JP2003176104A - Apparatus for producing gaseous mixture for reforming - Google Patents
Apparatus for producing gaseous mixture for reformingInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、改質装置にて用い
られる改質用混合気を生成する改質用混合気生成装置、
および改質ガス燃料と水蒸気とから燃料電池の燃料とし
て用いられる改質ガスを生成するための改質装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reforming mixture generating device for generating a reforming mixture used in a reforming device,
And a reformer for producing a reformed gas used as a fuel for a fuel cell from the reformed gas fuel and steam.
【０００２】[0002]
【従来の技術】燃料電池に用いられる燃料として、ガソ
リン、メタノールといった改質ガス燃料から水素含有ガ
スである改質ガスを生成する場合には、改質装置を用い
た改質処理が要求される。したがって、改質装置におけ
る改質効率によっては、等しい原料投入量から得られる
改質ガス量が異なり、所望の改質ガス量を得ることがで
きないことがある。この問題に対して、改質装置のサイ
ズが余り問題とならない定置型改質装置の場合には、改
質装置のサイズを大きくして原料投入量を増大させるこ
とにより、所望の量の改質ガスを得ることができる。2. Description of the Related Art As a fuel used in a fuel cell, when a reformed gas which is a hydrogen-containing gas is produced from a reformed gas fuel such as gasoline or methanol, a reforming process using a reformer is required. . Therefore, depending on the reforming efficiency in the reformer, the amount of reformed gas obtained from the same amount of raw material input may differ, and the desired amount of reformed gas may not be obtained. On the other hand, in the case of a stationary type reformer in which the size of the reformer is not a big problem, the size of the reformer is increased to increase the amount of the raw material input, so that the desired amount of reformer can be obtained. Gas can be obtained.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、車載用
の燃料電池に改質ガスを供給する車載用改質装置の場
合、改質装置に許容されるサイズは限られており、むし
ろ、できるだけ小型化することが要求される。したがっ
て、限られた大きさの中で、効率良く燃料の改質処理を
実行することができる改質装置が要求されている。However, in the case of an on-vehicle reformer that supplies reformed gas to an on-vehicle fuel cell, the size allowed for the reformer is limited, and rather, it is as small as possible. Required to do so. Therefore, there is a demand for a reformer capable of efficiently performing the fuel reforming process within a limited size.
【０００４】本発明は、上記要求に応えるためになされ
たものであり、車載用の改質装置に対して均一に分散し
た状態で改質用混合気を供給する改質用混合気生成装置
を提供し、改質処理における改質効率を向上させること
を目的とする。The present invention has been made in order to meet the above-mentioned demands, and provides a reforming mixture generator for supplying a reforming mixture in a uniformly dispersed state to an on-vehicle reforming device. It is intended to provide and improve the reforming efficiency in the reforming process.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段および作用・効果】上記課
題を解決するために本発明の第１の態様は、改質用混合
気を生成する改質用混合気生成装置を提供する。本発明
の第１の態様に係る改質用混合気生成装置は、第１およ
び第２の端面を有する中空体形状の第１の混合器と、前
記第１の端面に配置されると共に、前記第１の混合器の
内部において、改質ガスを生成するための改質ガス燃料
を前記第１の端面から第２の端面に向けて供給する燃料
供給部と、前記第１の混合器の内部において、前記第１
の端面から第２の端面に向けて供給される改質ガス燃料
に対して交差する方向へ空気および水蒸気を供給する水
蒸気供給部と、前記第２の端面に形成された開口部と、
前記第１の端面から第２の端面に向かう軸に垂直な前記
第１の混合器の断面積よりも小さな断面積を有する第１
の開放端部と、前記第１の開放端部より大きな断面積を
有する第２の開放端部とを有する略円錐状の第２の混合
器とを備えることを特徴とする。Means for Solving the Problems and Actions / Effects In order to solve the above problems, the first aspect of the present invention provides a reforming mixture generating apparatus for generating a reforming mixture. A reforming mixture generating apparatus according to a first aspect of the present invention is a hollow-body-shaped first mixer having first and second end surfaces, and is disposed on the first end surface, and Inside the first mixer, a fuel supply unit that supplies a reformed gas fuel for generating a reformed gas from the first end surface toward the second end surface, and inside the first mixer. In the first
A steam supply part for supplying air and steam in a direction intersecting with the reformed gas fuel supplied from the end face toward the second end face, and an opening formed in the second end face.
A first cross-sectional area smaller than a cross-sectional area of the first mixer perpendicular to an axis extending from the first end surface toward the second end surface;
A substantially conical second mixer having an open end and a second open end having a larger cross-sectional area than the first open end.
【０００６】本発明の第１の態様に係る改質用混合気生
成装置によれば、改質ガスを生成するための改質ガス燃
料が第１端面から第２の端面に向けて供給され、空気お
よび水蒸気が第１の端面から第２の端面に向けて供給さ
れる改質ガス燃料に対して交差する方向へ供給されるの
で、空気、水蒸気および改質ガス燃料とを交差混合させ
ることができる。また、第１の開放端部によって混合水
蒸気と改質ガス燃料との混合気の流速を増大させて混合
の程度を高めることができる。さらに、第２の開放端部
によって改質ガス燃料と空気および水蒸気の混合気との
混合気の流速を低減し、改質ガス燃料と混合水蒸気の混
合気を改質装置内部に均一に分散させた状態で供給する
ことができる。したがって、改質処理における改質効率
を向上させることができる。According to the reforming mixture generating apparatus of the first aspect of the present invention, the reformed gas fuel for producing the reformed gas is supplied from the first end face toward the second end face, Since air and steam are supplied in a direction intersecting with the reformed gas fuel supplied from the first end surface toward the second end surface, it is possible to cross-mix air, steam and reformed gas fuel. it can. In addition, the first open end can increase the flow rate of the air-fuel mixture of the steam mixture and the reformed gas fuel to increase the degree of mixing. Further, the second open end reduces the flow velocity of the mixture gas of the reformed gas fuel and the mixture of air and steam, so that the mixture of the reformed gas fuel and the mixed steam is evenly dispersed inside the reformer. It can be supplied in an open condition. Therefore, the reforming efficiency in the reforming process can be improved.
【０００７】本発明の第１の態様に係る改質用混合気生
成装置はさらに、前記燃料供給部と前記第１の開放端部
との間に配置されていると共に、所定の気体通過率を有
する整流器を備えても良い。かかる場合には、所定の気
体通過率によって混合水蒸気の偏流が整流され、改質ガ
ス燃料と気体および水蒸気の混合気とを均一に接触させ
て、両者の拡散（混合）を促進させることができる。The reforming mixture generating apparatus according to the first aspect of the present invention is further arranged between the fuel supply section and the first open end section and has a predetermined gas passage rate. You may provide the rectifier which has. In such a case, the biased flow of the mixed steam is rectified by the predetermined gas passage rate, and the reformed gas fuel and the mixed gas of the gas and the steam are brought into uniform contact with each other to promote the diffusion (mixing) of the both. .
【０００８】本発明の第１の態様に係る改質用混合気生
成装置はさらに、前記第２の開放端部と結合されると共
に、改質触媒を内包する改質部を備えても良く、さら
に、前記第２の開放端部と前記改質触媒との間に所定の
気体通過率を有する整流板を備えても良い。かかる場合
には、改質触媒に対して、改質ガス燃料と混合水蒸気と
の混合気をより均一に接触させることができる。The reforming air-fuel mixture generating apparatus according to the first aspect of the present invention may further include a reforming section that is coupled to the second open end and that contains a reforming catalyst. Further, a rectifying plate having a predetermined gas passage rate may be provided between the second open end and the reforming catalyst. In this case, the mixture of the reformed gas fuel and the mixed steam can be brought into more uniform contact with the reforming catalyst.
【０００９】本発明の第２の態様は、改質用混合気生成
装置を提供する。本発明の第２の態様に係る改質用混合
気生成装置は、改質ガスを生成するための燃料を供給す
る燃料供給器と、旋回流を形成するように空気および水
蒸気の混合気である混合水蒸気を供給し、前記供給され
た燃料と前記混合水蒸気とを混合させる混合器と、前記
混合器から排出された前記改質ガス燃料と前記混合水蒸
気との混合気の流速を増大させる流速加速器と、前記流
速加速器から排出された前記改質ガス燃料と前記混合水
蒸気との混合気の流速を減少させる流速減速器とを備え
ることを特徴とする。A second aspect of the present invention provides a reforming mixture generator. A reforming mixture generating apparatus according to a second aspect of the present invention is a mixture of air and steam so as to form a swirling flow with a fuel supplier that supplies fuel for generating a reformed gas. A mixer that supplies mixed steam and mixes the supplied fuel and the mixed steam, and a flow velocity accelerator that increases the flow velocity of the mixed gas of the reformed gas fuel and the mixed steam discharged from the mixer. And a flow velocity reducer for reducing the flow velocity of the mixture of the reformed gas fuel and the mixed steam discharged from the flow velocity accelerator.
【００１０】本発明の第２の態様に係る改質用混合気生
成装置によれば、空気および水蒸気の混合気である混合
水蒸気が旋回流を形成するように供給され、改質ガス燃
料と混合されるので、混合水蒸気と改質ガス燃料とを交
差混合させることができる。また、流速加速器によって
混合水蒸気と改質ガス燃料との混合気の流速を増大させ
て混合の程度を高めることができる。さらに、流速減速
器によって改質ガス燃料と混合水蒸気との混合気の流速
を低減し、改質ガス燃料と混合水蒸気の混合気を均一に
分散させた状態で改質触媒に供給することができる。し
たがって、改質処理における改質効率を向上させること
ができる。According to the reforming mixture generation device of the second aspect of the present invention, the mixed steam, which is a mixture of air and steam, is supplied so as to form a swirl flow and mixed with the reformed gas fuel. Therefore, the mixed steam and the reformed gas fuel can be cross-mixed. Further, the flow velocity accelerator can increase the flow velocity of the mixture of the steam mixture and the reformed gas fuel to enhance the degree of mixing. Furthermore, the flow velocity reducer can reduce the flow velocity of the mixture of the reformed gas fuel and the mixed steam, and the mixture of the reformed gas fuel and the mixed steam can be supplied to the reforming catalyst in a uniformly dispersed state. . Therefore, the reforming efficiency in the reforming process can be improved.
【００１１】本発明の第２の態様に係る改質用混合気生
成装置において、前記流速加速器は、前記混合器から排
出される前記改質ガス燃料と前記混合水蒸気との混合気
の通過断面積を小さくすることによって前記改質ガス燃
料と前記混合水蒸気との混合気の流速を増大させても良
い。かかる場合には、小さな通過断面積を通過すること
により改質ガス燃料と混合水蒸気との混合気の流速は加
速され、旋回して流れている改質ガス燃料と混合水蒸気
との接触の機会を増大させることができるので、改質ガ
ス燃料と混合水蒸気との混合がより促進される。In the reforming mixture generating apparatus according to the second aspect of the present invention, the flow velocity accelerator has a passage cross-sectional area of a mixture of the reformed gas fuel and the mixed steam discharged from the mixer. May be decreased to increase the flow rate of the mixture of the reformed gas fuel and the mixed steam. In such a case, the flow velocity of the air-fuel mixture of the reformed gas fuel and the mixed steam is accelerated by passing through the small passage cross-section, so that the opportunity of contact between the reformed gas fuel and the mixed steam flowing in a swirling manner is increased. Since it can be increased, the mixing of the reformed gas fuel and the mixed steam is further promoted.
【００１２】本発明の第２の態様に係る改質用混合気生
成装置において、前記流速減速器は、前記流速加速器か
ら排出された前記改質ガス燃料と前記混合水蒸気との混
合気の通過断面積を大きくすると共に、前記流速加速器
から排出された前記改質ガス燃料と前記混合水蒸気との
混合気を容量の大きな空間へ排出することによって前記
改質ガス燃料と前記混合水蒸気との混合気の流速を減少
させても良い。かかる場合には、旋回して流れている改
質ガス燃料と混合水蒸気との混合気の流速が低減される
ことにより、改質ガス燃料と混合水蒸気との混合気が改
質用混合気生成装置内に均一に分散している状態を得る
ことができる。In the reforming mixture generating apparatus according to the second aspect of the present invention, the flow velocity reducer cuts off passage of a mixture of the reformed gas fuel discharged from the flow velocity accelerator and the mixed steam. While increasing the area, the mixture of the reformed gas fuel and the mixed steam discharged from the flow velocity accelerator is discharged into a space having a large capacity to generate a mixture of the reformed gas fuel and the mixed steam. The flow velocity may be reduced. In such a case, the mixture of the reformed gas fuel and the mixed steam is reduced by reducing the flow velocity of the mixture of the reformed gas fuel and the mixed steam flowing in a swirling manner. It is possible to obtain a state in which they are uniformly dispersed.
【００１３】本発明の第２の態様に係る改質用混合気生
成装置において、前記混合器には、前記改質ガス燃料に
対する前記混合水蒸気の偏流を防止する偏流防止手段が
備えられていても良い。かかる場合には、混合水蒸気の
偏流を防止して、改質ガス燃料と混合水蒸気との混合の
均一化を図ることができる。In the reforming mixture generating apparatus according to the second aspect of the present invention, the mixer may be provided with a drift preventing means for preventing a deviation of the mixed steam with respect to the reformed gas fuel. good. In such a case, uneven distribution of the mixed steam can be prevented, and the reformed gas fuel and the mixed steam can be uniformly mixed.
【００１４】本発明の第２の態様に係る改質用混合気生
成装置において、前記流速減速器の下流側には、改質ガ
スを生成する改質触媒が配置されていても良い。また、
前記流速減速器と前記改質触媒との間には、前記改質ガ
ス燃料と前記混合水蒸気との混合気の混合濃度を均一化
させる濃度均一化手段が備えられていても良い。あるい
は、前記流速減速器と前記改質触媒との間には、前記燃
料、空気および水蒸気の混合気の温度分布を均一化させ
る温度分布均一化手段が備えられていても良い。いずれ
の場合にも、改質触媒の全作用領域を利用して改質反応
を実現することが可能となり、改質効率を向上させるこ
とができる。In the reforming mixture generating apparatus according to the second aspect of the present invention, a reforming catalyst for generating reformed gas may be arranged downstream of the flow velocity reducer. Also,
A concentration equalizing means may be provided between the flow velocity reducer and the reforming catalyst to make the mixture concentration of the reformed gas fuel and the mixed steam uniform. Alternatively, a temperature distribution uniformizing means for uniformizing the temperature distribution of the air-fuel mixture of fuel, air and steam may be provided between the flow velocity reducer and the reforming catalyst. In any case, the reforming reaction can be realized by utilizing the entire working region of the reforming catalyst, and the reforming efficiency can be improved.
【００１５】本発明の第３の態様は、改質用混合気生成
装置を提供する。本発明の第３の態様に係る改質用混合
気生成装置は、改質ガスを生成するための液体の改質ガ
ス燃料を供給する燃料供給器と、前記供給されて流動す
る改質ガス燃料に対して剪断力を与えるように空気およ
び水蒸気の混合気である混合水蒸気を供給する水蒸気供
給器と、前記燃料供給器と前記水蒸気供給器とを有する
と共に、前記改質ガス燃料と前記混合水蒸気とを混合す
る混合器と、前記混合器から排出される前記改質ガス燃
料および前記混合水蒸気の混合気の圧損を増大させる圧
損増大器と、前記圧損増大器から排出された前記改質ガ
ス燃料および前記混合水蒸気の混合気の圧損を低減させ
る圧損低減器とを備えることを特徴とする。A third aspect of the present invention provides a reforming mixture generator. A reforming gas mixture generating apparatus according to a third aspect of the present invention includes a fuel supplier for supplying a liquid reformed gas fuel for generating a reformed gas, and the reformed gas fuel supplied and flowing. A reforming gas fuel and the mixed steam, and a steam supplier for supplying mixed steam that is a mixture of air and steam to give a shearing force to the fuel, the fuel supplier and the steam supplier. And a pressure loss increaser for increasing the pressure loss of the mixture of the reformed gas fuel and the mixed steam discharged from the mixer, and the reformed gas fuel discharged from the pressure loss increaser. And a pressure loss reducer for reducing the pressure loss of the air-fuel mixture of the mixed steam.
【００１６】本発明の第３の態様に係る改質用混合気生
成装置によれば、空気および水蒸気の混合気である混合
水蒸気が改質ガス燃料に対して剪断力を与えるように供
給されるので、混合水蒸気によってもたらされる剪断力
により改質ガス燃料の粒子の微細化を促進することがで
きる。また、圧損増大器によって混合水蒸気と改質ガス
燃料との混合気の圧損を増大させて混合の程度を高める
ことができる。さらに、圧損低減器によって改質ガス燃
料と混合水蒸気との混合気の圧損を低減し、改質ガス燃
料と混合水蒸気の混合気を均一に分散させた状態で改質
触媒に供給することができる。したがって、改質処理に
おける改質効率を向上させることができる。According to the reforming mixture generating apparatus of the third aspect of the present invention, the mixed steam which is a mixture of air and steam is supplied so as to give a shearing force to the reformed gas fuel. Therefore, it is possible to promote the atomization of the particles of the reformed gas fuel by the shearing force provided by the mixed steam. Moreover, the pressure loss of the air-fuel mixture of the mixed steam and the reformed gas fuel can be increased by the pressure-loss increaser to increase the degree of mixing. Further, the pressure loss of the mixture of the reformed gas fuel and the mixed steam can be reduced by the pressure loss reducer, and the mixture of the reformed gas fuel and the mixed steam can be supplied to the reforming catalyst in a uniformly dispersed state. . Therefore, the reforming efficiency in the reforming process can be improved.
【００１７】本発明の第３の態様に係る改質用混合気生
成装置において、前記混合器には、前記改質ガス燃料と
前記混合水蒸気との混合を促進させる拡散促進手段が備
えられていても良い。かかる場合には、改質ガス燃料と
混合水蒸気との混合がより促進される。In the reforming mixture generating apparatus according to the third aspect of the present invention, the mixer is provided with a diffusion promoting means for promoting mixing of the reformed gas fuel and the mixed steam. Is also good. In such a case, the mixing of the reformed gas fuel and the mixed steam is further promoted.
【００１８】本発明の第３の態様に係る改質用混合気生
成装置において、前記圧損低減器の下流側には、改質ガ
スを生成する改質触媒が配置されていても良い。また、
前記圧損低減器と前記改質触媒との間には、前記改質ガ
ス燃料と前記混合水蒸気との混合気の混合濃度を均一化
させる濃度均一化手段が備えられていても良い。あるい
は、前記圧損低減器と前記改質触媒との間には、前記改
質ガス燃料と前記混合水蒸気との混合気の温度分布を均
一化させる温度分布均一化手段が備えられていても良
い。いずれの場合にも、改質触媒の全作用領域を利用し
て改質反応を実現することが可能となり、改質効率を向
上させることができる。In the reforming mixture generating apparatus according to the third aspect of the present invention, a reforming catalyst for generating a reforming gas may be arranged downstream of the pressure loss reducer. Also,
Between the pressure loss reducer and the reforming catalyst, there may be provided a concentration homogenizing means for homogenizing the mixture concentration of the reformed gas fuel and the mixed steam. Alternatively, a temperature distribution uniformizing means may be provided between the pressure loss reducer and the reforming catalyst to uniformize the temperature distribution of the mixture of the reformed gas fuel and the mixed steam. In any case, the reforming reaction can be realized by utilizing the entire working region of the reforming catalyst, and the reforming efficiency can be improved.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
しつつ実施例に基づいて説明する。図１は本実施例に係
る改質装置を含む改質システムの構成図である。図２は
本実施例に係る改質装置の側面図である。図３は本実施
例に係る改質装置の正面図である。図４は本実施例に係
る改質装置を図３中の４−４線で切断した側面断面図で
ある。図５は本実施例に係る改質装置を図３中の４−４
線で切断した他の側面断面図である。図６は本実施例に
係る改質装置を図２中の６−６線で切断した正面断面図
である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described based on examples with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a reforming system including a reforming apparatus according to this embodiment. FIG. 2 is a side view of the reformer according to this embodiment. FIG. 3 is a front view of the reformer according to this embodiment. FIG. 4 is a side sectional view of the reformer according to the present embodiment taken along line 4-4 in FIG. FIG. 5 shows a reformer according to the present embodiment, which is 4-4 in FIG.
It is other side sectional drawing cut | disconnected by the line. FIG. 6 is a front cross-sectional view of the reformer according to the present embodiment taken along line 6-6 in FIG.
【００２０】図１に示すように、改質システム１００
は、本実施例に係る改質装置１０１、改質装置に対して
空気と水蒸気が混合された混合水蒸気を供給する加熱装
置１０２、改質装置１０１にて生成された改質ガスに含
まれる水素ガス濃度を高めるシフト装置１０３、シフト
装置１０３から排出された改質ガスに含まれる一酸化炭
素（ＣＯ）成分を浄化するＣＯ浄化装置１０４を備えて
いる。改質システム１００にて生成された水素ガスは、
燃料電池１０５に供給され、電力を生成するために燃料
電池１０５によって消費される。As shown in FIG. 1, the reforming system 100.
Is a reformer 101 according to the present embodiment, a heating device 102 that supplies mixed steam obtained by mixing air and steam to the reformer, and hydrogen contained in the reformed gas generated by the reformer 101. The shift device 103 for increasing the gas concentration and the CO purifying device 104 for purifying the carbon monoxide (CO) component contained in the reformed gas discharged from the shift device 103 are provided. The hydrogen gas generated by the reforming system 100 is
It is supplied to the fuel cell 105 and is consumed by the fuel cell 105 to generate electric power.
【００２１】加熱装置１０２には、外部から供給された
燃料と空気との酸化反応を促進させる燃焼用触媒（図示
しない）が内包されており、酸化反応に伴い発生する熱
を利用して、外部から供給される水を水蒸気化する。加
熱装置１０２は、生成された水蒸気を用いて外部から供
給される空気を加熱して、混合水蒸気として改質装置１
０１に供給する。The heating device 102 contains a combustion catalyst (not shown) for promoting the oxidation reaction between the fuel supplied from the outside and the air. The heating device 102 utilizes the heat generated by the oxidation reaction to generate an external gas. The water supplied from is steamed. The heating device 102 heats the air supplied from the outside by using the generated steam to generate the mixed steam as the reforming device 1.
Supply to 01.
【００２２】シフト装置１０３は、改質装置１０１にて
生成されたＨ2とＣＯとをシフト反応により反応させ、
更に改質ガス中に含まれるＨ2量を増加させる。ＣＯ浄
化装置１０４は、シフト装置１０３から排出された改質
ガス中に含まれるＣＯ成分をＣＯ2へと酸化させて改質
ガス中のＣＯ成分を浄化する。The shift device 103 causes H 2 and CO produced in the reformer 101 to react by a shift reaction,
Further, the amount of H 2 contained in the reformed gas is increased. The CO purifying device 104 purifies the CO component in the reformed gas by oxidizing the CO component contained in the reformed gas discharged from the shift device 103 into CO 2 .
【００２３】図２〜図６を参照して本実施例に係る改質
装置１０１について詳細に説明する。改質装置１０１
は、投入された改質ガス燃料と混合水蒸気と混合する第
１の混合器１０、第１の混合器１０から排出された改質
ガス燃料と混合水蒸気との混合気（改質用混合気）を更
に拡散混合する第２の混合器２０を備える改質用混合気
生成部と、改質触媒を内包して改質処理を実行する改質
部３０を備えている。The reforming apparatus 101 according to this embodiment will be described in detail with reference to FIGS. Reformer 101
Is a first mixer 10 for mixing the injected reformed gas fuel and the mixed steam, and a mixture of the reformed gas fuel and the mixed steam discharged from the first mixer 10 (reform mixture). Is further provided with a reforming air-fuel mixture generation section including a second mixer 20 for diffusing and mixing the same, and a reforming section 30 including a reforming catalyst and performing a reforming process.
【００２４】第１の混合器１０は、第１の円形端面１１
および第２の円形端面１２と筒状体１３を有する中空の
円柱状容器である。第１の円形端面１１の中央は円錐台
状に隆起しており、円錐台の天井面および傾斜面には、
液体の改質ガス燃料を筒状体１３の軸方向へ噴射する噴
射ノズル４０が３つ配置されている。なお、図４および
図５において、噴射ノズル４０は断面にて表されていな
い。噴射ノズル４０には、改質ガス燃料を供給する改質
ガス燃料供給口４１、エアアシストにより噴射される改
質ガス燃料を微粒子化するための空気を導入するための
空気導入口４２が備えられている。The first mixer 10 has a first circular end surface 11
And a hollow cylindrical container having a second circular end face 12 and a tubular body 13. The center of the first circular end surface 11 is raised like a truncated cone, and the ceiling surface and the inclined surface of the truncated cone have
Three injection nozzles 40 for injecting the liquid reformed gas fuel in the axial direction of the tubular body 13 are arranged. 4 and 5, the injection nozzle 40 is not shown in cross section. The injection nozzle 40 is provided with a reformed gas fuel supply port 41 for supplying reformed gas fuel and an air introduction port 42 for introducing air for atomizing the reformed gas fuel injected by air assist. ing.
【００２５】第２の円形状端面１２の中央には、第２の
混合器２０を嵌め合わせるための開口部が形成されてい
る。An opening for fitting the second mixer 20 is formed in the center of the second circular end surface 12.
【００２６】筒状体１３の外周面には、混合水蒸気を筒
状体１３の外周部から第１の混合器１０（筒状体１３）
の内部へ導入するための混合水蒸気導入部１３１が形成
されている。混合水蒸気導入部１３１は、例えば、図３
に示すように円形状の開口部を有し、筒状体１３を断面
視した場合に、その外周面に接するように形成されてい
る。混合水蒸気導入部１３１から第１の混合器１０に導
入された混合水蒸気は、当初、筒状体１３の内壁面に沿
って周方向へ流動し、やがて筒状体１３の中心軸に到達
する旋回流を形成する。On the outer peripheral surface of the cylindrical body 13, mixed steam is supplied from the outer peripheral portion of the cylindrical body 13 to the first mixer 10 (the cylindrical body 13).
A mixed steam introducing section 131 for introducing the same into the inside of the is formed. The mixed steam introducing unit 131 is, for example, as shown in FIG.
As shown in FIG. 3, it has a circular opening, and is formed so as to contact the outer peripheral surface of the tubular body 13 when the tubular body 13 is viewed in cross section. The mixed steam introduced from the mixed steam introducing portion 131 into the first mixer 10 initially flows in the circumferential direction along the inner wall surface of the tubular body 13, and eventually reaches the central axis of the tubular body 13. Form a stream.
【００２７】第１の混合器１０の内部には、第１の円形
端面１１の円錐台状部の開放端を覆うようにして筒状の
整流器５０が備えられている。整流器５０は、噴射ノズ
ル４０から供給された改質ガス燃料と混合水蒸気を混合
するために、内部に混合水蒸気を導入するための複数の
孔５１を所定の開孔率にて有している。複数の孔５１
は、旋回して筒状体１３の中心軸に向かう混合水蒸気を
整流して、混合水蒸気と改質ガス燃料とを均一に接触さ
せる。なお、複数の孔５１の形状は、円形に限られず、
三角形、四角形、他の多角形であってもよい。また、孔
の代わりに、スリット状のものが適用されても良い。い
ずれにしても、混合水蒸気の偏流を整流することができ
る形状であれば良い。Inside the first mixer 10, a cylindrical rectifier 50 is provided so as to cover the open end of the truncated cone portion of the first circular end surface 11. The rectifier 50 has a plurality of holes 51 for introducing the mixed steam into the inside thereof in order to mix the reformed gas fuel supplied from the injection nozzle 40 and the mixed steam at a predetermined opening ratio. Multiple holes 51
Rectifies the mixed steam that swirls toward the center axis of the tubular body 13 to bring the mixed steam and the reformed gas fuel into uniform contact. The shape of the plurality of holes 51 is not limited to a circle,
It may be a triangle, a quadrangle, or another polygon. Further, instead of the holes, slit-shaped ones may be applied. In any case, any shape may be used as long as it can rectify the uneven flow of the mixed steam.
【００２８】第２の混合器２０は、筒状体１３の断面積
よりも小さな断面積（径）を有する絞り部２１（第１の
開放端部）と、絞り部２１よりも大きな断面積（径）を
有する拡大部２２（第２の開放端部）とを有する略円錐
形状の容器である。絞り部２１は、整流器５０の下流側
開放端と結合されており、第１の混合器１０から排出さ
れた改質用混合気の旋回流速度を増大させる。拡大部２
２は、絞り部２１から滑らかにその断面積を増大させ、
絞り部２１にて高められた改質用混合気の旋回流速度を
減少させる。The second mixer 20 has a throttle portion 21 (first open end portion) having a sectional area (diameter) smaller than the sectional area of the cylindrical body 13 and a sectional area (larger than the throttle portion 21 ( It is a substantially conical container having an enlarged portion 22 (second open end portion) having a diameter). The throttle portion 21 is connected to the downstream open end of the rectifier 50, and increases the swirling flow velocity of the reforming mixture discharged from the first mixer 10. Enlargement part 2
2 smoothly increases the cross-sectional area from the narrowed portion 21,
The swirling flow velocity of the reforming air-fuel mixture increased by the throttle portion 21 is reduced.
【００２９】改質部３０には、円柱状の改質用触媒６０
が断熱性の緩衝材６１によって固定されている。改質部
３０の改質用触媒６０と、第２の混合器２０の拡大部２
２との間には、所定の開孔率で複数の孔７１を有するじ
ゃま板７０が配置されている。じゃま板７０によって、
改質用混合気は更に拡散され、改質用触媒６０に対して
は、温度、濃度が均一に分布した改質用混合気を供給す
ることができる。改質用触媒６０の通過抵抗が高い場合
には、改質用混合気は改質用触媒６０の手前で比較的拡
散しやすいので、じゃま板７０は、特に、改質用触媒６
０の通過抵抗が低く、自然拡散を期待し難い場合に有用
である。なお、複数の孔７１の形状は、円形に限られ
ず、三角形、四角形、他の多角形であってもよい。ま
た、孔の代わりに、スリット状のものが適用されても良
い。いずれにしても、改質用混合気の流れに対して抵抗
を与え、改質用混合気の温度、濃度分布を均一化できる
形状であれば良い。The reforming section 30 includes a columnar reforming catalyst 60.
Are fixed by a heat insulating cushioning material 61. The reforming catalyst 60 of the reforming section 30 and the expansion section 2 of the second mixer 20.
A baffle plate 70 having a plurality of holes 71 with a predetermined aperture ratio is arranged between the two. By the baffle 70,
The reforming air-fuel mixture is further diffused, and the reforming air-fuel mixture whose temperature and concentration are evenly distributed can be supplied to the reforming catalyst 60. When the passage resistance of the reforming catalyst 60 is high, the reforming air-fuel mixture is relatively easy to diffuse before the reforming catalyst 60.
It is useful when the passage resistance of 0 is low and it is difficult to expect spontaneous diffusion. The shape of the plurality of holes 71 is not limited to a circle, and may be a triangle, a quadrangle, or another polygon. Further, instead of the holes, slit-shaped ones may be applied. In any case, any shape may be used as long as it gives resistance to the flow of the reforming mixture and makes the temperature and concentration distribution of the reforming mixture uniform.
【００３０】上記構成を有する改質装置の作用を改質ガ
ス燃料、混合水蒸気を始めとする流体の流れに従って説
明する。改質ガスを生成するための液体燃料である改質
ガス燃料は、３つの噴射ノズル４０から第１の混合器１
０（整流器５０）の内部に噴射される。一方、加熱装置
１０２から供給された混合水蒸気は、第１混合器１０の
筒状部１３に形成された混合水蒸気導入部１３１から第
１の混合器１０の内部に供給される。なお、改質ガス燃
料を噴射ノズル４０から噴射する際には、空気導入口か
ら空気を導入し、噴射する改質ガス燃料をより微細化す
る。The operation of the reformer having the above structure will be described according to the flow of fluid including reformed gas fuel and mixed steam. The reformed gas fuel, which is a liquid fuel for generating the reformed gas, is supplied from the three injection nozzles 40 to the first mixer 1.
It is injected inside 0 (rectifier 50). On the other hand, the mixed steam supplied from the heating device 102 is supplied to the inside of the first mixer 10 from the mixed steam introducing portion 131 formed in the tubular portion 13 of the first mixer 10. When the reformed gas fuel is injected from the injection nozzle 40, air is introduced from the air introduction port to make the reformed gas fuel to be injected finer.
【００３１】混合水蒸気導入部１３１から導入された混
合水蒸気は、図６に示すように第１の混合器１０の内部
で旋回流を生成し、整流器５０の孔５１から整流器５０
の内部に導入される。混合水蒸気は、複数の孔５１を介
して整流器５０の内部に導入されるので、偏流が生じた
場合であっても整流器５０の軸方向に均一に分散（整
流）された状態で、整流器５０の内部に旋回しながら導
入される。したがって、混合水蒸気を整流器５０の軸方
向に流れる改質ガス燃料に対して均一に接触させること
ができる。The mixed steam introduced from the mixed steam introducing section 131 produces a swirling flow inside the first mixer 10 as shown in FIG.
Be introduced inside. Since the mixed steam is introduced into the rectifier 50 through the plurality of holes 51, even if a nonuniform flow occurs, the mixed steam is uniformly dispersed (rectified) in the axial direction of the rectifier 50. It is introduced while turning inside. Therefore, the mixed steam can be brought into uniform contact with the reformed gas fuel flowing in the axial direction of the rectifier 50.
【００３２】整流器５０内部に導入された混合水蒸気
は、整流器５０（第１の混合器１０）の周方向に流れる
旋回流であり、整流器５０（第１の混合器１０）の軸方
向に流れる改質ガス燃料と交差接触する。この結果、改
質ガス燃料には混合水蒸気によって与えられる剪断力が
作用し、改質ガス燃料の粒子が更に微細化され、改質ガ
ス燃料と混合水蒸気との良好な混合（拡散）が促進され
る。The mixed water vapor introduced into the rectifier 50 is a swirling flow flowing in the circumferential direction of the rectifier 50 (first mixer 10), and is modified in the axial direction of the rectifier 50 (first mixer 10). Cross-contacts with high-quality gas fuel. As a result, the shearing force given by the mixed steam acts on the reformed gas fuel, the particles of the reformed gas fuel are further miniaturized, and good mixing (diffusion) between the reformed gas fuel and the mixed steam is promoted. It
【００３３】整流器５０の内部にて改質ガス燃料と混合
水蒸気とが混合して生成された改質用混合気は、旋回流
を維持しながら第２の混合器２０の絞り部２１へと流動
する。絞り部２１の断面積（半径）は、整流器５０の断
面積（半径）よりも小さく設定されているので、絞り部
２１を通過する改質用混合気の流速は加速される。この
結果、改質用混合気中の改質ガス燃料と混合水蒸気との
混合がより促進される。The reforming mixture produced by mixing the reformed gas fuel and the mixed steam inside the rectifier 50 flows to the throttle portion 21 of the second mixer 20 while maintaining the swirling flow. To do. Since the cross-sectional area (radius) of the throttle portion 21 is set smaller than the cross-sectional area (radius) of the rectifier 50, the flow velocity of the reforming mixture passing through the throttle portion 21 is accelerated. As a result, the mixing of the reformed gas fuel and the mixed steam in the reforming mixture is further promoted.
【００３４】絞り部２１を通過した改質用混合気は、第
２の混合器２０の拡大部２２に流動する。拡大部２２
は、絞り部２１よりも大きな断面積（半径）を有してい
るので、改質用混合気の流速は減速され、改質用混合気
の流れは、第２の混合器２０の周方向への旋回流から軸
方向への均一な流れへと移行する。改質用混合気は、旋
回して拡大部２１へ到達しているので、その流れの態様
が軸方向流れとなった時点において、改質用混合気は第
２の混合器２０の周方向へ広く均一に拡散（分布）して
いる。この結果、第２の混合器２０を通過した改質用混
合気は、濃度、および温度の点において均一な状態で、
改質部３０へ流動する。改質用混合気は、かかる状態に
て改質用触媒６０と接触しても、改質用触媒６０の全作
用面と反応するので、効率良く改質ガスを生成させるこ
とができる。なお、本実施例では、更に、改質効率を向
上するためじゃま板７０が用いられている。The reforming air-fuel mixture that has passed through the throttle portion 21 flows into the expansion portion 22 of the second mixer 20. Enlargement part 22
Has a larger cross-sectional area (radius) than the narrowed portion 21, the flow velocity of the reforming mixture is reduced, and the reforming mixture flows in the circumferential direction of the second mixer 20. From the swirling flow of A to a uniform flow in the axial direction. Since the reforming air-fuel mixture swirls and reaches the expanding portion 21, the reforming air-fuel mixture moves in the circumferential direction of the second mixer 20 at the time when the flow mode becomes the axial flow. Widely and uniformly diffused (distributed). As a result, the reforming mixture that has passed through the second mixer 20 is uniform in terms of concentration and temperature,
It flows to the reforming section 30. Even if the reforming mixture comes into contact with the reforming catalyst 60 in such a state, it reacts with all the working surfaces of the reforming catalyst 60, so that the reformed gas can be efficiently generated. In addition, in this embodiment, the baffle plate 70 is used to further improve the reforming efficiency.
【００３５】改質部３０に流動してきた改質用混合気
は、改質部３０にその断面の全域に配置されているじゃ
ま板７０によって、更に、その軸方向への流速が均一に
なるよう調整される。この結果、改質用混合気により付
与される、改質部３０の軸方向に対して垂直な面に作用
する面圧が均一化され、改質用混合気は、改質用触媒６
０の全作用面において、実質的に同等の速度で消費され
て改質ガスへと変化する。したがって、第２の混合器２
０によって均一化された改質用混合気の温度、濃度分布
を崩すことなく、改質反応を進めることができる。The reforming air-fuel mixture flowing into the reforming section 30 is further uniformly distributed in the axial direction by the baffle plate 70 arranged in the entire cross section of the reforming section 30. Adjusted. As a result, the surface pressure acting on the surface perpendicular to the axial direction of the reforming section 30 provided by the reforming air-fuel mixture is made uniform, and the reforming air-fuel mixture becomes the reforming catalyst 6
At all 0 working surfaces, it is consumed at substantially the same rate and converted to reformed gas. Therefore, the second mixer 2
The reforming reaction can proceed without disturbing the temperature and concentration distribution of the reforming mixture that is made uniform by zero.
【００３６】改質部３０から排出された改質ガスは、シ
フト装置１０３、ＣＯ浄化装置１０４を経て燃料電池１
０５へと供給される。The reformed gas discharged from the reforming section 30 passes through the shift device 103 and the CO purifying device 104, and the fuel cell 1
It is supplied to 05.
【００３７】以上、説明したように、本実施例に係る改
質装置１０１によれば、改質装置１０１（第１の混合器
１０）の軸方向へと流動する改質ガス燃料に対して、改
質装置１０１（第１の混合器１０）の周方向へ流動する
旋回流を形成するように混合水蒸気を投入して両者を混
合させることができる。すなわち、改質ガス燃料と混合
水蒸気とは互いに交差して混合する。したがって、混合
水蒸気によって改質ガス燃料を剪断することが可能とな
り、改質ガス燃料の粒子をより微細化することができ
る。この結果、混合水蒸気中に改質ガス燃料の粒子をよ
り均一に拡散させることができることとなり、より良く
混合しあった改質用混合気を得ることができる。As described above, according to the reformer 101 according to the present embodiment, the reformer 101 (first mixer 10) is provided with the reformed gas fuel flowing in the axial direction. Both can be mixed by introducing mixed steam so as to form a swirling flow that flows in the circumferential direction of the reformer 101 (first mixer 10). That is, the reformed gas fuel and the mixed steam intersect each other and are mixed. Therefore, the reformed gas fuel can be sheared by the mixed steam, and the particles of the reformed gas fuel can be made finer. As a result, the particles of the reformed gas fuel can be more uniformly diffused in the mixed steam, and the reformed mixture can be obtained with better mixing.
【００３８】さらに、改質装置１０１は、第２の混合器
２０の絞り部２１によって、第１の混合器１０から排出
された旋回流状態の改質用混合気の流速を加速させる。
したがって、流速を増大させることにより、改質用混合
気中の改質ガス燃料と混合水蒸気との接触の機会を増大
させることが可能となり、旋回流の作用により良く混合
された改質用混合気中の改質ガス燃料と混合水蒸気とを
更に良く混合させることができる。Further, the reforming device 101 accelerates the flow velocity of the swirling reforming mixture discharged from the first mixer 10 by means of the throttle portion 21 of the second mixer 20.
Therefore, by increasing the flow velocity, it is possible to increase the chances of contact between the reformed gas fuel in the reforming mixture and the mixed steam, and the reforming mixture that is well mixed by the action of the swirling flow. The reformed gas fuel therein and the mixed steam can be further mixed well.
【００３９】またさらに、改質装置１０１は、第２の混
合器２０の拡大部２２によって、絞り部２１にて一旦加
速された改質用混合気の流速を減速させる。したがっ
て、改質用混合気の流れの形態を、第２の混合器２０の
内部全域に流動していた旋回流から軸方向流に移行させ
ることが可能となり、改質用混合気を拡大部２２の空間
に濃度、温度の点において均一に分散させることができ
る。この結果、改質部３０の改質用触媒６０の全作用面
に対して、均一な濃度および温度の改質用混合気を接触
させることができることとなり、濃度または温度の不均
一分布に起因する、改質用触媒６０における改質反応の
ばらつきを抑制または排除することが可能となり、改質
効率を向上させることができる。すなわち、改質用混合
気の濃度分布および温度分布を制御することができる。Further, in the reforming apparatus 101, the expansion portion 22 of the second mixer 20 reduces the flow velocity of the reforming mixture once accelerated by the throttle portion 21. Therefore, the form of the flow of the reforming mixture can be changed from the swirling flow that has been flowing all over the inside of the second mixer 20 to the axial flow, and the reforming mixture can be expanded. It is possible to uniformly disperse the particles in the space in terms of concentration and temperature. As a result, the reforming gas mixture having a uniform concentration and temperature can be brought into contact with all the working surfaces of the reforming catalyst 60 of the reforming section 30, which is caused by the uneven distribution of concentration or temperature. Also, it becomes possible to suppress or eliminate variations in the reforming reaction in the reforming catalyst 60, and it is possible to improve the reforming efficiency. That is, the concentration distribution and temperature distribution of the reforming mixture can be controlled.
【００４０】本実施例に係る改質装置は、この他にも整
流器５０およびじゃま板７０によって改質効率を向上さ
せている。整流器５０を備えることにより、混合水蒸気
に偏流が生じている場合にも偏流を整流して、改質ガス
燃料に対する混合水蒸気の接触を均一化することができ
る。じゃま板７０を備えることにより、改質用混合気の
流速をそろえることが可能となり、改質用触媒６０の全
作用に対する改質用混合気の面圧を均一化することがで
きる。この結果、改質用触媒６０の全作用面において改
質用混合気は均等に消費され、第１および第２の混合器
１０、２０によって改質装置１０１の内部空間に均一に
拡散された改質用混合気の分散状態をさらに適切に維持
することができる。In addition to the above, the reformer according to this embodiment improves the reforming efficiency by the rectifier 50 and the baffle plate 70. By providing the rectifier 50, even when the mixed steam has a non-uniform flow, the non-uniform flow can be rectified and the contact of the mixed steam with the reformed gas fuel can be made uniform. By providing the baffle plate 70, the flow velocity of the reforming air-fuel mixture can be made uniform, and the surface pressure of the reforming air-fuel mixture with respect to the entire operation of the reforming catalyst 60 can be made uniform. As a result, the reforming air-fuel mixture is uniformly consumed over the entire working surface of the reforming catalyst 60, and the reforming mixture is uniformly diffused into the internal space of the reforming apparatus 101 by the first and second mixers 10 and 20. The dispersed state of the quality mixture can be maintained more appropriately.
【００４１】以上、実施例に基づき本発明に係る改質装
置を説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本
発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限
定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請
求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共
に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんで
ある。Although the reforming apparatus according to the present invention has been described based on the embodiments, the above-described embodiments of the present invention are intended to facilitate understanding of the present invention and limit the present invention. Not a thing. The present invention can be modified and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof.
【００４２】上記実施例では、じゃま板７０を用いて、
改質用混合気の流速を均一化し、改質用混合気の消費速
度のばらつきを抑制しているが、改質用触媒６０の通過
抵抗が大きい場合には、じゃま板７０を用いなくとも良
い。改質用触媒６０の通過抵抗が大きい場合には、改質
用混合気の流速（圧力）にばらつきがあっても、通過抵
抗により実質的に均一化されるからである。In the above embodiment, the baffle plate 70 is used to
Although the flow velocity of the reforming mixture is made uniform to suppress the variation in the consumption rate of the reforming mixture, if the passage resistance of the reforming catalyst 60 is large, the baffle plate 70 may not be used. . This is because when the passage resistance of the reforming catalyst 60 is large, even if there are variations in the flow velocity (pressure) of the reforming mixture, the passage resistance makes the passage substantially uniform.
【００４３】整流器５０およびじゃま板７０が有する孔
５１、７１の形状は一例であり、既述のように、種々の
態様を取り得る。The shapes of the holes 51 and 71 provided in the rectifier 50 and the baffle plate 70 are examples, and as described above, various shapes can be adopted.
【００４４】上記実施例では、絞り部２１を流速加速
器、拡大部２２を流速減速器としての機能に基づき説明
したが、絞り部２１は圧損増大器、拡大部２２は圧損低
減器としても機能することはいうまでもない。一般的
に、流体の通過断面積が小さくなる場合には、その前後
の圧損は増大し、流体の通過断面積が大きくなる場合に
は、その前後の圧損は低減するからである。In the above embodiment, the restricting portion 21 has been described as a flow velocity accelerator and the expanding portion 22 as a flow speed reducer. However, the restricting portion 21 also functions as a pressure loss increasing device and the expanding portion 22 also functions as a pressure loss reducing device. Needless to say. This is because, generally, when the fluid passage cross-sectional area becomes small, the pressure loss before and after that increases, and when the fluid passage cross-sectional area becomes large, the pressure loss before and after that decreases.
【００４５】上記実施例では、改質用混合気の旋回流速
度を増加させるために通過断面積を絞り込む絞り部２１
を適用したが、通過断面積を絞り込むことなく、例え
ば、外部動力によって作動するコンプレッサ等によって
駆動されるタービンによって改質用混合気の旋回流速度
を増加させても良い。かかる場合にも、改質用混合気中
の改質ガス燃料と混合水蒸気との混合を促進することが
できる。In the above embodiment, the throttle portion 21 that narrows the passage cross-sectional area in order to increase the swirling velocity of the reforming mixture.
However, the swirling flow velocity of the reforming mixture may be increased by, for example, a turbine driven by a compressor or the like operated by external power without narrowing the passage cross-sectional area. Even in such a case, the mixing of the reformed gas fuel and the mixed steam in the reforming mixture can be promoted.
【００４６】上記実施例では、円形断面を有する混合器
１０、２０を用いて説明したが、他の断面形状を有する
混合器を用いてもよい。混合器の内部にて改質ガス燃料
に対して交差する旋回流が発生すれば、その形状にかか
わらず、本発明の作用効果を得ることができるからであ
る。In the above embodiment, the mixers 10 and 20 having a circular cross section are used for description, but mixers having other cross sectional shapes may be used. This is because if a swirling flow intersecting the reformed gas fuel is generated inside the mixer, the function and effect of the present invention can be obtained regardless of the shape.
【図１】本実施例に係る改質装置を含む改質システムの
構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a reforming system including a reforming apparatus according to an embodiment.
【図２】本実施例に係る改質装置の側面図である。FIG. 2 is a side view of the reformer according to the present embodiment.
【図３】本実施例に係る改質装置の正面図である。FIG. 3 is a front view of the reforming apparatus according to the present embodiment.
【図４】本実施例に係る改質装置を図３中の４−４線で
切断した側面断面図である。FIG. 4 is a side sectional view of the reformer according to the present embodiment taken along line 4-4 in FIG.
【図５】本実施例に係る改質装置を図３中の４−４線で
切断した他の側面断面図である。5 is another cross-sectional side view of the reformer according to the present embodiment taken along line 4-4 in FIG.
【図６】本実施例に係る改質装置を図２中の６−６線で
切断した正面断面図である。FIG. 6 is a front cross-sectional view of the reformer according to the present embodiment taken along line 6-6 in FIG.
１０…第１の混合器 １１…第１の円形端面 １２…第２の円形端面 １３…筒状体 ２０…第２の混合器 ２１…絞り部 ２２…拡大部 ３０…改質部 ４０…噴射ノズル ４１…改質ガス燃料供給口 ４２…空気導入口 ５０…整流器 ５１…孔 ６０…改質用触媒 ６１…緩衝材 ７０…じゃま板 ７１…孔 １００…改質システム １０１…改質装置 １０２…加熱装置 １０３…シフト装置 １０４…ＣＯ浄化装置 １０５…燃料電池 10 ... First mixer 11 ... First circular end face 12 ... Second circular end face 13 ... Cylindrical body 20 ... Second mixer 21 ... diaphragm part 22 ... Enlargement 30 ... reforming section 40 ... Injection nozzle 41 ... Reformed gas fuel supply port 42 ... Air inlet 50 ... Rectifier 51 ... hole 60 ... Reforming catalyst 61 ... cushioning material 70 ... Baffle board 71 ... hole 100 ... Reforming system 101 ... Reforming device 102 ... Heating device 103 ... Shift device 104 ... CO purification device 105 ... Fuel cell
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Claims (16)
成装置であって、 第１および第２の端面を有する中空体形状の第１の混合
器と、 前記第１の端面に配置されると共に、前記第１の混合器
の内部において、改質ガスを生成するための改質ガス燃
料を前記第１の端面から第２の端面に向けて供給する燃
料供給部と、 前記第１の混合器の内部において、前記第１の端面から
第２の端面に向けて供給される改質ガス燃料に対して交
差する方向へ空気および水蒸気を供給する水蒸気供給部
と、 前記第２の端面に形成された開口部と、 前記第１の端面から第２の端面に向かう軸に垂直な前記
第１の混合器の断面積よりも小さな断面積を有する第１
の開放端部と、前記第１の開放端部より大きな断面積を
有する第２の開放端部とを有する略円錐状の第２の混合
器とを備える改質用混合気生成装置。1. A reforming mixture producing device for producing a reforming mixture, comprising a hollow body-shaped first mixer having first and second end faces, and A fuel supply unit that is disposed and that supplies reformed gas fuel for generating reformed gas from the first end surface toward the second end surface inside the first mixer; Inside the first mixer, a steam supply unit that supplies air and steam in a direction intersecting with the reformed gas fuel supplied from the first end surface toward the second end surface; An opening formed in the end face, and a first cross-sectional area smaller than a cross-sectional area of the first mixer perpendicular to an axis extending from the first end face to the second end face.
And a second conical second mixer having an open end and a second open end having a larger cross-sectional area than the first open end.
はさらに、 前記燃料供給部と前記第１の開放端部との間に配置され
ていると共に、所定の気体通過率を有する整流器を備え
る改質用混合気生成装置。2. The reforming air-fuel mixture generation device according to claim 1, further comprising a predetermined gas passage rate, which is arranged between the fuel supply section and the first open end section. A reforming air-fuel mixture generation device having a rectifier.
はさらに、 前記第２の開放端部と結合されると共に、改質触媒を内
包する改質器を備える改質用混合気生成装置。3. The reforming air-fuel mixture generation device according to claim 2, further comprising a reformer that is coupled to the second open end and that includes a reforming catalyst. Generator.
はさらに、 前記第２の開放端部と前記改質触媒との間に所定の気体
通過率を有する整流板を備える改質用混合気生成装置。4. The reforming air-fuel mixture generating device according to claim 3, further comprising a rectifying plate having a predetermined gas passage ratio between the second open end and the reforming catalyst. Air-fuel mixture generator.
と、 旋回流を形成するように空気および水蒸気の混合気であ
る混合水蒸気を供給し、前記供給された燃料と前記混合
水蒸気とを混合させる混合器と、 前記混合器から排出された前記改質ガス燃料と前記混合
水蒸気との混合気の流速を増大させる流速加速器と、 前記流速加速器から排出された前記改質ガス燃料と前記
混合水蒸気との混合気の流速を減少させる流速減速器と
を備える改質用混合気生成装置。5. A reforming air-fuel mixture producing apparatus, comprising a fuel supplier for supplying a fuel for producing a reformed gas, and a vapor mixture of air and vapor so as to form a swirling flow. A mixer for mixing the supplied fuel and the mixed steam, and a flow velocity accelerator for increasing the flow velocity of the mixed gas of the reformed gas fuel and the mixed steam discharged from the mixer, A reforming air-fuel mixture generation device comprising: a flow velocity reducer that reduces the flow velocity of the air-fuel mixture of the reformed gas fuel and the mixed steam discharged from the flow velocity accelerator.
において、 前記流速加速器は、前記混合器から排出される前記改質
ガス燃料と前記混合水蒸気との混合気の通過断面積を小
さくすることによって前記改質ガス燃料と前記混合水蒸
気との混合気の流速を増大させる改質用混合気生成装
置。6. The reforming air-fuel mixture generating device according to claim 5, wherein the flow velocity accelerator determines a passage cross-section of the air-fuel mixture of the reformed gas fuel and the mixed steam discharged from the mixer. A reforming air-fuel mixture generation device that increases the flow rate of the air-fuel mixture of the reformed gas fuel and the mixed steam by reducing the flow rate.
混合気生成装置において、 前記流速減速器は、前記流速加速器から排出された前記
改質ガス燃料と前記混合水蒸気との混合気の通過断面積
を大きくすると共に、前記流速加速器から排出された前
記改質ガス燃料と前記混合水蒸気との混合気を容量の大
きな空間へ排出することによって前記改質ガス燃料と前
記混合水蒸気との混合気の流速を減少させる改質用混合
気生成装置。7. The reforming mixture gas generator according to claim 5, wherein the flow velocity reducer is a mixture of the reformed gas fuel discharged from the flow velocity accelerator and the mixed steam. Of the reformed gas fuel and the mixed steam discharged from the flow velocity accelerator into the space having a large capacity, while increasing the passage cross-section of the reformed gas fuel and the mixed steam. A reforming mixture generator for reducing the flow rate of the mixture.
において、 前記混合器には、前記改質ガス燃料に対する前記混合水
蒸気の偏流を防止する偏流防止手段が備えられている改
質用混合気生成装置。8. The reforming mixture generating apparatus according to claim 5, wherein the mixer is provided with a non-uniform flow preventing unit for preventing non-uniform flow of the mixed steam with respect to the reformed gas fuel. Air-fuel mixture generator.
において、 前記流速減速器の下流側には、改質ガスを生成する改質
触媒が配置されている改質用混合気生成装置。9. The reforming mixture generation device according to claim 5, wherein a reforming catalyst for generating reformed gas is arranged downstream of the flow velocity reducer. apparatus.
置において、 前記流速減速器と前記改質触媒との間には、前記改質ガ
ス燃料と前記混合水蒸気との混合気の混合濃度を均一化
させる濃度均一化手段が備えられている改質用混合気生
成装置。10. The reforming mixture gas generator according to claim 9, wherein a mixture of the reformed gas fuel and the mixed steam is mixed between the flow velocity reducer and the reforming catalyst. A reforming air-fuel mixture production apparatus provided with a concentration homogenizing means for homogenizing the concentration.
置において、 前記流速減速器と前記改質触媒との間には、前記燃料、
空気および水蒸気の混合気の温度分布を均一化させる温
度分布均一化手段が備えられている改質用混合気生成装
置。11. The reforming mixture generating apparatus according to claim 9, wherein the fuel is provided between the flow velocity reducer and the reforming catalyst.
A reforming air-fuel mixture production apparatus provided with a temperature distribution equalizing means for making the temperature distribution of an air-water vapor mixture uniform.
る燃料供給器と、 前記供給されて流動する改質ガス燃料に対して剪断力を
与えるように空気および水蒸気の混合気である混合水蒸
気を供給する水蒸気供給器と、 前記燃料供給器と前記水蒸気供給器とを有すると共に、
前記改質ガス燃料と前記混合水蒸気とを混合する混合器
と、 前記混合器から排出される前記改質ガス燃料および前記
混合水蒸気の混合気の圧損を増大させる圧損増大器と、 前記圧損増大器から排出された前記改質ガス燃料および
前記混合水蒸気の混合気の圧損を低減させる圧損低減器
とを備える改質用混合気生成装置。12. A reforming gas mixture generating apparatus, comprising: a fuel supplier for supplying a liquid reforming gas fuel for generating a reforming gas; and a reforming gas fuel supplied and flowing. And a steam supply unit for supplying a mixed steam that is a mixture of air and steam to give a shearing force, and the fuel supply unit and the steam supply unit,
A mixer that mixes the reformed gas fuel and the mixed steam; a pressure loss increaser that increases the pressure loss of the mixed gas of the reformed gas fuel and the mixed steam discharged from the mixer; and the pressure loss increaser. And a pressure loss reducer for reducing the pressure loss of the air-fuel mixture of the reformed gas fuel and the mixed steam discharged from the reforming air-fuel mixture generation device.
装置において、 前記混合器には、前記改質ガス燃料と前記混合水蒸気と
の混合を促進させる拡散促進手段が備えられている改質
用混合気生成装置。13. The reforming mixture generating apparatus according to claim 12, wherein the mixer is provided with a diffusion promoting means for promoting mixing of the reformed gas fuel and the mixed steam. Quality mixture generator.
装置において、 前記圧損低減器の下流側には、改質ガスを生成する改質
触媒が配置されている改質用混合気生成装置。14. The reforming mixture generating apparatus according to claim 12, wherein a reforming catalyst for generating a reforming gas is arranged downstream of the pressure loss reducer. apparatus.
装置において、 前記圧損低減器と前記改質触媒との間には、前記改質ガ
ス燃料と前記混合水蒸気との混合気の混合濃度を均一化
させる濃度均一化手段が備えられている改質用混合気生
成装置。15. The reforming mixture gas generator according to claim 14, wherein a mixture of the reformed gas fuel and the mixed steam is mixed between the pressure loss reducer and the reforming catalyst. A reforming air-fuel mixture production apparatus provided with a concentration homogenizing means for homogenizing the concentration.
装置において、 前記圧損低減器と前記改質触媒との間には、前記改質ガ
ス燃料と前記混合水蒸気との混合気の温度分布を均一化
させる温度分布均一化手段が備えられている改質用混合
気生成装置。16. The reforming mixture generating apparatus according to claim 14, wherein a temperature of a mixture of the reformed gas fuel and the mixed steam is provided between the pressure loss reducer and the reforming catalyst. A reforming air-fuel mixture production apparatus provided with a temperature distribution uniformizing means for uniformizing the distribution.
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|---|---|---|---|
| JP2001373590A JP2003176104A (en) | 2001-12-07 | 2001-12-07 | Apparatus for producing gaseous mixture for reforming |
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