JP2003238109A

JP2003238109A - 燃料処理装置とその起動方法

Info

Publication number: JP2003238109A
Application number: JP2002034145A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Hirata; 哲也平田
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2003-08-27
Anticipated expiration: 2022-02-12
Also published as: JP4000588B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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改質装置
とこれを用いた燃料処理装置とその起動方法を提供す
る。【解決手段】燃料を燃空比１以上で燃焼させて高温ガ
スを発生させる過濃燃焼バーナ１２と、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に
加熱する蒸発加熱装置１４と、蒸発加熱装置の下流側に
設けられ、充填された改質触媒により混合原料を水素含
有ガスに改質する改質器１６と、改質器の下流側に設け
られ、充填されたＣＯ除去触媒により一酸化炭素を選択
的に除去するＣＯ除去器１８とを備える。改質器１６と
ＣＯ除去器１８は一体に形成されており、かつ流入する
混合原料で改質触媒とＣＯ除去触媒を間接加熱する伝熱
面１６ａ，１８ａを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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（ＰＥ
ＦＣ）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２００１−２２６１０
６）。この発明は、図２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２００１−１５３３１
３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
燃空比１以上で燃焼させて高温ガスを発生させる過濃燃
焼バーナ（１２）と、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に加熱する蒸発加熱
装置（１４）と、該蒸発加熱装置の下流側に設けられ、
充填された改質触媒により混合原料を水素含有ガスに改
質する改質器（１６）と、該改質器の下流側に設けら
れ、充填されたＣＯ除去触媒により一酸化炭素を選択的
に除去するＣＯ除去器（１８）とを備え、前記改質器と
ＣＯ除去器は一体に形成されており、かつ流入する混合
原料で改質触媒とＣＯ除去触媒を間接加熱する伝熱面
（１６ａ，１８ａ）を有する、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）で燃料を燃空比１以上で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
て所望の温度に加熱するので、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。また、改質器とＣＯ除去器が、流入する加
熱された混合原料で改質触媒とＣＯ除去触媒を間接加熱
する伝熱面（１６ａ，１８ａ）を有しているので、別の
熱交換器なしで、改質器とＣＯ除去器を所望の温度に加
熱でき、全体を容易に小型化ができる。

【００２２】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。

【００２３】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
過濃燃焼バーナ（１２）は、燃料を燃空比１以上で燃焼
させる燃焼室（１２ａ）と、該燃焼室内に燃料を噴射す
る燃料噴射器（１２ｂ）と、燃料を着火するイグナイタ
（１２ｃ）とを備え、前記蒸発加熱装置（１４）は、燃
焼室の下流側に連結された蒸発加熱室（１４ａ）と、燃
焼室または蒸発加熱室に混合原料を噴霧する原料噴霧器
（１４ｂ）とを備える。

【００２４】この構成により、燃料噴射器（１２ｂ）で
燃焼室（１２ａ）内に燃料を噴射し、イグナイタ（１２
ｃ）で燃料を着火するだけで、短時間に例えば１０００
℃以上の高温ガスを発生することができる。また、原料
噴霧器（１４ｂ）により燃焼室（１２ａ）または蒸発加
熱室（１４ａ）に混合原料を噴霧するだけで、燃料と水
の混合原料を蒸発させて加熱することができ、かつその
流量で温度制御が容易にできる。

【００２５】また、本発明によれば、燃料を燃空比１以
上で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、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に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、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前記蒸発加熱
室における混合原料の温度を制御する、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。

【００２６】この起動方法により、過濃燃焼ステップ
（Ａ）で燃料を燃空比１以上で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。

【００２７】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。

【００２８】更に、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前記蒸発加熱室における混合
原料の温度を制御するので、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。

【００２９】

【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。

【００３０】図１は、本発明による燃料処理装置の全体
構成図である。この図に示すように、この燃料処理装置
１０は、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からなり、固体高分子型燃
料電池２０（ＰＥＦＣ）に水素含有ガスを供給して発電
するようになっている。

【００３１】過濃燃焼バーナ１２は、燃料を燃空比１以
上で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。過濃燃焼バーナ１２は、起動用に燃焼負荷
の大きいものを備えるのが好ましいが、起動用と定常運
転用に２台を設置してもよい。この図に示すように、過
濃燃焼バーナ１２は、燃焼室１２ａ、燃焼室１２ａ内に
燃料を噴射する燃料噴射器１２ｂ及び燃料を着火するイ
グナイタ１２ｃを備える。燃焼室１２ａでは燃料を燃空
比１以上で燃焼させ、高温（例えば１０００℃以上）の
燃焼ガスを発生する。

【００３２】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。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。

【００３３】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器１
４ｂとを備え、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に加熱する装置である。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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１７が充填されてい
る。改質触媒１７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２５０〜３５
０℃である。

【００３７】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１９が充填されている。ＣＯ除
去触媒１９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。

【００３８】図１において、改質器１６とＣＯ除去器１
８は一体に形成されており、かつ流入する混合原料で改
質触媒１７とＣＯ除去触媒１９を間接加熱する伝熱面１
６ａ，１８ａを有する。すなわち、改質器１６は、蒸発
加熱装置１４から流入する混合原料と伝熱面１６ａを介
して接する下流側改質室１６ｃと、その上流側改質室１
６ｂとからなる。上流側改質室１６ｂには、伝熱面１６
ａで熱交換して温度がＴ３まで下がった混合原料ガスが
流入する。

【００３９】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。

【００４０】ＣＯ除去器１８は、蒸発加熱装置１４から
流入する混合原料と伝熱面１９ａを介して接する反応室
を有する。またその上流側には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、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。

【００４１】ＣＯ除去器１８を出た水素含有ガスは燃料
電池に供給され、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。可燃性ガスを含む燃料電池のアノー
ド排ガスは、起動時には過濃燃焼バーナ１２へ戻して可
燃成分を燃焼させ、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するのがよい。この燃焼熱
は、燃料、改質器の間接加熱等に用いることができる。

【００４２】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）では燃料を燃空比１以上で燃焼させて酸素を
含まない高温ガスを発生させる。蒸発加熱ステップ
（Ｂ）では、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に加熱する。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、改質器の入口ガス温度が触媒の耐熱温度を超えない
ように前記蒸発加熱室における混合原料の温度を制御す
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。

【００４３】上述した本発明の構成によれば、過濃燃焼
バーナ１２で燃料を燃空比１以上で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。

【００４４】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８００℃程度に設定し、定常時には４００℃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
（Ｔ３）を触媒の耐熱温度を超えない温度（例えば３５
０℃以下）に設定することができる。なお、ＣＯ除去器
における空気の噴射の有無により、伝熱面１８ａの温度
が若干変化するが、この場合でも、混合原料ガスの温度
（Ｔ３）を所望の温度（例えば３５０℃以下）に維持す
ることができる。

【００４５】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、改質器とＣＯ除去器が、流入する加熱され
た混合原料で改質触媒とＣＯ除去触媒を間接加熱する伝
熱面１６ａ，１８ａを有しているので、別の熱交換器な
しで、改質器とＣＯ除去器を所望の温度に加熱でき、全
体を容易に小型化ができる。

【００４６】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。

【００４７】また、燃料噴射器１２ｂで燃焼室１２ａ内
に燃料を噴射し、イグナイタ１２ｃで燃料を着火するだ
けで、短時間に例えば１０００℃以上の高温ガスを発生
することができる。また、原料噴霧器１４ｂにより燃焼
室１２ａまたは蒸発加熱室１４ａに混合原料を噴霧する
だけで、燃料と水の混合原料を蒸発させて加熱すること
ができ、かつその流量で温度制御が容易にできる。

【００４８】また、燃料加熱装置（１０）で短時間に混
合原料を蒸発・加熱し、触媒の耐熱温度を超えない温度
（例えば３５０℃以下）で改質器１６に供給して、改質
反応を入口付近でも十分に進行させ、触媒を十分に利用
することができる。

【００４９】また、改質器１６内の下流側の改質触媒を
間接加熱する熱交換器と、過濃燃焼バーナ１２内で発生
した高温ガスの一部を該熱交換器に供給する高温ガスラ
インとを備え、下流側の改質触媒を高温ガスで間接加熱
する構成により、下流側の改質触媒の改質反応（吸熱反
応）による温度低下を抑制し、改質器における改質率を
高めることができる。

【００５０】また、本発明の起動方法により、過濃燃焼
ステップ（Ａ）で燃料を燃空比１以上で燃焼させて高温
ガスを発生させるので、燃料として液体燃料（例えばメ
タノール）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。

【００５１】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。

【００５２】更に、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前記蒸発加熱室における混合
原料の温度を制御するので、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。

【００５３】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。

【００５４】

【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構成図であ
る。

【図２】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、１２ｃイグナイタ、１
４蒸発加熱装置、１４ａ蒸発加熱室、１４ｂ原料
噴霧器、１６改質器、１６ａ伝熱面、１６ｂ上流
側改質室、１６ｃ下流側改質室、１７改質触媒、１
８ＣＯ除去器、１８ａ伝熱面、１９ＣＯ除去触
媒、２０燃料電池（ＰＥＦＣ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料を燃空比１以上で燃焼させて高温ガ
スを発生させる過濃燃焼バーナ（１２）と、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
度に加熱する蒸発加熱装置（１４）と、該蒸発加熱装置
の下流側に設けられ、充填された改質触媒により混合原
料を水素含有ガスに改質する改質器（１６）と、該改質
器の下流側に設けられ、充填されたＣＯ除去触媒により
一酸化炭素を選択的に除去するＣＯ除去器（１８）とを
備え、前記改質器とＣＯ除去器は一体に形成されてお
り、かつ流入する混合原料で改質触媒とＣＯ除去触媒を
間接加熱する伝熱面（１６ａ，１８ａ）を有する、こと
を特徴とする燃料処理装置。
【請求項２】前記過濃燃焼バーナ（１２）は、燃料を
燃空比１以上で燃焼させる燃焼室（１２ａ）と、該燃焼
室内に燃料を噴射する燃料噴射器（１２ｂ）と、燃料を
着火するイグナイタ（１２ｃ）とを備え、前記蒸発加熱装置（１４）は、燃焼室の下流側に連結さ
れた蒸発加熱室（１４ａ）と、燃焼室または蒸発加熱室
に混合原料を噴霧する原料噴霧器（１４ｂ）とを備え
る、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料処理装置。
【請求項３】燃料を燃空比１以上で燃焼させて高温ガ
スを発生させる過濃燃焼ステップ（Ａ）と、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
度に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、改質器の入口ガス温度が触媒の耐熱温度を超えない
ように前記蒸発加熱室における混合原料の温度を制御す
る、ことを特徴とする燃料処理装置の起動方法。