JP4169316B2 - 燃料改質装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、改質原料を利用して改質ガスを生成して排出する改質部から成る燃料改質装置本体を備えた燃料改質装置において、該燃料改質装置本体を包囲するように延在形成され、該改質装置の外壁より放射される輻射熱を遮蔽する遮蔽壁部材を備えている燃料改質装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の燃料電池発電装置(特開平7−335236)は、図12に示されるようにパッケージとしての筐体P内に改質装置本体H、燃料電池B、制御部等の機器およびシステム部品が配設されるものであって、上記各機器およびシステム部品をメンテしやすいように、区分けしてアレンジされているものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の燃料電池発電装置は、前記パッケージP内において改質装置本体Hその他の機器とシステム部品の間は空間のみで遮るものは無いので、改質装置本体Hの熱が熱輻射または熱伝導によって制御部などシステム部品に伝わってしまうため、それらのシステム部品を過熱させるという問題があった。
【0004】
そこで本発明者は、改質原料を利用して改質ガスを生成して排出する改質部から成る燃料改質装置本体を備えた燃料改質装置において、該燃料改質装置本体を包囲するように延在形成された遮蔽壁部材が、前記改質装置の外壁より放射される輻射熱を遮蔽するという本発明の第1の技術的思想に着眼するとともに、前記遮蔽壁部材を貫通して延在形成され、前記燃料改質装置本体をパッケージのフレームに固着する固着部材の一部に形成された熱伝達阻止部によって前記燃料改質装置本体の熱が前記フレームに熱伝達するのを阻止するという本発明の第1の技術的思想に着眼し、更に研究開発を重ねた結果、改質装置本体の熱が制御部などシステム部品に伝わることを防止して、システム部品の過熱を防止するという目的を達成する本発明に到達した。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明(請求項1に記載の第1発明)の燃料改質装置は、
改質原料を利用して改質ガスを生成して排出する改質部から成る燃料改質装置本体を備えた燃料改質装置において、
該燃料改質装置本体を包囲するように延在形成され、該改質装置の外壁より放射される輻射熱を遮蔽する遮蔽壁部材を備え、
前記遮蔽壁部材を貫通して延在形成され、前記燃料改質装置本体の一部に一端が固着されるとともに、パッケージのフレームの一部に他端が固着された固着部材の一部に前記燃料改質装置本体の熱が前記フレームに熱伝達するのを阻止する熱伝達阻止部が形成されている
ものである。
【0006】
本発明の燃料改質装置は、
前記発明において、
前記遮蔽壁部材が、前記燃料改質装置本体の少なくとも高温部分を包囲している
ものである。
【0007】
本発明の燃料改質装置は、
前記発明において、
前記遮蔽壁部材が、前記燃料改質装置本体のほぼ全体を包囲している
ものである。
【0009】
本発明(請求項2に記載の第2発明)の燃料改質装置は、
前記第1発明において、
前記熱伝達阻止部が、冷媒によって前記固着部材の前記一部を冷却する冷却部によって構成されている
ものである。
【0010】
本発明(請求項3に記載の第3発明)の燃料改質装置は、
前記第2発明において、
前記冷却部が、冷媒が供給される冷媒通路によって構成されている
ものである。
【0011】
本発明(請求項4に記載の第4発明)の燃料改質装置は、
前記第3発明において、
前記遮蔽壁部材の一部に冷媒が供給される冷媒配管を配設することにより、該冷媒配管に供給される冷媒によって前記遮蔽壁部材の一部を冷却する
ものである。
【0012】
本発明(請求項5に記載の第5発明)の燃料改質装置は、
前記第3発明または第4発明において、
前記冷媒通路に供給される前記冷媒が、温水回収の循環水、バーナ用エアー、燃料電池用エアー、スタック冷却水、改質原料ガス、選択酸化用エアーのいずれか1以上のものを用いる
ものである。
【0013】
【発明の作用および効果】
上記構成より成る第1発明の燃料改質装置は、改質原料を利用して改質ガスを生成して排出する改質部から成る燃料改質装置本体を備えた燃料改質装置において、該燃料改質装置本体を包囲するように延在形成された遮蔽壁部材が、前記改質装置の外壁より放射される輻射熱を遮蔽するので、前記改質装置本体の熱が制御部などシステム部品に伝わることを防止して、システム部品の過熱を防止するという効果を奏する。
上記構成より成る第1発明の燃料改質装置は、前記遮蔽壁部材を貫通して延在形成され、前記燃料改質装置本体の一部に一端が固着されるとともに、前記パッケージのフレームの一部に他端が固着された前記固着部材の一部に形成された前記熱伝達阻止部によって、前記燃料改質装置本体の熱が前記フレームに熱伝達するのを阻止するので、前記燃料改質装置本体から前記パッケージの前記フレームへの熱伝達を阻止するという効果を奏する。
【0014】
上記構成より成る本発明の燃料改質装置は、前記発明において、前記遮蔽壁部材が、前記燃料改質装置本体の少なくとも高温部分を包囲しているので、前記改質装置本体の熱が制御部などシステム部品に伝わることを有効に防止するという効果を奏する。
【0015】
上記構成より成る本発明の燃料改質装置は、前記発明において、前記遮蔽壁部材が、前記燃料改質装置本体のほぼ全体を包囲しているので、前記改質装置本体の熱が制御部などシステム部品に伝わることを有効に防止するという効果を奏する。
【0017】
上記構成より成る第2発明の燃料改質装置は、前記第1発明において、前記熱伝達阻止部を構成する前記冷却部が、冷媒によって前記固着部材の前記一部を冷却するので、前記燃料改質装置本体から前記パッケージの前記フレームへの熱伝達を阻止するという効果を奏する。
【0018】
上記構成より成る第3発明の燃料改質装置は、前記第2発明において、前記冷却部を構成する前記冷媒通路が、供給される冷媒によって前記固着部材の前記一部を冷却するので、前記燃料改質装置本体から前記パッケージの前記フレームへの熱伝達を有効に阻止するという効果を奏する。
【0019】
上記構成より成る第4発明の燃料改質装置は、前記第3発明において、前記遮蔽壁部材の一部に冷媒が供給される冷媒配管を配設することにより、該冷媒配管に供給される冷媒によって前記遮蔽壁部材の一部を冷却するので、前記遮蔽壁部材の温度を下げるという効果を奏する。
【0020】
上記構成より成る第5発明の燃料改質装置は、前記第3発明または第4発明において、前記冷媒通路に供給される前記冷媒が、温水回収の循環水、バーナ用エアー、燃料電池用エアー、スタック冷却水、改質原料ガス、選択酸化用エアーのいずれか1以上のものを用いるので、用いる前記冷媒の温度に応じて前記燃料改質装置本体から前記パッケージの前記フレームへの熱伝達を阻止するという効果を奏する。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態につき、図面を用いて説明する。
【0022】
(第1実施形態)
本第1実施形態の燃料改質装置は、図1ないし図4に示されるようにバーナ1によって形成された火炎により、改質原料の一例として天然ガスを利用して改質ガスを生成して排出する改質部2から成る燃料改質装置本体を備えた燃料改質装置において、該燃料改質装置本体10を包囲するように延在形成され、該改質装置の外壁より放射される輻射熱を遮蔽する遮蔽壁部材9を備えているものである。
【0023】
本第1実施形態における燃料改質装置本体10は、天然ガス燃料電池システムに適用するもので、その概略を示す図1に示されるように天然ガス(13A)を利用するもので、火炎が形成されるバーナ燃焼部1と、ルテニウム触媒より成り前記排出口より前記熱交換器4の高温側に直接的に改質ガスを供給する断熱材12によって包囲された改質器としての改質部2と、燃焼排気ガスによって水を蒸発させ水蒸気を前記熱交換器4に供給する蒸発器3と、改質原料としての都市ガスを前記熱交換器4を介して改質部2に供給する昇圧ポンプと、前記改質部2からの改質ガスを原料ガスおよび水蒸気と熱交換する前記熱交換器4と、熱交換した前記改質ガスが供給される銅・亜鉛系触媒より成るCOシフト部5と、酸化剤が供給されるCO選択酸化部6とから成る。
【0024】
遮蔽壁部材9は、図1ないし図4に示されるようにコの字状の横断面形状のシステムフレーム90の中間部900に固定された矩形シールド板91と、前記バーナ燃焼部1と前記改質部2と前記熱交換器4を包囲するとともに矩形の開口部が前記矩形板部材91の下部に固着される矩形箱体の下部シールド部材92と、前記COシフト部5と前記CO選択酸化部6とを包囲するとともに矩形の開口部が矩形板部材91の上部に固着される矩形箱体の上部シールド部材93とから成る。
【0025】
コの字状の横断面形状のシステムフレーム90の対向部901、902に一端941が固着され前記下部シールド部材92と前記上部シールド部材93との間に介挿されたステー94の他端942に、前記熱交換器4の上端に固着された前記COシフト部5の下端の側壁が固着されることにより、前記燃料改質装置本体10が前記フレーム90に対して支持される。
【0026】
上記構成より成る本第1実施形態の燃料改質装置は、前記バーナ1によって形成された火炎により、改質原料を利用して改質ガスを生成して排出する前記改質部2から成る燃料改質装置本体10を備えた燃料改質装置において、該燃料改質装置本体10を包囲するように延在形成された前記遮蔽壁部材9が、前記改質装置本体10の外壁より放射される輻射熱を遮蔽するので、前記改質装置本体10の熱が制御部などシステム部品に伝わることを防止して、システム部品の過熱を防止するという効果を奏する。
【0027】
また本第1実施形態の燃料改質装置は、前記遮蔽壁部材9の前記下部シールド部材92が、前記燃料改質装置本体10の高温部分である前記バーナ1および前記改質部2を包囲しているので、前記改質装置本体10の上記高温部分の熱が制御部などシステム部品に伝わることを有効に防止するという効果を奏する。
【0028】
さらに本第1実施形態の燃料改質装置は、前記遮蔽壁部材9の前記矩形シールド板91、前記下部シールド部材92および前記上部シールド部材93が、前記燃料改質装置本体10のほぼ全体を包囲しているので、前記改質装置本体10の熱が制御部などシステム部品に伝わることを有効に防止するという効果を奏する。
【0029】
すなわち本第1実施形態の燃料改質装置は、図5に示されるように前記遮蔽壁部材9を構成するシールド板91、下部および上部のシールド部材92、93によって、前記燃料改質装置本体10を包囲することによって、前記COシフト部5から排出されるガスの温度に関係無く約10℃程度前記COシフト部5の側方の雰囲気温度が低下するという結果が得られた。
【0030】
(第2実施形態)
本第2実施形態の燃料改質装置は、前記第1実施形態における前記遮蔽壁部材9を貫通して延在形成され、図6ないし図9に示されるように前記燃料改質装置本体10のCOシフト部5に固着されるとともに、パッケージのシステムフレーム90の一部901、902に固着された固着部材94の一部941に前記燃料改質装置本体10の熱が前記フレーム90に熱伝達するのを阻止する熱伝達阻止部95が形成されているもので、前記固着部材94は所謂断熱フランジを構成するものである。
【0031】
前記熱伝達阻止部95が、前記システムフレーム90にボルトを介して固着された前記固着部材94の前記一部941としての第1ステーにおいて、冷媒によって冷却する冷却部951によって構成されている。
【0032】
前記固着部材94の前記一部941としての前記第1ステーは、図5に示されるように前記燃料改質装置本体10の熱交換器4の上端に固着された前記COシフト部5の下端にボルトを介して固着された前記固着部材94の他部942としての第2ステーにボルトを介して固着されている。
【0033】
前記冷却部951は、図8(A)および(B)に示されるように前記固着部材94の前記一部941としての前記第1ステー内に形成された冷媒通路950によって構成され、側壁の導入口から冷媒が導入され上壁の排出口から冷媒が排出される。
【0034】
前記冷媒通路950に供給される前記冷媒は、温水回収の循環水、バーナ用エアー、燃料電池用エアー、スタック冷却水、改質原料ガス、選択酸化用エアーのいずれか1以上のものが用いられる。
【0035】
前記固着部材94の他部942としての第2ステーは、図9(A)および(B)に示されるように前記第1ステーに接触する部分の上壁および下壁に長手方向に延在する複数の切欠部9421、9422、9423が形成され、前記第1ステーとの接触面積を減少させ、前記燃料改質装置本体10からの熱伝達量を低下させるように構成されている。
【0036】
上記構成より成る本第2実施形態の燃料改質装置は、前記遮蔽壁部材9を貫通して延在形成され、前記燃料改質装置本体10の一部に一端が固着されるとともに、前記パッケージのシステムフレーム90の一部に他端が固着された前記固着部材94の一部941に形成された前記熱伝達阻止部95によって、前記燃料改質装置本体10の熱が前記フレームに熱伝達するのを阻止するので、前記燃料改質装置本体10から前記パッケージの前記フレーム90への熱伝達を阻止するという効果を奏する。
【0037】
また本第2実施形態の燃料改質装置は、前記熱伝達阻止部95を構成する前記冷却部が、冷媒によって前記固着部材94の前記一部を冷却するので、前記燃料改質装置本体10から前記パッケージの前記フレーム90への熱伝達を阻止するという効果を奏する。
【0038】
さらに本第2実施形態の燃料改質装置は、前記冷却部を構成する前記冷媒通路950が、供給される冷媒によって前記固着部材94の前記一部を冷却するので、前記燃料改質装置本体から前記パッケージの前記フレームへの熱伝達を有効かつ一様に阻止するという効果を奏する。
【0039】
また本第2実施形態の燃料改質装置は、前記冷媒通路950に供給される前記冷媒が、温水回収の循環水、バーナ用エアー、燃料電池用エアー、スタック冷却水、改質原料ガス、選択酸化用エアーのいずれか1以上のものを用いるので、用いる前記冷媒の温度に応じて前記燃料改質装置本体から前記パッケージの前記フレーム90への熱伝達を阻止するという効果を奏する。
【0040】
すなわち本第2実施形態においては、前記冷却部を構成する前記冷媒通路950が、供給される冷媒によって前記固着部材94の前記一部を冷却するので、前記燃料改質装置本体から前記パッケージの前記フレームへの熱伝達を有効かつ一様に阻止するので、図10に示されるように前記COシフト部5から排出されるガスの温度が高くなる程、フレーム90の表面温度を低下させる効果が高いという結果が得られた。
【0041】
上述の実施形態は、説明のために例示したもので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。
【0042】
上述の第1実施形態および第2実施形態における前記遮蔽壁部材9の一部に、図11に示されるように例えば前記遮蔽壁部材9の上壁に冷媒が供給される冷媒配管97を配設することにより、該冷媒配管97内に供給される冷媒によって前記遮蔽壁部材9の一部を冷却する態様を採用することが出来、該冷媒配管97を供給される冷媒によって前記遮蔽壁部材9の一部を冷却するので、前記遮蔽壁部材9およびその外側の雰囲気温度を下げるという効果を奏する。
【0043】
前記第2実施形態において、前記複数の切欠部9421、9422、9423内に断熱材を挿入することにより、さらに断熱効果が期待出来るとともに、前記第1および第2ステーの固着に用いるボルトに接触するようにセラミックや樹脂のような熱伝達率の低いワッシャやカラーを使用すると断熱効果が期待出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の燃料改質装置の全体を示す全体図である。
【図2】本第1実施形態の燃料改質装置における遮蔽部材を示す正面図である。
【図3】本第1実施形態の燃料改質装置における遮蔽部材を示す横断面図である。
【図4】本第1実施形態の燃料改質装置における遮蔽部材を示す斜視図である。
【図5】本第1実施形態の燃料改質装置におけるCOシフト部から排出されるガスの温度とCOシフト部の側方の雰囲気温度との関係を示す線図である。
【図6】本発明の第2実施形態の燃料改質装置の要部を示す要部断面図である。
【図7】本第2実施形態の燃料改質装置の全体を示す全体図である。
【図8】本第2実施形態の燃料改質装置における第1ステーを示す平面図および正面図である。
【図9】本第2実施形態の燃料改質装置における第2ステーを示す平面図および正面図である。
【図10】本第2実施形態の燃料改質装置におけるCOシフト部から排出されるガスの温度とフレーム90の表面温度との関係を示す線図である。
【図11】本発明のその他の実施形態の燃料改質装置における遮蔽部材を示す斜視図である。
【図12】従来の燃料電池発電装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 バーナ
2 改質部
9 遮蔽壁部材
10 燃料改質装置本体
Claims (5)
- 改質原料を利用して改質ガスを生成して排出する改質部から成る燃料改質装置本体を備えた燃料改質装置において、
該燃料改質装置本体を包囲するように延在形成され、該改質装置の外壁より放射される輻射熱を遮蔽する遮蔽壁部材を備え、
前記遮蔽壁部材を貫通して延在形成され、前記燃料改質装置本体の一部に一端が固着されるとともに、パッケージのフレームの一部に他端が固着された固着部材の一部に前記燃料改質装置本体の熱が前記フレームに熱伝達するのを阻止する熱伝達阻止部が形成されている
ことを特徴とする燃料改質装置。 - 請求項1において、
前記熱伝達阻止部が、冷媒によって前記固着部材の前記一部を冷却する冷却部によって構成されている
ことを特徴とする燃料改質装置。 - 請求項2において、
前記冷却部が、冷媒が供給される冷媒通路によって構成されている
ことを特徴とする燃料改質装置。 - 請求項3において、
前記遮蔽壁部材の一部に冷媒が供給される冷媒配管を配設することにより、該冷媒配管に供給される冷媒によって前記遮蔽壁部材の一部を冷却する
ことを特徴とする燃料改質装置。 - 請求項3または請求項4において、
前記冷媒通路に供給される前記冷媒が、温水回収の循環水、バーナ用エアー、燃料電池用エアー、スタック冷却水、改質原料ガス、選択酸化用エアーのいずれか1以上のものを用いる
ことを特徴とする燃料改質装置。
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