JPH0576775A - 燃料改質器 - Google Patents
燃料改質器Info
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- JPH0576775A JPH0576775A JP3240053A JP24005391A JPH0576775A JP H0576775 A JPH0576775 A JP H0576775A JP 3240053 A JP3240053 A JP 3240053A JP 24005391 A JP24005391 A JP 24005391A JP H0576775 A JPH0576775 A JP H0576775A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】炉内に二重円筒形改質管を装備した燃料改質器
を対象に、改質器の稼働中に改質管内で粉化した改質触
媒を捕集するフィルタのメンテナンス・サイクルを長期
化できるようした燃料改質器を提供する。 【構成】頂部中央にバーナ２を装備した炉本体１の内部
に改質触媒４を充填した二重円筒形改質管３を設置し、
該改質管に原燃料ガスを導入して水素リッチな改質ガス
を得る燃料改質器において、前記改質管の改質ガス出口
３ｅに通じる管内の出口側部に、管内ガス通路の断面形
状に対応したリング形のフィルタ７を内蔵設置し、さら
にフィルタの設置箇所を境に炉本体を上下二分割してフ
ランジ結合する。
を対象に、改質器の稼働中に改質管内で粉化した改質触
媒を捕集するフィルタのメンテナンス・サイクルを長期
化できるようした燃料改質器を提供する。 【構成】頂部中央にバーナ２を装備した炉本体１の内部
に改質触媒４を充填した二重円筒形改質管３を設置し、
該改質管に原燃料ガスを導入して水素リッチな改質ガス
を得る燃料改質器において、前記改質管の改質ガス出口
３ｅに通じる管内の出口側部に、管内ガス通路の断面形
状に対応したリング形のフィルタ７を内蔵設置し、さら
にフィルタの設置箇所を境に炉本体を上下二分割してフ
ランジ結合する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池発電装置に使
用する燃料改質器に関する。
用する燃料改質器に関する。
【０００２】
【従来の技術】まず、図３に頭記した燃料電池発電装置
のプロセスフローを示す。周知のように燃料電池発電装
置における燃料改質器は、燃料電池に反応ガスの水素ガ
スを安定供給するためのものであり、図示例では原燃料
であるメタノールと水蒸気をメタノール改質器に送り込
み、ここで水蒸気改質して得た水素リッチな改質ガスを
燃料電池の燃料極に供給するようにしている。
のプロセスフローを示す。周知のように燃料電池発電装
置における燃料改質器は、燃料電池に反応ガスの水素ガ
スを安定供給するためのものであり、図示例では原燃料
であるメタノールと水蒸気をメタノール改質器に送り込
み、ここで水蒸気改質して得た水素リッチな改質ガスを
燃料電池の燃料極に供給するようにしている。
【０００３】次に前記したメタノール改質器の従来構造
を図４に示す。図において、１は改質器の炉本体、１ａ
は炉本体１の燃焼ガス排気口、２は炉本体１の頂部中央
に設けたバーナ、３はバーナ２を取り囲んで炉内に収容
した改質管、４は改質管３に充填した改質触媒である。
ここで、改質管３は内筒３ａと外筒３ｂを組合わせた二
重円筒形構造としてなり、かつ改質触媒４は内筒３ａと
外筒３ｂとの中間に配した仕切筒３ｃとの間に画成され
ているリング状空間に充填されている。そして、メタノ
ール水溶液を気化した原燃料ガスは改質管３の周上に開
口する原燃料入口３ｄを通じて外筒３ｂと仕切筒３ｃと
の間に上端から導入され、改質触媒４の層内を下方から
上方へ通流する過程で改質触媒との接触反応により水蒸
気改質された改質ガスは同じく改質管３の上部周上に開
口した改質ガス出口３ｅを通じて流出する。
を図４に示す。図において、１は改質器の炉本体、１ａ
は炉本体１の燃焼ガス排気口、２は炉本体１の頂部中央
に設けたバーナ、３はバーナ２を取り囲んで炉内に収容
した改質管、４は改質管３に充填した改質触媒である。
ここで、改質管３は内筒３ａと外筒３ｂを組合わせた二
重円筒形構造としてなり、かつ改質触媒４は内筒３ａと
外筒３ｂとの中間に配した仕切筒３ｃとの間に画成され
ているリング状空間に充填されている。そして、メタノ
ール水溶液を気化した原燃料ガスは改質管３の周上に開
口する原燃料入口３ｄを通じて外筒３ｂと仕切筒３ｃと
の間に上端から導入され、改質触媒４の層内を下方から
上方へ通流する過程で改質触媒との接触反応により水蒸
気改質された改質ガスは同じく改質管３の上部周上に開
口した改質ガス出口３ｅを通じて流出する。
【０００４】また、前記改質管３の改質ガス出口３ｅよ
り引出して燃料電池との間に配管された燃料ガス導管５
の途中にはフィルタ６が介挿されている。このフィルタ
６は、次記のように改質器の稼働中に改質管３の中を流
れるガス流と一緒に改質器より逸出した改質触媒４の微
粒子粉を配管途中でガス流から分離，捕集して、燃料電
池内に侵入するのを防止するためのものである。すなわ
ち、前記の改質触媒４は、アルミナなどで作られた粒状
の担体（粒径数mm）の表面に銅系触媒の微粒子を担持さ
せた粒状体であり、改質器の稼働中に振動などが加わる
と、改質触媒同士が擦られて触媒微粒子が担体の表面か
らから剥離したり、触媒粒子が圧壊して粉化し、ガス流
に乗って改質器から逸出するようになる。
り引出して燃料電池との間に配管された燃料ガス導管５
の途中にはフィルタ６が介挿されている。このフィルタ
６は、次記のように改質器の稼働中に改質管３の中を流
れるガス流と一緒に改質器より逸出した改質触媒４の微
粒子粉を配管途中でガス流から分離，捕集して、燃料電
池内に侵入するのを防止するためのものである。すなわ
ち、前記の改質触媒４は、アルミナなどで作られた粒状
の担体（粒径数mm）の表面に銅系触媒の微粒子を担持さ
せた粒状体であり、改質器の稼働中に振動などが加わる
と、改質触媒同士が擦られて触媒微粒子が担体の表面か
らから剥離したり、触媒粒子が圧壊して粉化し、ガス流
に乗って改質器から逸出するようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
にフィルタ６を改質器から引出した改質ガス導管５の途
中に介挿したものでは、フィルタ性能維持の面で次のよ
うな難点がある。すなわち、二重円筒形改質管３の周上
一部から引出した改質ガス導管５の管口径は、改質管４
のガス通路断面（内筒３ａと仕切筒３ｃとの間に仕切ら
れたリング状空間の横断面積）に比べて小であり、した
がってこのガス導管５に介挿したフィルタ６には触媒微
粒子を含むガス流がフィルタの狭い面域を集中して流れ
る。このために比較的短期間でフィルタ６の目詰まりが
生じ、フィルタ機能の健全性を維持するために頻繁なフ
ィルタを清掃，交換するメンテナンスが必要となる。
にフィルタ６を改質器から引出した改質ガス導管５の途
中に介挿したものでは、フィルタ性能維持の面で次のよ
うな難点がある。すなわち、二重円筒形改質管３の周上
一部から引出した改質ガス導管５の管口径は、改質管４
のガス通路断面（内筒３ａと仕切筒３ｃとの間に仕切ら
れたリング状空間の横断面積）に比べて小であり、した
がってこのガス導管５に介挿したフィルタ６には触媒微
粒子を含むガス流がフィルタの狭い面域を集中して流れ
る。このために比較的短期間でフィルタ６の目詰まりが
生じ、フィルタ機能の健全性を維持するために頻繁なフ
ィルタを清掃，交換するメンテナンスが必要となる。
【０００６】特に最近では、燃料電池の低公害性，高発
電効率の利点を生かして車両に燃料電池発電装置を搭載
した電気自動車の開発が進められているが、このように
燃料電池発電装置を車両に搭載して運転する場合には、
車両の走行に伴って改質器には振動，揺れなどの繰り返
し荷重が加わるため、先記した改質触媒の粉化が促進さ
れるので、フィルタのメンテナンスを短期間サイクルで
行う必要がありその保守管理が厄介である。
電効率の利点を生かして車両に燃料電池発電装置を搭載
した電気自動車の開発が進められているが、このように
燃料電池発電装置を車両に搭載して運転する場合には、
車両の走行に伴って改質器には振動，揺れなどの繰り返
し荷重が加わるため、先記した改質触媒の粉化が促進さ
れるので、フィルタのメンテナンスを短期間サイクルで
行う必要がありその保守管理が厄介である。
【０００７】本発明は上記の点にかんがみなされたもの
であり、前記した二重円筒形改質管を装備した燃料改質
器を対象に、フィルタの設置箇所を変更することによ
り、フィルタのメンテナンス・サイクルの長期化が図れ
るようした燃料改質器を提供することにある。
であり、前記した二重円筒形改質管を装備した燃料改質
器を対象に、フィルタの設置箇所を変更することによ
り、フィルタのメンテナンス・サイクルの長期化が図れ
るようした燃料改質器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
り、二重円筒形改質管に対しその管内出口側部に触媒層
から離脱した触媒微粒子を捕集するフィルタを内蔵して
構成することにより達成される。ここで、前記フィルタ
は、形状が二重円筒形改質管のガス通路の断面形状に対
応したリング形のフィルタを採用するのがよく、また、
改質管内に内蔵したフィルタの交換の簡便化を図るため
には、フィルタの設置箇所を境に改質管を含めて炉本体
を上下二分割構造して構成するが好ましい。
り、二重円筒形改質管に対しその管内出口側部に触媒層
から離脱した触媒微粒子を捕集するフィルタを内蔵して
構成することにより達成される。ここで、前記フィルタ
は、形状が二重円筒形改質管のガス通路の断面形状に対
応したリング形のフィルタを採用するのがよく、また、
改質管内に内蔵したフィルタの交換の簡便化を図るため
には、フィルタの設置箇所を境に改質管を含めて炉本体
を上下二分割構造して構成するが好ましい。
【０００９】
【作用】上記の構成により、改質管内を通流して改質触
媒層を通過した改質ガスは二重円筒形改質管のリング状
ガス通路全域に分散して流れ、その出口側でガス通路の
断面全域をカバーした内蔵フィルタを透過する過程で触
媒層から離脱して改質ガス流に混在する触媒微粒子がフ
ィルタで捕集分離されてそのまま改質管内に残留する。
つまり、触媒微粒子を含むガス流は集中流となてフィル
タを透過することなく、分散流の状態のままで改質管の
断面積に対応する面積の大きなフィルタを透過する。し
たがって、短期間でのフィルタの目詰まりが避けられ、
それだけフィルタを清掃，交換するメンテナンス・サイ
クルを長くしてもフィルタ機能の健全性維持が図れるこ
とになる。しかも、フィルタに捕集された触媒微粒子は
改質管内に残留して改質炉の加熱を受けるので、そのま
ま改質触媒として機能（周知のように改質反応は吸熱反
応である）し続ける。
媒層を通過した改質ガスは二重円筒形改質管のリング状
ガス通路全域に分散して流れ、その出口側でガス通路の
断面全域をカバーした内蔵フィルタを透過する過程で触
媒層から離脱して改質ガス流に混在する触媒微粒子がフ
ィルタで捕集分離されてそのまま改質管内に残留する。
つまり、触媒微粒子を含むガス流は集中流となてフィル
タを透過することなく、分散流の状態のままで改質管の
断面積に対応する面積の大きなフィルタを透過する。し
たがって、短期間でのフィルタの目詰まりが避けられ、
それだけフィルタを清掃，交換するメンテナンス・サイ
クルを長くしてもフィルタ機能の健全性維持が図れるこ
とになる。しかも、フィルタに捕集された触媒微粒子は
改質管内に残留して改質炉の加熱を受けるので、そのま
ま改質触媒として機能（周知のように改質反応は吸熱反
応である）し続ける。
【００１０】また、フィルタを二重円筒形改質管のガス
通路の断面に合わせてリング形となし、かつ該フィルタ
の設置箇所を境に炉本体を上下二分割構造とすることに
より、フィルタのメンテナンス時には炉本体を分解して
フィルタの取出し，組み込み作業を容易に行うことがで
きる。
通路の断面に合わせてリング形となし、かつ該フィルタ
の設置箇所を境に炉本体を上下二分割構造とすることに
より、フィルタのメンテナンス時には炉本体を分解して
フィルタの取出し，組み込み作業を容易に行うことがで
きる。
【００１１】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。なお、実施例の図中で図４に対応する同一部材には
同じ符号が付してある。図１，図２において、改質器の
炉本体１は、その内部に収容した二重円筒形改質管３を
含めて、図示のフランジ部１１を境にバーナ２を装備し
た上部１２と下部１３とに二分割されており、このフラ
ンジ部１１にＯリングなどのシール部材を介挿して上部
１２と下部１３とが気密に結合されている。また、前記
フランジ部１１を境にした上下分割面は改質管３の改質
ガス出口３ｅに近い部分に位置を合わせて設定されてお
り、かつ改質管３の管内には炉本体１の前記フランジ分
割面の近傍に位置を合わせて二重円筒形改質管のガス通
路の断面（リング状）に対応したリング形のフィルタ７
が内蔵設置されている。なお、このフィルタ７は適宜な
手段で改質管３の内部に固定支持される。図２はフィル
タの支持構造の一例を示すものであり、この構造例では
フィルタ７が上下に分割された改質管３のフランジ部の
間に適宜シールして挟持固定されている。
る。なお、実施例の図中で図４に対応する同一部材には
同じ符号が付してある。図１，図２において、改質器の
炉本体１は、その内部に収容した二重円筒形改質管３を
含めて、図示のフランジ部１１を境にバーナ２を装備し
た上部１２と下部１３とに二分割されており、このフラ
ンジ部１１にＯリングなどのシール部材を介挿して上部
１２と下部１３とが気密に結合されている。また、前記
フランジ部１１を境にした上下分割面は改質管３の改質
ガス出口３ｅに近い部分に位置を合わせて設定されてお
り、かつ改質管３の管内には炉本体１の前記フランジ分
割面の近傍に位置を合わせて二重円筒形改質管のガス通
路の断面（リング状）に対応したリング形のフィルタ７
が内蔵設置されている。なお、このフィルタ７は適宜な
手段で改質管３の内部に固定支持される。図２はフィル
タの支持構造の一例を示すものであり、この構造例では
フィルタ７が上下に分割された改質管３のフランジ部の
間に適宜シールして挟持固定されている。
【００１２】かかる構成により、改質器の稼働時に改質
管３の管内ガス通路周域に分散して改質触媒４の層内を
通流した改質ガスは、改質管３のガス出口３ｅに到達す
る手前で二重円筒形改質管のリング状ガス通路の全断面
域をカバーしたリング形フィルタ７を透過し、ここでガ
ス流中に含まれている改質触媒の微粒子がフィルタ７で
分離，捕集される。そして、触媒微粒子を除去したクリ
ーンな改質ガスのみがガス出口３ｅを通じて集中的に流
出して後段の燃料電池に供給される。
管３の管内ガス通路周域に分散して改質触媒４の層内を
通流した改質ガスは、改質管３のガス出口３ｅに到達す
る手前で二重円筒形改質管のリング状ガス通路の全断面
域をカバーしたリング形フィルタ７を透過し、ここでガ
ス流中に含まれている改質触媒の微粒子がフィルタ７で
分離，捕集される。そして、触媒微粒子を除去したクリ
ーンな改質ガスのみがガス出口３ｅを通じて集中的に流
出して後段の燃料電池に供給される。
【００１３】この場合に、フィルタ７は二重円筒形改質
３のガス通路の断面に対応したリング形であるので、フ
ィルタが有効に機能する面積は図４のようにガス導管５
に介挿したフィルタ６に比べて遥かに大面積となる。し
たがって、その分だけフィルタの機能が長時間維持さ
れ、これによりフィルタのメンテナンス・サイクルを延
長できる。しかも、フィルタに捕集された触媒微粒子は
炉の燃焼加熱を受けて改質触媒として有効に機能し続け
る。
３のガス通路の断面に対応したリング形であるので、フ
ィルタが有効に機能する面積は図４のようにガス導管５
に介挿したフィルタ６に比べて遥かに大面積となる。し
たがって、その分だけフィルタの機能が長時間維持さ
れ、これによりフィルタのメンテナンス・サイクルを延
長できる。しかも、フィルタに捕集された触媒微粒子は
炉の燃焼加熱を受けて改質触媒として有効に機能し続け
る。
【００１４】
【発明の効果】本発明の燃料改質器は、以上述べたよう
に構成されているので、従来のように改質器から引出し
た改質ガス導管内にフィルタを介挿したものと比べて、
フィルタのメンテナンス・サイクルを長期化できる。し
かも、改質器外に逸脱しようとする触媒微粒子は炉内で
フィルタに捕集されるので、フィルタに捕集された触媒
微粒子は触媒として有効に機能し続ける。したがって、
稼働中に外部から振動などの繰り返し荷重が加わる車両
搭載型燃料電池発電装置の燃料改質器として特に優れた
効果を発揮する。
に構成されているので、従来のように改質器から引出し
た改質ガス導管内にフィルタを介挿したものと比べて、
フィルタのメンテナンス・サイクルを長期化できる。し
かも、改質器外に逸脱しようとする触媒微粒子は炉内で
フィルタに捕集されるので、フィルタに捕集された触媒
微粒子は触媒として有効に機能し続ける。したがって、
稼働中に外部から振動などの繰り返し荷重が加わる車両
搭載型燃料電池発電装置の燃料改質器として特に優れた
効果を発揮する。
【図１】本発明実施例の構成断面図
【図２】図１におけるフィルタの具体的な支持構造図
【図３】燃料電池発電装置のシステムフロー図
【図４】従来における燃料改質器の構成断面図
１ 炉本体 ２ バーナ ３ 改質管 ３ａ 内筒 ３ｂ 外筒 ３ｃ 仕切筒 ３ｅ 改質ガス出口 ４ 改質触媒 ７ フィルタ（リング形）
Claims (3)
- 【請求項１】頂部中央にバーナを装備した炉内に改質触
媒を充填した二重円筒形改質管を設置し、該改質管に原
燃料ガスを導入して水素リッチな改質ガスを得る燃料改
質器において、前記改質管の管内出口側部に触媒層内か
ら離脱した触媒微粒子を捕集するフィルタを内蔵したこ
とを特徴とする燃料改質器。 - 【請求項２】請求項１記載の燃料改質器において、フィ
ルタの形状が二重円筒形改質管のガス通路の断面形状に
対応したリング形であることを特徴とする燃料改質器。 - 【請求項３】請求項１記載の燃料改質器において、フィ
ルタの設置箇所を境に改質管を含めて炉本体を上下二分
割構造に構成したことを特徴とする燃料改質器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3240053A JPH0576775A (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 燃料改質器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3240053A JPH0576775A (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 燃料改質器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0576775A true JPH0576775A (ja) | 1993-03-30 |
Family
ID=17053780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3240053A Pending JPH0576775A (ja) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | 燃料改質器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0576775A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006096581A (ja) * | 2004-09-28 | 2006-04-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 脱塵フィルタおよび水素発生装置 |
| JP2011006289A (ja) * | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Panasonic Corp | 水素生成装置 |
| JP2011076850A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | 燃料電池用燃料処理装置 |
| CN103052441A (zh) * | 2010-08-03 | 2013-04-17 | 国立大学法人信州大学 | 光反应器及其制造方法 |
-
1991
- 1991-09-20 JP JP3240053A patent/JPH0576775A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006096581A (ja) * | 2004-09-28 | 2006-04-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 脱塵フィルタおよび水素発生装置 |
| JP4551171B2 (ja) * | 2004-09-28 | 2010-09-22 | 三菱重工業株式会社 | 脱塵フィルタおよび水素発生装置 |
| JP2011006289A (ja) * | 2009-06-26 | 2011-01-13 | Panasonic Corp | 水素生成装置 |
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