JP2733845B2 - 燃料電池用改質装置 - Google Patents
燃料電池用改質装置Info
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- pipes
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- 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
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01B—BOILING; BOILING APPARATUS ; EVAPORATION; EVAPORATION APPARATUS
- B01B1/00—Boiling; Boiling apparatus for physical or chemical purposes ; Evaporation in general
- B01B1/005—Evaporation for physical or chemical purposes; Evaporation apparatus therefor, e.g. evaporation of liquids for gas phase reactions
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、連続状のパイプから螺旋状に形成した蒸発
器を有する燃料電池用改質装置に関する。
器を有する燃料電池用改質装置に関する。
燃料電池の改質装置は、液体原料（例えばメタノール
と水との混合液）を蒸発器で気化させて原料ガスにし、
これを加熱された触媒層で反応させることにより水素ガ
ス主体の改質ガスに変化させる構成からなるものであ
る。
と水との混合液）を蒸発器で気化させて原料ガスにし、
これを加熱された触媒層で反応させることにより水素ガ
ス主体の改質ガスに変化させる構成からなるものであ
る。
上記改質装置の蒸発器は、コンパクトであると共に、
熱交換面積の大きなものが望まれ、このような機能をも
つものの代表例として、特開昭62−108704号公報に開示
されるような連続状のパイプを螺旋状に巻回したものが
ある。この蒸発器は、バーナ等の加熱器によって1000℃
以上の高温で加熱されるのであるが、触媒層に必要な温
度は、それよりも低い300℃前後のものであるので、上
記蒸発器用の加熱器の高温度が触媒層に直接及ぶことは
改質反応に悪影響を与えることになる。このため、特開
昭62−108704号公報にも見られるように、一般に触媒層
と加熱バーナとの間には中仕切壁が設けられ、バーナの
高温が触媒層に直接及ばないようにしているのが普通で
ある。
熱交換面積の大きなものが望まれ、このような機能をも
つものの代表例として、特開昭62−108704号公報に開示
されるような連続状のパイプを螺旋状に巻回したものが
ある。この蒸発器は、バーナ等の加熱器によって1000℃
以上の高温で加熱されるのであるが、触媒層に必要な温
度は、それよりも低い300℃前後のものであるので、上
記蒸発器用の加熱器の高温度が触媒層に直接及ぶことは
改質反応に悪影響を与えることになる。このため、特開
昭62−108704号公報にも見られるように、一般に触媒層
と加熱バーナとの間には中仕切壁が設けられ、バーナの
高温が触媒層に直接及ばないようにしているのが普通で
ある。
しかし、上述のように特別な部品としての中仕切壁を
設けることは、装置の複雑化を招くばかりでなく重量増
加を招くようになり、また製作コストを上昇させるた
め、燃料電池の実用化のために大きな問題点になってい
た。
設けることは、装置の複雑化を招くばかりでなく重量増
加を招くようになり、また製作コストを上昇させるた
め、燃料電池の実用化のために大きな問題点になってい
た。
本発明の目的は、上述した特別な中仕切壁を設けるこ
となく、蒸発器自体に触媒層に対する隔壁効果をもたせ
ると共に、熱バランス調整機能をもたせることを可能に
する燃料電池用改質装置を提供することにある。
となく、蒸発器自体に触媒層に対する隔壁効果をもたせ
ると共に、熱バランス調整機能をもたせることを可能に
する燃料電池用改質装置を提供することにある。
上記目的を達成する本発明の燃料電池用改質装置は、
加熱器によって蒸発器を加熱し、該蒸発器で気化した燃
料ガスを触媒層に供給するようにした燃料電池用改質装
置において、前記蒸発器を連続状のパイプを螺旋状に巻
回した構成にすると共に、その螺旋状のパイプを面状に
並べた蒸発部と筒状に並べた過熱部とから構成し、前記
蒸発部の面状に並んだパイプを前記加熱器と触媒層の間
を仕切るように介在させ、かつ該パイプ間に多数の隙間
を介在させる一方、前記過熱部の筒状に並んだパイプの
内側を前記蒸発部で気化した燃料ガスをスーパーヒート
させる加熱ガスの通路にし、かつ前記触媒層を該パイプ
の外側に配置して、前記加熱ガスの通路と触媒層との間
を前記過熱部の筒状に並んだパイプで仕切るようにした
ことを特徴とするものである。
加熱器によって蒸発器を加熱し、該蒸発器で気化した燃
料ガスを触媒層に供給するようにした燃料電池用改質装
置において、前記蒸発器を連続状のパイプを螺旋状に巻
回した構成にすると共に、その螺旋状のパイプを面状に
並べた蒸発部と筒状に並べた過熱部とから構成し、前記
蒸発部の面状に並んだパイプを前記加熱器と触媒層の間
を仕切るように介在させ、かつ該パイプ間に多数の隙間
を介在させる一方、前記過熱部の筒状に並んだパイプの
内側を前記蒸発部で気化した燃料ガスをスーパーヒート
させる加熱ガスの通路にし、かつ前記触媒層を該パイプ
の外側に配置して、前記加熱ガスの通路と触媒層との間
を前記過熱部の筒状に並んだパイプで仕切るようにした
ことを特徴とするものである。
以下、本発明を図に示す実施例によって説明する。
第１図および第２図に示す実施例において、１は液体
燃料を気化するための蒸発器、２は蒸発器１の下方に設
置されたバーナからなる加熱器である。3a,3bは同心状
に配置された筒状の反応槽で、それぞれ内部に触媒が充
填されて触媒層4a,4bを形成している。このように配置
された反応槽3aの内側、両反応槽3a,3bの間、反応槽3b
の外側には、それぞれ加熱ガスが通る加熱層5a,5b,5cが
形成されている。
燃料を気化するための蒸発器、２は蒸発器１の下方に設
置されたバーナからなる加熱器である。3a,3bは同心状
に配置された筒状の反応槽で、それぞれ内部に触媒が充
填されて触媒層4a,4bを形成している。このように配置
された反応槽3aの内側、両反応槽3a,3bの間、反応槽3b
の外側には、それぞれ加熱ガスが通る加熱層5a,5b,5cが
形成されている。
蒸発器１は連続状のパイプが螺旋状に巻かれて構成さ
れており、液体燃料を気化するための蒸発部1aと、その
気化された燃料ガスをさらにスーパヒートさせる過熱部
1bとを有している。このうち蒸発部1aはパイプが円板状
の螺旋となって加熱器２のバーナに直接対面し、また過
熱部1bはパイプが円筒状の螺旋となって加熱層5aの中に
挿入されている。このようにパイプが面状に並んだ蒸発
部1aが介在し、加熱器２と反応層3a,3b（触媒層4a,4b）
との間を隔壁状に仕切っている。また、筒状にパイプが
並んだ過熱部1bの内側が加熱器２の高温の加熱ガスのメ
イン通路になっており、反応層3a,3bは過熱部1bの外側
に配置され、加熱ガスのメイン通路と反応層3a,3bとの
間を過熱部1bで隔壁状に仕切るようにしている。このよ
うな蒸発器１に対し供給管６から反応用の液体燃料（例
えばメタノールと水との混合液）が供給されると、加熱
器２によって外側から加熱されることによって、まず蒸
発部1aで気化され、次いで過熱部1bでスーパヒートされ
るようになっている。
れており、液体燃料を気化するための蒸発部1aと、その
気化された燃料ガスをさらにスーパヒートさせる過熱部
1bとを有している。このうち蒸発部1aはパイプが円板状
の螺旋となって加熱器２のバーナに直接対面し、また過
熱部1bはパイプが円筒状の螺旋となって加熱層5aの中に
挿入されている。このようにパイプが面状に並んだ蒸発
部1aが介在し、加熱器２と反応層3a,3b（触媒層4a,4b）
との間を隔壁状に仕切っている。また、筒状にパイプが
並んだ過熱部1bの内側が加熱器２の高温の加熱ガスのメ
イン通路になっており、反応層3a,3bは過熱部1bの外側
に配置され、加熱ガスのメイン通路と反応層3a,3bとの
間を過熱部1bで隔壁状に仕切るようにしている。このよ
うな蒸発器１に対し供給管６から反応用の液体燃料（例
えばメタノールと水との混合液）が供給されると、加熱
器２によって外側から加熱されることによって、まず蒸
発部1aで気化され、次いで過熱部1bでスーパヒートされ
るようになっている。
加熱器２は図示しない燃料供給源から供給された燃焼
用燃料を、空気口７からハッチング矢印のように空気を
取り入れて燃焼させるようにしている。この燃焼によっ
て発生した加熱ガスは、蒸発器１を加熱したのち、面状
に並ぶパイプの隙間を抜け出て、黒塗り矢印のように加
熱層5a,5b,5cをそれぞれ上昇し、触媒層4a,4bを流下す
る反応ガスと向流しながら熱交換を行って、上部の排気
管12から排出される。
用燃料を、空気口７からハッチング矢印のように空気を
取り入れて燃焼させるようにしている。この燃焼によっ
て発生した加熱ガスは、蒸発器１を加熱したのち、面状
に並ぶパイプの隙間を抜け出て、黒塗り矢印のように加
熱層5a,5b,5cをそれぞれ上昇し、触媒層4a,4bを流下す
る反応ガスと向流しながら熱交換を行って、上部の排気
管12から排出される。
上記反応槽3a,3bの上部側は集合室８により互いに連
結され、その集合室８に蒸発器の過熱部1bから延びるパ
イプが連結している。また、反応槽3a,3bの下部側は集
合室９で互いに連結され、その集合室９に導出管10が設
けられ、さらに図示しない燃料電池本体に接続してい
る。このような反応槽3a,3b内の触媒層4a,4bに、蒸発器
１で気化した燃料ガスが白抜き矢印のように集合室８を
経て供給され、そこで反応を行うことによって水素ガス
主体の改質ガスになり、下部の集合室９を経て導出管10
から燃料電池本体へ供給される。
結され、その集合室８に蒸発器の過熱部1bから延びるパ
イプが連結している。また、反応槽3a,3bの下部側は集
合室９で互いに連結され、その集合室９に導出管10が設
けられ、さらに図示しない燃料電池本体に接続してい
る。このような反応槽3a,3b内の触媒層4a,4bに、蒸発器
１で気化した燃料ガスが白抜き矢印のように集合室８を
経て供給され、そこで反応を行うことによって水素ガス
主体の改質ガスになり、下部の集合室９を経て導出管10
から燃料電池本体へ供給される。
上述した改質装置によると、蒸発器１が螺旋状に巻か
れたパイプから構成されているので、コンパクトであり
ながら大きな熱交換面積を確保することができ、負荷応
答性を良好にすることができる。また、パイプ間に多数
の隙間を有する形態であるため、加熱ガスを低圧損下に
反応槽3a,3b側へ導入することができる。
れたパイプから構成されているので、コンパクトであり
ながら大きな熱交換面積を確保することができ、負荷応
答性を良好にすることができる。また、パイプ間に多数
の隙間を有する形態であるため、加熱ガスを低圧損下に
反応槽3a,3b側へ導入することができる。
さらに、上記改質装置では、蒸発器１を構成するパイ
プが面状に並んで加熱器２と触媒層4a,4bとの間を仕切
るようにしているから、この面状に並ぶパイプが隔壁効
果を発揮し、1000℃以上にもなる加熱器２の加熱ガスが
触媒層4a,4bに対して直接及ぶことがないようにしてい
る。したがって、従来装置のように別途特別の部品とし
ての中仕切壁を設ける必要をなくすことができる。
プが面状に並んで加熱器２と触媒層4a,4bとの間を仕切
るようにしているから、この面状に並ぶパイプが隔壁効
果を発揮し、1000℃以上にもなる加熱器２の加熱ガスが
触媒層4a,4bに対して直接及ぶことがないようにしてい
る。したがって、従来装置のように別途特別の部品とし
ての中仕切壁を設ける必要をなくすことができる。
しかも、上記隔壁効果は、面状に並ぶパイプの間隔
（ピッチ）や巻き径などを適宜設定することにより、蒸
発器１に与える熱量と触媒層4a,4bに与える熱量の割合
を任意に変えることができるため、優れた熱バランス調
整機能をも発揮することができる。
（ピッチ）や巻き径などを適宜設定することにより、蒸
発器１に与える熱量と触媒層4a,4bに与える熱量の割合
を任意に変えることができるため、優れた熱バランス調
整機能をも発揮することができる。
また、蒸発器１に加熱ガスによりスーパーヒートさせ
る過熱器1bを設け、その過熱部1bを螺旋状のパイプから
構成し、反応層3a内側の限られた空間にパイプを効果的
に配置して接触面積を広くしているので、蒸発部1aで気
化した燃料ガスを過熱部1bで効果的に過熱することがで
き、しかも、その加熱ガスの通路を内側に、反応層3a,3
bを外側に配して過熱部1bで仕切るようにしているの
で、この箇所においても仕切壁を設けずに、反応層3a,3
bの触媒層4a,4bに高温の加熱ガスが直接及ぶのを防ぐこ
とができる。また更に、その筒状に並ぶパイプの間隔を
適宜設定することで、反応層3a,3bの上部側に与える熱
量の割合を調整することができるので、触媒層4a,4bで
発生する燃料ガスの生成条件を一層適するようにでき
る。
る過熱器1bを設け、その過熱部1bを螺旋状のパイプから
構成し、反応層3a内側の限られた空間にパイプを効果的
に配置して接触面積を広くしているので、蒸発部1aで気
化した燃料ガスを過熱部1bで効果的に過熱することがで
き、しかも、その加熱ガスの通路を内側に、反応層3a,3
bを外側に配して過熱部1bで仕切るようにしているの
で、この箇所においても仕切壁を設けずに、反応層3a,3
bの触媒層4a,4bに高温の加熱ガスが直接及ぶのを防ぐこ
とができる。また更に、その筒状に並ぶパイプの間隔を
適宜設定することで、反応層3a,3bの上部側に与える熱
量の割合を調整することができるので、触媒層4a,4bで
発生する燃料ガスの生成条件を一層適するようにでき
る。
上述したように本発明は、加熱器によって蒸発器を加
熱し、該蒸発器で気化した燃料ガスを触媒層に供給する
ようにした燃料電池用改質装置において、前記蒸発器を
連続状のパイプを螺旋状に巻回した構成にすると共に、
その螺旋状のパイプを面状に並べた蒸発部と筒状に並べ
た過熱部とから構成し、前記蒸発部の面状に並んだパイ
プを前記加熱器と触媒層の間を仕切るように介在させ、
かつ該パイプ間に多数の隙間を介在させる一方、前記過
熱部の筒状に並んだパイプの内側を前記蒸発部で気化し
た燃料ガスをスーパーヒートさせる加熱ガスの通路に
し、かつ前記触媒層を該パイプの外側に配置して、前記
加熱ガスの通路と触媒層との間を前記過熱部の筒状に並
んだパイプで仕切るようにしたので、以下のような優れ
た効果を奏するものである。
熱し、該蒸発器で気化した燃料ガスを触媒層に供給する
ようにした燃料電池用改質装置において、前記蒸発器を
連続状のパイプを螺旋状に巻回した構成にすると共に、
その螺旋状のパイプを面状に並べた蒸発部と筒状に並べ
た過熱部とから構成し、前記蒸発部の面状に並んだパイ
プを前記加熱器と触媒層の間を仕切るように介在させ、
かつ該パイプ間に多数の隙間を介在させる一方、前記過
熱部の筒状に並んだパイプの内側を前記蒸発部で気化し
た燃料ガスをスーパーヒートさせる加熱ガスの通路に
し、かつ前記触媒層を該パイプの外側に配置して、前記
加熱ガスの通路と触媒層との間を前記過熱部の筒状に並
んだパイプで仕切るようにしたので、以下のような優れ
た効果を奏するものである。
即ち、蒸発部を螺旋状のパイプを面状に並べた構成に
し、それを加熱器と触媒層の間を仕切るように介在させ
たので、特別の中仕切壁を設けることなく、蒸発器自体
によって触媒層に対する隔壁効果を持たせることができ
る。しかも、面状に並ぶパイプの間隔や巻き径などを任
意に設定することにより、加熱器から蒸発器に与える熱
量と触媒層に与える熱量との熱バランス調整を可能にす
る。
し、それを加熱器と触媒層の間を仕切るように介在させ
たので、特別の中仕切壁を設けることなく、蒸発器自体
によって触媒層に対する隔壁効果を持たせることができ
る。しかも、面状に並ぶパイプの間隔や巻き径などを任
意に設定することにより、加熱器から蒸発器に与える熱
量と触媒層に与える熱量との熱バランス調整を可能にす
る。
また、蒸発部の面状に並んだパイプ間に多数の隙間を
介在させるので、加熱ガスを低圧損下で螺旋状パイプの
隙間を通過させてその間の各パイプの全表面と接触させ
ながら、触媒層に導入することができるため、蒸発部に
おける熱交換を低圧損下で効率良く行うことができる。
介在させるので、加熱ガスを低圧損下で螺旋状パイプの
隙間を通過させてその間の各パイプの全表面と接触させ
ながら、触媒層に導入することができるため、蒸発部に
おける熱交換を低圧損下で効率良く行うことができる。
また、蒸発器に気化した燃料ガスをスーパーヒートさ
せる過熱部を設け、その過熱部を螺旋状に巻回したパイ
プを筒状に並べた構成とすることで、触媒層内側の限ら
れた空間にパイプを効果的に配置して広い接触面積を得
ることができるので、気化した燃料ガスを加熱ガスによ
り効果的に過熱することができ、更に、その加熱ガスの
通路を内側に、触媒層を外側に配して過熱部で仕切る構
成にするため、この箇所においても仕切壁を設けること
なく触媒層に高温の加熱ガスが直接及ぶのを防ぐことが
できる。しかも、その筒状に並ぶパイプの間隔を適宜設
定することにより、触媒層の上部側に与える熱量の割合
を調整することができるため、触媒層での燃料ガスの生
成条件を一層好適にすることができる。
せる過熱部を設け、その過熱部を螺旋状に巻回したパイ
プを筒状に並べた構成とすることで、触媒層内側の限ら
れた空間にパイプを効果的に配置して広い接触面積を得
ることができるので、気化した燃料ガスを加熱ガスによ
り効果的に過熱することができ、更に、その加熱ガスの
通路を内側に、触媒層を外側に配して過熱部で仕切る構
成にするため、この箇所においても仕切壁を設けること
なく触媒層に高温の加熱ガスが直接及ぶのを防ぐことが
できる。しかも、その筒状に並ぶパイプの間隔を適宜設
定することにより、触媒層の上部側に与える熱量の割合
を調整することができるため、触媒層での燃料ガスの生
成条件を一層好適にすることができる。
第１図は本発明の実施例からなる燃料電池用改質装置を
示す縦断面図、第２図は第１図のII−II矢視図である。 １……蒸発器、1a……蒸発部、1b……過熱部、２……加
熱器、3a,3b……反応槽、4a,4b……触媒層。
示す縦断面図、第２図は第１図のII−II矢視図である。 １……蒸発器、1a……蒸発部、1b……過熱部、２……加
熱器、3a,3b……反応槽、4a,4b……触媒層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−285675（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−21204（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−40701（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】加熱器によって蒸発器を加熱し、該蒸発器
で気化した燃料ガスを触媒層に供給するようにした燃料
電池用改質装置において、 前記蒸発器を連続状のパイプを螺旋状に巻回した構成に
すると共に、その螺旋状のパイプを面状に並べた蒸発部
と筒状に並べた過熱部とから構成し、前記蒸発部の面状
に並んだパイプを前記加熱器と触媒層の間を仕切るよう
に介在させ、かつ該パイプ間に多数の隙間を介在させる
一方、前記過熱部の筒状に並んだパイプの内側を前記蒸
発部で気化した燃料ガスをスーパーヒートさせる加熱ガ
スの通路にし、かつ前記触媒層を該パイプの外側に配置
して、前記加熱ガスの通路と触媒層との間を前記過熱部
の筒状に並んだパイプで仕切るようにした燃料電池用改
質装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63270765A JP2733845B2 (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | 燃料電池用改質装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63270765A JP2733845B2 (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | 燃料電池用改質装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02120204A JPH02120204A (ja) | 1990-05-08 |
| JP2733845B2 true JP2733845B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=17490683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63270765A Expired - Fee Related JP2733845B2 (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | 燃料電池用改質装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2733845B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5249624A (en) * | 1992-11-17 | 1993-10-05 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of National Defence | Load-following vaporizer apparatus and method |
| DE10057018A1 (de) | 2000-11-17 | 2002-05-23 | Xcellsis Gmbh | Gaserzeugungssystem für einen Reformer und Verfahren zur Bereitstellung eines einem Reformer zuzuführenden Gasstroms |
| DE10220099A1 (de) * | 2002-05-04 | 2003-11-13 | Ballard Power Systems | Verdampfer, insbesondere für ein Gaserzeugungssystem zur Brennstoffzellenversorgung |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07101614B2 (ja) * | 1985-06-10 | 1995-11-01 | アメリカ合衆国 | 水蒸気改質装置と統合した燃料電池 |
| JPS6321204A (ja) * | 1986-07-15 | 1988-01-28 | Yamaha Motor Co Ltd | 燃料電池用改質装置 |
| JPS6340701A (ja) * | 1986-08-01 | 1988-02-22 | Yamaha Motor Co Ltd | 燃料電池用改質装置 |
-
1988
- 1988-10-28 JP JP63270765A patent/JP2733845B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02120204A (ja) | 1990-05-08 |
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