JP2550716B2 - 燃料改質器 - Google Patents
燃料改質器Info
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- JP2550716B2 JP2550716B2 JP1207319A JP20731989A JP2550716B2 JP 2550716 B2 JP2550716 B2 JP 2550716B2 JP 1207319 A JP1207319 A JP 1207319A JP 20731989 A JP20731989 A JP 20731989A JP 2550716 B2 JP2550716 B2 JP 2550716B2
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
- H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
- H01M8/0631—Reactor construction specially adapted for combination reactor/fuel cell
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、天然ガス等の炭化水素やメタノール等のア
ルコール類の改質原料ガスを水素に富むガスに改質して
燃料電池に供給する燃料改質器に関する。
ルコール類の改質原料ガスを水素に富むガスに改質して
燃料電池に供給する燃料改質器に関する。
燃料電池発電装置は燃料電池と、この燃料電池に燃料
ガスとして供給する改質ガスを生成する燃料改質器とを
備え、効率の高さと環境性の良さ等の特徴を有している
ので、オンサイト発電機や小型移動用発電機として使用
するのに適している。この種の燃料電池発電装置として
第８図に示す系統を有するものが知られている。図にお
いて、燃料電池発電装置のうちの主構成部分である燃料
改質器１は、天然ガスやメタノール等の改質原料ガス３
を触媒のもとで水蒸気と反応させ、燃料電池２に使用で
きるまでの水素濃度の改質ガス４に変換する装置であ
る。天然ガス等に含まれる炭化水素の水蒸気改質反応は
メタンの場合は次式で表わされる。
ガスとして供給する改質ガスを生成する燃料改質器とを
備え、効率の高さと環境性の良さ等の特徴を有している
ので、オンサイト発電機や小型移動用発電機として使用
するのに適している。この種の燃料電池発電装置として
第８図に示す系統を有するものが知られている。図にお
いて、燃料電池発電装置のうちの主構成部分である燃料
改質器１は、天然ガスやメタノール等の改質原料ガス３
を触媒のもとで水蒸気と反応させ、燃料電池２に使用で
きるまでの水素濃度の改質ガス４に変換する装置であ
る。天然ガス等に含まれる炭化水素の水蒸気改質反応は
メタンの場合は次式で表わされる。
CH4＋2H2O→CO2＋4H2 ……（１） メタノールの場合は次式で表わされる。
CH3OH＋H2O→CO2＋3H2 ……（２） 上記反応はともに大きな吸熱反応であるため、燃料電
池２で発電に利用されなかった水素をオフガス4Bとして
改質器内のバーナ６で燃焼させ、その熱源としている。
また反応空気５のオフ空気5Bもバーナに送られて燃焼に
利用される。
池２で発電に利用されなかった水素をオフガス4Bとして
改質器内のバーナ６で燃焼させ、その熱源としている。
また反応空気５のオフ空気5Bもバーナに送られて燃焼に
利用される。
このような系統に使用される燃料改質器としては、化
学プラントなどで実績のあるタイプ，つまりバーナを有
した燃焼炉内に改質触媒を充填した１重または２重の管
を設置し、燃焼ガスからの対流伝熱あるいは燃焼時の放
射伝熱で改質反応に必要な熱を供給している。
学プラントなどで実績のあるタイプ，つまりバーナを有
した燃焼炉内に改質触媒を充填した１重または２重の管
を設置し、燃焼ガスからの対流伝熱あるいは燃焼時の放
射伝熱で改質反応に必要な熱を供給している。
このような構造の燃料改質器の従来例を第９図に示
す。１は燃料改質器であり、炉ケース10の上部中央にバ
ーナ６と、バーナ６を囲む筒状の隔壁11と、隔壁11内に
設けられる改質原料ガスの過熱管12と、この過熱管12に
接続し、隔壁11の周囲を囲み改質触媒13が充填された内
管14aと外管14bとからなる筒状の改質管14とを備えてい
る。なお、16は燃料電池からのオフガスをバーナ６に供
給するオフガス供給管、17は燃焼空気をバーナ６に供給
する燃焼空気供給管、18は補助燃料供給管、19は燃焼ガ
スの排ガス出口である。また、21は改質原料ガスを過熱
管12に供給する改質原料供給管、22は改質管14から送出
される改質ガスの改質ガス排出管である。
す。１は燃料改質器であり、炉ケース10の上部中央にバ
ーナ６と、バーナ６を囲む筒状の隔壁11と、隔壁11内に
設けられる改質原料ガスの過熱管12と、この過熱管12に
接続し、隔壁11の周囲を囲み改質触媒13が充填された内
管14aと外管14bとからなる筒状の改質管14とを備えてい
る。なお、16は燃料電池からのオフガスをバーナ６に供
給するオフガス供給管、17は燃焼空気をバーナ６に供給
する燃焼空気供給管、18は補助燃料供給管、19は燃焼ガ
スの排ガス出口である。また、21は改質原料ガスを過熱
管12に供給する改質原料供給管、22は改質管14から送出
される改質ガスの改質ガス排出管である。
このような構造によりオフガス供給管16を経て供給さ
れるオフガスは、燃焼空気供給管17を経て供給される燃
焼空気によりバーナ６にて燃焼し、その燃焼ガスは隔壁
11内を下降して流れた後、隔壁11の下端でＵターンして
隔壁11と炉ケース10との間を上昇して流れて排ガス出口
19から外部に排出され、この間燃焼ガスは過熱管12,改
質管14内の改質触媒13を加熱する。
れるオフガスは、燃焼空気供給管17を経て供給される燃
焼空気によりバーナ６にて燃焼し、その燃焼ガスは隔壁
11内を下降して流れた後、隔壁11の下端でＵターンして
隔壁11と炉ケース10との間を上昇して流れて排ガス出口
19から外部に排出され、この間燃焼ガスは過熱管12,改
質管14内の改質触媒13を加熱する。
一方、改質原料供給管21を経て過熱管12,改質管14に
供給される改質原料ガスは過熱管12を下方に流れて過熱
され、この過熱ガスは改質管14を上方に流れて改質触媒
13の下で水素に富むガスに改質される。この改質ガスは
改質ガス排出管22を経て燃料電池に供給される。
供給される改質原料ガスは過熱管12を下方に流れて過熱
され、この過熱ガスは改質管14を上方に流れて改質触媒
13の下で水素に富むガスに改質される。この改質ガスは
改質ガス排出管22を経て燃料電池に供給される。
改質原料ガスを燃料改質器に供給して改質ガスを効率
よく生成するには、改質管14内の全改質触媒が反応温度
以上になることが必要であるが、上述した燃焼ガスの上
方への流れ方向により、改質管14は下方から上方に向っ
て徐々に昇温され、改質触媒も同様な昇温傾向を有して
不均一の温度分布となる。なお、充填された改質触媒は
改質管14の管壁からの触媒同志の熱伝導，または対流伝
熱によって昇温する。このような昇温状態により起動時
の昇温時間が決められるが、改質管内の改質触媒の温度
分布は前述のように不均一のため昇温時間が長くなると
ともに改質効率も低下するという問題がある。
よく生成するには、改質管14内の全改質触媒が反応温度
以上になることが必要であるが、上述した燃焼ガスの上
方への流れ方向により、改質管14は下方から上方に向っ
て徐々に昇温され、改質触媒も同様な昇温傾向を有して
不均一の温度分布となる。なお、充填された改質触媒は
改質管14の管壁からの触媒同志の熱伝導，または対流伝
熱によって昇温する。このような昇温状態により起動時
の昇温時間が決められるが、改質管内の改質触媒の温度
分布は前述のように不均一のため昇温時間が長くなると
ともに改質効率も低下するという問題がある。
本発明の目的は、燃料電池発電装置において起動時の
昇温時間が短く、かつ改質反応における改質効率の高い
燃料改質器を提供することである。
昇温時間が短く、かつ改質反応における改質効率の高い
燃料改質器を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明によれば、ガス不
透過板と、このガス不透過板の一方の面に改質触媒が充
填され，改質原料ガスが通流する改質原料流路と、他方
の面に改質原料流路と直交し，前記改質原料流路の改質
触媒を加熱する熱媒が通流する熱媒流路とを有してなる
改質板を複数積層した改質板積層体を備え、該改質板積
層体の対向する側面に改質原料の供給，排出用マニホー
ルドを配設し、該対向する側面に直交する対向する側面
に熱媒の供給，排出用給排マニホールドを配設してな
る、前記改質原料ガスを水蒸気改質して水素に富むガス
に改質する燃料改質器であって、前記改質板の熱媒流路
を中央で仕切板により二分し、前記熱媒の供給，排出用
マニホールドの一方のマニホールドを該仕切板に対応す
る位置で二分して給気室と排気室とを備えた給排マニホ
ールドとなし、他方のマニホールドを熱媒の中間流路と
しての中間マニホールドとなし、熱媒が前記給気室，中
間マニホールド，排気室の順に流れるように構成するも
のとする。
透過板と、このガス不透過板の一方の面に改質触媒が充
填され，改質原料ガスが通流する改質原料流路と、他方
の面に改質原料流路と直交し，前記改質原料流路の改質
触媒を加熱する熱媒が通流する熱媒流路とを有してなる
改質板を複数積層した改質板積層体を備え、該改質板積
層体の対向する側面に改質原料の供給，排出用マニホー
ルドを配設し、該対向する側面に直交する対向する側面
に熱媒の供給，排出用給排マニホールドを配設してな
る、前記改質原料ガスを水蒸気改質して水素に富むガス
に改質する燃料改質器であって、前記改質板の熱媒流路
を中央で仕切板により二分し、前記熱媒の供給，排出用
マニホールドの一方のマニホールドを該仕切板に対応す
る位置で二分して給気室と排気室とを備えた給排マニホ
ールドとなし、他方のマニホールドを熱媒の中間流路と
しての中間マニホールドとなし、熱媒が前記給気室，中
間マニホールド，排気室の順に流れるように構成するも
のとする。
ガス不透過板の両面に互いに直交する改質触媒を保持
した改質原料流路と熱媒流路とが設けられているので、
改質原料ガスと熱媒とはガス不透過板の両面側で直交し
て流れ、また燃料改質器はできるだけ薄い改質板の積層
体として構成できるので、熱媒からの伝熱が良好，かつ
均一化されて改質板の温度分布の温度差が小さくなり、
このため起動時における昇温時間が短くなり、また改質
板における改質反応の改質効率が高くなる。
した改質原料流路と熱媒流路とが設けられているので、
改質原料ガスと熱媒とはガス不透過板の両面側で直交し
て流れ、また燃料改質器はできるだけ薄い改質板の積層
体として構成できるので、熱媒からの伝熱が良好，かつ
均一化されて改質板の温度分布の温度差が小さくなり、
このため起動時における昇温時間が短くなり、また改質
板における改質反応の改質効率が高くなる。
さらに、熱媒が前記給気室，中間マニホールド，排気
室の順に流れるようにしたので、以下の理由により、改
質反応にマッチした合理的加熱が可能となり、改質効率
のさらなる向上を図ることができる。
室の順に流れるようにしたので、以下の理由により、改
質反応にマッチした合理的加熱が可能となり、改質効率
のさらなる向上を図ることができる。
改質反応は前述のとおり吸熱反応であるが、この改質
反応には吸熱反応である第一反応と，一酸化炭素の転化
反応の第二反応があり、この第二反応は発熱反応であ
る。然して、反応全体として吸熱反応となっている。メ
タンおよびメタノールの場合について、それぞれ式で示
すと下記のとおりである。
反応には吸熱反応である第一反応と，一酸化炭素の転化
反応の第二反応があり、この第二反応は発熱反応であ
る。然して、反応全体として吸熱反応となっている。メ
タンおよびメタノールの場合について、それぞれ式で示
すと下記のとおりである。
（メタンの場合） CH4＋H2O→CO＋3H2［改質反応（吸熱反応）］ CO＋H2O→CO2＋H2［転化反応（発熱反応）］ 全体として、 CH4＋2H2O→CO2＋4H2［全体反応（吸熱反応）］ （メタノールの場合） CH3OH→CO＋2H2［改質反応（吸熱反応）］ CO＋H2O→CO2＋H2［転化反応（発熱反応）］ 全体として、 CH3OH＋H2O→CO2＋3H2［全体反応（吸熱反応）］ ところで、改質触媒は、改質処理能力や触媒寿命など
の観点から改質反応に寄与しない触媒を含む余剰量が充
填される。
の観点から改質反応に寄与しない触媒を含む余剰量が充
填される。
従って、実際上、改質原料ガスが通流する改質原料流
路において改質に寄与する部分は、改質原料流路入口か
ら中央部分までの前段部分であり、この前段部分を効率
よく加熱し、後段部分は適度の加熱がよい。
路において改質に寄与する部分は、改質原料流路入口か
ら中央部分までの前段部分であり、この前段部分を効率
よく加熱し、後段部分は適度の加熱がよい。
この発明においては、熱媒が前記給気室，中間マニホ
ールド，排気室の順に流れるようにしたので、前記前段
部分で加熱を終了した熱媒により後段部分が加熱される
こととなり、転化反応を含む改質反応にマッチした合理
的加熱が可能となる。
ールド，排気室の順に流れるようにしたので、前記前段
部分で加熱を終了した熱媒により後段部分が加熱される
こととなり、転化反応を含む改質反応にマッチした合理
的加熱が可能となる。
以下図面に基づいて本発明の実施例について説明す
る。本発明の実施例は第６図に示すが、説明の便宜上、
第６図の説明に入る前に、本発明の基礎となる改良装置
であって、前記作用の項の前段の説明に関わる改良装置
について、第１図ないし第５図を用いて説明する。第１
図は、改良された改質板を積層してなる改質板積層体の
基本構成を説明する斜視図である。なお、第１図および
後述する第２図において第８図，第９図の従来例と同一
部品には同じ符号を付し、その説明を省略する。第１図
において改質板20はガス不透過板21と、この一方の面に
波板22の谷部を接触させて、波板22により形成され、さ
らに改質触媒13の粒子が充填された改質原料ガスが通流
する改質原料流路24と、他方の面に波板25をその山と谷
を前記波板22のそれと直角方向にしてその山部をガス不
透過板21に接触させて波板25により形成され、改質原料
流路24を流れる改質原料ガスを加熱する熱媒が前記改質
原料ガスの流れ方向と直交して流れる熱媒流路26とから
構成される。ここでガス不透過板21は熱媒流路26を流れ
る熱媒の熱を改質原料流路24に充填される改質触媒13に
伝熱するものであり、耐熱，熱伝導のよい材料、例えば
カーボンや金属が使用される。波板22,25はいずれも伝
熱板であり、波板25は熱媒のガス不透過板21への熱伝達
をよくし、波板22は触媒ペレット（粒子）への熱伝達を
よくしている。
る。本発明の実施例は第６図に示すが、説明の便宜上、
第６図の説明に入る前に、本発明の基礎となる改良装置
であって、前記作用の項の前段の説明に関わる改良装置
について、第１図ないし第５図を用いて説明する。第１
図は、改良された改質板を積層してなる改質板積層体の
基本構成を説明する斜視図である。なお、第１図および
後述する第２図において第８図，第９図の従来例と同一
部品には同じ符号を付し、その説明を省略する。第１図
において改質板20はガス不透過板21と、この一方の面に
波板22の谷部を接触させて、波板22により形成され、さ
らに改質触媒13の粒子が充填された改質原料ガスが通流
する改質原料流路24と、他方の面に波板25をその山と谷
を前記波板22のそれと直角方向にしてその山部をガス不
透過板21に接触させて波板25により形成され、改質原料
流路24を流れる改質原料ガスを加熱する熱媒が前記改質
原料ガスの流れ方向と直交して流れる熱媒流路26とから
構成される。ここでガス不透過板21は熱媒流路26を流れ
る熱媒の熱を改質原料流路24に充填される改質触媒13に
伝熱するものであり、耐熱，熱伝導のよい材料、例えば
カーボンや金属が使用される。波板22,25はいずれも伝
熱板であり、波板25は熱媒のガス不透過板21への熱伝達
をよくし、波板22は触媒ペレット（粒子）への熱伝達を
よくしている。
なお、ガス不透過板21の両面に設けられる伝熱板は上
記実施例の波板に限られるものでなく、例えばフィンで
もよく、製作条件を考慮してさらに伝熱性のよいものを
選択できる。
記実施例の波板に限られるものでなく、例えばフィンで
もよく、製作条件を考慮してさらに伝熱性のよいものを
選択できる。
改質板20は第２図の改質板20の模式平面図に示すよう
に改質原料流路24の長さＢを熱媒流路26の長さＡより長
くしている。但し、熱媒流路26の長さＡは、所定時間内
に熱媒出口側の触媒温度が改質反応の反応温度以上にな
るように流路を短くしている。また熱媒流路Ａの長さ
は、熱媒との伝熱により決まるために伝熱条件により異
なる。すなわち熱媒流路26の入口側の高温側より、出口
側の低温側により大きい伝熱構造、例えば波板の波数を
増す等により波板の表面積を増す等の方法により熱媒流
路26の長さは異なってくる。改質原料流路24の長さＢは
熱媒流路26の長さＡが決まれば改質器の仕様出力により
決められた所定の改質触媒量により第一義的に決められ
る。
に改質原料流路24の長さＢを熱媒流路26の長さＡより長
くしている。但し、熱媒流路26の長さＡは、所定時間内
に熱媒出口側の触媒温度が改質反応の反応温度以上にな
るように流路を短くしている。また熱媒流路Ａの長さ
は、熱媒との伝熱により決まるために伝熱条件により異
なる。すなわち熱媒流路26の入口側の高温側より、出口
側の低温側により大きい伝熱構造、例えば波板の波数を
増す等により波板の表面積を増す等の方法により熱媒流
路26の長さは異なってくる。改質原料流路24の長さＢは
熱媒流路26の長さＡが決まれば改質器の仕様出力により
決められた所定の改質触媒量により第一義的に決められ
る。
このような改質板20をセパレート板27を介して複数積
層して改質板積層体28が構成される。改質板積層体28に
は矢印CD方向に改質原料ガスが、矢印CD方向と直交する
EF方向に熱媒が流れる。
層して改質板積層体28が構成される。改質板積層体28に
は矢印CD方向に改質原料ガスが、矢印CD方向と直交する
EF方向に熱媒が流れる。
第３図は改質板積層体28を備えた燃料改質器30を示す
ものであり、改質板積層体28の対向する側面に改質原料
ガスを改質板積層体28に供給する入口管31aを備えた改
質原料供給マニホールド31と改質板積層体28から改質ガ
スを排出する出口管32aを備えた改質ガス排出マニホー
ルド32が取付けられている。そしてこの対向する側面に
直交する対向する側面に熱媒を改質板積層体28に供給す
る図示しない入口管を備えた熱媒供給マニホールド33と
改質板積層体28から熱媒を排出する図示しない出口管を
備えた熱媒排出マニホールド34とが取付けられている。
ものであり、改質板積層体28の対向する側面に改質原料
ガスを改質板積層体28に供給する入口管31aを備えた改
質原料供給マニホールド31と改質板積層体28から改質ガ
スを排出する出口管32aを備えた改質ガス排出マニホー
ルド32が取付けられている。そしてこの対向する側面に
直交する対向する側面に熱媒を改質板積層体28に供給す
る図示しない入口管を備えた熱媒供給マニホールド33と
改質板積層体28から熱媒を排出する図示しない出口管を
備えた熱媒排出マニホールド34とが取付けられている。
このような改質板積層体28を備えた燃料改質器30にお
いて熱媒を熱媒供給マニホールド33から改質板積層体28
に供給し、改質板積層体28内の各改質板20の熱媒流路に
通流し、各改質板20を加熱して熱媒排出マニホールド34
から排出する。一方、改質原料ガスは改質原料供給マニ
ホールド31から改質板積層体28に供給され、熱媒流路を
流れる熱媒により加熱された改質触媒13の下で水蒸気改
質されて水素に富むガスに改質した改質ガスとなり、改
質ガス排出マニホールド34を経て外部に送出される。
いて熱媒を熱媒供給マニホールド33から改質板積層体28
に供給し、改質板積層体28内の各改質板20の熱媒流路に
通流し、各改質板20を加熱して熱媒排出マニホールド34
から排出する。一方、改質原料ガスは改質原料供給マニ
ホールド31から改質板積層体28に供給され、熱媒流路を
流れる熱媒により加熱された改質触媒13の下で水蒸気改
質されて水素に富むガスに改質した改質ガスとなり、改
質ガス排出マニホールド34を経て外部に送出される。
第４図は上記のように改質板積層体に熱媒と改質原料
ガスを供給して水蒸気改質したときの改質触媒の温度分
布を改質原料ガスの流れ方向と、これと直角の熱媒の流
れ方向（但しいずれも改質板の中心部分を通る流れ方
向）とについて示したグラフである。なおｄは改質反応
に適する温度範囲である。この図から改質板における改
質触媒の温度分布はその温度差が小さいことが理解され
る。
ガスを供給して水蒸気改質したときの改質触媒の温度分
布を改質原料ガスの流れ方向と、これと直角の熱媒の流
れ方向（但しいずれも改質板の中心部分を通る流れ方
向）とについて示したグラフである。なおｄは改質反応
に適する温度範囲である。この図から改質板における改
質触媒の温度分布はその温度差が小さいことが理解され
る。
第５図は上記の改質板を備えた燃料改質器と従来の燃
料改質器の起動から運転までの改質触媒の昇温状態を示
すグラフであり、40は前記改良装置に係る燃料改質器、
41は従来の燃料改質器の昇温状態を示している。図にお
いて触媒温度T1℃は改質触媒が熱媒により加熱されて昇
温し、改質原料ガスを改質触媒に供給開始する温度、触
媒温度T2℃は供給された改質原料ガスが改質反応して改
質ガスを円滑に生成して外部に供給できる温度である。
料改質器の起動から運転までの改質触媒の昇温状態を示
すグラフであり、40は前記改良装置に係る燃料改質器、
41は従来の燃料改質器の昇温状態を示している。図にお
いて触媒温度T1℃は改質触媒が熱媒により加熱されて昇
温し、改質原料ガスを改質触媒に供給開始する温度、触
媒温度T2℃は供給された改質原料ガスが改質反応して改
質ガスを円滑に生成して外部に供給できる温度である。
起動時の昇温時間は改質触媒がT1℃になるまでの時間で
ある。したがって図において前記改良装置によるものの
昇温時間はＦ時間であり、従来のものの昇温時間はＧ時
間であり、図から前記改良装置によるものの方が従来の
ものより昇温時間が短いことが理解される。このように
昇温時間が短くなるのは改質板に熱媒と改質原料ガスを
直交して流すことにより改質原料ガスの入口側と出口側
の温度がほぼ同時に昇温し、また改質板積層体は薄い改
質板の積層体としたので熱伝達が非常によいためであ
る。
ある。したがって図において前記改良装置によるものの
昇温時間はＦ時間であり、従来のものの昇温時間はＧ時
間であり、図から前記改良装置によるものの方が従来の
ものより昇温時間が短いことが理解される。このように
昇温時間が短くなるのは改質板に熱媒と改質原料ガスを
直交して流すことにより改質原料ガスの入口側と出口側
の温度がほぼ同時に昇温し、また改質板積層体は薄い改
質板の積層体としたので熱伝達が非常によいためであ
る。
第６図は本発明の実施例による改質板の改質原料ガス
と熱媒の流れ様式を示す図である。図において改質板20
の熱媒流路26を中央で仕切板36により二分し、熱媒の給
排マニホールド37を仕切板36に対応する位置の仕切板37
aで仕切って給気室37bと排気室37cを形成し、この給排
マニホールド37と、中間マニホールド38とを改質板積層
体28に取付けた他は第３図の改良装置と同じである。
と熱媒の流れ様式を示す図である。図において改質板20
の熱媒流路26を中央で仕切板36により二分し、熱媒の給
排マニホールド37を仕切板36に対応する位置の仕切板37
aで仕切って給気室37bと排気室37cを形成し、この給排
マニホールド37と、中間マニホールド38とを改質板積層
体28に取付けた他は第３図の改良装置と同じである。
このような構造により熱媒は給排マニホールド37の給
気室37bから改質板積層体の左半分に流入し、中間マニ
ホールド38でＵターンして再び改質板積層体の右半分に
流入して、熱媒給排マニホールド37の排気室37cから排
出される。一方、改質原料流路24を流れる改質原料ガス
は熱媒流路26を流れる熱媒により加熱された改質触媒に
より水蒸気改質されて改質ガスとなり外部に送出され
る。
気室37bから改質板積層体の左半分に流入し、中間マニ
ホールド38でＵターンして再び改質板積層体の右半分に
流入して、熱媒給排マニホールド37の排気室37cから排
出される。一方、改質原料流路24を流れる改質原料ガス
は熱媒流路26を流れる熱媒により加熱された改質触媒に
より水蒸気改質されて改質ガスとなり外部に送出され
る。
第７図は第６図の熱媒と改質原料ガスとの流れによる
改質触媒の温度分布を示すグラフであり、第７図の左側
の図と、第４図の左側の図とを比較すると明らかなよう
に、改質触媒の温度分布が改質ガス出口側の方が入口側
より全体として低くなっていることが理解される。これ
は、前述のように、熱媒が給気室，中間マニホールド，
排気室の順に流れるようにしたので、触媒の前段部分で
加熱を終了した熱媒により後段部分が加熱され、転化反
応を含む改質反応にマッチした合理的加熱が行われてい
ることを示すものである。
改質触媒の温度分布を示すグラフであり、第７図の左側
の図と、第４図の左側の図とを比較すると明らかなよう
に、改質触媒の温度分布が改質ガス出口側の方が入口側
より全体として低くなっていることが理解される。これ
は、前述のように、熱媒が給気室，中間マニホールド，
排気室の順に流れるようにしたので、触媒の前段部分で
加熱を終了した熱媒により後段部分が加熱され、転化反
応を含む改質反応にマッチした合理的加熱が行われてい
ることを示すものである。
第６図に示す熱媒と改質原料ガスの流れ様式によって
も前述と同様に燃料改質器の起動時の昇温時間は従来の
ものより短くなる。
も前述と同様に燃料改質器の起動時の昇温時間は従来の
ものより短くなる。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ガ
ス不透過板と、このガス不透過板の一方の面に改質触媒
が充填され，改質原料ガスが通流する改質原料流路と、
他方の面に改質原料流路と直交し，前記改質原料流路の
改質触媒を加熱する熱媒が通流する熱媒流路とを有して
なる改質板を複数積層した改質板積層体を備え、該改質
板積層体の対向する側面に改質原料の供給，排出用マニ
ホールドを配設し、該対向する側面に直交する対向する
側面に熱媒の供給，排出用給排マニホールドを配設して
なる、前記改質原料ガスを水蒸気改質して水素に富むガ
スに改質する燃料改質器であって、前記改質板の熱媒流
路を中央で仕切板により二分し、前記熱媒の供給，排出
用マニホールドの一方のマニホールドを該仕切板に対応
する位置で二分して給気室と排気室とを備えた給排マニ
ホールドとなし、他方のマニホールドを熱媒の中間流路
としての中間マニホールドとなし、熱媒が前記給気室，
中間マニホールド，排気室の順に流れるように構成した
ことにより、改質原料ガスは熱媒流路より長い改質原料
ガス流路を熱媒の流れ方向と直角方向に流れ、かつ改質
板積層体は薄い改質板の積層となるので、改質板の改質
触媒の温度分布が均一化され、このため燃料改質器の起
動時の昇温時間が短くなり、また改質反応における改質
効率が高くなるとともに触媒の寿命が向上するという効
果がある。さらに、熱媒が前記給気室，中間マニホール
ド，排気室の順に流れるようにしたので、転化反応を含
む改質反応にマッチした合理的加熱が可能となり、改質
効率のさらなる向上を図ることができる。
ス不透過板と、このガス不透過板の一方の面に改質触媒
が充填され，改質原料ガスが通流する改質原料流路と、
他方の面に改質原料流路と直交し，前記改質原料流路の
改質触媒を加熱する熱媒が通流する熱媒流路とを有して
なる改質板を複数積層した改質板積層体を備え、該改質
板積層体の対向する側面に改質原料の供給，排出用マニ
ホールドを配設し、該対向する側面に直交する対向する
側面に熱媒の供給，排出用給排マニホールドを配設して
なる、前記改質原料ガスを水蒸気改質して水素に富むガ
スに改質する燃料改質器であって、前記改質板の熱媒流
路を中央で仕切板により二分し、前記熱媒の供給，排出
用マニホールドの一方のマニホールドを該仕切板に対応
する位置で二分して給気室と排気室とを備えた給排マニ
ホールドとなし、他方のマニホールドを熱媒の中間流路
としての中間マニホールドとなし、熱媒が前記給気室，
中間マニホールド，排気室の順に流れるように構成した
ことにより、改質原料ガスは熱媒流路より長い改質原料
ガス流路を熱媒の流れ方向と直角方向に流れ、かつ改質
板積層体は薄い改質板の積層となるので、改質板の改質
触媒の温度分布が均一化され、このため燃料改質器の起
動時の昇温時間が短くなり、また改質反応における改質
効率が高くなるとともに触媒の寿命が向上するという効
果がある。さらに、熱媒が前記給気室，中間マニホール
ド，排気室の順に流れるようにしたので、転化反応を含
む改質反応にマッチした合理的加熱が可能となり、改質
効率のさらなる向上を図ることができる。
第１図は従来より改良された改質板積層体の基本構成を
示す部分斜視図、第２図は第１図の改質板における改質
原料ガスと熱媒との流れ方向を示す図、第３図は第１図
の改質板積層体を備えた従来装置より改良された燃料改
質器の破砕斜視図、第４図は第２図の流れ方向に改質原
料ガスと熱媒とが流れたときの改質板の改質触媒の温度
分布を示す図、第５図は第３図の改良された燃料改質器
と従来の燃料改質器との改質触媒の昇温状態を示す図、
第６図は本発明の実施例による改質板における改質原料
ガスと熱媒との流れ方向を示す図、第７図は第６図の流
れ方向に改質原料ガスと熱媒とが流れたときの改質板の
改質触媒の温度分布を示す図、第８図は従来の燃料改質
器を備えた燃料電池発電装置の系統図、第９図は第８図
の燃料改質器の断面図である。 13:改質触媒、20:改質板、21:ガス不透過板、24:改質原
料流路、26:熱媒流路、28:改質板積層体、30:燃料改質
器。
示す部分斜視図、第２図は第１図の改質板における改質
原料ガスと熱媒との流れ方向を示す図、第３図は第１図
の改質板積層体を備えた従来装置より改良された燃料改
質器の破砕斜視図、第４図は第２図の流れ方向に改質原
料ガスと熱媒とが流れたときの改質板の改質触媒の温度
分布を示す図、第５図は第３図の改良された燃料改質器
と従来の燃料改質器との改質触媒の昇温状態を示す図、
第６図は本発明の実施例による改質板における改質原料
ガスと熱媒との流れ方向を示す図、第７図は第６図の流
れ方向に改質原料ガスと熱媒とが流れたときの改質板の
改質触媒の温度分布を示す図、第８図は従来の燃料改質
器を備えた燃料電池発電装置の系統図、第９図は第８図
の燃料改質器の断面図である。 13:改質触媒、20:改質板、21:ガス不透過板、24:改質原
料流路、26:熱媒流路、28:改質板積層体、30:燃料改質
器。
Claims (1)
- 【請求項１】ガス不透過板と、このガス不透過板の一方
の面に改質触媒が充填され，改質原料ガスが通流する改
質原料流路と、他方の面に改質原料流路と直交し，前記
改質原料流路の改質触媒を加熱する熱媒が通流する熱媒
流路とを有してなる改質板を複数積層した改質板積層体
を備え、該改質板積層体の対向する側面に改質原料の供
給，排出用マニホールドを配設し、該対向する側面に直
交する対向する側面に熱媒の供給，排出用給排マニホー
ルドを配設してなる、前記改質原料ガスを水蒸気改質し
て水素に富むガスに改質する燃料改質器であって、前記
改質板の熱媒流路を中央で仕切板により二分し、前記熱
媒の供給，排出用マニホールドの一方のマニホールドを
該仕切板に対応する位置で二分して給気室と排気室とを
備えた給排マニホールドとなし、他方のマニホールドを
熱媒の中間流路としての中間マニホールドとなし、熱媒
が前記給気室，中間マニホールド，排気室の順に流れる
ように構成したことを特徴とする燃料改質器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1207319A JP2550716B2 (ja) | 1989-08-10 | 1989-08-10 | 燃料改質器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1207319A JP2550716B2 (ja) | 1989-08-10 | 1989-08-10 | 燃料改質器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0369503A JPH0369503A (ja) | 1991-03-25 |
| JP2550716B2 true JP2550716B2 (ja) | 1996-11-06 |
Family
ID=16537801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1207319A Expired - Lifetime JP2550716B2 (ja) | 1989-08-10 | 1989-08-10 | 燃料改質器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2550716B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002080203A (ja) * | 2000-07-07 | 2002-03-19 | Nippon Soken Inc | 改質器 |
| KR100390319B1 (ko) * | 2000-07-07 | 2003-07-10 | 김보연 | 자동차내 썬바이져를 이용한 정보화 및 사무화 시스템 |
| KR101107071B1 (ko) * | 2004-09-03 | 2012-01-20 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 전지 시스템 및 개질기 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2607644B2 (ja) * | 1988-10-27 | 1997-05-07 | 三菱重工業株式会社 | メタノール改質方法 |
-
1989
- 1989-08-10 JP JP1207319A patent/JP2550716B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0369503A (ja) | 1991-03-25 |
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Legal Events
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