JP2001002401A - Carbon monoxide reducing device - Google Patents

Carbon monoxide reducing device

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JP2001002401A
JP2001002401A JP11167696A JP16769699A JP2001002401A JP 2001002401 A JP2001002401 A JP 2001002401A JP 11167696 A JP11167696 A JP 11167696A JP 16769699 A JP16769699 A JP 16769699A JP 2001002401 A JP2001002401 A JP 2001002401A
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JP
Japan
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carbon monoxide
hydrogen
oxygen
catalyst layer
rich gas
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Application number
JP11167696A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyohito Murata
清仁 村田
Takao Naruoka
孝夫 成岡
Toshitake Suzuki
利武 鈴木
Masahiro Inoue
雅博 井上
Satoshi Aoyama
智 青山
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently reduce carbon monoxide in a hydrogen enriched gas and to prevent the decrease of hydrogen content in the hydrogen enriched gas. SOLUTION: An air introducing stirrer 40 for introducing air as an oxygen- containing gas into the hydrogen enriched gas and stirring to mix the air with the hydrogen enriched gas and a polarizing plate 60 for stirring to mix air introduced from an air introducing pipe 56 with the hydrogen enriched gas are attached to the upstream side of the catalytic layers 32, 52. The stirring is performed by jetting the air from the blade of the air introducing stirrer 40 to energize turning force to stir in the air introducing stirrer 40 and giving force to polarize the flow of the hydrogen enriched gas to cause the action of whirling flow in the polarizing plate 60. Carbon monoxide contained in the hydrogen enriched gas is efficiently oxidized by oxygen on a catalyst and the oxidation of hydrogen by excess oxygen does not occur because the hydrogen enriched gas and the air are uniformly mixed by the air introducing stirrer 40 and the polarizing plate 60.

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、一酸化炭素低減装
置に関し、詳しくは、水素リッチガス中の一酸化炭素を
低減する一酸化炭素低減装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for reducing carbon monoxide, and more particularly to a device for reducing carbon monoxide in a hydrogen-rich gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の一酸化炭素低減装置とし
ては、メタノールの水蒸気改質反応により改質された水
素リッチな改質ガス中の一酸化炭素を低減するものが提
案されている(例えば、特開平10−302821号公
報など)。この装置では、所定の割合の空気を導入した
改質ガスを混合手段により混合した後に触媒層に供給
し、改質ガス中の一酸化炭素を空気中の酸素で酸化する
ことにより改質ガス中の一酸化炭素を低減している。
2. Description of the Related Art Heretofore, as this type of carbon monoxide reducing apparatus, there has been proposed an apparatus for reducing carbon monoxide in a hydrogen-rich reformed gas reformed by a steam reforming reaction of methanol ( For example, JP-A-10-302821 and the like. In this device, a reformed gas into which a predetermined ratio of air has been introduced is mixed by a mixing means and then supplied to a catalyst layer, and carbon monoxide in the reformed gas is oxidized with oxygen in the air to thereby form a gas in the reformed gas. Reduce carbon monoxide.

【0003】また、その他の一酸化炭素低減装置として
は、触媒を担持したペレットなどを充填した触媒層に水
素リッチガスを鉛直上方から下方に直線的に流すと共に
触媒層内に冷却水の流路を設けてなる装置(例えば、特
開平9−268001号公報など)や、同じく触媒を担
持したペレットなどを充填した触媒層を複数に分割し各
触媒層に水素リッチガスを水平方向に直線的に流すと共
に各触媒層に冷却媒体を供給して冷却する冷却装置(例
えば、特開平10−72202号公報など)なども提案
されている。
Further, as another carbon monoxide reducing device, a hydrogen-rich gas is allowed to flow linearly from vertically above to a catalyst layer filled with pellets or the like carrying a catalyst, and a flow path of cooling water is formed in the catalyst layer. The apparatus provided (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-268001) or a catalyst layer filled with pellets and the like carrying a catalyst is divided into a plurality of layers, and a hydrogen-rich gas is caused to flow linearly and horizontally in each catalyst layer. A cooling device that supplies a cooling medium to each catalyst layer to cool it (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-72202) has been proposed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
10−302821号公報記載の装置では、水素リッチ
ガスとしての改質ガス中の一酸化炭素を十分に低減でき
ない場合や改質ガス中の水素を減少させてしまう場合が
ある。一酸化炭素低減装置に供給される改質ガス、即ち
改質器からの改質ガスの温度は公報の記載によれば20
0〜300℃程度であり、一方、空気は室温であるとす
ると、改質ガスの比重と空気の比重とに違いが生じる。
このため、改質ガスと空気とを単に混合しただけでは均
一に混合されず、改質ガス中の一酸化炭素量に対して適
正な量の空気を導入したとしても、触媒に対する改質ガ
ス中の一酸化炭素と酸素との速度差や密度差が生じるこ
とにより、十分に一酸化炭素を低減することができなく
なってしまう。改質ガス中の一酸化炭素量に対して過剰
な空気を導入すれば、改質ガス中の一酸化炭素を十分に
低減できるが、過剰な酸素により水素の燃焼が生じ、改
質ガス中の水素の含有率を低下させてしまう。
However, in the apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-302821, it is difficult to sufficiently reduce the carbon monoxide in the reformed gas as a hydrogen-rich gas, or to reduce the hydrogen in the reformed gas. It may be done. According to the publication, the temperature of the reformed gas supplied to the carbon monoxide reduction device, that is, the temperature of the reformed gas from the reformer is 20
When the temperature is about 0 to 300 ° C. and the temperature of the air is room temperature, a difference occurs between the specific gravity of the reformed gas and the specific gravity of the air.
For this reason, simply mixing the reformed gas and air does not result in uniform mixing, and even if an appropriate amount of air is introduced with respect to the amount of carbon monoxide in the reformed gas, the reformed gas in the catalyst cannot be uniformly mixed. When a difference in velocity or density between carbon monoxide and oxygen occurs, carbon monoxide cannot be sufficiently reduced. If excess air is introduced with respect to the amount of carbon monoxide in the reformed gas, carbon monoxide in the reformed gas can be sufficiently reduced.However, excess oxygen causes combustion of hydrogen, and The hydrogen content is reduced.

【0005】また、特開平9−268001号公報記載
の装置や特開平10−72202号公報記載の装置のよ
うに、触媒層に対して水素リッチガスを直線的に一方向
に流す装置では、一酸化炭素を十分に低減できないか装
置が大型化する場合がある。触媒層に対して水素リッチ
ガスを直線的に流すと、水素リッチガスの流れの乱れは
小さくなるから、水素リッチガス中の一酸化炭素や酸素
の触媒への供給率が低くなって一酸化炭素の低減率が低
下してしまう。一酸化炭素の低減率を向上させるために
は触媒とガスとの接触時間を長くすればよい。しかし、
ガスの流速を変えずに接触時間を長くしようとすれば、
触媒層が長くなり装置が大型化してしまう。また、触媒
層の長さを変更せずに接触時間を長くしようとすると、
径が大きくなる分だけ装置が大型化すると共に、ガスの
流速が遅くなることによりガスの流れの乱れも更に小さ
くなり、所望の一酸化炭素の低減率が得られなくなって
しまう。
In an apparatus such as the apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-268001 or the apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-72202, a device in which a hydrogen-rich gas flows linearly in one direction with respect to a catalyst layer is used. In some cases, carbon cannot be sufficiently reduced or the size of the apparatus increases. When the hydrogen-rich gas flows in a straight line through the catalyst layer, the turbulence of the flow of the hydrogen-rich gas is reduced, so the supply rates of carbon monoxide and oxygen in the hydrogen-rich gas to the catalyst are reduced, and the reduction rate of the carbon monoxide is reduced. Will decrease. In order to improve the reduction rate of carbon monoxide, the contact time between the catalyst and the gas may be increased. But,
If you try to increase the contact time without changing the gas flow rate,
The catalyst layer becomes long and the device becomes large. Also, if you try to increase the contact time without changing the length of the catalyst layer,
As the diameter increases, the size of the apparatus increases, and the flow velocity of the gas decreases, so that the turbulence of the gas flow further decreases and the desired reduction rate of carbon monoxide cannot be obtained.

【0006】さらに、特開平9−268001号公報記
載の装置や特開平10−72202号公報記載の装置の
ように、冷却媒体の流路を触媒層に設け、冷却媒体を触
媒層の温度に応じて流す装置では、一酸化炭素低減装置
を迅速に始動できない場合や、触媒層の各部の温度を適
正な温度に調節することができない場合がある。一酸化
炭素低減装置を始動する際には、その触媒が活性化する
温度まで迅速に昇温する必要があるが、その際、熱容量
の大きな冷却媒体をも昇温する必要から、昇温完了まで
に時間を要してしまう。また、触媒層に充填された触媒
を十分に機能させるには、触媒層の各部を触媒の活性化
温度範囲にする必要があるが、触媒層の形状や構造によ
り各部に温度ムラが生じる場合が多く、その場合、触媒
が十分に機能しなくなってしまう。
Further, as in the apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-268001 and the apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-72202, a flow path for a cooling medium is provided in the catalyst layer, and the cooling medium is changed according to the temperature of the catalyst layer. In the flow-through device, the carbon monoxide reduction device may not be started quickly or the temperature of each part of the catalyst layer may not be adjusted to an appropriate temperature. When starting the carbon monoxide reduction device, it is necessary to quickly raise the temperature to the temperature at which the catalyst is activated. It takes time. Also, in order for the catalyst packed in the catalyst layer to function sufficiently, each part of the catalyst layer needs to be within the activation temperature range of the catalyst.However, depending on the shape and structure of the catalyst layer, temperature unevenness may occur in each part. In many cases, the catalyst will not function sufficiently.

【0007】本発明の一酸化炭素低減装置は、水素リッ
チガス中の一酸化炭素を効率よく低減すること、即ち、
水素リッチガスと酸素を含有する酸素含有ガスとを均一
に混合することや触媒層の各部の温度を触媒に適した温
度にすることなどを目的の一つとする。また、本発明の
一酸化炭素低減装置は、水素リッチガス中の水素の含有
率を低下させないことを目的の一つとする。さらに、本
発明の一酸化炭素低減装置は、迅速に始動することを目
的の一つとする。
The apparatus for reducing carbon monoxide of the present invention efficiently reduces carbon monoxide in a hydrogen-rich gas.
An object is to uniformly mix a hydrogen-rich gas and an oxygen-containing gas containing oxygen, and to adjust the temperature of each part of the catalyst layer to a temperature suitable for the catalyst. Another object of the present invention is to reduce the content of hydrogen in a hydrogen-rich gas. Further, another object of the present invention is to quickly start the apparatus for reducing carbon monoxide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の一酸化炭素低減装置は、上述の目的の少なくとも
一部を達成するために以下の手段を採った。
Means for Solving the Problems and Actions and Effects The carbon monoxide reducing apparatus of the present invention employs the following means in order to achieve at least a part of the above object.

【0009】本発明の第1の一酸化炭素低減装置は、酸
素の存在下で水素に優先して一酸化炭素を酸化する選択
酸化触媒が充填された触媒層を備え、供給される水素リ
ッチガス中の一酸化炭素を低減する一酸化炭素低減装置
であって、前記水素リッチガスに酸素を含有する酸素含
有ガスを導入する酸素導入手段と、該酸素導入手段によ
り導入された前記酸素含有ガスと前記水素リッチガスと
を攪拌する攪拌手段とを備えることを要旨とする。
The first apparatus for reducing carbon monoxide of the present invention comprises a catalyst layer filled with a selective oxidation catalyst for oxidizing carbon monoxide in preference to hydrogen in the presence of oxygen. An oxygen introducing means for introducing an oxygen-containing gas containing oxygen into the hydrogen-rich gas, and the oxygen-containing gas and the hydrogen introduced by the oxygen introducing means. The gist is to provide a stirring means for stirring the rich gas.

【0010】この本発明の第1の一酸化炭素低減装置で
は、攪拌手段により酸素導入手段により導入された酸素
含有ガスと水素リッチガスとを攪拌するから、より均一
に混合されたガスを触媒層に供給することができる。こ
の結果、一酸化炭素の低減率を向上させることができる
と共に、水素リッチガス中の水素が酸素含有ガス中の酸
素で酸化されることに基づく水素の含有率の低下を防止
することができる。
In the first apparatus for reducing carbon monoxide of the present invention, since the oxygen-containing gas and the hydrogen-rich gas introduced by the oxygen introducing means are agitated by the agitating means, a more uniformly mixed gas is supplied to the catalyst layer. Can be supplied. As a result, the reduction rate of carbon monoxide can be improved, and a decrease in the hydrogen content due to oxidation of hydrogen in the hydrogen-rich gas by oxygen in the oxygen-containing gas can be prevented.

【0011】こうした本発明の第1の一酸化炭素低減装
置において、前記攪拌手段は、前記水素リッチガスおよ
び/または前記酸素含有ガスの流れにより駆動されるフ
ァンであるものとすることもできる。こうすれば、ファ
ンを駆動するためのモータなどのアクチュエータを備え
る必要がなく、装置をシンプルなものとすることができ
る。
In the first apparatus for reducing carbon monoxide of the present invention, the stirring means may be a fan driven by the flow of the hydrogen-rich gas and / or the oxygen-containing gas. In this case, there is no need to provide an actuator such as a motor for driving the fan, and the apparatus can be simplified.

【0012】また、本発明の第1の一酸化炭素低減装置
において、前記攪拌手段は、翼から前記酸素含有ガスを
噴出することにより回転力を得るファンとして、前記酸
素導入手段と一体形成されてなるものとすることもでき
る。こうすれば、酸素含有ガスの導入と酸素含有ガスと
水素リッチガスとの攪拌を同時に効率よく行なうことが
できると共に、装置をシンプルなものとすることができ
る。
Further, in the first carbon monoxide reducing device of the present invention, the stirring means is formed integrally with the oxygen introduction means as a fan for obtaining a rotational force by ejecting the oxygen-containing gas from the blade. It can also be. In this case, the introduction of the oxygen-containing gas and the stirring of the oxygen-containing gas and the hydrogen-rich gas can be performed simultaneously and efficiently, and the apparatus can be simplified.

【0013】さらに、本発明の第1の一酸化炭素低減装
置において、前記攪拌手段は、前記水素リッチガスの流
れに乱れを作ることにより攪拌する偏向板であるものと
することもできる。こうすれば、簡易な構成で水素リッ
チガスと酸素含有ガスとを攪拌することができる。
Further, in the first carbon monoxide reducing device according to the present invention, the stirring means may be a deflection plate for stirring by creating a turbulence in the flow of the hydrogen-rich gas. This makes it possible to stir the hydrogen-rich gas and the oxygen-containing gas with a simple configuration.

【0014】また、本発明の第1の一酸化炭素低減装置
において、前記攪拌手段は、前記酸素導入手段の下流側
に配置されてなるものとしたり、前記酸素導入手段の上
流側に配置されてなるものとしたりすることもできる。
Further, in the first carbon monoxide reducing device of the present invention, the stirring means may be disposed downstream of the oxygen introducing means, or may be disposed upstream of the oxygen introducing means. It can also be.

【0015】あるいは、本発明の第1の一酸化炭素低減
装置において、前記触媒層は少なくとも前段と後段の2
段以上に分割されてなり、前記酸素導入手段は前記触媒
層の前段の上流側に前記酸素含有ガスを導入する前段導
入手段と前記触媒層の後段の上流側に前記酸素含有手段
を導入する後段導入手段とを備え、前記攪拌手段は前記
前段導入手段により導入された前記酸素含有ガスと前記
水素リッチガスとを攪拌する前段攪拌手段と前記後段導
入手段により導入された前記酸素含有ガスと前記水素リ
ッチガスとを攪拌する後段攪拌手段とを備えるものとす
ることもできる。こうすれば、酸素含有ガスに含まれる
酸素による水素の燃焼を防止することができると共に水
素リッチガス中の一酸化炭素を十分に低減することがで
きる。この態様の本発明の第1の一酸化炭素低減装置に
おいて、前記前段攪拌手段は前記水素リッチガスおよび
/または前記酸素含有ガスの流れにより駆動されるファ
ンまたは翼から前記酸素含有ガスを噴出することにより
回転力を得るファンであり、前記後段攪拌手段は前記水
素リッチガスの流れに乱れを作ることにより攪拌する偏
向板であるものとすることもできる。
Alternatively, in the first apparatus for reducing carbon monoxide according to the present invention, the catalyst layer may include at least two catalyst layers, ie, a first catalyst layer and a second catalyst layer.
And the oxygen introducing means is a former-stage introducing means for introducing the oxygen-containing gas upstream of the preceding stage of the catalyst layer and a latter-stage introducing the oxygen-containing means upstream of the latter stage of the catalytic layer. Introduction means, wherein the stirring means is a first-stage stirring means for stirring the oxygen-containing gas and the hydrogen-rich gas introduced by the first-stage introduction means, and the oxygen-containing gas and the hydrogen-rich gas introduced by the second-stage introduction means. And a subsequent-stage stirring means for stirring the mixture. This makes it possible to prevent combustion of hydrogen by oxygen contained in the oxygen-containing gas and to sufficiently reduce carbon monoxide in the hydrogen-rich gas. In the first apparatus for reducing carbon monoxide of the present invention according to this aspect, the pre-stage stirring means ejects the oxygen-containing gas from a fan or a blade driven by a flow of the hydrogen-rich gas and / or the oxygen-containing gas. It is a fan that obtains rotational force, and the post-stage stirring means can be a deflection plate that stirs by creating turbulence in the flow of the hydrogen-rich gas.

【0016】本発明の第2の一酸化炭素低減装置は、酸
素の存在下で水素に優先して一酸化炭素を酸化する選択
酸化触媒が充填された触媒層を備え、供給される水素リ
ッチガス中の一酸化炭素を低減する一酸化炭素低減装置
であって、前記水素リッチガスに酸素を含有する酸素含
有ガスを導入する酸素導入手段を備え、前記触媒層は、
前記酸素導入手段により酸素含有ガスが導入された水素
リッチガスの流向を複数回変更する流路に形成されてな
ることを要旨とする。
The second apparatus for reducing carbon monoxide of the present invention includes a catalyst layer filled with a selective oxidation catalyst that oxidizes carbon monoxide in preference to hydrogen in the presence of oxygen. A carbon monoxide reducing device for reducing carbon monoxide, comprising an oxygen introducing means for introducing an oxygen-containing gas containing oxygen into the hydrogen-rich gas, the catalyst layer,
The gist is that it is formed in a flow path that changes the flow direction of the hydrogen-rich gas into which the oxygen-containing gas has been introduced by the oxygen introduction means a plurality of times.

【0017】この本発明の第2の一酸化炭素低減装置で
は、触媒層をガスの流向を複数回変更する流路に形成す
ることより、ガスの流れに乱れを生じさせて水素リッチ
ガス中の一酸化炭素と酸素の触媒への接触頻度を多くす
ることができる。この結果、効率よく水素リッチガス中
の一酸化炭素を低減することができる。
In the second apparatus for reducing carbon monoxide according to the second aspect of the present invention, the catalyst layer is formed in a flow path that changes the flow direction of the gas a plurality of times. The frequency of contact between the carbon oxide and oxygen with the catalyst can be increased. As a result, carbon monoxide in the hydrogen-rich gas can be efficiently reduced.

【0018】こうした本発明の第2の一酸化炭素低減装
置において、前記触媒層は、迂流する流路に形成されて
なるものとすることもできるし、外層部から中心部に向
かって複数の層を成し該層を外層部から中心部に至る流
路に形成されてなるものとすることもできる。また、前
記触媒層は、螺旋状の流路に形成されてなるものとする
こともできる。
In the second apparatus for reducing carbon monoxide according to the second aspect of the present invention, the catalyst layer may be formed in a bypass channel, and a plurality of catalyst layers may be formed from the outer layer toward the center. A layer may be formed and the layer may be formed in a flow path from the outer layer to the center. Further, the catalyst layer may be formed in a spiral flow path.

【0019】本発明の第3の一酸化炭素低減装置は、水
素リッチガス中の一酸化炭素を低減する一酸化炭素低減
装置であって、酸素の存在下で水素に優先して一酸化炭
素を酸化する選択酸化触媒が充填された触媒層と、該触
媒層と熱交換可能な熱交換流路を有し、熱容量の異なる
複数の熱交換媒体のいずれかを選択的に用いて前記触媒
層と熱交換する熱交換手段とを備えることを要旨とす
る。
A third carbon monoxide reducing device of the present invention is a carbon monoxide reducing device for reducing carbon monoxide in a hydrogen-rich gas, and oxidizes carbon monoxide in preference to hydrogen in the presence of oxygen. A catalyst layer filled with a selective oxidation catalyst to be heated, and a heat exchange channel capable of exchanging heat with the catalyst layer, and selectively using any one of a plurality of heat exchange media having different heat capacities to heat the catalyst layer. The gist of the present invention is to provide a heat exchange means for exchanging.

【0020】この本発明の第3の一酸化炭素低減装置で
は、熱容量の異なる複数の熱交換媒体を触媒層の状態に
応じて選択的に用いて触媒層と熱交換することができ
る。
In the third apparatus for reducing carbon monoxide of the present invention, a plurality of heat exchange media having different heat capacities can be selectively used in accordance with the state of the catalyst layer to exchange heat with the catalyst layer.

【0021】こうした本発明の第3の一酸化炭素低減装
置において、始動時には熱容量の小さな熱交換媒体を前
記熱交換流路に封入し、定常運転時には熱容量の大きな
熱交換媒体を前記熱交換流路に流すよう前記熱交換手段
を制御する熱交換制御手段を備えるものとすることもで
きる。こうすれば、始動時には、熱容量の小さな熱交換
媒体を触媒層と共に昇温するだけでよいから、迅速に昇
温することができる。また、この熱容量の小さな熱交換
媒体を封入するから、触媒層の外周部に位置する熱交換
流路では、この流路が断熱層として機能し、外部への熱
の拡散を防止することができる。
In the third apparatus for reducing carbon monoxide of the present invention, a heat exchange medium having a small heat capacity is sealed in the heat exchange flow path at the time of starting, and a heat exchange medium having a large heat capacity is supplied at the time of steady operation. Heat exchange control means for controlling the heat exchange means so that the heat flows through the heat exchange means. In this case, at the time of startup, it is only necessary to raise the temperature of the heat exchange medium having a small heat capacity together with the catalyst layer, so that the temperature can be raised quickly. Further, since this heat exchange medium having a small heat capacity is sealed, in the heat exchange flow path located at the outer peripheral portion of the catalyst layer, this flow path functions as a heat insulating layer and can prevent diffusion of heat to the outside. .

【0022】また、本発明の第3の一酸化炭素低減装置
において、前記熱交換手段は、前記触媒層の外層部に配
置されて該触媒層と熱交換可能な外層部熱交換流路と、
該触媒層の内部に配置され該触媒層と熱交換可能な内部
熱交換流路とを備え、前記外層部熱交換流路に流す熱交
換媒体と前記内部熱交換流路に流す熱交換媒体とを独立
に選択的に用いて前記触媒層と熱交換する手段であるも
のとすることもできる。こうすれば、触媒層の外層部と
内部における触媒をそれぞれ適した温度に調節すること
ができるから、水素リッチガス中の一酸化炭素の低減率
を向上させることができる。
In the third carbon monoxide reduction device of the present invention, the heat exchange means is disposed in an outer layer of the catalyst layer and is capable of exchanging heat with the catalyst layer.
An internal heat exchange channel disposed inside the catalyst layer and capable of exchanging heat with the catalyst layer, a heat exchange medium flowing through the outer layer heat exchange channel and a heat exchange medium flowing through the internal heat exchange channel, May be used independently to selectively exchange heat with the catalyst layer. With this configuration, the temperature of the catalyst in the outer layer portion and the temperature of the catalyst in the inner portion of the catalyst layer can be respectively adjusted to appropriate levels, so that the rate of reduction of carbon monoxide in the hydrogen-rich gas can be improved.

【0023】こうした各態様を含め本発明の第3の一酸
化炭素低減装置において、前記熱容量の異なる複数の熱
交換媒体は、空気と水であるものとすることもできる。
こうすれば、安価に容易に熱容量の異なる熱交換媒体を
入手することができる。
In the third apparatus for reducing carbon monoxide of the present invention including the above-described embodiments, the plurality of heat exchange media having different heat capacities may be air and water.
This makes it possible to easily and inexpensively obtain heat exchange media having different heat capacities.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例を用いて説明する。図1は、本発明の一実施例である
一酸化炭素低減装置20の構成の概略を示す構成図であ
る。実施例の一酸化炭素低減装置20は、水素を含有す
る水素リッチガス、例えば炭化水素系の燃料を水蒸気改
質して得られる改質ガスなどに含まれる一酸化炭素を水
素に優先して酸化することにより一酸化炭素を低減する
装置であり、図示するように、ハウジング22の前段に
配置された前段低減部30と、後段に配置された後段低
減部50とを備える。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to examples. FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing the configuration of a carbon monoxide reduction device 20 according to one embodiment of the present invention. The carbon monoxide reduction device 20 of the embodiment oxidizes carbon monoxide contained in a hydrogen-rich gas containing hydrogen, for example, a reformed gas obtained by steam reforming a hydrocarbon-based fuel in preference to hydrogen. This is a device for reducing carbon monoxide, and includes a front-stage reducing unit 30 arranged at the front stage of the housing 22 and a rear-stage reducing unit 50 arranged at the rear stage as shown in the figure.

【0025】前段低減部30は、酸素の存在下で水素に
優先して一酸化炭素を酸化する選択酸化触媒、例えば白
金やルテニウムなどの触媒を担持する複数の触媒層32
と、一酸化炭素の酸化に伴って発熱する触媒層32を冷
却する複数の冷却水通路34と、水素リッチガスに酸素
を含有する酸素含有ガスとしての空気を導入するための
空気導入管36と、この空気導入管36に取り付けられ
水素リッチガスに空気を導入すると共に水素リッチガス
と空気とを攪拌して均一な混合状態にする複数の空気導
入攪拌器40とを備える。複数の触媒層32と複数の冷
却水通路34は、図示するように、交互に積層されてお
り、いずれの触媒層32も略均等に冷却されるようにな
っている。
The pre-stage reduction section 30 includes a plurality of catalyst layers 32 carrying a selective oxidation catalyst for oxidizing carbon monoxide in preference to hydrogen in the presence of oxygen, for example, a catalyst such as platinum or ruthenium.
A plurality of cooling water passages 34 for cooling the catalyst layer 32 which generates heat as the carbon monoxide is oxidized; an air introduction pipe 36 for introducing air as an oxygen-containing gas containing oxygen into the hydrogen-rich gas; A plurality of air introduction stirrers 40 attached to the air introduction pipe 36 for introducing air into the hydrogen-rich gas and agitating the hydrogen-rich gas and air to form a uniform mixed state are provided. The plurality of catalyst layers 32 and the plurality of cooling water passages 34 are alternately stacked as shown in the drawing, so that all the catalyst layers 32 are cooled substantially uniformly.

【0026】空気導入攪拌器40の拡大平面図を図2に
示し、その断面図を図3に示す。空気導入攪拌器40
は、図2に示すように、外観は2つの翼42を有するフ
ァンとして構成されており、その翼42の表面には複数
の空気の吹き出し口44が形成されている。空気の吹き
出し口44は、図中矢印で示す方向に空気を勢いよく吹
き出すよう角度が設けられており、この空気を吹き出す
際の反力で翼42に逆方向の回転力を与えるようになっ
ている。空気導入攪拌器40は、図3に示すように、そ
の回転軸に配置され空気導入管36に接続された分配管
38にベアリング46を介して回転可能に軸支されてい
る。分配管38は、翼42の内部に形成された貫通孔4
3を介して空気の吹き出し口44に接続されており、空
気導入管36からの空気を吹き出し口44に供給できる
ようになっている。したがって、空気導入攪拌器40
は、空気導入管36から供給される空気を複数の吹き出
し口44から水素リッチガスに導入すると共に吹き出し
口44からの空気の吹き出しにより得られる回転力によ
り導入した空気と水素リッチガスとを均一な混合状態に
なるよう攪拌する。なお、空気導入攪拌器40の背面の
回転軸周りには、摩擦材47を介して押棒49により摩
擦材47側へ押し付けられるプレート48が取り付けら
れており、押棒49によるプレート48の摩擦材47側
への押し付け力を調節することにより、空気導入攪拌器
40の回転を停止させたり、回転数を調節できるように
なっている。
FIG. 2 is an enlarged plan view of the air introduction stirrer 40, and FIG. 3 is a sectional view thereof. Air introduction stirrer 40
As shown in FIG. 2, the external appearance is configured as a fan having two blades 42, and a plurality of air outlets 44 are formed on the surface of the blades 42. The air outlet 44 is provided with an angle so as to blow out the air vigorously in the direction indicated by the arrow in the drawing, and gives a rotational force in the opposite direction to the wing 42 by the reaction force when blowing the air. I have. As shown in FIG. 3, the air introduction stirrer 40 is rotatably supported via a bearing 46 on a distribution pipe 38 arranged on the rotation shaft and connected to the air introduction pipe 36. The distribution pipe 38 has a through hole 4 formed inside the blade 42.
It is connected to the air outlet 44 via 3, so that air from the air inlet pipe 36 can be supplied to the outlet 44. Therefore, the air introduction stirrer 40
Is a state in which the air supplied from the air introduction pipe 36 is introduced into the hydrogen-rich gas from the plurality of outlets 44 and the air and the hydrogen-rich gas are introduced into the hydrogen-rich gas by the rotational force obtained by blowing the air from the outlets 44. And stir so that A plate 48 that is pressed against the friction material 47 by a push rod 49 via a friction material 47 is attached around the rotation axis on the back surface of the air introduction stirrer 40. The rotation of the air introduction stirrer 40 can be stopped or the number of rotations can be adjusted by adjusting the pressing force on the stirrer.

【0027】後段低減部50も、図1に示すように、前
段低減部30が備える触媒層32および冷却水通路34
と同様に複数の触媒層52と複数の冷却水通路54とが
交互に積層されており、いずれの触媒層52も略均等に
冷却されるようになっている。また、後段低減部50の
触媒層52の上流側には、水素リッチガスに空気を導入
するための空気導入管56と、導入された空気と水素リ
ッチガスとを攪拌して均一な混合状態にする偏向板60
とが設けられている。
As shown in FIG. 1, the downstream reduction section 50 also includes a catalyst layer 32 and a cooling water passage 34 provided in the upstream reduction section 30.
Similarly to the above, a plurality of catalyst layers 52 and a plurality of cooling water passages 54 are alternately stacked, and all the catalyst layers 52 are cooled substantially uniformly. An air introduction pipe 56 for introducing air into the hydrogen-rich gas is provided upstream of the catalyst layer 52 of the post-stage reduction unit 50, and a deflection is performed to stir the introduced air and the hydrogen-rich gas to form a uniform mixed state. Board 60
Are provided.

【0028】空気導入管56の上流側には、図示するよ
うに、複数の穴58が設けられており、空気導入管56
から、水素リッチガスの上流側に向かって空気が噴出す
るようになっている。
As shown, a plurality of holes 58 are provided on the upstream side of the air introduction pipe 56.
Therefore, air is ejected toward the upstream side of the hydrogen-rich gas.

【0029】偏向板60を上流側から見た外観と側面か
ら見た外観とを図4(a)および(b)に例示する。偏
向板60は、図示するように、板材にプレス加工などに
より同一の回転方向に開いた複数の翼62を形成して構
成されており、この複数の翼62が水素リッチガスの流
れに渦を形成するように作用することにより、空気導入
管56から導入された空気と水素リッチガスとを攪拌し
て均一な混合状態とする。
FIGS. 4 (a) and 4 (b) show the appearance of the deflection plate 60 as viewed from the upstream side and the appearance as viewed from the side. As shown in the figure, the deflecting plate 60 is formed by forming a plurality of blades 62 opened in the same rotational direction on a plate material by pressing or the like, and the plurality of blades 62 form a vortex in the flow of the hydrogen-rich gas. In this manner, the air introduced from the air introduction pipe 56 and the hydrogen-rich gas are stirred to form a uniform mixed state.

【0030】こうして構成された実施例の一酸化炭素低
減装置20の動作について簡単に説明する。一酸化炭素
低減装置20の前段低減部30では、供給された水素リ
ッチガスに空気導入攪拌器40から空気が導入される。
このときの空気の導入量は、水素リッチガス中の一酸化
炭素量を酸化するのに適量の酸素量かあるいはこれより
少ない酸素量となる空気量に調節されている。前段低減
部30で水素リッチガス中の一酸化炭素のすべてを酸化
しようとして過剰の空気を導入すると、水素リッチガス
中の水素をも酸化してしまうからである。空気導入攪拌
器40により導入された空気は、この導入と同時に水素
リッチガスに攪拌され略均一な混合状態となって、複数
の触媒層32に供給され、その触媒上で水素リッチガス
中の一酸化炭素を水素に優先して酸化する。
The operation of the apparatus 20 for reducing carbon monoxide thus constructed will be briefly described. In the pre-stage reduction section 30 of the carbon monoxide reduction device 20, air is introduced from the air introduction stirrer 40 into the supplied hydrogen-rich gas.
At this time, the amount of air introduced is adjusted to an appropriate amount of oxygen for oxidizing the amount of carbon monoxide in the hydrogen-rich gas, or to an amount of air that provides a smaller amount of oxygen. This is because if excessive air is introduced to oxidize all of the carbon monoxide in the hydrogen-rich gas in the pre-stage reduction unit 30, the hydrogen in the hydrogen-rich gas is also oxidized. The air introduced by the air introduction stirrer 40 is stirred by the hydrogen-rich gas at the same time as the introduction to form a substantially uniform mixed state, and is supplied to the plurality of catalyst layers 32. Is oxidized in preference to hydrogen.

【0031】複数の触媒層32から後段低減部50に供
給される水素リッチガスは、既に一酸化炭素の濃度は低
くなっている。この低一酸化炭素濃度の水素リッチガス
に対して空気導入管56から穴58を介して適量または
若干過剰の空気が導入される。空気の導入された水素リ
ッチガスは、偏向板60により渦を巻くように流れが乱
されて攪拌され略均一な混合状態となって触媒層52に
供給される。触媒層52では、その触媒上で水素リッチ
ガス中の一酸化炭素が空気中の酸素により水素に優先し
て酸化される。この結果、一酸化炭素濃度が極めて低い
水素リッチガスとされる。
The hydrogen-rich gas supplied from the plurality of catalyst layers 32 to the post-stage reduction unit 50 already has a low concentration of carbon monoxide. An appropriate amount or a slight excess of air is introduced from the air introduction pipe 56 to the hydrogen-rich gas having a low carbon monoxide concentration through the hole 58. The flow of the hydrogen-rich gas into which the air is introduced is disturbed by the deflecting plate 60 so that the gas is swirled, and is stirred to be supplied to the catalyst layer 52 in a substantially uniform mixed state. In the catalyst layer 52, carbon monoxide in the hydrogen-rich gas is oxidized on the catalyst by oxygen in the air in preference to hydrogen. As a result, a hydrogen-rich gas having a very low concentration of carbon monoxide is obtained.

【0032】以上説明した実施例の一酸化炭素低減装置
20によれば、水素リッチガスとこの水素リッチガスに
導入された空気とを均一な混合状態にすることができ
る。この結果、均一な混合状態とされないことにより生
じる不都合、例えば空気の供給量に対して少量の一酸化
炭素しか低減できない一酸化炭素の低減率の低下や、こ
の一酸化炭素の低減率の低下に伴う装置の大型化、部分
的に過剰となる酸素によって水素が酸化されることによ
る水素リッチガスにおける水素含有率の低下などの不都
合を防止することができる。しかも、前段低減部30で
は、空気を水素リッチガスに噴出する際の力を用いて翼
42を回転させて攪拌するタイプの空気導入攪拌器40
を用いたから、翼42を回転させるための電動機などを
取り付ける必要がない。また、後段低減部50では、導
入された空気と水素リッチガスの流れに対して渦を巻く
ような作用を与える偏向板60を用いたから、攪拌に必
要な動力を得る必要がなく、簡易な構成で攪拌すること
ができる。もとより、実施例の一酸化炭素低減装置20
によれば、前段低減部30と後段低減部50との2段の
構成とし、2段に分けて適量の空気を導入するから、水
素リッチガス中の水素の酸化を極力少なくして一酸化炭
素を低減することができる。
According to the carbon monoxide reducing device 20 of the embodiment described above, the hydrogen-rich gas and the air introduced into the hydrogen-rich gas can be uniformly mixed. As a result, inconveniences caused by the non-uniform mixing state, such as a decrease in the reduction rate of carbon monoxide, which can reduce only a small amount of carbon monoxide with respect to the supply amount of air, and a decrease in the reduction rate of this carbon monoxide. Inconveniences such as an increase in the size of the apparatus and a reduction in the hydrogen content of the hydrogen-rich gas due to oxidation of hydrogen by partially excessive oxygen can be prevented. In addition, in the pre-stage reducing section 30, an air introduction stirrer 40 of a type in which the blades 42 are rotated and agitated by using the force at the time of injecting air into the hydrogen-rich gas is used.
Is used, there is no need to attach an electric motor or the like for rotating the wings 42. In addition, since the post-stage reducing unit 50 uses the deflecting plate 60 that gives a swirling effect to the flow of the introduced air and the hydrogen-rich gas, it is not necessary to obtain the power required for stirring, and the configuration is simple. Can be stirred. Naturally, the carbon monoxide reducing device 20 of the embodiment
According to this, a two-stage configuration of the pre-stage reduction unit 30 and the post-stage reduction unit 50 is adopted, and an appropriate amount of air is introduced in two stages, so that oxidation of hydrogen in the hydrogen-rich gas is reduced as much as possible to reduce carbon monoxide. Can be reduced.

【0033】実施例の一酸化炭素低減装置20では、前
段低減部30で空気導入攪拌器40により空気を導入す
ると共に攪拌し、後段低減部50で空気導入管56によ
り空気を導入し偏向板60により攪拌したが、前段低減
部30でも後段低減部50でも空気導入攪拌器40によ
り空気を導入すると共に攪拌するものとしてもよく、逆
に前段低減部30でも後段低減部50でも空気導入管5
6により空気を導入し偏向板60により攪拌するものと
してもよい。
In the apparatus for reducing carbon monoxide 20 of the embodiment, air is introduced and agitated by the air introduction stirrer 40 in the pre-stage reduction unit 30, and air is introduced by the air introduction pipe 56 in the post-stage reduction unit 50, and the deflection plate 60 However, both the pre-stage reduction unit 30 and the post-stage reduction unit 50 may be configured to introduce air by the air introduction stirrer 40 and stir the air.
Alternatively, air may be introduced by 6 and agitated by the deflecting plate 60.

【0034】実施例の一酸化炭素低減装置20では、空
気導入管56の下流側に偏向板60を配置して導入され
た空気と水素リッチガスとを攪拌するものとしたが、偏
向板60を空気導入管56の上流側に近接して配置して
水素リッチガスの流れが乱れているところに空気を導入
し攪拌するものとしても差し支えない。
In the apparatus for reducing carbon monoxide 20 in the embodiment, the deflecting plate 60 is disposed downstream of the air introducing pipe 56 to stir the introduced air and the hydrogen-rich gas. It may be arranged in the vicinity of the upstream side of the introduction pipe 56 so that air is introduced and stirred in a place where the flow of the hydrogen-rich gas is disturbed.

【0035】実施例の一酸化炭素低減装置20では、導
入された空気と水素リッチガスとを攪拌する偏向板60
を用いたが、図5に例示するファン40Bや図6に例示
するファン40Cを偏向板60に代えて複数設置して導
入された空気と水素リッチガスとを攪拌するものとして
もよい。この場合、ファン40Bやファン40Cに空気
を勢いよく噴出させてこの勢いによりファン40Bやフ
ァン40Cに回転力を与えるものとしてもよく、あるい
は水素リッチガスと導入された空気との混合気の流れに
よりファン40Bやファン40Cに回転力を与えるもの
としてもよい。さらに、ファン40Bやファン40Cの
下流側に空気導入管を配置し、水素リッチガスの流れが
乱れたところに空気が導入されて攪拌されるものとして
もよい。この場合、水素リッチガスの流れによりファン
40Bやファン40Cに回転力を与えるものとしてもよ
い。また、これら偏向板60をファン40Bやファン4
0Cに置換する各態様において、ファン40Bやファン
40Cに電動機を取り付け、電動機により回転力を与え
るものとしてもよい。
In the carbon monoxide reducing apparatus 20 of the embodiment, the deflecting plate 60 for stirring the introduced air and the hydrogen-rich gas is used.
However, the fan 40B illustrated in FIG. 5 and the fan 40C illustrated in FIG. 6 may be provided in place of the deflection plate 60 to stir the introduced air and the hydrogen-rich gas. In this case, air may be blown out to the fan 40B or the fan 40C so as to give a rotational force to the fan 40B or the fan 40C by this force, or the fan may be formed by a flow of a mixture of hydrogen-rich gas and introduced air. The rotational force may be applied to the fan 40C or the fan 40C. Further, an air introduction pipe may be arranged downstream of the fan 40B or the fan 40C, and air may be introduced and stirred when the flow of the hydrogen-rich gas is disturbed. In this case, a rotational force may be applied to the fans 40B and 40C by the flow of the hydrogen-rich gas. Further, these deflection plates 60 are connected to the fan 40B and the fan 4B.
In each of the embodiments replacing with 0C, an electric motor may be attached to the fan 40B or the fan 40C, and the motor may be used to apply a rotational force.

【0036】次に、本発明の第2の実施例としての一酸
化炭素低減装置システム110について説明する。図7
は、第2実施例の一酸化炭素低減装置システム110の
構成の概略を示す構成図である。第2実施例の一酸化炭
素低減装置システム110は、図示するように、供給さ
れる水素リッチガスに酸素を含有する酸素含有ガスとし
ての空気を導入するブロワ112と、空気の導入された
水素リッチガス中の一酸化炭素を低減する一酸化炭素低
減装置120と、この一酸化炭素低減装置120を冷却
する冷却系統140と、システム全体をコントロールす
る電子制御ユニット170とを備える。
Next, a description will be given of a carbon monoxide reduction system 110 according to a second embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 3 is a configuration diagram schematically showing a configuration of a carbon monoxide reduction device system 110 according to a second embodiment. As shown in the figure, a carbon monoxide reducing apparatus system 110 according to a second embodiment includes a blower 112 for introducing air as an oxygen-containing gas containing oxygen into a supplied hydrogen-rich gas, and a blower 112 for introducing hydrogen-rich gas into which air has been introduced. A carbon monoxide reducing device 120 for reducing the carbon monoxide, a cooling system 140 for cooling the carbon monoxide reducing device 120, and an electronic control unit 170 for controlling the entire system.

【0037】ブロワ112は、信号ラインにより電子制
御ユニット170に接続されており、電子制御ユニット
170による駆動制御を受ける。なお、ブロワ112に
より水素リッチガスに導入される空気量は、供給される
水素リッチガスに含まれる一酸化炭素を酸化するのに適
量あるいは若干過剰な量の酸素量となる量である。
The blower 112 is connected to the electronic control unit 170 by a signal line, and is driven and controlled by the electronic control unit 170. The amount of air introduced into the hydrogen-rich gas by the blower 112 is an amount that is an appropriate amount or a slightly excessive amount of oxygen for oxidizing carbon monoxide contained in the supplied hydrogen-rich gas.

【0038】一酸化炭素低減装置120は、酸素の存在
下において水素リッチガス中の一酸化炭素を水素に優先
して酸化することにより水素リッチガス中の一酸化炭素
を低減する装置である。一酸化炭素低減装置120の水
素リッチガスの流れに沿った断面を図8および図9に例
示し、水素リッチガスの流れに対する断面を図10に例
示する。なお、図8の断面と図9の断面は、角度が90
度異なる。図示するように、一酸化炭素低減装置120
は、外観が円柱形状をしており、酸素の存在下において
水素リッチガス中の一酸化炭素を水素に優先して酸化す
る白金やルテニウムなどの選択酸化触媒を担持する外中
内の3層の触媒層(以下、単独に言うときにはそれぞれ
外層触媒層,中層触媒層,内層触媒層と言う)122〜
126と、この3層の触媒層122〜126の外周に配
置された冷却媒体の流路(以下、外周流路という)13
2と、中心軸に配置された冷却媒体の流路(以下、中心
流路という)136とから構成されている。
The carbon monoxide reduction device 120 is a device for reducing carbon monoxide in a hydrogen-rich gas by oxidizing carbon monoxide in a hydrogen-rich gas in preference to hydrogen in the presence of oxygen. 8 and 9 illustrate cross sections of the carbon monoxide reduction device 120 along the flow of the hydrogen-rich gas, and FIG. 10 illustrates a cross section of the carbon monoxide reduction apparatus 120 for the flow of the hydrogen-rich gas. The cross section of FIG. 8 and the cross section of FIG.
Different degrees. As shown, as shown in FIG.
Is a three-layer catalyst inside and outside that carries a selective oxidation catalyst such as platinum or ruthenium that oxidizes carbon monoxide in hydrogen-rich gas in preference to hydrogen in the presence of oxygen in the presence of oxygen. (Hereinafter referred to as an outer catalyst layer, a middle catalyst layer, and an inner catalyst layer, respectively)
126, and a flow path (hereinafter, referred to as an outer flow path) 13 of the cooling medium disposed on the outer circumference of the three catalyst layers 122 to 126.
2 and a cooling medium flow path (hereinafter, referred to as a center flow path) 136 disposed on the center axis.

【0039】外層触媒層122は、一端(図8,9中左
端)は水素リッチガスの供給口121と連絡しており、
他端(図8,9中右端)は中層触媒層124と連絡して
いる。また、中層触媒層124の他端、即ち外層触媒層
122と連絡していない方の端部は、内層触媒層126
と連絡しており、この内層触媒層126の他端(図8,
9中右端)は、水素リッチガスの出口129と連絡して
いる。したがって、供給口121に要求された水素リッ
チガスは、外層触媒層122を通って図8,9中左側か
ら右側に流れ、右端で180度折り返して中層触媒層1
24を通って図8,9中右側から左側に流れる。そし
て、中層触媒層124の図8,9中左端で再び180度
折り返して内層触媒層126を通って出口129から流
れ出る。このように水素リッチガスを3層に亘って迂流
させるのは、迂流させることにより水素リッチガスの流
れを乱して水素リッチガス中の一酸化炭素と酸素との触
媒への接触性を高めるためと、水素リッチガスの各触媒
層内における流速を低くすることなく水素リッチガスと
触媒との接触時間を長くするためである。また、水素リ
ッチガスを外層触媒層122から内層触媒層126に流
れるようにするのは、一酸化炭素濃度が高い水素リッチ
ガスの供給口付近で一酸化炭素の酸化反応が多く行なわ
れると考えられから、この反応に伴って生じる熱を逃が
しやすくするためである。
One end (the left end in FIGS. 8 and 9) of the outer catalyst layer 122 is connected to a hydrogen-rich gas supply port 121.
The other end (the right end in FIGS. 8 and 9) communicates with the middle catalyst layer 124. The other end of the middle catalyst layer 124, that is, the end that is not in communication with the outer catalyst layer 122 is connected to the inner catalyst layer 126.
The other end of the inner catalyst layer 126 (FIG. 8,
9 at the right end) communicates with the outlet 129 of the hydrogen-rich gas. Accordingly, the hydrogen-rich gas required at the supply port 121 flows from the left side to the right side in FIGS. 8 and 9 through the outer catalyst layer 122, and is turned 180 degrees at the right end to form the middle catalyst layer 1.
8 and 9 flows from right to left in FIGS. 8 and 9 again turns 180 degrees at the left end of the middle catalyst layer 124 and flows out from the outlet 129 through the inner catalyst layer 126. The reason why the hydrogen-rich gas is diverted over the three layers in this way is to increase the contact between the carbon monoxide and oxygen in the hydrogen-rich gas with the catalyst by disturbing the flow of the hydrogen-rich gas. This is because the contact time between the hydrogen-rich gas and the catalyst is extended without reducing the flow rate of the hydrogen-rich gas in each catalyst layer. In addition, the reason that the hydrogen-rich gas is caused to flow from the outer catalyst layer 122 to the inner catalyst layer 126 is that the oxidation reaction of carbon monoxide is often performed near the supply port of the hydrogen-rich gas having a high carbon monoxide concentration. This is because heat generated by this reaction is easily released.

【0040】冷却系統140は、一酸化炭素低減装置1
20の外周流路132に冷却媒体を流す外周系統150
と、一酸化炭素低減装置120の中心流路136に冷却
媒体を流す中心系統160とから構成されている。
The cooling system 140 includes the carbon monoxide reducing device 1
An outer peripheral system 150 for flowing a cooling medium through an outer peripheral passage 132
And a central system 160 through which a cooling medium flows through the central channel 136 of the carbon monoxide reduction device 120.

【0041】外周系統150は、外周流路132の供給
口133に接続される第1供給管153と、この第1供
給管153に設けられ冷却媒体の一つとしての水を圧送
する第1ポンプ151と、同じく第1供給管153に設
けられた三方弁152と、この三方弁152を介して第
1供給管153に接続される分岐管154に冷却媒体の
一つとしての空気を供給可能なブロワ155と、外周流
路132の出口134に接続され熱交換器144を介し
て冷却水を水タンク142に返送する第1排出管157
と、第1排出管157に取り付けられた三方弁156
と、この三方弁156を介して大気開放される開放管1
58とを備え、一酸化炭素低減装置120の外周流路1
32に冷却媒体としての水か空気かを選択的に供給して
一酸化炭素低減装置120を冷却できるようになってい
る。即ち、分岐管154が第1供給管153に連通しな
いよう三方弁152を操作すると共に開放管158が第
1排出管157に連通しないよう三方弁156を操作
し、第1ポンプ151を動作させることにより、水タン
ク142の水が第1ポンプ151により圧送されて第1
供給管153を流れて外周流路132の供給口133に
供給され、一酸化炭素低減装置120の外層触媒層12
2と熱交換した後に出口134から第1排出管157を
介して熱交換器により外気で冷却された後に水タンク1
42に戻される。一方、分岐管154が第1供給管15
3と連通するよう三方弁152を操作すると共に開放管
158が第1排出管157と連通するよう三方弁156
を操作し、ブロワ155を動作させることにより、空気
が第1供給管153を介して外周流路132の供給口1
33に供給され、一酸化炭素低減装置120の外層触媒
層122と熱交換した後に出口134から第1排出管1
57および開放管158を介して大気に開放される。
The outer peripheral system 150 includes a first supply pipe 153 connected to the supply port 133 of the outer peripheral flow path 132, and a first pump provided in the first supply pipe 153 for pumping water as one of the cooling media. 151, a three-way valve 152 also provided in the first supply pipe 153, and a branch pipe 154 connected to the first supply pipe 153 via the three-way valve 152 can supply air as one of the cooling media. A first discharge pipe 157 connected to the blower 155 and the outlet 134 of the outer peripheral flow path 132 and returning the cooling water to the water tank 142 via the heat exchanger 144
And a three-way valve 156 attached to the first discharge pipe 157
And the open pipe 1 opened to the atmosphere through the three-way valve 156.
58 and the outer peripheral flow path 1 of the carbon monoxide reduction device 120.
32 can be supplied with water or air as a cooling medium selectively to cool the carbon monoxide reduction device 120. That is, the first pump 151 is operated by operating the three-way valve 152 so that the branch pipe 154 does not communicate with the first supply pipe 153 and operating the three-way valve 156 so that the open pipe 158 does not communicate with the first discharge pipe 157. The water in the water tank 142 is pumped by the first pump 151 to
It flows through the supply pipe 153 and is supplied to the supply port 133 of the outer peripheral flow path 132, and is supplied to the outer catalyst layer 12 of the carbon monoxide reduction device 120.
2 is cooled by the outside air from the outlet 134 via the first discharge pipe 157 by the heat exchanger after the heat exchange with the water tank 1
It is returned to 42. On the other hand, the branch pipe 154 is connected to the first supply pipe 15.
3 and the three-way valve 156 so that the open pipe 158 communicates with the first discharge pipe 157.
By operating the blower 155, air is supplied to the supply port 1 of the outer peripheral flow path 132 through the first supply pipe 153.
33, and exchanges heat with the outer catalyst layer 122 of the carbon monoxide reduction device 120, and then through the outlet 134 to the first discharge pipe 1
It is opened to the atmosphere through 57 and the open pipe 158.

【0042】なお、外周系統150の冷却媒体を水から
空気に変更するときには、開放管158が第1排出管1
57と連通しないように三方弁156を操作して、外周
流路132や管路内の水を水タンク142に戻した後に
三方弁156を操作して開放管158と第1排出管15
7とを連通させる。また、この外周系統150では、空
気を外周流路132に満たした状態でブロワ155の運
転を停止することにより、外周流路132を空気を断熱
材とする断熱層とすることもできる。これらの操作につ
いては後述する。
When the cooling medium of the outer peripheral system 150 is changed from water to air, the open pipe 158 is connected to the first discharge pipe 1.
The three-way valve 156 is operated so as not to be in communication with the outer tank 57 and the water in the outer peripheral flow path 132 and the pipe is returned to the water tank 142, and then the three-way valve 156 is operated to operate the open pipe 158 and the first discharge pipe 15.
7 is communicated. Further, in the outer peripheral system 150, the operation of the blower 155 is stopped in a state where the outer peripheral flow path 132 is filled with air, so that the outer peripheral flow path 132 can be a heat insulating layer using air as a heat insulating material. These operations will be described later.

【0043】中心系統160も外周系統150と同様の
構成をしており、中心流路136の供給口137に接続
される第2供給管163と、この第2供給管163に設
けられた第2ポンプ161と、同じく第2供給管163
に設けられた三方弁162と、この三方弁162を介し
て第2供給管163に接続される分岐管164に空気を
供給可能なブロワ165と、中心流路136の出口13
8に接続され熱交換器144を介して冷却水を水タンク
142に返送する第2排出管167と、この第2排出管
167に取り付けられた三方弁166と、この三方弁1
66を介して大気開放される開放管168とを備え、一
酸化炭素低減装置120の中心流路136に冷却媒体と
しての水か空気かを選択的に供給して一酸化炭素低減装
置120を冷却できるようになっている。各三方弁の操
作と各冷却媒体による冷却については、外周系統150
の対応する三方弁の操作と同様なので、その説明は省略
する。また、中心系統160でも、空気を中心流路13
6に満たした状態でブロワ165の運転を停止すること
もできる。
The central system 160 has the same configuration as the outer system 150, and includes a second supply pipe 163 connected to the supply port 137 of the central flow path 136 and a second supply pipe provided in the second supply pipe 163. The pump 161 and the second supply pipe 163
, A blower 165 capable of supplying air to a branch pipe 164 connected to the second supply pipe 163 via the three-way valve 162, and an outlet 13 of the central flow path 136.
8, a second discharge pipe 167 for returning the cooling water to the water tank 142 via the heat exchanger 144, a three-way valve 166 attached to the second discharge pipe 167, and a three-way valve 1
An open pipe 168 that is opened to the atmosphere through the air 66, and selectively supplies water or air as a cooling medium to the central flow path 136 of the carbon monoxide reduction device 120 to cool the carbon monoxide reduction device 120. I can do it. Regarding the operation of each three-way valve and cooling by each cooling medium, the outer system 150
Since the operation is the same as that of the corresponding three-way valve, the description thereof is omitted. Also, in the central system 160, air is also supplied to the central channel 13.
It is also possible to stop the operation of the blower 165 when the condition of 6 is satisfied.

【0044】電子制御ユニット170は、CPU172
を中心として構成されたワンチップマイクロプロセッサ
として構成されており、処理プログラムを記憶したRO
M174と、一時的にデータを記憶するRAM176
と、入出力ポート(図示せず)とを備える。この電子制
御ユニット170には、一酸化炭素低減装置120の外
層触媒層122に取り付けられた外層温度センサ178
からの外層触媒層122の温度Toや内層触媒層126
に取り付けられた内層温度センサ179からの内層触媒
層126の温度Tiなどが入力ポートを介して入力され
ている。また、電子制御ユニット170からは、第1ポ
ンプ151や第2ポンプ161への駆動信号や各ブロワ
112,155,165への駆動信号,各三方弁15
2,156,162,166への駆動信号などが出力ポ
ートを介して出力されている。
The electronic control unit 170 includes a CPU 172
And a RO that stores a processing program.
M 174 and RAM 176 for temporarily storing data
And an input / output port (not shown). The electronic control unit 170 includes an outer layer temperature sensor 178 attached to the outer catalyst layer 122 of the carbon monoxide reduction device 120.
From the temperature of the outer catalyst layer 122 to the inner catalyst layer 126
The temperature Ti and the like of the inner catalyst layer 126 from the inner layer temperature sensor 179 attached to the sensor are input via an input port. Further, the electronic control unit 170 outputs drive signals to the first pump 151 and the second pump 161, drive signals to the blowers 112, 155, 165, and the three-way valves 15.
2, 156, 162, 166 are output via output ports.

【0045】次に、こうして構成された第2実施例の一
酸化炭素低減装置システム110の動作、特に始動時の
動作について説明する。図11は、電子制御ユニット1
70のCPU172で実行される始動時処理ルーチンの
一例を示すフローチャートである。このルーチンは、一
酸化炭素低減装置システム110が始動されたときに実
行されるルーチンである。
Next, the operation of the carbon monoxide reduction system 110 according to the second embodiment, particularly the operation at the time of starting, will be described. FIG. 11 shows the electronic control unit 1
30 is a flowchart illustrating an example of a start-time processing routine executed by a CPU 172 of FIG. This routine is executed when the carbon monoxide reduction device system 110 is started.

【0046】この始動時処理ルーチンが実行されると、
電子制御ユニット170のCPU172は、まず、外周
流路132と中心流路136に充填されている冷却水を
抜く処理を実行する(ステップS100)。具体的に
は、分岐管154と第1供給管153が連通するよう三
方弁152を操作すると共に開放管158が第1排出管
157に連通しないよう三方弁156を操作し、ブロワ
155を駆動して外周流路132から水を抜き、分岐管
164と第2供給管163が連通するよう三方弁162
を操作すると共に開放管168が第2排出管167に連
通しないよう三方弁166を操作し、ブロワ165を駆
動して中心流路136から水を抜く。このように外周流
路132や中心流路136から水を抜いて空気を充填す
るのは、水より空気の方が熱容量が小さいからである。
即ち、一酸化炭素低減装置120全体の熱容量を小さく
して一酸化炭素低減装置120を迅速に昇温するためで
ある。外周流路132と中心流路136の水抜き処理が
終了するとブロワ155,165の運転を停止する(ス
テップS102)。ブロワ155,165の運転を停止
すると、外周流路132は断熱層として機能するように
なる。
When the start-time processing routine is executed,
First, the CPU 172 of the electronic control unit 170 executes a process of draining the cooling water filled in the outer peripheral channel 132 and the central channel 136 (step S100). Specifically, the blower 155 is driven by operating the three-way valve 152 such that the branch pipe 154 and the first supply pipe 153 communicate with each other and the three-way valve 156 so that the open pipe 158 does not communicate with the first discharge pipe 157. To remove water from the outer peripheral flow path 132 so that the branch pipe 164 and the second supply pipe 163 communicate with each other.
Is operated and the three-way valve 166 is operated so that the open pipe 168 does not communicate with the second discharge pipe 167, and the blower 165 is driven to drain water from the central flow path 136. The reason why water is drained from the outer peripheral flow path 132 and the central flow path 136 and filled with air is that air has a smaller heat capacity than water.
That is, the heat capacity of the entire carbon monoxide reduction device 120 is reduced to quickly raise the temperature of the carbon monoxide reduction device 120. When the drainage processing of the outer peripheral channel 132 and the central channel 136 is completed, the operation of the blowers 155 and 165 is stopped (step S102). When the operation of the blowers 155 and 165 is stopped, the outer peripheral channel 132 functions as a heat insulating layer.

【0047】続いて、外層温度センサ178により検出
される外層触媒層122の温度Toと内層温度センサ1
79により検出される内層触媒層126の温度Tiとを
読み込む処理を実行し(ステップS104)、読み込ん
だ外層温度Toを閾値Tr1と比較すると共に同じく読
み込んだ内層温度Tiを閾値Tr2と比較する(ステッ
プS106,S110)。図11では、紙面に表示する
都合上、ステップS106の後段にステップS110を
記載したが、この両処理は、同時に並行して行なっても
よく、いずれを先に行なってもよい。ここで、閾値Tr
1や閾値Tr2は、外層触媒層122や内層触媒層12
6の定常運転状態における適温やこれより若干低い温度
として設定されるものであり、一酸化炭素低減装置12
0の運転仕様などにより定められるものである。外層温
度Toが閾値Tr1より大きいときには外周系統150
の冷却を通常の制御に切り換える処理を行ない(ステッ
プS108)、内層温度Tiが閾値Tr2より大きいと
きには中心系統160の冷却を通常の制御に切り換える
処理を実行する(ステップS112)。そして、外周系
統150も中心系統160も通常の冷却制御に切り換え
られたかを判定し(ステップS114)、いずれか或い
は双方が切り換えられていないときにはステップS10
4の外層温度Toと内層温度Tiとを読み込む処理に戻
り、両系統が通常の冷却制御に切り換えられているとき
には本ルーチンを終了する。
Subsequently, the temperature To of the outer catalyst layer 122 detected by the outer layer temperature sensor 178 and the inner layer temperature sensor 1
A process of reading the temperature Ti of the inner catalyst layer 126 detected by 79 is executed (step S104), and the read outer layer temperature To is compared with a threshold value Tr1 and the read inner layer temperature Ti is also compared with a threshold value Tr2 (step S104). S106, S110). In FIG. 11, step S110 is described after step S106 for convenience of displaying on paper, but both processes may be performed simultaneously in parallel or either may be performed first. Here, the threshold Tr
1 and the threshold Tr2 are determined by the outer catalyst layer 122 and the inner catalyst layer 12.
6 is set as an appropriate temperature in the steady operation state or a temperature slightly lower than this.
It is determined by an operation specification of 0 or the like. When the outer layer temperature To is greater than the threshold Tr1, the outer system 150
Is performed to switch the cooling of the central system 160 to the normal control when the inner layer temperature Ti is higher than the threshold Tr2 (step S112). Then, it is determined whether both the outer system 150 and the center system 160 have been switched to the normal cooling control (step S114), and if either or both are not switched, step S10 is performed.
Then, the process returns to the process of reading the outer layer temperature To and the inner layer temperature Ti, and ends this routine when both systems are switched to the normal cooling control.

【0048】なお、外周系統150の通常の冷却制御と
しては、熱容量の小さい空気を冷却媒体として冷却する
制御と、熱容量の大きな水を冷却媒体として冷却する制
御と、冷却媒体としての空気と水とを切り換えながら冷
却する制御とがあり、いずれの制御でも外層温度Toに
基づいて行なうことができる。また、中心系統160の
通常の冷却制御も同様に、空気により冷却する制御と水
により冷却する制御と空気と水とを切り換えながら冷却
する制御とがあり、いずれの制御でも内層温度Tiに基
づいて行なうことができる。しかも外周系統150と中
心系統160とは独立に制御可能であるから、その組み
合わせの数は9通りになる。これらのうちいずれの制御
を用いるかは、一酸化炭素低減装置120の運転仕様や
供給される水素リッチガスの成分などにより定まる。こ
のように熱容量の異なる冷却媒体を複数用いると共に、
複数の独立した冷却系統を備えることにより一酸化炭素
低減装置120の各部の温度をより適正な温度に調節す
ることができるのである。
The ordinary cooling control of the outer peripheral system 150 includes a control of cooling air having a small heat capacity as a cooling medium, a control of cooling water having a large heat capacity as a cooling medium, and a control of cooling air and water as a cooling medium. There is a control for cooling while switching the temperature, and any control can be performed based on the outer layer temperature To. Similarly, the normal cooling control of the central system 160 includes a control of cooling with air, a control of cooling with water, and a control of cooling while switching between air and water, and any control is performed based on the inner layer temperature Ti. Can do it. Moreover, since the outer system 150 and the center system 160 can be controlled independently, the number of combinations is nine. Which of these controls is to be used depends on the operating specifications of the carbon monoxide reduction device 120, the components of the supplied hydrogen-rich gas, and the like. While using a plurality of cooling media having different heat capacities as described above,
By providing a plurality of independent cooling systems, the temperature of each part of the carbon monoxide reduction device 120 can be adjusted to a more appropriate temperature.

【0049】以上説明した第2実施例の一酸化炭素低減
装置システム110によれば、一酸化炭素低減装置12
0の触媒層を迂流させたから、水素リッチガスの流れを
乱して水素リッチガス中の一酸化炭素と酸素との触媒へ
の接触性を高めることができると共に水素リッチガスの
各触媒層内における流速を低くすることなく水素リッチ
ガスと触媒との接触時間を長くすることができる。この
結果、一酸化炭素の低減率を向上させることができ、装
置全体を小型化することができる。また、水素リッチガ
スを外層触媒層122から内層触媒層126に流れるよ
うにすることにより、一酸化炭素濃度が高い水素リッチ
ガスの供給口付近で多く行なわれる一酸化炭素の酸化反
応に伴って生じる熱の冷却性を向上させることができ
る。この結果、一酸化炭素低減装置120をより適正な
温度に保つことができる。
According to the carbon monoxide reducing device system 110 of the second embodiment described above, the carbon monoxide reducing device 12
0, the flow of the hydrogen-rich gas can be disturbed to enhance the contact of the carbon monoxide and oxygen in the hydrogen-rich gas with the catalyst, and the flow rate of the hydrogen-rich gas in each catalyst layer can be reduced. The contact time between the hydrogen-rich gas and the catalyst can be lengthened without lowering. As a result, the reduction rate of carbon monoxide can be improved, and the entire device can be downsized. Further, by causing the hydrogen-rich gas to flow from the outer catalyst layer 122 to the inner catalyst layer 126, the heat generated due to the oxidation reaction of carbon monoxide that is frequently performed near the supply port of the hydrogen-rich gas having a high carbon monoxide concentration is reduced. Cooling properties can be improved. As a result, the carbon monoxide reduction device 120 can be maintained at a more appropriate temperature.

【0050】また、第2実施例の一酸化炭素低減装置シ
ステム110によれば、熱容量の異なる冷却媒体を複数
用いることにより一酸化炭素低減装置120の温度をよ
り適正な温度にすることができる。また、熱容量の異な
る冷却媒体を複数用いる冷却系統を複数備えることによ
り一酸化炭素低減装置120の各部の温度をより適正な
温度に調節することができる。更に、システムを始動す
るときには、熱容量の小さな冷却媒体としての空気を一
酸化炭素低減装置120の外周流路132と中心流路1
36に充填して一酸化炭素低減装置120の熱容量を小
さくすることにより、一酸化炭素低減装置120を迅速
に昇温することができ、迅速にシステムを定常状態とす
ることができる。
Further, according to the carbon monoxide reducing apparatus system 110 of the second embodiment, the temperature of the carbon monoxide reducing apparatus 120 can be made more appropriate by using a plurality of cooling media having different heat capacities. Further, by providing a plurality of cooling systems using a plurality of cooling media having different heat capacities, the temperature of each part of the carbon monoxide reduction device 120 can be adjusted to a more appropriate temperature. Further, when the system is started, air as a cooling medium having a small heat capacity is supplied to the outer peripheral passage 132 and the central passage 1 of the carbon monoxide reduction device 120.
By reducing the heat capacity of the carbon monoxide reducing device 120 by filling the carbon dioxide into the 36, the temperature of the carbon monoxide reducing device 120 can be quickly raised, and the system can be quickly brought into a steady state.

【0051】第2実施例の一酸化炭素低減装置システム
110では、円柱形状の一酸化炭素低減装置120を用
い外周から中心部に水素リッチガスが流れるようにした
が、図12および図13に例示する変形例の一酸化炭素
低減装置120Bに示すように、外観を角柱形状とし、
層状に内部に向かって迂流するよう外層触媒層122
B,中層触媒層124B,内層触媒層126Bを形成す
るものとしてもよい。なお、図12は変形例の一酸化炭
素低減装置120Bの水素リッチガスの流れに沿った断
面の一例を示す断面図であり、図13は変形例の一酸化
炭素低減装置120Bの水素リッチガスの流れに対する
断面の一例を示す断面図である。
In the carbon monoxide reduction system 110 of the second embodiment, a hydrogen-rich gas flows from the outer periphery to the center using the columnar carbon monoxide reduction device 120, as shown in FIGS. 12 and 13. As shown in a modified example of the carbon monoxide reduction device 120B, the appearance is a prismatic shape,
The outer catalyst layer 122 is deflected inward in a layered manner.
B, the middle catalyst layer 124B and the inner catalyst layer 126B may be formed. FIG. 12 is a cross-sectional view showing an example of a cross section of the modified carbon monoxide reduction device 120B along the flow of the hydrogen-rich gas. FIG. 13 is a cross-sectional view of the modified carbon monoxide reduction device 120B with respect to the flow of the hydrogen-rich gas. It is sectional drawing which shows an example of a cross section.

【0052】また、第2実施例の一酸化炭素低減装置シ
ステム110では、水素リッチガスが迂流するよう一酸
化炭素低減装置120を構成したが、水素リッチガスの
流れが乱れるようにすればよいから、図14の変形例の
一酸化炭素低減装置120Cに例示するように、触媒層
122Cを螺旋を描くように配置するものとしてもよ
い。
Further, in the carbon monoxide reducing device system 110 of the second embodiment, the carbon monoxide reducing device 120 is configured so that the hydrogen-rich gas bypasses. However, the flow of the hydrogen-rich gas may be disturbed. As illustrated in the carbon monoxide reduction device 120C of the modification of FIG. 14, the catalyst layer 122C may be arranged in a spiral.

【0053】第2実施例の一酸化炭素低減装置システム
110では、熱容量の異なる冷却媒体として空気と水と
の二つを用いたが、これ以外の冷却媒体、例えばオイル
などを用いるものとしてもよく、三つ以上の冷却媒体を
用いるものとしてもよい。
In the carbon monoxide reducing apparatus system 110 of the second embodiment, air and water are used as cooling media having different heat capacities, but other cooling media such as oil may be used. Alternatively, three or more cooling media may be used.

【0054】第2実施例の一酸化炭素低減装置システム
110では、外周系統150と中心系統160の二つの
独立した冷却系統を備えたが、熱容量の異なる冷却媒体
を複数用いるものであれば一つの冷却系統のみを備える
ものとしてもよく、あるいは三つ以上の独立あるいは従
属の冷却系統を備えるものとしてもよい。
The carbon monoxide reduction system 110 of the second embodiment has two independent cooling systems, the outer system 150 and the center system 160. However, if a plurality of cooling media having different heat capacities are used, one system is used. The cooling system may include only the cooling system, or may include three or more independent or dependent cooling systems.

【0055】第2実施例の一酸化炭素低減装置システム
110では、始動時に外周流路132や中心流路136
から水抜きを行なうものとしたが、停止時に水抜きを行
なうものとしてもよい。
In the carbon monoxide reduction system 110 of the second embodiment, the outer peripheral passage 132 and the central
Although the drainage is performed from the beginning, the drainage may be performed at the time of stop.

【0056】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。
The embodiments of the present invention have been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various embodiments may be made without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be carried out.

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

【図1】 本発明の一実施例である一酸化炭素低減装置
20の構成の概略を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing the configuration of a carbon monoxide reduction device 20 according to one embodiment of the present invention.

【図2】 空気導入攪拌器40の拡大平面図である。FIG. 2 is an enlarged plan view of the air introduction stirrer 40.

【図3】 空気導入攪拌器40の拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the air introduction stirrer 40.

【図4】 偏向板60を上流側から見た外観と側面から
見た外観とを例示する説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view illustrating the appearance of the deflection plate 60 viewed from the upstream side and the appearance viewed from the side.

【図5】 変形例の攪拌手段としてのファン40Bの一
例を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory view showing an example of a fan 40B as a stirring means of a modified example.

【図6】 変形例の攪拌手段としてのファン40Cの一
例を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory view showing an example of a fan 40C as a stirring means of a modified example.

【図7】 第2実施例の一酸化炭素低減装置システム1
10の構成の概略を示す構成図である。
FIG. 7 is a carbon monoxide reduction system 1 according to a second embodiment.
It is a block diagram which shows the outline of a 10 structure.

【図8】 第2実施例の一酸化炭素低減装置120の水
素リッチガスの流れに沿った断面を例示する断面図であ
る。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a cross section along a flow of a hydrogen-rich gas of the carbon monoxide reduction device 120 of the second embodiment.

【図9】 第2実施例の一酸化炭素低減装置120の水
素リッチガスの流れに沿った断面であって、図8の断面
と90度角度を変えた断面を例示する断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a cross section of the carbon monoxide reduction device 120 along the flow of the hydrogen-rich gas in the second embodiment, which is different from the cross section of FIG. 8 by an angle of 90 degrees.

【図10】 第2実施例の一酸化炭素低減装置120の
水素リッチガスの流れに対する断面を例示する断面図で
ある。
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a cross section of the carbon monoxide reduction device 120 according to the second embodiment with respect to the flow of a hydrogen-rich gas.

【図11】 第2実施例の電子制御ユニット170で実
行される始動時処理ルーチンの一例を示すフローチャー
トである。
FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of a startup processing routine executed by the electronic control unit 170 according to the second embodiment.

【図12】 変形例の一酸化炭素低減装置120Bの水
素リッチガスの流れに沿った断面の一例を示す断面図で
ある。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing an example of a cross section of a carbon monoxide reduction device 120B according to a modification along a flow of a hydrogen-rich gas.

【図13】 変形例の一酸化炭素低減装置120Bの水
素リッチガスの流れに対する断面の一例を示す断面図で
ある。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing an example of a cross section of a carbon monoxide reduction device 120B according to a modified example with respect to the flow of a hydrogen-rich gas.

【図14】 変形例の一酸化炭素低減装置120Cの構
成の概略を示す構成図である。
FIG. 14 is a configuration diagram schematically showing a configuration of a carbon monoxide reduction device 120C according to a modification.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 一酸化炭素低減装置、30 前段低減部、32
触媒層、34 冷却水通路、36 空気導入管、38
分配管、40 空気導入攪拌器、40B,40C ファ
ン、42 翼、43 貫通孔、44 空気の吹き出し
口、46 ベアリング、47 摩擦材、48 プレー
ト、49 押棒、50 後段低減部、52触媒層、54
冷却水通路、56 空気導入管、58 穴、60 偏
向板、62翼、110 一酸化炭素低減装置システム、
112 ブロワ、120,120B 一酸化炭素低減装
置、121,121B 供給口、122,122B 外
層触媒層、122C 触媒層、124,124B 中層
触媒層、126,126B内層触媒層、129,129
B 出口、132,132B,132C 外周流路、1
33 供給口、134 出口、136,136B,13
6C 中心流路、137 供給口、138 出口、14
0 冷却系統、142 水タンク、144熱交換器、1
50 外周系統、151 第1ポンプ、152,15
6,162,166 三方弁、153 第1供給管、1
54,164 分岐管、155,165 ブロワ、15
7 第1排出管、158,168 開放管、160 中
心系統、161 第2ポンプ、163 第2供給管、1
67 第2排出管、170電子制御ユニット、172
CPU、174 ROM、176 RAM、178外層
温度センサ、179 内層温度センサ。
20 Carbon monoxide reduction device, 30 Pre-stage reduction unit, 32
Catalyst layer, 34 cooling water passage, 36 air introduction pipe, 38
Distribution pipe, 40 air introduction stirrer, 40B, 40C fan, 42 blades, 43 through hole, 44 air outlet, 46 bearing, 47 friction material, 48 plate, 49 push rod, 50 post-stage reduction unit, 52 catalyst layer, 54
Cooling water passage, 56 air introduction pipe, 58 hole, 60 deflection plate, 62 blades, 110 carbon monoxide reduction system,
112 blower, 120, 120B carbon monoxide reduction device, 121, 121B supply port, 122, 122B outer layer catalyst layer, 122C catalyst layer, 124, 124B middle layer catalyst layer, 126, 126B inner layer catalyst layer, 129, 129
B outlet, 132, 132B, 132C Outer channel, 1
33 supply port, 134 outlet, 136, 136B, 13
6C central channel, 137 supply port, 138 outlet, 14
0 cooling system, 142 water tank, 144 heat exchanger, 1
50 peripheral system, 151 first pump, 152, 15
6,162,166 Three-way valve, 153 First supply pipe, 1
54,164 Branch pipe, 155,165 Blower, 15
7 1st discharge pipe, 158, 168 open pipe, 160 central system, 161 second pump, 163 second supply pipe, 1
67 second discharge pipe, 170 electronic control unit, 172
CPU, 174 ROM, 176 RAM, 178 outer layer temperature sensor, 179 inner layer temperature sensor.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 利武 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 井上 雅博 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 青山 智 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 4G040 EA02 EA06 EB31 EB33 EB41 EB46 FA02 FB04 FC07 FE01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Toshitake Suzuki 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (72) Inventor Masahiro Inoue 1 Toyota Town Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation ( 72) Inventor Satoshi Aoyama 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture F-term in Toyota Motor Corporation (reference) 4G040 EA02 EA06 EB31 EB33 EB41 EB46 FA02 FB04 FC07 FE01

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸素の存在下で水素に優先して一酸化炭
素を酸化する選択酸化触媒が充填された触媒層を備え、
供給される水素リッチガス中の一酸化炭素を低減する一
酸化炭素低減装置であって、 前記水素リッチガスに酸素を含有する酸素含有ガスを導
入する酸素導入手段と、 該酸素導入手段により導入された前記酸素含有ガスと前
記水素リッチガスとを攪拌する攪拌手段とを備える一酸
化炭素低減装置。
1. A catalyst layer filled with a selective oxidation catalyst for oxidizing carbon monoxide in preference to hydrogen in the presence of oxygen,
A carbon monoxide reducing device for reducing carbon monoxide in a supplied hydrogen-rich gas, comprising: an oxygen introduction unit for introducing an oxygen-containing gas containing oxygen into the hydrogen-rich gas; An apparatus for reducing carbon monoxide, comprising: a stirring means for stirring an oxygen-containing gas and the hydrogen-rich gas.
【請求項2】 前記攪拌手段は、前記水素リッチガスお
よび/または前記酸素含有ガスの流れにより駆動される
ファンである請求項1記載の一酸化炭素低減装置。
2. The apparatus for reducing carbon monoxide according to claim 1, wherein said stirring means is a fan driven by a flow of said hydrogen-rich gas and / or said oxygen-containing gas.
【請求項3】 前記攪拌手段は、翼から前記酸素含有ガ
スを噴出することにより回転力を得るファンとして、前
記酸素導入手段と一体形成されてなる請求項1記載の一
酸化炭素低減装置。
3. The carbon monoxide reduction device according to claim 1, wherein said stirring means is integrally formed with said oxygen introducing means as a fan for obtaining a rotational force by ejecting said oxygen-containing gas from a blade.
【請求項4】 前記攪拌手段は、前記水素リッチガスの
流れに乱れを作ることにより攪拌する偏向板である請求
項1記載の一酸化炭素低減装置。
4. The apparatus for reducing carbon monoxide as claimed in claim 1, wherein said stirring means is a deflection plate for stirring by creating turbulence in the flow of said hydrogen-rich gas.
【請求項5】 前記攪拌手段は、前記酸素導入手段の下
流側に配置されてなる請求項1,2,4記載の一酸化炭
素低減装置。
5. The carbon monoxide reduction device according to claim 1, wherein said stirring means is disposed downstream of said oxygen introducing means.
【請求項6】 前記攪拌手段は、前記酸素導入手段の上
流側に配置されてなる請求項1,2,4記載の一酸化炭
素低減装置。
6. The apparatus for reducing carbon monoxide according to claim 1, wherein said stirring means is disposed upstream of said oxygen introducing means.
【請求項7】 請求項1ないし6いずれか記載の一酸化
炭素低減装置であって、 前記触媒層は、少なくとも前段と後段の2段以上に分割
されてなり、 前記酸素導入手段は、前記触媒層の前段の上流側に前記
酸素含有ガスを導入する前段導入手段と、前記触媒層の
後段の上流側に前記酸素含有手段を導入する後段導入手
段とを備え、 前記攪拌手段は、前記前段導入手段により導入された前
記酸素含有ガスと前記水素リッチガスとを攪拌する前段
攪拌手段と、前記後段導入手段により導入された前記酸
素含有ガスと前記水素リッチガスとを攪拌する後段攪拌
手段とを備える一酸化炭素低減装置。
7. The carbon monoxide reduction device according to claim 1, wherein the catalyst layer is divided into at least two stages, a former stage and a latter stage, and the oxygen introducing means includes a catalyst. A pre-introduction means for introducing the oxygen-containing gas upstream of a pre-stage of the layer, and a post-introduction means for introducing the oxygen-containing means upstream of a post-stage of the catalyst layer; A first stage stirring unit for stirring the oxygen-containing gas and the hydrogen-rich gas introduced by a second stage, and a second stage stirring unit for stirring the oxygen-containing gas and the hydrogen-rich gas introduced by the second stage introduction unit. Carbon reduction equipment.
【請求項8】 請求項7記載の一酸化炭素低減装置であ
って、 前記前段攪拌手段は、請求項2または3記載のファンで
あり、 前記後段攪拌手段は、請求項4記載の偏向板である一酸
化炭素低減装置。
8. The carbon monoxide reduction device according to claim 7, wherein the first-stage stirring unit is the fan according to claim 2 or 3, and the second-stage stirring unit is the deflection plate according to claim 4. A carbon monoxide reduction device.
【請求項9】 酸素の存在下で水素に優先して一酸化炭
素を酸化する選択酸化触媒が充填された触媒層を備え、
供給される水素リッチガス中の一酸化炭素を低減する一
酸化炭素低減装置であって、 前記水素リッチガスに酸素を含有する酸素含有ガスを導
入する酸素導入手段を備え、 前記触媒層は、前記酸素導入手段により酸素含有ガスが
導入された水素リッチガスの流向を複数回変更する流路
に形成されてなる一酸化炭素低減装置。
9. A catalyst layer filled with a selective oxidation catalyst for oxidizing carbon monoxide in preference to hydrogen in the presence of oxygen,
A carbon monoxide reduction device for reducing carbon monoxide in a supplied hydrogen-rich gas, comprising: an oxygen introduction unit for introducing an oxygen-containing gas containing oxygen into the hydrogen-rich gas; A carbon monoxide reduction device formed in a flow path that changes the flow direction of a hydrogen-rich gas into which an oxygen-containing gas has been introduced by means a plurality of times.
【請求項10】 前記触媒層は、迂流する流路に形成さ
れてなる請求項9記載の一酸化炭素低減装置。
10. The carbon monoxide reduction device according to claim 9, wherein the catalyst layer is formed in a bypass channel.
【請求項11】 前記触媒層は、外層部から中心部に向
かって複数の層を成し、該層を外層部から中心部に至る
流路に形成されてなる請求項9記載の一酸化炭素低減装
置。
11. The carbon monoxide according to claim 9, wherein the catalyst layer is formed in a plurality of layers from an outer layer portion to a center portion, and the layers are formed in a flow path from the outer layer portion to the center portion. Reduction device.
【請求項12】 前記触媒層は、螺旋状の流路に形成さ
れてなる請求項9記載の一酸化炭素低減装置。
12. The carbon monoxide reduction device according to claim 9, wherein the catalyst layer is formed in a spiral flow path.
【請求項13】 水素リッチガス中の一酸化炭素を低減
する一酸化炭素低減装置であって、 酸素の存在下で水素に優先して一酸化炭素を酸化する選
択酸化触媒が充填された触媒層と、 該触媒層と熱交換可能な熱交換流路を有し、熱容量の異
なる複数の熱交換媒体のいずれかを選択的に用いて前記
触媒層と熱交換する熱交換手段とを備える一酸化炭素低
減装置。
13. A carbon monoxide reduction device for reducing carbon monoxide in a hydrogen-rich gas, comprising: a catalyst layer filled with a selective oxidation catalyst for oxidizing carbon monoxide in preference to hydrogen in the presence of oxygen; A carbon monoxide having a heat exchange channel capable of exchanging heat with the catalyst layer, and heat exchange means for exchanging heat with the catalyst layer by selectively using any one of a plurality of heat exchange media having different heat capacities. Reduction device.
【請求項14】 始動時には熱容量の小さな熱交換媒体
を前記熱交換流路に封入し、定常運転時には熱容量の大
きな熱交換媒体を前記熱交換流路に流すよう前記熱交換
手段を制御する熱交換制御手段を備える請求項13記載
の一酸化炭素低減装置。
14. A heat exchange means for controlling the heat exchange means so that a heat exchange medium having a small heat capacity is sealed in the heat exchange flow path at the time of starting, and a heat exchange medium having a large heat capacity flows through the heat exchange flow path during a normal operation. 14. The carbon monoxide reduction device according to claim 13, further comprising a control unit.
【請求項15】 前記熱交換手段は、前記触媒層の外層
部に配置されて該触媒層と熱交換可能な外層部熱交換流
路と、該触媒層の内部に配置され該触媒層と熱交換可能
な内部熱交換流路とを備え、前記外層部熱交換流路に流
す熱交換媒体と前記内部熱交換流路に流す熱交換媒体と
を独立に選択的に用いて前記触媒層と熱交換する手段で
ある請求項13または14記載の一酸化炭素低減装置。
15. The heat exchange means is disposed in an outer layer of the catalyst layer and is capable of exchanging heat with the catalyst layer. An exchangeable internal heat exchange flow path, wherein the heat exchange medium flowing through the outer heat exchange flow path and the heat exchange medium flowing through the internal heat exchange flow path are selectively used independently and selectively. The carbon monoxide reduction device according to claim 13 or 14, which is a replacement means.
【請求項16】 前記熱容量の異なる複数の熱交換媒体
は、空気と水である請求項13ないし15いずれか記載
の一酸化炭素低減装置。
16. The apparatus for reducing carbon monoxide according to claim 13, wherein the plurality of heat exchange media having different heat capacities are air and water.
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Cited By (5)

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