JP2021017380A - 燃料改質システム - Google Patents

Abstract

【課題】望ましくない反応が抑制された燃料改質システムを提供する。【解決手段】システム１は、燃料消費装置としての機関２を備える。システム１は、機関２に改質燃料成分を供給する改質器１１を備える。改質器１１は、燃料を改質燃料成分に改質する触媒１２を備える。さらに、触媒１２は、反応場からＣＯ、すなわち一酸化炭素を除去するＣＯ除去器１３を備える。反応場は、改質反応を生じる。ＣＯ除去器１３は、反応場からＣＯを除去することにより、望ましくない反応を抑制する。反応場からＣＯが除去されることにより、例えば、水性ガスシフト反応ＷＧＳ、および、メタネーション反応ＭＮといった、発熱反応が抑制される。【選択図】図１

Description

この明細書における開示は、燃料改質システムに関する。

特許文献１、特許文献２、および特許文献３は、燃料改質装置を開示している。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。

特開２００６−３２５９２２号公報 特開２００７−２２４８０３号公報 特開２０１０−２５０３１号公報

燃料改質装置は、触媒を含む。触媒は、炭化水素燃料を改質燃料成分に改質するために多様な反応に関与している。触媒は、改質反応に、効果的、または、効率的に関与することが望ましい。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、燃料改質システムにはさらなる改良が求められている。

開示されるひとつの目的は、望ましくない反応が抑制された燃料改質システムを提供することである。

開示される他のひとつの目的は、熱回収の観点から望ましくない反応が抑制された燃料改質システムを提供することである。

ここに開示された燃料改質システムは、燃料を改質し改質燃料成分を生成する触媒（１２）と、触媒における反応場から一酸化炭素（ＣＯ）を除去するＣＯ除去器（１３）とを備える。

開示される燃料改質システムによると、触媒における反応場から一酸化炭素（ＣＯ）が除去される。この結果、一酸化炭素を反応物質とする反応が抑制される。一酸化炭素を反応物質とする反応は、改質反応における望ましくない反応である。よって、望ましくない反応が抑制された燃料改質システムが提供される。

例示的に開示されている実施形態のひとつにおいて、ＣＯ除去器は、一酸化炭素を吸着するＣＯ吸着材料（５１）によってである。

例示的に開示されている他の実施形態のひとつにおいて、ＣＯ除去器は、一酸化炭素を選択的に透過させるＣＯ透過部材（５５７、６５７、７５７）である。

この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。

第１実施形態に係る燃料改質システムのブロック図である。 改質触媒における反応を示す反応式である。 改質器の斜視図である。 制御処理を示すフローチャートである。 吸着変化量を示すマップである。 吸着変化量を示すマップである。 第２実施形態に係る改質器の斜視図である。 第３実施形態に係る制御処理を示すフローチャートである。 第４実施形態に係る改質器の斜視図である。 制御処理を示すフローチャートである。 第５実施形態に係る改質器の断面図である。 制御処理を示すフローチャートである。 第６実施形態に係る改質器の断面図である。 第７実施形態に係る改質器の断面図である。 第８実施形態に係る燃料改質システムのブロック図である。 第９実施形態に係る燃料改質システムのブロック図である。

複数の実施形態が、図面を参照しながら説明される。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分および／または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および／または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。

第１実施形態
図１において、システム１は、炭化水素燃料を燃焼することによって消費する燃料消費装置として、機関（ＥＮＧＮ）２を備える。以下の説明において、炭化水素燃料は、燃料と呼ばれる。システム１は、燃料改質システムを備えている。燃料改質システムは、機関２に改質された改質燃料成分を提供する。システム１は、燃料改質エンジンとも呼ばれる。燃料改質システムは、燃料から、燃焼に適した改質燃料成分を生成し、機関２に供給する。燃料改質システムは、例えば、燃料から、改質燃料成分として水素を解離することにより、水素リッチなガスを生成する。同時に、燃料改質システムは、機関２の排出ガスに含まれる熱エネルギを回収する。燃料改質システムは、機関の排出ガスから得られる高温環境において改質燃料成分を生成する。燃料改質システムは、排出ガス再循環システム（ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）を利用している。

機関２は、燃焼機関とも呼ばれる。機関２は、燃料のひとつであるガソリンを燃料とする内燃機関である。燃料は、軽油、バイオディーゼル、アルコールなど多様な液体燃料でもよい。また、燃料は、ＬＰＧ、メタン、プロパンなどガス燃料でもよい。機関２は、例えば、乗り物の動力源として利用される。乗り物は、車両、船舶、または航空機である。乗り物は、アミューズメント機器、または、シミュレーション機器を含む。さらに、機関２は、発電機、空調装置、または、揚水機など定置型機器の動力源としても利用可能である。

システム１は、吸気通路３と、排出ガス通路４と、ＥＧＲ通路５とを備える。機関２は、吸気通路３から新気ＦＲと還流ガスＥＧＲとの混合空気ＭＸを吸入する。機関２は、燃焼によって生成した排出ガスＥＸを排出ガス通路４に排出する。ＥＧＲ通路５は、排出ガス通路４から排出ガスＥＸの一部を吸気通路３に還流させる。還流ガスＥＧＲは、排出ガスＥＸと、改質燃料成分とを含む。機関２が過給器を備えている場合、ＥＧＲ通路５は、いわゆる高圧ＥＧＲ通路を提供する。ＥＧＲ通路５は、いわゆる低圧ＥＧＲ通路を提供してもよい。

システム１は、機関２に燃料を供給する燃料供給装置（Ｆ−ＳＵＰ）６を備える。燃料供給装置６は、燃料タンクに貯留されている燃料を機関２に供給する。システム１は、主燃料供給器（ＦＳ）２１を備える。主燃料噴射器２１は、燃料供給装置６から、吸気通路３を経由して間接的に燃料を供給する。主燃料噴射器２１は、機関２の燃焼室に直接的に燃料を供給してもよい。主燃料噴射器２１は、主供給器、または、主噴射器とも呼ばれる。さらに、燃料供給装置６は、後述するように、改質燃料成分を生成するために、ＥＧＲ通路５にも燃料を供給する。

システム１は、ＥＧＲ通路５に配置されたＥＧＲクーラ（ＥＧＲ−Ｃ）７を備える。ＥＧＲクーラ７は、ＥＧＲ通路５を流れる還流ガスＥＧＲを冷却する。システム１は、ＥＧＲ通路５における還流ガスＥＧＲの流量を調節するバルブ装置（ＥＧＲ−Ｖ）８を備える。バルブ装置８は、ＥＧＲ通路５に配置されたＥＧＲバルブ、または、排出ガス通路４に配置された排気バルブによって提供することができる。この実施形態では、バルブ装置８は、ＥＧＲバルブによって提供されている。バルブ装置８は、後述する制御装置からの指令信号に応じて、ＥＧＲ通路５を流れる還流ガスＥＧＲの流量を調節する。

システム１は、改質器（ＲＥＦＭ）１１を備える。改質器１１は、触媒（ＣＬＳＴ）１２を有する。触媒１２は、担体に触媒材料が担持されている。触媒１２は、改質触媒とも呼ばれる。触媒１２は、いわゆるフロースルー型、または、いわゆるウォールスルー型として構成することができる。担体は、セラミックス担体によって提供されている。触媒材料は、例えば、ロジウム（Ｒｈ）を含む触媒金属によって提供されている。触媒１２は、機関２の排出ガスと燃料とを改質反応させる。触媒１２は、改質反応によって改質された改質燃料成分を機関２に供給する。この実施形態では、改質燃料成分には、少なくとも水素（Ｈ_２）と一酸化炭素（ＣＯ）とが含まれている。以下、一酸化炭素は、ＣＯと表記される場合がある。

図２において、改質器１１では、水蒸気改質反応ＳＲと、水性ガスシフト反応ＷＧＳと、逆反応であるメタネーション反応ＭＮと、ドライ改質反応ＤＲとが生じる場合がある。これら複数の反応は、図示される反応式によって表すことができる。水蒸気改質反応ＳＲは、吸熱反応である。ここでは、排出ガスＥＸの熱が吸収される。水性ガスシフト反応ＷＧＳと、メタネーション反応ＭＮとは、発熱反応である。ドライ改質反応ＤＲは、吸熱反応である。ドライ改質反応ＤＲは、ＥＧＲ通路５の温度帯では起きにくい反応である。触媒１２は、活性化温度Ｔａ以上の活性温度帯において触媒活性を発揮する。触媒１２は、活性温度帯において、主として、水蒸気改質反応ＳＲと、水性ガスシフト反応ＷＧＳと、メタネーション反応ＭＮとを生じる。触媒１２は、活性温度帯において、ドライ改質反応ＤＲを生じる場合がある。

図１に戻り、システム１は、燃料噴射器（Ｆ−ＩＮＪ）２２を備える。副燃料噴射器２２は、改質器１１に燃料を供給する。副燃料噴射器２２は、燃料供給装置６から燃料供給を受ける。副燃料噴射器２２は、ＥＧＲ通路５における、改質器１１の上流から、改質器１１に向けて燃料を供給する。副燃料噴射器２２は、連続的に、および／または、間欠的に燃料を噴射する。副燃料噴射器２２から噴射される燃料量は、噴射期間と、休止期間とのデューティ比を調節することにより制御可能である。副燃料噴射器２２は、連続的に燃料を噴射してもよい。副燃料噴射器２２は、後述する制御装置からの指令信号に応じて、改質器１１に供給する燃料の量を調節する。副燃料噴射器２２は、いわゆるフューエルインジェクタによって提供することができる。副燃料噴射器２２は、副供給器、または、副噴射器とも呼ばれる。

さらに、触媒１２は、触媒１２における反応場からＣＯ（一酸化炭素）を除去するＣＯ除去器（ＲＭＶ）１３を備える。ＣＯ除去器１３は、ＣＯを除去する機能を提供するＣＯ除去手段、または、ＣＯ除去機構とも呼ばれる。ＣＯ除去器１３は、還流ガスＥＧＲに含まれるＣＯを除去する。ＣＯ除去器１３は、改質反応によって生成されたＣＯを除去する。ＣＯ除去器１３によってＣＯが除去された反応場では、ＣＯを反応材料とする反応が抑制される。

システム１は、制御システム３０を備える。制御システム３０は、制御装置（ＥＣＵ）３１を備える。制御システム３０は、バルブ装置８、主燃料噴射器２１、および、副燃料噴射器２２を制御対象としている。制御システム３０は、システム１の運転状態を検出するために複数のセンサを備える。複数のセンサからの検出信号は、制御装置３１に入力される。制御システム３０は、例えば、排出ガスＥＸの温度を検出する第１の温度センサ（ＴＥＭＰ１）３２を備える。温度センサ３２は、触媒１２の温度に関連する物理量を取得する温度取得器を提供する。温度取得器は、触媒１２の温度を直接的に検出してもよい。温度取得器は、触媒１２の温度を推定する推定処理を実行する制御装置３１によって提供されてもよい。推定処理は、例えば、機関２の始動からの運転継続時間、燃料量の積算値など多様な物理量に基づいて推定可能である。

制御システム３０は、例えば、改質器１１の下流における還流ガスＥＧＲの温度を検出する第２の温度センサ（ＴＥＭＰ２）３３を備える。制御システム３０は、例えば、機関２の体積吸気量を検出するエアフロメータ（ＭＡＦ）３４を備える。制御システム３０は、システム１の他の制御装置、および、他のセンサと通信する通信システム３５を有している。制御装置３１は、例えば、通信システム３５から、機関２の回転数、機関２の負荷量、アクセル操作量などを取得する。制御装置３１は、複数の検出信号を取得し、取得情報に基づいてバルブ装置８および副燃料噴射器２２を制御する。

この明細書における制御装置は、電子制御装置（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）とも呼ばれる場合がある。制御装置、または制御システムは、（ａ）ｉｆ−ｔｈｅｎ−ｅｌｓｅ形式と呼ばれる複数の論理としてのアルゴリズム、または（ｂ）機械学習によってチューニングされた学習済みモデル、例えばニューラルネットワークとしてのアルゴリズムによって提供される。

制御装置は、少なくともひとつのコンピュータを含む制御システムによって提供される。制御システムは、データ通信装置によってリンクされた複数のコンピュータを含む場合がある。コンピュータは、ハードウェアである少なくともひとつのプロセッサ（ハードウェアプロセッサ）を含む。ハードウェアプロセッサは、下記（ｉ）、（ｉｉ）、または（ｉｉｉ）により提供することができる。

（ｉ）ハードウェアプロセッサは、少なくともひとつのメモリに格納されたプログラムを実行する少なくともひとつのプロセッサコアである場合がある。この場合、コンピュータは、少なくともひとつのメモリと、少なくともひとつのプロセッサコアとによって提供される。プロセッサコアは、ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、ＧＰＵ：Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、ＲＩＳＣ−ＣＰＵなどと呼ばれる。メモリは、記憶媒体とも呼ばれる。メモリは、プロセッサによって読み取り可能な「プログラムおよび／またはデータ」を非一時的に格納する非遷移的かつ実体的な記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリ、磁気ディスク、または光学ディスクなどによって提供される。プログラムは、それ単体で、またはプログラムが格納された記憶媒体として流通する場合がある。

（ｉｉ）ハードウェアプロセッサは、ハードウェア論理回路である場合がある。この場合、コンピュータは、プログラムされた多数の論理ユニット（ゲート回路）を含むデジタル回路によって提供される。デジタル回路は、ロジック回路アレイ、例えば、ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ、ＳｏＣ：Ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ、ＰＧＡ：Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ、ＣＰＬＤ：Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅなどとも呼ばれる。デジタル回路は、プログラムおよび／またはデータを格納したメモリを備える場合がある。コンピュータは、アナログ回路によって提供される場合がある。コンピュータは、デジタル回路とアナログ回路との組み合わせによって提供される場合がある。

（ｉｉｉ）ハードウェアプロセッサは、上記（ｉ）と上記（ｉｉ）との組み合わせである場合がある。（ｉ）と（ｉｉ）とは、異なるチップの上、または共通のチップの上に配置される。これらの場合、（ｉｉ）の部分は、アクセラレータとも呼ばれる。

制御装置と信号源と制御対象物とは、多様な要素を提供する。それらの要素の少なくとも一部は、ブロック、モジュール、またはセクションと呼ぶことができる。さらに、制御システムに含まれる要素は、意図的な場合にのみ、機能的な手段と呼ばれる。

この開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。代替的に、この開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。代替的に、この開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

図３において、改質器１１が図示されている。触媒１２は、模式的な部分破断図として図示されている。改質器１１は、触媒１２を備える。触媒１２は、反応前のガスＰＲＥに含まれる炭化水素燃料および水蒸気などの改質反応を促進する。反応前のガスＰＲＥは、機関２の排出ガスＥＸの一部である還流ガスＥＧＲである。触媒１２は、触媒１２に供給される排出ガスによって活性温度帯に加熱される。さらに、触媒１２が提供する改質反応は、吸熱反応を含む。触媒１２は、改質反応において、排出ガスから熱を吸収する。よって、触媒１２は、排気熱を回収する排気熱回収装置としても機能する。反応後のガスＰＳＴが、触媒１２から流出する。反応後のガスＰＳＴは、改質燃料成分を含む。

触媒１２は、担体と、触媒物質４１を含む。さらに、触媒１２は、ＣＯ除去器１３としてのＣＯ吸着材料５１を含む。触媒１２は、触媒物質４１とＣＯ吸着材料５１とを混合状態で備える。触媒１２の製造方法において、触媒物質４１およびＣＯ吸着材料５１は、コロイド溶液として提供され、担体に担持される。ＣＯ吸着材料５１は、触媒１２が置かれた環境においてＣＯを吸着しやすい物質によって提供されている。ＣＯ吸着材料５１は、化学的にＣＯを吸着する材料であることが望ましい。ＣＯ吸着材料５１は、例えば、ゼオライトを含む。ＣＯ吸着材料５１は、所定の吸着条件においてＣＯを吸着し保持する。ＣＯ吸着材料５１は、所定の脱離条件においてＣＯを脱離し放出する。よって、ＣＯ除去器１３は、ＣＯを改質燃料成分のひとつとして反応場から除去し、再び改質燃料成分のひとつとして供給している。

触媒物質４１とＣＯ吸着材料５１とは、触媒の全体にわたって分散的に配置されている。ＣＯ吸着材料５１は、ガスの流れ方向に沿って触媒物質４１によってＣＯが生成されるごとに、ガスの流れ方向に沿って順にＣＯを吸着する。ＣＯ吸着材料５１は、反応場から、ガスの流れ方向に沿って順にＣＯを除去している。言い換えると、ＣＯ吸着材料５１は、反応場においてＣＯが発生するごとに、反応場からＣＯを除去する。

ＣＯ吸着材料５１は、触媒１２が提供する反応場において、反応場からＣＯを除去する。反応場は、触媒物質４１が触媒として機能する領域である。反応場は、触媒１２の全体に及んでいる。ＣＯ吸着材料５１は、ＣＯ除去器１３とも呼ばれる。ＣＯ吸着材料５１によってＣＯ除去器１３が構築されることにより、反応場において水蒸気改質反応ＳＲによってＣＯが生じると、反応場からＣＯが除去される。ＣＯの除去によって、反応場における水性ガスシフト反応ＷＧＳと、メタネーション反応ＭＮとが抑制される。

一部範囲における特定のＣＯ吸着材料５１に着目した場合、この特定のＣＯ吸着材料５１は、特定のＣＯ吸着材料５１より上流の触媒物質４１によって生成されたＣＯを、特定のＣＯ吸着材料５１より下流の触媒物質４１の反応場から除去している。反応場は、ＣＯ除去器１３より上流の上流反応場と、ＣＯ除去器１３より下流の下流反応場を有している。ＣＯ除去器１３は、上流反応場において生成されたＣＯを除去することにより、下流反応場におけるＣＯを反応物質とする反応を抑制する。この結果、特定のＣＯ吸着材料５１より下流の触媒物質４１においては、水性ガスシフト反応ＷＧＳと、メタネーション反応ＭＮとが抑制される。よって、触媒１２が提供する反応場は、燃料から水素（Ｈ２）と一酸化炭素（ＣＯ）とを生成する。

さらに、触媒１２においては、水蒸気改質反応ＳＲに起因する吸熱によって、排気熱が回収される。熱回収の観点において、水性ガスシフト反応ＷＧＳに伴う発熱と、メタネーション反応ＭＮに伴う発熱とは、熱回収を妨げる。しかし、触媒１２においては、発熱反応（ＷＧＳ、ＭＮ）が抑制されるから、発熱が抑制される。言い換えると、ＣＯ除去器１３は、ＣＯを反応物質とする発熱反応を抑制する。この結果、触媒１２において、効果的に排気熱が回収される。よって、触媒１２は、改質燃料成分を消費する燃料消費装置である機関２の排気ガスＥＸの熱により加熱され、排気ガスＥＸの熱エネルギーを回収する排熱回収部でもある。

ＣＯが完全に除去される理想的な環境においては、改質に伴う発熱反応（ＷＧＳ、ＭＮ）が全て抑えられる。言い換えると、吸熱反応のみをおこすことができる。改質に伴う生成物であるＣＯが反応場から除去されることで、触媒１２における化学的平衡が崩れ、平衡を崩す前の化学的平衡以上に反応が進められる。

図４において、制御装置３１が実行する制御処理１５０が図示されている。制御装置３１は、制御処理１５０を実行することにより、反応場における反応の種類を制御する。ステップ１８１において、制御装置３１は、機関２の運転状態を示す情報を取得する。ステップ１８１では、例えば、吸気量Ｑｉｎ、ＥＧＲ率Ｅ、および、排出ガス温度Ｔｅｘが取得される。これらの情報は、センサ、または、制御装置３１における機関制御のための制御値から取得することができる。吸気量Ｑｉｎは、ＥＧＲ流量Ｑｅを推定するために利用することができる。ＥＧＲ流量Ｑｅは、例えば、吸気量Ｑｉｎと、機関２における燃焼と、ＥＧＲ率Ｅに基づいて推定によって取得することができる。また、ＥＧＲ流量Ｑｅは、バルブ装置８の開度に基づいて取得される場合がある。また、ＥＧＲ流量Ｑｅは、排出通路４における排出ガス流量を実測し、実測値から取得される場合がある。排出ガス温度Ｔｅｘは、温度センサ３２の検出信号から取得される。排出ガス温度Ｔｅｘは、触媒１２の温度を示している。触媒１２の温度は、排出ガス温度Ｔｅｘに代えて、温度センサによって実測される場合がある。

ステップ１８２では、制御装置３１は、改質器１１が燃料改質を実行できる改質条件が満たされているか否かを判定する。ステップ１８２は、改質条件判定部を提供する。改質条件の一例として触媒１２の温度をあげることができる。触媒１２の温度は、排出ガスＥＸの温度、すなわち還流ガスＥＧＲの温度に依存する。ステップ１８２では、排出ガス温度Ｔｅｘが触媒１２の活性化温度Ｔａより高いか否かが判定される。排出ガス温度Ｔｅｘが触媒１２の活性化温度Ｔａより低い場合、処理は終了する。排出ガス温度Ｔｅｘが触媒１２の活性化温度Ｔａより高い場合、処理は、ステップ１８３に進む。

ステップ１８３では、制御装置３１は、ＣＯ吸着材料５１におけるＣＯ吸着量ＡＤｘを評価する。ここでは、ＣＯ吸着材料５１を再生させる必要があるか否かを、積算的に求められているＣＯ吸着量ＡＤｘに基づいて判定する。この判定には、ＣＯ吸着量ＡＤｘが、所定の閾値ＡＤｔｈを超えるか否かの判定を利用することができる。ＣＯ吸着量ＡＤｘが、所定の閾値ＡＤｔｈを上回る場合（ＡＤｘ＞ＡＤｔｈ）、ＣＯ吸着材料５１を再生させる必要があるから、ＣＯ吸着材料５１からＣＯを脱離する。ＣＯ吸着量ＡＤｘが、所定の閾値ＡＤｔｈを上回っていない場合（ＡＤｘ＜ＡＤｔｈ、ＡＤｘ＝ＡＤｔｈ）、ＣＯ吸着材料５１を再生させる必要はないから、ＣＯ吸着材料５１へＣＯを吸着させる。ＡＤｘ＞ＡＤｔｈの場合、ステップ１８５へ進む。ＡＤｘ＜ＡＤｔｈ、または、ＡＤｘ＝ＡＤｔｈの場合、ステップ１８５をスキップしてステップ１８６へ進む。

この実施形態では、触媒１２の温度を所定の吸着温度と、吸着温度より高い脱離温度とに制御することにより、吸着と、脱離との間の切換えが実行される。言い換えると、ＣＯ吸着材料５１の温度が、吸着温度と、脱離温度とに制御される。制御装置３１は、吸着温度と、脱離温度とを交互に切換える。

ステップ１８５では、制御装置３１は、副燃料噴射器２２から噴射される燃料量を減少させる。なお、副燃料噴射器２２から噴射される燃料量は０（ゼロ）になる場合がある。ステップ１８５は、燃料量を減少させる補正部を提供する。ステップ１８６では、減少補正された燃料量が供給される。減少前の基本燃料量は、機関２に供給されるべき改質燃料量に対応した量である。基本燃料量は、固定量、または、可変量とすることができる。基本燃料量は、例えば、機関２の負荷に応じて可変することができる。燃料量の減少は、水蒸気改質反応ＳＲを抑制し、それに起因する吸熱を抑制する。この結果、触媒１２およびＣＯ吸着材料５１の温度は、排出ガス温度Ｔｅｘによって上昇し、脱離温度に達する。ＣＯ吸着材料５１の温度が脱離温度に到達すると、ステップ１８７において、ＣＯ吸着材料５１からＣＯが脱離され放出される。ＣＯは、ＣＯとして吸着され、ＣＯ２、ＣＯ３などの分子に変化させられることなく、ＣＯのまま脱離される。ステップ１８５は、ＣＯ吸着材料５１の温度を脱離温度に上昇させる温度上昇制御部を提供している。

一方、ステップ１８５を経由することなく、ステップ１８６が実行される場合、減少補正されない燃料量が供給される。なお、ＣＯ吸着材料５１が再生されると、ＣＯ吸着量ＡＤｘがＣＯを吸着可能な量に再び減少する。この場合も、ステップ１８６では、制御装置３１は、燃料量を基本燃料量に復帰させる。この結果、水蒸気改質反応ＳＲに伴う吸熱が触媒１２の温度を抑制する。ひいては、ＣＯ吸着材料５１の温度が吸着温度に低下する。ＣＯ吸着材料５１の温度が吸着温度であるとき、ステップ１８７において、ＣＯ吸着材料５１は、反応場からＣＯを除去するように作用する。

この実施形態では、副燃料噴射器２２、および、制御装置３１は、ＣＯ吸着材料５１の温度を調節する温度調節器を提供する。温度調節器は、ＣＯ吸着材料５１がＣＯを吸着する吸着温度と、ＣＯ吸着材料５１がＣＯを脱離する脱離温度とに、ＣＯ吸着材料５１の温度を調節する。副燃料噴射器２２、および、制御装置３１は、触媒１２への燃料の供給を調節することにより、燃料を改質する改質反応に伴う温度変化によってＣＯ吸着材料５１の温度を調節する。

ステップ１８８では、制御装置３１は、ＣＯ吸着量ＡＤｘを更新する。ステップ１８７においてＣＯが吸着される場合、ＣＯ吸着量ＡＤｘは増加するように演算される。ステップ１８７においてＣＯが脱離される場合、ＣＯ吸着量ＡＤｘは減少するように演算される。ＣＯ吸着量ＡＤｘは、数式（ＡＤｘ＝ＡＤｘ＋ｄｘ）に基づいて算出される。ｄｘは、ＣＯ吸着量の変化量を示す。変化量ｄｘは、多様なパラメータに応じて変動する。変化量ｄｘは、触媒１２による改質が実行されているか（ＲＥＦＭ＝ＯＮ）否か（ＲＥＦＭ＝ＯＦＦ）、すなわち副燃料噴射器２２から燃料が噴射されているか否かに応じて変動する。さらに、変化量ｄｘは、副燃料噴射器２２の燃料噴射量Ｑｆ、ＥＧＲ流量Ｑｅ、および、排出ガス温度Ｔｅｘ（触媒１２の温度）の少なくともひとつに応じて変動する。

図５および図６は、変化量ｄｘを設定するための制御特性を示す。制御特性は、マップとして制御装置３１のメモリに保存されている。図５は、触媒１２による改質が実行されている（ＲＥＦＭ＝ＯＮ）場合の変化量設定マップを示す。変化量ｄｘは、燃料噴射量Ｑｆの影響を強く受ける。図６は、触媒１２による改質が実行されていない（ＲＥＦＭ＝ＯＦＦ）場合の変化量設定マップを示す。変化量ｄｘは、ＥＧＲ流量Ｑｅの影響を強く受ける。

この実施形態によると、触媒１２における反応場からＣＯが除去される。この結果、ＣＯを反応物質とする反応が抑制される。ＣＯを反応物質とする反応は、改質反応における望ましくない反応である。よって、望ましくない反応が抑制された燃料改質システムが提供される。望ましくない反応は、水性ガスシフト反応ＷＧＳと、メタネーション反応ＭＮとを含む。また、この実施形態によると、熱回収の観点から望ましくない反応が抑制された燃料改質システムが提供される。触媒１２においては、発熱反応（ＷＧＳ、ＭＮ）が抑制されるから、発熱が抑制される。この結果、触媒１２において、効果的に排気熱が回収される。また、反応場からＣＯを除去するＣＯ除去器１３は、ＣＯ吸着材料によって提供される。加えて、制御装置３１は、ＣＯ吸着材料の温度を制御することによりＣＯ吸着材料を再生させる。この結果、簡単な構造でＣＯ除去器１３が構築される。

第２実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、触媒１２は、分散的に配置された触媒物質４１と、ＣＯ吸着材料５１とを有する。これに代えて、触媒１２は、少なくとも２つの触媒ブロックと、それら触媒ブロックの間に積層的に配置されたＣＯ吸着ブロックとを含む積層体によって提供されてもよい。

図７において、触媒１２は、積層体である。積層体は、少なくとも３つのブロックを含む。積層体は、触媒物質４１を担体に保持させた改質触媒としての複数の触媒ブロック２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃを有する。触媒ブロック２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃは、それぞれが反応場を提供し、かつ、それらの全体によって反応場を提供している。積層体は、ＣＯ吸着材料５１を担体に保持させたＣＯ除去層としての吸着ブロック２５２ａ、２５２ｂを有する。

吸着ブロック２５２ａの上流には、触媒ブロック２１２ａが位置している。吸着ブロック２５２ａの下流には、触媒ブロック２１２ｂ、または、触媒ブロック２１２ｃが位置している。吸着ブロック２５２ａにおけるＣＯ吸着材料５１は、触媒ブロック２１２ａにおいて発生したＣＯを、触媒ブロック２１２ｂが提供する反応場、または、触媒ブロック２１２ｃが提供する反応場のために除去する。吸着ブロック２５２ａにおけるＣＯ吸着材料５１は、反応場からＣＯを除去しているといえる。吸着ブロック２５２ａは、触媒ブロック２１２ｂ、２１２ｃにおける、望ましくない反応（ＷＧＳ、ＭＮ）を抑制する。

吸着ブロック２５２ｂの上流には、触媒ブロック２１２ａ、または、触媒ブロック２１２ｂが位置している。吸着ブロック２５２ｂの下流には、触媒ブロック２１２ｃが位置している。吸着ブロック２５２ｂにおけるＣＯ吸着材料５１は、触媒ブロック２１２ａまたは、触媒ブロック２１２ｂにおいて発生したＣＯを、触媒ブロック２１２ｃが提供する反応場のために除去する。吸着ブロック２５２ｂにおけるＣＯ吸着材料５１は、反応場からＣＯを除去しているといえる。吸着ブロック２５２ｂは、触媒ブロック２１２ｃにおける、望ましくない反応（ＷＧＳ、ＭＮ）を抑制する。

この実施形態では、触媒１２は、燃料を改質し改質燃料成分を生成する触媒物質４１を有する複数の触媒ブロック２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃを備える。触媒１２は、ＣＯ吸着材料５１を有し、２つの触媒ブロック２１２ａ、２１２ｂの間に積層されている吸着ブロック２５２ａを備える。この場合、触媒ブロック２１２ａは、上流反応場を提供し、触媒ブロック２１２ｂは、下流反応場を提供する。触媒１２は、ＣＯ吸着材料５１を有し、２つの触媒ブロック２１２ｂ、２１２ｃの間に積層されている吸着ブロック２５２ｂを備える。この場合、触媒ブロック２１２ｂは、上流反応場を提供し、触媒ブロック２１２ｃは、下流反応場を提供する。この実施形態でも、先行する実施形態と同じシステム構造、および制御処理が採用されている。この実施形態でも、上述の実施形態と同様の作用効果が得られる。

第３実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、燃料噴射量を減少させることによって、触媒温度を上昇させてＣＯを脱離している。これに代えて、ＥＧＲ流量を抑える（減少させる）ことによって、触媒温度を上昇させてＣＯを脱離してもよい。

図８において、制御装置３１が実行する制御処理３８０が図示されている。この実施形態では、先行する実施形態のステップ１８５に代えて、ステップ３８５が実行される。ステップ３８５では、制御装置３１は、触媒１２の温度を上昇させるようにＥＧＲ流量を制御する。ステップ３８５では、制御装置３１は、ＥＧＲ出口のバルブ装置８の開度を変更する。具体的には、ステップ３８５では、制御装置３１は、バルブ装置８の開度を減少させることによって、機関２の排出ガスＥＸの温度を上昇させ、ＥＧＲ通路５に導入される排出ガスＥＸの温度を上昇させている。その結果、触媒１２の温度が上昇する。

一方、ステップ３８５を経由することなく、ステップ１８６が実行される場合、減少されないＥＧＲ流量が供給される。なお、ＣＯ吸着材料５１が再生されると、ＣＯ吸着量ＡＤｘがＣＯを吸着可能な量に再び減少する。この場合も、ステップ１８６では、制御装置３１は、ＥＧＲ流量を基本流量に復帰させる。この結果、排出ガスＥＸの温度が低下し、触媒１２の温度を抑制する。ひいては、ＣＯ吸着材料５１の温度が吸着温度に低下する。ＣＯ吸着材料５１の温度が吸着温度であるとき、ステップ１８７において、ＣＯ吸着材料５１は、反応場からＣＯを除去するように作用する。

この実施形態では、バルブ装置８は、ＣＯ吸着材料５１の温度を調節する温度調節器を提供する。温度調節器は、ＣＯ吸着材料５１がＣＯを吸着する吸着温度と、ＣＯ吸着材料５１がＣＯを脱離する脱離温度とに、ＣＯ吸着材料５１の温度を調節する。バルブ装置８は、改質燃料成分を消費する機関２の排気ガスＥＸの熱によってＣＯ吸着材料５１の温度を調節する。この実施形態でも、上述の実施形態と同様の作用効果が得られる。

第４実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、ＣＯ吸着材料５１の温度を制御して、吸着と脱離とを切換えている。これに代えて、ＣＯ吸着材料５１の圧力を制御して、吸着と脱離とを切換えてもよい。

図９において、ＥＧＲ通路５は、改質器１１より上流側にポンプ４０９を備える。ポンプ４０９は、運転によってＥＧＲ通路５において改質器１１における還流ガスＥＧＲを加圧する。ポンプ４０９は、改質器１１における還流ガスＥＧＲの圧力を調節する圧力調節器を提供する。バルブ装置８は、改質器１１より下流側に配置されている。バルブ装置８は、ＥＧＲ通路５の出口における開度を変化させることにより、改質器１１における還流ガスＥＧＲの圧力を調節する。バルブ装置８が開くと、ＥＧＲ通路５には吸気通路３の低圧力が導入され、改質器１１における還流ガスＥＧＲの圧力は低下する。バルブ装置８が閉じると、ＥＧＲ通路５には排気通路４の高圧力が導入され、改質器１１における還流ガスＥＧＲの圧力は上昇する。よって、バルブ装置８は、改質器１１における還流ガスＥＧＲの圧力を調節する圧力調節器を提供する。ＣＯ吸着材料５１は、周囲の環境圧力、すなわちガス圧力が所定の吸着圧力であるときにＣＯを吸着する。ＣＯ吸着材料５１は、ガス圧力が脱離圧力であるときに、ＣＯを脱離する。多くの場合、脱離圧力は、吸着圧力より高い。

図１０において、制御装置３１が実行する制御処理４８０が図示されている。この実施形態では、先行する実施形態のステップ１８５、１８７に代えて、ステップ４８５、４８７が実行される。ステップ４８５では、改質器１１における還流ガスＥＧＲの圧力を下げるように、出口開度およびポンプ仕事が変更される。ＡＤｘ＞ＡＤｔｈの場合、バルブ装置８の開度は現在開度からさらに大きい開度に変更され、ポンプ４０９の仕事量は減少させられる。これにより、改質器１１における還流ガスＥＧＲの圧力が低下する。ステップ４８７では、ＣＯ吸着材料５１の圧力に応じて、ＣＯ吸着材料５１からＣＯを脱離させる。ＡＤｘ＜ＡＤｔｈ、または、ＡＤｘ＝ＡＤｔｈの場合、バルブ装置８の開度は現在開度からさらに小さい開度に変更され、ポンプ４０９の仕事量は増加させられる。これにより、改質器１１における還流ガスＥＧＲの圧力が上昇する。

ステップ４８７では、ＣＯ吸着材料５１の圧力に応じて、ＣＯ吸着材料５１にＣＯを吸着させる。この実施形態では、バルブ装置８またはポンプ４０９と、制御装置３１とが、圧力調節器を提供する。圧力調節器は、ＣＯ吸着材料５１がＣＯを吸着する吸着圧力と、ＣＯ吸着材料５１がＣＯを脱離する脱離圧力とに、ＣＯ吸着材料５１が置かれた環境の圧力を調節する。この実施形態でも、上述の実施形態と同様の作用効果が得られる。

第５実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、ＣＯ吸着材料５１がＣＯ除去器１３を提供する。これに代えて、または、加えて、ＣＯを排出するための排出通路とＣＯを反応場から排出通路へ透過させる透過部材とによってＣＯ除去器１３を提供してもよい。

図１１において、触媒１２は、担体５５４と、触媒物質４１とを有する。担体５５４は、例えば、ハニカム担体によって提供されている。担体５５４は、触媒物質４１を担持している。担体５５４は、反応前のガスＰＲＥを導入する反応通路５５５を区画形成している。反応通路５５５は、触媒１２の少なくとも上流側に開口している。反応通路５５５は、触媒１２の下流側に開口している。担体５５４は、反応通路５５５に触媒物質４１を担持している。反応通路５５５は、触媒１２としての反応場を規定している。触媒物質４１は、反応通路５５５において少なくとも水蒸気改質反応ＳＲを生じる。

担体５５４は、ＣＯを排出するための排出通路５５６を区画形成している。排出通路５５６は、触媒１２の少なくとも下流側に開口している。排出通路５５６は、触媒１２の上流側において閉鎖されている。排出通路５５６は、触媒１２の上流側において開口していてもよい。担体５５４は、反応通路５５５と、排出通路５５６とを仕切る壁部材を提供する。壁部材は、ＣＯ透過部材５５７とも呼ばれる。反応通路５５５と排出通路５５６とは、ＣＯ透過部材５５７によって区画されている。

担体５５４の材料は、ＣＯを選択的に透過させる分子篩としての特性を有する。担体５５４の材料は、ゼオライトである。これに代えて、または、加えて、担体５５４の材料は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、またはシリカ／二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）によって提供されてもよい。この結果、ＣＯ透過部材５５７は、ＣＯを選択的に透過させる。ＣＯ透過部材５５７は、ＣＯを選択的に捕捉し、透過させる。図中には、ＣＯが透過する様子が矢印によって図示されている。

ＣＯ透過部材５５７は、ＣＯを透過させると、その透過部位より下流における反応場からＣＯを除去するように作用する。ＣＯ透過部材５５７は、ＣＯ除去器１３とも呼ばれる。ＣＯ透過部材５５７によってＣＯ除去器１３が構築されることにより、反応場において水蒸気改質反応ＳＲによってＣＯが生じると、反応場からＣＯが除去される。ＣＯの除去によって、反応場における水性ガスシフト反応ＷＧＳと、メタネーション反応ＭＮとが抑制される。例示的に図示されたひとつの矢印が示すＣＯ透過現象５５７ａに着目した場合、このＣＯ透過現象５５７ａは、ＣＯ透過現象５５７ａより上流の触媒物質４１によって生成されたＣＯを、ＣＯ透過現象５５７ａより下流の触媒物質４１の反応場から除去している。この結果、ＣＯ透過現象５５７ａより下流の触媒物質４１においては、水性ガスシフト反応ＷＧＳと、メタネーション反応ＭＮとが抑制される。

改質燃料がリッチなガスＧＲＦは、反応通路５５５から流れ出る。ＣＯがリッチなガスＧＣＯは、排出通路５５６から流れ出る。ガスＧＲＦとガスＧＣＯは、混合され、反応後のガスＰＳＴとして、機関２に供給される。このように、ＣＯ除去器１３は、反応場だけにおいてＣＯを除去する。よって、この実施形態でも、ＣＯ除去器１３としてＣＯ透過部材５５７は、ＣＯを改質燃料成分のひとつとして反応場から除去し、再び改質燃料成分のひとつとして機関２に供給している。ＣＯは、反応場から除去されるが、機関２のための改質燃料成分として利用される。よって、ＣＯは、燃料を燃焼する機関２を含むシステム１における熱効率の向上に寄与している。

図１２において、制御装置３１が実行する制御処理５８０が図示されている。この実施形態では、先行する実施形態のステップ１８１、１８２、１８６が実行される。この実施形態では、ＣＯはＣＯ透過部材５５７を透過することによって反応場から除去される。よって、ＣＯの吸着と脱離とを制御する処理は不要である。なお、排出通路５５６とＣＯ透過部材５５７とを備えるＣＯ除去器１３は、ＣＯ吸着材料５１を備えるＣＯ除去器１３と併用することができる。

この実施形態において、ＣＯ除去器１３は、ＣＯを選択的に透過させるＣＯ透過部材５５７である。ＣＯ透過部材５５７は、反応場を提供する反応通路５５５と、ＣＯを排出する排出通路５５６とを仕切っている。ＣＯ透過部材５５７は、触媒１２の担体５５４である。この実施形態でも、望ましくない反応が抑制された燃料改質システムが提供される。また、熱回収の観点から望ましくない反応が抑制された燃料改質システムが提供される。しかも、燃料改質反応が提供される全期間において、継続的に、望ましくない反応が抑制される。

第６実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、担体５５４がＣＯ透過部材５５７を提供する。これに代えて、ＣＯ透過部材は、担体とは別の部材によって提供されてもよい。

図１３において、触媒１２は、複数のビーズ状の担体６５４を備える。担体６５４は、粒状、粉体状、あるいは顆粒状とも呼ばれる形状を有する。担体６５４は、触媒物質４１を担持している。一方、ＥＧＲ通路５は、反応通路６５５と、排出通路６５６とを形成している。反応通路６５５と、排出通路６５６とは、反応通路６５５を内部通路とし、排出通路６５６を外部通路とする二重通路を提供している。反応通路６５５は、触媒１２を収容している。排出通路６５６は、ＣＯを流すために改質器１１の上流側と下流側との両方においてＥＧＲ通路５内に開口している。

反応通路６５５と、排出通路６５６との間には、改質器１１の容器部材面が配置されている。この容器部材面は、ＣＯ透過部材６５７を提供している。ＣＯ透過部材６５７は、触媒１２を囲んでいる。ＣＯ透過部材６５７は、ＣＯ透過膜とも呼ぶことができる。

排出通路６５６は、下流端に排出ポンプ６５８を有する。排出ポンプ６５８は、排出通路６５６からＥＧＲ通路５へ向けてガスを排出する。排出ポンプ６５８は、排出通路６５６を減圧する減圧ポンプでもある。排出ポンプ６５８は、ＣＯ透過部材６５７におけるＣＯ透過を補助するためのＣＯ分圧の差を付与する。排出ポンプ６５８は、反応通路６５５と排出通路６５６との間にＣＯ分圧の差を生じさせる。排出ポンプ６５８による排出量は、一定であっても、可変であってもよい。排出ポンプ６５８は、例えは、触媒１２の温度に応じて排出量を変化させるように制御することができる。排出ポンプ６５８は、例えば、ＣＯの透過が少ない低温ほど排出量を増加させるように制御されてもよい。また、排出ポンプ６５８は、所定温度を超える高温環境では、排出量を０（ゼロ）にするように制御されてもよい。

排出ポンプ６５８は、分圧差設定器を提供する。排出ポンプ６５８は、反応通路６５５のＣＯ分圧と、排出通路６５６のＣＯ分圧との間に分圧差を生じさせる。分圧差は、反応通路６５５から、排出通路６５６へのＣＯの透過を促進する。これにより、ＣＯの除去が促進される。ひいては、望ましくない反応がより低く抑制される。この実施形態でも、上述の実施形態と同様の作用効果が得られる。

第７実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、担体、または、改質器１１の容器部材面がＣＯ透過部材を提供している。これに代えて、ＣＯ透過部材は、排出通路を形成する管状部材によって提供されてもよい。

図１４において、触媒１２は、担体に担持された触媒物質４１を有する。触媒１２は、触媒物質４１によって反応場を提供している。さらに、触媒１２は、排出管７５７を有する。排出管７５７は、触媒１２の上流側と下流側との間において、触媒１２を貫通している。排出管７５７は、内部に排出通路７５６を区画している。排出通路７５６は、上流端においてＥＧＲ通路５に開口している。排出通路７５６の上流端は、副燃料噴射器２２より上流側に開口している。排出通路７５６は、下流端においてＥＧＲ通路５に開口している。排出管７５７の材料は、ＣＯを選択的に透過させる分子篩としての特性を有する。排出管７５７は、ＣＯ透過部材とも呼ばれる。この実施形態でも、上述の実施形態と同様の作用効果が得られる。

第８実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、触媒１２は、排出ガスＥＸの一部である還流ガスＥＧＲを熱源としている。これに代えて、触媒１２は、排出ガスＥＸの全体を熱源として利用してもよい。

図１５に図示されるように、改質器８１１は、排出ガスＥＸと触媒１２との熱交換を提供する熱交換器を構成している。この実施形態では、触媒１２は、還流ガスＥＧＲだけでなく、還流ガスＥＧＲ以外の排出ガスＥＸからも熱を吸収することができる。この実施形態でも、上述の実施形態と同様の作用効果が得られる。さらに、触媒１２は、多くの熱を得ることができるから、燃料改質反応を促進することができる。

第９実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、システム１は、燃料消費装置として機関２を備える。これに代えて、システム１は、燃料消費装置として燃料電池を備えていてもよい。

図１６に図示されるように、システム１は、燃料消費装置として燃料電池（ＦＣ）９０２を有する。燃料電池９０２は、酸化ガスと燃料ガスとの化学反応により発電する。燃料電池９０２は、改質器１１から供給される改質燃料成分である水素を燃料ガスとして、電力を供給する。改質器１１は、触媒１２を備える。触媒１２は、炭化水素燃料を改質することにより水素を生成する。改質器１１と燃料電池９０２との間には、ＣＯ浄化器９５９が配置されている。ＣＯ浄化器９５９は、燃料電池９０２にとって望ましくないＣＯを浄化する。

さらに、触媒１２は、水蒸気改質反応ＳＲを主とする改質反応の反応場からＣＯを除去するＣＯ除去器１３を備える。ＣＯ除去器１３は、例えば、ＣＯ吸着材料５１によって提供することができる。これに代えて、または、加えて、ＣＯ除去器１３は、ＣＯ透過部材と排出通路とによって提供されてもよい。ＣＯ除去器１３は、燃料電池９０２に望ましくないＣＯを除去するのではなく、改質反応の反応場からＣＯを除去する。この実施形態でも、望ましくない反応が抑制された燃料改質システムが提供される。

他の実施形態
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

明細書および図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書および図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書および図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。

上記実施形態では、機関２は、内燃機関である。これに代えて、機関２は、ガスタービンなど外燃機関によって提供されてもよい。機関２は、内燃機関に限られない。

上記実施形態では、ＥＧＲ通路５に配置した副燃料噴射器２２から改質器１１へ燃料が供給される。これに代えて、機関２から改質器１１へ燃料を供給してもよい。例えば、機関２において未燃料の未燃焼燃料のみを改質器１１へ供給してもよい。例えば、未燃焼燃料を供給するために、燃焼行程の後期、または燃焼行程の終了後に燃料を噴射するポスト噴射を実行してもよい。

上記実施形態では、ＥＧＲ流量は、ＥＧＲ通路５の出口に設けられたバルブ装置８によって制御される。これに代えて、ＥＧＲ流量は、スロットル弁、排気シャッター、または、ウェストゲートバルブなど多様な機器によって調節することができる。

上記実施形態では、ＣＯ吸着量ＡＤｘは、予め設定されたマップに基づいて推定されている。これに代えて、ＣＯ吸着量ＡＤｘは、ＣＯセンサによる実測値に基づいて算出されてもよい。例えば、触媒１２の上流側におけるＣＯ量と触媒１２の下流におけるＣＯ量との差に基づいて、ＣＯ吸着材料５１における積算的なＣＯ吸着量ＡＤｘが算出される。

上記実施形態では、ＣＯ除去器１３は、ＣＯ吸着材料５１によって提供される場合がある。この場合、ＣＯの吸着と脱離は、ＣＯ吸着材料５１に応じて多様な環境刺激の少なくともひとつ、または、複数を与えることにより実現可能である。環境刺激として、上述の実施形態に例示された温度変化、または、圧力変化を利用することができる。さらに、環境刺激として、触媒１２に供給される特定成分の濃度変化を利用することができる。特定成分の濃度変化は、例えば、燃料のリッチ／リーン変化、または、水のリッチ／リーン変化である。環境刺激として、ＣＯ吸着材料５１に与えられる電磁気の変化を利用し、触媒の表面状態を変化させてもよい。

上記実施形態では、ＣＯ除去器１３は、ＣＯ透過部材によって提供される場合がある。この場合、ＣＯを分離させ透過させる駆動力としてのＣＯ分圧の差を与えることが望ましい。上記実施形態では、排出ポンプ６５８によって、反応場と排出通路とのＣＯ分圧の差が与えられる。これに代えて、反応場（反応通路）と排出通路とに流量の差、断面積の差、体積の差を与えることによって、ＣＯ濃度の差を与えて、ＣＯ分圧に差を与えてもよい。

上記実施形態では、ＣＯ除去器１３は、ＣＯ吸着材料５１、または、ＣＯ除去器１３によって提供されている。これに代えて、ＣＯ除去器１３は、ＣＯ吸着材料５１、および、ＣＯ除去器１３によって提供されてもよい。

上記実施形態では、改質器１１は、燃料改質のための触媒１２を有する。これに加えて、改質器１１は、排出ガスを浄化するための触媒を備えてもよい。改質器１１は、例えば、三元触媒を備えることができる。また、触媒１２は、排出ガスを浄化するための触媒の熱を受けるように構成することができる。触媒１２は、排出ガスを浄化するための反応熱を、改質反応に利用してもよい。

上記実施形態では、触媒１２は、ロジウム（Ｒｈ）を含む。これに代えて、または、加えて、触媒１２は、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、ルテニウム（Ｒｕ）などの貴金属、または遷移金属を含む場合がある。担体は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、シリカ／二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）等の酸化物担体によって提供される場合がある。さらに、触媒１２は、ランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）等の希土類元素を添加剤として含む場合がある。

上記実施形態では、ＣＯ吸着材料５１は、ゼオライトである。これに代えて、または、加えて、ＣＯ吸着材料５１は、例えば、メソポーラス多孔質体と呼ばれる物質、または、セリアなど塩基性の高い材料のひとつを含む場合がある。これに代えて、または、加えて、ＣＯ吸着材料５１は、例えば、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）等の遷移金属の少なくともひとつ、または、プラチナ（Ｐｔ）等の貴金属の少なくともひとつを含む場合がある。

上記実施形態では、ＣＯは、ＣＯとして除去される。これに代えて、ＣＯは、反応場において二酸化炭素（ＣＯ_２）、または炭酸（Ｈ_２ＣＯ_３）などの分子に変化させられた後に除去されてもよい。触媒１２は、例えば、ＣＯ吸着材料５１に代えて、ＣＯ_２吸着材料、または、Ｈ_２ＣＯ_３吸着材料を備えることができる。触媒１２は、例えば、ＣＯ透過部材に代えて、ＣＯ_２透過部材、または、Ｈ_２ＣＯ_３透過部材を備えることができる。

１ システム、 ２ 機関、 ３ 吸気通路、 ４ 排出ガス通路、
５ ＥＧＲ通路、 ６ 燃料供給装置、 ７ ＥＧＲクーラ、
８ バルブ装置、 １１ 改質器、 １２ 触媒、
１３ ＣＯ除去器、 ２１ 主燃料噴射器、 ２２ 副燃料噴射器、
３０ 制御システム、 ３１ 制御装置、 ３２、３３ 温度センサ、
３４ エアフロメータ、 ３５ 通信システム、
４１ 触媒物質、 ５１ ＣＯ吸着材料、
２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ 触媒ブロック、
２５２ａ、２５２ｂ 吸着ブロック、
４０９ ポンプ、
５５４ 担体、５５５ 反応通路、 ５５６ 排出通路、
６５４ 担体、 ６５５ 反応通路、 ６５６ 排出通路、
６５７ ＣＯ透過部材、 ６５８ 排出ポンプ、
７５７ 排出管、 ７５６ 排出通路、
８１１ 改質器、
９０２ 燃料電池、 ９５９ ＣＯ浄化装置。

Claims (16)

1. 燃料を改質し改質燃料成分を生成する触媒（１２）と、
   前記触媒における反応場から一酸化炭素（ＣＯ）を除去するＣＯ除去器（１３）とを備える燃料改質システム。
2. 前記触媒が提供する前記反応場は、前記燃料から水素（Ｈ２）と一酸化炭素（ＣＯ）とを生成し、かつ、前記ＣＯ除去器より上流の上流反応場と、前記ＣＯ除去器より下流の下流反応場を有しており、
   前記ＣＯ除去器は、前記上流反応場において生成された一酸化炭素を除去することにより、前記下流反応場における一酸化炭素を反応物質とする反応を抑制する請求項１に記載の燃料改質システム。
3. 前記触媒は、前記改質燃料成分を消費する燃料消費装置（２）の排気ガスの熱により加熱され、前記排気ガスの熱エネルギーを回収する排熱回収部でもあり、
   前記ＣＯ除去器は、一酸化炭素を反応物質とする発熱反応を抑制する請求項１または請求項２に記載の燃料改質システム。
4. 前記ＣＯ除去器は、一酸化炭素を前記改質燃料成分のひとつとして前記反応場から除去し、再び前記改質燃料成分のひとつとして供給している請求項１から請求項３のいずれかに記載の燃料改質システム。
5. 前記ＣＯ除去器は、一酸化炭素を吸着するＣＯ吸着材料（５１）である請求項１から請求項４のいずれかに記載の燃料改質システム。
6. 前記ＣＯ吸着材料は、一酸化炭素を吸着し、一酸化炭素を脱離する材料である請求項５に記載の燃料改質システム。
7. さらに、前記ＣＯ吸着材料が一酸化炭素を吸着する吸着温度と、前記ＣＯ吸着材料が一酸化炭素を脱離する脱離温度とに、前記ＣＯ吸着材料の温度を調節する温度調節器（２２、８）を備える請求項５から請求項６のいずれかに記載の燃料改質システム。
8. 前記温度調節器（２２）は、前記触媒への燃料の供給を調節することにより、燃料を改質する改質反応に伴う温度変化によって前記ＣＯ吸着材料の温度を調節する請求項７に記載の燃料改質システム。
9. 前記温度調節器（８）は、前記改質燃料成分を消費する燃料消費装置（２）の排出ガスの熱によって前記ＣＯ吸着材料の温度を調節する請求項７に記載の燃料改質システム。
10. さらに、前記ＣＯ吸着材料が一酸化炭素を吸着する吸着圧力と、前記ＣＯ吸着材料が一酸化炭素を脱離する脱離圧力とに、前記ＣＯ吸着材料が置かれた環境の圧力を調節する圧力調節器（８、４０９）を備える請求項５から請求項６のいずれかに記載の燃料改質システム。
11. 前記触媒は、燃料を改質し改質燃料成分を生成する触媒物質（４１）と前記ＣＯ吸着材料とを備える請求項５から請求項１０のいずれかに記載の燃料改質システム。
12. 前記触媒は、
    燃料を改質し改質燃料成分を生成する触媒物質（４１）を有する複数の触媒ブロック（２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ）と、
    前記ＣＯ吸着材料を有し、２つの前記触媒ブロックの間に積層されている吸着ブロック（２５２ａ、２５２ｂ）とを備える請求項５から請求項１０のいずれかに記載の燃料改質システム。
13. 前記ＣＯ除去器は、一酸化炭素を選択的に透過させるＣＯ透過部材（５５７、６５７、７５７）である請求項１から請求項１２のいずれかに記載の燃料改質システム。
14. 前記ＣＯ透過部材は、前記反応場を提供する反応通路（５５５、６５５）と、一酸化炭素を排出する排出通路（５５６、６５６、７５６）とを仕切っている請求項１３に記載の燃料改質システム。
15. さらに、前記反応通路の一酸化炭素分圧と前記排出通路の一酸化炭素分圧との間に分圧差を生じさせる分圧差設定器（６５８）を備える請求項１４に記載の燃料改質システム。
16. 前記ＣＯ透過部材は、前記触媒の担体（５５４）である請求項１３または請求項１４に記載の燃料改質システム。

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