JPH06127903A - 燃料電池改質器 - Google Patents

燃料電池改質器

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JPH06127903A JP4268529A JP26852992A JPH06127903A JP H06127903 A JPH06127903 A JP H06127903A JP 4268529 A JP4268529 A JP 4268529A JP 26852992 A JP26852992 A JP 26852992A JP H06127903 A JPH06127903 A JP H06127903A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 シールプレートの各部の熱膨張が均一となる
ようにした燃料電池改質器を提供する。 【構成】 燃料電池改質器のシールプレート（４８）
は、上部ガス室（５８）と出口ガス室（６０）とを分離
することにより、バーナ燃焼ガスが改質器（１０）表面
に強制的に接触して熱交換するようにしている。シール
プレート（４８）は、水平部（６４）と、容器底板へ延
びる垂直部から成る。シールプレート（４８）の全面
が、出口ガス室（６０）においてバーナ燃焼ガスにさら
される構造のため、シールプレート（４８）各部の熱膨
張が不均一となることが無い。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温で反応する燃料電
池改質器に係り、特に、バーナ燃焼ガスの全量が改質管
と接触して熱交換するようなガスシール構造とし、熱交
換率を向上し得る燃料電池改質器に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭化水素燃料を原料とする改質器は燃料
電池発電プラントに使用されている。天然ガス、プロパ
ンあるいはナフサ等の炭化水素原燃料を触媒反応によ
り、アノード燃料に適した、水素リッチの改質ガスに転
換する。原燃料は、改質器容器内改質管の触媒層に導入
され通過する。
【０００３】触媒反応は８００°Ｆ〜１７００°Ｆの温
度範囲で行なわれる。改質器容器内バーナの燃焼により
高温反応条件を得る。
【０００４】改質管は外管と内管からなる二重管構造と
なっており、外管と内管の間の触媒層では上向きに原燃
料ガスが流れ、内管の内側では下向きに改質ガスが流
れ、向流タイプの熱回収が行なわれる。バーナの燃焼ガ
スは外管を介して原燃料ガスと熱交換する。スリーブと
シールプレートを接続した構造とし、バーナ燃焼ガスが
熱交換を行なう個所に強制的に流れるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このシールプレート
は、平面方向に配置した板で、バーナ及び改質管が貫通
する部分をガスシールし、さらに放射状に拡がり容器と
の間もシールしていた。シールプレートの中心部付近は
高温のバーナ燃焼ガスにさらされ、高温となった。一方
シールプレート周縁部は容器温度に近い温度となった。
【０００６】このため周縁部に比べ中心部の熱膨張量が
大きくなった。その結果、シールプレートにひだが発生
し、中心部が湾曲してしまった。バーナ及び改質管との
シール部が湾曲し、シールが不十分となった。
【０００７】本発明は上記の課題を解決するために考案
されたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】下部にサポートを取付け
る改質器の容器は、底板、胴管及び鏡板から構成され
る。複数の改質管は容器内に環状に配置される。各改質
管の内管内側には改質ガスが下向きに流れ、また外管と
内管の間の環状部には原燃料ガスが上向きに流れる。
【０００９】バーナは容器の中心に取付けられ、底板の
中心部に支持されている。バーナ燃焼ガスはライナー内
を上向きに流れ、次に改質管と接触しながら下向きに流
れる。
【００１０】バーナ燃焼ガスは強制的に改質器と接触す
るように流れる。これはシールプレートでシールされて
おり、改質器と接触しないで、改質管をバイパスする流
れが無いようにしているためである。
【００１１】シールプレートは平面方向に配置され、改
質管及びバーナ貫通部はシールされている。シールプレ
ートは周縁部で下方に向かっており、胴管のようになっ
て容器底板へ向かっている。シールプレートは容器保温
の内側にあり、水平部と垂直部の出口ガス室側はバーナ
燃焼ガスと接触している。以上の構造とすることにより
シールプレート各部の温度差は無くなり、温度差による
湾曲変形を避けることができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１、図２及び図３
を参照して説明する。
【００１３】図１において、改質器１０は底板１４、胴
管１６及び鏡板１８から成るガス不透過性の容器１２を
含んでいる。これらは互いに溶接あるいはボルトで接続
されており、バーナ２０の燃焼ガスは容器内に閉じ込め
られる。
【００１４】バーナにはバーナ燃料入口２２及びバーナ
空気入口２４が有り、底板１４の中心に取付けられてい
る。バーナ燃焼ガスはライナー２６を通り、矢印２８で
示したようにバーナ管の頂部から外側に向かって流れ
る。
【００１５】複数の改質管３０は容器内に取付けられ、
図２に示したように環状に配置するのが最適である。各
改質器には内管３２が有り、改質ガスの下降流３４が通
る。外管３６と内管３２の間には環状のすきま３８が有
り、原燃料ガスが上向きに流れる。プレート３７は触媒
を支える。
【００１６】改質ガスは改質ガス出口配管４０を通って
全ての改質管３０の下方に取付けた改質ガス出口ヘッダ
４２に送られる。改質ガス出口配管４０は改質ガス出口
ヘッダ４２に直接取付けられ、改質管を支持している。
【００１７】各改質管の下部にはスリーブ４４が取付け
られ、バーナ燃焼ガスが環状のすきまあるいはガス流路
４６を通るようにしてある。この流路にはらせん状に棒
が取付けられ、燃焼ガスが混合しやすいように、また熱
交換率を向上させている。スリーブ４４は、流路４６と
平行に取付けられたシール板４８とともに、バーナ燃焼
ガスを上部ガス室５８から出口ガス室６０へ流路４６を
経由して通し、改質管と熱交換させている。
【００１８】図３に詳細を示したように、各改質管のサ
ポートレグ６２がシール板水平部６４を支持している。
さらに、シール板水平部はスリーブ４６と、保温充填材
６６を支えている。
【００１９】底板１４は、保温材層６８により、出口ガ
ス室６０内の７７０°Ｆのガスから保護されている。胴
管１６及び鏡板１８も、保温材層７０，７２により容器
内の高温ガスから保護されている。
【００２０】３個の出口ガスヘッダサポート脚７４，７
６，７８は改質ガス出口ヘッダ４２を支持し、熱スリー
ブ８０を介して底板１４に溶接されている。これらの熱
スリーブは出口ガスヘッダサポート脚と底板の間の局部
的な熱膨張差を吸収し、ゆるやかな温度差を作ってい
る。サポート脚は底板に対して水平方向移動可能であ
る。しかし垂直方向には移動せず、改質器重量を伝達し
ている。出口ガスヘッダサポート延長脚８２，８４，８
６は、上記サポート脚から下方に延長され、基礎板８８
に接続されている。
【００２１】シールプレート４８の中央水平部６４は、
バーナライナーに圧縮ジョイント９０でシールされてい
る。スリーブ４４は、シールプレートに、スライド可能
なボルト接続９２でシールされている。バーナ燃焼ガス
は強制的に環状のガス流路４６を通り出口ガス室６０に
至る。
【００２２】シールプレート４８は、周縁部あるいは胴
管延長部９４で容器底板１４に向かっている。シールプ
レートは、容器保温材層７０の内側にあり、出口ガス室
６０では垂直部及び水平部ともにバーナ燃焼ガスにさら
されている。以上の構造によりシールプレート各部の大
きな温度差は無くなり、湾曲することも避けられる。
【００２３】胴管延長部９４の下部エッジ９６は保温材
層９８に隣接している。このシールは、容器とシールプ
レートの間にガスが流れるバイパスライン発生を防止し
ている。
【００２４】保温材の柔軟性のため垂直方向の移動が可
能であり、若干の移動が予想される。シールプレート両
面のガス圧力差はシール部をより接触させる。プレート
９２の温度は出口ガス室のバーナ燃焼ガス温度に近い値
となる。スリーブ８０とシールサポートとの間の改質器
出口配管もほぼ同一温度となる。このためエッジ９６の
垂直方向の相対的な移動量は微小である。
【００２５】このシールプレートの構造は垂直部の保温
材層の腐食及び劣化も防止している。シールプレートの
ガス圧力を支持する力も向上している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る改質器の全体構成を示す断面図。
【図２】改質器の平面断面図。
【図３】改質器下部の詳細を示す断面図。
【符号の説明】
１０ 改質器 １４ 底板 １６ 胴管 １８ 鏡板 ２０ バーナ ２２ バーナ燃料入口 ２４ バーナ空気入口 ２６ ライナー ２８ 矢印 ３０ 改質管 ３２ 内管 ３４ 下向流 ３６ 外管 ３７ プレート ３８ 環状のすきま ４０ 改質ガス出口配管 ４２ 改質ガス出口ヘッダ ４４ スリーブ ４６ ガス流路 ４８ シールプレーと ５８ 上部ガス室 ６０ 出口ガス室 ６２ サポートレグ ６４ シール板水平部 ６６ 保温充填材 ６８，７０，７２，９８ 保温材層 ７４，７６，７８ 出口ガスヘッダサポート脚 ８０ 熱スリーブ ８２，８４，８６ 出口ガスヘッダサポート延長脚 ８８ 基礎板 ９０ 圧縮ジョイント ９２ ボルト接続 ９４ 胴管延長部 ９６ 下部エッジ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】燃料電池改質器であって：容器；前記容器
    上にあり前記容器内の上部ガス室へ燃焼ガスを送り込む
    バーナ；前記容器内にある複数の改質管；前記改質管の
    下にある出口ガス室；前記上部ガス室から前記出口ガス
    室へ向かって前記改質管と熱交換しながら通る流路；前
    記上部ガス室と前記出口ガス室との間に前記流路と平行
    に有り、前記流路をバイパスしてガスが流れることを防
    止するためのシールプレート；を備え、 前記シールプレートが、前記改質管とシール接続してい
    る水平面部と前記容器の底板に向かって延びている垂直
    な周縁部とを有することを特徴とする燃料電池改質器。
  2. 【請求項２】前記シールプレートが前記出口ガス室内ガ
    スにほぼ完全にさらされ、シールプレート各部の温度が
    ほぼ同一となっていることを特徴とする請求項１に記載
    の燃料電池改質器。
  3. 【請求項３】請求項１の改質器において、前記バーナは
    前記容器の底板に位置し、前記容器の上部ガス室へ延び
    上がっており；前記シールプレートの水平面部が前記バ
    ーナとシール接続されていることを特徴とする請求項１
    に記載の燃料電池改質器。
  4. 【請求項４】前記シールプレートが前記出口ガス室内ガ
    スにほぼ完全にさらされ、シールプレート各部の温度が
    ほぼ同一となっていることを特徴とする請求項３に記載
    の燃料電池改質器。
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