JP2003160305A - 改質装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 改質装置において、価格の高騰及び起動時間
の長時間化を回避しながら、耐久性を向上する。 【解決手段】 粒状の改質触媒ｃが装入された改質処理
室３が設けられ、その改質処理室３における受熱用の一
側面部が、周縁部が固定された状態の伝熱板４０にて構
成された改質装置であって、伝熱板４０が、改質処理室
内部側に膨出する膨出部Ｃｉを備え、その膨出部Ｃｉが
熱膨張により改質処理室内部側に膨出するように構成さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粒状の改質触媒が
装入された改質処理室が設けられ、その改質処理室にお
ける受熱用の一側面部が、周縁部が固定された状態の伝
熱板にて構成された改質装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる改質装置は、伝熱板を介して、ガ
スバーナ等の加熱手段にて改質処理室内の粒状の改質触
媒を加熱する状態で、改質処理室に、改質処理用の水蒸
気を混合させた炭化水素系の原燃料を供給して、原燃料
を改質処理することにより、水素含有ガスを得るもので
あり、例えば、燃料電池にて発電反応用として用いられ
る燃料ガスを生成するために用いられる。

【０００３】かかる改質装置において、従来は、図２１
及び図２２に示すように、伝熱板４０は、全面にわたっ
て平坦な平板状に形成していた。図２１及び図２２中の
３は、粒状の改質触媒ｃを装入した改質処理室であり、
その改質処理室３における受熱用の一側面部を、周縁部
が固定された状態の伝熱板４０にて構成している。ちな
みに、平板状の伝熱板４０の周縁部と、皿形状の室形成
部材５０の周縁部とを溶接接続することにより、改質処
理室３を形成していた。又、図２１及び図２２中の４
は、伝熱板４０により改質処理室３と仕切った燃焼室で
あり、加熱手段の一例としてのガスバーナ４ｂをその燃
焼室４内にてガス燃料を燃焼させるように設けて、その
ガスバーナ４ｂにて、伝熱板４０を介して改質処理室３
内の改質触媒ｃを加熱するようになっている。ちなみ
に、燃焼室４も、改質処理室３と同様に、伝熱板４０の
周縁部と皿形状の室形成部材５０の周縁部とを溶接接続
することにより形成していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる改質
装置においては、粒状改質触媒群を伝熱板を介して効率
良く加熱するようにするのが好ましいことから、通常、
改質装置は、伝熱板の幅方向が上下方向を向く姿勢（以
下、立ち姿勢と略記する場合がある）や、伝熱板が改質
処理室の底部となる姿勢（以下、伝熱板底部姿勢と略記
する場合がある）にて設けて、粒状改質触媒群を伝熱板
に接触させるようにする。ちなみに、改質装置を立ち姿
勢で設ける場合には、改質処理室内においては横断面方
向に改質触媒が充満した状態となっているので、粒状改
質触媒群を上下方向に通過するように原燃料ガスを流し
て、供給される原燃料ガスをもれなく粒状改質触媒群中
を通過させるようにして、原燃料を改質処理する改質処
理率を高くするようにしている。そして、改質装置を上
述のように立ち姿勢や伝熱板底部姿勢で配置した場合に
は、伝熱板は、その周縁部が固定され且つ粒状改質触媒
群により改質処理室外部側に向く荷重が印加される状態
で、加熱されることになる。

【０００５】しかしながら、従来の改質装置では、立ち
姿勢や伝熱板底部姿勢で配置した場合には、運転の開始
により、伝熱板４０が加熱されて熱膨張すると、伝熱板
４０は平板状であることから、粒状改質触媒群により改
質処理室外部側に向けて印加される荷重に対する抵抗力
が弱いので、図２２において二点鎖線にて示すように、
伝熱板４０は、改質処理室外部側に膨出するように変形
し易い。又、運転が停止されて伝熱板４０が冷却されて
も、伝熱板４０には、粒状改質触媒群により改質処理室
外部側に向けて荷重が印加されていることから、伝熱板
４０が元の形状に戻るには、粒状改質触媒群を押し戻す
必要があり、伝熱板４０は元の形状に戻り難い。従っ
て、伝熱板４０は、改質処理室外部側に膨出するように
変形したままとなり、更に、運転時間が経過したり、運
転の開始及び停止が繰り返されると、伝熱板４０の改質
処理室外部側への膨出変形量が次第に大きくなって、や
がて伝熱板４０は塑性変形状態となり、以降は、更に、
改質処理室外部側への膨出変形量が大きくなることにな
る。

【０００６】そして、伝熱板の改質処理室外部側への膨
出変形量が大きくなると、改質処理室の容積の増大変化
量が大きくなることから、改質処理室内における粒状改
質触媒群の装入状態が大きく変化するため、原燃料を所
望通りに改質処理することができなくなる。例えば、改
質装置を立ち姿勢で設けて、粒状改質触媒群を上下方向
に通過するように原燃料を流す場合は、伝熱板の改質処
理室外部側への膨出変形量が大きくなって、改質処理室
の容積の増大変化量が大きくなると、粒状改質触媒群の
沈み込み量が大きくなって、粒状改質触媒群の装入高さ
の降下量が大きくなることから、原燃料が粒状改質触媒
群を通過する距離が短くなり、原燃料を所望通りに改質
処理することができなくなる。従って、従来の改質装置
では、耐久性が短いという問題があった。

【０００７】ちなみに、伝熱板を改質処理室外部側に膨
出変形し難くするために、伝熱板の厚さを厚くして伝熱
板の強度を強くすることが考えられる。しかしながら、
伝熱板の厚さを厚くすると、材料費が高くなると共に、
溶接等の加工費が高くなることから、改質装置の価格が
高くなり、又、伝熱板の熱容量が大きくなることから、
起動時間が長くなるという不具合が生じる。

【０００８】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、改質装置において、価格の高騰
及び起動時間の長時間化を回避しながら、耐久性を向上
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】〔請求項１記載の発明〕
請求項１に記載の特徴構成は、粒状の改質触媒が装入さ
れた改質処理室が設けられ、その改質処理室における受
熱用の一側面部が、周縁部が固定された状態の伝熱板に
て構成された改質装置において、前記伝熱板が、改質処
理室内部側に膨出する膨出部を備え、その膨出部が熱膨
張により前記改質処理室内部側に膨出するように構成さ
れていることにある。請求項１に記載の特徴構成によれ
ば、運転の開始により、伝熱板が加熱されると、改質処
理室内部側に膨出する状態で伝熱板に備えられている膨
出部は、熱膨張により改質処理室内部側に膨出するよう
に変形し、その膨出部の作用により、伝熱板において改
質処理室の側面部に対応する部分（以下、側面部対応伝
熱板部分と称する場合がある）全体としても、改質処理
室内部側に膨出するように変形する傾向となり、一方、
運転が停止されて、伝熱板が冷却されると、膨出部は改
質処理室外部側に窄むように変形し、側面部対応伝熱板
部分全体としても改質処理室外部側に窄むように変形す
る。そこで、改質装置を立ち姿勢や伝熱板底部姿勢で配
置したとしても、伝熱板が加熱されて、膨出部が改質処
理室内部側に膨出するときには、粒状改質触媒群を押し
のけて膨出する必要があることから、膨出部はもとより
側面部対応伝熱板部分全体としても改質処理室内部側へ
の膨出変化量が少なく、一方、伝熱板が冷却されて、膨
出部が改質処理室外部側に窄むときには、粒状改質触媒
群により改質処理室外部側に向けて荷重が印加されてい
ることから、膨出部はもとより側面部対応伝熱板部分全
体としても改質処理室外部側に窄み易く、伝熱板は元の
形状に戻り易い。そして、運転時間が経過したり、運転
の開始及び停止が繰り返されても、改質処理室内部側へ
膨出するときはその膨出変化量が少なく、伝熱板の変形
は弾性変形範囲内に留まるので、改質処理室外部側に窄
むときは、弾性復帰力と共に粒状改質触媒群により押さ
れることにより容易に窄んで、元の形状に戻り易いこと
から、運転時や停止時における改質処理室の容積は初期
から変化しないか変化したとしてもその変化量が小さい
ので、運転時における改質処理室内の粒状改質触媒群の
装入状態は初期の状態から変化し難く、原燃料を所望通
りに改質処理することができる。ちなみに、伝熱板が改
質処理室内部側に膨出するように変形すると、改質処理
室の容積は小さくなるが、その場合、例えば、改質装置
を立ち姿勢で配置して、粒状改質触媒群を上下方向に通
過するように原燃料を流す場合は、粒状改質触媒群の装
入状態は盛り上がるように変化するが、改質処理室内部
側への膨出変化量が少なくて、容積の減少変化量が少な
いので、粒状改質触媒群の盛り上がり量は少なく、たと
え粒状改質触媒群が盛り上がったとしても、原燃料が粒
状改質触媒群を通過する距離が長くなって、却って改質
処理性能が良くなり、改質処理に悪影響を与えることは
ない。又、熱膨張による伝熱板の変形を許容することか
ら、伝熱板を変形し難くするために伝熱板の厚さを厚く
する必要がなく、伝熱板の材料として薄い材料を用いる
ことができるので、本発明の実施に当たって、材料費及
び溶接等の加工費が高くなるのを回避することができ
て、改質装置の価格が高くなるのを回避することがで
き、又、伝熱板の熱容量が小さいので、起動時間が長く
なることも回避することができる。従って、価格の高騰
及び起動時間の長時間化を回避しながら、耐久性を向上
することができるようになった。

【００１０】〔請求項２記載の発明〕請求項２に記載の
特徴構成は、前記伝熱板が、その周縁部近傍から前記改
質処理室内部側に椀状に膨出する椀状部又はアーチ状に
膨出するアーチ状部を備えるように形成されて、前記膨
出部が前記椀状部又は前記アーチ状部にて構成されてい
ることにある。請求項２に記載の特徴構成によれば、伝
熱板を、その周縁部近傍から改質処理室内部側に椀状に
膨出する椀状部又はアーチ状に膨出するアーチ状部を備
えるように形成して、膨出部を椀状部又はアーチ状部に
て構成するようにすることにより、伝熱板にて形成され
る改質処理室の内面形状を、複雑な凹凸の屈曲部がない
単純な曲面とすることができるので、改質処理室に粒状
の改質触媒を装入するに当たっては、簡単に空隙部が生
じないように装入することができ、又、原燃料を改質触
媒の装入箇所の略全域にわたって通流させることができ
るようにして、改質処理性能の低下を防止することがで
きる。従って、改質触媒の装入作業を簡単に行えるよう
にし、且つ、改質処理性能の低下を防止することができ
るようにしながら、本発明を実施することができる。

【００１１】〔請求項３記載の発明〕請求項３に記載の
特徴構成は、前記伝熱板が、その伝熱板の略全幅にわた
って延び且つ前記改質処理室内部側に膨出する複数の突
条部を互いに平行又は略平行に備えた波板状に形成され
て、前記膨出部が前記突条部にて構成されていることに
ある。請求項３に記載の特徴構成によれば、伝熱板を、
その伝熱板の略全幅にわたって延び且つ改質処理室内部
側に膨出する複数の突条部を互いに平行又は略平行に備
えた波板状に形成して、膨出部を突条部にて構成するよ
うにすることにより、膨出部の頂部に伝熱板の略全幅に
わたって延びるように形成される断面形状が略Ｕ字状又
は略Ｖ字状の溝状部、及び、膨出部の基部に伝熱板の略
全幅にわたって延びるように形成される断面形状が略Ｖ
字状の溝状部が、梁の如く作用して、伝熱板の強度が強
くなるので、伝熱板が加熱されるときには、膨出部はも
とより側面部対応伝熱板部分全体としても改質処理室内
部側に膨出する膨出変化量が少なく、又、伝熱板が冷却
されるときは、元の形状に一段と戻り易い。従って、伝
熱板の変形量を一段と小さくして、改質処理室内におけ
る粒状改質触媒群の装入状態の変化を一段と抑制するこ
とができるので、耐久性を一段と向上することができる
ようになった。

【００１２】〔請求項４記載の発明〕請求項４に記載の
特徴構成は、粒状の改質触媒が装入された改質処理室が
設けられ、その改質処理室における受熱用の一側面部
が、周縁部が固定された状態の伝熱板にて構成された改
質装置において、前記伝熱板が、改質処理室内部側に膨
出する内側膨出部と、改質処理室外部側に膨出する外側
膨出部とを備え、前記内側膨出部が熱膨張により前記改
質処理室内部側に膨出し、前記外側膨出部が熱膨張によ
り前記改質処理室外部側に膨出するように構成されてい
ることにある。請求項４に記載の特徴構成によれば、運
転の開始により、伝熱板が加熱されると、改質処理室内
部側に膨出する状態で伝熱板に備えられている内側膨出
部は、熱膨張により改質処理室内部側に膨出するように
変形し、改質処理室外部側に膨出する状態で伝熱板に備
えられている外側膨出部は、熱膨張により改質処理室外
部側に膨出するように変形し、一方、運転が停止され
て、伝熱板が冷却されると、内側膨出部は改質処理室外
部側に窄むように変形し、外側膨出部は改質処理室内部
側に窄むように変形する。つまり、改質装置の運転に伴
って、内側膨出部が改質処理室内部側に膨出するように
変形すると、改質処理室の容積が小さくなり、外側膨出
部が改質処理室外部側に膨出するように変形すると、改
質処理室の容積が大きくなることから、内側膨出部が改
質処理室内部側に膨出変形して改質処理室の容積が小さ
くなる分と、外側膨出部が改質処理室外部側に膨出変形
して改質処理室の容積が大きくなる分とが相殺されるの
で、改質処理室の容積は変化しないか、変化してもその
変化量はわずかである。一方、改質装置の停止に伴っ
て、内側膨出部が改質処理室外部側に窄むように変形す
ると、改質処理室の容積は大きくなり、外側膨出部が改
質処理室内部側に窄むように変形すると、改質処理室の
容積が小さくなることから、内側膨出部が改質処理室外
部側に窄むように変形して改質処理室の容積が大きくな
る分と、外側膨出部が改質処理室内部側に窄むように変
形して改質処理室の容積が小さくなる分とが相殺される
ので、改質処理室の容積は変化しないか、変化してもそ
の変化量はわずかである。そして、運転時間が経過した
り、運転の開始及び停止が繰り返されても、改質処理室
の容積は容積は変化しないか、変化してもその変化量は
わずかであるので、改質処理室内における粒状改質触媒
群の装入状態は初期の状態から変化し難く、原燃料を所
望通りに改質処理することができる。又、熱膨張による
伝熱板の変形を許容することから、伝熱板を変形し難く
するために伝熱板の厚さを厚くする必要がなく、伝熱板
の材料として薄い材料を用いることができるので、本発
明の実施に当たって、材料費及び溶接等の加工費が高く
なるのを回避することができて、改質装置の価格が高く
なるのを回避することができ、又、伝熱板の熱容量が小
さいので、起動時間が長くなることも回避することがで
きる。従って、価格の高騰及び起動時間の長時間化を回
避しながら、耐久性を向上することができるようになっ
た。

【００１３】〔請求項５記載の発明〕請求項５に記載の
特徴構成は、前記伝熱板が、その伝熱板の略全幅にわた
って延び且つ前記改質処理室内部側に膨出する内側突条
部と、前記伝熱板の略全幅にわたって延び且つ前記改質
処理室外部側に膨出する外側突条部とを、互いに平行又
は略平行になる状態で交互に備えた波板状に形成され
て、前記内側膨出部が前記内側突条部にて構成され、前
記外側膨出部が前記外側突条部にて構成されていること
にある。請求項５に記載の特徴構成によれば、伝熱板
を、その伝熱板の略全幅にわたって延び且つ改質処理室
内部側に膨出する内側突条部と、伝熱板の略全幅にわた
って延び且記改質処理室外部側に膨出する外側突条部と
を互いに平行又は略平行になる状態で交互に備えた波板
状に形成して、内側膨出部を内側突条部にて構成し、外
側膨出部を外側突条部にて構成することにより、内側膨
出部及び外側膨出部夫々の頂部に伝熱板の略全幅にわた
って延びるように形成される断面形状が略Ｕ字状又は略
Ｖ字状の溝状部が、梁の如く作用して、伝熱板の強度が
強くなるので、伝熱板が加熱されるときには、内側膨出
部や外側膨出部は変形し難く、又、伝熱板が冷却される
ときは、内側膨出部や外側膨出部は元の形状に戻り易
い。従って、伝熱板の変形量を一段と小さくして、改質
処理室内における粒状改質触媒群の装入状態の変化を一
段と抑制することができるので、耐久性を一段と向上す
ることができるようになった。

【００１４】

【発明の実施の形態】〔第１実施形態〕図１ないし図３
に示すように、改質装置Ｒは、粒状の改質触媒ｃを装入
した改質処理室３と、ガスバーナ４ｂにてガス燃料を燃
焼させる燃焼室４とを、周縁部が固定された状態の伝熱
板４０にて仕切った状態で設け、ガスバーナ４ｂにて伝
熱板４０を介して改質処理室３内の改質触媒ｃを加熱す
る状態で、改質処理室３に改質処理用の水蒸気を混合さ
せた天然ガス等の原燃料ガスを供給して、その原燃料ガ
スを水素ガスと一酸化炭素ガスを含むガスに改質処理す
るように構成してある。

【００１５】説明を加えると、改質装置Ｒは、伝熱板４
０にて仕切られた二つの偏平な室を備えるように形成し
た長方形板状の偏平な双室具備容器Ｂｄを用いて構成
し、二室のうちの一方を改質処理室３として用い、他方
を燃焼室４として用いている。双室具備容器Ｂｄは、伝
熱板４０の長い方の辺が上下方向を向く姿勢に立設して
用いる。

【００１６】双室具備容器Ｂｄは、外形が長方形状の伝
熱板４０の両側に一対の皿形状容器形成部材４１を振分
け配置した状態で、周縁部をシーム溶接にて接続して、
内部に二つの偏平な室を区画形成するように形成してあ
る。皿形状容器形成部材４１は、周縁部を接続代として
中央部が膨出する皿形状に、ステンレス等の耐熱金属製
の板材をプレス成形して形成してある。

【００１７】改質触媒ｃは、ルテニウム、ニッケル、白
金等の触媒をセラミック製の多孔質粒状体に保持させ
て、粒状に形成し、その粒状の改質触媒ｃの多数を、改
質処理室３に装入してある。改質処理室３を形成する皿
形状容器形成部材４１の上部には、改質処理対象の原燃
料ガスを供給するノズル４４を室内に連通する状態で接
続し、下部には、改質処理ガスを排出するノズル４４を
室内に連通する状態で接続して、粒状体質触媒群を上下
方向に通過するように原燃料ガスを流して、改質処理す
るようにしてある。

【００１８】燃焼室４内の下端には、多数のガス噴出孔
を長手方向に並べて形成した筒状のガスバーナ４ｂを、
下縁に沿わせて配置し、燃焼室４を形成する皿形状容器
形成部材４１の上部には、ガスバーナ４ｂの燃焼ガスを
排出するノズル４４を室内に連通する状態で接続してあ
る。更に、供給されるガス燃料と燃焼用空気とを混合し
てガスバーナ４ｂに供給するように、混合部４ｍをガス
バーナ４ｂに接続してある。

【００１９】第１実施形態においては、伝熱板４０を、
改質処理室内部側に膨出する内側膨出部Ｂｉと、改質処
理室外部側に膨出する外側膨出部Ｂｏとを備え、内側膨
出部Ｂｉが熱膨張により改質処理室内部側に膨出し、外
側膨出部Ｂｏが熱膨張により改質処理室外部側に膨出す
るように構成してある。

【００２０】更に、第１実施形態においては、伝熱板４
０を、その伝熱板４０の略全幅にわたって延び且つ改質
処理室内部側に膨出する内側突条部４０Ｗｉと、伝熱板
４０の略全幅にわたって延び且つ改質処理室外部側に膨
出する外側突条部４０Ｗｏとを互いに平行になる状態で
交互に備えた波板状部を備えるように形成して、内側膨
出部Ｂｉを内側突条部４０Ｗｉにて構成し、外側膨出部
Ｂｏを外側突条部４０Ｗｏにて構成してある。

【００２１】説明を加えると、伝熱板４０は、周縁部を
接続代として残し、内部が、内側突条部４０Ｗｉと外側
突条部４０Ｗｏとが互いに平行になる状態で伝熱板４０
の長辺方向に交互に並ぶ波板状になるように、ステンレ
ス等の耐熱金属製の板材をプレス成形して形成してあ
る。そして、上述のように成形して形成した伝熱板４０
の両側に、上述のように一対の皿形状容器形成部材４１
を振分け配置した状態で、周縁部をシーム溶接にて接続
して、双室具備容器Ｂｄを形成してある。

【００２２】改質装置Ｒの運転の開始により、伝熱板４
０が加熱されると、各内側膨出部Ｂｉは熱膨張により改
質処理室内部側に膨出するように変形し、外側膨出部Ｂ
ｏは熱膨張により改質処理室外部側に膨出するように変
形し、一方、運転が停止されて、伝熱板４０が冷却され
ると、内側膨出部Ｂｉは改質処理室外部側に窄むように
変形し、外側膨出部Ｂｏは改質処理室内部側に窄むよう
に変形する。つまり、改質装置Ｒの運転に伴って、各内
側膨出部Ｂｉが改質処理室内部側に膨出するように変形
すると、改質処理室３の容積が小さくなり、各外側膨出
部Ｂｏが改質処理室外部側に膨出するように変形する
と、改質処理室３の容積が大きくなることから、各内側
膨出部Ｂｉが改質処理室内部側に膨出変形して改質処理
室３の容積が小さくなる分と、各外側膨出部Ｂｏが改質
処理室外部側に膨出変形して改質処理室３の容積が大き
くなる分とが相殺されるので、改質処理室３の容積はほ
とんど変化しない。一方、改質装置Ｒの停止に伴って、
各内側膨出部Ｂｉが改質処理室外部側に窄むように変形
すると、改質処理室３の容積は大きくなり、各外側膨出
部Ｂｏが改質処理室内部側に窄むように変形すると、改
質処理室３の容積が小さくなることから、各内側膨出部
Ｂｉが改質処理室外部側に窄むように変形して改質処理
室３の容積が大きくなる分と、各外側膨出部Ｂｏが改質
処理室内部側に窄むように変形して改質処理室３の容積
が小さくなる分とが相殺されるので、改質処理室３の容
積はほとんど変化しない。そして、運転時間が経過した
り、運転の開始及び停止が繰り返されても、改質処理室
３の容積はほとんど変化しないので、改質処理室３内に
おける粒状改質触媒群の装入状態（具体的には、装入高
さ）は初期の状態から変化し難く、原燃料ガスを所望通
りに改質処理することができる。

【００２３】又、伝熱板４０の外形が長方形形状であ
り、熱膨張により長辺方向の方が短辺方向よりも大きい
応力がかかるので、内側膨出部Ｂｉを構成する内側突条
部４０Ｗｉと外側膨出部Ｂｏを構成する外側突条部４０
Ｗｏとを、長辺方向に交互に並べることにより、応力を
効果的に吸収するようにして、伝熱板４０の変形を一層
抑制するようにしている。

【００２４】次に、上述の改質装置Ｒを用いた水素含有
ガス生成装置について説明する。図４に示すように、水
素含有ガス生成装置は、改質装置Ｒに加えて、その改質
装置Ｒにて改質処理する天然ガス等の炭化水素系の原燃
料ガスを脱硫処理する脱硫処理部１と、改質装置Ｒにお
ける改質処理用の水蒸気を生成する水蒸気生成部Ｓと、
改質装置Ｒから供給される改質処理ガス中の一酸化炭素
ガスを水蒸気を用いて二酸化炭素ガスに変成させること
により変成処理する変成処理部５と、その変成処理部５
から供給される変成処理ガス中の一酸化炭素ガスを選択
酸化することにより選択酸化処理する選択酸化処理部６
とを備えて、一酸化炭素ガス濃度の低い（例えば１０ｐ
ｐｍ以下）水素リッチな燃料ガスを生成するように構成
してある。

【００２５】水蒸気生成部Ｓは、改質装置Ｒの燃焼室４
から排出された燃焼ガスを通流させる水蒸気生成用加熱
通流部１１と、供給される原料水を水蒸気生成用加熱通
流部１１による加熱にて蒸発させる蒸発処理部２とから
構成してある。

【００２６】更に、水素含有ガス生成装置には、改質処
理室３から排出された高温の改質処理ガスを通流させ
て、改質処理室３を保温する保温用通流部７と、脱硫部
１からの脱硫原燃料ガスと改質処理室３からの高温の改
質処理ガスとを熱交換させて、改質処理室３に供給され
る脱硫原燃料ガスを予熱する脱硫原燃料ガス用熱交換器
Ｅｐと、改質処理室３からの高温の改質処理ガスと脱硫
処理部１に供給される原燃料ガスとを熱交換させて原燃
料ガスを予熱する原燃料ガス用熱交換器Ｅａと、変成処
理部５を冷却するために冷却用流体を通流させる変成部
冷却用通流部８と、同じく、変成処理部６を冷却するた
めに冷却用流体を通流させる変成部冷却用通流部９と、
変成処理部５及び選択酸化処理部６を冷却する冷却用フ
ァン１０とを設けてある。又、変成処理部５から排出さ
れた変成処理ガスと、水蒸気生成部Ｓへ供給する原料水
とを熱交換させて、原料水を予熱する原料水予熱用熱交
換器１７を設けてある。

【００２７】脱硫原燃料ガス用熱交換器Ｅｐは、保温用
通流部７から排出された改質処理ガスを通流させる上流
側改質処理ガス通流部１２と、改質処理室３に供給する
脱硫原燃料ガスを通流させる脱硫原燃料ガス通流部１３
とを熱交換自在に設けて構成し、原燃料ガス用熱交換器
Ｅａは、上流側改質処理ガス通流部１２から排出された
改質処理ガスを通流させる下流側改質処理ガス通流部１
５と、脱硫処理部１に供給する原燃料ガスを通流させる
原燃料ガス通流部１６とを熱交換自在に設けて構成して
ある。

【００２８】図４に示すように、水素含有ガス生成装置
は、矩形板状の偏平な容器Ｂの複数を板状形状の厚さ方
向に並べて設けて、各容器Ｂを用いて、上述の改質装置
Ｒの他、水蒸気生成部Ｓ、脱硫処理部１、変成処理部
５、選択酸化処理部６、各通流部等を夫々構成してあ
る。

【００２９】複数の容器Ｂのうちの一部は、一つの室を
備えるように形成した単室具備容器Ｂｍにて構成し、残
りは、区画された二つの室を備えるように形成した双室
具備容器Ｂｄにて構成してある。

【００３０】図１５に示すように、双室具備容器Ｂｄ
は、改質装置Ｒを構成する双室具備容器Ｂｄと、基本的
な構成は同様であり、一対の皿形容器形成部材４１の間
に平板状の仕切り部材４３を位置させた状態で、周辺部
を溶接接続して、二つの偏平な室を区画形成してある。

【００３１】図１６に示すように、単室具備容器Ｂｍ
は、皿形状容器形成部材４１と平板状容器形成部材４２
とを周辺部を溶接接続して、一つの偏平な室を区画形成
してある。各双室具備容器Ｂｄや単室具備容器Ｂｍに
は、必要に応じて、流体供給用や流体排出用のノズル４
４を内部の室と連通する状態で取り付けてある。

【００３２】図４に示すように、本実施形態において
は、８個の双室具備容器Ｂｄと、１個の単室具備容器Ｂ
ｍを、側面視において左端から３個目に単室具備容器Ｂ
ｍを位置させた状態で、横方向に厚さ方向に並べて設け
て、コンパクトに形成してある。８個の双室具備容器Ｂ
ｄの区別が明確になるように、便宜上、双室具備容器を
示す符号Ｂｄの後に、左からの並び順を示す符号１，
２，３……………８を付す。

【００３３】左端の双室具備容器Ｂｄ１にて水蒸気生成
部Ｓを構成してあり、その双室具備容器Ｂｄ１の左側の
室を備えた部分を用いて、水蒸気生成用加熱通流部１１
を構成し、右側の室を備えた部分を用いて蒸発処理部２
を構成し、両室内にステンレスウール等からなる伝熱促
進材を通気可能な状態で充填してある。

【００３４】左から２個目の双室具備容器Ｂｄ２にて、
上述のように改質装置Ｒを構成してある。単室具備容器
Ｂｍを用いて、保温用通流部７を構成してある。

【００３５】左から３個目の双室具備容器Ｂｄ３の左側
の室を備えた部分を用いて、上流側改質処理ガス通流部
１２を構成し、右側の室を備えた部分を用いて、脱硫原
燃料ガス通流部１３を構成してある。両室内には、ステ
ンレスウール等からなる伝熱促進材を通気可能な状態で
充填してある。

【００３６】左から４個目の双室具備容器Ｂｄ４の左側
の室を備えた部分を用いて、脱硫処理部１を構成し、右
側の室を備えた部分を用いて、原燃料ガス通流部１６を
構成してある。脱硫処理部１を構成する左側の室内に
は、脱硫用触媒を保持したセラミック製の多孔質粒状体
の多数を通気可能な状態で充填してある。

【００３７】左から５個目の双室具備容器Ｂｄ５の左側
の室を備えた部分を用いて、下流側改質処理ガス通流部
１５を構成し、右側の室を備えた部分を用いて、変成処
理部５を構成してある。左から６個目の双室具備容器Ｂ
ｄ６の左側の室を備えた部分を用いて、変成処理部５を
構成し、右側の室を備えた部分を用いて、変成部冷却用
通流部８を構成してある。左から７個目の双室具備容器
Ｂｄ７を用いて、変成処理部５を構成してある。変成処
理部を構成する各室内には、酸化鉄又は銅亜鉛の変成反
応用触媒を保持したセラミック製の多孔質粒状体の多数
を通気可能な状態で充填してある。

【００３８】左から８個目（右端）の双室具備容器Ｂｄ
８の左側の室を備えた部分を用いて、変成部冷却用通流
部９を構成し、右側の室を備えた部分を用いて選択酸化
処理部６を構成してある。選択酸化処理部６を構成する
室内には、ルテニウムの選択酸化用触媒を保持したセラ
ミック製の多孔質粒状体の多数を通気可能な状態で充填
してある。

【００３９】８個の双室具備容器Ｂｄと１個の単室具備
容器Ｂｍを含む複数の容器Ｂを並べるに当たっては、伝
熱させる必要のあるもの同士は互いに密着させた状態
で、且つ、伝熱量を調節する必要のあるもの同士の間に
伝熱量調節用の断熱材１９を介在させた状態で、並べて
ある。つまり、水蒸気生成部Ｓを構成する左端の双室具
備容器Ｂｄ１と改質装置Ｒを構成する左から２個目の双
室具備容器Ｂｄ２との間に断熱材１９を配置し、左から
２個目の双室具備容器Ｂｄ２と単室具備容器Ｂｍとを密
接配置し、単室具備容器Ｂｍと左から３個目の双室具備
容器Ｂｄ３との間に断熱材１９を配置し、左から３個目
の双室具備容器Ｂｄ３と左から４個目の双室具備容器Ｂ
ｄ４との間に断熱材１９を配置し、並びに、左から４個
目から８個目（右端）の双室具備容器Ｂｄ４〜Ｂｄ８を
互いに密接配置してある。

【００４０】つまり、複数の容器Ｂを並設した状態にお
いて、最も高温維持が要求される改質装置Ｒを構成する
双室具備容器Ｂｄ２を、並設方向の略中間部に配置し、
その改質装置Ｒを構成する双室具備容器Ｂｄ２の一方側
に断熱材１９を、他方側に保温用通流部７を構成する単
室具備容器Ｂｍ及び断熱材１９を配置し、それらの並設
方向両側夫々に、処理温度が概ね低くなる順になるよう
に、各処理部等を構成する容器Ｂを並べ、並びに、並設
方向端部には冷却が要求される選択酸化処理部６を構成
する双室具備容器Ｂｄ８を配置することにより、水素含
有ガス生成装置をコンパクトに構成しながら、放熱損失
を可及的に抑制できると共に、各処理部等を適切な温度
に制御できるようにしてある。

【００４１】図１７及び図１８に示すように、水素含有
ガス生成装置は、複数の容器Ｂ及び断熱材１９等を、上
述のように並べて配置して、並び方向両端の容器Ｂに一
対の保持板４９を各別に当て付けた状態で、それら一対
の保持板４９を６組のネジ式連結手段にて連結すること
により、一体的に組み付けて構成してある。ネジ式連結
手段は、ボルト４５、一対のナット４６及び一対のスプ
リングワッシャ４７から成る。各保持板４９は、Ｌ字状
に形成すると共に、各保持板４９は、２本の補強用リブ
４８にて補強してある。そして、ボルト４５の両端夫々
を、保持板４９に挿通した状態で、両側からスプリング
ワッシャ４７を介してナット４６にて締め付けることに
より、複数の容器Ｂを並び方向に直交する方向での相対
移動を許容する状態で並び方向両側から押し付けるよう
にしてある。又、スプリングワッシャ４７の伸縮作用に
より、各容器Ｂの並び方向での膨張収縮も許容するよう
にしてある。尚、一対の保持板４９を立設して、その一
対の保持板４９にて支持する状態で、水素含有ガス生成
装置を設置する。

【００４２】図４において、白抜き線矢印にて示すよう
に、原燃料ガス供給路２１を原燃料ガス用熱交換器Ｅａ
の原燃料ガス通流部１６に接続し、並びに、原燃料ガス
通流部１６、脱硫処理部１、脱硫原燃料ガス用熱交換器
Ｅｐの脱硫原燃料ガス通流部１３、改質処理室３、保温
用通流部７、脱硫原燃料ガス用熱交換器Ｅｐの上流側改
質処理ガス通流部１２、原燃料ガス用熱交換器Ｅａの下
流側改質処理ガス通流部１５、各変成処理部５、選択酸
化処理部６の順に流れるガス処理経路を形成するよう
に、それらをガス処理用流路２２にて接続してある。最
後段の変成処理部５と選択酸化処理部６とを接続するガ
ス処理用流路２２には、原料水供給路２５を流れる原料
水を変成処理ガスにて予熱する原料水予熱用熱交換器１
７を設けると共に、変成処理ガスから凝縮水を除去する
ドレントラップ３４を、その原料水予熱用熱交換器１７
よりも下流側の箇所に設けて、変成処理ガスと原料水と
を熱交換させて、原料水を予熱すると共に、変成処理ガ
スを冷却するようにしてある。

【００４３】図４において、実線矢印にて示すように、
水蒸気生成用の原料水を供給する原料水供給路２５を水
蒸気生成部Ｓの蒸発処理部２に接続し、蒸発処理部２に
て生成された水蒸気を送出する水蒸気路２６を、脱硫処
理部１と脱硫原燃料ガス通流部１３とを接続するガス処
理用流路２２に接続して、ガス処理用流路２２を通流す
る脱硫原燃料ガスに改質用の水蒸気を混合させるように
構成してある。

【００４４】図４において、破線矢印にて示すように、
改質装置Ｒの燃焼室４から排出された燃焼ガスを、水蒸
気生成用加熱通流部１１、変成部冷却用通流部８の順に
流すように、それら燃焼室４、水蒸気生成用加熱通流部
１１、変成部冷却用通流部８を燃焼ガス路２７にて接続
して、水蒸気生成用加熱通流部１１においては、燃焼ガ
スによって蒸発処理部２を加熱し、変成部冷却用通流部
８においては、燃焼ガスによって、発熱反応である変成
反応が行われる変成処理部５を冷却するように構成して
ある。

【００４５】図４において、一点鎖線矢印にて示すよう
に、ブロア２８からの空気を燃焼用空気として、変成部
冷却用通流部９を通流させてから、混合部４ｍに供給す
るように、燃焼用ブロア２８、変成部冷却用通流部９、
混合部４ｍを燃焼用空気路２９にて接続すると共に、燃
焼用空気を変成部冷却用通流部９を迂回させて通流させ
るように、燃焼用空気路２９に燃焼用空気バイパス路３
０を接続し、燃焼用ブロア２８からの空気を酸化用空気
として選択酸化処理部６に供給するように、燃焼用ブロ
ア２８に接続した酸化用空気供給路３１を、最後段の変
成処理部５と選択酸化処理部６とを接続するガス処理用
流路２２に接続してある。

【００４６】改質用バーナ４ｂに対して、燃焼用空気を
変成部冷却用通流部９を通流させて供給する状態と、変
成部冷却用通流部９を迂回させて燃焼用空気バイパス路
３０を通じて供給する状態とに切り換えるために、開閉
弁３５，３６を設けてある。尚、通常は、開閉弁３５，
３６を、燃焼用空気が燃焼用空気バイパス路３０を通流
する状態に切り換えるが、変成処理部５の冷却能力が不
足するとき、例えば、夏期の高気温時には、開閉弁３
５，３６を、燃焼用空気が変成部冷却用通流部９を通流
する状態に切り換えて、燃焼用空気にて変成処理部５を
冷却する。

【００４７】燃料電池（図示省略）から排出された排燃
料ガスを導く排燃料ガス路２４を混合部４ｍに接続し
て、ガスバーナ４ｂにおいて、燃料電池から排出された
排燃料ガスをガス燃料として燃焼させるように構成して
ある。

【００４８】そして、原燃料ガス供給路２１から供給さ
れる原燃料ガスを脱硫処理部１で脱硫処理し、その脱硫
原燃料ガスと水蒸気路２６からの水蒸気とを混合して、
改質処理室３に供給して改質処理し、その改質処理ガス
を４段の変成処理部５に順次供給して、一酸化炭素ガス
を二酸化炭素ガスに変成処理し、その変成処理ガスを選
択酸化処理部６に供給して一酸化炭素ガスを選択的に酸
化処理する。

【００４９】そして、その選択酸化処理部６から排出さ
れる選択酸化処理ガスを燃料ガスとして、燃料電池に供
給し、燃料電池から排出された排燃料ガスを排燃料ガス
路２４を通じて、混合部４ｍを介して改質用バーナ４ｂ
に供給する。

【００５０】脱硫部１においては、例えば１５０〜２７
０°Ｃの範囲の脱硫処理温度で、脱硫触媒にて原燃料ガ
ス中の硫黄化合物が水素化され、その水素化物が酸化亜
鉛に吸着されて脱硫される。改質処理室３においては、
メタンガスを主成分とする天然ガスが原燃料ガスである
場合は、改質触媒の触媒作用により、例えば６００〜７
００°Ｃの範囲の改質処理温度の下で、メタンガスと水
蒸気とが下記の反応式にて改質反応して、水素ガスと一
酸化炭素ガスを含むガスに改質処理される。

【００５１】

【化１】ＣＨ₄ ＋Ｈ₂Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ₂

【００５２】変成部５においては、改質処理ガス中の一
酸化炭素ガスと水蒸気とが、変成触媒の触媒作用によ
り、例えば１５０〜２５０°Ｃの範囲の変成処理温度の
下で、下記の反応式にて変成反応して、一酸化炭素ガス
が二酸化炭素ガスに変成処理される。

【００５３】

【化２】ＣＯ＋Ｈ₂Ｏ→ＣＯ₂ ＋Ｈ₂

【００５４】選択酸化部６においては、白金、ルテニウ
ム、ロジウム等の貴金属系の変成触媒の触媒作用によっ
て、例えば８０〜１００°Ｃの範囲の選択酸化処理温度
の下で、変成処理ガス中に残っている一酸化炭素ガスが
選択酸化される。

【００５５】以下、本発明の第２ないし第４の各実施形
態を説明するが、第１実施形態と同じ構成要素や同じ作
用を有する構成要素については、重複説明を避けるため
に、同じ符号を付すことにより説明を省略し、主とし
て、第１実施形態と異なる構成を説明する。

【００５６】〔第２実施形態〕第２実施形態の改質装置
Ｒは、伝熱板４０の構成が第１実施形態と異なり、その
他は第１実施形態と同様に構成してある。即ち、図１、
図５及び図６に示すように、第２実施形態においては、
第１実施形態と同様に、伝熱板４０を、改質処理室内部
側に膨出する内側膨出部Ｂｉと、改質処理室外部側に膨
出する外側膨出部Ｂｏとを備え、内側膨出部Ｂｉが熱膨
張により改質処理室内部側に膨出し、外側膨出部Ｂｏが
熱膨張により改質処理室外部側に膨出するように構成し
てあるが、第２実施形態においては、伝熱板４０を、改
質処理室内部側に椀状に突起する複数の内側突起部４０
Ｄｉと改質処理室外部側に椀状に突起する複数の外側突
起部４０Ｄｏとを分散させて備えた凹凸板状部を備える
ように形成して、内側膨出部Ｂｉを内側突起部４０Ｄｉ
にて構成し、外側膨出部Ｂｏを外側突起部４０Ｄｏにて
構成してある。

【００５７】説明を加えると、伝熱板４０は、周縁部を
接続代として残し、内部が、内側突起部４０Ｄｉの列と
外側突起部４０Ｄｏの列が伝熱板４０の長辺方向に交互
に並ぶ凹凸板状になるように、ステンレス等の耐熱金属
製の板材をプレス成形して形成してある。そして、上述
のように成形して形成した伝熱板４０の両側に、第１実
施形態と同様に、一対の皿形状容器形成部材４１を振分
け配置した状態で、周縁部をシーム溶接にて接続して、
双室具備容器Ｂｄを形成してある。

【００５８】伝熱板４０の加熱及び冷却に伴って、改質
処理室３の容積はほとんど変化させないように、内側突
起部４０Ｄｉにて構成される内側膨出部Ｂｉ及び外側突
起部４０Ｄｏにて構成される外側膨出部Ｂｏ夫々が作用
する形態は、上記の第１実施形態と同様であるので、説
明を省略する。従って、第２実施形態の改質装置Ｒは、
第１実施形態の改質装置Ｒと同様に、運転時間が経過し
たり、運転の開始及び停止が繰り返されても、改質処理
室３の容積は初期からほとんど変化しないので、改質処
理室３内における粒状改質触媒群の装入状態は初期の状
態から変化し難く、原燃料ガスを所望通りに改質処理す
ることができる。又、第２実施形態の改質装置Ｒを用い
て、第１実施形態において説明したのと同様に、水素含
有ガス生成装置を構成することができるので、水素含有
ガス生成装置の説明は省略する。

【００５９】〔第３実施形態〕第３実施形態の改質装置
Ｒは、伝熱板４０及び改質処理室３を形成する皿形状容
器形成部材４１夫々の構成が第１実施形態と異なり、そ
の他は第１実施形態と同様に構成してある。即ち、第３
実施形態では、図７ないし図９に示すように、伝熱板４
０を、改質処理室内部側に膨出する膨出部Ｃｉを備え、
その膨出部Ｃｉが熱膨張により改質処理室内部側に膨出
するように構成してある。更に、第３実施形態において
は、伝熱板４０を、その周縁部近傍から改質処理室内部
側にアーチ状に膨出するアーチ状部４０Ａを備えるよう
に形成して、膨出部Ｃｉをアーチ状部４０Ａにて構成し
てある。又、改質処理室３を形成する皿形状容器形成部
材４１の皿底部を、伝熱板４０のアーチ状部４０Ａと同
形状のアーチ状部４１Ａを備えるように形成してある。

【００６０】説明を加えると、伝熱板４０は、周縁部を
接続代として残し、内部が伝熱板４０の長辺方向にかか
るアーチ状部４０Ａになるように、ステンレス等の耐熱
金属製の板材をプレス成形して形成してある。改質処理
室３を形成する皿形状容器形成部材４１は、皿底部が、
伝熱板４０のアーチ状部４０Ａと同形状のアーチ状部４
１Ａになるように、ステンレス等の耐熱金属製の板材を
プレス成形して形成してある。そして、上述のように成
形して形成した伝熱板４０の両側に、第１実施形態と同
様に、一対の皿形状容器形成部材４１を振分け配置した
状態で、周縁部をシーム溶接にて接続して、双室具備容
器Ｂｄを形成してある。

【００６１】伝熱板４０にアーチ状部４０Ａを備えさせ
るのに伴って、改質処理室３を形成する皿形状容器形成
部材４１の皿底部にも、伝熱板４０のアーチ状部４０Ａ
と同形状のアーチ状部４１Ａを備えさせることにより、
改質処理室３における流路幅を上下方向にわたって略均
等になるようにして、粒状の改質触媒ｃを改質処理室３
に装入するに当たって、空隙部が生じないように簡単に
装入することができるようにしてある。

【００６２】改質装置Ｒの運転の開始により、伝熱板４
０が加熱されると、膨出部Ｃｉは、熱膨張により改質処
理室内部側に膨出するように変形し、その膨出部Ｃｉの
作用により、伝熱板４０における側面部対応伝熱板部分
（伝熱板４０における周縁部の接続代部分を除いた部
分、第３実施形態ではアーチ状部４０Ａに相当する）全
体としても、改質処理室内部側に膨出するように変形す
る傾向となり、一方、運転が停止されて、伝熱板４０が
冷却されると、膨出部Ｃｉは改質処理室外部側に窄むよ
うに変形し、側面部対応伝熱板部分全体としても改質処
理室外部側に窄むように変形する。そして、伝熱板４０
が加熱されて、膨出部Ｃｉが改質処理室内部側に膨出す
るときには、粒状改質触媒群を押しのけて膨出する必要
があることから、膨出部Ｃｉはもとより側面部対応伝熱
板部分全体としても改質処理室内部側への膨出変化量が
少なく、一方、伝熱板４０が冷却されて、膨出部Ｃｉが
改質処理室外部側に窄むときには、粒状改質触媒群によ
り改質処理室外部側に向けて荷重が印加されていること
から、膨出部Ｃｉはもとより側面部対応伝熱板部分全体
としても改質処理室外部側に窄み易く、伝熱板４０は元
の形状に戻り易い。そして、運転時間が経過したり、運
転の開始及び停止が繰り返されても、改質処理室内部側
へ膨出するときはその膨出変化量が少なく、伝熱板４０
の変形は弾性変形範囲内に留まるので、改質処理室外部
側に窄むときは、弾性復帰力と共に粒状改質触媒群によ
り押されることにより容易に窄んで、元の形状に戻り易
いことから、運転時や停止時における改質処理室３の容
積は初期からほとんど変化しないので、運転時における
改質処理室３内の粒状改質触媒群の装入状態は初期の状
態から変化し難く、原燃料ガスを所望通りに改質処理す
ることができる。

【００６３】第３実施形態の改質装置Ｒを用いて、第１
実施形態において説明したのと同様に、水素含有ガス生
成装置を構成することができるので、詳細な説明は省略
するが、第３実施形態においては、伝熱板４０にアーチ
状部４０Ａを備えさせるのに伴って、改質処理室３を形
成する皿形状容器形成部材４１の皿底部にもアーチ状部
４１Ａを備えさせたことにより、下記に説明する点で、
第１実施形態と異なる。

【００６４】即ち、図１０に示すように、改質装置Ｒを
構成する双室具備容器Ｂｄ２に隣接する単室具備容器Ｂ
ｍに関しては、平板状容器形成部材４２及び皿形状容器
形成部材４１それぞれに、改質装置Ｒの皿形状容器形成
部材４１の皿底部のアーチ状部４１Ａと同形状のアーチ
状部を備えさせて、双室具備容器Ｂｄ２に単室具備容器
Ｂｍを密着させることができるようにすると共に、双室
具備容器Ｂｄ２を用いて構成する保温用通流部７の流路
幅を流れ方向にわたって略均等になるように構成してあ
るある。更に、双室具備容器Ｂｄ２に隣接する断熱材１
９に関しては、双室具備容器Ｂｄ２側の面を、双室具備
容器Ｂｄ２の皿形状容器形成部材４１のアーチ状部と同
形状に窪ませて、双室具備容器Ｂｄ２に断熱材を密着さ
せることができるようにしてある。

【００６５】〔第４実施形態〕第４実施形態の改質装置
Ｒは、伝熱板４０の構成が第１実施形態と異なり、その
他は第１実施形態と同様に構成してある。即ち、第４実
施形態では、図１、図１１及び図１２に示すように、伝
熱板４０を、改質処理室内部側に膨出する膨出部Ｃｉを
備え、その膨出部Ｂが熱膨張により改質処理室内部側に
膨出するように構成してある。更に、第４実施形態にお
いては、伝熱板４０を、その伝熱板４０の略全幅にわた
って延び且つ改質処理室内部側に膨出する複数の突条部
４０Ｖｉを互いに平行に備えた波板状部を備えるように
形成して、膨出部Ｃｉを突条部４０Ｖｉにて構成してあ
る。

【００６６】説明を加えると、伝熱板４０は、周縁部を
接続代として残し、内部が、複数の突条部４０Ｖｉが互
いに平行になる状態で伝熱板４０の長辺方向に交互に並
ぶ波板状になるように、ステンレス等の耐熱金属製の板
材をプレス成形して形成してある。そして、上述のよう
に成形して形成した伝熱板４０の両側に、第１実施形態
と同様に、一対の皿形状容器形成部材４１を振分け配置
した状態で、周縁部をシーム溶接にて接続して、双室具
備容器Ｂｄを形成してある。

【００６７】伝熱板４０の加熱及び冷却に伴って、膨出
部Ｃｉが膨出及び窄む形態は、上記の第３実施形態と同
様であるので、説明を省略する。従って、第４実施形態
の改質装置Ｒは、第３実施形態の改質装置Ｒと同様に、
運転時間が経過したり、運転の開始及び停止が繰り返さ
れても、運転時や停止時における改質処理室３の容積は
初期からほとんど変化しないので、運転時における改質
処理室３内の粒状改質触媒群の装入状態は初期の状態か
ら変化し難く、原燃料ガスを所望通りに改質処理するこ
とができる。又、第４実施形態の改質装置Ｒを用いて、
第１実施形態において説明したのと同様に、水素含有ガ
ス生成装置を構成することができるので、水素含有ガス
生成装置の説明は省略する。

【００６８】第１実施形態及び第４実施形態夫々の改質
装置Ｒの比較例として、図１９及び図２０に示す改質装
置Ｒが考えられる。即ち、伝熱板４０を、その伝熱板４
０の略全幅にわたって延び且つ改質処理室外部側に膨出
する複数の外側突条部４０Ｖｏを互いに平行に備えた波
板状に形成する。しかしながら、比較例の改質装置Ｒで
は、伝熱板４０が加熱されると、外側突条部４０Ｖｏ
は、粒状改質触媒群により改質処理室外部側に向けて荷
重が印加される状態で、熱膨張により改質処理室外部側
に膨出するように変形するので、その変形量が大きく、
一方、伝熱板４０が冷却されても、外側突条部４０Ｖｏ
には粒状改質触媒群により改質処理室外部側に向けて荷
重が印加されていることから、外側突条部４０Ｖｏはも
との形状に戻り難く、次第に、改質処理室外部側への変
形量が大きくなる。従って、改質処理室３の容積の増大
変化量が大きくなり易いので、比較例の改質装置Ｒは、
改質処理室３の容積の増大変化を抑制して、耐久性を向
上する上で、好ましくない。

【００６９】〔別実施形態〕次に別実施形態を説明す
る。 （イ） 図１３及び図１４に示すように、伝熱板４０
を、改質処理室内部側に膨出する膨出部Ｃｉを備え、そ
の膨出部Ｃｉが熱膨張により改質処理室内部側に膨出す
るように構成するに当たって、伝熱板４０を、その周縁
部近傍から改質処理室内部側に椀状に膨出する椀状部４
０Ｚを備えるように形成して、膨出部Ｃｉを椀状部４０
Ｚにて構成してもよい。あるいは、図示は省略するが、
伝熱板４０を、改質処理室内部側に椀状に膨出する複数
の椀状部を備えるように形成して、膨出部Ｃｉを前記複
数の椀状部にて構成してもよい。

【００７０】（ロ） 上記の第３実施形態において、伝
熱板４０にアーチ状部４０Ａを備えさせるのに伴って、
改質処理室３を形成する皿形状容器形成部材４１の皿底
部にもアーチ状部４１Ａを備えさせたが、皿底部にアー
チ状部４１Ａを備えさせずに、皿底部を平板状に形成し
ても良い。この場合、改質装置Ｒを構成する双室具備容
器Ｂｄ２に隣接する単室具備容器Ｂｍに関しても、平板
状容器形成部材４２及び皿形状容器形成部材４１をそれ
ぞれ平板状に形成し、双室具備容器Ｂｄ２に隣接する断
熱材１９に関しても、双室具備容器Ｂｄ２側の面を平面
状に形成する。

【００７１】（ハ） 伝熱板４０の外形形状は、上記の
実施形態において例示した如き長方形に限定されるもの
ではなく、例えば、正方形でも良い。 （ニ） 上記の実施形態では、双室具備容器Ｂｄを長方
形板状に形成して、その長方形板状の双室具備容器Ｂｄ
を長い方の辺（即ち、伝熱板４０の長い方の辺）が上下
方向を向く姿勢で設ける場合について例示したが、長い
方の辺が横方向を向く姿勢で設けても良い。

【００７２】（ホ） 受熱用の一側面部を周縁部が固定
された状態の伝熱板４０にて構成するように、改質処理
室３を形成するため構造は、上記の実施形態において例
示した構造に限定されるものではない。例えば、伝熱板
４０を皿形状に形成し、その皿形状の伝熱板４０の周縁
部と平面状の容器形成部材の周縁部とを溶接接続して、
改質処理室３を形成し、皿形状の伝熱板４０の皿底部を
受熱用の側面部とするようにしても良い。

【００７３】（ヘ） 本発明による改質装置Ｒを、燃料
電池における発電反応用の燃料ガス生成用として用いる
場合、燃料電池としては、固体高分子型、リン酸型、固
体電解質型、溶融炭酸塩型等、種々の型式の燃料電池を
対象とすることができる。又、本発明による改質装置Ｒ
を用いて前記燃料ガス生成用の水素含有ガス生成装置を
構成する場合、固体高分子型の燃料電池を対象とする場
合は、上記の実施形態にように、変成処理部５及び選択
酸化処理部６を備えて構成して、生成される燃料ガス中
の一酸化炭素濃度を低くすることが好ましいが、例え
ば、リン酸型の燃料電池のように、一酸化炭素ガス濃度
を高分子型ほど低くする必要がない場合は、選択酸化処
理部６を省略することができ、又、固体電解質型のよう
に一酸化炭素ガスが含有されていても支障がない場合
は、変成処理部５と選択酸化処理部６を省略することが
できる。又、本発明による改質装置Ｒは、上記の実施形
態の如き水素含有ガス生成装置に組み込んでい用いる場
合に限定されるものではなく、単独で用いることが可能
である。

【００７４】（ト） 燃料ガス生成用の炭化水素系の原
燃料としては、上記の実施形態において例示した天然ガ
ス以外に、プロパンガス、ナフサ、灯油や、メタノール
等のアルコール類等、種々の原燃料を用いることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１、第２及び第４の各実施形態にかかる改質
装置の斜視図

【図２】第１実施形態にかかる改質装置の分解斜視図

【図３】第１実施形態にかかる改質装置の縦断側面図

【図４】第１実施形態にかかる改質装置を備えた水素含
有ガス生成装置の縦断側面図

【図５】第２実施形態にかかる改質装置の分解斜視図

【図６】第２実施形態にかかる改質装置の縦断側面図

【図７】第３実施形態にかかる改質装置の斜視図

【図８】第３実施形態にかかる改質装置の分解斜視図

【図９】第３実施形態にかかる改質装置の縦断側面図

【図１０】第３実施形態にかかる改質装置を備えた水素
含有ガス生成装置の縦断側面図

【図１１】第４実施形態にかかる改質装置の分解斜視図

【図１２】第４実施形態にかかる改質装置の縦断側面図

【図１３】別実施形態にかかる改質装置の分解斜視図

【図１４】別実施形態にかかる改質装置の縦断側面図

【図１５】水素含有ガス生成装置を構成する双室具備容
器の斜視図

【図１６】水素含有ガス生成装置を構成する単室具備容
器の斜視図

【図１７】実施形態に係る改質装置を備えた水素含有ガ
ス生成装置の側面図

【図１８】実施形態に係る改質装置を備えた水素含有ガ
ス生成装置の正面図

【図１９】比較例の改質装置の分解斜視図

【図２０】比較例の改質装置の縦断側面図

【図２１】従来の改質装置の分解斜視図

【図２２】従来の改質装置の縦断側面図

【符号の説明】

３ 改質処理室 ４０ 伝熱板 ４０Ａ アーチ状部 ４０Ｖｉ 突条部 ４０Ｗｉ 内側突条部 ４０Ｗｏ 外側突条部 ４０Ｚ 椀状部 Ｂｉ 内側膨出部 Ｂｏ 外側膨出部 ｃ 改質触媒 Ｃｉ 膨出部

フロントページの続き (72)発明者 高見 晋 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 Ｆターム(参考） 4G040 EA03 EA06 EB01 EB03 EB12 EB31 EB32 EB46

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粒状の改質触媒が装入された改質処理室
   が設けられ、 その改質処理室における受熱用の一側面部が、周縁部が
   固定された状態の伝熱板にて構成された改質装置であっ
   て、 前記伝熱板が、改質処理室内部側に膨出する膨出部を備
   え、その膨出部が熱膨張により前記改質処理室内部側に
   膨出するように構成されている改質装置。
2. 【請求項２】 前記伝熱板が、その周縁部近傍から前記
   改質処理室内部側に椀状に膨出する椀状部又はアーチ状
   に膨出するアーチ状部を備えるように形成されて、 前記膨出部が前記椀状部又は前記アーチ状部にて構成さ
   れている請求項１記載の改質装置。
3. 【請求項３】 前記伝熱板が、その伝熱板の略全幅にわ
   たって延び且つ前記改質処理室内部側に膨出する複数の
   突条部を互いに平行又は略平行に備えた波板状に形成さ
   れて、 前記膨出部が前記突条部にて構成されている請求項１記
   載の改質装置。
4. 【請求項４】 粒状の改質触媒が装入された改質処理室
   が設けられ、 その改質処理室における受熱用の一側面部が、周縁部が
   固定された状態の伝熱板にて構成された改質装置であっ
   て、 前記伝熱板が、改質処理室内部側に膨出する内側膨出部
   と、改質処理室外部側に膨出する外側膨出部とを備え、 前記内側膨出部が熱膨張により前記改質処理室内部側に
   膨出し、前記外側膨出部が熱膨張により前記改質処理室
   外部側に膨出するように構成されている改質装置。
5. 【請求項５】 前記伝熱板が、その伝熱板の略全幅にわ
   たって延び且つ前記改質処理室内部側に膨出する内側突
   条部と、前記伝熱板の略全幅にわたって延び且つ前記改
   質処理室外部側に膨出する外側突条部とを、互いに平行
   又は略平行になる状態で交互に備えた波板状に形成され
   て、 前記内側膨出部が前記内側突条部にて構成され、前記外
   側膨出部が前記外側突条部にて構成されている請求項４
   記載の改質装置。