JP2002540556A - 燃料電池電力設備用の小型の選択的酸化装置 - Google Patents
燃料電池電力設備用の小型の選択的酸化装置Info
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Abstract
(57)【要約】
燃料電池の選択的酸化装置（１２）は、燃料電池電力設備の一部を構成する。選択的酸化装置（１２）は、構成要素ハウジング（１４）、処理燃料入口（１６）、空気入口（１８）、処理燃料出口（２０）、冷媒流体入口（２２）、冷媒流体出口（２４）を含む。装置（１２）は、処理気体入口マニホールド（３２）、処理気体出口マニホールド（３４）ばかりでなく、処理気体流反転マニホールド（２６，２８，３０）を備える。冷媒流体入口（２２）は、冷媒入口分配マニホールド（３６）に接続し、冷媒流体出口（２４）は、冷媒流体収集マニホールド（３８）に接続する。処理気体燃料入口マニホールド（３２）と処理気体燃料流反転マニホールド（２８）には、それぞれ取り外し可能なカバープレート（４０、４２）を設けることができ、それによって、触媒床で触媒ペレットを使用するときは、触媒化されたペレットを充填するためにハウジング（１４）内の触媒床室に接近できるようになる。
Description
【０００１】
本発明は、複数のサブアッセンブリの繰り返しから構成される選択的酸化装置
に関する。特に、本発明は、燃料電池電力設備に使用される従来の選択的酸化装
置より小型、軽量の燃料気体選択的酸化装置に関する。
に関する。特に、本発明は、燃料電池電力設備に使用される従来の選択的酸化装
置より小型、軽量の燃料気体選択的酸化装置に関する。
【０００２】
燃料電池電力設備には、燃料気体の選択的酸化装置を備えるものがあり、この
選択的酸化装置は、改質燃料気体を燃料電池電力設備用の燃料として使用する前
に、天然ガスなどの改質燃料気体中の一酸化炭素を低濃度に低減するように作動
する。この処理には、発熱反応で一酸化炭素を酸化できる触媒床に、改質燃料気
体と気体状酸素の混合物を通すことが含まれる。反応は、約１８２℃（３６０°
Ｆ）〜約７７℃（１７０°Ｆ）の所定の範囲内に制御された温度で進行する。触
媒床の温度は、処理される気体が相対的に一酸化炭素に富んでいる触媒床の入口
段階では、約１０４℃（２２０°Ｆ）〜約１８２℃（３６０°Ｆ）の間にある特
定の閾値温度を超える温度に維持する必要があり、さらに、気体中の一酸化炭素
含有量が低下する触媒床のより後の段階では、約７７℃（１７０°Ｆ）〜約１０
４℃（２２０°Ｆ）という、より低い温度に低下することになる。しかしながら
、温度制御と熱移動が良好であると、この温度は、低温床で１１６℃（２４０°
Ｆ）と同じくらい高くなることがある。通常使用される触媒は、アルミナ顆粒上
に沈積させた白金触媒である。トロチョーラ（Ｊ．Ｃ．ｔｒｏｃｃｉｏｌａ）ら
に１９９４年７月１９日に付与された米国特許第５，３３０，７２７号には、燃
料電池電力設備に使用するために提案された選択的酸化装置が開示されており、
さらに、適切に一酸化炭素を酸化するのに必要とされる温度制御が記載されてい
る。上述した特許に示される酸化装置の種類は、従来、「シェル・チューブ型（
ｓｈｅｌｌ ａｎｄ ｔｕｂｅ）」熱交換器と呼ばれる。
選択的酸化装置は、改質燃料気体を燃料電池電力設備用の燃料として使用する前
に、天然ガスなどの改質燃料気体中の一酸化炭素を低濃度に低減するように作動
する。この処理には、発熱反応で一酸化炭素を酸化できる触媒床に、改質燃料気
体と気体状酸素の混合物を通すことが含まれる。反応は、約１８２℃（３６０°
Ｆ）〜約７７℃（１７０°Ｆ）の所定の範囲内に制御された温度で進行する。触
媒床の温度は、処理される気体が相対的に一酸化炭素に富んでいる触媒床の入口
段階では、約１０４℃（２２０°Ｆ）〜約１８２℃（３６０°Ｆ）の間にある特
定の閾値温度を超える温度に維持する必要があり、さらに、気体中の一酸化炭素
含有量が低下する触媒床のより後の段階では、約７７℃（１７０°Ｆ）〜約１０
４℃（２２０°Ｆ）という、より低い温度に低下することになる。しかしながら
、温度制御と熱移動が良好であると、この温度は、低温床で１１６℃（２４０°
Ｆ）と同じくらい高くなることがある。通常使用される触媒は、アルミナ顆粒上
に沈積させた白金触媒である。トロチョーラ（Ｊ．Ｃ．ｔｒｏｃｃｉｏｌａ）ら
に１９９４年７月１９日に付与された米国特許第５，３３０，７２７号には、燃
料電池電力設備に使用するために提案された選択的酸化装置が開示されており、
さらに、適切に一酸化炭素を酸化するのに必要とされる温度制御が記載されてい
る。上述した特許に示される酸化装置の種類は、従来、「シェル・チューブ型（
ｓｈｅｌｌ ａｎｄ ｔｕｂｅ）」熱交換器と呼ばれる。
【０００３】 燃料電池電力設備のシェル・チューブ型選択的酸化装置は、燃料電池を適切に
作動させるのに必要とされる程度まで一酸化炭素の酸化を引き起こすのに必要な
温度を制御して維持するために、触媒床と冷媒との間に大量の熱交換面積を必要
とする。このように大きな熱交換面積の必要性を、触媒を被覆した顆粒を使用し
て満足させるには、触媒を被覆した顆粒を希釈する必要があり、それによって、
好ましくないことには、大きく高重量の酸化装置になってしまう。例えば、シェ
ル・チューブ型酸化構成要素を含む２０ｋＷの酸型燃料電池電力設備には、体積
が約０．１１３ｍ3（４立方フィート）の酸化装置が必要である。２００ｋＷや
それ以上の電力設備などの、より高出力の燃料電池電力設備では、比例して、よ
り大きな燃料気体酸化装置が必要になるであろう。
作動させるのに必要とされる程度まで一酸化炭素の酸化を引き起こすのに必要な
温度を制御して維持するために、触媒床と冷媒との間に大量の熱交換面積を必要
とする。このように大きな熱交換面積の必要性を、触媒を被覆した顆粒を使用し
て満足させるには、触媒を被覆した顆粒を希釈する必要があり、それによって、
好ましくないことには、大きく高重量の酸化装置になってしまう。例えば、シェ
ル・チューブ型酸化構成要素を含む２０ｋＷの酸型燃料電池電力設備には、体積
が約０．１１３ｍ3（４立方フィート）の酸化装置が必要である。２００ｋＷや
それ以上の電力設備などの、より高出力の燃料電池電力設備では、比例して、よ
り大きな燃料気体酸化装置が必要になるであろう。
【０００４】 １９９８年１２月２９日に付与された米国特許第５，８５３，６７４号には、
触媒化されたペレットを使用せず、その代わりに、触媒化された壁を有する波形
の触媒床コアを使用する選択的酸化装置が開示されている。波形の触媒床コアに
は、選択的に酸化される燃料用の平行な通路が形成されるとともに、この触媒床
気体通路と直接熱交換するように隣接して配置された平行な冷媒通路が形成され
ている。この装置は、触媒化されたペレットを使用する選択的酸化装置より小型
、軽量であり、しかも、波形コアは表面積が非常に大きいので、触媒床通路と冷
媒通路との間で、非常に効率よく熱交換が行われる。この装置は、波形通路の周
りに挟まれた一連の実質的に平らなプレートから構成され、さらに、この装置は
、触媒床通路と触媒化されていない冷媒通路との繰り返しパターンを備える。気
体流反転マニホールドによって、触媒床通路は冷媒通路と接続される。上述した
平らなプレート装置によって重量、大きさの低減はかなり改善されるが、この装
置には波形の気体流路が含まれるので、この低減は十分に満足されるものでなく
、しかも、この装置を通る気体の流れパターンが十分に混合されることはない。
このように、波形の設計によって、より望ましい大きさ、重量の選択的酸化装置
が実現されるが、一方、触媒化されたペレットの設計によって、より大きな気体
混合流パターンが実現される。
触媒化されたペレットを使用せず、その代わりに、触媒化された壁を有する波形
の触媒床コアを使用する選択的酸化装置が開示されている。波形の触媒床コアに
は、選択的に酸化される燃料用の平行な通路が形成されるとともに、この触媒床
気体通路と直接熱交換するように隣接して配置された平行な冷媒通路が形成され
ている。この装置は、触媒化されたペレットを使用する選択的酸化装置より小型
、軽量であり、しかも、波形コアは表面積が非常に大きいので、触媒床通路と冷
媒通路との間で、非常に効率よく熱交換が行われる。この装置は、波形通路の周
りに挟まれた一連の実質的に平らなプレートから構成され、さらに、この装置は
、触媒床通路と触媒化されていない冷媒通路との繰り返しパターンを備える。気
体流反転マニホールドによって、触媒床通路は冷媒通路と接続される。上述した
平らなプレート装置によって重量、大きさの低減はかなり改善されるが、この装
置には波形の気体流路が含まれるので、この低減は十分に満足されるものでなく
、しかも、この装置を通る気体の流れパターンが十分に混合されることはない。
このように、波形の設計によって、より望ましい大きさ、重量の選択的酸化装置
が実現されるが、一方、触媒化されたペレットの設計によって、より大きな気体
混合流パターンが実現される。
【０００５】 より小さな装置で、より大きな熱交換能力を実現する選択的酸化装置を提供す
るのは、好ましいであろう。燃料電池電力設備に使用するのに適しており、触媒
化されたペレットによる気体混合流パターンを与え、しかも壁が触媒化された上
述した選択的酸化装置と同様に小型、軽量の選択的酸化装置を提供するのは、非
常に望ましいことであろう。燃料電池電力設備に使用するのに適しており、必要
な触媒化された表面積と触媒化されていない冷媒表面積とを実現し、しかも、丈
夫で、小型、軽量の処理燃料気体の選択的酸化装置を提供するのは、非常に好ま
しいであろう。
るのは、好ましいであろう。燃料電池電力設備に使用するのに適しており、触媒
化されたペレットによる気体混合流パターンを与え、しかも壁が触媒化された上
述した選択的酸化装置と同様に小型、軽量の選択的酸化装置を提供するのは、非
常に望ましいことであろう。燃料電池電力設備に使用するのに適しており、必要
な触媒化された表面積と触媒化されていない冷媒表面積とを実現し、しかも、丈
夫で、小型、軽量の処理燃料気体の選択的酸化装置を提供するのは、非常に好ま
しいであろう。
【０００６】
本発明は、必要な触媒化された熱移動表面積を提供し、小型、軽量であり、さ
らに広範な内部気体混合流パターンを提供する選択的酸化装置に関する。本発明
の選択的酸化装置は、一連の実質的に平らなプレート状の装置構成要素を含むの
で、上で参照した波形の通路を有する選択的酸化装置に類似している。選択的酸
化装置の構成要素のそれぞれは、熱交換器構成要素に隣接して位置する触媒化さ
れた酸化装置構成要素を含む。装置の入口端部で、高温の選択的酸化装置構成要
素は、燃料マニホールドに結合される。この場合、燃料・酸素混合物が高温の酸
化装置構成要素に供給されることになる最初のＯ2または空気の注入管は、示さ
れていない。各構成要素の他端には、触媒化された流路構成要素から排出される
燃料気体・水蒸気混合物を、隣接する触媒化されていない熱交換器流路構成要素
に戻し込む流れ反転マニホールドが設けられる。さらに、発生する気体流を電力
設備の次の部分に供給するために、各構成要素の第１の端部に選択的酸化装置の
出口マニホールドが配置される。隣接する選択的酸化装置構成要素は、処理気体
が通って流れる熱交換器の気体通路構成要素により互いに隔てられる。このよう
に、触媒化された流れ装置構成部分のそれぞれは、熱交換器構成部分に直接隣接
して配置され、隣接する触媒化された流路構成部分と熱交換器構成部分は、共通
の壁を共有する。
らに広範な内部気体混合流パターンを提供する選択的酸化装置に関する。本発明
の選択的酸化装置は、一連の実質的に平らなプレート状の装置構成要素を含むの
で、上で参照した波形の通路を有する選択的酸化装置に類似している。選択的酸
化装置の構成要素のそれぞれは、熱交換器構成要素に隣接して位置する触媒化さ
れた酸化装置構成要素を含む。装置の入口端部で、高温の選択的酸化装置構成要
素は、燃料マニホールドに結合される。この場合、燃料・酸素混合物が高温の酸
化装置構成要素に供給されることになる最初のＯ2または空気の注入管は、示さ
れていない。各構成要素の他端には、触媒化された流路構成要素から排出される
燃料気体・水蒸気混合物を、隣接する触媒化されていない熱交換器流路構成要素
に戻し込む流れ反転マニホールドが設けられる。さらに、発生する気体流を電力
設備の次の部分に供給するために、各構成要素の第１の端部に選択的酸化装置の
出口マニホールドが配置される。隣接する選択的酸化装置構成要素は、処理気体
が通って流れる熱交換器の気体通路構成要素により互いに隔てられる。このよう
に、触媒化された流れ装置構成部分のそれぞれは、熱交換器構成部分に直接隣接
して配置され、隣接する触媒化された流路構成部分と熱交換器構成部分は、共通
の壁を共有する。
【０００７】 上で参照した選択的酸化装置と同様に、選択的酸化装置の平らなプレート状の
構成要素は、平面状の金属シートから構成することができ、この平面状の金属シ
ートは、一体構造の連続気泡発泡体（ｏｐｅｎ ｃｅｌｌ ｆｏａｍ）からなる
気体流路構成要素によって互いに隔てられる。しかしながら、この構成では、平
らなプレートは、熱交換器構成要素と置き換えられる。この追加によって、選択
的酸化装置のそれぞれの部分で、温度制御が改善されるとともに、大きさと重量
がさらに低減することになる。一体構造の選択的酸化装置の気体流構成要素は、
網状構造の相互に連結した連続気泡を備え、連続気泡の表面は、アルミナ、シリ
カ−アルミナなどの大きな表面積の触媒担体を用いてウォッシュコート（ｗａｓ
ｈ ｃｏａｔ）され、さらに、白金、パラジウム、ロジウムなどの貴金属触媒に
よって、あるいは酸化鉄、酸化セリウム、二酸化マンガンなどの金属酸化物を用
いて活性を向上させた貴金属触媒によって、触媒化される。連続気泡発泡体網状
構造によって、燃料気体のＣＯ含有量を適切に低減するのに十分な触媒表面積を
得るために必要とされる大きな表面積の担体が提供される。実際、連続気泡発泡
体の触媒化された表面積は、上述した特許に記載されている波形パネルの触媒化
された表面積の２倍にまで達する。さらに、気体は、一体構造を通って横方向と
縦方向の両方向に流れるので、連続気泡発泡体網状構造によって、一体構造を通
る気体に効果的な気体混合流パターンが提供される。平らなプレート状の触媒化
された構成要素を構成する金属製の熱交換器構成要素は、それらの表面を、触媒
化されたアルミナ被覆で被覆させることができる。装置の熱交換部分の中にある
一体型の発泡体構成要素と平らなプレート状の壁とは、触媒化されず、ほとんど
ウォッシュコートされることもない。
構成要素は、平面状の金属シートから構成することができ、この平面状の金属シ
ートは、一体構造の連続気泡発泡体（ｏｐｅｎ ｃｅｌｌ ｆｏａｍ）からなる
気体流路構成要素によって互いに隔てられる。しかしながら、この構成では、平
らなプレートは、熱交換器構成要素と置き換えられる。この追加によって、選択
的酸化装置のそれぞれの部分で、温度制御が改善されるとともに、大きさと重量
がさらに低減することになる。一体構造の選択的酸化装置の気体流構成要素は、
網状構造の相互に連結した連続気泡を備え、連続気泡の表面は、アルミナ、シリ
カ−アルミナなどの大きな表面積の触媒担体を用いてウォッシュコート（ｗａｓ
ｈ ｃｏａｔ）され、さらに、白金、パラジウム、ロジウムなどの貴金属触媒に
よって、あるいは酸化鉄、酸化セリウム、二酸化マンガンなどの金属酸化物を用
いて活性を向上させた貴金属触媒によって、触媒化される。連続気泡発泡体網状
構造によって、燃料気体のＣＯ含有量を適切に低減するのに十分な触媒表面積を
得るために必要とされる大きな表面積の担体が提供される。実際、連続気泡発泡
体の触媒化された表面積は、上述した特許に記載されている波形パネルの触媒化
された表面積の２倍にまで達する。さらに、気体は、一体構造を通って横方向と
縦方向の両方向に流れるので、連続気泡発泡体網状構造によって、一体構造を通
る気体に効果的な気体混合流パターンが提供される。平らなプレート状の触媒化
された構成要素を構成する金属製の熱交換器構成要素は、それらの表面を、触媒
化されたアルミナ被覆で被覆させることができる。装置の熱交換部分の中にある
一体型の発泡体構成要素と平らなプレート状の壁とは、触媒化されず、ほとんど
ウォッシュコートされることもない。
【０００８】 触媒化される表面は、グレース商会（Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ ａｎｄ Ｃｏ．）
やエンゲルハルト社などにより提供される従来のウォッシュコートによって下塗
りされる。ウォッシュコートによって、触媒被覆用の担体層を構成する多孔質の
アルミナまたはシリカ−アルミナの層が形成される。平らなプレート状構成要素
を構成する熱交換器要素は、アルミニウム、ステンレス鋼、好ましくはアルミニ
ウムを含む鋼合金のプレートなどであり、良好な熱移動が維持されるように発泡
体とろう付けまたは他の方法で結合することができ、表面処理し、ウォッシュコ
ートし、次に、触媒を選択的に被覆することができる。熱交換器要素（平らなプ
レート、平らなまたは円形の管など）と連続気泡一体構造の構成とを、その最大
の気体流表面積と優れた熱移動特性とともに用いることによって、選択的酸化装
置の大きさと重量を最低限に抑えることができる。連続気泡一体構造構成要素の
コアは、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、アルミニウム−ステンレス鋼
合金などから、またはセラミック材料から構成することができる。選択的酸化部
分の連続気泡一体構造の外部表面ばかりでなく間隙もウォッシュコートされ、必
要ならば、触媒化されることが理解されよう。
やエンゲルハルト社などにより提供される従来のウォッシュコートによって下塗
りされる。ウォッシュコートによって、触媒被覆用の担体層を構成する多孔質の
アルミナまたはシリカ−アルミナの層が形成される。平らなプレート状構成要素
を構成する熱交換器要素は、アルミニウム、ステンレス鋼、好ましくはアルミニ
ウムを含む鋼合金のプレートなどであり、良好な熱移動が維持されるように発泡
体とろう付けまたは他の方法で結合することができ、表面処理し、ウォッシュコ
ートし、次に、触媒を選択的に被覆することができる。熱交換器要素（平らなプ
レート、平らなまたは円形の管など）と連続気泡一体構造の構成とを、その最大
の気体流表面積と優れた熱移動特性とともに用いることによって、選択的酸化装
置の大きさと重量を最低限に抑えることができる。連続気泡一体構造構成要素の
コアは、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、アルミニウム−ステンレス鋼
合金などから、またはセラミック材料から構成することができる。選択的酸化部
分の連続気泡一体構造の外部表面ばかりでなく間隙もウォッシュコートされ、必
要ならば、触媒化されることが理解されよう。
【０００９】 従って、本発明の目的は、小型、軽量の改良された選択的酸化装置を提供する
ことである。
ことである。
【００１０】 本発明のさらなる目的は、熱交換部分で向上した熱移動特性を実現する上述し
た特徴を備える選択的酸化装置を提供することである。
た特徴を備える選択的酸化装置を提供することである。
【００１１】 本発明のさらに別の目的は、ペレット化された床の良好な気体混合特性を維持
する一方、ペレット化された選択的酸化触媒床より小さな圧力低下を与える触媒
床を有する上述した特徴を備える選択的酸化装置を提供することである。
する一方、ペレット化された選択的酸化触媒床より小さな圧力低下を与える触媒
床を有する上述した特徴を備える選択的酸化装置を提供することである。
【００１２】 本発明のこれらと他の目的、利点は、添付の図面と併せて、本発明の好ましい
実施態様の以下の詳細な説明から、当業者には、より容易に明らかになるであろ
う。
実施態様の以下の詳細な説明から、当業者には、より容易に明らかになるであろ
う。
【００１３】
図面を参照すると、図１は、本発明に従って形成される選択的酸化装置を構成
するのに使用される一体構造の連続気泡発泡体構成要素２の斜視図である。構成
要素２は、連続気泡間隙６を有する格子４を含み、この連続気泡間隙６は、一端
８から他端１０に構成要素２を通って流れる気体流のための拡散気体流路を形成
する。格子４と連続気泡間隙６は、非常に大きな気体接触表面積を有する一体構
造を形成し、この表面積は、構成要素２から形成される触媒床を通って気体が流
れる際の性能または反応速度を制御するために変化させ得ることが理解されるで
あろう。さらに、連続気泡体積に対する格子体積の比は、構成要素２の一端８か
ら他端１０への最適な圧力低下を有する気体流路を形成するように、変化させる
ことができる。
するのに使用される一体構造の連続気泡発泡体構成要素２の斜視図である。構成
要素２は、連続気泡間隙６を有する格子４を含み、この連続気泡間隙６は、一端
８から他端１０に構成要素２を通って流れる気体流のための拡散気体流路を形成
する。格子４と連続気泡間隙６は、非常に大きな気体接触表面積を有する一体構
造を形成し、この表面積は、構成要素２から形成される触媒床を通って気体が流
れる際の性能または反応速度を制御するために変化させ得ることが理解されるで
あろう。さらに、連続気泡体積に対する格子体積の比は、構成要素２の一端８か
ら他端１０への最適な圧力低下を有する気体流路を形成するように、変化させる
ことができる。
【００１４】 図２は、一般的な燃料電池電力設備の一部を形成する燃料電池の選択的酸化装
置１２の概略図である。選択的酸化装置１２は、構成要素ハウジング１４、処理
燃料入口１６、空気入口１８、処理燃料出口２０、冷媒流体入口２２、冷媒流体
出口２４を含む。装置１２は、処理気体入口マニホールド３２、処理気体出口マ
ニホールド３４ばかりでなく、処理気体流反転マニホールド２６、２８、３０を
備える。冷媒流体入口２２は、冷媒入口分配マニホールド３６に接続し、冷媒流
体出口２４は、冷媒流体収集マニホールド３８に接続する。処理気体燃料入口マ
ニホールド３２と処理気体燃料流反転マニホールド２８には、それぞれ取り外し
可能なカバープレート４０、４２を設けることができ、それによって、触媒床で
触媒ペレットを使用するときは、触媒化されたペレットを充填するためにハウジ
ング１４内の触媒床室に接近できるようになる。
置１２の概略図である。選択的酸化装置１２は、構成要素ハウジング１４、処理
燃料入口１６、空気入口１８、処理燃料出口２０、冷媒流体入口２２、冷媒流体
出口２４を含む。装置１２は、処理気体入口マニホールド３２、処理気体出口マ
ニホールド３４ばかりでなく、処理気体流反転マニホールド２６、２８、３０を
備える。冷媒流体入口２２は、冷媒入口分配マニホールド３６に接続し、冷媒流
体出口２４は、冷媒流体収集マニホールド３８に接続する。処理気体燃料入口マ
ニホールド３２と処理気体燃料流反転マニホールド２８には、それぞれ取り外し
可能なカバープレート４０、４２を設けることができ、それによって、触媒床で
触媒ペレットを使用するときは、触媒化されたペレットを充填するためにハウジ
ング１４内の触媒床室に接近できるようになる。
【００１５】 図３は、図２の選択的酸化装置１２の内部構造１２’の概略図である。装置１
２’は、第１のすなわち入口の触媒化された選択的酸化床４４を含み、処理気体
と計量された量の注入空気（供給源は図示せず）を、矢印Ａに従って、この選択
的酸化床４４に通して流すことにより、処理することができる。床４４は、触媒
化されたアルミナペレットから、または、図１に示される型式のウォッシュコー
トされ触媒化された一体構造の発泡体から形成することもできる。矢印Ｂは、第
１の触媒化された床４４から排出された後の気体流の反転を示す。床４４から排
出された後に、第２の計量された量の空気が、ライン１８を介して気体流の中に
注入され、次に、部分的に酸化された気体流は、装置１２’の第１の熱交換器部
分４６に供給される。熱交換器部分４６は、複数の冷媒流体通路装置４８が結合
された図１の一体構造の発泡体により形成されており、この冷媒流体通路装置４
８も、触媒床部分を通過している。部分的に酸化された処理気体流は、第１の熱
交換器部分４６から排出されるまで発泡体一体構造を通って流れ、そこで、矢印
Ｃによって示されるように流れの方向を変えて、第２の触媒化された床５０に供
給され、そこで、気体流は、さらに酸化される。第２の酸化床５０を通過した後
、十分に酸化された気体流は、矢印Ｅによって示されるように、第２の熱交換器
部分５２を通って、装置１２’から排出される。
２’は、第１のすなわち入口の触媒化された選択的酸化床４４を含み、処理気体
と計量された量の注入空気（供給源は図示せず）を、矢印Ａに従って、この選択
的酸化床４４に通して流すことにより、処理することができる。床４４は、触媒
化されたアルミナペレットから、または、図１に示される型式のウォッシュコー
トされ触媒化された一体構造の発泡体から形成することもできる。矢印Ｂは、第
１の触媒化された床４４から排出された後の気体流の反転を示す。床４４から排
出された後に、第２の計量された量の空気が、ライン１８を介して気体流の中に
注入され、次に、部分的に酸化された気体流は、装置１２’の第１の熱交換器部
分４６に供給される。熱交換器部分４６は、複数の冷媒流体通路装置４８が結合
された図１の一体構造の発泡体により形成されており、この冷媒流体通路装置４
８も、触媒床部分を通過している。部分的に酸化された処理気体流は、第１の熱
交換器部分４６から排出されるまで発泡体一体構造を通って流れ、そこで、矢印
Ｃによって示されるように流れの方向を変えて、第２の触媒化された床５０に供
給され、そこで、気体流は、さらに酸化される。第２の酸化床５０を通過した後
、十分に酸化された気体流は、矢印Ｅによって示されるように、第２の熱交換器
部分５２を通って、装置１２’から排出される。
【００１６】 図３に示される装置１２の部分１２’は、触媒化された床４４、５０の対向す
る壁を形成するとともに熱交換器部分４６、５２の対向する壁を形成する外側プ
レート５４を含む。横方向のプレート５６によって、触媒床４４、５０は、隣接
する熱交換器部分４６、５２から分離される。端部プレート５８は、冷媒流体装
置４８が突き出る開口６０を備える。冷媒流体装置４８は、好ましくは、冷媒流
体が流れる並列して通る通路を備えた押し出されたアルミニウム本体の形態をと
る。プレート５４、５６、５８は、好ましくは、一体構造の発泡体構成要素にろ
う付けされ、それによって、発泡体構成要素は、処理気体流路を形成するばかり
でなく、選択的酸化装置１２の内部装置１２’のための内部骨格も形成すること
が理解されるであろう。図２、図３に示される選択的酸化装置の実施態様では、
処理気体は、装置１２の一端において１つの側面へ供給され、他端の対向する側
面において装置１２から排出されることに留意されよう。
る壁を形成するとともに熱交換器部分４６、５２の対向する壁を形成する外側プ
レート５４を含む。横方向のプレート５６によって、触媒床４４、５０は、隣接
する熱交換器部分４６、５２から分離される。端部プレート５８は、冷媒流体装
置４８が突き出る開口６０を備える。冷媒流体装置４８は、好ましくは、冷媒流
体が流れる並列して通る通路を備えた押し出されたアルミニウム本体の形態をと
る。プレート５４、５６、５８は、好ましくは、一体構造の発泡体構成要素にろ
う付けされ、それによって、発泡体構成要素は、処理気体流路を形成するばかり
でなく、選択的酸化装置１２の内部装置１２’のための内部骨格も形成すること
が理解されるであろう。図２、図３に示される選択的酸化装置の実施態様では、
処理気体は、装置１２の一端において１つの側面へ供給され、他端の対向する側
面において装置１２から排出されることに留意されよう。
【００１７】 図４には、図５に示される型式のサブアッセンブリ「組み立てブロック（ｂｕ
ｉｌｄｉｎｇ ｂｌｏｃｋ）」から形成される選択的酸化装置の別の実施態様が
示される。図４に示される実施態様では、触媒化された床構成要素と熱交換器構
成要素の両方とも、発泡体一体構造材料から形成され、処理気体は、矢印Ａによ
って示されるように、中央触媒床４４を介して、装置１２に供給される。計量さ
れた量の注入空気を含む処理気体は、最初の触媒床４４を通って流れ、その後、
矢印１８’によって示されるように、再び、計量された量の空気を受け取る。最
初の触媒床４４から排出された後、部分的に酸素化された処理気体流は、矢印Ｂ
によって示されるように、その流れの方向を反転させ、処理気体流は、マニホー
ルド２６を通って、一対の最初の熱交換器部分４６に供給される。熱交換器部分
４６から排出された後、冷却された部分的に酸化された燃料気体流は、別の流れ
反転マニホールド２６（仮想的に示される）に供給され、そこで、気体流は、矢
印Ｃによって示されるように、その流れの方向を反転させ、第２の触媒床５０に
供給され、そこで処理気体は、さらに酸化される。第２の触媒床５０から排出さ
れた後、処理気体流は、もう一度、マニホールド２６に供給され、矢印Ｄに示さ
れるように、その流れの方向を反転させ、第２の熱交換器部分５２に供給される
。第２の熱交換器部分５２から排出された後、十分に酸化された処理気体流は、
単一のまたは別々の燃料電池スタック装置（図示せず）に供給するのに使用する
ことができる。
ｉｌｄｉｎｇ ｂｌｏｃｋ）」から形成される選択的酸化装置の別の実施態様が
示される。図４に示される実施態様では、触媒化された床構成要素と熱交換器構
成要素の両方とも、発泡体一体構造材料から形成され、処理気体は、矢印Ａによ
って示されるように、中央触媒床４４を介して、装置１２に供給される。計量さ
れた量の注入空気を含む処理気体は、最初の触媒床４４を通って流れ、その後、
矢印１８’によって示されるように、再び、計量された量の空気を受け取る。最
初の触媒床４４から排出された後、部分的に酸素化された処理気体流は、矢印Ｂ
によって示されるように、その流れの方向を反転させ、処理気体流は、マニホー
ルド２６を通って、一対の最初の熱交換器部分４６に供給される。熱交換器部分
４６から排出された後、冷却された部分的に酸化された燃料気体流は、別の流れ
反転マニホールド２６（仮想的に示される）に供給され、そこで、気体流は、矢
印Ｃによって示されるように、その流れの方向を反転させ、第２の触媒床５０に
供給され、そこで処理気体は、さらに酸化される。第２の触媒床５０から排出さ
れた後、処理気体流は、もう一度、マニホールド２６に供給され、矢印Ｄに示さ
れるように、その流れの方向を反転させ、第２の熱交換器部分５２に供給される
。第２の熱交換器部分５２から排出された後、十分に酸化された処理気体流は、
単一のまたは別々の燃料電池スタック装置（図示せず）に供給するのに使用する
ことができる。
【００１８】 冷媒流体は、矢印１によって示されるように、熱交換器部分５２を通って、装
置１２に供給される。熱交換器部分５２から排出された後、冷媒流体は、矢印３
によって示されるように、その流れの方向を反転させ、触媒床５０を通って流れ
、その後、冷媒流体は、矢印５によって示されるように、もう一度、その流れの
方向を反転させ、そこで、冷媒流体は、熱交換器４６を通って流れる。熱交換器
４６から排出された後、冷媒流体は、矢印７によって示されるように、再度、そ
の流れの方向を反転させ、触媒床４４を通過する。触媒床４４から排出された後
、冷媒流体は、装置１２から排出される。
置１２に供給される。熱交換器部分５２から排出された後、冷媒流体は、矢印３
によって示されるように、その流れの方向を反転させ、触媒床５０を通って流れ
、その後、冷媒流体は、矢印５によって示されるように、もう一度、その流れの
方向を反転させ、そこで、冷媒流体は、熱交換器４６を通って流れる。熱交換器
４６から排出された後、冷媒流体は、矢印７によって示されるように、再度、そ
の流れの方向を反転させ、触媒床４４を通過する。触媒床４４から排出された後
、冷媒流体は、装置１２から排出される。
【００１９】 図５には、図４に示される装置の処理気体流の場・冷媒流導管組み立てブロッ
クを作製する方法が示される。冷媒流導管は、内部に冷媒通路を備えた平らな管
状熱交換器構成要素が好ましい。連続気泡一体構造の発泡体構成要素２は、図５
に示すように、冷媒通路装置４８の周りに挟み込み、それに、ろう付けする。完
成したサブアッセンブリは、次に、分離プレートを用いて積層し、互いにろう付
けして、図４に示される密着したコア装置１２’が形成される。熱交換器部分を
形成するのに使用するろう付けされたサブアッセンブリには、ウォッシュコート
も触媒化も施さない。触媒床を形成するのに使用するろう付けされたサブアッセ
ンブリのそれぞれは、次に、アルミナ、シリカ−アルミナなどの大きな表面積の
担体を用いてウォッシュコートし、結果として得られた多孔質のウォッシュコー
トされた表面は、触媒化を施す。ろう付けする工程は、全て同時に実施すること
もできる。
クを作製する方法が示される。冷媒流導管は、内部に冷媒通路を備えた平らな管
状熱交換器構成要素が好ましい。連続気泡一体構造の発泡体構成要素２は、図５
に示すように、冷媒通路装置４８の周りに挟み込み、それに、ろう付けする。完
成したサブアッセンブリは、次に、分離プレートを用いて積層し、互いにろう付
けして、図４に示される密着したコア装置１２’が形成される。熱交換器部分を
形成するのに使用するろう付けされたサブアッセンブリには、ウォッシュコート
も触媒化も施さない。触媒床を形成するのに使用するろう付けされたサブアッセ
ンブリのそれぞれは、次に、アルミナ、シリカ−アルミナなどの大きな表面積の
担体を用いてウォッシュコートし、結果として得られた多孔質のウォッシュコー
トされた表面は、触媒化を施す。ろう付けする工程は、全て同時に実施すること
もできる。
【００２０】 先に述べたように、選択的酸化装置の金属構成要素は、好ましくは、アルミニ
ウム、ステンレス鋼、アルミニウムを含む鋼基合金などから形成する。平面状の
壁と気体流一体構造とは、装置を溶接やろう付けして組み立てる。装置は、触媒
床の露出した表面の全てに酸化アルミニウムの表面被覆が生成するように熱処理
することで、熱周期の間にウォッシュコートが付着するように処理する。ウォッ
シュコート下塗りを、触媒化する表面に塗布する。触媒被覆は、次に、触媒床通
路のウォッシュコートされた表面に塗布する。
ウム、ステンレス鋼、アルミニウムを含む鋼基合金などから形成する。平面状の
壁と気体流一体構造とは、装置を溶接やろう付けして組み立てる。装置は、触媒
床の露出した表面の全てに酸化アルミニウムの表面被覆が生成するように熱処理
することで、熱周期の間にウォッシュコートが付着するように処理する。ウォッ
シュコート下塗りを、触媒化する表面に塗布する。触媒被覆は、次に、触媒床通
路のウォッシュコートされた表面に塗布する。
【００２１】 装置１２’は、改質燃料気体中の一酸化炭素（ＣＯ）を選択的に酸化すること
ができ、以下のように作動する。図２、図３を参照すると、燃料気体・酸素混合
物は、通常、約１０４℃（２２０°Ｆ）〜約１８２℃（３６０°Ｆ）の範囲の温
度で、装置入口１６に供給される前に、２０，０００ｐｐｍと同じくらい多量の
ＣＯを含むことがあり、さらに計量された量の注入酸素または空気を含む。冷媒
流は、約６０℃（１４０°Ｆ）〜約９３℃（２００°Ｆ）の範囲の温度で、冷媒
入口２２に供給される。気体混合物中のＣＯの割合が相対的に大きいために、第
１の選択的酸化床４４の燃料気体混合物流路の触媒の効果が低下するのを確実に
防止するように、第１の選択的酸化床４４の入口端部１６で、燃料気体混合物を
、約１０４℃（２２０°Ｆ）以上の温度に維持することが重要である。触媒劣化
の閾値温度は、約１０４℃（２２０°Ｆ）であるが、触媒床の温度が、約１８２
℃（３６０°Ｆ）〜約１９３℃（３８０°Ｆ）を超えて上昇すると、触媒は、そ
の選択性を失い、改質された気体流中の水素が、気体流中のＣＯの代わりに燃焼
することになる。気体流中のＣＯの酸化で大量の熱が発生するときでさえ、大き
な触媒化された表面を触媒床に有する本装置と熱移動流体とにより実現される大
きな熱移動によって、気体流は最適な温度に維持される。気体流は、約１０４℃
（２２０°Ｆ）〜約１９３℃（３８０°Ｆ）の範囲の温度で、第１の選択的酸化
床４４から排出されることになる。冷媒流は、約６０℃（１４０°Ｆ）〜約９３
℃（２００°Ｆ）の範囲の温度で、第１の選択的酸化床４４から排出される。
ができ、以下のように作動する。図２、図３を参照すると、燃料気体・酸素混合
物は、通常、約１０４℃（２２０°Ｆ）〜約１８２℃（３６０°Ｆ）の範囲の温
度で、装置入口１６に供給される前に、２０，０００ｐｐｍと同じくらい多量の
ＣＯを含むことがあり、さらに計量された量の注入酸素または空気を含む。冷媒
流は、約６０℃（１４０°Ｆ）〜約９３℃（２００°Ｆ）の範囲の温度で、冷媒
入口２２に供給される。気体混合物中のＣＯの割合が相対的に大きいために、第
１の選択的酸化床４４の燃料気体混合物流路の触媒の効果が低下するのを確実に
防止するように、第１の選択的酸化床４４の入口端部１６で、燃料気体混合物を
、約１０４℃（２２０°Ｆ）以上の温度に維持することが重要である。触媒劣化
の閾値温度は、約１０４℃（２２０°Ｆ）であるが、触媒床の温度が、約１８２
℃（３６０°Ｆ）〜約１９３℃（３８０°Ｆ）を超えて上昇すると、触媒は、そ
の選択性を失い、改質された気体流中の水素が、気体流中のＣＯの代わりに燃焼
することになる。気体流中のＣＯの酸化で大量の熱が発生するときでさえ、大き
な触媒化された表面を触媒床に有する本装置と熱移動流体とにより実現される大
きな熱移動によって、気体流は最適な温度に維持される。気体流は、約１０４℃
（２２０°Ｆ）〜約１９３℃（３８０°Ｆ）の範囲の温度で、第１の選択的酸化
床４４から排出されることになる。冷媒流は、約６０℃（１４０°Ｆ）〜約９３
℃（２００°Ｆ）の範囲の温度で、第１の選択的酸化床４４から排出される。
【００２２】 気体流が反転する位置Ｂにおいて、気体流のＣＯ含有量は、通常、約３００〜
約５００ｐｐｍの範囲である。燃料気体流は、次に、第１の熱交換装置４６を通
過し、そこで、燃料気体流は、約７７℃（１７０°Ｆ）〜約１１６℃（２４０°
Ｆ）の範囲の温度に冷却される。図面に示される装置の上流で注入され、図面に
は示されていない付加的な酸素は、ライン１８によって気体流に添加することが
できる。再度酸素化された燃料気体は、熱交換床４６から排出され、次に、矢印
Ｃによって示されるように、第２の触媒化された選択的酸化床５０に供給される
。燃料気体流の温度は、床５０にある間、約７７℃（１７０°Ｆ）〜約１１６℃
（２４０°Ｆ）の範囲に、維持されることになり、燃料気体流のＣＯ含有量は、
床５０内で約１０ｐｐｍ未満に低下することになる。燃料気体流は、次に、熱交
換装置５２に流れ込み、そこで燃料基体流の温度は、約７７℃（１７０°Ｆ）〜
約８２℃（１８０°Ｆ）に低下することになる。ライン２０を通って装置１２か
ら排出される燃料気体流は、温度が約１８０°Ｆで、ＣＯ含有量が約１０ｐｐｍ
未満になることになる。
約５００ｐｐｍの範囲である。燃料気体流は、次に、第１の熱交換装置４６を通
過し、そこで、燃料気体流は、約７７℃（１７０°Ｆ）〜約１１６℃（２４０°
Ｆ）の範囲の温度に冷却される。図面に示される装置の上流で注入され、図面に
は示されていない付加的な酸素は、ライン１８によって気体流に添加することが
できる。再度酸素化された燃料気体は、熱交換床４６から排出され、次に、矢印
Ｃによって示されるように、第２の触媒化された選択的酸化床５０に供給される
。燃料気体流の温度は、床５０にある間、約７７℃（１７０°Ｆ）〜約１１６℃
（２４０°Ｆ）の範囲に、維持されることになり、燃料気体流のＣＯ含有量は、
床５０内で約１０ｐｐｍ未満に低下することになる。燃料気体流は、次に、熱交
換装置５２に流れ込み、そこで燃料基体流の温度は、約７７℃（１７０°Ｆ）〜
約８２℃（１８０°Ｆ）に低下することになる。ライン２０を通って装置１２か
ら排出される燃料気体流は、温度が約１８０°Ｆで、ＣＯ含有量が約１０ｐｐｍ
未満になることになる。
【００２３】 平面状の部品と熱移動管とを有するプレート構造と、一体構造の気体流路構成
要素とを使用することで、選択的酸化装置の単位体積当たり大きな表面積と非常
に効率的な熱移動を提供する軽量で丈夫な選択的酸化装置が得られる。さらに、
一体構造の気体流構成要素によって、選択的酸化装置を通る効果的に混合される
気体流が得られる。上述した構造を用いて実現される重量と大きさの低減は、車
両用途に非常に好ましく、さらに、より大きくより高出力の燃料電池電力設備あ
るいは、独立型の選択的酸化装置に有利である。アルミニウム、ステンレス鋼、
アルミニウム−鋼合金、ニッケル、セラミックなどからなる上述した型式の一体
構造のコアは、ＥＲＧすなわちカリフォルニア州オークランドのエネルギーリサ
ーチアンドジェネレーション社（Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｇ
ｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｉｎｃ．）から入手でき、登録商標「ＤＵＯＣＥＬ」で販
売されている。冷媒流導管は、アラバマ州モンゴメリーのサーマレックス社（Ｔ
ｈｅｒｍａｌｅｘ，Ｉｎｃ．）を含む、多くの供給源から入手できる。
要素とを使用することで、選択的酸化装置の単位体積当たり大きな表面積と非常
に効率的な熱移動を提供する軽量で丈夫な選択的酸化装置が得られる。さらに、
一体構造の気体流構成要素によって、選択的酸化装置を通る効果的に混合される
気体流が得られる。上述した構造を用いて実現される重量と大きさの低減は、車
両用途に非常に好ましく、さらに、より大きくより高出力の燃料電池電力設備あ
るいは、独立型の選択的酸化装置に有利である。アルミニウム、ステンレス鋼、
アルミニウム−鋼合金、ニッケル、セラミックなどからなる上述した型式の一体
構造のコアは、ＥＲＧすなわちカリフォルニア州オークランドのエネルギーリサ
ーチアンドジェネレーション社（Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｇ
ｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｉｎｃ．）から入手でき、登録商標「ＤＵＯＣＥＬ」で販
売されている。冷媒流導管は、アラバマ州モンゴメリーのサーマレックス社（Ｔ
ｈｅｒｍａｌｅｘ，Ｉｎｃ．）を含む、多くの供給源から入手できる。
【００２４】 本発明の概念から逸脱せずに本発明の開示した実施態様にさまざまな変更、変
形を行うことができるので、特許請求の範囲により請求する以外の発明に限定さ
れるものではない。
形を行うことができるので、特許請求の範囲により請求する以外の発明に限定さ
れるものではない。
【図１】 本発明の選択的酸化装置の一部を形成する一体構造の連続気泡発泡体構成要素
の斜視図。
の斜視図。
【図２】 本発明に従って形成される選択的酸化装置の一実施態様の概略部分斜視図。
【図３】 装置の内部構造と気体流路を示すために外壁を取り外した図２の選択的酸化装
置の概略斜視図。
置の概略斜視図。
【図４】 本発明に従って形成される選択的酸化装置の第２の実施態様の概略斜視図。
【図５】 図４の選択的酸化装置の下位構成要素の部分斜視図。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年２月１３日（２００１．２．１３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】 冷媒流体は、矢印Ｅ、Ｅ’によって示されるように、熱交換器部分５２を通っ
て、装置１２に供給される。熱交換器部分５２から排出された後、冷媒流体は、
矢印３によって示されるように、その流れの方向を反転させ、触媒床５０を通っ
て流れ、その後、冷媒流体は、矢印５によって示されるように、もう一度、その
流れの方向を反転させ、そこで、冷媒流体は、熱交換器４６を通って流れる。熱
交換器４６から排出された後、冷媒流体は、矢印７によって示されるように、再
度、その流れの方向を反転させ、触媒床４４を通過する。触媒床４４から排出さ
れた後、冷媒流体は、装置１２から排出される。
て、装置１２に供給される。熱交換器部分５２から排出された後、冷媒流体は、
矢印３によって示されるように、その流れの方向を反転させ、触媒床５０を通っ
て流れ、その後、冷媒流体は、矢印５によって示されるように、もう一度、その
流れの方向を反転させ、そこで、冷媒流体は、熱交換器４６を通って流れる。熱
交換器４６から排出された後、冷媒流体は、矢印７によって示されるように、再
度、その流れの方向を反転させ、触媒床４４を通過する。触媒床４４から排出さ
れた後、冷媒流体は、装置１２から排出される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＥ，ＡＬ，Ａ Ｍ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ， ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，Ｚ Ｗ (72)発明者 ヒルドレス，デレック ダヴリュー． アメリカ合衆国，コネチカット，エンフィ ールド，メイン ストリート 55，ビジロ ウ コモンズ 2230 Ｆターム(参考） 4G075 AA03 AA45 BA01 BA06 BD14 CA54 DA02 EA05 EB01 EC09 EE21 FA14 FB02 FC11 5H027 AA02 BA01 BA16 KK42
Claims (28)
- 【請求項１】 向上した熱移動を提供する格子を含む一体構造の連続気泡発泡
体構成要素と、この発泡体構成要素と接触する少なくとも１つの熱交換流体導管
とを備え、気泡によって、前記発泡体構成要素を通って流れる気体に向上した気
体混合流パターンが提供されることを特徴とする熱交換装置。 - 【請求項２】 前記発泡体構成要素の格子は、ろう付け可能な材料から形成さ
れることを特徴とする請求項１記載の熱交換装置。 - 【請求項３】 前記熱交換流体導管は、２つの前記発泡体構成要素の間に挟ま
れ、これらの発泡体構成要素は、前記熱交換流体導管にろう付けされることを特
徴とする請求項２記載の熱交換装置。 - 【請求項４】 前記熱交換流体導管は、内部冷却を備えた熱交換器要素である
ことを特徴とする請求項３記載の熱交換装置。 - 【請求項５】 前記発泡体構成要素は、前記熱交換装置の外縁を形成するプレ
ートの間に挟まれ、これらのプレートにろう付けされることを特徴とする請求項
３記載の熱交換装置。 - 【請求項６】 炭化水素燃料気体選択的酸化装置であって、 ａ）燃料気体の混合物を選択的酸化装置に供給するための燃料気体入口と、 ｂ）前記燃料気体入口の上流にある計量された酸素または空気の注入ライン
と、 ｃ）前記燃料気体入口に接続され、内部を通って流れる燃料気体に向上した
気体混合流パターンを提供する第１の触媒化された燃料気体・酸素流部分と、 ｄ）前記選択的酸化装置の部分のそれぞれから熱を吸収するように冷媒が作
動するように、冷媒流体を前記選択的酸化装置に供給するための冷媒入口と、 ｅ）前記冷媒入口に接続され、前記第１の触媒化された燃料気体・酸素流部
分に隣接して配置された第１の熱交換部分と、を備え、前記第１の熱交換部分は
、格子部分を含む一体構造の連続気泡熱交換発泡体構成要素と少なくとも１つの
冷媒流体導管とを備え、前記格子部分は、前記熱交換発泡体構成要素を通って流
れる気体からの向上した熱移動を提供し、前記冷媒流体導管は、前記熱交換発泡
体構成要素と接触し、前記格子から熱を吸収するように作動することを特徴とす
る選択的酸化装置。 - 【請求項７】 燃料気体を前記燃料気体・酸素流部分から前記第１の熱交換部
分へ供給して、前記選択的酸化装置の燃料気体・酸素混合物の温度を制御するよ
うに作動する燃料気体流構造をさらに備えることを特徴とする請求項６記載の選
択的酸化装置。 - 【請求項８】 第１の触媒床は、約１０４℃〜約１７７℃の範囲の温度で作動
し、第１の熱交換器部分は、約７７℃〜約１７７℃の範囲の温度で作動すること
を特徴とする請求項６記載の選択的酸化装置。 - 【請求項９】 前記冷媒流体導管は、前記燃料気体・酸素流部分を通って延び
ることを特徴とする請求項６記載の選択的酸化装置。 - 【請求項１０】 前記燃料気体・酸素流部分は、触媒化された一体構造の連続
気泡発泡体構成要素を含み、この発泡体構成要素は、内部を通って流れる前記燃
料気体・酸素に向上した気体混合流パターンを提供することを特徴とする請求項
６記載の選択的酸化装置。 - 【請求項１１】 前記第１の燃料気体・酸素流部分と前記第１の熱交換部分と
の間に第１のプレートと、この第１のプレートの遠方の前記第１の燃料気体・酸
素流部分と前記第１の熱交換部分の側面に第２、第３のプレートとを、さらに含
むことを特徴とする請求項６記載の選択的酸化装置。 - 【請求項１２】 冷媒流体を前記第１の燃料気体・酸素流部分と前記第１の熱
交換部分との両方に供給するように、前記冷媒流体導管は、前記第１、第２、第
３のプレートを通過することを特徴とする請求項１１記載の選択的酸化装置。 - 【請求項１３】 前記第１の触媒化された燃料気体・酸素流部分は、一体構造
の連続気泡発泡体材料から形成されることを特徴とする請求項６記載の選択的酸
化装置。 - 【請求項１４】 前記燃料気体・酸素流部分の前記連続気泡発泡体材料の格子
は、適切な触媒が沈積されるウォッシュコートが施されることを特徴とする請求
項１３記載の選択的酸化装置。 - 【請求項１５】 前記第１の熱交換部分に接続され、この第１の熱交換部分か
ら前記燃料気体・酸素混合物を受け取るように作動する第２の触媒化された燃料
気体・酸素流部分と、この第２の触媒化された燃料気体・酸素流部分に接続され
た第２の熱とを、さらに備え、前記第２の触媒化された燃料気体・酸素流部分は
、この第２の燃料気体・酸素流部分を通って流れる前記燃料気体・酸素混合物に
向上した気体混合流パターンを提供する格子部分を備える一体構造の連続気泡流
路発泡体構成要素を含み、前記冷媒流体導管は、前記燃料気体・酸素流部分と接
触し、さらに、前記格子から燃料気体・酸素混合物の熱を吸収するように作動す
ることを特徴とする請求項６記載の選択的酸化装置。 - 【請求項１６】 前記第２の触媒化された燃料気体・酸素流部分に接続され、
この第２の燃料気体・酸素流部分から前記燃料気体・酸素混合物を受け取るよう
に作動する第２の熱交換器部分を、さらに備え、前記第２の熱交換部分は、格子
部分を含む一体構造の連続気泡熱交換発泡体構成要素を含み、前記格子部分は、
前記熱交換発泡体構成要素を通って流れる燃料気体・酸素混合物からの向上した
熱移動を提供し、前記冷媒流体導管は、前記熱交換発泡体構成要素と接触し、さ
らに、前記格子から燃料気体・酸素混合物の熱を吸収するように作動することを
特徴とする請求項１５記載の選択的酸化装置。 - 【請求項１７】 炭化水素燃料気体選択的酸化装置であって、 ａ）燃料気体を選択的酸化装置に供給するための燃料気体入口と、 ｂ）前記燃料気体入口の上流にあって、酸素または気体を前記燃料気体に注
入するための計量された酸素または空気の注入ラインと、 ｃ）前記燃料気体入口に接続された第１の触媒化された燃料気体・酸素流部
分と、 ｄ）冷媒流体を前記選択的酸化装置に供給するための冷媒入口と、 ｅ）前記第１の触媒化された燃料気体・酸素流部分に接続され、この第１の
燃料気体・酸素流部分から燃料気体・酸素混合物を受け取るように作動するとと
もに、冷媒ラインに接続された第１の熱交換部分と、を備え、前記第１の触媒化
された燃料気体・酸素流部分は、格子部分を備える一体構造の連続気泡流路発泡
体構成要素を含み、前記格子部分は、前記第１の燃料気体・酸素流部分を通って
流れる燃料気体・酸素混合物に向上した気体混合流パターンを提供し、前記第１
の熱交換部分は、格子部分を含む一体構造の連続気泡熱交換発泡体構成要素と少
なくとも１つの冷媒流体導管とを備え、前記格子部分は、前記熱交換発泡体構成
要素を通って流れる燃料気体・酸素混合物からの向上した熱移動を提供し、前記
冷媒流体導管は、前記熱交換発泡体構成要素と接触し、前記格子から燃料気体・
酸素混合物の熱を吸収するように作動することを特徴とする選択的酸化装置。 - 【請求項１８】 第１の触媒床は、約１０４℃〜約１７７℃の範囲の温度で作
動し、第１の熱交換器部分は、約７７℃〜約１７７℃の範囲の温度で作動するこ
とを特徴とする請求項１７記載の選択的酸化装置。 - 【請求項１９】 前記第１の熱交換部分に接続され、この第１の熱交換部分か
ら前記燃料気体・酸素混合物を受け取るように作動する第２の触媒化された燃料
気体・酸素流部分を、さらに備え、前記第２の触媒化された燃料気体・酸素流部
分は、この第２の燃料気体・酸素流部分を通って流れる前記燃料気体・酸素混合
物に向上した気体混合流パターンを提供する格子部分を備える一体構造の連続気
泡流路発泡体構成要素を含み、前記冷媒流体導管は、前記燃料気体・酸素流部分
と接触し、さらに、前記格子から燃料気体・酸素混合物の熱を吸収するように作
動することを特徴とする請求項１７記載の選択的酸化装置。 - 【請求項２０】 前記第２の触媒化された燃料気体・酸素流部分に接続され、
この第２の燃料気体・酸素流部分から前記燃料気体・酸素混合物を受け取るよう
に作動する第２の熱交換器部分を、さらに備え、前記第２の熱交換部分は、格子
部分を含む一体構造の連続気泡熱交換発泡体構成要素を含み、前記格子部分は、
前記熱交換発泡体構成要素を通って流れる燃料気体・酸素混合物からの向上した
熱移動を提供し、前記冷媒流体導管は、前記熱交換発泡体構成要素と接触し、さ
らに、前記格子から燃料気体・酸素混合物の熱を吸収するように作動することを
特徴とする請求項１９記載の選択的酸化装置。 - 【請求項２１】 第２の触媒床は、約７７℃〜約１１６℃の範囲の温度で作動
することを特徴とする請求項１９記載の選択的酸化装置。 - 【請求項２２】 前記第２の熱交換器部分は、約７７℃〜約１１６℃の範囲の
温度で作動することを特徴とする請求項２０記載の選択的酸化装置。 - 【請求項２３】 隣接する熱交換部分から前記燃料気体・酸素流部分のそれぞ
れの間に挟まれた金属プレートを、さらに備えることを特徴とする請求項２０記
載の選択的酸化装置。 - 【請求項２４】 前記選択的酸化装置の前記一体構造の発泡体構成要素は、前
記プレートにろう付けされることを特徴とする請求項２３記載の選択的酸化装置
。 - 【請求項２５】 前記冷媒流体導管は、前記一体構造の連続気泡発泡体構成要
素の全てと前記プレートの全てとを通って延びることを特徴とする請求項２４記
載の選択的酸化装置。 - 【請求項２６】 前記冷媒流体導管は、全ての一体構造の連続気泡発泡体構成
要素を通って、前記プレートに平行して延びることを特徴とする請求項２４記載
の選択的酸化装置。 - 【請求項２７】 前記燃料気体・酸素混合物は、前記冷媒流体の流れの方向に
垂直な方向に前記選択的酸化装置を通って流れることを特徴とする請求項２４記
載の選択的酸化装置。 - 【請求項２８】 前記冷媒流体は、前記第２の熱交換部分を通って前記選択的
酸化装置に供給され、前記第１の燃料気体・酸素混合物流部分を通って前記選択
的酸化装置から排出されることを特徴とする請求項２７記載の選択的酸化装置。
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