JP2001247301A - 燃料改質器 - Google Patents
燃料改質器Info
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Abstract
せる。 【解決手段】 液体燃料を霧化して供給する燃料供給部
2(燃料噴射ノズル8)と、該燃料供給部2からの燃料
が衝突する蒸発部3と、該蒸発部3に連なる改質部4と
を順に設ける。蒸発部3と改質部4とは熱伝導に優れる
メタルハニカム5で一体に構成し、メタルハニカム5の
改質部4を構成する部位に改質触媒Cを表面コーティン
グする。
Description
化炭素などを主成分とする改質ガスに改質する燃料改質
器に関する。
填した筒状の改質部の周囲に、蒸発部を構成する燃料配
管を巻回して配置し、この燃料配管にて、燃料を改質部
の熱で蒸発させた後、空気と混合して、改質部に供給す
ることにより、燃料改質を行わせるようにしたものがあ
る(SAEペーパー740600参照)。
ートアップノズルから燃料を噴射すると共に空気を供給
し、点火プラグによって点火して燃焼させ、その燃焼熱
で改質部の温度を上昇させる。
トアップノズルからの燃料噴射を停止すると共に、燃料
を蒸発部を構成する燃料配管を経由させて、該燃料配管
にて改質部の熱(定常状態に移行した後は、改質反応に
より発生した熱)で燃料を蒸発させ、蒸発した燃料を空
気と混合して、改質部に供給することにより、燃料改質
を行わせている。
うな従来の燃料改質器では、燃料配管を改質部の周囲に
取り回し、改質部の熱で燃料を徐々に暖めて燃料の蒸発
温度で燃料を蒸発させた後、空気と混合して改質部に供
給するという構成になっていたため、次のような問題点
があった。
成分燃料を使用した場合、沸点の低い成分から順に蒸発
する。蒸発後の燃料成分は混合しにくいため、燃料が蒸
発した後の配管中には多成分の気化燃料が分離して存在
する。この分離した多成分燃料を、更に下流側の配管で
空気と混合するため、空気及び気化した多成分燃料が分
離した状態で存在する。
行うと、改質部入口部で燃料の混合が悪く、改質部に供
給する燃料成分や空燃比が局所的に分布を持ち、その結
果、燃料成分が理論値に対して分布を持つ場合には、理
論値以外の成分が生じて改質ガス成分のうち例えば水素
の割合が減少して改質性能が低下し、空燃比が理論値に
対して分布を持つ場合には、改質温度を適正に保てず、
改質効率が低下するという問題点があった。また、これ
らの分布は有害成分や煤を発生させるという問題点があ
った。
は、カーボン数の大きい燃料成分が蒸発し難くく、ター
ルとなって燃料配管中に次第に蓄積し、最終的に燃料配
管が詰まるという問題点もあった。
取り回し、改質部の熱で燃料を徐々に暖めて燃料の蒸発
温度に達した際に蒸発させた後、空気と混合して改質部
に供給するという構成では、燃料成分や空燃比の分布の
偏りにより、改質性能が低下する、有害成分や煤が発生
する、燃料配管が詰まるという問題点があった。
できる燃料改質器を提供することを目的とする。
る発明では、燃料改質器を、液体燃料を霧化して供給す
る燃料供給部と、該燃料供給部からの燃料が衝突する蒸
発部と、該蒸発部に連なる改質部とから構成し、前記蒸
発部と前記改質部とはメタルハニカムで一体に構成し、
メタルハニカムの改質部を構成する部位に改質触媒を表
面コーティングしたことを特徴とする。
れるメタルハニカムで一体に構成し、蒸発部に改質部で
の改質反応熱を効率良く熱伝達して、蒸発部を高温に加
熱できるようにする。
温度に対して十分高温の蒸発部を設け、霧化した液体燃
料をこの蒸発部に衝突させつつ通過させ、蒸発温度の異
なる多成分燃料を瞬時に蒸発することで、気化した多成
分燃料の蒸発温度の差による燃料成分の分布を無くすの
である。
場合は、気化燃料を空気と混合するよりも混合がよく、
改質部入口で空燃比に局所的な分布を生じることもな
い。更には、燃料配管中で燃料を蒸発させることはない
ので、タールによって配管が詰まることもない。
カムの蒸発部を構成する部位に、燃料の流れ方向に対し
て直交する小穴を複数設けたことを特徴とする。ここ
で、前記小穴は、請求項3に係る発明のように、燃料の
流れ方向上流側において密に、下流側において疎に設け
るとよい。
カムの改質部を構成する部位に、燃料の流れ方向に対し
て直交する小穴を複数設けたことを特徴とする。請求項
5に係る発明では、前記燃料供給部は、蒸発部を構成す
るメタルハニカムの入口側端面に相対させて設けた燃料
噴射ノズルであることを特徴とする。
液体燃料を充分に高温の蒸発部で瞬時に蒸発することに
より、改質部入口で気化燃料の各成分、更には空燃比を
均一にすることができ、改質性能を向上することができ
る。更に、燃料配管中で燃料を蒸発させることはないの
で、タールによって配管が詰まることなく安定して燃料
を供給できる。
カムの蒸発部を構成する部位に、燃料の流れ方向に対し
て直交する小穴を複数設けることで、蒸発部上流側に対
して蒸発部下流側の改質部入口での気化燃料の各成分、
更には空燃比の分布をより均一にすることができ、改質
性能を更に向上できる。
穴を設ける場合に、上流側において密に、下流側におい
て疎に設けることで、改質部側から蒸発部側への熱伝導
を良好にすることができる。
カムの改質部を構成する部位に、燃料の流れ方向に対し
て直交する小穴を複数設けることで、改質部内の温度分
布をなくして、均一な改質を行うことができ、改質性能
を更に向上できる。
として、蒸発部を構成するメタルハニカムの入口側端面
に相対させて燃料噴射ノズルを設けることで、燃料噴霧
を蒸発部を構成するメタルハニカムに確実に衝突させ
て、より速やかに蒸発させることができる。
に基づいて説明する。図1は本発明の第1実施形態を示
す燃料改質器の断面図、図2はメタルハニカムの斜視図
である。
料を霧化して供給する燃料供給部2、該燃料供給部2か
らの燃料が衝突する蒸発部3、該蒸発部3に連なる改質
部4、該改質部4にて生成した改質ガスを導出する改質
ガス出口9を順に備えて構成される。
なメタルハニカム5で一体に構成し、メタルハニカム5
の改質部4を構成する部分には、改質触媒Cを溶射等に
より表面コーティングしてある。
な平板6と波板7とを接合し、これを図2に示すように
渦巻状に巻いて形成したものであり、改質触媒Cは予め
平板6及び波板7の改質部4となる部分に表面コーティ
ングしてある。
面の開口部より、蒸発部3上流側の空間部に臨ませて、
蒸発部3を構成するメタルハニカム5の入口側端面に相
対させた燃料噴射ノズル8を有して構成される。この燃
料噴射ノズル8は、燃料を霧化して、すなわち燃料噴霧
を円錐状に拡散させつつ噴射して、蒸発部3を構成する
メタルハニカム5に衝突させる。
空気との部分酸化反応によるもの、又は、燃料と空気と
の部分酸化反応と、燃料と水との水蒸気改質反応とを併
用し、水蒸気改質反応(吸熱反応)に必要な熱を部分酸
化反応(発熱反応)により供給するオートサーマル方式
によるものであり、空気、更には水を燃料噴射ノズル8
の周囲から燃料と共に供給できるようにしてある。
とは熱伝導に優れるメタルハニカム5により一体に構成
されており、蒸発部3には改質部4の改質反応熱が熱伝
達されることで、蒸発部3を燃料の蒸発温度に対して充
分高温に加熱することができる。
される。霧化された燃料(燃料噴霧)は燃料噴射ノズル
8の周辺から供給される空気と均一に混合し、蒸発部3
に供給される。
成するメタルハニカム5に衝突しつつ蒸発部3を通過す
る際、燃料が蒸発温度の異なる多成分燃料であっても瞬
時に蒸発することで、多成分燃料の蒸発温度の差による
燃料成分の分布を無くすことができる。
も空気中に液体燃料を噴霧した方が均一に混合できるた
め、空燃比に局所的な分布を生じることもない。これら
により、従来例に比較して改質性能を向上することがで
きる。
とはないので、タールによって配管が詰まることもな
い。次に本発明の第2実施形態について説明する。
質器の断面図、図5はメタルハニカムの斜視図である。
本実施形態では、メタルハニカム5(その平板6及び波
板7)の蒸発部3を構成する部位に、燃料の流れ方向に
対して直交する方向に多数の小穴11を設けてある。そ
の他の構成は第1実施形態と同じである。
霧化した燃料とが円筒状のメタルハニカム5の中心部に
偏るような若干の分布を持っていた場合にも、蒸発部3
での流れ方向と直交する流れF1が可能なため、蒸発部
3の出口側すなわち改質部4の入口側で空気と燃料との
分布をより均一にすることができ、第1実施形態に比
べ、より改質性能を向上することができる。
での改質部4側から蒸発部3側への熱伝導を良好にする
ため、燃料の流れ方向下流側において疎に、上流側にお
いて密に設けるとよい。
る。図6は本発明の第3実施形態を示す燃料改質器の断
面図、図7はメタルハニカムの斜視図である。
(その平板6及び波板7)の改質部4を構成する部位に
も、燃料の流れ方向に対して直交する方向に多数の小穴
12を設けてある。その他の構成は第2実施形態と同じ
である。
分布を生じ、改質性能が低下した場合に、温度が高く改
質反応が進行している部位ほど圧力が高くなるため、改
質部4での流れ方向に直交する小穴12を設けることに
よって、図示F2のように、改質反応の進行していない
部位へ高温の改質ガスが流れ込むことが可能になり、改
質部4内で自動的に温度分布を均一化することができ
る。これにより、改質部4内の局所的な温度分布を均一
化することができ、全体の改質性能をより向上すること
ができる。
電することにより、これをヒータとして、蒸発部3及び
改質部4を瞬時に加熱すれば、始動時より改質ガスを供
給することも可能である。
略断面図
図
略断面図
略断面図
Claims (5)
- 【請求項1】燃料を改質する燃料改質器であって、液体
燃料を霧化して供給する燃料供給部と、該燃料供給部か
らの燃料が衝突する蒸発部と、該蒸発部に連なる改質部
とからなり、前記蒸発部と前記改質部とはメタルハニカ
ムで一体に構成し、メタルハニカムの改質部を構成する
部位に改質触媒を表面コーティングしたことを特徴とす
る燃料改質器。 - 【請求項2】前記メタルハニカムの蒸発部を構成する部
位に、燃料の流れ方向に対して直交する小穴を複数設け
たことを特徴とする請求項1記載の燃料改質器。 - 【請求項3】前記小穴は、燃料の流れ方向上流側におい
て密に、下流側において疎に設けたことを特徴とする請
求項2記載の燃料改質器。 - 【請求項4】前記メタルハニカムの改質部を構成する部
位に、燃料の流れ方向に対して直交する小穴を複数設け
たことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つ
に記載の燃料改質器。 - 【請求項5】前記燃料供給部は、蒸発部を構成するメタ
ルハニカムの入口側端面に相対させて設けた燃料噴射ノ
ズルであることを特徴とする請求項1〜請求項4のいず
れか1つに記載の燃料改質器。
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JP (1) | JP3800907B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10243275A1 (de) * | 2002-09-18 | 2004-04-01 | Volkswagen Ag | Reformereinrichtung für ein Brennstoffzellensystem und Verfahren zum Erzeugen von Wasserstoff durch Reformieren eines Betriebsmediums |
JP2005067990A (ja) * | 2003-08-28 | 2005-03-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 改質原料用蒸発器 |
JP2008007349A (ja) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Kyocera Corp | 改質装置およびそれを具備した燃料電池 |
JP2010235329A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-21 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | 改質器 |
-
2000
- 2000-03-01 JP JP2000055317A patent/JP3800907B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008007349A (ja) * | 2006-06-28 | 2008-01-17 | Kyocera Corp | 改質装置およびそれを具備した燃料電池 |
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