JP2002338207A - 燃料改質装置 - Google Patents
燃料改質装置Info
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 移動体への搭載にも適した簡潔な構成の燃料
改質装置を提供する。 【解決手段】炭化水素燃料を燃焼させる燃焼触媒１２を
備えた流路１７と、改質触媒１５を備えた流路１８とを
各々のガス流が対向流となるように隣接して形成する。
前記各流路を連通する折り返し部１３にインジェクタ１
４により炭化水素燃料を供給する。燃焼触媒の排ガスに
含まれる二酸化炭素等の生成物を酸化剤として改質触媒
にて水蒸気改質反応を行わせる。このようにして部分酸
化反応を完全燃焼と水蒸気改質反応のすすが生成しにく
い２つのプロセスに分離することで、外部から水を導入
することなくすすの生成を抑制する改質プロセスを実現
できる。吸熱反応である水蒸気改質反応を経て改質ガス
が生成され、生成ガスの温度が抑えられるため、エネル
ギ効率も向上する。
改質装置を提供する。 【解決手段】炭化水素燃料を燃焼させる燃焼触媒１２を
備えた流路１７と、改質触媒１５を備えた流路１８とを
各々のガス流が対向流となるように隣接して形成する。
前記各流路を連通する折り返し部１３にインジェクタ１
４により炭化水素燃料を供給する。燃焼触媒の排ガスに
含まれる二酸化炭素等の生成物を酸化剤として改質触媒
にて水蒸気改質反応を行わせる。このようにして部分酸
化反応を完全燃焼と水蒸気改質反応のすすが生成しにく
い２つのプロセスに分離することで、外部から水を導入
することなくすすの生成を抑制する改質プロセスを実現
できる。吸熱反応である水蒸気改質反応を経て改質ガス
が生成され、生成ガスの温度が抑えられるため、エネル
ギ効率も向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭化水素燃料から
水素ガス等を生成する燃料改質装置に関する。
水素ガス等を生成する燃料改質装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と解決すべき課題】炭化水素燃料と空気ま
たは酸素とを原料として水素リッチガスを生成させる部
分酸化反応は水を必要としない水素生成プロセスであ
る。炭化水素燃料から水素を生成させるプロセスとして
は他に、炭化水素燃料と水を原料とする水蒸気改質法や
炭化水素燃料と水と空気を原料とする自己熱改質法（Ａ
ＴＲ）があるが、自動車等の移動体に搭載する燃料改質
装置を想定した場合、水の使用はシステムを複雑・大型
化させるうえに寒冷地においては水の凝結についても考
慮しなければならない等の問題が生じる。
たは酸素とを原料として水素リッチガスを生成させる部
分酸化反応は水を必要としない水素生成プロセスであ
る。炭化水素燃料から水素を生成させるプロセスとして
は他に、炭化水素燃料と水を原料とする水蒸気改質法や
炭化水素燃料と水と空気を原料とする自己熱改質法（Ａ
ＴＲ）があるが、自動車等の移動体に搭載する燃料改質
装置を想定した場合、水の使用はシステムを複雑・大型
化させるうえに寒冷地においては水の凝結についても考
慮しなければならない等の問題が生じる。
【０００３】また、これらの改質装置で用いる部分酸化
反応は大きな発熱反応であり生成ガスの温度が1000℃以
上と高いため、何らかの手法で熱回収を図らない限り、
他の水素生成プロセスに比べ熱効率が悪いものとなる。
また改質が燃料リッチで水が存在しない条件下で行われ
るため、すすが生成しやすいという問題点もある。（関
連する公知文献としては、例えば部分酸化反応を利用し
た改質装置について「ガソリン改質燃料電池自動車の技
術開発動向と課題の調査報告書」(財団法人石油産業活
性化センター発行)ｐｐ．４９参照。） 本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたも
ので、移動体への搭載にも適した簡潔な構成の燃料改質
装置を提供することを目的としている。
反応は大きな発熱反応であり生成ガスの温度が1000℃以
上と高いため、何らかの手法で熱回収を図らない限り、
他の水素生成プロセスに比べ熱効率が悪いものとなる。
また改質が燃料リッチで水が存在しない条件下で行われ
るため、すすが生成しやすいという問題点もある。（関
連する公知文献としては、例えば部分酸化反応を利用し
た改質装置について「ガソリン改質燃料電池自動車の技
術開発動向と課題の調査報告書」(財団法人石油産業活
性化センター発行)ｐｐ．４９参照。） 本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたも
ので、移動体への搭載にも適した簡潔な構成の燃料改質
装置を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、炭化水素
燃料の燃焼生成物を酸化剤として炭化水素燃料を改質
し、水素、一酸化炭素、メタンのうち少なくともいずれ
かを含有するガスを生成する燃料改質装置である。
燃料の燃焼生成物を酸化剤として炭化水素燃料を改質
し、水素、一酸化炭素、メタンのうち少なくともいずれ
かを含有するガスを生成する燃料改質装置である。
【０００５】第２の発明は、炭化水素燃料を燃焼させる
燃焼器を備えた燃焼ガス流路と、触媒により燃料を改質
する改質部を備えた改質ガス流路とを各々のガス流が対
向流となるように隣接して形成すると共に、前記燃焼ガ
ス流路の出口部と改質ガス流路の入口部とを連通する折
り返し部に前記燃焼ガス中に炭化水素燃料を供給する燃
料供給装置を設けた燃料改質装置である。
燃焼器を備えた燃焼ガス流路と、触媒により燃料を改質
する改質部を備えた改質ガス流路とを各々のガス流が対
向流となるように隣接して形成すると共に、前記燃焼ガ
ス流路の出口部と改質ガス流路の入口部とを連通する折
り返し部に前記燃焼ガス中に炭化水素燃料を供給する燃
料供給装置を設けた燃料改質装置である。
【０００６】第３の発明は、前記第１の発明において、
酸化剤を炭化水素燃料と酸素を当量比で燃焼させる燃焼
器によって生成する。
酸化剤を炭化水素燃料と酸素を当量比で燃焼させる燃焼
器によって生成する。
【０００７】第４の発明は、前記第１の発明において、
炭化水素燃料の燃焼ガスに含まれる水または二酸化炭素
のうち、少なくとも一方を酸化剤とする。
炭化水素燃料の燃焼ガスに含まれる水または二酸化炭素
のうち、少なくとも一方を酸化剤とする。
【０００８】第５の発明は、前記第１または第２の発明
において、燃焼に用いる炭化水素燃料の量と改質に用い
る炭化水素燃料の量との比を改質触媒の特性に応じて設
定する。
において、燃焼に用いる炭化水素燃料の量と改質に用い
る炭化水素燃料の量との比を改質触媒の特性に応じて設
定する。
【０００９】第６の発明は、前記第１または第２の発明
の燃焼器として燃料を着火燃焼させるバーナを適用す
る。
の燃焼器として燃料を着火燃焼させるバーナを適用す
る。
【００１０】第７の発明は、前記第１または第２の発明
の燃焼器として触媒燃焼器を適用する。
の燃焼器として触媒燃焼器を適用する。
【００１１】第８の発明は、前記第１の発明の燃焼器と
して燃焼機関を適用する。
して燃焼機関を適用する。
【００１２】第９の発明は、前記第１または第２の発明
において、起動時に炭化水素燃料を当量比ないし燃料リ
ッチで燃焼させ、改質装置の触媒の活性が低い時は改質
装置に燃料を導入せず、改質装置が所定の温度まで加熱
された後、炭化水素燃料を当量比ないし燃料リーンで燃
焼すると共に改質装置への燃料の導入を開始する。
において、起動時に炭化水素燃料を当量比ないし燃料リ
ッチで燃焼させ、改質装置の触媒の活性が低い時は改質
装置に燃料を導入せず、改質装置が所定の温度まで加熱
された後、炭化水素燃料を当量比ないし燃料リーンで燃
焼すると共に改質装置への燃料の導入を開始する。
【００１３】第１０の発明は、前記第１または第２の発
明において、燃焼器の余熱で燃焼器に導入する空気を加
熱する。
明において、燃焼器の余熱で燃焼器に導入する空気を加
熱する。
【００１４】
【作用・効果】第１の発明によれば、部分酸化反応を完
全燃焼と水蒸気改質反応のすすが生成しにくい２つのプ
ロセスに分離することができるので、外部から水を導入
することなくすすの生成を抑制するプロセスを組むこと
が可能である。また、吸熱反応である水蒸気改質反応を
経て改質ガスが生成され、生成ガスの温度が抑えられる
ため、エネルギ効率も向上させることができる。
全燃焼と水蒸気改質反応のすすが生成しにくい２つのプ
ロセスに分離することができるので、外部から水を導入
することなくすすの生成を抑制するプロセスを組むこと
が可能である。また、吸熱反応である水蒸気改質反応を
経て改質ガスが生成され、生成ガスの温度が抑えられる
ため、エネルギ効率も向上させることができる。
【００１５】第２の発明によれば、炭化水素燃料の燃焼
ガスを酸化剤として改質を行うための構成要素を一体化
しているので、装置の小型化を図れるうえに燃焼器と改
質部との間で余熱の利用を効率的にできるので、システ
ムとしてさらにエネルギ効率を向上させることができ
る。
ガスを酸化剤として改質を行うための構成要素を一体化
しているので、装置の小型化を図れるうえに燃焼器と改
質部との間で余熱の利用を効率的にできるので、システ
ムとしてさらにエネルギ効率を向上させることができ
る。
【００１６】第３の発明によれば、燃焼生成物中に酸素
が含まれないので、高活性の触媒を使用できる。
が含まれないので、高活性の触媒を使用できる。
【００１７】第４の発明によれば、水または二酸化炭素
を酸化剤とすることでプロセス制御の自由度を高めるこ
とができる。
を酸化剤とすることでプロセス制御の自由度を高めるこ
とができる。
【００１８】第５の発明によれば、改質装置に導入され
る水と燃料の比やガス温度を調節することができるた
め、すすの発生を抑制し、かつエネルギ効率を最適化す
る条件での運転が可能となる。
る水と燃料の比やガス温度を調節することができるた
め、すすの発生を抑制し、かつエネルギ効率を最適化す
る条件での運転が可能となる。
【００１９】第６の発明によれば、燃料を着火燃焼させ
るバーナを燃焼器として適用することで燃焼器部分を小
型化することが可能であるため、自動車など搭載容積に
制約のある移動体への搭載性を向上させることができ
る。
るバーナを燃焼器として適用することで燃焼器部分を小
型化することが可能であるため、自動車など搭載容積に
制約のある移動体への搭載性を向上させることができ
る。
【００２０】第７の発明によれば、触媒燃焼器により燃
焼温度を低く抑えることが可能であるため、余剰な熱の
発生を極力抑えることができる。また、熱交換を行う場
合には、熱の利用効率をより高めることができる。
焼温度を低く抑えることが可能であるため、余剰な熱の
発生を極力抑えることができる。また、熱交換を行う場
合には、熱の利用効率をより高めることができる。
【００２１】第８の発明によれば、レシプロエンジンな
どの燃焼機関からも動力が取り出せるため、生成した改
質ガスを燃料電池などで使用した場合、燃焼機関とモー
ターハイブリッド化によりエネルギ効率をさらに向上さ
せることができる。
どの燃焼機関からも動力が取り出せるため、生成した改
質ガスを燃料電池などで使用した場合、燃焼機関とモー
ターハイブリッド化によりエネルギ効率をさらに向上さ
せることができる。
【００２２】第９の発明によれば、例えば改質装置の触
媒の活性が低い起動時には改質反応が行われないため、
未反応の炭化水素燃料が下流へ放出されることを防ぐこ
とができる。
媒の活性が低い起動時には改質反応が行われないため、
未反応の炭化水素燃料が下流へ放出されることを防ぐこ
とができる。
【００２３】第１０の発明によれば、燃焼器の余熱を燃
焼用空気に回収することでエネルギ効率を向上させられ
るうえに、この熱回収により燃焼器の温度を低下させら
れるので、温度上昇による触媒等の劣化を未然に防止す
ることができる。
焼用空気に回収することでエネルギ効率を向上させられ
るうえに、この熱回収により燃焼器の温度を低下させら
れるので、温度上昇による触媒等の劣化を未然に防止す
ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を図面に基
づいて説明する。図１は本発明の一実施形態の構成要素
をブロック図で表したものである。図において、空気は
コンプレッサ１により、炭化水素燃料はポンプ２により
分配器３を経由して燃焼器であるバーナ４に、それぞれ
送られる。バーナ４での空燃比は当量比(理論空燃比)で
あるが、酸素過剰側での燃焼としてもよい。このときバ
ーナ４の排気ガス中に含まれる主成分はＨ2Ｏ，ＣＯ2，
Ｎ2であり、炭化水素燃料がガソリン系の燃料である場
合、含有成分の平均組成はおおよそＣ7Ｈ14であり燃料
に含まれる炭素原子と水素原子との比がおおよそ１：２
である。したがって、次の反応式（１）からもわかるよ
うに、バーナ４に供給される炭化水素燃料に含まれる炭
素原子（Ｃ）と排気ガス中に含まれる水分子（Ｈ2Ｏ）
の比（Ｈ2Ｏ/Ｃ）はほぼ１となる。
づいて説明する。図１は本発明の一実施形態の構成要素
をブロック図で表したものである。図において、空気は
コンプレッサ１により、炭化水素燃料はポンプ２により
分配器３を経由して燃焼器であるバーナ４に、それぞれ
送られる。バーナ４での空燃比は当量比(理論空燃比)で
あるが、酸素過剰側での燃焼としてもよい。このときバ
ーナ４の排気ガス中に含まれる主成分はＨ2Ｏ，ＣＯ2，
Ｎ2であり、炭化水素燃料がガソリン系の燃料である場
合、含有成分の平均組成はおおよそＣ7Ｈ14であり燃料
に含まれる炭素原子と水素原子との比がおおよそ１：２
である。したがって、次の反応式（１）からもわかるよ
うに、バーナ４に供給される炭化水素燃料に含まれる炭
素原子（Ｃ）と排気ガス中に含まれる水分子（Ｈ2Ｏ）
の比（Ｈ2Ｏ/Ｃ）はほぼ１となる。
【００２５】 Ｃ7Ｈ14 + 10.5Ｏ2 → ７ＣＯ2 + ７Ｈ2Ｏ … （１） バーナ４の排気ガスは混合器５において、分配器３を経
由して送られる炭化水素燃料と混合される。ここで、混
合器５に供給される炭化水素燃料の量がバーナ４に供給
される炭化水素燃料の量と等しいとすれば、バーナ４に
供給される炭化水素燃料に含まれる炭素原子と排気ガス
中に含まれる水の比はほぼ１であることから、混合器中
のガスの炭化水素燃料に含まれる炭素原子と水分子の比
もほぼ１となる。混合ガスは改質装置６に送られ、バー
ナ４による熱で水蒸気改質反応が行われ、水素と一酸化
炭素を主成分とする改質ガスに改質される。
由して送られる炭化水素燃料と混合される。ここで、混
合器５に供給される炭化水素燃料の量がバーナ４に供給
される炭化水素燃料の量と等しいとすれば、バーナ４に
供給される炭化水素燃料に含まれる炭素原子と排気ガス
中に含まれる水の比はほぼ１であることから、混合器中
のガスの炭化水素燃料に含まれる炭素原子と水分子の比
もほぼ１となる。混合ガスは改質装置６に送られ、バー
ナ４による熱で水蒸気改質反応が行われ、水素と一酸化
炭素を主成分とする改質ガスに改質される。
【００２６】改質触媒に例えばＲｕなどの貴金属系触媒
を用いた場合はＨ2Ｏ/Ｃ＝１の条件下においてもすすの
生成は抑制される。改質触媒にＮｉ系などの卑金属系触
媒を用いた場合は、すすの発生を抑制するためにはＨ2
Ｏ/Ｃを３程度にする必要があるが、この場合は分配器
３によりバーナ４に送られる燃料と混合器５に送られる
燃料の比を３：１にすることにより、改質装置に供給す
る混合ガスのＨ2Ｏ/Ｃをほぼ３に調節することができ
る。また、改質触媒にＮｉ系などの卑金属系触媒を用い
た場合には、酸化剤として水だけでなくＣＯ2も利用で
き、この場合酸化剤として使用する水とＣＯ2の量に応
じて、混合器に送られる燃料の量を調節することによっ
て水蒸気改質反応に適切な混合ガスをつくることがで
き、プロセス制御の自由度を高めることができる。
を用いた場合はＨ2Ｏ/Ｃ＝１の条件下においてもすすの
生成は抑制される。改質触媒にＮｉ系などの卑金属系触
媒を用いた場合は、すすの発生を抑制するためにはＨ2
Ｏ/Ｃを３程度にする必要があるが、この場合は分配器
３によりバーナ４に送られる燃料と混合器５に送られる
燃料の比を３：１にすることにより、改質装置に供給す
る混合ガスのＨ2Ｏ/Ｃをほぼ３に調節することができ
る。また、改質触媒にＮｉ系などの卑金属系触媒を用い
た場合には、酸化剤として水だけでなくＣＯ2も利用で
き、この場合酸化剤として使用する水とＣＯ2の量に応
じて、混合器に送られる燃料の量を調節することによっ
て水蒸気改質反応に適切な混合ガスをつくることがで
き、プロセス制御の自由度を高めることができる。
【００２７】このようにして、分配器３による燃料分配
比を調節することによって適切なＨ 2Ｏ/Ｃ比の混合ガス
をつくることができ、その結果すすの生成を抑制するこ
とができる。
比を調節することによって適切なＨ 2Ｏ/Ｃ比の混合ガス
をつくることができ、その結果すすの生成を抑制するこ
とができる。
【００２８】なお、Ｒｕ系触媒は他の触媒に比べて活性
が高いが、酸化雰囲気下においては触媒性能が急激に悪
化するため、部分酸化反応や部分酸化反応と水蒸気改質
を組み合わせた自己熱改質（ＡＴＲ、オートサーマル改
質）では使用できないという欠点があった。これに対し
て、本発明では原料として空気を用いているのにもかか
わらず、（バーナ４での空燃比が当量比の場合）改質装
置に供給される混合ガスには酸素が含まれないため高活
性のＲｕ系触媒を使用することができる。またＲｕ触媒
は改質反応における低温活性が他の触媒と比べて高いの
で反応温度を下げられる。他の触媒では反応温度を700
〜800℃程度に高める必要があるが、この温度領域で使
用するためにはインコネル等の耐熱合金を使用する必要
があり材料費の上昇を招く。また改質したガスを固体高
分子型燃料電池で使用する場合、電池の作動温度が100
℃以下であるため改質反応で発生した熱を取り除く必要
があり、エネルギ効率を落とさないためには徹底した熱
回収が必要となる。この点、Ｒｕ触媒は反応温度を低下
させることができるため、改質装置の材料費の低減やエ
ネルギ効率の改善、システムの簡略化に貢献する。
が高いが、酸化雰囲気下においては触媒性能が急激に悪
化するため、部分酸化反応や部分酸化反応と水蒸気改質
を組み合わせた自己熱改質（ＡＴＲ、オートサーマル改
質）では使用できないという欠点があった。これに対し
て、本発明では原料として空気を用いているのにもかか
わらず、（バーナ４での空燃比が当量比の場合）改質装
置に供給される混合ガスには酸素が含まれないため高活
性のＲｕ系触媒を使用することができる。またＲｕ触媒
は改質反応における低温活性が他の触媒と比べて高いの
で反応温度を下げられる。他の触媒では反応温度を700
〜800℃程度に高める必要があるが、この温度領域で使
用するためにはインコネル等の耐熱合金を使用する必要
があり材料費の上昇を招く。また改質したガスを固体高
分子型燃料電池で使用する場合、電池の作動温度が100
℃以下であるため改質反応で発生した熱を取り除く必要
があり、エネルギ効率を落とさないためには徹底した熱
回収が必要となる。この点、Ｒｕ触媒は反応温度を低下
させることができるため、改質装置の材料費の低減やエ
ネルギ効率の改善、システムの簡略化に貢献する。
【００２９】燃焼器としてバーナ４に代えて内燃機関等
のエンジンを使用すると、エンジンから動力を取り出す
ことができるため、改質ガスを燃料電池で使用すれば、
エンジンと燃料電池のハイブリッドシステムの構築が可
能である。このシステムはエンジン側からみた場合、改
質装置はエンジンの排気の廃熱を回収してカロリーアッ
プした燃料を作り出す廃熱回収システムであり、エンジ
ン単体で使用した場合よりもエネルギ効率を高めること
が可能となる。
のエンジンを使用すると、エンジンから動力を取り出す
ことができるため、改質ガスを燃料電池で使用すれば、
エンジンと燃料電池のハイブリッドシステムの構築が可
能である。このシステムはエンジン側からみた場合、改
質装置はエンジンの排気の廃熱を回収してカロリーアッ
プした燃料を作り出す廃熱回収システムであり、エンジ
ン単体で使用した場合よりもエネルギ効率を高めること
が可能となる。
【００３０】車載用の改質システムを考えた場合、始動
性は重要な課題である。本システムにおいては起動時は
混合器５には燃料は供給せず、バーナ４を燃料リッチま
たは当量比での条件で運転することにより部分酸化また
は完全酸化反応器として使用し、下流の改質装置６が十
分加熱された後にバーナ４を当量比または燃料リーンに
して完全燃焼状態にし、混合器５に燃料供給を開始して
本発明の運転状態へ移行する。
性は重要な課題である。本システムにおいては起動時は
混合器５には燃料は供給せず、バーナ４を燃料リッチま
たは当量比での条件で運転することにより部分酸化また
は完全酸化反応器として使用し、下流の改質装置６が十
分加熱された後にバーナ４を当量比または燃料リーンに
して完全燃焼状態にし、混合器５に燃料供給を開始して
本発明の運転状態へ移行する。
【００３１】図２に、前述した炭化水素燃料の燃焼ガス
成分を酸化剤として用いる改質装置の機械的構成に関す
る実施形態を示す。これは、燃焼器、改質装置および空
気導入路を積層化して一体構造とすることにより、シス
テムを小型化し、加えて燃焼器で発生する熱の利用効率
を向上させたものである。
成分を酸化剤として用いる改質装置の機械的構成に関す
る実施形態を示す。これは、燃焼器、改質装置および空
気導入路を積層化して一体構造とすることにより、シス
テムを小型化し、加えて燃焼器で発生する熱の利用効率
を向上させたものである。
【００３２】この装置では、空気導入路１１に導入され
た空気は、空気導入路１１の途中で図示しない燃料供給
装置からの炭化水素燃料と混合された後、燃焼器として
の燃焼触媒１２に送られる。空気導入路１１は燃焼触媒
１２に隣接しており、これにより導入された空気を燃焼
触媒１２の余熱で加熱する。ここで、燃焼器としてバー
ナを利用してもよいが、燃焼触媒１２を利用することで
伝熱が良くなり熱の利用効率をより高めることができ
る。空気と燃料の混合ガスは燃焼触媒１２によって燃焼
され、水蒸気を含む排ガスは燃焼ガス流路１７を介して
折り返し部１３に送られる。折り返し部１３には燃料供
給装置としてインジェクタ１４が設置されており、イン
ジェクタ１４から燃料を噴射して前記排ガスと混合させ
る。燃料と排ガスの混合ガスは燃焼ガスの熱によって折
り返し部１３に開口した改質ガス流路１８を介して水蒸
気改質触媒１５により改質され、改質ガス排出路１６を
通ってシステムの下流に送られる。
た空気は、空気導入路１１の途中で図示しない燃料供給
装置からの炭化水素燃料と混合された後、燃焼器として
の燃焼触媒１２に送られる。空気導入路１１は燃焼触媒
１２に隣接しており、これにより導入された空気を燃焼
触媒１２の余熱で加熱する。ここで、燃焼器としてバー
ナを利用してもよいが、燃焼触媒１２を利用することで
伝熱が良くなり熱の利用効率をより高めることができ
る。空気と燃料の混合ガスは燃焼触媒１２によって燃焼
され、水蒸気を含む排ガスは燃焼ガス流路１７を介して
折り返し部１３に送られる。折り返し部１３には燃料供
給装置としてインジェクタ１４が設置されており、イン
ジェクタ１４から燃料を噴射して前記排ガスと混合させ
る。燃料と排ガスの混合ガスは燃焼ガスの熱によって折
り返し部１３に開口した改質ガス流路１８を介して水蒸
気改質触媒１５により改質され、改質ガス排出路１６を
通ってシステムの下流に送られる。
【００３３】燃焼触媒１２を備えた燃焼ガス流路１７
と、水蒸気改質触媒１５を備えた改質ガス流路１８とは
互いに隣接しかつガス流れが対向流となっているので、
図示したように水蒸気改質触媒１５の下流部を燃焼触媒
１２に隣接して配置することにより、水蒸気改質触媒１
５において熱が不足しがちな下流部を燃焼触媒１２の余
熱で加熱し、水蒸気改質触媒１５を効率よく作動させる
ことができる。
と、水蒸気改質触媒１５を備えた改質ガス流路１８とは
互いに隣接しかつガス流れが対向流となっているので、
図示したように水蒸気改質触媒１５の下流部を燃焼触媒
１２に隣接して配置することにより、水蒸気改質触媒１
５において熱が不足しがちな下流部を燃焼触媒１２の余
熱で加熱し、水蒸気改質触媒１５を効率よく作動させる
ことができる。
【図１】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】本発明による改質装置の一実施形態の概略断面
図。
図。
１ コンプレッサ ２ ポンプ ３ 分配器 ４ バーナ ５ 混合器 ６ 改質装置 １１ 空気導入路 １２ 燃焼触媒 １３ 折り返し部 １４ インジェクタ １５ 水蒸気改質触媒 １６ 改質ガス排出路 １７ 燃焼ガス流路 １８ 改質ガス流路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青山 尚志 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 小松 宏 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 4G040 EA03 EA05 EA06 EB03 EB14 EC03 5H027 AA06 BA01 KK21 KK42 MM01 MM13
Claims (10)
- 【請求項１】炭化水素燃料の燃焼生成物を酸化剤として
炭化水素燃料を改質し、水素、一酸化炭素、メタンのう
ち少なくともいずれかを含有するガスを生成することを
特徴とする燃料改質装置。 - 【請求項２】炭化水素燃料を燃焼させる燃焼器を備えた
燃焼ガス流路と、触媒により燃料を改質する改質部を備
えた改質ガス流路とを各々のガス流が対向流となるよう
に隣接して形成すると共に、前記燃焼ガス流路の出口部
と改質ガス流路の入口部とを連通する折り返し部に前記
燃焼ガス中に炭化水素燃料を供給する燃料供給装置を設
けたことを特徴とする燃料改質装置。 - 【請求項３】請求項１において、 酸化剤は炭化水素燃料と酸素を当量比で燃焼させる燃焼
器によって生成する燃料改質装置。 - 【請求項４】請求項１において、 炭化水素燃料の燃焼ガスに含まれる水または二酸化炭素
のうち、少なくとも一方を酸化剤とする燃料改質装置。 - 【請求項５】請求項１または請求項２において、 燃焼に用いる炭化水素燃料の量と改質に用いる炭化水素
燃料の量との比を改質触媒の特性に応じて設定する燃料
改質装置。 - 【請求項６】請求項１または請求項２において、 燃焼器として燃料を着火燃焼させるバーナを有する燃料
改質装置。 - 【請求項７】請求項１または請求項２において、 燃焼器として触媒燃焼器を有する燃料改質装置。
- 【請求項８】請求項１において、 燃焼器として燃焼機関を有する燃料改質装置。
- 【請求項９】請求項１または請求項２において、 起動時に炭化水素燃料を当量比ないし燃料リッチで燃焼
させ、改質部の触媒の活性が低い時は改質部に燃料を導
入せず、改質部が所定の温度まで加熱された後、炭化水
素燃料を当量比ないし燃料リーンで燃焼させると共に改
質部への燃料の導入を開始するようにした燃料改質装
置。 - 【請求項１０】請求項１または請求項２において、 燃焼器の余熱で燃焼器に導入する空気を加熱するように
した燃料改質装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001152167A JP2002338207A (ja) | 2001-05-22 | 2001-05-22 | 燃料改質装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001152167A JP2002338207A (ja) | 2001-05-22 | 2001-05-22 | 燃料改質装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002338207A true JP2002338207A (ja) | 2002-11-27 |
Family
ID=18996886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001152167A Pending JP2002338207A (ja) | 2001-05-22 | 2001-05-22 | 燃料改質装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002338207A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2008081331A (ja) * | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Aisin Seiki Co Ltd | 改質装置 |
| WO2014167954A1 (ja) * | 2013-04-09 | 2014-10-16 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | ガス処理装置及び燃料電池システム |
| WO2018012308A1 (ja) * | 2016-07-14 | 2018-01-18 | ヤンマー株式会社 | 内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法 |
-
2001
- 2001-05-22 JP JP2001152167A patent/JP2002338207A/ja active Pending
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| US10907554B2 (en) | 2016-07-14 | 2021-02-02 | Yanmar Power Technology Co., Ltd. | Control device for internal combustion engine and control method for internal combustion engine |
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