JP2006329508A - Heating device for temperature adjustment fluid - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the technology for efficiently increasing a temperature of a catalyst in starting a heating device for heating the temperature adjustment fluid by burning the catalyst under a low temperature environment. <P>SOLUTION: This heating device 1 includes a heat exchanging portion 10 having a flow channel 19 where the temperature adjustment fluid Aw1, Aw2 flows and the catalyst, and heating the the temperature adjustment fluid in the flow channel 19 by burning a fuel gas Ah1, Ah2 by the catalyst, a first gas supply passage 11 for supplying the fuel gas to a first part 12 of the heat exchanging portion 10 including an upstream portion 19u as a part of the flow channel 19, and a second gas supply passage 13 of the heat exchanging portion 10 including a downstream portion 19d as a part of the flow channel 19 at the downstream with respect to the upstream portion. The first gas supply passage 11 comprises a temperature rising portion 20 for rising the temperature of the fuel gas passing through the first gas supply passage 11. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、温度調整用流体の加熱装置に関し、さらに詳しくは、触媒燃焼により温度調整用流体を加熱する加熱装置に関する。   The present invention relates to a temperature adjusting fluid heating apparatus, and more particularly to a heating apparatus that heats a temperature adjusting fluid by catalytic combustion.

従来より、所定の装置の温度調節をするための温度調整用流体を、燃料の触媒燃焼によって加熱する加熱装置が存在する。触媒は所定の温度下でその機能を発揮する。よって、低温環境下で早期に加熱装置の始動を行うために、たとえば、特許文献１の冷却媒体加熱システムは、電気ヒータを用いて燃料や空気を加熱し、また、熱交換部にＥＨＣ（電気加熱式触媒）を採用する。   Conventionally, there is a heating device that heats a temperature adjusting fluid for adjusting the temperature of a predetermined device by catalytic combustion of fuel. The catalyst performs its function at a predetermined temperature. Therefore, in order to start the heating device early in a low-temperature environment, for example, the cooling medium heating system of Patent Document 1 uses an electric heater to heat fuel and air, and the heat exchange unit has an EHC (electricity). Adopt a heating catalyst.

特開２００３−２１１９４５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-21945

しかし、従来の技術においては、加熱装置を低温環境下で起動する際に、効率的に触媒の温度を上げることについては考慮されていなかった。   However, in the conventional technology, when starting the heating device in a low temperature environment, it has not been considered to raise the temperature of the catalyst efficiently.

本発明は、触媒燃焼によって温度調整用流体を加熱する加熱装置を低温環境下で起動する際に、効率的に触媒の温度を上げる技術を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the technique which raises the temperature of a catalyst efficiently, when starting the heating apparatus which heats the temperature adjusting fluid by catalytic combustion in a low temperature environment.

上記目的を達成するために、本発明は、温度調整用流体を加熱するための加熱装置において、以下のような構成を備える。すなわち、この加熱装置は、温度調整用流体が流れる被加熱流路と、触媒を備え内部を流れる燃料ガスを触媒によって燃焼させることができる燃料用流路と、を有する。そして、燃料用流路は、被加熱流路の一部である上流部と熱交換をすることができる第１の燃料用流路と、被加熱流路の一部であって上流部よりも下流の下流部と熱交換をすることができる第２の燃料用流路と、を含む。さらに、第１の燃料用流路は、第１の燃料用流路内を通る燃料ガスの温度を上げるための昇温部を備える。   In order to achieve the above object, the present invention provides a heating apparatus for heating a temperature adjusting fluid, which has the following configuration. That is, this heating apparatus has a heated flow path through which a temperature adjusting fluid flows, and a fuel flow path that is provided with a catalyst and can burn the fuel gas flowing inside through the catalyst. The fuel flow path includes a first fuel flow path that can exchange heat with an upstream portion that is a part of the heated channel, and a part of the heated flow path that is part of the upstream portion. A second fuel flow path capable of exchanging heat with the downstream downstream portion. Further, the first fuel flow path includes a temperature raising unit for raising the temperature of the fuel gas passing through the first fuel flow path.

このような態様においては、まず第１の燃料用流路内の燃料ガスの温度を上げて、第１の燃料用流路内において触媒による燃焼を起こさせ、その熱を温度調整用流体を使って下流部に伝えて第２の燃料用流路を暖めることができる。よって、触媒燃焼によって温度調整用流体を加熱する加熱装置を低温環境下で起動する際に、燃料ガスと温度調整用流体とを利用して、効率的に触媒の温度を上げることができる。   In such an embodiment, first, the temperature of the fuel gas in the first fuel flow path is raised to cause combustion by the catalyst in the first fuel flow path, and the heat is used for the temperature adjustment fluid. Thus, the second fuel flow path can be warmed to the downstream portion. Therefore, when the heating device that heats the temperature adjusting fluid by catalytic combustion is started in a low temperature environment, the temperature of the catalyst can be efficiently increased by using the fuel gas and the temperature adjusting fluid.

なお、加熱装置は、第２の燃料用流路に、第２の燃料用流路内を通る燃料ガスの温度を上げるための昇温部を備えていない態様とすることができる。   Note that the heating device may be configured such that the second fuel channel does not include a temperature raising unit for increasing the temperature of the fuel gas passing through the second fuel channel.

また、加熱装置は、第１と第２の燃料用流路とを仕切る壁を有している態様とすることができる。そのような態様において、第１と第２の燃料用流路内を流れるガスは互いに流通しないことが好ましい。   In addition, the heating device may have an aspect having a wall that partitions the first and second fuel flow paths. In such an embodiment, it is preferable that the gases flowing in the first and second fuel flow paths do not circulate with each other.

また、加熱装置は、昇温部を制御する制御部を備える態様とすることができる。そして、制御部は、第１の燃料用流路内を通る燃料ガスの温度を昇温部によって上げる第１の運転モードと、第１の運転モードの後に実行され、第１の燃料用流路内を通る燃料ガスの温度を昇温部によって上げない第２の運転モードと、を備えることが好ましい。   Moreover, a heating apparatus can be set as the aspect provided with the control part which controls a temperature rising part. The control unit is executed after the first operation mode in which the temperature of the fuel gas passing through the first fuel channel is raised by the temperature raising unit and the first operation mode, and the first fuel channel It is preferable to include a second operation mode in which the temperature of the fuel gas passing therethrough is not raised by the temperature raising unit.

このような態様とすれば、第１の運転モードにおいて加熱装置の効率的な始動を行うことができる。そして、その後、触媒の温度が上昇したあとには、第２の運転モードにおいて昇温部におけるエネルギー消費量を低減した効率的な運転を行うことができる。   With such an aspect, the heating device can be efficiently started in the first operation mode. Then, after the temperature of the catalyst has risen, it is possible to perform efficient operation with reduced energy consumption in the temperature raising section in the second operation mode.

なお、第１の運転モードは、第２の燃料用流路に比べて第１の燃料用流路により多くの燃料ガスを流す運転モードとすることが好ましい。そして、第２の運転モードは、第１の運転モードに比べて第２の燃料用流路により多くの燃料ガスを流す運転モードとすることが好ましい。   Note that the first operation mode is preferably an operation mode in which more fuel gas flows through the first fuel flow path than the second fuel flow path. The second operation mode is preferably an operation mode in which more fuel gas flows through the second fuel flow path than in the first operation mode.

このような態様とすれば、加熱装置の始動時に加熱装置から排出される未燃焼の燃料ガスの量を低減することができる。   If it is set as such an aspect, the quantity of the unburned fuel gas discharged | emitted from a heating apparatus at the time of starting of a heating apparatus can be reduced.

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、加熱装置、加熱装置の運転方法、加熱装置の制御装置等の形態で実現することができる。   In addition, this invention can be implement | achieved with various forms, for example, can be implement | achieved with forms, such as a heating apparatus, the operating method of a heating apparatus, the control apparatus of a heating apparatus.

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．第１実施例：
Ａ１．装置の構成：
Ａ２．冷却水ヒーターシステムの運転：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．変形例： Next, embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. First embodiment:
A1. Device configuration:
A2. Operation of the cooling water heater system:
B. Second embodiment:
C. Variations:

Ａ．第１実施例：
Ａ１．装置の構成：
図１は、本発明の実施例の一つである冷却水ヒーターシステムの冷却水ヒーター１を示す断面図である。冷却水ヒーター１は、空気を供給される空気供給口２と、燃料ガスとしての水素ガスを供給される第１および第２の水素供給口３，４と、水素ガスが冷却水ヒーター１中で燃焼した後の排ガスを排出する排気口５とを備えている。第１および第２の水素供給口３，４に供給される水素は、水素タンクＨＴから水素供給管Ｐｈ１，Ｐｈ２、ならびに流量調整弁８，９を介して供給される。 A. First embodiment:
A1. Device configuration:
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cooling water heater 1 of a cooling water heater system according to one embodiment of the present invention. The cooling water heater 1 includes an air supply port 2 to which air is supplied, first and second hydrogen supply ports 3 and 4 to which hydrogen gas as fuel gas is supplied, and hydrogen gas in the cooling water heater 1. And an exhaust port 5 for discharging exhaust gas after combustion. Hydrogen supplied to the first and second hydrogen supply ports 3 and 4 is supplied from the hydrogen tank HT via the hydrogen supply pipes Ph1 and Ph2 and the flow rate adjusting valves 8 and 9.

また、冷却水ヒーター１は、温度調整用流体としての冷却水を供給される冷却水供給口６と、冷却水ヒーター１内で加熱された冷却水を排出する冷却水排出口７と、を備える。冷却水は、冷却水管Ｐｗ１，Ｐｗ２を介してポンプＰによって燃料電池ＦＣとの間で循環される。冷却水ヒーター１によって加熱された冷却水は、冷却水管Ｐｗ２を介して燃料電池ＦＣに供給され、燃料電池ＦＣ内を流通して燃料電池ＦＣを暖める。その結果、低温環境下でも、燃料電池ＦＣは早期に電気化学反応による発電を開始することができる。なお、冷却水はエチレングリコールと水の混合物であり、純粋な水ではなく、いわゆる不凍液である。   The cooling water heater 1 includes a cooling water supply port 6 to which cooling water as a temperature adjusting fluid is supplied and a cooling water discharge port 7 for discharging the cooling water heated in the cooling water heater 1. . The cooling water is circulated between the fuel cell FC by the pump P through the cooling water pipes Pw1 and Pw2. The cooling water heated by the cooling water heater 1 is supplied to the fuel cell FC via the cooling water pipe Pw2, and flows through the fuel cell FC to warm the fuel cell FC. As a result, even in a low temperature environment, the fuel cell FC can start power generation by an electrochemical reaction at an early stage. The cooling water is a mixture of ethylene glycol and water and is not pure water but a so-called antifreeze.

冷却水ヒーター１は、外壁１ｗで覆われた燃焼室１ｃの内部に熱交換器１０を備えている。熱交換器１０は、冷却水供給口６から供給された冷却水が冷却水排出口７まで流通する冷却水路１９と、水素供給口３，４から供給された水素ガスならびに空気供給口２から供給された空気が流通し、通過の過程においその内部で水素ガスが燃焼するガス流路１７と、を備えている。   The cooling water heater 1 includes a heat exchanger 10 inside a combustion chamber 1c covered with an outer wall 1w. The heat exchanger 10 is supplied from the cooling water channel 19 through which the cooling water supplied from the cooling water supply port 6 flows to the cooling water discharge port 7, the hydrogen gas supplied from the hydrogen supply ports 3 and 4, and the air supply port 2. And a gas flow path 17 through which hydrogen gas is combusted in the passage process.

図２は、熱交換器１０を示す斜視図である。熱交換器１０は、ガス流路１７と冷却水路１９とが交互に重ねられた構造を有する。図２の例では、３段の冷却水路１９の間、およびその両外側（図２において上下側）にガス流路１７が設けられている。   FIG. 2 is a perspective view showing the heat exchanger 10. The heat exchanger 10 has a structure in which gas flow paths 17 and cooling water paths 19 are alternately stacked. In the example of FIG. 2, gas flow paths 17 are provided between the three stages of cooling water channels 19 and on both outer sides (upper and lower sides in FIG. 2).

冷却水は、図２において冷却水路１９内を右から左に流通する。冷却水の流れを矢印Ａｗ１，Ａｗ２で示す。また、水素ガスおよび空気は、図２においてガス流路１７内を右上から左下に流通する。図２において、水素供給口３から供給される水素ガスの流れを矢印Ａｈ１で示し，水素供給口４から供給される水素ガスの流れを矢印Ａｈ２で示す。そして、空気供給口２から供給される空気の流れをＡａ１，Ａａ２で示す。なお、図２においては、一つの矢印で、同じ方向に流れる複数種類のガスの流れを示している。また、ガス流路１７から排出される排ガスの流れをＡｅ２で示す。図１においても、各流体の流れを同様の矢印で示す。図２の上方から見たとき、冷却水の流れＡｗ１，Ａｗ２と、ガスの流れＡｈ１，Ａｈ２，Ａａ１，Ａａ２，Ａｅ２は、互いに直交する。   The cooling water flows in the cooling water channel 19 from right to left in FIG. The flow of cooling water is indicated by arrows Aw1 and Aw2. Further, hydrogen gas and air circulate in the gas flow path 17 from the upper right to the lower left in FIG. In FIG. 2, the flow of hydrogen gas supplied from the hydrogen supply port 3 is indicated by an arrow Ah1, and the flow of hydrogen gas supplied from the hydrogen supply port 4 is indicated by an arrow Ah2. And the flow of the air supplied from the air supply port 2 is shown by Aa1 and Aa2. In FIG. 2, a single arrow indicates a plurality of types of gas flows flowing in the same direction. Moreover, the flow of the exhaust gas discharged | emitted from the gas flow path 17 is shown by Ae2. Also in FIG. 1, the flow of each fluid is shown by the same arrow. When viewed from above in FIG. 2, the cooling water flows Aw1, Aw2 and the gas flows Ah1, Ah2, Aa1, Aa2, Ae2 are orthogonal to each other.

ガス流路１７内は、ガスが流れる方向に沿って壁部１６によって仕切られ、小流路１８に区分けされている。各小流路１８は独立しており、ガスは異なる小流路１８、１８間を流通しない。壁部１６の表面には触媒が担持されており、小流路１８に供給された水素ガスと空気とは、この触媒により燃焼する。この触媒には、白金、パラジウムなどを採用することができる。   The gas flow path 17 is partitioned by a wall portion 16 along the gas flow direction, and is divided into small flow paths 18. Each small flow path 18 is independent, and gas does not circulate between the different small flow paths 18 and 18. A catalyst is supported on the surface of the wall portion 16, and the hydrogen gas and air supplied to the small flow path 18 are combusted by this catalyst. Platinum, palladium, etc. can be adopted as this catalyst.

図１に示すように、冷却水ヒーター１内の熱交換器１０の上流側には、分離壁３０が設けられている。燃焼室１ｃのうち熱交換器１０よりも上流側の部分は、空気供給口２近傍の最上流部分を除いて、分離壁３０によって第１のガス供給路１１と第２のガス供給路１３とに仕切られている。分離壁３０よりも下流側においては、第１のガス供給路１１内のガスと、第２のガス供給路１３内のガスとは、相互に流通しない。   As shown in FIG. 1, a separation wall 30 is provided on the upstream side of the heat exchanger 10 in the cooling water heater 1. A portion upstream of the heat exchanger 10 in the combustion chamber 1c is separated from the first gas supply passage 11 and the second gas supply passage 13 by the separation wall 30 except for the most upstream portion in the vicinity of the air supply port 2. It is divided into. On the downstream side of the separation wall 30, the gas in the first gas supply path 11 and the gas in the second gas supply path 13 do not circulate with each other.

空気供給口２から供給される空気の一部は、分離壁３０によって仕切られた第１のガス供給路１１に導入され、熱交換器１０の第１の部分１２に供給される。この空気の流れを矢印Ａａ１で示す。また、空気供給口２から供給される空気の他の一部は、分離壁３０によって仕切られた第２のガス供給路１３に導入され、熱交換器１０の第２の部分１４に供給される。この空気の流れを矢印Ａａ２で示す。熱交換器１０の第２の部分１４は、第１の部分１２に含まれる冷却水路の一部（「上流部１９ｕ」と呼ぶ）よりも下流の冷却水路の一部（「下流部１９ｄ」と呼ぶ）を含む。   Part of the air supplied from the air supply port 2 is introduced into the first gas supply path 11 partitioned by the separation wall 30 and supplied to the first portion 12 of the heat exchanger 10. This air flow is indicated by an arrow Aa1. The other part of the air supplied from the air supply port 2 is introduced into the second gas supply path 13 partitioned by the separation wall 30 and supplied to the second portion 14 of the heat exchanger 10. . This air flow is indicated by an arrow Aa2. The second portion 14 of the heat exchanger 10 has a part of the cooling water channel (referred to as the “downstream part 19d”) downstream of a part of the cooling water channel included in the first part 12 (referred to as the “upstream part 19u”). Call).

同様に、水素供給口３から供給される水素ガスは、主に第１のガス供給路１１に導入され、熱交換器１０の第１の部分１２に供給される。この水素ガスの流れを矢印Ａｈ１で示す。また、水素供給口４から供給される水素ガスは、主に第２のガス供給路１３に導入され、熱交換器１０の第２の部分１４に供給される。この水素ガスの流れを矢印Ａｈ２で示す。それぞれの水素供給口３，４から冷却水ヒーター１に供給される水素ガスの量は、制御部ＥＣＵによって流量調整弁８，９を介して制御される。なお、水素供給口３，４を特に区別して示す場合には、それぞれ第１の水素供給口３、第２の水素供給口４と呼ぶ。   Similarly, hydrogen gas supplied from the hydrogen supply port 3 is mainly introduced into the first gas supply path 11 and supplied to the first portion 12 of the heat exchanger 10. This flow of hydrogen gas is indicated by an arrow Ah1. Further, hydrogen gas supplied from the hydrogen supply port 4 is mainly introduced into the second gas supply path 13 and supplied to the second portion 14 of the heat exchanger 10. This flow of hydrogen gas is indicated by an arrow Ah2. The amount of hydrogen gas supplied from the respective hydrogen supply ports 3 and 4 to the cooling water heater 1 is controlled by the control unit ECU via the flow rate adjusting valves 8 and 9. When the hydrogen supply ports 3 and 4 are particularly distinguished, they are referred to as a first hydrogen supply port 3 and a second hydrogen supply port 4, respectively.

熱交換器１０の第１の部分１２において、小流路１８内で触媒によって燃焼した燃料ガスの熱は、冷却水路１９の上流部１９ｕに伝えられる。また、熱交換器１０の第２の部分１４において、小流路１８内で触媒によって燃焼した燃料ガスの熱は、冷却水路１９の下流部１９ｄに伝えられる。第１のガス供給路１１と、熱交換器１０の第１の部分１２における複数の小流路１８と、をあわせて「第１の燃料用流路」と呼ぶ。また、第２のガス供給路１３と、熱交換器１０の第２の部分１４における複数の小流路１８と、をあわせて「第２の燃料用流路」と呼ぶ。第１の燃料用流路と第２の燃料用流路とは、分離壁３０と、熱交換器１０の一部の壁部１６とによって仕切られている。その結果、それぞれの流路内を流れるガスは互いに流通しない。   In the first portion 12 of the heat exchanger 10, the heat of the fuel gas burned by the catalyst in the small flow path 18 is transmitted to the upstream portion 19 u of the cooling water path 19. Further, in the second portion 14 of the heat exchanger 10, the heat of the fuel gas burned by the catalyst in the small flow path 18 is transmitted to the downstream portion 19 d of the cooling water path 19. The first gas supply path 11 and the plurality of small flow paths 18 in the first portion 12 of the heat exchanger 10 are collectively referred to as a “first fuel flow path”. The second gas supply path 13 and the plurality of small flow paths 18 in the second portion 14 of the heat exchanger 10 are collectively referred to as a “second fuel flow path”. The first fuel flow path and the second fuel flow path are partitioned by the separation wall 30 and a part of the wall portion 16 of the heat exchanger 10. As a result, the gases flowing in the respective flow paths do not circulate with each other.

第１のガス供給路１１内には、電気加熱式触媒２０が設けられている（図１参照）。電気加熱式触媒２０の基体には、熱交換器１０の壁部１６と同じ触媒が担持されている。制御部ＥＣＵによって電気加熱式触媒２０の基体に電流が流されると、基体が発熱する。その結果、その熱によって基体に担持された触媒が暖められ、環境温度が低い場合であっても、触媒は機能を発揮することができる。一方、第２のガス供給路１３内には、燃料ガスや空気の温度を上げるための機器は設けられていない。   An electrically heated catalyst 20 is provided in the first gas supply path 11 (see FIG. 1). The same catalyst as the wall 16 of the heat exchanger 10 is supported on the base of the electrically heated catalyst 20. When a current is passed through the base of the electrically heated catalyst 20 by the control unit ECU, the base generates heat. As a result, the catalyst supported on the substrate is warmed by the heat, and the catalyst can perform its function even when the environmental temperature is low. On the other hand, no device for increasing the temperature of the fuel gas or air is provided in the second gas supply path 13.

電気加熱式触媒２０は、熱交換器１０と同様に水素ガスを触媒燃焼させる。しかし、電気加熱式触媒２０は、水素供給口３，４から供給される水素ガスのうち、水素供給口３から供給される水素ガスのさらに一部のみを燃焼させる性能を有している。このため、電気加熱式触媒２０は、熱交換器１０と比べて小型の触媒装置である。なお、以下では、電気加熱式触媒を、ＥＨＣ（Electrical Heated Catalyst）とも表記する。   As with the heat exchanger 10, the electrically heated catalyst 20 causes catalytic combustion of hydrogen gas. However, the electrically heated catalyst 20 has the performance of burning only a part of the hydrogen gas supplied from the hydrogen supply port 3 among the hydrogen gas supplied from the hydrogen supply ports 3 and 4. For this reason, the electrically heated catalyst 20 is a smaller catalytic device than the heat exchanger 10. Hereinafter, the electrically heated catalyst is also referred to as EHC (Electrical Heated Catalyst).

電気加熱式触媒２０がＯＮになっており、通電されているとき、第１のガス供給路１１内に導入された空気（矢印Ａａ１で示す）と水素ガス（矢印Ａｈ１で示す）とは、電気加熱式触媒２０を通過する際に、その一部が基体表面の触媒と接触して燃焼する。その結果、電気加熱式触媒２０を通過した後のガスＡｅ１は、燃焼しなかった水素ガスおよび空気と、燃焼によって生じた水蒸気とを含む。ガスＡｅ１は、一部の水素ガスと空気が燃焼したことによって温度が上昇している。熱交換器１０の第１の部分１２には、そのようにして温度を上げられたガスＡｅ１が供給される（図１、および図２参照）。すなわち、昇温部としての電気加熱式触媒２０は、第１の燃料用流路内において、熱交換器１０（小流路１８）よりも上流側に設けられている。   When the electrically heated catalyst 20 is ON and energized, the air (indicated by the arrow Aa1) and the hydrogen gas (indicated by the arrow Ah1) introduced into the first gas supply path 11 are electrically When passing through the heating catalyst 20, a part of the catalyst contacts the catalyst on the substrate surface and burns. As a result, the gas Ae1 after passing through the electrically heated catalyst 20 includes hydrogen gas and air that have not been combusted, and water vapor that is generated by the combustion. The temperature of the gas Ae1 has risen due to the combustion of some hydrogen gas and air. The first portion 12 of the heat exchanger 10 is supplied with the gas Ae1 whose temperature has been increased in this manner (see FIGS. 1 and 2). That is, the electrically heated catalyst 20 as the temperature raising portion is provided upstream of the heat exchanger 10 (small flow path 18) in the first fuel flow path.

なお、図２においては、熱交換器１０の第１の部分１２に向かって供給される空気（矢印Ａａ１で示す）と水素ガス（矢印Ａｈ１で示す）とが一部燃焼したガスがガスＡｅ１であることを示すため、Ａｅ１の下にカッコを付してＡｈ１とＡａ１とを示している。   In FIG. 2, gas Ae1 is a gas in which air (indicated by arrow Aa1) and hydrogen gas (indicated by arrow Ah1) supplied toward first portion 12 of heat exchanger 10 are partially combusted. To show that there is a parenthesis below Ae1, Ah1 and Aa1 are shown.

第１実施例では、電気加熱式触媒２０は、第１のガス供給路１１内を通る水素ガスの一部のみを燃焼させる。このため、ガスＡｅ１の温度を上げることができ、同時に、水素ガスの他の一部については、熱交換器１０の第１の部分１２に供給することができる。   In the first embodiment, the electrically heated catalyst 20 burns only a part of the hydrogen gas passing through the first gas supply path 11. For this reason, the temperature of the gas Ae1 can be raised, and at the same time, the other part of the hydrogen gas can be supplied to the first part 12 of the heat exchanger 10.

なお、電気加熱式触媒２０の基体に通電されていないときには、第１のガス供給路１１内に導入された空気（矢印Ａａ１で示す）と水素ガス（矢印Ａｈ１で示す）とは、電気加熱式触媒２０の基体に通電されているときに比べて反応しない。よって、そのような場合には、熱交換器１０の第１の部分１２に供給されるガスＡｅ１の温度は、熱交換器１０の第２の部分１４に供給される空気（矢印Ａａ２で示す）と水素ガス（矢印Ａｈ２で示す）の温度と同程度である。電気加熱式触媒２０の基体への通電のＯＮ／ＯＦＦは、制御部ＥＣＵによって制御される。   When the base of the electrically heated catalyst 20 is not energized, the air (indicated by the arrow Aa1) and the hydrogen gas (indicated by the arrow Ah1) introduced into the first gas supply path 11 are electrically heated. It does not react as compared with when the base of the catalyst 20 is energized. Therefore, in such a case, the temperature of the gas Ae1 supplied to the first portion 12 of the heat exchanger 10 is the air supplied to the second portion 14 of the heat exchanger 10 (indicated by the arrow Aa2). And the temperature of hydrogen gas (indicated by arrow Ah2). ON / OFF of energization to the base of the electrically heated catalyst 20 is controlled by the control unit ECU.

Ａ２．冷却水ヒーターシステムの運転：
以下では、図１に示した冷却水ヒーター１を含む冷却水ヒーターシステムの、環境温度が低い場合の運転について説明する。なお、「冷却水ヒーターシステム」とは、冷却水ヒーター１と、燃料ガス供給系（水素タンクＨＴ、水素供給管Ｐｈ１，Ｐｈ２、流量調整弁８，９）と、冷却水循環系（冷却水管Ｐｗ１，Ｐｗ２、ポンプＰ）と、制御部ＥＣＵとを含むシステムである（図１参照）。 A2. Operation of the cooling water heater system:
Below, the driving | operation when environmental temperature is low of the cooling water heater system containing the cooling water heater 1 shown in FIG. 1 is demonstrated. The “cooling water heater system” refers to the cooling water heater 1, the fuel gas supply system (hydrogen tank HT, hydrogen supply pipes Ph1, Ph2, flow rate adjusting valves 8, 9), and the cooling water circulation system (cooling water pipe Pw1, Pw2, a pump P) and a system including a control unit ECU (see FIG. 1).

図３は、環境温度が低い場合の冷却水ヒーター１の始動方法を示すフローチャートである。環境温度が低い場合の冷却水ヒーターシステムの運転においては、まず、制御部ＥＣＵは、ステップＳ１０で、電気加熱式触媒２０に通電する。そして、ステップＳ２０では、第１の水素供給口３への水素ガスの供給、および空気供給口２への空気の供給を開始する。また、制御部ＥＣＵは、冷却水路１９中の冷却水の循環を開始する。なお、このとき、第２の水素供給口４への水素ガスの供給は開始されていない。   FIG. 3 is a flowchart showing a starting method of the cooling water heater 1 when the environmental temperature is low. In the operation of the cooling water heater system when the environmental temperature is low, first, the control unit ECU energizes the electrically heated catalyst 20 in step S10. In step S <b> 20, supply of hydrogen gas to the first hydrogen supply port 3 and supply of air to the air supply port 2 are started. Further, the control unit ECU starts circulation of the cooling water in the cooling water channel 19. At this time, supply of hydrogen gas to the second hydrogen supply port 4 is not started.

ステップＳ３０では、制御部ＥＣＵは、第１の水素供給口３への水素ガスの供給を開始してからの経過時間ｔが、所定の基準値ｔ０を超えたか否かを判定する。経過時間ｔが所定の基準値ｔ０を超えていない場合は、制御部ＥＣＵは、運転状態を維持する。すなわち、電気加熱式触媒２０に通電した状態で、第１の水素供給口３にのみ水素ガスを供給する。   In step S30, the control unit ECU determines whether or not the elapsed time t from the start of the supply of hydrogen gas to the first hydrogen supply port 3 exceeds a predetermined reference value t0. When the elapsed time t does not exceed the predetermined reference value t0, the control unit ECU maintains the operating state. That is, hydrogen gas is supplied only to the first hydrogen supply port 3 while the electric heating catalyst 20 is energized.

電気加熱式触媒２０に通電した状態で、第１の水素供給口３にのみ水素ガスを供給すると、熱交換器１０の第１の部分１２には、電気加熱式触媒２０で一部の水素ガスが燃焼され温度が上がったガスＡｅ１が供給される。このため、熱交換器１０の第１の部分１２内の壁部１６に担持された触媒は、ガスＡｅ１によって暖められる。その結果、第１の部分１２の触媒の温度が上昇し、熱交換器１０の第１の部分１２のガス流路１７内において、電気加熱式触媒２０で燃焼しなかった残りの水素ガスが燃焼する。そして、冷却水路１９を通る冷却水は、熱交換器１０の第１の部分１２内（冷却水路１９ｕ）においてその燃焼の熱で暖められる。   When hydrogen gas is supplied only to the first hydrogen supply port 3 while the electric heating catalyst 20 is energized, a part of the hydrogen gas is supplied to the first portion 12 of the heat exchanger 10 by the electric heating catalyst 20. Is burned and the gas Ae1 whose temperature has risen is supplied. For this reason, the catalyst supported on the wall portion 16 in the first portion 12 of the heat exchanger 10 is warmed by the gas Ae1. As a result, the temperature of the catalyst of the first portion 12 rises, and the remaining hydrogen gas not burned by the electrically heated catalyst 20 burns in the gas flow path 17 of the first portion 12 of the heat exchanger 10. To do. Then, the cooling water passing through the cooling water channel 19 is warmed by the heat of combustion in the first portion 12 (cooling water channel 19 u) of the heat exchanger 10.

第１実施例においては、電気加熱式触媒２０によって燃料ガスの一部について触媒燃焼を起こさせ、他の一部を熱交換器１０の第１の部分１２に供給している。このため、高温のガスＡｅ１による第１の部分１２の触媒の加熱を実現しつつ、同時に、第１の部分１２においても水素ガスの触媒燃焼をおこさせ効率的に冷却水を暖めている。なお、冷却水は、熱交換器１０の第１の部分１２に供給されるガスＡｅ１そのものの熱によっても暖められる。   In the first embodiment, catalytic combustion is caused for part of the fuel gas by the electrically heated catalyst 20, and the other part is supplied to the first part 12 of the heat exchanger 10. For this reason, while heating the catalyst of the first portion 12 with the high-temperature gas Ae1, at the same time, catalytic combustion of hydrogen gas is also caused in the first portion 12 to efficiently warm the cooling water. The cooling water is also warmed by the heat of the gas Ae1 itself supplied to the first portion 12 of the heat exchanger 10.

熱交換器１０の第１の部分１２内で暖められた冷却水は、冷却水路１９を通って、熱交換器１０の第２の部分１４内に至る（冷却水路１９ｄ。図１、および図２参照）。その結果、熱交換器１０の第２の部分１４内の壁部１６に担持された触媒は、冷却水によって暖められる。そして、第２の部分１４の触媒の温度が上昇し、水素ガスと空気が供給されれば、熱交換器１０の第２の部分１４のガス流路１７内において、水素ガスを燃焼させられる状態となる。ステップＳ３０における基準値ｔ０は、熱交換器１０の第２の部分１４の触媒を、機能を発揮できる程度に十分に暖めることができるだけの時間とする。   The cooling water heated in the first part 12 of the heat exchanger 10 passes through the cooling water channel 19 and reaches the second part 14 of the heat exchanger 10 (cooling water channel 19d. FIGS. 1 and 2). reference). As a result, the catalyst supported on the wall portion 16 in the second portion 14 of the heat exchanger 10 is warmed by the cooling water. And if the temperature of the catalyst of the 2nd part 14 rises and hydrogen gas and air are supplied, in the gas flow path 17 of the 2nd part 14 of the heat exchanger 10, the state which can burn hydrogen gas It becomes. The reference value t0 in step S30 is set to a time that can sufficiently warm the catalyst of the second portion 14 of the heat exchanger 10 to the extent that it can perform its function.

図３のステップＳ３０において、経過時間ｔが所定の基準値ｔ０を超えた場合には、制御部ＥＣＵは、ステップＳ４０で、第２の水素供給口４への水素ガスの供給を開始する。そして、ステップＳ５０で、電気加熱式触媒２０への通電を終了する。その後、ステップＳ６０で、電気加熱式触媒２０への通電を行わずに、水素供給口３，４を通じて熱交換器１０に水素ガスを供給する通常運転を行う。   In step S30 of FIG. 3, when the elapsed time t exceeds the predetermined reference value t0, the control unit ECU starts supplying hydrogen gas to the second hydrogen supply port 4 in step S40. In step S50, energization of the electrically heated catalyst 20 is terminated. Thereafter, in step S60, normal operation for supplying hydrogen gas to the heat exchanger 10 through the hydrogen supply ports 3 and 4 is performed without energizing the electrically heated catalyst 20.

第１実施例では、熱交換器１０の第１と第２の部分１２，１４が、触媒燃焼が可能な温度となったと推定できる状態においては、電気加熱式触媒２０をＯＦＦとしている。このため、冷却水ヒーター１を使用して、消費エネルギーの少ない運転を行うことができる。   In the first embodiment, the electric heating catalyst 20 is turned off in a state where it can be estimated that the first and second portions 12 and 14 of the heat exchanger 10 have reached a temperature at which catalytic combustion is possible. For this reason, operation with little energy consumption can be performed using the cooling water heater 1.

第１実施例の冷却水ヒーターシステムにおいては、環境温度が低いときの冷却水ヒーター１の始動において、まず、冷却水路１９の上流側に位置する熱交換器１０の第１の部分１２に高温のガスを供給する（図１および図２のＡｅ１参照）。そして、第１の部分１２において触媒反応を開始させ、その熱で加熱された冷却水を介して、下流側に位置する熱交換器１０の第２の部分１４を加熱する。そして、第２の部分１４において触媒が十分に機能を発揮できないうちは、第２の部分に水素ガスを供給せず、第２の部分１４において触媒燃焼が可能となった後で、第２の部分１４に水素ガスを供給する（図３のステップＳ３０，Ｓ４０参照）。このため、低温環境下でのヒーターの運転開始時に、触媒が十分に機能せず大量の未燃焼の水素ガスを含んだ排気が排気口５から外部に排出される事態を防止することができる。   In the cooling water heater system of the first embodiment, when starting the cooling water heater 1 when the environmental temperature is low, first, the first portion 12 of the heat exchanger 10 located on the upstream side of the cooling water channel 19 is heated to a high temperature. Gas is supplied (see Ae1 in FIGS. 1 and 2). Then, the catalytic reaction is started in the first portion 12, and the second portion 14 of the heat exchanger 10 located on the downstream side is heated via the cooling water heated by the heat. As long as the catalyst does not sufficiently function in the second portion 14, hydrogen gas is not supplied to the second portion, and after the catalytic combustion is enabled in the second portion 14, the second portion 14 Hydrogen gas is supplied to the portion 14 (see steps S30 and S40 in FIG. 3). For this reason, it is possible to prevent the exhaust gas containing a large amount of unburned hydrogen gas from being discharged to the outside from the exhaust port 5 because the catalyst does not sufficiently function when starting the heater in a low temperature environment.

また、第１実施例の冷却水ヒーターシステムとは異なり、熱交換器に供給するガスを加熱するための昇温部（電気加熱式触媒２０）を有していない冷却水ヒータにおいては、環境温度が０°以下である場合に、以下のような問題が生じることがある。すなわち、冷却水ヒーター１内に導入される空気が水分を含んでいるために、熱交換器１０のガス流路１７の入り口において氷ができる場合がある。そのような場合には、氷によってガス流路１７の入り口がふさがれ、水素ガスや空気の流通が阻害される。また、ガス流路１７内部においても、壁部１６表面が氷結し、水素ガスと空気が触媒に接触できなくなることがある。そのような場合には、ガス流路１７内において十分な触媒燃焼が起こらないため冷却水を十分高温に暖めることができるようになるまでに時間がかかる。また、壁部１６表面の氷によって触媒との接触を阻害された未反応の水素が、排気口５から外部に排出される。   Further, unlike the cooling water heater system of the first embodiment, in the cooling water heater that does not have the temperature raising part (electric heating catalyst 20) for heating the gas supplied to the heat exchanger, the environmental temperature When the angle is 0 ° or less, the following problems may occur. That is, since the air introduced into the cooling water heater 1 contains moisture, ice may be formed at the entrance of the gas flow path 17 of the heat exchanger 10. In such a case, the entrance of the gas flow path 17 is blocked by ice, and the flow of hydrogen gas and air is hindered. In addition, even in the gas flow path 17, the surface of the wall portion 16 may freeze, and hydrogen gas and air may not contact the catalyst. In such a case, since sufficient catalytic combustion does not occur in the gas flow path 17, it takes time until the cooling water can be warmed to a sufficiently high temperature. Further, unreacted hydrogen whose contact with the catalyst is inhibited by the ice on the surface of the wall 16 is discharged from the exhaust port 5 to the outside.

しかし、第１実施例においては、電気加熱式触媒２０で熱交換器１０の第１の部分１２に供給するガスの温度を上げて、第１の部分１２における触媒燃焼を促進する。そして、触媒燃焼の熱と冷却水とを利用して熱交換器１０全体を暖める。その結果、ガス流路１７における結氷を防止し、また、ガス流路１７においてできた氷を効率的に溶かすことができる。よって、氷点下の環境下におけるヒーターの始動時にも、早期に熱交換器１０における触媒反応を起こさせ、冷却水を高温に加熱することができる。そして、氷点下の環境下におけるヒーターの始動時に、大量の未燃焼の水素ガスを含んだ排気が排気口５から排出される事態を防止することができる。   However, in the first embodiment, the temperature of the gas supplied to the first portion 12 of the heat exchanger 10 is increased by the electrically heated catalyst 20 to promote catalytic combustion in the first portion 12. And the heat exchanger 10 whole is warmed using the heat | fever of catalyst combustion, and cooling water. As a result, icing in the gas flow path 17 can be prevented, and ice formed in the gas flow path 17 can be efficiently melted. Therefore, even when the heater is started in a sub-freezing environment, the catalytic reaction in the heat exchanger 10 can be caused at an early stage, and the cooling water can be heated to a high temperature. Then, it is possible to prevent a situation in which exhaust gas containing a large amount of unburned hydrogen gas is discharged from the exhaust port 5 when the heater is started in a sub-freezing environment.

さらに、第１実施例では、環境温度が低いときの冷却水ヒーター１の始動において、エネルギーを消費して加熱するのは、熱交換器１０自体ではなく、より小型の電気加熱式触媒２０である。そして、熱交換器１０の第１の部分１２における水素ガスの燃焼の熱を利用して、熱交換器１０全体を暖める。このため、熱交換器１０全体を電熱器で加熱する場合や、熱交換器１０自体を電気加熱式触媒装置とした態様に比べて、低温環境下での冷却水ヒーター１の運転開始にあたって、少ないエネルギーで効率的に、水素排出量の少ない始動を行うことができる。言い換えれば、低温環境下での冷却水ヒーター１の運転開始にあたって、少ないエネルギーで早期に冷却水ヒーター１を定常状態の運転に移行させることができる。   Furthermore, in the first embodiment, in starting the cooling water heater 1 when the environmental temperature is low, it is the heat exchanger 10 itself, not the heat exchanger 10 itself, that heats the energy heaters 20 rather than the heat exchanger 10 itself. . And the heat exchanger 10 whole is heated using the heat of combustion of the hydrogen gas in the 1st part 12 of the heat exchanger 10. FIG. For this reason, compared with the aspect which heats the heat exchanger 10 whole with an electric heater, or the aspect which used the heat exchanger 10 itself as an electrically heated catalyst apparatus, when starting operation of the cooling water heater 1 in a low-temperature environment, there are few It is possible to start with less hydrogen discharge efficiently with energy. In other words, when starting the operation of the cooling water heater 1 in a low temperature environment, the cooling water heater 1 can be shifted to a steady state operation at an early stage with less energy.

Ｂ．第２実施例：
図４は、本発明の第２実施例の冷却水ヒーターシステムの冷却水ヒーター１ｂを示す断面図である。第２実施例の冷却水ヒーター１ｂは、第１のガス供給路１１内に、電気加熱式触媒２０に代えてフレームアレスタ４０と、点火装置としての燃料ガス用ヒーター５０と、を備えている。また、第２実施例の冷却水ヒーター１ｂは、冷却水排出口７に、燃料電池ＦＣに供給する冷却水の温度を測定するための温度センサ７ｓを備える。第２実施例の冷却水ヒーター１ｂの構成の他の点は、第１実施例の冷却水ヒーター１と同じである。 B. Second embodiment:
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a cooling water heater 1b of the cooling water heater system of the second embodiment of the present invention. The coolant heater 1b according to the second embodiment includes a flame arrester 40 and a fuel gas heater 50 as an ignition device in the first gas supply path 11 instead of the electrically heated catalyst 20. Further, the cooling water heater 1b of the second embodiment is provided with a temperature sensor 7s at the cooling water discharge port 7 for measuring the temperature of the cooling water supplied to the fuel cell FC. Other points of the configuration of the cooling water heater 1b of the second embodiment are the same as the cooling water heater 1 of the first embodiment.

燃料ガス用ヒーター５０は、電気式のヒータであり、制御部ＥＣＵによって制御される。燃料ガス用ヒーター５０がＯＮとされると、水素供給口３から第１のガス供給路１１に導入された水素ガス（矢印Ａｈ１で示す）は、第１のガス供給路１１内の燃料ガス用ヒーター５０の周辺領域１１ｕにおいて燃焼する。その際、第１のガス供給路１１に導入された水素ガスの大半が領域１１ｕにおいて燃焼するため、熱交換器１０の第１の部分１２に供給されるガス（矢印Ａｅ３で示す）には、ほとんど水素ガスは含まれない。   The fuel gas heater 50 is an electric heater and is controlled by the control unit ECU. When the fuel gas heater 50 is turned on, the hydrogen gas (indicated by the arrow Ah1) introduced from the hydrogen supply port 3 into the first gas supply path 11 is the fuel gas in the first gas supply path 11. It burns in the peripheral region 11u of the heater 50. At that time, since most of the hydrogen gas introduced into the first gas supply path 11 burns in the region 11u, the gas supplied to the first portion 12 of the heat exchanger 10 (indicated by the arrow Ae3) Almost no hydrogen gas is contained.

フレームアレスタ４０は、小さな穴が多数あけられたステンレス製の板である。フレームアレスタ４０は、燃料ガス用ヒーター５０の上流側において第１のガス供給路１１を塞いでいる。水素供給口３から供給される水素ガス（矢印Ａｈ１で示す）と、空気供給口２から供給される空気（矢印Ａａ１で示す）とは、フレームアレスタ４０に設けられた穴を通って、第１のガス供給路１１内の燃料ガス用ヒーター５０の近傍に至る。一方、燃料ガス用ヒーター５０の近傍の領域において水素ガスの燃焼によって生じた炎は、フレームアレスタ４０に遮られて、フレームアレスタ４０の上流側には伝播しない。   The frame arrester 40 is a stainless steel plate having many small holes. The flame arrester 40 closes the first gas supply path 11 on the upstream side of the fuel gas heater 50. The hydrogen gas supplied from the hydrogen supply port 3 (indicated by the arrow Ah1) and the air supplied from the air supply port 2 (indicated by the arrow Aa1) pass through the holes provided in the frame arrester 40 and are first To the vicinity of the fuel gas heater 50 in the gas supply path 11. On the other hand, the flame generated by the combustion of hydrogen gas in the region near the fuel gas heater 50 is blocked by the flame arrester 40 and does not propagate upstream of the flame arrester 40.

図５は、環境温度が低い場合の冷却水ヒーター１ｂの始動方法を示すフローチャートである。図５のフローチャートは、ステップＳ１０に代えてステップＳ１５を有している。また、図５のフローチャートは、ステップＳ３０に代えてステップＳ３５を有している。さらに、図５のフローチャートは、ステップＳ５０に代えてステップＳ５５を有している。図５のフローチャートの他の点は、図３のフローチャートと同じである。   FIG. 5 is a flowchart showing a starting method of the cooling water heater 1b when the environmental temperature is low. The flowchart of FIG. 5 has step S15 instead of step S10. Further, the flowchart of FIG. 5 includes step S35 instead of step S30. Furthermore, the flowchart of FIG. 5 has step S55 instead of step S50. Other points of the flowchart of FIG. 5 are the same as those of the flowchart of FIG.

環境温度が低い場合の冷却水ヒーター１ｂの運転においては、まず、制御部ＥＣＵは、ステップＳ１５において、燃料ガス用ヒーター５０をＯＮとする。ステップＳ２０における処理は、第１実施例と同じである。   In the operation of the coolant heater 1b when the ambient temperature is low, first, the control unit ECU turns on the fuel gas heater 50 in step S15. The process in step S20 is the same as that in the first embodiment.

ステップＳ３５では、制御部ＥＣＵは、温度センサ７ｓから得られた冷却水の温度Ｔｗが、所定の基準値Ｔｗ０を超えたか否かを判定する。冷却水の温度Ｔｗが所定の基準値Ｔｗ０を超えていない場合は、制御部ＥＣＵは、運転状態を維持する。すなわち、燃料ガス用ヒーター５０をＯＮにした状態で、第１の水素供給口３にのみ水素ガスを供給する。一方、ステップＳ３５において、冷却水の温度Ｔｗが所定の基準値Ｔｗ０を超えた場合には、制御部ＥＣＵは、ステップＳ４０で、第２の水素供給口４への水素ガスの供給を開始する。そして、ステップＳ５５で、燃料ガス用ヒーター５０をＯＦＦにする。以降の処理は第１実施例と同じである。   In step S35, the control unit ECU determines whether or not the cooling water temperature Tw obtained from the temperature sensor 7s exceeds a predetermined reference value Tw0. When the temperature Tw of the cooling water does not exceed the predetermined reference value Tw0, the control unit ECU maintains the operating state. That is, hydrogen gas is supplied only to the first hydrogen supply port 3 with the fuel gas heater 50 turned on. On the other hand, if the temperature Tw of the cooling water exceeds the predetermined reference value Tw0 in step S35, the control unit ECU starts supplying hydrogen gas to the second hydrogen supply port 4 in step S40. In step S55, the fuel gas heater 50 is turned off. The subsequent processing is the same as in the first embodiment.

燃料ガス用ヒーター５０がＯＮの状態で、第１の水素供給口３にのみ水素ガスを供給すると、熱交換器１０の第１の部分１２には、燃料ガス用ヒーター５０で水素ガスが燃焼され温度が上昇したガスＡｅ３が供給される。このため、熱交換器１０の第１の部分１２内の壁部１６に担持された触媒は、ガスＡｅ３によって、触媒としての機能を発揮するのに十分な温度にまで暖められる。また、熱交換器１０の第１の部分１２内の冷却水路１９ｕを通る冷却水も、ガスＡｅ３の熱で暖められる。さらに、燃料ガス用ヒーター５０周辺において一部の水素ガスが燃焼しなかった場合には、その水素ガスは熱交換器１０の第１の部分１２において触媒によって燃焼して、その熱が冷却水に伝えられる。   When hydrogen gas is supplied only to the first hydrogen supply port 3 while the fuel gas heater 50 is ON, the hydrogen gas is combusted in the first portion 12 of the heat exchanger 10 by the fuel gas heater 50. Gas Ae3 whose temperature has increased is supplied. For this reason, the catalyst carried on the wall portion 16 in the first portion 12 of the heat exchanger 10 is warmed to a temperature sufficient to exhibit the function as a catalyst by the gas Ae3. Further, the cooling water passing through the cooling water passage 19u in the first portion 12 of the heat exchanger 10 is also warmed by the heat of the gas Ae3. Furthermore, when some hydrogen gas does not burn around the fuel gas heater 50, the hydrogen gas is burned by the catalyst in the first portion 12 of the heat exchanger 10, and the heat is converted into cooling water. Reportedly.

熱交換器１０の第１の部分１２内で暖められた冷却水は、冷却水路１９を通って、熱交換器１０の第２の部分１４に至る（冷却水路１９ｄ。図４参照）。その結果、熱交換器１０の第２の部分１４内の壁部１６に担持された触媒は、冷却水によって暖められる。そして、第２の部分１４の触媒の温度が上昇し、水素ガスと空気が供給されれば熱交換器１０の第２の部分１４のガス流路１７内において水素ガスを燃焼させられる状態となる。ステップＳ３５における基準値Ｔｗ０は、熱交換器１０の第２の部分１４の触媒が機能を発揮できる状態となったと推定できる程度の温度に設定される。   The cooling water heated in the first part 12 of the heat exchanger 10 passes through the cooling water channel 19 and reaches the second part 14 of the heat exchanger 10 (cooling water channel 19d, see FIG. 4). As a result, the catalyst supported on the wall portion 16 in the second portion 14 of the heat exchanger 10 is warmed by the cooling water. And if the temperature of the catalyst of the 2nd part 14 rises and hydrogen gas and air will be supplied, it will be in the state which can burn hydrogen gas in the gas flow path 17 of the 2nd part 14 of the heat exchanger 10. . The reference value Tw0 in step S35 is set to a temperature at which it can be estimated that the catalyst of the second portion 14 of the heat exchanger 10 is in a state where it can function.

第２実施例においては、環境温度が低いときの冷却水ヒーター１の始動において、まず、冷却水路１９の上流側に位置する熱交換器１０の第１の部分１２に、燃料ガス用ヒーター５０で燃焼された高温のガスを供給する（図４のＡｅ３参照）。そして、そのガスで加熱された冷却水によって、熱交換器１０の第２の部分１４を加熱する。そして、第２の部分１４において触媒燃焼が可能となった後で、第２の部分１４に水素ガスを供給する（図５のステップＳ３５，Ｓ４０参照）。このため、低温環境下でのヒーターの運転開始時に、触媒が十分に機能せず大量の未燃焼の水素ガスを含んだ排気が排気口５から外部に排出される事態を防止することができる。   In the second embodiment, in starting the cooling water heater 1 when the environmental temperature is low, first, the fuel gas heater 50 is placed on the first portion 12 of the heat exchanger 10 located on the upstream side of the cooling water channel 19. The burned hot gas is supplied (see Ae3 in FIG. 4). And the 2nd part 14 of the heat exchanger 10 is heated with the cooling water heated with the gas. Then, after catalytic combustion is possible in the second portion 14, hydrogen gas is supplied to the second portion 14 (see steps S35 and S40 in FIG. 5). For this reason, it is possible to prevent the exhaust gas containing a large amount of unburned hydrogen gas from being discharged to the outside from the exhaust port 5 because the catalyst does not sufficiently function when starting the heater in a low temperature environment.

また、第２実施例においては、燃料ガス用ヒーター５０で燃焼させた高温のガスと冷却水によって、熱交換器１０を加熱して、熱交換器１０の結氷を防止し、また、熱交換器１０においてできた氷を効率的に溶かすことができる。よって、氷点下の環境下におけるヒーターの始動時にも、早期に冷却水を加熱することができ、また、大量の未燃焼の水素ガスを含んだ排気が排気口５から外部に排出される事態を防止することができる。   Further, in the second embodiment, the heat exchanger 10 is heated by the high-temperature gas burned by the fuel gas heater 50 and the cooling water to prevent the heat exchanger 10 from icing, and the heat exchanger 10 can be efficiently melted. Therefore, even when the heater is started under a freezing environment, the cooling water can be heated at an early stage, and a situation in which exhaust gas containing a large amount of unburned hydrogen gas is discharged from the exhaust port 5 to the outside is prevented. can do.

さらに、第１実施例では、環境温度が低いときの冷却水ヒーター１の始動において、燃料ガス用ヒーター５０周辺における水素ガスの燃焼の熱を利用して、熱交換器１０全体を暖める。このため、低温環境下での冷却水ヒーター１の運転開始にあたって、少ないエネルギーで効率的に、水素排出量の少ない始動を行うことができる。言い換えれば、低温環境下での冷却水ヒーター１の運転開始にあたって、少ないエネルギーで早期に冷却水ヒーター１を定常状態の運転に移行させることができる。   Furthermore, in the first embodiment, when the cooling water heater 1 is started when the environmental temperature is low, the heat exchanger 10 as a whole is warmed using the heat of combustion of hydrogen gas around the fuel gas heater 50. For this reason, when starting the operation of the cooling water heater 1 in a low temperature environment, it is possible to efficiently start with a small amount of energy and with a small amount of hydrogen discharge. In other words, when starting the operation of the cooling water heater 1 in a low temperature environment, the cooling water heater 1 can be shifted to a steady state operation at an early stage with less energy.

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。 C. Variations:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.

Ｃ１．変形例１：
上記実施例では、第１のガス供給路１１と第２のガス供給路１３のいずれに対しても、空気は、空気供給口２から供給されていた。しかし、第１のガス供給路１１と第２のガス供給路１３のそれぞれに対して独立の空気供給口を備える態様とすることもできる。また、分離壁３０は、燃焼室１ｃの内の熱交換器１０よりも上流の部分を、すべて第１のガス供給路１１と第２のガス供給路１３に区分けし、互いにガスが流通しないような態様とすることもできる。 C1. Modification 1:
In the above embodiment, air is supplied from the air supply port 2 to both the first gas supply path 11 and the second gas supply path 13. However, it is also possible to employ an aspect in which independent air supply ports are provided for each of the first gas supply path 11 and the second gas supply path 13. In addition, the separation wall 30 divides the upstream portion of the combustion chamber 1c from the heat exchanger 10 into a first gas supply path 11 and a second gas supply path 13, so that no gas flows through each other. It can also be set as this aspect.

すなわち、第１のガス供給路は、冷却水の流路の一部である上流部と熱交換を行うことができる熱交換部の第１の部分に、燃料ガスを供給するガス供給路とすることができる。また、第２のガス供給路は、冷却水の流路の一部であって上流部よりも下流の下流部と熱交換を行うことができる熱交換部の第２の部分に、燃料ガスを供給するガス供給路とすることができる。   That is, the first gas supply path is a gas supply path that supplies fuel gas to the first portion of the heat exchange section that can exchange heat with the upstream section that is a part of the flow path of the cooling water. be able to. The second gas supply path is a part of the flow path of the cooling water, and the fuel gas is supplied to the second part of the heat exchange part that can exchange heat with the downstream part downstream of the upstream part. It can be set as the gas supply path to supply.

そして、加熱装置は、以下のような態様とすることができる。すなわち、加熱装置は、温度調整用流体が流れる流路と触媒とを有し触媒による燃料ガスの燃焼によって流路中の温度調整用流体を加熱する熱交換部と、熱交換部のうち、流路の一部である上流部を含む第１の部分に燃料ガスを供給する第１のガス供給路と、熱交換部のうち、流路の一部であって上流部よりも下流の下流部を含む第２の部分に燃料ガスを供給する第２のガス供給路と、を含む。そして、第１のガス供給路は、第１のガス供給路内を通る燃料ガスの温度を上げるための昇温部を備える。   And a heating apparatus can be set as the following aspects. That is, the heating device includes a heat exchange section that has a flow path through which the temperature adjustment fluid flows and a catalyst, and heats the temperature adjustment fluid in the flow path by combustion of the fuel gas by the catalyst, A first gas supply path that supplies fuel gas to a first part including an upstream part that is a part of the path, and a heat exchange part that is part of the flow path and is downstream of the upstream part And a second gas supply path for supplying fuel gas to the second part including The first gas supply path includes a temperature raising unit for raising the temperature of the fuel gas passing through the first gas supply path.

このような態様においては、まず第１の部分に高温の燃料ガスを供給して、第１の部分において触媒による燃焼を起こさせ、その熱を温度調整用流体を使って下流に伝えて第２の部分を暖めることができる。よって、触媒燃焼によって温度調整用流体を加熱する加熱装置を低温環境下で起動する際に、燃料ガスと温度調整用流体とを利用して、効率的に触媒の温度を上げることができる。   In such an embodiment, first, a high-temperature fuel gas is supplied to the first portion, combustion by the catalyst is caused in the first portion, and the heat is transmitted downstream using the temperature adjusting fluid. The part of can be warmed. Therefore, when the heating device that heats the temperature adjusting fluid by catalytic combustion is started in a low temperature environment, the temperature of the catalyst can be efficiently increased by using the fuel gas and the temperature adjusting fluid.

Ｃ２．変形例２：
上記実施例では、第１のガス供給路１１を通る燃料ガスの温度を上げるための昇温部として、電気加熱式触媒２０と燃料ガス用ヒーター５０が採用されていた。しかし、昇温部は、他の構成とすることもできる。たとえば、第１のガス供給路１１を通る燃料ガスを燃焼させずに加熱するヒータとすることもできる。すなわち、昇温部は、第１のガス供給路内を通る燃料ガスの温度を上げることができるものであればよい。 C2. Modification 2:
In the above embodiment, the electrically heated catalyst 20 and the fuel gas heater 50 are employed as the temperature raising unit for raising the temperature of the fuel gas passing through the first gas supply path 11. However, the temperature raising unit may have other configurations. For example, a heater that heats the fuel gas passing through the first gas supply path 11 without burning it may be used. In other words, the temperature raising unit may be anything that can raise the temperature of the fuel gas passing through the first gas supply path.

Ｃ３．変形例３：
上記実施例の冷却水ヒーター１，１ｂにおいては、冷却水の流れＡｗ１、Ａｗ２と、水素ガスの流れＡｈ１，Ａｈ２，Ａｅ１，Ａｅ２は互いに直交していた（図２参照）。しかし、加熱装置は、温度調整用流体の流れと燃料ガスの流れとが同じ向きに流れる態様とすることもできる。また、加熱装置は、温度調整用流体の流れと燃料ガスの流れとが逆の向きに流れる態様とすることもできる。すなわち、加熱装置は、温度調整用流体が流れる被加熱流路の上流部と熱交換できる第１の燃料用流路と、被加熱流路の下流部と熱交換できる第２の燃料用流路と、を含む燃料用流路を備えた様々な態様とすることができる。 C3. Modification 3:
In the cooling water heaters 1 and 1b of the above embodiment, the cooling water flows Aw1 and Aw2 and the hydrogen gas flows Ah1, Ah2, Ae1, and Ae2 were orthogonal to each other (see FIG. 2). However, the heating device may be configured such that the flow of the temperature adjusting fluid and the flow of the fuel gas flow in the same direction. Further, the heating device may be configured such that the flow of the temperature adjusting fluid and the flow of the fuel gas flow in opposite directions. That is, the heating device includes a first fuel channel that can exchange heat with the upstream portion of the heated channel through which the temperature adjusting fluid flows, and a second fuel channel that can exchange heat with the downstream portion of the heated channel. And various embodiments having a fuel flow path.

たとえば、温度調整用流体の流れが燃料ガスの流れと同じ向きまたは逆の向きに（すなわち平行に）流れる態様においては、以下のような互いに独立な第１と第２の燃料用流路を備えることができる。すなわち、第１の燃料用流路は、被加熱流路の上流部と一部が平行になるように設けられた流路である。そして、第２の燃料用流路は、被加熱流路の下流部と一部が平行になるように設けられた流路である。   For example, in a mode in which the flow of the temperature adjusting fluid flows in the same direction as or opposite to the flow of the fuel gas (that is, in parallel), the following first and second fuel flow paths are provided. be able to. That is, the first fuel flow path is a flow path that is provided so that a part thereof is parallel to the upstream portion of the heated flow path. The second fuel flow path is a flow path that is provided so that a part thereof is parallel to the downstream portion of the heated flow path.

なお、温度調整用流体が燃料ガスの流れと平行に流れる態様において、第１の燃料用流路は、被加熱流路の上流部のみと平行に配されており、下流部とは平行に配されていない態様とすることができる。また、温度調整用流体の流れが燃料ガスの流れと同じ向きに流れる態様においては、第１の燃料用流路は、被加熱流路の上流部および下流部と平行に配されている態様とすることができる。   In a mode in which the temperature adjusting fluid flows in parallel with the flow of the fuel gas, the first fuel flow path is arranged in parallel only with the upstream part of the heated flow path, and is arranged in parallel with the downstream part. It can be set as the aspect which is not carried out. Further, in the aspect in which the flow of the temperature adjusting fluid flows in the same direction as the flow of the fuel gas, the first fuel flow path is arranged in parallel with the upstream portion and the downstream portion of the heated flow path. can do.

被加熱流路と平行に配されている燃料用流路において触媒が均等に担持されているものとすると、燃料ガスの大部分は、燃料用流路の上流部分において燃焼する。このため、温度調整用流体の流れが燃料ガスの流れと同じ向きに流れる態様においては、第１の燃料用流路が被加熱流路の上流部だけではなく下流部とも平行に配されていても、第１の燃料用流路は、効率的に燃焼の熱を被加熱流路の上流部に伝えることができる。なお、第２の燃料用流路は、被加熱流路の下流部のみと平行に配されており、上流部とは平行に配されていない態様とすることが好ましい。   Assuming that the catalyst is evenly supported in the fuel flow path arranged in parallel with the heated flow path, most of the fuel gas burns in the upstream portion of the fuel flow path. For this reason, in the aspect in which the flow of the temperature adjusting fluid flows in the same direction as the flow of the fuel gas, the first fuel flow path is arranged in parallel with not only the upstream part but also the downstream part of the heated flow path. However, the first fuel flow path can efficiently transmit the heat of combustion to the upstream portion of the heated flow path. The second fuel flow path is preferably arranged in parallel with only the downstream portion of the heated flow path and not in parallel with the upstream portion.

Ｃ４．変形例４：
上記実施例では、燃料ガスとして水素ガスを使用したが、燃料ガスとしてはメタンやプロパンなど、他のガスとすることもできる。すなわち、燃料ガスは、触媒を使用して燃焼させることができるものであればよい。 C4. Modification 4:
In the above embodiment, hydrogen gas is used as the fuel gas, but other gases such as methane and propane may be used as the fuel gas. That is, the fuel gas only needs to be combustible using a catalyst.

Ｃ５．変形例５：
また、上記実施例では、電気加熱式触媒２０や燃料ガス用ヒーター５０をＯＮにした後、すぐに第１の水素供給口３への水素ガスの供給を開始するかのように説明した（図３および図５のステップＳ２０参照）。しかし、電気加熱式触媒２０や燃料ガス用ヒーター５０をＯＮにした後、所定の時間が経過するのを待って、第１の水素供給口３への水素ガスの供給を開始してもよい。 C5. Modification 5:
Moreover, in the said Example, after turning on the electrically heated catalyst 20 and the heater 50 for fuel gas, it demonstrated as if supply of the hydrogen gas to the 1st hydrogen supply port 3 was started immediately (FIG. 3 and step S20 of FIG. 5). However, after the electric heating catalyst 20 and the fuel gas heater 50 are turned on, the supply of hydrogen gas to the first hydrogen supply port 3 may be started after a predetermined time has elapsed.

上記実施例では、第２の水素供給口４への水素ガスの供給を開始した後、すぐに、電気加熱式触媒２０や燃料ガス用ヒーター５０をＯＦＦにするかのように説明した（図３のステップＳ５０、および図５のステップＳ５５参照）。しかし、第２の水素供給口４への水素ガスの供給を開始した後、所定の時間は、電気加熱式触媒２０や燃料ガス用ヒーター５０をＯＮにした状態を保って、第１および第２の水素供給口３，４に水素ガスを供給してもよい。そして、その後、電気加熱式触媒２０や燃料ガス用ヒーター５０をＯＦＦにする態様とすることができる。   In the above embodiment, the description has been made as if the electric heating catalyst 20 and the fuel gas heater 50 are turned off immediately after the supply of the hydrogen gas to the second hydrogen supply port 4 is started (FIG. 3). Step S50 and step S55 of FIG. 5). However, after the supply of the hydrogen gas to the second hydrogen supply port 4 is started, the electric heating catalyst 20 and the fuel gas heater 50 are kept on for a predetermined time, and the first and second gas supply ports 4 are maintained. Hydrogen gas may be supplied to the hydrogen supply ports 3 and 4. Thereafter, the electric heating catalyst 20 and the fuel gas heater 50 can be turned off.

Ｃ６．変形例６：
上記実施例の冷却水ヒーターシステムでは、まず、電気加熱式触媒２０や燃料ガス用ヒーター５０をＯＮにした状態で、第２の水素供給口４へは水素ガスの供給を行わず、第１の水素供給口３にのみ水素ガスの供給を行っていた。しかし、冷却水ヒーターシステムは、電気加熱式触媒２０や燃料ガス用ヒーター５０をＯＮにした状態で、第１の水素供給口３に水素ガスの供給を行うだけでなく、第２の水素供給口４にも水素ガスの供給を行ってもよい。ただし、熱交換器１０の第１の部分１２に供給される燃料ガスの量が、第２の部分１４に供給される燃料ガスの量よりも多くなるように、冷却水ヒーターシステムを運転することが好ましい。そのためには、たとえば、上記実施例では、第１の水素供給口３に供給する水素ガスの量を、第２の水素供給口４に供給する水素ガスの量よりも多くすることが好ましい。 C6. Modification 6:
In the cooling water heater system of the above embodiment, first, in the state where the electrically heated catalyst 20 and the fuel gas heater 50 are turned on, the hydrogen gas is not supplied to the second hydrogen supply port 4, and the first Hydrogen gas was supplied only to the hydrogen supply port 3. However, the cooling water heater system not only supplies hydrogen gas to the first hydrogen supply port 3 with the electric heating catalyst 20 and the fuel gas heater 50 turned on, but also supplies the second hydrogen supply port. 4 may be supplied with hydrogen gas. However, the coolant heater system is operated so that the amount of fuel gas supplied to the first portion 12 of the heat exchanger 10 is larger than the amount of fuel gas supplied to the second portion 14. Is preferred. To that end, for example, in the above embodiment, it is preferable that the amount of hydrogen gas supplied to the first hydrogen supply port 3 is larger than the amount of hydrogen gas supplied to the second hydrogen supply port 4.

そして、第１の部分１２よりも少ない量の燃料ガスが供給されていた第２の部分１４に対して、所定時間が経過し触媒が機能できる程度に暖められた後には、より多くの燃料ガスを供給することが好ましい。そのためには、たとえば、上記実施例では、第２の水素供給口４に供給する水素ガスの量をより多くすることが好ましい。   Then, after the predetermined time has passed and the second portion 14 to which a smaller amount of fuel gas has been supplied than the first portion 12 has been warmed to such an extent that the catalyst can function, more fuel gas is required. Is preferably supplied. To that end, for example, in the above embodiment, it is preferable to increase the amount of hydrogen gas supplied to the second hydrogen supply port 4.

Ｃ７．変形例７：
上記実施例では、冷却水ヒーターシステム（図１および図４参照）は、電気加熱式触媒２０や燃料ガス用ヒーター５０をＯＮにした状態の運転モードＭ１，Ｍ１ｂ（図３のステップＳ１０〜Ｓ５０および図５のステップＳ１５〜Ｓ５５参照）と、電気加熱式触媒２０や燃料ガス用ヒーター５０をＯＦＦにした状態の運転モードＭ２、Ｍ２ｂ（図３および図５のステップＳ６０参照）と、を有していた。前者は、外気温が低いときに冷却水ヒーター１を始動するための運転モードである。この運転モードを「寒冷地始動モード」と呼ぶ。これに対して、電気加熱式触媒２０や燃料ガス用ヒーター５０をＯＦＦにした状態の運転モードを、「通常運転モード」と呼ぶ。 C7. Modification 7:
In the above embodiment, the cooling water heater system (see FIGS. 1 and 4) is operated in the operation modes M1 and M1b (steps S10 to S50 in FIG. 3) and the electric heating catalyst 20 and the fuel gas heater 50 being turned on. And the operation modes M2 and M2b (see step S60 in FIGS. 3 and 5) in a state where the electric heating catalyst 20 and the fuel gas heater 50 are turned off. It was. The former is an operation mode for starting the coolant heater 1 when the outside air temperature is low. This operation mode is called “cold region start mode”. On the other hand, the operation mode in a state where the electrically heated catalyst 20 and the fuel gas heater 50 are turned off is referred to as “normal operation mode”.

上記実施例では、外気温が低いものと仮定して説明を行った。このため、図３および図５においては、常に寒冷地始動モードＭ１，Ｍ１ｂが実行された。しかし、加熱装置は、一定条件下において寒冷地始動モードＭ１，Ｍ１ｂを実行しない態様とすることもできる。たとえば、外気温が所定の温度以上である場合は、寒冷地始動モードＭ１，Ｍ１ｂを実行せずに通常運転モードＭ２，Ｍ２ｂを実行し、外気温が所定の温度未満である場合に、寒冷地始動モードＭ１，Ｍ１ｂを実行してから通常運転モードＭ２，Ｍ２ｂを実行する態様とすることもできる。   In the said Example, it demonstrated supposing that external temperature is low. Therefore, in FIGS. 3 and 5, the cold district start modes M1 and M1b are always executed. However, the heating device may be configured not to execute the cold district starting modes M1 and M1b under a certain condition. For example, when the outside air temperature is equal to or higher than a predetermined temperature, the normal operation modes M2 and M2b are executed without executing the cold region start modes M1 and M1b, and the cold region is below the predetermined temperature. The normal operation modes M2 and M2b may be executed after the start modes M1 and M1b are executed.

Ｃ８．変形例８：
上記実施例では、冷却水ヒーターシステム（図１および図４参照）は、燃料電池ＦＣの冷却水を加熱するものであった。しかし、本発明はこのような態様に限られるものではなく、他の態様とすることもできる。たとえば、何らかの機械の温度を上げる用途にのみ使用され冷却には使用されない流体を、冷却水ヒーター１と同様の構成を有する装置によって、加熱することもできる。すなわち、加熱装置は、所定の機器の温度を調整するための温度調整用流体を加熱するものであればよい。 C8. Modification 8:
In the above embodiment, the cooling water heater system (see FIGS. 1 and 4) heats the cooling water of the fuel cell FC. However, the present invention is not limited to such an embodiment, and other embodiments can be employed. For example, a fluid that is used only for the purpose of raising the temperature of some machine and is not used for cooling can be heated by an apparatus having the same configuration as the cooling water heater 1. That is, the heating device may be any device that heats a temperature adjusting fluid for adjusting the temperature of a predetermined device.

本発明の実施例の一つである冷却水ヒーターシステムの冷却水ヒーター１を示す断面図。1 is a cross-sectional view showing a cooling water heater 1 of a cooling water heater system that is one embodiment of the present invention. 熱交換器１０を示す斜視図。The perspective view which shows the heat exchanger 10. FIG. 環境温度が低い場合の冷却水ヒーター１の始動方法を示すフローチャート。The flowchart which shows the starting method of the cooling water heater 1 when environmental temperature is low. 本発明の第２実施例の冷却水ヒーターシステムの冷却水ヒーター１ｂを示す断面図。Sectional drawing which shows the cooling water heater 1b of the cooling water heater system of 2nd Example of this invention. 環境温度が低い場合の冷却水ヒーター１ｂの始動方法を示すフローチャート。The flowchart which shows the starting method of the cooling water heater 1b when environmental temperature is low.

符号の説明Explanation of symbols

１，１ｂ…冷却水ヒーター
１ｃ…燃焼室
１ｗ…外壁
２…空気供給口
３…第１の水素供給口
４…第２の水素供給口
５…排気口
６…冷却水供給口
７…冷却水排出口
７ｓ…温度センサ
８，９…流量調整弁
１０…熱交換器
１１…第１のガス供給路
１１ｕ…燃料ガス用ヒーター５０周辺の領域
１２…熱交換器１０の第１の部分
１３…第２のガス供給路
１４…熱交換器１０の第２の部分
１６…壁部
１７…ガス流路
１８…小流路
１９…冷却水路
２０…電気加熱式触媒
３０…分離壁
４０…フレームアレスタ
５０…燃料ガス用ヒーター
Ａａ１…空気供給口２から供給される空気の流れを示す矢印
Ａａ２…空気供給口２から供給される空気の流れを示す矢印
Ａｅ１…電気加熱式触媒２０を通過した後のガスの流れを示す矢印
Ａｅ２…ガス流路１７から排出される排ガスの流れを示す矢印
Ａｅ３…燃料ガス用ヒーター５０によって燃焼した後のガスの流れを示す矢印
Ａｈ１…第１の水素供給口３から供給される水素ガスの流れを示す矢印
Ａｈ２…第２の水素供給口４から供給される水素ガスの流れを矢印
Ａｗ１，Ａｗ２…冷却水の流れを示す矢印
ＥＣＵ…制御部
ＦＣ…燃料電池
ＨＴ…水素タンク
Ｐｈ１，Ｐｈ２…水素供給管
Ｐｗ１，Ｐｗ２…冷却水管
Ｔｗ…冷却水排出口７における温度
ｔ…第１の水素供給口３への水素ガスの供給を開始してからの経過時間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1b ... Cooling water heater 1c ... Combustion chamber 1w ... Outer wall 2 ... Air supply port 3 ... 1st hydrogen supply port 4 ... 2nd hydrogen supply port 5 ... Exhaust port 6 ... Cooling water supply port 7 ... Cooling water discharge Outlet 7s ... Temperature sensor 8, 9 ... Flow rate adjusting valve 10 ... Heat exchanger 11 ... First gas supply path 11u ... Area around heater 50 for fuel gas 12 ... First part of heat exchanger 10 ... Second Gas supply path 14 ... second part of heat exchanger 10 ... wall part 17 ... gas flow path 18 ... small flow path 19 ... cooling water path 20 ... electric heating catalyst 30 ... separation wall 40 ... flame arrester 50 ... fuel Gas heater Aa1... Arrow indicating the flow of air supplied from the air supply port 2 Aa2... Arrow indicating the flow of air supplied from the air supply port 2 Ae1... Gas flow after passing through the electrically heated catalyst 20 Ae2 indicating gas flow path 1 An arrow indicating the flow of exhaust gas discharged from 7 Ae3... An arrow indicating the flow of gas after combustion by the fuel gas heater 50 Ah1... An arrow indicating the flow of hydrogen gas supplied from the first hydrogen supply port 3 Ah2 ... flow of hydrogen gas supplied from second hydrogen supply port 4 arrow Aw1, Aw2 ... arrow showing flow of cooling water ECU ... control unit FC ... fuel cell HT ... hydrogen tank Ph1, Ph2 ... hydrogen supply pipe Pw1, Pw2 ... Cooling water pipe Tw ... Temperature at the cooling water discharge port 7 t ... Elapsed time since the start of supply of hydrogen gas to the first hydrogen supply port 3

Claims (5)

温度調整用流体を加熱するための加熱装置であって、
温度調整用流体が流れる被加熱流路と、
触媒を備え、内部を流れる燃料ガスを前記触媒によって燃焼させることができる燃料用流路と、を有し、
前記燃料用流路は、
前記被加熱流路の一部である上流部と熱交換をすることができる第１の燃料用流路と、
前記被加熱流路の一部であって前記上流部よりも下流の下流部と熱交換をすることができる第２の燃料用流路と、を含み、
前記第１の燃料用流路は、前記第１の燃料用流路内を通る前記燃料ガスの温度を上げるための昇温部を備える、加熱装置。 A heating device for heating a temperature adjusting fluid,
A heated channel through which a temperature adjusting fluid flows;
A fuel flow path comprising a catalyst and capable of burning fuel gas flowing through the catalyst by the catalyst;
The fuel flow path is
A first fuel flow path capable of exchanging heat with an upstream portion which is a part of the heated flow path;
A second fuel flow path that is part of the heated flow path and can exchange heat with a downstream portion downstream of the upstream portion,
The first fuel channel includes a temperature raising unit for increasing the temperature of the fuel gas passing through the first fuel channel. 請求項１記載の加熱装置であって、
前記第２の燃料用流路は、前記第２の燃料用流路内を通る前記燃料ガスの温度を上げるための昇温部を備えていない、加熱装置。 The heating device according to claim 1,
The heating device, wherein the second fuel channel does not include a temperature raising unit for increasing the temperature of the fuel gas passing through the second fuel channel. 請求項１記載の加熱装置であって、さらに、
前記第１と第２の燃料用流路とを仕切る壁を有しており、
前記第１と第２の燃料用流路内を流れるガスは互いに流通しない、加熱装置。 The heating device according to claim 1, further comprising:
A wall for partitioning the first and second fuel flow paths;
A heating device in which gases flowing in the first and second fuel flow paths do not circulate with each other. 請求項１記載の加熱装置であって、さらに、
前記昇温部を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記第１の燃料用流路内を通る前記燃料ガスの温度を前記昇温部によって上げる第１の運転モードと、
前記第１の運転モードの後に実行され、前記第１の燃料用流路内を通る前記燃料ガスの温度を前記昇温部によって上げない第２の運転モードと、を備える、加熱装置。 The heating device according to claim 1, further comprising:
A control unit for controlling the temperature raising unit;
The controller is
A first operation mode in which the temperature of the fuel gas passing through the first fuel flow path is raised by the temperature raising unit;
And a second operation mode which is executed after the first operation mode and does not raise the temperature of the fuel gas passing through the first fuel flow path by the temperature raising unit. 請求項４記載の加熱装置であって、
前記第１の運転モードは、前記第２の燃料用流路に比べて前記第１の燃料用流路により多くの前記燃料ガスを流す運転モードであり、
前記第２の運転モードは、前記第１の運転モードに比べて前記第２の燃料用流路により多くの前記燃料ガスを流す運転モードである、加熱装置。 The heating device according to claim 4,
The first operation mode is an operation mode in which more fuel gas flows through the first fuel flow path than the second fuel flow path,
The heating device, wherein the second operation mode is an operation mode in which a larger amount of the fuel gas flows through the second fuel flow channel than in the first operation mode.
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