JP3398862B2 - 燃料蒸発器の暖機方法 - Google Patents
燃料蒸発器の暖機方法Info
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- F02M31/02—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
- F02M31/04—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating combustion-air or fuel-air mixture
- F02M31/06—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating combustion-air or fuel-air mixture by hot gases, e.g. by mixing cold and hot air
- F02M31/08—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating combustion-air or fuel-air mixture by hot gases, e.g. by mixing cold and hot air the gases being exhaust gases
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Control Of Combustion (AREA)
- Spray-Type Burners (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、メタノールと水の
混合液などの液体原燃料を蒸発させて後段の装置へ原燃
料ガスとして供給するための燃料蒸発器の暖機方法に関
するものである。
混合液などの液体原燃料を蒸発させて後段の装置へ原燃
料ガスとして供給するための燃料蒸発器の暖機方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の燃料蒸発器１００（または２０
０）を暖機する場合の熱源としては、図６（ａ），図６
（ｂ）に示すような電気ヒータ１０１や燃焼バーナ２０
１によるものが知られている。電気ヒータ１０１または
燃焼バーナ２０１を使用した暖機方法としては、暖機を
必要とする部分を直接加熱して暖める方法や電気ヒータ
１０１を熱源として空気や水を加熱し、加熱した空気や
水を伝熱媒体として間接加熱することで暖める方法とが
ある。例えば特開平１１−８６８９３号公報では、燃料
をバーナで燃焼させ、その燃焼熱を利用して熱交換器に
より原料を昇温する方法が開示されている。さらに、本
願出願人が特願平１１−３１５９９６号（未公開）で提
案した装置のように改質原燃料昇温用のガスを発生させ
る触媒燃焼器を備えた蒸発器を起動する場合には、これ
まで図６（ａ），図６（ｂ）に示した電気ヒータ１０１
や燃焼バーナ２０１を使用して触媒燃焼器を昇温してい
た。
０）を暖機する場合の熱源としては、図６（ａ），図６
（ｂ）に示すような電気ヒータ１０１や燃焼バーナ２０
１によるものが知られている。電気ヒータ１０１または
燃焼バーナ２０１を使用した暖機方法としては、暖機を
必要とする部分を直接加熱して暖める方法や電気ヒータ
１０１を熱源として空気や水を加熱し、加熱した空気や
水を伝熱媒体として間接加熱することで暖める方法とが
ある。例えば特開平１１−８６８９３号公報では、燃料
をバーナで燃焼させ、その燃焼熱を利用して熱交換器に
より原料を昇温する方法が開示されている。さらに、本
願出願人が特願平１１−３１５９９６号（未公開）で提
案した装置のように改質原燃料昇温用のガスを発生させ
る触媒燃焼器を備えた蒸発器を起動する場合には、これ
まで図６（ａ），図６（ｂ）に示した電気ヒータ１０１
や燃焼バーナ２０１を使用して触媒燃焼器を昇温してい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、配管中
を流れるオフガス等のガス流量が多くなると、電気ヒー
タ１０１で加熱する場合は、消費電力が大きくなり、一
方、燃焼バーナ２０１で加熱する場合は、燃焼バーナ２
０１の排気ガス量が多くなることやバーナ自体が大型に
なるという問題があった。しかも、どちらの暖機方法も
加熱効率が悪いため、始動（起動）してから燃料蒸発器
１００（または２００）の暖機が終了するまでに時間が
かかるという問題があった。
を流れるオフガス等のガス流量が多くなると、電気ヒー
タ１０１で加熱する場合は、消費電力が大きくなり、一
方、燃焼バーナ２０１で加熱する場合は、燃焼バーナ２
０１の排気ガス量が多くなることやバーナ自体が大型に
なるという問題があった。しかも、どちらの暖機方法も
加熱効率が悪いため、始動（起動）してから燃料蒸発器
１００（または２００）の暖機が終了するまでに時間が
かかるという問題があった。
【０００４】本発明は前記問題を解決するためになされ
たものであって、始動から暖機終了までを短時間で無駄
なく確実に行うことができる燃料蒸発器の暖機方法を提
供することを課題とする。
たものであって、始動から暖機終了までを短時間で無駄
なく確実に行うことができる燃料蒸発器の暖機方法を提
供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
になされた本発明の請求項１に係る燃料蒸発器の暖機方
法は、液体原燃料を噴射する第１噴射手段を備え、その
熱源部に前記液体原燃料を噴射して蒸発させる蒸発室
と、燃焼触媒を備え、触媒燃焼による燃焼ガスを前記蒸
発室の前記熱源部に導入する触媒燃焼器と、該触媒燃焼
器に燃料を噴射供給する第２噴射手段と、燃料噴射部及
び燃焼触媒を備え、該燃焼触媒に前記燃料噴射部から燃
料を噴射して触媒燃焼したガスを前記触媒燃焼器に向け
送出する燃焼ガス送出手段と、前記触媒燃焼器の温度を
測定する第１温度測定手段と、前記蒸発室の温度を測定
する第２温度測定手段とを有する燃料蒸発器の暖機方法
であって、前記燃焼ガス送出手段による燃焼ガスの送出
を開始したのち、前記第１温度測定手段による前記触媒
燃焼器の温度に応じて前記燃焼ガス送出手段を停止する
とともに、前記第２噴射手段より前記触媒燃焼器に向け
燃料の送り込みを開始する第１の工程と、前記第２温度
測定手段による前記蒸発室の温度に応じて前記蒸発室で
前記第１噴射手段により前記液体原燃料を噴射させ蒸発
を開始させる第２の工程とをこの順番に実施することを
特徴とする燃料蒸発器の暖機方法である。
になされた本発明の請求項１に係る燃料蒸発器の暖機方
法は、液体原燃料を噴射する第１噴射手段を備え、その
熱源部に前記液体原燃料を噴射して蒸発させる蒸発室
と、燃焼触媒を備え、触媒燃焼による燃焼ガスを前記蒸
発室の前記熱源部に導入する触媒燃焼器と、該触媒燃焼
器に燃料を噴射供給する第２噴射手段と、燃料噴射部及
び燃焼触媒を備え、該燃焼触媒に前記燃料噴射部から燃
料を噴射して触媒燃焼したガスを前記触媒燃焼器に向け
送出する燃焼ガス送出手段と、前記触媒燃焼器の温度を
測定する第１温度測定手段と、前記蒸発室の温度を測定
する第２温度測定手段とを有する燃料蒸発器の暖機方法
であって、前記燃焼ガス送出手段による燃焼ガスの送出
を開始したのち、前記第１温度測定手段による前記触媒
燃焼器の温度に応じて前記燃焼ガス送出手段を停止する
とともに、前記第２噴射手段より前記触媒燃焼器に向け
燃料の送り込みを開始する第１の工程と、前記第２温度
測定手段による前記蒸発室の温度に応じて前記蒸発室で
前記第１噴射手段により前記液体原燃料を噴射させ蒸発
を開始させる第２の工程とをこの順番に実施することを
特徴とする燃料蒸発器の暖機方法である。
【０００６】このような工程を経ることにより、適切な
タイミングで触媒燃焼器の暖機を終了させ、蒸発用熱源
となる燃焼ガスの発生を導き、さらに適切なタイミング
で蒸発させる液体原燃料を噴射することにより燃料蒸発
器の始動から暖機終了までを無駄なく確実に実施でき
る。従って暖機の迅速化・効率化が図れる。
タイミングで触媒燃焼器の暖機を終了させ、蒸発用熱源
となる燃焼ガスの発生を導き、さらに適切なタイミング
で蒸発させる液体原燃料を噴射することにより燃料蒸発
器の始動から暖機終了までを無駄なく確実に実施でき
る。従って暖機の迅速化・効率化が図れる。
【０００７】前記課題を解決するためになされた本発明
の請求項２に係る燃料蒸発器の暖機方法は、液体原燃料
を噴射する第１噴射手段を備え、その熱源部に前記液体
原燃料を噴射して蒸発させる蒸発室と、燃焼触媒を備
え、触媒燃焼による燃焼ガスを前記蒸発室の前記熱源部
に導入する触媒燃焼器と、該触媒燃焼器に燃料を噴射供
給する第２噴射手段と、燃料噴射部及び燃焼触媒を備
え、該燃焼触媒に前記燃料噴射部から燃料を噴射して触
媒燃焼したガスを前記触媒燃焼器に向け送出する燃焼ガ
ス送出手段と、前記触媒燃焼器の温度を測定する第１温
度測定手段と、前記蒸発室の温度を測定する第２温度測
定手段とを有する燃料蒸発器の暖機方法であって、前記
燃焼ガス送出手段による燃焼ガスの送出を開始したの
ち、前記第１温度測定手段による前記触媒燃焼器の温度
に応じて前記燃焼ガス送出手段による燃焼ガスの送出を
維持しつつ、前記第２噴射手段より前記触媒燃焼器に向
け燃料の送り込みを開始する第１の工程と、前記第２温
度測定手段による前記蒸発室の温度に応じて前記蒸発室
で前記第１噴射手段により前記液体原燃料を噴射させ蒸
発を開始させる第２の工程とをこの順番に実施すること
を特徴とする燃料蒸発器の暖機方法。
の請求項２に係る燃料蒸発器の暖機方法は、液体原燃料
を噴射する第１噴射手段を備え、その熱源部に前記液体
原燃料を噴射して蒸発させる蒸発室と、燃焼触媒を備
え、触媒燃焼による燃焼ガスを前記蒸発室の前記熱源部
に導入する触媒燃焼器と、該触媒燃焼器に燃料を噴射供
給する第２噴射手段と、燃料噴射部及び燃焼触媒を備
え、該燃焼触媒に前記燃料噴射部から燃料を噴射して触
媒燃焼したガスを前記触媒燃焼器に向け送出する燃焼ガ
ス送出手段と、前記触媒燃焼器の温度を測定する第１温
度測定手段と、前記蒸発室の温度を測定する第２温度測
定手段とを有する燃料蒸発器の暖機方法であって、前記
燃焼ガス送出手段による燃焼ガスの送出を開始したの
ち、前記第１温度測定手段による前記触媒燃焼器の温度
に応じて前記燃焼ガス送出手段による燃焼ガスの送出を
維持しつつ、前記第２噴射手段より前記触媒燃焼器に向
け燃料の送り込みを開始する第１の工程と、前記第２温
度測定手段による前記蒸発室の温度に応じて前記蒸発室
で前記第１噴射手段により前記液体原燃料を噴射させ蒸
発を開始させる第２の工程とをこの順番に実施すること
を特徴とする燃料蒸発器の暖機方法。
【０００８】こうした工程を経ることにより、触媒燃焼
器の暖機終了後も触媒燃焼器に熱を与えることとなり、
請求項１に係る作用に加え、燃焼ガス発生用の燃料の蒸
発を促進して液溜まりを防止でき、結果として効率的に
燃料蒸発器の暖機を行うことができる。
器の暖機終了後も触媒燃焼器に熱を与えることとなり、
請求項１に係る作用に加え、燃焼ガス発生用の燃料の蒸
発を促進して液溜まりを防止でき、結果として効率的に
燃料蒸発器の暖機を行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明に係る燃料蒸発器の暖機方
法を燃料電池システムに適用した場合の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る燃
料蒸発器の暖機方法を適用した燃料電池システムの全体
ブロック図、図２は、本発明に係る燃料蒸発器の暖機方
法を実施するのに好適な装置の一実施の形態を示す側断
面図、図３（ａ）は、本発明に係る空気噴射ノズル及び
空気噴射通路の構成図、図３（ｂ）は、本発明に係る空
気噴射ノズルの空気噴射傘の平面図、図４は、本発明に
係る燃料蒸発器の暖機方法の第一実施の形態を示す制御
フローチャート、図５は、本発明に係る燃料蒸発器の暖
機方法の第二実施の形態を示す制御フローチャートであ
る。
法を燃料電池システムに適用した場合の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る燃
料蒸発器の暖機方法を適用した燃料電池システムの全体
ブロック図、図２は、本発明に係る燃料蒸発器の暖機方
法を実施するのに好適な装置の一実施の形態を示す側断
面図、図３（ａ）は、本発明に係る空気噴射ノズル及び
空気噴射通路の構成図、図３（ｂ）は、本発明に係る空
気噴射ノズルの空気噴射傘の平面図、図４は、本発明に
係る燃料蒸発器の暖機方法の第一実施の形態を示す制御
フローチャート、図５は、本発明に係る燃料蒸発器の暖
機方法の第二実施の形態を示す制御フローチャートであ
る。
【００１０】最初に、図１および図２を参照して、本発
明が用いられる燃料電池システムＦＣＳ全体について説
明する。車両に搭載される燃料電池システムＦＣＳは、
オフガス通路１ａと、オフガス通路１ａの側部に形成し
て備えられる燃焼ガス送出手段１０と、オフガス通路１
ａの側部に形成して備えられ、燃料（例えばメタノー
ル）を噴射する第２噴射手段３０と、触媒燃焼器２０と
から主要部を形成され、燃料電池６から供給されるオフ
ガスや第２噴射手段３０から供給される燃料を触媒燃焼
器２０で触媒燃焼して始動時などで燃料蒸発器２の蒸発
用熱源となる燃焼ガスを発生させる燃料蒸発器２の暖機
装置１と、前記燃料蒸発器２の暖気装置１で発生した燃
焼ガスを、蒸発用熱源として熱源部である熱媒チューブ
２ｐ（図２参照）内に通流し、液体原燃料（例えば水と
メタノールの混合液）を第１噴射手段２ａから熱媒チュ
ーブ２ｐの外表面に噴射して蒸発室２ｂ内で蒸発させる
燃料蒸発器２と、前記燃料蒸発器２内で前記液体原燃料
（例えば水とメタノールの混合液）を蒸発させた原燃料
ガスを固体触媒上で反応させて水素を含んだ燃料ガスに
する改質器３と、前記改質器３で生成される前記燃料ガ
ス中の一酸化炭素を除去するＣＯ除去器４と、前記ＣＯ
除去器４から供給される燃料ガス中の水素と、酸化剤供
給手段である空気圧縮機５により圧縮された空気中の酸
素とを反応させて発電を行う燃料電池６と、燃料電池６
から排出されるオフガスから水分を分離・除去する気液
分離装置７とを含んで構成される。
明が用いられる燃料電池システムＦＣＳ全体について説
明する。車両に搭載される燃料電池システムＦＣＳは、
オフガス通路１ａと、オフガス通路１ａの側部に形成し
て備えられる燃焼ガス送出手段１０と、オフガス通路１
ａの側部に形成して備えられ、燃料（例えばメタノー
ル）を噴射する第２噴射手段３０と、触媒燃焼器２０と
から主要部を形成され、燃料電池６から供給されるオフ
ガスや第２噴射手段３０から供給される燃料を触媒燃焼
器２０で触媒燃焼して始動時などで燃料蒸発器２の蒸発
用熱源となる燃焼ガスを発生させる燃料蒸発器２の暖機
装置１と、前記燃料蒸発器２の暖気装置１で発生した燃
焼ガスを、蒸発用熱源として熱源部である熱媒チューブ
２ｐ（図２参照）内に通流し、液体原燃料（例えば水と
メタノールの混合液）を第１噴射手段２ａから熱媒チュ
ーブ２ｐの外表面に噴射して蒸発室２ｂ内で蒸発させる
燃料蒸発器２と、前記燃料蒸発器２内で前記液体原燃料
（例えば水とメタノールの混合液）を蒸発させた原燃料
ガスを固体触媒上で反応させて水素を含んだ燃料ガスに
する改質器３と、前記改質器３で生成される前記燃料ガ
ス中の一酸化炭素を除去するＣＯ除去器４と、前記ＣＯ
除去器４から供給される燃料ガス中の水素と、酸化剤供
給手段である空気圧縮機５により圧縮された空気中の酸
素とを反応させて発電を行う燃料電池６と、燃料電池６
から排出されるオフガスから水分を分離・除去する気液
分離装置７とを含んで構成される。
【００１１】次に、前記のように構成される燃料電池シ
ステムＦＣＳの作用について説明する。液体原燃料（例
えばメタノールと水の混合燃料）が、ポンプにより、貯
蔵タンクＴから燃料蒸発器２へ所定の量だけ供給され
る。前記燃料蒸発器２に供給された液体原燃料は、第１
噴射手段２ａにより蒸発室２ｂ内の管板２ｃに多数固設
されたＵ字形をした熱媒チューブ２ｐ（図２参照）の外
表面に噴射されて原燃料ガスとして蒸発される。燃料蒸
発器２の蒸発用熱源としては、定常運転時は、燃料電池
６の水素極の残水素と酸素極の残酸素を含むオフガスを
燃料蒸発器２の蒸発室２ｂ（図２参照）下部に設けられ
た触媒燃焼器２０で触媒燃焼することにより発生する燃
焼ガスから必要熱量を確保する。一方、始動時等で蒸発
用熱源がない場合は、燃焼ガス送出手段１０を使って燃
料（例えばメタノール）を通電加熱した燃焼触媒１０ｃ
（図２参照）に噴射し、触媒燃焼させることで燃焼ガス
を発生し、この燃焼ガスから触媒燃焼器２０を暖機する
のに必要な熱量を確保する。さらに第２噴射手段３０か
ら燃料（例えばメタノール）を噴射して触媒燃焼器２０
で触媒燃焼させることで燃料蒸発器２を暖機するのに必
要な熱量を確保することができる。
ステムＦＣＳの作用について説明する。液体原燃料（例
えばメタノールと水の混合燃料）が、ポンプにより、貯
蔵タンクＴから燃料蒸発器２へ所定の量だけ供給され
る。前記燃料蒸発器２に供給された液体原燃料は、第１
噴射手段２ａにより蒸発室２ｂ内の管板２ｃに多数固設
されたＵ字形をした熱媒チューブ２ｐ（図２参照）の外
表面に噴射されて原燃料ガスとして蒸発される。燃料蒸
発器２の蒸発用熱源としては、定常運転時は、燃料電池
６の水素極の残水素と酸素極の残酸素を含むオフガスを
燃料蒸発器２の蒸発室２ｂ（図２参照）下部に設けられ
た触媒燃焼器２０で触媒燃焼することにより発生する燃
焼ガスから必要熱量を確保する。一方、始動時等で蒸発
用熱源がない場合は、燃焼ガス送出手段１０を使って燃
料（例えばメタノール）を通電加熱した燃焼触媒１０ｃ
（図２参照）に噴射し、触媒燃焼させることで燃焼ガス
を発生し、この燃焼ガスから触媒燃焼器２０を暖機する
のに必要な熱量を確保する。さらに第２噴射手段３０か
ら燃料（例えばメタノール）を噴射して触媒燃焼器２０
で触媒燃焼させることで燃料蒸発器２を暖機するのに必
要な熱量を確保することができる。
【００１２】前記燃料蒸発器２で蒸発させた原燃料ガス
は、改質器３に導入され、固体触媒上で反応させられて
水素リッチな燃料ガスに改質される。さらに、前記改質
器３で生成された水素リッチな燃料ガスは、ガス中の一
酸化炭素をＣＯ除去器４で除去された後、前記ＣＯ除去
器４から供給される燃料ガス中の水素と、酸化剤供給手
段である空気圧縮機５により圧縮された空気中の酸素と
を反応させて発電を行う燃料電池６に供給される。この
燃料電池６で反応した後のオフガスは、気液分離装置７
で水分を分離・除去された後、再び触媒燃焼器２０で触
媒燃焼され燃料蒸発器２の蒸発用熱源となる。
は、改質器３に導入され、固体触媒上で反応させられて
水素リッチな燃料ガスに改質される。さらに、前記改質
器３で生成された水素リッチな燃料ガスは、ガス中の一
酸化炭素をＣＯ除去器４で除去された後、前記ＣＯ除去
器４から供給される燃料ガス中の水素と、酸化剤供給手
段である空気圧縮機５により圧縮された空気中の酸素と
を反応させて発電を行う燃料電池６に供給される。この
燃料電池６で反応した後のオフガスは、気液分離装置７
で水分を分離・除去された後、再び触媒燃焼器２０で触
媒燃焼され燃料蒸発器２の蒸発用熱源となる。
【００１３】次に、本発明に係る燃料蒸発器の暖機方法
を実施するのに好適な装置の一実施の形態について図２
を参照して説明する。本発明に係る燃料蒸発器の暖機方
法が適用される装置は、図２に示すように、燃料電池６
から排出されるオフガスを触媒燃焼器２０まで導くため
のオフガス通路１ａと、燃料蒸発器２の前段に設けら
れ、前記燃料蒸発器２の蒸発用熱源となる燃焼ガスをオ
フガスまたは第２噴射手段３０からの燃料をその燃焼触
媒２２ａにより触媒燃焼させて発生する触媒燃焼器２０
と、前記オフガス通路１ａの側部に形成して備えられ、
前記触媒燃焼器２０の始動時の暖機に主として使用さ
れ、燃料噴射部であるインジェクタ１０ａと、スワラで
あって気体の空気の旋回流を発生させる空気噴射ノズル
１０ｂと、燃料と空気との混合物を燃焼して燃焼ガスを
発生させる燃焼触媒１０ｃと、燃焼ガス出口部１０ｄと
から主要部が構成され、前記インジェクタ１０ａから前
記燃焼触媒１０ｃに燃料を噴射したのち前記燃焼触媒１
０ｃで触媒燃焼して発生した燃焼ガスを燃焼ガス出口部
１０ｄから直接前記触媒燃焼器２０に向け送出する燃焼
ガス送出手段１０と、前記オフガス通路１ａの側部に形
成して備えられ、前記触媒燃焼器２０の暖機終了後に主
として使用され、燃料を噴射するインジェクタ３０ａ
と、スワラであって気体である空気の旋回流を発生させ
る空気噴射ノズル３０ｂと、燃料出口部３０ｄとから主
要部が構成され、前記触媒燃焼器２０の燃焼触媒２２ａ
が活性を示す温度以上に昇温されたときに、前記触媒燃
焼器２０の燃焼触媒２２ａの表面全体に燃料を直接噴射
できる位置に設置される第２噴射手段３０と、管板２ｃ
に多数固設された熱源部であるＵ字形の熱媒チューブ２
ｐ内に前記触媒燃焼器２０で触媒燃焼して発生した燃焼
ガスを下から上に通流させ、第１噴射手段２ａからＵ字
形の熱媒チューブ２ｐの外表面に噴射される液体原燃料
（例えば水とメタノールの混合液）を蒸発室２ｂ内で蒸
発させる燃料蒸発器２と、から主要部が構成される。
を実施するのに好適な装置の一実施の形態について図２
を参照して説明する。本発明に係る燃料蒸発器の暖機方
法が適用される装置は、図２に示すように、燃料電池６
から排出されるオフガスを触媒燃焼器２０まで導くため
のオフガス通路１ａと、燃料蒸発器２の前段に設けら
れ、前記燃料蒸発器２の蒸発用熱源となる燃焼ガスをオ
フガスまたは第２噴射手段３０からの燃料をその燃焼触
媒２２ａにより触媒燃焼させて発生する触媒燃焼器２０
と、前記オフガス通路１ａの側部に形成して備えられ、
前記触媒燃焼器２０の始動時の暖機に主として使用さ
れ、燃料噴射部であるインジェクタ１０ａと、スワラで
あって気体の空気の旋回流を発生させる空気噴射ノズル
１０ｂと、燃料と空気との混合物を燃焼して燃焼ガスを
発生させる燃焼触媒１０ｃと、燃焼ガス出口部１０ｄと
から主要部が構成され、前記インジェクタ１０ａから前
記燃焼触媒１０ｃに燃料を噴射したのち前記燃焼触媒１
０ｃで触媒燃焼して発生した燃焼ガスを燃焼ガス出口部
１０ｄから直接前記触媒燃焼器２０に向け送出する燃焼
ガス送出手段１０と、前記オフガス通路１ａの側部に形
成して備えられ、前記触媒燃焼器２０の暖機終了後に主
として使用され、燃料を噴射するインジェクタ３０ａ
と、スワラであって気体である空気の旋回流を発生させ
る空気噴射ノズル３０ｂと、燃料出口部３０ｄとから主
要部が構成され、前記触媒燃焼器２０の燃焼触媒２２ａ
が活性を示す温度以上に昇温されたときに、前記触媒燃
焼器２０の燃焼触媒２２ａの表面全体に燃料を直接噴射
できる位置に設置される第２噴射手段３０と、管板２ｃ
に多数固設された熱源部であるＵ字形の熱媒チューブ２
ｐ内に前記触媒燃焼器２０で触媒燃焼して発生した燃焼
ガスを下から上に通流させ、第１噴射手段２ａからＵ字
形の熱媒チューブ２ｐの外表面に噴射される液体原燃料
（例えば水とメタノールの混合液）を蒸発室２ｂ内で蒸
発させる燃料蒸発器２と、から主要部が構成される。
【００１４】以下、前記した構成について図２を参照し
てさらに詳しく説明する。オフガス通路１ａは、燃料電
池６から排出されるオフガスを燃料蒸発器２の燃焼触媒
２２ａまで導くためのフランジ部Ｆ１，Ｆ２を両端に有
する配管である。オフガス通路１ａには、燃焼ガス送出
手段１０で発生させた燃焼ガスを触媒燃焼器２０へ送り
出すための開口部である燃焼ガス出口部１０ｄが設けら
れている。また、オフガス通路１ａには、燃焼ガス送出
手段１０からの燃焼ガスの一部を遮る遮蔽板１０ｅがオ
フガス通路１ａの壁からオフガスの流れに沿って伸長し
て設けられている。遮蔽板１０ｅの下流側（図２の右端
側）には、燃焼ガス送出手段１０の燃焼ガス出口部１０
ｄである開口部を形成している。また、オフガス通路１
ａには、第２噴射手段３０のインジェクタ３０ａで噴射
した燃料を、スワラであって気体の空気の旋回流を発生
する空気噴射ノズル３０ｂで微粒化・分散化して触媒燃
焼器２０へ送り出すための開口部である燃料出口部３０
ｄが設けられている。
てさらに詳しく説明する。オフガス通路１ａは、燃料電
池６から排出されるオフガスを燃料蒸発器２の燃焼触媒
２２ａまで導くためのフランジ部Ｆ１，Ｆ２を両端に有
する配管である。オフガス通路１ａには、燃焼ガス送出
手段１０で発生させた燃焼ガスを触媒燃焼器２０へ送り
出すための開口部である燃焼ガス出口部１０ｄが設けら
れている。また、オフガス通路１ａには、燃焼ガス送出
手段１０からの燃焼ガスの一部を遮る遮蔽板１０ｅがオ
フガス通路１ａの壁からオフガスの流れに沿って伸長し
て設けられている。遮蔽板１０ｅの下流側（図２の右端
側）には、燃焼ガス送出手段１０の燃焼ガス出口部１０
ｄである開口部を形成している。また、オフガス通路１
ａには、第２噴射手段３０のインジェクタ３０ａで噴射
した燃料を、スワラであって気体の空気の旋回流を発生
する空気噴射ノズル３０ｂで微粒化・分散化して触媒燃
焼器２０へ送り出すための開口部である燃料出口部３０
ｄが設けられている。
【００１５】触媒燃焼器２０は、燃料蒸発器２の蒸発室
２ｂの直下に隣接して設けられ、被燃焼体である燃料電
池６のオフガス、すなわち、水素と空気の混合ガス、ま
たは燃料（例えばメタノール）を触媒燃焼して蒸発用熱
源である燃焼ガスを発生させる燃焼器である。触媒層２
２の断面形状は矩形であり、その中にはハニカム状の触
媒が充填されている。触媒としては白金属系の触媒が使
用される。このようにメタルハニカム触媒を使用するこ
とで熱伝導性が良くなる。担体としてはシリカ系やアル
ミナ系の担体が多く用いられている。触媒層２２の前後
にはオフガスを触媒燃焼器２０に導入するためのフラン
ジ部Ｆ３を有する入口部２１と、触媒層２２で発生した
高温の燃焼ガスが下流側に流れるときに燃焼ガスの流れ
方向を１８０度変えられるように燃焼ガス通路内を区画
した、半円状の隔壁板２５からなる出口部２３を備えて
いる。さらに触媒層２２の入口には、燃焼ガス送出手段
１０からの燃焼ガスを触媒層２２に均一に供給するため
多孔板２２ｂが設けられている。
２ｂの直下に隣接して設けられ、被燃焼体である燃料電
池６のオフガス、すなわち、水素と空気の混合ガス、ま
たは燃料（例えばメタノール）を触媒燃焼して蒸発用熱
源である燃焼ガスを発生させる燃焼器である。触媒層２
２の断面形状は矩形であり、その中にはハニカム状の触
媒が充填されている。触媒としては白金属系の触媒が使
用される。このようにメタルハニカム触媒を使用するこ
とで熱伝導性が良くなる。担体としてはシリカ系やアル
ミナ系の担体が多く用いられている。触媒層２２の前後
にはオフガスを触媒燃焼器２０に導入するためのフラン
ジ部Ｆ３を有する入口部２１と、触媒層２２で発生した
高温の燃焼ガスが下流側に流れるときに燃焼ガスの流れ
方向を１８０度変えられるように燃焼ガス通路内を区画
した、半円状の隔壁板２５からなる出口部２３を備えて
いる。さらに触媒層２２の入口には、燃焼ガス送出手段
１０からの燃焼ガスを触媒層２２に均一に供給するため
多孔板２２ｂが設けられている。
【００１６】燃焼ガス送出手段１０の燃料噴射部である
インジェクタ１０ａ、空気噴射ノズル１０ｂ、燃焼触媒
１０ｃについてさらに詳しく説明する。燃料噴射部であ
るインジェクタ１０ａは、１流体ノズルの噴射装置であ
り、燃料（例えばメタノール）を噴射して液滴にするた
めのものである。燃料噴射量は、ノズル背圧（噴射量
は、背圧の平方根に比例）で制御しても、噴射時間で制
御してもよい。
インジェクタ１０ａ、空気噴射ノズル１０ｂ、燃焼触媒
１０ｃについてさらに詳しく説明する。燃料噴射部であ
るインジェクタ１０ａは、１流体ノズルの噴射装置であ
り、燃料（例えばメタノール）を噴射して液滴にするた
めのものである。燃料噴射量は、ノズル背圧（噴射量
は、背圧の平方根に比例）で制御しても、噴射時間で制
御してもよい。
【００１７】スワラである空気噴射ノズル１０ｂは、燃
焼用空気と液滴となった燃料との混合率を向上させるた
めに図３（ａ）に示すようなスワール流（旋回流れ）を
発生させるためのものである。尚、空気噴射ノズル１０
ｂには、空気以外の気体例えば燃料ガスを流すこともあ
る。ここで、空気噴射ノズル１０ｂの構成について図３
（ａ）及び図３（ｂ）を参照して説明する。空気噴射ノ
ズル１０ｂは、円錐台形をした空気噴射傘１０ｂ１と、
前記空気噴射傘１０ｂ１に穿設された空気噴射孔ＡＨに
空気を導入する空気導入管４２ｄとから主要部が構成さ
れる。
焼用空気と液滴となった燃料との混合率を向上させるた
めに図３（ａ）に示すようなスワール流（旋回流れ）を
発生させるためのものである。尚、空気噴射ノズル１０
ｂには、空気以外の気体例えば燃料ガスを流すこともあ
る。ここで、空気噴射ノズル１０ｂの構成について図３
（ａ）及び図３（ｂ）を参照して説明する。空気噴射ノ
ズル１０ｂは、円錐台形をした空気噴射傘１０ｂ１と、
前記空気噴射傘１０ｂ１に穿設された空気噴射孔ＡＨに
空気を導入する空気導入管４２ｄとから主要部が構成さ
れる。
【００１８】空気噴射孔ＡＨは、空気噴射傘１０ｂ１の
周方向に間隔を有して４個形成される。各空気噴射孔Ａ
Ｈの開口面積はどれも同一である。空気噴射孔ＡＨの形
状は長円孔であり、平面視で空気噴射傘１０ｂ１の中心
に対して対称の位置に設けられる。空気噴射孔ＡＨの向
きは空気噴射傘１０ｂ１の中心に対して対角線上に設け
られた１対の空気噴射孔ＡＨが互に逆向きとなるように
設けられかつ対角線上の２対の空気噴射孔ＡＨ同士は互
いに９０度方向がずれるように設けられている。このよ
うに構成されるスワラである空気噴射ノズル１０ｂは、
空気導入管４２ｄより空気噴射孔ＡＨの外側から内側に
向かって空気を噴射すると、空気噴射傘１０ｂ１内で一
方向に旋回する気流を発生させる。図３（ｂ）の場合
は、反時計回りのスワール流が発生する。スワール流に
インジェクタ１０ａから噴射された燃料（例えばメタノ
ール）が合流すると、燃料が空気とともに旋回しながら
噴射されるため燃焼触媒１０ｃに到達する時間が長くな
り、その分、燃料が微粒化及び分散化される時間が長く
確保できる。その結果、燃焼触媒１０ｃで触媒燃焼して
発生する燃焼ガスは組成が均一なものが得られる。ま
た、燃焼触媒１０ｃがを備えていない燃焼バーナと比較
して、空燃比を小さくして燃焼できるので排ガス発生量
が少なくなる。
周方向に間隔を有して４個形成される。各空気噴射孔Ａ
Ｈの開口面積はどれも同一である。空気噴射孔ＡＨの形
状は長円孔であり、平面視で空気噴射傘１０ｂ１の中心
に対して対称の位置に設けられる。空気噴射孔ＡＨの向
きは空気噴射傘１０ｂ１の中心に対して対角線上に設け
られた１対の空気噴射孔ＡＨが互に逆向きとなるように
設けられかつ対角線上の２対の空気噴射孔ＡＨ同士は互
いに９０度方向がずれるように設けられている。このよ
うに構成されるスワラである空気噴射ノズル１０ｂは、
空気導入管４２ｄより空気噴射孔ＡＨの外側から内側に
向かって空気を噴射すると、空気噴射傘１０ｂ１内で一
方向に旋回する気流を発生させる。図３（ｂ）の場合
は、反時計回りのスワール流が発生する。スワール流に
インジェクタ１０ａから噴射された燃料（例えばメタノ
ール）が合流すると、燃料が空気とともに旋回しながら
噴射されるため燃焼触媒１０ｃに到達する時間が長くな
り、その分、燃料が微粒化及び分散化される時間が長く
確保できる。その結果、燃焼触媒１０ｃで触媒燃焼して
発生する燃焼ガスは組成が均一なものが得られる。ま
た、燃焼触媒１０ｃがを備えていない燃焼バーナと比較
して、空燃比を小さくして燃焼できるので排ガス発生量
が少なくなる。
【００１９】次に、燃焼ガス送出手段１０に含まれ電気
を通電して加熱使用する燃焼触媒１０ｃについて説明す
る。通電により加熱使用する燃焼触媒１０ｃは、触媒基
材として鉄-クロム系のステンレス板にエキスパンドメ
タル加工を施すことによって電気抵抗を大きくしたもの
である。触媒基材の表面には、耐熱性硝子皮膜または特
殊雰囲気下での熱処理により形成された不動態皮膜を有
しているので耐食性が高い。尚、燃焼触媒１０ｃの反応
活性成分は白金属系の金属である。この燃焼触媒１０ｃ
は、通電時には、燃焼触媒１０ｃの上流側端面に点分散
させた微小領域が集中的に加熱される。従って、電気的
に加熱する部分が小さな領域であるため、低電力で印加
しても通電後数秒（例えば３〜５秒）で触媒活性温度に
達し、燃料の酸化反応（燃焼反応）が生じて大きな燃焼
熱を発生する。このようにして燃焼触媒１０ｃの活性化
温度への立ちあがり時間を短縮でき、触媒デバイスの小
型化が可能となる。また、コールドスタート時であって
も、清浄な排ガスを外部に放出できる。
を通電して加熱使用する燃焼触媒１０ｃについて説明す
る。通電により加熱使用する燃焼触媒１０ｃは、触媒基
材として鉄-クロム系のステンレス板にエキスパンドメ
タル加工を施すことによって電気抵抗を大きくしたもの
である。触媒基材の表面には、耐熱性硝子皮膜または特
殊雰囲気下での熱処理により形成された不動態皮膜を有
しているので耐食性が高い。尚、燃焼触媒１０ｃの反応
活性成分は白金属系の金属である。この燃焼触媒１０ｃ
は、通電時には、燃焼触媒１０ｃの上流側端面に点分散
させた微小領域が集中的に加熱される。従って、電気的
に加熱する部分が小さな領域であるため、低電力で印加
しても通電後数秒（例えば３〜５秒）で触媒活性温度に
達し、燃料の酸化反応（燃焼反応）が生じて大きな燃焼
熱を発生する。このようにして燃焼触媒１０ｃの活性化
温度への立ちあがり時間を短縮でき、触媒デバイスの小
型化が可能となる。また、コールドスタート時であって
も、清浄な排ガスを外部に放出できる。
【００２０】第２噴射手段３０は、燃料（例えばメタノ
ール）を噴射するインジェクタ３０ａと、スワラであっ
て気体の空気の旋回流を発生させる空気噴射ノズル３０
ｂと、燃料のオフガス通路１ａへの燃料出口部３０ｄと
から主要部が構成される。第２噴射手段３０は、オフガ
スを送るオフガス通路１ａの側部に備えられ、触媒燃焼
器２０の燃焼触媒２２ａが低温活性温度以上に昇温され
たときに触媒燃焼器２０の燃焼触媒２２ａに燃料（例え
ばメタノール）を直接噴射できる位置に設置されてい
る。第２噴射手段３０は、図２では、１台を示している
が、触媒燃焼器２０の燃焼層２２の上流側端面全体に燃
料が行き渡るように必要台数設けられる。尚、インジェ
クタ３０ａと空気噴射ノズル３０ｂの構造は、燃焼ガス
送出手段１０のインジェクタ１０ａと空気噴射ノズル１
０ｂと同様な構造を有している。
ール）を噴射するインジェクタ３０ａと、スワラであっ
て気体の空気の旋回流を発生させる空気噴射ノズル３０
ｂと、燃料のオフガス通路１ａへの燃料出口部３０ｄと
から主要部が構成される。第２噴射手段３０は、オフガ
スを送るオフガス通路１ａの側部に備えられ、触媒燃焼
器２０の燃焼触媒２２ａが低温活性温度以上に昇温され
たときに触媒燃焼器２０の燃焼触媒２２ａに燃料（例え
ばメタノール）を直接噴射できる位置に設置されてい
る。第２噴射手段３０は、図２では、１台を示している
が、触媒燃焼器２０の燃焼層２２の上流側端面全体に燃
料が行き渡るように必要台数設けられる。尚、インジェ
クタ３０ａと空気噴射ノズル３０ｂの構造は、燃焼ガス
送出手段１０のインジェクタ１０ａと空気噴射ノズル１
０ｂと同様な構造を有している。
【００２１】次に、燃料蒸発器の暖機方法に使用される
温度センサについて説明する。第１温度測定手段である
温度センサＴ１は、触媒燃焼器２０の温度を測定するセ
ンサであり、触媒燃焼器２０の触媒層２２の入口温度を
測定する。取り付け位置としては、触媒層２２の入口部
に設けられた多孔板２２ｂの表面に取りつけられる。温
度センサとしては例えば熱電対が用いられる。第２温度
測定手段である温度センサＴ２は、蒸発室２ｂの温度を
測定するセンサであり、熱媒チューブ２ｐ内を通過した
のちの燃焼ガスの温度を測定する。取り付け位置として
は、蒸発室２ｂから出てすぐの位置に設けられた燃焼ガ
ス排出通路２４の天井部に取りつけられる。温度センサ
としては例えば熱電対が用いられる。温度センサｔ１
は、燃焼ガス送出手段１０の燃焼触媒１０ｃの温度を測
定するためのものであり、燃焼触媒１０ｃの表面に取り
つけられる。温度センサとしては例えば熱電対が用いら
れる。温度センサｔ２は、蒸発室２ｂから蒸発する液体
原燃料（例えばメタノールと水の混合液）が蒸発した原
燃料ガスの温度を測定するためのものであり、蒸発室２
ｂの原燃料ガス出口側に設けられる。温度センサとして
は例えば熱電対が用いられる。
温度センサについて説明する。第１温度測定手段である
温度センサＴ１は、触媒燃焼器２０の温度を測定するセ
ンサであり、触媒燃焼器２０の触媒層２２の入口温度を
測定する。取り付け位置としては、触媒層２２の入口部
に設けられた多孔板２２ｂの表面に取りつけられる。温
度センサとしては例えば熱電対が用いられる。第２温度
測定手段である温度センサＴ２は、蒸発室２ｂの温度を
測定するセンサであり、熱媒チューブ２ｐ内を通過した
のちの燃焼ガスの温度を測定する。取り付け位置として
は、蒸発室２ｂから出てすぐの位置に設けられた燃焼ガ
ス排出通路２４の天井部に取りつけられる。温度センサ
としては例えば熱電対が用いられる。温度センサｔ１
は、燃焼ガス送出手段１０の燃焼触媒１０ｃの温度を測
定するためのものであり、燃焼触媒１０ｃの表面に取り
つけられる。温度センサとしては例えば熱電対が用いら
れる。温度センサｔ２は、蒸発室２ｂから蒸発する液体
原燃料（例えばメタノールと水の混合液）が蒸発した原
燃料ガスの温度を測定するためのものであり、蒸発室２
ｂの原燃料ガス出口側に設けられる。温度センサとして
は例えば熱電対が用いられる。
【００２２】次に、これらから構成される本発明に係る
燃料蒸発器の暖機方法について、図４および図５を参照
して説明する。図４は、本発明に係る燃料蒸発器の暖機
方法の第一実施の形態を示す制御フローチャートであ
る。また、図５は、本発明に係る燃料蒸発器の暖機方法
の第二実施の形態を示す制御フローチャートである。最
初に第一実施の形態の制御フローチャートについて説明
する。 ＜第一実施形態の制御フローチャート＞ （ａ）車両のイグニッションスイッチを入れる（Ｓ
１）。 （ｂ）燃焼ガス送出手段１０の燃焼触媒１０ｃに通電す
るとともに、空気噴射ノズル１０ｂに空気を供給する
（Ｓ２）。 （ｃ）燃焼ガス送出手段１０の燃焼触媒１０ｃの触媒表
面温度を温度センサｔ１により検知しながら（Ｓ３）、
燃焼触媒１０ｃが触媒活性を生じる所定の温度（例えば
１２０℃）になったら、燃焼ガス送出手段１０の燃料噴
射部であるインジェクタ１０ａから燃焼触媒１０ｃに向
けて燃料（例えばメタノール）を噴射し、気化・燃焼さ
せ燃焼ガスを発生させる。そして燃焼ガス送出手段の燃
焼触媒１０ｃへの通電を停止する。
燃料蒸発器の暖機方法について、図４および図５を参照
して説明する。図４は、本発明に係る燃料蒸発器の暖機
方法の第一実施の形態を示す制御フローチャートであ
る。また、図５は、本発明に係る燃料蒸発器の暖機方法
の第二実施の形態を示す制御フローチャートである。最
初に第一実施の形態の制御フローチャートについて説明
する。 ＜第一実施形態の制御フローチャート＞ （ａ）車両のイグニッションスイッチを入れる（Ｓ
１）。 （ｂ）燃焼ガス送出手段１０の燃焼触媒１０ｃに通電す
るとともに、空気噴射ノズル１０ｂに空気を供給する
（Ｓ２）。 （ｃ）燃焼ガス送出手段１０の燃焼触媒１０ｃの触媒表
面温度を温度センサｔ１により検知しながら（Ｓ３）、
燃焼触媒１０ｃが触媒活性を生じる所定の温度（例えば
１２０℃）になったら、燃焼ガス送出手段１０の燃料噴
射部であるインジェクタ１０ａから燃焼触媒１０ｃに向
けて燃料（例えばメタノール）を噴射し、気化・燃焼さ
せ燃焼ガスを発生させる。そして燃焼ガス送出手段の燃
焼触媒１０ｃへの通電を停止する。
【００２３】（ｄ）前記燃焼ガスを燃焼ガス出口部１０
ｄからオフガス通路１ａを介して触媒燃焼器２０の燃焼
触媒２２ａに送出する（Ｓ５）。 （ｅ）第１温度測定手段である温度センサＴ１により触
媒燃焼器２０の触媒層２２の入口温度を検知しながら
（Ｓ６）、前記燃焼ガスでさらに触媒燃焼器２０を暖機
し、触媒層２２の入口温度が燃焼触媒２２ａの活性化す
る所定の温度（例えば１２０℃）になったら、燃焼ガス
送出手段１０の燃焼触媒１０ｃへの燃料の噴射を停止す
る。これにより全体として燃焼ガス送出手段１０が停止
されることとなる。停止後、空気噴射ノズル１０ｂの空
気は少量流しつづけて配管中の燃料をパージしコーキン
グや再燃焼を防止する（Ｓ７）。 （ｆ）次に、オフガス通路１ａより燃焼用空気を導入す
る。前記燃焼用空気は、車両のイグニッションスイッチ
を入れると同時に導入するようにしても良い。そして、
燃焼触媒２２ａの表面に直接噴射可能な位置に設置した
第２噴射手段３０のインジェクタ３０ａから噴射され、
燃焼ガス送出手段１０の場合と同様に空気噴射ノズル３
０ｂによって微粒化・分散化された燃料（例えばメタノ
ール）を、触媒燃焼器２０の触媒層２２の中央に向けて
全面に均一に噴き付ける。 （ｇ）このとき、第１温度測定手段である温度センサＴ
１で検知される触媒層２２の入口温度に応じて燃焼ガス
送出手段１０側からも燃料（例えばメタノール）と空気
を低流量で流すこともできる。これにより第２噴射手段
３０から噴射される燃料（例えばメタノール）の気化を
向上させることができる。 （ｈ）第２噴射手段から噴射された燃料（例えばメタノ
ール）は、触媒燃焼器２０の燃焼触媒２２ａにより触媒
燃焼され、燃料蒸発器２の蒸発用熱源となる燃焼ガスを
発生する（Ｓ８）。燃料蒸発器２の熱源部である熱媒チ
ューブ２ｐに前記燃焼ガスが供給されることで蒸発室２
ｂの暖機が開始される（Ｓ９）。
ｄからオフガス通路１ａを介して触媒燃焼器２０の燃焼
触媒２２ａに送出する（Ｓ５）。 （ｅ）第１温度測定手段である温度センサＴ１により触
媒燃焼器２０の触媒層２２の入口温度を検知しながら
（Ｓ６）、前記燃焼ガスでさらに触媒燃焼器２０を暖機
し、触媒層２２の入口温度が燃焼触媒２２ａの活性化す
る所定の温度（例えば１２０℃）になったら、燃焼ガス
送出手段１０の燃焼触媒１０ｃへの燃料の噴射を停止す
る。これにより全体として燃焼ガス送出手段１０が停止
されることとなる。停止後、空気噴射ノズル１０ｂの空
気は少量流しつづけて配管中の燃料をパージしコーキン
グや再燃焼を防止する（Ｓ７）。 （ｆ）次に、オフガス通路１ａより燃焼用空気を導入す
る。前記燃焼用空気は、車両のイグニッションスイッチ
を入れると同時に導入するようにしても良い。そして、
燃焼触媒２２ａの表面に直接噴射可能な位置に設置した
第２噴射手段３０のインジェクタ３０ａから噴射され、
燃焼ガス送出手段１０の場合と同様に空気噴射ノズル３
０ｂによって微粒化・分散化された燃料（例えばメタノ
ール）を、触媒燃焼器２０の触媒層２２の中央に向けて
全面に均一に噴き付ける。 （ｇ）このとき、第１温度測定手段である温度センサＴ
１で検知される触媒層２２の入口温度に応じて燃焼ガス
送出手段１０側からも燃料（例えばメタノール）と空気
を低流量で流すこともできる。これにより第２噴射手段
３０から噴射される燃料（例えばメタノール）の気化を
向上させることができる。 （ｈ）第２噴射手段から噴射された燃料（例えばメタノ
ール）は、触媒燃焼器２０の燃焼触媒２２ａにより触媒
燃焼され、燃料蒸発器２の蒸発用熱源となる燃焼ガスを
発生する（Ｓ８）。燃料蒸発器２の熱源部である熱媒チ
ューブ２ｐに前記燃焼ガスが供給されることで蒸発室２
ｂの暖機が開始される（Ｓ９）。
【００２４】（ｉ）燃料蒸発器２を通過した後の燃焼ガ
スの温度を、第２温度測定手段である温度センサＴ２で
検知し（Ｓ１０）、蒸発室２ｂの加熱容量に見合った所
定の温度（例えば２００℃）以上になったら、第１噴射
手段２ａから液体原燃料（例えばメタノールと水の混合
液）を蒸発室２ｂ内に設けられた熱媒チューブ２ｐの外
表面に噴射する（Ｓ１１）。 （ｊ）このとき、燃料蒸発器２の後段に設けられる改質
器３等を暖機するために蒸発室２ｂに空気を供給するこ
ともある。 （ｋ）蒸発室２ｂから発生する液体原燃料（例えばメタ
ノールと水の混合液）が蒸発した原燃料ガスの温度を温
度センサｔ２で検知し（Ｓ１２）、後段の改質器３の改
質反応に適した所定の温度（例えば１８０℃）になった
ら燃料蒸発器２の暖機を終了する。
スの温度を、第２温度測定手段である温度センサＴ２で
検知し（Ｓ１０）、蒸発室２ｂの加熱容量に見合った所
定の温度（例えば２００℃）以上になったら、第１噴射
手段２ａから液体原燃料（例えばメタノールと水の混合
液）を蒸発室２ｂ内に設けられた熱媒チューブ２ｐの外
表面に噴射する（Ｓ１１）。 （ｊ）このとき、燃料蒸発器２の後段に設けられる改質
器３等を暖機するために蒸発室２ｂに空気を供給するこ
ともある。 （ｋ）蒸発室２ｂから発生する液体原燃料（例えばメタ
ノールと水の混合液）が蒸発した原燃料ガスの温度を温
度センサｔ２で検知し（Ｓ１２）、後段の改質器３の改
質反応に適した所定の温度（例えば１８０℃）になった
ら燃料蒸発器２の暖機を終了する。
【００２５】以上説明した（ａ）〜（ｋ）の工程はシー
ケンス制御される。制御方法としては電子制御でも良
い。このように、 （１）燃焼ガス送出手段１０では、温度センサｔ１の温
度を検知しながら燃焼触媒１０ｃで燃料（例えばメタノ
ール）を気化・燃焼させ、その燃焼ガスで触媒燃焼器２
０を暖機する。 （２）触媒燃焼器２０では、第１温度測定手段である温
度センサＴ１の温度を検知しながら活性を示す温度以上
に昇温した燃焼触媒２２ａに第２噴射手段３０から燃料
（例えばメタノール）を直接噴射して燃焼させ、その燃
焼ガスで燃料蒸発器２の蒸発室２ｂを暖機する。 （３）燃料蒸発器２では、第２温度測定手段である温度
センサＴ２の温度を検知しながら蒸発室２ｂ内で第１噴
射手段２ａから液体原燃料（例えばメタノールと水の混
合液）を噴射し、液体原燃料（例えばメタノールと水の
混合液）を蒸発させた原燃料ガスの温度が後段の改質反
応に適した温度になったら暖機を終了する。という３段
階の暖機方法をとることにより、適切なタイミングで触
媒燃焼器２０の暖機を終了させて蒸発用熱源となる燃焼
ガスを発生させることができる。また、適切なタイミン
グで液体原燃料を噴射させることにより、始動から暖機
終了までを無駄なく確実に実施できる。
ケンス制御される。制御方法としては電子制御でも良
い。このように、 （１）燃焼ガス送出手段１０では、温度センサｔ１の温
度を検知しながら燃焼触媒１０ｃで燃料（例えばメタノ
ール）を気化・燃焼させ、その燃焼ガスで触媒燃焼器２
０を暖機する。 （２）触媒燃焼器２０では、第１温度測定手段である温
度センサＴ１の温度を検知しながら活性を示す温度以上
に昇温した燃焼触媒２２ａに第２噴射手段３０から燃料
（例えばメタノール）を直接噴射して燃焼させ、その燃
焼ガスで燃料蒸発器２の蒸発室２ｂを暖機する。 （３）燃料蒸発器２では、第２温度測定手段である温度
センサＴ２の温度を検知しながら蒸発室２ｂ内で第１噴
射手段２ａから液体原燃料（例えばメタノールと水の混
合液）を噴射し、液体原燃料（例えばメタノールと水の
混合液）を蒸発させた原燃料ガスの温度が後段の改質反
応に適した温度になったら暖機を終了する。という３段
階の暖機方法をとることにより、適切なタイミングで触
媒燃焼器２０の暖機を終了させて蒸発用熱源となる燃焼
ガスを発生させることができる。また、適切なタイミン
グで液体原燃料を噴射させることにより、始動から暖機
終了までを無駄なく確実に実施できる。
【００２６】次に、第二実施の形態の制御フローチャー
トについて説明する。第二実施の形態の制御フローチャ
ートは、第一実施の形態の制御フローチャートとからＳ
７の工程を除去したものであり、他のステップは同様で
ある。Ｓ２１〜Ｓ２６はそれぞれＳ１〜Ｓ６に対応し、
Ｓ２７〜Ｓ３１は、それぞれＳ８〜Ｓ１２に対応してい
る。すなわち、前述の（ｅ）の段階で燃焼ガス送出手段
１０の燃焼触媒１０ｃへの燃料の噴射を停止しないで
（ｆ）以下を実行している。このようにして、触媒燃焼
器２０の暖機終了後も、燃焼ガス送出手段１０から触媒
燃焼器２０に熱を与えるようにすることにより、第２噴
射手段３０からの燃焼ガス発生用の燃料の気化を促して
液溜まりを防止できるので、第一実施の形態の暖機方法
よりも効率的に燃料蒸発器２０の暖機を行うことができ
る。
トについて説明する。第二実施の形態の制御フローチャ
ートは、第一実施の形態の制御フローチャートとからＳ
７の工程を除去したものであり、他のステップは同様で
ある。Ｓ２１〜Ｓ２６はそれぞれＳ１〜Ｓ６に対応し、
Ｓ２７〜Ｓ３１は、それぞれＳ８〜Ｓ１２に対応してい
る。すなわち、前述の（ｅ）の段階で燃焼ガス送出手段
１０の燃焼触媒１０ｃへの燃料の噴射を停止しないで
（ｆ）以下を実行している。このようにして、触媒燃焼
器２０の暖機終了後も、燃焼ガス送出手段１０から触媒
燃焼器２０に熱を与えるようにすることにより、第２噴
射手段３０からの燃焼ガス発生用の燃料の気化を促して
液溜まりを防止できるので、第一実施の形態の暖機方法
よりも効率的に燃料蒸発器２０の暖機を行うことができ
る。
【００２７】本発明は、以上述べた実施の形態に限定さ
れるものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない範
囲で適宜変更しても実施可能である。例えば、燃料電池
システム用の燃料蒸発器だけでなく化学工業用の蒸発器
やボイラ等にも適用できる。
れるものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない範
囲で適宜変更しても実施可能である。例えば、燃料電池
システム用の燃料蒸発器だけでなく化学工業用の蒸発器
やボイラ等にも適用できる。
【００２８】
【発明の効果】以上の構成と作用からなる本発明によれ
ば、以下の効果を奏する。 １．本発明の請求項１に係る燃料蒸発器の暖機方法の発
明によれば、適切なタイミングで触媒燃焼器の暖機を終
了させ、蒸発用熱源となる燃焼ガスの発生を導き、さら
に適切なタイミングで蒸発させる液体原燃料を噴射する
ことにより始動から暖機終了までを無駄なく確実に実施
できる。従って暖機の迅速化・効率化が図れる。 ２．本発明の請求項２に係る燃料蒸発器の暖機方法の発
明によれば、触媒燃焼器の暖機終了後も触媒燃焼器に熱
を与えることとなり、請求項１に係る作用に加え、燃焼
ガス発生用の燃料の蒸発を促進して液溜まりを防止で
き、結果として効率的に燃料蒸発器の暖機を行うことが
できる。
ば、以下の効果を奏する。 １．本発明の請求項１に係る燃料蒸発器の暖機方法の発
明によれば、適切なタイミングで触媒燃焼器の暖機を終
了させ、蒸発用熱源となる燃焼ガスの発生を導き、さら
に適切なタイミングで蒸発させる液体原燃料を噴射する
ことにより始動から暖機終了までを無駄なく確実に実施
できる。従って暖機の迅速化・効率化が図れる。 ２．本発明の請求項２に係る燃料蒸発器の暖機方法の発
明によれば、触媒燃焼器の暖機終了後も触媒燃焼器に熱
を与えることとなり、請求項１に係る作用に加え、燃焼
ガス発生用の燃料の蒸発を促進して液溜まりを防止で
き、結果として効率的に燃料蒸発器の暖機を行うことが
できる。
【図１】本発明に係る燃料蒸発器の暖機方法を適用した
燃料電池システムの全体ブロック図である。
燃料電池システムの全体ブロック図である。
【図２】本発明に係る燃料蒸発器の暖機方法を実施する
のに好適な装置の一実施の形態を示す側断面図である。
のに好適な装置の一実施の形態を示す側断面図である。
【図３】（ａ）本発明に係る空気噴射ノズル及び空気噴
射通路の構成図である。 （ｂ）本発明に係る空気噴射ノズルの空気噴射傘の平面
図である。
射通路の構成図である。 （ｂ）本発明に係る空気噴射ノズルの空気噴射傘の平面
図である。
【図４】本発明に係る燃料蒸発器の暖機方法の第一実施
の形態を示す制御フローチャートである。
の形態を示す制御フローチャートである。
【図５】本発明に係る燃料蒸発器の暖機方法の第二実施
の形態を示す制御フローチャートである。
の形態を示す制御フローチャートである。
【図６】従来の燃料蒸発器の暖機方法を説明するための
図である。 （ａ）電気ヒータによる暖機方法を示す図である。 （ｂ）燃焼バーナによる暖機方法を示す図である。
図である。 （ａ）電気ヒータによる暖機方法を示す図である。 （ｂ）燃焼バーナによる暖機方法を示す図である。
１ 暖機装置
２ 燃料蒸発器
２ａ 第１噴射手段
２ｂ 蒸発室
２ｐ 熱媒チューブ（熱源部）
１０ 燃焼ガス送出手段
１０ａ インジェクタ（燃料噴射部）
１０ｂ 空気噴射ノズル（スワラ）
１０ｃ 燃焼触媒
１０ｄ 燃焼ガス出口部
２０ 触媒燃焼器
２２ａ 燃焼触媒
３０ 第２噴射手段
３０ａ インジェクタ
３０ｂ 空気噴射ノズル（スワラ）
３０ｄ 燃料出口部
Ｔ１ 第１温度測定手段
Ｔ２ 第２温度測定手段
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平11−86893（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−182814（ＪＰ，Ａ)
特開2000−220805（ＪＰ，Ａ)
特開2001−135331（ＪＰ，Ａ)
実開 昭60−95458（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F23N 5/02 342
F23N 5/02 341
F23D 11/40
F23N 5/00
H01M 8/06
Claims (2)
- 【請求項１】 液体原燃料を噴射する第１噴射手段を備
え、その熱源部に前記液体原燃料を噴射して蒸発させる
蒸発室と、 燃焼触媒を備え、触媒燃焼による燃焼ガスを前記蒸発室
の前記熱源部に導入する触媒燃焼器と、 該触媒燃焼器に燃料を噴射供給する第２噴射手段と、 燃料噴射部及び燃焼触媒を備え、該燃焼触媒に前記燃料
噴射部から燃料を噴射して触媒燃焼したガスを前記触媒
燃焼器に向け送出する燃焼ガス送出手段と、 前記触媒燃焼器の温度を測定する第１温度測定手段と、 前記蒸発室の温度を測定する第２温度測定手段とを有す
る燃料蒸発器の暖機方法であって、 前記燃焼ガス送出手段による燃焼ガスの送出を開始した
のち、前記第１温度測定手段による前記触媒燃焼器の温
度に応じて前記燃焼ガス送出手段を停止するとともに、
前記第２噴射手段より前記触媒燃焼器に向け燃料の送り
込みを開始する第１の工程と、 前記第２温度測定手段による前記蒸発室の温度に応じて
前記蒸発室で前記第１噴射手段により前記液体原燃料を
噴射させ蒸発を開始させる第２の工程と、をこの順番に
実施することを特徴とする燃料蒸発器の暖機方法。 - 【請求項２】 液体原燃料を噴射する第１噴射手段を備
え、その熱源部に前記液体原燃料を噴射して蒸発させる
蒸発室と、 燃焼触媒を備え、触媒燃焼による燃焼ガスを前記蒸発室
の前記熱源部に導入する触媒燃焼器と、 該触媒燃焼器に燃料を噴射供給する第２噴射手段と、 燃料噴射部及び燃焼触媒を備え、該燃焼触媒に前記燃料
噴射部から燃料を噴射して触媒燃焼したガスを前記触媒
燃焼器に向け送出する燃焼ガス送出手段と、 前記触媒燃焼器の温度を測定する第１温度測定手段と、 前記蒸発室の温度を測定する第２温度測定手段とを有す
る燃料蒸発器の暖機方法であって、 前記燃焼ガス送出手段による燃焼ガスの送出を開始した
のち、前記第１温度測定手段による前記触媒燃焼器の温
度に応じて前記燃焼ガス送出手段による燃焼ガスの送出
を維持しつつ、前記第２噴射手段より前記触媒燃焼器に
向け燃料の送り込みを開始する第１の工程と、 前記第２温度測定手段による前記蒸発室の温度に応じて
前記蒸発室で前記第１噴射手段により前記液体原燃料を
噴射させ蒸発を開始させる第２の工程と、をこの順番に
実施することを特徴とする燃料蒸発器の暖機方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000205746A JP3398862B2 (ja) | 2000-07-06 | 2000-07-06 | 燃料蒸発器の暖機方法 |
| US09/900,793 US6905327B2 (en) | 2000-07-06 | 2001-07-06 | Method of warming up a fuel evaporator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2000205746A JP3398862B2 (ja) | 2000-07-06 | 2000-07-06 | 燃料蒸発器の暖機方法 |
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|---|---|
| JP2002022160A JP2002022160A (ja) | 2002-01-23 |
| JP3398862B2 true JP3398862B2 (ja) | 2003-04-21 |
Family
ID=18702783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000205746A Expired - Fee Related JP3398862B2 (ja) | 2000-07-06 | 2000-07-06 | 燃料蒸発器の暖機方法 |
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| JP (1) | JP3398862B2 (ja) |
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| WO2005052451A1 (en) * | 2003-11-25 | 2005-06-09 | Nuvera Fuel Cells, Inc. | Burner control sensor configuration |
| JP2010517226A (ja) * | 2007-01-22 | 2010-05-20 | ロールス−ロイス・フューエル・セル・システムズ（ユーエス）インコーポレーテッド | 多段燃焼器及び燃料電池システムを始動するための方法 |
| US20090280367A1 (en) * | 2008-05-12 | 2009-11-12 | Clearedge Power, Inc. | Extraction of Energy From Used Cooking Oil |
| US9791154B2 (en) * | 2013-06-18 | 2017-10-17 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Power generation system and method of operating power generation system |
| JP7232997B2 (ja) * | 2017-02-09 | 2023-03-06 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池システムの始動バーナ |
| US11898750B2 (en) * | 2018-06-01 | 2024-02-13 | Nissan Motor Co., Ltd. | Control method for a catalytic combustion apparatus and a catalytic combustion system |
| US20200180775A1 (en) * | 2018-12-07 | 2020-06-11 | Hamilton Sundstrand Corporation | Catalyst deactivation monitoring of catalytic inerting system |
| CN111022223B (zh) * | 2019-11-28 | 2021-11-26 | 清华大学 | 一种用于发动机冷启动的进气加热装置及发动机 |
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- 2000-07-06 JP JP2000205746A patent/JP3398862B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
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- 2001-07-06 US US09/900,793 patent/US6905327B2/en not_active Expired - Fee Related
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| US20020056316A1 (en) | 2002-05-16 |
| US6905327B2 (en) | 2005-06-14 |
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