JP2006225192A - 改質装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】起動時においても、暖機部自体を早期に昇温させ、改質ガス浄化部の立ち上がりを早くするのに有利な改質装置を提供する。
【解決手段】改質装置は、改質原料を改質させて改質ガスを生成する改質部2と、改質部2に連通して配設され改質部2で生成された改質ガスを浄化する改質ガス浄化部3とを備える。改質部2の起動時に改質ガス浄化部3を暖機する暖機部本体50を有する暖機部5と、改質部2の起動時に暖機部本体50の温度の昇温特性を早める暖機部本体昇温促進手段とを備えている。
【選択図】図1
【解決手段】改質装置は、改質原料を改質させて改質ガスを生成する改質部2と、改質部2に連通して配設され改質部2で生成された改質ガスを浄化する改質ガス浄化部3とを備える。改質部2の起動時に改質ガス浄化部3を暖機する暖機部本体50を有する暖機部5と、改質部2の起動時に暖機部本体50の温度の昇温特性を早める暖機部本体昇温促進手段とを備えている。
【選択図】図1
Description
本発明は改質原料を改質させて改質ガスを生成する改質装置に関する。
従来、改質装置として、改質原料を水蒸気改質させて改質ガスを生成する改質部と、改質部で生成された改質ガスに含まれている一酸化炭素を低減させるCO低減部とを備えているものが知られている。このものでは、改質ガスに含まれている一酸化炭素を低減させることができるので有益である。
また従来、特許文献1には、メタノールとH2Oとを反応させ、H2及びCOを含む改質ガスを生成する技術が開示されている。このものでは、COを含む可燃性ガスを触媒燃焼させる技術が開示されている。
特開2003−081687号公報
ところで、近年、起動時においてCO低減部を暖機させる暖機部を改質部の下流で且つCO低減部の上流に設けた改質装置が本出願人により開発されている(本出願時に未公知)。このものによれば、改質部で生成された改質ガスを暖機部に導入し、暖機部で改質ガスを燃焼させて燃焼熱により暖機部を昇温させ、これによりCO低減部を暖機することにしている。このものによれば、起動時に、暖機部によりCO低減部を早期に昇温させることができ、起動時におけるCO低減部の立ち上がりを早くすることができる。更に、産業界では、起動時におけるCO低減部の立ち上がりを早くし、改質部で生成された改質ガスの浄化性を一層高めることが要請されている。
上記した特許文献1では、触媒燃焼機能を有する熱交換器を改質器の上流に設けた改質装置が開示されているが、改質器で生成された改質ガスに含まれているCOを低減させて浄化させるCO低減部は設けられておらず、更に、起動時においてCO低減部自体を暖機させてCO低減部を早期に立ち上げさせる暖機部も設けられていない。
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、起動時においても、暖機部自体を早期に昇温させ、CO低減部等の改質ガス浄化部の立ち上がりを早くするのに有利な改質装置を提供することを課題とする。
本発明に係る改質装置は、改質原料を改質させて改質ガスを生成する改質部と、改質部に連通して配設され改質部で生成された改質ガスを浄化する改質ガス浄化部とを具備する改質装置において、
改質部の下流に設けられ改質部の起動時に改質ガス浄化部を暖機する暖機部本体を有する暖機部と、改質部の起動時に暖機部本体の温度の昇温特性を早める暖機部本体昇温促進手段とを具備していることを特徴とするものである。
改質部の下流に設けられ改質部の起動時に改質ガス浄化部を暖機する暖機部本体を有する暖機部と、改質部の起動時に暖機部本体の温度の昇温特性を早める暖機部本体昇温促進手段とを具備していることを特徴とするものである。
本発明に係る改質装置によれば、改質部で生成された改質ガスは改質ガス浄化部に供給され、そして、改質ガスに含まれている不純物(例えば一酸化炭素)は低減され、改質ガスは浄化される。
改質部の起動時において改質ガス浄化部の温度は低いため、浄化効率を高めるには限界がある。そこで、改質装置の起動時において、改質ガス浄化部を暖機して早期に昇温させる暖機部が設けられている。起動時において、暖機部自体をも早期に昇温させることが好ましいので、起動時に暖機部本体の温度の昇温特性を早める暖機部本体昇温促進手段が採用されている。この結果、改質部の起動時においても、改質ガス浄化部の昇温速度を早め、改質ガスの浄化効率を早期に高めることができる。
本発明に係る改質装置によれば、改質装置の起動時において暖機部を早期に昇温させる暖機部本体昇温促進手段が採用されている。この結果、改質部の起動時においても、改質ガス浄化部の昇温速度を早め、改質ガスの浄化効率を高めることができる。
本発明に係る改質装置は、改質原料を改質させて改質ガスを生成する改質部と、改質部に連通して配設され改質部で生成された改質ガスを浄化する改質ガス浄化部とを備えている。改質ガス浄化部は、改質部で生成された改質ガスを浄化させる機能を有するものである。改質ガス浄化部は、改質ガスに含まれている不純物(例えば一酸化炭素)を低減させる不純物低減部を例示することができる。また、不純物低減部としては、改質ガスに含まれている一酸化炭素と改質ガスとを分離させる分離膜を例示することができる。また、不純物低減部としては、改質ガス中のCOを低減させるCO低減部を例示できる。CO低減部は、改質ガスに含まれている一酸化炭素の濃度を低減させる機能を有するものであればよい。CO低減部は、改質ガスに含まれている一酸化炭素の濃度を低減させるCO第1低減部と、改質ガスに含まれている一酸化炭素の濃度を更に低減させるCO第2低減部とを有することができる。CO第1低減部及びCO第2低減部のうちの一方は、COとH2Oとを反応させてCOを低減させる方式を例示することができる。CO第1低減部及びCO第2低減部のうちの他方は、COとO2とを反応させてCOを低減させる方式を例示することができる。また、改質ガスに含まれる一酸化炭素と水素を反応させてメタンを生成し、一酸化炭素を低減させるメタネーション反応によるCO低減部を例示することができる。
暖機部は、改質部の起動時に改質ガス浄化部を暖機する機能をもつ暖機部本体を有するものである。暖機部本体は、改質部で生成された改質ガスが導入され、改質ガスを燃焼させることにより改質ガス浄化部を起動時に暖機する形態を例示することができる。
暖機部本体は触媒燃焼させる触媒を備えていることが好ましい。触媒燃焼は、可燃性ガスと酸素とを触媒の存在下で酸化反応させる燃焼であり、一般的には無炎燃焼(場合によっては有炎燃焼)であり、触媒を用いない通常の有炎燃焼に比較して燃焼温度が低い。またガスの組成が変動するときであっても、燃焼性を安定化させ得る。この場合、触媒を担持した担体を用いても良い。なお、無炎燃焼は目視で炎が実質的に視認できない酸化燃焼の形態をいう。
暖機部本体昇温促進手段は、改質部の起動時に暖機部本体の温度の昇温特性を早める機能を実現する手段である。暖機部本体昇温促進手段の一例としては、改質部で生成された改質ガスが改質ガス浄化部に向けて流れる流路において、前記改質部の下流で且つ改質ガス浄化部の上流に暖機部本体を配置することにより構成されている形態を例示することができる。この場合、改質部で生成された改質ガスの温度により暖機部を早期に加熱することができ、起動時における暖機部の早期昇温性を高めることができ、更に、改質ガス浄化部の早期昇温性を高めることができる。
暖機部本体昇温促進手段の一例としては、暖機部本体または改質部本体の温度が定常運転時よりも相対的に低い起動時において改質ガスが暖機部に導入されることを制限し、その後、暖機部本体の昇温に伴い、前記暖機部に導入される改質ガスの流量を増加させることにより構成されている形態を例示することができる。起動時においては、改質部で生成された改質ガスに含まれているCO等の不純物の濃度は、一般的には定常運転時よりも高い。CO等の不純物が暖機部本体に付着すると、暖機部の早期昇温性が損なわれ易い。このため、起動時において改質ガスが暖機部に導入されることを制限し、その後、暖機部本体の昇温に伴い、暖機部に導入される改質ガスの流量を増加させる。ここで、『改質ガスが暖機部に導入されること制限する』とは、改質ガスを暖機部に導入しないこと、または、改質ガスを少量のみ暖機部に導入させることを意味する。
また、暖機部本体昇温促進手段の一例としては、改質部からの伝熱により加熱される領域に暖機部本体を配置することにより構成されている形態を例示することができる。この場合、高温に加熱される改質部からの伝熱により暖機部本体を早期に加熱することができ、起動時における暖機部の昇温性を高めることができる。
また、暖機部本体昇温促進手段の一例としては、暖機部本体を加熱するヒータで構成されている形態を採用することができる。この場合、ヒータは暖機部本体の内部に埋設されている埋設加熱部を有する形態を例示することができる。この場合、埋設加熱部は燃焼の着火部として機能でき、起動時における暖機部の昇温性を高めることができる。ヒータは電気ヒータを例示できる。また、ヒータは暖機部本体の外側に配置されている形態を例示することができる。この場合、起動時における暖機部本体の全体加熱性を高めることができる。
更にまた、改質部と暖機部との間に冷却部が設けられている形態を例示することができる。冷却部は、改質部で改質された改質ガスが暖機部に供給される前に高温の改質ガスを冷却する。ここで、冷却部は、改質部で改質され暖機部に供給される改質ガスの温度を冷却すると共に、改質部に供給される前の改質原料、改質原料を改質するための改質水、空気(オートサーマル式の場合)を加熱する熱交換機能を有する形態を例示することができる。
以下、本発明の実施例1を図1〜図4を参照して具体的に説明する。本実施例に係る改質装置は燃料電池発電システムに適用したものである。図1は改質装置のシステム図である。図2は改質装置の要部を模式的に示す図である。図3及び図4は暖機部を示す。
図1に示すように、燃料電池のスタック1が設けられている。スタック1は燃料電池の複数のセルを積層したものである。セルは、改質ガスが供給される燃料極10と、酸化剤としての酸素を含む酸素含有ガスが供給される酸化剤極11と、燃料極10及び酸化剤極11で挟持された電解質膜12とを有する。
改質装置は、改質原料を水蒸気改質させることにより水素を主要成分とする改質ガスを生成する改質部2と、改質部2で生成された改質ガスに含まれている不純物としての一酸化炭素を低減させるCO低減部3A(改質ガス浄化部)とを備えている。改質原料は燃料系原料及び水系原料である。燃料系原料は例えば都市ガス、LPG、灯油、メタノール、ジメチルエーテルなどの炭化水素燃料等が例示される。
図2に示すように、改質部2は、改質反応を促進させる改質触媒20cを有する改質部本体20と、燃料系原料及び空気が供給されるバーナ21と、燃料系原料が燃焼する燃焼帯22と、燃焼帯22から伝達された熱により水系原料を蒸発させる蒸発部23とを有する。燃焼帯22の熱は改質部本体20及び蒸発部23に伝達される。改質部本体20に設けられている改質触媒20cの活性温度域は、一般的には500〜800℃であるが、これに限られるものではない。
図2に示すように、バーナ21には燃料系原料と燃焼用の空気とが供給され、燃料系原料の燃焼により改質部本体20が高温領域に加熱される。改質部本体20は、下記の式(1)に基づいて、改質原料(燃料系原料と水系原料)とを反応させて水蒸気改質を行い、水素を主要成分とする改質ガスを生成する。改質部本体20で生成された改質ガスにはCOが副生成物として生じることがある。この場合、COの濃度は一般的には5〜15%であるが、これに限られるものではない。なおCOの濃度はモル%を基準とする。
図1に示すように、CO低減部3Aは改質部2の下流に配設されており、CO第1低減部としてのシフト部3と、CO第2低減部としてのCO浄化部4とで形成されている。シフト部3は、下記の式(2)に基づいてシフト反応を促進させるシフト触媒3cを有する。シフト触媒3cの活性温度域は一般的には200〜300℃であるが、これに限られるものではない。シフト触媒3cは例えば銅−亜鉛系の触媒を主要成分とするが、これに限定されるものではない。
CO浄化部4は、下記の式(3)に基づいてCOを二酸化炭素に酸化させて低減させる反応を促進させる浄化触媒4c(例えばルテニウム系)を有しており、更に、浄化触媒4cを担持したセラミックス製の担体(例えばアルミナ系)を有する。浄化触媒4cの活性温度域は一般的には100〜200℃であるが、これに限られるものではない。
シフト部3で浄化された改質ガスに含まれているCOの濃度は、一般的には0.2〜1%であるが、これに限られるものではない。CO浄化部4で浄化された改質ガスに含まれているCOの濃度は一般的には10ppm以下であるが、これに限られるものではない。
式(1)…CH4+H2O→3H2+CO
式(2)…CO+H2O→H2+CO2
式(3)…CO+1/2O2→CO2
図1に示すように、暖機部5はCO低減部としてのシフト部3と改質部2との間に介在しており、改質部2に連通する入口5sと、シフト部3に連通する出口5eとを有する。暖機部5は、シフト部3を昇温させやすいように、改質部2の下流で且つシフト部3の上流側において、シフト部3に隣接して配設されている。つまり、起動時に改質部2で生成された改質ガスがシフト部3(改質ガス浄化部)に向けて流れる流路において、改質部2の下流で且つシフト部3の上流に暖機部5の暖機部本体50を配置することにより構成されている。これが暖機部本体昇温促進手段を構成する。
式(1)…CH4+H2O→3H2+CO
式(2)…CO+H2O→H2+CO2
式(3)…CO+1/2O2→CO2
図1に示すように、暖機部5はCO低減部としてのシフト部3と改質部2との間に介在しており、改質部2に連通する入口5sと、シフト部3に連通する出口5eとを有する。暖機部5は、シフト部3を昇温させやすいように、改質部2の下流で且つシフト部3の上流側において、シフト部3に隣接して配設されている。つまり、起動時に改質部2で生成された改質ガスがシフト部3(改質ガス浄化部)に向けて流れる流路において、改質部2の下流で且つシフト部3の上流に暖機部5の暖機部本体50を配置することにより構成されている。これが暖機部本体昇温促進手段を構成する。
起動時には、暖機部5の暖機部本体50の暖機用導入口5iに、改質部2で生成された改質ガスが導入される。よって暖機部本体50は、改質ガスを燃焼させて燃焼熱を用いてシフト部3を起動時に暖機するものである。暖機により、改質ガス中の一酸化炭素をシフト部3において低減させる反応を促進させる。
図3及び図4は上記した暖機部5の概念を示す。暖機部5は触媒燃焼機能を有するものであり、触媒燃焼させる触媒5c(例えばPt−Pd系)を有する。具体的には、暖機部5は、触媒燃焼用の触媒5cを担持したセラミックス製の担体(例えばアルミナ)を備えた複数の暖機部本体50と、複数の改質ガス通路51と、改質ガス通路51を遮蔽する遮蔽部52とを有する。暖機部本体50は通気性を有しており、改質ガスを燃焼させつつ透過させることができる。触媒5cを担持する担体はペレット状でも、モノリス状でも良い。前述したように、触媒燃焼は、可燃性ガスを酸素で酸化反応させる触媒であり、一般的には無炎燃焼であり(場合によっては有炎燃焼)、通常の炎燃焼に比較して燃焼が安定していると共に燃焼温度が低い。
図3に示すように、暖機部5の改質ガス通路51の一端部側の入口5sは改質部本体20に連通している。暖機部5の改質ガス通路51の他端部側の出口5eはシフト部3に連通している。従って、改質部本体20で生成された改質ガスは、入口5s→改質ガス通路51→出口5eを通過し、シフト部3に向かう。図4に示すように、暖機部5において、暖機部本体50と改質ガス通路51とは互いに対面している。これにより改質ガス通路51を通過する高温の改質ガスにより、起動時における暖機部本体50の昇温速度は高められている。
本実施例によれば、図1に示すように、改質部2と暖機部5との間に冷却部6が設けられている。冷却部6は、改質部2で改質された改質ガスが暖機部5に供給される前に高温の改質ガスを冷却するためのものである。ここで、図2に示すように、冷却部6は、改質部本体20で改質された改質ガスを暖機部5の改質ガス通路51に向けて供給するガス通路60と、改質部本体20に供給される前の改質原料(燃料系原料及び水系原料)を通過させる原料通路61を有する。この結果、ガス通路60を通過する改質ガスを冷却すると共に、原料通路61を通過する改質原料を加熱する。このため冷却部6は、改質部2に供給される前であり温度が相対的に低い改質原料と、改質部2から吐出された後であり温度が相対的に高い改質ガスとを熱交換させる熱交換部として機能することができる。
図1を参照して配管系について更に説明を加える。燃料系原料を改質原料としてバーナ21または改質部2に供給する第1通路71が設けられている。第1通路71には、燃料系原料を搬送するポンプ等の搬送要素71mが設けられている。更に、燃料系原料を搬送するポンプ等の搬送要素71nが設けられている。水系原料を改質原料として改質部本体20に供給する第2通路72が設けられている。第2通路72には水系原料を搬送するポンプ等の搬送要素72mが設けられている。空気(酸素含有ガス)を触媒燃焼のために第1バルブ81を介して暖機部5の暖機用導入口5i側に供給する第3通路73が設けられている。第3通路73には空気を搬送するファン、コンプレッサ、ブロア、ポンプ等の搬送要素73mが設けられている。更に、空気をバーナ21に供給する空気通路76が第3通路73に連通するように設けられている。空気通路76には空気を搬送する搬送要素73xが設けられている。空気をスタック1の酸化剤極11に供給する酸化剤通路11kが第3通路73に連通するように搬送要素73wと共に設けられている。
図1に示すように、CO浄化用の空気を第2バルブ82を介してCO浄化部4に供給する第4通路74が設けられている。シフト部3とCO浄化部4を繋ぐ接続通路77が設けられている。CO浄化部4の出口4p側とスタック1の燃料極10の入口10i側とを第3バルブ83及び凝縮器87’を介して繋ぐ第5通路75が設けられている。燃料電池のスタック1の燃料極10の出口10p側と改質部2のバーナ21とを繋ぐ第1リターン通路78が設けられている。第1リターン通路78には、第4バルブ84、凝縮器87、第5バルブ85が直列にスタック1からバーナ21に向かうにつれて順に設けられている。
図1に示すように、スタック1を迂回するように、CO浄化部4の出口4p側と凝縮器87の入口87i側とを迂回用のバルブ79vを介して繋ぐ第1迂回通路79が設けられている。更に、凝縮器87の出口87p側と暖機部5の暖機用導入口5i側とを第6バルブ86を介して繋ぐ第2迂回通路80が設けられている。暖機部5の暖機用導出口5p側とバーナ21とを繋ぐ第2リターン通路70が設けられている。改質ガスを流す第2迂回通路80は、空気用を流す第3通路73と合流部80xで合流する。
更に、図2を参照して説明を加える。図2に示すように、改質部本体20は内側部20iと外側部20pと折り返し部20mとを有する。そして燃料電池システムの起動時、つまり、改質装置の起動時には、燃料系原料と燃焼用の空気とをバーナ21に供給しつつバーナ21を着火させ、燃料系原料を燃焼帯22において燃焼させる。これにより改質部本体20及び蒸発部23が次第に加熱される。この状態で、燃料系原料と水系原料とが改質部本体20に供給される。この場合、水系原料は蒸発部23を通過するときに水蒸気化される。水蒸気と燃料系原料とは合流域71sで合流し、冷却部6の原料通路61を介して矢印B2,B3方向に流れ、改質部本体20の外側部20pに供給される。このように改質原料が冷却部6の原料通路61を通過するとき予熱される。
図2において、上記した改質原料は、改質部本体20の外側部20pに流入し、外側部20pにおいて矢印B4方向に進み、更に、改質部本体20の折り返し部20mにおいて矢印B5方向に折り返し、更に、改質部本体20の内側部20iを矢印B6方向に進む。このように改質原料が改質部本体20の内部を通過するときに水蒸気改質され、改質ガスが生成される。生成された改質ガスは冷却部6のガス通路60を矢印C1方向に進み、暖機部5を経てシフト部3に至る。
ここで本実施例によれば、上記した式(1)に基づいて水蒸気改質が行われ、COを含む水素リッチな改質ガスが生成される。シフト部3においては、上記した式(2)のシフト反応に基づいて改質ガス中のCOが低減される。CO浄化部4においては、上記した式(3)に基づいて改質ガス中のCOが更に低減される。これによりスタック1での発電反応に適するように、改質ガス中のCOが低減される。
ところで、起動時においては、改質部本体20の温度が低く、改質部本体20で生成される改質ガスのCO濃度が高く、しかも、シフト部3の温度は低いためこれの活性温度域には到達していない。故にシフト部3によるCO低減効果には限界があり、改質ガスをスタック1での発電に用いるには必ずしも充分ではない。このため起動時においては、改質部本体20で生成された改質ガスをスタック1に供給することなく、スタック1を迂回させる。つまり、図1に示すように、CO浄化部4を経た改質ガスを迂回用のバルブ79v、第1迂回通路79を介して凝縮器87の入口87iに供給し、凝縮器87において改質ガスを冷却させて、改質ガスに含まれている湿分を凝縮させて、改質ガスに含まれている湿分を低減させる。
そして、凝縮器87で湿分を低減させた改質ガスを、凝縮器87の出口87p、第6バルブ86、第2迂回通路80を経て暖機部5の暖機用導入口5iに導入する。このとき、第1バルブ81を開放させ、空気を第1バルブ81を介して暖機部5の暖機用導入口5iに導入する。なお本実施例において、改質ガスと空気とは合流域80xで、暖機部5の暖機用導入口5iに導入される前に合流するが、この形態に限られるものではない。
暖機部5の暖機用導入口5iに導入された改質ガスは、暖機部5の暖機用導入口5iに導入された空気と共に、暖機部本体50の内部を矢印E1方向(図4参照)に通過し、暖機部本体50において触媒5cにより触媒燃焼される。このため暖機部本体50で燃焼させない方式に比較して、暖機部5の暖機部本体50を早期に昇温させることができる。この結果、起動時において暖機部5によりシフト部3を早期に昇温することができる。
暖機部5で触媒燃焼された後のオフガスは、暖機部5の暖機用導出口5pから下流に至り、第2リターン通路70、第1リターン通路78を経てバーナ21に戻される。このオフガスには燃焼成分が含まれている可能性があるが、この燃焼成分はバーナ21で燃焼され、その後、排気される。
上記したように暖機部5を触媒燃焼で加熱する暖機運転時には、第3バルブ83、第4バルブ84、第5バルブ85は閉鎖されているものの、迂回用のバルブ79v、第1バルブ81、第6バルブ86は開放されている。なお、上記したように暖機運転時には、一般的には第2バルブ82を閉鎖しておくが、必要に応じて第2バルブ82を開放し、空気をCO浄化部4に供給しても良い。
起動時から所定時間が経過すれば、改質部本体20およびシフト部3が次第に加熱され、シフト部3によりCO低減効果が向上するため、暖機運転から定常運転に移行することができる。定常運転では、第3バルブ83、第4バルブ84、第5バルブ85、第2バルブ82を開放すると共に、迂回用のバルブ79v、第6バルブ86、第1バルブ81を閉鎖する。これにより第1迂回通路79、第2迂回通路80を遮断する。このため定常運転時においては、改質部本体20で水蒸気改質された改質ガスは、冷却部6、暖機部5の改質ガス通路51、シフト部3、接続通路77、CO浄化部4、第3バルブ83、第5通路75を順に経て、スタック1の燃料極10の入口10iに供給される。更に、定常運転では酸化剤ガス(一般的には酸素含有ガス)が酸化剤通路11kのバルブ11vを介してスタック1の酸化剤極11に供給される。これによりスタック1において発電反応が発生し、電気エネルギが生成される。発電に使用された改質ガスのオフガスは、スタック1の燃料極10の出口10p側から、第1リターン通路78、凝縮器87、第5バルブ85を経てバーナ21に供給される。発電に使用された改質ガスのオフガスには燃焼成分が含まれ得るため、この燃焼成分はバーナ21で燃焼された後、排気される。
上記した改質装置の起動時においては、暖機部5の暖機部本体50の温度は低く、暖機部5がシフト部3を暖機させる機能も必ずしも充分ではない。そこで起動時においては改質ガスを暖機部5の暖機部本体50に供給して燃焼触媒により燃焼させて暖機部5を早期に昇温させるものである。
さて本実施例によれば、前述したように、改質部2で生成された改質ガスがシフト部3(改質ガス浄化部)に向けて流れる流路において、改質部2の下流で且つシフト部3およびCO浄化部4の上流に、暖機部5の暖機部本体50を配置することにより、暖機部本体昇温促進手段が構成されている。このため改質部2で生成された改質ガスを用いて暖機部5の暖機部本体50において燃焼を発生させ、暖機部本体50を早期に昇温させることができる。
しかも、昇温した暖機部5の熱を、暖機部5よりも下流に位置するシフト部3およびCO浄化部4に効果的に伝達させることができる。この結果、起動時においても、シフト部3およびCO浄化部4(改質ガス浄化部)の昇温速度を早め、シフト部3およびCO浄化部4をこれらの触媒3c,4cの活性温度域に早期に到達させることができ、改質ガスの浄化効率を早期に高めることができる。
また、上記したように暖機部5を昇温させるときにおいて、暖機部5の暖機用導入口5iに供給される改質ガスは湿分を有することが多い。改質ガスは、式(1)の改質反応における燃料中のC成分とH2O成分の比(S/C)と同等のモル比で燃料と水蒸気を供給すると、燃料由来のカーボンが析出し、触媒性能及び耐久性が低下し問題となる。そのため、例えばS/C=3のように、水蒸気過剰に投入するためである。このため 改質ガスは飽和蒸気圧相当の湿分を有する可能性がある。更に、凝縮器87から暖機部5に向かう第2迂回通路80において改質ガスが冷却されるため、暖機部5の暖機用導入口5iに供給される改質ガスには湿分が水滴として含まれていることがある。
そこで本実施例によれば、図3及び図4に示すように、暖機部5において暖機部本体50の暖機用導入口5i側には、第1ガス接触部材9が設けられている。ここで、暖機部本体50の暖機用導入口5iは、起動時において改質ガスが第1ガス接触部材9(湿分低減手段)を介して流れる流路のうち、暖機部本体50よりも上流に位置している。また暖機部本体50の暖機用導出口5pは、起動時において改質ガスが第1ガス接触部材9(湿分低減手段)を介して流れる流路のうち、暖機部本体50よりも下流に位置している。
図3および図4に示すように、第1ガス接触部材9は、暖機運転時において、暖機部5の暖機部本体50に供給される改質ガスが衝突して接触する接触部90をもつ邪魔板機能を奏するように板状をなしている。第1ガス接触部材9は、凝縮器87の出口87pから第2迂回通路80を経て供給された改質ガスが流れる通路部分80aに対向している。具体的には、図4に示すように、第1ガス接触部材9は、第2迂回通路80のうち暖機部5の暖機用導入口5iに繋がる通路部分80aの軸線P1に対して交差する方向に指向している。つまり、第1ガス接触部材9は第2迂回通路80のうち暖機部5に繋がる通路部分80aの軸線P1に対して直交する方向に指向している。
従って、上記したように改質装置の起動時において、つまり、暖機部5を昇温させる暖機運転時において、改質ガスが暖機部5の暖機用導入口5iに導入するとき、その改質ガスは第1ガス接触部材9の接触部90に衝突する。従って、改質ガスに含まれている湿分(水蒸気、水滴等)は、第1ガス接触部材9の接触部90に捕獲され、改質ガスから除去される。殊に本実施例によれば、改質ガスが第1ガス接触部材9の接触部90に衝突する衝突角度θ1及びθ2は90度または90度に近いため、衝突性が高く、改質ガスに含まれている水滴の捕獲に有利である。改質ガスが飽和状態に近い水蒸気を含むときには、衝突時の衝撃により液化が進行しやすい。本実施例では、第1ガス接触部材9は、起動時において改質ガスの湿分が暖機部5の暖機部本体50に付着することを抑制する湿分抑制手段として機能することができる。
このような本実施例によれば、起動時に、改質ガスに含まれている湿分(水蒸気、水滴等)が暖機部5の暖機部本体50、殊に、暖機部本体50の構成要素である触媒5cの反応サイトに付着することは抑制される。故に、起動時において、触媒燃焼を行う暖機部本体50における着火性、燃焼性、昇温性を高めることができる。つまり、暖機部本体50による触媒燃焼を早期に立ち上げ、暖機部本体50を早期に昇温させることができる。ひいてはシフト部3を早期に昇温させて立ち上げることができる。更に第1ガス接触部材9は、暖機部5において複数の改質ガス通路51に改質ガスを分散させる機能も奏する。
更に本実施例によれば、図3に示すように、暖機部5の暖機部本体50の上流である暖機用導入口5i側には、上流側湿分貯留部53が設けられている。上流側湿分貯留部53は、暖機部本体50に供給される改質ガスから捕獲した湿分を貯留する空間53rをもつ。上流側湿分貯留部53の底面53dには第1ガス接触部材9が立設されている。上流側湿分貯留部53の底面53dは、暖機部本体50の底面50dよりも低い位置に設定されている。従って、第1ガス接触部材9の接触部90に付着した湿分が水滴として流下したとしても、上流側湿分貯留部53の底面53dに溜まるものの、暖機部本体50に進入することは抑えられる。この意味においても、暖機部本体50を早期に昇温させて、暖機部本体50による暖機作用を早期に立ち上げることができ、シフト部3を早期に昇温させて立ち上げることができる。
また第2リターン通路70で凝縮した水滴が流下して暖機部5の下流側に進入するおそれがある。この点について本実施例によれば、図3に示すように、暖機部5の暖機部本体50の下流側である暖機用導出口5p側には、湿分を貯留する空間55rをもつ下流側湿分貯留部55が設けられている。下流側湿分貯留部55の底面55dは、暖機部本体50の底面50dよりも低い位置に設定されている。このため下流側湿分貯留部55に湿分が液体として貯留されたとしても、その湿分が暖機部本体50に進入することを抑えることができる。この意味においても、暖機部本体50を早期に昇温させて、暖機部本体50による暖機作用を早期に立ち上げることができ、シフト部3を早期に昇温させて立ち上げることができる。暖機用導出口5pは、起動時において改質ガスが第1ガス接触部材9を介して流れる流路において暖機部本体50よりも上流に位置している。
なお、湿分が上流側湿分貯留部53の底面53d、下流側湿分貯留部55の底面55dに液体として溜まるとしても、多量ではない。起動時から燃料電池発電システムの定常運転に移行すれば、暖機部5の上流側湿分貯留部53及び下流側湿分貯留部55は、かなり昇温される。例えば100〜300℃程度に昇温される。このため、起動時に上流側湿分貯留部53の底面53d、下流側湿分貯留部55の底面55dに湿分が溜まったとしても、その湿分は、定常運転時において蒸気化して消失する。故に、湿分が暖機部本体50に進入することを抑えるのに一層有利となる。
なお、図3及び頭4に示すように、暖機部本体50の下流に設けられている下流側湿分貯留部55には板状の第2ガス接触部材95が立設されている。第2ガス接触部材95は、第2リターン通路70から流下した水が暖機部本体50に進入することを抑制する。
また、上記した燃料電池発電システムの定常運転を停止させるときには、つまり、改質装置の改質運転の終了させるときには、改質ガスを冷却部6を介して暖機部5に供給することを停止する。この状態において、第1バルブ81を開放させることにより、空気を第3通路73及び第1バルブ81から暖機部5の暖機用導入口5iに所定時間吹き込む。この場合においては、この空気は、触媒5cを有する暖機部本体50の内部を通過する。この場合、第2迂回通路80から改質ガスは暖機部5の暖機用導入口5iに供給されない。
上記したように改質ガスを暖機部5に供給することを停止した状態において、空気を暖機部5の暖機用導入口5iに吹き込むことにより、暖機部5に存在する湿分、暖機部本体50に存在する湿分、暖機部5に繋がる配管に存在する湿分をそれぞれ持ち去り、暖機部5及び配管から分離させることができる。従って、暖機部本体50の触媒燃焼用の触媒5cに存在している湿分(水蒸気、水滴等)を効率よく持ち去り分離させ、触媒5cの触媒活性を高めることができる。空気の吹き込みは暖機部本体50の温度が高い状態で行えば、湿分を水蒸気化させて持ち去りやすい。また、暖機部5の暖機部本体50に存在する改質ガスの残留ガス及びCO成分を暖機部5の暖機部本体50から持ち去ることができ、触媒5cの触媒活性を高めるのに有利となる。
更に、未燃の改質ガス及びCOガスが暖機部本体50の触媒燃焼用の触媒5cに存在していることは好ましくない。殊に触媒燃焼用の触媒5cにCOが吸着されると、次回の着火性が低下する。このようなときであっても、運転終了時において空気を第3通路73から暖機部5の暖機用導入口5iに所定時間吹き込めば、暖機部本体50が高温であれば、これらを燃焼させて除去することも期待できる。従って、燃料電池発電システムを次回に起動させるときに、COガスの吸着による暖機部本体50の着火性低下を抑制することができる。
図5は実施例2を示す。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。従って図1〜図4を準用することができる。以下、実施例1と異なる部分を中心として説明する。本実施例では、暖機部本体昇温促進手段は、改質部本体20及び暖機部本体50の温度が定常運転時よりも相対的に低い起動時において、改質ガスが暖機部本体50に導入されることを制限し、その後、暖機部本体50の昇温に伴い、暖機部本体50に導入される改質ガスの流量を増加させることにより構成されている。
具体的には、改質ガス装置(燃料電池発電システム)の起動時においては、暖機部本体50の温度が低いため、触媒5cが存在していたとしても、暖機部本体50は着火しにくい温度とされている。また、定常運転時には改質ガスに含まれているCO濃度が低いものの、起動直後では改質ガスに含まれているCO濃度が高いため、改質ガス中の不純部であるCOが暖機部本体50の触媒5cの反応サイトに付着するおそれがあり、暖機部本体50の触媒5cの着火、燃焼性性をますます低下させるおそれがある。
そこで、起動開始時t1においては、第6バルブ86を閉じ、第2迂回通路80を閉鎖し、CO濃度が高い改質ガスを暖機部5の暖機用導入口5iに導入させない。この場合、第5バルブ85が開放されているため、バルブ79v、第1迂回通路79を経た改質ガスは、第1リターン通路78,凝縮器87,第5バルブ85を経てバーナ21に帰還され、バーナ21で燃焼される。そして、暖機部本体50が昇温して暖機部本体50の触媒5cが着火しやすい温度TAになった時刻t2から、第6バルブ86を開き、第2迂回通路80を開放する。時刻t2では、改質部本体20が高温となり、改質ガスのCO濃度がかなり低下している。
従って、凝縮器87を経た改質ガスを第6バルブ86及び第2迂回通路80を経て暖機部5の暖機用導入口5iに導入する。この結果、改質装置の起動時において、暖機部本体50の触媒5cの反応サイトにCOが吸着されることを抑制し、暖機部本体50の早期燃焼性を高め、ひいてはシフト部3の昇温速度を早め、改質ガスの浄化効率を高めることができる。
この場合、図5の特性性X1に示すように、暖機部5の暖機用導入口5iに導入する改質ガスの流量(単位時間当たり)を増加させてもよい。また、図5の特性性X2に示すように、暖機部5の暖機用導入口5iに導入する改質ガスの流量を時間経過につれて徐々に増加させてもよい。更に、暖機部本体50の触媒5cの触媒活性が確保され易い条件のとき等においては、特性性X3、X4に示すように、起動直後から暖機部5の暖機用導入口5iに改質ガスを導入しつつ、時間経過につれて流量を増加させてもよい。
暖機部本体50の触媒が着火しやすい温度TAに到達したか否かは、暖機部5、殊に暖機部本体50の温度を測定する温度センサにより検知したり、あるいは、起動時からの経過時間により推定することができる。なお定常運転に移行すれば、実施例1と同様に、第6バルブ86を閉じ、第2迂回通路80を閉鎖し、改質ガスを暖機部5の暖機用導入口5iに導入しない。この場合、第5バルブ85が開放されるため、スタック1を経た改質ガスは、第1リターン通路78,凝縮器87,第5バルブ85を経てバーナ21に帰還され、バーナ21で燃焼される。
図6及び図7は実施例3を示す。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、実施例1と異なる部分を中心として説明する。本実施例では、暖機部本体昇温促進手段は、改質部2からの伝熱により効率よく加熱される領域に暖機部本体50を配置することにより構成されている。具体的には、図6に示すように、暖機部5については、触媒燃焼用の暖機部本体50と、暖機部本体50で加熱された改質ガスが流れる暖機通路57とが場所的に分離されている。暖機部本体50は、改質部2に隣設されていると共に、第2迂回通路80に繋がる。暖機通路57はシフト部3に隣接しつつこれの上流に位置している。暖機通路57及び暖機部本体50は連絡通路58により連通されている。
更に説明を加える。図7に示すように、改質部本体20の外側に燃焼帯22が隣接して設けられ、燃焼帯22の外側に蒸発部23が隣接して設けられ、蒸発部23の外側に、触媒5cを有する触媒燃焼用の暖機部本体50が隣接して設けられている。従って、改質部2の燃焼帯22の熱が蒸発部23、ひいては暖機部本体50に伝達される。このため起動時においても、暖機部本体50が早期に加熱され、故に、暖機部本体50に保持されている触媒5cが着火しやすい温度になるまでの時間を短縮することができる。この結果、改質装置の起動時においても、暖機部本体50の触媒燃焼を早期に行うことができる。
そして暖機部本体50で触媒燃焼された改質ガスの高温のオフガスは、連絡通路58を介して暖機通路57に至り、暖機通路57を暖め、バーナ21に至る。このように起動時において暖機部5の暖機通路57は暖められるため、暖機通路57をもつ暖機部5はシフト部3を早期に加熱させる暖機作用を果たす。ひいてはシフト部3の昇温速度を早め、シフト部3によるCO浄化効率を高めることができる。
図8は実施例4を示す。本実施例は前記した実施例3と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、実施例3と異なる部分を中心として説明する。本実施例では、暖機部本体昇温促進手段は、改質部2からの伝熱により効率よく加熱される領域に暖機部本体50を配置することにより構成されている。具体的には、図8に示すように、高温に維持される改質部本体20の外側に燃焼帯22が隣接して設けられ、燃焼帯22の外側に蒸発部23が隣接して設けられ、蒸発部23の外側にCO浄化部4が隣接して設けられている。更に図8に示すように、CO浄化部4の外側に触媒5cを有する触媒燃焼用の暖機部本体50が隣接して設けられている。つまり、改質部2にCO浄化部4及び暖機部本体50が装備されている。
従って、高温の改質部2の燃焼帯22の熱が蒸発部23及びCO浄化部4を介して暖機部本体50に伝達される。このため起動時においても、暖機部本体50が早期に加熱され、暖機部本体50の触媒5cが着火し易い温度に短時間に到達できる。この結果、起動時においても、暖機部本体50における触媒燃焼を早期に行うことができ、ひいてはシフト部3の昇温速度を早め、シフト部3によるCO浄化効率を高めることができる。
図9は実施例5を示す。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、実施例1と異なる部分を中心として説明する。図9に示すように、暖機部5は、改質部2の下流でシフト部3の上流に位置するように、熱交換部としても機能する冷却部6とシフト部3との間に設けられている。改質部2の燃焼帯22と暖機部5とを連通させる連通路22wが設けられている。燃焼帯22で燃焼された高温の排気ガスを、連通路22wを介して、暖機部5の暖機部本体50に通過させて暖機部本体50を加熱する。このため起動時においても、暖機部本体50が早期に加熱され、暖機部本体50の触媒5cが着火し易い温度に短時間に到達できる。
なお、必要に応じて連通路22wに開閉バルブ22vを設けても良い。この場合、燃焼が安定しにくい起動時において、燃焼帯22で燃焼された排気ガスが暖機部5に導入されることを制限する。その後、燃焼帯22における燃焼の安定に伴い、開閉バルブ22vの開口度を増加させ、暖機部本体50に導入される改質ガスの流量を増加させることにしても良い。
図10及び図11は実施例6を示す。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、実施例1と異なる部分を中心として説明する。本実施例では、図10及び図11に示すように、暖機部本体昇温促進手段は暖機部本体50を加熱するヒータ59で構成されている。ヒータ59は点火機能をもつグロープラグであり、暖機部本体50から露出している本体59aと、本体59aに接続され暖機部本体50の内部に埋設されている加熱部59bとを有する。加熱部59bは耐食性が良好な材料で形成されていることが好ましい。ヒータ59の加熱部59bは、給電により発熱して着火を行う。グロープラグは着火時に定格以上の電圧を印加してもよいし、定格以内の電圧を印加してもよい。
ヒータ59の加熱部59bは、暖機運転時に改質ガスが流れる流路において、暖機部本体50の上流域50uに局部的に配設されている。従ってヒータ59が作動すれば、埋設加熱部59bにより暖機部本体50のうちの上流域50uがピンポイント的、つまり局部的に集中して加熱される。この結果、改質ガスに含まれているCO等の不純物の濃度が高いときであっても、または、改質ガスに含まれている湿分(水蒸気、水滴)が多いときであっても、触媒燃焼の着火源を形成し易い利点が得られる。水素リッチな改質ガスは暖機部本体50の上流域50uから下流域50dに向けて流れるため、着火後に、触媒燃焼を暖機部本体50の上流域50uから下流域50dに向けて効率よく伝播させることができる。故に、着火性を高めつつ、暖機部本体50の全体を触媒燃焼させるのに有利である。昇温・着火を確認すれば、ヒータ59はオフとされる。
なお、図10に示すように暖機部5には複数個の暖機部本体50が設けられており、各暖機部本体50の着火性を確保すべく、各暖機部本体50の上流50uにヒータ59が取り付けられている。但し、全部の暖機部本体50にヒータ59を取り付けるのではなく、一部の暖機部本体50のみにヒータ59を取り付けることにしてもよい。更に、図10に示すように、暖機部5に導入される改質ガスに含まれている湿分を捕獲する第1ガス接触部材9がヒータ59の加熱部59bの上流に配置されているため、ヒータ59の加熱部59bの保護性が高まる。
本実施例では、暖機部本体50において燃焼させるとき、次の(a)(b)の形態を採用することができる。このようにすれば、ヒータ59への給電量を抑えつつ、改質ガスにCO等の不純物の濃度が過剰に高いときであっても、または、改質ガスに含まれている湿分(水蒸気、水滴)が過剰に多いときであっても、燃焼させ易い利点が得られる。
(a)ヒータ59のオン・オフが所定時間を隔てて間欠的に複数回繰り返される。この場合、改質ガスの主要成分である水素の酸化燃焼で過剰に水分が生成されるときであっても、暖機部本体50の燃焼性は確保され易い。またヒータ59は間欠的にオフとされるため、暖機部本体50の過剰加熱が抑えられ易く、暖機部本体50の温度がこれの触媒5cの耐熱温度を越えることを抑えるのに有利となる。
(b)当初にヒータ59がオンされ、暖機部本体50を着火させる。暖機部本体50が一旦着火すれば、ヒータ59はオフとされ、オフ状態が継続する。暖機部本体50が冷えすぎないときに適する。またヒータ59はオフされるため、暖機部本体50の過剰加熱が抑えられ易く、暖機部本体50がこれの触媒5cの耐熱温度を越えることを抑えるのに有利となる。
(a)ヒータ59のオン・オフが所定時間を隔てて間欠的に複数回繰り返される。この場合、改質ガスの主要成分である水素の酸化燃焼で過剰に水分が生成されるときであっても、暖機部本体50の燃焼性は確保され易い。またヒータ59は間欠的にオフとされるため、暖機部本体50の過剰加熱が抑えられ易く、暖機部本体50の温度がこれの触媒5cの耐熱温度を越えることを抑えるのに有利となる。
(b)当初にヒータ59がオンされ、暖機部本体50を着火させる。暖機部本体50が一旦着火すれば、ヒータ59はオフとされ、オフ状態が継続する。暖機部本体50が冷えすぎないときに適する。またヒータ59はオフされるため、暖機部本体50の過剰加熱が抑えられ易く、暖機部本体50がこれの触媒5cの耐熱温度を越えることを抑えるのに有利となる。
図12は実施例7を示す。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、実施例1と異なる部分を中心として説明する。本実施例では、暖機部本体昇温促進手段は、図12に示すように、触媒燃焼用の暖機部本体50を加熱する電気式のヒータ97(カートリッジヒータ)で構成されている。ヒータ97は暖機部本体50を加熱するように暖機部本体50の近傍に位置して暖機部本体50の外側において、暖機部本体50の上方(改質ガスの上流側:改質部2に近い側)となるように配置されている。必要に応じて、ヒータ97を暖機部本体50の横方または下方(改質ガスの下流側)となるように配置してもよい。ヒータ97は、暖機部本体50を流れる水素リッチな改質ガスの流れ方向(矢印E1方向)に沿って延設された長さLAを有しており、暖機部本体50の上流50uから下流50dにかけて延設されている。長さLAは暖機部本体50の長さのうちの50〜120%、60〜100%を占める形態を例示することができる。本実施例では、暖機部本体50が間接加熱されるため、暖機部本体50の局所的な過剰加熱を抑えるのに有利であり、暖機部本体50の全体を均一的に加熱するのに有利であり、暖機部本体50における無炎燃焼に貢献できる。本実施例でも前記した(a)(b)の形態を採用することができ、更に(c)の形態も採用することができる。
(c)暖機部本体50が燃焼している間、または、その間の大部分、ヒータ59は連続してオン状態に維持されている。この場合、水素の酸化燃焼で過剰に水分が生成されるときであっても、暖機部本体50の燃焼性は確保され易い。
(c)暖機部本体50が燃焼している間、または、その間の大部分、ヒータ59は連続してオン状態に維持されている。この場合、水素の酸化燃焼で過剰に水分が生成されるときであっても、暖機部本体50の燃焼性は確保され易い。
(その他)
上記した燃料電池発電システムは定置用でも車載用でも良い。上記した実施例は改質装置は燃料電池発電システムに適用したものであるが、これに限らず、他のシステムに適用してもよい。
上記した燃料電池発電システムは定置用でも車載用でも良い。上記した実施例は改質装置は燃料電池発電システムに適用したものであるが、これに限らず、他のシステムに適用してもよい。
上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
(付記項1)改質原料を改質させて改質ガスを生成する改質部と、改質部に連通して配設され改質部で生成された改質ガスを浄化する改質ガス浄化部と、改質ガス浄化部を経た改質ガスが供給される燃料電池とを具備する燃料電池発電システムにおいて、改質部の起動時に改質ガス浄化部を暖機する暖機部本体を有する暖機部と、改質部の起動時に暖機部本体の温度の昇温特性を早める暖機部本体昇温促進手段とを具備していることを特徴とする燃料電池発電システム。
(付記項1)改質原料を改質させて改質ガスを生成する改質部と、改質部に連通して配設され改質部で生成された改質ガスを浄化する改質ガス浄化部と、改質ガス浄化部を経た改質ガスが供給される燃料電池とを具備する燃料電池発電システムにおいて、改質部の起動時に改質ガス浄化部を暖機する暖機部本体を有する暖機部と、改質部の起動時に暖機部本体の温度の昇温特性を早める暖機部本体昇温促進手段とを具備していることを特徴とする燃料電池発電システム。
本発明は水素製造システム等に利用することができ、例えば水素製造システムを有する燃料電池発電システムに利用することができる。
1はスタック、10は燃料極、11は酸化剤極、2は改質部、20は改質部本体、3はシフト部(改質ガス浄化部)、4はCO浄化部(改質ガス浄化部)、5は暖機部、5cは触媒、50は暖機部本体、51は改質ガス通路、57は暖機通路、59はヒータ、59bは埋設加熱部、6は冷却部、60はガス通路、61は原料通路、79は第1迂回通路、87は凝縮器を示す。
Claims (11)
- 改質原料を改質させて改質ガスを生成する改質部と、
前記改質部に連通して配設され前記改質部で生成された改質ガスを浄化する改質ガス浄化部とを具備する改質装置において、
前記改質部の下流に設けられ前記改質部の起動時に前記改質ガス浄化部を暖機する暖機部本体を有する暖機部と、
前記改質部の起動時に前記暖機部本体の温度の昇温特性を早める暖機部本体昇温促進手段とを具備していることを特徴とする改質装置。 - 請求項1において、前記暖機部本体昇温促進手段は、前記改質部で生成された改質ガスが前記改質ガス浄化部に向けて流れる流路において、前記改質部の下流で且つ前記改質ガス浄化部の上流に前記暖機部本体を配置することにより構成されていることを特徴とする改質装置。
- 請求項1において、前記暖機部本体昇温促進手段は、前記暖機部本体または改質部の温度が定常運転時よりも相対的に低い起動時において改質ガスが前記暖機部に導入されることを制限し、その後、前記暖機部本体の昇温に伴い、前記暖機部に導入される改質ガスの流量を増加させることにより構成されていることを特徴とする改質装置。
- 請求項1において、前記暖機部本体昇温促進手段は、前記改質部からの伝熱により加熱される領域に前記暖機部本体を配置することにより構成されていることを特徴とする改質装置。
- 請求項4において、前記暖機部は、前記暖機部本体と、前記暖機部本体で加熱された改質ガスが流れる暖機通路とが場所的に分離されて構成されており、前記暖機部本体は前記改質部からの伝熱により加熱される領域に配置されており、前記暖機通路は前記改質ガス浄化部の上流に配置されていることを特徴とする改質装置。
- 請求項1において、前記暖機部本体昇温促進手段は前記暖機部本体を加熱するヒータで構成されていることを特徴とする改質装置。
- 請求項6において、前記ヒータは前記暖機部本体の内部に埋設されている埋設加熱部を有することを特徴とする改質装置。
- 請求項6において、前記ヒータは前記暖機部本体の外側に配置されていることを特徴とする改質装置。
- 請求項6〜8のうちのいずれか一項において、改質ガスに含まれている湿分を捕獲する湿分除去手段がヒータの加熱部の上流に配置されていることを特徴とする改質装置。
- 請求項1〜9のうちのいずれか一項において、前記暖機部本体は、触媒燃焼させる触媒を備えていることを特徴とする改質装置。
- 請求項1〜10のうちのいずれか一項において、前記改質部と前記暖機部との間に冷却部が設けられており、前記冷却部は、前記改質部で改質された改質ガスが前記暖機部に導入される前に改質ガスを冷却することを特徴とする改質装置。
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