JPH0515641B2 - - Google Patents
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- JPH0515641B2 JPH0515641B2 JP63165905A JP16590588A JPH0515641B2 JP H0515641 B2 JPH0515641 B2 JP H0515641B2 JP 63165905 A JP63165905 A JP 63165905A JP 16590588 A JP16590588 A JP 16590588A JP H0515641 B2 JPH0515641 B2 JP H0515641B2
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- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
- H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
- H01M8/0631—Reactor construction specially adapted for combination reactor/fuel cell
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01B—BOILING; BOILING APPARATUS ; EVAPORATION; EVAPORATION APPARATUS
- B01B1/00—Boiling; Boiling apparatus for physical or chemical purposes ; Evaporation in general
- B01B1/005—Evaporation for physical or chemical purposes; Evaporation apparatus therefor, e.g. evaporation of liquids for gas phase reactions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0093—Microreactors, e.g. miniaturised or microfabricated reactors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Industrial Gases (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はメタノールリホーマーの蒸発器、特に
燃料電池に燃料ガスを供給するためのリホーマー
の構成要素である蒸発器に関するものである。
燃料電池に燃料ガスを供給するためのリホーマー
の構成要素である蒸発器に関するものである。
メタノールリホーマーは、バーナーの燃焼ガス
により夫々加熱される蒸発器、過熱器及び改質反
応部より構成され、メタノールと水の混合液が蒸
発器を流れる間に徐々に蒸発し、これが過熱器で
約300℃の気化燃料となつて改質反応部に送られ、
水素リツチガスに変換される。この水素リツチガ
スは燃料電池の燃料ガスとして燃料極に供給さ
れ、酸化剤として空気極に供給される空気との間
で電池反応が行はれ電力を発生する。
により夫々加熱される蒸発器、過熱器及び改質反
応部より構成され、メタノールと水の混合液が蒸
発器を流れる間に徐々に蒸発し、これが過熱器で
約300℃の気化燃料となつて改質反応部に送られ、
水素リツチガスに変換される。この水素リツチガ
スは燃料電池の燃料ガスとして燃料極に供給さ
れ、酸化剤として空気極に供給される空気との間
で電池反応が行はれ電力を発生する。
このようなリホーマーを用いてメタノールを改
質する場合、改質反応部に供給される燃料気化状
態の良否が改質効率向上のため重要である。
質する場合、改質反応部に供給される燃料気化状
態の良否が改質効率向上のため重要である。
従来の蒸発器イは第６図に模式的に示すようチ
ユーブをスパイラル状に巻回する方式が主体とな
つていた。しかし燃料電池の負荷応答性また起動
時間の短縮等の点で上記方式では対応できない場
合が多く、また伝熱面積を大きくする上で小型軽
量化からはづれるなどの問題点があつた。
ユーブをスパイラル状に巻回する方式が主体とな
つていた。しかし燃料電池の負荷応答性また起動
時間の短縮等の点で上記方式では対応できない場
合が多く、また伝熱面積を大きくする上で小型軽
量化からはづれるなどの問題点があつた。
本発明は熱伝導性に富む多孔板の組立体を用い
ることにより、小型で伝熱面積が大きく気化効率
良好な蒸発器を提供し、改質反応の効率を向上さ
せることを目的とする。
ることにより、小型で伝熱面積が大きく気化効率
良好な蒸発器を提供し、改質反応の効率を向上さ
せることを目的とする。
前記目的を達成するための本発明による蒸発器
は、 (1) 間隔を存した内外壁により形成された環状室
内を、熱伝導性良好な金属円筒状組立体で同心
的な内外環状空間に区隔し、 (2) 前記組立体が多数の透孔を有する内外同心筒
状板とその間に密接介在する筒状金網で構成さ
れ、 (3) 前記内外環状空間を、内外で段差をもつ多数
の水平リブにより内外環状小室に区分し、この
内外環状小室間を、前記組立体の透孔を介して
内外交互に連通させ、 (4) 上下最端の各前記環状小室に夫々燃料混合液
の入口管と気化燃料の出口管とを設けた ことを特徴とする。
は、 (1) 間隔を存した内外壁により形成された環状室
内を、熱伝導性良好な金属円筒状組立体で同心
的な内外環状空間に区隔し、 (2) 前記組立体が多数の透孔を有する内外同心筒
状板とその間に密接介在する筒状金網で構成さ
れ、 (3) 前記内外環状空間を、内外で段差をもつ多数
の水平リブにより内外環状小室に区分し、この
内外環状小室間を、前記組立体の透孔を介して
内外交互に連通させ、 (4) 上下最端の各前記環状小室に夫々燃料混合液
の入口管と気化燃料の出口管とを設けた ことを特徴とする。
本発明の実施例を以下図について説明する。メ
タノールリホーマーは断熱外装缶１の上部にバー
ナー２を有し、外装缶１の内部には、環状の改質
部３とこの改質部３と同心的に加熱器４と蒸発器
５が上下に配置されている。
タノールリホーマーは断熱外装缶１の上部にバー
ナー２を有し、外装缶１の内部には、環状の改質
部３とこの改質部３と同心的に加熱器４と蒸発器
５が上下に配置されている。
蒸発器５は第２図に示すよう間隔を存した内外
壁６，７によりその間に環状室８を形成してお
り、この環状室８内は熱伝導性良好な金属の円筒
状組立体９により長手方向に区隔され、内外環状
空間１０，１１を構成している。
壁６，７によりその間に環状室８を形成してお
り、この環状室８内は熱伝導性良好な金属の円筒
状組立体９により長手方向に区隔され、内外環状
空間１０，１１を構成している。
前記筒状組立体９は、内外同心の銅製筒状板１
２，１３とその間に密接介在する銅もしくはステ
ンレス鋼製の筒状金網１４により構成される。内
外筒状板１２，１３はいづれも厚み１mmで、全面
に亘り孔径１mmでピツチ２mmの多数の透孔１５形
成され、組立体９の外径（即ち外筒状板１３の外
径は86mm、長さは250mmである。組立体９の全透
孔数は約7500個あり、その全表面積は0.2m2、蒸
発器全体として0.3m3の表面積を有する。
２，１３とその間に密接介在する銅もしくはステ
ンレス鋼製の筒状金網１４により構成される。内
外筒状板１２，１３はいづれも厚み１mmで、全面
に亘り孔径１mmでピツチ２mmの多数の透孔１５形
成され、組立体９の外径（即ち外筒状板１３の外
径は86mm、長さは250mmである。組立体９の全透
孔数は約7500個あり、その全表面積は0.2m2、蒸
発器全体として0.3m3の表面積を有する。
尚従来の蒸発器で本発明蒸発器と等価な表面積
を得るためには、径1/2インチのチユーブに置き
換えるとその長さは約7.5ｍにも相当し、これを
径90mmのスパイラル状にした場合巻数が30で巻高
さは380mmにもなる。また逆に本発明蒸発器と同
一外形寸法にすれば従来の蒸発器の表面積は0.18
m2となる。
を得るためには、径1/2インチのチユーブに置き
換えるとその長さは約7.5ｍにも相当し、これを
径90mmのスパイラル状にした場合巻数が30で巻高
さは380mmにもなる。また逆に本発明蒸発器と同
一外形寸法にすれば従来の蒸発器の表面積は0.18
m2となる。
内外環状空間１０，１１は、内外夫々で段差を
もつた多数の水平リブ１６及び１７で区分され、
夫々上下に配列する内外環状小室１８及び１９を
形成している。これら各内外小室１８及び１９
は、組立体の透孔１５を介して内外交互に連通
し、第２図矢印の経路で燃料混合液の入口管２０
を有する最上部外環状小室１９より気化燃料の出
口管２１を有する最下部内環状小室１８に至つて
いる。
もつた多数の水平リブ１６及び１７で区分され、
夫々上下に配列する内外環状小室１８及び１９を
形成している。これら各内外小室１８及び１９
は、組立体の透孔１５を介して内外交互に連通
し、第２図矢印の経路で燃料混合液の入口管２０
を有する最上部外環状小室１９より気化燃料の出
口管２１を有する最下部内環状小室１８に至つて
いる。
タンク（図示せず）内のメタノール−水混合液
（メタノール：水＝１モル％：1.3％）は入口管２
０を経て内外環状小室１８，１９を矢印の経路で
流下する間に徐々に蒸発し、蒸発燃料は出口管２
１を経て過熱器４に送られる。
（メタノール：水＝１モル％：1.3％）は入口管２
０を経て内外環状小室１８，１９を矢印の経路で
流下する間に徐々に蒸発し、蒸発燃料は出口管２
１を経て過熱器４に送られる。
この場合筒状組立体９は環状室８の内外壁面
６，７から多数のリブ１６，１７を介して熱伝導
を受けており、内外筒状板１２及び１３の各内外
面及び多数の透孔１５が伝熱面を構成する。
６，７から多数のリブ１６，１７を介して熱伝導
を受けており、内外筒状板１２及び１３の各内外
面及び多数の透孔１５が伝熱面を構成する。
内外環状小室１８，１９内はほぼ均圧状態で、
燃料混合液が液相−気液混合相−気相になるに従
い順次この圧力も高くなる。液相での透孔１５内
流速は約4.2×10-3ｍ／sec、Re（レイノルズ）数
は約５で層流域にあり、透孔１５を有する円筒状
組立体９は内外全周に亘つて有効な伝熱面とな
る。気相での透孔１５内流速は約４ｍ／sec、Re
数は約250で非常に大きく乱流域となり、円筒状
組立体９は前記伝熱面として働く他に、透孔から
のノズル吹出し効果が加はり円筒状組立体の熱交
換能が向上する。
燃料混合液が液相−気液混合相−気相になるに従
い順次この圧力も高くなる。液相での透孔１５内
流速は約4.2×10-3ｍ／sec、Re（レイノルズ）数
は約５で層流域にあり、透孔１５を有する円筒状
組立体９は内外全周に亘つて有効な伝熱面とな
る。気相での透孔１５内流速は約４ｍ／sec、Re
数は約250で非常に大きく乱流域となり、円筒状
組立体９は前記伝熱面として働く他に、透孔から
のノズル吹出し効果が加はり円筒状組立体の熱交
換能が向上する。
このような機能により伝熱面積については、従
来の蒸発器に比較し1.5倍となり、熱通過率も大
きくとることができると共に熱抵抗が小さくな
る。また熱通過率が一定であるなら伝熱面積の増
大により出口側の燃料蒸気温度は高くなる。例え
ばリホーマーが燃焼ガス温度600℃で作動中20℃
の液体燃料入口温度が従来品では約260℃、本発
明品では約290℃の気化燃料温度に夫々上昇し、
気化燃料には約30℃の温度差が見られる。
来の蒸発器に比較し1.5倍となり、熱通過率も大
きくとることができると共に熱抵抗が小さくな
る。また熱通過率が一定であるなら伝熱面積の増
大により出口側の燃料蒸気温度は高くなる。例え
ばリホーマーが燃焼ガス温度600℃で作動中20℃
の液体燃料入口温度が従来品では約260℃、本発
明品では約290℃の気化燃料温度に夫々上昇し、
気化燃料には約30℃の温度差が見られる。
上述の如く本発明によれば、熱伝導性に富む円
筒状多孔板組立体を用いることにより小型で伝熱
面積が大きく気化効率の良好な蒸発器が得られ、
メタノールリホーマーの改質性能の向上が達成さ
れる。
筒状多孔板組立体を用いることにより小型で伝熱
面積が大きく気化効率の良好な蒸発器が得られ、
メタノールリホーマーの改質性能の向上が達成さ
れる。
第１図は本発明蒸発器を備えるメタノールリホ
ーマーの模式図、第２図は同上蒸発器の縦断面
図、第３図は第２図のＸ−Ｘ線による断面図、第
４図は要部を破断して示す斜面図、第５図は第３
図Ａ内の拡大図であり、第６図は従来の蒸発器を
備えるリホーマーの模式図である。 ２：バーナー、３：改質反応部、４：過熱器、
５：蒸発器、８：環状室、９：円筒状組立体、１
０，１１：内外環状空間、１２，１３：内外筒状
板、１４：筒状金網、１５：透孔、１６，１７：
内外水平リブ、１８，１９：内外環状小室、２
０：燃料混合液の入口管、２１：気化燃料の出口
管。
ーマーの模式図、第２図は同上蒸発器の縦断面
図、第３図は第２図のＸ−Ｘ線による断面図、第
４図は要部を破断して示す斜面図、第５図は第３
図Ａ内の拡大図であり、第６図は従来の蒸発器を
備えるリホーマーの模式図である。 ２：バーナー、３：改質反応部、４：過熱器、
５：蒸発器、８：環状室、９：円筒状組立体、１
０，１１：内外環状空間、１２，１３：内外筒状
板、１４：筒状金網、１５：透孔、１６，１７：
内外水平リブ、１８，１９：内外環状小室、２
０：燃料混合液の入口管、２１：気化燃料の出口
管。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 間隔を存した内外壁により形成された環状室
内を、熱伝導性良好な金属円筒状組立体で同心的
な内外環状空間に区隔し、前記組立体が多数の透
孔を有する内外筒状板とその間に密接介在する筒
状金網で構成され、前記内外環状空間を内外で段
差をもつ多数の水平リブにより内外環状小室に区
分し、前記内外環状小室間を前記組立体の透孔を
介して内外交互に連通させ、上記最端の各前記環
状小室に夫々燃料混合液の入口管と気化燃料の出
口管とを設けたことを特徴とするメタノールホー
マーの蒸発器。 ２ 前記内外筒状板は銅板で構成され、前記筒状
金網は銅もしくはステンレス鋼で構成されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のメ
タノールリホーマーの蒸発器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63165905A JPH0218301A (ja) | 1988-07-05 | 1988-07-05 | メタノールリホーマーの蒸発器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63165905A JPH0218301A (ja) | 1988-07-05 | 1988-07-05 | メタノールリホーマーの蒸発器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0218301A JPH0218301A (ja) | 1990-01-22 |
| JPH0515641B2 true JPH0515641B2 (ja) | 1993-03-02 |
Family
ID=15821226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63165905A Granted JPH0218301A (ja) | 1988-07-05 | 1988-07-05 | メタノールリホーマーの蒸発器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0218301A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5249624A (en) * | 1992-11-17 | 1993-10-05 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of National Defence | Load-following vaporizer apparatus and method |
| JP4599635B2 (ja) * | 1999-08-24 | 2010-12-15 | 株式会社Ｉｈｉ | 蒸発器 |
| WO2009050799A1 (ja) * | 2007-10-17 | 2009-04-23 | Takashi Mukai | ヘアーアイロン |
-
1988
- 1988-07-05 JP JP63165905A patent/JPH0218301A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0218301A (ja) | 1990-01-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |