JP3750969B2 - 燃料改質装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭化水素を含む改質用燃料ガスを改質触媒部で改質することにより水素を含む改質ガスを生成する燃料改質装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電解質、例えば、固体高分子電解質膜を挟んでアノード側電極とカソード側電極とを対設した燃料電池セルをセパレータによって挟持して複数積層することにより構成された燃料電池スタックが開発され、種々の用途に実用化されつつある。
【０００３】
この種の燃料電池スタックは、炭化水素、例えば、メタノール水溶液の水蒸気改質等により生成された水素を含む改質ガス（燃料ガス）をアノード側電極に供給するとともに、酸化剤ガス（空気）をカソード側電極に供給することにより、前記水素ガスがイオン化して固体高分子電解質膜内を流れ、これにより燃料電池の外部に電気エネルギが得られるように構成されている。
【０００４】
ところで、図１０に示すように、メタノール水溶液の改質を行う改質器１では、水蒸気が混合されたメタノール（以下、改質用燃料ガスという）の流路２の断面積が改質触媒部４の断面積よりも小さい場合がある。その際、改質触媒部４の全面に対して改質用燃料ガスを均一に供給するために、通常、前記改質触媒部４の上流側に流路断面積を広くする領域、すなわち、コーン部６が設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、改質用燃料ガスの流れ方向に対してコーン部６が十分に長く設定されていないと、この改質用燃料ガスが改質触媒部４の断面積全面まで均一に行き渡らない。このため、改質用燃料ガスが改質触媒部４の一部分にのみ流れてしまい、前記改質触媒部４を全面にわたって有効に活用することができないおそれがある。これにより、実際上、十分に長いコーン部６を使用する必要があり、改質器１が相当に大型化するという問題が指摘されている。
【０００６】
一方、改質用燃料ガスを改質器１の流路２に供給するための導入孔は、通常、一箇所に設けられている。ところが、燃料電池スタックの車載性を考慮すると、図１０に示すように、改質器１を横置きにして改質用燃料ガスを横方向から流す構造が望ましいものの、導入孔が一箇所では、この改質用燃料ガスの自重に影響されてしまい、前記改質用燃料ガスを改質触媒部４全体に均一に供給することが極めて困難になるという問題がある。
【０００７】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な構成で、所望の改質反応を円滑に行うとともに、装置全体の小型化を容易に図ることが可能な燃料改質装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る燃料改質装置では、改質用燃料ガスを改質室に導入する導入孔断面積よりも改質触媒部の断面積が大きく設定されるとともに、前記改質触媒部が、前記改質用燃料ガスの流れ方向上流側に整流板を設けている。このため、改質用燃料ガスが狭小な導入孔から断面積の大きな改質触媒部に供給される際、整流板の作用下に前記改質触媒部の全断面積に対して前記改質用燃料ガスの流速が均一になる。これにより、従来の長尺なコーン部が不要になって装置全体のコンパクト化が図られるとともに、改質触媒部の全ての領域に均一な負荷を与えることができ、前記改質触媒部を最大限有効に使用することが可能になる。
【０００９】
また、改質触媒部は、改質用燃料ガスの流れ方向に複数並列されており、前記改質触媒部の前記改質用燃料ガスの流れ方向上流側に設けられたそれぞれの整流板が、前記改質用燃料ガスの流れ状態に応じて異なる整流機能に設定されている。従って、複数の改質触媒部を配置するとともに、全ての改質触媒部に均一な負荷を与えることができる。
【００１０】
ここで、改質触媒部は、面方向が改質用燃料ガスの流れ方向に直交するドーナツ形状に設定されており、前記改質用燃料ガスの流れ方向に複数並列されるとともに、前記改質触媒部間には、一の前記改質触媒部を通りかつその他の前記改質触媒部を迂回するガス流路形成手段が配置される。このため、装置全体の小型化が容易に図られる他、各改質触媒部に改質用燃料ガスを均一に供給することが可能になる。
【００１１】
さらにまた、本発明では、改質室に連通する流路室を形成する壁部に、少なくとも改質用燃料ガスを前記流路室外から該流路室内に導入するための複数の導入孔が周方向に配列されている。これにより、改質用燃料ガスを導入孔からこの導入孔より大きな面積を有する改質触媒部に供給する際、前記改質用燃料ガスを前記改質触媒部全体に均一に流すことができる。
【００１２】
ここで、流路室を形成する壁部が、内部に開口を有する二重壁構造を有しており、その外壁に改質用燃料ガスを前記流路室の外部から前記開口に供給する供給口が設けられるとともに、その内壁に前記開口に連通する複数の導入孔が設けられる。さらに、各導入孔の吹き出し角度および孔径が設定されることにより、改質用燃料ガスの分配性が向上し、改質触媒部に前記改質用燃料ガスを均一かつ確実に供給することが可能になる。
【００１３】
これにより、特に改質室が横置きに設置されて、改質用燃料ガスを改質触媒部に向かって横方向に供給する際にも、前記改質用燃料ガスの分配性を確保して前記改質触媒部全面を有効活用することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料改質装置１０を組み込む燃料電池システム１２の概略構成図である。燃料電池システム１２は、炭化水素を含む改質用燃料を改質することにより水素ガスを含む改質ガスを生成する燃料改質装置１０と、この燃料改質装置１０から改質ガスが供給されるとともに、酸化剤ガスとして空気が供給され、前記改質ガス中の水素ガスと前記空気中の酸素とにより発電を行う燃料電池スタック１４とを備える。炭化水素としては、メタノール、天然ガスまたはメタン等が使用可能である。
【００１５】
燃料改質装置１０は、炭化水素、例えば、メタノールを貯留するメタノールタンク１６と、燃料電池１２から排出される生成水等を貯留する水タンク１８と、前記メタノールタンク１６および前記水タンク１８からそれぞれ所定量のメタノールおよび水が供給されてメタノール水溶液を混合する混合器２０と、前記混合器２０から供給されるメタノール水溶液を蒸発させるための蒸発器２２と、前記蒸発器２２に蒸発熱を供給する触媒燃焼器２４と、前記蒸発器２２から導入される水蒸気が混合されたメタノール（以下、改質用燃料ガスという）を改質して水素ガスを含む改質ガスを生成する改質器２６と、この改質器２６から導出される改質ガス中の一酸化炭素を除去するＣＯ除去器２８とを備える。
【００１６】
触媒燃焼器２４とＣＯ除去器２８とには、空気供給器３０からそれぞれ空気が供給されるとともに、改質器２６と前記ＣＯ除去器２８との間には、改質ガスの温度を低下させるための熱交換器３２が配置されている。蒸発器２２と改質器２６と熱交換器３２とＣＯ除去器２８と触媒燃焼器２４とは、管体３４を介して連結され、循環流路を構成している（図２参照）。
【００１７】
図３に示すように、改質器２６は、横置き構造を有しており、改質室３６に配置される第１および第２改質触媒層（改質触媒部）３８、４０と、前記改質室３６に改質用燃料ガスおよび酸素含有ガス、例えば、空気を供給して前記第１および第２改質触媒層３８、４０で酸化反応と改質反応とを同時に行わせるための供給機構４２と、前記第１および第２改質触媒層３８、４０の上流側に配置され、燃料改質装置１０の始動時に該第１および第２改質触媒層３８、４０に加熱用燃焼ガスを直接供給するための始動用燃焼機構４４とを備える。
【００１８】
図２および図３に示すように、燃焼機構４４は、改質器２６にガス流れ方向（矢印Ａ方向）の上流側に対応しかつ第１および第２改質触媒層３８、４０と同心的に設けられており、この燃焼機構４４は燃焼室４６に燃料、例えば、メタノールを供給するためのインジェクタ４８と、着火用プラグであるグロープラグ４９とを備える。このインジェクタ４８は、燃料経路５０を介してメタノールタンク１６に接続されている（図１参照）。
【００１９】
インジェクタ４８の先端側周囲には、図３に示すように、空気ノズル５２が装着され、この空気ノズル５２は、燃焼室４６に向かって開口する複数の空気導出口５４を設けている。空気導出口５４は、燃焼室４６内で渦流を発生させるようにそれぞれの噴射方向および角度が設定されている。空気ノズル５２は、第１空気経路５６を介して空気供給器５８または空気供給器３０に接続されている（図１参照）。
【００２０】
供給機構４２は、図２および図３に示すように、燃焼機構４４の下流側に配置されており、インジェクタ４８の下流側でかつ第１改質触媒層３８の上流側に位置して改質用燃料ガスと酸化用および希釈用空気とが混合または独立して供給される供給口６０を設けている。供給口６０は、経路３４ａを介して蒸発器２２に連結されるとともに、この経路３４ａの途上に設けられたジョイント部６２は、例えば、空気供給器３０に第２空気経路６４を介して連通している（図１参照）。
【００２１】
改質器２６は、改質室３６に連通しかつこの改質室３６よりも断面積の小さな流路室６６を有し、この流路室６６を構成する壁部６８には、改質用燃料ガスおよび空気（少なくとも改質用燃料ガス）を前記流路室６６に導入するための複数の導入孔７０が周方向に配列されている。壁部６８は、内部に室７２を有する二重壁構造を有しており、その外壁に供給口６０が設けられるとともに、その内壁に前記室７２に連通する複数の導入孔７０が設けられる。
【００２２】
各導入孔７０は、第１および第２改質触媒層３８、４０に改質用燃料ガスおよび空気（以下、単に改質用燃料ガスという）を均一に供給するために、それぞれの吹き出し角度および／または孔径が設定されている。導入孔７０全体の開口断面積は、第１改質触媒層３８の断面積に比べ相当に小さな値に設定されている。
【００２３】
改質器２６は、燃焼室４６に連通する流路室６６から第１改質触媒層３８に向かって急激に拡径する円錐形状のガス供給流路７４を形成するディフューザ部（流路部材）７６を備える。ディフューザ部７６の拡径する端部には、略円筒形状のケース７８がねじ止めされており、このケース７８内に第１および第２改質触媒層３８、４０が装着される。
【００２４】
第１および第２改質触媒層３８、４０は、銅または亜鉛系触媒で構成されており、ドーナツ形状のハニカム構造に設定されている。各ハニカム触媒のそれぞれの面方向は改質室３６内のガス流れ方向（矢印Ａ方向）に直交して並列されている。第１および第２改質触媒層３８、４０のガス流れ方向の上流側に第１および第２整流板８０、８２が固定される。
【００２５】
第１および第２整流板８０、８２は、流路室６６から送られる改質用燃料ガスを第１および第２改質触媒層３８、４０の全面に対し均一の流速で流す機能を有しており、例えば、発泡金属、ハニカム材、焼結金属、パンチングメタル、またはポーラス金属等の通気性のある構成を有している。第１および第２整流板８０、８２は、改質用燃料ガスの流れ状態、すなわち、流れ易いのか、流れ難いのかに応じて異なる整流機能（圧力損失）に設定されている。改質用燃料ガスが流れ難い場合に流れ易くするために、例えば、肉薄に設定し、もしくは、きめの荒い構造を採用する。一方、改質用燃料ガスが流れ易い場合に流れ難くするために、例えば、肉厚に設定し、もしくは、きめの細かい構造を採用する。これにより、第１および第２改質触媒層３８、４０へのガス流量を均一化することができる。
【００２６】
第１および第２改質触媒層３８、４０の間には、改質用燃料ガスがいずれか一方のみを通過するようにガス流路形成手段８６が配置される。ガス流路形成手段８６は、例えば、ＳＵＳ製の板材で構成されており、第１改質触媒層３８の中央空洞部分３８ａに挿入される筒状部８８と、この筒状部８８の端部からガス流れ方向に沿って拡径する円錐部９０と、この円錐部９０の端部に一体的に設けられ、第２改質触媒層４０の外周を覆うリング部９２とを有する。筒状部８８の先端は、ガス流れ方向とは逆方向に向かって縮径する絞り形状部９４が一体成形されている。第２改質触媒層４０の中央空洞部分４０ａには、円錐形状のカバー部材９６が装着されている。
【００２７】
図２に示すように、管体３４を構成し触媒燃焼器２４とＣＯ除去器２８とにそれぞれ接続される経路３４ｂ、３４ｃのジョイント部９８には、三方弁１００が設けられており、この三方弁１００は、前記経路３４ｂと燃料電池スタック１４とを連通する位置と、該経路３４ｂと経路３４ｃとを連通する位置とに切り換え自在である。この経路３４ｃには、燃料電池スタック１４から排出される排出成分中の未反応水素ガス等のガスを導入するための導入口１０２が配置されている。
【００２８】
このように構成される本発明の第１の実施形態に係る燃料改質装置１０の動作について、以下に説明する。
【００２９】
先ず、燃料改質装置１０の始動時には、始動暖気モードとして管体３４の経路３４ｂ、３４ｃが燃料電池スタック１４と遮断状態にある。そこで、燃焼機構４４を構成する第１空気経路５６から空気ノズル５２を介して燃焼室４６に空気が供給され、この燃焼室４６内に渦流が形成される。この状態で、グロープラグ４９が駆動されてこのグロープラグ４９の温度が所定温度になったとき、メタノールタンク１６からインジェクタ４８にメタノールが供給される。
【００３０】
メタノールは、インジェクタ４８を介して燃焼室４６内に噴霧されるとともに、このメタノールに空気による渦流が作用して、前記メタノールの微粒化および拡散化が図られる。このため、燃焼室４６内では、グロープラグ４９の加熱作用下にメタノールが燃焼し、この燃焼室４６内でのみ保炎がなされる。
【００３１】
次いで、第２空気経路６４から各導入口７０を介して流路室６６に希釈用空気が導入される。従って、燃焼室４６で生成される高温の燃焼ガスに空気が混合され、この燃焼ガスの温度が調整された状態で、前記燃焼ガスが改質室３６に配置されている第１および第２改質触媒層３８、４０に直接供給される。さらに、第１および第２改質触媒層３８、４０が所定の温度に昇温した後、混合器２０を介してメタノールおよび水が所定の混合比に混合されたメタノール水溶液が蒸発器２２に供給される。
【００３２】
蒸発器２２では、触媒燃焼器２４で発生した高温の燃焼ガスと蒸発ガスとが熱交換することによってメタノール水溶液が蒸気化し、第２空気経路６４から送られる空気と混合されて各導入口７０から改質器２６内に供給される一方、インジェクタ４８から燃焼室４６内へのメタノールの供給が停止される。ここで、第１空気経路５６から空気ノズル５２を介して燃焼室４６側に空気が継続して供給されており、インジェクタ４８自体の温度を有効に低減している。
【００３３】
この場合、第１の実施形態では、改質器２６が横置き構造に設定されており、空気を混在した改質用燃料ガスは、流路室６６から大容積の改質室３６に水平方向（矢印Ａ方向）に向かって供給される。その際、流路室６６を構成する壁部６８の外壁に設けられた供給口６０が、この壁部６８内の室７２を介して複数の導入口７０に連通しており、前記供給口６０に供給された改質用燃料ガス（空気を含む）は、前記壁部６８の内壁周面に設けられている複数の前記導入口７０から流路室６６を介して改質室３６側に導入される。
【００３４】
このため、それぞれ吹き出し角度および孔径が設定された各導入孔７０から改質用燃料ガスが噴射されることにより、この改質用燃料ガスの分配性が向上し、第１改質触媒層３８の全面に対して前記改質用燃料ガスを均一かつ確実に供給することが可能になる。
【００３５】
ここで、複数の導入孔７０から流路室６６に改質用燃料ガスを供給する場合と、従来の単一の導入孔より前記改質用燃料ガスを前記流路室６６に供給した場合とにおいて、改質ガスを生成する実験を行った。その結果が、図４に示されている。これにより、第１の実施形態では、改質用燃料ガスの分配性が均一化され、第１改質触媒層３８全面を有効活用することができるという結果が得られた。
【００３６】
ところで、蒸発器２２から経路３４ａに供給された改質用燃料ガスは、第２空気経路６４から噴射される空気と混合して流路室６６内に導入された後、ディフューザ部７６側に送られる。このディフューザ部７６では、メタノール水溶液、水蒸気および酸素を含む改質用燃料ガスが、その一部をガス供給流路７４に沿って第１改質触媒層３８に送られる一方、他の部分がこの第１改質触媒層３８の中央空洞部分３８ａに嵌挿された円筒部８８の内部を通って第２改質触媒層４０に送られる。
【００３７】
第１改質触媒層３８を通って生成された改質ガスおよび第２改質触媒層４０を通って生成された改質ガスは、熱交換器３２に導入されて所定の温度に冷却される。次いで、改質ガスは、ＣＯ除去器２８に導入されてこの前記改質ガス中のＣＯが選択的に反応除去された後、必要に応じて触媒燃焼器２４に送られる。そして、改質器２６から安定した改質ガスが生成され始めると、三方弁１００が切り換えられて燃料電池スタック１４にこの改質ガスが供給される。
【００３８】
この場合、第１の実施形態では、第１および第２改質触媒層３８、４０の上流側にそれぞれ第１および第２整流板８０、８２が設けられるため、ディフィーザ部７６の角度を急激に設定した際にも、流路室６６から供給される改質用燃料ガスを第１および第２改質触媒層３８、４０の全面に対し均一の流速で流すことができる。
【００３９】
これにより、改質器２６全体を一挙に小型化するとともに、第１および第２改質触媒層３８、４０の全面に均一な負荷を与え、前記第１および第２改質触媒層３８、４０が有する性能を最大限に活用することが可能になるという効果が得られる。
【００４０】
さらに、第１および第２改質触媒層３８、４０が改質用燃料ガス流れ方向である水平方向に並列されており、第１および第２整流板８０、８２が前記改質用燃料ガスの流れ状態に応じて異なる整流機能に設定されている。従って、第１および第２改質触媒層３８、４０を近接して配置しても、この第１および第２改質触媒層３８、４０の全面に均一な負荷を与えることができ、改質器２６を一層コンパクトに構成することが可能になる。
【００４１】
そこで、整流板８０を用いない第１改質触媒層３８のみの場合（図５参照）と、第１の実施形態のように前記改質触媒層３８の上流側に第１整流板８０を設けた場合（図６参照）とにおいて、各測定ポイントＡ〜Ｄでの温度変化を検出する実験を行った。その結果が、図７に示されている。
【００４２】
従って、角度の急激なディフューザ部７６を用いると、第１整流板８０が使用されない第１改質触媒層３８では、特に外周部分である測定ポイントＣおよびＤにおける温度が低く、この部分での改質反応がほとんど行われていないことが判った。このため、第１整流板８０を用いることにより、第１改質触媒層３８の全面にわたって改質用燃料ガスの均一な流れが発生し、効率的な改質反応が行われることが実証された。
【００４３】
図８は、本発明の第２の実施形態に係る燃料改質装置１１０を構成する改質器１１２の要部縦断面説明図である。この改質器１１２は、横置き構造を採用しており、改質用燃料ガスが矢印に示すように水平方向に供給される。改質器１１２内の改質室１１４には、第１乃至第３改質触媒層１１６、１１８および１２０がガス流れ方向（水平方向）に配列されるとともに、それぞれの上流側には、第１乃至第３整流板１２２、１２４および１２６が設けられている。
【００４４】
改質器１１２には、ガス導入口１２８とガス導出口１３０とが設けられるとともに、このガス導入口１２８の断面積は、第１改質触媒層１１６の断面積よりも相当に小さな値に設定されている。
【００４５】
改質室１１４内では、第１乃至第３改質触媒層１１６、１１８および１２０によって、それぞれ、幅寸法ａ、ｂおよびｃが設定されており、前記第１乃至第３触媒層１１６、１１８および１２０への改質用燃料ガスの流れ状態が異なっている。第１乃至第３整流板１２２、１２４および１２６は、それぞれの改質用燃料ガスの流れ状態に応じた整流機能に設定されており、具体的には、厚さ方向の寸法やきめの荒らさを変更することにより設定されている。
【００４６】
改質室１１４には、第１乃至第３改質触媒層１１６、１１８および１２０のいずれか一つのみを改質用燃料ガスが通過するようにガス流路形成手段１３２が配置される。改質室１１４内には、ガス流路形成手段１３２によりそれぞれ矢印に示す三つのガス流路１３４ａ、１３４ｂおよび１３４ｃが形成されている。
【００４７】
このように構成される改質器１１２では、開口断面積の小さなガス導入口１２８から開口断面積の相当に大きな改質室１１４に導入された改質用燃料ガスは、ガス流路１３４ａ、１３４ｂおよび１３４ｃに分配されてそれぞれ第１整流板１２２、第２整流板１２４および第３整流板１２６に供給される。このため、第１乃至第３改質触媒層１１６、１１８および１２０の全面にわたって改質用燃料ガスを均一に流すことができ、前記第１乃至第３改質触媒層１１６、１１８および１２０全面に均一な負荷を与えることが可能になる。
【００４８】
しかも、第１乃至第３整流板１２２、１２４および１２６の整流機能をそれぞれ設定することにより、第１乃至第３改質触媒層１１６、１１８および１２０全体としての改質用燃料ガスの流れを均一にすることができる。これにより、多数配置された第１乃至第３改質触媒層１１６、１１８および１２０に改質用燃料ガスを均一に流すとともに、改質器１１２全体を一層小型化することが可能になる。
【００４９】
図９は、本発明の第３の実施形態に係る燃料改質装置１４０を構成する改質器１４２の概略構成説明図である。この改質器１４２の改質室１４４には、改質用燃料ガスの流れ方向に直交する方向に第１改質触媒層１４６と第２改質触媒層１４８とが配置される。具体的には、第２改質触媒層１４８がドーナツ形状を有しており、その中央空洞部分に第１改質触媒層１３６が配置されている。また、第１改質触媒層１４６の外周に沿って、円筒形状の複数の第２改質触媒層１４８を配置してもよい。
【００５０】
第１改質触媒層１４６の上流側に第１整流板１５０が設けられるとともに、第２改質触媒層１４８の上流側に第２整流板１５２が設けられている。改質器１４２の左右両端には、ガス導入口１５４とガス導出口１５６とが形成され、このガス導入口１５４から開口断面積の大きな改質室１４４に改質用燃料ガスが水平方向に導入される。
【００５１】
ここで、改質室１４４の中央部分に改質用燃料ガスが多量に流れるため、この中央部分に配置されている第１改質触媒層１４６に設けられた第１整流板１５０を第２改質触媒層１４８に設けられた第２整流板１５２よりも流れ難い構造に設定する。具体的には、第１整流板１５０の厚さを第２整流板１５２の厚さよりも大きく設定する。
【００５２】
これにより、第３の実施形態では、第１および第２改質触媒層１４６、１４８全体にわたって均一に改質用燃料ガスを流すことができ、前記第１および第２改質触媒層１４６、１４８の性能を最大限に利用できる等、第１および第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明に係る燃料改質装置では、改質触媒部のガス流れ方向の上流側に整流板が設けられており、この整流板の作用下に前記改質触媒部の全面に対して改質用燃料ガスを均一に流すことができる。これにより、従来の長尺なコーン部が不要になって装置全体のコンパクト化が図られるとともに、改質触媒部の全ての領域に均一な負荷を与えることが可能になる。
【００５４】
また、本発明では、改質室に連通する流路室に複数の導入孔から改質用燃料ガスが導入されるため、前記改質用燃料ガスを改質触媒部全体に均一に流すことができる。従って、改質室が横置きに設置されていても、改質用燃料ガスの分配性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料改質装置を組み込む燃料電池システムの概略構成説明図である。
【図２】前記燃料改質装置の斜視説明図である。
【図３】前記燃料改質装置を構成する改質器の縦断面説明図である。
【図４】単一の導入孔と複数の導入孔とによるメタノール反応率の説明図である。
【図５】整流板を用いない改質触媒層の説明図である。
【図６】前記整流板を用いる改質触媒層の説明図である。
【図７】図５および図６を用いて各部温度測定を行った結果の説明図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る燃料改質装置を構成する改質器の要部縦断面説明図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る燃料改質装置を構成する改質器の概略構成説明図である。
【図１０】従来技術に係る改質器の説明図である。
【符号の説明】
１０、１１０、１４０…燃料改質装置 １２…燃料電池システム
１６…メタノールタンク １８…水タンク
２０…混合器 ２２…蒸発器
２４…触媒燃焼器 ２６、１１２、１４２…改質器
２８…ＣＯ除去器 ３２…熱交換器
３４ａ…経路 ３６、１１４、１４４…改質室
３８、４０、１１６、１１８、１２０、１４６、１４８…改質触媒層
４２…供給機構 ４４…始動用燃焼機構
５６…空気経路 ６０…供給口
６６…流路室 ６８…壁部
７０…導入孔 ７２…室
７６…ディフューザ部 ８０、８２…整流板
８６…ガス流路形成手段 １２８…ガス導入口
１３０…ガス導出口
１２２、１２４、１２６、１５０、１５２…整流板

Claims (6)

1. 炭化水素を含む改質用燃料ガスを改質触媒部で改質することにより、水素を含む改質ガスを生成する横置き構造の燃料改質装置であって、
   前記改質用燃料ガスを改質室に導入する導入孔断面積よりも前記改質触媒部の断面積が大きく設定されるとともに、
   前記改質触媒部は、前記改質用燃料ガスの流れ方向上流側に整流板を設けることを特徴とする燃料改質装置。
2. 請求項１記載の燃料改質装置において、前記改質触媒部は、前記改質用燃料ガスの流れ方向に複数配置されており、
   前記改質触媒部の前記改質用燃料ガスの流れ方向上流側に設けられたそれぞれの前記整流板は、前記改質用燃料ガスの流れ状態に応じて異なる整流機能に設定されることを特徴とする燃料改質装置。
3. 請求項１記載の燃料改質装置において、前記改質触媒部は、面方向が前記改質用燃料ガスの流れ方向に直交するドーナツ形状に設定されており、前記改質用燃料ガスの流れ方向に複数並列されるとともに、前記改質触媒部間には、一の前記改質触媒部を通りかつその他の前記改質触媒部を迂回するガス流路形成手段が配置されることを特徴とする燃料改質装置。
4. 炭化水素を含む改質用燃料ガスを、流路室から該流路室に連通する改質室内に配置された改質触媒部に供給し、前記改質触媒部で改質することにより水素を含む改質ガスを生成する燃料改質装置であって、
   前記流路室を形成する壁部には、少なくとも前記改質用燃料ガスを前記流路室外から該流路室内に導入するための複数の導入孔が周方向に配列されることを特徴とする燃料改質装置。
5. 請求項４記載の燃料改質装置において、前記流路室を構成する壁部は、内部に開口を有する二重壁構造を有しており、
   その外壁には、前記改質用燃料ガスを前記流路室の外部から前記開口に供給する供給口が設けられるとともに、その内壁には、前記開口に連通する前記複数の導入孔が設けられることを特徴とする燃料改質装置。
6. 請求項４または５記載の燃料改質装置において、前記改質室は、前記改質用燃料ガスを前記改質触媒部に向かって横方向に供給する横置き構造であることを特徴とする燃料改質装置。

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