JP2002211901A

JP2002211901A - 反応器

Info

Publication number: JP2002211901A
Application number: JP2001000664A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Kobayashi; 克也小林
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-01-05
Filing date: 2001-01-05
Publication date: 2002-07-31
Anticipated expiration: 2021-01-05
Also published as: JP4639472B2

Abstract

(57)【要約】【課題】分解生成ガスを生成する反応器において、改
質効率を向上させ、かつ低コスト化を図り得るものを提
供する。【解決手段】改質触媒層１０の両側に水素分離膜９を
挟んで一対のガス分離層２０を配設して、単位反応器１
を構成する。改質触媒層１０には、上下両面に改質触媒
が塗布された改質触媒フィン１２を備える。ガス分離層
２０には、通路分離フィン２２を備え、この通路分離フ
ィン２２に対して改質触媒層１０側を水素ガス通路２３
とし、反対側を燃焼ガス通路２４とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、分解生成ガスを生
成する反応器に関する。

【０００２】

【従来の技術】原料から分解生成ガスを生成する反応器
としては、例えば特開平６−３４５４０５号公報に提案
されているようなプレートフィン型反応器がある。この
特開平６−３４５４０５号公報のプレートフィン型反応
器では、反応物質通路を挟んで熱媒体通路と分解生成ガ
ス通路とが備えられる。これにより、反応物質通路にお
ける改質反応で生成された改質ガスから、分解生成ガス
分離膜で分解生成ガス（水素ガス）が分離され、分解生
成ガス通路に導かれる。また、この反応物質通路におけ
る改質反応に必要とされる熱は、分解生成ガス通路と反
対側の熱媒体通路から供給される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この特
開平６−３４５４０５号公報のプレートフィン型反応器
では、分解生成ガス通路は、反応物質通路の片側にしか
設けられていないので、十分な改質効率が得られない。
具体的には、反応物質通路内のフィンには、片面にしか
改質触媒を塗布することができないので、単位容積当た
りの改質効率が小さい。

【０００４】また、この特開平６−３４５４０５号公報
には、フィン形の分解生成ガス透過膜で反応物質通路と
分解生成ガス通路とを分割する構成や、反応物質通路内
にガス分離膜を有するパイプ状の分解生成ガス通路を配
置した構成も開示されている。しかしながら、これらの
構成では、改質効率が悪いうえ、分解生成ガス透過膜を
フィン形等に加工しなければならず、コストもかかって
しまう。

【０００５】本発明は、このような問題点に着目してな
されたもので、分解生成ガスを生成する反応器におい
て、改質効率を向上させ、かつ低コスト化を図り得るも
のを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明では、分解生
成ガスを生成する反応器において、改質ガスを生成する
改質触媒層と、改質ガス中の分解生成ガスを分離して透
過する分解生成ガス分離部材を挟んで前記改質触媒層の
両側に配設された一対の分解生成ガス通路とを備えた。

【０００７】第２の発明では、前記改質触媒層と前記分
解生成ガス通路の間に多孔質部材を配置し、この多孔質
部材の改質触媒層側に改質触媒を、分解生成ガス通路側
に分解生成ガス分離部材をそれぞれ形成した。

【０００８】第３の発明では、前記改質触媒層に、両面
に改質触媒が塗布された改質触媒フィンを備えた。

【０００９】第４の発明では、前記改質触媒フィンを、
分割された上向きと下向きの波形から構成し、上向きの
波形と下向きの波形がガスの流れ方向に交互に並ぶよう
にした。

【００１０】第５の発明では、前記改質触媒フィンの波
形を、略平坦な波形側面部と、この波形側面部の間に挟
まれた波形上面部とから形成した。

【００１１】第６の発明では、前記分解生成ガス通路の
入口側からスウィープガスを供給可能とした。

【００１２】第７の発明では、前記分解生成ガス通路の
外側に通路分離フィンを介して隔てられた熱媒体通路を
備え、前記通路分離フィンを前記改質触媒層に接触させ
た。

【００１３】第８の発明では、反応器を、前記改質触媒
層と、この改質触媒層両側に前記水素分離層を挟んで設
けられた一対の前記分解生成ガス通路と、これらの分解
生成ガス通路外側に設けられた一対の前記熱媒体通路と
からなる単位反応器を、複数積層して形成した。

【００１４】第９の発明では、前記通路分離フィンのう
ねりにより前記分解生成ガス通路と前記熱媒体通路をそ
れぞれ複数の通路に分割するとともに、この通路分離フ
ィンのうねり高さを前記改質ガス通路および前記熱媒体
通路の端部において低くすることにより、この端部に、
隣接する分解生成ガス通路同士を連通させる集合管路
と、隣接する熱媒体通路同士を連通させる集合管路とを
それぞれ備えた。

【００１５】第１０の発明では、前記分解生成ガス通路
および熱媒体通路の端部において、前記通路分離フィン
を平坦とした。

【００１６】第１１の発明では、前記分解生成ガス通路
および前記熱媒体通路の入口側端部の異なる側面に、前
記分解生成ガス通路の入口側の集合管路にスウィープガ
スを供給するスウィープガス供給口と、前記熱媒体通路
の入口側の集合管路に可燃ガスおよび酸化剤を供給する
可燃ガス供給口とを、それぞれ備えた。

【００１７】第１２の発明では、前記分解生成ガス通路
および前記熱媒体通路の出口側端部の異なる側面に、前
記分解生成ガス通路の出口側の集合管路に連通する分解
生成ガス排出口と、前記熱媒体通路の出口側の集合管路
に連通する燃焼排ガス排出口とを、それぞれ備えた。

【００１８】第１３の発明では、前記分解生成ガス通路
を、前記改質触媒におけるガスの流れ方向と直交させ
た。

【００１９】

【発明の作用および効果】第１の発明では、改質触媒層
の両側に分解生成ガス通路を設けたので、改質触媒層の
全体を改質ガス生成に使うことができ（例えば第３の発
明のように、改質触媒フィンの両側に改質触媒を塗布す
ることができ）、単位容積当たりの改質効率が向上す
る。また、改質ガス内の分解生成ガス（例えば水素ガ
ス）は、両側の分解生成ガス通路に迅速に分離、透過し
ていくので、生成された改質ガスが無駄にならないよう
にできる。また、改質触媒層と分解生成ガス通路との間
の分解生成ガス分離部材（例えば分解生成ガス分離膜）
は平板とすることができるので、分解生成ガス分離部材
の加工によって製造コストが増大しないようにできる。

【００２０】第２の発明では、多孔質部材（例えば多孔
質材料からなるプレート）の両側に改質触媒と分解生成
ガス分離部材を形成するので、改質効率を向上させた反
応器を、簡素な構成で、低コストに実現できる。

【００２１】第３の発明では、改質触媒フィンの両側に
改質触媒が塗布されているので、改質触媒層の改質触媒
フィンの両側を改質ガス生成に使うことができ、改質効
率が向上する。

【００２２】第４の発明では、改質触媒フィンを、ガス
の流れ方向に交互に並ぶ上向きと下向きの波形から構成
したので、改質触媒フィンの上下に画成される通路（改
質反応通路）は互いに連通しあい、改質反応が改質触媒
層内部で均一に進行するようにできる。

【００２３】第５の発明では、改質触媒フィンの波形を
波形側面部と波形上面部とから形成したので、波形上面
部の曲率半径を大きくとることができ、改質触媒フィン
への改質触媒の塗布が容易となる。また、改質触媒フィ
ンと熱供給原側（例えば第７の発明における熱媒体通路
側）との接触面積を大きくとれるので、改質反応に必要
な熱が伝達されやすくできる。

【００２４】第６の発明では、分解生成ガス通路の入口
側（上流側）からは分解生成ガスを送気するスウィープ
ガスが導入されるので、分解生成ガス通路内の分解生成
ガスの分圧を下げることができ、改質触媒層側からの分
解生成ガスの透過速度を向上させることができる。

【００２５】第７の発明では、熱媒体通路（例えば、燃
焼ガス通路）からの熱が通路分離フィンを介して改質触
媒層に伝達されるので、改質触媒層には改質反応に必要
な熱が供給され、改質反応が促進される。

【００２６】第８の発明では、改質触媒層の両側に分解
生成ガス通路と熱媒体通路を配置した単位反応器を複数
積層して反応器が構成されるので、改質効率の高い反応
器を合理的に構成できる。例えば、第９〜第１３の発明
のような管路構成を、複数の単位反応器について共通の
ものとして、管路構成を簡略化できる。

【００２７】第９の発明では、改質ガス通路および熱媒
体通路の端部において集合管路が形成されるので、改質
ガス通路および熱媒体通路との外部との接続は集合管路
を介してなされ、管路構成が単純化される。

【００２８】第１０の発明では、集合管路においては通
路分離フィンが平坦となっているので、集合管路内のガ
スの流通に対する抵抗を小さくでき、損失を低減でき
る。

【００２９】第１１の発明では、スウィープガス供給口
と可燃ガス供給口が、分解生成ガス通路および熱媒体通
路の入口側端部（入口側のヘッダ部）の異なる側面に設
けられるので、これらの開口部からの管路の引出が容易
となる。特に、複数の単位反応器を積層して反応器を形
成した場合には、一つの側面に形成される開口部は１種
類となり、開口部からの管路構成を極めて単純化でき
る。また、スウィープガス供給口および可燃ガス供給口
は、分解生成ガス通路および熱媒体通路の入口側端部に
設けられるので、これらに対する管路が、改質触媒層に
対する管路と干渉してしまうこともない。

【００３０】第１２の発明では、分解生成ガス排出口と
燃焼排ガス排出口が、分解生成ガス通路および熱媒体通
路の出口側端部（出口側のヘッダ部）の異なる側面に設
けられるので、これらの開口部からの管路の引出が容易
となる。特に、複数の単位反応器を積層して反応器を形
成した場合には、一つの側面に形成される開口部は１種
類となり、開口部からの管路構成を極めて単純化でき
る。また、分解生成ガス排出口および燃焼排ガス排出口
は、分解生成ガス通路および熱媒体通路の出口側端部に
設けられるので、これらに対する配管位置が、改質触媒
層に対する配管位置と重なってしまうこともない。

【００３１】第１３の発明では、分解生成ガス通路と改
質触媒におけるガスの流れ方向は直交しているので、分
解生成ガス通路（第６の発明等ではさらに熱媒体通路）
のヘッダ部（端部）と、改質触媒層内のガス通路（改質
反応通路）のヘッダ部は、反応器の異なる面となるの
で、管路構成等の設計が容易となる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明の実施の形態について説明する。

【００３３】図１には、本発明の第１の実施の形態のプ
レートフィン型反応器を示す。

【００３４】図示されるように、プレートフィン型反応
器は、３層構造の単位反応器１を複数積層して形成され
る（図には、単位反応器１を２層積層した状態を示
す）。各単位反応器１は、改質触媒層１０と、この改質
触媒層１０の上下両側に、水素分離膜９を挟んで配設さ
れた一対のガス分離層２０とから構成される。

【００３５】改質触媒層１０は、外部から供給された原
料（例えばメタノール、ガソリン等）と水から水素リッ
チガスを生成する層であり、上下一対のプレート１１
と、これらのプレート１１間に挟み込まれた改質触媒フ
ィン１２とを備えている。ここで、改質触媒フィン１２
は波形の部材であって、うねりによって上下のプレート
１１に接し、改質触媒フィン１２の上下両側に、それぞ
れ並列に延びる複数の改質反応通路１３Ａ、１３Ｂを画
成している。

【００３６】改質反応通路１３Ａ、１３Ｂの内壁、つま
りプレート１１の内側面（改質触媒フィン１２側の面）
と改質触媒フィン１２の両面には、改質触媒が塗布され
ている。この改質触媒により、改質反応通路１３Ａ、１
３Ｂに供給された原料および水が反応して、改質ガス
（水素リッチガス）が生成される。

【００３７】プレート１１は、多孔質材料からなるもの
で、その外側面（ガス分離層２０側の面）には水素分離
膜９が取り付けられている。水素分離膜９は、例えばＰ
ｄ等からなる水素分離性のある膜であり、改質触媒層１
０で生成された改質ガス（水素ガスを含む混合ガス）か
ら水素ガスを分離して、ガス分離層２０側に透過させる
ように作用する。

【００３８】ガス分離層２０は、水素分離性のないプレ
ート２１と、このプレート２１と上記水素分離膜９と間
に挟み込まれた通路分離フィン２２とを備えている。通
路分離フィン２２は、水素分離膜９とプレート２１のそ
れぞれに接するようにうねった波形の部材で、上下両側
に複数の通路を画成している。なお、これらの通路は、
上記改質触媒層１０内の改質反応通路１３Ａ、１３Ｂと
直交する方向に延びている。

【００３９】通路分離フィン２２と水素分離膜９とで画
成された通路は、水素ガス通路２３となる。この水素ガ
ス通路２３には、水素ガスが、改質触媒層１０側から水
素分離膜９を透過して導入される。この水素ガスは、水
素ガス通路２３を流通して、プレートフィン型反応器の
外部に取り出される。

【００４０】通路分離フィン２２とプレート２１とで画
成された通路は、燃焼ガス通路（燃焼触媒層）２４とな
る。この燃焼ガス通路２４内側に向く通路分離フィン２
２の面には、燃焼触媒が塗布されている。この燃焼触媒
の作用により、燃焼ガス通路２４に供給された可燃ガス
と酸化剤とが燃焼反応する。この熱は、通路分離フィン
２２、水素分離膜９、プレート１１を介して改質触媒層
１０に伝達される。これにより、改質触媒層１０におけ
る改質反応（吸熱反応）が促進される。

【００４１】つぎに作用を説明する。

【００４２】プレートフィン型反応器で水素ガスを生成
するには、改質触媒層１０の改質反応通路１３Ａ、１３
Ｂに原燃料ガスおよび水を供給するとともに、ガス分離
層２０の燃焼ガス通路２４に可燃ガスおよび酸化剤を供
給する。

【００４３】これにより、改質反応通路１３Ａ、１３Ｂ
では、原燃料ガスと水が改質触媒によって反応し、改質
ガスが生成される。この改質反応は吸熱反応であるが、
この反応に必要な熱は、燃焼ガス通路２４における発熱
反応（燃焼）による熱が通路分離フィン２２、水素分離
膜９、プレート１１を介して改質反応通路１３Ａ、１３
Ｂに伝わることによって賄われる。

【００４４】改質反応通路１３Ａ、１３Ｂに生成された
改質ガスは水素ガスを含むものであり、この水素ガスは
水素分離膜９を透過して水素ガス通路２３に導入され
る。このように水素ガスが水素ガス通路２３に導入され
た分だけ、改質反応通路１３Ａ、１３Ｂ内の水素ガス濃
度は低下するので、さらなる水素生成反応が促進される
ことになる。

【００４５】水素ガス通路２３に導入された水素ガス
は、水素ガス通路２３の端部（ヘッダ部）出口から取り
出され、例えば燃料電池に供給される。また、水素が引
き抜かれた後の改質残ガスは、改質反応通路１３Ａ、１
３Ｂから排出してそのまま処理してもよいし、燃焼ガス
通路２４に導入して可燃ガスとして使用してもよい。

【００４６】このように本実施の形態のプレートフィン
型反応器では、水素分離膜９および水素ガス通路２３は
改質触媒層１０の両側に設けられているので、改質触媒
層１０に設けた改質触媒フィン１２の両側の改質反応通
路１３Ａ、１３Ｂで同じように改質反応が進行し、改質
効率を向上させることができる。つまり、改質触媒フィ
ン１２両面に改質触媒を塗布して、改質反応に改質触媒
フィン１２の両側を使うことができるから、単位容積当
たりの改質効率を向上できる。

【００４７】また、水素分離膜９は、平坦なプレート１
１上に配設され、平坦なものとできるので、水素分離膜
９をフィン（波形）とした場合に比較して、コスト削減
を図れる。

【００４８】図２〜図４には、本発明の第２の実施の形
態のプレートフィン型反応器を示す。

【００４９】図示されるように、本実施の形態は、ガス
分離層２０のヘッダ部２５Ａ、２５Ｂ（水素ガス通路２
３および燃焼ガス通路２４の両端が開口するガス分離層
２０の端部）において、通路分離フィン２２のうねり高
さが小さくされている点に特徴を有している。つまり、
通路分離フィン２２は、ガス分離層２０の中間部２６
（ヘッダ部２５Ａ、２５Ｂの間の部分）ではガス分離層
２０の上下幅Ｌ１いっぱいにうねっているのに対して、
ヘッダ部２５Ａ、２５Ｂにおいては、うねり高さが、高
さＬ１よりも低い高さＬ２となっている。

【００５０】これにより、ガス分離層２０の中間部２６
において通路分離フィン２２により複数の水素ガス通路
２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄに画成されていた水素
ガス通路２３は、ヘッダ部２５Ａ、２５Ｂにおいては、
それぞれ一つの入口側集合管路２７Ａ、出口側集合管路
２７Ｂとなる。

【００５１】また、中間部２６において通路分離フィン
２２により複数の燃料ガス通路２４Ａ、２４Ｂ、２４
Ｃ、２４Ｄに画成されていた燃料ガス通路２４は、ヘッ
ダ部２５Ａ、２５Ｂにおいては、それぞれ一つの入口側
集合管路２８Ａ、出口側２８Ｂとなる。

【００５２】なお、図には下流側のヘッダ部２５Ｂ内の
出口側集合管路２７Ｂ、２８Ｂのみを示し、上流側のヘ
ッダ部２５Ａ内の入口側集合管路２７Ａ、２８Ａの図示
は省略している。

【００５３】ヘッダ部２５Ａ、２５Ｂの軸方向の端面お
よび左右両側面には壁面が設けられているが、この壁面
には、以下に述べるような開口部が形成されている。

【００５４】まず、ヘッダ部２５Ａにおいては、一方の
側面（図の右側側面）に、水素ガス通路２３の入口側集
合管路２７Ａのと連通する開口部が形成される。この開
口部は、スウィープガス供給口３１となる。

【００５５】スウィープガス供給口３１は、図示されな
いスウィープガス供給管路と接続し、水素ガス通路２３
内の水素ガスを出口側に送気するためのスウィープガス
が供給される。このスウィープガスによって、水素ガス
通路２３内の水素分圧を下げ、水素分離膜９を介しての
水素ガスの透過速度を速めることができる。

【００５６】ヘッダ部２５Ａのスウィープガス供給口３
１と反対側の側面（図の左側側面）には、燃焼ガス通路
２４の入口側集合管路２８Ａと連通する開口部が形成さ
れる。この開口部は、可燃ガス供給口３２となり、図示
されない可燃ガスおよび酸化剤の供給管路と接続され、
可燃ガスおよび酸化剤が供給される。

【００５７】一方、ヘッダ部２５Ｂにおいては、一方の
側面（図の左側側面）に、水素ガス通路２３の出口側集
合管路２７Ｂと連通する開口部が形成される。この開口
部は、水素ガス排出口３３となる。水素ガス排出口３３
は、ヘッダ部２５Ｂ側面に配設された水素ガス搬送路３
５に接続されている。

【００５８】ヘッダ部２５Ｂの水素ガス排出口３３と反
対側の側面（図の右側側面）には、燃焼ガス通路２４の
出口側集合管路２８Ｂと連通する開口部が形成される。
この開口部は、燃焼排ガス排出口３４となる。燃焼排ガ
ス排出口３４は、ヘッダ部２５Ｂの側面に配設された燃
焼排ガス搬送路３６に接続されている。

【００５９】このような構成により、ガス分離層２０の
各種開口部（スウィープガス供給口３１、可燃ガス供給
口３２、水素ガス排出口３３、燃焼排ガス排出口３４）
のそれぞれに、単純な構成で容易に外部接続管路（上記
スウィープガス供給管路、可燃ガスおよび酸化剤の供給
管路、水素ガス搬送路３５、燃焼ガス搬送路３６）を接
続することができる。つまり、これらの開口部がヘッダ
部２５Ａ、２５Ｂの通路軸方向の端面に開口するなら
ば、複数のスウィープガス供給口３１と可燃ガス供給口
３２がヘッダ部２５Ａの同一面に開口し、また複数の水
素ガス排出口３３と燃焼排ガス排出口３４が同一面に開
口することになるので、開口部の種類毎に管路を接続す
るためには、複雑な管路構成が必要となる。しかし、本
実施の形態のように、ヘッダ部２５Ａにおいてはスウィ
ープガス供給口３１と可燃ガス供給口３２をそれぞれ異
なる面（反対の側面）に形成し、ヘッダ部２５Ｂにおい
ては水素ガス排出口３３と燃焼排ガス排出口３４をそれ
ぞれ異なる面（反対の側面）に形成する構成であれば、
同一面に開口する開口部は同一種類の開口部のみとな
り、管路構成を極めて単純化できる。

【００６０】また、これらガス分離層２０の開口部はヘ
ッダ部２５Ａ、２５Ｂに形成されるものであるので、改
質触媒層１０端部の改質反応通路１３Ａ、１３Ｂの上下
流開口に対しても、ずれた位置にあり、改質反応通路１
３Ａ、１３Ｂの上下流管路との関係でも、管路が複雑化
することはない。

【００６１】なお、ガス分離層２０の中間部２６では、
通路分離フィン２２は水素分離膜９に接するうねりを持
っているので、燃焼ガス通路２４から改質触媒層１０へ
の熱の伝達に問題が生じることはない。

【００６２】図５には、本発明の第３の実施の形態を示
す。

【００６３】この実施の形態では、ガス分離層２０のヘ
ッダ部２５Ａ、２５Ｂにおいて、通路分離フィン２２の
うねりが無くされ、平坦部３７Ａ、３７Ｂとされる（図
には、ヘッダ部２５Ｂ側の平板部３７Ｂのみを示す）。
つまり、本実施の形態では、上記第２の実施の形態にお
いて、ヘッダ部２５Ａ、２５Ｂにおける通路分離フィン
２２のうねり高さＬ２が０とされる。

【００６４】このような構成により、ヘッダ部２５Ａ内
の入口側集合管路２７Ａ、２８Ａおよびヘッダ部２５Ｂ
内の出口側集合管路２７Ｂ、２８Ｂでは、通路分離フィ
ン２２のうねりに基づくガスの流れ抵抗が少なくなり、
損失を低減することができる。

【００６５】図６には、本発明の第４の実施の形態を示
す。

【００６６】本実施の形態では、上記第１の実施の形態
等における改質触媒層１０の改質触媒フィン１２を、図
６に示すようなフィン４１とする。

【００６７】図示されるように、このフィン４１の波形
は切り込みによって細かな波形４２Ａ、４２Ｂに分断さ
れている。そして、これらの波形４２Ａ、４２Ｂの配列
は、ガスの流れ方向（波形４２Ａ、４２Ｂにより画成さ
れた改質反応通路４３の方向）に、下向きの波形４２Ａ
と上向きの波形４２Ｂが互い違いに連なるようになって
いる。これにより、波形４２Ａ、４２Ｂにより囲まれた
フィン４１の上下に画成された改質反応通路４３は、互
いに連通しあう。したがって、改質反応通路４３を流通
するガス（原料ガス、改質ガス）は、改質触媒層１０内
部で混ざり合い、改質反応が改質触媒層１０全体で均一
に進行するようにできる。

【００６８】図７には、本発明の第５の実施の形態を示
す。

【００６９】この実施の形態では、上記第１の実施の形
態等における改質触媒層１０の改質触媒フィン１２を、
図７に示すようなフィン５１とする。

【００７０】図示されるように、フィン５１の波形は、
略平板な波形側面部５２、５３と、曲率半径Ｒを持った
波形上面部５４とからなる。このような構成により、波
形上面部５４のＲを大きくとれるので、フィン５１への
燃焼触媒のコーティングが容易となる。また、フィン５
１の波形上面部５４と、フィン５１上下のプレート１１
との接触面積が大きくなるので、燃焼ガス通路（燃焼触
媒層）２４から改質反応のための熱が伝わりやすくでき
る。

【００７１】図８には、本発明の第６の実施の形態を示
す。

【００７２】この実施の形態では、上記第１の実施の形
態等における改質触媒層１０の改質触媒フィン１２を、
図８に示すようなフィン６１とする。

【００７３】図示されるように、フィン６１は、波形側
面部６１、６２と波形上面部６３からなる細かな波形６
４の組み合わせからなり、ガス流れ方向に、上向きの波
形６４と下向きの波形６４が互い違いに連なっている。
このような構成により、上記第４の実施の形態の効果と
第５の実施の形態の効果を組み合わせた効果が得られ
る。つまり、上記第４の実施の形態と同様に、改質触媒
層１０内部で改質反応を均一に進行させることができ
る。さらに、上記第５の実施の形態と同様に、上面部６
２のＲが大きいため、フィン６１には改質触媒を塗りや
すくでき、また上面部６２とプレート１１の接触面積が
大きいため、燃焼ガス通路２４からの熱は改質触媒層１
０に伝わりやすくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるプレートフ
ィン型反応器を示す斜視図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態におけるプレートフ
ィン型反応器を示す斜視図である。

【図３】同じくガスの流れを示す説明図である。

【図４】同じくプレートフィン型反応器のヘッダ部を示
す断面図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態におけるプレートフ
ィン型反応器を示す斜視図である。

【図６】本発明の第４の実施の形態におけるプレートフ
ィン型反応器の改質触媒フィンを示す斜視図である。

【図７】本発明の第５の実施の形態におけるプレートフ
ィン型反応器の改質触媒フィンを示す斜視図である。

【図８】本発明の第６の実施の形態におけるプレートフ
ィン型反応器の改質触媒フィンを示す斜視図である。

【符号の説明】

１単位反応器９水素分離膜１０改質触媒層１１プレート１２改質触媒フィン１３Ａ、１３Ｂ改質反応通路２０ガス分離層２１プレート２２通路分離フィン２３水素ガス通路２４燃焼ガス通路２５Ａ、２５Ｂヘッダ部２６中間部２７Ａ水素ガス通路の入口側集合管路２７Ｂ水素ガス通路の出口側集合管路２８Ａ燃焼ガス通路の入口側集合管路２８Ｂ燃焼ガス通路の出口側集合管路３１スウィープガス供給口３２可燃ガス供給口３３水素ガス排出口３４燃焼排ガス排出口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】分解生成ガスを生成する反応器において、改質ガスを生成する改質触媒層と、改質ガス中の分解生成ガスを分離して透過する分解生成
ガス分離部材を挟んで前記改質触媒層の両側に配設され
た一対の分解生成ガス通路と、を備えたことを特徴とする反応器。
【請求項２】前記改質触媒層と前記分解生成ガス通路の
間に多孔質部材を配置し、この多孔質部材の改質触媒層
側に改質触媒を、分解生成ガス通路側に分解生成ガス分
離部材をそれぞれ形成したことを特徴とする請求項１に
記載の反応器。
【請求項３】前記改質触媒層に、両面に改質触媒が塗布
された改質触媒フィンを備えたことを特徴とする請求項
１または請求項２に記載の反応器。
【請求項４】前記改質触媒フィンを、分割された上向き
と下向きの波形から構成し、上向きの波形と下向きの波
形がガスの流れ方向に交互に並ぶようにしたことを特徴
とする請求項３に記載の反応器。
【請求項５】前記改質触媒フィンの波形を、略平坦な波
形側面部と、この波形側面部の間に挟まれた波形上面部
とから形成したことを特徴とする請求項３または請求項
４に記載の反応器。
【請求項６】前記分解生成ガス通路の入口側からスウィ
ープガスを供給することを特徴とする請求項１から請求
項５のいずれか一つに記載の反応器。
【請求項７】前記分解生成ガス通路の外側に通路分離フ
ィンを介して隔てられた熱媒体通路を備え、前記通路分
離フィンを前記改質触媒層に接触させたことを特徴とす
る請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の反応
器。
【請求項８】前記改質触媒層と、この改質触媒層両側に
前記水素分離層を挟んで設けられた一対の前記分解生成
ガス通路と、これらの分解生成ガス通路外側に設けられ
た一対の前記熱媒体通路とからなる単位反応器を、複数
積層して形成したことを特徴とする請求項７に記載の反
応器。
【請求項９】前記通路分離フィンのうねりにより前記分
解生成ガス通路と前記熱媒体通路をそれぞれ複数の通路
に分割するとともに、この通路分離フィンのうねり高さ
を前記改質ガス通路および前記熱媒体通路の端部におい
て低くすることにより、この端部に、隣接する分解生成
ガス通路同士を連通させる集合管路と、隣接する熱媒体
通路同士を連通させる集合管路とをそれぞれ備えたこと
を特徴とする請求項７または請求項８に記載の反応器。
【請求項１０】前記分解生成ガス通路および熱媒体通路
の端部において、前記通路分離フィンを平坦としたこと
を特徴とする請求項９に記載の反応器。
【請求項１１】前記分解生成ガス通路および前記熱媒体
通路の入口側端部の異なる側面に、前記分解生成ガス通
路の入口側の集合管路にスウィープガスを供給するスウ
ィープガス供給口と、前記熱媒体通路の入口側の集合管
路に可燃ガスおよび酸化剤を供給する可燃ガス供給口と
を、それぞれ備えたことを特徴とする請求項９または請
求項１０に記載の反応器。
【請求項１２】前記分解生成ガス通路および前記熱媒体
通路の出口側端部の異なる側面に、前記分解生成ガス通
路の出口側の集合管路に連通する分解生成ガス排出口
と、前記熱媒体通路の出口側の集合管路に連通する燃焼
排ガス排出口とを、それぞれ備えたことを特徴とする請
求項９から請求項１１のいずれか一つに記載の反応器。
【請求項１３】前記分解生成ガス通路を、前記改質触媒
におけるガスの流れ方向と直交させたことを特徴とする
請求項１から請求項１２のいずれか一つに記載の反応
器。