JP2000063102A - Fuel reforming apparatus - Google Patents

Fuel reforming apparatus

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JP2000063102A
JP2000063102A JP10228404A JP22840498A JP2000063102A JP 2000063102 A JP2000063102 A JP 2000063102A JP 10228404 A JP10228404 A JP 10228404A JP 22840498 A JP22840498 A JP 22840498A JP 2000063102 A JP2000063102 A JP 2000063102A
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reforming
fuel
reforming catalyst
fuel gas
gas
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光 岡田
Koji Ueda
孝治 上田
Shoji Isobe
昭司 磯部
Hideaki Sumi
英明 隅
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel reforming apparatus capable of smoothly carrying out desired reforming reaction and readily carrying out miniaturization of the whole apparatus by simple constitution. SOLUTION: This reformer 26 has a flow path chamber 66 for introducing a fuel gas for reforming from plural introducing holes 70 and the fuel gas for reforming is fed to first and second reforming catalyst layers 38 and 40 arranged in a reforming chamber 36 having large opening cross sectional area from the flow path chamber 66. First and second current plates 80 and 82 are arranged on upstream side of first and second reforming catalyst layers 38 and 40 and the fuel gas for reforming can uniformly be made to flow on whole surfaces of the first and second reforming catalyst layers 38 and 40.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、炭化水素を含む改
質用燃料ガスを改質触媒部で改質することにより水素を
含む改質ガスを生成する燃料改質装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel reformer for producing a reformed gas containing hydrogen by reforming a reforming fuel gas containing hydrocarbon with a reforming catalyst section.

【0002】[0002]

【従来の技術】電解質、例えば、固体高分子電解質膜を
挟んでアノード側電極とカソード側電極とを対設した燃
料電池セルをセパレータによって挟持して複数積層する
ことにより構成された燃料電池スタックが開発され、種
々の用途に実用化されつつある。
2. Description of the Related Art A fuel cell stack constructed by stacking a plurality of fuel battery cells, each having an anode, an electrode and a cathode electrode, opposed to each other with an electrolyte, for example, a solid polymer electrolyte membrane sandwiched between them, is stacked. It has been developed and is being put to practical use for various purposes.

【0003】この種の燃料電池スタックは、炭化水素、
例えば、メタノール水溶液の水蒸気改質等により生成さ
れた水素を含む改質ガス(燃料ガス)をアノード側電極
に供給するとともに、酸化剤ガス(空気)をカソード側
電極に供給することにより、前記水素ガスがイオン化し
て固体高分子電解質膜内を流れ、これにより燃料電池の
外部に電気エネルギが得られるように構成されている。
A fuel cell stack of this type is composed of hydrocarbons,
For example, by supplying a reformed gas (fuel gas) containing hydrogen generated by steam reforming of an aqueous solution of methanol to the anode electrode and supplying an oxidant gas (air) to the cathode electrode, The gas is ionized and flows in the solid polymer electrolyte membrane, whereby electric energy is obtained outside the fuel cell.

【0004】ところで、図10に示すように、メタノー
ル水溶液の改質を行う改質器1では、水蒸気が混合され
たメタノール(以下、改質用燃料ガスという)の流路2
の断面積が改質触媒部4の断面積よりも小さい場合があ
る。その際、改質触媒部4の全面に対して改質用燃料ガ
スを均一に供給するために、通常、前記改質触媒部4の
上流側に流路断面積を広くする領域、すなわち、コーン
部6が設けられている。
By the way, as shown in FIG. 10, in a reformer 1 for reforming an aqueous methanol solution, a flow path 2 for methanol mixed with steam (hereinafter referred to as reforming fuel gas) is provided.
In some cases, the cross-sectional area of 1 is smaller than the cross-sectional area of the reforming catalyst unit 4. At this time, in order to uniformly supply the reforming fuel gas to the entire surface of the reforming catalyst portion 4, a region where the flow passage cross-sectional area is widened to the upstream side of the reforming catalyst portion 4, that is, a cone is usually used. A section 6 is provided.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、改質用
燃料ガスの流れ方向に対してコーン部6が十分に長く設
定されていないと、この改質用燃料ガスが改質触媒部4
の断面積全面まで均一に行き渡らない。このため、改質
用燃料ガスが改質触媒部4の一部分にのみ流れてしま
い、前記改質触媒部4を全面にわたって有効に活用する
ことができないおそれがある。これにより、実際上、十
分に長いコーン部6を使用する必要があり、改質器1が
相当に大型化するという問題が指摘されている。
However, if the cone portion 6 is not set sufficiently long with respect to the flow direction of the reforming fuel gas, this reforming fuel gas will be used as the reforming catalyst gas.
The cross-sectional area of is not evenly distributed over the entire surface. For this reason, the reforming fuel gas may flow only to a part of the reforming catalyst section 4, and the reforming catalyst section 4 may not be effectively utilized over the entire surface. Due to this, in practice, it is necessary to use a sufficiently long cone portion 6, and it has been pointed out that the reformer 1 becomes considerably large.

【0006】一方、改質用燃料ガスを改質器1の流路2
に供給するための導入孔は、通常、一箇所に設けられて
いる。ところが、燃料電池スタックの車載性を考慮する
と、図10に示すように、改質器1を横置きにして改質
用燃料ガスを横方向から流す構造が望ましいものの、導
入孔が一箇所では、この改質用燃料ガスの自重に影響さ
れてしまい、前記改質用燃料ガスを改質触媒部4全体に
均一に供給することが極めて困難になるという問題があ
る。
On the other hand, the reforming fuel gas is passed through the flow path 2 of the reformer 1.
Introducing holes for supplying the liquid are usually provided at one place. However, considering the in-vehicle mountability of the fuel cell stack, as shown in FIG. 10, although it is desirable that the reformer 1 is placed horizontally and the reforming fuel gas is allowed to flow from the lateral direction, if the introduction hole is one place, There is a problem that the reforming fuel gas is affected by its own weight and it becomes extremely difficult to uniformly supply the reforming fuel gas to the entire reforming catalyst section 4.

【0007】本発明はこの種の問題を解決するものであ
り、簡単な構成で、所望の改質反応を円滑に行うととも
に、装置全体の小型化を容易に図ることが可能な燃料改
質装置を提供することを目的とする。
The present invention solves this type of problem, and has a simple structure that allows a desired reforming reaction to be carried out smoothly and that the overall size of the device can be easily reduced. The purpose is to provide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係る燃料改質装
置では、改質用燃料ガスを改質室に導入する導入孔断面
積よりも改質触媒部の断面積が大きく設定されるととも
に、前記改質触媒部が、前記改質用燃料ガスの流れ方向
上流側に整流板を設けている。このため、改質用燃料ガ
スが狭小な導入孔から断面積の大きな改質触媒部に供給
される際、整流板の作用下に前記改質触媒部の全断面積
に対して前記改質用燃料ガスの流速が均一になる。これ
により、従来の長尺なコーン部が不要になって装置全体
のコンパクト化が図られるとともに、改質触媒部の全て
の領域に均一な負荷を与えることができ、前記改質触媒
部を最大限有効に使用することが可能になる。
In the fuel reforming apparatus according to the present invention, the cross-sectional area of the reforming catalyst portion is set larger than the cross-sectional area of the introduction hole for introducing the reforming fuel gas into the reforming chamber. The reforming catalyst section is provided with a current plate on the upstream side in the flow direction of the reforming fuel gas. Therefore, when the reforming fuel gas is supplied from the narrow introduction hole to the reforming catalyst part having a large cross-sectional area, the reforming catalyst gas is supplied to the reforming catalyst part with respect to the entire cross-sectional area of the reforming catalyst part under the action of the straightening plate. The flow velocity of the fuel gas becomes uniform. This eliminates the need for the conventional long cone portion and makes the entire device more compact, and it is possible to apply a uniform load to all areas of the reforming catalyst portion, thus maximizing the reforming catalyst portion. It can be used effectively.

【0009】また、改質触媒部は、改質用燃料ガスの流
れ方向に複数並列されており、前記改質触媒部の前記改
質用燃料ガスの流れ方向上流側に設けられたそれぞれの
整流板が、前記改質用燃料ガスの流れ状態に応じて異な
る整流機能に設定されている。従って、複数の改質触媒
部を配置するとともに、全ての改質触媒部に均一な負荷
を与えることができる。
Further, a plurality of reforming catalyst portions are arranged in parallel in the flow direction of the reforming fuel gas, and each of the rectifiers provided upstream of the reforming catalyst portion in the flow direction of the reforming fuel gas. The plate is set to have a different rectifying function depending on the flow state of the reforming fuel gas. Therefore, it is possible to arrange a plurality of reforming catalyst parts and apply a uniform load to all the reforming catalyst parts.

【0010】ここで、改質触媒部は、面方向が改質用燃
料ガスの流れ方向に直交するドーナツ形状に設定されて
おり、前記改質用燃料ガスの流れ方向に複数並列される
とともに、前記改質触媒部間には、一の前記改質触媒部
を通りかつその他の前記改質触媒部を迂回するガス流路
形成手段が配置される。このため、装置全体の小型化が
容易に図られる他、各改質触媒部に改質用燃料ガスを均
一に供給することが可能になる。
Here, the reforming catalyst portion has a donut shape whose surface direction is orthogonal to the flow direction of the reforming fuel gas, and a plurality of reforming catalyst portions are arranged in parallel in the flow direction of the reforming fuel gas. Gas flow path forming means that passes through one reforming catalyst section and bypasses the other reforming catalyst sections is arranged between the reforming catalyst sections. Therefore, it is possible to easily reduce the size of the entire apparatus and to uniformly supply the reforming fuel gas to each reforming catalyst section.

【0011】さらにまた、本発明では、改質室に連通す
る流路室を形成する壁部に、少なくとも改質用燃料ガス
を前記流路室内に導入するための複数の導入孔が周方向
に配列されている。これにより、改質用燃料ガスを導入
孔からこの導入孔より大きな面積を有する改質触媒部に
供給する際、前記改質用燃料ガスを前記改質触媒部全体
に均一に流すことができる。
Further, according to the present invention, a plurality of introduction holes for introducing at least the reforming fuel gas into the flow passage chamber are circumferentially formed in the wall portion forming the flow passage chamber communicating with the reforming chamber. It is arranged. Accordingly, when the reforming fuel gas is supplied from the introduction hole to the reforming catalyst portion having a larger area than the introduction hole, the reforming fuel gas can be made to flow uniformly throughout the reforming catalyst portion.

【0012】ここで、流路室を形成する壁部が、内部に
開口を有する二重壁構造を有しており、その外壁に改質
用燃料ガスを前記流路室の外部から前記開口に供給する
供給口が設けられるとともに、その内壁に前記開口に連
通する複数の導入孔が設けられる。さらに、各導入孔の
吹き出し角度および孔径が設定されることにより、改質
用燃料ガスの分配性が向上し、改質触媒部に前記改質用
燃料ガスを均一かつ確実に供給することが可能になる。
Here, the wall portion forming the flow path chamber has a double wall structure having an opening inside, and reforming fuel gas is applied to the outer wall from the outside of the flow path chamber to the opening. A supply port for supply is provided, and a plurality of introduction holes communicating with the opening are provided on an inner wall of the supply port. Further, by setting the blowing angle and the hole diameter of each introduction hole, the distribution property of the reforming fuel gas is improved, and the reforming fuel gas can be uniformly and surely supplied to the reforming catalyst portion. become.

【0013】これにより、特に改質室が横置きに設置さ
れて、改質用燃料ガスを改質触媒部に向かって横方向に
供給する際にも、前記改質用燃料ガスの分配性を確保し
て前記改質触媒部全面を有効活用することができる。
Thus, even when the reforming chamber is installed horizontally and the reforming fuel gas is supplied laterally toward the reforming catalyst portion, the distribution property of the reforming fuel gas is improved. The entire surface of the reforming catalyst portion can be ensured and effectively utilized.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1の実施形態
に係る燃料改質装置10を組み込む燃料電池システム1
2の概略構成図である。燃料電池システム12は、炭化
水素を含む改質用燃料を改質することにより水素ガスを
含む改質ガスを生成する燃料改質装置10と、この燃料
改質装置10から改質ガスが供給されるとともに、酸化
剤ガスとして空気が供給され、前記改質ガス中の水素ガ
スと前記空気中の酸素とにより発電を行う燃料電池スタ
ック14とを備える。炭化水素としては、メタノール、
天然ガスまたはメタン等が使用可能である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a fuel cell system 1 incorporating a fuel reforming apparatus 10 according to a first embodiment of the present invention.
It is a schematic block diagram of 2. The fuel cell system 12 is provided with a fuel reforming apparatus 10 that reforms reforming fuel containing hydrocarbons to produce reformed gas containing hydrogen gas, and the reformed gas is supplied from the fuel reforming apparatus 10. In addition, air is supplied as an oxidant gas, and the fuel cell stack 14 is configured to generate electricity by hydrogen gas in the reformed gas and oxygen in the air. As hydrocarbons, methanol,
Natural gas or methane can be used.

【0015】燃料改質装置10は、炭化水素、例えば、
メタノールを貯留するメタノールタンク16と、燃料電
池12から排出される生成水等を貯留する水タンク18
と、前記メタノールタンク16および前記水タンク18
からそれぞれ所定量のメタノールおよび水が供給されて
メタノール水溶液を混合する混合器20と、前記混合器
20から供給されるメタノール水溶液を蒸発させるため
の蒸発器22と、前記蒸発器22に蒸発熱を供給する触
媒燃焼器24と、前記蒸発器22から導入される水蒸気
が混合されたメタノール(以下、改質用燃料ガスとい
う)を改質して水素ガスを含む改質ガスを生成する改質
器26と、この改質器26から導出される改質ガス中の
一酸化炭素を除去するCO除去器28とを備える。
The fuel reformer 10 includes a hydrocarbon, for example,
A methanol tank 16 for storing methanol and a water tank 18 for storing generated water discharged from the fuel cell 12
And the methanol tank 16 and the water tank 18
A mixer 20 for supplying a predetermined amount of methanol and water respectively to mix the aqueous methanol solution, an evaporator 22 for evaporating the aqueous methanol solution supplied from the mixer 20, and a heat of evaporation to the evaporator 22. A catalyst combustor 24 to be supplied and a reformer for reforming methanol (hereinafter referred to as reforming fuel gas) mixed with water vapor introduced from the evaporator 22 to generate reformed gas containing hydrogen gas. 26 and a CO remover 28 that removes carbon monoxide in the reformed gas discharged from the reformer 26.

【0016】触媒燃焼器24とCO除去器28とには、
空気供給器30からそれぞれ空気が供給されるととも
に、改質器26と前記CO除去器28との間には、改質
ガスの温度を低下させるための熱交換器32が配置され
ている。蒸発器22と改質器26と熱交換器32とCO
除去器28と触媒燃焼器24とは、管体34を介して連
結され、循環流路を構成している(図2参照)。
The catalytic combustor 24 and the CO remover 28 include
Air is supplied from the air supplier 30, and a heat exchanger 32 for lowering the temperature of the reformed gas is arranged between the reformer 26 and the CO remover 28. Evaporator 22, reformer 26, heat exchanger 32, CO
The remover 28 and the catalytic combustor 24 are connected via a pipe 34 to form a circulation flow path (see FIG. 2).

【0017】図3に示すように、改質器26は、横置き
構造を有しており、改質室36に配置される第1および
第2改質触媒層(改質触媒部)38、40と、前記改質
室36に改質用燃料ガスおよび酸素含有ガス、例えば、
空気を供給して前記第1および第2改質触媒層38、4
0で酸化反応と改質反応とを同時に行わせるための供給
機構42と、前記第1および第2改質触媒層38、40
の上流側に配置され、燃料改質装置10の始動時に該第
1および第2改質触媒層38、40に加熱用燃焼ガスを
直接供給するための始動用燃焼機構44とを備える。
As shown in FIG. 3, the reformer 26 has a horizontal structure, and has first and second reforming catalyst layers (reforming catalyst portion) 38 arranged in the reforming chamber 36. 40, and a reforming fuel gas and an oxygen-containing gas in the reforming chamber 36, for example,
Air is supplied to the first and second reforming catalyst layers 38, 4
Supply mechanism 42 for simultaneously performing the oxidation reaction and the reforming reaction at 0, and the first and second reforming catalyst layers 38, 40.
And a starting combustion mechanism 44 for directly supplying the combustion gas for heating to the first and second reforming catalyst layers 38, 40 at the time of starting the fuel reforming apparatus 10.

【0018】図2および図3に示すように、燃焼機構4
4は、改質器26にガス流れ方向(矢印A方向)の上流
側に対応しかつ第1および第2改質触媒層38、40と
同心的に設けられており、この燃焼機構44は燃焼室4
6に燃料、例えば、メタノールを供給するためのインジ
ェクタ48と、着火用プラグであるグロープラグ49と
を備える。このインジェクタ48は、燃料経路50を介
してメタノールタンク16に接続されている(図1参
照)。
As shown in FIGS. 2 and 3, the combustion mechanism 4
Reference numeral 4 corresponds to the upstream side of the reformer 26 in the gas flow direction (direction of arrow A) and is provided concentrically with the first and second reforming catalyst layers 38 and 40. Room 4
6 is provided with an injector 48 for supplying fuel, for example, methanol, and a glow plug 49 which is an ignition plug. The injector 48 is connected to the methanol tank 16 via a fuel path 50 (see FIG. 1).

【0019】インジェクタ48の先端側周囲には、図3
に示すように、空気ノズル52が装着され、この空気ノ
ズル52は、燃焼室46に向かって開口する複数の空気
導出口54を設けている。空気導出口54は、燃焼室4
6内で渦流を発生させるようにそれぞれの噴射方向およ
び角度が設定されている。空気ノズル52は、第1空気
経路56を介して空気供給器58または空気供給器30
に接続されている(図1参照)。
As shown in FIG.
As shown in FIG. 5, an air nozzle 52 is mounted, and the air nozzle 52 is provided with a plurality of air outlets 54 that open toward the combustion chamber 46. The air outlet 54 is provided in the combustion chamber 4
The respective jetting directions and angles are set so as to generate a vortex in the nozzle 6. The air nozzle 52 is connected to the air supplier 58 or the air supplier 30 via the first air path 56.
(See FIG. 1).

【0020】供給機構42は、図2および図3に示すよ
うに、燃焼機構44の下流側に配置されており、インジ
ェクタ48の下流側でかつ第1改質触媒層38の上流側
に位置して改質用燃料ガスと酸化用および希釈用空気と
が混合または独立して供給される供給口60を設けてい
る。供給口60は、経路34aを介して蒸発器22に連
結されるとともに、この経路34aの途上に設けられた
ジョイント部62は、例えば、空気供給器30に第2空
気経路64を介して連通している(図1参照)。
As shown in FIGS. 2 and 3, the supply mechanism 42 is arranged on the downstream side of the combustion mechanism 44 and is located on the downstream side of the injector 48 and on the upstream side of the first reforming catalyst layer 38. A supply port 60 is provided to supply the reforming fuel gas and the oxidizing and diluting air together or independently. The supply port 60 is connected to the evaporator 22 via the path 34a, and the joint portion 62 provided on the way of the path 34a communicates with the air supplier 30 via the second air path 64, for example. (See FIG. 1).

【0021】改質器26は、改質室36に連通しかつこ
の改質室36よりも断面積の小さな流路室66を有し、
この流路室66を構成する壁部68には、改質用燃料ガ
スおよび空気(少なくとも改質用燃料ガス)を前記流路
室66に導入するための複数の導入孔70が周方向に配
列されている。壁部68は、内部に室72を有する二重
壁構造を有しており、その外壁に供給口60が設けられ
るとともに、その内壁に前記室72に連通する複数の導
入孔70が設けられる。
The reformer 26 has a flow passage chamber 66 communicating with the reforming chamber 36 and having a smaller cross-sectional area than the reforming chamber 36.
A plurality of introduction holes 70 for introducing reforming fuel gas and air (at least reforming fuel gas) into the passage chamber 66 are arranged in a circumferential direction in a wall portion 68 that constitutes the passage chamber 66. Has been done. The wall portion 68 has a double wall structure having a chamber 72 inside, the supply port 60 is provided on the outer wall thereof, and a plurality of introduction holes 70 communicating with the chamber 72 are provided on the inner wall thereof.

【0022】各導入孔70は、第1および第2改質触媒
層38、40に改質用燃料ガスおよび空気(以下、単に
改質用燃料ガスという)を均一に供給するために、それ
ぞれの吹き出し角度および/または孔径が設定されてい
る。導入孔70全体の開口断面積は、第1改質触媒層3
8の断面積に比べ相当に小さな値に設定されている。
Each of the introduction holes 70 is provided in order to uniformly supply the reforming fuel gas and air (hereinafter, simply referred to as reforming fuel gas) to the first and second reforming catalyst layers 38 and 40. The blowing angle and / or the hole diameter are set. The opening cross-sectional area of the entire introduction hole 70 is the first reforming catalyst layer 3
It is set to a value considerably smaller than the cross-sectional area of 8.

【0023】改質器26は、燃焼室46に連通する流路
室66から第1改質触媒層38に向かって急激に拡径す
る円錐形状のガス供給流路74を形成するディフューザ
部(流路部材)76を備える。ディフューザ部76の拡
径する端部には、略円筒形状のケース78がねじ止めさ
れており、このケース78内に第1および第2改質触媒
層38、40が装着される。
The reformer 26 has a diffuser portion (flow path) which forms a conical gas supply flow path 74 whose diameter rapidly increases from the flow path chamber 66 communicating with the combustion chamber 46 toward the first reforming catalyst layer 38. Road member) 76. A substantially cylindrical case 78 is screwed to the enlarged end of the diffuser portion 76, and the first and second reforming catalyst layers 38 and 40 are mounted in the case 78.

【0024】第1および第2改質触媒層38、40は、
銅または亜鉛系触媒で構成されており、ドーナツ形状の
ハニカム構造に設定されている。各ハニカム触媒のそれ
ぞれの面方向は改質室36内のガス流れ方向(矢印A方
向)に直交して並列されている。第1および第2改質触
媒層38、40のガス流れ方向の上流側に第1および第
2整流板80、82が固定される。
The first and second reforming catalyst layers 38, 40 are
It is composed of a copper or zinc-based catalyst and has a donut-shaped honeycomb structure. The respective plane directions of the respective honeycomb catalysts are arranged in parallel at right angles to the gas flow direction (arrow A direction) in the reforming chamber 36. First and second straightening vanes 80, 82 are fixed to the upstream sides of the first and second reforming catalyst layers 38, 40 in the gas flow direction.

【0025】第1および第2整流板80、82は、流路
室66から送られる改質用燃料ガスを第1および第2改
質触媒層38、40の全面に対し均一の流速で流す機能
を有しており、例えば、発泡金属、ハニカム材、焼結金
属、パンチングメタル、またはポーラス金属等の通気性
のある構成を有している。第1および第2整流板80、
82は、改質用燃料ガスの流れ状態、すなわち、流れ易
いのか、流れ難いのかに応じて異なる整流機能(圧力損
失)に設定されている。改質用燃料ガスが流れ難い場合
に流れ易くするために、例えば、肉薄に設定し、もしく
は、きめの荒い構造を採用する。一方、改質用燃料ガス
が流れ易い場合に流れ難くするために、例えば、肉厚に
設定し、もしくは、きめの細かい構造を採用する。これ
により、第1および第2改質触媒層38、40へのガス
流量を均一化することができる。
The first and second straightening vanes 80 and 82 have a function of causing the reforming fuel gas sent from the flow passage chamber 66 to flow over the entire surfaces of the first and second reforming catalyst layers 38 and 40 at a uniform flow velocity. And has a breathable structure such as foam metal, honeycomb material, sintered metal, punching metal, or porous metal. First and second straightening vanes 80,
The rectifying function (pressure loss) 82 is set differently depending on the flow state of the reforming fuel gas, that is, whether the reforming fuel gas is easy to flow or difficult to flow. In order to facilitate the flow of the reforming fuel gas when it is difficult to flow, for example, the thickness is set thin or a rough texture structure is adopted. On the other hand, in order to make it difficult for the reforming fuel gas to flow when it easily flows, for example, the wall thickness is set or a structure with a fine texture is adopted. As a result, the gas flow rates to the first and second reforming catalyst layers 38 and 40 can be made uniform.

【0026】第1および第2改質触媒層38、40の間
には、改質用燃料ガスがいずれか一方のみを通過するよ
うにガス流路形成手段86が配置される。ガス流路形成
手段86は、例えば、SUS製の板材で構成されてお
り、第1改質触媒層38の中央空洞部分38aに挿入さ
れる筒状部88と、この筒状部88の端部からガス流れ
方向に沿って拡径する円錐部90と、この円錐部90の
端部に一体的に設けられ、第2改質触媒層40の外周を
覆うリング部92とを有する。筒状部88の先端は、ガ
ス流れ方向とは逆方向に向かって縮径する絞り形状部9
4が一体成形されている。第2改質触媒層40の中央空
洞部分40aには、円錐形状のカバー部材96が装着さ
れている。
A gas flow path forming means 86 is arranged between the first and second reforming catalyst layers 38 and 40 so that the reforming fuel gas passes through only one of them. The gas flow path forming means 86 is made of, for example, a plate material made of SUS, and has a tubular portion 88 that is inserted into the central hollow portion 38a of the first reforming catalyst layer 38, and an end portion of the tubular portion 88. A cone portion 90 whose diameter increases along the gas flow direction, and a ring portion 92 integrally provided at the end of the cone portion 90 and covering the outer periphery of the second reforming catalyst layer 40. The tip of the tubular portion 88 has a narrowed portion 9 whose diameter decreases in a direction opposite to the gas flow direction.
4 is integrally molded. A conical cover member 96 is attached to the central hollow portion 40a of the second reforming catalyst layer 40.

【0027】図2に示すように、管体34を構成し触媒
燃焼器24とCO除去器28とにそれぞれ接続される経
路34b、34cのジョイント部98には、三方弁10
0が設けられており、この三方弁100は、前記経路3
4bと燃料電池スタック14とを連通する位置と、該経
路34bと経路34cとを連通する位置とに切り換え自
在である。この経路34cには、燃料電池スタック14
から排出される排出成分中の未反応水素ガス等のガスを
導入するための導入口102が配置されている。
As shown in FIG. 2, the three-way valve 10 is provided at the joint portion 98 of the passages 34b and 34c which constitute the pipe 34 and are connected to the catalytic combustor 24 and the CO remover 28, respectively.
0 is provided, and the three-way valve 100 is
4b and the fuel cell stack 14 can be communicated with each other, and the path 34b and the path 34c can be communicated with each other. The fuel cell stack 14 is provided in the path 34c.
An inlet 102 is provided for introducing a gas such as unreacted hydrogen gas contained in the exhaust components discharged from the.

【0028】このように構成される本発明の第1の実施
形態に係る燃料改質装置10の動作について、以下に説
明する。
The operation of the fuel reforming apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention configured as above will be described below.

【0029】先ず、燃料改質装置10の始動時には、始
動暖気モードとして管体34の経路34b、34cが燃
料電池スタック14と遮断状態にある。そこで、燃焼機
構44を構成する第1空気経路56から空気ノズル52
を介して燃焼室46に空気が供給され、この燃焼室46
内に渦流が形成される。この状態で、グロープラグ49
が駆動されてこのグロープラグ49の温度が所定温度に
なったとき、メタノールタンク16からインジェクタ4
8にメタノールが供給される。
First, when the fuel reforming apparatus 10 is started, the paths 34b and 34c of the pipe 34 are in a cutoff state from the fuel cell stack 14 in the starting warm-up mode. Therefore, from the first air path 56 that constitutes the combustion mechanism 44 to the air nozzle 52
Air is supplied to the combustion chamber 46 via the
A vortex is formed inside. In this state, the glow plug 49
Is driven and the temperature of the glow plug 49 reaches a predetermined temperature, the methanol tank 16 is moved to the injector 4
Methanol is supplied to 8.

【0030】メタノールは、インジェクタ48を介して
燃焼室46内に噴霧されるとともに、このメタノールに
空気による渦流が作用して、前記メタノールの微粒化お
よび拡散化が図られる。このため、燃焼室46内では、
グロープラグ49の加熱作用下にメタノールが燃焼し、
この燃焼室46内でのみ保炎がなされる。
Methanol is sprayed into the combustion chamber 46 through the injector 48, and the vortex flow of air acts on the methanol to atomize and diffuse the methanol. Therefore, in the combustion chamber 46,
Methanol burns under the heating action of the glow plug 49,
Flame holding is performed only in the combustion chamber 46.

【0031】次いで、第2空気経路64から各導入口7
0を介して流路室66に希釈用空気が導入される。従っ
て、燃焼室46で生成される高温の燃焼ガスに空気が混
合され、この燃焼ガスの温度が調整された状態で、前記
燃焼ガスが改質室36に配置されている第1および第2
改質触媒層38、40に直接供給される。さらに、第1
および第2改質触媒層38、40が所定の温度に昇温し
た後、混合器20を介してメタノールおよび水が所定の
混合比に混合されたメタノール水溶液が蒸発器22に供
給される。
Next, from the second air path 64 to each inlet 7
Diluting air is introduced into the flow path chamber 66 through 0. Therefore, the high temperature combustion gas generated in the combustion chamber 46 is mixed with air, and the combustion gas is arranged in the reforming chamber 36 with the temperature of the combustion gas adjusted.
It is directly supplied to the reforming catalyst layers 38 and 40. Furthermore, the first
After the second reforming catalyst layers 38, 40 are heated to a predetermined temperature, the methanol aqueous solution in which methanol and water are mixed at a predetermined mixing ratio is supplied to the evaporator 22 via the mixer 20.

【0032】蒸発器22では、触媒燃焼器24で発生し
た高温の燃焼ガスと蒸発ガスとが熱交換することによっ
てメタノール水溶液が蒸気化し、第2空気経路64から
送られる空気と混合されて各導入口70から改質器26
内に供給される一方、インジェクタ48から燃焼室46
内へのメタノールの供給が停止される。ここで、第1空
気経路56から空気ノズル52を介して燃焼室46側に
空気が継続して供給されており、インジェクタ48自体
の温度を有効に低減している。
In the evaporator 22, the high temperature combustion gas generated in the catalytic combustor 24 and the evaporative gas exchange heat with each other to vaporize the aqueous methanol solution, which is mixed with the air sent from the second air passage 64 and introduced. From the mouth 70 to the reformer 26
While being supplied to the inside of the combustion chamber 46 from the injector 48.
The supply of methanol to the inside is stopped. Here, air is continuously supplied from the first air path 56 to the combustion chamber 46 side via the air nozzle 52, and the temperature of the injector 48 itself is effectively reduced.

【0033】この場合、第1の実施形態では、改質器2
6が横置き構造に設定されており、空気を混在した改質
用燃料ガスは、流路室66から大容積の改質室36に水
平方向(矢印A方向)に向かって供給される。その際、
流路室66を構成する壁部68の外壁に設けられた供給
口60が、この壁部68内の室72を介して複数の導入
口70に連通しており、前記供給口60に供給された改
質用燃料ガス(空気を含む)は、前記壁部68の内壁周
面に設けられている複数の前記導入口70から流路室6
6を介して改質室36側に導入される。
In this case, in the first embodiment, the reformer 2
6, the reforming fuel gas mixed with air is supplied from the passage chamber 66 to the large-capacity reforming chamber 36 in the horizontal direction (arrow A direction). that time,
The supply port 60 provided on the outer wall of the wall portion 68 forming the flow path chamber 66 communicates with the plurality of introduction ports 70 via the chamber 72 in the wall portion 68 and is supplied to the supply port 60. The reforming fuel gas (including air) is supplied from the plurality of inlets 70 provided on the inner peripheral surface of the wall portion 68 to the flow path chamber 6.
It is introduced to the reforming chamber 36 side via 6.

【0034】このため、それぞれ吹き出し角度および孔
径が設定された各導入孔70から改質用燃料ガスが噴射
されることにより、この改質用燃料ガスの分配性が向上
し、第1改質触媒層38の全面に対して前記改質用燃料
ガスを均一かつ確実に供給することが可能になる。
Therefore, by injecting the reforming fuel gas from each of the introduction holes 70 whose blow-off angle and hole diameter are set, the distribution of this reforming fuel gas is improved, and the first reforming catalyst is formed. The reforming fuel gas can be uniformly and surely supplied to the entire surface of the layer 38.

【0035】ここで、複数の導入孔70から流路室66
に改質用燃料ガスを供給する場合と、従来の単一の導入
孔より前記改質用燃料ガスを前記流路室66に供給した
場合とにおいて、改質ガスを生成する実験を行った。そ
の結果が、図4に示されている。これにより、第1の実
施形態では、改質用燃料ガスの分配性が均一化され、第
1改質触媒層38全面を有効活用することができるとい
う結果が得られた。
Here, from the plurality of introduction holes 70 to the flow path chamber 66.
Experiments were performed to generate the reformed gas in the case of supplying the reforming fuel gas to the fuel cell and in the case of supplying the reforming fuel gas to the flow path chamber 66 from the conventional single introduction hole. The result is shown in FIG. As a result, in the first embodiment, the result is that the dispersibility of the reforming fuel gas is made uniform and the entire surface of the first reforming catalyst layer 38 can be effectively utilized.

【0036】ところで、蒸発器22から経路34aに供
給された改質用燃料ガスは、第2空気経路64から噴射
される空気と混合して流路室66内に導入された後、デ
ィフューザ部76側に送られる。このディフューザ部7
6では、メタノール水溶液、水蒸気および酸素を含む改
質用燃料ガスが、その一部をガス供給流路74に沿って
第1改質触媒層38に送られる一方、他の部分がこの第
1改質触媒層38の中央空洞部分38aに嵌挿された円
筒部88の内部を通って第2改質触媒層40に送られ
る。
By the way, the reforming fuel gas supplied from the evaporator 22 to the passage 34a is mixed with the air injected from the second air passage 64 and introduced into the flow passage chamber 66, and then the diffuser portion 76. Sent to the side. This diffuser part 7
In 6, the reforming fuel gas containing the aqueous methanol solution, water vapor and oxygen is sent to the first reforming catalyst layer 38 along a part of the gas supply flow path 74, while the other part is fed to the first reforming catalyst layer 38. The fine reforming catalyst layer 38 is sent to the second reforming catalyst layer 40 through the inside of the cylindrical portion 88 fitted in the central hollow portion 38a.

【0037】第1改質触媒層38を通って生成された改
質ガスおよび第2改質触媒層40を通って生成された改
質ガスは、熱交換器32に導入されて所定の温度に冷却
される。次いで、改質ガスは、CO除去器28に導入さ
れてこの前記改質ガス中のCOが選択的に反応除去され
た後、必要に応じて触媒燃焼器24に送られる。そし
て、改質器26から安定した改質ガスが生成され始める
と、三方弁100が切り換えられて燃料電池スタック1
4にこの改質ガスが供給される。
The reformed gas generated through the first reforming catalyst layer 38 and the reformed gas generated through the second reforming catalyst layer 40 are introduced into the heat exchanger 32 to reach a predetermined temperature. To be cooled. Next, the reformed gas is introduced into the CO remover 28 to selectively react and remove the CO in the reformed gas, and then sent to the catalytic combustor 24 as required. Then, when stable reformed gas is generated from the reformer 26, the three-way valve 100 is switched and the fuel cell stack 1
This reformed gas is supplied to 4.

【0038】この場合、第1の実施形態では、第1およ
び第2改質触媒層38、40の上流側にそれぞれ第1お
よび第2整流板80、82が設けられるため、ディフィ
ーザ部76の角度を急激に設定した際にも、流路室66
から供給される改質用燃料ガスを第1および第2改質触
媒層38、40の全面に対し均一の流速で流すことがで
きる。
In this case, in the first embodiment, since the first and second straightening vanes 80 and 82 are provided on the upstream sides of the first and second reforming catalyst layers 38 and 40, respectively, the angle of the diffuser portion 76 is increased. The flow path chamber 66
The reforming fuel gas supplied from the first and second reforming catalyst layers 38, 40 can be flowed at a uniform flow rate.

【0039】これにより、改質器26全体を一挙に小型
化するとともに、第1および第2改質触媒層38、40
の全面に均一な負荷を与え、前記第1および第2改質触
媒層38、40が有する性能を最大限に活用することが
可能になるという効果が得られる。
As a result, the size of the entire reformer 26 is reduced and the first and second reforming catalyst layers 38 and 40 are formed.
It is possible to obtain an effect that a uniform load is applied to the entire surface of the first and second reforming catalyst layers 38 and 40 to maximize the performance of the first and second reforming catalyst layers 38 and 40.

【0040】さらに、第1および第2改質触媒層38、
40が改質用燃料ガス流れ方向である水平方向に並列さ
れており、第1および第2整流板80、82が前記改質
用燃料ガスの流れ状態に応じて異なる整流機能に設定さ
れている。従って、第1および第2改質触媒層38、4
0を近接して配置しても、この第1および第2改質触媒
層38、40の全面に均一な負荷を与えることができ、
改質器26を一層コンパクトに構成することが可能にな
る。
Further, the first and second reforming catalyst layers 38,
40 are arranged in parallel in the horizontal direction that is the flow direction of the reforming fuel gas, and the first and second straightening plates 80 and 82 are set to different straightening functions depending on the flow state of the reforming fuel gas. . Therefore, the first and second reforming catalyst layers 38, 4
Even if 0s are arranged close to each other, a uniform load can be applied to the entire surfaces of the first and second reforming catalyst layers 38 and 40.
The reformer 26 can be made more compact.

【0041】そこで、整流板80を用いない第1改質触
媒層38のみの場合(図5参照)と、第1の実施形態の
ように前記改質触媒層38の上流側に第1整流板80を
設けた場合(図6参照)とにおいて、各測定ポイントA
〜Dでの温度変化を検出する実験を行った。その結果
が、図7に示されている。
Therefore, in the case of only the first reforming catalyst layer 38 without using the current plate 80 (see FIG. 5), the first current plate is provided upstream of the reforming catalyst layer 38 as in the first embodiment. When 80 is provided (see FIG. 6), each measurement point A
Experiments were performed to detect temperature changes from ~ D. The result is shown in FIG.

【0042】従って、角度の急激なディフューザ部76
を用いると、第1整流板80が使用されない第1改質触
媒層38では、特に外周部分である測定ポイントCおよ
びDにおける温度が低く、この部分での改質反応がほと
んど行われていないことが判った。このため、第1整流
板80を用いることにより、第1改質触媒層38の全面
にわたって改質用燃料ガスの均一な流れが発生し、効率
的な改質反応が行われることが実証された。
Therefore, the diffuser portion 76 having a sharp angle
In the first reforming catalyst layer 38 in which the first rectifying plate 80 is not used, the temperature is low at the measurement points C and D, which are the outer peripheral portions, and the reforming reaction is scarcely performed in this portion. I understood. Therefore, it has been proved that by using the first flow straightening plate 80, a uniform flow of the reforming fuel gas is generated over the entire surface of the first reforming catalyst layer 38, and an efficient reforming reaction is performed. .

【0043】図8は、本発明の第2の実施形態に係る燃
料改質装置110を構成する改質器112の要部縦断面
説明図である。この改質器112は、横置き構造を採用
しており、改質用燃料ガスが矢印に示すように水平方向
に供給される。改質器112内の改質室114には、第
1乃至第3改質触媒層116、118および120がガ
ス流れ方向(水平方向)に配列されるとともに、それぞ
れの上流側には、第1乃至第3整流板122、124お
よび126が設けられている。
FIG. 8 is an explanatory longitudinal sectional view of a main part of a reformer 112 which constitutes a fuel reforming apparatus 110 according to the second embodiment of the present invention. The reformer 112 has a horizontal structure, and the reforming fuel gas is supplied in the horizontal direction as shown by the arrow. First to third reforming catalyst layers 116, 118 and 120 are arranged in the reforming chamber 114 in the reformer 112 in the gas flow direction (horizontal direction), and the first to third reforming catalyst layers 116, 118 and 120 are arranged on the upstream side of the first to third reforming catalyst layers 116, 118 and 120, respectively. Through the third rectifying plates 122, 124 and 126 are provided.

【0044】改質器112には、ガス導入口128とガ
ス導出口130とが設けられるとともに、このガス導入
口128の断面積は、第1改質触媒層116の断面積よ
りも相当に小さな値に設定されている。
The reformer 112 is provided with a gas inlet 128 and a gas outlet 130, and the cross sectional area of the gas inlet 128 is considerably smaller than the cross sectional area of the first reforming catalyst layer 116. It is set to a value.

【0045】改質室114内では、第1乃至第3改質触
媒層116、118および120によって、それぞれ、
幅寸法a、bおよびcが設定されており、前記第1乃至
第3触媒層116、118および120への改質用燃料
ガスの流れ状態が異なっている。第1乃至第3整流板1
22、124および126は、それぞれの改質用燃料ガ
スの流れ状態に応じた整流機能に設定されており、具体
的には、厚さ方向の寸法やきめの荒らさを変更すること
により設定されている。
In the reforming chamber 114, the first to third reforming catalyst layers 116, 118 and 120 respectively
The width dimensions a, b and c are set, and the flow states of the reforming fuel gas to the first to third catalyst layers 116, 118 and 120 are different. First to third rectifying plate 1
22, 124, and 126 are set to the rectification function according to the flow state of the respective reforming fuel gas, and specifically, are set by changing the dimension in the thickness direction and the roughness of the texture. There is.

【0046】改質室114には、第1乃至第3改質触媒
層116、118および120のいずれか一つのみを改
質用燃料ガスが通過するようにガス流路形成手段132
が配置される。改質室114内には、ガス流路形成手段
132によりそれぞれ矢印に示す三つのガス流路134
a、134bおよび134cが形成されている。
In the reforming chamber 114, gas passage forming means 132 is provided so that the reforming fuel gas passes through only one of the first to third reforming catalyst layers 116, 118 and 120.
Are placed. In the reforming chamber 114, three gas flow paths 134 indicated by arrows are formed by the gas flow path forming means 132.
a, 134b and 134c are formed.

【0047】このように構成される改質器112では、
開口断面積の小さなガス導入口128から開口断面積の
相当に大きな改質室114に導入された改質用燃料ガス
は、ガス流路134a、134bおよび134cに分配
されてそれぞれ第1整流板122、第2整流板124お
よび第3整流板126に供給される。このため、第1乃
至第3改質触媒層116、118および120の全面に
わたって改質用燃料ガスを均一に流すことができ、前記
第1乃至第3改質触媒層116、118および120全
面に均一な負荷を与えることが可能になる。
In the reformer 112 thus constructed,
The reforming fuel gas introduced from the gas inlet port 128 having a small opening cross-sectional area into the reforming chamber 114 having a considerably large opening cross-sectional area is distributed to the gas flow paths 134a, 134b and 134c, and the first flow straightening plate 122 is respectively provided. , And is supplied to the second rectifying plate 124 and the third rectifying plate 126. Therefore, the reforming fuel gas can be made to flow uniformly over the entire surface of the first to third reforming catalyst layers 116, 118 and 120, and the entire surface of the first to third reforming catalyst layers 116, 118 and 120 can be covered. It is possible to apply a uniform load.

【0048】しかも、第1乃至第3整流板122、12
4および126の整流機能をそれぞれ設定することによ
り、第1乃至第3改質触媒層116、118および12
0全体としての改質用燃料ガスの流れを均一にすること
ができる。これにより、多数配置された第1乃至第3改
質触媒層116、118および120に改質用燃料ガス
を均一に流すとともに、改質器112全体を一層小型化
することが可能になる。
Moreover, the first to third straightening plates 122, 12
By setting the rectifying functions of 4 and 126, respectively, the first to third reforming catalyst layers 116, 118 and 12 are formed.
The flow of the reforming fuel gas as a whole can be made uniform. This makes it possible to evenly flow the reforming fuel gas through the first to third reforming catalyst layers 116, 118 and 120 arranged in large numbers, and further reduce the size of the reformer 112 as a whole.

【0049】図9は、本発明の第3の実施形態に係る燃
料改質装置140を構成する改質器142の概略構成説
明図である。この改質器142の改質室144には、改
質用燃料ガスの流れ方向に直交する方向に第1改質触媒
層146と第2改質触媒層148とが配置される。具体
的には、第2改質触媒層148がドーナツ形状を有して
おり、その中央空洞部分に第1改質触媒層136が配置
されている。また、第1改質触媒層146の外周に沿っ
て、円筒形状の複数の第2改質触媒層148を配置して
もよい。
FIG. 9 is a schematic structural explanatory view of a reformer 142 which constitutes a fuel reformer 140 according to the third embodiment of the present invention. In the reforming chamber 144 of the reformer 142, the first reforming catalyst layer 146 and the second reforming catalyst layer 148 are arranged in a direction orthogonal to the flow direction of the reforming fuel gas. Specifically, the second reforming catalyst layer 148 has a donut shape, and the first reforming catalyst layer 136 is arranged in the central hollow portion. Further, a plurality of cylindrical second reforming catalyst layers 148 may be arranged along the outer periphery of the first reforming catalyst layer 146.

【0050】第1改質触媒層146の上流側に第1整流
板150が設けられるとともに、第2改質触媒層148
の上流側に第2整流板152が設けられている。改質器
142の左右両端には、ガス導入口154とガス導出口
156とが形成され、このガス導入口154から開口断
面積の大きな改質室144に改質用燃料ガスが水平方向
に導入される。
The first straightening vane 150 is provided on the upstream side of the first reforming catalyst layer 146, and the second reforming catalyst layer 148 is provided.
The second straightening vane 152 is provided on the upstream side of. A gas inlet 154 and a gas outlet 156 are formed at the left and right ends of the reformer 142, and the reforming fuel gas is horizontally introduced from the gas inlet 154 into the reforming chamber 144 having a large opening cross-sectional area. To be done.

【0051】ここで、改質室144の中央部分に改質用
燃料ガスが多量に流れるため、この中央部分に配置され
ている第1改質触媒層146に設けられた第1整流板1
50を第2改質触媒層148に設けられた第2整流板1
52よりも流れ難い構造に設定する。具体的には、第1
整流板150の厚さを第2整流板152の厚さよりも大
きく設定する。
Here, since a large amount of the reforming fuel gas flows in the central portion of the reforming chamber 144, the first flow straightening plate 1 provided in the first reforming catalyst layer 146 arranged in this central portion.
50 for the second straightening plate 1 provided on the second reforming catalyst layer 148
The structure is set so that it does not flow more easily than 52 Specifically, the first
The thickness of the current plate 150 is set to be larger than the thickness of the second current plate 152.

【0052】これにより、第3の実施形態では、第1お
よび第2改質触媒層146、148全体にわたって均一
に改質用燃料ガスを流すことができ、前記第1および第
2改質触媒層146、148の性能を最大限に利用でき
る等、第1および第2の実施形態と同様の効果が得られ
る。
As a result, in the third embodiment, the reforming fuel gas can be made to flow uniformly over the entire first and second reforming catalyst layers 146, 148, and the first and second reforming catalyst layers can be made to flow. The same effects as those of the first and second embodiments can be obtained such that the performances of 146 and 148 can be utilized to the maximum extent.

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明に係る燃料改質装置では、改質触
媒部のガス流れ方向の上流側に整流板が設けられてお
り、この整流板の作用下に前記改質触媒部の全面に対し
て改質用燃料ガスを均一に流すことができる。これによ
り、従来の長尺なコーン部が不要になって装置全体のコ
ンパクト化が図られるとともに、改質触媒部の全ての領
域に均一な負荷を与えることが可能になる。
In the fuel reforming apparatus according to the present invention, the straightening plate is provided on the upstream side of the reforming catalyst portion in the gas flow direction, and the entire surface of the reforming catalyst portion is operated under the action of the straightening plate. On the other hand, the reforming fuel gas can be flowed uniformly. As a result, the conventional long cone portion is not required, the overall size of the apparatus can be reduced, and a uniform load can be applied to all regions of the reforming catalyst portion.

【0054】また、本発明では、改質室に連通する流路
室に複数の導入孔から改質用燃料ガスが導入されるた
め、前記改質用燃料ガスを改質触媒部全体に均一に流す
ことができる。従って、改質室が横置きに設置されてい
ても、改質用燃料ガスの分配性を確保することができ
る。
Further, in the present invention, since the reforming fuel gas is introduced from the plurality of introducing holes into the flow passage chamber communicating with the reforming chamber, the reforming fuel gas is evenly distributed over the entire reforming catalyst section. Can be flushed. Therefore, even if the reforming chamber is installed horizontally, the distributability of the reforming fuel gas can be ensured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態に係る燃料改質装置を
組み込む燃料電池システムの概略構成説明図である。
FIG. 1 is a schematic configuration explanatory diagram of a fuel cell system incorporating a fuel reforming device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】前記燃料改質装置の斜視説明図である。FIG. 2 is a perspective explanatory view of the fuel reformer.

【図3】前記燃料改質装置を構成する改質器の縦断面説
明図である。
FIG. 3 is a vertical cross-sectional explanatory view of a reformer that constitutes the fuel reformer.

【図4】単一の導入孔と複数の導入孔とによるメタノー
ル反応率の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a methanol reaction rate by a single introduction hole and a plurality of introduction holes.

【図5】整流板を用いない改質触媒層の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a reforming catalyst layer that does not use a current plate.

【図6】前記整流板を用いる改質触媒層の説明図であ
る。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a reforming catalyst layer using the rectifying plate.

【図7】図5および図6を用いて各部温度測定を行った
結果の説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a result of temperature measurement of each part using FIGS. 5 and 6;

【図8】本発明の第2の実施形態に係る燃料改質装置を
構成する改質器の要部縦断面説明図である。
FIG. 8 is an explanatory longitudinal cross-sectional view of a main part of a reformer that constitutes a fuel reformer according to a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3の実施形態に係る燃料改質装置を
構成する改質器の概略構成説明図である。
FIG. 9 is a schematic configuration explanatory diagram of a reformer that constitutes a fuel reformer according to a third embodiment of the present invention.

【図10】従来技術に係る改質器の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of a reformer according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、110、140…燃料改質装置 12…燃料電
池システム 16…メタノールタンク 18…水タン
ク 20…混合器 22…蒸発器 24…触媒燃焼器 26、11
2、142…改質器 28…CO除去器 32…熱交換
器 34a…経路 36、11
4、144…改質室 38、40、116、118、120、146、148
…改質触媒層 42…供給機構 44…始動用
燃焼機構 56…空気経路 60…供給口 66…流路室 68…壁部 70…導入孔 72…室 76…ディフューザ部 80、82…
整流板 86…ガス流路形成手段 128…ガス
導入口 130…ガス導出口 122、124、126、150、152…整流板
10, 110, 140 ... Fuel reformer 12 ... Fuel cell system 16 ... Methanol tank 18 ... Water tank 20 ... Mixer 22 ... Evaporator 24 ... Catalytic combustor 26, 11
2, 142 ... Reformer 28 ... CO remover 32 ... Heat exchanger 34a ... Path 36, 11
4, 144 ... Reforming chambers 38, 40, 116, 118, 120, 146, 148
Reforming catalyst layer 42 ... Supply mechanism 44 ... Combustion mechanism 56 for start-up ... Air path 60 ... Supply port 66 ... Flow path chamber 68 ... Wall portion 70 ... Introduction hole 72 ... Chamber 76 ... Diffuser portions 80, 82 ...
Straightening plate 86 ... Gas flow path forming means 128 ... Gas inlet 130 ... Gas outlets 122, 124, 126, 150, 152 ... Straightening plate

フロントページの続き (72)発明者 磯部 昭司 埼玉県和光市中央1−4−1 株式会社本 田技術研究所内 (72)発明者 隅 英明 埼玉県和光市中央1−4−1 株式会社本 田技術研究所内 Fターム(参考) 4G040 EA03 EA06 EB04 EB23 5H027 AA06 BA01 BA09 BA10 BA16Continued front page    (72) Inventor Shoji Isobe             1-4-1 Chuo, Wako City, Saitama Book             T-Tech Research Institute (72) Inventor Hideaki Sumi             1-4-1 Chuo, Wako City, Saitama Book             T-Tech Research Institute F-term (reference) 4G040 EA03 EA06 EB04 EB23                 5H027 AA06 BA01 BA09 BA10 BA16

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】炭化水素を含む改質用燃料ガスを改質触媒
部で改質することにより、水素を含む改質ガスを生成す
る横置き構造の燃料改質装置であって、 前記改質用燃料ガスを改質室に導入する導入孔断面積よ
りも前記改質触媒部の断面積が大きく設定されるととも
に、 前記改質触媒部は、前記改質用燃料ガスの流れ方向上流
側に整流板を設けることを特徴とする燃料改質装置。
1. A fuel reforming apparatus having a horizontal structure for producing a reformed gas containing hydrogen by reforming a reforming fuel gas containing hydrocarbon in a reforming catalyst section, The cross-sectional area of the reforming catalyst part is set to be larger than the cross-sectional area of the introduction hole for introducing the reforming fuel gas into the reforming chamber, and the reforming catalyst part is provided on the upstream side in the flow direction of the reforming fuel gas. A fuel reforming device comprising a flow straightening plate.
【請求項2】請求項1記載の燃料改質装置において、前
記改質触媒部は、前記改質用燃料ガスの流れ方向に複数
配置されており、 前記改質触媒部の前記改質用燃料ガスの流れ方向上流側
に設けられたそれぞれの前記整流板は、前記改質用燃料
ガスの流れ状態に応じて異なる整流機能に設定されるこ
とを特徴とする燃料改質装置。
2. The fuel reforming apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the reforming catalyst parts are arranged in a flow direction of the reforming fuel gas, and the reforming fuel of the reforming catalyst part. The fuel reforming device, wherein each of the straightening plates provided on the upstream side in the gas flow direction is set to a different straightening function depending on the flow state of the reforming fuel gas.
【請求項3】請求項1記載の燃料改質装置において、前
記改質触媒部は、面方向が前記改質用燃料ガスの流れ方
向に直交するドーナツ形状に設定されており、前記改質
用燃料ガスの流れ方向に複数並列されるとともに、前記
改質触媒部間には、一の前記改質触媒部を通りかつその
他の前記改質触媒部を迂回するガス流路形成手段が配置
されることを特徴とする燃料改質装置。
3. The fuel reforming apparatus according to claim 1, wherein the reforming catalyst section is set in a donut shape whose surface direction is orthogonal to the flow direction of the reforming fuel gas. A plurality of gas flow passage forming means is arranged in parallel in the flow direction of the fuel gas, and between the reforming catalyst portions, the gas flow passage forming means passes through one reforming catalyst portion and bypasses the other reforming catalyst portions. A fuel reformer characterized by the above.
【請求項4】炭化水素を含む改質用燃料ガスを改質室内
に配置された改質触媒部に供給し、前記改質触媒部で改
質することにより水素を含む改質ガスを生成する燃料改
質装置であって、 前記改質室に連通する流路室を形成する壁部には、少な
くとも前記改質用燃料ガスを前記流路室内に導入するた
めの複数の導入孔が周方向に配列されることを特徴とす
る燃料改質装置。
4. A reforming fuel gas containing hydrocarbon is supplied to a reforming catalyst portion arranged in a reforming chamber and reformed in the reforming catalyst portion to generate reformed gas containing hydrogen. In the fuel reformer, a plurality of introduction holes for introducing at least the reforming fuel gas into the flow passage chamber are circumferentially formed in a wall portion forming a flow passage chamber communicating with the reforming chamber. A fuel reformer characterized by being arranged in a line.
【請求項5】請求項4記載の燃料改質装置において、前
記流路室を構成する壁部は、内部に開口を有する二重壁
構造を有しており、 その外壁には、前記改質用燃料ガスを前記流路室の外部
から前記開口に供給する供給口が設けられるとともに、
その内壁には、前記開口に連通する前記複数の導入孔が
設けられることを特徴とする燃料改質装置。
5. The fuel reforming apparatus according to claim 4, wherein the wall portion forming the flow passage chamber has a double wall structure having an opening inside, and the reforming is provided on an outer wall of the wall portion. A supply port for supplying the fuel gas for use from the outside of the flow path chamber to the opening is provided, and
The fuel reformer, wherein the plurality of introduction holes communicating with the opening are provided on an inner wall thereof.
【請求項6】請求項4または5記載の燃料改質装置にお
いて、前記改質室は、前記改質用燃料ガスを前記改質触
媒部に向かって横方向に供給する横置き構造であること
を特徴とする燃料改質装置。
6. The fuel reforming apparatus according to claim 4 or 5, wherein the reforming chamber has a horizontal structure for laterally supplying the reforming fuel gas toward the reforming catalyst section. A fuel reformer characterized by:
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CN109690044A (en) * 2016-09-16 2019-04-26 洋马株式会社 Ship

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009534622A (en) * 2006-04-20 2009-09-24 コミッサリア タ レネルジー アトミーク Heat exchanger system with fluid circuit selectively coated with chemical reaction catalyst
CN109690044A (en) * 2016-09-16 2019-04-26 洋马株式会社 Ship
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