JP2003212506A

JP2003212506A - 燃料改質装置の起動制御

Info

Publication number: JP2003212506A
Application number: JP2002011118A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Yamaoka; 正明山岡
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-01-21
Filing date: 2002-01-21
Publication date: 2003-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料改質装置の起動時間を従来に比べて短縮
する。【解決手段】燃料改質装置２００を起動する際に、起
動前における蒸発部２１０と改質用ＥＨＣ２２４の初期
状態に応じて、蒸発部２１０と改質用ＥＨＣ２２４の昇
温開始タイミングの関係を調整し、蒸発部２１０と改質
用ＥＨＣ２２４とを並行して昇温させることによって、
両者の昇温完了時間のズレを減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炭化水素系化合物
を含む原燃料から水素リッチな燃料ガスを生成するため
の燃料改質装置の制御技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料改質装置は、改質触媒を用いた改質
反応によって、炭化水素系化合物を含む改質原料から水
素リッチな燃料ガス（「改質ガス」とも呼ぶ）を生成す
る。ガソリンやメタノールのような液体状の改質原料を
用いる場合には、改質原料を気化させるための蒸発部
が、改質触媒を収納した改質部の上流側に設けられる。
このような燃料改質装置を起動する際には、蒸発部を最
初に起動・昇温し、気体状の改質原料を生成できる状態
になった後に、燃料改質装置の他の部分の運転を開始す
るのが普通である。

【０００３】このような燃料改質装置では、その起動時
間を短縮することが１つの大きな技術課題である。例え
ば、特開平５−２７５１０３号公報に記載されている技
術では、改質触媒を収納した改質部を所定温度になるま
でバーナで加熱することによって、改質装置の起動時間
を短縮する技術が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来技
術では、改質部を加熱したとしても、その後に蒸発部を
起動・昇温しなければならず、燃料改質装置全体の起動
時間を十分に短縮できないという問題があった。

【０００５】本発明は、上述した従来の課題を解決する
ためになされたものであり、燃料改質装置の起動時間を
従来に比べて短縮することのできる技術を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明によ
る燃料改質装置は、炭化水素系化合物を含む改質原料か
ら水素リッチな燃料ガスを生成するための燃料改質装置
であって、液体状改質原料を加熱し蒸発させて気体状改
質原料を生成するための蒸発部と、前記気体状改質原料
の改質を行う改質部と、前記燃料改質装置の起動時に予
熱を必要とする予熱部と、前記燃料改質装置の運転を制
御するための制御部と、を備える。前記制御部は、前記
燃料改質装置を起動する際に、起動前における前記蒸発
部と前記予熱部の初期状態に応じて前記蒸発部と前記予
熱部の昇温開始タイミングの関係を調整し、前記蒸発部
と前記予熱部とを並行して昇温させることによって、前
記蒸発部と前記予熱部の昇温完了時間のズレを減少させ
る起動モードを有することを特徴とする。

【０００７】この燃料改質装置によれば、蒸発部と予熱
部の初期状態に応じて両者の昇温開始タイミングの関係
を調整し、これによって両者の昇温完了時間のズレを減
少させるので、蒸発部と予熱部とを常に一定の順序で起
動する場合に比べて燃料改質装置の起動時間を大幅に短
縮することが可能である。

【０００８】前記予熱部は、前記改質部内の入口近傍に
少なくとも設けられた電気加熱式改質触媒部であるとし
てもよい。

【０００９】この構成によれば、蒸発部と改質部とを改
質反応に適した温度にほぼ同時に昇温させることが可能
であり、この結果、改質部への気体状改質原料の供給の
開始と、改質部における改質反応の開始とのタイミング
を合致させることができる。

【００１０】前記制御部は、前記蒸発部と前記予熱部の
初期状態に応じて、前記蒸発部の起動時の昇温に要する
第１の待ち時間と前記予熱部の起動時の昇温に要する第
２の待ち時間との差を推定し、前記第１と第２の待ち時
間の差を、前記蒸発部の昇温開始タイミングと前記予熱
部の昇温開始タイミングの差として設定するようにして
もよい。

【００１１】また、前記制御部は、前記蒸発部の起動時
の昇温に要する第１の待ち時間と、前記予熱部の起動時
の昇温に要する第２の待ち時間とを個別に推定するよう
にしてもよい。

【００１２】これらの構成によれば、蒸発部と予熱部の
昇温開始タイミングの調整をより精度良く行うことが可
能である。

【００１３】前記蒸発部と前記予熱部の初期状態は、前
記蒸発部と前記予熱部の初期温度を含むことが好まし
い。

【００１４】蒸発部と予熱部の初期温度は、これらの昇
温に要する時間に関係が深いので、これらの初期温度を
利用すれば、両者の昇温開始タイミングの調整をより精
度良く行うことが可能である。

【００１５】前記蒸発部と前記予熱部の初期状態は、さ
らに、外気温と、前記蒸発部に供給される前記液体状改
質原料の温度と、のうちの少なくとも一方を含むことが
好ましい。

【００１６】こうすれば、蒸発部と予熱部の昇温開始タ
イミングの調整をさらに精度良く行うことができる。

【００１７】なお、本発明は、種々の態様で実現するこ
とが可能であり、例えば、燃料改質装置およびその制御
方法、燃料改質装置と燃料電池とを含む燃料電池システ
ムおよびその制御方法、それらの装置またはシステムを
備える移動体およびその制御方法、それらの方法または
装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、
そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、その
コンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化された
データ信号、等の態様で実現することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、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。Ａ．実施例の装置構成：Ｂ．実施例の動作：Ｃ．変形例：

【００１９】Ａ．実施例の装置構成：図１は、本発明の
一実施例としての電気自動車の概略構成図である。この
電気自動車（以下、単に「車両」と呼ぶ）の車輪駆動機
構は、モータ２０と、トルクコンバータ３０と、変速機
４０とを有している。モータ２０の回転軸１３は、トル
クコンバータ３０に結合されている。トルクコンバータ
の出力軸１４は、変速機４０に結合されている。変速機
４０の出力軸１５は、ディファレンシャルギヤ１６を介
して車輪１８の車軸１７に結合されている。

【００２０】モータ２０は、ロータ２２と、ステータ２
４とを備える三相の同期モータである。ロータ２２の外
周面には、複数個の永久磁石が設けられている。また、
ステータ２４には、回転磁界を形成するための三相コイ
ルが巻回されている。モータ２０は、ロータ２２に備え
られた永久磁石による磁界と、ステータ２４の三相コイ
ルによって形成される磁界との相互作用により回転駆動
する。また、ロータ２２が外力によって回転させられる
場合には、これらの磁界の相互作用により三相コイルの
両端に起電力を生じさせる。この場合には、モータ２０
は発電機として機能する。

【００２１】モータ２０には、主電源としての燃料電池
システム６０と、補助電源としてのバッテリ（２次電
池）５０と、の２つの電源が備えられている。バッテリ
５０は燃料電池システム６０が故障した場合や、車両の
始動時等のように燃料電池システム６０から十分な電力
を出力することができない場合などに、不足する電力を
モータ２０に供給する。バッテリ５０の電力は、さら
に、車両の制御を行う制御ユニット７０や、照明装置な
どの電力機器（図示せず）にも供給される。

【００２２】２つの電源５０，６０からの電力は、それ
ぞれの駆動回路５１，５２と、切替スイッチ８０とを介
してモータ２０に供給される。切替スイッチ８０は、バ
ッテリ５０と、燃料電池システム６０と、モータ２０の
３者間の接続状態を任意に切り替えることができる。ス
テータ２４は、切替スイッチ８０および第１の駆動回路
５１を介してバッテリ５０に電気的に接続され、また、
切替スイッチ８０および第２の駆動回路５２を介して燃
料電池システム６０に接続される。２つの駆動回路５
１，５２は、それぞれトランジスタインバータで構成さ
れており、モータ２０の三相それぞれに対して、ソース
側とシンク側の２つを一組としてトランジスタが複数備
えられている。これらの駆動回路５１，５２は、制御ユ
ニット７０と電気的に接続されている。

【００２３】制御ユニット７０は、シフトレバー７２
と、アクセルペダル７４と、ブレーキペダル７６とから
与えられる運転者の指令に基づいて、車両のための各種
の制御を実行する。制御ユニット７０が駆動回路５１，
５２の各トランジスタのオン・オフの時間をＰＷＭ制御
すると、バッテリ５０および燃料電池システム６０を電
源とする擬似三相交流がステータ２４の三相コイルに流
れ、回転磁界が形成される。モータ２０は、このような
回転磁界の作用によって、先に説明した通り電動機また
は発電機として機能する。

【００２４】なお、制御ユニット７０の各種の制御動作
は、制御ユニット７０に内蔵されている図示しないメモ
リ内に格納されたコンピュータプログラムを、制御ユニ
ット７０が実行することによって実現される。このメモ
リとしては、ＲＯＭやハードディスクなどの種々の記録
媒体を利用することが可能である。

【００２５】図２は、燃料電池システム６０の構成を示
す説明図である。この燃料電池システム６０は、ＦＣ制
御部１００と、燃料改質装置２００と、燃料電池３００
とを備えている。燃料改質装置２００は、蒸発部２１０
と、改質部２２０と、ＣＯ浄化部２３０とを有してい
る。

【００２６】蒸発部２１０は、燃焼ガス流路２１２と、
改質原料流路２１４とを備えている。燃焼ガス流路２１
２は、複数段の水平流路２１２ａが略Ｕ字状の折り返し
部２１２ｂで順次接続された形状を有している。図２の
例では、燃焼ガス流路２１２は、２つの折り返し部２１
２ｂで接続された３つの水平流路２１２ａを有してい
る。改質原料流路２１４は、蒸発部２１０の下部から上
部に向けて鉛直方向に伸びる多数の鉛直流路２１４ａに
分かれている。燃料ガスの水平流路２１２ａと、改質原
料の鉛直流路２１４ａとは、いわゆる直交型熱交換器を
構成している。

【００２７】燃焼ガス流路２１２の最上段の入口部に
は、燃焼用空気と、燃焼原料（例えばメタノールや天然
ガス）と、燃料電池３００のアノード排ガスとが供給さ
れている。燃焼用空気と燃焼原料の流量は、それぞれの
アクチュエータ２４２，２４４によって調整される。ま
た、アノード排ガスの流量は、アノード排ガス流路２６
０に設けられた流量調整弁２６２によって調整される。

【００２８】燃焼ガス流路２１１の入口近傍には、電気
加熱式燃焼触媒部２１６（「ＥＨＣ」と呼ぶ）が設けら
れている。このＥＨＣ２１６は、燃焼原料やアノード排
ガス中の水素ガスの酸化反応を促進させるための燃焼触
媒と、電気加熱式ヒータとを有している。蒸発部２１０
の起動時には、このＥＨＣ２１６を電気加熱で昇温させ
ることによって、燃焼原料やアノード排ガスの燃焼反応
を早期に開始させることが可能である。なお、蒸発部２
１０内のＥＨＣ２１６を、「燃焼用ＥＨＣ」と呼ぶ。

【００２９】燃焼原料やアノード排ガスを含む燃焼ガス
は、燃焼しながら燃焼ガス流路２１２の最上段から最下
段まで流れてゆき、最下段の出口から排気ガスが排出さ
れる。一方、液体状の改質原料は、改質原料流路２１４
の下部の入口から供給され、鉛直流路２１４ａを上向き
に流れながら、燃焼ガスによって加熱されて蒸発する。
図２の例では、燃焼ガス流路２１２の最下段の水平流路
２１２ａに相当する高さの範囲では改質原料は液体状で
あり、中段と最上段の水平流路２１２ａに相当する高さ
の範囲では改質原料は気体である。換言すれば、図２の
例では改質原料の液面が最下段と中段の水平流路２１２
ａの境界近傍に存在している。なお、液体状の改質原料
としては、エタノールと水の混合物や、ガソリンと水の
混合物などが利用可能である。

【００３０】こうして蒸発部２１０で気化された気体状
の改質原料（「改質原料ガス」と呼ぶ）は、部分酸化用
空気と共に改質部２２０に導入される。改質部２２０
は、改質触媒２２２を収容している。この改質触媒２２
２は、例えばハニカム状の担体に担持されている。改質
部２２０の流路の入口部と中央部には、電気加熱式改質
触媒部（ＥＨＣ）２２４がそれぞれ設けられている。こ
れらのＥＨＣ２２４は、改質原料ガスの改質反応を促進
させるための改質触媒と、電気加熱式ヒータとを有して
いる。燃料改質装置２００の起動時には、これらのＥＨ
Ｃ２２４を電気加熱で昇温させることによって、改質反
応を早期に開始させることが可能である。入口近傍のＥ
ＨＣ２２４には、温度センサ２２６が設置されている。
なお、中央部のＥＨＣ２２４は省略してもよい。以下で
は、改質部２２０内のＥＨＣ２２４を、「改質用ＥＨ
Ｃ」と呼ぶ。

【００３１】改質反応後のガス（「改質ガス」と呼ぶ）
は、通常は一酸化炭素を含んでいる。ＣＯ浄化部２３０
は、この改質ガス内の一酸化炭素を低減する機能を有す
る。ＣＯ浄化部２３０内の反応としては、シフト反応や
選択酸化反応が利用される。例えば、メタノールと水を
含む改質原料を使用した場合には、選択酸化反応のみが
ＣＯ浄化部２３０で利用される。一方、ガソリンと水を
含む改質原料を使用した場合には、シフト反応と選択酸
化反応の両方がＣＯ浄化部２３０で利用される。後者の
場合には、ＣＯ浄化部２３０は、シフト反応部と選択酸
化部とに分けられる。

【００３２】ＣＯ浄化部２３０からは、一酸化炭素が少
ない水素リッチな燃料ガスが排出される。この燃料ガス
は、燃料電池３００のアノード側に供給され、カソード
側には空気が供給される。燃料電池３００に供給される
燃料ガスの流量は、流量調整弁２５４によって制御され
る。なお、燃料改質装置２００から燃料電池３００への
燃料ガス流路上には、圧力センサ２５２の他に、図示し
ない温度センサや流量センサなどが設けられている。Ｆ
Ｃ制御部１００は、これらの各種のセンサからの信号
と、車両本体の制御ユニット７０（図１）からの指令と
に応じて、燃料改質装置２００と燃料電池３００の運転
状態を制御する。

【００３３】Ｂ．実施例の動作：図３は、実施例におけ
る燃料電池システム６０の起動手順を示すフローチャー
トである。ステップＳ１では、ＦＣ制御部１００が、燃
料電池システム６０の起動指令を制御ユニット７０（図
１）から受信する。この起動指令は、例えば、電気自動
車のキーオンに応じて発生する。

【００３４】ステップＳ２では、ＦＣ制御部１００が、
蒸発部２１０の初期状態に応じてその起動待ち時間Ｔ１
を推定する。ここで、「蒸発部２１０の起動待ち時間Ｔ
１」とは、蒸発部２１０の昇温に要する時間を意味して
おり、具体的には、例えば蒸発部２１０の所定の部位に
おける温度が、所定の温度に達するのに要する時間であ
る。蒸発部２１０の起動待ち時間Ｔ１は、蒸発部２１０
の初期温度や、液体状改質原料の温度、外気温度などに
依存する。従って、起動待ち時間Ｔ１の推定は、これら
の３つの温度のうちの少なくとも１つ（例えば蒸発部２
１０の初期温度）に基づいて行うことが好ましく、２つ
以上を用いればより正確に推定することが可能である。

【００３５】図４は、外気温度と、蒸発部２１０の起動
待ち時間Ｔ１との関係のマップの一例を示すグラフであ
る。このようなマップを利用すれば、外気温度から起動
待ち時間Ｔ１の推定値を直ちに得ることができる。な
お、Ｎ種類（Ｎは２以上の整数）の温度に基づいて起動
待ち時間Ｔ１を推定する場合には、このようなマップを
Ｎ入力１出力のルックアップテーブルとして構成してお
けばよい。あるいは、このようなマップを利用する代わ
りに、ＦＣ制御部１００が、蒸発部２１０における熱収
支を計算することによって、その起動待ち時間Ｔ１をそ
の都度推定するようにしてもよい。

【００３６】ステップＳ３では、ＦＣ制御部１００が、
改質用ＥＨＣ２２４の初期状態に応じてその起動待ち時
間Ｔ２を推定する。ここで、「改質用ＥＨＣ２２４の起
動待ち時間Ｔ２」とは、ＥＨＣ２２４の昇温に要する時
間を意味している。改質用ＥＨＣ２２４の起動待ち時間
Ｔ２は、改質用ＥＨＣ２２４の初期温度や外気温度に基
づいて、蒸発部２１０の起動待ち時間Ｔ１と同様な方法
に従って推定される。

【００３７】ステップＳ４では、蒸発部２１０と改質用
ＥＨＣ２２４の起動待ち時間Ｔ１，Ｔ２が比較され、よ
り待ち時間の長い方の昇温が先に開始される。具体的に
は、蒸発部２１０の起動待ち時間Ｔ１よりも改質用ＥＨ
Ｃ２２４の起動待ち時間Ｔ２が長い場合には、ステップ
Ｓ５においてまず改質用ＥＨＣ２２４が通電されて、そ
の昇温が開始される。そして、時間Ｔ２，Ｔ１の差分
（Ｔ２−Ｔ１）に相当する時間が経過した後に、蒸発部
２１０の昇温が開始される。

【００３８】蒸発部２１０の昇温手順は、例えば以下の
通りである。まず燃焼用ＥＨＣ２１６の通電を開始して
昇温させ、次に、少量の燃焼燃料を供給してプレヒート
を行う。こうして、燃焼ガス流路２１２がある程度昇温
された後に、燃焼燃料の供給量を増加して蒸発部２１０
の昇温を加速する。なお、燃焼用のＥＨＣ２１６が存在
しない場合には、少量の燃焼燃料によるプレヒートから
昇温手順が開始される。

【００３９】こうして、蒸発部２１０の昇温開始から起
動待ち時間Ｔ１だけ経過すると、蒸発部２１０が十分に
昇温され、改質原料ガスを改質部２２０に供給できる状
態となる。このとき、ステップＳ５において先に昇温が
開始されていた改質用ＥＨＣ２２４もほぼ同時に十分に
昇温された状態になる。そこで、ステップＳ９におい
て、蒸発部２１０から供給される改質燃料ガスを用い
て、改質部２２０の運転（すなわち改質反応）が開始さ
れる。具体的には、ステップＳ９では、改質部２２０へ
の部分酸化用空気の投入が開始される。

【００４０】一方、ステップＳ４において、蒸発部２１
０の起動待ち時間Ｔ１が改質用ＥＨＣ２２４の起動待ち
時間Ｔ２よりも長い場合には、ステップＳ７においてま
ず蒸発部２１０の昇温が開始される。そして、（Ｔ１−
Ｔ２）の時間が経過した後に、改質用ＥＨＣ２２４の昇
温が開始される。そして、蒸発部２１０と改質用ＥＨＣ
２２４の昇温がほぼ同時に完了した時点で、ステップＳ
９において改質部２２０の運転が開始される。

【００４１】なお、蒸発部２１０の起動待ち時間Ｔ１と
改質用ＥＨＣ２２４の起動待ち時間Ｔ２とが等しい場合
には、蒸発部２１０と改質用ＥＨＣ２２４の昇温が同時
に開始される。

【００４２】図５は、蒸発部２１０の起動待ち時間Ｔ１
よりも改質用ＥＨＣ２２４の起動待ち時間Ｔ２が長い場
合の動作を示すタイミングチャートである。時刻ｔ０で
起動指令が受信されると、まず改質用ＥＨＣの電力の投
入が開始され（図５（Ｄ））、これに応じて改質用ＥＨ
Ｃの温度が上昇し始める（図５（Ｅ））。そして、（Ｔ
２−Ｔ１）経過後の時刻ｔ１からは、蒸発部２１０の昇
温が開始される。具体的には、燃焼用ＥＨＣ２１６の電
力投入が開始される（図５（Ｂ））。その後、燃焼燃料
の投入も開始されて昇温が加速され（図５（Ｃ））、時
刻ｔ１から時間Ｔ１だけ経過した時刻ｔ２では、蒸発部
２１０が十分に昇温された状態に達する。従って、時刻
ｔ２では、本格的な改質反応の開始に十分な量の改質原
料ガスが蒸発部２１０から発生する（図５（Ａ））。こ
の時刻ｔ２では、改質用ＥＨＣ２２４の温度も十分に上
昇しているので、改質用ＥＨＣ２２４の電力投入は停止
される。なお、時刻ｔ２以降は、改質反応で発生する熱
によって改質触媒が高温に保たれる。こうして、時刻ｔ
２において蒸発部２１０と改質用ＥＨＣ２２４の昇温が
ほぼ同時に完了すると、改質部２２０への部分酸化用空
気が投入されて（図５（Ｆ））、改質反応が本格的に開
始される。

【００４３】以上のように、本実施例では、ＦＣ制御部
１００は、起動前における蒸発部２１０と改質用ＥＨＣ
２２４の初期状態に応じてそれぞれの昇温開始タイミン
グの関係を調整し、両者を並行して昇温させることによ
って昇温完了時間のズレを減少させる起動モードを有し
ている。従って、蒸発部２１０と改質用ＥＨＣ２２４と
を常に一定の順序で起動する場合に比べて、燃料改質装
置２００の起動に要する時間を大幅に短縮することが可
能である。

【００４４】Ｃ．変形例：なお、この発明は上記の実施
例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲において種々の態様において実施することが
可能であり、例えば次のような変形も可能である。

【００４５】Ｃ１．変形例１：上記実施例では、蒸発部
２１０と改質用ＥＨＣ２２４の起動待ち時間Ｔ１，Ｔ２
を個別に推定し、これらの起動待ち時間Ｔ１，Ｔ２に応
じてそれぞれの起動開始タイミングを設定していたが、
起動待ち時間Ｔ１，Ｔ２を個別に推定すること無く、そ
れぞれの起動開始タイミングの関係を調整することも可
能である。例えば、蒸発部２１０と改質用ＥＨＣ２２４
の初期状態（例えば外気温度）と、それぞれの起動開始
タイミングの差（Ｔ２−Ｔ１）との関係を予めマップと
して容易しておき、これに応じてそれぞれの起動開始タ
イミングを設定するようにしてもよい。

【００４６】Ｃ２．変形例２：上記実施例では、いわゆ
るコールドスタート（燃料改質装置２００の各部の温度
が外気温とほぼ等しい状態）の場合について説明してい
たが、ホットスタート（燃料改質装置２００の各部の温
度が外気温よりも高い状態）の場合にも、図３の手順が
同様に適用可能である。特にホットスタートの場合に
は、蒸発部２１０と改質用ＥＨＣ２２４の初期温度をそ
れぞれの起動開始タイミングの調整に反映することによ
って、燃料改質装置２００の起動時間をより効率良く短
縮することができる。

【００４７】Ｃ３．変形例３：上記実施例では、蒸発部
２１０と改質用ＥＨＣ２２４の昇温開始タイミングを調
整するようにしていたが、本発明は、改質用ＥＨＣ以外
の部分と蒸発部２１０との間の昇温開始タイミングの調
整に適用することも可能である。例えば、あるタイプの
燃料改質装置では、燃料ガス中の水素濃度を高めるとと
もに不純物ガス濃度を低減するために、改質部２２０の
下流側（例えば、改質部２２０の直後やＣＯ浄化部２３
０の直後）に水素分離膜が設けられている。この場合に
は、燃料改質装置の起動時に、水素分離膜に付属する加
熱部（例えば電気ヒータや燃焼触媒）を用いて、水素分
離膜を昇温させておく必要がある。このような燃料改質
装置では、水素分離膜用の加熱部の昇温開始タイミング
と、蒸発部２１０の昇温開始タイミングとを、それぞれ
の初期状態に応じて調整することが好ましい。

【００４８】この説明からも理解できるように、本発明
は、一般に、液体状改質原料を加熱し蒸発させて気体状
改質原料を生成するための蒸発部と、燃料改質装置の起
動時に予熱を必要とする予熱部と、の間の昇温開始タイ
ミングの調整に適用することが可能である。

【００４９】Ｃ４．変形例４：改質燃料としては、メタ
ノールやガソリン以外の種々の炭化水素系燃料を使用可
能である。例えば、メタノール以外のアルコールや、ア
ルデヒド、エーテルなどの種々の炭化水素系化合物を利
用することができる。

【００５０】Ｃ５．変形例５：上記実施例では、燃料電
池システム６０を使用した電気自動車の例について説明
したが、本発明は、車輪駆動用の原動機として、モータ
と内燃機関との２つの原動機を用いたハイブリッド自動
車（ハイブリッド車両）にも適用することができる。ま
た、本発明は、船舶や電車などのような、自動車以外の
移動体にも適用可能である。すなわち、本発明は、一般
に、燃料電池と、燃料改質装置と、燃料電池を含む電源
から供給される電力によって駆動される原動機と、を備
える移動体に適用可能である。また、本発明は、設置型
の燃料改質装置にも適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての電気自動車の概略構
成図。

【図２】燃料電池システム６０の内部構成を示す説明
図。

【図３】実施例における燃料電池システム６０の起動手
順を示すフローチャート。

【図４】外気温度と蒸発部２１０の起動待ち時間Ｔ１と
の関係のマップの一例を示すグラフ。

【図５】Ｔ１＜Ｔ２の場合の動作を示すタイミングチャ
ート。

【符号の説明】

１３…回転軸１４，１５…出力軸１６…ディファレンシャルギヤ１７…車軸１８…車輪２０…モータ２２…ロータ２４…ステータ３０…トルクコンバータ４０…変速機５０…バッテリ５１，５２…駆動回路６０…燃料電池システム７０…制御ユニット７２…シフトレバー７４…アクセルペダル７６…ブレーキペダル８０…切替スイッチ１００…ＦＣ制御部２００…燃料改質装置２１０…蒸発部２１１…燃焼ガス流路２１２…燃焼ガス流路２１２ａ…水平流路２１２ｂ…折り返し部２１４…改質原料流路２１４ａ…鉛直流路２１６…電気加熱式燃焼触媒部（燃焼用ＥＨＣ）２２０…改質部２２２…改質触媒２２４…改質用ＥＨＣ２２６…温度センサ２３０…ＣＯ浄化部２４２，２４４…アクチュエータ２５２…圧力センサ２５４…流量調整弁２６０…アノード排ガス流路２６２…流量調整弁３００…燃料電池

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭化水素系化合物を含む改質原料から水
素リッチな燃料ガスを生成するための燃料改質装置であ
って、液体状改質原料を加熱し蒸発させて気体状改質原料を生
成するための蒸発部と、前記気体状改質原料の改質を行う改質部と、前記燃料改質装置の起動時に予熱を必要とする予熱部
と、前記燃料改質装置の運転を制御するための制御部と、を
備え、前記制御部は、前記燃料改質装置を起動する際に、起動
前における前記蒸発部と前記予熱部の初期状態に応じて
前記蒸発部と前記予熱部の昇温開始タイミングの関係を
調整し、前記蒸発部と前記予熱部とを並行して昇温させ
ることによって、前記蒸発部と前記予熱部の昇温完了時
間のズレを減少させる起動モードを有することを特徴と
する燃料改質装置。
【請求項２】請求項１記載の燃料改質装置であって、前記予熱部は、前記改質部内の入口近傍に少なくとも設
けられた電気加熱式改質触媒部である、燃料改質装置。
【請求項３】請求項１または２記載の燃料改質装置で
あって、前記制御部は、前記蒸発部と前記予熱部の初期状態に応じて、前記蒸発
部の起動時の昇温に要する第１の待ち時間と前記予熱部
の起動時の昇温に要する第２の待ち時間との差を推定
し、前記第１と第２の待ち時間の差を、前記蒸発部の昇温開
始タイミングと前記予熱部の昇温開始タイミングの差と
して設定する、燃料改質装置。
【請求項４】請求項３記載の燃料改質装置であって、前記制御部は、前記蒸発部の起動時の昇温に要する第１の待ち時間と、
前記予熱部の起動時の昇温に要する第２の待ち時間とを
個別に推定する、燃料改質装置。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれかに記載の燃
料改質装置であって、前記蒸発部と前記予熱部の初期状態は、前記蒸発部と前
記予熱部の初期温度を含む、燃料改質装置。
【請求項６】請求項５記載の燃料改質装置であって、前記蒸発部と前記予熱部の初期状態は、さらに、外気温
と、前記蒸発部に供給される前記液体状改質原料の温度
と、のうちの少なくとも一方を含む、燃料改質装置。