JP4000860B2

JP4000860B2 - 燃料処理装置とその起動方法

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Publication number: JP4000860B2
Application number: JP2002034148A
Authority: JP
Inventors: 哲也平田
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2022-02-12
Also published as: JP2003238110A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料を加熱、改質、ＣＯ除去する燃料処理装置とその起動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃料電池自動車の研究開発が活発に行われており、特に、燃料電池としては作動温度が比較的低い（１００℃前後）固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）が有力である。また燃料としては、補給が容易でインフラ整備の必要性が少ないメタノールが有力視されている。この場合、メタノールを水素に改質する改質器が必須となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
メタノールを改質する改質器としては、例えば「メタノール改質器」（特開昭６３−５０３０２号）が開示されている。この改質器は、中空円筒形の反応管の内部に改質触媒を充填し、外部から燃焼排ガスで加熱し、内部を流れる原料ガスを改質するものである。
【０００４】
しかし、特開昭６３−５０３０２号の「メタノール改質器」は、自動車用に搭載するには、（１）大型で重く、（２）起動に時間がかかり、（３）負荷変化への応答性が低く、（４）発生した水素含有ガス中のＣＯ濃度が高く、燃料電池の電極を劣化させる、等の問題点があった。
【０００５】
また、高いメタノール転化率を維持しつつＣＯガスの生成を低くできる手段として、例えば、「水素含有ガスの製造方法」（特開平６−２５６００１号、特開平６−２７９００１号）が開示されている。この方法は、メタノール、酸素、水を加熱した触媒に接触させて反応させるものであり、燃料の一部を燃焼させる部分酸化を利用している。
【０００６】
しかし、特開平６−２５６００１号及び特開平６−２７９００１号の「水素含有ガスの製造方法」は、（５）触媒の予熱に時間がかかり、（６）ＣＯ濃度を従来のリン酸型燃料電池には適用可能な程度（約１％前後）まで下げることができるが、車載用に適した固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）に適用するには依然としてＣＯ濃度が高い問題点があった。
【０００７】
更に、ＣＯ濃度が極めて低い水素含有ガスを生成することができる「燃料改質装置」（特開平８−１５７２０１号）が開示されている。この装置は、改質器、選択酸化部、部分酸化部、及び制御装置を備え、選択酸化部で一酸化炭素のみを酸化し、部分酸化部で残存の一酸化炭素を酸化することで、ＣＯ濃度が極めて低い（数ｐｐｍ）水素含有ガスを生成し、ＰＥＦＣへの適用を可能にしている。
【０００８】
しかし、特開平８−１５７２０１号の「燃料改質装置」は、改質器が特開昭６３−５０３０２号と同様の間接加熱型であるため、起動に時間がかかり、負荷変化への応答性が低い問題点があった。
【０００９】
すなわち、従来の改質器はコンパクト化しにくく、負荷応答性が低く、反応器の予熱・起動に時間がかかり車両搭載用の燃料電池用としては不十分である問題点があった。
【００１０】
上述した問題点を解決するため、本発明の出願人等は、先に、「燃料電池用改質器とその起動方法」を創案し、出願した（特開２００１−２２６１０６）。この発明は、図３に示すように、水蒸気を含む原料ガスを部分酸化させその発熱で原料ガスを水素含有ガスに改質する燃焼・改質触媒１が充填された部分酸化改質器２と、該部分酸化改質器の上流側と下流側に空気を供給する上流側空気ライン４及び下流側空気ライン６と、部分酸化改質器内の温度を検出して上流側空気ライン４及び下流側空気ライン６の空気流量を制御する流量制御器８とを備え、改質器内の上流側温度が触媒の耐熱温度を超えないように上流側空気ラインの空気流量を制御し、かつ改質器内の下流側温度が所定の温度範囲になるように下流側空気ラインの空気流量を制御するものである。
【００１１】
この発明により、燃焼・改質触媒１が充填された部分酸化改質器１２に空気ライン４、６から空気を供給するので、触媒の作用により水蒸気を含む原料ガスの一部が直ちに部分酸化し、その発熱で燃焼・改質触媒を直接加熱するので、間接加熱式のように大型の熱交換器が不要となり、短時間に加熱でき、燃料電池の急速な負荷変化に容易に追従できるようになった。
【００１２】
しかし、特開２００１−２２６１０６の場合でも、燃料として液体燃料（例えばメタノール）を用いる場合、燃料の加熱に熱交換器・蒸発器を用い、加熱・蒸発させるため、装置が大きくなり、かつ起動に時間がかかっていた。
また、部分酸化改質器内でも部分酸化により加熱するため、原料ガスの供給温度は反応温度より低くする必要があり、改質反応が入口付近では十分に進行せず、触媒が十分に利用できていなかった。
【００１３】
また、これらの問題点を解決するために、特開平７−２１５７０２号、特開２００１−１５３３１３等が提案されている。
【００１４】
特開平７−２１５７０２号の「燃料改質装置」は、燃料噴射ノズルからの燃料を完全燃焼させる工程と、燃料気化用コイルからの燃料を部分酸化反応させる工程とを備え、装置の前段部において、バーナとして理論空燃比で完全燃焼させ、この熱で触媒床と反応ガスの加熱を行い、触媒床においては、部分酸化によりＣＯが発生し、このＣＯと完全燃焼により生成した水蒸気により水素へのシフト反応が行われるものである。
【００１５】
しかし、この装置では、前段部において完全燃焼させるため、空燃比を非常に大きく（１４．５以上に）設定するため、下流部に大量の酸素が残留し、これを部分酸化により完全に消費する必要がある。また、その結果大量のＣＯが発生するため、ＣＯ濃度を従来のリン酸型燃料電池には適用可能な程度（約１％前後）まで下げることが困難である。またこのＣＯと燃焼により生成した水蒸気のみを反応させるため、改質反応の制御が困難である等の問題点があった。
【００１６】
また、特開２００１−１５３３１３の「部分酸化バーナ」は、燃焼空間壁の内壁にセラミック部材を設け、燃焼空間の下流側に、液体燃料を気化させる機構を備える熱交換器を配設し、熱交換器で気化した燃料ガスを燃焼空間で燃焼させるものである。
【００１７】
この装置は、低い空気比でも火炎を安定化させることができるが、セラミック部材や熱交換器が十分加熱されるまで、安定燃焼が困難であり、その結果起動時間がかかる。また、排ガス温度を低減するために熱交換器を用いるため、装置構造が複雑かつ大型となり、かつその温度制御が困難である問題点があった。
【００１８】
本発明は上述した種々の問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、燃料として液体燃料を用いる場合でも、短時間で起動でき、かつ容易に小型化ができる燃料処理装置とその起動方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、燃料を燃焼させて高温ガスを発生させる過濃燃焼バーナ（１２）と、燃料と水の混合原料を蒸発させて加熱する蒸発加熱装置（１４）と、混合原料を水素含有ガスに改質する改質器（１６）と、一酸化炭素を選択的に除去するＣＯ除去器（１８）とを備えた一体型の燃料処理装置であって、前記蒸発加熱装置（１４）は、改質器（１６）を出たガスとＣＯ除去器（１８）を出たガスを液体状態の混合原料で冷却する液体原料チャンバ（１５）を有し、
前記改質器（１６）は、改質触媒を外部からの高温ガスで間接加熱するガス加熱管（１６ａ）を内蔵し、前記ＣＯ除去器（１８）は、ＣＯ除去触媒を外部からの高温ガスで間接加熱するガス加熱管（１８ａ）を内蔵する、ことを特徴とする燃料処理装置が提供される。
【００２０】
上記本発明の構成によれば、過濃燃焼バーナ（１２）で燃料を燃焼させて高温ガスを発生させるので、燃料として液体燃料を用いる場合でも、短時間で着火し、例えば１０００℃以上の高温ガスを短時間（数秒程度）で発生することができる。また、蒸発加熱装置（１４）で燃料と水の混合原料を蒸発させて加熱するので、温度制御が容易にできる。
【００２１】
さらに加熱された混合原料を一体に形成された改質器（１６）とＣＯ除去器（１８）に直接供給できるので、放熱ロスを最小限度に抑えて、改質とＣＯ除去ができ、燃料電池にそのまま供給して発電に用いることができる。
【００２２】
また、蒸発加熱装置（１４）は、改質器（１６）を出たガスとＣＯ除去器（１８）を出たガスを液体状態の混合原料で冷却する液体原料チャンバ（１５）を有するので、別の熱交換器なしで、改質器を出たガスとＣＯ除去器を出たガスとを冷却でき、全体を容易に小型化ができる。
【００２３】
さらに、改質器（１６）は、改質触媒を外部からの高温ガスでは間接加熱するガス加熱管（１６ａ）を内蔵し、ＣＯ除去器（１８）は、ＣＯ除去触媒を外部からの高温ガスでは間接加熱するガス加熱管（１８ａ）を内蔵するので、別の熱交換器なしで、改質器とＣＯ除去器を加熱でき、全体を容易に小型化ができる。
【００２４】
従って、着火、燃焼、加熱、改質、ＣＯ除去を短時間にできるので、燃料電池の起動が短時間でできる。
【００２５】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記改質器（１６）とＣＯ除去器（１８）は、過濃燃焼バーナ（１２）を囲んで連続して形成されており、前記液体原料チャンバ（１５）は、ＣＯ除去器（１８）とその前後の空洞部（１７ａ、１７ｂ）を囲み、該空洞部との熱交換により、改質器（１６）を出たガスとＣＯ除去器（１８）を出たガスを液体状態の混合原料で冷却する。
【００２６】
この構成により、過濃燃焼バーナ（１２）からの伝熱で改質器（１６）とＣＯ除去器（１８）を加熱でき、放熱ロスを最小限度に抑えることができる。また、液体原料チャンバ（１５）とＣＯ除去器（１８）の前後の空洞部（１７ａ、１７ｂ）との熱交換により、改質器（１６）を出たガスとＣＯ除去器（１８）を出たガスを液体状態の混合原料で冷却でき、かつ全体を容易に小型化ができる。
【００２７】
また、本発明によれば、燃料を燃焼させて高温ガスを発生させる過濃燃焼ステップ（Ａ）と、燃料と水の混合原料を蒸発させて加熱する蒸発加熱ステップ（Ｂ）と、加熱された混合原料を水素含有ガスに改質する改質ステップ（Ｃ）と、を備え、起動時と定常運転時とで、混合原料の蒸発量を変化させて、蒸発加熱室における混合原料の温度を制御し、かつ改質触媒及びＣＯ除去触媒を外部からの高温ガスにより加熱する、ことを特徴とする燃料処理装置の起動方法が提供される。
【００２８】
この起動方法により、過濃燃焼ステップ（Ａ）で燃料を燃焼させて高温ガスを発生させるので、燃料として液体燃料を用いる場合でも、短時間で着火し、例えば１０００℃以上の高温ガスを短時間（数秒程度）で発生することができる。
【００２９】
また、蒸発加熱ステップ（Ｂ）で燃料と水の混合原料を蒸発させて加熱するので、温度制御が容易にできる。さらに改質ステップ（Ｃ）において、混合ガスの保有する熱で下流側に位置する改質触媒を直接及び間接に加熱することができるので、別の熱交換器なしで、改質器とＣＯ除去器を加熱でき、全体を容易に小型化ができる。また、更に、着火、燃焼、加熱、改質、ＣＯ除去を短時間にできるので、燃料電池の起動が短時間でできる。
【００３０】
更に、起動時と定常運転時とで、起動時と定常運転時とで、混合原料の蒸発量を変化させて、改質器の入口ガス温度が触媒の耐熱温度を超えないように蒸発加熱室における混合原料の温度を制御し、かつ改質触媒及びＣＯ除去触媒を外部からの高温ガスにより加熱するので、一層速い起動ができるばかりでなく、触媒の加熱を防止して触媒寿命を延ばし、高温におけるＣＯの発生を抑制することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付して使用する。
【００３２】
図１は、本発明による燃料処理装置の全体概念図であり、図２はその具体的構成図である。燃料処理装置１０は、図１に破線で囲む過濃燃焼バーナ１２、蒸発加熱装置１４、改質器１６、及びＣＯ除去器１８からなる。また図２に示すように、この燃料処理装置１０はこれらの構成機器が一体化された一体型の装置である。
また、燃料処理装置１０の外部には、固体高分子型燃料電池２０（ＰＥＦＣ）と補助バーナ２２が発電用と加熱用に設置されている。
【００３３】
過濃燃焼バーナ１２は、燃焼室１２ａと燃料噴射器１２ｂを有し、燃料を燃焼させて高温ガスを発生させる燃焼器（プリバーナ）である。この燃焼器は、燃料を燃空比１以上で燃焼させるのがよい。なお燃空比１以上の燃焼とは、燃料と空気の当量比が１以上であることを意味し、燃焼後の高温ガスが酸素を含まない還元状態となるものをいう。
この過濃燃焼バーナ１２は、図２に示すように、燃料処理装置１０の中心部分に設けられ、高温Ｔ１（例えば１０００℃以上）の燃焼ガスを発生する。
【００３４】
過濃燃焼バーナ１２の燃料は、好ましくは改質原料と同じメタノール、メタン、ガソリン（ナフサ）、その他の炭化水素化合物である。またこの燃料と水を混合した混合原料をそのまま燃焼させてもよい。
【００３５】
蒸発加熱装置１４は、燃焼室１２ａの下流側に連結された蒸発加熱室１４ａと、燃焼室１２ａまたは蒸発加熱室１４ａに混合原料を噴霧する原料噴霧口１４ｂとを備え、燃焼室１２ａで発生した高温ガスにより燃料と水の混合原料を蒸発させて所望の温度Ｔ２に加熱する。
【００３６】
混合原料は、メタノール、メタン、ガソリン（ナフサ）、その他の炭化水素化合物と水との混合体である。水の混合比率は、改質器１６に供給される混合ガス中の水蒸気と炭化水素化合物の比率（Ｓ／Ｃ）が改質に適した値（例えば、Ｓ／Ｃ＝１．５前後）に設定する。
【００３７】
従って、過濃燃焼バーナ１２と蒸発加熱装置１４により、酸素を含まない高温ガス（温度Ｔ１）を発生させ、発生した高温ガスにより燃料と水の混合原料を蒸発させて所望の温度Ｔ２まで加熱する。
【００３８】
改質器１６とＣＯ除去器１８は、過濃燃焼バーナ１２と蒸発加熱装置１４を囲む中空のリング状に形成されている。このリング形状は、円形リングでも矩形リングでもよい。
また、改質器１６とＣＯ除去器１８は、連続して一体に形成されており、蒸発加熱装置１４を出たガスが、図２で閉じた右端部で反転してリング状のフィルタ１４ｃに入り、フィルタ１４ｃを通って改質器１６に流入し、第１空洞部１７ａを通過してＣＯ除去器１８に入り、更に第２空洞部１７ｂを通過して外部の燃料電池２０に供給される。
【００３９】
改質器１６には、水蒸気を含む原料ガスを水素含有ガスに改質する改質触媒１６ｂが充填されている。改質触媒１６ｂには、例えば、銅−亜鉛系、貴金属系、ニッケル、ニッケル合金、その他の改質触媒を用いることができる。銅−亜鉛系の改質触媒の耐熱温度は例えば約４００℃であり、最適使用温度は約２５０〜３５０℃である。
【００４０】
ＣＯ除去器１８には、一酸化炭素を選択的に除去するＣＯ除去触媒１８ｂが充填されている。ＣＯ除去触媒１８ｂにも、例えば、銅−亜鉛系、貴金属系、ニッケル、ニッケル合金、その他の周知の触媒を用いることができる。銅−亜鉛系のＣＯ除去触媒の耐熱温度は例えば約４００℃であり、最適使用温度は約２００〜３００℃である。
【００４１】
図１において蒸発加熱装置１４は、改質器１６及びＣＯ除去器１８と過濃燃焼バーナ１２の間に隔壁を介して密着して設けられたドーナツ状の液体原料チャンバ１５を有する。
この液体原料チャンバ１５は、ＣＯ除去器１８とその前後の第１、第２の空洞部１７ａ，１７ｂを囲み、空洞部１７ａ，１７ｂとの熱交換により、改質器１６を出たガスとＣＯ除去器１８を出たガスを液体状態の混合原料で所望の温度Ｔ３，Ｔ４まで冷却する。この冷却により液体状態の混合原料は加熱され、蒸発加熱室１４ａとの隔壁に設けられた原料噴霧口１４ｂから内部に噴霧されて蒸発する。
【００４２】
また上述した改質器１６は、改質触媒１６ｂを外部からの高温ガスで間接加熱するガス加熱管１６ａを内蔵し、ＣＯ除去器１８も、ＣＯ除去触媒１８ｂを外部からの高温ガスで間接加熱するガス加熱管１８ａを内蔵する。これらのガス加熱管１６ａ，１８ａには、補助バーナ２２で発生した高温ガスが必要時に供給される。なお。ＣＯ除去器１８は通常は冷却をし、起動時又は液体で冷却されすぎるときに加熱する。
【００４３】
上述した改質器１６は、混合原料ガスを水素を含む改質ガス（水素含有ガス）に改質し、このガスをＣＯ除去器１８に供給する。
【００４４】
またＣＯ除去器１８の上流側にはＣＯの選択除去反応に必要な量の空気が供給できるようになっており、このＣＯ選択除去反応により、約２００〜３００℃の最適使用温度を保持しながら改質器１６から供給された改質ガス（水素含有ガス）中のＣＯ濃度を低減する。
【００４５】
ＣＯ除去器１８を出た水素含有ガスは燃料電池２０に供給され、ここで水素含有ガスと空気により電気化学的に発電する。燃料電池２０を出た可燃性ガスを含むアノード排ガスは、過濃燃焼バーナ１２と補助バーナ２２に供給され可燃成分を燃焼させる。起動時には主として補助バーナ２２で燃焼し、この燃焼熱を燃料、改質器の間接加熱等に用いるのがよい。また、定常時にはＮ₂、ＣＯ₂の発生を抑えるために別の燃焼器で燃焼させてもよい。
【００４６】
上述した燃料処理装置を用いた本発明の起動方法は、過濃燃焼ステップ（Ａ）、蒸発加熱ステップ（Ｂ）及び改質ステップ（Ｃ）からなる。過濃燃焼ステップ（Ａ）では燃料を燃焼させて酸素を含まない高温ガスを発生させる。この燃焼は、燃料を燃空比１以上で行うのがよい。蒸発加熱ステップ（Ｂ）では、燃料と水の混合原料を蒸発させて加熱する。この温度は、起動時と定常運転時とで、混合原料の蒸発量を変化させて、蒸発加熱室における混合原料の温度を制御し、かつ改質触媒及びＣＯ除去触媒を外部からの高温ガスにより加熱する。更に改質ステップ（Ｃ）では、加熱された混合原料を水素含有ガスに改質する。
【００４７】
上述した本発明の構成によれば、過濃燃焼バーナ１２で燃料を燃焼させて酸素を含まない高温ガスを発生させるので、燃料として液体燃料（例えばメタノール）を用いる場合でも、短時間で着火し、高温ガスを短時間（数秒程度）で発生することができる。この高温ガスは、メタノールと水の混合燃料を使用し、改質に適したＳ／Ｃ＝１．５とした場合、燃空比１で約１６７０Ｋ、燃空比１．１で約１４７０Ｋであり、約１２００℃の高温（Ｔ１）を混合燃料を直接燃焼させた場合でも得られることが試算により確認された。
【００４８】
また、蒸発加熱装置１４で燃料と水の混合原料を蒸発させて所望の温度Ｔ２に加熱するので、温度制御が容易にできる。
蒸発加熱室１４ａにおける混合原料ガスの温度（Ｔ２）は、起動時には昇温を速めるためできるだけ高く（例えば８００℃程度）に設定し、定常時には３５０℃前後に設定するのがよい。この結果、起動時及び定常時において、改質器１６の上流側に流入する混合原料ガスの温度（Ｔ２）を触媒の耐熱温度を超えない温度（例えば３５０℃以下）に設定することができる。
【００４９】
さらに加熱された混合原料を一体に形成された改質器１６とＣＯ除去器１８に直接供給できるので、放熱ロスを最小限度に抑えて、改質とＣＯ除去ができ、燃料電池にそのまま供給して発電に用いることができる。
また、蒸発加熱装置１４は、改質器１６を出たガスとＣＯ除去器１８を出たガスを液体状態の混合原料で所望の温度Ｔ３，Ｔ４まで冷却する液体原料チャンバ１５を有するので、別の熱交換器なしで、改質器を出たガスとＣＯ除去器を出たガスとを所望の温度Ｔ３，Ｔ４まで冷却でき、全体を容易に小型化ができる。
【００５０】
さらに、改質器１６は、改質触媒を外部からの高温ガスでは間接加熱するガス加熱管１６ａを内蔵し、ＣＯ除去器１８は、ＣＯ除去触媒を外部からの高温ガスでは間接加熱するガス加熱管１８ａを内蔵するので、別の熱交換器なしで、改質器とＣＯ除去器を加熱でき、全体を容易に小型化ができる。
従って、着火、燃焼、加熱、改質、ＣＯ除去を短時間にできるので、燃料電池の起動が短時間でできる。
【００５１】
また、改質器１６とＣＯ除去器１８は、過濃燃焼バーナ１２を囲んで連続して形成されており、過濃燃焼バーナ１２からの伝熱で改質器１６とＣＯ除去器１８を加熱でき、放熱ロスを最小限度に抑えることができる。
【００５２】
さらに、液体原料チャンバ１５は、ＣＯ除去器１８とその前後の空洞部１７ａ，１７ｂを囲んで構成されているので、液体原料チャンバ１５とＣＯ除去器１８の前後の空洞部１７ａ，１７ｂとの熱交換により、改質器１６を出たガス（温度Ｔ３）とＣＯ除去器１８を出たガス（温度Ｔ４）を液体状態の混合原料で所望の温度（例えば約１８０℃と約１００℃前後）まで冷却でき、かつ全体を容易に小型化ができる。
【００５３】
また、本発明の起動方法により、過濃燃焼ステップ（Ａ）で燃料を燃焼させて高温ガスを発生させるので、燃料として液体燃料を用いる場合でも、短時間で着火し、例えば１０００℃以上の高温ガスを短時間（数秒程度）で発生することができる。
【００５４】
また、蒸発加熱ステップ（Ｂ）で燃料と水の混合原料を蒸発させて所望の温度Ｔ２に加熱するので、温度制御が容易にできる。さらに改質ステップ（Ｃ）において、混合ガスの保有する熱で下流側に位置する改質触媒を直接及び間接に加熱することができるので、別の熱交換器なしで、改質器とＣＯ除去器を所望の温度Ｔ２に加熱でき、全体を容易に小型化ができる。また、更に、着火、燃焼、加熱、改質、ＣＯ除去を短時間にできるので、燃料電池の起動が短時間でできる。
【００５５】
更に、起動時と定常運転時とで、起動時と定常運転時とで、混合原料の蒸発量を変化させて、改質器の入口ガス温度が触媒の耐熱温度を超えないように蒸発加熱室における混合原料の温度を制御し、かつ改質触媒及びＣＯ除去触媒を外部からの高温ガスにより加熱するので、一層速い起動ができるばかりでなく、触媒の加熱を防止して触媒寿命を延ばし、高温におけるＣＯの発生を抑制することができる。
【００５６】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更できることは勿論である。
【００５７】
【発明の効果】
上述したように、本発明の燃料処理装置とその起動方法は、燃料として液体燃料（例えばメタノール）を用いる場合でも、短時間で起動でき、かつ容易に小型化ができる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による燃料処理装置の全体概念図である。
【図２】本発明による燃料処理装置の具体的構成図である。
【図３】従来の燃料処理装置の構成図である。
【符号の説明】
１燃焼・改質触媒、２部分酸化改質器、
４上流側空気ライン、６下流側空気ライン、８流量制御器、
１０燃料処理装置、１２過濃燃焼バーナ、
１２ａ燃焼室、１２ｂ燃料噴射器、
１４蒸発加熱装置、１４ａ蒸発加熱室、
１４ｂ原料噴霧口、１４ｃフィルタ、
１５液体原料チャンバ、１６改質器、
１６ａガス加熱管、１６ｂ改質触媒、
１７ａ第１空洞部、１７ｂ第２空洞部、
１８ＣＯ除去器、１８ａガス加熱管、１８ｂＣＯ除去触媒、
２０燃料電池（ＰＥＦＣ）、２２補助バーナ

Claims

燃料を燃焼させて高温ガスを発生させる過濃燃焼バーナ（１２）と、燃料と水の混合原料を蒸発させて加熱する蒸発加熱装置（１４）と、混合原料を水素含有ガスに改質する改質器（１６）と、一酸化炭素を選択的に除去するＣＯ除去器（１８）とを備えた一体型の燃料処理装置であって、
前記蒸発加熱装置（１４）は、改質器（１６）を出たガスとＣＯ除去器（１８）を出たガスを液体状態の混合原料で冷却する液体原料チャンバ（１５）を有し、
前記改質器（１６）は、改質触媒を外部からの高温ガスで間接加熱するガス加熱管（１６ａ）を内蔵し、前記ＣＯ除去器（１８）は、ＣＯ除去触媒を外部からの高温ガスで間接加熱するガス加熱管（１８ａ）を内蔵する、ことを特徴とする燃料処理装置。
前記改質器（１６）とＣＯ除去器（１８）は、過濃燃焼バーナ（１２）を囲んで連続して形成されており、
前記液体原料チャンバ（１５）は、ＣＯ除去器（１８）とその前後の空洞部（１７ａ、１７ｂ）を囲み、該空洞部との熱交換により、改質器（１６）を出たガスとＣＯ除去器（１８）を出たガスを液体状態の混合原料で冷却する、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料処理装置。
燃料を燃焼させて高温ガスを発生させる過濃燃焼ステップ（Ａ）と、燃料と水の混合原料を蒸発させて加熱する蒸発加熱ステップ（Ｂ）と、加熱された混合原料を水素含有ガスに改質する改質ステップ（Ｃ）と、を備え、
起動時と定常運転時とで、混合原料の蒸発量を変化させて、蒸発加熱室における混合原料の温度を制御し、かつ改質触媒及びＣＯ除去触媒を外部からの高温ガスにより加熱する、ことを特徴とする燃料処理装置の起動方法。