JP2003104706A - 燃料改質装置とその起動方法 - Google Patents

燃料改質装置とその起動方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 特別な機器やユーティリィティを必要とせず
に、短時間で起動（コールドスタート）ができ、かつ改
質触媒及び燃料電池の被毒を防止でき、車載に適したコ
ンパクト化が容易である燃料改質装置とその起動方法を
提供する。 【解決手段】 燃焼・改質触媒１５が、互いに間隔を隔
てて直列に配置された複数の触媒層１５ａ，１５ｂ，１
５ｃからなり、低温起動時に、燃料ガスの供給を停止し
たまま、予熱装置で予熱した空気を各触媒層の上流側に
並列に供給し、各触媒層内の触媒を同時に自己発熱させ
て触媒全体を昇温する。触媒全体を燃焼・改質反応が可
能な温度まで昇温した後、空気の供給を一旦停止して燃
料ガスの供給を開始し、次いで触媒内の温度が触媒の耐
熱温度を超えないように空気流量を制御して供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料を水素を含む
改質ガスに改質して発電する燃料電池システムにおい
て、特別な機器やユーティリィティを必要とせずに、短
時間で起動（コールドスタート）するための燃料改質装
置とその起動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、燃料電池自動車の研究開発が活発
に行われており、特に、燃料電池としては作動温度が比
較的低い（１００℃前後）固体高分子型燃料電池（ＰＥ
ＦＣ）が有力である。また燃料としては、補給が容易で
インフラ整備の必要性が少ないメタノールが有力視され
ている。この場合、メタノールを水素に改質する改質器
が必須となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】メタノールを改質する
改質器としては、例えば「メタノール改質器」（特開昭
６３−５０３０２号）が開示されている。この改質器
は、中空円筒形の反応管の内部に改質触媒を充填し、外
部から燃焼排ガスで加熱し、内部を流れる燃料ガスを改
質するものである。
【０００４】しかし、特開昭６３−５０３０２号の「メ
タノール改質器」は、自動車用に搭載するには、（１）
大型で重く、（２）起動に時間がかかり、（３）負荷変
化への応答性が低く、（４）発生した水素含有ガス中の
ＣＯ濃度が高く、燃料電池の電極を劣化させる、等の問
題点があった。
【０００５】また、高いメタノール転化率を維持しつつ
ＣＯガスの生成を低くできる手段として、例えば、「水
素含有ガスの製造方法」（特開平６−２５６００１号、
特開平６−２７９００１号）が開示されている。この方
法は、メタノール、酸素、水を加熱した触媒に接触させ
て反応させるものであり、燃料の一部を燃焼させる部分
酸化を利用している。
【０００６】しかし、特開平６−２５６００１号及び特
開平６−２７９００１号の「水素含有ガスの製造方法」
は、（５）触媒の予熱に時間がかかり、（６）ＣＯ濃度
を従来のリン酸型燃料電池には適用可能な程度（約１％
前後）まで下げることができるが、車載用に適した固体
高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）に適用するには依然とし
てＣＯ濃度が高い問題点があった。
【０００７】更に、ＣＯ濃度が極めて低い水素含有ガス
を生成することができる「燃料改質装置」（特開平８−
１５７２０１号）が開示されている。この装置は、図６
に示すように改質器Ｒｅ、選択酸化部Ｓｏｘ、部分酸化
部Ｐｏｘ、及び制御装置Ｃを備え、選択酸化部Ｓｏｘで
一酸化炭素のみを酸化し、部分酸化部Ｐｏｘで残存の一
酸化炭素を酸化することで、ＣＯ濃度が極めて低い（数
ｐｐｍ）水素含有ガスを生成し、ＰＥＦＣへの適用を可
能にしている。
【０００８】しかし、特開平８−１５７２０１号の「燃
料改質装置」は、改質器が特開昭６３−５０３０２号と
同様の間接加熱型であるため、起動に時間がかかり、負
荷変化への応答性が低い問題点があった。
【０００９】上述したように、従来は、電気ヒータ、触
媒燃焼器、等の熱源によって加熱した大量の不活性ガス
（例、窒素ガス）を燃料の供給ラインに流すことで改質
器全体を暖機しているが、改質器の熱容量が大きいため
改質器全体が目的の温度に到達するまで長時間を要し、
自動車に搭載した場合、低温状態からのスタート（コー
ルドスタート）に時間がかかる問題点があった。また、
コールドスタートを早めるため、改質器の触媒層が十分
に暖機（改質可能温度）されていない状態で、燃料ガス
（メタノールと水の混合ガス）を供給すると低温領域に
おいて燃料ガスが未改質のまま結露して触媒を濡らし、
触媒性能を劣化させたり、触媒層内に残留した未改質の
燃料ガスが、十分に改質されることなく燃料電池に供給
されて燃料電池の被毒を促進してしまう等の問題点があ
った。
【００１０】本発明は上述した種々の問題点を解決する
ために創案されたものである。すなわち、本発明の目的
は、特別な機器やユーティリィティを必要とせずに、短
時間で起動（コールドスタート）ができ、かつ改質触媒
及び燃料電池の被毒を防止でき、車載に適したコンパク
ト化が容易である燃料改質装置とその起動方法を提供す
ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、水蒸気
を含む燃料ガスを部分酸化させその発熱で燃料ガスを水
素を含む改質ガスに改質する燃焼・改質触媒（１５）が
充填された部分酸化改質器（１４）と、該部分酸化改質
器に空気を供給する空気供給ライン（２０）と、該空気
供給ラインの空気流量を制御する流量制御器（２２）と
を備え、低温起動時に、前記燃料ガスの供給を停止した
まま空気供給ラインから前記触媒の酸化可能温度まで予
熱した空気を供給し、前記触媒を自己発熱させて触媒全
体を昇温する、ことを特徴とする燃料改質装置が提供さ
れる。
【００１２】また、本発明によれば、水蒸気を含む燃料
ガスを部分酸化させその発熱で燃料ガスを水素を含む改
質ガスに改質する燃焼・改質触媒（１５）が充填された
部分酸化改質器（１４）に、低温起動時に、前記燃料ガ
スの供給を停止したまま前記触媒の酸化可能温度まで予
熱した空気を供給し、前記触媒を自己発熱させて触媒全
体を昇温する、ことを特徴とする燃料改質装置の起動方
法が提供される。
【００１３】上記本発明の方法及び装置によれば、低温
起動時に、前記燃料ガスの供給を停止したまま空気供給
ライン（２０）から燃焼・改質触媒（１５）の酸化可能
温度（例えば約１００℃）まで予熱した空気を供給し、
触媒を自己発熱させて触媒全体を昇温するので、空気供
給ライン（２０）のみで特別な機器やユーティリィティ
を必要とせず、車載に適したコンパクト化が容易であ
る。また、空気の供給により還元状態の触媒が酸化して
自己発熱するので、ＣＯ等の被毒ガスの発生がなく、改
質触媒及び燃料電池の被毒を本質的に防止できる。
【００１４】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
燃焼・改質触媒（１５）は、互いに間隔を隔てて直列に
配置された複数の触媒層（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）か
らなり、前記空気供給ライン（２０）は、各触媒層の上
流側に空気を独立に供給する複数の分岐ライン（２０
ａ，２０ｂ，２０ｃ）を有し、更に各分岐ラインを予熱
する予熱装置（１９ａ，１９ｂ）を備え、低温起動時
に、前記燃料ガスの供給を停止したまま、予熱装置で予
熱した空気を各分岐ラインから並列に供給し、各触媒層
内の触媒を同時に自己発熱させて触媒全体を昇温する。
【００１５】かかる方法及び装置によれば、複数段ある
触媒層を全段同時に並行して暖機できるので、昇温時間
が大幅に短縮でき短時間で起動（コールドスタート）が
可能となる。
【００１６】前記各触媒層（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）
は、上流側に配置され下流側に配置されるものよりも耐
熱温度の高い第１触媒と、下流側に配置され上流側に配
置されるものより改質性能の高い第２触媒とからなる。
この構成により、触媒の耐熱温度を超えることなく、上
流側の広い範囲で発熱して触媒温度を高め、その下流側
において大量の燃料ガスを改質ガスに改質することがで
きる。また、触媒の加熱を防止するので触媒寿命が延
び、かつ高温におけるＣＯの発生を抑制することができ
る。
【００１７】また、本発明の好ましい方法によれば、触
媒全体を燃焼・改質反応が可能な温度まで昇温した後、
空気の供給を一旦停止して燃料ガスの供給を開始し、次
いで前記触媒内の温度が触媒の耐熱温度を超えないよう
に空気流量を制御して供給する。この方法により、昇温
後の前記燃料ガス供給時の触媒温度の過熱を防止し、そ
の寿命を延ばすことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において共通す
る部分には同一の符号を付して使用し、重複した説明を
省略する。
【００１９】図１は、本発明の燃料改質装置のシステム
構成図である。この図において、１は水タンク、２はメ
タノールタンク、２ａはメタノールインジェクタ、３は
混合器、３ａは燃料インジェクタである。メタノールイ
ンジェクタ２ａは、例えば流量調節弁又は液体ポンプで
あり、起動時にメタノールタンク２からメタノールを触
媒燃焼器１８に噴射してこれを燃焼させるようになって
いる。また、水タンク１内の水とメタノールタンク２内
のメタノールを混合器３内で混合し、燃料インジェクタ
３ａで流量制御して蒸発器１２内に水とメタノールの混
合液（水メタ燃料）を噴射する。燃料インジェクタ３ａ
は例えば流量調節弁、或いは液体ポンプである。更に、
蒸発器１２は、例えば間接式の熱交換器であり、燃料イ
ンジェクタ３ａから供給された水メタ燃料（水とメタノ
ールの混合液）を触媒燃焼器１８からの燃焼排ガスで加
熱・蒸発させ、水蒸気を含む燃料ガスを発生させるよう
になっている。
【００２０】なお、以下、燃料が水メタ燃料（水とメタ
ノールの混合液）であり、燃料ガスがこれを蒸発させた
ものである場合について詳述する。しかし、本発明はこ
れに限定されず、その他の液体燃料及び気体燃料にも同
様に適用することができる。
【００２１】図１において、４は混合器、５は熱交換
器、６は三方弁であり、混合器４で空気と前記燃料ガス
を混合して改質器１４（部分酸化改質器）に供給し、改
質器１４を出た高温の改質ガスを熱交換器５でＣＯ除去
器１６に適した温度まで冷却し、三方弁６で燃料電池９
（ＰＥＦＣ）と触媒燃焼器１８にＣＯ除去器１６を出た
ガスを選択的に切り換えるようになっている。なお、三
方弁６に替えて２つの二方弁（開閉弁）を用いてもよ
い。
【００２２】部分酸化改質器１４には、水蒸気を含む燃
料ガスを部分酸化させその発熱で燃料ガスを水素を含む
改質ガスに改質する燃焼・改質触媒１５が充填されてい
る。燃焼・改質触媒１５は、銅−亜鉛系の改質触媒であ
るのがよい。また、この燃焼・改質触媒１５は、互いに
間隔を隔てて直列に配置された複数（この例では３層）
の触媒層１５ａ，１５ｂ，１５ｃからなる。更に、各触
媒層１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、上流側に配置され下流
側に配置されるものよりも耐熱温度の高い第１触媒と、
下流側に配置され上流側に配置されるものより改質性能
の高い第２触媒とからなる。
【００２３】第１触媒と第２触媒の比率は、触媒層の上
流側で発生する高温部分が第１触媒の耐熱温度（例えば
３５０℃）を超えることがなく、また、下流側の触媒最
高温度が触媒の耐熱温度（例えば３００℃）を超えない
ように設定する。これにより通常の運転時において、上
流側の広い範囲で発熱して触媒温度を高め、その下流側
において大量の燃料ガスを改質ガスに改質することがで
きる。また、触媒の加熱を防止するので触媒寿命が延
び、かつ高温におけるＣＯの発生を抑制することができ
る。
【００２４】上述した構成の燃料改質装置により、通常
の運転時には、混合器４で空気と燃料ガスを混合して部
分酸化改質器１４に供給し、改質器１４で燃料ガスを水
素を含む改質ガスに改質し、改質器１４を出た高温の改
質ガスを熱交換器５でＣＯ除去器１６に適した温度まで
冷却し、ＣＯ除去器１６でＣＯ濃度を低減して燃料電池
９（ＰＥＦＣ）に供給し、燃料電池９において、供給さ
れた改質ガスと空気により電気化学的に発電する。更に
燃料電池の排ガス（改質ガスと空気）は、触媒燃焼器１
８に供給され、可燃成分が燃焼して高温の燃焼排ガスを
発生し、上述した蒸発器に供給される。従って、この燃
料改質装置と燃料電池により、メタノールを燃料として
電気自動車用の駆動用電動機に電気を供給することがで
きる。
【００２５】図１において、本発明の燃料改質装置は、
更に、部分酸化改質器１４に空気を供給する空気供給ラ
イン２０と、この空気供給ラインの空気流量を制御する
流量制御器２２とを備える。空気供給ライン２０は、各
触媒層１５ａ，１５ｂ，１５ｃの上流側に空気を独立に
供給する複数（この例では３本）の分岐ライン２０ａ，
２０ｂ，２０ｃを有する。また各分岐ラインにはそれぞ
れ空気インジェクタ２１ａ，２１ｂ，２１ｃが設けられ
個別に流量制御ができるようになっている。空気インジ
ェクタ２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、流量を可変調節でき
る流量調節弁であるのがよい。更に各分岐ラインにはこ
れを予熱する予熱装置１９ａ，１９ｂが設けられてい
る。予熱装置１９ａは、この例では、蒸発器１２を出た
燃焼排ガスで空気を加熱する。また、予熱装置１９ａ
は、この例では、電気ヒータその他の加熱源で分岐ライ
ン２０ｂ，２０ｃの空気を加熱するようになっている。
【００２６】図２は、本発明による低温起動時の起動方
法の説明図である。この図において、（Ａ）は従来の方
法、（Ｂ）は本発明の方法である。また、図３は、本発
明による低温起動時の起動方法の制御フロー図である。
なお本発明において、「低温起動時」とは、改質触媒が
改質開始可能な最低温度以下にある時の起動をいう。従
来の方法では、電気ヒータ等の熱源で加熱した不活性ガ
スを燃料の供給ラインに流すことで改質器全体を暖機し
ていた。そのため、大量の不活性ガスが必要となり、か
つ図２（Ａ）に示すように、前段触媒層の加熱が完了し
てから後段触媒層の加熱が開始するため、改質器全体が
目的の温度に到達するまで長時間を要していた。
【００２７】これに対して、本発明の方法では、低温起
動時に、例えば燃料インジェクタ３ａを全閉して、燃料
ガスの供給を停止したまま、予熱装置１９ａ，１９ｂで
触媒の酸化可能温度（約１００℃以下）まで予熱した空
気を各触媒層１５ａ，１５ｂ，１５ｃの上流側に並列に
供給する。
【００２８】すなわち、図３に示すように、起動信号に
より、ステップＳ１において全段触媒温度を所定温度
（例えば１７０℃）と比較し、全段触媒温度を超えてい
れば、ホットスタートが可能であり、そのまま起動を完
了させ、所定温度以下であれば予熱装置を起動する（Ｓ
２）。次いで、各段の触媒温度と所定温度を比較し（Ｓ
３）、それぞれ所定温度以下であればその段に空気を供
給して触媒を自己発熱させ（Ｓ４）、それぞれ所定温度
をこえたら空気を遮断する（Ｓ５）。更に、全段触媒温
度が所定温度に達した後に予熱装置を停止し（Ｓ６）、
起動を完了する。
【００２９】従って、本発明では、各触媒層内の触媒は
同時に自己発熱して触媒全体を加熱するので、従来必須
であった不活性ガスが不要となり、かつ図２（Ｂ）に示
すように各段の触媒層を同時に並列に暖機することがで
きる。
【００３０】上述した燃焼・改質触媒１５は、銅−亜鉛
系の改質触媒であり、その酸化反応は、次の式（１）
（２）であらわすことができる。
【００３１】 Ｃｕ＋０．５Ｏ2→ＣｕＯ＋Ｑ１．．．（１） Ｚｎ＋０．５Ｏ2→ＺｎＯ＋Ｑ２．．．（２）
【００３２】式（１）（２）における発熱量Ｑ１、Ｑ１
はそれぞれ約１５５ｋＪ／ｍｏｌ，約３４８ｋＪ／ｍｏ
ｌであり、水素の酸化熱（約２４０ｋＪ／ｍｏｌ）に匹
敵する発熱が得られる。また、燃焼・改質触媒１５の酸
化可能温度は１００℃以下であるので、本発明の方法に
より、還元状態の燃焼・改質触媒１５に単に酸化可能温
度まで予熱した空気を供給するだけで、大きな自己発熱
が得られ、これを利用して短時間に起動（コールドスタ
ート）ができることがわかる。
【００３３】図４は、本発明による燃料供給時の起動方
法の説明図である。この図において、（Ａ）は燃料ガス
（メタノール＋水）と空気の供給方法、（Ｂ）は改質器
内の触媒温度を示している。また、各図において、実線
は従来の方法、破線は本発明の方法を示している。
【００３４】燃焼・改質触媒１５が、燃焼・改質に適し
た温度（例えば１７０℃以上）に達した後、燃料インジ
ェクタ３ａを開いて燃料ガスの供給を開始する。この
際、図３（Ａ）（Ｂ）に実線で示すように、燃料ガス
（メタノール＋水）と空気をステップ状に必要な流量を
流すと、触媒温度が急激に上昇し、触媒の耐熱温度（例
えば３００℃）を一時的に超えてしまうことが実験的に
確認された。
【００３５】燃料ガスと空気を供給する際の燃焼・改質
触媒１５における反応は、以下の式（３）〜（５）であ
らわすことができる。
【００３６】 ＣｕＯ→Ｃｕ＋０．５Ｏ2−Ｑ１．．．（３） ＺｎＯ→Ｚｎ＋０．５Ｏ2−Ｑ２．．．（４） Ｈ2＋０．５Ｏ2→Ｈ2Ｏ＋Ｑ３．．．（５）
【００３７】式（３）（４）は上述した酸化反応式
（１）（２）の逆反応（還元反応）であり、その吸熱量
Ｑ１、Ｑ１はそれぞれ約１５５ｋＪ／ｍｏｌ，約３４８
ｋＪ／ｍｏｌである。これに対して式（５）は水素の酸
化反応であり、その酸化熱Ｑ３は約２４０ｋＪ／ｍｏｌ
であしる。従って、燃焼・改質触媒１５を昇温した後、
燃料ガスと空気を供給すると、式（３）（４）の還元反
応と同時に式（３）の酸化反応が生じ、結果として触媒
が異常過熱されることになる。
【００３８】この異常過熱を防止するために、本発明の
方法では、触媒全体を燃焼・改質反応が可能な温度まで
昇温した後、例えば空気インジェクタ２１ａ，２１ｂ，
２１ｃを全閉して空気の供給を一旦停止して燃料ガスの
供給を開始する。これにより、燃料ガスが燃焼・改質触
媒１５に達した状態でも燃焼に必要な酸素が存在しない
か少なくとも不足しているため、水素の酸化（部分燃
焼）が起こらず、触媒温度は上昇しない。次いで、本発
明の方法では、空気インジェクタ２１ａ，２１ｂ，２１
ｃをわずかに開き、触媒内の温度が触媒の耐熱温度を超
えないように空気流量を制御して供給する。
【００３９】各触媒層１５ａ，１５ｂ，１５ｃの内部に
は、各触媒層の温度を検出する温度センサ（例えば熱電
対）が挿入され、空気導入による最高温度を検出するよ
うになっている。なお、温度センサは、必ずしも触媒層
内に個々に挿入する必要はなく、例えば下流側のガス温
度のみを検出し、それぞれの温度を予測制御してもよ
い。
【００４０】
【実施例】図５は本発明の実施例を示す試験結果であ
る。この試験では、単一の触媒にその上流から暖機空気
と改質空気を順に供給した。図において、横軸は暖機開
始からの時間、縦軸は温度、下方の一点鎖線は空気流
量、上部の３本の曲線は触媒入口付近（実線）、中間
（短破線）、出口付近（長破線）の計測温度である。
【００４１】この図において、触媒入口付近（実線）の
特性が本発明の方法の場合に相当する。この場合、暖機
空気流量の供給により約１分半で約５０℃から１００℃
まで昇温ができ、その後、一旦空気供給を停止し、次い
で改質空気流量を絞って供給することにより、触媒の最
高温度を抑えている。また、この結果、低温起動時の起
動時間を約３分前後にできることが確認された。
【００４２】また、この図において、中間（短破線）、
出口付近（長破線）の特性からわかるように、上流側か
らだけ空気を供給しても中間及び出口付近の温度上昇は
遅いことがわかる。従って、本発明のように、複数段あ
る触媒層を全段同時に並行して暖機することが必要であ
ることがわかる。
【００４３】上述したように、本発明の方法及び装置に
よれば、低温起動時に、燃料ガスの供給を停止したまま
空気供給ライン２０から燃焼・改質触媒１５の酸化可能
温度（例えば約１００℃）まで予熱した空気を供給し、
触媒を自己発熱させて触媒全体を昇温するので、空気供
給ライン２０のみで特別な機器やユーティリィティを必
要とせず、車載に適したコンパクト化が容易である。ま
た、空気の供給により還元状態の触媒が酸化して自己発
熱するので、ＣＯ等の被毒ガスの発生がなく、改質触媒
及び燃料電池の被毒を本質的に防止できる。また、複数
段ある触媒層を全段同時に並行して暖機できるので、昇
温時間が大幅に短縮でき短時間で起動（コールドスター
ト）が可能となる。
【００４４】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更でき
ることは勿論である。
【００４５】
【発明の効果】上述したように、本発明は、以下の特徴
を有する。 （１）複数段ある触媒層に対して、全段同時に並行して
暖機を行うので起動時間の短縮となる。 （２）従来の起動方法では、暖機用ガス温度を２００〜
３００℃程度まで昇温する必要があったが、活発な酸化
による自己発熱現象を促進するのに必要な温度は約１０
０℃程度と低いため、投入エネルギーを抑えることがで
きる。 （３）改質燃料の投入を開始する際に、酸化ガス（空
気）の供給を多段化することで還元状態での急激な温度
上昇を抑えることができる。
【００４６】従って、本発明の燃料改質装置とその起動
方法は、短時間で起動（コールドスタート）ができ、か
つ改質触媒及び燃料電池の被毒を防止でき、更に、特別
な機器やユーティリィティを必要とせず、車載に適した
コンパクト化が容易である、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料改質装置のシステム構成図であ
る。
【図２】本発明による低温起動時の起動方法の説明図で
ある。
【図３】本発明による低温起動時の起動方法の制御フロ
ー図である。
【図４】本発明による燃料供給時の起動方法の説明図で
ある。
【図５】本発明の実施例を示す特性図である。
【図６】従来の燃料電池用燃料処理装置の構成図であ
る。
【符号の説明】
１ 水タンク、２ メタノールタンク、２ａ メタノー
ルインジェクタ、３ 混合器、３ａ 燃料インジェク
タ、４ 混合器、５ 熱交換器、６ 三方弁、９ 燃料
電池（ＰＥＦＣ）、１２ 蒸発器、１４ 部分酸化改質
器、１５ 燃焼・改質触媒、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ
触媒層、１６ ＣＯ除去器、１８ 触媒燃焼器、１９
ａ，１９ｂ 予熱装置、２０ 空気供給ライン、２０
ａ，２０ｂ，２０ｃ 分岐ライン、２１ａ，２１ｂ，２
１ｃ 空気インジェクタ、２２ 流量制御器
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年１０月１１日（２００１．１０．
１１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、水蒸気
を含む燃料ガスを部分酸化させその発熱で燃料ガスを水
素を含む改質ガスに改質する燃焼・改質触媒（１５）が
充填された部分酸化改質器（１４）と、該部分酸化改質
器に空気を供給する空気供給ライン（２０）と、該空気
供給ラインの空気流量を制御する流量制御器（２２）と
を備え、低温起動時に、前記燃料ガスの供給を停止した
まま前記空気供給ラインから前記触媒の酸化可能温度ま
で予熱した空気を供給し、前記触媒を自己発熱させて触
媒全体を昇温する、ことを特徴とする燃料改質装置が提
供される。
───────────────────────────────────────────────────── 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 8/10 Ｈ０１Ｍ 8/10 (72)発明者 水澤 実 東京都江東区豊洲３丁目２番16号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 (72)発明者 福地 泰彦 東京都江東区豊洲３丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 (72)発明者 小谷 保紀 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 4G040 EA02 EA03 EA06 EA07 EB03 EB12 EB23 EB43 EB44 5H026 AA06 5H027 AA06 BA01 KK22 KK42 MM12

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水蒸気を含む燃料ガスを部分酸化させそ
    の発熱で前記燃料ガスを水素を含む改質ガスに改質する
    燃焼・改質触媒（１５）が充填された部分酸化改質器
    （１４）と、該部分酸化改質器に空気を供給する空気供
    給ライン（２０）と、該空気供給ラインの空気流量を制
    御する流量制御器（２２）とを備え、 低温起動時に、前記燃料ガスの供給を停止したまま空気
    供給ラインから前記触媒の酸化可能温度まで予熱した空
    気を供給し、前記触媒を自己発熱させて前記触媒全体を
    昇温する、ことを特徴とする燃料改質装置。
  2. 【請求項２】 前記燃焼・改質触媒（１５）は、互いに
    間隔を隔てて直列に配置された複数の触媒層（１５ａ，
    １５ｂ，１５ｃ）からなり、前記空気供給ライン（２
    ０）は、前記各触媒層の上流側に空気を独立に供給する
    複数の分岐ライン（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）を有し、
    更に各分岐ラインを予熱する予熱装置（１９ａ，１９
    ｂ）を備え、 低温起動時に、前記燃料ガスの供給を停止したまま、前
    記予熱装置で予熱した空気を各分岐ラインから並列に供
    給し、前記各触媒層内の触媒を同時に自己発熱させて触
    媒全体を昇温する、ことを特徴とする請求項１に記載の
    燃料改質装置。
  3. 【請求項３】 前記各触媒層（１５ａ，１５ｂ，１５
    ｃ）は、上流側に配置され下流側に配置されるものより
    も耐熱温度の高い第１触媒と、下流側に配置され上流側
    に配置されるものより改質性能の高い第２触媒とからな
    る、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料改質
    装置。
  4. 【請求項４】 水蒸気を含む燃料ガスを部分酸化させそ
    の発熱で前記燃料ガスを水素を含む改質ガスに改質する
    燃焼・改質触媒（１５）が充填された部分酸化改質器
    （１４）に、 低温起動時に、前記燃料ガスの供給を停
    止したまま前記触媒の酸化可能温度まで予熱した空気を
    供給し、前記触媒を自己発熱させて前記触媒全体を昇温
    する、ことを特徴とする燃料改質装置の起動方法。
  5. 【請求項５】 前記燃焼・改質触媒（１５）は、互いに
    間隔を隔てて直列に配置された複数の触媒層（１５ａ，
    １５ｂ，１５ｃ）からなり、 低温起動時に、前記燃料ガスの供給を停止したまま、予
    熱装置で予熱した空気を各触媒層の上流側に並列に供給
    し、各触媒層内の触媒を同時に自己発熱させて触媒全体
    を昇温する、ことを特徴とする請求項４に記載の燃料改
    質装置の起動方法。
  6. 【請求項６】 触媒全体を燃焼・改質反応が可能な温度
    まで昇温した後、空気の供給を一旦停止して前記燃料ガ
    スの供給を開始し、次いで前記触媒内の温度が触媒の耐
    熱温度を超えないように空気流量を制御して供給する、
    ことを特徴とする請求項４又は５に記載の燃料改質装置
    の起動方法。
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Cited By (8)

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