス
中の一酸化炭素（ＣＯ）濃度をシフト反応により低減す
るシフト部３４、水素リッチガス中の一酸化炭素濃度を
酸化反応により低減するＣＯ選択酸化部３６、電気化学
反応により起電力を得る燃料電池４０、空気を圧縮して
燃料電池４０に供給するブロワ３８、コンピュータによ
り構成される制御部５０を主な構成要素とする。以下、
それぞれの構成要素について順に説明する。

【００４３】燃料タンク２０に貯蔵されるガソリンは、
蒸発部２６を経由して、改質部３０における改質反応に
供されるが、これに先立って、熱交換部３２において水
素リッチガスを冷却するための冷媒として働く。すなわ
ち、燃料タンク２０に貯蔵したガソリンを蒸発部２６に
導くガソリン流路６０は、熱交換部３２の内部を経由す
るように設けられており、この熱交換部３２において、
ガソリン流路６０内を通過するガソリンと、改質部３０
から供給される水素リッチガスとの間で熱交換可能とな
っている。この、水素リッチガスの冷却の動作について
は、後に詳しく説明する。また、ガソリン流路６０に
は、ポンプ２１が設けられており、このポンプ２１によ
って、燃料タンク２０から熱交換部３２を経由して蒸発
部２６に供給されるガソリン量が調節される。なお、燃
料タンク２０に貯蔵されるガソリンが硫黄化合物を含有
する場合には、ガソリン流路６０に脱硫器を設け、ガソ
リンを脱硫してから蒸発部２６へ供給することとすれば
よい。

【００４４】水タンク２２には、水タンク２２内に貯蔵
される水を蒸発部２６に導く水流路６２が接続されてい
る。この水流路６２は、熱交換部３２を経由した上記ガ
ソリン流路６０に接続し、両者は合流して燃料流路６３
となり、蒸発部２６に至る。燃料流路６３において、ガ
ソリンと水とは混合されて、蒸発部２６に供給される。
上記水流路６２にはポンプ２３が設けられており、この
ポンプ２３によって、水タンク２２から蒸発部２６に供
給される水の量が調節される。

【００４５】蒸発部２６は、燃料タンク２０から供給さ
れるガソリンと、水タンク２２から供給される水とを気
化させる装置であり、気化したガソリンと水蒸気とから
成る原燃料ガスを生成し、これを所定の温度に昇温して
排出する。蒸発部２６から排出される上記原燃料ガス
は、ガス流路６４を介して改質部３０に供給される。蒸
発部２６には、ガソリンおよび水を気化させるための熱
源として、加熱部２８が併設されている。加熱部２８
は、内部に燃焼触媒を備えると共に、併設された図示し
ないブロワによって、空気を供給される。加熱部２８に
対して燃焼の燃料が供給されると、この燃料と空気とを
用いて触媒上で燃焼反応が進行し、所望の熱を発生す
る。なお、加熱部２８に供給される上記燃料としては、
本実施例では、後述する燃料電池４０から排出されるア
ノード排ガスを用いている（図示せず）。また、燃焼反
応のための燃料としてアノード排ガスだけでは不足する
ときなどには、燃料タンク２０に貯蔵されるガソリンも
利用可能である。

【００４６】改質部３０は、内部に改質触媒を備えてお
り、供給されたガソリンと水蒸気とからなる上記原燃料
ガスを改質して、水素リッチガスを生成する。改質触媒
としては、白金、パラジウム、ロジウムなどの貴金属、
あるいはこれらの合金を用いることができる。なお、本
実施例では、上記したように改質部３０に水蒸気が供給
されており、水蒸気改質反応によって水素リッチガスが
生成されるが、改質部３０にブロワを併設して（図示せ
ず）、改質部３０内にさらに空気を供給し、ガソリンの
部分酸化反応も同時に行なうこととしても良い。このよ
うな構成とすれば、水蒸気改質反応で要する熱を、部分
酸化反応で生じる熱によって賄うことが可能となる。も
とより、改質部３０にヒータまたは燃焼器などの加熱装
置を併設し、上記部分酸化反応で生じる熱では不足する
熱量、あるいは、部分酸化反応を行なわないときに水蒸
気改質反応で要する熱量を、この加熱装置を用いて発生
する構成としても良い。

【００４７】なお、上記改質触媒上で進行する反応は、
触媒温度を所定の温度範囲に維持することによって、充
分に高い活性を得ることが可能となる。上記改質触媒
は、いずれも、既述した反応（ガソリンの水蒸気改質反
応および部分酸化反応）を促進する充分な活性を示す温
度が６００℃以上である。したがって、既述した蒸発部
２６では、ガソリンと水とを気化させて原燃料ガスを生
成する際には、改質部３０における反応温度である６０
０℃以上の所定の温度に対応するように原燃料ガスを充
分に昇温して、これを改質部３０側に排出する。また、
改質部３０では、部分酸化反応を進行させるために改質
部３０に供給する空気量を制御する、あるいは、既述し
た加熱装置による発熱量を制御することによって、改質
部３０の内部温度が６００℃〜８００℃の温度範囲に保
たれるように制御している。なお、改質反応がこのよう
な温度で進行することにより、改質部３０で生成される
水素リッチガスは、上記した改質部３０の内部温度に対
応する所定の高温状態で、改質部３０から排出される、

【００４８】改質部３０で生成された水素リッチガス
は、ガス流路６５を介して熱交換部３２に供給される。
熱交換部３２は、既述したように、その内部にガソリン
流路６０の一部を備えているが、熱交換部３２内を通過
する水素リッチガスと、熱交換部３２内に形成されるガ
ソリン流路６０内を通過するガソリンとの間で熱交換が
可能となっている。上記したように、水素リッチガス
は、改質部３０の内部温度に対応する所定の高温状態と
なっており、ガソリンは、略室温状態となっているた
め、両者が熱交換することによって、水素リッチガスは
降温すると共に、ガソリンは昇温する。降温した水素リ
ッチガスは、ガス流路６６を介してシフト部３４に供給
され、昇温したガソリンは、既述したように蒸発部２６
に供給される。

【００４９】シフト部３４は、一酸化炭素と水蒸気とか
ら二酸化炭素と水素とを生成するシフト反応を進行させ
ることによって、水素リッチガス中の一酸化炭素濃度を
低減する装置である。すなわち、改質部３０で生成され
る水素リッチガスは、所定量（１０％程度）の一酸化炭
素を含んでいるが、シフト部３４は、この水素リッチガ
ス中の一酸化炭素濃度を低減する。シフト部３４は、シ
フト反応を促進する触媒を備えており、例えば、銅を備
える銅系触媒、あるいは、鉄を備える鉄系触媒などを用
いることができる。このような触媒のもとでは、シフト
反応は、２００℃〜３００℃の温度範囲において特に良
好に進行する。既述したように、改質部３０における反
応温度は６００℃以上であり、改質部３０から排出され
る水素リッチガスの温度はこの反応温度に対応する高い
温度となっているが、本実施例の燃料電池装置１０で
は、改質部３０とシフト部３４との間に熱交換部３２を
設け、この熱交換部３２において水素リッチガスの温度
を充分に降温させた後にシフト部３４に供給している。

【００５０】なお、シフト反応は発熱反応であるが、本
実施例では、熱交換部３２において水素リッチガスの温
度を充分に低下させることによって、発熱反応であるシ
フト反応が進行しても、シフト部３４内を上記望ましい
温度範囲内に保つことを可能にしている。もとより、シ
フト部３４において冷却手段をさらに設け、シフト部３
４内の温度を調節する構成とすることも可能である。シ
フト部３４で一酸化炭素濃度が低減された水素リッチガ
スは、ガス流路６７を介してＣＯ選択酸化部３６に供給
される。

【００５１】ＣＯ選択酸化部３６は、シフト部３４から
供給された水素リッチガス中の一酸化炭素濃度を、さら
に低減するための装置である。すなわち、シフト部３４
では、水素リッチガス中の一酸化炭素濃度は数％程度ま
で低減されるが、ＣＯ選択酸化部３６では、一酸化炭素
濃度を数ｐｐｍ程度にまで低減する。ＣＯ選択酸化部３
６で進行する反応は、水素リッチガス中に豊富に含まれ
る水素に優先して、一酸化炭素を酸化する一酸化炭素選
択酸化反応である。ＣＯ選択酸化部３６には、一酸化炭
素の選択酸化触媒である白金触媒、ルテニウム触媒、パ
ラジウム触媒、金触媒、あるいはこれらを第１元素とし
た合金触媒を担持した担体が充填されている。このよう
な一酸化炭素選択酸化触媒のもとでは、反応温度を１０
０℃〜２００℃程度に保つことで、一酸化炭素選択酸化
反応は良好に進行する。

【００５２】なお、ＣＯ選択酸化部３６で進行する一酸
化炭素選択酸化反応で要する酸素を供給するために、Ｃ
Ｏ選択酸化部３６には、ブロワ３７が併設されている。
ブロワ３７は、外部から空気を取り込んでこれを圧縮
し、ＣＯ選択酸化部３６に供給する。ブロワ３７の駆動
量、すなわち、ＣＯ選択酸化部３６に供給する空気（酸
素）量を調節することで、ＣＯ選択酸化部３６で進行す
る一酸化炭素選択酸化反応の状態を制御することができ
る。

【００５３】なお、ＣＯ選択酸化部３６で進行する一酸
化炭素選択酸化反応は、発熱反応である。したがって、
ＣＯ選択酸化部３６は、内部温度（触媒温度）を上記し
た望ましい反応温度に保つために、内部に所定の冷却手
段を備えることとして良い。

【００５４】ＣＯ選択酸化部３６で上記のように一酸化
炭素濃度が下げられた水素リッチガスは、燃料ガス流路
６８によって燃料電池４０に導かれ、燃料ガスとしてア
ノード側における電池反応に供される。電気化学反応に
おいて燃料ガス中の水素のすべてが消費されるわけでは
ないが、燃料電池４０で電池反応に供された後に排出さ
れるアノード排ガスは、既述したように加熱部２８に供
給されて燃焼反応の燃料として利用され、これによって
燃料電池装置１０全体のエネルギ効率の向上が図られて
いる。一方、燃料電池４０のカソード側における電池反
応に関わる酸化ガスは、制御部５０から駆動信号を出力
されるブロワ３８によって、酸化ガス流路６９を介して
圧縮空気として供給される。電池反応に用いられた残り
のカソード排ガスは、外部に排出される。

【００５５】燃料電池４０は、固体高分子電解質型の燃
料電池であり、電解質膜、アノード、カソード、および
セパレータとを備える単セルを複数積層して構成されて
いる。電解質膜は、例えばフッ素系樹脂などの固体高分
子材料で形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であ
る。アノードおよびカソードは、共に炭素繊維を織成し
たカーボンクロスにより形成されている。また、電解質
膜と、アノードあるいはカソードとの間には、電気化学
反応を促進する触媒を備える触媒層が設けられている。
このような触媒としては、白金、あるいは白金と他の金
属から成る合金が用いられる。セパレータは、カーボン
を圧縮してガス不透過とした緻密質カーボンや、耐食性
に優れた金属など、ガス不透過性を有する導電性部材に
より形成されている。また、このセパレータは、上記ア
ノードおよびカソードとの間に、燃料ガスおよび酸化ガ
スの流路を形成する。燃料電池４０は、燃料ガスとして
の水素リッチガスと酸化ガスとしての圧縮空気とを上記
流路に供給されて、電気化学反応を進行することで起電
力を発生する。燃料電池４０で生じた電力は、燃料電池
４０に接続される所定の負荷に供給される。以下に、燃
料電池４０で進行する電気化学反応を示す。（１）式は
アノード側における反応、（２）式はカソード側におけ
る反応を示し、電池全体では（３）式に示す反応が進行
する。

【００５６】 Ｈ₂ → ２Ｈ⁺＋２ｅ^- …（１） （１／２）Ｏ₂＋２Ｈ⁺＋２ｅ^- → Ｈ₂Ｏ …（２） Ｈ₂＋（１／２）Ｏ₂ → Ｈ₂Ｏ …（３）

【００５７】制御部５０は、マイクロコンピュータを中
心とした論理回路として構成され、詳しくは、予め設定
された制御プログラムに従って所定の演算などを実行す
るＣＰＵ５４と、ＣＰＵ５４で各種演算処理を実行する
のに必要な制御プログラムや制御データ等が予め格納さ
れたＲＯＭ５６と、同じくＣＰＵ５４で各種演算処理を
するのに必要な各種データが一時的に読み書きされるＲ
ＡＭ５８と、燃料電池装置１０が備える図示しない各種
センサからの検出信号や、燃料電池に接続された負荷に
関わる情報などを入力すると共に、ＣＰＵ５４での演算
結果に応じて既述した各ブロワやポンプなどに駆動信号
を出力する入出力ポート５２等を備える。制御部５０
は、このように各種の信号を入出力することによって、
燃料電池装置１０全体の運転状態を制御する。

【００５８】以上のように構成された本実施例の燃料電
池装置１０によれば、改質部３０から排出される水素リ
ッチガスをシフト部３４に供給するのに先立って、熱交
換部３２においてこの水素リッチガスの冷却を行なって
いる。したがって、高温の水素リッチガスがシフト部３
４に供給されることによってシフト部３４内の温度が非
所望の程度にまで上昇してしまうのを防ぎ、シフト部３
４で進行するシフト反応の状態を良好に維持することが
可能となる。

【００５９】このとき、改質部３０から排出される水素
リッチガスを冷却するために、この水素リッチガスと、
液体炭化水素系燃料であるガソリンとの間で、熱交換を
行なわせている。液体炭化水素系燃料は、水に比べて沸
点が高いため（ガソリンの沸点は約２００℃）、水素リ
ッチガスを冷却する冷媒として用いる炭化水素系燃料を
液体の状態に保ったまま、水素リッチガスの冷却を行な
うことが可能となる。水素リッチガスを冷却する冷媒と
して液体を用いる場合には、気体の冷媒を用いる場合に
比べて冷却効率を大きく向上させることができる。した
がって、水素リッチガスとの間で熱交換を行なう間、液
体の状態を維持することがより容易である液体炭化水素
系燃料を冷媒として用いることにより、熱交換部３２を
より小型化することが可能となる。

【００６０】さらに、熱交換部３２で水素リッチガスと
熱交換させる冷媒である液体炭化水素系燃料は、改質反
応に供する改質燃料であるため、水素リッチガスを冷却
するために、特別に液体の冷媒を用意することなく上記
した効果を得ることができる。また、図１に示した燃料
電池装置１０では、熱交換部３２において水素リッチガ
スと熱交換を行なうことで昇温したガソリンを、蒸発部
２６を介して改質部３０に供給している。したがって、
改質部３０から排出される水素リッチガスが有する熱エ
ネルギを利用することで、蒸発部２６でガソリンを気化
・昇温させるために要するエネルギを削減することがで
き、燃料電池装置１０全体のエネルギ効率を向上させる
ことができる。なお、ガソリン流路６０において、熱交
換部３２よりも下流側に既述した脱硫器を設ける場合
に、この脱硫器における反応温度が所定の温度以上であ
って、脱硫器に供給する際にガソリンを加熱する必要が
ある場合には、この加熱に要するエネルギを削減するこ
とが可能となる。

【００６１】（２）燃料電池装置１０の変形例：図１に
示した第１実施例の燃料電池装置１０は、液体炭化水素
系燃料を用いて水素リッチガスを冷却することによる既
述した効果を保持しつつ、種々の変形が可能である。以
下に、第１実施例の変形例としての燃料電池装置の構成
について説明する。

【００６２】（２−１）燃料電池装置１０Ａの構成：図
１に示した燃料電池装置１０では、蒸発部２６を介して
改質部３０に供給するガソリンは、蒸発部２６に供給す
るのに先立って、その全量を、熱交換部３２における熱
交換に利用することとしたが、一部だけを熱交換に利用
することとしても良い。このような構成を有する燃料電
池装置１０Ａの構成を図２に示す。なお、以下に説明す
る図２ないし図７および図９に示す各燃料電池装置にお
いて、図１の燃料電池装置１０と共通する部材には同じ
番号を付して、詳しい説明は省略する。

【００６３】燃料電池装置１０Ａでは、燃料タンク２０
と蒸発部２６とを接続する流路として、ガソリン流路６
１と、熱交換部３２を経由するガソリン分岐路６０Ａと
が設けられている。ガソリン流路６１は、燃料タンク２
０に貯蔵されるガソリンを導く流路であり、水流路６２
と合流して燃料流路６３となり、蒸発部２６に接続す
る。ガソリン分岐路６０Ａは、ガソリン流路６１から分
岐して熱交換部３２を経由した後、再びガソリン流路６
１に合流する。ガソリン流路６１，ガソリン分岐路６０
Ａには、それぞれ、制御部５０によって駆動されるポン
プ２５，２１が配設されており、これらのポンプによっ
て、熱交換部３２を経由することなく蒸発部２６に供給
されるガソリン量と、熱交換部３２で冷媒として用いた
後に蒸発部２６に供給されるガソリン量とが制御され
る。熱交換部３２における冷却効率が充分であれば、こ
のような構成であっても、改質部３０から排出される水
素リッチガスを充分に冷却することが可能となる。

【００６４】（２−２）燃料電池装置１０Ｂの構成：既
述したように、シフト部３４に供給するのに先立って水
素リッチガスを冷却するために、液体炭化水素系燃料を
用いる構成とすれば、熱交換部３２における冷却効率を
向上させることができる。しかしながら、図１に示した
ように蒸発部２６に供給するガソリンの全量を用いて水
素リッチガスの冷却を行なったとしても、改質部３０の
反応温度とシフト部３４の反応温度との差が大きい場合
などには、熱交換部３２において所望の程度にまで充分
に水素リッチガスを冷却できない場合が生じることが考
えられる。このように、蒸発部２６に供給する液体炭化
水素系燃料の全量を用いても、水素リッチガスの冷却が
不十分となるおそれがある場合に有効な構成の一例を、
図３に示す。

【００６５】図３に示した燃料電池装置１０Ｂでは、改
質部３０と熱交換部３２とを接続するガス流路６５から
分岐するガス分岐路６５Ｂが、さらに設けられている。
ガス分岐路６５Ｂは、熱交換部３２とは異なる熱交換部
３３を経由してガス流路６６に接続している。すなわ
ち、このガス分岐路６５Ｂを通過する水素リッチガス
は、熱交換部３３において冷却された後、熱交換部３２
で冷却された水素リッチガスと合流して、シフト部３４
に供給される。ガス流路６５とガス分岐路６５Ｂとの接
続部には、弁８５が設けられており、改質部３０から排
出された水素リッチガスの内、熱交換部３２を経由する
ガス量と、熱交換部３３を経由するガス量とを調節可能
となっている。また、ガソリン流路６０では、熱交換部
３２を経由した出口部付近において、内部を通過するガ
ソリンの温度を検知する温度センサ３１が設けられてい
る。弁８５および温度センサ３１は制御部５０に接続さ
れており（図示せず）、制御部５０は、温度センサ３１
が出力する検出信号に基づいて弁８５を駆動することに
よって、熱交換部３２を経由する水素リッチガスの量
と、熱交換部３３を経由する水素リッチガスの量とを調
節し、熱交換部３２において水素リッチガスと熱交換す
ることで昇温するガソリンの温度が、その沸点を超えな
いように制御する。

【００６６】このような構成とすれば、改質部３０から
排出される水素リッチガスの一部を、熱交換部３２とは
異なる熱交換部３３を用いて冷却することで、熱交換部
３２で冷媒として用いるガソリンの温度が沸点に達して
気化してしまうのを防止することができる。熱交換部３
２において冷媒として用いるガソリン量が不十分である
と、熱交換部３２で水素リッチガスの冷却に用いている
ガソリンが気化してしまうおそれがあり、このように冷
媒が気体となることは、熱交換部３２における熱交換効
率（冷却効率）の低下を引き起こす。図３に示した燃料
電池装置１０Ｂのように、改質部３０から排出される水
素リッチガスの一部を他の熱交換部３３を用いて冷却す
ることによって、熱交換部３２で冷媒として用いるガソ
リンを液体の状態に維持することができ、熱交換部３２
における熱交換効率の低下を防止することができる。熱
交換部３２における冷却効率を確保することにより、燃
料電池装置１０Ｂ全体としても、エネルギ効率の低下を
抑えることができる。

【００６７】なお、ここで、熱交換部３３で用いる冷媒
としては、例えば、水タンク２２に貯蔵した水など、水
素リッチガスよりも温度が低い流体の中から適宜選択す
ればよい。水タンク２２に貯蔵する水を用いる場合に
は、熱交換部３３で水素リッチガスを冷却することで昇
温した水（水蒸気）は、改質部３０における水蒸気改質
反応に供したり、シフト部３４で進行するシフト反応に
供することとすればよく、これによって、水素リッチガ
スの有する熱エネルギを有効に利用することが可能とな
る。

【００６８】なお、図３に示した燃料電池装置１０Ｂで
は、温度センサ３１の検出信号にしたがって、熱交換部
３２で熱交換するガソリンの温度がその沸点を超えない
ように、弁８５を調節することとしたが、熱交換部３２
を通過する流路と熱交換部３３を通過する流路とのそれ
ぞれに対して、改質部３０から排出される水素リッチガ
スを所定の割合で振り分けることとしても良い。例え
ば、燃料電池４０に接続する負荷の変動が充分に小さい
ときには、改質部３０から排出される水素リッチガス量
も略一定となり、予め定めた一定の割合で、熱交換部３
２と熱交換部３３とに水素リッチガスを振り分けること
で、熱交換部３３を通過するガソリンを液体の状態に維
持しつつ、シフト部３４に供給する水素リッチガスを所
望の程度に降温させることが可能となる。

【００６９】（２−３）燃料電池装置１０Ｃの構成：既
述した実施例では、熱交換部３２において、水素リッチ
ガスを冷却するために、液体であるガソリンを冷媒とし
て用いることで、充分な熱交換効率を確保している。こ
こで、熱交換部３２を通過するガソリン流路６０の内部
を加圧する構成とすれば、この流路内を通過するガソリ
ンの沸点を上昇させて気化を抑えることができ、液体を
冷媒として熱交換を行なうことで高い冷却効率を実現で
きるという効果をより充分に得ることが可能となる。こ
のようなガソリン流路６０内を加圧する構成を備える燃
料電池装置１０Ｃを図４に示す。

【００７０】図４に示した燃料電池装置１０Ｃでは、ガ
ソリン流路６０において圧力調整弁８７が設けられてお
り、ポンプ２１によってガソリンを加圧しつつガソリン
流路６０内部にガソリンを送り込むことで、熱交換部３
２を経由するガソリン流路６０内を昇圧させている。ま
た、燃料電池装置１０Ｃでは、ガソリン流路６０は、蒸
発部２６と改質部３０とを接続するガス流路６４Ｃに接
続している。ここで、燃料電池装置１０Ｃでは、蒸発部
２６に対しては、水タンク２２に貯蔵される水は供給さ
れるが、燃料タンク２０に貯蔵されるガソリンは供給さ
れないため、蒸発部２６からガス流路６４Ｃへは、既述
した原燃料ガスに代えて水蒸気が排出される。

【００７１】熱交換部３２を経由したガソリン流路６０
内を通過するガソリンは、上記したように加圧されてい
ると共に熱交換によって昇温している。燃料電池装置１
０Ｃでは、このような高温・高圧のガソリンが通過する
ガソリン流路６０を、上記ガス流路６４Ｃとの接続部に
おいて開口させ、ガス流路６４Ｃ内に、高温・高圧のガ
ソリンを噴霧する構成となっている。ガス流路６４Ｃ内
には、上記したようにより低圧の水蒸気が通過している
ため、上記したようにガス流路６４Ｃ内にガソリンを噴
霧することによって、噴霧されたガソリンは直ちに気化
して、ガス流路６４Ｃ内を通過する水蒸気に混合され
て、両者は原燃料ガスとなって改質部３０に供給され
る。

【００７２】なお、図４では、制御部５０に駆動されて
燃料流路６３に圧縮空気を供給するブロワ３５が記載さ
れており、改質部３０において、既述したように水蒸気
改質反応と共に部分酸化反応が進行可能となっている。
このように蒸発器２６に対して水と共に空気を供給する
場合には、蒸発部２６では、水タンク２２から供給され
る水が気化されて水蒸気となると共に、この水蒸気と、
ブロワ３５から供給される空気との混合気体が、気化・
昇温される。したがって、ガス流路６４Ｃでは、上記水
蒸気と空気との混合気体に対して、高温高圧のガソリン
が、ガソリン流路６０より噴霧される。もとより、蒸発
部２６よりも下流側（ガス流路６４Ｃ）においてブロワ
３５と接続し、蒸発部２６で気化・昇温した水蒸気に対
して、あるいはこの水蒸気にガソリンを噴霧して成る混
合気体に対して、空気を混合することとしても良い。

【００７３】また、ガソリン流路６０は、ガス流路６４
Ｃに代えて改質部３０と接続することとしても良い。改
質反応に先立って、あるいは改質反応が進行する際に、
高温・高圧のガソリンを、より低圧な水蒸気（および空
気の混合気体）に対して噴霧すると、液体のガソリン
は、直ちに気化して上記水蒸気（および空気の混合気
体）に混合される。

【００７４】図４に示した燃料電池装置１０Ｃでは、熱
交換部３２を経由したガソリンは、すべて改質反応に供
されることとなっているが、このような構成において
は、圧力調整弁８７を設けることでガソリン流路６０内
を所定の加圧状態としたときにガス流路６４Ｃに対して
所望量のガソリンを吐出可能となるように、ポンプ２１
の駆動量を制御すればよい。もとより、熱交換部３２を
経由したガソリンを改質反応に供給する場合に、図４に
示したように全量をガス流路６４Ｃ中に噴霧するのでは
なく、一部のガソリンは、蒸発部２６を介して供給する
こととしても差し支えない。

【００７５】以上のように構成された燃料電池装置１０
Ｃによれば、熱交換部３２において水素リッチガスとの
間で熱交換を行ないこれを冷却するガソリンが加圧され
るため、ガソリンの沸点をより高くすることができ、上
記熱交換によってガソリンが昇温するときにも、ガソリ
ンを液体の状態に容易に保つことができる。したがっ
て、熱交換部３２における冷却効率を充分に高く維持す
ることができると共に、熱交換部３２をより小型化する
ことが可能となる。

【００７６】また、燃料電池装置１０Ｃでは、熱交換部
３２を経由した高温・高圧のガソリンを、液体の状態の
まま、より低圧の気体が通過するガス中に噴霧すること
によって気化させている。したがって、改質反応に供す
るのに先立ってガソリンを気化させるためにさらにエネ
ルギを消費したり、ガソリンを気化させる特別な構造を
設ける必要がなく、さらに、ガソリンと水蒸気（および
空気）との混合の動作を、より効率的に行なうことが可
能となる。

【００７７】なお、上記したようにガソリンを加圧する
場合には、加圧の程度を上げるほどガソリンの沸点を上
昇させることができ、熱交換部３２における熱交換によ
ってガソリンが気化してしまうのを抑えることができ
る。しかしながら、ガソリンなどの炭化水素系燃料は、
あまり温度を上げすぎると、たとえ沸点以下であって
も、炭化が進行するという問題を生じる（例えばガソリ
ンでは、温度が３００℃を越えると炭化の問題が顕著に
なる）。したがって、ガソリンなど、用いる液体炭化水
素系燃料の温度が、その炭化が充分に抑えられる温度範
囲となるように、熱交換部３２で冷媒として用いるガソ
リン量、あるいは、熱交換部３２で冷却する水素リッチ
ガス量を制御することが望ましい。このような構成にお
いて、改質器３０から排出される水素リッチガスを、シ
フト部３４に供給するのに先立って充分に冷却する動作
を確保するためには、例えば、図３に示した燃料電池装
置１０Ｂのように、改質部３０から排出される水素リッ
チガスの一部を、熱交換部３２とは異なる手段によって
冷却したり、後述するように、熱交換部３２で冷媒とし
て用いるガソリン量を、改質部３０における改質反応に
供すべきガソリン量に規制されない構成とすればよい。

【００７８】なお、ガソリン流路６０内のガソリンを加
圧の構成は、図４に示したようにポンプ２１と圧力調整
弁８７とを用いる以外の構成としてもよく、熱交換部３
２で熱交換を行なうガソリンを加圧することができれ
ば、既述した効果を得ることができる

【００７９】また、燃料電池装置１０Ｃでは、高温・高
圧のガソリンをガス流路６４Ｃに噴霧することで、改質
反応に供するガソリンを気化するのに要するエネルギを
削減しているが、熱交換部３２における熱交換で昇温し
た高圧のガソリンを、蒸発部２６に供給する構成も可能
である。例えば、図１ないし図３の構成において、図４
と同様の圧力調整弁を設け、熱交換部３２におけるガソ
リンの流路内を昇圧させる構成としても良い。このよう
な場合にも、昇圧させることでガソリンの沸点を上昇さ
せ、より高い温度になるまでガソリンを液体の状態で維
持し、熱交換部３２における熱交換効率を充分に確保す
るという上記した効果を得ることができる。

【００８０】（２−４）燃料電池装置１０Ｄの構成：既
述した実施例では、熱交換部３２で水素リッチガスと熱
交換して昇温したガソリンのすべてを改質反応に供する
こととしたが、熱交換部３２を経由したガソリンの一部
のみを改質反応に供する構成とすることもできる。この
ような構成の燃料電池装置１０Ｄを図５に示す。

【００８１】図５に示した燃料電池装置１０Ｄでは、燃
料電池装置１０Ｃと同様に、ガソリン流路６０において
ポンプ２１と圧力調整弁８７とが設けられており、熱交
換部３２で冷媒として用いるガソリンを加圧可能な構成
となっている。また、燃料電池装置１０Ｃと同様に、ガ
ソリン流路６０はガス流路６４に接続しており、このガ
ス流路６４を通過する水蒸気（あるいはさらに空気。図
５ではブロワ３５は図示せず）に対して、高温・高圧の
ガソリンを噴霧可能となっている。さらに、燃料電池装
置１０Ｄでは、熱交換部３２を経由したガソリンが流れ
るガソリン流路６０から分岐するガソリン分岐路６０Ｄ
が設けられている。ガソリン分岐路６０Ｄは、熱交換部
３２とは別個に設けられた熱交換部７０を経由した後、
ガソリン流路６０（熱交換部３２よりも上流側）に再び
接続する。ここで、ガソリン流路６０からガソリン分岐
路６０Ｄが分岐する部位には、制御部５０によって駆動
される流量調整弁８６が設けられており、ガス流路６４
を流れる水蒸気（あるいはさらに空気）中に噴霧するガ
ソリン量と、熱交換部７０を経由してガソリン流路６０
の上流側に再び戻すガソリン量とを制御可能となってい
る。

【００８２】また、上記熱交換部７０内には、水タンク
２２に貯蔵される水を蒸発部２６に供給する水流路６２
の一部が形成されており、蒸発部２６に供給される水
は、蒸発部２６に供給されるのに先立って、ガソリン分
岐路６０Ｄを流れるガソリンとの間で熱交換を行なうこ
とが可能となっている。熱交換部７０においてガソリン
と水とが熱交換を行なうことで、水流路６２内を流れる
水は昇温して蒸発部２６に供給される。また、ガソリン
分岐路６０Ｄ内を流れるガソリンは降温してガソリン流
路６０内に流入し、新たに燃料タンク２０から追加され
るガソリンと共に、熱交換部３２において水素リッチガ
スを冷却する冷媒として再び働く。

【００８３】以上のように構成された燃料電池装置１０
Ｄによれば、改質部３０における改質反応に供するガソ
リンと、熱交換部７０で降温させた後再びガソリン流路
６０に戻すガソリンとによって、改質部３０から排出さ
れる水素リッチガスの冷却を行なうため、熱交換部３２
において冷媒として用いるガソリン量が、改質反応に供
すべきガソリン量に規制されることがなく、より多くの
ガソリンを冷媒として用いて水素リッチガスを充分に冷
却することが可能となる。改質部３０から排出される水
素リッチガスを充分に冷却可能であることにより、冷媒
として用いるガソリンが非所望の程度にまで昇温してし
まうのを防ぐことができ、冷媒として用いるガソリンを
液体の状態に保ち、熱交換部３２における冷却効率を充
分に高く維持することが容易となる。

【００８４】また、燃料電池装置１０Ｄでは、熱交換部
３２から排出されるガソリンの有する熱を利用して、蒸
発部２６に供給する水を予め加熱しているため、改質部
３０に供給する水蒸気を得るために水を加熱するのに要
するエネルギを削減し、装置全体のエネルギ効率を向上
させることができる。なお、図５の燃料電池装置１０Ｄ
では、熱交換部３２から排出されたガソリンを改質反応
に供する際に、ガス流路６４を通過する水蒸気（あるい
は、さらに空気）中に噴霧しているが、図１ないし図３
のように、蒸発部２６に供給するなど、異なる構成とし
ても良い。

【００８５】（２−５）燃料電池装置１０Ｅの構成：既
述した実施例では、熱交換部３２において冷媒として用
いられるガソリンは、少なくともその一部は常に燃料タ
ンク２０より供給されており、また、熱交換部３２から
排出される昇温したガソリンの少なくとも一部は、改質
部３０で進行する改質反応に供されることとした。ここ
で、熱交換部３２で冷媒として用いるガソリンの流路
と、改質反応に供するガソリンの流路とを、分離して設
ける構成とすることも可能である。このような構成の燃
料電池装置１０Ｅを図６に示す。

【００８６】燃料電池装置１０Ｅでは、燃料タンク２０
に貯蔵されるガソリンは、ガソリン流路６０に導かれて
そのまま蒸発部２６に供給され、気化・昇温された後に
改質反応に供される。上記ガソリン流路６０とは別に、
燃料電池装置１０Ｅには、ガソリン流路６０Ｅが設けら
れている。ガソリン流路６０Ｅは、制御部５０によって
駆動されるポンプ８８を備えると共に、その流路の一部
は熱交換部３２内に形成されており、また、流路の他の
部分は、上記熱交換部３２とは別に設けられた熱交換部
７２の内部に形成されている。したがって、上記ポンプ
８８を駆動することによって、ガソリン流路６０Ｅ内の
ガソリンは、熱交換部３２と熱交換部７２との間を循環
する。

【００８７】既述した実施例と同様に、水タンク２２に
貯蔵される水は、水流路６２に導かれて蒸発部２６に供
給されるが、この水流路６２は、途中で上記熱交換部７
２を経由しており、水流路６２内を通過する水は、熱交
換部７２において、ガソリン流路６０Ｅ内を通過するガ
ソリンとの間で熱交換可能となっている。このような燃
料電池装置１０Ｅでは、改質部３０から排出される水素
リッチガスは、熱交換部３２において、ガソリン流路６
０Ｅ内を通過するガソリンとの間で熱交換を行なって降
温し、シフト部３４に供給される。熱交換部３２で水素
リッチガスと熱交換して昇温したガソリン流路６０Ｅ内
のガソリンは、熱交換部７２において、水流路６２内を
通過する水と熱交換して降温し、再び熱交換部３２に供
給されて水素リッチガスを冷却するための冷媒として働
く。熱交換部７２でガソリンと熱交換することで昇温し
た水は、上記したように蒸発部２６に供給されて、ここ
で気化・昇温される。

【００８８】このような燃料電池装置１０Ｅによれば、
改質反応に供するガソリンの流路と、水素リッチガスを
冷却する冷媒として用いるガソリンの流路とを分離して
いるため、上記冷媒として用いるガソリン量が、改質反
応に供すべきガソリン量に規制されることがなく、水素
リッチガスを冷却するために充分量のガソリンを用いる
ことができる。したがって、冷媒として用いるガソリン
を液体の状態に保つことがより容易となり、冷媒として
液体を用いることによる既述した効果を充分に得ること
ができる。

【００８９】また、燃料電池装置１０Ｅによれば、改質
部３０から排出される水素リッチガスの有する熱エネル
ギを、蒸発部２６に供給する水を昇温させるために間接
的に利用している。したがって、改質反応に先立って水
を気化・昇温させるために要するエネルギを削減するこ
とができ、装置全体のエネルギ効率を向上させることが
できる。

【００９０】さらに、燃料電池装置１０Ｅにおいて、改
質部３０から排出される水素リッチガスを冷却する冷媒
として用いるガソリンを、図４，５と同様に加圧する構
成としても良い。これによって、上記冷媒として用いる
ガソリンが気化するのをより充分に防止することが可能
となり、熱交換部３２における冷却効率を確保すること
ができる。また、図６では、熱交換部３２で冷媒として
用いるガソリンが流れるガソリン流路６０Ｅは、燃料タ
ンク２０とは完全に分離して表わしているが、上記ガソ
リン流路６０Ｅに対して、燃料タンク２０よりガソリン
の補給が可能な構成としてもよい。

【００９１】水よりも沸点が高く、改質部３０から排出
される水素リッチガスと熱交換を行なう際に液体の状態
を保ち、高い冷却効率を維持可能となる流体は、ガソリ
ン以外にも考えられるが、燃料電池装置１０Ｅのよう
に、改質反応に供する液体炭化水素系燃料であるガソリ
ンを冷媒として用いることで、水素リッチガスを冷却す
るための冷媒を別途用意する必要がなく、装置全体の構
成が複雑化するのを抑えて既述した効果を得ることが可
能となる。

【００９２】（３）第２実施例：既述した第１実施例お
よびその変形例では、改質部３０から排出される水素リ
ッチガスを冷却するために設けた熱交換部３２では、上
記水素リッチガスと熱交換させる冷媒として、改質反応
で用いる液体炭化水素系燃料であるガソリンだけを用い
ることとしたが、ガソリンに加えて、さらに他の流体
を、熱交換部３２において冷媒として用いることとして
も良い。このような構成を、以下に第２実施例として説
明する。

【００９３】（３−１）燃料電池装置１１０の構成：図
７は、第２実施例の燃料電池装置１１０の構成を表わす
説明図である。燃料電池装置１１０は、熱交換部３２に
代えて熱交換部１３２を備えており、図１に示した燃料
電池装置１０と同様に、熱交換部１３２において、蒸発
部２６を介して改質反応に供するガソリンと、改質部３
０から排出される水素リッチガスとの間で熱交換を行な
うことで、水素リッチガスを冷却する構成となってい
る。さらに、燃料電池装置１１０では、水流路６２内を
通過する水もまた、水素リッチガスを冷却する冷媒とし
て熱交換部１３２で用いる構成となっている。すなわ
ち、水タンク２２に貯蔵される水を蒸発部２６に供給す
る水流路６２は、熱交換部１３２を経由するように設け
られており、水流路６２を通過する水と、熱交換部１３
２内を通過する水素リッチガスとの間で熱交換が可能と
なっている。

【００９４】このように、水流路６２を通過する水をさ
らに冷媒として用いることで、改質部３０から排出され
る水素リッチガスを、より充分に冷却することが可能と
なる。したがって、熱交換部１３２において水素リッチ
ガスと熱交換することでガソリンの温度が非所望の程度
にまで（沸点を超えて）上昇してしまうのを抑えること
ができ、冷媒として用いるガソリンを液体の状態に維持
することが容易となる。これによって、熱交換部１３２
においてガソリンを用いて水素リッチガスを冷却する際
の冷却効率を充分に維持することができる。

【００９５】また、燃料電池装置１１０では、水素リッ
チガスを冷却するために熱交換部１３２においてガソリ
ン以外に用いる冷媒として、改質反応に供する水を用い
ているため、改質部３０に供給するのに先立って水を昇
温するのに要するエネルギを削減することができ、燃料
電池装置１１０全体でエネルギ効率を向上させることが
できる。なお、燃料電池装置１１０では、熱交換部１３
２においてガソリンに加えて冷媒として用いる流体に
は、蒸発部２６に供給する前の水を用いたが、水と共に
空気を用いる構成も可能である。すなわち、改質部３０
において水蒸気改質反応と共に部分酸化反応を進行させ
るために、改質部３０に対して水蒸気と共に空気（酸
素）を供給する場合には、改質部３０に供給するのに先
立って、上記空気を水と共に熱交換部１３２で冷媒とし
て用いることとしても良い。このような場合にも、熱交
換部１３２において水素リッチガスをより充分に冷却す
ることが可能となると共に、改質反応に供するのに先立
って上記空気を加熱するのに要するエネルギを削減する
ことができる。

【００９６】なお、図７に示した構成では、熱交換部１
３２で冷媒として用いるガソリンが通過するガソリン流
路６０に関する構成は、図１と同様としたが、図２ない
し図６のいずれかと同様の構成とするなど、異なる構成
とすることとしてもよい。例えば、上記燃料電池装置１
１０において、熱交換部１３２を経由したガソリンの少
なくとも一部は改質反応に供給しないこととし、熱交換
部１３２で冷媒として用いられるガソリン量が改質部３
０に供給すべきガソリン量に規制されない構成とするこ
とも可能である。あるいは、図７に示した燃料電池装置
１１０において、図４あるいは図５のように、熱交換部
１３２で水素リッチガスを冷却するために用いるガソリ
ンを加圧することとしても良い。

【００９７】（３−２）熱交換部１３２における流路の
構成：既述したように、熱交換部１３２では、改質部３
０から排出された水素リッチガスと、液体の炭化水素系
燃料であるガソリン、および、水など他種の流体とが、
熱交換可能となるように、すなわち、これらの流体が通
過する流路間で充分に熱が伝達されるように、上記各流
路は互いに近接して設けられている。このように、水素
リッチガスが、ガソリンおよび水との間で熱交換可能と
なるように熱交換部１３２内に設けた流路である流路８
０の構成の例を、図８に示す。

【００９８】熱交換部１３２内に形成される流路８０
は、３重管構造を成しており、その外周側から中央部に
向かって、第１流路８１，第２流路８２，第３流路８３
を備えている。図８（ａ）は、熱交換部１３２内に形成
される流路８０がこのように３重管の構造を成す様子を
表わす説明図であり、図８（ｂ）は、３重管構造を成す
流路８０の断面の様子を模式的に表わす。

【００９９】図８に示した流路８０では、第２流路８２
は、ガス流路６５およびガス流路６６と接続しており、
改質部３０から排出された水素リッチガスが内部を通過
する。また、第１流路８１は、ガソリン流路６０の一部
を形成しており、燃料タンク２０から供給されるガソリ
ンが内部を通過する。さらに、第３流路８３は、水流路
６２の一部を形成しており、水タンク２２から供給され
る水が内部を通過する。このように、真ん中と外側の流
路にそれぞれ異なる冷媒を流し、間に挟まれる流路に水
素リッチガスを流すことによって、２系統の冷媒により
水素リッチガスを冷却する構成を実現している。

【０１００】以上のように構成された流路８０を備える
熱交換部１３２によれば、ガソリンが通過する流路を外
側に配設することによって、ガソリンは、水素リッチガ
スと熱交換を行なうだけでなく、流路８０の外部（熱交
換部１３２の外部）に対して熱を放出することが可能と
なる。したがって、水素リッチガスとの熱交換によって
ガソリンが昇温する際に、このガソリンの温度が非所望
の程度（沸点以上）にまで上昇してしまうのを抑制する
ことができる。

【０１０１】熱交換部１３２において水素リッチガスの
冷却を行なう際には、冷媒として用いるガソリンと水と
の両方が昇温するが、より沸点の高いガソリンが通過す
る流路である第１流路８１を外側に配設して、ガソリン
の温度上昇を抑えている。これによって、熱交換部１３
２において、少なくともより沸点の高いガソリンは液体
の状態に保つことが容易となる。このように、熱交換部
１３２において冷媒として用いる流体の内、少なくとも
ガソリンを液体の状態に保つことで、熱交換部１３２に
おける冷却効率をより高い状態で維持することが可能と
なる。

【０１０２】さらに、このような熱交換部１３２では、
第１の流路を流れるガソリンと、第３の流路を流れる水
とを、互いに対向する向きに流れる構成とすることが望
ましい。このような構成とすれば、第１流路８１の上流
側に対応する第２流路８２の領域を通過する水素リッチ
ガスは、第１流路８１を通過する液体の炭化水素系燃料
によって積極的に冷却される。また、第１流路８１の下
流側、すなわち、第３流路８３の上流側に対応する第２
流路８２の領域を通過する水素リッチガスは、第３流路
８３を通過する水によって積極的に冷却される。したが
って、第２流路８２全体で、内部を通過する水素リッチ
ガスにおける温度分布をより均一化することができる。
これによって、熱交換部１３２内で局所的に非所望の程
度に温度が上昇してしまうのを抑えることができ、冷媒
として用いるガソリンを液体の状態に保って、高い冷却
効率を維持する動作を容易に行なうことが可能となる。

【０１０３】なお、熱交換部１３２内に形成される流路
の形状は、図８に示した形状に限るものではなく、異な
る形状としても良い。例えば、第１流路８１ないし第３
流路８３という３つの流路によって形成される流路８０
において、ガソリンが内部を通過する第１流路８１は、
流路８０の外周部全体を覆って形成される必要はなく、
より内側に形成される流路（第２流路８２あるいは第３
流路８３）の一部が、流路８０の外壁に接するなどの構
造としても構わない。このような場合にも、流路８０の
外周部の主要部がガソリンの流路を形成し、全体として
より内側に第２の冷却媒体である水の流路が形成される
ことによって、既述した所定の効果を得ることができる

【０１０４】また、図７に示した燃料電池装置１１０で
は、熱交換部１３２における熱交換で昇温した水を、蒸
発部２６の上流側でガソリンに混合することとしたが、
異なる構成としても良い。たとえば、熱交換部１３２に
おいて冷媒として用いることによって、水を充分に気化
させ、気化によって得られる水蒸気を、蒸発部２６の下
流側で、気化したガソリンに対して混合することとして
も良い。なお、上記第２実施例は、熱交換部１３２にお
いて、ガソリンおよび水に加えて、さらに他種の冷媒を
用いることを妨げるものではない。

【０１０５】（３−３）燃料電池装置１１０Ａの構成：
図７に示した燃料電池装置１１０では、熱交換部１３２
で冷媒として用いた水（水蒸気）は、蒸発部２６を介し
て改質反応に供することとしたが、シフト部３４で進行
するシフト反応に供することとしても良い。このような
構成の燃料電池装置１１０Ａを図９に示す。

【０１０６】燃料電池装置１１０Ａでは、燃料電池装置
１１０と同様に、燃料タンク２０に貯蔵されるガソリン
は、熱交換部１３２において水素リッチガスを冷却する
冷媒として用いた後、蒸発部２６を介して改質反応に供
される。また、水タンク２２に貯蔵される水は、水流路
６２に導かれてガソリン流路６０内のガソリンに混合さ
れ、蒸発部２６を介して改質反応に供されると共に、水
流路６２から分岐する水分岐路１６２に導かれて、熱交
換部１３２において水素リッチガスを冷却する冷媒とし
て用いられた後、シフト部３４におけるシフト反応に供
される。ここで、水分岐路１６２に導かれて熱交換部１
３２を経由する水の量は、熱交換部１３２で水素リッチ
ガスと熱交換することによって、充分に昇温して気化可
能となる量とした。

【０１０７】このような構成とすれば、蒸発部２６で気
化させる水の量は、シフト部３４におけるシフトで要す
る水蒸気の量を考慮することなく、改質反応の効率など
を考慮して決めれば良く、蒸発部２６で気化すべき水の
量を削減し、蒸発部２６で水を気化させるために消費す
るエネルギを削減することができる。ここで、シフト部
３４に供給する水蒸気は、改質部３０から排出される水
素リッチガスを冷却することで気化しているため、気化
のための特別なエネルギを要することがなく、装置全体
のエネルギ効率を向上させることができる。

【０１０８】もとより、熱交換部１３２において水が水
素リッチガスと熱交換して成る水蒸気を、シフト部３４
で進行するシフト反応と、改質部３０で進行する水蒸気
改質反応の両方に供することとしても良い。いずれの構
成であっても、熱交換部１３２において、ガソリンに加
えてさらに水を冷媒として用いることにより、冷媒とし
て用いるガソリンが気化してしまうのを抑えることがで
き、熱交換部１３２における冷却効率を確保する上で効
果を奏する。

【０１０９】なお、既述した各実施例では、改質部３０
において少なくとも水蒸気改質反応を進行することとし
たが、水蒸気改質反応を行なうことなく部分酸化反応を
行なう構成とすることも可能である。このような場合に
は、例えば図１，２の構成では、蒸発部２６は、ガソリ
ンの気化・昇温と空気の昇温とを行なうこととすれば良
く、図３，４の構成では、熱交換部３２を経由したガソ
リンは、蒸発部２６に対応する部材で昇温させた空気中
に噴霧することとすればよい。また、図７の構成では、
熱交換部１３２において、ガソリンと共に、水に代えて
空気を第２の冷媒として用いて、水素リッチガスの冷却
を行なうこととすればよい。

【０１１０】また、既述した実施例では、改質反応に供
する燃料としてガソリンを用いたが、ガソリン以外の液
体炭化水素系燃料（軽油やナフサ等の他、アルコールや
アルデヒドやジメチルエーテルといった含酸素液体燃料
など、改質反応によって水素を生成可能な種々の炭化水
素化合物を含む）を、改質反応の燃料として用いること
としても良い。このような場合にも、改質反応の燃料を
冷媒として用いることで、別途冷媒を用意することが不
要となると共に、水よりも沸点が高く、水素リッチガス
と熱交換を行なう際にも液体の状態を維持可能な冷媒を
用いることで、水素リッチガスを冷却する際の冷却効率
を充分に高く維持することが可能となるという効果を奏
する。特に、液体炭化水素系燃料として、炭素数の大き
な（例えば炭素数４以上の）液体炭化水素系燃料を用い
る場合には、改質部における反応温度をより高く設定す
る必要があるため、水素リッチガスを一酸化炭素低減反
応に供給するのに先立って降温させる必要性が大きく、
本発明を適用することによる効果を顕著に得ることがで
きる。

【０１１１】さらに、既述した実施例では、各燃料電池
装置において、改質ガスの一酸化炭素濃度を低減する一
酸化炭素低減部として、シフト部３４とＣＯ選択酸化部
３６とを設けることとしたが、燃料電池４０に供給する
燃料ガス中の一酸化炭素濃度を許容範囲とすることがで
きる場合には、一酸化炭素低減部として、シフト部３４
とＣＯ選択酸化部３６とのうちのいずれか一方だけを設
けることとしても良い。改質部３０から排出される水素
リッチガスを、改質部３０よりも動作温度が低い一酸化
炭素低減部に供給する構成であって、一酸化炭素低減部
に供給するのに先立って水素リッチガスを降温させる熱
交換部を設ける場合には、本発明を適用することで既述
した所定の効果を得ることができる。なお、既述した実
施例のように、シフト部３４とＣＯ選択酸化部３６との
両方を設ける場合には、シフト部３４とＣＯ選択酸化部
３６との間にさらに熱交換部を設け、シフト部３４から
排出される水素リッチガスを降温させた後に、ＣＯ選択
酸化部に供給することとしても良い。また、このような
改質部と熱交換部と一酸化炭素低減部とを備える燃料改
質装置によって生成される水素を、燃料電池以外の装置
に対して供給することとしても良い。

【０１１２】以上本発明の実施例について説明したが、
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
様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】本発明の好適な一実施例である燃料電池装置１
０の構成の概略を表わす説明図である。

【図２】燃料電池装置１０Ａの構成を表わす説明図であ
る。

【図３】燃料電池装置１０Ｂの構成を表わす説明図であ
る。

【図４】燃料電池装置１０Ｃの構成を表わす説明図であ
る。

【図５】燃料電池装置１０Ｄの構成を表わす説明図であ
る。

【図６】燃料電池装置１０Ｅの構成を表わす説明図であ
る。

【図７】燃料電池装置１１０の構成を表わす説明図であ
る。

【図８】流路８０の構成を表わす説明図である。

【図９】燃料電池装置１１０Ａの構成を表わす説明図で
ある。

【符号の説明】

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ…燃料
電池装置 ２０…燃料タンク ２１，２５…ポンプ ２２…水タンク ２３…ポンプ ２６…蒸発部 ２８…加熱部 ３０…改質部 ３１…温度センサ ３２，３３…熱交換部 ３４…シフト部 ３５，３７，３８…ブロワ ３６…ＣＯ選択酸化部 ４０…燃料電池 ５０…制御部 ５２…入出力ポート ５４…ＣＰＵ ５６…ＲＯＭ ５８…ＲＡＭ ６０…ガソリン流路 ６０Ａ…ガソリン分岐路 ６０Ｄ…ガソリン分岐路 ６０Ｅ…ガソリン流路 ６１…ガソリン流路 ６２…水流路 ６３…燃料流路 ６４，６４Ｃ…ガス流路 ６５…ガス流路 ６５Ｂ…ガス分岐路 ６６，６７…ガス流路 ６８…燃料ガス流路 ６９…酸化ガス流路 ７０，７２…熱交換部 ８０…流路 ８１…第１流路 ８２…第２流路 ８３…第３流路 ８５…弁 ８６…流量調整弁 ８７…圧力調整弁 ８８…ポンプ １１０，１１０Ａ…燃料電池装置 １３２…熱交換部 １６２…水分岐路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G040 EA03 EA06 EB03 EB14 EB18 EB43 EB44 4G140 EA03 EA06 EB03 EB14 EB18 EB43 EB44 5H026 AA06 5H027 AA06 BA09 BA17 KK42 KK44 MM12 MM21

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体の炭化水素系燃料を改質して水素を
   生成する燃料改質装置であって、 改質反応を促進する改質触媒を備え、前記炭化水素系燃
   料の供給を受けて改質反応を進行させて、水素リッチガ
   スを生成する改質器と、 前記改質器から排出される前記水素リッチガスと、前記
   改質器に供給される前記炭化水素系燃料の少なくとも一
   部との間で熱交換を行なわせ、該水素リッチガスを降温
   させると共に該炭化水素系燃料を昇温させる第１の熱交
   換部と、 気体中の一酸化炭素濃度を低減させる一酸化炭素低減反
   応を促進する触媒を備え、前記第１の熱交換部で降温し
   た前記水素リッチガスの供給を受けて、前記一酸化炭素
   低減反応を進行させる一酸化炭素低減部とを備える燃料
   改質装置。
2. 【請求項２】 少なくとも前記第１の熱交換部内で所定
   の加圧状態となるよう、前記液体の炭化水素燃料を加圧
   する加圧手段を、さらに備えることを特徴とする請求項
   １記載の燃料改質装置。
3. 【請求項３】 前記第１の熱交換部において、前記熱交
   換により昇温される前記炭化水素系燃料の温度が、該炭
   化水素系燃料の沸点を超えないように、前記熱交換に用
   いる前記水素リッチガスの流量と、前記熱交換に用いる
   前記炭化水素系燃料の流量のうちの、少なくともいずれ
   か一方の流量を制御する第１の流量制御手段を、さらに
   備える請求項１または２記載の燃料改質装置。
4. 【請求項４】 前記第１の熱交換部において、前記熱交
   換によって昇温される前記炭化水素系燃料の温度が、該
   炭化水素系燃料が炭化する温度を超えないように、前記
   熱交換に用いる前記水素リッチガスの流量と、前記熱交
   換に用いる前記炭化水素系燃料の流量のうちの、少なく
   ともいずれか一方の流量を制御する第２の流量制御手段
   を、さらに備える請求項２記載の燃料改質装置。
5. 【請求項５】 請求項２または４記載の燃料改質装置で
   あって、 前記改質器は、前記炭化水素系燃料に加えて、水蒸気お
   よび／または空気の供給を受け、 前記改質器に供される前、または、前記改質器に供され
   る際の前記水蒸気および／または空気に対して、前記加
   圧手段によって加圧された前記炭化水素系燃料の少なく
   とも一部を噴霧する噴霧手段を、さらに備えることを特
   徴とする燃料改質装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載の燃料改質装置であって、 前記第１の熱交換部で昇温した前記炭化水素系燃料の少
   なくとも一部と、水との間で熱交換を行なわせ、該炭化
   水素系燃料を降温させると共に該水を昇温させる第２の
   熱交換部をさらに備え、 前記改質器は、前記炭化水素系燃料に加えて、前記第２
   の熱交換部で昇温した前記水を水蒸気として供給される
   ことを特徴とする燃料改質装置。
7. 【請求項７】 前記第１の熱交換部は、前記水素リッチ
   ガスとの間で熱交換を行なう前記炭化水素系燃料の少な
   くとも一部として、前記第２の熱交換部で降温した前記
   炭化水素系燃料を用いることを特徴とする請求項６記載
   の燃料改質装置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７いずれか記載の燃料改
   質装置であって、 前記第１の熱交換部は、 前記水素リッチガスが通過する第１の流路と、前記液体
   の炭化水素系燃料が通過し、前記第１の流路を通過する
   前記水素リッチガスと前記液体の炭化水素系燃料とが熱
   交換可能となるように設けられた第２の流路と、前記水
   素リッチガスよりも温度が低い所定の流体が通過して、
   前記第１の流路を通過する前記水素リッチガスと前記所
   定の流体とが熱交換可能となるように設けられた第３の
   流路とを備えることを特徴とする燃料改質装置。
9. 【請求項９】 請求項８記載の燃料改質装置であって、 前記所定の流体は、水および／または空気であり、 前記第１の熱交換部において、前記第２の流路と前記第
   ３の流路とでは、前記第２の流路の方が、外気との間で
   熱交換が容易となるように、より外側に配置されている
   ことを特徴とする燃料改質装置。
10. 【請求項１０】 前記水および／または空気は、前記第
    １の熱交換部で昇温した後、前記改質器で進行する改質
    反応と、前記一酸化炭素低減部で進行する前記一酸化炭
    素低減反応とのうちの、少なくとも一方の反応に供され
    ることを特徴とする請求項９記載の燃料改質装置。
11. 【請求項１１】 請求項８ないし１０いずれか記載の燃
    料改質装置であって、 前記第１の流路と前記第２の流路と前記第３の流路と
    は、互いに略平行に配設されており、 前記第２の流路を通過する前記液体の炭化水素系燃料
    と、前記第３の流路を通過する前記所定の流体とは、互
    いに対向する向きに流れることを特徴とする燃料改質装
    置。
12. 【請求項１２】 液体の炭化水素系燃料を改質して水素
    を生成する燃料改質装置であって、 改質反応を促進する改質触媒を備え、前記炭化水素系燃
    料の供給を受けて改質反応を進行させて、水素リッチガ
    スを生成する改質器と、 前記改質器から排出される前記水素リッチガスと、前記
    改質器に供給される前記炭化水素系燃料と同種の炭化水
    素系燃料との間で熱交換を行なわせ、該水素リッチガス
    を降温させると共に該炭化水素系燃料を昇温させる第１
    の熱交換部と、 気体中の一酸化炭素濃度を低減させる一酸化炭素低減反
    応を促進する触媒を備え、前記第１の熱交換部で降温し
    た前記水素リッチガスの供給を受けて、前記一酸化炭素
    低減反応を進行させる一酸化炭素低減部とを備える燃料
    改質装置。
13. 【請求項１３】 液体の炭化水素系燃料を改質して水素
    を生成する燃料改質方法であって、 （ａ）前記炭化水素系燃料を改質して水素リッチガスを
    生成する工程と、 （ｂ）改質により生成された前記水素リッチガスと、改
    質前の前記液体の炭化水素系燃料との間で熱交換を行な
    わせ、前記水素リッチガスを降温させると共に前記炭化
    水素系燃料を昇温させる工程と、 （ｃ）前記（ｂ）工程で降温した前記水素リッチガス中
    の一酸化炭素濃度を低減させる一酸化炭素低減反応を進
    行する工程とを備える燃料改質方法。
14. 【請求項１４】 前記（ｂ）工程において、前記水素リ
    ッチガスと熱交換を行なう前記液体の炭化水素系燃料
    は、加圧されていることを特徴とする請求項１３載の燃
    料改質方法。
15. 【請求項１５】 水素を含有する燃料ガスと酸素を含有
    する酸化ガスとを用いて、電気化学反応によって起電力
    を得る燃料電池を備える燃料電池装置であって、請求項
    １ないし１２いずれか記載の燃料改質装置を備え、前記
    燃料電池は、前記燃料改質装置が生成した水素を用いて
    前記電気化学反応を進行することを特徴とする燃料電池
    装置。