JP2003166701A - 燃料加熱装置とこれを用いた燃料処理装置とその起動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料として液体燃料（例えばメタノール）を
用いる場合でも、短時間で起動でき、かつ容易に小型化
ができる燃料加熱装置とこれを用いた燃料処理装置とそ
の起動方法を提供する。 【解決手段】 燃料を燃空比１以上で燃焼させて高温ガ
スを発生させる過濃燃焼バーナ１２と、発生した高温ガ
スにより燃料と水の混合原料を蒸発させて所望の温度に
加熱する蒸発加熱装置１４とを備える。蒸発加熱装置１
４の下流側に、混合原料を水素含有ガスに改質する改質
器１６を備え、改質器の入口ガス温度が触媒の耐熱温度
を超えないように蒸発加熱室において混合原料の温度を
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料を加熱する燃
料加熱装置とこれを用いて燃料を水素含有ガスに改質す
る燃料処理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、内部を流れる原料ガスを改
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、改質
器、選択酸化部、部分酸化部、及び制御装置を備え、選
択酸化部で一酸化炭素のみを酸化し、部分酸化部で残存
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】すなわち、従来の改質器はコンパクト化し
にくく、負荷応答性が低く、反応器の予熱・起動に時間
がかかり車両搭載用の燃料電池用としては不十分である
問題点があった。

【００１０】上述した問題点を解決するため、本発明の
出願人等は、先に、「燃料電池用改質器とその起動方
法」を創案し、出願した（特開２００１−２２６１０
６）。この発明は、図６に示すように、水蒸気を含む原
料ガスを部分酸化させその発熱で原料ガスを水素含有ガ
スに改質する燃焼・改質触媒１が充填された部分酸化改
質器２と、該部分酸化改質器の上流側と下流側に空気を
供給する上流側空気ライン４及び下流側空気ライン６
と、部分酸化改質器内の温度を検出して上流側空気ライ
ン４及び下流側空気ライン６の空気流量を制御する流量
制御器８とを備え、改質器内の上流側温度が触媒の耐熱
温度を超えないように上流側空気ラインの空気流量を制
御し、かつ改質器内の下流側温度が所定の温度範囲にな
るように下流側空気ラインの空気流量を制御するもので
ある。

【００１１】この発明により、燃焼・改質触媒１が充填
された部分酸化改質器１２に空気ライン４、６から空気
を供給するので、触媒の作用により水蒸気を含む原料ガ
スの一部が直ちに部分酸化し、その発熱で燃焼・改質触
媒を直接加熱するので、間接加熱式のように大型の熱交
換器が不要となり、短時間に加熱でき、燃料電池の急速
な負荷変化に容易に追従できるようになった。

【００１２】しかし、特開２００１−２２６１０６の場
合でも、燃料として液体燃料（例えばメタノール）を用
いる場合、燃料の加熱に熱交換器・蒸発器を用い、加熱
・蒸発させるため、装置が大きくなり、かつ起動に時間
がかかっていた。また、部分酸化改質器内でも部分酸化
により加熱するため、原料ガスの供給温度は反応温度よ
り低くする必要があり、改質反応が入口付近では十分に
進行せず、触媒が十分に利用できていなかった。

【００１３】また、これらの問題点を解決するために、
特開平７−２１５７０２号、特開２００１−１５３３１
３等は提案されている。

【００１４】特開平７−２１５７０２号の「燃料改質装
置」は、燃料噴射ノズルからの燃料を完全燃焼させる工
程と、燃料気化用コイルからの燃料を部分酸化反応させ
る工程とを備え、装置の前段部において、バーナとして
理論空燃比で完全燃焼させ、この熱で触媒床と反応ガス
の加熱を行い、触媒床においては、部分酸化によりＣＯ
が発生し、このＣＯと完全燃焼により生成した水蒸気に
より水素へのシフト反応が行われるものである。

【００１５】しかし、この装置では、前段部において完
全燃焼させるため、空燃比を非常に大きく（１４．５以
上に）設定するため、下流部に大量の酸素が残留し、こ
れを部分酸化により完全に消費する必要がある。また、
その結果大量のＣＯが発生するため、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
で下げることが困難である。またこのＣＯと燃焼により
生成した水蒸気のみを反応させるため、改質反応の制御
が困難である等の問題点があった。

【００１６】また、特開２００１−１５３３１３の「部
分酸化バーナ」は、燃焼空間壁の内壁にセラミック部材
を設け、燃焼空間の下流側に、液体燃料を気化させる機
構を備える熱交換器を配設し、熱交換器で気化した燃料
ガスを燃焼空間で燃焼させるものである。

【００１７】この装置は、低い空気比でも火炎を安定化
させることができるが、セラミック部材や熱交換器が十
分加熱されるまで、安定燃焼が困難であり、その結果起
動時間がかかる。また、排ガス温度を低減するために熱
交換器を用いるため、装置構造が複雑かつ大型となり、
かつその温度制御が困難である問題点があった。

【００１８】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、燃料として液体燃料を用いる場合でも、短時間で起
動でき、かつ容易に小型化ができる燃料加熱装置とこれ
を用いた燃料処理装置とその起動方法を提供することに
ある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、燃料を
燃空比１以上で燃焼させて高温ガスを発生させる過濃燃
焼バーナ（１２）と、発生した高温ガスにより燃料と水
の混合原料を蒸発させて所望の温度に加熱する蒸発加熱
装置（１４）とを備えた、ことを特徴とする燃料加熱装
置が提供される。

【００２０】上記本発明の構成によれば、過濃燃焼バー
ナ（１２）で燃料を燃空比１以上で燃焼させて高温ガス
を発生させるので、燃料として液体燃料を用いる場合で
も、短時間で着火し、例えば１０００℃以上の高温ガス
を短時間（数秒程度）で発生することができる。また、
蒸発加熱装置（１４）で燃料と水の混合原料を蒸発させ
て所望の温度に加熱するので、温度制御が容易にでき
る。さらにその熱で下流側に位置する改質触媒を直接加
熱することができるので、間接加熱式のように大型の熱
交換器が不要となるため容易に小型化ができる。また、
着火、燃焼、加熱を短時間にできるので、燃料電池の起
動が短時間でできる。

【００２１】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
過濃燃焼バーナ（１２）は、燃料を燃空比１以上で燃焼
させる燃焼室（１２ａ）と、該燃焼室内に燃料を噴射す
る燃料噴射器（１２ｂ）と、燃料を着火するイグナイタ
（１２ｃ）とを備え、前記蒸発加熱装置（１４）は、燃
焼室の下流側に連結された蒸発加熱室（１４ａ）と、燃
焼室または蒸発加熱室に混合原料を噴霧する原料噴霧器
（１４ｂ）とを備える。

【００２２】この構成により、燃料噴射器（１２ｂ）で
燃焼室（１２ａ）内に燃料を噴射し、イグナイタ（１２
ｃ）で燃料を着火するだけで、短時間に例えば１０００
℃以上の高温ガスを発生することができる。また、原料
噴霧器（１４ｂ）により燃焼室（１２ａ）または蒸発加
熱室（１４ａ）に混合原料を噴霧するだけで、燃料と水
の混合原料を蒸発させて加熱することができ、かつその
流量で温度制御が容易にできる。

【００２３】前記燃焼室（１２ａ）は、燃焼室を構成す
るライナーを囲むジャケットを有し、混合原料は該ジャ
ケット内に噴霧され、ライナーに設けられた細孔から燃
焼室内部に浸み出し、これにより燃焼室を浸み出し冷却
する。この構成により、燃焼室の熱容量を小さくして、
起動時間を短縮することができ、かつジャケットの過熱
を防止することができる。

【００２４】前記蒸発加熱室（１４ａ）は、燃焼室の下
流側に混合原料と燃焼ガスの混合を促進するベンチュリ
ーミキサー部を有する。この構成により、簡単な構造
で、燃料と水の混合原料と高温ガスとを効果的に混合す
ることができる。

【００２５】また、本発明によれば、燃料を燃空比１以
上で燃焼させて高温ガスを発生させる過濃燃焼バーナ
（１２）と、発生した高温ガスにより燃料と水の混合原
料を蒸発させて所望の温度に加熱する蒸発加熱装置（１
４）とを有する燃料加熱装置（１０）と、該燃料加熱装
置（１０）の下流側に設けられ、改質触媒が充填され、
混合原料を水素含有ガスに改質する改質器（１６）とを
備え、改質器の入口ガス温度が触媒の耐熱温度を超えな
いように前記蒸発加熱室において混合原料の温度を制御
する、ことを特徴とする燃料処理装置が提供される。

【００２６】この構成により、燃料加熱装置（１０）で
短時間に混合原料を蒸発・加熱し、触媒の耐熱温度を超
えない温度（例えば３５０℃以下）で改質器（１６）に
供給して、改質反応を入口付近でも十分に進行させ、触
媒を十分に利用することができる。

【００２７】また、本発明の好ましい実施形態によれ
ば、前記改質器（１６）内の下流側の改質触媒を間接加
熱する熱交換器と、前記過濃燃焼バーナ（１２）内で発
生した高温ガスの一部を該熱交換器に供給する高温ガス
ラインとを備え、下流側の改質触媒を高温ガスで間接加
熱する。この構成により、下流側の改質触媒の改質反応
（吸熱反応）による温度低下を抑制し、改質器における
改質率を高めることができる。

【００２８】また、本発明によれば、燃料を燃空比１以
上で燃焼させて高温ガスを発生させる過濃燃焼ステップ
（Ａ）と、発生した高温ガスにより燃料と水の混合原料
を蒸発させて所望の温度に加熱する蒸発加熱テップ
（Ｂ）と、加熱された混合原料を水素含有ガスに改質す
る改質テップ（Ｃ）と、を備え、改質器の入口ガス温度
が触媒の耐熱温度を超えないように前記蒸発加熱室にお
いて混合原料の温度を制御する、ことを特徴とする燃料
処理装置の起動方法が提供される。

【００２９】この起動方法により、過濃燃焼ステップ
（Ａ）で燃料を燃空比１以上で燃焼させて高温ガスを発
生させるので、燃料として液体燃料を用いる場合でも、
短時間で着火し、例えば１０００℃以上の高温ガスを短
時間（数秒程度）で発生することができる。

【００３０】また、蒸発加熱テップ（Ｂ）で燃料と水の
混合原料を蒸発させて所望の温度に加熱するので、温度
制御が容易にできる。さらに改質テップ（Ｃ）におい
て、混合ガスの保有する熱で下流側に位置する改質触媒
を直接加熱することができるので、間接加熱式のように
大型の熱交換器が不要となり、容易に小型化ができる。
また、着火、燃焼、加熱を短時間にできるので、燃料電
池の起動が短時間でできる。

【００３１】更に、改質器の入口ガス温度が触媒の耐熱
温度を超えないように前記蒸発加熱室において混合原料
の温度を制御するので、触媒の加熱を防止して触媒寿命
を延ばし、高温におけるＣＯの発生を抑制することがで
きる。

【００３２】

【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する。

【００３３】図１は、本発明による燃料加熱装置とこれ
を用いた燃料処理装置のシステム構成図である。この図
に示すように、この燃料処理装置は、燃料加熱装置１
０、改質器１６、及びＣＯ除去器１８からなり、固体高
分子型燃料電池２０（ＰＥＦＣ）に水素含有ガスを供給
して発電するようになっている。

【００３４】燃料加熱装置１０は、酸素を含まない高温
ガスを発生させ、発生した高温ガスにより燃料と水の混
合原料を蒸発させて所望の温度まで加熱する。改質器１
６は、発生した原料ガスを水素を含む改質ガス（水素含
有ガス）に改質し、このガスをＣＯ選択除去装置に供給
してＣＯ濃度を低減して燃料電池に供給する。燃料電池
（ＰＥＦＣ）は、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。可燃性ガスを含む燃料電池のアノー
ド排ガスは、起動時には燃料加熱装置１０へ戻して可燃
成分を燃焼させ、定常時にはＮ₂、ＣＯ₂の発生を抑える
ために別の燃焼器で燃焼するのがよい。この燃焼熱は、
燃料、改質器の間接加熱等に用いることができる。上述
したシステムにより、電動機等に電気を供給することが
できる。

【００３５】図１において、本発明の燃料加熱装置１０
は、過濃燃焼バーナ１２と蒸発加熱装置１４を備える。
過濃燃焼バーナ１２は、燃料を燃空比１以上で燃焼させ
て高温ガスを発生させる燃焼器（プリバーナ）である。
また、蒸発加熱装置１４は、発生した高温ガスにより燃
料と水の混合原料を蒸発させて所望の温度に加熱する装
置である。過濃燃焼バーナ１２は、起動用に燃焼負荷の
大きいものを備えるのが好ましいが、起動用と定常運転
用に２台を設置してもよい。

【００３６】図２は、本発明の燃料加熱装置の一例を示
す構成図である。この図に示すように、過濃燃焼バーナ
１２は、燃焼室１２ａ、燃焼室１２ａ内に燃料を噴射す
る燃料噴射器１２ｂ及び燃料を着火するイグナイタ１２
ｃを備える。燃焼室１２ａでは燃料を燃空比１以上で燃
焼させ、高温（例えば１０００℃以上）の燃焼ガスを発
生する。

【００３７】過濃燃焼バーナ１２の燃料は、好ましくは
改質原料と同じメタノール、メタン、ガソリン（ナフ
サ）、その他の炭化水素化合物である。またこの燃料と
水を混合した混合原料をそのまま燃焼させてもよい。燃
空比１以上の燃焼とは、燃料と空気の当量比が１以上で
あることを意味し、燃焼後の高温ガスが酸素を含まない
還元状態となるものをいう。

【００３８】蒸発加熱装置１４は、燃焼室１２ａの下流
側に連結された蒸発加熱室１４ａと、燃焼室１２ａまた
は蒸発加熱室１４ａに混合原料を噴霧する原料噴霧器１
４ｂとを備える。

【００３９】混合原料は、メタノール、メタン、ガソリ
ン（ナフサ）、その他の炭化水素化合物と水との混合体
である。水の混合比率は、改質器１６に供給される混合
ガス中の水蒸気と炭化水素化合物の比率（Ｓ／Ｃ）が改
質に適した値（例えば、Ｓ／Ｃ＝１．５前後）に設定す
る。この混合原料は、図１に示すように、下流側に設け
られた熱交換器１９ａ，１９ｂにより予熱して供給する
のがよい。

【００４０】本発明の燃料加熱装置１０は、更に、可燃
性ガスを含む燃料電池のアノード排ガスを燃焼室１２ａ
に再循環させるためのアノード排ガス供給口１０ａと、
燃焼室１２ａで発生した高温（例えば８００〜９００℃
前後）の燃焼ガスを注気し戻す注気口１０ｂと戻り口１
０ｃを有する。

【００４１】図２の例において、燃焼室１２ａは、燃焼
室を構成するライナー１５とこれを囲むジャケットを有
し、混合原料がジャケット内に噴霧され、ライナー１５
に設けられた細孔から燃焼室内部に浸み出し、燃焼室を
浸み出し冷却するようになっている。

【００４２】また図２において、蒸発加熱室１４ａは、
燃焼室の下流側に流路を狭めたベンチュリーミキサー部
１４ｃを有し、混合原料と燃焼ガスの混合を促進するよ
うになっている。

【００４３】図３は、本発明の燃料加熱装置の別の構成
図である。この例では、図２のジャケットとベンチュリ
ーミキサー部が省略され、ライナー１５に設けられた細
孔から空気が内部に浸み出し、ライナー１５を浸み出し
冷却するようになっている。

【００４４】図４は、本発明の燃料加熱装置の更に別の
構成図である。この例では、図２のジャケットの代わり
にライナー１５の周りに別室を設け、図２と同様に、混
合原料がライナー１５を囲む別室内に噴霧され、ライナ
ーに設けられた細孔から燃焼室内部に浸み出し、燃焼室
を浸み出し冷却するようになっている。また同様に燃焼
室の下流側に流路を狭めたベンチュリーミキサー部１４
ｃを有し、混合原料と燃焼ガスの混合を促進するように
なっている。

【００４５】図５は、本発明の燃料加熱装置の更に別の
構成図である。この例では、燃焼室及び蒸発加熱室が耐
熱性に優れたセラミックスからなり、冷却なしでそのま
ま使用するようになっている。

【００４６】図１において、改質器１６には、水蒸気を
含む原料ガスを水素含有ガスに改質する改質触媒１１が
充填されている。改質触媒１１には、例えば、銅−亜鉛
系、貴金属系、ニッケル、ニッケル合金、その他の改質
触媒を用いることができる。

【００４７】また、本発明の燃料処理装置では、改質器
１６内の下流側の改質触媒１１を間接加熱する熱交換器
１３ａと、過濃燃焼バーナ１２内で発生した高温ガスの
一部を熱交換器１３ａに供給する高温ガスライン１３ｂ
とを備え、下流側の改質触媒１１を８００〜９００℃前
後の高温ガスで間接加熱するようになっている。この間
接加熱は、改質器内の下流側温度が触媒の耐熱温度（例
えば３５０℃）を超えないように、高温ガスの流量をオ
リフィス等で調節するのがよい。

【００４８】上述した燃料処理装置を用いた本発明の起
動方法は、過濃燃焼ステップ（Ａ）、蒸発加熱テップ
（Ｂ）及び改質テップ（Ｃ）からなる。過濃燃焼ステッ
プ（Ａ）では燃料を燃空比１以上で燃焼させて酸素を含
まない高温ガスを発生させる。蒸発加熱テップ（Ｂ）で
は、発生した高温ガスにより燃料と水の混合原料を蒸発
させて所望の温度に加熱する。この温度は、改質器の入
口ガス温度が触媒の耐熱温度を超えないように制御す
る。更に改質テップ（Ｃ）では、加熱された混合原料を
水素含有ガスに改質する。

【００４９】上述した本発明の構成によれば、過濃燃焼
バーナ１２で燃料を燃空比１以上で燃焼させて酸素を含
まない高温ガスを発生させるので、燃料として液体燃料
（例えばメタノール）を用いる場合でも、短時間で着火
し、高温ガスを短時間（数秒程度）で発生することがで
きる。この高温ガスは、メタノールと水の混合燃料を使
用し、改質に適したＳ／Ｃ＝１．５とした場合、燃空比
１で約１６７０Ｋ、燃空比１．１で約１４７０Ｋであ
り、約１２００℃以上の高温を混合燃料を直接燃焼させ
た場合でも得られることが試算により確認された。

【００５０】また、蒸発加熱装置１４で燃料と水の混合
原料を蒸発させて所望の温度に加熱するので、温度制御
が容易にできる。さらにその熱で下流側に位置する例え
ば改質触媒を直接加熱することができるので、間接加熱
式のように大型の熱交換器が不要となり、容易に小型化
ができる。また、着火、燃焼、加熱を短時間にできるの
で、燃料電池の起動が短時間でできる。

【００５１】また、燃料噴射器１２ｂで燃焼室１２ａ内
に燃料を噴射し、イグナイタ１２ｃで燃料を着火するだ
けで、短時間に例えば１０００℃以上の高温ガスを発生
することができる。また、原料噴霧器１４ｂにより燃焼
室１２ａまたは蒸発加熱室１４ａに混合原料を噴霧する
だけで、燃料と水の混合原料を蒸発させて加熱すること
ができ、かつその流量で温度制御が容易にできる。

【００５２】また、燃料加熱装置（１０）で短時間に混
合原料を蒸発・加熱し、触媒の耐熱温度を超えない温度
（例えば３５０℃以下）で改質器１６に供給して、改質
反応を入口付近でも十分に進行させ、触媒を十分に利用
することができる。

【００５３】また、改質器１６内の下流側の改質触媒を
間接加熱する熱交換器と、過濃燃焼バーナ１２内で発生
した高温ガスの一部を該熱交換器に供給する高温ガスラ
インとを備え、下流側の改質触媒を高温ガスで間接加熱
する構成により、下流側の改質触媒の改質反応（吸熱反
応）による温度低下を抑制し、改質器における改質率を
高めることができる。

【００５４】また、本発明の起動方法により、過濃燃焼
ステップ（Ａ）で燃料を燃空比１以上で燃焼させて高温
ガスを発生させるので、燃料として液体燃料（例えばメ
タノール）を用いる場合でも、短時間で着火し、例えば
１０００℃以上の高温ガスを短時間（数秒程度）で発生
することができる。

【００５５】また、蒸発加熱テップ（Ｂ）で燃料と水の
混合原料を蒸発させて所望の温度に加熱するので、温度
制御が容易にできる。さらに改質テップ（Ｃ）におい
て、混合ガスの保有する熱で下流側に位置する改質触媒
を直接加熱することができるので、間接加熱式のように
大型の熱交換器が不要となり、容易に小型化ができる。
また、着火、燃焼、加熱を短時間にできるので、燃料電
池の起動が短時間でできる。

【００５６】更に、改質器の入口ガス温度が触媒の耐熱
温度を超えないように前記蒸発加熱室において混合原料
の温度を制御するので、触媒の加熱を防止して触媒寿命
を延ばし、高温におけるＣＯの発生を抑制することがで
きる。

【００５７】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。

【００５８】

【発明の効果】上述したように、本発明の燃料加熱装置
とこれを用いた燃料処理装置とその起動方法は、燃料と
して液体燃料（例えばメタノール）を用いる場合でも、
短時間で起動でき、かつ容易に小型化ができる、等の優
れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による燃料加熱装置とこれを用いた燃料
処理装置のシステム構成図である。

【図２】本発明の燃料加熱装置の構成図である。

【図３】本発明の燃料加熱装置の別の構成図である。

【図４】本発明の燃料加熱装置の更に別の構成図であ
る。

【図５】本発明の燃料加熱装置の更に別の構成図であ
る。

【図６】従来の燃料処理装置の構成図である。

【符号の説明】

１ 燃焼・改質触媒、２ 部分酸化改質器、４ 上流側
空気ライン、６ 下流側空気ライン、８ 流量制御器、
１０ 燃料加熱装置、１０ａ アノード排ガス供給口、
１０ｂ 注気口、１０ｃ 戻り口、１１ 改質触媒、１
２ 過濃燃焼バーナ、１２ａ 燃焼室、１２ｂ 燃料噴
射器、１２ｃ イグナイタ、１３ａ 熱交換器、１３ｂ
高温ガスライン、１４ 蒸発加熱装置、１４ａ 蒸発
加熱室、１４ｂ 原料噴霧器、１４ｃ ベンチュリーミ
キサー部、１５ ライナー、１６ 改質器、１８ ＣＯ
除去器、１９ａ，１９ｂ 熱交換器、２０ 燃料電池
（ＰＥＦＣ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤森 俊郎 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 Ｆターム(参考） 3K052 AA01 AB03 CA13 4G040 EA02 EA03 EA06 EB03 EB04 EB12 EB14 EB22 EB43 5H026 AA06 5H027 AA06 BA01 KK42 MM13

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料を燃空比１以上で燃焼させて高温ガ
   スを発生させる過濃燃焼バーナ（１２）と、発生した高
   温ガスにより燃料と水の混合原料を蒸発させて所望の温
   度に加熱する蒸発加熱装置（１４）とを備えた、ことを
   特徴とする燃料加熱装置。
2. 【請求項２】 前記過濃燃焼バーナ（１２）は、燃料を
   燃空比１以上で燃焼させる燃焼室（１２ａ）と、該燃焼
   室内に燃料を噴射する燃料噴射器（１２ｂ）と、燃料を
   着火するイグナイタ（１２ｃ）とを備え、 前記蒸発加熱装置（１４）は、燃焼室の下流側に連結さ
   れた蒸発加熱室（１４ａ）と、燃焼室または蒸発加熱室
   に混合原料を噴霧する原料噴霧器（１４ｂ）とを備え
   る、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料加熱装置。
3. 【請求項３】 前記燃焼室（１２ａ）は、燃焼室を構成
   するライナーを囲むジャケットを有し、混合原料は該ジ
   ャケット内に噴霧され、ライナーに設けられた細孔から
   燃焼室内部に浸み出し、これにより燃焼室を浸み出し冷
   却する、ことを特徴とする請求項２に記載の燃料加熱装
   置。
4. 【請求項４】 前記蒸発加熱室（１４ａ）は、燃焼室の
   下流側に混合原料と燃焼ガスの混合を促進するベンチュ
   リーミキサー部を有する、ことを特徴とする請求項２に
   記載の燃料加熱装置。
5. 【請求項５】 燃料を燃空比１以上で燃焼させて高温ガ
   スを発生させる過濃燃焼バーナ（１２）と、発生した高
   温ガスにより燃料と水の混合原料を蒸発させて所望の温
   度に加熱する蒸発加熱装置（１４）とを有する燃料加熱
   装置（１０）と、該燃料加熱装置（１０）の下流側に設
   けられ、改質触媒が充填され、混合原料を水素含有ガス
   に改質する改質器（１６）とを備え、 改質器の入口ガス温度が触媒の耐熱温度を超えないよう
   に前記蒸発加熱室において混合原料の温度を制御する、
   ことを特徴とする燃料処理装置。
6. 【請求項６】 前記改質器（１６）内の下流側の改質触
   媒を間接加熱する熱交換器と、前記過濃燃焼バーナ（１
   ２）内で発生した高温ガスの一部を該熱交換器に供給す
   る高温ガスラインとを備え、下流側の改質触媒を高温ガ
   スで間接加熱する、ことを特徴とする請求項５に記載の
   燃料処理装置。
7. 【請求項７】 燃料を燃空比１以上で燃焼させて高温ガ
   スを発生させる過濃燃焼ステップ（Ａ）と、発生した高
   温ガスにより燃料と水の混合原料を蒸発させて所望の温
   度に加熱する蒸発加熱テップ（Ｂ）と、加熱された混合
   原料を水素含有ガスに改質する改質テップ（Ｃ）と、を
   備え、 改質器の入口ガス温度が触媒の耐熱温度を超えないよう
   に前記蒸発加熱室において混合原料の温度を制御する、
   ことを特徴とする燃料処理装置の起動方法。