JP2003226504A

JP2003226504A - 燃料改質装置

Info

Publication number: JP2003226504A
Application number: JP2002024596A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ishikawa; 貴史石川; Shigehiko Kubo; 成彦久保; Koji Takumi; 厚至工匠
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2002-01-31
Publication date: 2003-08-12
Anticipated expiration: 2022-01-31
Also published as: JP4213895B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低圧損の低流速において改質ガスと酸化剤と
の十分な混合が得られること。【解決手段】バーナによって形成された火炎により、
改質部によって改質ガスを生成して、生成された改質ガ
スをシフト変成するＣＯシフト部５とＣＯ除去を行うＣ
Ｏ除去部６を備えた燃料改質装置において、前記ＣＯシ
フト部５と前記ＣＯ除去部６とを連絡する改質ガスが流
れる流路５６における改質ガスとの混合を促進し得る部
位である流路内を流れる改質ガスの速度が比較的大きい
部位としての前記流路５６の中央部５６１に、酸化剤を
供給する燃料改質装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、改質部によって改
質ガスを生成して、生成された改質ガスをシフト変成す
るＣＯシフト部とＣＯ除去を行うＣＯ除去部を備えた燃
料改質装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の燃料改質装置を低圧損の低流速で
運転することは、補機動力を低減する観点から重要であ
る。しかし、ＣＯ除去部においては酸化剤として微量の
エアを改質ガス中に混合する必要があるため、図１９に
示すようにＣＯシフト部ＳからＣＯ除去部Ｊへの管路Ｐ
の壁部に開口した開口部Ｏからエアを供給するものであ
った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の燃料改質装
置は、ＣＯシフト部ＳからＣＯ除去部Ｊへの管路の壁部
Ｗに開口した開口部Ｏからエアを供給するものであるの
で、低圧損の低流速においては流路内に層流が形成され
ている流路における改質ガスの流速の最も低い管路の壁
部にエアを供給するものであるため、改質ガスとエアと
の十分な混合が得られないとともに、安価に実現するこ
とが困難であるという問題があった。

【０００４】すなわちＣＯを選択酸化除去する場合に、
酸化除去触媒の上流側における改質ガスと酸化剤（空
気）の混合方法は重要である。空気の混合が不十分であ
る場合、触媒層を通過する間に十分な酸化除去が行われ
ない領域が存在し、混合空気を増加させても十分なＣＯ
除去が実現できない不具合が発生する。

【０００５】混合が困難になるのは、下記の要因によ
る。流量比が大である。すなわち改質ガス約２０Ｌ／ｍ
ｉｎに対して、混合する空気（酸化剤）は１Ｌ／ｍｉｎ
以下と微量である。低流速である。すなわち補機動力低
減のためには改質ガスの圧力損失は出来るだけ小さいこ
とが望ましいので、改質ガスは層流に近い低流速の状態
である。

【０００６】また空気の混合が不十分であるために、混
合距離をよほど長く取らない限り十分な混合は得られな
いという問題があった。加えて、混合距離を長くとるこ
とは、装置サイズが大きくなると同時に放熱により改質
ガス温度を低下させ、ＣＯ除去部の触媒の活性を失う問
題があった。

【０００７】そこで本発明者は、改質部によって改質ガ
スを生成して、生成された改質ガスをシフト変成するＣ
Ｏシフト部とＣＯ除去を行うＣＯ除去部を備えた燃料改
質装置において、前記ＣＯシフト部と前記ＣＯ除去部と
を連絡する改質ガスが流れる流路における改質ガスとの
混合を促進し得る部位に、部分的に酸化剤を供給するよ
うにするという本発明の技術的思想に着眼し、更に研究
開発を重ねた結果、低圧損の低流速において改質ガスと
酸化剤との十分な混合が安価に得られるという目的を達
成する本発明に到達した。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明（請求項１に記載
の第１発明）の燃料改質装置は、改質部によって改質ガ
スを生成して、生成された改質ガスをシフト変成するＣ
Ｏシフト部とＣＯ除去を行うＣＯ除去部を備えた燃料改
質装置において、前記ＣＯシフト部と前記ＣＯ除去部と
を連絡する改質ガスが流れる流路における改質ガスとの
混合を促進し得る部位に、部分的に酸化剤を供給するよ
うにしたものである。

【０００９】本発明（請求項２に記載の第２発明）の燃
料改質装置は、前記第１発明において、前記酸化剤が部
分的に供給される部位の下流部位に、前記流路内を流れ
る改質ガスと供給された酸化剤との混合を促進する混合
促進部が形成されているものである。

【００１０】本発明（請求項３に記載の第２発明）の燃
料改質装置は、前記第１発明において、前記酸化剤が部
分的に供給される部位が、流路内を流れる改質ガスの速
度が比較的大きい部位であるものである。

【００１１】本発明（請求項４に記載の第４発明）の燃
料改質装置は、前記第１発明において、前記酸化剤が部
分的に供給される部位が、流路内を流れる改質ガスの流
れの方向が変化する部位であるものである。

【００１２】本発明（請求項５に記載の第５発明）の燃
料改質装置は、前記第１発明において、前記酸化剤が部
分的に供給される部位における複数箇所に、酸化剤が供
給されるものである。

【００１３】本発明（請求項６に記載の第６発明）の燃
料改質装置は、前記第３発明において、前記流路内を流
れる改質ガスの速度が比較的大きい部位が、前記流路の
中央の流速が比較的大きい部位であるものである。

【００１４】本発明（請求項７に記載の第７発明）の燃
料改質装置は、前記第３発明において、前記流路内を流
れる改質ガスの速度が比較的大きい部位が、前記流路の
流路面積が絞られた部分であるものである。

【００１５】本発明（請求項８に記載の第８発明）の燃
料改質装置は、前記第５発明において、前記酸化剤が部
分的に供給される部位に、複数の開口が形成された酸化
剤供給管が配設されているものである。

【００１６】本発明（請求項９に記載の第９発明）の燃
料改質装置は、前記第１発明において、前記流路内を流
れる改質ガスの流れの方向に、酸化剤が供給されるよう
にしたものである。

【００１７】本発明（請求項１０に記載の第１０発明）
の燃料改質装置は、前記第１発明において、前記流路内
を流れる改質ガスの流れの方向と異なる方向に、酸化剤
が供給されるようにしたものである。

【００１８】本発明（請求項１１に記載の第１１発明）
の燃料改質装置は、前記第２発明において、前記混合促
進部が、前記流路内を流れる改質ガスの流れに乱流を生
成する乱流生成部によって構成されているものである。

【００１９】

【発明の作用および効果】上記構成より成る第１発明の
燃料改質装置は、改質部によって改質ガスを生成して、
生成された改質ガスをシフト変成するＣＯシフト部とＣ
Ｏ除去を行うＣＯ除去部を備えた燃料改質装置におい
て、前記ＣＯシフト部と前記ＣＯ除去部とを連絡する改
質ガスが流れる流路における改質ガスとの混合を促進し
得る部位に、部分的に酸化剤を供給するので、低圧損の
低流速において改質ガスと酸化剤との十分な混合が安価
に得られるという効果を奏する。

【００２０】上記構成より成る第２発明の燃料改質装置
は、前記第１発明において、前記酸化剤が部分的に供給
される部位の下流部位に形成された前記混合促進部が、
前記流路内を流れる改質ガスと供給された酸化剤との混
合を促進するので、改質ガスと酸化剤との混合を一層促
進するという効果を奏する。

【００２１】上記構成より成る第３発明の燃料改質装置
は、前記第１発明において、前記酸化剤が部分的に供給
される部位が、流路内を流れる改質ガスの速度が比較的
大きい部位であるので、前記改質ガスの速度を利用して
前記酸化剤との混合を促進するという効果を奏する。

【００２２】上記構成より成る第４発明の燃料改質装置
は、前記第１発明において、前記酸化剤が部分的に供給
される部位が、流路内を流れる改質ガスの流れの方向が
変化する部位であるので、改質ガスの流れの方向の変化
に伴う改質ガスの流れの乱れにより、前記酸化剤との混
合を促進するという効果を奏する。

【００２３】上記構成より成る第５発明の燃料改質装置
は、前記第１発明において、前記酸化剤が部分的に供給
される部位における複数箇所に、酸化剤が供給されるの
で、複数箇所に供給された酸化剤によって流路を流れる
改質ガスとの混合を促進するという効果を奏する。

【００２４】上記構成より成る第６発明の燃料改質装置
は、前記第３発明において、前記流路内を流れる改質ガ
スの速度が比較的大きい部位である前記流路の中央に、
前記酸化剤が部分的に供給されるので、前記流路の中央
における前記改質ガスの速度を利用して前記酸化剤との
混合を促進するという効果を奏する。

【００２５】上記構成より成る第７発明の燃料改質装置
は、前記第３発明において、前記流路の流路面積が絞ら
れた部分である前記流路内を流れる改質ガスの速度が比
較的大きい部位に、前記酸化剤が部分的に供給されるの
で、前記流路の流路面積が絞られた部分における前記改
質ガスの速度を利用して前記酸化剤との混合を促進する
という効果を奏する。

【００２６】上記構成より成る第８発明の燃料改質装置
は、前記第５発明において、前記酸化剤が部分的に供給
される部位に配設された前記酸化剤供給管に形成された
前記複数の開口から前記酸化剤が部分的に供給されるの
で、複数の開口から供給された酸化剤によって流路を流
れる改質ガスとの混合を促進するという効果を奏する。

【００２７】上記構成より成る第９発明の燃料改質装置
は、前記第１発明において、前記流路内を流れる改質ガ
スの流れの方向に、酸化剤が供給されるようにしたの
で、前記改質ガスの流れに乗せて供給しながら混合する
という効果を奏する。

【００２８】上記構成より成る第１０発明の燃料改質装
置は、前記第１発明において、前記流路内を流れる改質
ガスの流れの方向と異なる方向に、酸化剤が供給される
ようにしたので、前記改質ガスと前記酸化剤との混合を
促進するという効果を奏する。

【００２９】上記構成より成る第１１発明の燃料改質装
置は、前記第２発明において、前記混合促進部を構成す
る前記乱流生成部が、前記流路内を流れる改質ガスの流
れに乱流を生成するので、前記改質ガスと前記酸化剤と
の混合を促進するという効果を奏する。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につき、
図面を用いて説明する。

【００３１】（第１実施形態）本第１実施形態の燃料改
質装置は、図１および図２に示されるようにバーナ１に
よって形成された火炎により、改質部２によって改質ガ
スを生成して、生成された改質ガスをシフト変成するＣ
Ｏシフト部５とＣＯ除去を行うＣＯ除去部６を備えた燃
料改質装置において、前記ＣＯシフト部５と前記ＣＯ除
去部６とを連絡する改質ガスが流れる流路５６における
改質ガスとの混合を促進し得る部位である流路内を流れ
る改質ガスの速度が比較的大きい部位としての前記流路
５６の中央部５６１に、酸化剤を供給するものである。

【００３２】本第１実施形態における燃料改質装置とし
ての水蒸気改質装置は、その概略を示す図１に示される
ように天然ガスを利用するもので、火炎が形成されるバ
ーナ燃焼部１と、ルテニウム触媒より成り前記排出口よ
り前記熱交換器３の高温側に直接的に改質ガスを供給す
る断熱材１２によって包囲された改質器としての改質部
２と、燃焼排気ガスによって水を蒸発させ水蒸気を前記
熱交換器４に供給する蒸発器３と、改質原料としての都
市ガスを前記熱交換器４を介して改質部２に供給する昇
圧ポンプ２１と、前記改質部２からの改質ガスを熱交換
器４により原料ガスおよび水蒸気と熱交換する前記熱交
換器４と、熱交換した前記改質ガスが供給される銅・亜
鉛系触媒より成るＣＯシフト部５と、酸化剤が供給され
るＣＯ除去部６とから成る。

【００３３】本実施形態の水蒸気改質装置を適用した燃
料電池システムは、上述の構成より成る燃料改質装置
と、オフガスを排出するアノード極を備えた燃料電池ス
タック７と、該燃料電池スタック７のアノード極に連絡
した凝縮器（図示せず）とから成る。

【００３４】前記ＣＯシフト部５と前記ＣＯ除去部６と
を連絡する改質ガスが流れる流路５６の中央部５６１
に、一端６５１が開口するエア供給管６５が、前記流路
５６を構成する配管５６０を貫通して、該流路５６の流
れの方向に直交するように配設されている。

【００３５】前記エア供給管６５が、その一端開口６５
１から、前記ＣＯシフト部５から供給された改質ガスが
流れる流路５６の中央部５６１に、酸化剤としてのエア
を供給して、前記流路５６内を流れる改質ガスとエアを
混合して、前記ＣＯシフト部５に供給される。

【００３６】本第１実施形態の燃料改質装置は、前記エ
ア供給管６５によって、前記流路内を流れる改質ガスの
速度が比較的大きい部位である前記流路の中央に、前記
酸化剤が部分的に供給されるので、前記流路の中央にお
ける前記改質ガスの速度を利用して前記酸化剤との混合
を促進するという効果を奏する。

【００３７】また本第１実施形態の燃料改質装置は、前
記エア供給管６５によって、前記流路５６内を流れる改
質ガスの流れの方向と異なる方向に、酸化剤が供給され
るようにしたので、前記改質ガスと前記酸化剤との混合
を促進するという効果を奏する。

【００３８】本第１実施形態装置においては、エアの吹
き込み口を、前記流路５６の流れの中央部としたもので
あるが、前記流路５６の壁面近くになればなるほど流れ
は遅くなるために、中心部で吹き込まれたエアが壁面近
くまで混合するためには混合距離を許容範囲内において
長くとることが望ましい。

【００３９】（第２実施形態）本第２実施形態の燃料改
質装置は、図３に示されるように複数のエア供給管６５
によって、前記流路５６内の複数箇所に、酸化剤が供給
される点が、前記第１実施形態との相違点であり、以下
相違点を中心に説明する。

【００４０】前記複数のエア供給管６５が、一端６５１
が開口する前記流路５６を構成する配管５６０を上下方
向に貫通して、該流路５６の流れの方向に直交するよう
に配設され、前記ＣＯシフト部５と前記ＣＯ除去部６と
を連絡する改質ガスが流れる流路５６内に上下方向から
酸化剤としてのエアが導入され、前記流路５６内を流れ
る改質ガスとエアを混合して、前記ＣＯ除去部６に供給
するものである。

【００４１】本第２実施形態の燃料改質装置は、前記複
数のエア供給管６５によって、前記流路５６内の複数箇
所に酸化剤が供給されるので、複数箇所に供給された酸
化剤によって流路を流れる改質ガスとの混合を促進する
という効果を奏する。

【００４２】また本第２実施形態の燃料改質装置は、前
記複数のエア供給管６５によって、前記流路５６内を流
れる改質ガスの流れの方向と異なる方向に、酸化剤が供
給されるようにしたので、前記改質ガスと前記酸化剤と
の混合を促進するという効果を奏する。

【００４３】本第２実施形態装置においては、前記複数
のエア供給管６５によって空気の混合口を複数にするこ
とは有効な手段であるが、前記複数のエア供給管６５を
備えることになり、その分だけ配管構造が複雑になる。

【００４４】（第３実施形態）本第３実施形態の燃料改
質装置は、図４に示されるようにエア供給管６５によっ
て、ＣＯシフト部５と前記ＣＯ除去部６とを連絡する改
質ガスが流れる流路５６の流路面積が絞られた部分５６
３に、酸化剤が供給される点が、前記第１実施形態との
相違点であり、以下相違点を中心に説明する。

【００４５】前記エア供給管６５の一端の開口６５１
が、両側が直線的に絞られたテーパ部５６２によって流
路面積がもっとも狭い平行部５６３に開口しており、テ
ーパ部５６２によって改質ガスの流速が高められ、反面
圧力が低下することにより、供給された酸化剤が前記流
路５６内に吸い出され、吸い出された酸化剤としてのエ
アが改質ガスと混合され、前記ＣＯ除去部６に供給する
ものである。

【００４６】本第３実施形態の燃料改質装置は、前記流
路５６の流路面積が絞られた部分５６３である前記流路
５６内を流れる改質ガスの速度が比較的大きい部位に、
前記酸化剤が部分的に供給されるので、前記流路５６の
流路面積が絞られた部分５６３における圧力と前記改質
ガスの速度を利用して前記酸化剤との混合を促進すると
いう効果を奏する。

【００４７】本第３実施形態装置においては、改質器を
低圧損の低流速で運転するためには、このようなテーパ
状のミキシング機構は障害とならない範囲で用いる必要
がある。

【００４８】（第４実施形態）本第４実施形態の燃料改
質装置は、図５および図６に示されるようにエア供給管
６５によって、ＣＯシフト部５と前記ＣＯ除去部６とを
連絡する流路５６の屈曲部５６４に、酸化剤が供給され
る点が、前記第１実施形態との相違点であり、以下相違
点を中心に説明する。

【００４９】本第４実施形態の燃料改質装置は、図６に
示されるようにＣＯシフト部５とＣＯ除去部６とが平行
に配設され、Ｌ字状の配管５６０によって互いに連通し
ているものである。

【００５０】図５に示されるように前記Ｌ字状の配管５
６０によって形成される流路５６の前記屈曲部５６４に
おいて、流れの方向が直角に変化することにより改質ガ
スが管壁に衝突して流れが複雑に乱れており、前記エア
供給管６５の一端の開口６５１から、前記屈曲部５６４
に酸化剤を供給して、酸化剤を改質ガスと充分混合させ
た後前記ＣＯ除去部６に供給するものである。

【００５１】本第４実施形態の燃料改質装置は、前記エ
ア供給管６５が、前記流路５６の流れの方向が直角に変
化することにより改質ガスが衝突して流れが複雑に乱れ
ている前記屈曲部５６４に、酸化剤を供給して改質ガス
と充分混合させた後に前記ＣＯ除去部６に供給するた
め、前記改質ガスの流れの乱れを利用して前記酸化剤と
の混合を促進するという効果を奏する。

【００５２】本第４実施形態装置においては、改質ガス
配管５６０の屈曲部５６４を利用して混合を促進するも
のである。前記屈曲部では境界層の剥離や流速差によっ
て配管内での混合が促進されるため、十分な混合が実現
出来る。

【００５３】（第５実施形態）本第５実施形態の燃料改
質装置は、図７に示されるように流路５６内に挿入され
た１本のエア供給管６５の円周方向および軸方向の複数
の開口６５１によって、ＣＯシフト部５と前記ＣＯ除去
部６とを連絡する流路５６内に酸化剤が供給される点
が、前記第１実施形態との相違点であり、以下相違点を
中心に説明する。

【００５４】本第５実施形態の燃料改質装置は、前記エ
ア供給管６５の複数の開口６５１によって、前記流路５
６内の複数箇所に酸化剤が供給されるので、複数箇所に
供給された酸化剤によって流路を流れる改質ガスとの混
合を充分促進するという効果を奏する。

【００５５】本第５実施形態装置においては、改質ガス
が流れる前記流路５６内に、小径の複数の空気混合口を
設ける前記１本のエア供給管６５を設けることで混合を
促進するものであるが、前記第２実施形態に比べて配管
構造をシンプルにするものであり、コストダウンを可能
にするとともに、流路５６内に挿入された１本のエア供
給管６５および円周方向および軸方向の複数の開口６５
１によって、前記流路５６内の改質ガスの流れに複雑な
乱れを形成するため、導入された酸化剤と流路５６を流
れる改質ガスとの混合を有効に促進するものである。

【００５６】（第６実施形態）本第６実施形態の燃料改
質装置は、図８に示されるようにＬ字状のエア供給管６
５の水平部の一端開口６５１によって、流路５６内を流
れる改質ガスの流れの方向と同一方向に、酸化剤が供給
されるようにした点が、前記第１実施形態との相違点で
あり、以下相違点を中心に説明する。

【００５７】本第６実施形態の燃料改質装置は、前記エ
ア供給管６５の水平部６５２の前記一端開口６５１によ
って、前記流路５６内を流れる改質ガスの流れの方向
に、酸化剤が供給されるようにしたので、前記改質ガス
の流れに乗せて供給しながら混合することを可能にする
という効果を奏する。

【００５８】本第６実施形態装置においては、前記エア
供給管６５の水平部６５２が前記流路５６内に同軸的に
挿置されるものであるため、前記第３実施形態と同様な
ベンチュリ効果による前記酸化剤と前記改質ガスの混合
がある程度期待することが出来る。

【００５９】（第７実施形態）本第７実施形態の燃料改
質装置は、図５および図６に示される第４実施形態装置
に図９に示されるようにＬ字状の配管５６０の水平部５
６５にステップ状の絞り部５６６を付加した点が、前記
第４実施形態との相違点であり、以下相違点を中心に説
明する。

【００６０】本第７実施形態の燃料改質装置は、Ｌ字状
の配管５６０の水平部５６５にステップ状の絞り部５６
６の前後に改質ガスの流れの乱れを生成するので、前記
絞り部５６６の前後に改質ガスの流れの乱れを利用して
エア供給管６５から供給された酸化剤との混合を促進す
るという効果を奏する。

【００６１】本第７実施形態装置においては、Ｌ字状の
配管５６０の壁面近傍の流速が遅い領域の境界層を剥離
させることで、配管壁面近傍の流速が遅い範囲の混合を
促進することをねらいとしている。流路断面を大きく絞
る必要がないので、圧力損失の増加を押さえることがで
きるという利点も有する。

【００６２】（第８実施形態）本第８実施形態の燃料改
質装置は、図１に示される第１実施形態のエア供給管６
５の下流に図１０に示されるように混合促進部としての
前記流路内を流れる改質ガスの流れに乱流を生成する金
網より成る乱流生成部５７が配設されている点が、前記
第１実施形態との相違点であり、以下相違点を中心に説
明する。

【００６３】本第８実施形態の燃料改質装置は、前記混
合促進部を構成する前記乱流生成部が、前記流路内を流
れる改質ガスの流れに乱流を生成するので、前記改質ガ
スとエア供給管６５から供給された酸化剤との混合を促
進するという効果を奏する。

【００６４】本第８実施形態装置においては、前記第１
実施形態のエア供給管６５による空気混合の後に乱流促
進材としての乱流生成部５７を配置して、混合を促進し
ているが、圧力損失と混合促進具合を考慮して、最適に
チューニングする必要がある。

【００６５】

【実施例】以下本発明の実施例につき、図面を用いて説
明する。

【００６６】上述した実施形態の燃料改質装置の中から
第２実施形態、第４実施形態および第７実施形態の燃料
改質装置を第１実施例（図１１）、第２実施例（図１
２）および第３実施例（図１３）として取り上げて実際
に評価を行った。

【００６７】流路を構成する改質ガス配管はφ１２．７
−ｔ１．２４ｍｍとし、混合距離はすべて同一とした。
エア供給管６５としての空気配管にはφ６．３５−ｔ１
ｍｍの配管を用いた。

【００６８】また、第４実施例（図１４）に示されるよ
うに理想的な混合状態を得るためにベンチュリー部５６
２、５６３、２９メッシュの金網５６８を並設した部屋
５６７を備えた混合部を設置した場合との比較も行っ
た。混合部が複雑になると改質部ガスの温度が低下し
て、ＣＯ選択酸化除去の弊害となるので、ヒータ５６９
により温度の維持を行っている。試験条件：改質ガス中ＣＯ濃度０．３８〜０．４２％（ｄｒｙ）実機評価 φ３．２×Ｈ３．２０．５％Ｒｕアルミナペレット触媒酸化剤に空気を使用ＧＨＳＶ２３００ｈｒ^-1 （ガス流量パラメータ）

【００６９】図１５に示されるように従来装置を用いた
場合と上述の各実施例でのＣＯ除去部出口におけるＣＯ
濃度の比較を行った。横軸は改質ガス中のＣＯ量に対し
て加えた空気中のＯ量の比を示している。ＣＯだけが空
気中の酸素すべてと反応すると仮定した場合〔Ｏ〕／
〔ＣＯ〕＝１でＣＯ濃度はゼロとなる。過剰な酸素は水
素と反応消費することになるから、〔Ｏ〕／〔ＣＯ〕を
低く運転出来るほど改質器の性能は向上することにな
る。

【００７０】従来技術では、〔Ｏ〕／〔ＣＯ〕を大きく
していく、つまり混合空気量を増加させていっても、Ｃ
Ｏ濃度は十分に低下出来ないことが分かる。これは空気
量を増加させても十分に混合が得られないために、改質
ガス中での酸素濃度にムラが生じて、ＣＯを十分に低減
出来ない領域が存在するためと考えられる。

【００７１】これに比較して４つの実施例では、図１６
に示されるようにいずれもＣＯ濃度を、ＰＥＦＣ用に要
求される１０ｐｐｍレベルにまで下げることが出来てい
る。実施例の間で比較すると、実施例３では、理想的な
混合状態の実施例４とほぼ同程度の〔Ｏ〕／〔ＣＯ〕
で、十分にＣＯ濃度が低減できており、最も性能が良い
ことが分かる。

【００７２】上述の実施形態は、説明のために例示した
もので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無
く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記
載から当業者が認識することができる本発明の技術的思
想に反しない限り、変更および付加が可能である。

【００７３】上述した第４実施形態の燃料改質装置は、
図１７に示されるように複数の開口５６１を備えたエア
供給管６５を屈曲部５６４に配設するように改良するこ
とも可能であり、前記屈曲部５６４における改質ガスの
衝突に伴う改質ガスの流れの乱れと前記エア供給管６５
の複数の開口６５１からのエアにより、充分な混合が実
現される。

【００７４】上述した第４実施形態の燃料改質装置は、
図１８に示されるようにＬ字状の配管５６０の水平部５
６５にデーパ状の絞り部５６２、５６３を形成するよう
に改良することも可能であり、エア供給管６５の先端の
開口６５１より絞り部５６２、５６３に酸化剤としての
エアを排出するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の燃料改質装置の要部を
示す断面図である。

【図２】本第１実施形態の燃料改質装置の全体を示す全
体図である。

【図３】本発明の第２実施形態の燃料改質装置の要部を
示す断面図である。

【図４】本発明の第３実施形態の燃料改質装置の要部を
示す断面図である。

【図５】本発明の第４実施形態の燃料改質装置の要部を
示す断面図である。

【図６】本第４実施形態の燃料改質装置の全体を示す全
体図である。

【図７】本発明の第５実施形態の燃料改質装置の要部を
示す断面図である。

【図８】本発明の第６実施形態の燃料改質装置の要部を
示す断面図である。

【図９】本発明の第７実施形態の燃料改質装置の要部を
示す断面図である。

【図１０】本発明の第８実施形態の燃料改質装置の要部
を示す断面図である。

【図１１】本発明の第１実施例の燃料改質装置の要部を
示す断面図である。

【図１２】本発明の第２実施例の燃料改質装置の要部を
示す断面図である。

【図１３】本発明の第３実施例の燃料改質装置の要部を
示す断面図である。

【図１４】本発明の第４実施例の燃料改質装置の要部を
示す断面図である。

【図１５】本発明の各実施例と従来の燃料改質装置にお
けるＣＯ除去部のＣＯ濃度とＯ／ＣＯとの関係を示す線
図である。

【図１６】本発明の各実施例の燃料改質装置におけるＣ
Ｏ除去部のＣＯ濃度とＯ／ＣＯとの関係を示す線図であ
る。

【図１７】本発明の第４実施形態のその他の実施形態の
燃料改質装置の要部を示す断面図である。

【図１８】本発明の第４実施形態のその他の実施形態の
燃料改質装置の要部を示す断面図である。

【図１９】従来の燃料改質装置の要部を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１バーナ２改質部５ＣＯシフト部６ＣＯ除去部５６流路５６１中央部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者久保成彦愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者工匠厚至愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内Ｆターム(参考） 4G040 EA03 EA06 EB03 EB31 EB32 EB41 5H027 AA02 BA01 BA09 BA16 BA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】改質部によって改質ガスを生成して、生
成された改質ガスをシフト変成するＣＯシフト部とＣＯ
除去を行うＣＯ除去部を備えた燃料改質装置において、前記ＣＯシフト部と前記ＣＯ除去部とを連絡する改質ガ
スが流れる流路における改質ガスとの混合を促進し得る
部位に、部分的に酸化剤を供給するようにしたことを特
徴とする燃料改質装置。
【請求項２】請求項１において、前記酸化剤が部分的に供給される部位の下流部位に、前
記流路内を流れる改質ガスと供給された酸化剤との混合
を促進する混合促進部が形成されていることを特徴とす
る燃料改質装置。
【請求項３】請求項１において、前記酸化剤が部分的に供給される部位が、流路内を流れ
る改質ガスの速度が比較的大きい部位であることを特徴
とする燃料改質装置。
【請求項４】請求項１において、前記酸化剤が部分的に供給される部位が、流路内を流れ
る改質ガスの流れの方向が変化する部位であることを特
徴とする燃料改質装置。
【請求項５】請求項１において、前記酸化剤が部分的に供給される部位における複数箇所
に、酸化剤が供給されることを特徴とする燃料改質装
置。
【請求項６】請求項３において、前記流路内を流れる改質ガスの速度が比較的大きい部位
が、前記流路の中央の流速が比較的大きい部位であるこ
とを特徴とする燃料改質装置。
【請求項７】請求項３において、前記流路内を流れる改質ガスの速度が比較的大きい部位
が、前記流路の流路面積が絞られた部分であることを特
徴とする燃料改質装置。
【請求項８】請求項５において、前記酸化剤が部分的に供給される部位に、複数の開口が
形成された酸化剤供給管が配設されていることを特徴と
する燃料改質装置。
【請求項９】請求項１において、前記流路内を流れる改質ガスの流れの方向に、酸化剤が
供給されるようにしたことを特徴とする燃料改質装置。
【請求項１０】請求項１において、前記流路内を流れる改質ガスの流れの方向と異なる方向
に、酸化剤が供給されるようにしたことを特徴とする燃
料改質装置。
【請求項１１】請求項２において、前記混合促進部が、前記流路内を流れる改質ガスの流れ
に乱流を生成する乱流生成部によって構成されているこ
とを特徴とする燃料改質装置。