JP2009298622A - 改質装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱効率を高め、より燃焼熱を有効活用することができる改質装置を提供する。
【解決手段】改質器３０と燃焼器との間には、燃焼器で発生した熱を改質器３０に伝える機器間伝熱壁２４が設けられ、改質器３０には、原料を触媒による改質反応により改質させる改質流路３６と、燃焼器から排出された排ガスが流通する排ガス流路３５と、排ガス流路３５の排ガスの熱を改質流路３６の原料に伝える流路間伝熱壁３７と、が設けられ、燃焼器には、燃焼ガスを導入する燃焼ガス導入路と、排ガスを排出する排ガス排出路と、排ガス排出路の排ガスの熱を燃焼ガス導入路の燃焼ガスに伝える第二の流路間伝熱壁と、が設けられ、改質器３０の改質流路３６は、機器間伝熱壁２４を介して燃焼器に隣接して設けられると共に、流路間伝熱壁３７を介して排ガス流路３５と隣接して設けられていることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

この発明は、改質装置に関するものである。

従来から、小型化が容易な燃料の改質装置が知られている。この改質装置は、第１の燃料と酸素の予混合ガスを予め温めておくことにより、小型であっても予混合ガスを安定して燃焼させることが可能な小型燃焼器と、小型燃焼器の燃焼によって発生する熱を用いて、第２の燃料の改質を行う改質器とを有するものである（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００６−１３１４７９号公報

しかしながら、上記従来の改質装置は、例えば油脂やグリセリンから水素を製造する場合には、水素をより効率的に製造するために、熱効率をさらに向上させる必要があるという課題がある。特に、改質反応をより高濃度の水素が得られる水蒸気改質によって行う場合には、改質器に対してより効率的に熱を与える必要がある。
そこで、この発明は、熱効率を高め、より燃焼熱を有効活用することができる改質装置を提供するものである。

上記の課題を解決するために、本発明の改質装置は、原料を導入して加熱し、生成された改質ガスを排出する改質器と、燃焼ガスを燃焼室に導入して燃焼させ、発生した排ガスを排出する燃焼器と、を備えた改質装置であって、前記改質器と前記燃焼器との間には、前記燃焼器で発生した熱を前記改質器に伝える機器間伝熱壁が設けられ、前記改質器には、前記原料を触媒による改質反応により改質させる改質流路と、前記燃焼器から排出された前記排ガスが流通する排ガス流路と、前記排ガス流路の前記排ガスの熱を前記改質流路の前記原料に伝える流路間伝熱壁と、が設けられ、前記燃焼器には、前記燃焼ガスを導入する燃焼ガス導入路と、前記排ガスを排出する排ガス排出路と、前記排ガス排出路の前記排ガスの熱を前記燃焼ガス導入路の前記燃焼ガスに伝える第二の流路間伝熱壁と、が設けられ、前記改質器の前記改質流路は、前記機器間伝熱壁を介して前記燃焼器に隣接して設けられると共に、前記流路間伝熱壁を介して前記排ガス流路と隣接して設けられていることを特徴とする。

このように構成することで、燃焼ガスは燃焼器の燃焼ガス導入路を流通し、燃焼器内部の燃焼室で燃焼する。そして、燃焼により発生した排ガスは、燃焼室から排ガス排出路を流通して燃焼器の外部へと導出される。このとき、第二の流路間伝熱壁は、排ガス排出路を流通する高温の排ガスによって加熱されて高温になる。そのため、燃焼ガスは、燃焼ガス導入路を流通する間に、高温になった第二の流路間伝熱壁によって加熱されながら燃焼室に到達する。これにより、燃焼ガスは、燃焼室に到達するまでの間に高温に加熱される。したがって、燃焼室内での燃焼の安定化を図り、燃焼ガスの燃焼効率を向上させることができる。
また、燃焼器から排出されて改質器の排ガス流路に導入された高温の排ガスは、排ガス流路を流通する間に、流路間伝熱壁を加熱して高温にする。そして、改質器の改質流路に導入された原料は、改質流路を流通する間に、高温になった流路間伝熱壁によって加熱される。これにより、原料の改質反応が促進され、改質効率が向上する。
さらに、本発明では、燃焼器で発生した熱により機器間伝熱壁が加熱されて高温になる。そして、改質流路を流通する原料は、流路間伝熱壁に加えて高温に達した機器間伝熱壁によっても加熱される。したがって、本発明によれば、改質流路を流通する原料に対してより効率よく燃焼器において発生した熱を伝えることができ、原料の改質効率をより向上させることができる。

また、本発明の改質装置は、前記改質器の前記排ガス流路は、前記機器間伝熱壁を介して前記燃焼器に隣接して設けられ、前記改質流路と前記排ガス流路とは、前記流路間伝熱壁を介して交互に隣接する渦巻き状に形成されていることを特徴とする。

このように構成することで、改質器の排ガス流路を流通する排ガスは、高温に達した機器間伝熱壁によって加熱される。これにより、熱の利用効率が向上し、改質器の流路間伝熱壁をより高温に加熱することができる。また、流路間伝熱壁が熱を伝える伝熱面の面積が増加する。これにより、高温に達した流路間伝熱壁の熱をより効率よく改質流路の原料に伝えることができる。

また、本発明の改質装置は、前記燃焼器の前記燃焼ガス導入路と前記排ガス排出路とは、それぞれ前記機器間伝熱壁を介して前記改質器に隣接して設けられると共に、前記第二の流路間伝熱壁を介して交互に隣接する渦巻き状に形成されていることを特徴とする。

このように構成することで、排ガス排出路を流通する排ガスと機器間伝熱壁とが熱の受け渡しをする伝熱面の面積を増加させることができる。したがって、排ガス排出路を流通する排ガスの熱を、より効率的に機器間伝熱壁に伝えることができる。
また、排ガス排出路を流通する排ガスと第二の流路間伝熱壁との伝熱面の面積を増加させることができる。したがって、排ガス排出路を流通する排ガスの熱を、より効率的に第二の機器間伝熱壁に伝えることができる。
加えて、装置を大型化させることなく、排ガス排出路を流通する排ガスの熱を、燃焼ガス導入路を流通する燃焼ガスに伝える第二の流路間伝熱壁の伝熱面の面積を増加させることができる。したがって、第二の流路間伝熱壁により燃焼ガスをより効率的に加熱して、燃焼器の燃焼効率をより向上させ、熱効率をより向上させることができる。また、装置を小型化することが可能となる。

また、本発明の改質装置は、前記改質器及び前記燃焼器は、それぞれ底面から上面への高さ方向に筒状に形成され、前記改質器と前記燃焼器とは、前記機器間伝熱壁を介して前記高さ方向に隣接して設けられていることを特徴とする。

このように構成することで、改質装置を高さ方向に小型化した場合であっても、機器間伝熱壁の面積を確保することができる。したがって、装置の小型化と熱効率の向上の双方を実現することができる。

また、本発明の改質装置は、前記原料を導入して加熱し、加熱された前記原料を排出して前記改質器に導入させる予熱器を備え、前記燃焼器と前記予熱器との間には、前記燃焼器で発生した熱を前記予熱器に伝える第二の機器間伝熱壁が設けられ、前記予熱器には、前記原料が流通する予熱流路と、前記改質器から排出された前記排ガスが流通する第二の排ガス流路と、前記第二の排ガス流路の前記排ガスの熱を前記予熱流路の前記原料に伝える第三の流路間伝熱壁とが設けられ、前記予熱器の前記予熱流路は、前記第二の機器間伝熱壁を介して前記燃焼器に隣接して設けられ、前記第二の排ガス流路と前記予熱流路とは、前記第三の流路間伝熱壁を介して隣接して設けられていることを特徴とする。

このように構成することで、原料を予熱器により加熱して、所望の温度・相状態で改質器に導入することができる。また、改質器から排出されて第二の排ガス流路に導入された高温の排ガスは、排ガス流路を流通する間に、第三の流路間伝熱壁を加熱して高温にする。そして、予熱流路を流通する原料は、予熱流路を流通する間に、高温になった第三の流路間伝熱壁によって加熱される。これにより、原料を予熱して所望の温度・相状態にすることができる。
さらに、本発明では、燃焼器が発生する熱によって第二の機器間伝熱壁が加熱されて高温になる。そして、予熱流路を流通する原料は、予熱器の流路間伝熱壁に加えて高温に達した第二の機器間伝熱壁によっても加熱される。したがって、本発明によれば、予熱流路を流通する原料に対してより効率よく燃焼器において発生した熱を伝えることができ、原料をより効率よく所望の温度・相状態にすることができる。

また、本発明の改質装置は、前記予熱器の前記第二の排ガス流路は、前記第二の機器間伝熱壁を介して前記燃焼器に隣接して設けられ、前記予熱流路と前記第二の排ガス流路とは、前記第三の流路間伝熱壁を介して交互に隣接する渦巻き状に形成されていることを特徴とする。

このように構成することで、予熱器の排ガス流路を流通する排ガスは、高温に達した第二の機器間伝熱壁によって加熱される。これにより、熱の利用効率が向上し、第三の流路間伝熱壁を高温に加熱することができる。また、第三の流路間伝熱壁の伝熱面の面積が増加する。これにより、高温に達した第三の流路間伝熱壁の熱をより効率よく予熱流路の原料に伝えることができる。

また、本発明の改質装置は、前記改質ガスを導入してシフト反応させ、生成された合成ガスを排出するシフト反応器を備え、前記シフト反応器と前記改質器との間には、前記シフト反応器で発生した熱を前記改質器に伝える第三の機器間伝熱壁が設けられ、前記改質器の前記改質流路と前記排ガス流路とは、それぞれ前記第三の機器間伝熱壁を介して前記シフト反応器に隣接して設けられていることを特徴とする。

このように構成することで、改質器における改質反応によって生成された改質ガスを、シフト反応により合成ガスに変換することができる。例えば原料としてグリセリンと水とを用いた場合、改質ガスとして一酸化炭素と水蒸気との混合ガスが得られる。そして、改質ガスをシフト反応させることにより、合成ガスとして二酸化炭素と水素との混合ガスが得られる。
また、シフト反応器のシフト反応により発生した熱で第三の機器間伝熱壁が加熱されて高温になる。さらに第三の機器間伝熱壁は、改質器の排ガス流路を流通する排ガスによっても加熱されて高温になる。そして、高温になった第三の機器間伝熱壁によって改質器の改質流路を流通する原料が加熱される。したがって、シフト反応器で発生した熱と、改質器の排ガス流路の排ガスの熱との双方を回収して、改質器の改質流路を流通する原料を加熱することができ、より効率よく原料を加熱することができる。

また、本発明の改質装置は、前記シフト反応器は、前記改質ガスを流通させて前記シフト反応により前記合成ガスを生成する反応流路と、空気を流通させて加熱する加熱流路と、前記反応流路の前記シフト反応により発生する熱を前記加熱流路の空気に伝える第四の流路間伝熱壁とを備え、前記シフト反応器の前記反応流路と前記加熱流路とは、前記第四の流路間伝熱壁を介して隣接して設けられ、前記加熱流路から排出された空気を前記燃焼器の前記燃焼ガス導入路に供給する空気供給路が設けられていることを特徴とする。

このように構成することで、シフト反応器の反応流路に導入された改質ガスのシフト反応により、第四の流路間伝熱壁が加熱されて高温になる。シフト反応器の加熱流路に導入された空気は、加熱流路を流通する間に、高温になった第四の流路間伝熱壁によって加熱される。そして、空気供給路を介して加熱された空気を燃焼器の燃焼ガス導入路に供給することで、燃焼器の燃焼効率をより向上させ、熱効率をより向上させることができる。また、この空気により、改質ガスがシフト反応に適した温度まで冷却される。

また、本発明の改質装置は、前記シフト反応器の前記反応流路と前記加熱流路とは、前記第三の機器間伝熱壁を介して前記改質器に隣接して設けられ、前記第四の流路間伝熱壁を介して交互に隣接する渦巻き状に形成されていることを特徴とする。

このように構成することで、シフト反応器の加熱流路を流通する空気は、高温に達した第三の機器間伝熱壁によって加熱される。これにより、加熱流路を流通する空気を第四の流路間伝熱壁と第三の機器間伝熱壁の双方により加熱することができ、熱の利用効率が向上する。
また、第四の流路間伝熱壁が熱を伝える伝熱面の面積が増加する。これにより、高温に達したシフト反応器の流路間伝熱壁の熱をより効率よく加熱流路の空気に伝えることができる。

また、本発明の改質装置は、前記シフト反応器から排出された前記合成ガスを、前記燃焼器の燃焼ガス導入路へ供給する合成ガス供給路が設けられていることを特徴とする。
また、本発明の改質装置は、前記改質器から排出された前記改質ガスを、前記燃焼器の燃焼ガス導入路へ供給する改質ガス供給路が設けられていることを特徴とする。

このように構成することで、合成ガスを燃焼器の燃焼ガスとして用いることができる。
また、改質ガスを燃焼ガスとして用いることができる。したがって、装置の外部からの燃焼ガスの供給が不要になるか、あるいは供給量を最小限にすることができる。

また、本発明の改質装置は、前記触媒は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｃｅ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｙから選ばれる１種または２種以上の元素であることを特徴とする。

このように構成することで、改質流路に水または水蒸気を含む原料を流通させて、水蒸気改質により改質ガスを生成することが可能となる。

本発明の改質装置によれば、熱効率を高め、より燃焼熱を有効活用することができる。したがって、原料の改質効率を向上させ、より効率的に改質ガスを得ることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図面では、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、縮尺を適宜変更している。
図１は、本実施形態の改質装置の斜視図である。本実施形態の改質装置は、例えば油脂やグリセリン等の原料を導入して、水素を含む合成ガスを製造するものである。

図１に示すように、本実施形態の改質装置１は、それぞれ略円筒状に形成された蒸発器（予熱器）１０と、燃焼器２０と、改質器３０と、シフト反応器４０とを備えている。これらの機器は、この順に改質装置１の高さＨ方向に隣接して設けられている。

改質装置１の最下層に配置された蒸発器１０は、導入された原料を加熱して、例えば原料の蒸気を排出するものである。蒸発器１０の略円筒状の側壁１１には、原料導入口１２と排ガス排出口１３とが隣接して設けられている。原料導入口１２には原料供給管２の終端部２ｅが接続され、排ガス排出口１３には排ガス排出管３の始端部３ｓが接続されている。また、ここでは図示を省略するが、原料供給管２の始端部には、例えば原料供給装置が接続され、排ガス排出管３の終端部には、例えば排ガス処理装置が接続されている。

蒸発器１０と燃焼器２０との間には、燃焼器２０で発生した熱を蒸発器１０に伝えるための機器間伝熱壁（第二の機器間伝熱壁）１４が設けられている。機器間伝熱壁１４は、蒸発器１０と燃焼器２０とを隔離する略円板状の隔壁として形成され、蒸発器１０の上壁（上面）と燃焼器２０の底壁（底面）とを構成している。機器間伝熱壁１４は、例えば金属等の熱伝導率の高い材料により形成されている。蒸発器１０の高さＨ方向には、機器間伝熱壁１４を介して隣接して燃焼器２０が配置されている。

燃焼器２０は、導入した燃焼ガスを燃焼させ、外部に排ガスを排出するものである。燃焼器２０の略円筒状の側壁２１には、燃焼ガス導入口２２と排ガス排出口２３とが隣接して設けられている。燃焼ガス導入口２２には燃焼ガス輸送管４の終端部４ｅが接続され、排ガス排出口２３には排ガス輸送管５の始端部５ｓが接続されている。なお、図示は省略するが、燃焼ガス輸送管４には改質装置１の始動時に外部から燃焼ガスを直接供給する燃焼ガス供給管が接続されていてもよい。

燃焼器２０と改質器３０との間には、燃焼器２０で発生した熱を改質器３０に伝える機器間伝熱壁２４が設けられている。機器間伝熱壁２４は、燃焼器２０と改質器３０とを隔離する略円板状の隔壁として形成され、燃焼器２０の上壁（上面）と改質器３０の底壁（底面）とを構成している。機器間伝熱壁２４は、例えば金属等の熱伝導率の高い材料により形成されている。燃焼器２０の高さＨ方向には、機器間伝熱壁を２４介して隣接して改質器３０が配置されている。

改質器３０は、蒸発器１０によって加熱された原料を導入して、触媒による改質反応により改質ガスを生成して排出するものである。改質器３０の略円筒状の側壁３１には、排ガス導入口３２と改質ガス排出口３３とが隣接して設けられている。排ガス導入口３２には、燃焼器２０の排ガス排出口２３に接続された排ガス輸送管５の終端部５ｅが接続され、改質ガス排出口３３には、改質ガス輸送管６の始端部６ｓが接続されている。

改質器３０とシフト反応器４０との間には、シフト反応器４０で発生した熱を改質器３０に伝える機器間伝熱壁（第三の機器間伝熱壁）３４が設けられている。機器間伝熱壁３４は、改質器３０とシフト反応器４０とを隔離する略円板状の隔壁として形成され、改質器３０の上壁（上面）とシフト反応器４０の底壁（底面）とを構成している。機器間伝熱壁３４は、例えば金属等の熱伝導率の高い材料により形成されている。改質器３０の高さＨ方向には、機器間伝熱壁３４を介して隣接してシフト反応器４０が配置されている。

シフト反応器４０は、改質器３０によって生成された改質ガスを導入してシフト反応により合成ガスを生成するものである。シフト反応器４０の略円筒状の側壁４１には、改質ガス導入口４２と空気排出口４３とが隣接して設けられている。改質ガス導入口４２には、改質器３０の改質ガス排出口３３に接続された改質ガス輸送管６の終端部６ｅが接続され、空気排出口４３には空気輸送管（空気供給路）７の始端部７ｓが接続されている。

シフト反応器４０の上壁４４には、空気導入口４５と合成ガス排出口４６とが隣接して設けられている。空気導入口４５には空気供給管８の終端部８ｅが接続され、合成ガス排出口４６には合成ガス輸送管９の始端部９ｓが接続されている。ここでは図示を省略するが、空気供給管８の始端部は、例えば空気を供給するコンプレッサー等に接続され、合成ガス輸送管９の終端部は、例えば合成ガスを貯蔵する合成ガス貯蔵タンクや、ＣＯ_２などの除去機に接続されている。

合成ガス輸送管９の途中には、合成ガス輸送管９から分岐するように、合成ガス供給路９Ｂの始端部９Ｂｓが接続されている。合成ガス供給路９Ｂの終端部９Ｂｅは、燃焼器２０の燃焼ガス導入口２２に接続された燃焼ガス輸送管４の始端部４ｓに接続されている。また、燃焼ガス輸送管４の始端部４ｓには、シフト反応器４０の空気排出口４３に接続された空気輸送管７の終端部７ｅも接続されている。

図２は、図１のＡ−Ａ’線に沿う蒸発器１０の矢視断面図である。
図２に示すように、蒸発器１０の円筒状の側壁１１の内側には、原料導入口１２から導入された原料が流通する予熱流路１５と、排ガス導入口１９から導入された排ガスが流通する排ガス流路（第二の排ガス流路）１６とが設けられている。

予熱流路１５と排ガス流路１６とは、これらの間に隔壁として設けられた流路間伝熱壁（第三の流路間伝熱壁）１７を介して隣接して設けられている。また、予熱流路１５と排ガス流路１６とは、流路間伝熱壁１７を介して交互に隣接するいわゆるスイスロール型の渦巻き状に形成されている。流路間伝熱壁１７は、排ガス流路１６を流通する排ガスの熱を、予熱流路１５を流通する原料に効率よく伝えるために、例えば金属等の熱伝導率の高い材料により形成されている。
また、予熱流路１５と排ガス流路１６とは、図１及び図３に示すように、蒸発器１０の上面を構成する機器間伝熱壁１４を介して、それぞれ燃焼器２０に隣接して設けられている。

蒸発器１０の上壁を構成する機器間伝熱壁１４には、図２に示すように、予熱流路１５を流通した原料を排出するための予熱済原料排出口１８が形成されている。予熱済原料排出口１８は、蒸発器１０の中央部に形成され、渦巻き状の予熱流路１５の最も内側に形成されている。予熱済原料排出口１８には、図３に示す予熱済原料輸送管５１の始端部が接続されている。予熱済原料輸送管５１の終端部は、図４に示す改質器３０の後述する予熱済原料導入口３８に接続されている。

また、機器間伝熱壁１４には、予熱済原料排出口１８に隣接して、改質器３０から排出された排ガスを導入するための排ガス導入口１９が形成されている。排ガス導入口１９は、蒸発器１０の中央部に形成され、渦巻き状の排ガス流路１６の最も内側に形成されている。排ガス導入口１９には、排ガス輸送管５２の終端部が接続されている。排ガス輸送管５２の始端部は、図４に示す改質器３０の後述する排ガス排出口３９に接続されている。

図３は、図１のＢ−Ｂ’線に沿う燃焼器２０の矢視断面図である。
図３に示すように、円筒状の燃焼器２０の側壁２１の内側には、燃焼ガス導入口２２から導入された燃焼ガスを中央部の燃焼室２５に導入する燃焼ガス導入路２６と、燃焼室２５から排ガスを排出する排ガス排出路２７とが設けられている。

燃焼ガス導入路２６と排ガス排出路２７とは、これらの間に隔壁として設けられた流路間伝熱壁（第二の流路間伝熱壁）２８を介して隣接して設けられている。また、燃焼ガス導入路２６と排ガス排出路２７とは、流路間伝熱壁２８を介して交互に隣接するいわゆるスイスロール型の渦巻き状に形成されている。流路間伝熱壁２８は、排ガス排出路２７の排ガスの熱を燃焼ガス導入路２６の燃焼ガスに効率よく伝えるために、例えば金属等の熱伝導率の高い材料により形成されている。
また、燃焼ガス導入路２６と排ガス排出路２７とは、燃焼器２０の底面を構成する機器間伝熱壁１４を介してそれぞれ円筒状の蒸発器１０に隣接して設けられている。また、燃焼ガス導入路２６と排ガス排出路２７とは、図１及び図４に示すように、燃焼器２０の上面を構成する機器間伝熱壁２４を介して、それぞれ改質器３０に隣接して設けられている。

燃焼器２０の中央部には、燃焼室２５に隣接して空洞部２９が形成されている。
空洞部２９は、燃焼器２０の中央部に形成された略楕円筒状の空間で、燃焼器２０を高さＨ方向に貫通するように設けられている。空洞部２９には、予熱済原料輸送管５１と排ガス輸送管５２とが貫通している。すなわち、予熱済原料輸送管５１は、燃焼器２０の空洞部２９を貫通して、図２に示す蒸発器１０の予熱済原料排出口１８と、図４に示す改質器３０の後述する予熱済原料導入口３８とを連結している。また、排ガス輸送管５２は、燃焼器２０の空洞部２９を貫通して、図４に示す改質器３０の後述する排ガス排出口３９と、図２に示す蒸発器１０の排ガス導入口１９とを連結している。

図４は、図１のＣ−Ｃ’線に沿う改質器３０の矢視断面図である。
図４に示すように、円筒状の改質器３０の側壁３１の内側には、排ガス導入口３２から導入された排ガスが流通する排ガス流路３５と、蒸発器１０により加熱されて蒸気となった原料を流通させて触媒による改質反応により改質させる改質流路３６とが設けられている。

改質流路３６内には、例えばＮｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｃｅ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｙから選ばれる１種または２種以上の元素から構成される触媒が収容されている。触媒は、例えば改質流路３６内に敷設されるか、または内壁等に塗布されている。

排ガス流路３５と改質流路３６とは、これらの間に隔壁として設けられた流路間伝熱壁３７を介して隣接して設けられている。また、排ガス流路３５と改質流路３６とは、流路間伝熱壁３７を介して交互に隣接するいわゆるスイスロール型の渦巻き状に形成されている。流路間伝熱壁３７は、排ガス流路３５の排ガスの熱を改質流路３６の原料の蒸気に効率よく伝えるために、例えば金属等の熱伝導率の高い材料により形成されている。

また、排ガス流路３５と改質流路３６とは、改質器３０の底面を構成する機器間伝熱壁２４を介してそれぞれ円筒状の燃焼器２０に隣接して設けられている。また、図１及び図５に示すように、改質器３０の上面を構成する機器間伝熱壁３４を介してそれぞれ円筒状のシフト反応器４０に隣接して設けられている。

改質器３０の底壁を構成する機器間伝熱壁２４には、排ガス導入口３２から導入されて排ガス流路３５を流通した排ガスを排出するための排ガス排出口３９が形成されている。排ガス排出口３９は、改質器３０の中央部に形成され、渦巻き状の排ガス流路３５の最も内側に形成されている。排ガス排出口３９には、排ガス輸送管５２の始端部が接続されている。排ガス輸送管５２の終端部は、図２に示す蒸発器１０の排ガス導入口１９に接続されている。

また、機器間伝熱壁２４には、排ガス排出口３９に隣接して、蒸発器１０から排出された原料の蒸気を導入するための予熱済原料導入口３８が形成されている。予熱済原料導入口３８は、改質器３０の中央部に形成され、渦巻き状の改質流路３６の最も内側に形成されている。予熱済原料導入口３８には、図３に示す予熱済原料輸送管５１の終端部が接続されている。予熱済原料輸送管５１の始端部は、図２に示す蒸発器１０の予熱済原料排出口１８に接続されている。

図５は、図１のＤ−Ｄ’線に沿うシフト反応器４０の矢視断面図である。
図５に示すように、円筒状のシフト反応器４０の側壁４１の内側には、改質器３０から排出された改質ガスを流通させてシフト反応により合成ガスを生成する反応流路４７と、空気導入口４５から導入した空気を流通させて加熱する加熱流路４８とが設けられている。

反応流路４７と加熱流路４８とは、これらの間に隔壁として設けられた流路間伝熱壁（第四の流路間伝熱壁）４９を介して隣接して設けられている。また、反応流路４７と加熱流路４８とは、流路間伝熱壁４９を介して交互に隣接するいわゆるスイスロール型の渦巻き状に形成されている。流路間伝熱壁４９は、反応流路４７のシフト反応により発生する熱を加熱流路４８の空気に効率よく伝えるために、例えば金属等の熱伝導率の高い材料により形成されている。
また、反応流路４７と加熱流路４８とは、シフト反応器４０の底面を構成する機器間伝熱壁３４を介してそれぞれ円筒状の改質器３０に隣接して設けられている。

シフト反応器４０の上壁４４（図１参照）には、反応流路４７を流通して生成された合成ガスを排出するための合成ガス排出口４６が形成されている。図５に示すように、合成ガス排出口４６は、シフト反応器４０の中央部に形成され、渦巻き状の反応流路４７の最も内側に形成されている。
シフト反応器４０の上壁４４には、合成ガス排出口４６に隣接して空気導入口４５が形成されている。空気導入口４５は、シフト反応器４０の中央部に形成され、渦巻き状の加熱流路４８の最も内側に形成されている。

図６は、本実施形態の改質装置１における機器間の流体の流れを示す模式図である。図７は、本実施形態の改質装置のプロセスフローを示す模式図である。
以下、本実施形態の作用について、図６及び図７を参照しつつ、図１〜図５を用いて説明する。

図６及び図７に示すように、燃焼器２０の燃焼ガス導入口２２に導入された燃焼ガスＧ３は、図３に示す燃焼ガス導入路２６を流通して燃焼室２５に導入されて燃焼する。このとき、燃焼ガスＧ３の燃焼による熱と高温の排ガスＥ０とが発生する。燃焼により発生した熱は、燃焼器２０の上面側の機器間伝熱壁２４と、燃焼器２０の下面側の機器間伝熱壁１４と、燃焼器２０の流路間伝熱壁２８とを加熱して高温にする。また、燃焼により発生した排ガスＥ０は、燃焼室２５から排出されて排ガス排出路２７を流通し、排ガス排出口２３から導出されるまでの間に、燃焼器２０の上面側の機器間伝熱壁２４と、燃焼器２０の下面側の機器間伝熱壁１４と、燃焼器２０の流路間伝熱壁２８とを加熱して高温にする。

燃焼ガスＧ３は、燃焼ガス導入路２６を流通する間に、燃焼器２０の上面と底面の高温になった機器間伝熱壁１４，２４と、流路間伝熱壁２８とによって加熱されながら燃焼室２５に到達する。これにより、燃焼ガスＧ３は、燃焼室２５に到達するまでの間に高温に加熱される。したがって、燃焼室２５内での燃焼の安定化を図り、燃焼ガスＧ３の燃焼効率を向上させることができる。

ここで、本実施形態では、排ガス排出路２７が機器間伝熱壁１４，２４に隣接して渦巻き状に形成されている。これにより、排ガス排出路２７を流通する排ガスＥ０と機器間伝熱壁１４，２４とが熱の受け渡しをする伝熱面の面積を増加させることができる。したがって、排ガス排出路２７を流通する排ガスＥ０の熱を、より効率的に機器間伝熱壁１４，２４に伝えることができ、機器間伝熱壁１４，２４をより高温に加熱することができる。

また、排ガス排出路２７を渦巻き状に形成することで、排ガス排出路２７を流通する排ガスＥ０と流路間伝熱壁２８との伝熱面の面積を増加させることができる。したがって、排ガス排出路２７を流通する排ガスＥ０の熱を、より効率的に流路間伝熱壁２８に伝えることができ、流路間伝熱壁２８をより高温に加熱することができる。
加えて、燃焼器２０を大型化させることなく、排ガス排出路２７を流通する排ガスＥ０の熱を、燃焼ガス導入路２６を流通する燃焼ガスＧ３に伝える流路間伝熱壁２８の伝熱面の面積を増加させることができる。したがって、流路間伝熱壁２８により燃焼ガスをより効率的に加熱して、燃焼器２０の燃焼効率をより向上させ、熱効率をより向上させることができる。また、燃焼器２０を小型化することが可能となる。

燃焼器２０の排ガス排出口２３から排出された高温の排ガスＥ０は、図１に示す排ガス輸送管５内を流通して、図４に示す改質器３０の排ガス導入口３２へ導入される。このときの排ガスＥ０の温度は、例えば約１０００℃程度である。改質器３０の排ガス導入口３２に導入された高温の排ガスＥ０は、改質器３０の排ガス流路３５を流通して排ガス排出口３９から排出される。

この間、排ガス流路３５を流通する排ガスＥ０は、高温になった機器間伝熱壁２４によって加熱される。同時に、改質器３０の流路間伝熱壁３７を加熱して高温にする。これにより、熱の利用効率が向上し、改質器３０の流路間伝熱壁３７をより高温に加熱することができる。さらに、改質器３０の上壁を構成する機器間伝熱壁（図１及び図５参照）３４を加熱して高温にする。

ここで、本実施形態では、改質器３０の排ガス流路３５が燃焼器２０の上面側の機器間伝熱壁２４に隣接して渦巻き状に形成されている。これにより、排ガス流路３５を流通する排ガスＥ０と機器間伝熱壁２４との伝熱面の面積を増加させることができる。したがって、高温になった機器間伝熱壁２４の熱を、排ガス流路３５を流通する排ガスにより効率的伝えることができ、排ガスＥ０をより高温に加熱することができる。あるいは、排ガス流路３５を流通する高温の排ガスＥ０の熱を、機器間伝熱壁２４により効率的に伝えることができ、機器間伝熱壁２４をより高温に加熱することができる。

改質器３０の排ガス排出口３９から排出された高温の排ガスＥ１は、図３に示す燃焼器２０を貫通する排ガス輸送管５２内を流通して、図２に示す蒸発器１０の排ガス導入口１９へ導入される。このときの排ガスＥ１の温度は、例えば約３００℃〜４００℃程度である。蒸発器１０の排ガス導入口１９に導入された高温の排ガスＥ１は、蒸発器１０の排ガス流路１６を流通して排ガス排出口１３から排出される。排ガス排出口１３から蒸発器１０の外部に排出された排ガスＥ２は、図１に示す排ガス排出管３内を流通して、例えば排ガス処理装置によって処理される。

図２に示す蒸発器１０の排ガス流路１６を流通する排ガスＥ１は、排ガス流路１６を流通する間に、燃焼器２０の下面の高温に達した機器間伝熱壁１４によって加熱される。また、排ガス流路１６を流通する排ガスＥ１は、蒸発器１０の流路間伝熱壁１７を加熱して高温にする。これにより、熱の利用効率が向上し、蒸発器１０の流路間伝熱壁１７をより高温に加熱することができる。

ここで、本実施形態では、蒸発器１０の排ガス流路１６は、燃焼器２０の下面の機器間伝熱壁１４に隣接して渦巻き状に形成されている。これにより、排ガス流路１６を流通する排ガスＥ１と機器間伝熱壁１４との伝熱面の面積を増加させることができる。したがって、燃焼器２０の熱により高温に達した燃焼器２０の下面の機器間伝熱壁１４の熱を、排ガス流路１６を流通する排ガスＥ１に効率的に伝えることができ、排ガスＥ１をより高温に加熱することができる。そのため、排ガス流路１６を流通する排ガスＥ１によって蒸発器１０の流路間伝熱壁１７をより高温に加熱することができる。

一方、図６及び図７に示すように、例えばグリセリンと水との混合液からなる原料Ｇ０は、図１に示す原料供給管２内を流通して、蒸発器１０の原料導入口１２に導入される。原料導入口１２に導入された原料Ｇ０は、図２に示すように、予熱流路１５を流通して予熱済原料排出口１８から排出される。
この間、予熱流路１５を流通する原料Ｇ０は、高温になった蒸発器１０の流路間伝熱壁１７によって加熱される。これにより、原料Ｇ０を予熱して所望の温度・相状態にすることができる。本実施形態では、原料Ｇ０は例えば約２９０℃程度の温度に加熱されて蒸発し、グリセリンの蒸気と水蒸気とからなる原料Ｇ０の蒸気Ｇ１が生成される。

さらに、本実施形態では、燃焼器２０が発生する熱によって機器間伝熱壁１４が加熱されて高温になる。そして、予熱流路１５を流通する原料Ｇ０は、蒸発器１０の流路間伝熱壁１７に加えて、高温に達した機器間伝熱壁１４によっても加熱される。したがって、本実施形態によれば、予熱流路１５を流通する原料Ｇ０に対してより効率よく燃焼器２０において発生した熱を伝えることができ、原料Ｇ０をより効率よく所望の温度・相状態にすることができる。

加えて、本実施形態では、予熱流路１５が、流路間伝熱壁１７に隣接する渦巻き状に形成されている。そのため、蒸発器１０の流路間伝熱壁１７と予熱流路１５の原料Ｇ０とが熱の受け渡しをする伝熱面の面積が増加する。これにより、高温に達した蒸発器１０の流路間伝熱壁１７の熱をより効率よく予熱流路１５の原料に伝えることができる。

蒸発器１０の予熱済原料排出口１８から排出された蒸気Ｇ１は、図３に示す予熱済原料輸送管５１内を流通して、図４に示す改質器３０の予熱済原料導入口３８から導入される。予熱済原料導入口３８から導入された蒸気Ｇ１は、改質流路３６を流通して改質ガス排出口３３から排出される。

この間、蒸気Ｇ１は、改質流路３６内で燃焼器２０の上面側の高温に達した機器間伝熱壁２４と、改質器３０の流路間伝熱壁３７とによって加熱され、改質流路３６内の触媒によって水蒸気改質される。蒸気Ｇ１が例えばグリセリンの蒸気と水蒸気とからなる場合には、以下の式（１）で表される改質反応により、水素と二酸化炭素と一酸化炭素との混合ガスである改質ガスＧ２が生成される。なお、改質反応は吸熱反応である。

ａＣ_３Ｈ_８Ｏ_３＋ｂＨ_２Ｏ＝ｃＨ_２＋ｄＣＯ_２＋ｅＣＯ …（１）
（ただし、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは正の整数）

ここで、本実施形態では、改質器３０の改質流路３６に導入された蒸気Ｇ１は、改質流路３６を流通する間に、高温になった機器間伝熱壁２４と流路間伝熱壁３７との双方によって加熱される。これにより、蒸気Ｇ１の改質反応が促進される。したがって、本実施形態によれば、改質流路３６を流通する蒸気Ｇ１に対してより効率よく燃焼器２０において発生した熱を伝えることができ、蒸気Ｇ１の改質効率をより向上させることができる。

また、本実施形態では、改質流路３６が渦巻き状に形成されている。これにより、流路間伝熱壁３７が改質流路３６に熱を伝える伝熱面の面積が増加する。したがって、高温に達した流路間伝熱壁３７の熱をより効率よく改質流路３６の蒸気Ｇ１に伝えることができる。

図４に示す改質器３０の改質ガス排出口３３から排出された改質ガスＧ２は、図１に示す改質ガス輸送管６内を流通して、図５に示すシフト反応器４０の改質ガス導入口４２に導入される。改質ガス導入口４２に導入された改質ガスＧ２は、反応流路４７を流通して合成ガス排出口４６から排出される。

この間、改質ガスＧ２中に残存する水蒸気と一酸化炭素とが、下記の式（２）で表されるシフト反応により反応して、水素と二酸化炭素が生成される。これにより、主に水素と二酸化炭素とを含む合成ガスＧ３が生成される。なお、シフト反応は発熱反応である。

ＣＯ＋Ｈ_２Ｏ＝ＣＯ_２＋Ｈ_２ …（２）

シフト反応器４０の合成ガス排出口４６から排出された合成ガスＧ３は、図１に示す合成ガス輸送管９を介して、例えば合成ガス貯蔵タンクに貯蔵され、あるいはＣＯ_２などの除去機に送られる。また、合成ガスＧ３の一部は、図１に示す合成ガス供給路９Ｂ及び燃焼ガス輸送管４を介して燃焼器２０の燃焼ガス導入口２２に導入される。

ここで、本実施形態では、シフト反応器４０と改質器３０との間に機器間伝熱壁３４が設けられているので、シフト反応器４０のシフト反応により発生した熱により機器間伝熱壁３４が加熱されて高温になる。また、機器間伝熱壁３４は、改質器３０の排ガス流路３５を流通する排ガスＥ０によっても加熱されて高温になる。そして、高温になった機器間伝熱壁３４によって改質器３０の改質流路３６を流通する蒸気Ｇ１が加熱される。したがって、シフト反応器４０で発生した熱と、改質器３０の排ガス流路３５の排ガスＥ０の熱との双方を回収して、改質器３０の改質流路３６を流通する蒸気Ｇ１を加熱することができ、より効率よく蒸気Ｇ１を加熱することができる。

また、合成ガスＧ３を燃焼器２０に供給する合成ガス供給路９Ｂを設けることで、合成ガスＧ３を燃焼器２０の燃焼ガスとして用いることができる。したがって、外部からの燃焼ガスの供給が不要になるか、あるいは供給量を最小限にすることができる。

また、シフト反応器４０の空気導入口４５には、例えばコンプレッサーにより空気導入管を介して空気Ａ０が導入される。シフト反応器４０の空気導入口４５から導入された空気Ａ０は、加熱流路４８を流通して空気排出口４３から排出される。

ここで、本実施形態では、反応流路４７と加熱流路４８とは、流路間伝熱壁４９を介して交互に隣接するいわゆるスイスロール型の渦巻き状に形成されている。そのため、シフト反応器４０の反応流路４７に導入された改質ガスＧ２のシフト反応により、シフト反応器４０の流路間伝熱壁４９が加熱されて高温になる。シフト反応器４０の加熱流路４８に導入された空気Ａ０は、加熱流路４８を流通する間に、高温になった流路間伝熱壁４９によって加熱される。また、シフト反応器４０の流路間伝熱壁４９が熱を伝える伝熱面の面積が増加する。これにより、高温に達した流路間伝熱壁４９の熱をより効率よく加熱流路４８の空気Ａ０に伝えることができる。

また、シフト反応器４０の加熱流路４８を流通する空気Ａ０は、高温に達した改質器３０の上面の機器間伝熱壁３４によって加熱される。これにより、加熱流路４８を流通する空気Ａ０をシフト反応器４０の流路間伝熱壁４９と機器間伝熱壁３４との双方により加熱することができ、熱の利用効率が向上する。また、加熱流路４８は、流路間伝熱壁４９に隣接して渦巻き状に形成されているので、流路間伝熱壁４９と空気Ａ０との伝熱面の面積が増加する。したがって、より効率よく流路間伝熱壁４９の熱を空気Ａ１に伝えることができる。

シフト反応器４０の空気排出口４３から排出された空気Ａ１は、図１に示す空気輸送管７及び燃焼ガス輸送管４を流通して燃焼器２０の燃焼ガス導入口２２に導入される。
ここで、本実施形態では、シフト反応器４０に導入されて加熱された空気Ａ１を燃焼器２０の燃焼ガス導入路２６に供給することで、燃焼器２０の燃焼効率をより向上させ、熱効率をより向上させることができる。

また、本実施形態の改質装置１では、図１に示すように、それぞれ略円筒状に形成された蒸発器１０と、燃焼器２０と、改質器３０と、シフト反応器４０とが、改質装置１の高さＨ方向に隣接して設けられている。そのため、改質装置１を高さＨ方向に縮小した場合であっても、機器間伝熱壁１４，２４，３４の面積を確保することができる。したがって、改質装置１の小型化と熱効率の向上の双方を実現することができる。

以上説明したように、本実施形態の改質装置１によれば、燃焼器２０の排ガスＥ０，Ｅ１の熱を、流路間伝熱壁１７，２８，３７と機器間伝熱壁１４，２４，３４により回収することで、熱効率を高め、より燃焼熱を有効活用することができる。したがって、蒸気Ｇ１の改質効率や、改質ガスＧ２の反応効率を向上させ、より効率的に改質ガスＧ２及び合成ガスＧ３を得ることができる。

尚、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば燃焼器は、上述の実施形態で説明したようなスイスロール型のものに限られない。

図８は、燃焼器の変形例を示す図であり、（ａ）は燃焼器の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ’線に沿う矢視断面図である。図８（ａ）及び図８（ｂ）に示す燃焼器１１０は、中央部に燃焼ガス供給路１２６を備え、改質器３０との間の機器間伝熱壁１１４の略中央部に隣接して燃焼室１２５が形成されている。また、排ガス排出路１２７は燃焼ガス供給路１２６の周囲に設けられ、燃焼ガス供給路１２６との間には流路間伝熱壁１２８が形成されている。排ガス排出路１２７の途中には、排ガス排出口１２３が設けられている。排ガス排出口１２３は、排ガス輸送管５を介して上述の実施形態と同様の改質器３０の排ガス導入口３２に連結されている。このような構成によれば、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、改質装置は、改質器から排出された改質ガスを、燃焼器の燃焼ガス導入路へ供給する改質ガス供給路が設けられていてもよい。これにより、改質ガスを燃焼ガスとして用いることができる。したがって、装置の運転時における装置の外部からの燃焼ガスの供給が不要になるか、あるいは供給量を最小限にすることができる。
また、上述の実施形態において改質装置と蒸発装置の位置を入れ替えもよい。また、蒸発器を原料用と水蒸気用に分けて、原料用蒸発器から排出された気化原料の一部を燃焼起用燃料としてもよい。

本発明の実施形態における改質装置の斜視図である。 図１のＡ−Ａ’線に沿う矢視断面図である。 図１のＢ−Ｂ’線に沿う矢視断面図である。 図１のＣ−Ｃ’線に沿う矢視断面図である。 図１のＤ−Ｄ’線に沿う矢視断面図である。 本発明の実施形態における改質装置の流体の流れを示す模式図である。 本発明の実施形態における改質装置のプロセスフローを示す模式図である。 本発明の実施形態における燃焼器の変形例である。

符号の説明

１ 改質装置、７ 空気輸送管（空気供給路）、９Ｂ 合成ガス供給路、１０ 蒸発器（予熱器）、１４ 機器間伝熱壁（第二の機器間伝熱壁）、１５ 予熱流路、１６ 排ガス流路（第二の排ガス流路）、１７ 流路間伝熱壁（第三の流路間伝熱壁）、２０ 燃焼器、２４ 機器間伝熱壁、２５ 燃焼室、２６ 燃焼ガス導入路、２７ 排ガス排出路、２８ 流路間伝熱壁（第二の流路間伝熱壁）、３０ 改質器、３４ 機器間伝熱壁（第三の機器間伝熱壁）、３５ 排ガス流路、３６ 改質流路、３７ 流路間伝熱壁、４０ シフト反応器、４７ 反応流路、４８ 加熱流路、４９ 流路間伝熱壁（第四の流路間伝熱壁）Ｈ 高さ、Ｇ０ 原料、Ｇ２ 改質ガス、Ｇ３ 燃焼ガス（合成ガス）、Ｅ０ 排ガス

Claims (12)

1. 原料を導入して加熱し、生成された改質ガスを排出する改質器と、燃焼ガスを燃焼室に導入して燃焼させ、発生した排ガスを排出する燃焼器と、を備えた改質装置であって、
   前記改質器と前記燃焼器との間には、前記燃焼器で発生した熱を前記改質器に伝える機器間伝熱壁が設けられ、
   前記改質器には、前記原料を触媒による改質反応により改質させる改質流路と、前記燃焼器から排出された前記排ガスが流通する排ガス流路と、前記排ガス流路の前記排ガスの熱を前記改質流路の前記原料に伝える流路間伝熱壁と、が設けられ、
   前記燃焼器には、前記燃焼ガスを導入する燃焼ガス導入路と、前記排ガスを排出する排ガス排出路と、前記排ガス排出路の前記排ガスの熱を前記燃焼ガス導入路の前記燃焼ガスに伝える第二の流路間伝熱壁と、が設けられ、
   前記改質器の前記改質流路は、前記機器間伝熱壁を介して前記燃焼器に隣接して設けられると共に、前記流路間伝熱壁を介して前記排ガス流路と隣接して設けられていることを特徴とする改質装置。
2. 前記改質器の前記排ガス流路は、前記機器間伝熱壁を介して前記燃焼器に隣接して設けられ、前記改質流路と前記排ガス流路とは、前記流路間伝熱壁を介して交互に隣接する渦巻き状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の改質装置。
3. 前記燃焼器の前記燃焼ガス導入路と前記排ガス排出路とは、それぞれ前記機器間伝熱壁を介して前記改質器に隣接して設けられると共に、前記第二の流路間伝熱壁を介して交互に隣接する渦巻き状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の改質装置。
4. 前記改質器及び前記燃焼器は、それぞれ底面から上面への高さ方向に筒状に形成され、
   前記改質器と前記燃焼器とは、前記機器間伝熱壁を介して前記高さ方向に隣接して設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の改質装置。
5. 前記原料を導入して加熱し、加熱された前記原料を排出して前記改質器に導入させる予熱器を備え、
   前記燃焼器と前記予熱器との間には、前記燃焼器で発生した熱を前記予熱器に伝える第二の機器間伝熱壁が設けられ、
   前記予熱器には、前記原料が流通する予熱流路と、前記改質器から排出された前記排ガスが流通する第二の排ガス流路と、前記第二の排ガス流路の前記排ガスの熱を前記予熱流路の前記原料に伝える第三の流路間伝熱壁とが設けられ、
   前記予熱器の前記予熱流路は、前記第二の機器間伝熱壁を介して前記燃焼器に隣接して設けられ、前記第二の排ガス流路と前記予熱流路とは、前記第三の流路間伝熱壁を介して隣接して設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の改質装置。
6. 前記予熱器の前記第二の排ガス流路は、前記第二の機器間伝熱壁を介して前記燃焼器に隣接して設けられ、前記予熱流路と前記第二の排ガス流路とは、前記第三の流路間伝熱壁を介して交互に隣接する渦巻き状に形成されていることを特徴とする請求項５記載の改質装置。
7. 前記改質ガスを導入してシフト反応させ、生成された合成ガスを排出するシフト反応器を備え、
   前記シフト反応器と前記改質器との間には、前記シフト反応器で発生した熱を前記改質器に伝える第三の機器間伝熱壁が設けられ、
   前記改質器の前記改質流路と前記排ガス流路とは、それぞれ前記第三の機器間伝熱壁を介して前記シフト反応器に隣接して設けられていることを特徴とする請求項６記載の改質装置。
8. 前記シフト反応器は、前記改質ガスを流通させて前記シフト反応により前記合成ガスを生成する反応流路と、空気を流通させて加熱する加熱流路と、前記反応流路の前記シフト反応により発生する熱を前記加熱流路の前記空気に伝える第四の流路間伝熱壁とを備え、
   前記シフト反応器の前記反応流路と前記加熱流路とは、前記第四の流路間伝熱壁を介して隣接して設けられ、
   前記加熱流路から排出された前記空気を前記燃焼器の前記燃焼ガス導入路に供給する空気供給路が設けられていることを特徴とする請求項７記載の改質装置。
9. 前記シフト反応器の前記反応流路と前記加熱流路とは、前記第三の機器間伝熱壁を介して前記改質器に隣接して設けられ、前記第四の流路間伝熱壁を介して交互に隣接する渦巻き状に形成されていることを特徴とする請求項８記載の改質装置。
10. 前記シフト反応器から排出された前記合成ガスを、前記燃焼器の燃焼ガス導入路へ供給する合成ガス供給路が設けられていることを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか一項に記載の改質装置。
11. 前記改質器から排出された前記改質ガスを、前記燃焼器の燃焼ガス導入路へ供給する改質ガス供給路が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の改質装置。
12. 前記触媒は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｃｅ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｙから選ばれる１種または２種以上の元素であることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の改質装置。

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