JP4236496B2 - 水素含有ガス生成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、供給される原料水を加熱して水蒸気を生成する水蒸気生成部、供給される炭化水素系の原燃料を前記水蒸気生成部にて生成された水蒸気により水素ガスを主成分とするガスに改質処理する改質部、その改質部から供給される改質ガス中の一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成処理する変成部、及び、その変成部から供給される変成ガス中の一酸化炭素ガスを供給される酸素含有ガスにて選択酸化処理する選択酸化部を備えた本体部と、
その本体部の外周部に配設されてその本体部に冷却風を送風する送風機と、
前記変成部から前記選択酸化部に変成ガスを供給する変成ガス流路に設けられて、その変成ガス流路を通流する変成ガスと前記水蒸気生成部に供給される原料水とを熱交換してその原料水を予熱する原料水予熱用熱交換部と、
前記変成ガス流路における前記原料水予熱用熱交換部よりも下流側に設けられて、その変成ガス流路を通流する変成ガスと冷却用流体とを熱交換して変成ガスを冷却する変成ガス冷却用熱交換部とが設けられ、
前記原料水予熱用熱交換部が、原料水予熱用内筒部と原料水予熱用外筒部とからなる二重筒状に構成され、且つ、前記原料水予熱用内筒部内を変成ガスが通流し、前記原料水予熱用内筒部と原料水予熱用外筒部との間の環状空間を原料水が通流するように構成され、
前記変成ガス冷却用熱交換部が、変成ガス冷却用内筒部と変成ガス冷却用外筒部とからなる二重筒状に構成され、且つ、前記変成ガス冷却用内筒部内を変成ガスが通流し、前記変成ガス冷却用内筒部と変成ガス冷却用外筒部との間の環状空間を冷却用流体が通流するように構成された水素含有ガス生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる水素含有ガス生成装置は、送風機にて、本体部に冷却風を送風して本体部を冷却し、変成部から排出される変成ガスを、原料水予熱用熱交換部と変成ガス冷却用熱交換部とにより順次冷却して、選択酸化部にて選択酸化処理するのに適した温度に冷却した後、選択酸化部に供給するように構成したものである。
【０００３】
このような水素含有ガス生成装置では、従来、送風機を本体部の４側部のうちの一側部に設け、原料水予熱用熱交換部は、前記本体部における送風機が設けられている側部とは異なる側部に設けていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
変成ガス冷却用熱交換部は、変成ガス流路における原料水予熱用熱交換部よりも下流側に設けることから、変成ガス流路の配管経路を長くしないために、原料水予熱用熱交換部に隣接して設けることが好ましく、前記本体部における原料水予熱用熱交換部を設けている側部と同じ側部に設けることになる。
【０００５】
又、図６に示すように、原料水予熱用熱交換部１７の原料水予熱用内筒部１７ｉと変成ガス冷却用熱交換部１８の変成ガス冷却用内筒部１８ｉとは別体にて構成して、原料水予熱用熱交換部１７と変成ガス冷却用熱交換部１８とを別体に構成し、それら別体の原料水予熱用内筒部１７ｉと変成ガス冷却用内筒部１８ｉとを、接続管５１と２組の管継手部材５２により連通接続して、原料水予熱用熱交換部１７と変成ガス冷却用熱交換部１８とを変成ガス流路２２ｒに設けていた。図５中、１７ｏは、原料水予熱用熱交換部１７の原料水予熱用外筒部であり、１８ｏは、変成ガス冷却用熱交換部１８の変成ガス冷却用外筒部である。
【０００６】
又、図６に示すように、原料水予熱用熱交換部１７においては、原料水予熱用内筒部１７ｉと原料水予熱用外筒部１７ｏとの間の環状空間は、原料水が原料水予熱用内筒部１７ｉの軸心方向に沿って直進状に通流し、変成ガス冷却用熱交換部１８においては、変成ガス冷却用内筒部１８ｉと変成ガス冷却用外筒部１８ｏとの間の環状空間は、冷却用流体が変成ガス冷却用内筒部１８ｉの軸心方向に沿って直進状に通流するように構成していた。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２‐８３６２０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来では、原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部を、本体部における送風機が設けられている側部とは異なる側部に設けるので、本体部から出っ張る部分が多くなって水素含有ガス生成装置が大型化するという問題があった。又、互いに別体の原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部は、原料水予熱用熱交換部の原料水予熱用内筒部と変成ガス冷却用熱交換部の変成ガス冷却用内筒部とを接続筒にて接続して変成ガス流路に設けるので、原料水予熱用熱交換部と変成ガス冷却用熱交換部とを接続した状態での長さが長くなり、そのように接続した状態での長さが長い原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部を設けることによっても、水素含有ガス生成装置が大型化するという問題があった。
【０００９】
又、原料水予熱用熱交換部は、原料水が原料水予熱用内筒部の軸心方向に沿って直進状に通流することから、熱交換能力を向上するために、原料水を変成ガスと熱交換させるために通流させる原料水の熱交換通流経路を長くするには、原料水予熱用熱交換部における軸心方向での長さを長くせざるを得ず、又、変成ガス冷却用熱交換部も、冷却用流体が変成ガス冷却用内筒部の軸心方向に沿って直進状に通流することから、熱交換能力を向上するために、冷却用流体を変成ガスと熱交換させるために通流させる冷却用流体の熱交換通流経路を長くするには、変成ガス冷却用熱交換部における軸心方向での長さを長くせざるを得なかった。
従って、そのようにいずれも長さが長い原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部を設けることによっても、水素含有ガス生成装置が大型化するという問題があった。
【００１０】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化を図り得る水素含有ガス生成装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１記載の発明〕
請求項１に記載の水素含有ガス生成装置は、供給される原料水を加熱して水蒸気を生成する水蒸気生成部、供給される炭化水素系の原燃料を前記水蒸気生成部にて生成された水蒸気により水素ガスを主成分とするガスに改質処理する改質部、その改質部から供給される改質ガス中の一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成処理する変成部、及び、その変成部から供給される変成ガス中の一酸化炭素ガスを供給される酸素含有ガスにて選択酸化処理する選択酸化部を備えた本体部と、
その本体部の外周部に配設されてその本体部に冷却風を送風する送風機と、
前記変成部から前記選択酸化部に変成ガスを供給する変成ガス流路に設けられて、その変成ガス流路を通流する変成ガスと前記水蒸気生成部に供給される原料水とを熱交換してその原料水を予熱する原料水予熱用熱交換部と、
前記変成ガス流路における前記原料水予熱用熱交換部よりも下流側に設けられて、その変成ガス流路を通流する変成ガスと冷却用流体とを熱交換して変成ガスを冷却する変成ガス冷却用熱交換部とが設けられ、
前記原料水予熱用熱交換部が、原料水予熱用内筒部と原料水予熱用外筒部とからなる二重筒状に構成され、且つ、前記原料水予熱用内筒部内を変成ガスが通流し、前記原料水予熱用内筒部と原料水予熱用外筒部との間の環状空間を原料水が通流するように構成され、
前記変成ガス冷却用熱交換部が、変成ガス冷却用内筒部と変成ガス冷却用外筒部とからなる二重筒状に構成され、且つ、前記変成ガス冷却用内筒部内を変成ガスが通流し、前記変成ガス冷却用内筒部と変成ガス冷却用外筒部との間の環状空間を冷却用流体が通流するように構成された前提構成のものであって、
前記原料水予熱用熱交換部の原料水予熱用内筒部と、前記変成ガス冷却用熱交換部の変成ガス冷却用内筒部とが、隙間無く一連に連なる一体状態に構成されている点を特徴構成とする。
即ち、原料水予熱用熱交換部の原料水予熱用内筒部と、変成ガス冷却用熱交換部の変成ガス冷却用内筒部とが隙間無く一連に連なる一体状態に構成されているので、原料水予熱用熱交換部と変成ガス冷却用熱交換部とを合わせた長さを短くすることが可能となる。
つまり、原料水予熱用熱交換部における原料水及び変成ガスが熱交換のために通流する夫々の熱交換通流経路の長さを従来と同等又は従来よりも長くし、又、変成ガス冷却用熱交換部における冷却用流体及び変成ガスが熱交換のために通流する夫々の熱交換通流経路の長さを従来と同等又は従来よりも長くして、熱交換能力を従来と同等又は従来よりも向上させながら、原料水予熱用熱交換部と変成ガス冷却用熱交換部とを合わせた長さを短くすることが可能となるのである。
又、従来のように原料水予熱用熱交換部と変成ガス冷却用熱交換部とを接続筒にて接続する手間が不要となるので、設置作業の簡略化をも図ることも可能になる。
従って、水素含有ガス生成装置の小型化を図ることが可能になり、又、原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部の設置作業の簡略化をも図ることができるようになった。
【００１２】
〔請求項２記載の発明〕
請求項２に記載の水素含有ガス生成装置は、請求項１と同様の前提構成のものであって、
前記原料水予熱用熱交換部及び前記変成ガス冷却用熱交換部が、前記送風機の送風方向に沿う送風方向視にて、前記送風機の外周部に配設されている点を特徴構成とする。
即ち、例えば、送風機を本体部の４側部のうちの一側部に設ける場合は、原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部を、送風機を設置している本体部の側部における送風機の外周部の空きスペースに配設する。
つまり、例えば、原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部を本体部における送風機を設置している側部とは異なる側部に設ける場合に比べて、本体部から出っ張る部分を少なくすることが可能となり、あるいは、原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部専用の設置スペースを確保する必要がなくなる。
又、原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部を、送風機の送風方向に沿う送風方向視にて、送風機の外周部に配設するので、送風機による本体部への冷却風の送風に支障を来たすこともない。
従って、水素含有ガス生成装置の小型化を図ることが可能になった。
【００１３】
〔請求項３記載の発明〕
請求項３に記載の水素含有ガス生成装置は、請求項２において、前記原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部のうちの少なくとも一方が曲げられて、それら原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部が、前記送風機の送風方向に沿う送風方向視にて、前記送風機の外周部を囲むように配設されている点を特徴構成とする。
即ち、原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部のうちの少なくとも一方が曲げられて、それら原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部が、送風機の送風方向に沿う送風方向視にて、送風機の外周部を囲むように配設するので、原料水予熱用熱交換部と変成ガス冷却用熱交換部とを合わせた長さが長くなるようにして、原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部における熱交換通流経路を長くして熱交換能力を向上しながらも、それら熱交換通流経路を長くした原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部を、送風機の送風方向に沿う送風方向視にて本体部から外方部に出っ張ることなく配設することが可能になる。
従って、変成ガスを選択酸化処理に適した温度に冷却できるように、原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部の熱交換能力を十分に向上しながら、水素含有ガス生成装置の小型化を図ることが可能になった。
【００１４】
〔請求項４記載の発明〕
請求項４に記載の水素含有ガス生成装置は、請求項１と同様の前提構成のものあって、
前記二重筒状の原料水予熱用内筒部と原料水予熱用外筒部との間の環状空間内、及び、前記二重筒状の変成ガス冷却用内筒部と変成ガス冷却用外筒部との間の環状空間内の夫々に、スペーサが筒長手方向に沿って螺旋状又は蛇行状の流路を形成するように設けられている点を特徴構成とする。
即ち、原料水は、二重筒状の原料水予熱用内筒部と原料水予熱用外筒部との間の環状空間内をスペーサの案内にて螺旋状又は蛇行状に通流して、原料水予熱用内筒部を通流する変成ガスと熱交換し、冷却用流体は、二重筒状の変成ガス冷却用内筒部と変成ガス冷却用外筒部との間の環状空間内をスペーサの案内にて螺旋状又は蛇行状に通流して、変成ガス冷却用内筒部を通流する変成ガスと熱交換する。
つまり、原料水を二重筒状の原料水予熱用内筒部と原料水予熱用外筒部との間の環状空間内を螺旋状又は蛇行状に通流させることにより、原料水の熱交換通流経路を長くし、又、冷却用流体を二重筒状の変成ガス冷却用内筒部と変成ガス冷却用外筒部との間の環状空間内を螺旋状又は蛇行状に通流させることにより、冷却用流体の熱交換通流経路を長くすることができる。又、スペーサの伝熱作用により、原料水予熱用内筒部と原料水予熱用外筒部との間の環状空間を通流する原料水と、原料水予熱用内筒部内を通流する変成ガスとの熱交換効率、及び、変成ガス冷却用内筒部と変成ガス冷却用外筒部との間の環状空間を通流する冷却用流体と、変成ガス冷却用内筒部内を通流する変成ガスとの熱交換効率を向上することが可能になる。
そして、原料水予熱用熱交換部においては、原料水の熱交換通流経路を長くすると共に、原料水と変成ガスとの熱交換効率を向上することが可能になり、又、変成ガス冷却用熱交換部においては、冷却用流体の熱交換通流経路を長くすると共に、冷却用流体と変成ガスとの熱交換効率を向上することが可能になることから、変成ガスを選択酸化処理に適した温度に冷却できるようにしながら、原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部の長さを短縮することが可能になり、それら長さを短縮した原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部を本体部にコンパクトに配設することが可能になる。
従って、水素含有ガス生成装置の小型化を図ることが可能になった。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
図１に示すように、水素含有ガス生成装置は、供給される原料水を加熱して水蒸気を生成する水蒸気生成部Ｓ、供給される天然ガス等の炭化水素系の原燃料ガスを脱硫処理する脱硫部１、その脱硫部１にて脱硫された原燃料ガスを前記水蒸気生成部Ｓにて生成された水蒸気にて水素ガスと一酸化炭素ガスを含むガスに改質処理する改質部３、その改質部３を改質処理可能なようにガスバーナ４ｂの燃焼により加熱する燃焼室４、改質部３から供給される改質ガス中の一酸化炭素ガスを水蒸気を用いて二酸化炭素ガスに変成処理する変成部５、及び、その変成部５から供給される変成ガス中の一酸化炭素ガスを選択酸化する選択酸化部６等を備えた本体部Ｍと、その本体部Ｍの外周部に配設されてその本体部Ｍに冷却風を送風する送風機１０と、前記変成部５から前記選択酸化部６に変成ガスを供給する変成ガス流路２２ｒに設けられてその変成ガス流路２２ｒを通流する変成ガスと水蒸気生成部Ｓに供給される原料水とを熱交換してその原料水を予熱する原料水予熱用熱交換部１７と、変成ガス流路２２ｒにおける前記原料水予熱用熱交換部１７よりも下流側に設けられて、その変成ガス流路２２ｒを通流する変成ガスと冷却用流体とを熱交換して変成ガスを冷却する変成ガス冷却用熱交換部１８とを備えて構成してある。
そして、一酸化炭素ガス濃度の低い（例えば１０ｐｐｍ以下）水素リッチな水素含有ガスを生成して、その生成水素含有ガスを、例えば、各種の燃料電池Ｇにて発電用として供給する。
【００１６】
前記水蒸気生成部Ｓは、燃焼部４から排出された燃焼ガスを通流させる水蒸気生成用加熱通流部１１と、供給される原料水を水蒸気生成用加熱通流部１１による加熱にて蒸発させる蒸発処理部２とから構成してある。
【００１７】
更に、前記本体部Ｍには、改質部３から排出された高温の改質ガスを通流させて改質部３を保温する保温用通流部７、脱硫部１からの脱硫原燃料ガスと改質部３からの高温の改質ガスとを熱交換させて改質部３に供給される脱硫原燃料ガスを予熱する脱硫原燃料ガス用熱交換器Ｅｐ、改質部３からの高温の改質ガスと脱硫部１に供給される原燃料ガスとを熱交換させて原燃料ガスを予熱する原燃料ガス用熱交換器Ｅａ、変成部５を冷却するために水蒸気生成用加熱通流部１１から排出された燃焼ガスを冷却用流体として通流させる変成部冷却用通流部８、同じく、変成部６を冷却するために冷却用流体を通流させる変成部冷却用通流部９、及び、変成部冷却用通流部８から排出された燃焼ガスと、前記燃焼室４の前記ガスバーナ４ｂに供給する燃焼用空気及び燃料電池Ｇからのオフガス夫々とを熱交換させて、燃焼用空気及びオフガスを予熱する排熱回収用熱交換器３１を設けてある。
【００１８】
前記脱硫原燃料ガス用熱交換器Ｅｐは、前記保温用通流部７から排出された改質ガスを通流させる上流側改質ガス通流部１２と、前記改質部３に供給する脱硫原燃料ガスを通流させる脱硫原燃料ガス通流部１３とを熱交換自在に設けて構成し、前記原燃料ガス用熱交換器Ｅａは、前記上流側改質ガス通流部１２から排出された改質ガスを通流させる下流側改質ガス通流部１５と、前記脱硫部１に供給する原燃料ガスを通流させる原燃料ガス通流部１６とを熱交換自在に設けて構成してある。
【００１９】
前記本体部Ｍは、矩形板状の扁平な容器Ｂの複数を板状形状の厚さ方向に並べて設けて、各容器Ｂを用いて、排熱回収用熱交換器３１以外の、水蒸気生成部Ｓ、脱硫部１、改質部３、燃焼室４、変成部５、選択酸化部６、各通流部等をそれぞれ構成してある。
複数の容器Ｂのうちの一部は、一つの扁平な室を備えるように形成した単室具備容器Ｂｍにて構成し、残りは、二つの扁平な室を備えるように形成した双室具備容器Ｂｄにて構成してある。
【００２０】
本実施形態においては、９個の双室具備容器Ｂｄと、１個の単室具備容器Ｂｍを、側面視において左端から３個目に単室具備容器Ｂｍを位置させた状態で、横方向に厚さ方向に並べて設けて、コンパクトに形成してある。尚、９個の双室具備容器Ｂｄと１個の単室具備容器Ｂｍとを並べるに当たっては、伝熱させる必要のあるもの同士は密着させた状態で、且つ、伝熱量を調節する必要のあるもの同士の間には伝熱量調節用の断熱材１９を介在させた状態で並べてある。
９個の双室具備容器Ｂｄの区別が明確になるように、便宜上、双室具備容器を示す符号Ｂｄの後に、左からの並び順を示す符号１，２，３……………９を付す。
【００２１】
左端の双室具備容器Ｂｄ１の左側の室を備えた部分を用いて、水蒸気生成用加熱通流部１１を構成し、右側の室を備えた部分を用いて蒸発処理部２を構成してある。つまり、左端の双室具備容器Ｂｄ１にて水蒸気生成部Ｓを構成してある。左から２個目の双室具備容器Ｂｄ２の左側の室を備えた部分を用いて、燃焼室４を構成し、右側の室を備えた部分を用いて、改質部３を構成してある。燃焼部４には、その燃焼部４内でガス燃料を燃焼させるように前記ガスバーナ４ｂを設けてある。
単室具備容器Ｂｍを用いて、保温用通流部７を構成してある。
左から３個目の双室具備容器Ｂｄ３の左側の室を備えた部分を用いて、上流側改質ガス通流部１２を構成し、右側の室を備えた部分を用いて、脱硫原燃料ガス通流部１３を構成してある。
左から４個目の双室具備容器Ｂｄ４を用いて、脱硫部１を構成し、左から５個目の双室具備容器Ｂｄ５の左側の室を備えた部分を用いて、脱硫部１を構成し、右側の室を備えた部分を用いて、原燃料ガス通流部１６を構成してある。
左から６個目の双室具備容器Ｂｄ６の左側の室を備えた部分を用いて、下流側改質ガス通流部１５を構成し、右側の室を備えた部分を用いて、変成部５を構成してある。
左から７個目の双室具備容器Ｂｄ７の左側の室を備えた部分を用いて、変成部５を構成し、右側の室を備えた部分を用いて変成部冷却用通流部８を構成してある。
左から８個目の双室具備容器Ｂｄ８を用いて、変成部５を構成し、左から９個目（右端）の双室具備容器Ｂｄ９の左側の室を備えた部分を用いて、変成部冷却用通流部９を構成し、右側の室を備えた部分を用いて選択酸化部６を構成してある。
【００２２】
つまり、本体部Ｍは、最も高温となる燃焼室４及び改質部３を構成する双室具備容器Ｂｄ２の一方側に、その双室具備容器Ｂｄ２の側から、保温用通流部７を構成する単室具備容器Ｂｍ、断熱材１９、脱硫原燃料ガス用熱交換器Ｅｐを構成する双室具備容器Ｂｄ３、断熱材１９、脱硫部１を構成する双室具備容器Ｂｄ４、脱硫部１及び原燃料ガス通流部１６を構成する双室具備容器Ｂｄ５、下流側改質ガス通流部１５及び変成部５を構成する双室具備容器Ｂｄ６、変成部５及び変成部冷却用通流部８を構成する双室具備容器Ｂｄ７、変成部５を構成する双室具備容器Ｂｄ８、変成部冷却用通流部９及び選択酸化部６を構成する双室具備容器Ｂｄ９を記載順に並ぶように互いに密接配置し、双室具備容器Ｂｄ２の他方側に、その双室具備容器Ｂｄ２の側から、断熱材１９、水蒸気生成用加熱通流部１１及び蒸発処理部２を構成する双室具備容器Ｂｄ１、排熱回収用熱交換器３１を記載順に並ぶように密接配置して、外形形状が概ね直方体又は立方体形状になるように全体を一体状態に組み付けて構成してある。
【００２３】
そして、図１において、白抜き矢印にて示すように、原燃料ガス供給路２１を原燃料ガス用熱交換器Ｅａの原燃料ガス通流部１６に接続し、並びに、原燃料ガス通流部１６、脱硫部１、脱硫原燃料ガス用熱交換器Ｅｐの脱硫原燃料ガス通流部１３、改質部３、保温用通流部７、脱硫原燃料ガス用熱交換器Ｅｐの上流側改質ガス通流部１２、原燃料ガス用熱交換器Ｅａの下流側改質ガス通流部１５、変成部５、選択酸化部６の順に流れるガス処理経路を形成するように、それらをガス処理用流路２２にて接続し、更に、選択酸化部６から排出された選択酸化処理ガスを燃料ガスとして燃料電池Ｇに供給するように、選択酸化部６と燃料電池Ｇとを燃料ガス路２３にて接続してある。ちなみに、変成部５と選択酸化部６とを接続するガス処理用流路２２は、変成部５から選択酸化部６に変成ガスを供給する変成ガス流路２２ｒに相当し、その変成ガス流路２２ｒには、上述したように、原料水予熱用熱交換部１７、変成ガス冷却用熱交換部１８を上流側から順に設け、更に、変成ガス冷却用熱交換部１８の下流側には、変成ガスから凝縮水を除去するドレントラップ３０を設けてある。
【００２４】
図１において、実線矢印にて示すように、原料水ポンプ１４にて、水蒸気生成用の原料水を、原料水予熱用熱交換部１７にて変成ガスにて予熱した後、水蒸気生成部Ｓの蒸発処理部２に送るように、原料水ポンプ１４、原料水予熱用熱交換部１７、水蒸気生成部Ｓの蒸発処理部２を原料水供給路２５にて接続し、蒸発処理部２にて生成された水蒸気を送出する水蒸気路２６を、脱硫部１と被改質ガス通流部１３とを接続するガス処理用流路２２に接続して、ガス処理用流路２２を通流する脱硫原燃料ガスに改質用の水蒸気を混合させるように構成してある。
変成ガス冷却用熱交換部１８には、冷却用流体として水道水等の冷却水を通流させる冷却水路２０を接続してある。
【００２５】
図１において、一点鎖線矢印にて示すように、ブロア２８からの空気を、排熱回収用熱交換器３１を通過させて、燃焼用空気としてガスバーナ４ｂに供給するように、ブロア２８、排熱回収用熱交換器３１、ガスバーナ４ｂとを燃焼用空気路２９にて接続してある。尚、図示は省略するが、ブロア２８からの空気を変成部冷却用通流部９を通流させてからガスバーナ４ｂに供給する変成部冷却用空気路も設けてあり、変成部５の冷却能力が不足するとき、例えば、夏期の高気温時には、その変成部冷却用空気路を通じて、燃焼用空気をガスバーナ４ｂに供給するように切り換え可能なように構成してある。
【００２６】
図１において、実線矢印にて示すように、燃料電池Ｇから排出されたオフガスを排熱回収用熱交換器３１を通過させて、ガス燃料として燃焼室４のガスバーナ４ｂに供給すべく、燃料電池Ｇ、排熱回収用熱交換器３１、ガスバーナ４ｂを燃料供給路２４にて接続してある。
【００２７】
図１において、破線矢印にて示すように、燃焼室４から排出された燃焼ガスを、水蒸気生成用加熱通流部１１、変成部冷却用通流部８、排熱回収用熱交換器３１の順に流すように、それら燃焼室４、水蒸気生成用加熱通流部１１、変成部冷却用通流部８、排熱回収用熱交換器３１を燃焼ガス路２７にて接続して、水蒸気生成用加熱通流部１１においては、燃焼ガスによって蒸発処理部２を加熱し、変成部冷却用通流部８においては、燃焼ガスによって、発熱反応である変成反応が行われる変成部５を冷却し、更に、排熱回収用熱交換器３１においては、燃焼ガスの排熱を回収して、燃料供給路２４を通じてガスバーナ４ｂに供給される燃料電池Ｇのオフガス、及び、燃焼用空気路２９を通じてガスバーナ４ｂに供給される燃焼用空気を予熱するように構成してある。
【００２８】
図２に示すように、本体部Ｍにおける容器Ｂの並び方向の一方の側部は、側板３２を取り付けて覆ってある。
そして、送風機１０は、本体部Ｍにおける容器Ｂの並び方向の一方の側部に、前記側板３２に形成された開口部３２ｗを通じて本体部Ｍに冷却風を送風するように配置し、原料水冷却用熱交換部１７及び変成ガス冷却用熱交換部１８は、本体部Ｍにおける前記送風機１０が設けられているのと同じ側部に、その送風機１０の送風方向に沿う送風方向視にて、送風機１０の外周部に配設してある。
【００２９】
次に、図３及び図４に基づいて、原料水予熱用熱交換部１７及び変成ガス冷却用熱交換部１８について説明を加える。
円筒状の兼用内筒体４１における長手方向の略中央にリング状の仕切り板４２を外嵌し、兼用内筒体４１における仕切り板４２の両側部分の夫々にコイル状スペーサ４３を外嵌した状態で、夫々円筒状で両端部夫々に接続筒４４を筒内に連通する状態で取り付けた原料水予熱用外筒部１７ｏ及び変成ガス冷却用外筒部１８ｏを、兼用内筒体４１の外側に二重筒状に被せて、互に対向する端部を仕切り板４２に接続して、それら兼用内筒体４１と原料水予熱用外筒部１７ｏ及び変成ガス冷却用外筒部１８ｏとからなる２重筒状体を概ねＵ字状になるように曲げてあり、又、兼用内筒体４１の両端夫々に、兼用内筒体４１の内部に連通する筒部を備え且つ兼用内筒体４１と原料水予熱用外筒部１７ｏ又は変成ガス冷却用外筒部１８ｏとの間の環状開口部を閉じる接続部材４５を取り付けてある。
【００３０】
兼用内筒体４１における原料水予熱用外筒部１７ｏにて覆われる部分を原料水予熱用内筒部１７ｉとして機能させ、兼用内筒体４１における変成ガス冷却用外筒部１８ｏにて覆われる部分を変成ガス冷却用内筒部１８ｉとして機能させるようにして、兼用内筒体４１における原料水予熱用内筒部１７ｉとして機能させる部分と原料水予熱用外筒部１７ｏとにより形成される環状空間と、兼用内筒体４１における変成ガス冷却用内筒部１８ｉとして機能させる部分と変成ガス冷却用外筒部１８ｏとにより形成される環状空間とを仕切り板４２にて区画してある。
【００３１】
上述のようにして、原料水予熱用内筒部１７ｉと原料水予熱用外筒部１７ｏとからなる二重筒状で、原料水予熱用内筒部１７ｉ内に変成ガスを通流させ、原料水予熱用内筒部１７ｉと原料水予熱用外筒部１７ｏとの間の環状空間に原料水を通流させるようにした原料水予熱用熱交換部１７を構成し、変成ガス冷却用内筒部１８ｉと変成ガス冷却用外筒部１８ｏとからなる二重筒状で、変成ガス冷却用内筒部１８ｉ内に変成ガスを通流させ、変成ガス冷却用内筒部１８ｉと変成ガス冷却用外筒部１８ｏとの間の環状空間に冷却水を通流させるようにした変成ガス冷却用熱交換部１８を構成してある。
【００３２】
そして、兼用内筒体４１における原料水予熱用外筒部１７ｏにて覆われる部分を原料水予熱用内筒部１７ｉとして機能させ、兼用内筒体４１における変成ガス冷却用外筒部１８ｏにて覆われる部分を変成ガス冷却用内筒部１８ｉとして機能させるようにして、原料水予熱用熱交換部１７の原料水予熱用内筒部１７ｉと変成ガス冷却用熱交換部１８の変成ガス冷却用内筒部１８ｉとを隙間無く一連に連なる一体状態に構成してある。
又、二重筒状の原料水予熱用内筒部１７ｉと原料水予熱用外筒部１７ｏとの間の環状空間にコイル状のスペーサ４３を設けて、そのコイル状のスペーサ４３の案内にて原料水を螺旋状に通流させるようにして、原料水の熱交換通流経路を長くし、又、二重筒状の変成ガス冷却用内筒部１８ｉと変成ガス冷却用外筒部１８ｏとの間の環状空間内にコイル状のスペーサ４３を設けて、そのコイル状のスペーサ４３の案内にて冷却水を螺旋状に通流させるようにして、冷却水の熱交換通流経路を長くしてある。
又、スペーサ４３を金属等の熱伝導率の高い材料により形成して、そのスペーサ４３の伝熱作用により、原料水予熱用内筒部１７ｉと原料水予熱用外筒部１７ｏとの間の環状空間を通流する原料水と、原料水予熱用内筒部１７ｉ内を通流する変成ガスとの熱交換効率、及び、変成ガス冷却用内筒部１８ｉと変成ガス冷却用外筒部１８ｏとの間の環状空間を通流する冷却水と、変成ガス冷却用内筒部１８ｉ内を通流する変成ガスとの熱交換効率を向上するようにしてある。
【００３３】
図２に示すように、上述のように隙間がない状態で一連に連なる一体状態に構成した原料水予熱用熱交換部１７と変成ガス冷却用熱交換部１８を概ねＵ字状に曲げて、本体部Ｍにおける前記送風機１０が設けられているのと同じ側部の側板３２に、その送風機１０の送風方向に沿う送風方向視にて、送風機１０の外周部を囲む状態で配設してある。
そして、原料水予熱用外筒部１７ｏ側の接続部材４５に変成ガス流路２２ｒの上流側を接続し、変成ガス冷却用外筒部１８ｏ側の接続部材４５に変成ガス流路２２ｒの下流側を接続し、原料水予熱用外筒部１７ｏに取り付けた２個の接続筒４４のうち、中央側の接続筒４４に原料水供給路２５の上流側を接続し、端部側の接続筒４４に原料水供給路２５の下流側を接続し、並びに、変成ガス冷却用外筒部１８ｏに取り付けた２個の接続筒４４のうち、端部側の接続筒４４に冷却水路２０の上流側を接続し、中央側の接続筒４４に冷却水路２０の下流側を接続してある。
もって、変成部５から排出される変成ガスを、原料水予熱用熱交換部１７にて原料水との熱交換により冷却し、更に、変成ガス冷却用熱交換部１８にて冷却水との熱交換により冷却することにより、選択酸化処理に適正な温度にまで冷却して、選択酸化部６に供給するように構成してある。
【００３４】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ） 二重筒状の原料水予熱用内筒部１７ｉと原料水予熱用外筒部１７ｏとの間の環状空間内、及び、二重筒状の変成ガス冷却用内筒部１８ｉと変成ガス冷却用外筒部１８ｏとの間の環状空間内の夫々に、スペーサを配置する場合の配置形態は、上記の実施形態において例示した如きコイル状スペーサ４３を配置する形態に限定されるものではない。
例えば、図５に示すように、周方向の一部が欠けた複数の割れリング状スペーサ４６を、割れ部分の原料水予熱用内筒部１７ｉや変成ガス冷却用内筒部１８ｉの周方向での位相を順次ずらした状態で、原料水予熱用内筒部１７ｉや変成ガス冷却用内筒部１８ｉの軸心方向に間隔を開けて並べて設けて、蛇行状や螺旋状の流路を形成するように構成しても良い。
【００３５】
（ロ） 隙間がない状態で一連に連なる一体状態に構成した原料水予熱用熱交換部１７及び変成ガス冷却用熱交換部１８を、送風機１０の送風方向に沿う送風方向視にて、送風機１８の外周部を囲むように配設するに当たって、原料水予熱用熱交換部１７、変成ガス冷却用熱交換部１８を曲げる曲げ形態は、上記の実施形態において例示した如き、原料水予熱用熱交換部１７と変成ガス冷却用熱交換部１８の両方を概ねＵ字状に曲げる形態に限定されるものではない。
例えば、原料水予熱用熱交換部１７及び変成ガス冷却用熱交換部１８の両方を環状や円弧状になるように曲げても良い。原料水予熱用熱交換部１７又は変成ガス冷却用熱交換部１８のいずれか一方をＬ字状に曲げても良い。
又、上述のように隙間がない状態で一連に連なる一体状態に構成した原料水予熱用熱交換部１７及び変成ガス冷却用熱交換部１８を曲げずに直線状のままで、送風機１０の送風方向に沿う送風方向視にて、送風機１０の外周部に配設して良い。
【００３６】
（ハ） 上記の実施形態においては、「原料水予熱用熱交換１７の原料水予熱用内筒部１７ｉと、変成ガス冷却用熱交換部１８の変成ガス冷却用内筒部１８ｉとが、隙間無く一連に連なる一体状態に構成されている」という特徴構成（以下、第１特徴構成と称する）、「原料水予熱用熱交換部１７及び変成ガス冷却用熱交換部１８が、送風機１０の送風方向に沿う送風方向視にて、送風機１０の外周部に配設されている」という特徴構成（以下、第２特徴構成と称する）、及び、「二重筒状の原料水予熱用内筒部１７ｉと原料水予熱用外筒部１７ｏとの間の環状空間内、及び、二重筒状の変成ガス冷却用内筒部１８ｉと変成ガス冷却用外筒部１８ｏとの間の環状空間内の夫々に、スペーサ４３，４６が筒長手方向に沿って螺旋状又は蛇行状の流路を形成するように設けられている」という特徴構成（以下、第３特徴構成と称する）の全てを含む実施形態を説明したが、それら第１〜第３の特徴構成のうちのいずれか２つ、又は、いずれか１つの特徴構成を含む実施形態も可能である。
又、第２特徴構成を含む実施形態の場合、「原料水予熱用熱交換部１７及び変成ガス冷却用熱交換部１８のうちの少なくとも一方が曲げられて、それら原料水予熱用熱交換部１７及び変成ガス冷却用熱交換部１８が、送風機１０の送風方向に沿う送風方向視にて、送風機１０の外周部を囲むように配設されている」という特徴構成を含む実施形態、及び、含まない実施形態のいずれも可能である。
【００３７】
例えば、第１特徴構成のみを含む実施形態では、原料水予熱用熱交換部１７の原料水予熱用内筒部１７ｉと変成ガス冷却用熱交換部１８の変成ガス冷却用内筒部１８ｉとを隙間無く一連に連なる一体状態に構成することにより、隙間がない状態で一連に連なる一体状態に構成し、上記の実施形態の如きスペーサ４３，４６を設けない原料水予熱用熱交換部１７と変成ガス冷却用熱交換部１８を、本体部Ｍにおける本体部Ｍを配置している側部とは異なる側部、又は、本体部Ｍの上部等に配設する。この場合、概ねＵ字状、環状、円弧状等に曲げて配設しても良い。
【００３８】
又、第２特徴構成のみを含む実施形態の場合は、図６に示す構成の原料水予熱用熱交換部１７と変成ガス冷却用熱交換部１８を、送風機１０の送風方向に沿う送風方向視にて、送風機１０の外周部に配設する。
【００３９】
又、第３特徴構成のみを含む実施形態では、二重筒状の原料水予熱用内筒部１７ｉと原料水予熱用外筒部１７ｏとの間の環状空間内にスペーサ４３，４６を筒長手方向に沿って螺旋状又は蛇行状の流路を形成するように設けた原料水予熱用熱交換部１７、及び、二重筒状の変成ガス冷却用内筒部１８ｉと変成ガス冷却用外筒部１８ｏとの間の環状空間内にスペーサ４３，４６を筒長手方向に沿って螺旋状又は蛇行状の流路を形成するように設けた変成ガス冷却用熱交換部１８を、互いに別体に構成し、そのように互いに別体の原料水予熱用熱交換部１７と変成ガス冷却用熱交換部１８とを、図６に示すように原料水予熱用内筒部１７ｉと変成ガス冷却用内筒部１８ｉとを接続管５１と２組の管継手部材５２により連通接続することにより直列接続して、本体部Ｍにおける本体部Ｍを配置している側部とは異なる側部、又は、本体部Ｍの上部等に配設する。この場合、概ねＵ字状、環状、円弧状等に曲げて配設しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る水素含有ガス生成装置のブロック図
【図２】実施形態に係る水素含有ガス生成装置の側面図
【図３】実施形態に係る水素含有ガス生成装置の原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部の変成ガス通流方向に沿う面での断面図
【図４】実施形態に係る水素含有ガス生成装置の原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部の要部の一部切り欠き斜視図
【図５】別実施形態に係る水素含有ガス生成装置の原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部の要部の一部切り欠き斜視図
【図６】従来の水素含有ガス生成装置の原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部を示す図
【符号の説明】
３ 改質部
５ 変成部
６ 選択酸化部
１０ 送風機
１７ 原料水予熱用熱交換部
１７ｉ 原料水予熱用内筒部
１７ｏ 原料水予熱用外筒部
１８ 変成ガス冷却用熱交換部
１８ｉ 変成ガス冷却用内筒部
１８ｏ 変成ガス冷却用外筒部
２２ｒ 変成ガス流路
４３，４６ スペーサ
Ｍ 本体部
Ｓ 水蒸気生成部
【発明の属する技術分野】
本発明は、供給される原料水を加熱して水蒸気を生成する水蒸気生成部、供給される炭化水素系の原燃料を前記水蒸気生成部にて生成された水蒸気により水素ガスを主成分とするガスに改質処理する改質部、その改質部から供給される改質ガス中の一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成処理する変成部、及び、その変成部から供給される変成ガス中の一酸化炭素ガスを供給される酸素含有ガスにて選択酸化処理する選択酸化部を備えた本体部と、
その本体部の外周部に配設されてその本体部に冷却風を送風する送風機と、
前記変成部から前記選択酸化部に変成ガスを供給する変成ガス流路に設けられて、その変成ガス流路を通流する変成ガスと前記水蒸気生成部に供給される原料水とを熱交換してその原料水を予熱する原料水予熱用熱交換部と、
前記変成ガス流路における前記原料水予熱用熱交換部よりも下流側に設けられて、その変成ガス流路を通流する変成ガスと冷却用流体とを熱交換して変成ガスを冷却する変成ガス冷却用熱交換部とが設けられ、
前記原料水予熱用熱交換部が、原料水予熱用内筒部と原料水予熱用外筒部とからなる二重筒状に構成され、且つ、前記原料水予熱用内筒部内を変成ガスが通流し、前記原料水予熱用内筒部と原料水予熱用外筒部との間の環状空間を原料水が通流するように構成され、
前記変成ガス冷却用熱交換部が、変成ガス冷却用内筒部と変成ガス冷却用外筒部とからなる二重筒状に構成され、且つ、前記変成ガス冷却用内筒部内を変成ガスが通流し、前記変成ガス冷却用内筒部と変成ガス冷却用外筒部との間の環状空間を冷却用流体が通流するように構成された水素含有ガス生成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる水素含有ガス生成装置は、送風機にて、本体部に冷却風を送風して本体部を冷却し、変成部から排出される変成ガスを、原料水予熱用熱交換部と変成ガス冷却用熱交換部とにより順次冷却して、選択酸化部にて選択酸化処理するのに適した温度に冷却した後、選択酸化部に供給するように構成したものである。
【０００３】
このような水素含有ガス生成装置では、従来、送風機を本体部の４側部のうちの一側部に設け、原料水予熱用熱交換部は、前記本体部における送風機が設けられている側部とは異なる側部に設けていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
変成ガス冷却用熱交換部は、変成ガス流路における原料水予熱用熱交換部よりも下流側に設けることから、変成ガス流路の配管経路を長くしないために、原料水予熱用熱交換部に隣接して設けることが好ましく、前記本体部における原料水予熱用熱交換部を設けている側部と同じ側部に設けることになる。
【０００５】
又、図６に示すように、原料水予熱用熱交換部１７の原料水予熱用内筒部１７ｉと変成ガス冷却用熱交換部１８の変成ガス冷却用内筒部１８ｉとは別体にて構成して、原料水予熱用熱交換部１７と変成ガス冷却用熱交換部１８とを別体に構成し、それら別体の原料水予熱用内筒部１７ｉと変成ガス冷却用内筒部１８ｉとを、接続管５１と２組の管継手部材５２により連通接続して、原料水予熱用熱交換部１７と変成ガス冷却用熱交換部１８とを変成ガス流路２２ｒに設けていた。図５中、１７ｏは、原料水予熱用熱交換部１７の原料水予熱用外筒部であり、１８ｏは、変成ガス冷却用熱交換部１８の変成ガス冷却用外筒部である。
【０００６】
又、図６に示すように、原料水予熱用熱交換部１７においては、原料水予熱用内筒部１７ｉと原料水予熱用外筒部１７ｏとの間の環状空間は、原料水が原料水予熱用内筒部１７ｉの軸心方向に沿って直進状に通流し、変成ガス冷却用熱交換部１８においては、変成ガス冷却用内筒部１８ｉと変成ガス冷却用外筒部１８ｏとの間の環状空間は、冷却用流体が変成ガス冷却用内筒部１８ｉの軸心方向に沿って直進状に通流するように構成していた。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２‐８３６２０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来では、原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部を、本体部における送風機が設けられている側部とは異なる側部に設けるので、本体部から出っ張る部分が多くなって水素含有ガス生成装置が大型化するという問題があった。又、互いに別体の原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部は、原料水予熱用熱交換部の原料水予熱用内筒部と変成ガス冷却用熱交換部の変成ガス冷却用内筒部とを接続筒にて接続して変成ガス流路に設けるので、原料水予熱用熱交換部と変成ガス冷却用熱交換部とを接続した状態での長さが長くなり、そのように接続した状態での長さが長い原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部を設けることによっても、水素含有ガス生成装置が大型化するという問題があった。
【０００９】
又、原料水予熱用熱交換部は、原料水が原料水予熱用内筒部の軸心方向に沿って直進状に通流することから、熱交換能力を向上するために、原料水を変成ガスと熱交換させるために通流させる原料水の熱交換通流経路を長くするには、原料水予熱用熱交換部における軸心方向での長さを長くせざるを得ず、又、変成ガス冷却用熱交換部も、冷却用流体が変成ガス冷却用内筒部の軸心方向に沿って直進状に通流することから、熱交換能力を向上するために、冷却用流体を変成ガスと熱交換させるために通流させる冷却用流体の熱交換通流経路を長くするには、変成ガス冷却用熱交換部における軸心方向での長さを長くせざるを得なかった。
従って、そのようにいずれも長さが長い原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部を設けることによっても、水素含有ガス生成装置が大型化するという問題があった。
【００１０】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化を図り得る水素含有ガス生成装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１記載の発明〕
請求項１に記載の水素含有ガス生成装置は、供給される原料水を加熱して水蒸気を生成する水蒸気生成部、供給される炭化水素系の原燃料を前記水蒸気生成部にて生成された水蒸気により水素ガスを主成分とするガスに改質処理する改質部、その改質部から供給される改質ガス中の一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成処理する変成部、及び、その変成部から供給される変成ガス中の一酸化炭素ガスを供給される酸素含有ガスにて選択酸化処理する選択酸化部を備えた本体部と、
その本体部の外周部に配設されてその本体部に冷却風を送風する送風機と、
前記変成部から前記選択酸化部に変成ガスを供給する変成ガス流路に設けられて、その変成ガス流路を通流する変成ガスと前記水蒸気生成部に供給される原料水とを熱交換してその原料水を予熱する原料水予熱用熱交換部と、
前記変成ガス流路における前記原料水予熱用熱交換部よりも下流側に設けられて、その変成ガス流路を通流する変成ガスと冷却用流体とを熱交換して変成ガスを冷却する変成ガス冷却用熱交換部とが設けられ、
前記原料水予熱用熱交換部が、原料水予熱用内筒部と原料水予熱用外筒部とからなる二重筒状に構成され、且つ、前記原料水予熱用内筒部内を変成ガスが通流し、前記原料水予熱用内筒部と原料水予熱用外筒部との間の環状空間を原料水が通流するように構成され、
前記変成ガス冷却用熱交換部が、変成ガス冷却用内筒部と変成ガス冷却用外筒部とからなる二重筒状に構成され、且つ、前記変成ガス冷却用内筒部内を変成ガスが通流し、前記変成ガス冷却用内筒部と変成ガス冷却用外筒部との間の環状空間を冷却用流体が通流するように構成された前提構成のものであって、
前記原料水予熱用熱交換部の原料水予熱用内筒部と、前記変成ガス冷却用熱交換部の変成ガス冷却用内筒部とが、隙間無く一連に連なる一体状態に構成されている点を特徴構成とする。
即ち、原料水予熱用熱交換部の原料水予熱用内筒部と、変成ガス冷却用熱交換部の変成ガス冷却用内筒部とが隙間無く一連に連なる一体状態に構成されているので、原料水予熱用熱交換部と変成ガス冷却用熱交換部とを合わせた長さを短くすることが可能となる。
つまり、原料水予熱用熱交換部における原料水及び変成ガスが熱交換のために通流する夫々の熱交換通流経路の長さを従来と同等又は従来よりも長くし、又、変成ガス冷却用熱交換部における冷却用流体及び変成ガスが熱交換のために通流する夫々の熱交換通流経路の長さを従来と同等又は従来よりも長くして、熱交換能力を従来と同等又は従来よりも向上させながら、原料水予熱用熱交換部と変成ガス冷却用熱交換部とを合わせた長さを短くすることが可能となるのである。
又、従来のように原料水予熱用熱交換部と変成ガス冷却用熱交換部とを接続筒にて接続する手間が不要となるので、設置作業の簡略化をも図ることも可能になる。
従って、水素含有ガス生成装置の小型化を図ることが可能になり、又、原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部の設置作業の簡略化をも図ることができるようになった。
【００１２】
〔請求項２記載の発明〕
請求項２に記載の水素含有ガス生成装置は、請求項１と同様の前提構成のものであって、
前記原料水予熱用熱交換部及び前記変成ガス冷却用熱交換部が、前記送風機の送風方向に沿う送風方向視にて、前記送風機の外周部に配設されている点を特徴構成とする。
即ち、例えば、送風機を本体部の４側部のうちの一側部に設ける場合は、原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部を、送風機を設置している本体部の側部における送風機の外周部の空きスペースに配設する。
つまり、例えば、原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部を本体部における送風機を設置している側部とは異なる側部に設ける場合に比べて、本体部から出っ張る部分を少なくすることが可能となり、あるいは、原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部専用の設置スペースを確保する必要がなくなる。
又、原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部を、送風機の送風方向に沿う送風方向視にて、送風機の外周部に配設するので、送風機による本体部への冷却風の送風に支障を来たすこともない。
従って、水素含有ガス生成装置の小型化を図ることが可能になった。
【００１３】
〔請求項３記載の発明〕
請求項３に記載の水素含有ガス生成装置は、請求項２において、前記原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部のうちの少なくとも一方が曲げられて、それら原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部が、前記送風機の送風方向に沿う送風方向視にて、前記送風機の外周部を囲むように配設されている点を特徴構成とする。
即ち、原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部のうちの少なくとも一方が曲げられて、それら原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部が、送風機の送風方向に沿う送風方向視にて、送風機の外周部を囲むように配設するので、原料水予熱用熱交換部と変成ガス冷却用熱交換部とを合わせた長さが長くなるようにして、原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部における熱交換通流経路を長くして熱交換能力を向上しながらも、それら熱交換通流経路を長くした原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部を、送風機の送風方向に沿う送風方向視にて本体部から外方部に出っ張ることなく配設することが可能になる。
従って、変成ガスを選択酸化処理に適した温度に冷却できるように、原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部の熱交換能力を十分に向上しながら、水素含有ガス生成装置の小型化を図ることが可能になった。
【００１４】
〔請求項４記載の発明〕
請求項４に記載の水素含有ガス生成装置は、請求項１と同様の前提構成のものあって、
前記二重筒状の原料水予熱用内筒部と原料水予熱用外筒部との間の環状空間内、及び、前記二重筒状の変成ガス冷却用内筒部と変成ガス冷却用外筒部との間の環状空間内の夫々に、スペーサが筒長手方向に沿って螺旋状又は蛇行状の流路を形成するように設けられている点を特徴構成とする。
即ち、原料水は、二重筒状の原料水予熱用内筒部と原料水予熱用外筒部との間の環状空間内をスペーサの案内にて螺旋状又は蛇行状に通流して、原料水予熱用内筒部を通流する変成ガスと熱交換し、冷却用流体は、二重筒状の変成ガス冷却用内筒部と変成ガス冷却用外筒部との間の環状空間内をスペーサの案内にて螺旋状又は蛇行状に通流して、変成ガス冷却用内筒部を通流する変成ガスと熱交換する。
つまり、原料水を二重筒状の原料水予熱用内筒部と原料水予熱用外筒部との間の環状空間内を螺旋状又は蛇行状に通流させることにより、原料水の熱交換通流経路を長くし、又、冷却用流体を二重筒状の変成ガス冷却用内筒部と変成ガス冷却用外筒部との間の環状空間内を螺旋状又は蛇行状に通流させることにより、冷却用流体の熱交換通流経路を長くすることができる。又、スペーサの伝熱作用により、原料水予熱用内筒部と原料水予熱用外筒部との間の環状空間を通流する原料水と、原料水予熱用内筒部内を通流する変成ガスとの熱交換効率、及び、変成ガス冷却用内筒部と変成ガス冷却用外筒部との間の環状空間を通流する冷却用流体と、変成ガス冷却用内筒部内を通流する変成ガスとの熱交換効率を向上することが可能になる。
そして、原料水予熱用熱交換部においては、原料水の熱交換通流経路を長くすると共に、原料水と変成ガスとの熱交換効率を向上することが可能になり、又、変成ガス冷却用熱交換部においては、冷却用流体の熱交換通流経路を長くすると共に、冷却用流体と変成ガスとの熱交換効率を向上することが可能になることから、変成ガスを選択酸化処理に適した温度に冷却できるようにしながら、原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部の長さを短縮することが可能になり、それら長さを短縮した原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部を本体部にコンパクトに配設することが可能になる。
従って、水素含有ガス生成装置の小型化を図ることが可能になった。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
図１に示すように、水素含有ガス生成装置は、供給される原料水を加熱して水蒸気を生成する水蒸気生成部Ｓ、供給される天然ガス等の炭化水素系の原燃料ガスを脱硫処理する脱硫部１、その脱硫部１にて脱硫された原燃料ガスを前記水蒸気生成部Ｓにて生成された水蒸気にて水素ガスと一酸化炭素ガスを含むガスに改質処理する改質部３、その改質部３を改質処理可能なようにガスバーナ４ｂの燃焼により加熱する燃焼室４、改質部３から供給される改質ガス中の一酸化炭素ガスを水蒸気を用いて二酸化炭素ガスに変成処理する変成部５、及び、その変成部５から供給される変成ガス中の一酸化炭素ガスを選択酸化する選択酸化部６等を備えた本体部Ｍと、その本体部Ｍの外周部に配設されてその本体部Ｍに冷却風を送風する送風機１０と、前記変成部５から前記選択酸化部６に変成ガスを供給する変成ガス流路２２ｒに設けられてその変成ガス流路２２ｒを通流する変成ガスと水蒸気生成部Ｓに供給される原料水とを熱交換してその原料水を予熱する原料水予熱用熱交換部１７と、変成ガス流路２２ｒにおける前記原料水予熱用熱交換部１７よりも下流側に設けられて、その変成ガス流路２２ｒを通流する変成ガスと冷却用流体とを熱交換して変成ガスを冷却する変成ガス冷却用熱交換部１８とを備えて構成してある。
そして、一酸化炭素ガス濃度の低い（例えば１０ｐｐｍ以下）水素リッチな水素含有ガスを生成して、その生成水素含有ガスを、例えば、各種の燃料電池Ｇにて発電用として供給する。
【００１６】
前記水蒸気生成部Ｓは、燃焼部４から排出された燃焼ガスを通流させる水蒸気生成用加熱通流部１１と、供給される原料水を水蒸気生成用加熱通流部１１による加熱にて蒸発させる蒸発処理部２とから構成してある。
【００１７】
更に、前記本体部Ｍには、改質部３から排出された高温の改質ガスを通流させて改質部３を保温する保温用通流部７、脱硫部１からの脱硫原燃料ガスと改質部３からの高温の改質ガスとを熱交換させて改質部３に供給される脱硫原燃料ガスを予熱する脱硫原燃料ガス用熱交換器Ｅｐ、改質部３からの高温の改質ガスと脱硫部１に供給される原燃料ガスとを熱交換させて原燃料ガスを予熱する原燃料ガス用熱交換器Ｅａ、変成部５を冷却するために水蒸気生成用加熱通流部１１から排出された燃焼ガスを冷却用流体として通流させる変成部冷却用通流部８、同じく、変成部６を冷却するために冷却用流体を通流させる変成部冷却用通流部９、及び、変成部冷却用通流部８から排出された燃焼ガスと、前記燃焼室４の前記ガスバーナ４ｂに供給する燃焼用空気及び燃料電池Ｇからのオフガス夫々とを熱交換させて、燃焼用空気及びオフガスを予熱する排熱回収用熱交換器３１を設けてある。
【００１８】
前記脱硫原燃料ガス用熱交換器Ｅｐは、前記保温用通流部７から排出された改質ガスを通流させる上流側改質ガス通流部１２と、前記改質部３に供給する脱硫原燃料ガスを通流させる脱硫原燃料ガス通流部１３とを熱交換自在に設けて構成し、前記原燃料ガス用熱交換器Ｅａは、前記上流側改質ガス通流部１２から排出された改質ガスを通流させる下流側改質ガス通流部１５と、前記脱硫部１に供給する原燃料ガスを通流させる原燃料ガス通流部１６とを熱交換自在に設けて構成してある。
【００１９】
前記本体部Ｍは、矩形板状の扁平な容器Ｂの複数を板状形状の厚さ方向に並べて設けて、各容器Ｂを用いて、排熱回収用熱交換器３１以外の、水蒸気生成部Ｓ、脱硫部１、改質部３、燃焼室４、変成部５、選択酸化部６、各通流部等をそれぞれ構成してある。
複数の容器Ｂのうちの一部は、一つの扁平な室を備えるように形成した単室具備容器Ｂｍにて構成し、残りは、二つの扁平な室を備えるように形成した双室具備容器Ｂｄにて構成してある。
【００２０】
本実施形態においては、９個の双室具備容器Ｂｄと、１個の単室具備容器Ｂｍを、側面視において左端から３個目に単室具備容器Ｂｍを位置させた状態で、横方向に厚さ方向に並べて設けて、コンパクトに形成してある。尚、９個の双室具備容器Ｂｄと１個の単室具備容器Ｂｍとを並べるに当たっては、伝熱させる必要のあるもの同士は密着させた状態で、且つ、伝熱量を調節する必要のあるもの同士の間には伝熱量調節用の断熱材１９を介在させた状態で並べてある。
９個の双室具備容器Ｂｄの区別が明確になるように、便宜上、双室具備容器を示す符号Ｂｄの後に、左からの並び順を示す符号１，２，３……………９を付す。
【００２１】
左端の双室具備容器Ｂｄ１の左側の室を備えた部分を用いて、水蒸気生成用加熱通流部１１を構成し、右側の室を備えた部分を用いて蒸発処理部２を構成してある。つまり、左端の双室具備容器Ｂｄ１にて水蒸気生成部Ｓを構成してある。左から２個目の双室具備容器Ｂｄ２の左側の室を備えた部分を用いて、燃焼室４を構成し、右側の室を備えた部分を用いて、改質部３を構成してある。燃焼部４には、その燃焼部４内でガス燃料を燃焼させるように前記ガスバーナ４ｂを設けてある。
単室具備容器Ｂｍを用いて、保温用通流部７を構成してある。
左から３個目の双室具備容器Ｂｄ３の左側の室を備えた部分を用いて、上流側改質ガス通流部１２を構成し、右側の室を備えた部分を用いて、脱硫原燃料ガス通流部１３を構成してある。
左から４個目の双室具備容器Ｂｄ４を用いて、脱硫部１を構成し、左から５個目の双室具備容器Ｂｄ５の左側の室を備えた部分を用いて、脱硫部１を構成し、右側の室を備えた部分を用いて、原燃料ガス通流部１６を構成してある。
左から６個目の双室具備容器Ｂｄ６の左側の室を備えた部分を用いて、下流側改質ガス通流部１５を構成し、右側の室を備えた部分を用いて、変成部５を構成してある。
左から７個目の双室具備容器Ｂｄ７の左側の室を備えた部分を用いて、変成部５を構成し、右側の室を備えた部分を用いて変成部冷却用通流部８を構成してある。
左から８個目の双室具備容器Ｂｄ８を用いて、変成部５を構成し、左から９個目（右端）の双室具備容器Ｂｄ９の左側の室を備えた部分を用いて、変成部冷却用通流部９を構成し、右側の室を備えた部分を用いて選択酸化部６を構成してある。
【００２２】
つまり、本体部Ｍは、最も高温となる燃焼室４及び改質部３を構成する双室具備容器Ｂｄ２の一方側に、その双室具備容器Ｂｄ２の側から、保温用通流部７を構成する単室具備容器Ｂｍ、断熱材１９、脱硫原燃料ガス用熱交換器Ｅｐを構成する双室具備容器Ｂｄ３、断熱材１９、脱硫部１を構成する双室具備容器Ｂｄ４、脱硫部１及び原燃料ガス通流部１６を構成する双室具備容器Ｂｄ５、下流側改質ガス通流部１５及び変成部５を構成する双室具備容器Ｂｄ６、変成部５及び変成部冷却用通流部８を構成する双室具備容器Ｂｄ７、変成部５を構成する双室具備容器Ｂｄ８、変成部冷却用通流部９及び選択酸化部６を構成する双室具備容器Ｂｄ９を記載順に並ぶように互いに密接配置し、双室具備容器Ｂｄ２の他方側に、その双室具備容器Ｂｄ２の側から、断熱材１９、水蒸気生成用加熱通流部１１及び蒸発処理部２を構成する双室具備容器Ｂｄ１、排熱回収用熱交換器３１を記載順に並ぶように密接配置して、外形形状が概ね直方体又は立方体形状になるように全体を一体状態に組み付けて構成してある。
【００２３】
そして、図１において、白抜き矢印にて示すように、原燃料ガス供給路２１を原燃料ガス用熱交換器Ｅａの原燃料ガス通流部１６に接続し、並びに、原燃料ガス通流部１６、脱硫部１、脱硫原燃料ガス用熱交換器Ｅｐの脱硫原燃料ガス通流部１３、改質部３、保温用通流部７、脱硫原燃料ガス用熱交換器Ｅｐの上流側改質ガス通流部１２、原燃料ガス用熱交換器Ｅａの下流側改質ガス通流部１５、変成部５、選択酸化部６の順に流れるガス処理経路を形成するように、それらをガス処理用流路２２にて接続し、更に、選択酸化部６から排出された選択酸化処理ガスを燃料ガスとして燃料電池Ｇに供給するように、選択酸化部６と燃料電池Ｇとを燃料ガス路２３にて接続してある。ちなみに、変成部５と選択酸化部６とを接続するガス処理用流路２２は、変成部５から選択酸化部６に変成ガスを供給する変成ガス流路２２ｒに相当し、その変成ガス流路２２ｒには、上述したように、原料水予熱用熱交換部１７、変成ガス冷却用熱交換部１８を上流側から順に設け、更に、変成ガス冷却用熱交換部１８の下流側には、変成ガスから凝縮水を除去するドレントラップ３０を設けてある。
【００２４】
図１において、実線矢印にて示すように、原料水ポンプ１４にて、水蒸気生成用の原料水を、原料水予熱用熱交換部１７にて変成ガスにて予熱した後、水蒸気生成部Ｓの蒸発処理部２に送るように、原料水ポンプ１４、原料水予熱用熱交換部１７、水蒸気生成部Ｓの蒸発処理部２を原料水供給路２５にて接続し、蒸発処理部２にて生成された水蒸気を送出する水蒸気路２６を、脱硫部１と被改質ガス通流部１３とを接続するガス処理用流路２２に接続して、ガス処理用流路２２を通流する脱硫原燃料ガスに改質用の水蒸気を混合させるように構成してある。
変成ガス冷却用熱交換部１８には、冷却用流体として水道水等の冷却水を通流させる冷却水路２０を接続してある。
【００２５】
図１において、一点鎖線矢印にて示すように、ブロア２８からの空気を、排熱回収用熱交換器３１を通過させて、燃焼用空気としてガスバーナ４ｂに供給するように、ブロア２８、排熱回収用熱交換器３１、ガスバーナ４ｂとを燃焼用空気路２９にて接続してある。尚、図示は省略するが、ブロア２８からの空気を変成部冷却用通流部９を通流させてからガスバーナ４ｂに供給する変成部冷却用空気路も設けてあり、変成部５の冷却能力が不足するとき、例えば、夏期の高気温時には、その変成部冷却用空気路を通じて、燃焼用空気をガスバーナ４ｂに供給するように切り換え可能なように構成してある。
【００２６】
図１において、実線矢印にて示すように、燃料電池Ｇから排出されたオフガスを排熱回収用熱交換器３１を通過させて、ガス燃料として燃焼室４のガスバーナ４ｂに供給すべく、燃料電池Ｇ、排熱回収用熱交換器３１、ガスバーナ４ｂを燃料供給路２４にて接続してある。
【００２７】
図１において、破線矢印にて示すように、燃焼室４から排出された燃焼ガスを、水蒸気生成用加熱通流部１１、変成部冷却用通流部８、排熱回収用熱交換器３１の順に流すように、それら燃焼室４、水蒸気生成用加熱通流部１１、変成部冷却用通流部８、排熱回収用熱交換器３１を燃焼ガス路２７にて接続して、水蒸気生成用加熱通流部１１においては、燃焼ガスによって蒸発処理部２を加熱し、変成部冷却用通流部８においては、燃焼ガスによって、発熱反応である変成反応が行われる変成部５を冷却し、更に、排熱回収用熱交換器３１においては、燃焼ガスの排熱を回収して、燃料供給路２４を通じてガスバーナ４ｂに供給される燃料電池Ｇのオフガス、及び、燃焼用空気路２９を通じてガスバーナ４ｂに供給される燃焼用空気を予熱するように構成してある。
【００２８】
図２に示すように、本体部Ｍにおける容器Ｂの並び方向の一方の側部は、側板３２を取り付けて覆ってある。
そして、送風機１０は、本体部Ｍにおける容器Ｂの並び方向の一方の側部に、前記側板３２に形成された開口部３２ｗを通じて本体部Ｍに冷却風を送風するように配置し、原料水冷却用熱交換部１７及び変成ガス冷却用熱交換部１８は、本体部Ｍにおける前記送風機１０が設けられているのと同じ側部に、その送風機１０の送風方向に沿う送風方向視にて、送風機１０の外周部に配設してある。
【００２９】
次に、図３及び図４に基づいて、原料水予熱用熱交換部１７及び変成ガス冷却用熱交換部１８について説明を加える。
円筒状の兼用内筒体４１における長手方向の略中央にリング状の仕切り板４２を外嵌し、兼用内筒体４１における仕切り板４２の両側部分の夫々にコイル状スペーサ４３を外嵌した状態で、夫々円筒状で両端部夫々に接続筒４４を筒内に連通する状態で取り付けた原料水予熱用外筒部１７ｏ及び変成ガス冷却用外筒部１８ｏを、兼用内筒体４１の外側に二重筒状に被せて、互に対向する端部を仕切り板４２に接続して、それら兼用内筒体４１と原料水予熱用外筒部１７ｏ及び変成ガス冷却用外筒部１８ｏとからなる２重筒状体を概ねＵ字状になるように曲げてあり、又、兼用内筒体４１の両端夫々に、兼用内筒体４１の内部に連通する筒部を備え且つ兼用内筒体４１と原料水予熱用外筒部１７ｏ又は変成ガス冷却用外筒部１８ｏとの間の環状開口部を閉じる接続部材４５を取り付けてある。
【００３０】
兼用内筒体４１における原料水予熱用外筒部１７ｏにて覆われる部分を原料水予熱用内筒部１７ｉとして機能させ、兼用内筒体４１における変成ガス冷却用外筒部１８ｏにて覆われる部分を変成ガス冷却用内筒部１８ｉとして機能させるようにして、兼用内筒体４１における原料水予熱用内筒部１７ｉとして機能させる部分と原料水予熱用外筒部１７ｏとにより形成される環状空間と、兼用内筒体４１における変成ガス冷却用内筒部１８ｉとして機能させる部分と変成ガス冷却用外筒部１８ｏとにより形成される環状空間とを仕切り板４２にて区画してある。
【００３１】
上述のようにして、原料水予熱用内筒部１７ｉと原料水予熱用外筒部１７ｏとからなる二重筒状で、原料水予熱用内筒部１７ｉ内に変成ガスを通流させ、原料水予熱用内筒部１７ｉと原料水予熱用外筒部１７ｏとの間の環状空間に原料水を通流させるようにした原料水予熱用熱交換部１７を構成し、変成ガス冷却用内筒部１８ｉと変成ガス冷却用外筒部１８ｏとからなる二重筒状で、変成ガス冷却用内筒部１８ｉ内に変成ガスを通流させ、変成ガス冷却用内筒部１８ｉと変成ガス冷却用外筒部１８ｏとの間の環状空間に冷却水を通流させるようにした変成ガス冷却用熱交換部１８を構成してある。
【００３２】
そして、兼用内筒体４１における原料水予熱用外筒部１７ｏにて覆われる部分を原料水予熱用内筒部１７ｉとして機能させ、兼用内筒体４１における変成ガス冷却用外筒部１８ｏにて覆われる部分を変成ガス冷却用内筒部１８ｉとして機能させるようにして、原料水予熱用熱交換部１７の原料水予熱用内筒部１７ｉと変成ガス冷却用熱交換部１８の変成ガス冷却用内筒部１８ｉとを隙間無く一連に連なる一体状態に構成してある。
又、二重筒状の原料水予熱用内筒部１７ｉと原料水予熱用外筒部１７ｏとの間の環状空間にコイル状のスペーサ４３を設けて、そのコイル状のスペーサ４３の案内にて原料水を螺旋状に通流させるようにして、原料水の熱交換通流経路を長くし、又、二重筒状の変成ガス冷却用内筒部１８ｉと変成ガス冷却用外筒部１８ｏとの間の環状空間内にコイル状のスペーサ４３を設けて、そのコイル状のスペーサ４３の案内にて冷却水を螺旋状に通流させるようにして、冷却水の熱交換通流経路を長くしてある。
又、スペーサ４３を金属等の熱伝導率の高い材料により形成して、そのスペーサ４３の伝熱作用により、原料水予熱用内筒部１７ｉと原料水予熱用外筒部１７ｏとの間の環状空間を通流する原料水と、原料水予熱用内筒部１７ｉ内を通流する変成ガスとの熱交換効率、及び、変成ガス冷却用内筒部１８ｉと変成ガス冷却用外筒部１８ｏとの間の環状空間を通流する冷却水と、変成ガス冷却用内筒部１８ｉ内を通流する変成ガスとの熱交換効率を向上するようにしてある。
【００３３】
図２に示すように、上述のように隙間がない状態で一連に連なる一体状態に構成した原料水予熱用熱交換部１７と変成ガス冷却用熱交換部１８を概ねＵ字状に曲げて、本体部Ｍにおける前記送風機１０が設けられているのと同じ側部の側板３２に、その送風機１０の送風方向に沿う送風方向視にて、送風機１０の外周部を囲む状態で配設してある。
そして、原料水予熱用外筒部１７ｏ側の接続部材４５に変成ガス流路２２ｒの上流側を接続し、変成ガス冷却用外筒部１８ｏ側の接続部材４５に変成ガス流路２２ｒの下流側を接続し、原料水予熱用外筒部１７ｏに取り付けた２個の接続筒４４のうち、中央側の接続筒４４に原料水供給路２５の上流側を接続し、端部側の接続筒４４に原料水供給路２５の下流側を接続し、並びに、変成ガス冷却用外筒部１８ｏに取り付けた２個の接続筒４４のうち、端部側の接続筒４４に冷却水路２０の上流側を接続し、中央側の接続筒４４に冷却水路２０の下流側を接続してある。
もって、変成部５から排出される変成ガスを、原料水予熱用熱交換部１７にて原料水との熱交換により冷却し、更に、変成ガス冷却用熱交換部１８にて冷却水との熱交換により冷却することにより、選択酸化処理に適正な温度にまで冷却して、選択酸化部６に供給するように構成してある。
【００３４】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ） 二重筒状の原料水予熱用内筒部１７ｉと原料水予熱用外筒部１７ｏとの間の環状空間内、及び、二重筒状の変成ガス冷却用内筒部１８ｉと変成ガス冷却用外筒部１８ｏとの間の環状空間内の夫々に、スペーサを配置する場合の配置形態は、上記の実施形態において例示した如きコイル状スペーサ４３を配置する形態に限定されるものではない。
例えば、図５に示すように、周方向の一部が欠けた複数の割れリング状スペーサ４６を、割れ部分の原料水予熱用内筒部１７ｉや変成ガス冷却用内筒部１８ｉの周方向での位相を順次ずらした状態で、原料水予熱用内筒部１７ｉや変成ガス冷却用内筒部１８ｉの軸心方向に間隔を開けて並べて設けて、蛇行状や螺旋状の流路を形成するように構成しても良い。
【００３５】
（ロ） 隙間がない状態で一連に連なる一体状態に構成した原料水予熱用熱交換部１７及び変成ガス冷却用熱交換部１８を、送風機１０の送風方向に沿う送風方向視にて、送風機１８の外周部を囲むように配設するに当たって、原料水予熱用熱交換部１７、変成ガス冷却用熱交換部１８を曲げる曲げ形態は、上記の実施形態において例示した如き、原料水予熱用熱交換部１７と変成ガス冷却用熱交換部１８の両方を概ねＵ字状に曲げる形態に限定されるものではない。
例えば、原料水予熱用熱交換部１７及び変成ガス冷却用熱交換部１８の両方を環状や円弧状になるように曲げても良い。原料水予熱用熱交換部１７又は変成ガス冷却用熱交換部１８のいずれか一方をＬ字状に曲げても良い。
又、上述のように隙間がない状態で一連に連なる一体状態に構成した原料水予熱用熱交換部１７及び変成ガス冷却用熱交換部１８を曲げずに直線状のままで、送風機１０の送風方向に沿う送風方向視にて、送風機１０の外周部に配設して良い。
【００３６】
（ハ） 上記の実施形態においては、「原料水予熱用熱交換１７の原料水予熱用内筒部１７ｉと、変成ガス冷却用熱交換部１８の変成ガス冷却用内筒部１８ｉとが、隙間無く一連に連なる一体状態に構成されている」という特徴構成（以下、第１特徴構成と称する）、「原料水予熱用熱交換部１７及び変成ガス冷却用熱交換部１８が、送風機１０の送風方向に沿う送風方向視にて、送風機１０の外周部に配設されている」という特徴構成（以下、第２特徴構成と称する）、及び、「二重筒状の原料水予熱用内筒部１７ｉと原料水予熱用外筒部１７ｏとの間の環状空間内、及び、二重筒状の変成ガス冷却用内筒部１８ｉと変成ガス冷却用外筒部１８ｏとの間の環状空間内の夫々に、スペーサ４３，４６が筒長手方向に沿って螺旋状又は蛇行状の流路を形成するように設けられている」という特徴構成（以下、第３特徴構成と称する）の全てを含む実施形態を説明したが、それら第１〜第３の特徴構成のうちのいずれか２つ、又は、いずれか１つの特徴構成を含む実施形態も可能である。
又、第２特徴構成を含む実施形態の場合、「原料水予熱用熱交換部１７及び変成ガス冷却用熱交換部１８のうちの少なくとも一方が曲げられて、それら原料水予熱用熱交換部１７及び変成ガス冷却用熱交換部１８が、送風機１０の送風方向に沿う送風方向視にて、送風機１０の外周部を囲むように配設されている」という特徴構成を含む実施形態、及び、含まない実施形態のいずれも可能である。
【００３７】
例えば、第１特徴構成のみを含む実施形態では、原料水予熱用熱交換部１７の原料水予熱用内筒部１７ｉと変成ガス冷却用熱交換部１８の変成ガス冷却用内筒部１８ｉとを隙間無く一連に連なる一体状態に構成することにより、隙間がない状態で一連に連なる一体状態に構成し、上記の実施形態の如きスペーサ４３，４６を設けない原料水予熱用熱交換部１７と変成ガス冷却用熱交換部１８を、本体部Ｍにおける本体部Ｍを配置している側部とは異なる側部、又は、本体部Ｍの上部等に配設する。この場合、概ねＵ字状、環状、円弧状等に曲げて配設しても良い。
【００３８】
又、第２特徴構成のみを含む実施形態の場合は、図６に示す構成の原料水予熱用熱交換部１７と変成ガス冷却用熱交換部１８を、送風機１０の送風方向に沿う送風方向視にて、送風機１０の外周部に配設する。
【００３９】
又、第３特徴構成のみを含む実施形態では、二重筒状の原料水予熱用内筒部１７ｉと原料水予熱用外筒部１７ｏとの間の環状空間内にスペーサ４３，４６を筒長手方向に沿って螺旋状又は蛇行状の流路を形成するように設けた原料水予熱用熱交換部１７、及び、二重筒状の変成ガス冷却用内筒部１８ｉと変成ガス冷却用外筒部１８ｏとの間の環状空間内にスペーサ４３，４６を筒長手方向に沿って螺旋状又は蛇行状の流路を形成するように設けた変成ガス冷却用熱交換部１８を、互いに別体に構成し、そのように互いに別体の原料水予熱用熱交換部１７と変成ガス冷却用熱交換部１８とを、図６に示すように原料水予熱用内筒部１７ｉと変成ガス冷却用内筒部１８ｉとを接続管５１と２組の管継手部材５２により連通接続することにより直列接続して、本体部Ｍにおける本体部Ｍを配置している側部とは異なる側部、又は、本体部Ｍの上部等に配設する。この場合、概ねＵ字状、環状、円弧状等に曲げて配設しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る水素含有ガス生成装置のブロック図
【図２】実施形態に係る水素含有ガス生成装置の側面図
【図３】実施形態に係る水素含有ガス生成装置の原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部の変成ガス通流方向に沿う面での断面図
【図４】実施形態に係る水素含有ガス生成装置の原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部の要部の一部切り欠き斜視図
【図５】別実施形態に係る水素含有ガス生成装置の原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部の要部の一部切り欠き斜視図
【図６】従来の水素含有ガス生成装置の原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部を示す図
【符号の説明】
３ 改質部
５ 変成部
６ 選択酸化部
１０ 送風機
１７ 原料水予熱用熱交換部
１７ｉ 原料水予熱用内筒部
１７ｏ 原料水予熱用外筒部
１８ 変成ガス冷却用熱交換部
１８ｉ 変成ガス冷却用内筒部
１８ｏ 変成ガス冷却用外筒部
２２ｒ 変成ガス流路
４３，４６ スペーサ
Ｍ 本体部
Ｓ 水蒸気生成部
Claims (4)
- 供給される原料水を加熱して水蒸気を生成する水蒸気生成部、供給される炭化水素系の原燃料を前記水蒸気生成部にて生成された水蒸気により水素ガスを主成分とするガスに改質処理する改質部、その改質部から供給される改質ガス中の一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成処理する変成部、及び、その変成部から供給される変成ガス中の一酸化炭素ガスを供給される酸素含有ガスにて選択酸化処理する選択酸化部を備えた本体部と、
その本体部の外周部に配設されてその本体部に冷却風を送風する送風機と、
前記変成部から前記選択酸化部に変成ガスを供給する変成ガス流路に設けられて、その変成ガス流路を通流する変成ガスと前記水蒸気生成部に供給される原料水とを熱交換してその原料水を予熱する原料水予熱用熱交換部と、
前記変成ガス流路における前記原料水予熱用熱交換部よりも下流側に設けられて、その変成ガス流路を通流する変成ガスと冷却用流体とを熱交換して変成ガスを冷却する変成ガス冷却用熱交換部とが設けられ、
前記原料水予熱用熱交換部が、原料水予熱用内筒部と原料水予熱用外筒部とからなる二重筒状に構成され、且つ、前記原料水予熱用内筒部内を変成ガスが通流し、前記原料水予熱用内筒部と原料水予熱用外筒部との間の環状空間を原料水が通流するように構成され、
前記変成ガス冷却用熱交換部が、変成ガス冷却用内筒部と変成ガス冷却用外筒部とからなる二重筒状に構成され、且つ、前記変成ガス冷却用内筒部内を変成ガスが通流し、前記変成ガス冷却用内筒部と変成ガス冷却用外筒部との間の環状空間を冷却用流体が通流するように構成された水素含有ガス生成装置であって、
前記原料水予熱用熱交換部の原料水予熱用内筒部と、前記変成ガス冷却用熱交換部の変成ガス冷却用内筒部とが、隙間無く一連に連なる一体状態に構成されている水素含有ガス生成装置。 - 供給される原料水を加熱して水蒸気を生成する水蒸気生成部、供給される炭化水素系の原燃料を前記水蒸気生成部にて生成された水蒸気により水素ガスを主成分とするガスに改質処理する改質部、その改質部から供給される改質ガス中の一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成処理する変成部、及び、その変成部から供給される変成ガス中の一酸化炭素ガスを供給される酸素含有ガスにて選択酸化処理する選択酸化部を備えた本体部と、
その本体部の外周部に配設されてその本体部に冷却風を送風する送風機と、
前記変成部から前記選択酸化部に変成ガスを供給する変成ガス流路に設けられて、その変成ガス流路を通流する変成ガスと前記水蒸気生成部に供給される原料水とを熱交換してその原料水を予熱する原料水予熱用熱交換部と、
前記変成ガス流路における前記原料水予熱用熱交換部よりも下流側に設けられて、その変成ガス流路を通流する変成ガスと冷却用流体とを熱交換して変成ガスを冷却する変成ガス冷却用熱交換部とが設けられ、
前記原料水予熱用熱交換部が、原料水予熱用内筒部と原料水予熱用外筒部とからなる二重筒状に構成され、且つ、前記原料水予熱用内筒部内を変成ガスが通流し、前記原料水予熱用内筒部と原料水予熱用外筒部との間の環状空間を原料水が通流するように構成され、
前記変成ガス冷却用熱交換部が、変成ガス冷却用内筒部と変成ガス冷却用外筒部とからなる二重筒状に構成され、且つ、前記変成ガス冷却用内筒部内を変成ガスが通流し、前記変成ガス冷却用内筒部と変成ガス冷却用外筒部との間の環状空間を冷却用流体が通流するように構成された水素含有ガス生成装置であって、
前記原料水予熱用熱交換部及び前記変成ガス冷却用熱交換部が、前記送風機の送風方向に沿う送風方向視にて、前記送風機の外周部に配設されている水素含有ガス生成装置。 - 前記原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部のうちの少なくとも一方が曲げられて、それら原料水予熱用熱交換部及び変成ガス冷却用熱交換部が、前記送風機の送風方向に沿う送風方向視にて、前記送風機の外周部を囲むように配設されている請求項２記載の水素含有ガス生成装置。
- 供給される原料水を加熱して水蒸気を生成する水蒸気生成部、供給される炭化水素系の原燃料を前記水蒸気生成部にて生成された水蒸気により水素ガスを主成分とするガスに改質処理する改質部、その改質部から供給される改質ガス中の一酸化炭素ガスを二酸化炭素ガスに変成処理する変成部、及び、その変成部から供給される変成ガス中の一酸化炭素ガスを供給される酸素含有ガスにて選択酸化処理する選択酸化部を備えた本体部と、
その本体部の外周部に配設されてその本体部に冷却風を送風する送風機と、
前記変成部から前記選択酸化部に変成ガスを供給する変成ガス流路に設けられて、その変成ガス流路を通流する変成ガスと前記水蒸気生成部に供給される原料水とを熱交換してその原料水を予熱する原料水予熱用熱交換部と、
前記変成ガス流路における前記原料水予熱用熱交換部よりも下流側に設けられて、その変成ガス流路を通流する変成ガスと冷却用流体とを熱交換して変成ガスを冷却する変成ガス冷却用熱交換部とが設けられ、
前記原料水予熱用熱交換部が、原料水予熱用内筒部と原料水予熱用外筒部とからなる二重筒状に構成され、且つ、前記原料水予熱用内筒部内を変成ガスが通流し、前記原料水予熱用内筒部と原料水予熱用外筒部との間の環状空間を原料水が通流するように構成され、
前記変成ガス冷却用熱交換部が、変成ガス冷却用内筒部と変成ガス冷却用外筒部とからなる二重筒状に構成され、且つ、前記変成ガス冷却用内筒部内を変成ガスが通流し、前記変成ガス冷却用内筒部と変成ガス冷却用外筒部との間の環状空間を冷却用流体が通流するように構成された水素含有ガス生成装置であって、
前記二重筒状の原料水予熱用内筒部と原料水予熱用外筒部との間の環状空間内、及び、前記二重筒状の変成ガス冷却用内筒部と変成ガス冷却用外筒部との間の環状空間内の夫々に、スペーサが筒長手方向に沿って螺旋状又は蛇行状の流路を形成するように設けられている水素含有ガス生成装置。
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