JPH0585828U - 改質器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 改質器に係り、プレートフィン方式を採用す
ることにより、伝熱面積の拡大、耐圧性の向上等を図
る。 【構成】 複数の隔離板と複数の波形状フィンとを積層
状態として、高温流体を挿通する高温流路と、粒状の触
媒を充填してなる反応流路とを積層方向に交互に配設し
てなり、反応流路の途中位置に、波形状フィンによって
仕切られた複数の小流路を相互に連通する流路連通部が
設けられており、反応流路を流通する原料となる流体を
流路連通部で拡散させて触媒との反応を均一化する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、改質器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、水素ガス等の燃料を生成する改質器として、図３に示す構造のものが一 般に知られている。この改質器１は、耐火材よりなる本体容器２と、該本体容器 ２の下部に取り付けられ本体容器２内の温度を上昇させるバーナ３と、該バーナ ３の周囲に配置される改質管４とを具備しており、全体としてシェルアンドチュ ーブ方式となっている。

【０００３】 このような改質器１に使用される改質管４としては、二重管状に配置された外 筒４ａと内筒４ｂとの間の筒状空間に触媒を充填して反応流路５を形成したもの が知られている。そして、該改質管４にメタンガスと水蒸気との混合気体を送り 込み（図３に示す実線の矢印）、該混合気体を反応流路５に挿通させる間に、バ ーナ３によって加熱することにより、触媒による反応を活発化させて、水素ガス を生成するもの（図３に示す破線の矢印）であり、その構造上、耐圧性に優れる という利点を有している。

【０００４】

【考案が解決しようとする問題点】

しかしながら、このような改質管４であると、その構造上の制限から、伝熱面 積を大きくとることができないという欠点がある。したがって、所望の伝熱性能 を得るために、その改質管４を使用した改質器１自体もその寸法を大きくせざる を得ず、省スペースの要求を満たすことができないという問題点があった。この 問題点を解決する改質器として、プレート式のものが提案されているが、耐圧性 の点において劣っており、省スペースおよび耐圧性を両立させた改質器の開発が 望まれている。

【０００５】 本考案は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、プレートフィン方式 を採用することにより、伝熱面積の拡大、耐圧性の向上等を図ることを目的とす るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案は、平行間隔を空けて配される複数の隔離 板とその間に配される波形状フィンとを積層状態として、高温流体を挿通する高 温流路と、粒状の触媒を充填してなる反応流路とを積層方向に交互に配設してな り、該反応流路の途中位置に、波形状フィンによって仕切られた複数の小流路を 相互に連通する流路連通部が設けられている改質器を提案している。

【０００７】

【作用】

本考案に係る改質器によれば、反応流路に原料を挿通させ、かつ、高温流路に 高温流体を挿通させることにより、高温流体から反応流路に充填された触媒を加 熱して、触媒と原料との反応を活発化させる。反応流路に進入した原料となる流 体は、波形状フィンによって仕切られた各小流路を挿通するが、小流路を連通す る流路連通部において合流され、再び各小流路に分配されることになる。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案に係る改質器の一実施例について、図１および図２を参照して説 明する。これら各図において、符号１０は改質器、１１は隔離板、１２は波形状 フィン、１３は反応流路、１４は高温流路、１５は反応流路入口ヘッダ、１６は 反応流路出口ヘッダ、１７は触媒、１８はサポート、１９は小流路、２０は流路 連通部、２１は高温流路入口ヘッダ、２２は高温流路出口ヘッダである。

【０００９】 本実施例の改質器１０は、複数の隔離板１１と複数の波形状フィン１２とを交 互に積層状態として複数並列に形成された流路を有している。この流路は、原料 となる流体を挿通させて燃料となる水素を生成する反応流路１３と、高温流体を 挿通させる高温流路１４とを具備しており、該反応流路１３と高温流路１４とは 、交互に積層状態に配されている。

【００１０】 反応流路１３は、図１に示すように、直線状に形成されており、その両端に、 反応流路入口ヘッダ１５および反応流路出口ヘッダ１６が配設されている。そし て、該反応流路入口ヘッダ１５によって、原料となる流体（例えば、メタンガス と水蒸気の混合気体）が並列状態の各反応流路１３に分配され、該反応流路１３ を図中に実線で示す方向に挿通させられた後に反応流路出口ヘッダ１６において 合流させられて外部に排出されるようになっている。

【００１１】 この反応流路１３には、原料となる流体を燃料となる水素に改質する触媒１７ が充填されている。この触媒１７は、例えばニッケルの粉末をセラミックで粒状 に固めて平均粒径が約３ｍｍとなるように成形されたものである。そして、反応 流路１３と反応流路入口ヘッダ１５および反応流路出口ヘッダ１６との間には、 流体を挿通させ、かつ、反応流路１３内部に充填された触媒１７が反応流路入口 ヘッダ１５および反応流路出口ヘッダ１６にこぼれないように保持する金網状の サポート１８が設けられている。

【００１２】 また、各反応流路１３は、隔離板１１の間に配される波形状フィン１２によっ て、それぞれ複数の小流路１９に区画されているが、この反応流路１３における 波形状フィン１２は、反応流路１３の全長を複数に分割した長さを有していて、 反応流路１３の長手方向に間隔をおいて複数配置されており、該間隔位置に、前 記小流路１９を連通する流路連通部２０が形成されている。

【００１３】 一方、高温流路１４は、前記反応流路出口ヘッダ１６の側方に配設される高温 流路入口ヘッダ２１と、前記反応流路入口ヘッダ１５の側方に配置される高温流 体出口ヘッダ２２とを連通状態とする流路であって、高温流体入口ヘッダ２１に 進入した高温流体を前記反応流路１３と直交する方向から進入させ、図１に破線 で示すように、途中位置にて流通方向を直角に変えて反応流路１３の長手方向に 沿って流通させる。この反応流路１３の長手方向に沿う部分の高温流路１４にお いて反応流路１３の触媒１７が主に加熱させられることになるのであるが、この 部分において高温流体と原料となる流体との流通方向は互いに逆行する方向にな っており、挿通の間に加熱させられる原料となる流体と、挿通の間に冷却させら れる高温流体との温度差を均一化して、改質器１０各部における伝熱特性の均一 化が図られている。そして、高温流体は、その後に、反応流路１３の終端付近で 再度流通方向を直角に変更されて高温流体出口ヘッダ２２に合流させられるよう になっている。

【００１４】 このように構成された改質器１０を使用して水素ガスを生成するには、高温流 路入口ヘッダ２１から高温流体（例えば７００℃から８００℃）を注入して高温 流路１４内部を挿通させると同時に、反応流路入口ヘッダ１５から原料となる流 体を流入させて反応流路１３内部を挿通させることにより、高温流体によって触 媒１７を加熱して原料との反応を促進させる。

【００１５】 ここで、反応流路１３を流通する原料となる流体は、反応流路１３内に配され た触媒１７の周囲を挿通させられることになるが、該反応流路１３には、途中位 置に、小流路１９を連通状態とする流路連通部２０が設けられているので、各小 流路１９を挿通させられた流体は、該流体連通部２０において、一旦合流させら れ、再度各小流路１９に振り分けられることになる。これによって、粒状の触媒 １７と波形状フィン１２との間に、ある定まった流体の通り道（リークパス）が 形成されることが防止され、原料となる流体は、触媒１７の周囲に均一に挿通さ せられることになる。

【００１６】 〈他の実施態様〉 なお、本考案に係る改質器１０にあっては、次の技術を採用することができる 。 反応流路１３に間隔をおいて配置される波形状フィン１２の間隔位置に形 成される流体連通部２０に代えて、波形状フィン１２を反応流路１３の長手方向 に渡って配し、その途中位置に各小流路１９を連通する貫通穴を設けること。 金網状のサポート１８に代えて、触媒１７の粒径より小さい径の貫通穴を 複数設けたグレーティング等を使用すること。 ニッケルをセラミックで固めて粒状とした触媒１７に代えて他の任意の触 媒を使用すること。 任意の高温流体および原料となる流体を使用すること。

【００１７】

【考案の効果】

以上、説明したように、本考案に係る改質器は、複数の隔離板と複数の波形状 フィンとを積層状態として、高温流体を挿通する高温流路と、粒状の触媒を充填 してなる反応流路とを積層方向に交互に配設してなり、該反応流路の途中位置に 、波形状フィンによって仕切られた複数の小流路を相互に連通する流路連通部が 設けられているので、以下の効果を奏する。 （１） 隔離板と波形状フィンとを積層するプレートフィン方式とすることによ って各流路を挿通する流体の圧力に対する耐圧性を向上し、かつ、積層構造およ び波形状フィンによって伝熱効率を向上してコンパクトな改質器を構成すること ができる。 （２） 反応流路の途中位置に設けられた流路連通部によって流体が偏って流通 させられる現象、いわゆるリークパスの発生が回避され、原料となる流体が触媒 の周囲に均一に挿通させられるので、反応効率の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る改質器の一実施例を示す一部を破
断した正面図である。

【図２】図１の改質器の内部構造を示す斜視図である。

【図３】従来の改質器を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 改質器 ２ 本体容器 ３ バーナ ４ 改質管 ４ａ 外筒 ４ｂ 内筒 ５ 反応流路 １０ 改質器 １１ 隔離板 １２ 波形状フィン １３ 反応流路 １４ 高温流路 １５ 反応流路入口ヘッダ １６ 反応流路出口ヘッダ １７ 触媒 １８ サポート １９ 小流路 ２０ 流路連通部 ２１ 高温流路入口ヘッダ ２２ 高温流路出口ヘッダ

フロントページの続き (72)考案者 上松 宏吉 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 平行間隔を空けて配される複数の隔離板
   とその間に配される波形状フィンとを積層状態として、
   高温流体を挿通する高温流路と、粒状の触媒を充填して
   なる反応流路とを積層方向に交互に配設してなり、該反
   応流路の途中位置に、波形状フィンによって仕切られた
   複数の小流路を相互に連通する流路連通部が設けられて
   いることを特徴とする改質器。