JP3369846B2 - Reactor for fuel cell - Google Patents

Reactor for fuel cell

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JP3369846B2 JP12596896A JP12596896A JP3369846B2 JP 3369846 B2 JP3369846 B2 JP 3369846B2 JP 12596896 A JP12596896 A JP 12596896A JP 12596896 A JP12596896 A JP 12596896A JP 3369846 B2 JP3369846 B2 JP 3369846B2
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、改質器,CO変成
器や脱硫器等の燃料電池用反応器に関し、特に高温体の
周りに設けられた二重筒管構造の燃料電池用反応器に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell reactor such as a reformer, a CO shift converter, a desulfurizer, etc., and more particularly to a fuel cell reactor having a double cylinder tube structure provided around a high temperature body. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池は、一般的に、電極を配したセ
ルに、水素リッチなガスと空気とを供給し、電気化学的
に反応させて発電を行う。水素リッチなガスとしては、
天然ガス,メタノ−ル,ナフサ等の原料を水蒸気と混合
し改質用の触媒で反応させて生成した改質ガスが広く用
いられている。ここでの改質反応は、下記化1に示され
るような反応式で表され、主に700〜800℃程度の
高温下でなされる。
2. Description of the Related Art In general, a fuel cell supplies hydrogen-rich gas and air to a cell provided with electrodes and causes them to react electrochemically to generate electricity. As a hydrogen-rich gas,
A reformed gas produced by mixing raw materials such as natural gas, methanol, and naphtha with steam and reacting them with a reforming catalyst is widely used. The reforming reaction here is represented by a reaction formula as shown in the following chemical formula 1, and is mainly performed at a high temperature of about 700 to 800 ° C.

【0003】[0003]

【化1】 ここで生成される改質ガスにはある程度(十数%)の一
酸化炭素が含まれているが、一酸化炭素は電極の触媒能
を低下させる原因となるので、これを防ぐため、転化用
触媒を備えたCO変成器を通して、改質ガス中の一酸化
炭素を下記化2の反応で二酸化炭素に転化反応してから
燃料電池に供給するようにしている改質システムが多
い。CO変成器は改質器より低温(180〜300℃程
度)で運転されるが、これは、化2の反応が平衡状態に
達すると、低温度である方が一酸化炭素濃度が低濃度と
なるように平衡がずれるからである。
[Chemical 1] The reformed gas generated here contains a certain amount (tens of percent) of carbon monoxide, but carbon monoxide causes a decrease in the catalytic ability of the electrode. In many reforming systems, carbon monoxide in the reformed gas is converted into carbon dioxide by the reaction of the following chemical formula 2 through a CO shifter equipped with a catalyst and then supplied to the fuel cell. The CO shift converter is operated at a lower temperature (about 180 to 300 ° C.) than the reformer, but when the reaction of Chemical formula 2 reaches an equilibrium state, the lower temperature indicates that the carbon monoxide concentration is lower. This is because the equilibrium shifts so that

【0004】[0004]

【化2】 このような改質システムには、図8に示されるような、
外観円柱状の改質器のまわりに、二重円筒管内に転化用
触媒が充填されたCO変成器が設けられたものも開発さ
れており、改質器の熱がCO変成器の加熱に利用でき、
熱ロスが低減される点で優れている(例えば特開平6−
140068号公報)。
[Chemical 2] In such a reforming system, as shown in FIG.
Appearance A CO reformer in which a conversion catalyst is filled in a double cylindrical tube is provided around a cylindrical reformer, and the heat of the reformer is used to heat the CO transformer. You can
It is excellent in reducing heat loss (for example, JP-A-6-
140068).

【0005】ところで、この二重円筒管構造のCO変成
器は、触媒層の135の入口側に沿って環状のバッファ
槽139が設けられており、ガス入口142からバッフ
ァ槽139に導入された改質ガスは2つに分岐され、バ
ッファ槽139内を約半周旋回しながら触媒層135に
分配され、更に、触媒層135内を管軸方向に流通しな
がら転化されるようになっている。
By the way, in the CO converter having the double cylindrical tube structure, an annular buffer tank 139 is provided along the inlet side of the catalyst layer 135, and a modified one introduced into the buffer tank 139 from the gas inlet 142. The quality gas is divided into two, is distributed to the catalyst layer 135 while swirling in the buffer tank 139 about a half turn, and is further converted while flowing in the catalyst layer 135 in the pipe axis direction.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このCO変成器104
では、バッファ槽139内を流通する改質ガスは、高温
の改質器103から熱を受けるので、ガス入口142か
ら離隔するほど温度は上昇し、ガス入口142と反対側
の部位で最もガス温度が高くなる。即ち、触媒層135
に分配される改質ガスの温度が不均一になる。
This CO transformer 104
Since the reformed gas flowing in the buffer tank 139 receives heat from the high-temperature reformer 103, the temperature rises as it is separated from the gas inlet 142, and the temperature of the gas on the side opposite to the gas inlet 142 is the highest. Becomes higher. That is, the catalyst layer 135
The temperature of the reformed gas distributed to the tank becomes uneven.

【0007】触媒層135に入る改質ガスの温度が不均
一であると、部分的にガス温度が低くなって転化反応が
不十分となったり、部分的にガス温度が高くなって一酸
化炭素の濃度が十分に低減されないという状態が生じや
すい。なお、このような課題は、CO変成器だけに限ら
れず、例えば、高温の流体が流れる管の外周に設けられ
た二重筒管構造で、内部に脱硫用の触媒を備えた構造の
脱硫器においても、同様に触媒層に入るガス温度が不均
一となり、脱硫反応にとって好ましくない状態が生じ得
る。
If the temperature of the reformed gas entering the catalyst layer 135 is non-uniform, the gas temperature is partially lowered and the conversion reaction becomes insufficient, or the gas temperature is partially raised and carbon monoxide is increased. There is a tendency that the concentration of is not sufficiently reduced. It should be noted that such a problem is not limited to the CO shifter, and is, for example, a desulfurizer having a double-cylindrical tube structure provided on the outer circumference of a pipe through which a high-temperature fluid flows and having a catalyst for desulfurization inside. In the same manner, the gas temperature entering the catalyst layer becomes non-uniform, which may cause an undesirable state for the desulfurization reaction.

【0008】本発明は、このような課題に鑑み、高温体
の周りに設けられた二重筒管構造の燃料電池用反応器に
おいて、触媒層に分配されるガスの温度を均一化するこ
とによって、触媒反応を良好に行うことのできるものを
提供することを目的とする。
In view of the above-mentioned problems, the present invention aims to make the temperature of the gas distributed to the catalyst layer uniform in a reactor for a fuel cell having a double cylinder tube structure provided around a high temperature body. Another object of the present invention is to provide a product capable of favorably carrying out a catalytic reaction.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、このような二重筒管構造の燃料電池用反
応器において、高温体からバッファ槽に伝わる熱を吸収
する予熱槽をバッファ槽に隣接して設け、予熱槽のガス
入口から環状空間内を略半周離隔した部位に、予熱槽か
らバッファ槽へのガス連絡口を設けた。
In order to achieve the above object, the present invention provides a preheating tank for absorbing heat transferred from a high temperature body to a buffer tank in a fuel cell reactor having such a double tube structure. A gas communication port from the preheating tank to the buffer tank was provided at a position that was provided adjacent to the buffer tank and was separated from the gas inlet of the preheating tank by approximately half a circumference in the annular space.

【0010】このような構成の燃料電池用反応器におい
ては、ガス入口から流入したガスは予熱層内で分岐し
て、予熱槽内をガス連絡口に向かって約半周旋回し、合
流してガス連絡口からバッファ槽に流れる。そして、バ
ッファ槽内で分岐し、バッファ槽内をガス入口に向かっ
て約半周旋回しながら触媒層に分配される。ガスが予熱
槽内を流れるときには、高温体からバッファ槽に伝わる
熱を吸収しながら温度上昇する。一方、ガスがバッファ
層内を流れるときには、高温体から熱を受け温度上昇し
ようとするが、予熱槽のガスによって熱が吸収される。
In the fuel cell reactor having such a structure, the gas flowing from the gas inlet is branched in the preheating layer and swirled in the preheating tank for about half a turn toward the gas communication port to join the gas. It flows from the connection port to the buffer tank. Then, it branches in the buffer tank and is distributed to the catalyst layer while turning about a half turn toward the gas inlet in the buffer tank. When the gas flows in the preheating tank, the temperature rises while absorbing the heat transmitted from the high temperature body to the buffer tank. On the other hand, when the gas flows in the buffer layer, it receives heat from the high temperature body and tries to rise in temperature, but the heat is absorbed by the gas in the preheating tank.

【0011】従って、ガスが予熱槽内を流れるときには
温度を上昇させ、バッファ槽内を流れるときには、高温
体から受ける熱と予熱槽に吸収される熱とのバランスを
とって、温度の上昇を抑制することができるので、触媒
槽に分配されるガスの温度分布を均一化することができ
る。ここで、予熱槽とバッファ槽とを、熱伝導性部材か
らなる第一の仕切板で仕切り、ガス連絡口を第一の仕切
板に開設した構成とすることができる。この場合、CO
変成器の構造を比較的簡単にすることができる。
Therefore, when the gas flows in the preheating tank, the temperature is raised, and when the gas is flowing in the buffer tank, the heat received from the high temperature body and the heat absorbed in the preheating tank are balanced to suppress the temperature rise. Therefore, the temperature distribution of the gas distributed to the catalyst tank can be made uniform. Here, the preheating tank and the buffer tank may be partitioned by the first partition plate made of a heat conductive member, and the gas communication port may be opened in the first partition plate. In this case, CO
The structure of the transformer can be relatively simple.

【0012】また、予熱槽をバッファ槽と外管との間に
介挿させた構造とすることができ、この場合、バッファ
槽は、高温体により内側から加熱されると共に、予熱槽
により外側から冷却される。従って、ガスがバッファ槽
を流れるときの加熱と冷却のバランスを調整しやすい。
また、第一の仕切板を平板状とし、その板面を管軸と略
垂直方向に設けることもできる。この場合、予熱槽は高
温体からも熱を受けるので、ガスが予熱槽を流れるとき
の昇温作用が大きい。また、第一の仕切板は平板状なの
で製造が簡単であって、空間内における第一の仕切板の
位置も容易に調整することができる。
Further, the preheating tank may be inserted between the buffer tank and the outer tube. In this case, the buffer tank is heated from the inside by the high temperature body and from the outside by the preheating tank. To be cooled. Therefore, it is easy to adjust the balance between heating and cooling when the gas flows through the buffer tank.
Alternatively, the first partition plate may be formed in a flat plate shape and its plate surface may be provided in a direction substantially perpendicular to the tube axis. In this case, the preheating tank also receives heat from the high temperature body, so that the temperature raising effect is large when the gas flows through the preheating tank. In addition, since the first partition plate has a flat plate shape, it is easy to manufacture and the position of the first partition plate in the space can be easily adjusted.

【0013】また、第一の仕切板として熱伝導性の管を
用い、これをバッファ槽の中に設けた構成とすることも
でき、この場合、比較的容易に予熱槽及びバッファ槽を
設けることができる。また、予熱槽を内周板とバッファ
槽との間に介挿させた構造とすることもでき、この場
合、高温体からバッファ槽への伝熱は予熱層で遮断さ
れ、予熱槽を流れるガスはこの熱を吸収するので、ガス
が予熱槽を流れるときの昇温作用は大きい。
Further, it is also possible to use a heat conductive tube as the first partition plate and provide it in the buffer tank. In this case, the preheating tank and the buffer tank can be provided relatively easily. You can Also, the preheating tank may be inserted between the inner peripheral plate and the buffer tank. In this case, the heat transfer from the high temperature body to the buffer tank is blocked by the preheating layer, and the gas flowing through the preheating tank is blocked. Since this absorbs this heat, the temperature raising effect is large when the gas flows through the preheating tank.

【0014】また、バッファ槽と触媒層との間に複数の
ガス分配孔が開設された第二の仕切板を挿設することも
でき、この場合、触媒層に分配されるガスは、第二の仕
切板によって整流され、より均一的にガスが触媒層に分
配される。
Further, a second partition plate having a plurality of gas distribution holes may be inserted between the buffer tank and the catalyst layer. In this case, the gas distributed to the catalyst layer is the second partition plate. It is rectified by the partition plate and the gas is more uniformly distributed to the catalyst layer.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明を行う。 (実施の形態1) (改質システムの全体構成の説明)図1は、本発明の一
実施形態にかかる二重円筒管構造のCO変成器を備えた
燃料ガス改質システムの概略構成図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) (Explanation of overall configuration of reforming system) FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel gas reforming system including a CO transformer having a double cylindrical tube structure according to an embodiment of the present invention. is there.

【0016】この燃料ガス改質システムは、燃料ガス原
料(天然ガスや都市ガス等)から硫黄成分を除去する脱
硫器1と、燃料ガスを水蒸気改質して水素リッチな改質
ガスを生成する円柱形の改質器3と、改質器3の外周に
設けられた二重円筒管構造で改質ガス中の一酸化炭素を
二酸化炭素に転化するCO変成器4と、CO変成器4を
冷却する水配管5と、水蒸気中の水を分離して除く気水
分離器6と、改質器3からの改質ガスの熱で水蒸気を加
熱する熱交換器7と、燃料ガスに水蒸気を混合するエゼ
クタ8等から構成されている。
This fuel gas reforming system includes a desulfurizer 1 for removing sulfur components from a fuel gas raw material (natural gas, city gas, etc.) and steam reforming of the fuel gas to produce a hydrogen-rich reformed gas. A columnar reformer 3, a CO shifter 4 for converting carbon monoxide in the reformed gas into carbon dioxide with a double cylindrical tube structure provided on the outer periphery of the reformer 3, and a CO shifter 4 are provided. A water pipe 5 for cooling, a steam separator 6 for separating and removing water in steam, a heat exchanger 7 for heating steam with the heat of the reformed gas from the reformer 3, and steam for fuel gas. It is composed of an ejector 8 and the like for mixing.

【0017】また、エゼクタ8から改質器3に燃料ガス
を送る配管A、改質器3から熱交換器7を経由してCO
変成器4に改質ガスを送り込む配管B、気水分離器6か
ら熱交換器7を経由してエゼクタ8に水蒸気を送り込む
配管C等の配管系も配設されている。脱硫器1は、円筒
容器の中に脱硫用の触媒が充填されており、その周囲に
は脱硫器1を運転温度(200〜300℃)に保つため
のヒ−タ2が配設されている。
Further, a pipe A for sending fuel gas from the ejector 8 to the reformer 3 and a CO from the reformer 3 via the heat exchanger 7
A piping system such as a piping B for sending the reformed gas to the shift converter 4 and a piping C for sending the steam from the steam separator 6 to the ejector 8 via the heat exchanger 7 are also provided. The desulfurizer 1 has a cylindrical container filled with a desulfurization catalyst, and a heater 2 for keeping the desulfurizer 1 at an operating temperature (200 to 300 ° C.) is disposed around the catalyst. .

【0018】図2は、図1に示す燃料ガス改質システム
の改質器及びCO変成器の断面図であり、図3はCO変
成器の斜視図である。改質器3は、円柱状の外容器11
と、外容器11の下面11b側から中央部に挿設された
円筒状の燃焼筒12と、燃焼筒12の下側に取り付けら
れたバーナ13と、外容器11の上面11a側から挿設
された反応槽20とから構成されている。
FIG. 2 is a sectional view of the reformer and CO transformer of the fuel gas reforming system shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a perspective view of the CO transformer. The reformer 3 has a cylindrical outer container 11
A cylindrical combustion tube 12 inserted from the lower surface 11b side of the outer container 11 to the central portion, a burner 13 attached to the lower side of the combustion tube 12, and an upper surface 11a side of the outer container 11. And a reaction tank 20.

【0019】バーナ13は、燃料ガス原料や燃料電池1
4からの未反応ガスを、外部のファン(不図示)から供
給される空気と混合し、燃焼筒12内で燃焼させて、高
温の燃焼ガスを燃焼筒12から排出させる。反応槽20
は、円筒状の内周板21及び外周板22と,円形の外天
板23及び内天板24と、円環状の下板25によって囲
まれてなる二重円筒管状の容器の中に円筒状の触媒層2
6が設けられて構成されている。内周板21と外周板2
2の間隙は、円筒状の仕切板27によって内側と外側の
間隙に仕切られており、上記の触媒層26は、内周板管
21と仕切り板27の間の内側間隙に改質用触媒が充填
されて形成されている。
The burner 13 is used for the fuel gas raw material and the fuel cell 1.
The unreacted gas from No. 4 is mixed with air supplied from an external fan (not shown), burned in the combustion cylinder 12, and the high temperature combustion gas is discharged from the combustion cylinder 12. Reaction tank 20
Is a double cylindrical tubular container surrounded by a cylindrical inner peripheral plate 21 and an outer peripheral plate 22, a circular outer top plate 23 and an inner top plate 24, and an annular lower plate 25. Catalyst layer 2
6 is provided and configured. Inner peripheral plate 21 and outer peripheral plate 2
The gap 2 is divided into inner and outer gaps by a cylindrical partition plate 27, and the catalyst layer 26 has the reforming catalyst in the inner gap between the inner peripheral tube 21 and the partition plate 27. Filled and formed.

【0020】外天板23の中央部にガス入口28a,外
周板22の上端部にガス出口28b,が設けられてお
り、ガス入口28aから送り込まれ水蒸気を含む燃料ガ
スは、触媒層27内を下降しながら触媒反応によって水
素リッチな改質ガスに改質され、外周板22と仕切り板
27との外側間隙を上り、ガス出口28bから配管Bに
流れ込むようになっている。
A gas inlet 28a is provided at the center of the outer top plate 23, and a gas outlet 28b is provided at the upper end of the outer peripheral plate 22. The fuel gas containing water vapor sent from the gas inlet 28a flows in the catalyst layer 27. As it descends, it is reformed into a hydrogen-rich reformed gas by a catalytic reaction, goes up the outer gap between the outer peripheral plate 22 and the partition plate 27, and flows into the pipe B from the gas outlet 28b.

【0021】反応槽20の下面側には、内管21及び内
天板24によって囲まれた凹状空間が形成されている
が、上記燃焼筒12は、この凹状空間に挿設されてい
る。燃焼筒12の上端から排出される高温の燃焼ガス
は、図2中実線矢印Gで示されるように、燃焼筒12と
内管21との間隙を下降した後、外周板22と外容器1
1との間隙を上昇して、外容器11側面の上端近くに取
付けられた燃焼ガス排出口29から排出されるが、この
燃焼ガスによって、触媒層26が反応に適した温度(7
00〜800℃)に加熱されるようになっている。
A concave space surrounded by the inner pipe 21 and the inner top plate 24 is formed on the lower surface side of the reaction tank 20, and the combustion cylinder 12 is inserted in the concave space. The high-temperature combustion gas discharged from the upper end of the combustion cylinder 12 descends through the gap between the combustion cylinder 12 and the inner pipe 21 as shown by the solid arrow G in FIG.
1, and the gas is discharged from a combustion gas discharge port 29 attached near the upper end of the side surface of the outer container 11, and this combustion gas causes the catalyst layer 26 to have a temperature (7
It is designed to be heated to 100 to 800 ° C.

【0022】CO変成器4は、円筒状の内周板31と外
周板32、及び円環状の上板33と下板34からなる二
重円筒管状の容器30の中に、円筒状の触媒層35が設
けられて構成されている。CO変成器4は、改質器3の
外周に、断熱材9を介して周設されて一体となってお
り、その全体が断熱材10によって覆われている。この
ような構造によって、装置がコンパクトになると共に、
改質器3から放出される熱が、CO変成器4の加熱に利
用され、外部に放出される熱も低減される。なお、CO
変成器4の詳しい構成については後述する。
The CO converter 4 comprises a cylindrical catalyst layer in a double cylindrical tubular container 30 composed of a cylindrical inner peripheral plate 31 and an outer peripheral plate 32, and an annular upper plate 33 and a lower plate 34. 35 is provided and configured. The CO shift converter 4 is provided around the outer periphery of the reformer 3 via a heat insulating material 9 so as to be integrated, and the whole is covered with the heat insulating material 10. This structure makes the device compact and
The heat released from the reformer 3 is used to heat the CO shift converter 4, and the heat released to the outside is also reduced. In addition, CO
The detailed configuration of the transformer 4 will be described later.

【0023】(改質システムの運転動作についての説
明)図1を参照しながら、改質システムの運転動作につ
いて説明する。ヒ−タ2で加熱された脱硫器1に燃料ガ
ス原料が供給され脱硫される。そして、エゼクタ8で気
水分離器6からの水蒸気と混合され、配管Aを経由し、
バーナ13により750℃程度に加熱された改質器3に
供給される。
(Description of Operation of Reforming System) The operation of the reforming system will be described with reference to FIG. The fuel gas raw material is supplied to the desulfurizer 1 heated by the heater 2 for desulfurization. Then, it is mixed with the steam from the steam separator 6 in the ejector 8, passes through the pipe A,
It is supplied to the reformer 3 heated to about 750 ° C. by the burner 13.

【0024】改質器3では、上記化1,化2の反応によ
り燃料ガスが水蒸気改質され、水素リッチな改質ガスが
生成されるが、これには一酸化炭素が十数%含まれてい
る。改質器3から配管Bに排出される改質ガスは高温
(400℃程度)であるが、熱交換器7を通過するとき
に、気水分離器6から配管Cを通ってエゼクタ8に供給
される水蒸気を加熱するため、200℃程度にまで冷却
されてCO変成器4に送り込まれる。
In the reformer 3, the fuel gas is steam-reformed by the reactions of the above chemical formulas 1 and 2, and a hydrogen-rich reformed gas is produced. ing. The reformed gas discharged from the reformer 3 to the pipe B has a high temperature (about 400 ° C.), but when passing through the heat exchanger 7, it is supplied from the steam separator 6 to the ejector 8 through the pipe C. In order to heat the generated steam, it is cooled to about 200 ° C. and sent to the CO shift converter 4.

【0025】CO変成器4は、改質器3からの熱で加熱
されながら水配管5で冷却されて、180〜300℃程
度に保たれる。CO変成器4では、改質器3からの改質
ガス中に含まれている一酸化炭素が上記化2の反応によ
り二酸化炭素に転化され、燃料電池には一酸化炭素濃度
の低い改質ガスが供給される。水配管5はCO変成器4
からの熱で水蒸気を生成する。気水分離器6は、外部の
ボイラ(不図示)及び水配管5から供給される水蒸気の
気水分離を行う。
The CO shift converter 4 is cooled by the water pipe 5 while being heated by the heat from the reformer 3 and kept at about 180 to 300 ° C. In the CO shift converter 4, carbon monoxide contained in the reformed gas from the reformer 3 is converted into carbon dioxide by the reaction of the above chemical formula 2, and the reformed gas having a low carbon monoxide concentration is used in the fuel cell. Is supplied. Water pipe 5 is CO transformer 4
Heat is generated to generate steam. The steam separator 6 separates steam supplied from an external boiler (not shown) and the water pipe 5 into steam.

【0026】(CO変成器4の構成及び効果についての
説明)図2,3を参照しながらCO変成器4の詳しい構
成について説明する。容器30内の下部には、円環状の
整流板36が取り付けられており、容器30内の空間
は、整流板36によって上下に仕切られている。上述し
た触媒層35は、整流板36上に載置された触媒支持網
板37の上に一酸化炭素転化反応用の触媒が充填されて
形成されている。
(Description of Structure and Effect of CO Transformer 4) The detailed structure of the CO converter 4 will be described with reference to FIGS. An annular rectifying plate 36 is attached to the lower portion of the container 30, and the space inside the container 30 is vertically divided by the rectifying plate 36. The above-mentioned catalyst layer 35 is formed by filling the catalyst for the carbon monoxide conversion reaction on the catalyst supporting net plate 37 placed on the rectifying plate 36.

【0027】また、整流板36の下側の円環状の空間
は、円筒状の仕切板38によって内側空間(バッファ槽
39)及び外側空間(予熱槽40)に仕切られている。
整流板36には、バッファ槽39から触媒層35に改質
ガスを送り込む複数の分配孔51(図2,3では不図
示、図4参照)が、ほぼ等間隔で円周状に開設されてい
る。仕切板38は、金属等の熱伝導性の材質で形成さ
れ、予熱槽40とバッファ槽39との間で熱交換がなさ
れるようになっている。
The annular space below the current plate 36 is partitioned by a cylindrical partition plate 38 into an inner space (buffer tank 39) and an outer space (preheating tank 40).
A plurality of distribution holes 51 (not shown in FIGS. 2 and 3; see FIG. 4) for sending the reformed gas from the buffer tank 39 to the catalyst layer 35 are provided in the current plate 36 in a circumferential shape at substantially equal intervals. There is. The partition plate 38 is formed of a heat conductive material such as metal, and heat is exchanged between the preheating tank 40 and the buffer tank 39.

【0028】容器30内において、触媒層35の上側に
は円環状の空間41が形成され、転化反応後の改質ガス
がこの空間41で集合するようになっている。外周板3
2には、予熱槽40に改質ガスを導入するガス入口42
と、空間41から改質ガスを排出するガス出口43が設
けられている。また仕切板38には、ガス入口42と1
80°反対側の位置に窓38aが開設され、予熱槽40
からバッファ層39にはこの窓38aを通って改質ガス
が送り込まれるようになっている。
In the container 30, an annular space 41 is formed above the catalyst layer 35, and the reformed gas after the conversion reaction is collected in this space 41. Perimeter plate 3
2, a gas inlet 42 for introducing the reformed gas into the preheating tank 40.
And a gas outlet 43 for discharging the reformed gas from the space 41 is provided. Further, the partition plate 38 has gas inlets 42 and 1
A window 38a is opened at a position on the opposite side of 80 °, and a preheating tank 40 is provided.
The reformed gas is supplied to the buffer layer 39 through the window 38a.

【0029】上述した水配管5は、CO変成器4の外周
板32に沿って螺旋状に巻き付けられている。なお、水
配管5は、触媒層35の下部は比較的高温(300℃程
度)に、触媒層35の上部は比較的低温(200℃程
度)にコントロールできるように配設されている。これ
は、改質ガスが触媒層35内を流れるとき、まず化2の
反応を平衡状態まで進め、次に一酸化炭素を低下させる
方向に平衡を移動させるよう反応をコントロールするた
めである。
The above-mentioned water pipe 5 is spirally wound around the outer peripheral plate 32 of the CO shift converter 4. The water pipe 5 is arranged so that the lower part of the catalyst layer 35 can be controlled to a relatively high temperature (about 300 ° C.) and the upper part of the catalyst layer 35 can be controlled to a relatively low temperature (about 200 ° C.). This is because when the reformed gas flows in the catalyst layer 35, the reaction of Chemical formula 2 is first advanced to the equilibrium state, and then the reaction is controlled so as to move the equilibrium in the direction of lowering carbon monoxide.

【0030】触媒層35の厚みWは、燃料ガスの処理量
に応じて必要な触媒量に基づいて設定されるが、厚みW
が大きくなるに伴って触媒層35の内側と外側との温度
差が大きくなるので、あまり大きくならないよう設定す
ることが望ましい。図4(a),(b)は、CO変成器
4の垂直方向及び水平方向の概略断面図である。図4を
参照しながら、CO変成器4の機能及び効果について説
明する。
The thickness W of the catalyst layer 35 is set based on the amount of catalyst required according to the amount of fuel gas to be processed.
Since the temperature difference between the inner side and the outer side of the catalyst layer 35 increases with increasing, it is desirable to set it so as not to increase so much. 4A and 4B are schematic cross-sectional views of the CO transformer 4 in the vertical direction and the horizontal direction. The function and effect of the CO transformer 4 will be described with reference to FIG.

【0031】改質ガスの流れは図中に太線矢印で示され
ている。ガス入口42から送り込まれた改質ガスは、予
熱槽40内で分岐して窓38aに向かって各々約180
℃旋回した後、合流して窓38aを通ってバッファ層3
9に送り込まれる。そして、バッファ層39内で分岐し
て、ガス入口42に向かって約180℃旋回しながら分
配孔51を通って触媒層35に分配される。分配された
改質ガスは、触媒層35内を上昇しながら転化反応が施
され、空間41で集合してガス出口43から燃料電池に
送り込まれる。
The flow of the reformed gas is shown by a thick line arrow in the figure. The reformed gas sent from the gas inlet 42 branches in the preheating tank 40 toward the window 38a by about 180 °, respectively.
After circling at ℃, they merge and pass through the window 38a to form the buffer layer 3
It is sent to 9. Then, it branches in the buffer layer 39 and is distributed to the catalyst layer 35 through the distribution holes 51 while swirling about 180 ° C. toward the gas inlet 42. The distributed reformed gas undergoes a conversion reaction while rising in the catalyst layer 35, gathers in the space 41, and is sent to the fuel cell from the gas outlet 43.

【0032】改質ガスに対する熱の流れは図中に白抜矢
印で示されている。予熱槽40を流通する改質ガスは、
バッファ槽39を流通する改質ガスから仕切板38を介
して熱を受ける。一方、バッファ槽39を流通する改質
ガスは、改質器3から熱を受けるが、予熱槽40を流通
する改質ガスに仕切板38を介して熱が吸収される。従
って、改質ガスが予熱槽40を流通するときに温度を上
昇させ、バッファ層39を流通するときには、熱の授受
のバランスをとって温度の変化を小さくすることができ
る。
The flow of heat with respect to the reformed gas is shown by an outline arrow in the figure. The reformed gas flowing through the preheating tank 40 is
Heat is received from the reformed gas flowing through the buffer tank 39 through the partition plate 38. On the other hand, the reformed gas flowing in the buffer tank 39 receives heat from the reformer 3, but the heat is absorbed by the reformed gas flowing in the preheating tank 40 via the partition plate 38. Therefore, when the reformed gas flows through the preheating tank 40, the temperature is raised, and when the reformed gas flows through the buffer layer 39, the transfer of heat can be balanced to reduce the change in temperature.

【0033】これにより、分配孔51を通って触媒槽3
5に分配される改質ガスの温度は均一化されるので、燃
料電池に送り込む改質ガスの一酸化炭素の濃度を低くす
るのに適した環境を形成することができる。 (実施の形態2)本実施形態の改質システムは、実施の
形態1と同様であるが、CO変成器4の代わりに、CO
変成器70が用いられている。
As a result, the catalyst tank 3 passes through the distribution hole 51.
Since the temperature of the reformed gas distributed to 5 is made uniform, it is possible to form an environment suitable for reducing the concentration of carbon monoxide in the reformed gas fed into the fuel cell. (Embodiment 2) The reforming system of this embodiment is the same as that of the first embodiment, but instead of the CO transformer 4, CO
A transformer 70 is used.

【0034】図5(a),(b)は、CO変成器70の
垂直方向及び水平方向の概略断面図である。CO変成器
70は、実施の形態1のCO変成器4と同様の構成であ
るが、CO変成器4では整流板36の下の円環状の空間
が、円筒状の仕切板38で仕切られていたのに対して、
CO変成器70では、この空間が平板状の円環形の仕切
板71で上下に仕切られて(仕切板71の板面が管軸方
向と垂直)、バッファ槽72と予熱槽73とが形成され
ている点が異なっている。
5A and 5B are schematic cross-sectional views of the CO transformer 70 in the vertical and horizontal directions. The CO transformer 70 has the same configuration as that of the CO transformer 4 of the first embodiment, but in the CO transformer 4, the annular space below the rectifying plate 36 is partitioned by the cylindrical partition plate 38. On the other hand,
In the CO shift converter 70, this space is vertically divided by a flat annular partition plate 71 (the plate surface of the partition plate 71 is perpendicular to the pipe axis direction) to form a buffer tank 72 and a preheating tank 73. Is different.

【0035】なお、仕切板71は、実施の形態1の仕切
板38と同様、熱伝導性の材料が用いられ、ガス入口4
2と180°反対側の位置に窓71aが開設されてい
る。図5を参照しながら、CO変成器70の機能及び効
果について説明する。改質ガスの流れは、図中に太線矢
印で示される。ガス入口42から送り込まれた改質ガス
は、実施の形態1と同様、予熱槽73内で分岐して窓7
1aに向かって各々約180℃旋回した後、合流して窓
71aを通ってバッファ層72に送り込まれる。そし
て、バッファ層72内で分岐して、ガス入口42に向か
って約180℃旋回しながら分配孔51を通って触媒層
35に分配される。
The partition plate 71 is made of a heat conductive material, as in the partition plate 38 of the first embodiment.
A window 71a is opened at a position opposite to 2 ° by 180 °. The function and effect of the CO transformer 70 will be described with reference to FIG. The flow of the reformed gas is indicated by a thick line arrow in the figure. The reformed gas sent from the gas inlet 42 is branched in the preheating tank 73 in the same manner as in the first embodiment, and is branched into the window 7.
After turning 180 ° each toward 1a, they merge and are fed into the buffer layer 72 through the window 71a. Then, it branches in the buffer layer 72 and is distributed to the catalyst layer 35 through the distribution holes 51 while swirling about 180 ° C. toward the gas inlet 42.

【0036】改質ガスに対する熱の流れは、図中白抜矢
印で示される。予熱槽73を流通する改質ガスは、バッ
ファ槽72を流通する改質ガスから仕切板71を介して
熱を受ける点は実施の形態1と同様であり、それと共に
改質器3からも内周板31を介して熱を受ける。一方、
バッファ槽72を流通する改質ガスは、実施の形態1と
同様、改質器3から熱を受けるが予熱槽73を流通する
改質ガスに仕切板71を介して熱が吸収される。
The flow of heat with respect to the reformed gas is shown by a white arrow in the figure. The reformed gas flowing through the preheating tank 73 receives heat from the reformed gas flowing through the buffer tank 72 via the partition plate 71, which is the same as in the first embodiment, and at the same time, the reformer 3 also receives heat. Heat is received via the peripheral plate 31. on the other hand,
The reformed gas flowing through the buffer tank 72 receives heat from the reformer 3 as in the first embodiment, but the heat is absorbed by the reformed gas flowing through the preheating tank 73 through the partition plate 71.

【0037】従って、実施の形態1と同様、改質ガスが
予熱槽73を流通するときに温度を上昇させ、バッファ
槽72を流通するときには、熱の授受のバランスをとっ
て温度の変化を小さくすることができる。また、実施の
形態1と比べて、予熱槽73を流通する改質ガスを昇温
する作用が大きい。 (実施の形態3)本実施形態の改質システムは、実施の
形態1と同様であるが、CO変成器4の代わりに、CO
変成器80が用いられている。
Therefore, as in the first embodiment, when the reformed gas flows through the preheating tank 73, the temperature rises, and when the reformed gas flows through the buffer tank 72, the heat transfer is balanced to reduce the temperature change. can do. In addition, the effect of raising the temperature of the reformed gas flowing through the preheating tank 73 is larger than that in the first embodiment. (Embodiment 3) The reforming system of this embodiment is the same as that of the first embodiment, except that instead of the CO transformer 4, CO
A transformer 80 is used.

【0038】図6(a),(b)は、CO変成器80の
垂直方向及び水平方向の概略断面図である。本実施形態
のCO変成器80は、実施の形態1のCO変成器4と同
様の構成であるが、CO変成器4では仕切板38の内側
がバッファ槽39,外側が予熱槽40であったのに対し
て、CO変成器80では、整流板36の下の円環状の空
間を円筒状の仕切板81で仕切った外側空間がバッファ
槽82,外側空間が予熱槽83となっている。
6A and 6B are schematic sectional views of the CO transformer 80 in the vertical and horizontal directions. The CO transformer 80 of the present embodiment has the same configuration as the CO transformer 4 of the first embodiment, but in the CO transformer 4, the inside of the partition plate 38 is the buffer tank 39 and the outside thereof is the preheating tank 40. On the other hand, in the CO transformer 80, the outer space formed by partitioning the annular space below the flow regulating plate 36 with the cylindrical partition plate 81 is the buffer tank 82, and the outer space is the preheating tank 83.

【0039】なお、実施の形態1の仕切板38は熱伝導
性の材料であったが、仕切板81の材料は熱伝導性でな
くてもよい。また、実施の形態1の仕切板38と同様、
仕切板81には、ガス入口42と180°反対側の位置
に、窓81aが開設されている。ガス入口42は、外周
板32からバッファ槽82を貫通して予熱槽83に連結
されている。
Although the partition plate 38 of the first embodiment is made of a heat conductive material, the material of the partition plate 81 need not be a heat conductive material. Further, similar to the partition plate 38 of the first embodiment,
A window 81a is opened in the partition plate 81 at a position opposite to the gas inlet 42 by 180 °. The gas inlet 42 extends from the outer peripheral plate 32 through the buffer tank 82 and is connected to the preheating tank 83.

【0040】図6を参照しながら、CO変成器80の機
能及び効果について説明する。改質ガスの流れは図中太
線矢印で示されている。ガス入口42から送り込まれた
改質ガスは、実施の形態1と同様、予熱槽83内で分岐
して窓81aに向かって各々約180℃旋回した後、合
流して窓81aを通ってバッファ槽82に送り込まれ
る。そして、バッファ槽82内で分岐して、ガス入口4
2に向かって約180℃旋回しながら分配孔51を通っ
て触媒層35に分配される。
The function and effect of the CO transformer 80 will be described with reference to FIG. The flow of the reformed gas is shown by a thick arrow in the figure. The reformed gas sent from the gas inlet 42 is branched in the preheating tank 83 and swirled by about 180 ° C. toward the window 81a, and then merges into the buffer tank through the window 81a, as in the first embodiment. Sent to 82. And it branches in the buffer tank 82, and gas inlet 4
It is distributed to the catalyst layer 35 through the distribution hole 51 while swirling about 180 ° C. toward 2.

【0041】改質ガスに対する熱の流れは、図中白抜矢
印で示されている。予熱槽83を流通する改質ガスは、
改質器3から内周板31を介して熱を受ける。一方、改
質器3とバッファ槽82との間に予熱槽83が介挿され
ているので、バッファ槽82を流通する改質ガスは、改
質器3から熱をあまり受けない。従って、改質ガスが予
熱槽83を流通するときに温度を上昇させ、バッファ槽
82を流通するときには、温度の変化を小さくすること
ができる。
The flow of heat with respect to the reformed gas is shown by a white arrow in the figure. The reformed gas flowing through the preheating tank 83 is
Heat is received from the reformer 3 via the inner peripheral plate 31. On the other hand, since the preheating tank 83 is inserted between the reformer 3 and the buffer tank 82, the reformed gas flowing through the buffer tank 82 does not receive much heat from the reformer 3. Therefore, it is possible to raise the temperature when the reformed gas flows through the preheating tank 83 and reduce the temperature change when flowing through the buffer tank 82.

【0042】(実施の形態4)本実施形態の改質システ
ムは、実施の形態1と同様であるが、CO変成器4の代
わりに、CO変成器90が用いられている。図7
(a),(b)は、CO変成器90の垂直方向及び水平
方向の概略断面図である。
(Embodiment 4) The reforming system of this embodiment is the same as that of the first embodiment, but a CO transformer 90 is used instead of the CO transformer 4. Figure 7
(A), (b) is a schematic sectional drawing of the CO transformer 90 of the vertical direction and the horizontal direction.

【0043】CO変成器90は、実施の形態1のCO変
成器4と同様の構成であるが、整流板36の下の円環状
の空間内に、熱伝導性の管を円形に巻いてなるリング管
91が設置され、リング管91の外側空間がバッファ槽
92,内側空間が予熱槽93となっている。なお、実施
の形態1の仕切板38と同様、リング管91には、ガス
入口42と180°反対側の位置に窓91aが開設され
ている。
The CO transformer 90 has the same structure as that of the CO transformer 4 of the first embodiment, except that a heat conductive tube is wound in a circular shape in the annular space below the flow regulating plate 36. A ring pipe 91 is installed, an outer space of the ring pipe 91 serves as a buffer tank 92, and an inner space thereof serves as a preheating tank 93. As with the partition plate 38 of the first embodiment, the ring tube 91 has a window 91a at a position 180 ° opposite to the gas inlet 42.

【0044】ガス入口42は、外周板32からバッファ
槽92を貫通して予熱槽93に連結されている。図中に
改質ガスの流れは太線矢印,改質ガスに対する熱の流れ
は白抜矢印で示されている。改質ガスの流れ及び改質ガ
スに対する熱の流れは、実施の形態1と同様であって、
従って、バッファ槽92から分配孔51を通って触媒槽
35に分配されるガスの温度は均一化される。
The gas inlet 42 penetrates the buffer tank 92 from the outer peripheral plate 32 and is connected to the preheating tank 93. In the figure, the flow of the reformed gas is indicated by a thick arrow, and the flow of heat to the reformed gas is indicated by a white arrow. The flow of the reformed gas and the heat flow to the reformed gas are the same as those in the first embodiment,
Therefore, the temperature of the gas distributed from the buffer tank 92 to the catalyst tank 35 through the distribution holes 51 is made uniform.

【0045】[0045]

【実施例】【Example】

(実施例)本実施例の改質システムは、上記実施の形態
1に基づいている。改質器3は、3kW級であって、外
径約150mm、高さ約500mmである。
(Example) The reforming system of this example is based on the first embodiment. The reformer 3 is of the 3 kW class and has an outer diameter of about 150 mm and a height of about 500 mm.

【0046】CO変成器4は、高さが約400mm、内
周板31の径は改質器3の外径150mmに断熱材9の
厚み分が加わって約200mm、外周板32の径は約3
00mm、触媒層35の高さは約300mm、触媒層3
5の厚みWは約50mmに設定されている。CO変成器
4の内周板31,外周板32,上板33,下板34,整
流板36,仕切板38は、すべてステンレス板が用いら
れている。
The CO shifter 4 has a height of about 400 mm, the inner peripheral plate 31 has a diameter of about 200 mm when the thickness of the heat insulating material 9 is added to the outer diameter of the reformer 3 of 150 mm, and the outer peripheral plate 32 has a diameter of about 200 mm. Three
00 mm, the height of the catalyst layer 35 is about 300 mm, the catalyst layer 3
The thickness W of 5 is set to about 50 mm. The inner peripheral plate 31, the outer peripheral plate 32, the upper plate 33, the lower plate 34, the rectifying plate 36, and the partition plate 38 of the CO transformer 4 are all stainless steel plates.

【0047】(従来例)本従来例の改質システムは、上
記実施例と同様であるが、予熱槽が設けられていないC
O変成器104が用いられている点が異なっている。図
8(a),(b)は、CO変成器104の垂直方向及び
水平方向の概略断面図である。
(Conventional example) The reforming system of this conventional example is the same as the above-mentioned example, but C without a preheating tank is provided.
The difference is that the O-transformer 104 is used. 8A and 8B are schematic cross-sectional views of the CO transformer 104 in the vertical direction and the horizontal direction.

【0048】CO変成器104は、実施例1のCO変成
器4と同様の構成であるが、仕切板38が設けられてお
らず、整流板36の下の円環状の空間全体がバッファ槽
139となっている。このCO変成器104では、図中
太線矢印で示されるように、ガス入口42から送り込ま
れた改質ガスは、バッファ槽139内で分岐して、約1
80℃旋回しながら分配孔51を通って触媒層35に分
配される。
The CO transformer 104 has the same structure as that of the CO transformer 4 of the first embodiment, but the partition plate 38 is not provided, and the entire annular space below the flow regulating plate 36 is the buffer tank 139. Has become. In the CO shift converter 104, the reformed gas fed from the gas inlet 42 is branched in the buffer tank 139 to reach about 1 as indicated by a thick arrow in the figure.
It is distributed to the catalyst layer 35 through the distribution hole 51 while swirling at 80 ° C.

【0049】図中白抜矢印で示されるように、バッファ
槽139を流通する改質ガスは、改質器3から熱を受け
るが、CO変成器4の場合のように予熱槽に熱を吸収さ
せることができないので、温度が上昇する。従って、触
媒槽35に分配されるガスの温度が不均一となる。 (実験)上記実施例及び比較例の改質システムを用いて
運転を行い、定常運転時において、各CO変成器4及び
104の触媒層内の温度分布を測定した。
As indicated by the white arrow in the figure, the reformed gas flowing through the buffer tank 139 receives heat from the reformer 3, but absorbs heat in the preheating tank as in the case of the CO shift converter 4. The temperature rises because it cannot be done. Therefore, the temperature of the gas distributed to the catalyst tank 35 becomes non-uniform. (Experiment) Operation was performed using the reforming systems of the above Examples and Comparative Examples, and the temperature distribution in the catalyst layers of the CO shifters 4 and 104 was measured during steady operation.

【0050】温度の測定は、図4(a),図8(a)に
示すように、触媒層35の入口位置E,下部位置L,中
央位置M,上部位置Hの各上下方向位置において、図4
(b),図8(b)に示すように、ガス入口の位置から
CO変成器の円周に沿って、0゜(位置α),90゜
(位置β),180゜(位置γ),270゜(位置δ)
旋回した水平方向位置について測定した。
As shown in FIGS. 4 (a) and 8 (a), the temperature is measured at the inlet and outlet positions E, the lower position L, the central position M, and the upper position H of the catalyst layer 35 in the vertical direction. Figure 4
(B), as shown in FIG. 8 (b), along the circumference of the CO transformer from the position of the gas inlet, 0 ° (position α), 90 ° (position β), 180 ° (position γ), 270 ° (position δ)
The measurement was performed for the horizontal position of turning.

【0051】図9(a),(b)は、実施例のCO変成
器4及び比較例のCO変成器104についての測定結果
を示すものであって、いずれも、各上下方向位置E,
L,M,Hについて、水平方向位置α,β,γ,δと温
度との関係を示す特性図である。(a),(b)のいず
れにおいても、位置Eよりも位置Lで温度が上昇し、位
置Mで温度が下降し,位置Lでは200℃程度まで下降
している点は共通である。
9 (a) and 9 (b) show the measurement results of the CO transformer 4 of the embodiment and the CO transformer 104 of the comparative example.
FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between horizontal positions α, β, γ, δ and temperatures for L, M, and H. In both cases (a) and (b), the temperature is higher at the position L than at the position E, the temperature is decreased at the position M, and the temperature is decreased to about 200 ° C. at the position L in common.

【0052】しかし、位置Eのグラフを比較すると、水
平方向位置α,β,γ,δ間の温度のばらつきが、
(b)では大きいのに対して、(a)では少ない。即
ち、比較例のCO変成器104では、ガス入口に近い位
置αで250℃程度、位置β,γでは290℃程度、位
置δでは320℃程度であって、ガスがバッファ層を流
れるときにかなり昇温していることを示している。
However, comparing the graphs of the position E, the temperature variations among the horizontal positions α, β, γ, δ are
While it is large in (b), it is small in (a). That is, in the CO transformer 104 of the comparative example, the position α near the gas inlet is about 250 ° C., the positions β and γ are about 290 ° C., and the position δ is about 320 ° C., which is considerably when the gas flows through the buffer layer. It shows that the temperature is rising.

【0053】これに対して、実施例のCO変成器4で
は、位置α,β,γ,δのいずれも280℃程度を示し
ている。これは、ガスの昇温は予熱層でなされ、ガスが
バッファ層を流れるときにほとんど昇温していないこと
を示している。このように、実施例のCO変成器4で
は、比較例のCO変成器104と比べて、触媒層に入る
改質ガスの温度が均一化されていることがわかる。
On the other hand, in the CO transformer 4 of the embodiment, all the positions α, β, γ and δ are about 280 ° C. This indicates that the temperature of the gas is raised in the preheating layer, and the temperature of the gas hardly rises when flowing through the buffer layer. As described above, in the CO shift converter 4 of the example, it is understood that the temperature of the reformed gas entering the catalyst layer is made uniform as compared with the CO shift converter 104 of the comparative example.

【0054】(その他の事項)なお、上記実施の形態に
おいては、改質ガスがCO変成器の触媒層内を下から上
に流れる構造を示したが、逆に上から下に流れる構造の
CO変成器においても同様に実施することができる。ま
た、上記実施の形態においては、CO変成器の触媒層に
下に整流板が用いられている例を示したが、整流板を設
けなくても実施することができる。
(Other Matters) In the above embodiment, the reformed gas flows from the bottom to the top in the catalyst layer of the CO shift converter. The same can be done in the transformer. Further, in the above-described embodiment, an example in which the rectifying plate is used below the catalyst layer of the CO shift converter has been shown, but the present invention can be implemented without providing the rectifying plate.

【0055】また、上記実施の形態においては、二重円
筒管構造のCO変成器の例を示したが、二重円筒管に限
らず、楕円形や多角形の二重筒管構造のCO変成器にお
いて同様に実施することができる。また、上記実施の形
態においては、改質器の周りにCO変成器を設けた改質
システムの例を示したが、本発明は、同様の二重筒管構
造の燃料電池用反応器において適用することができる。
例えば、高温の流体が流れる管の外周に設けられ脱硫用
の触媒を備えた二重筒管構造の脱硫器においても、同様
に実施することができ、触媒層に入るガス温度を均一化
し、脱硫反応に適した環境を形成することができると考
えられる。
Further, in the above embodiment, an example of the CO transformer having a double cylindrical tube structure is shown, but the CO transformer is not limited to the double cylindrical tube, but the CO transformer having a double cylindrical tube structure of an elliptic shape or a polygonal shape. The same can be done in a container. Further, in the above embodiment, an example of the reforming system in which the CO shift converter is provided around the reformer has been shown, but the present invention is applied to a fuel cell reactor having a similar double cylinder tube structure. can do.
For example, a desulfurizer having a double cylinder tube structure, which is provided on the outer circumference of a pipe through which a high-temperature fluid flows and has a desulfurization catalyst, can be carried out in the same manner, and the gas temperature entering the catalyst layer can be made uniform and the desulfurization can be performed. It is believed that an environment suitable for the reaction can be formed.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、高温体
の周りに設けられた二重筒管構造の燃料電池用反応器に
おいて、バッファ槽に隣接して高温体からバッファ槽に
伝わる熱を吸収する予熱槽を設け、予熱槽のガス入口か
ら環状空間内を略半周離隔した部位に、予熱槽からバッ
ファ槽へのガス連絡口を設けた構成とすることにより、
触媒層に分配されるガスの温度を均一化することがで
き、それによって、触媒反応を良好に行うことができ
る。
As described above, according to the present invention, in a fuel cell reactor having a double cylinder tube structure provided around a high temperature body, the fuel cell is transmitted from the high temperature body to the buffer tank adjacent to the buffer tank. By providing a preheating tank that absorbs heat, by providing a gas communication port from the preheating tank to the buffer tank at a position approximately half a circumference apart from the gas inlet of the preheating tank in the annular space,
The temperature of the gas distributed to the catalyst layer can be made uniform, whereby the catalytic reaction can be performed well.

【0057】また、このような燃料電池用反応器は、仕
切板を用いることによって、比較的簡単に構成すること
ができる。特に本発明は、燃料電池用のCO変成器に適
用することによって、触媒反応を良好に行い改質ガス中
の一酸化炭素を低減するのに寄与できる点で実用的効果
が大きい。
Further, such a fuel cell reactor can be constructed relatively easily by using a partition plate. In particular, the present invention, when applied to a CO shift converter for a fuel cell, has a large practical effect in that it can contribute to good catalytic reaction and reduction of carbon monoxide in the reformed gas.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施の形態1にかかる二重円筒管構造のCO変
成器を備えた燃料ガス改質システムの概略構成図であ
る。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel gas reforming system including a CO transformer having a double cylindrical pipe structure according to a first embodiment.

【図2】図1に示す燃料ガス改質システムの改質器及び
CO変成器の断面図である。
2 is a cross-sectional view of a reformer and a CO shifter of the fuel gas reforming system shown in FIG.

【図3】図1に示すCO変成器の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the CO transformer shown in FIG.

【図4】図1に示すCO変成器の垂直方向及び水平方向
の概略断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the CO transformer shown in FIG. 1 in the vertical direction and the horizontal direction.

【図5】実施の形態2にかかるCO変成器の垂直方向及
び水平方向の概略断面図である。
FIG. 5 is a schematic vertical and horizontal cross-sectional view of a CO transformer according to a second embodiment.

【図6】実施の形態3にかかるCO変成器の垂直方向及
び水平方向の概略断面図である。
FIG. 6 is a schematic vertical and horizontal cross-sectional view of a CO transformer according to a third embodiment.

【図7】本実施形態4にかかるCO変成器の垂直方向及
び水平方向の概略断面図である。
FIG. 7 is a vertical and horizontal schematic cross-sectional view of a CO transformer according to a fourth embodiment.

【図8】従来例のCO変成器の垂直方向及び水平方向の
概略断面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a conventional CO transformer in vertical and horizontal directions.

【図9】実施例のCO変成器及び比較例のCO変成器に
ついての実験の結果を示す特性図である。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the results of experiments on the CO transformer of the example and the CO transformer of the comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 改質器 4 CO変成器 12 燃焼筒 13 バーナ 14 燃料電池 31 内周板 32 外周板 35 触媒槽 36 整流板 38 仕切板 38a 窓 39 バッファ槽 40 予熱槽 3 reformer 4 CO transformer 12 Combustion cylinder 13 burners 14 Fuel cell 31 Inner peripheral plate 32 outer peripheral plate 35 catalyst tank 36 Rectifier 38 Partition board 38a window 39 buffer tank 40 preheating tank

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松林 孝昌 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 三宅 泰夫 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−240224(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 8/04 H01M 8/06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Takamasa Matsubayashi 2-5-5 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Yasuo Miyake 2-5 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture No. 5 within Sanyo Electric Co., Ltd. (56) Reference JP-A-7-240224 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01M 8/04 H01M 8/06

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 高温体の周りに設けられた二重筒管構造
で、内管と外管の間の環状空間内に触媒層及び該触媒層
に供給するガスを一時的に貯蔵するバッファ槽が管軸方
向に層をなすように配設され、ガスがバッファ槽を流通
しながら触媒層に分配され該触媒層内を管軸方向に流通
する燃料電池用反応器において、 前記環状空間内には、 前記高温体から前記バッファ槽に伝わる熱を吸収する予
熱槽が前記バッファ槽に隣接して設けられており、 前記予熱槽のガス入口から環状空間内を略半周離隔した
部位に、該予熱槽からバッファ槽へのガス連絡口が設け
られていることを特徴とする燃料電池用反応器。
1. A buffer tank having a double-cylindrical structure provided around a high-temperature body and temporarily storing a catalyst layer and a gas to be supplied to the catalyst layer in an annular space between an inner tube and an outer tube. Are arranged so as to form a layer in the tube axis direction, and the gas is distributed to the catalyst layer while flowing in the buffer tank and flows in the catalyst layer in the tube axis direction, in the annular space. A preheating tank for absorbing heat transmitted from the high-temperature body to the buffer tank is provided adjacent to the buffer tank, and the preheating tank is provided at a portion separated from the gas inlet of the preheating tank in the annular space by approximately a half circumference. A fuel cell reactor characterized in that a gas communication port from the tank to the buffer tank is provided.
【請求項2】 前記予熱槽と前記バッファ槽とは、熱伝
導性部材からなる第一の仕切板で仕切られ、 前記ガス連絡口は、第一の仕切板に開設されていること
を特徴とする請求項1記載の燃料電池用反応器。
2. The preheating tank and the buffer tank are partitioned by a first partition plate made of a heat conductive member, and the gas communication port is opened in the first partition plate. The reactor for a fuel cell according to claim 1.
【請求項3】 前記予熱槽は、 前記バッファ槽と前記外管との間に介挿されていること
を特徴とする請求項2記載の燃料電池用反応器。
3. The fuel cell reactor according to claim 2, wherein the preheating tank is inserted between the buffer tank and the outer tube.
【請求項4】 前記第一の仕切板は、 平板状であって、その板面が管軸方向と略垂直に設けら
れていることを特徴とする請求項2記載の燃料電池用反
応器。
4. The reactor for a fuel cell according to claim 2, wherein the first partition plate has a flat plate shape, and the plate surface is provided substantially perpendicular to the tube axis direction.
【請求項5】 前記第一の仕切板は、 前記バッファ槽の中に設けられた管からなることを特徴
とする請求項2記載の燃料電池用反応器。
5. The fuel cell reactor according to claim 2, wherein the first partition plate is a tube provided in the buffer tank.
【請求項6】 前記予熱槽は、 前記内管と前記バッファ槽との間に介挿されていること
を特徴とする請求項1の燃料電池用反応器。
6. The fuel cell reactor according to claim 1, wherein the preheating tank is inserted between the inner tube and the buffer tank.
【請求項7】 前記触媒層と前記バッファ槽との間に、 複数のガス分配孔が開設された第二の仕切板が挿設され
ていることを特徴とする請求項1〜6記載の燃料電池用
反応器。
7. The fuel according to claim 1, wherein a second partition plate having a plurality of gas distribution holes is inserted between the catalyst layer and the buffer tank. Battery reactor.
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