JP2001151501A - 改質装置 - Google Patents
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
改質装置を提供する。 【解決手段】 改質装置1は、原料と水蒸気とから水蒸
気改質反応により水素に富んだ改質ガスを生成する改質
部2、上記水蒸気改質反応の熱エネルギーとなる燃焼ガ
スを供給する燃焼部3を備えたものであって、上記改質
部2を燃焼部3の上方で、略筒状の形状をした改質装置
1の外側に配すると共に、上記改質部2の内側に燃焼ガ
スが流れる燃焼ガス流路4を形成し、この燃焼ガス流路
の内側に空気を密閉した空気室11を設ける。
Description
より水素に富んだ改質ガスを生成する改質部と、この反
応の熱エネルギーとなる燃焼ガスを供給する燃焼部を備
えた改質装置に関するものである。
て、天然ガスやナフサ等の原料を用い、この原料と水蒸
気とから水蒸気改質反応により水素に富んだ改質ガスを
生成する改質部、及び、上記水蒸気改質反応の熱エネル
ギーとして、バーナー等を用いて燃料を燃焼させ燃焼ガ
スを発生させる燃焼部を備える改質装置が知られている
(例えば、特開平10−218602号公報等)。上記
改質ガスは、改質触媒が充填した改質部に、原料と水蒸
気を導入し、燃焼ガスにより加熱され、水蒸気改質反応
により生成される。
範囲の拡大に伴い、小型化、軽量化が求められている。
例えば、改質ガスの原料としてブタンガスを用いた場
合、このブタンガスの水蒸気改質反応は、500℃以上
の高温で反応を行うことが好ましく、上記燃焼部におい
て、500℃以上の高温の燃焼ガスが発熱する。小型
化、軽量化、さらに省エネルギーの観点から、燃焼部で
発熱した燃焼ガスの熱エネルギーを効率的に利用する改
質装置が求められている。
で、その目的とするところは、燃焼ガスの熱エネルギー
を効率的に利用する改質装置を提供することにある。
は、原料と水蒸気とから水蒸気改質反応により水素に富
んだ改質ガスを生成する改質部、上記水蒸気改質反応の
熱エネルギーとなる燃焼ガスを供給する燃焼部を備えた
改質装置において、上記改質部を燃焼部の上方で、略筒
状の形状をした改質装置の外側に配すると共に、上記改
質部の内側に燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路を形成し、
この燃焼ガス流路の内側に空気を密閉した空気室を設け
ることを特徴とする。上記によって、燃焼ガスの熱が、
改質部に伝わらずに改質装置の系外に排出されることが
少なくなるよう、上記燃焼ガスが改質部の内側の近傍を
通過するようにするものである。また、上記改質装置
は、改質部と燃焼ガスの伝熱面積が減少することがない
ようにすると共に、上記空気室は、燃焼ガスの熱が放熱
されることを抑える断熱層としても機能することができ
るものである。したがって、上記改質装置は、燃焼ガス
の熱エネルギーを改質部に効率良く伝えるものである。
の改質装置において、上記改質部の内側に形成した燃焼
ガス流路に連接して、改質部の外側に、燃焼ガスが流れ
るガス流路が形成されていることを特徴とする。上記に
よって、改質部の外側からも、燃焼ガスの熱を改質部に
伝えることができるものである。したがって、上記改質
装置は、燃焼ガスの熱エネルギーを改質部に、より効率
良く伝えることができるものである。
請求項2記載の改質装置において、上記改質部と燃焼ガ
スの伝熱面に対向する、燃焼ガスが流れる流路の壁面
に、高放射伝熱体を付設してなることを特徴とする。上
記によって、改質部から放射した熱が、高放射伝熱体で
反射するので、改質部を暖めることができるものであ
る。したがって、上記改質装置は、高放射伝熱体を付設
するので、燃焼ガスの熱エネルギーを改質部に、より効
率良く伝えることができるものである。
請求項3いずれか記載の改質装置において、上記改質部
に熱エネルギーを供給した燃焼ガスと、外気とで熱交換
する熱交換器を備え、且つ、この熱交換器を通過した外
気を燃焼部に導入する手段を備えることを特徴とする。
上記によって、燃焼部に導入する空気が加熱された状態
で導入されるので、燃焼ガスの発熱を速めることができ
るものである。
装置に対応する実施の形態の一例を示す概略図である。
上記改質装置1は、原料と水蒸気とから水蒸気改質反応
により水素に富んだ改質ガスを生成する改質部2、上記
水蒸気改質反応の熱エネルギーとなる燃焼ガスを供給す
る燃焼部3を備えている。上記改質装置1は、略円筒状
の形状をしており、下部に燃焼部3と、この燃焼部3の
上方で、改質装置1の外周に亘って環状の層をなす改質
部2を備え、また、上記環状の層をなす改質部2の環内
に、燃焼ガス流路4が形成されている。なお、図中の矢
印は、燃焼ガス、又は、原料や改質ガスの流れる方向を
示す。
中心部に配置してあり、軸方向を上下として、上方に開
口し、燃焼手段としてバーナーを備えている。また、燃
焼部3の下端には、燃料ガスと燃焼用の空気を導入する
燃料供給路5が接続されている。上記燃焼部3は、燃料
供給路5から導入された燃料ガスと空気をバーナーで燃
焼し、発生した高温の燃焼ガスを、燃焼部3の上方に形
成された燃焼ガス流路4に供給する。なお、上記燃焼手
段としては、Pt、Ru、Pd、Rh等の燃焼触媒を担
持させたものを使用してもよい。
されるものであり、燃焼部3で発生した燃焼ガスで加温
されるようになっている。上記改質部は、原料と水蒸気
を導入する原料導入路6を下端に備え、改質部2で生成
した改質ガスを排出する改質ガス供給路7を上端に備え
ている。上記改質触媒は、原料と水蒸気を高温下で接触
させることで、水素に富んだ改質ガスを生成させる、い
わゆる水蒸気改質反応を起こすもので、ニッケル系、ル
テニウム系、ロジウム系等の金属をアルミナやジルコニ
ア等からなる担体に担持させたものが例示される。改質
部2では、改質触媒の粒子間の隙間を、上記原料と水蒸
気の混合ガスが通り抜けるようになっており、このと
き、上記混合ガスが改質触媒に接触することにより水蒸
気改質反応が行われ、改質ガスを生成する。この水蒸気
改質反応は、吸熱反応であって、燃焼ガスの熱エネルギ
ーによって加熱され、反応熱が供給されるものである。
上記原料としては、メタノール等のアルコール系燃料や
天然ガス、ブタン、プロパン等の炭化水素系燃料のガス
が利用される。因みに、上記水蒸気改質反応は、原料と
してブタンガスを用いた場合、反応温度を500℃以上
とすると良好な反応が行えるものである。
し、この環状の層をなす改質部2の内側8に燃焼ガス流
路4を形成している。上記燃焼ガス流路4は、改質装置
1の平面断面視で、上記改質部2の内側8に隣接して環
状に形成するものである。また、上記改質装置1は、上
記燃焼ガス流路4の内側に、空気を密閉した空気室11
が設けられている。上記改質装置1は、上記空気室11
を備えることで、燃焼ガスの熱が、改質部2に伝わらず
に改質装置1の系外に排出されることを少なくなるよ
う、上記燃焼ガスが上記改質部2の内側8の近傍を通過
するようにしている。また、上記改質装置1は、燃焼ガ
スが改質部2の内側8の近傍を通過するので、燃焼ガス
の熱エネルギーを改質部2に効率良く伝えることができ
る。
部2の内側8の近傍を通過するよう流路の横断面積を小
さくすると共に、これに伴い改質部2と燃焼ガスの伝熱
面積が減少することがないようにしたものである。ま
た、空気は、例えば、ガラスウール等に比較しても断熱
層として良好なものであり、上記空気室11は、燃焼ガ
スの熱が改質装置1の系外に放熱されることを抑える断
熱層としても機能するものである。
の外側9に亘ってガス流路10が形成され、上記燃焼ガ
ス流路4と上記ガス流路10は、改質装置1の上端で接
続されている。上記改質装置1は、上記改質部2の内側
8を流れた燃焼ガスが、改質装置1の上端で迂回し、改
質部2の外側9を流れるようになっているので、改質部
の外側9からも、燃焼ガスの熱が改質部2に伝わるた
め、燃焼ガスの熱エネルギーを改質部2により効率良く
供給することができる。
と燃焼ガスの伝熱面に対向した流路の壁面に、高放射伝
熱体を付設されている。すなわち、上記改質装置1は、
改質部2の内側8の面に対向する空気室11の壁面1
2、及び、改質部2の外側9の面に対向するガス流路1
0の壁面13に、高放射伝熱体14が付設されている。
上記高放射伝熱体14は、放射率が0.4以上の伝熱体
であり、例えば、アルミナ、銀等が挙げられる。上記放
射率は、汎用される放射率計で測定されるものである。
上記高放射伝熱体14の付設は、高放射伝熱体14を含
有した混合液を上記壁面12、13に塗装することによ
り行うことができる。上記改質装置1は、高放射伝熱体
14を付設するので、改質部2から放射した熱が、高放
射伝熱体14で反射し、改質部2を暖めることができ
る。したがって、上記改質装置1は、高放射伝熱体を付
設することで、燃焼ガスの熱エネルギーを改質部2に、
より効率良く供給することができる。
る実施の形態の一例を示す概略図である。図1の改質装
置と異なる点のみ説明する。上記改質装置1は、上記改
質部2の外側9に亘って形成されたガス流路10に連接
して、熱交換器20を備えている。上記熱交換器20で
は、改質部2に熱エネルギーを供給した燃焼ガスが流れ
る排出ガス流路21と外気が流れる外気路22の間で、
排出ガス流路21から外気路22に熱交換がされ、外気
が加熱される。図中の符号22は、排出ガス流路21と
外気路22を覆う、ガラスウール等からなる断熱層であ
る。
路5に接続している。これにより、上記改質装置1は、
加熱された空気を、燃料ガスと共に燃焼部3に導入する
ことができるため、空気が加熱された状態で導入するの
で、燃焼ガスの発熱を速めることができる。したがっ
て、上記改質装置1は、燃焼ガスの熱エネルギーを、よ
り効率良く利用することができるものである。
素以外にCO等を含有しているので、COを除去するた
めCO酸化装置(図示せず)を経由して、燃料電池等に
供給される。また、排出ガス流路21を通過した燃焼ガ
スを、CO酸化装置の加熱に使用することもできる。
改質部の内側近傍を通過するので、燃焼ガスの熱エネル
ギーを改質部に効率良く伝えることができる。また、上
記改質装置は、改質部と燃焼ガスの伝熱面積が減少する
ことがないようにするものである。また、上記改質装置
は、空気室を燃焼ガスの熱が放熱されることを抑える断
熱層としても機能させることができるものである。した
がって、上記改質装置は、燃焼ガスの熱エネルギーを効
率的に利用することができる。
に、改質部の外側からも、燃焼ガスの熱が改質部に伝え
ることができるので、燃焼ガスの熱エネルギーを改質部
に、より効率良く伝えることができる。
に、改質部から放射した熱が、高放射伝熱体で反射し、
改質部を暖めることができるので、燃焼ガスの熱エネル
ギーを改質部に、より効率良く伝えることができる。
に、燃焼部に導入する空気が加熱された状態で導入され
るので、燃焼ガスの発熱を速めることができる。したが
って、上記改質装置は、燃焼ガスの熱エネルギーを、よ
り効率良く利用することができる。
略図である。
す概略図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 原料と水蒸気とから水蒸気改質反応によ
り水素に富んだ改質ガスを生成する改質部、上記水蒸気
改質反応の熱エネルギーとなる燃焼ガスを供給する燃焼
部を備えた改質装置において、上記改質部を燃焼部の上
方で、略筒状の形状をした改質装置の外側に配すると共
に、上記改質部の内側に燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路
を形成し、この燃焼ガス流路の内側に空気を密閉した空
気室を設けることを特徴とする改質装置。 - 【請求項2】 上記改質部の内側に形成した燃焼ガス流
路に連接して、改質部の外側に、燃焼ガスが流れるガス
流路が形成されていることを特徴とする請求項1記載の
改質装置。 - 【請求項3】 上記改質部と燃焼ガスの伝熱面に対向す
る、燃焼ガスが流れる流路の壁面に、高放射伝熱体を付
設してなることを特徴とする請求項1又は請求項2記載
の改質装置。 - 【請求項4】 上記改質部に熱エネルギーを供給した燃
焼ガスと、外気とで熱交換する熱交換器を備え、且つ、
この熱交換器を通過した外気を燃焼部に導入する手段を
備えることを特徴とする請求項1乃至請求項3いずれか
記載の改質装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP33076799A JP3780782B2 (ja) | 1999-11-22 | 1999-11-22 | 改質装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33076799A JP3780782B2 (ja) | 1999-11-22 | 1999-11-22 | 改質装置 |
Publications (2)
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---|---|
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ID=18236321
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP33076799A Expired - Lifetime JP3780782B2 (ja) | 1999-11-22 | 1999-11-22 | 改質装置 |
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- 1999-11-22 JP JP33076799A patent/JP3780782B2/ja not_active Expired - Lifetime
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