JP2009242162A - Reforming apparatus for fuel cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reforming apparatus for a fuel cell, in which the durability/long service life of a temperature detection part of a temperature sensor are improved by improving the reliability of the detection precision of the temperature detection part of the temperature sensor. <P>SOLUTION: The reforming apparatus 1 for the fuel cell is provided with: a reforming part 2 for producing a reformed gas from raw fuel to be reformed in reforming operation; housings 97, 99 for forming fluid passages through which fluids to be used in reforming operation are made to pass, respectively; temperature sensors 810, 820 each of which has the temperature detection part for detecting the temperature; and a fitting fixture 850 for fitting the temperature detection parts 811, 821 of the temperature sensors 810, 820 respectively to the outer wall surface sides of the housings 97, 99 so that the temperature detection part detects the temperature of the housing 97, 99 of the temperature sensor 810, 820. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、改質用燃料原料から改質ガスを生成する燃料電池用改質装置に関する。   The present invention relates to a reformer for a fuel cell that generates reformed gas from a reforming fuel material.

上記した改質装置は、改質運転において改質用燃料原料から改質ガスを生成する改質部と、改質反応で使用される水蒸気を生成させる蒸発部とを有する。蒸発部の温度を計測するため、蒸発部の蒸発室内に温度センサの温度検知部を進入させることにする。   The above-described reformer includes a reforming unit that generates reformed gas from the reforming fuel material in the reforming operation, and an evaporation unit that generates steam used in the reforming reaction. In order to measure the temperature of the evaporation unit, the temperature detection unit of the temperature sensor is caused to enter the evaporation chamber of the evaporation unit.

更に、特許文献1には、改質用燃料原料から改質ガスを生成する改質部と、改質部を高温に加熱させる燃焼装置と、燃焼装置で燃焼した燃焼排ガスの成分検知を行うように燃料排ガスが通過する通路に進入する検知部をもつCOセンサと、COセンサの検知部のクリーニング作用を行うように空気をCOセンサの検知部に供給させる空気供給部とを有する水素発生器が開示されている。
特開2007−217222号公報
Further, Patent Document 1 discloses that a reforming unit that generates reformed gas from a reforming fuel material, a combustion device that heats the reforming unit to a high temperature, and a component detection of combustion exhaust gas that is burned by the combustion device. A hydrogen generator having a CO sensor having a detection unit that enters a passage through which fuel exhaust gas passes, and an air supply unit that supplies air to the detection unit of the CO sensor so as to perform a cleaning operation of the detection unit of the CO sensor. It is disclosed.
JP 2007-217222 A

蒸発部の蒸発室内に温度センサの温度検知部を進入させる方式によれば、温度センサの温度検知部は、蒸発部における気相状の水蒸気等の流体の温度を良好に検知できるものの、水蒸気に基づく液相状の水滴、異物等が温度センサの温度検知部自体に溜まるおそれがある。この場合、温度センサの温度検知部による検知精度の信頼性の向上には、温度センサの温度検知部の耐久性の向上、長寿命化には限界がある。殊に、水蒸気に基づく液相状の水滴が温度センサの温度検知部自体に溜まる場合には、温度センサの温度検知部は、気相状の水蒸気ではなく、液相状の水滴の温度を検知する頻度が高くなり、検知精度の信頼性の向上には限界がある。更に、温度センサの温度検知部は、温度検知部が設けられている壁面に比較して表面積が小さいため、液相状の水滴が温度検知部に溜まると、検知精度の信頼性の向上には限界がある。更に、流体が水素ガスである場合には、使用期間が長期に渡ると、温度センサの温度検知部において水素脆化が進行するおそれがあり、温度センサの温度検知部における耐久性の向上および長寿命化には限界がある。   According to the method in which the temperature detection unit of the temperature sensor enters the evaporation chamber of the evaporation unit, the temperature detection unit of the temperature sensor can detect the temperature of the fluid such as vapor in the vaporization unit well, There is a possibility that liquid phase water droplets, foreign matters, and the like based on the temperature detection unit itself of the temperature sensor may accumulate. In this case, there is a limit to improving the durability and extending the life of the temperature detection unit of the temperature sensor in order to improve the reliability of the detection accuracy by the temperature detection unit of the temperature sensor. In particular, when liquid phase water droplets based on water vapor accumulate in the temperature sensor itself, the temperature sensor temperature sensor detects the temperature of the liquid phase water droplets, not the vapor phase water vapor. Therefore, there is a limit to improving the reliability of detection accuracy. Furthermore, since the temperature detection part of the temperature sensor has a smaller surface area than the wall surface on which the temperature detection part is provided, if liquid phase water droplets accumulate in the temperature detection part, the reliability of detection accuracy can be improved. There is a limit. Further, when the fluid is hydrogen gas, hydrogen embrittlement may occur in the temperature detection part of the temperature sensor over a long period of use, and the durability and lengthening of the temperature detection part of the temperature sensor may increase. There is a limit to the lifetime.

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、温度センサの温度検知部における検知精度の信頼性の向上を高めると共に、温度センサの温度検知部における耐久性の向上および長寿命化に有利な燃料電池用改質装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and improves the reliability of the detection accuracy in the temperature detection unit of the temperature sensor, and is advantageous for improving the durability and extending the life of the temperature detection unit of the temperature sensor. It is an object of the present invention to provide a fuel cell reforming apparatus.

本発明に係る燃料電池用改質装置は、改質運転において改質用燃料原料から改質ガスを生成する改質部と、改質運転において使用される改質運転用流体が通過する流体通路を形成する伝熱材料を基材とする筐体と、温度を検知する温度検知部を有する温度センサと、温度センサの温度検知部が筐体の温度を検知するように、温度センサの温度検知部を筐体に伝熱可能に筐体の外壁面側に取り付ける取付具とを具備することを特徴とする。   A reformer for a fuel cell according to the present invention includes a reforming unit that generates reformed gas from a reforming fuel material in a reforming operation, and a fluid passage through which a reforming operation fluid used in the reforming operation passes. A temperature sensor that detects the temperature of the housing so that the temperature detection unit of the temperature sensor has a temperature detection unit that detects a temperature, a temperature sensor having a temperature detection unit that detects the temperature. And a fixture that is attached to the outer wall surface of the casing so that heat can be transferred to the casing.

温度センサの温度検知部は、筐体の外壁面側に取付具により取り付けられている。温度センサの温度検知部は、流通通路内には進入しておらず、筐体の外壁面の温度を検知する。このため温度センサの温度検知部自体には、流通通路を流れる異物等が溜まるおそれが抑制される。このため温度センサの温度検知部が異物の温度を誤検知することが抑えられる。更に温度検知部が異物により損傷されることが抑制される。従って、温度センサの温度検知部の検知精度の信頼性の向上を高めると共に、温度センサの温度検知部における耐久性の向上および長寿命化に有利となる。   The temperature detection part of the temperature sensor is attached to the outer wall surface side of the housing with a fixture. The temperature detection part of the temperature sensor does not enter the flow passage and detects the temperature of the outer wall surface of the housing. For this reason, the possibility that foreign matter or the like flowing through the flow passage is accumulated in the temperature detection unit itself of the temperature sensor is suppressed. For this reason, it is suppressed that the temperature detection part of a temperature sensor misdetects the temperature of a foreign material. Furthermore, it is suppressed that a temperature detection part is damaged with a foreign material. Accordingly, the reliability of the detection accuracy of the temperature detection unit of the temperature sensor can be improved, and the durability of the temperature detection unit of the temperature sensor can be improved and the life can be extended.

ここで、改質部は、改質運転において改質用燃料原料から改質ガスを生成する。筐体は、改質運転において使用される改質運転用流体が通過する流体通路を形成しており、伝熱材料を基材とする。伝熱材料としては炭素鋼、ステンレス鋼等の合金鋼、アルミニウム合金、銅合金等が挙げられる。温度センサは、温度を検知する温度検知部を有する。取付具は、温度センサの温度検知部が筐体の外壁面の温度を検知するように、温度センサの温度検知部を筐体に伝熱可能に筐体の外壁面側に取り付ける機能を有する。   Here, the reforming unit generates reformed gas from the reforming fuel material in the reforming operation. The casing forms a fluid passage through which a reforming operation fluid used in the reforming operation passes, and uses a heat transfer material as a base material. Examples of heat transfer materials include alloy steels such as carbon steel and stainless steel, aluminum alloys, and copper alloys. The temperature sensor has a temperature detection unit that detects the temperature. The attachment has a function of attaching the temperature detection part of the temperature sensor to the outer wall surface side of the casing so that heat can be transferred to the casing so that the temperature detection part of the temperature sensor detects the temperature of the outer wall surface of the casing.

本発明に係る燃料電池用改質装置は、好ましくは、次の態様を含むことができる。   The fuel cell reforming apparatus according to the present invention can preferably include the following aspects.

・好ましくは、取付具は、筐体の外壁面に設けられ筐体から伝熱される突部と、突部に取り付けられ温度検知部が伝熱可能に接合される接合部とを有する態様が採用できる。この場合、温度センサの温度検知部を筐体に伝熱可能に筐体の外壁面側に取り付けることができる。   -Preferably, the fixture has an aspect having a protrusion provided on the outer wall surface of the casing and transferring heat from the casing, and a joint that is attached to the protrusion and is joined so that the temperature detection section can transfer heat. it can. In this case, the temperature detection part of the temperature sensor can be attached to the outer wall surface side of the casing so that heat can be transferred to the casing.

・好ましくは、流体通路は、原料水から水蒸気を生成する蒸発室であり、筐体は蒸発室を形成する蒸発部を形成しており、蒸発部は、蒸発室に原料を供給する水入口をもつ態様が採用できる。この場合、蒸発室の下端から上端までの高さにおいて、温度センサの温度検知部は蒸発室の下端よりも蒸発室の上端に近くなるように配置されており、且つ、水入口は蒸発室の上端よりも下端に近くなるように配置されていることが好ましい。この場合、液相状の原料水は蒸発室における水蒸気の温度よりも低いため、温度センサの温度検知部は液相状の原料水の温度の影響を受けないことが好ましい。そこで、上記した場合には、水入口から温度センサの温度検知部を遠ざけることができる。従って、水入口から蒸発室に供給された液相状の原料水の影響を温度センサの温度検知部が受けることが抑制される。よって、温度センサの温度検知部で計測する温度の信頼性を高めるのに有利である。   Preferably, the fluid passage is an evaporation chamber that generates water vapor from raw material water, and the housing forms an evaporation portion that forms the evaporation chamber, and the evaporation portion has a water inlet that supplies the raw material to the evaporation chamber. The aspect which has can be employ | adopted. In this case, at the height from the lower end to the upper end of the evaporation chamber, the temperature detection part of the temperature sensor is disposed closer to the upper end of the evaporation chamber than the lower end of the evaporation chamber, and the water inlet is the evaporation chamber. It is preferable that they are arranged closer to the lower end than to the upper end. In this case, since the liquid phase raw water is lower than the temperature of the water vapor in the evaporation chamber, it is preferable that the temperature detector of the temperature sensor is not affected by the temperature of the liquid phase raw water. Therefore, in the above case, the temperature detection part of the temperature sensor can be moved away from the water inlet. Therefore, it is suppressed that the temperature detection part of a temperature sensor receives the influence of the liquid phase raw material water supplied to the evaporation chamber from the water inlet. Therefore, it is advantageous to improve the reliability of the temperature measured by the temperature detection unit of the temperature sensor.

・好ましくは、流体通路は、改質ガスに含まれている一酸化炭素を酸素と反応させる酸化反応により低減させる酸化反応室であり、筐体は、酸化反応室を形成するCO酸化部を形成している態様が採用できる。この場合、温度センサの温度検知部は、酸化反応室の下流領域よりも酸化反応室の上流領域に配置されていることが好ましい。酸化反応室の上流領域においては酸素濃度が下流領域よりも高いため、酸化反応が進行し易い。酸化反応は発熱を伴う。このため酸化反応室の上流領域は高温となり易い。ここで、酸化反応室の温度としては、低めに計測されるよりも、高めに計測された方が酸化反応室の酸化反応の計測温度として好ましい。そこで上記した場合では、温度センサの温度検知部が酸化反応室の下流領域よりも上流領域に配置されている。上流領域は、酸化反応室の流路長さの中間点よりも上流を意味する。下流領域は、酸化反応室の流路長さの中間点よりも下流を意味する。場合によっては、温度センサの温度検知部は、酸化反応室においてこれの上流領域よりも下流領域に配置されていても良い。   Preferably, the fluid passage is an oxidation reaction chamber that reduces carbon monoxide contained in the reformed gas by an oxidation reaction that reacts with oxygen, and the housing forms a CO oxidation portion that forms the oxidation reaction chamber The mode which is doing can be adopted. In this case, the temperature detection part of the temperature sensor is preferably arranged in the upstream region of the oxidation reaction chamber rather than the downstream region of the oxidation reaction chamber. Since the oxygen concentration is higher in the upstream region of the oxidation reaction chamber than in the downstream region, the oxidation reaction easily proceeds. The oxidation reaction is exothermic. For this reason, the upstream region of the oxidation reaction chamber tends to be hot. Here, as the temperature of the oxidation reaction chamber, it is preferable to measure the temperature of the oxidation reaction chamber higher than the measurement temperature lower than the lower one. Therefore, in the above-described case, the temperature detection part of the temperature sensor is arranged in the upstream region from the downstream region of the oxidation reaction chamber. The upstream region means upstream from the midpoint of the channel length of the oxidation reaction chamber. The downstream region means downstream from the midpoint of the channel length of the oxidation reaction chamber. In some cases, the temperature detection unit of the temperature sensor may be disposed in a downstream region of the oxidation reaction chamber rather than an upstream region thereof.

・好ましくは、酸化反応室における改質ガスの拡散を促進させる拡散促進部材がCO酸化部の酸化反応室に設けられている態様が採用できる。この場合、拡散促進部材は、酸化反応室において、筐体のうち取付具が設けられている壁部分の上流に位置していることが好ましい。酸化反応室において改質ガスの拡散が拡散促進部材により促進されれば、酸化反応室における酸化反応が分散化され、酸化反応室における局部的な発熱が抑制される。この場合、CO酸化部の熱が均一に温度センサの温度検知部に伝達され易くなる。故に、温度センサの温度検知部が筐体の外壁面側に設けられているときであっても、温度検知の信頼性を向上させるのに有利である。拡散促進部材としては、複数の通孔を分散させて有するパンチングメタル、網部材等が挙げられる。なお、各通孔の大きさは、触媒担体または触媒を保持できる大きさであることが好ましい。   -Preferably, the aspect by which the diffusion promotion member which accelerates | stimulates the spreading | diffusion of the reformed gas in an oxidation reaction chamber is provided in the oxidation reaction chamber of CO oxidation part is employable. In this case, it is preferable that the diffusion promoting member is located upstream of the wall portion where the fixture is provided in the casing in the oxidation reaction chamber. If the diffusion of the reformed gas is promoted by the diffusion promoting member in the oxidation reaction chamber, the oxidation reaction in the oxidation reaction chamber is dispersed, and local heat generation in the oxidation reaction chamber is suppressed. In this case, the heat of the CO oxidation unit is easily transferred to the temperature detection unit of the temperature sensor. Therefore, even when the temperature detection part of the temperature sensor is provided on the outer wall surface side of the housing, it is advantageous for improving the reliability of temperature detection. Examples of the diffusion promoting member include punching metal having a plurality of through holes dispersed, a net member, and the like. The size of each through hole is preferably a size that can hold the catalyst carrier or the catalyst.

・好ましくは、流体通路は、改質ガスに含まれている一酸化炭素を水分子と反応させるシフト反応により低減させるシフト反応室であり、筐体は、シフト反応室を形成するシフト部を形成している態様が採用できる。この場合、温度センサの温度検知部は、シフト反応室を流れる改質ガスの温度を計測できる。   -Preferably, the fluid passage is a shift reaction chamber that reduces carbon monoxide contained in the reformed gas by a shift reaction that reacts with water molecules, and the housing forms a shift portion that forms the shift reaction chamber. The aspect which is doing can be employ | adopted. In this case, the temperature detector of the temperature sensor can measure the temperature of the reformed gas flowing through the shift reaction chamber.

・温度センサの温度検知部は流体通路の外方に配置されている。このため検知精度は、筐体の外方における外乱の影響を受けるおそれがある。そこで、好ましくは、筐体は断熱材料で形成された被覆層で被覆されており、温度センサの温度検知部は、被覆層で覆われている態様が採用できる。この場合、筐体の外方における外乱の影響が抑制されるため、温度センサの温度検知部が計測する計測温度の信頼性を高めるのに有利である。   -The temperature detection part of the temperature sensor is arranged outside the fluid passage. For this reason, the detection accuracy may be affected by disturbances outside the housing. Therefore, it is preferable that the casing is covered with a coating layer formed of a heat insulating material, and the temperature detection unit of the temperature sensor can be covered with the coating layer. In this case, since the influence of the disturbance outside the housing is suppressed, it is advantageous to increase the reliability of the measured temperature measured by the temperature detection unit of the temperature sensor.

・好ましくは、流体通路から温度センサの温度検知部への熱伝達を促進させる応答性促進部材が、流体通路内に設けられている態様が採用できる。応答性促進部材は、炭素鋼、ステンレス鋼等の合金鋼、ニッケル、ニッケルークロム合金、アルミニウム合金、銅合金等の伝熱材料で形成する態様が挙げられる。耐食性を向上させるメッキ等の表面処理を施しても良い。   -Preferably, the aspect with which the responsiveness acceleration | stimulation member which accelerates | stimulates the heat transfer from the fluid passage to the temperature detection part of a temperature sensor is provided in the fluid passage is employable. Examples of the responsiveness promoting member include an alloy steel such as carbon steel and stainless steel, a heat transfer material such as nickel, nickel-chromium alloy, aluminum alloy, and copper alloy. You may perform surface treatments, such as plating, which improves corrosion resistance.

・温度センサの温度検知部で計測した計測温度と、流体通路内の実温度とは、高精度で一致することが好ましい。しかし流体通路から筐体までの伝熱遅れ、伝熱ロス等が存在する。そこで、好ましくは、温度センサの温度検知部で計測した計測温度に対して補正して補正温度とする制御部が設けられている態様が採用できる。この場合、制御部は、温度センサの温度検知部で計測した計測温度の昇温変化率が所定値よりも大きいとき、昇温方向へ補正値を増加させることが好ましい。ここで、計測温度の昇温変化率が所定値よりも大きいときには、流体通路内の温度の昇温速度が速い。このため流体通路から温度センサの温度検知部までの伝熱遅れおよび伝熱ロス等を考慮すると、温度センサの温度検知部で計測した計測温度は、実温度よりも低めとなるおそれがある。このように昇温変化率が所定値よりも大きいときには、昇温程度が大きいため、制御部は、昇温方向への補正値を増加させることが好ましい。   It is preferable that the measured temperature measured by the temperature detection unit of the temperature sensor and the actual temperature in the fluid passage coincide with each other with high accuracy. However, there is a heat transfer delay from the fluid passage to the housing, heat transfer loss, and the like. Therefore, it is preferable to adopt a mode in which a control unit that corrects the measured temperature measured by the temperature detection unit of the temperature sensor to obtain a corrected temperature is provided. In this case, it is preferable that the control unit increases the correction value in the temperature rising direction when the temperature increase rate of the measured temperature measured by the temperature detecting unit of the temperature sensor is larger than a predetermined value. Here, when the rate of temperature increase change of the measured temperature is greater than a predetermined value, the temperature increase rate of the temperature in the fluid passage is fast. For this reason, in consideration of heat transfer delay and heat transfer loss from the fluid passage to the temperature detection unit of the temperature sensor, the measured temperature measured by the temperature detection unit of the temperature sensor may be lower than the actual temperature. Thus, when the rate of temperature increase is greater than the predetermined value, the degree of temperature increase is large, and therefore it is preferable that the control unit increase the correction value in the direction of temperature increase.

・更に好ましくは、制御部は、温度センサの温度検知部で計測した計測温度の降温変化率が所定値よりも大きいとき、降温方向への補正値を増加させる態様が採用できる。計測温度の降温変化率が所定値よりも大きいときには、流体通路内の温度の降温速度が速い。このため流体通路から温度センサの温度検知部までの伝熱遅れ、伝熱ロス等を考慮すると、温度センサの温度検知部で計測した計測温度は、実温度よりも高めとなるおそれがある。そこで、温度センサの温度検知部で計測した計測温度の降温変化率が所定値よりも大きいとき、制御部は、降温方向への補正値を増加させることが好ましい。   More preferably, the control unit may employ a mode in which the correction value in the temperature decreasing direction is increased when the temperature decrease rate of the measured temperature measured by the temperature detection unit of the temperature sensor is larger than a predetermined value. When the temperature change rate of the measured temperature is greater than a predetermined value, the temperature drop rate of the temperature in the fluid passage is fast. For this reason, when the heat transfer delay from the fluid passage to the temperature detection part of the temperature sensor, the heat transfer loss, etc. are taken into account, the measured temperature measured by the temperature detection part of the temperature sensor may be higher than the actual temperature. Therefore, when the rate of change in temperature of the measured temperature measured by the temperature detection unit of the temperature sensor is greater than a predetermined value, the control unit preferably increases the correction value in the temperature reduction direction.

・改質用燃料原料としては気体燃料でも、液体燃料でも良い。具体的には、炭化水素系燃料、アルコール系燃料が採用できる。例えば、炭化水素系の都市ガス、LPG、灯油、メタノール、ジメチルエーテル、ガソリン、バイオガス等が採用できる。   -Gas fuel or liquid fuel may be used as the reforming fuel material. Specifically, hydrocarbon fuel and alcohol fuel can be employed. For example, hydrocarbon city gas, LPG, kerosene, methanol, dimethyl ether, gasoline, biogas and the like can be employed.

本発明によれば、温度センサの温度検知部における検知精度の信頼性の向上を高めると共に、温度センサの温度検知部における耐久性の向上および長寿命化に有利となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while improving the reliability of the detection accuracy in the temperature detection part of a temperature sensor, it becomes advantageous to the improvement of durability in the temperature detection part of a temperature sensor, and lifetime extension.

(実施形態1)
以下、本発明の実施形態1について図面を参照して具体的に説明する。本実施形態に係る改質装置は定置用、産業用または車両用の燃料電池システムに適用される。図1は改質装置1の全体概念を示す。図2および図3は改質装置1の主要部を示す。図1に示すように、改質装置1は、燃焼室20を形成する改質部2と、燃焼室20に挿入され改質部2を加熱する燃焼部25と、蒸発部50と、シフト部60と、CO酸化部53とをもつ。燃焼部25には、燃焼用燃料(または燃料電池のアノードから排出されたアノードオフガス)および燃焼用空気が供給される。改質部2は、鉛直方向に沿った中心軸線P1をもつ筒形状をなしており、改質用燃料(改質用燃料原料)を水蒸気により改質させ、水素を主要成分とする(例えば30モル%以上)改質ガスを生成する。改質用燃料がメタンを含む場合には、下記の(1)式に基づく。
(Embodiment 1)
Embodiment 1 of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. The reformer according to this embodiment is applied to a stationary, industrial, or vehicle fuel cell system. FIG. 1 shows the overall concept of the reformer 1. 2 and 3 show the main part of the reformer 1. FIG. As shown in FIG. 1, the reformer 1 includes a reforming unit 2 that forms a combustion chamber 20, a combustion unit 25 that is inserted into the combustion chamber 20 and heats the reforming unit 2, an evaporation unit 50, and a shift unit. 60 and a CO oxidation unit 53. The combustion unit 25 is supplied with combustion fuel (or anode offgas discharged from the anode of the fuel cell) and combustion air. The reforming unit 2 has a cylindrical shape having a central axis P1 along the vertical direction, reforms the reforming fuel (reforming fuel material) with steam, and uses hydrogen as a main component (for example, 30). (Mole% or more) Reforming gas is generated. When the reforming fuel contains methane, it is based on the following formula (1).

図2に示すように、改質部2は、外通路21と、外通路21に対して内側となるように同軸的に形成された内通路22と、外通路21の上部と内通路22の上部とを繋ぐ折返通路23とを有する。内通路22および外通路21は第2耐火層47で仕切られている。外通路21の下部は改質部2の入口2iとされている。内通路22の下部は改質部2の出口2pとされている。外通路21および内通路22には、改質触媒を担持した触媒担体20aが収容されている。触媒担体20aは粒状とされている。   As shown in FIG. 2, the reforming section 2 includes an outer passage 21, an inner passage 22 formed coaxially with the outer passage 21, and an upper portion of the outer passage 21 and an inner passage 22. It has the return passage 23 which connects an upper part. The inner passage 22 and the outer passage 21 are partitioned by a second refractory layer 47. A lower portion of the outer passage 21 is an inlet 2 i of the reforming unit 2. The lower part of the inner passage 22 is an outlet 2p of the reforming unit 2. The outer passage 21 and the inner passage 22 accommodate a catalyst carrier 20a carrying a reforming catalyst. The catalyst carrier 20a is granular.

図2に示すように、改質部2の外周側には、筒形状をなす第1耐火層41が設けられている。第1耐火層41は、改質部2に同軸的な周壁層41aと、改質部2の上部を覆う天井層41cとを有する。天井層41cには中間蓋42が取り付けられている。第1耐火層41の内周面および外周面は、燃焼室20に連通する筒形状をなす第1燃焼通路43および第2燃焼通路44を同軸的にそれぞれ形成する。第2燃焼通路44は、外部に連通する燃焼排ガス通路45に連通する。更に第1耐火層41で区画される第2燃焼通路44の外周側には、改質水を蒸発させる蒸発部50が同軸的に形成されている。蒸発部50は、空間幅が狭いリング形状または筒形状の空間で形成されている。蒸発部50の下部には、改質水を供給する水入口50iが形成されている。水搬送源としてのポンプ50mが駆動すると、水入口50iから蒸発部50に改質水(原料水)が供給される。蒸発部50の上部には、改質水を加熱して生成した水蒸気を吐出する水蒸気出口50pが形成されている。このため蒸発部50において水および水蒸気は上向きに流れる。但し、蒸発部50において水および水蒸気を下向きに流すことにしても良い。液相状の水である改質水を蒸発部50に供給する水搬送源として機能するポンプ50mが設けられている。制御部100はマイコンおよびメモリを有しており、ポンプ50m、バルブなどを制御する。   As shown in FIG. 2, a first refractory layer 41 having a cylindrical shape is provided on the outer peripheral side of the reforming unit 2. The first refractory layer 41 includes a peripheral wall layer 41 a that is coaxial with the reforming portion 2 and a ceiling layer 41 c that covers the upper portion of the reforming portion 2. An intermediate lid 42 is attached to the ceiling layer 41c. The inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the first refractory layer 41 form a first combustion passage 43 and a second combustion passage 44 that form a cylindrical shape communicating with the combustion chamber 20, respectively. The second combustion passage 44 communicates with a combustion exhaust gas passage 45 communicating with the outside. Further, on the outer peripheral side of the second combustion passage 44 defined by the first refractory layer 41, an evaporation portion 50 for evaporating the reforming water is formed coaxially. The evaporation part 50 is formed by a ring-shaped or cylindrical space having a narrow space width. A water inlet 50 i for supplying reforming water is formed in the lower part of the evaporation unit 50. When the pump 50m as a water conveyance source is driven, reforming water (raw material water) is supplied from the water inlet 50i to the evaporation unit 50. A water vapor outlet 50p that discharges water vapor generated by heating the reforming water is formed in the upper part of the evaporation unit 50. For this reason, in the evaporation part 50, water and water vapor flow upward. However, water and water vapor may be allowed to flow downward in the evaporation unit 50. A pump 50m that functions as a water conveyance source that supplies reformed water, which is liquid-phase water, to the evaporation unit 50 is provided. The control unit 100 includes a microcomputer and a memory, and controls the pump 50m, valves, and the like.

蒸発部50の外周側には、筒形状をなす第3耐火層48を介して、筒形状をなすCO酸化部53が同軸的に隣設されている。第3耐火層48は、CO酸化部53の熱が蒸発部50に伝達されることを抑制し、CO酸化部53の温度を確保するのに有効である。CO酸化部53の下部には、後述する混合室に連通する入口53iが形成されている。CO酸化部53の上部には、燃料電池のアノードに連通する出口53pが形成されている。   On the outer peripheral side of the evaporation unit 50, a cylindrical CO oxidation unit 53 is coaxially provided adjacently via a cylindrical third refractory layer 48. The third refractory layer 48 is effective in preventing the heat of the CO oxidation unit 53 from being transmitted to the evaporation unit 50 and ensuring the temperature of the CO oxidation unit 53. An inlet 53 i that communicates with a mixing chamber, which will be described later, is formed below the CO oxidation unit 53. An outlet 53p communicating with the anode of the fuel cell is formed in the upper part of the CO oxidation unit 53.

図1に示すように、燃焼室20で燃焼された燃焼ガスは、第1燃焼通路43を下降し,第2燃焼通路44を上昇して流れ、燃焼排ガス通路45から外部に向けて排出される。蒸発部50は第2燃焼通路44を流れる燃焼ガスにより加熱される。   As shown in FIG. 1, the combustion gas burned in the combustion chamber 20 descends the first combustion passage 43, rises up the second combustion passage 44, flows out from the combustion exhaust gas passage 45, and is discharged to the outside. . The evaporator 50 is heated by the combustion gas flowing through the second combustion passage 44.

更に、図1に示すように、改質装置1は、改質部2の下方に配置された熱交換部54と、熱交換部54の下方に配置されたシフト部60と、シフト部60と熱交換部54との間に配置された電気式のヒータをもつ暖機部55(起動時に使用)とを備えている。ここで、改質部2の下流(下方)に熱交換部54が設けられている。熱交換部54の下流(下方)にシフト部60が設けられている。熱交換部54は、互いに熱交換可能な第1熱交換通路54aおよび第2熱交換通路54cを有する。熱交換部54は、燃料原料としての改質用燃料(例えば炭化水素系ガス)を供給する原料入口54iと、蒸発部50で生成された水蒸気が供給される水蒸気入口54kとを有する。   Further, as shown in FIG. 1, the reformer 1 includes a heat exchange unit 54 disposed below the reforming unit 2, a shift unit 60 disposed below the heat exchange unit 54, and a shift unit 60. A warming-up unit 55 (used at startup) having an electric heater disposed between the heat exchanging unit 54 is provided. Here, a heat exchanging unit 54 is provided downstream (downward) of the reforming unit 2. A shift unit 60 is provided downstream (downward) of the heat exchange unit 54. The heat exchange unit 54 includes a first heat exchange passage 54a and a second heat exchange passage 54c that can exchange heat with each other. The heat exchanging unit 54 includes a raw material inlet 54 i that supplies a reforming fuel (for example, a hydrocarbon-based gas) as a fuel raw material, and a water vapor inlet 54 k that is supplied with water vapor generated by the evaporation unit 50.

シフト部60は、下記の(2)式に基づいて、水蒸気(HO)を利用するシフト反応を促進させ、改質ガスに含まれているCOを低減させる。COシフト部60は、シフト反応を促進させるシフト触媒を有する触媒担体60aを有する。シフト触媒は例えば銅−亜鉛系触媒が採用されるが、これに限定されるものではない。触媒担体60aは粒状をなす。シフト部60は、改質ガスを流す改質ガス通路を形成する改質ガス通路形成部材61を有する。改質ガス通路形成部材61は、内側の第1シフト通路61f(上流領域)を形成する内筒62と、外側の第2シフト通路61s(下流領域)を形成するように内筒62に対して同軸的に配置された外筒63と、内筒62の先端部(下端部)側に設けられた円形状をなす第1多孔板64と、内筒62の基端部(上端部)側に設けられたリング形状をなす第2多孔板65と、外筒63の下面開口および内筒62の下面開口を閉鎖する閉鎖板66とを有する。第1シフト通路61fおよび第2シフト通路61sは、内筒62で仕切られているため、内筒62は仕切部材として機能する。第1シフト通路61fおよび第2シフト通路61sには、シフト触媒を担持する触媒担体60aが収容されている。 The shift unit 60 promotes a shift reaction using water vapor (H 2 O) based on the following formula (2), and reduces CO contained in the reformed gas. The CO shift unit 60 includes a catalyst carrier 60a having a shift catalyst that promotes a shift reaction. The shift catalyst is, for example, a copper-zinc catalyst, but is not limited thereto. The catalyst carrier 60a is granular. The shift unit 60 includes a reformed gas passage forming member 61 that forms a reformed gas passage through which the reformed gas flows. The reformed gas passage forming member 61 has an inner cylinder 62 that forms an inner first shift passage 61f (upstream region) and an inner cylinder 62 that forms an outer second shift passage 61s (downstream region). The outer cylinder 63 arranged coaxially, the first perforated plate 64 having a circular shape provided on the distal end (lower end) side of the inner cylinder 62, and the proximal end (upper end) side of the inner cylinder 62 It has the 2nd perforated board 65 which makes the provided ring shape, and the closing board 66 which closes the lower surface opening of the outer cylinder 63, and the lower surface opening of the inner cylinder 62. As shown in FIG. Since the first shift passage 61f and the second shift passage 61s are partitioned by the inner cylinder 62, the inner cylinder 62 functions as a partition member. The first shift passage 61f and the second shift passage 61s accommodate a catalyst carrier 60a that carries a shift catalyst.

第1多孔板64および閉鎖板66は折返通路67を形成し、第1シフト通路61fの改質ガスを矢印E方向にUターンさせて第2シフト通路61sに流す。第1多孔板64は多数の通孔を有しており、ガス通過性を確保しつつ、シフト触媒を担持する触媒担体60aが落下することを抑制する。第2多孔板65は多数の通孔を有しており、ガス通過性を確保しつつ、シフト触媒を担持する触媒担体60aが飛散することを抑制する。外筒63には、酸素を含む空気(酸素含有ガス)が供給される空気通路70(酸素含有ガス通路)を形成する第1形成部材71(酸素含有ガス通路形成部材)が設けられている。   The first perforated plate 64 and the closing plate 66 form a return passage 67, and the reformed gas in the first shift passage 61f is U-turned in the direction of arrow E and flows into the second shift passage 61s. The first perforated plate 64 has a large number of through holes, and prevents the catalyst carrier 60a carrying the shift catalyst from falling while ensuring gas permeability. The second perforated plate 65 has a large number of through holes, and suppresses the scattering of the catalyst carrier 60a carrying the shift catalyst while ensuring gas permeability. The outer cylinder 63 is provided with a first forming member 71 (oxygen-containing gas passage forming member) that forms an air passage 70 (oxygen-containing gas passage) to which oxygen-containing air (oxygen-containing gas) is supplied.

CO酸化部53は、シフト部60の下流に配置されており、シフト部60で浄化された改質ガスに含まれているCOを下記の式(3)に基づいて、酸化させて低減させる酸化反応を促進させるものである。このためCO酸化部53は、酸化反応を促進させる酸化触媒を有する触媒担体53aを有する。触媒担体53aは粒状とされている。酸化触媒は例えばルテニウム系、白金系、白金−ルテニウム系等の貴金属触媒が採用されるが、これに限定されるものではない。
式(1)…CH+HO→3H+CO(吸熱反応)
式(2)…CO+HO→H+CO(発熱反応)
式(3)…CO+1/2O→CO(発熱反応)
次に改質装置1を作動させるときについて図1を参照して説明する。この場合、燃焼用空気を燃焼部25に供給すると共に、燃焼用燃料を燃焼部25に供給する。これにより燃焼部25が着火され、燃焼室20において燃料火炎25cが生成される。燃焼用燃料としては気体燃料でも、液体燃料でも、粉化燃料でも良い。具体的には、炭化水素系燃料、アルコール系燃料が採用できる。例えば、炭化水素系の都市ガス、LPG、灯油、メタノール、ジメチルエーテル、ガソリン、バイオガス等が採用できる。燃焼部25により改質部2が改質反応に適するように高温(例えば400〜900℃)に加熱される。改質部2と共に蒸発部50、シフト部60およびCO酸化部53も加熱される。
The CO oxidation unit 53 is disposed downstream of the shift unit 60, and is an oxidation that oxidizes and reduces CO contained in the reformed gas purified by the shift unit 60 based on the following equation (3). It promotes the reaction. For this reason, the CO oxidation unit 53 includes a catalyst carrier 53a having an oxidation catalyst that promotes the oxidation reaction. The catalyst carrier 53a is granular. For example, a noble metal catalyst such as ruthenium-based, platinum-based, or platinum-ruthenium-based is employed as the oxidation catalyst, but is not limited thereto.
Formula (1) ... CH 4 + H 2 O → 3H 2 + CO (endothermic reaction)
Formula (2): CO + H 2 O → H 2 + CO 2 (exothermic reaction)
Formula (3): CO + 1 / 2O 2 → CO 2 (exothermic reaction)
Next, the operation of the reformer 1 will be described with reference to FIG. In this case, combustion air is supplied to the combustion unit 25 and combustion fuel is supplied to the combustion unit 25. As a result, the combustion section 25 is ignited, and a fuel flame 25 c is generated in the combustion chamber 20. The combustion fuel may be gaseous fuel, liquid fuel, or pulverized fuel. Specifically, hydrocarbon fuel and alcohol fuel can be employed. For example, hydrocarbon city gas, LPG, kerosene, methanol, dimethyl ether, gasoline, biogas and the like can be employed. The reforming unit 2 is heated to a high temperature (for example, 400 to 900 ° C.) by the combustion unit 25 so as to be suitable for the reforming reaction. The evaporation unit 50, the shift unit 60, and the CO oxidation unit 53 are also heated together with the reforming unit 2.

改質部2が適温領域にされたら、改質水(改質反応前の水)が蒸発部50の水入口50iに供給される。改質水は蒸発部50において加熱されて水蒸気化される。生成された水蒸気は、蒸発部50を上昇し、蒸発部50の水蒸気出口50pから水蒸気通路75を経て熱交換部54の水蒸気入口54kを介して合流域56に到達する。これに対して、改質用燃料(燃料原料)は熱交換部54の原料入口54iから熱交換部54の合流域56に供給される。これにより合流域56において、改質用燃料と水蒸気とが合流して混合される。改質用燃料としては気体燃料でも、液体燃料でも良い。具体的には、炭化水素系燃料、アルコール系燃料が採用できる。例えば、炭化水素系の都市ガス、LPG、灯油、メタノール、ジメチルエーテル、ガソリン、バイオガス等が採用できる。   When the reforming unit 2 is brought to an appropriate temperature region, reformed water (water before the reforming reaction) is supplied to the water inlet 50 i of the evaporation unit 50. The reformed water is heated in the evaporating section 50 to be steamed. The generated water vapor rises in the evaporation unit 50, and reaches the merging zone 56 from the water vapor outlet 50 p of the evaporation unit 50 through the water vapor passage 75 through the water vapor inlet 54 k of the heat exchange unit 54. On the other hand, the reforming fuel (fuel raw material) is supplied from the raw material inlet 54 i of the heat exchanging section 54 to the joining area 56 of the heat exchanging section 54. As a result, the reforming fuel and the steam are merged and mixed in the merge area 56. The reforming fuel may be gaseous fuel or liquid fuel. Specifically, hydrocarbon fuel and alcohol fuel can be employed. For example, hydrocarbon city gas, LPG, kerosene, methanol, dimethyl ether, gasoline, biogas and the like can be employed.

合流した混合流体が熱交換部54の低温側の第1熱交換通路54aを流れて改質部2の外通路21の入口2iに至る。このとき改質部2の内通路22の出口2pから吐出された高温の改質ガスは、熱交換部54の第2熱交換通路54cを流れる。このため相対的に高温の改質ガスと、改質ガスよりも相対的に低温の混合流体とは互いに熱交換される。従って、改質反応前の混合流体が予熱される。予熱された混合流体は改質部2の外通路21に流入して矢印A方向(図2参照)に流れ、折返通路23をUターンして内通路22に流入して矢印B方向(図2参照)に流れる。このとき水蒸気および改質用燃料が混合した混合流体は、上記した(1)に示す改質反応により、水素リッチ(20モル%以上)な改質ガスとなる。この改質ガスは一酸化炭素を含む可能性がある。   The merged mixed fluid flows through the first heat exchange passage 54a on the low temperature side of the heat exchange section 54 and reaches the inlet 2i of the outer passage 21 of the reforming section 2. At this time, the high-temperature reformed gas discharged from the outlet 2p of the inner passage 22 of the reforming section 2 flows through the second heat exchange passage 54c of the heat exchange section 54. For this reason, the relatively high-temperature reformed gas and the mixed fluid having a temperature relatively lower than that of the reformed gas exchange heat with each other. Therefore, the mixed fluid before the reforming reaction is preheated. The preheated mixed fluid flows into the outer passage 21 of the reforming section 2 and flows in the direction of arrow A (see FIG. 2), makes a U-turn through the return passage 23 and flows into the inner passage 22 and moves in the direction of arrow B (FIG. 2). Flow). At this time, the mixed fluid in which the steam and the reforming fuel are mixed becomes a hydrogen-rich (20 mol% or more) reformed gas by the reforming reaction shown in the above (1). This reformed gas may contain carbon monoxide.

更に、改質反応を経た高温の改質ガスは、改質部2の内通路22の出口2pから熱交換部54に矢印C方向(図2参照)に流入する。即ち、高温の改質ガスは、熱交換部54の高温側の第2熱交換通路54cを通過することにより、低温側の第1熱交換通路54aの混合流体を加熱する。更に、改質ガスは、暖機部55を経て、シフト部60の入口60iからシフト部60の第1シフト通路61fに矢印D方向に流入する。シフト部60においては、上記した式(2)に示すように、水蒸気を利用したシフト反応が行われる。これにより改質ガスに含まれている一酸化炭素(有害ガス)の濃度が低減される。   Further, the high-temperature reformed gas that has undergone the reforming reaction flows from the outlet 2p of the inner passage 22 of the reforming section 2 into the heat exchanging section 54 in the direction of arrow C (see FIG. 2). That is, the high temperature reformed gas passes through the second heat exchange passage 54c on the high temperature side of the heat exchange section 54, thereby heating the mixed fluid in the first heat exchange passage 54a on the low temperature side. Further, the reformed gas flows in the direction of arrow D from the inlet 60 i of the shift unit 60 into the first shift passage 61 f of the shift unit 60 via the warm-up unit 55. In the shift unit 60, a shift reaction using water vapor is performed as shown in the above formula (2). As a result, the concentration of carbon monoxide (toxic gas) contained in the reformed gas is reduced.

更に、シフト部60において一酸化炭素の濃度が低減された改質ガスは、シフト部60から折返通路67を矢印E,G方向(図4参照)に流れ、第2多孔板65を通過し、混合室に至る。更に、改質ガスは混合室を流れ、混合室の出口81pから通路85を矢印H,I方向(図2参照)に流れ、入口53iからCO酸化部53内に流入する。CO酸化部53の酸化反応室53sにおいては、改質ガスは矢印J方向(上向き,図2参照)に流れる。CO酸化部53において、上記した式(3)に示すように、酸素を利用した酸化反応(CO+1/2O→CO)が行われる。この結果、改質ガスに含まれているCOが浄化されて更に低減される。このように浄化された改質ガスは、CO酸化部53の出口53pからアノードガスとして、燃料電池の燃料極(アノード)に供給される。カソードガスとして機能する空気は、燃料電池の酸化剤極(カソード)に供給される。これにより燃料電池において発電反応が発生し、電気エネルギが生成される。アノードガスの発電反応後のオフガス(燃料電池のアノードから排出されたガス)は、発電反応が行われなかった水素を含む。このためオフガスは燃焼部25に供給されて燃焼され、燃焼部25の熱源となる。なお、改質装置1の全体は、断熱材料で形成された外殻状をなす被覆層200(図1参照)で被覆されている。被覆層200は、保温性を高めるともに、外方に対する断熱性を高める。 Further, the reformed gas in which the concentration of carbon monoxide is reduced in the shift portion 60 flows from the shift portion 60 through the return passage 67 in the directions of arrows E and G (see FIG. 4), passes through the second porous plate 65, It reaches the mixing chamber. Further, the reformed gas flows through the mixing chamber, flows from the outlet 81p of the mixing chamber through the passage 85 in the directions of arrows H and I (see FIG. 2), and flows into the CO oxidation unit 53 from the inlet 53i. In the oxidation reaction chamber 53s of the CO oxidation unit 53, the reformed gas flows in the direction of arrow J (upward, see FIG. 2). In the CO oxidation part 53, as shown in the above formula (3), an oxidation reaction (CO + 1 / 2O 2 → CO 2 ) using oxygen is performed. As a result, CO contained in the reformed gas is purified and further reduced. The reformed gas thus purified is supplied as an anode gas from the outlet 53p of the CO oxidation section 53 to the fuel electrode (anode) of the fuel cell. The air that functions as the cathode gas is supplied to the oxidant electrode (cathode) of the fuel cell. As a result, a power generation reaction occurs in the fuel cell, and electric energy is generated. The off-gas after the power generation reaction of the anode gas (the gas discharged from the anode of the fuel cell) contains hydrogen that has not undergone the power generation reaction. For this reason, the off gas is supplied to the combustion unit 25 and burned, and becomes a heat source of the combustion unit 25. In addition, the whole reformer 1 is coat | covered with the coating layer 200 (refer FIG. 1) which makes the outer shell shape formed with the heat insulation material. The covering layer 200 enhances heat insulation and enhances heat insulation against the outside.

更に本実施形態の改質装置1について、図2を参照して説明を加える。改質装置1は、内周から外周に向かうにつれて、第1筒91、第2筒92、第3筒93、第4筒94、第5筒95、第6筒96、第7筒97、第8筒98および第9筒99を中心軸線P1に対して同軸的に有する。各筒91〜99は円筒形状をなしており、金属(例えばステンレス鋼)で形成されている。ここで、改質部2は、第1筒91と、第2筒92と、第3筒93と、第4筒94とを同軸的に配置している。第1筒91は有底形状をなしており、底部91cと、底部91cに溶接または取付具で固定された下向きに突出する係合ピン91eとを有する。   Further, the reformer 1 of the present embodiment will be described with reference to FIG. The reformer 1 has a first cylinder 91, a second cylinder 92, a third cylinder 93, a fourth cylinder 94, a fifth cylinder 95, a sixth cylinder 96, a seventh cylinder 97, Eight cylinders 98 and ninth cylinders 99 are coaxial with respect to the central axis P1. Each of the cylinders 91 to 99 has a cylindrical shape and is made of metal (for example, stainless steel). Here, in the reforming unit 2, the first cylinder 91, the second cylinder 92, the third cylinder 93, and the fourth cylinder 94 are arranged coaxially. The first cylinder 91 has a bottomed shape, and includes a bottom portion 91c and an engagement pin 91e that protrudes downward and is fixed to the bottom portion 91c by welding or a fixture.

図3に示すように、第1筒91の外周面と第2筒92の内周面とで、改質用の触媒担体20aが収容されている筒形状をなす内通路22(ガス通路,触媒通路)が形成されている。第3筒93の外周面と第4筒94の内周面とで、改質用の触媒担体20aが収容されている筒形状をなす外通路21(ガス通路,触媒通路)が形成されている。第4筒94の外周面と第1耐火層41の内周面とで、リング形状または筒形状をなす第1燃焼通路43が形成されている。第5筒95の内周面は第1耐火層41を被覆している。第5筒95の外周面と第6筒96の内周面とで、リング形状をなす第2燃焼通路44が形成されている。第6筒96の上面開口は主蓋49で閉鎖されている。第6筒96の外周面と第7筒97の内周面とで、リング形状または筒形状の空間で形成された蒸発部50が形成されている。第7筒97の外周面と第8筒98の内周面とで、筒形状をなす第3耐火層48が被覆されている。第8筒98の外周面と第9筒99の内周面とで、筒形状をなすCO酸化部53が形成されている。   As shown in FIG. 3, a cylindrical inner passage 22 (gas passage, catalyst) in which the reforming catalyst carrier 20a is accommodated between the outer peripheral surface of the first tube 91 and the inner peripheral surface of the second tube 92. A passage) is formed. An outer passage 21 (gas passage, catalyst passage) having a cylindrical shape in which the reforming catalyst carrier 20a is accommodated is formed by the outer peripheral surface of the third tube 93 and the inner peripheral surface of the fourth tube 94. . A first combustion passage 43 having a ring shape or a cylindrical shape is formed by the outer peripheral surface of the fourth cylinder 94 and the inner peripheral surface of the first refractory layer 41. The inner peripheral surface of the fifth cylinder 95 covers the first refractory layer 41. A second combustion passage 44 having a ring shape is formed by the outer peripheral surface of the fifth cylinder 95 and the inner peripheral surface of the sixth cylinder 96. The upper opening of the sixth cylinder 96 is closed with a main lid 49. The outer peripheral surface of the sixth cylinder 96 and the inner peripheral surface of the seventh cylinder 97 form an evaporation section 50 formed in a ring-shaped or cylindrical space. The outer peripheral surface of the seventh tube 97 and the inner peripheral surface of the eighth tube 98 are covered with a third refractory layer 48 having a cylindrical shape. The outer peripheral surface of the eighth cylinder 98 and the inner peripheral surface of the ninth cylinder 99 form a CO oxidation portion 53 having a cylindrical shape.

図2に示すように、各筒の下方には金属製の主固定部86が配置されている。但し主固定部86は耐火物製としても良い。主固定部86は、改質部2の外通路21に連通する第1連通孔86fと、改質部2の内通路22に連通する第2連通孔86sとを有する。第3筒93の下端部、第4筒94の下端部、第6筒96の下端部は、金属製の主固定部86に溶接等で固定されている。第1筒91の上端部と第4筒94の上端部とには、リング形状の蓋88が溶接等で接合されている。   As shown in FIG. 2, a metal main fixing portion 86 is disposed below each cylinder. However, the main fixing portion 86 may be made of a refractory material. The main fixing portion 86 has a first communication hole 86 f communicating with the outer passage 21 of the reforming portion 2 and a second communication hole 86 s communicating with the inner passage 22 of the reforming portion 2. The lower end of the third cylinder 93, the lower end of the fourth cylinder 94, and the lower end of the sixth cylinder 96 are fixed to the metal main fixing portion 86 by welding or the like. A ring-shaped lid 88 is joined to the upper end of the first cylinder 91 and the upper end of the fourth cylinder 94 by welding or the like.

改質部2の外通路21の下部には、ガス通過性をもつ第1多孔板110が配置されている。第1多孔板110は中心軸線P1に対して同軸的なリング形状をなしており、厚み方向に貫通する多数の通孔110mを有する金属製のパンチングメタルまたは網部材で形成されている。第1多孔板110は、外通路21に収容されている触媒担体20aが落下することを抑制する。主固定部86には副固定部87が載せられている。副固定部87は耐火材または金属で形成されている。副固定部87と主固定部86とは、改質ガスを通過させるためにガス通過性をもつ主多孔板150が保持されている。主多孔板150は円形状をなしており、改質ガスを通過させるために、厚み方向に貫通する多数の通孔150mを有するパンチングメタルまたは網部材で形成されている。第1筒91の係合ピン91eは、主多孔板150の係合孔150eに挿入されて係合している。これにより組付時において第1筒91の位置決め精度が確保され、第1筒91の同軸性が確保され易くなる。故に、内通路22の通路幅をこれの周方向において均一化させるのに貢献できる。このため内通路22における触媒反応のムラが低減され、改質反応を良好になし得る。   A first perforated plate 110 having gas permeability is disposed below the outer passage 21 of the reforming unit 2. The first perforated plate 110 has a ring shape coaxial with the central axis P1, and is formed of a metal punching metal or a net member having a large number of through holes 110m penetrating in the thickness direction. The first porous plate 110 suppresses the catalyst carrier 20a accommodated in the outer passage 21 from falling. A sub-fixing portion 87 is placed on the main fixing portion 86. The sub-fixing portion 87 is made of a refractory material or metal. The sub-fixing portion 87 and the main fixing portion 86 hold a main perforated plate 150 having gas permeability for allowing the reformed gas to pass therethrough. The main perforated plate 150 has a circular shape, and is formed of a punching metal or a net member having a large number of through holes 150m penetrating in the thickness direction in order to allow the reformed gas to pass therethrough. The engagement pin 91e of the first cylinder 91 is inserted into the engagement hole 150e of the main porous plate 150 and engaged therewith. Thereby, the positioning accuracy of the first cylinder 91 is ensured during assembly, and the coaxiality of the first cylinder 91 is easily ensured. Therefore, it can contribute to equalizing the passage width of the inner passage 22 in the circumferential direction thereof. For this reason, unevenness of the catalytic reaction in the inner passage 22 is reduced, and the reforming reaction can be favorably performed.

図2および図3に示すように、CO酸化部53のうち下部には、ガス通過性をもつ第2多孔板120が保持されている。CO酸化部53のうち上部には、ガス通過性をもつ第3多孔板130が保持されている。第2多孔板120および第3多孔板130は、中心軸線P1に対して同軸的なリング形状をなしており、厚み方向に貫通すると共に分散された多数の通孔120m,130mを有するパンチングメタルまたは網部材で形成されている。第2多孔板120は、CO酸化部53の触媒担体53aが落下することを抑制する。第3多孔板130は、CO酸化部53の触媒担体53aに対してガス通過性を確保しつつ蓋をしている。また、製造から輸送を経て改質装置1を設置するまでの間において、改質装置1が傾き、CO酸化部53の触媒担体53aが落下したりこぼれたりすることを抑制する役目を果たす。
CO酸化部53は、第2多孔板120の下方にリング形状をなす下部空間53dと、第2多孔板120の上方にリング形状をなす上部空間53uとを有する。
As shown in FIGS. 2 and 3, a second perforated plate 120 having gas permeability is held in the lower part of the CO oxidation part 53. A third perforated plate 130 having gas permeability is held in the upper part of the CO oxidation part 53. The second perforated plate 120 and the third perforated plate 130 have a ring shape that is coaxial with the central axis P1, and are punched metal having a large number of through-holes 120m and 130m that penetrate and disperse in the thickness direction. It is formed of a net member. The second porous plate 120 prevents the catalyst carrier 53a of the CO oxidation unit 53 from falling. The third perforated plate 130 covers the catalyst carrier 53a of the CO oxidation unit 53 while ensuring gas permeability. In addition, the reforming device 1 tilts during the period from manufacture to transportation and installation of the reforming device 1, and serves to prevent the catalyst carrier 53 a of the CO oxidation unit 53 from dropping or spilling.
The CO oxidation unit 53 includes a lower space 53 d that forms a ring shape below the second porous plate 120, and an upper space 53 u that forms a ring shape above the second porous plate 120.

図2および図3に示すように、第2燃焼通路44には応答性促進部材として機能する伝熱フィン46が挿入されている。第6筒96の下部には、径内方向に突出する突起96a(係合体)が形成されている。突起96aは、第6筒96の周方向において間隔を隔てて断続的に複数個設けられている。突起96aは、第5筒95と第6筒96との同軸性を高めるのに貢献できる。更に、伝熱フィン46の落下は突起96aにより抑制されている。改質装置1の組付時に、改質装置1を構成する部品が上下逆に配置されることがある。このような場合であっても、中間蓋42のフランジ部42fにより伝熱フィン46の落下が抑制される。   As shown in FIGS. 2 and 3, heat transfer fins 46 that function as responsiveness promoting members are inserted into the second combustion passage 44. A projection 96a (engagement body) is formed on the lower portion of the sixth cylinder 96 so as to project in the radially inward direction. A plurality of protrusions 96 a are provided intermittently at intervals in the circumferential direction of the sixth cylinder 96. The protrusion 96a can contribute to enhancing the coaxiality between the fifth cylinder 95 and the sixth cylinder 96. Furthermore, the drop of the heat transfer fin 46 is suppressed by the protrusion 96a. When the reformer 1 is assembled, the parts constituting the reformer 1 may be arranged upside down. Even in such a case, the drop of the heat transfer fin 46 is suppressed by the flange portion 42 f of the intermediate lid 42.

本実施形態によれば、図1および図4に示すように、混合室を有する冷却部80がシフト部60に隣設されている。混合室は、シフト部60の第1シフト通路61f(上流領域)の入口60iに隣設されつつ、シフト部60の第2シフト領域60s(下流領域)の出口60pに隣設されている。換言すると、混合室は、シフト部60の上流領域および下流領域の双方に隣設されている。混合室には、空気(大気)を供給する空気通路70の入口70iが連通する。ここで、シフト反応は、上記した式(2)(CO+HO→H+CO)に基づき、発熱を伴う。改質装置1の運転条件、触媒担体20a,53a,60aの触媒の種類等によっても相違するが、入口60iは一般的には150〜300℃の範囲、殊に180〜220℃の範囲となる。改質装置1の運転時において、シフト部60が必要以上に過剰に高温化されると、上記した発熱を伴うシフト反応に基づくCO濃度を低減させる効果が発現されにくくなる傾向がある。殊に、改質部2で改質された改質ガスが熱交換部54を介してシフト部60に供給されるため、シフト部60は高温となりがちである。触媒担体53aの触媒の活性温度域よりも高くなり、触媒の活性が過剰に低下することもある。 According to this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 4, the cooling unit 80 having the mixing chamber is provided adjacent to the shift unit 60. The mixing chamber is adjacent to the inlet 60i of the first shift passage 61f (upstream region) of the shift unit 60 and adjacent to the outlet 60p of the second shift region 60s (downstream region) of the shift unit 60. In other words, the mixing chamber is adjacent to both the upstream region and the downstream region of the shift unit 60. An inlet 70i of an air passage 70 for supplying air (atmosphere) communicates with the mixing chamber. Here, the shift reaction is exothermic based on the above formula (2) (CO + H 2 O → H 2 + CO 2 ). The inlet 60i is generally in the range of 150 to 300 ° C., particularly in the range of 180 to 220 ° C., although it depends on the operating conditions of the reformer 1 and the type of catalyst of the catalyst carriers 20a, 53a, 60a. . When the shift unit 60 is heated to an excessively high temperature during operation of the reformer 1, there is a tendency that the effect of reducing the CO concentration based on the shift reaction accompanied by the heat generation described above is less likely to be exhibited. In particular, since the reformed gas reformed in the reforming unit 2 is supplied to the shift unit 60 through the heat exchange unit 54, the shift unit 60 tends to be at a high temperature. The temperature of the catalyst carrier 53a is higher than the activation temperature range of the catalyst, and the activity of the catalyst may be excessively reduced.

この点について本実施形態によれば、図1に示すように、空気が供給されることにより冷却機能を果たす混合室は、シフト部60に隣設されている。このため、改質装置1の運転中において、発熱を伴うシフト反応を行うシフト部60を、混合室の空気(大気)により積極的に冷却させることができ、シフト部60におけるCO低減効果が良好に得られる。このようにCO酸化部53に供給される前の空気でシフト部60を冷却させることができるため、専用の冷却機構を廃止でき、コストダウンが可能となる。混合室の空気の温度はシフト部60の常用温度域よりも低いものであり、例えば、シフト触媒の活性温度域の最低値(例えば150程度)にできる。   In this regard, according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, the mixing chamber that performs the cooling function when air is supplied is adjacent to the shift unit 60. Therefore, during the operation of the reformer 1, the shift unit 60 that performs a shift reaction accompanied by heat generation can be actively cooled by the air (atmosphere) in the mixing chamber, and the CO reduction effect in the shift unit 60 is good. Is obtained. Thus, since the shift part 60 can be cooled with the air before being supplied to the CO oxidation part 53, a dedicated cooling mechanism can be abolished and the cost can be reduced. The temperature of the air in the mixing chamber is lower than the normal temperature range of the shift unit 60, and can be, for example, the lowest value (for example, about 150) in the activation temperature range of the shift catalyst.

殊に本実施形態によれば、空気が供給される混合室は、シフト部60の第1シフト通路61f(上流領域)のうち入口60iと、シフト部60の第2シフト通路61と(下流領域)のうち出口60pの双方に隣設されている。このため、発熱を伴うシフト反応を行うシフト部60の入口60iおよび出口60pの双方を、空気(大気)により積極的に冷却させることができる。殊に、シフト部60の上流領域を積極的に冷却させることは有効である。なかでも上流領域の入口60iを積極的に冷却させることは有効である。その理由としては、改質部2から熱交換部54を経た直後の改質ガス(CO濃度が高い)が入口60iからシフト部60の第1シフト通路61f(上流領域)に供給されるため、当該上流領域、殊に入口60iを冷却させることは有効である。   In particular, according to this embodiment, the mixing chamber to which air is supplied includes the inlet 60i of the first shift passage 61f (upstream region) of the shift portion 60 and the second shift passage 61 of the shift portion 60 (downstream region). ) Next to both outlets 60p. For this reason, both the inlet 60i and the outlet 60p of the shift part 60 that performs a shift reaction accompanied by heat generation can be actively cooled by air (atmosphere). In particular, it is effective to cool the upstream region of the shift unit 60 positively. In particular, it is effective to actively cool the inlet 60i in the upstream region. The reason is that the reformed gas (CO concentration is high) immediately after passing through the heat exchange unit 54 from the reforming unit 2 is supplied from the inlet 60i to the first shift passage 61f (upstream region) of the shift unit 60. It is effective to cool the upstream region, particularly the inlet 60i.

混合室の中心軸線は、中心軸線P1と同軸である。混合室は、中心軸線P1の回りを1周するリング形状または筒形状の空間をなしており、シフト部60(殊に入口60i)に対して同軸的とされている。このためシフト部60(殊に入口60i)を冷却させる冷却面積を増加させるのに有利である。   The central axis of the mixing chamber is coaxial with the central axis P1. The mixing chamber has a ring-shaped or cylindrical space that goes around the central axis P1 and is coaxial with the shift portion 60 (particularly the inlet 60i). This is advantageous for increasing the cooling area for cooling the shift portion 60 (particularly the inlet 60i).

更に説明を加える。混合室には、改質部2で生成された一酸化炭素を含む可能性がある改質ガス(シフト部60を流れ且つCO酸化部53に供給される前の改質ガス)と、空気通路70の入口70iから空気(酸素含有ガス)とが供給されて混合される。従って、混合室は、改質ガスと空気とをCO酸化部53の上流において混合させる混合室として機能することができる。改質ガス通路としての第2シフト通路61sは、混合室の軸線(中心軸線P1)に対して延設された通路を形成している。従って、第2シフト通路61s(改質ガス通路)は、第2シフト通路61sが延設されている方向に沿って、つまり矢印G方向(上向き)に沿って、改質ガスを流す。   Further explanation will be added. In the mixing chamber, a reformed gas that may contain carbon monoxide generated in the reforming unit 2 (the reformed gas that flows through the shift unit 60 and is supplied to the CO oxidizing unit 53), and an air passage. Air (oxygen-containing gas) is supplied from an inlet 70i of 70 and mixed. Therefore, the mixing chamber can function as a mixing chamber that mixes the reformed gas and air upstream of the CO oxidation unit 53. The second shift passage 61s as the reformed gas passage forms a passage extending with respect to the mixing chamber axis (center axis P1). Therefore, the second shift passage 61s (reformed gas passage) flows the reformed gas along the direction in which the second shift passage 61s extends, that is, along the arrow G direction (upward).

これに対して図4に示すように、酸素含有ガス通路として機能する空気通路70は、空気(酸素含有ガス)を混合室の中心軸線P1に対して直角方向に沿って径内方向(矢印R方向)に向けて流す。ここで、図4に示すように、混合室の内周側には方向変換部82が設けられている。方向変換部82は、第2シフト通路61sから供給される改質ガスと、空気とを互いに衝突させるように案内する機能を有する。具体的には、中心軸線P1を通る断面(図1および図4)において、方向変換部82は、中心軸線P1の回りを1周するように設けられており、中心軸線P1に対してほぼ直状に傾斜されている傾斜面82aを有する。中心軸線P1と平行な方向に対する傾斜面82aの傾斜角θ1は、20〜80度の範囲内、30〜60度の範囲内、あるいは、35〜55度の範囲内とすることができる。   On the other hand, as shown in FIG. 4, the air passage 70 functioning as an oxygen-containing gas passage has a radial direction (arrow R) along the direction perpendicular to the central axis P <b> 1 of the mixing chamber. Direction). Here, as shown in FIG. 4, a direction changing portion 82 is provided on the inner peripheral side of the mixing chamber. The direction changing unit 82 has a function of guiding the reformed gas supplied from the second shift passage 61s and the air to collide with each other. Specifically, in the cross section passing through the central axis line P1 (FIGS. 1 and 4), the direction changing portion 82 is provided so as to make one round around the central axis line P1, and is substantially straight with respect to the central axis line P1. It has the inclined surface 82a inclined in the shape. The inclination angle θ1 of the inclined surface 82a with respect to the direction parallel to the central axis P1 can be in the range of 20 to 80 degrees, in the range of 30 to 60 degrees, or in the range of 35 to 55 degrees.

図4に示すように、方向変換部82は、冷却通路(改質部2)の中心軸線P1に対して傾斜されている。方向変換部82は、重力方向の下方に向かうにつれて縮径するように傾斜している。すなわち方向変換部82は、上方に向かうにつれて拡径するように傾斜している。空気が混合室に供給されていないとき、方向変換部82は、第2シフト通路61sを矢印G方向(中心軸線P1に沿った方向)に流れる改質ガスを、混合室において径外方向(矢印S方向)に指向させる。更に、改質ガスが流れていないとき、方向変換部82は、空気通路70は、矢印R方向に流れる空気を混合室において混合室の軸線(中心軸線P1)が延設されている方向(図4に示す矢印T方向)に指向させる。この結果、混合室において、改質ガスと空気とを互いに対向させて衝突させるように、方向変換部82は改質ガスおよび空気を案内させる。このため、混合室において改質ガスおよび空気同士が衝突流となり易い。故に、混合室において乱流化が進行し、混合室における改質ガスおよび空気同士の混合性を高めることができる。   As shown in FIG. 4, the direction changing part 82 is inclined with respect to the central axis P1 of the cooling passage (the reforming part 2). The direction changing part 82 is inclined so as to reduce in diameter as it goes downward in the direction of gravity. That is, the direction change part 82 inclines so that it may expand in diameter as it goes upwards. When the air is not supplied to the mixing chamber, the direction changing unit 82 causes the reformed gas flowing in the second shift passage 61s in the direction indicated by the arrow G (the direction along the central axis P1) to flow in the radially outward direction (the arrow). S direction). Further, when the reformed gas is not flowing, the direction changing unit 82 is configured such that the air passage 70 is in the direction in which the axis of the mixing chamber (center axis P1) extends in the mixing chamber through the air flowing in the direction of the arrow R (see FIG. (Direction of arrow T shown in FIG. 4). As a result, the direction changing section 82 guides the reformed gas and air so that the reformed gas and air collide with each other in the mixing chamber. For this reason, the reformed gas and air tend to collide with each other in the mixing chamber. Therefore, turbulent flow proceeds in the mixing chamber, and the mixing property of the reformed gas and air in the mixing chamber can be improved.

本実施形態によれば、方向変換部82は、内筒62の基端部62bを径外方向に円錐形状に拡径加工させることにより形成されている。この場合、拡径加工の際に、加工硬化による方向変換部82の強度増加を期待できる。上記したように方向変換部82は内筒62の一部分で形成されているため、別部品を必要とせず、部品の点数を低減できる。上記した内筒62は、シフト部60と冷却部80とを仕切る仕切部材として機能する。混合室は、シフト部60と冷却部80とを仕切る内筒62(仕切部材)を用いて形成されている。この場合、内筒62(仕切部材)を介してシフト部60および冷却部80は隣設されている。   According to the present embodiment, the direction changing portion 82 is formed by expanding the base end portion 62b of the inner cylinder 62 into a conical shape in the radially outward direction. In this case, an increase in the strength of the direction changing portion 82 due to work hardening can be expected during the diameter expansion process. As described above, since the direction changing part 82 is formed by a part of the inner cylinder 62, no separate parts are required, and the number of parts can be reduced. The inner cylinder 62 described above functions as a partition member that partitions the shift unit 60 and the cooling unit 80. The mixing chamber is formed using an inner cylinder 62 (partition member) that partitions the shift unit 60 and the cooling unit 80. In this case, the shift unit 60 and the cooling unit 80 are provided adjacent to each other via the inner cylinder 62 (partition member).

図5は、混合状態を平面から視認する概念形態を模式的に示す。図5に示すように、混合室に供給された改質ガスは、方向変換部82により径外方向(矢印S方向)に指向する。これに対して、空気通路70の入口70iから混合室に供給される空気は、径内方向(矢印R方向)に向かい、更に方向変換部82に当たると、矢印T方向(図4参照)に指向する。このため、殊に空気通路70の入口70i付近においては、空気と改質ガスとの対向流としての衝突度が高くなる。これにより混合室における乱流化が促進される。故に、混合室における空気と改質ガスとの均一混合性が増加する。殊に空気通路70の入口70i付近においては、上記した均一混合性が増加する。   FIG. 5 schematically shows a conceptual form for visually confirming the mixed state from a plane. As shown in FIG. 5, the reformed gas supplied to the mixing chamber is directed outward (in the direction of the arrow S) by the direction changing unit 82. On the other hand, the air supplied from the inlet 70i of the air passage 70 to the mixing chamber is directed in the radial direction (arrow R direction) and further directed to the direction changing portion 82, and then directed in the arrow T direction (see FIG. 4). To do. For this reason, especially in the vicinity of the inlet 70i of the air passage 70, the degree of collision as a counterflow between the air and the reformed gas increases. This promotes turbulence in the mixing chamber. Therefore, the uniform mixing property of the air and the reformed gas in the mixing chamber is increased. In particular, in the vicinity of the inlet 70i of the air passage 70, the above-described uniform mixing property increases.

ここで、空気通路70の入口70iは、混合室において出口81pから最も遠い位置に設けられている。空気通路70の入口70iから混合室に供給された空気は、混合室の周方向に沿って流れ、混合室の出口81pから吐出される。上記したように空気と改質ガスとの混合室における混合性が向上すれば、空気を含む改質ガスが入口53iからCO酸化部53に供給されたとき、CO酸化部53におけるCO酸化反応を良好に実施することができる。ここで、反応を促進させるためには、均一に混合させることが重要である。上記した混合室に方向変換部82を形成する構成を採用すれば、混合室における水素と酸素との均一混合性が向上される。   Here, the inlet 70i of the air passage 70 is provided at a position farthest from the outlet 81p in the mixing chamber. The air supplied to the mixing chamber from the inlet 70i of the air passage 70 flows along the circumferential direction of the mixing chamber and is discharged from the outlet 81p of the mixing chamber. If the mixing property in the mixing chamber of air and the reformed gas is improved as described above, when the reformed gas containing air is supplied from the inlet 53i to the CO oxidation unit 53, the CO oxidation reaction in the CO oxidation unit 53 is performed. It can be carried out well. Here, in order to promote the reaction, it is important to mix uniformly. If the structure which forms the direction change part 82 in the above-mentioned mixing chamber is employ | adopted, the uniform mixing property of hydrogen and oxygen in a mixing chamber will be improved.

なお、図5によれば、空気通路70の入口70iが単数である形態を示す。更に、空気通路70の入口70iが混合室の周方向において複数個設けられている形態でも良い。この場合、空気と改質ガスとの均一混合性が更に増加する。図4から理解できるように、シフト部60の入口60iにおいて、外周側を流れる改質ガスが方向変換部82の傾斜面82cに当たると、改質ガスは矢印KA方向(図4参照)に中心軸線P1に向けて指向するように案内される。更に本実施形態によれば、図5に示すように、混合室は中心軸線P1の回りにリング形状または筒形状に延設されている。故に、混合室自体を流れる通路距離(入口70iから出口81pまでの通路距離)が確保される。故に、混合室において空気と改質ガスとを混合させる混合距離を確保でき、空気と改質ガスとを混合性を更に向上させるのに有利となる。   In addition, according to FIG. 5, the inlet_port | entrance 70i of the air passage 70 is a single form. Further, a plurality of inlets 70i of the air passage 70 may be provided in the circumferential direction of the mixing chamber. In this case, the uniform mixing property between the air and the reformed gas is further increased. As can be understood from FIG. 4, when the reformed gas flowing on the outer peripheral side hits the inclined surface 82c of the direction changing section 82 at the inlet 60i of the shift section 60, the reformed gas is centered in the direction of arrow KA (see FIG. 4). Guided toward P1. Furthermore, according to this embodiment, as shown in FIG. 5, the mixing chamber is extended in the shape of a ring or a cylinder around the central axis P1. Therefore, a passage distance (passage distance from the inlet 70i to the outlet 81p) flowing through the mixing chamber itself is ensured. Therefore, it is possible to secure a mixing distance for mixing the air and the reformed gas in the mixing chamber, which is advantageous in further improving the mixing property of the air and the reformed gas.

加えて本実施形態によれば、図1に示すように、シフト部60に隣設されている冷却部80の混合室の出口81pからCO酸化部53の入口53iまで延設されている通路85が延設されている。すなわち冷却部80の混合室はCO酸化部53の上流に配置されており、混合室とCO酸化部53とを繋ぐ通路85の通路距離が存在している。また出口81pにより径が絞られ圧損が高くなるため、更に、ガス混合性が向上する。このため、空気を含む改質ガスが通路85を流れるとき、改質ガスと空気とを通路85(CO酸化部53の上流の配管)において拡散などで更に混合させることができ、混合性を更に一層高めることを期待できる。よってCO酸化部53における酸化反応性を一層向上させるのに有利となる。   In addition, according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, a passage 85 extending from the outlet 81 p of the mixing chamber of the cooling unit 80 adjacent to the shift unit 60 to the inlet 53 i of the CO oxidation unit 53. Is extended. That is, the mixing chamber of the cooling unit 80 is disposed upstream of the CO oxidation unit 53, and there is a passage distance of a passage 85 that connects the mixing chamber and the CO oxidation unit 53. Further, since the diameter is reduced by the outlet 81p and the pressure loss is increased, the gas mixing property is further improved. For this reason, when the reformed gas containing air flows through the passage 85, the reformed gas and air can be further mixed by diffusion or the like in the passage 85 (pipe upstream of the CO oxidation unit 53), thereby further improving the mixing property. It can be expected to increase further. Therefore, it is advantageous to further improve the oxidation reactivity in the CO oxidation part 53.

更に本実施形態によれば、前述したように、図4に示すように、シフト部60は、シフト触媒を担持する触媒担体60aを収容すると共に改質ガスを流す第1シフト通路61fを形成する内筒62と、シフト触媒を担持する触媒担体60aを収容すると共に改質ガスを流す第2シフト通路61sを形成する外筒63と、内筒62の先端部62cに対向するように内筒62および外筒63の軸直角方向に沿って配置された第1多孔板64とを有する。第1多孔板64は厚み方向に貫通する通孔をもつ。図4に示すように、隙間幅を有する微小隙間68が内筒62の先端部62cと第1多孔板64との間に形成されている。これにより内筒62の軸線方向に沿った熱膨張が大きいときであっても、内筒62の先端部62cが第1多孔板64が過剰に衝突しないようにされている。従って第1多孔板64、内筒62の薄肉化を図りつつ、これらの長寿命化および耐久性が確保される。殊に、多数の通孔をもつ第1多孔板64の変形が抑制される。   Further, according to the present embodiment, as described above, as shown in FIG. 4, the shift unit 60 forms the first shift passage 61f that houses the catalyst carrier 60a carrying the shift catalyst and flows the reformed gas. The inner cylinder 62, the outer cylinder 63 that houses the catalyst carrier 60 a that supports the shift catalyst and that forms the second shift passage 61 s through which the reformed gas flows, and the inner cylinder 62 so as to face the tip 62 c of the inner cylinder 62. And a first perforated plate 64 disposed along the direction perpendicular to the axis of the outer cylinder 63. The first perforated plate 64 has a through hole penetrating in the thickness direction. As shown in FIG. 4, a minute gap 68 having a gap width is formed between the distal end portion 62 c of the inner cylinder 62 and the first porous plate 64. Thereby, even when the thermal expansion along the axial direction of the inner cylinder 62 is large, the tip end portion 62c of the inner cylinder 62 is prevented from colliding with the first porous plate 64 excessively. Accordingly, the first perforated plate 64 and the inner cylinder 62 are made thin, and their life and durability are ensured. In particular, deformation of the first porous plate 64 having a large number of through holes is suppressed.

さて、図2は本実施形態の特徴を示す。図2に示すように、第1筐体として機能する第7筒97は、蒸発室51(流体通路)を形成する蒸発部50を構成しており、ステンレス鋼、炭素鋼等の合金鋼に代表される金属(伝熱材料)で形成されている。蒸発部50は、前述したように、蒸発室51に原料を供給する水入口50iをもつ。水入口50iは蒸発室51の下端51dに形成されている。すなわち、水入口50iは蒸発室51の上端51uよりも下端51dに近くなるように配置されている。   FIG. 2 shows the features of this embodiment. As shown in FIG. 2, the seventh cylinder 97 functioning as the first housing constitutes an evaporation section 50 that forms an evaporation chamber 51 (fluid passage), and is representative of alloy steels such as stainless steel and carbon steel. Made of metal (heat transfer material). The evaporation part 50 has the water inlet 50i which supplies a raw material to the evaporation chamber 51 as mentioned above. The water inlet 50 i is formed at the lower end 51 d of the evaporation chamber 51. In other words, the water inlet 50 i is disposed so as to be closer to the lower end 51 d than to the upper end 51 u of the evaporation chamber 51.

図6に示すように、第1温度センサ810の第1温度検知部811は信号線813を有しており、蒸発室51内に進入されておらず、蒸発室51を形成する第7筒97自体の温度を検知するように、第7筒97の外壁面側に第1取付具850により着脱可能に取り付けられている。このため第1温度センサ810の第1温度検知部811自体には、蒸発室51を流れる液相状の水、水に含まれる異物等が溜まるおそれが抑制される。このため第1温度センサ810の第1温度検知部811が液相状の水、異物等の温度を誤検知することが抑えられる。更に第1温度検知部811が、水蒸気を含むガスにより酸化劣化することが抑制される。従って、第1温度センサ810の第1温度検知部811の検知精度の信頼性の向上を高めると共に、第1温度センサ810の第1温度検知部811における耐久性の向上および長寿命化に有利となる。   As shown in FIG. 6, the first temperature detector 811 of the first temperature sensor 810 has a signal line 813, is not entered into the evaporation chamber 51, and is a seventh cylinder 97 that forms the evaporation chamber 51. A first attachment 850 is detachably attached to the outer wall surface of the seventh cylinder 97 so as to detect its own temperature. For this reason, the first temperature detection unit 811 itself of the first temperature sensor 810 can be prevented from collecting liquid-phase water flowing through the evaporation chamber 51, foreign matters contained in the water, and the like. For this reason, it is suppressed that the 1st temperature detection part 811 of the 1st temperature sensor 810 misdetects the temperature of liquid phase water, a foreign material, etc. Furthermore, the first temperature detector 811 is suppressed from being oxidized and deteriorated by the gas containing water vapor. Therefore, the reliability of the detection accuracy of the first temperature detection unit 811 of the first temperature sensor 810 is improved, and the durability of the first temperature detection unit 811 of the first temperature sensor 810 is advantageously improved and the service life is extended. Become.

ここで、水入口50iから蒸発室51に供給される液相状の原料水は、一般的には、蒸発室51における水蒸気の温度よりも低い。このため、第1温度センサ810の第1温度検知部811は、液相状の原料水の温度の影響を受けないことが好ましい。この場合、蒸発室51の下端51dから蒸発室51の上端51uまでの高さにおいて、第1温度センサ810の第1温度検知部811は、第7筒97において、蒸発室51の下端51dよりも蒸発室51の上端51uに近くなるように配置されている。この結果、改質装置1の高さ方向において、水入口53iから第1温度センサ810の第1温度検知部811をできるだけ遠ざけている。従って、水入口53iから蒸発室51に供給された液相状の原料水の影響を第1温度センサ810の第1温度検知部811が受けることが抑制され、第1温度センサ810の第1温度検知部811で計測する温度の信頼性を高めるのに有利である。なお、蒸発室51の下端51dから蒸発室51の上端51uまでの高さ寸法を100(図6に示すH1)として相対表示すると、第1温度センサ810の第1温度検知部811は、蒸発室51の下端51uから60〜100の範囲内、70〜100の範囲内、80〜100の範囲内、90〜100の範囲内に配置されていることが好ましい。   Here, the liquid phase raw water supplied from the water inlet 50 i to the evaporation chamber 51 is generally lower than the temperature of water vapor in the evaporation chamber 51. For this reason, it is preferable that the 1st temperature detection part 811 of the 1st temperature sensor 810 does not receive to the influence of the temperature of liquid phase raw material water. In this case, at the height from the lower end 51d of the evaporation chamber 51 to the upper end 51u of the evaporation chamber 51, the first temperature detection unit 811 of the first temperature sensor 810 is higher than the lower end 51d of the evaporation chamber 51 in the seventh tube 97. It arrange | positions so that it may become close to the upper end 51u of the evaporation chamber 51. FIG. As a result, in the height direction of the reformer 1, the first temperature detector 811 of the first temperature sensor 810 is kept as far as possible from the water inlet 53i. Accordingly, the first temperature detection unit 811 of the first temperature sensor 810 is suppressed from being affected by the liquid phase raw material water supplied from the water inlet 53i to the evaporation chamber 51, and the first temperature of the first temperature sensor 810 is suppressed. This is advantageous for improving the reliability of the temperature measured by the detection unit 811. When the height from the lower end 51d of the evaporation chamber 51 to the upper end 51u of the evaporation chamber 51 is relatively displayed as 100 (H1 shown in FIG. 6), the first temperature detection unit 811 of the first temperature sensor 810 is the evaporation chamber. It is preferable to arrange | position within the range of 60-100 from the lower end 51u of 51, the range of 70-100, the range of 80-100, and the range of 90-100.

更に図2に示すように、改質装置1の周方向において、第1温度センサ810の第1温度検知部811は水入口53iと反対側に位置しており、水入口53iから遠ざけられている。   Further, as shown in FIG. 2, in the circumferential direction of the reformer 1, the first temperature detector 811 of the first temperature sensor 810 is located on the side opposite to the water inlet 53 i and is away from the water inlet 53 i. .

更に、第7筒97のうち第1温度検知部811を取り付ける壁部分97mは、鉛直方向に沿っている。従って、仮に、液相状の原料水が第7筒97の壁部分97mの内壁面に付着したとしても、その液相状の水を重力により速やかに流下させることができる。よって、第1温度センサ810の第1温度検知部811が第7筒97の外壁面側に設けられているときであっても、第1温度センサ810の第1温度検知部811で計測する温度の信頼性を高めるのに有利である。更に、万一、第1温度センサ810が故障したしても、第1温度センサ810の交換も容易である。   Further, the wall portion 97m to which the first temperature detection unit 811 is attached in the seventh cylinder 97 is along the vertical direction. Therefore, even if the liquid phase raw water adheres to the inner wall surface of the wall portion 97m of the seventh cylinder 97, the liquid phase water can be caused to flow down quickly by gravity. Accordingly, even when the first temperature detection unit 811 of the first temperature sensor 810 is provided on the outer wall surface side of the seventh cylinder 97, the temperature measured by the first temperature detection unit 811 of the first temperature sensor 810. It is advantageous to increase the reliability of the system. Furthermore, even if the first temperature sensor 810 breaks down, the first temperature sensor 810 can be easily replaced.

本実施形態によれば、図6に示すように第2筐体として機能する第9筒99(筐体)は、酸化反応室53s(流体通路)を形成するCO酸化部53を構成しており、ステンレス鋼、炭素鋼等の合金鋼に代表される金属(伝熱材料)で形成されている。CO酸化部53は、酸化反応室53sに空気(酸素含有ガス)と改質ガスとが混合した混合ガスを供給する入口53i(酸素入口)をもつ。入口53iはCO酸化部53の下端側に形成されている。ここで、第2温度センサ820の第2温度検知部821は信号線823を有しており、酸化反応室53s内に進入されておらず、酸化反応室53sを形成する第9筐体99の温度を検知するように、第9筒99の外壁面側に第2取付具850により取り付けられている。この結果、第2温度センサ820の第2温度検知部821自体には、酸化反応室53sを流れる異物(例えば触媒担体滓)等が溜まるおそれが抑制される。このため第2温度センサ820の第2温度検知部821が異物等の温度を誤検知することが抑えられる。更に第2温度検知部821が異物等により損傷されることが抑制される。従って、第2温度センサ820の第2温度検知部821の検知精度の信頼性の向上を高めると共に、第2温度センサ820の第2温度検知部821における耐久性の向上および長寿命化に有利となる。   According to the present embodiment, as shown in FIG. 6, the ninth cylinder 99 (housing) that functions as the second housing constitutes the CO oxidation section 53 that forms the oxidation reaction chamber 53s (fluid passage). It is made of a metal (heat transfer material) typified by alloy steel such as stainless steel and carbon steel. The CO oxidation unit 53 has an inlet 53i (oxygen inlet) for supplying a mixed gas in which air (oxygen-containing gas) and reformed gas are mixed into the oxidation reaction chamber 53s. The inlet 53 i is formed on the lower end side of the CO oxidation unit 53. Here, the second temperature detection unit 821 of the second temperature sensor 820 has a signal line 823, is not entered into the oxidation reaction chamber 53s, and the ninth housing 99 forming the oxidation reaction chamber 53s. The second fitting 850 is attached to the outer wall surface side of the ninth cylinder 99 so as to detect the temperature. As a result, the possibility that foreign matters (for example, catalyst carrier soot) flowing in the oxidation reaction chamber 53s and the like are accumulated in the second temperature detection unit 821 itself of the second temperature sensor 820 is suppressed. For this reason, it is possible to prevent the second temperature detection unit 821 of the second temperature sensor 820 from erroneously detecting the temperature of a foreign object or the like. Further, it is possible to prevent the second temperature detection unit 821 from being damaged by foreign matter or the like. Therefore, the reliability of the detection accuracy of the second temperature detection unit 821 of the second temperature sensor 820 is improved, and the durability of the second temperature detection unit 821 of the second temperature sensor 820 is advantageously improved and the service life is extended. Become.

更に、第2温度センサ820の第2温度検知部821は、CO酸化部53内の水素を主要成分とする改質ガスに非接触である。このため第2温度検知部821が水素脆化することが抑えられており、第2温度検知部821の耐久性の向上、長寿命化を図り得る。更に、万一、第2温度センサ820が故障したとしても、第2温度センサ820の交換が容易である。   Further, the second temperature detection unit 821 of the second temperature sensor 820 is not in contact with the reformed gas mainly containing hydrogen in the CO oxidation unit 53. Therefore, hydrogen embrittlement of the second temperature detection unit 821 is suppressed, and the durability of the second temperature detection unit 821 can be improved and the life can be extended. Furthermore, even if the second temperature sensor 820 breaks down, the second temperature sensor 820 can be easily replaced.

空気(酸素含有ガス)は、改質ガスと共に入口53iからCO酸化部53の酸化反応室53sに供給される。このため酸化反応室53sのうち入口53i付近(上流領域)において、酸化反応が進行し易い。酸化反応は発熱を伴う。このため酸化反応室53sにおいては下流領域よりも上流領域が高温となり易い。ここで、酸化反応室53sの温度としては、低めに計測されるよりも、高めに計測された方が酸化反応室53sの酸化反応を把握する計測温度として好ましい。そこで上記した場合では、第2温度センサ820の第2温度検知部821が酸化反応室53sおいて下流領域よりも上流領域に配置されている。   Air (oxygen-containing gas) is supplied to the oxidation reaction chamber 53s of the CO oxidation unit 53 from the inlet 53i together with the reformed gas. For this reason, the oxidation reaction easily proceeds in the vicinity of the inlet 53i (upstream region) in the oxidation reaction chamber 53s. The oxidation reaction is exothermic. For this reason, in the oxidation reaction chamber 53s, the upstream region is likely to be hotter than the downstream region. Here, as the temperature of the oxidation reaction chamber 53s, it is preferable to measure the temperature higher than the lower one as the measurement temperature for grasping the oxidation reaction of the oxidation reaction chamber 53s. Therefore, in the above case, the second temperature detection unit 821 of the second temperature sensor 820 is arranged in the upstream region in the oxidation reaction chamber 53s rather than the downstream region.

図6に示す第2多孔板120は複数の通孔120mを分散させて有しており、CO酸化部53の酸化反応室53sの上流に設けられており、触媒担体53aを支持するばかりか、酸化反応室53sに流入する改質ガスの拡散を促進させる拡散促進部材として機能することができる。この場合、第2多孔板120は、第9筒99(筐体)のうち取付具850が設けられている壁部分99mの上流に位置している。このように第2多孔板120の複数の通孔120mは、酸化反応室53sに流入する改質ガスの拡散を促進させる。これにより酸化反応室53sにおける酸化反応が場所的に分散化される。故に、酸化反応室53sにおける局部的な酸化反応(発熱反応)が抑制される。この場合、CO酸化部53の熱が均一に第2温度センサ820の第2温度検知部821に伝達され易くなる。故に、第2温度センサ820の第2温度検知部821が第9筒99の外壁面側に設けられているにもかかわらず、第2温度センサ820の第2温度検知部821による温度検知の信頼性を向上させることができる。   The second porous plate 120 shown in FIG. 6 has a plurality of through holes 120m dispersed therein, is provided upstream of the oxidation reaction chamber 53s of the CO oxidation unit 53, and not only supports the catalyst carrier 53a, It can function as a diffusion promoting member that promotes diffusion of the reformed gas flowing into the oxidation reaction chamber 53s. In this case, the 2nd perforated panel 120 is located in the upstream of the wall part 99m in which the fixture 850 is provided among the 9th pipe | tube 99 (housing | casing). As described above, the plurality of through holes 120m of the second porous plate 120 promote the diffusion of the reformed gas flowing into the oxidation reaction chamber 53s. Thereby, the oxidation reaction in the oxidation reaction chamber 53s is locally dispersed. Therefore, the local oxidation reaction (exothermic reaction) in the oxidation reaction chamber 53s is suppressed. In this case, the heat of the CO oxidation unit 53 is easily transmitted to the second temperature detection unit 821 of the second temperature sensor 820 uniformly. Therefore, although the second temperature detection unit 821 of the second temperature sensor 820 is provided on the outer wall surface side of the ninth cylinder 99, the reliability of temperature detection by the second temperature detection unit 821 of the second temperature sensor 820. Can be improved.

また、改質装置1の外部の温度が外乱などにより急激に変動すると、第1温度センサ810の第1温度検知部811の検知精度、第2温度センサ820の第2温度検知部821の検知精度は低下するおそれがある。この点について本実施形態によれば、上記した第1温度センサ810の第1温度検知部811と、第2温度センサ820の第2温度検知部821とは、被覆層200で覆われている。このため第1温度検知部811および第2温度検知部821が改質装置1の外部の温度の外乱の影響を受けることが抑制されている。従って第1温度検知部811および第2温度検知部821の検知精度の信頼性が高められている。   In addition, when the temperature outside the reformer 1 fluctuates suddenly due to disturbance or the like, the detection accuracy of the first temperature detection unit 811 of the first temperature sensor 810 and the detection accuracy of the second temperature detection unit 821 of the second temperature sensor 820. May decrease. In this regard, according to the present embodiment, the first temperature detection unit 811 of the first temperature sensor 810 and the second temperature detection unit 821 of the second temperature sensor 820 are covered with the coating layer 200. For this reason, it is suppressed that the 1st temperature detection part 811 and the 2nd temperature detection part 821 receive the influence of the disturbance of the temperature outside the reformer 1. FIG. Therefore, the reliability of the detection accuracy of the first temperature detection unit 811 and the second temperature detection unit 821 is enhanced.

なお、本実施形態によれば、蒸発室51から第7筒体97を介して第1温度検知部811に至るまでの伝熱遅れ、伝熱ロス等が存在するおそれがある。このため第1温度検知部811で計測した計測温度と蒸発室51内の実温度とは厳密には一致するものではないが、その差は微小値である。このため、制御モードにおいてそれを前提としておけば、第1温度検知部811で計測した計測温度を蒸発室51の実温度として認定しても実用上の支障はない。更に、第1温度検知部811で計測した計測温度を補正して補正温度とし、その補正温度を蒸発室51内の実温度として制御モードにおいて採用しても良い。同様に第2温度検知部821で計測した計測温度を補正して補正温度とし、その補正温度をCO酸化部53の実温度として制御モードにおいて採用しても良い。   Note that, according to the present embodiment, there may be a heat transfer delay, a heat transfer loss, or the like from the evaporation chamber 51 to the first temperature detection unit 811 via the seventh cylinder 97. For this reason, the measured temperature measured by the first temperature detector 811 and the actual temperature in the evaporation chamber 51 do not exactly coincide with each other, but the difference is a minute value. Therefore, if it is assumed in the control mode, there is no practical problem even if the measured temperature measured by the first temperature detector 811 is authorized as the actual temperature of the evaporation chamber 51. Furthermore, the measured temperature measured by the first temperature detector 811 may be corrected to be a corrected temperature, and the corrected temperature may be adopted as the actual temperature in the evaporation chamber 51 in the control mode. Similarly, the measurement temperature measured by the second temperature detection unit 821 may be corrected to be a correction temperature, and the correction temperature may be adopted as the actual temperature of the CO oxidation unit 53 in the control mode.

(実施形態2)
図7および図8は実施形態2を示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および作用効果を示す。金属製の取付具850は、第7筒97(または第9筒99)の外壁面に溶接などで突設され第7筒97(または第9筒99)から伝熱されるボルトで形成された突部852と、突部852に取り付けられ第1温度検知部811が伝熱可能に挿入される挿入孔853を有する圧着可能な圧着部854(接合部)をもつ接合部材855と、圧着部854をもつ接合部材855を突部852に着脱可能に取り付ける第1締結要素として機能する第1ナット856と、第1ナット856の緩みを抑制する第2締結要素として機能する第2ナット857とを有する。接合部材855の挿入孔853は突部852に嵌合されている。第1ナット856の雌ねじおよび第2ナット857の雌ねじは、突部852の雄ねじに螺合して、接合部材855を締結させる。圧着部854をもつ接合部材855、第1ナット856および第2ナット857は、伝熱性が良好な金属、例えばステンレス鋼や炭素鋼等の合金鋼、アルミニウム合金、チタン合金、銅合金等で形成されている。圧着部854の挿入孔853に第1温度センサ810の第1温度検知部811(第2温度センサ820の第2温度検知部821)が挿入された状態で、圧着部854は工具等により塑性変形される。このため、第1温度検知部811(第2温度検知部821)が圧着部854に伝熱可能に取り付けられる。なお,図7および図8において、WAは第7筒97(筐体)から第1温度検知部811(または第2温度検知部821)までの伝熱経路を示す。第1温度検知部811は信号線813をもつ。第2温度検知部821は信号線823をもつ。
(Embodiment 2)
7 and 8 show the second embodiment. The present embodiment shows basically the same configuration and operational effects as the first embodiment. The metal fitting 850 is a protrusion formed by a bolt that is provided by welding or the like on the outer wall surface of the seventh cylinder 97 (or the ninth cylinder 99) and that transfers heat from the seventh cylinder 97 (or the ninth cylinder 99). A joining member 855 having a crimping part 854 (joining part) capable of being crimped and having an insertion hole 853 into which the first temperature detection part 811 is inserted so as to be capable of transferring heat, and a crimping part 854. A first nut 856 that functions as a first fastening element that removably attaches the joining member 855 to the protrusion 852, and a second nut 857 that functions as a second fastening element that suppresses loosening of the first nut 856. The insertion hole 853 of the joining member 855 is fitted into the protrusion 852. The female screw of the first nut 856 and the female screw of the second nut 857 are screwed into the male screw of the protrusion 852 to fasten the joining member 855. The joining member 855 having the crimping portion 854, the first nut 856, and the second nut 857 are formed of a metal having good heat conductivity, for example, an alloy steel such as stainless steel or carbon steel, an aluminum alloy, a titanium alloy, or a copper alloy. ing. In a state where the first temperature detection unit 811 of the first temperature sensor 810 (the second temperature detection unit 821 of the second temperature sensor 820) is inserted into the insertion hole 853 of the crimp unit 854, the crimp unit 854 is plastically deformed by a tool or the like. Is done. For this reason, the 1st temperature detection part 811 (2nd temperature detection part 821) is attached to the crimping | compression-bonding part 854 so that heat transfer is possible. 7 and 8, WA indicates a heat transfer path from the seventh tube 97 (housing) to the first temperature detection unit 811 (or the second temperature detection unit 821). The first temperature detection unit 811 has a signal line 813. The second temperature detection unit 821 has a signal line 823.

(実施形態3)
図9は実施形態3を示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および作用効果を示す。図9に示すように、接合部として機能する圧着部854の挿入孔853の断面形状は六角形状(多角形状)とされている。第1温度検知部811の断面形状は円形状とされている。この場合、挿入孔853の内壁面と第1温度検知部811の外壁面とは複数箇所で接触する。このため伝熱経路WAは複数となる。第1温度検知部811は複数の伝熱経路WAから伝熱されるため、検知精度の信頼性が向上できる。第2温度検知部821についても同様である。
(Embodiment 3)
FIG. 9 shows a third embodiment. The present embodiment shows basically the same configuration and operational effects as the first embodiment. As shown in FIG. 9, the cross-sectional shape of the insertion hole 853 of the crimping part 854 that functions as a joint part is a hexagonal shape (polygonal shape). The cross-sectional shape of the first temperature detection unit 811 is a circular shape. In this case, the inner wall surface of the insertion hole 853 and the outer wall surface of the first temperature detection unit 811 are in contact at a plurality of locations. For this reason, there are a plurality of heat transfer paths WA. Since the 1st temperature detection part 811 is heat-transferred from the several heat transfer path | route WA, the reliability of detection accuracy can be improved. The same applies to the second temperature detection unit 821.

(実施形態4)
図10は実施形態4を示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および作用効果を示す。図10に示すように、筐体として機能する第7筒97は、流体通路である蒸発室51から退避する方向に退避室51eを有する。取付具850は、第7筒97のうち退避室51eを形成する壁部分97mに設けられている。壁部分97mに第1取付具850が溶接などにより固定状態に突設されている。壁部分97mは、第1取付具850の取付性、取付作業性、接触面積の確保、伝熱性等を考慮すると、平坦であることが好ましい。なお第1温度センサ810の第1温度検知部811は、退避室51eにより蒸発室51から退避しているため、蒸発室51に供給される液相状の原料水の温度の影響を受けにくくなる。
(Embodiment 4)
FIG. 10 shows a fourth embodiment. The present embodiment shows basically the same configuration and operational effects as the first embodiment. As shown in FIG. 10, the seventh cylinder 97 functioning as a housing has a retreat chamber 51e in a direction of retreating from the evaporation chamber 51 that is a fluid passage. The fixture 850 is provided in a wall portion 97m of the seventh cylinder 97 that forms the evacuation chamber 51e. A first fixture 850 is protruded from the wall portion 97m in a fixed state by welding or the like. The wall portion 97m is preferably flat in consideration of the mounting property of the first mounting tool 850, mounting workability, securing of a contact area, heat conductivity, and the like. The first temperature detector 811 of the first temperature sensor 810 is retracted from the evaporation chamber 51 by the retracting chamber 51e, and therefore is less susceptible to the temperature of the liquid raw material water supplied to the evaporation chamber 51. .

(実施形態5)
図11は実施形態5を示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および作用効果を示す。図示しないものの、蒸発室51を形成する第7筒97の温度を計測する第1温度センサ810の第1温度検知部811、酸化反応室53sを形成する第9筒99の温度を計測する第2温度センサ820の第2温度検知部821が設けられている。
(Embodiment 5)
FIG. 11 shows a fifth embodiment. The present embodiment shows basically the same configuration and operational effects as the first embodiment. Although not shown, the first temperature detector 811 of the first temperature sensor 810 that measures the temperature of the seventh cylinder 97 that forms the evaporation chamber 51, and the second that measures the temperature of the ninth cylinder 99 that forms the oxidation reaction chamber 53s. A second temperature detector 821 of the temperature sensor 820 is provided.

更に図11に示すように、改質ガスに含まれている一酸化炭素を水分子と反応させるシフト反応により低減させるシフト部60が外筒63(第3筐体)により形成されている。外筒63は伝熱性が良好な金属、例えばステンレス鋼や炭素鋼等の合金鋼、アルミニウム合金、チタン合金等で形成されている。   Further, as shown in FIG. 11, a shift portion 60 that reduces carbon monoxide contained in the reformed gas by a shift reaction that reacts with water molecules is formed by the outer cylinder 63 (third housing). The outer cylinder 63 is made of a metal having good heat conductivity, for example, an alloy steel such as stainless steel or carbon steel, an aluminum alloy, a titanium alloy, or the like.

この場合、第3温度センサ830aの第3温度検知部831aは、シフト反応室である第2シフト通路61sの入口付近を流れる改質ガスの温度を計測できる。第3温度センサ830bの第3温度検知部831bは、シフト部60における折返通路67を流れる改質ガスの温度を計測できる。第3温度センサ830cの第3温度検知部831cは、シフト反応室である第2シフト通路61sの出口付近を流れる改質ガスの温度を計測できる。   In this case, the third temperature detector 831a of the third temperature sensor 830a can measure the temperature of the reformed gas flowing near the inlet of the second shift passage 61s that is a shift reaction chamber. The third temperature detection unit 831b of the third temperature sensor 830b can measure the temperature of the reformed gas flowing through the return passage 67 in the shift unit 60. The third temperature detector 831c of the third temperature sensor 830c can measure the temperature of the reformed gas flowing near the outlet of the second shift passage 61s that is a shift reaction chamber.

図11から理解できるように、第3温度センサ830dの第3温度検知部831dは、シフト部60に関連する混合室81の出口81p付近を流れる改質ガスの温度を計測できる。第3温度検知部831eは、シフト部60の入口60i付近を流れる改質ガスの温度を計測できる。このようにシフト部60を形成する第3筐体としての外筒63の外壁面側に第3温度センサ830a〜第3温度センサ830eを適宜設けることができる。このため、第3温度センサ830a〜第3温度センサ830eを外筒63(第3筐体)にこれの厚み方向に貫通させずとも良い。故に、第3温度センサ830a〜第3温度センサ830eを設ける位置の選択の自由度を高めることができる。なお、第3温度センサ830a〜第3温度センサ830eが故障した時においても、これらを容易に交換できる。   As can be understood from FIG. 11, the third temperature detection unit 831 d of the third temperature sensor 830 d can measure the temperature of the reformed gas flowing near the outlet 81 p of the mixing chamber 81 related to the shift unit 60. The third temperature detection unit 831e can measure the temperature of the reformed gas flowing near the inlet 60i of the shift unit 60. Thus, the third temperature sensor 830a to the third temperature sensor 830e can be appropriately provided on the outer wall surface side of the outer cylinder 63 as the third casing forming the shift portion 60. For this reason, the third temperature sensor 830a to the third temperature sensor 830e do not have to penetrate the outer cylinder 63 (third housing) in the thickness direction thereof. Therefore, the freedom degree of selection of the position which provides 3rd temperature sensor 830a-3rd temperature sensor 830e can be raised. Even when the third temperature sensor 830a to the third temperature sensor 830e fail, they can be easily replaced.

図11に示すガス通過性をもつ第1多孔板64は複数の通孔64mを分散させて有する。第2多孔板65は複数の通孔65mを分散させて有する。第1多孔板64および第2多孔板65は、第2シフト反応室61sにおける改質ガスの拡散を促進させる拡散促進部材として機能することができる。これによりシフト部60におけるシフト反応が場所的に分散化され、局部的なシフト反応(発熱反応)が抑制される。この場合、シフト部60で発生する熱が第3温度センサ830a〜830eの第3温度検知部831a〜831eに平均的に伝達され易くなる。従って、第3温度検知部831a〜831eが外壁63の外壁面側に取付具850により取り付けられているにもかかわらず、温度検知の信頼性を向上させるのに有利である。   The first perforated plate 64 having gas permeability shown in FIG. 11 has a plurality of through holes 64m dispersed therein. The second porous plate 65 has a plurality of through holes 65m dispersed therein. The first perforated plate 64 and the second perforated plate 65 can function as a diffusion promoting member that promotes the diffusion of the reformed gas in the second shift reaction chamber 61s. Thereby, the shift reaction in the shift unit 60 is locally dispersed, and the local shift reaction (exothermic reaction) is suppressed. In this case, the heat generated in the shift unit 60 is easily transferred on average to the third temperature detection units 831a to 831e of the third temperature sensors 830a to 830e. Therefore, although the third temperature detectors 831a to 831e are attached to the outer wall surface side of the outer wall 63 by the fixture 850, it is advantageous for improving the reliability of temperature detection.

(実施形態6)
図12は実施形態6を示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および作用効果を示す。被覆層200は断熱材料で形成されており、全体として筒形状をなす。図示しないものの、上記した第1温度センサ810の第1温度検知部811と、第2温度センサ820の第2温度検知部821とは、被覆層200で覆われている。更に第3温度センサ830の第3温度検知部831も被覆層200で覆われている。このため改質装置1の外部の温度の外乱の影響を受けることが抑制されている。従って第1温度検知部811および第2温度検知部821の検知精度の信頼性が高められている。
(Embodiment 6)
FIG. 12 shows a sixth embodiment. The present embodiment shows basically the same configuration and operational effects as the first embodiment. The covering layer 200 is formed of a heat insulating material and has a cylindrical shape as a whole. Although not shown, the first temperature detection unit 811 of the first temperature sensor 810 and the second temperature detection unit 821 of the second temperature sensor 820 are covered with the coating layer 200. Further, the third temperature detection unit 831 of the third temperature sensor 830 is also covered with the coating layer 200. For this reason, the influence of the external disturbance of the temperature of the reformer 1 is suppressed. Therefore, the reliability of the detection accuracy of the first temperature detection unit 811 and the second temperature detection unit 821 is enhanced.

被覆層200は、横方向(矢印X5方向)において複数個(2個)に分割された第1被覆層210と第2被覆層220とで形成されている。第1被覆層210および第2被覆層220は、それぞれ水平断面でC形状をなしており、バンド281,282により接合され、全体として筒形状を形成する。第1被覆層210は、鉛直方向に沿って延設された端面211を有する。第2被覆層220は、鉛直方向に沿って延設された端面221を有する。端面211および端面221は互いに対面して接合される。   The covering layer 200 is formed of a first covering layer 210 and a second covering layer 220 that are divided into a plurality (two) in the lateral direction (arrow X5 direction). The first covering layer 210 and the second covering layer 220 each have a C shape in a horizontal section, and are joined by bands 281 and 282 to form a tubular shape as a whole. The 1st coating layer 210 has the end surface 211 extended along the perpendicular direction. The 2nd coating layer 220 has the end surface 221 extended along the perpendicular direction. The end surface 211 and the end surface 221 face each other and are joined.

端面211にはC形状の凹部213が複数個形成されている。端面221にはC形状の凹部223が複数個形成されている。第1被覆層210と第2被覆層220とが一体に組み付けられると、凹部213,223は、それぞれ嵌合孔251〜255を形成する。ここで、嵌合孔251は、燃料電池に向かう改質ガスの出口53pの配管に嵌合する。嵌合孔252は、蒸発部に水を供給する水入口50iの配管に嵌合する。嵌合孔253は、改質部に燃料原料を供給する原料入口54iの配管に嵌合する。嵌合孔254は、混合室に空気(冷却兼用酸化用空気)を供給する入口70iの第1形成部材71の配管にそれぞれ嵌合する。嵌合孔255は、燃焼用空気または燃焼用燃料の配管に嵌合する。   A plurality of C-shaped recesses 213 are formed on the end surface 211. A plurality of C-shaped recesses 223 are formed on the end surface 221. When the first cover layer 210 and the second cover layer 220 are assembled together, the recesses 213 and 223 form fitting holes 251 to 255, respectively. Here, the fitting hole 251 is fitted into the piping of the reformed gas outlet 53p toward the fuel cell. The fitting hole 252 is fitted into a pipe of the water inlet 50i that supplies water to the evaporation unit. The fitting hole 253 is fitted to the piping of the raw material inlet 54i that supplies the fuel raw material to the reforming portion. The fitting holes 254 are fitted into pipes of the first forming member 71 of the inlet 70i that supplies air (air for cooling and oxidation) to the mixing chamber. The fitting hole 255 is fitted into a combustion air or combustion fuel pipe.

図12に示すように、第1被覆層210および第2被覆層220のうちの一方または双方には、厚み方向に圧縮可能な寸法誤差吸収用のシート状の断熱材250が貼り合わされている。凹部213の内面,凹部223の内面にも、断熱材250が貼り合わされている。このため寸法公差の影響等を回避しつつ、第1被覆層210および第2被覆層220が精度良く接合され、被覆層200の気密性が向上する。   As shown in FIG. 12, one or both of the first covering layer 210 and the second covering layer 220 is bonded with a sheet-like heat insulating material 250 for absorbing dimensional errors that can be compressed in the thickness direction. A heat insulating material 250 is also bonded to the inner surface of the recess 213 and the inner surface of the recess 223. For this reason, the 1st coating layer 210 and the 2nd coating layer 220 are joined accurately, avoiding the influence of a dimensional tolerance, etc., and the airtightness of the coating layer 200 improves.

(実施形態7)
図13は実施形態7を示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および作用効果を示す。CO酸化部53の酸化反応室53sにおいて、第2温度センサ820の第2温度検知部821に対向するように応答性促進部材825が設けられている。CO酸化部53の酸化反応室53sの熱は、応答性促進部材825を介して第9筒99に伝達され、ひいては第2温度検知部821に伝達される。このため酸化反応室53sに収容される酸化触媒の触媒担体53aがアルミナ等の多孔質のセラミックスであり、伝熱性が高くない場合であっても、酸化反応室53sの温度変化に対する応答性を高めることができる。故に、第2温度センサ820の第2温度検知部821が第9筒99の外壁面側に取り付けられているにもかかわらず、第2温度センサ820の第2温度検知部821による計測の信頼性を高めることができる。応答性促進部材825は、ガス通気性を高める複数の通孔825mをもつ。なお、応答性促進部材825の母材は、炭素鋼、ステンレス鋼等の合金鋼、アルミニウム合金、銅合金等の伝熱材料が挙げられる。
(Embodiment 7)
FIG. 13 shows a seventh embodiment. The present embodiment shows basically the same configuration and operational effects as the first embodiment. In the oxidation reaction chamber 53s of the CO oxidation unit 53, a responsiveness promoting member 825 is provided so as to face the second temperature detection unit 821 of the second temperature sensor 820. The heat of the oxidation reaction chamber 53 s of the CO oxidation unit 53 is transmitted to the ninth cylinder 99 via the responsiveness promoting member 825 and eventually transmitted to the second temperature detection unit 821. For this reason, even if the catalyst carrier 53a of the oxidation catalyst accommodated in the oxidation reaction chamber 53s is a porous ceramic such as alumina, and the heat conductivity is not high, the responsiveness to the temperature change of the oxidation reaction chamber 53s is enhanced. be able to. Therefore, although the second temperature detection unit 821 of the second temperature sensor 820 is attached to the outer wall surface side of the ninth cylinder 99, the reliability of measurement by the second temperature detection unit 821 of the second temperature sensor 820. Can be increased. The responsiveness promoting member 825 has a plurality of through holes 825m that enhance gas permeability. Note that examples of the base material of the responsiveness promoting member 825 include heat transfer materials such as alloy steels such as carbon steel and stainless steel, aluminum alloys, and copper alloys.

(実施形態8)
図14は実施形態8を示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および作用効果を示す。第1温度センサ810の第1温度検知部811で計測した計測温度と、蒸発室51内の実温度とは、正確に一致することが好ましい。しかし、蒸発部50の蒸発室51から第7筒体97を介して第1温度検知部811に至るまでの伝熱遅れ、伝熱ロス等が存在する。従って、第1温度検知部811で計測した計測温度と蒸発室51内の実温度とは、必ずしも正確に一致するものではないおそれがある。そこで本実施形態によれば、制御部100は、第1温度センサ810の第1温度検知部811で計測した計測温度TAを補正する補正処理を実施する。
(Embodiment 8)
FIG. 14 shows an eighth embodiment. The present embodiment shows basically the same configuration and operational effects as the first embodiment. It is preferable that the measured temperature measured by the first temperature detection unit 811 of the first temperature sensor 810 and the actual temperature in the evaporation chamber 51 coincide with each other accurately. However, there is a heat transfer delay, a heat transfer loss, and the like from the evaporation chamber 51 of the evaporation unit 50 to the first temperature detection unit 811 via the seventh cylinder 97. Therefore, there is a possibility that the measured temperature measured by the first temperature detector 811 and the actual temperature in the evaporation chamber 51 do not necessarily coincide with each other accurately. Therefore, according to the present embodiment, the control unit 100 performs a correction process for correcting the measured temperature TA measured by the first temperature detection unit 811 of the first temperature sensor 810.

図14に示すように、制御部100は、第1温度センサ810の第1温度検知部811で計測した計測温度TAを読み込む(ステップS102)。現在が昇温過程か降温過程か、それとも温度変化なしの状態か否か判定する(ステップS104)。温度状態が昇温過程であれば、昇温変化率Vhを演算で求める(ステップS106)。この場合、Vh=昇温度/単位時間に基づく。単位時間は例えば1秒以下にできる。そして、昇温変化率Vhと第1所定値V1とを比較する(ステップS108)。昇温変化率Vhが第1所定値V1よりも小さいとき(Vh<V1)には、蒸発室51の昇温速度は過剰ではなく、蒸発室51の温度変化に対して計測温度TAの追従性が高いと推定される。従って、計測温度TAに対して補正値α1を加算して高温側に補正して補正温度TCとする(ステップS110)。また、計測温度TAの昇温変化率Vhが第1所定値V1以上のとき(V1≦Vh)には、蒸発室51の昇温速度が速く、蒸発室51の温度変化に対して計測温度TAの追従性が低いと推定される。この場合、計測温度TAよりも蒸発室51の実温度は高いと推定される。そこで、制御部100は、温度変化に対して計測温度TAに対して補正値α1,α2を加算するように昇温側(高温側)に補正して補正温度TCとする(ステップS112)。このように計測温度TAに対して昇温方向への補正値を増加させて補正温度TCとする。補正値α1,α2とは、単なる加算の他に、補正温度TCが計測温度TAよりも高温となるように、1を超える補正係数を計測温度TAに乗算しても良い。   As shown in FIG. 14, the control unit 100 reads the measured temperature TA measured by the first temperature detection unit 811 of the first temperature sensor 810 (step S102). It is determined whether the current process is a temperature rising process or a temperature falling process, or whether there is no temperature change (step S104). If the temperature state is the temperature rising process, the temperature increase rate Vh is obtained by calculation (step S106). In this case, Vh = temperature rise / unit time. The unit time can be set to 1 second or less, for example. Then, the temperature increase rate Vh is compared with the first predetermined value V1 (step S108). When the temperature increase rate Vh is smaller than the first predetermined value V1 (Vh <V1), the temperature increase rate of the evaporation chamber 51 is not excessive, and the followability of the measured temperature TA with respect to the temperature change of the evaporation chamber 51. Is estimated to be high. Therefore, the correction value α1 is added to the measured temperature TA to correct it to the high temperature side to obtain the corrected temperature TC (step S110). Further, when the temperature increase rate Vh of the measured temperature TA is equal to or higher than the first predetermined value V1 (V1 ≦ Vh), the temperature increase rate of the evaporation chamber 51 is fast, and the measured temperature TA with respect to the temperature change of the evaporation chamber 51. It is estimated that the followability of is low. In this case, it is estimated that the actual temperature of the evaporation chamber 51 is higher than the measured temperature TA. Therefore, the control unit 100 corrects the temperature increase side (high temperature side) so as to add the correction values α1 and α2 to the measured temperature TA with respect to the temperature change to obtain the correction temperature TC (step S112). In this way, the correction value in the temperature rising direction is increased with respect to the measured temperature TA to obtain the correction temperature TC. In addition to simple addition, the correction values α1 and α2 may be multiplied by a correction coefficient exceeding 1 so that the correction temperature TC is higher than the measurement temperature TA.

またステップS104における判定の結果、温度状態が降温過程であれば、降温変化率Vcを演算で求める(ステップS146)。この場合、Vc=降温度/単位時間に基づく。そして、降温変化率Vcと第2所定値V2とを比較する(ステップS148)。降温変化率Vcが第2所定値V2よりも小さいとき(Vc<V2)には、蒸発室51の降温速度は過剰ではなく、蒸発室51の温度変化に対して計測温度TAは追従性が高いと推定される。従って、計測温度TAに対して補正値β1を減算するように降温側(低温側)に補正して補正温度TCとする(ステップS150)。また、降温変化率Vcが第2所定値V2以上であるとき(V2≦Vc)には、蒸発室51の降温速度が速く、蒸発室51の温度変化に対して計測温度TAの追従性が低いと推定される。この場合、実際に計測した計測温度TAよりも蒸発室51の実温度は低いと推定される。そこで、計測温度TAに対して補正値β1,β2を減算するように降温側に補正して補正温度TCとする(ステップS152)。このように計測温度TAに対して降温方向への補正値を増加させて補正温度TCとする。なお補正値β1,β1とは、単なる加算の他に、補正温度TCが計測温度TAよりも低温となるように、1未満の補正係数を計測温度TAに乗算しても良い。ステップS104における判定の結果、温度状態が昇温過程でも降温過程でもなければ、計測温度TAに補正値α0(微小値)を加算して補正温度TCとしても良い(ステップS160)。上記した各補正値は改質装置1の種類に応じて実験的に求めることが好ましい。   If the result of determination in step S104 is that the temperature state is a temperature lowering process, the temperature change rate Vc is obtained by calculation (step S146). In this case, Vc = falling temperature / unit time. Then, the temperature change rate Vc is compared with the second predetermined value V2 (step S148). When the temperature decrease rate Vc is smaller than the second predetermined value V2 (Vc <V2), the temperature decreasing rate of the evaporation chamber 51 is not excessive, and the measured temperature TA has high followability with respect to the temperature change of the evaporation chamber 51. It is estimated to be. Accordingly, the correction value β1 is subtracted from the measured temperature TA so as to be corrected to the temperature lowering side (low temperature side) to obtain the correction temperature TC (step S150). Further, when the temperature change rate Vc is equal to or higher than the second predetermined value V2 (V2 ≦ Vc), the temperature decreasing rate of the evaporation chamber 51 is fast, and the followability of the measured temperature TA with respect to the temperature change of the evaporation chamber 51 is low. It is estimated to be. In this case, it is estimated that the actual temperature of the evaporation chamber 51 is lower than the actually measured measurement temperature TA. Therefore, the correction value β1 and β2 are subtracted from the measured temperature TA and corrected to the temperature lowering side to obtain the correction temperature TC (step S152). In this way, the correction value in the temperature decreasing direction is increased with respect to the measured temperature TA to obtain the correction temperature TC. Note that the correction values β1 and β1 may be simply added, or the measurement temperature TA may be multiplied by a correction coefficient less than 1 so that the correction temperature TC is lower than the measurement temperature TA. As a result of the determination in step S104, if the temperature state is neither the temperature raising process nor the temperature lowering process, a correction value α0 (a minute value) may be added to the measured temperature TA to obtain the correction temperature TC (step S160). Each correction value described above is preferably obtained experimentally according to the type of the reformer 1.

(実施形態9)
図15は実施形態9を示す。本実施形態は実施形態1と基本的には同様の構成および作用効果を示す。図15に示すように、蒸発室51を形成する金属製の筒体として機能する第7筒97は、蒸発室51に向けて突出する方向に突出部97wを有する。蒸発室51を流れる気相状または液相状の水は、突出部97wに接触する頻度が高まる。第1温度センサ810の取付具850は、第7筒97のうち突出部97wに溶接、ろう付けまたは螺子止めなどにより固定されている。よって第1温度センサ810の第1温度検知部811の検知精度が確保される。突出部97wは、第7筒97において部分的に突出していても良いし、第7筒97の周方向に延設されていても良い。突出部97wのうち第1取付具850を取り付ける壁部分は、第1取付具850の取付性、取付作業性、接触面積確保、伝熱性等を考慮すると、平坦であることが好ましい。この突出部は、改質ガスが流れるCO酸化部53の酸化反応室53sに向けて突出するように形成されていても良いし、あるいは、改質ガスが流れるシフト部60のシフト通路61f,61sに向けて突出するように形成されていても良い。改質ガスが突出部に接触する頻度が高くなるため、温度検知が良好となる。
(Embodiment 9)
FIG. 15 shows a ninth embodiment. The present embodiment shows basically the same configuration and operational effects as the first embodiment. As shown in FIG. 15, the seventh cylinder 97 functioning as a metal cylinder forming the evaporation chamber 51 has a protruding portion 97 w in a direction protruding toward the evaporation chamber 51. The frequency of the vapor-phase or liquid-phase water flowing through the evaporation chamber 51 increases in contact with the protruding portion 97w. The fixture 850 of the first temperature sensor 810 is fixed to the protruding portion 97w of the seventh cylinder 97 by welding, brazing, screwing, or the like. Therefore, the detection accuracy of the first temperature detection unit 811 of the first temperature sensor 810 is ensured. The protruding portion 97 w may partially protrude in the seventh tube 97, or may extend in the circumferential direction of the seventh tube 97. The wall portion to which the first fixture 850 of the projecting portion 97w is attached is preferably flat in consideration of the mountability of the first fixture 850, the mounting workability, securing the contact area, heat transfer, and the like. This protrusion may be formed so as to protrude toward the oxidation reaction chamber 53s of the CO oxidation part 53 through which the reformed gas flows, or the shift passages 61f and 61s of the shift part 60 through which the reformed gas flows. It may be formed so as to protrude toward the surface. Since the frequency with which the reformed gas comes into contact with the protruding portion increases, the temperature detection is good.

(その他)
上記した各実施形態をいずれか一の実施形態に併用させることもできる。上記した実施形態1では、温度センサ810,820の温度検知部811,821の双方が筐体97,99の外壁面側に取り付けられているが、これに限らず、温度センサ810,820の温度検知部811,821のうちのいずれか一方のみとしても良い。
(Other)
Each of the above-described embodiments can be used in combination with any one of the embodiments. In the first embodiment described above, both the temperature detection units 811 and 821 of the temperature sensors 810 and 820 are attached to the outer wall surface side of the casings 97 and 99. However, the present invention is not limited to this, and the temperature of the temperature sensors 810 and 820 is not limited. Only one of the detection units 811 and 821 may be used.

改質ガスを方向変換部82に当てて混合室において径外方向に向けて方向変換させているが、これに限らず、改質ガスを方向変換部に当てて冷却通路において径内方向に向けて方向変換させ、空気と衝突させることにしても良い。この場合、空気を径外方向に指向するように混合室に供給する。混合室には空気を供給させているが、これに限らず、純酸素ガスを供給させることにしても良い。酸素濃度を濃縮させた酸素富化ガスを供給させることにしても良い。方向変換部82は、重力方向の下方に向かうにつれて縮径するように傾斜しているが、これに限らず、重力方向の上方に向かうにつれて縮径するように傾斜している構造とすることもできる。この場合、下向きに流れる改質ガスが方向変換部に当たり、方向変換される。   Although the reformed gas is applied to the direction changing portion 82 to change the direction in the radially outward direction in the mixing chamber, the present invention is not limited to this, and the reformed gas is applied to the direction changing portion and directed in the radially inward direction in the cooling passage. Then, the direction may be changed to collide with air. In this case, the air is supplied to the mixing chamber so as to be directed outward. Although air is supplied to the mixing chamber, the present invention is not limited to this, and pure oxygen gas may be supplied. An oxygen-enriched gas enriched in oxygen concentration may be supplied. The direction changing portion 82 is inclined so as to decrease in diameter as it goes downward in the gravitational direction, but is not limited thereto, and may be configured to be inclined so as to decrease in diameter as it goes upward in the gravitational direction. it can. In this case, the reformed gas flowing downward hits the direction changing portion and is changed in direction.

実施形態1では、改質部2は内通路21および外通路22の双方を有するが、これに限らず、いずれか一方のみとしても良い。蒸発部50は改質部2と一体的であるが、これに限らず、蒸発部50は改質部2から分離されていても良い。シフト部60が改質部2に一体的に連設されているが、これに限らず、シフト部60は改質部2から分離されていても良い。場合によっては、シフト部60を廃止しても良い。断機部55は必要に応じて設ければ良い。改質部2がシフト部60の上方に配置されているが、これに限らず、改質部2がCOシフト部60の下方または横方に配置されていても良い。改質部2の上側に燃焼部25が配置されているが、改質部2の下部側に配置されても良い。場合によっては、第1耐火層41,第2耐火層47,第3耐火層48を廃止しても良い。   In the first embodiment, the reforming unit 2 includes both the inner passage 21 and the outer passage 22, but is not limited thereto, and only one of them may be used. The evaporation unit 50 is integrated with the reforming unit 2, but is not limited thereto, and the evaporation unit 50 may be separated from the reforming unit 2. Although the shift unit 60 is integrally connected to the reforming unit 2, the shift unit 60 may be separated from the reforming unit 2 without being limited thereto. In some cases, the shift unit 60 may be eliminated. The disconnecting unit 55 may be provided as necessary. Although the reforming unit 2 is disposed above the shift unit 60, the present invention is not limited thereto, and the reforming unit 2 may be disposed below or beside the CO shift unit 60. Although the combustion unit 25 is disposed on the upper side of the reforming unit 2, it may be disposed on the lower side of the reforming unit 2. In some cases, the first refractory layer 41, the second refractory layer 47, and the third refractory layer 48 may be eliminated.

実施形態1では、改質部2、CO酸化部53および蒸発部50が同軸的に配置されているが、同軸でなくても良く、非同軸タイプでも良い。各触媒は上記したものに限定されるものではない。上記した改質触媒を担持する触媒担体20a、シフト触媒を担持する触媒担体60a、酸化触媒を担持する触媒担体53aは、粒状とされているが、これに限らず、モノリス構造体としても良い。実施形態1では、混合室にはシフト触媒を担持する触媒担体60aが収容されていないが、場合によっては、収容しても良い。   In the first embodiment, the reforming unit 2, the CO oxidation unit 53, and the evaporation unit 50 are arranged coaxially, but they may not be coaxial and may be non-coaxial types. Each catalyst is not limited to those described above. The catalyst carrier 20a carrying the reforming catalyst, the catalyst carrier 60a carrying the shift catalyst, and the catalyst carrier 53a carrying the oxidation catalyst are in the form of particles. However, the present invention is not limited to this, and a monolith structure may be used. In the first embodiment, the catalyst carrier 60a supporting the shift catalyst is not accommodated in the mixing chamber, but may be accommodated in some cases.

CO酸化部53に代えてメタネーション反応部としても良い。メタネーション反応部は、改質ガスに含まれている一酸化炭素を水素と反応させてメタンを形成させるメタネーション反応により一酸化炭素を低減させる。   Instead of the CO oxidation unit 53, a methanation reaction unit may be used. The methanation reaction unit reduces carbon monoxide by a methanation reaction in which carbon monoxide contained in the reformed gas is reacted with hydrogen to form methane.

被覆層200、伝熱フィン46、突起96a、係合ピン91eは、必要に応じて設ければ良い。上記した第1筒91〜第9筒99等に使用されるステンレス鋼はSUS310S、SUS304等のオーステナイト系のステンレス鋼、または、SUS444等のフェライト系のステンレス鋼等が例示される。改質装置1に用いられる配管はSUS304等のオーステナイト系のステンレス鋼が例示される。本発明は上記した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。上記した記載から次の技術的思想も把握される。   The covering layer 200, the heat transfer fin 46, the protrusion 96a, and the engagement pin 91e may be provided as necessary. Examples of the stainless steel used in the first cylinder 91 to the ninth cylinder 99 described above include austenitic stainless steel such as SUS310S and SUS304, or ferritic stainless steel such as SUS444. The piping used in the reformer 1 is exemplified by austenitic stainless steel such as SUS304. The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with appropriate modifications within a range not departing from the gist. The following technical idea can also be grasped from the above description.

(付記項1)改質運転において改質用燃料原料から改質ガスを生成する改質部と、改質運転において使用される改質運転用流体が通過する流体通路を形成する内壁面および前記内壁面に背向する外壁面をもつ伝熱材料を基材とする筐体と、
温度を検知する温度検知部を有する温度センサと、前記温度センサの前記温度検知部が前記筐体の前記外壁面の温度を検知するように、前記温度センサの前記温度検知部を前記筐体の前記外壁面側に取り付ける取付具と、前記温度センサの前記温度検知部で計測した計測温度に対して補正して補正温度とする制御部とを具備しており、前記制御部は、前記温度センサの前記温度検知部で計測した計測温度の昇温変化率が所定値よりも大きいとき、計測温度を昇温方向へ補正することを特徴とする燃料電池用改質装置。
(Additional Item 1) A reformer that generates reformed gas from a reforming fuel material in reforming operation, an inner wall surface that forms a fluid passage through which reforming fluid used in reforming operation passes, and A housing based on a heat transfer material having an outer wall facing away from the inner wall;
A temperature sensor having a temperature detection unit for detecting temperature; and the temperature detection unit of the temperature sensor is connected to the casing so that the temperature detection unit of the temperature sensor detects the temperature of the outer wall surface of the casing. A fixture attached to the outer wall surface side, and a control unit that corrects the measured temperature measured by the temperature detection unit of the temperature sensor to obtain a corrected temperature, and the control unit includes the temperature sensor. A reformer for a fuel cell, wherein when the rate of change in temperature rise of the measured temperature measured by the temperature detector is greater than a predetermined value, the measured temperature is corrected in the direction of temperature rise.

(付記項2)改質運転において改質用燃料原料から改質ガスを生成する改質部と、改質運転において使用される改質運転用流体が通過する流体通路を形成する内壁面および前記内壁面に背向する外壁面をもつ伝熱材料を基材とする筐体と、
温度を検知する温度検知部を有する温度センサと、前記温度センサの前記温度検知部が前記筐体の前記外壁面の温度を検知するように、前記温度センサの前記温度検知部を前記筐体の前記外壁面側に取り付ける取付具と、前記温度センサの前記温度検知部で計測した計測温度に対して補正して補正温度とする制御部とを具備しており、前記制御部は、前記温度センサの前記温度検知部で計測した計測温度の降温変化率が所定値よりも大きいとき、計測温度を降温方向へ補正することを特徴とする燃料電池用改質装置。
(付記項3)燃料電池システムの発電運転において運転用流体が通過する流体通路を形成する伝熱材料を基材とする筐体と、温度を検知する温度検知部を有する温度センサと、前記温度センサの前記温度検知部が前記筐体の温度を検知するように、前記温度センサの前記温度検知部を前記筐体に伝熱可能に前記筐体の外壁面側に取り付ける取付具とを具備することを特徴とする燃料電池発電システム用の温度検知装置。筐体は、流体通路に向けて突出する突出部を有することができる。突出部に温度センサの温度検知部または取付具を固定することが好ましい。流体通路の流体が突出部に当たる頻度が高くなるため、温度検知精度が確保される。
(Additional Item 2) A reforming section that generates reformed gas from the reforming fuel material in the reforming operation, an inner wall surface that forms a fluid passage through which the reforming operation fluid used in the reforming operation passes, A housing based on a heat transfer material having an outer wall facing away from the inner wall;
A temperature sensor having a temperature detection unit for detecting temperature; and the temperature detection unit of the temperature sensor is connected to the casing so that the temperature detection unit of the temperature sensor detects the temperature of the outer wall surface of the casing. A fixture attached to the outer wall surface side, and a control unit that corrects the measured temperature measured by the temperature detection unit of the temperature sensor to obtain a corrected temperature, and the control unit includes the temperature sensor. A reformer for a fuel cell, which corrects the measured temperature in the temperature-decreasing direction when the rate of change in temperature-measured temperature measured by the temperature detector is greater than a predetermined value.
(Additional Item 3) In a power generation operation of the fuel cell system, a casing made of a heat transfer material that forms a fluid passage through which an operating fluid passes, a temperature sensor having a temperature detection unit that detects temperature, and the temperature A fixture that attaches the temperature detection unit of the temperature sensor to the outer wall surface side of the casing so as to transfer heat to the casing so that the temperature detection unit of the sensor detects the temperature of the casing; A temperature detection device for a fuel cell power generation system. The housing may have a protrusion that protrudes toward the fluid passage. It is preferable to fix the temperature detection part or fixture of a temperature sensor to a protrusion part. Since the frequency with which the fluid in the fluid passage hits the protruding portion increases, temperature detection accuracy is ensured.

本発明は燃料電池システムに使用される改質装置に利用することができる。   The present invention can be used in a reformer used in a fuel cell system.

実施形態1に係り、改質装置を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a reformer according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係り、改質装置の改質部付近を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the vicinity of a reforming unit of the reformer according to the first embodiment. 実施形態1に係り、改質装置の改質部付近を拡大して示す断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view illustrating a vicinity of a reforming unit of the reformer according to the first embodiment. 実施形態1に係り、改質装置の冷却通路に隣設するCOシフト部付近を拡大して示す断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view illustrating the vicinity of a CO shift unit provided adjacent to the cooling passage of the reformer according to the first embodiment. 実施形態1に係り、空気通路の入口が単数設けられているとき、冷却通路における流れ形態を模式的に示す平面図である。FIG. 6 is a plan view schematically showing a flow form in the cooling passage when a single inlet of the air passage is provided according to the first embodiment. 実施形態1に係り、改質装置の蒸発部およびCO酸化酸化部に取り付けた温度センサ付近を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the vicinity of a temperature sensor attached to an evaporation unit and a CO oxidation oxidation unit of the reformer according to the first embodiment. 実施形態2に係り、改質装置の蒸発部に温度センサを取り付ける直前の状態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the state just before attaching a temperature sensor to the evaporation part of a reformer concerning Embodiment 2. FIG. 実施形態2に係り、改質装置の蒸発部に温度センサを取り付けた状態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the state which concerns on Embodiment 2 and attached the temperature sensor to the evaporation part of the reformer. 実施形態3に係り、接合部に温度センサを取り付けた状態を模式的に示す図である。It is a figure which concerns on Embodiment 3 and shows the state which attached the temperature sensor to the junction part. 実施形態4に係り、改質装置の蒸発部に連通する退避室を形成する壁部分に温度センサを取り付けた状態を模式的に示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a state in which a temperature sensor is attached to a wall portion that forms a retracting chamber that communicates with an evaporation section of a reformer according to the fourth embodiment. 実施形態5に係り、シフト部に第3温度センサを取り付けた形態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which concerns on Embodiment 5 and shows typically the form which attached the 3rd temperature sensor to the shift part. 実施形態6に係り、改質装置を被覆層で被覆している状態を示す側面図である。It is a side view which shows the state which concerns on Embodiment 6 and has coat | covered the modifier with the coating layer. 実施形態7に係り、シフト部に第3温度センサを取り付けた形態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which concerns on Embodiment 7 and shows the form which attached the 3rd temperature sensor to the shift part typically. 実施形態8に係り、制御部が実行する補正処理の一例を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an example of correction processing executed by a control unit according to an eighth embodiment. 実施形態9に係り、改質装置の蒸発部を形成する壁部分に温度センサを取り付けた状態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which concerns on Embodiment 9 and shows the state which attached the temperature sensor to the wall part which forms the evaporation part of a reformer.

符号の説明Explanation of symbols

1は改質装置、2は改質部、20は燃焼室、21は外通路、22は内通路、25は燃焼部、41は第1耐火層、43は第1燃焼通路、44は第2燃焼通路、46は伝熱フィン、50は蒸発部、51は蒸発室、50mはポンプ(水搬送源)、53はCO酸化部、54は熱交換部、60はシフト部、61は改質ガス通路形成部材、61fは第1シフト通路、61sは第2シフト通路、62は内筒、63は外筒、70は空気通路、71は第1形成部材、75は水蒸気通路、80は冷却部、81は冷却通路、82は方向変換部、100は制御部、110は第1多孔板、120は第2多孔板、150は主多孔板、810は第1温度センサ、811は第1温度検知部、820は第2温度センサ、821は第2温度検知部、830は第3温度センサ、831は第3温度検知部、850は取付具、852は突部、853は挿入孔、854は圧着部、855は接合部材、97は第7筒(筐体)、99は第9筒(筐体)を示す。   1 is a reformer, 2 is a reforming section, 20 is a combustion chamber, 21 is an outer passage, 22 is an inner passage, 25 is a combustion section, 41 is a first refractory layer, 43 is a first combustion passage, and 44 is a second combustion passage. Combustion passage, 46 is a heat transfer fin, 50 is an evaporation section, 51 is an evaporation chamber, 50m is a pump (water conveyance source), 53 is a CO oxidation section, 54 is a heat exchange section, 60 is a shift section, 61 is a reformed gas A passage forming member, 61f is a first shift passage, 61s is a second shift passage, 62 is an inner tube, 63 is an outer tube, 70 is an air passage, 71 is a first forming member, 75 is a water vapor passage, 80 is a cooling unit, 81 is a cooling passage, 82 is a direction changing unit, 100 is a control unit, 110 is a first perforated plate, 120 is a second perforated plate, 150 is a main perforated plate, 810 is a first temperature sensor, and 811 is a first temperature detecting unit. , 820 is a second temperature sensor, 821 is a second temperature detector, 830 is a third temperature sensor, 831 Third temperature detector, 850 is a fixture, 852 is a protrusion, 853 is an insertion hole, 854 is a crimping part, 855 is a joining member, 97 is a seventh cylinder (housing), and 99 is a ninth cylinder (housing). Indicates.

Claims (9)

改質運転において改質用燃料原料から改質ガスを生成する改質部と、
改質運転において使用される改質運転用流体が通過する流体通路を形成する伝熱材料を基材とする筐体と、
温度を検知する温度検知部を有する温度センサと、
前記温度センサの前記温度検知部が前記筐体の温度を検知するように、前記温度センサの前記温度検知部を前記筐体に伝熱可能に前記筐体の外壁面側に取り付ける取付具とを具備することを特徴とする燃料電池用改質装置。
A reforming unit that generates reformed gas from the reforming fuel material in reforming operation;
A housing based on a heat transfer material that forms a fluid passage through which a reforming operation fluid used in the reforming operation passes; and
A temperature sensor having a temperature detection unit for detecting temperature;
An attachment for attaching the temperature detection part of the temperature sensor to the outer wall surface side of the casing so that heat can be transferred to the casing such that the temperature detection part of the temperature sensor detects the temperature of the casing; A reformer for a fuel cell comprising the reformer.
請求項1において、前記取付具は、前記筐体の前記外壁面に突設され前記筐体から伝熱される突部と、前記突部に取り付けられ前記温度センサの前記温度検知部が伝熱可能に接合された接合部とを有することを特徴とする燃料電池用改質装置。   In Claim 1, the said fixture is protrudingly provided in the said outer wall surface of the said housing | casing, and the temperature detection part of the said temperature sensor attached to the said protrusion and the said temperature detection part can transfer heat. A reformer for a fuel cell, comprising: a joint portion joined to the fuel cell. 請求項1または2において、前記流体通路は、原料水から水蒸気を生成する蒸発室であり、前記筐体は前記蒸発室を形成する蒸発部を形成しており、前記蒸発部は、前記蒸発室に原料を供給する水入口をもち、
前記蒸発室の下端から上端までの高さにおいて、前記温度センサの前記温度検知部は前記蒸発室の前記下端よりも前記蒸発室の前記上端に近くなるように配置されており、且つ、前記水入口は前記蒸発室の前記上端よりも前記下端に近くなるように配置されていることを特徴とする燃料電池用改質装置。
3. The fluid passage according to claim 1, wherein the fluid passage is an evaporation chamber that generates water vapor from raw material water, the housing forms an evaporation section that forms the evaporation chamber, and the evaporation section includes the evaporation chamber. It has a water inlet that supplies raw materials to
In the height from the lower end to the upper end of the evaporation chamber, the temperature detection part of the temperature sensor is arranged closer to the upper end of the evaporation chamber than the lower end of the evaporation chamber, and the water A reformer for a fuel cell, characterized in that an inlet is disposed closer to the lower end than the upper end of the evaporation chamber.
請求項1〜3のうちの一項において、前記流体通路は、改質ガスに含まれている一酸化炭素を酸素と反応させる酸化反応により低減させる酸化反応室であり、前記筐体は、前記酸化反応室を形成するCO酸化部を形成しており、前記CO酸化部は、前記酸化反応室に酸素含有ガスを供給する酸素入口をもち、
前記温度センサの前記温度検知部は前記酸化反応室における下流領域よりも上流領域に配置されていることを特徴とする燃料電池用改質装置。
4. The fluid passage according to claim 1, wherein the fluid passage is an oxidation reaction chamber that reduces carbon monoxide contained in the reformed gas by an oxidation reaction that reacts with oxygen. Forming a CO oxidation portion forming an oxidation reaction chamber, the CO oxidation portion having an oxygen inlet for supplying an oxygen-containing gas to the oxidation reaction chamber;
The reforming apparatus for a fuel cell, wherein the temperature detection unit of the temperature sensor is arranged in an upstream region than a downstream region in the oxidation reaction chamber.
請求項4において、前記改質ガスの拡散を促進させる拡散促進部材が前記CO酸化部の前記酸化反応室に設けられており、前記拡散促進部材は、前記筐体のうち前記取付具が設けられている壁部分の上流に位置していることを特徴とする燃料電池用改質装置。   5. The diffusion promoting member for promoting diffusion of the reformed gas is provided in the oxidation reaction chamber of the CO oxidation unit, and the diffusion promoting member is provided with the fixture in the casing. A reformer for a fuel cell, which is located upstream of the wall portion. 請求項1〜3のうちの一項において、前記流体通路は、前記改質ガスに含まれている一酸化炭素を水分子と反応させるシフト反応により低減させるシフト反応室であり、前記筐体は、前記シフト反応室を形成するシフト部を形成していることを特徴とする燃料電池用改質装置。   4. The fluid passage according to claim 1, wherein the fluid passage is a shift reaction chamber that reduces a carbon monoxide contained in the reformed gas by a shift reaction that reacts with water molecules, and the housing includes A reformer for a fuel cell, wherein a shift portion for forming the shift reaction chamber is formed. 請求項1〜6のうちの一項において、前記筐体は断熱材料で形成された被覆層で被覆されており、前記温度センサの前記温度検知部は、前記筐体の外方の外乱の影響を抑制するため、前記被覆層で覆われていることを特徴とする燃料電池用改質装置。   The said housing | casing is coat | covered with the coating layer formed with the heat insulation material in one of Claims 1-6, and the said temperature detection part of the said temperature sensor is the influence of the external disturbance of the said housing | casing. The fuel cell reformer is covered with the coating layer in order to suppress the above-described problem. 請求項1〜7のうちの一項において、前記流体通路から前記温度センサの前記温度検知部への熱伝達を促進させる応答性促進部材が、前記流体通路内に設けられていることを特徴とする燃料電池用改質装置。   The responsiveness promoting member for accelerating heat transfer from the fluid passage to the temperature detecting portion of the temperature sensor is provided in the fluid passage according to claim 1. A reformer for a fuel cell. 請求項1〜8のうちの一項において、前記温度センサの前記温度検知部で計測した計測温度に対して補正して補正温度とする制御部が設けられていることを特徴とする燃料電池用改質装置。   9. The fuel cell according to claim 1, further comprising a control unit that corrects the measured temperature measured by the temperature detection unit of the temperature sensor to obtain a corrected temperature. Reformer.
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