JPH08208202A - 燃料改質器 - Google Patents

燃料改質器

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JPH08208202A
JPH08208202A JP7012159A JP1215995A JPH08208202A JP H08208202 A JPH08208202 A JP H08208202A JP 7012159 A JP7012159 A JP 7012159A JP 1215995 A JP1215995 A JP 1215995A JP H08208202 A JPH08208202 A JP H08208202A
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catalyst layer
reforming
granular
fuel reformer
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Koichi Kaneko
浩一 金子
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Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】改質管の熱変形に起因する粒状改質触媒の圧壊
の低減を図った燃料改質器を提供する。 【構成】この発明による燃料改質器は従来例に対し、触
媒層３と、全ての伝熱フィンが除かれた改質管８を用い
ている。触媒層３は、改質管８に形成された内側環状空
間８６内に設置され、金属板製で環状形をなし，中間筒
体８１との間に粒状改質触媒６１の外形寸法よりも小さ
い寸法の間隙が形成される外径寸法を持ち，その内周面
で内側筒体８２の外周面に溶接により固着され，互いに
同一の寸法ΔＨ0 の間隔で隔てられて設置される複数の
仕切板３２と、各仕切板上に粒状改質触媒を充填するこ
とで形成された個別触媒層３１とを備えている。仕切板
には、粒状改質触媒の外形寸法よりも小さい径の貫通穴
３２１が多数形成されている。第２段目以下の個別触媒
層には、上面３１ａと、原料ガス９ａが通流する方向に
隣合う仕切板との間に、空間３１１が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、炭化水素系の原燃料
を改質管に通流し、この原燃料を粒状改質触媒により水
蒸気改質して水素に富む改質ガスに改質する燃料電池発
電装置用等の燃料ガスの製造に使用される燃料改質器に
係わり、改質管の熱変形に起因する粒状改質触媒の圧壊
の低減を図った、さらに改良されたその構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】天然ガスやナフサ等の炭化水素系の原燃
料から、水蒸気を添加したうえで熱媒体により加熱され
た粒状改質触媒により水素に富む改質ガスを生成し、こ
の改質ガスを一酸化炭素変成器等を経て燃料電池に供給
する燃料改質器として、改質反応に必要な熱量の供給方
法を改良した構成としたものが同じ出願人より出願さ
れ、特開平３−９７６０２号公報により公知となってい
る。
【０００３】図１０は、上記による燃料改質器に対し
て、さらに粒状改質触媒への伝熱性能等に改良を加えた
従来例の燃料改質器の縦断面図であり、図１１は、図１
０における改質管部分の図１０におけるＡ−Ａ断面図で
ある。図１０，図１１において、９は、改質管８と、改
質管８の内側に配設されたバーナ５と、改質管８の周囲
側部と下部とを覆う炉容器７と、炉容器７の外周部を覆
う断熱層７２とを備えた燃料改質器である。
【０００４】改質管８は、上下方向に直立した金属製で
円筒状をした中間筒体８１と、これを挟んでその内外に
それぞれ間隔を設けて同心円状に配設され、中間筒体８
１と接合されている金属製の上部板８５等でその上部を
接続され、環状形をした金属製の塞ぎ板８４によって，
中間筒体８１の下端から離されてその下部を互いに接続
された、それぞれ金属製の内側筒体８２および外側筒体
８３とで形成されている。内側筒体８２の中間筒体８１
に対向する側の側面，すなわちその外周面には、その一
端を内側筒体８２の外周面に溶接等により固着され、幅
方向が中間筒体８１との間に間隙８２１ａ（図１１を参
照）が形成される寸法であり、かつ塞ぎ板８４が接続さ
れる部位から後記する触媒層６の上面付近の部位にわた
る長さ寸法を有する金属製の伝熱フィン８２１が、円周
面に沿って複数本配列されている。
【０００５】このような構成により改質管８には、下端
部で互いに通じる内側環状空間８６および外側環状空間
８７の２重の環状空間が形成されることになる。外側環
状空間８７の上部には原料ガス９ａの入口８７１が設け
られ、内側環状空間８６の上部には改質ガス９ｂの出口
８６１が設けられている。また内側環状空間８６には、
粒状改質触媒６１が充填されて触媒層６が形成されてい
る。粒状改質触媒（以降、単に粒状触媒と略称すること
がある。）６１は、例えば、直径が５ｍｍ前後程度の球
形，円柱形などをなしており、原燃料に水蒸気が添加さ
れたものである原料ガス９ａを、水素に富む改質ガス９
ｂに改質する作用を行う触媒を、極めて細かい細孔を有
しそれぞれ前記の形状をしたセラミック製の担体に担持
させた構造を備えている。原料ガス９ａを水素に富む改
質ガス９ｂに効率良く改質するためには、触媒反応速度
を高くする必要があり、このために、担体の備える細孔
内に形成される細孔容積を極力大きくした担体を選定し
て、細孔部を含む担体の表面に担持された触媒と，原料
ガス９ａとが接触し合う面積が、極力増大されるように
配慮されている。触媒層６の上面は、粒状触媒６１の飛
散を防止するための金網６ａで覆われており、触媒層６
の下部の外側環状空間８７との境界部位は、粒状触媒６
１の流出を防止するための金網６ｂにより囲われてい
る。
【０００６】外側筒体８３と炉容器７とで仕切られた空
間は、バーナ５が生成する熱媒体５１を通流させる熱媒
体通流路５２として使用される。炉容器７の熱媒体通流
路５２の上部に当たる部位には、熱媒体出口７１が設け
られている。炉容器７の下方および側部周囲には、熱媒
体５１の温度を保持するための耐火断熱材製の断熱層７
２が配置され、また、内側筒体８２の上部内側には、バ
ーナ５で生成された直後の特に高温の熱媒体５１から内
側筒体８２等を保護するために、耐火性断熱材製の断熱
層８８が形成されている。
【０００７】燃料改質器９では、バーナ５においては、
燃料の入口５３から導入された燃料（燃料改質器９によ
って生成された改質ガス９ｂの供給先が、燃料電池発電
装置である場合には、燃料電池発電装置の運転時には燃
料電池本体からの排出燃料ガスもバーナ５用の燃料とな
る。）が、空気入口５４から取り入れられた燃焼用空気
により燃焼し、燃焼ガスとしての高温の熱媒体５１が生
成される。熱媒体５１は、改質管８が備える内側筒体８
２の内周面に沿って下方に流れ、引続いて熱媒体通流路
５２内を通流しつつ、外側筒体８３の外周面に沿って上
方に流れたうえで、熱媒体出口７１から燃料改質器９の
外部に排出される。この間、熱媒体５１は、改質管８の
主として内側筒体８２の内周面側から触媒層６を、ま
た、外側筒体８３の外周面側から外側環状空間８７内を
通流する原料ガス９ａを、それぞれ加熱するのである。
【０００８】その際、触媒層６中の粒状触媒６１は、内
側筒体８２および伝熱フィン８２１を介して熱媒体５１
から熱を供給されて加熱される。これにより、燃料改質
器９では、触媒層６が十分に加熱されるように構成され
ている。一方，原料ガス９ａは、入口８７１から流入
し、まず、外側環状空間８７中を下向きに流れ、その後
中間筒体８１の下端部で折返し、触媒層６に入り、触媒
層６中を上向きに流れる。この間、主として外側環状空
間８７において熱媒体５１によって加熱される。熱媒体
５１で加熱された原料ガス９ａは、熱媒体５１により加
熱されて所要の温度とされた粒状触媒６１が持つ触媒の
改質作用により、水素に富んだ改質ガス９ｂに改質され
る。このようにして得られた改質ガス９ｂは、改質ガス
９ｂの出口８６１から燃料改質器９の外部に供給され
る。なお、熱媒体５１による原料ガス９ａの加熱を容易
にするために、熱媒体５１，原料ガス９ａが通流する、
熱媒体通流路５２，外側環状空間８７の通流路の面積を
狭くし、熱媒体５１，原料ガス９ａの流速を高くするこ
とで、それぞれのガス体と外側筒体８３間の熱伝達係数
が向上するように考慮するのが一般である。これによ
り、熱媒体５１から原料ガス９ａへの熱伝達が向上さ
れ、燃料改質器９から排出される熱媒体排出ガスの温度
を下げることができ、しかも、燃料改質器９の径方向寸
法を短縮することができている。
【０００９】上述のような構成の燃料改質器９において
は、天然ガスのような原燃料を水蒸気改質する際には高
温の運転温度で改質反応が行なわれ、改質ガス９ｂの出
口に近い部分の触媒層６の温度は７００〜７５０〔℃〕
程度であり、改質管９を形成している例えば耐熱鋼の最
高表面温度は、運転条件にもよるが９００〜９５０
〔℃〕にもなるものである。また上述の燃料改質器９に
よって得られた水素に富む改質ガス９ｂを燃料電池発電
装置に使用する場合には、多くの場合に、この改質ガス
９ｂをさらに一酸化炭素変成器に通流させ、一酸化炭素
濃度を低減させた改質ガスとされている。
【００１０】ところで燃料改質器９では、その起動，停
止が繰り返される度に、改質管８を構成している前記の
金属板は膨張，収縮を繰り返すものである。改質管８の
バーナ５に近い部分と原料ガス９ａの入口に近い部分
（図１０を参照）における起動時の温度上昇経過の実
測例を図１２に示す。ここで図１２は、燃料改質器の起
動時における改質管の温度上昇経過の実測例を示すグラ
フである。図１２において、横軸は燃料改質器９の運転
経過時間を示し、縦軸は、改質管８の部分と部分そ
れぞれの温度上昇経過を示している。図１２に示したご
とく、バーナ５に近い部分の改質管表面温度Ｐは、バ
ーナ５の点火とともに急速に上昇するのに対して、原料
ガス９ａの入口に近い部分の改質管表面温度Ｑは、バ
ーナ点火直後は熱媒体５１の持つ熱量が改質管８等の加
熱に費やされるため温度の上昇度が遅く、このためバー
ナ５の点火直後には改質管８に大きい温度差の温度分布
が生じることになる。
【００１１】この大きい温度差によって、改質管８で
は、外側筒体８３，中間筒体８１よりも内側筒体８２の
方が急速に熱膨張することとなり、このため内側筒体８
２は外側（触媒層６側である。）に太鼓状に変形する。
伝熱フィン８２１と中間筒体８１との間に間隙８２１ａ
が形成されている理由は、内側筒体８２が太鼓状に変形
した際に、伝熱フィン８２１が中間筒体８１に接触する
のを回避するためである。このように内側筒体８２が太
鼓状に変形することで、粒状触媒６１が充填された触媒
層６は、いったん半径方向に加圧力を受けることにな
る。この加圧力を受けた粒状触媒６１は、中間筒体８１
に阻止されて半径方向に移動できないため半径方向と直
角の方向に移動しようとし、結果として改質管８の半径
方向に対して直角となる方向に加圧力を受けることとな
る。こうした加圧力による圧縮応力によって、多孔質の
セラミック製担体が用いられている粒状触媒６１は、最
悪の場合は圧壊を受けることとなる。粒状触媒６１が圧
壊して粉状になると、触媒層６の原料ガス９ａ，改質ガ
ス９ｂに対する圧力損失が大きくなり、最悪の場合、燃
料電池発電装置の運転の継続を不可能にすることとなる
のである。
【００１２】これを回避するために粒状触媒６１に加わ
る加圧力を低減するようにする構造体が、前記の伝熱フ
ィン８２１である。伝熱フィン８２１は前記した構成を
持っているので、内側筒体８２に対する梁としての働き
を行い、内側筒体８２の前記の変形量を抑制する。この
結果、内側筒体８２の熱膨張に基づく触媒層６に加わる
加圧力が減少し、粒状触媒６１の圧壊が低減されるので
ある。従って伝熱フィン８２１は、燃料改質器９におい
て、熱媒体５１から供給される熱量の粒状触媒６１への
伝達を改善すると共に、粒状触媒６１の圧壊を低減する
という役目を果たしていることになる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術によ
る燃料改質器９は、粒状改質触媒６１により、原燃料を
水蒸気改質を行うことで水素に富む改質ガス９ｂに改質
するに際し、粒状触媒６１が所要の温度に加熱されるこ
とで効率良く改質ガス９ｂを生成することができ、しか
も、粒状触媒６１への加圧力を低減することができるの
であるが、なお次記する問題が残存している。すなわ
ち、大容量な燃料改質器を製造するなどの場合には、内
側筒体８２の熱膨張量が増大されるために、伝熱フィン
８２１による変形量の抑制能力では不十分となり、この
ために、触媒層６中の一部の粒状触媒６１に圧壊が発生
する懸念が出てきている。
【００１４】この発明は、前述の従来技術の問題点に鑑
みなされたものであり、その目的は、改質管の熱変形に
起因する粒状改質触媒の圧壊の低減を図った燃料改質器
を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明では前述の目的
は、 １）改質管と、バーナとを備え、改質管は、筒状の中間
筒体と、この中間筒体を挟んでその内外にそれぞれ間隔
を隔てて同心状に配設され，一方の端部を中間筒体の一
方の端部から離して互いに塞ぎ板で塞がれた内側筒体お
よび外側筒体と、中間筒体と内側筒体との間に作られた
空間に粒状改質触媒を充填することで形成された触媒層
とを有し、内側筒体の触媒層側の面には粒状改質触媒へ
の熱伝達を向上するための複数のフィンが装着されてお
り、バーナは、改質管の内側部分に設置され、触媒層を
加熱するための熱媒体を、少なくとも、内側筒体の内周
面側および外側筒体の外周面側に供給するものであり、
熱媒体により加熱された触媒層により，炭化水素系の原
燃料を水蒸気改質を行うことで水素に富む改質ガスに改
質するものである、燃料改質器において、改質管に形成
される触媒層は、原燃料が通流する方向に沿って間隔を
隔てて設置された複数の仕切板と、この仕切板の上に粒
状改質触媒が充填されることで形成されると共に，粒状
改質触媒が充填される仕切板に接する面とは反対側とな
る面と，粒状改質触媒が充填される仕切板に対して原燃
料が通流する方向に隣合う仕切板との間に，空間が設け
られるてなる複数の個別触媒層とを備え、それぞれの仕
切板には原燃料，および／または，改質ガスを通流させ
るための複数の貫通穴が形成されてなる構成とするこ
と、または、 ２）前記１項に記載の手段において、触媒層が備える仕
切板は、中間筒体と，内側筒体と，互いに隣接する内側
筒体に装着されたフィンとにより周囲を区切られた空間
内に挿入され、中間筒体，内側筒体およびフィンとのそ
れぞれの間に間隙が形成されてなる構成とすること、ま
たは、 ３）前記１項に記載の手段において、触媒層が備える仕
切板は、環状形であり、内側の側面で内側筒体の触媒層
側の面に装着されており、粒状改質触媒への熱伝達を向
上するためのフィンの機能を兼ねてなる構成とするこ
と、さらにまたは、 ４）前記１項から３項までのいずれかに記載の手段にお
いて、改質管に形成される触媒層は、個別触媒層の原燃
料が通流する方向に沿う寸法を、バーナから供給された
熱媒体の加熱による内側筒体の変形量の多少に対応させ
て異なる寸法に設定されてなる構成とすること、により
達成される。
【００１６】
【作用】前述した従来技術による燃料改質器９におけ
る、起動時に粒状改質触媒６１に加わる加圧力について
詳らかにするために、触媒層６が内側筒体８２によりほ
ぼ均等の歪み量となるように加圧されたとするモデルを
製作し、触媒層６に加わる加圧力の値を実測した。この
実測結果の一例が図１３である。ここで、図１３は、燃
料改質器のモデルが持つ触媒層に加わる加圧力の分布の
実測例を示すグラフである。図１３において、縦軸は、
燃料改質器９のモデルが持つ原燃料が通流する方向であ
る触媒層の高さ方向の寸法を、最高位置の寸法に対する
相対値で示し、横軸は、触媒層に加わる加圧力値を、適
正な加圧力の値（適正値）に対する相対値で示してい
る。図１３中に実線で示されているのは、触媒層の各部
に加わる相対値で示された加圧力値である。
【００１７】図１３を用いて従来技術による燃料改質器
９が持つ触媒層６，従って，粒状触媒６１に加わる加圧
力の値を視察することにする。内側筒体８２が変形する
ことにより、触媒層６に充填された粒状触媒６１の全体
に加圧力が加わえられることになるが、粒状触媒６１
は、前記したところによる寸法，形状，材質を持つもの
であるので、変形が与えられると、粒状触媒６１に加え
られる加圧力が軽減されるように移動を行おうとするの
である。触媒層６の下層部（図１３中にαで示した。）
では、それよりも下側に触媒層６が存在していないの
で、周囲に存在する粒状触媒６１としては、触媒層６の
中央層部（図１３中にβで示した。）付近に在る粒状触
媒６１のみである。触媒層６の下層部では、内側筒体８
２の変形量、触媒層６の下層部に在る粒状触媒６１の移
動と，触媒層６の中央層部付近に在る粒状触媒６１の移
動とが総合された下層部における粒状触媒６１の移動状
態などにより、図１３中に示す加圧力が触媒層，粒状触
媒６１に加わると考えられる。
【００１８】触媒層６の中央層部付近では、下側には下
層部が、上側には上層部（図１３中にγで示した。）が
存在しているので、周囲に存在する粒状触媒６１として
は、触媒層６の下層部と上層部に在る粒状触媒６１であ
る。触媒層６の中央層部には、触媒層６の下層部に在る
粒状触媒６１の移動と、触媒層６の上層部に在る粒状触
媒６１の移動とが、上下両側から加えられることにな
る。触媒層６の中央層部では、内側筒体８２の変形量、
触媒層６の中央層部付近に在る粒状触媒６１の移動と，
上記の上下両側からの粒状触媒６１の移動とが総合され
た中央層部における粒状触媒６１の移動状態などによ
り、図１３中に示すように相対的に高い加圧力が、触媒
層，粒状触媒６１に加わると考えられる。
【００１９】また、触媒層６の上層部では、それよりも
上側に触媒層６が存在していないので、周囲に存在する
粒状触媒６１としては、触媒層６の中央層部付近に在る
粒状触媒６１のみである。触媒層６の上層部では、内側
筒体８２の変形量、触媒層６の上層部に在る粒状触媒６
１の移動と，触媒層６の中央層部付近に在る粒状触媒６
１の移動とが総合された上層部における粒状触媒６１の
移動状態などにより、図１３中に示す加圧力が触媒層，
粒状触媒６１に加わると考えられる。触媒層６の上層部
では、その上面より上側は空間であり、粒状触媒６１が
充填されていない。このため、上層部の内の上面部付近
に在る粒状触媒６１は、上側方向に対してはほぼ自由に
移動が可能であり、粒状触媒６１には摩擦などによる僅
かな力しか加わることがない。この好影響を受けて，触
媒層６の上層部に在る粒状触媒６１に加わる加圧力値
は、中央層部に近くなるのに従い中央層部に付近に在る
粒状触媒６１の移動の影響を受けてしだいに大きくなる
ものの、全体としては中央層部付近はもとより、下層部
と比較しても小さい値になるものと考えられる。
【００２０】この発明は、触媒層の上層部に在る粒状触
媒に加わる加圧力値が小さいという上記した事実に着目
してなされたものである。すなわち、この発明において
は、燃料改質器において、（１）改質管に形成される触
媒層を、原燃料が通流する方向に沿って間隔を隔てて設
置された、例えば、中間筒体と，内側筒体と，互いに隣
接する内側筒体に装着されたフィンとにより周囲を区切
られた空間内に挿入され、中間筒体，内側筒体およびフ
ィンとのそれぞれの間に間隙が形成されてなる複数の仕
切板と、この仕切板の上に粒状改質触媒が充填されるこ
とで形成されると共に，粒状改質触媒が充填される仕切
板に接する面とは反対側となる面と，粒状改質触媒が充
填される仕切板に対して原燃料が通流する方向に隣合う
仕切板との間に，空間が設けられるてなる複数の個別触
媒層とを備え、それぞれの仕切板には原燃料，および／
または，改質ガスを通流させるための複数の貫通穴が形
成されてなる構成とすることにより、それぞれの個別触
媒層は、それが充填される仕切板に接する面とは反対側
となる面である例えば上面の上側に、粒状触媒が充填さ
れていない空間が存在することになる。このために、そ
れぞれの個別触媒層は、あたかも、従来技術による燃料
改質器が持つ触媒層の内の、前記した上層部と同様の構
成を持つことになり、粒状触媒に加わる加圧力の値を小
さく抑制することが可能となるのである。なお、仕切板
には複数の貫通穴が形成されていることで、触媒層中に
原燃料が通流する方向に直交させて仕切板を設置して
も、原燃料，および／または，改質ガスの通流には支障
を与えることが無いのである。また、（２）前記（１）
項において、触媒層が備える仕切板を、環状形であり、
内側の側面で内側筒体の触媒層側の面に装着されてお
り、粒状触媒への熱伝達を向上するためのフィンの機能
を兼ねてなる構成とすることにより、改質管を構成する
部品点数の削減が可能となることにより、前記（１）項
による作用を備える燃料改質器の製造原価を低減するこ
とが可能となる。
【００２１】ところで、図１３に示した触媒層に加わる
加圧力の分布のグラフを得たモデルとは異なり、実際の
燃料改質器では内側筒体は太鼓状に変形する場合が多い
ので、熱膨張に起因する内側筒体の歪み量は原燃料の通
流する方向に関して不均一である。例えば、内側筒体が
太鼓状に変形する場合には、内側筒体の歪み量は触媒層
の上層部，中央層部付近で最高になる。このために、歪
み量が大きい部位に位置する粒状触媒は、相対的に大き
な加圧力が印加されることになっている。これに対応す
るために、（３）前記（１）または前記（２）項におい
て、改質管に形成される触媒層を、個別触媒層の原燃料
が通流する方向に沿う寸法を、バーナから供給された熱
媒体の加熱による内側筒体の変形量の多少に対応させて
異なる寸法に設定されてなる構成とすることにより、内
側筒体の歪み量が大きい部位に位置する個別触媒層は、
原燃料が通流する方向に沿う寸法が短く設定されるの
で、内側筒体の歪み量が大きい部位により加圧を受けて
移動する粒状触媒の量が低減される。このことにより、
この個別触媒層，従って，この個別触媒層に充填されて
いる粒状触媒が受ける加圧力の値を抑制することが可能
となるのである。
【００２２】
【実施例】以下この発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。 実施例１；図１は、請求項１，２に対応するこの発明の
一実施例による燃料改質器の縦断面図であり、図２は、
図１における改質管部分の図１におけるＢ−Ｂ断面図で
ある。図３は、図１中に示した触媒層およびその周辺部
の詳細を示し、（ａ）は図１におけるＲ部に関する縦断
面図であり、（ｂ）は図３（ａ）におけるＣ−Ｃから見
た仕切板の平面図である。図１〜図３において、図１
０，図１１に示した従来例による燃料改質器と同一部分
には同じ符号を付し、その説明を省略する。なお、図１
〜図３中には、図１０，図１１で付した符号について
は、代表的な符号のみを記した。
【００２３】図１〜図３において、１は、図１０，図１
１に示した従来例による燃料改質器９に対して、触媒層
６に替えて触媒層２を用いるようにした燃料改質器であ
る。触媒層２は、複数の個別触媒層２１、複数の仕切板
２２、スタッド２３、個別触媒層２１と同数の間隔片２
４、ナット２５とを備えている。触媒層２は、改質管８
内に形成されている内側環状空間８６の、中間筒体８
１，内側筒体８２，互いに隣接する伝熱フィン８２１と
により周囲を区切られた空間毎に設置されている。仕切
板２２は、金属製であり、中間筒体８１，内側筒体８
２，互いに隣接する伝熱フィン８２１とにより周囲を区
切られた扇形をしており、その面方向の寸法は、中間筒
体８１，内側筒体８２および伝熱フィン８２１とのそれ
ぞれの間に、粒状改質触媒（粒状触媒）６１の外形寸法
よりも小さい寸法の間隙が形成されるように設定されて
いる。仕切板２２には、図３（ｂ）に示すように、中央
部にスタッド２３を貫通させる貫通穴２２１が形成さ
れ、その周囲には粒状触媒６１の外形寸法よりも小さい
径の貫通穴２２２が多数形成されている。触媒層２が有
する複数の仕切板２２は、貫通穴２２１によってスタッ
ド２３に挿入され、隣接する仕切板２２との間には筒状
をした間隔片２４が嵌挿されることで、原料ガス９ａが
通流する方向に沿って、互いに同一の寸法ΔＨ0 の間隔
で隔てられて設置される。スタッド２３の両端部は、最
下端および最上端の仕切板２２の外側面から突き出さ
れ、この部位にナット２５を嵌め込んで最下端および最
上端の仕切板２２に固定されている。
【００２４】個別触媒層２１は、最上端の仕切板２２を
除くそれぞれの仕切板２２により下面を区切られ、中間
筒体８１，内側筒体８２，互いに隣接する伝熱フィン８
２１とにより周囲を区切られた空間内に、粒状触媒６１
を充填することで形成されている。そうして、それぞれ
の個別触媒層２１は、個別触媒層２１の仕切板２２と接
する面とは反対側となる面である上面２１ａと、原料ガ
ス９ａが通流する方向に隣合う仕切板２２との間に、間
隙寸法ΔＧを持つ空間２１１が設けられるように形成さ
れている。
【００２５】図１〜図３に示す実施例１では前述の構成
としたので、作用の項で述べたことを基にし、仕切板２
２の厚さ寸法を含む個別触媒層２１の高さ方向寸法（原
料ガス９ａが通流する方向に沿う寸法でもある。）であ
る「仕切板２２の間隔寸法ΔＨ0 −空間２１１の間隙寸
法ΔＧ」の値を、例えば図１３中に例示した値に設定す
ることにより、粒状触媒６１に加わる加圧力の値を低減
して、粒状触媒６１が圧壊を受けることの無い適正値に
抑制することが可能となるのである。なお、原料ガス９
ａや改質ガス９ｂは、仕切板２２に形成されている多数
の貫通穴２２２内を通流できるので、触媒層２中に原料
ガス９ａ等が通流する方向に直交させて仕切板２２を設
置しても、原料ガス９ａ等の通流には支障を与えること
が無いのである。
【００２６】実施例２；図４は、請求項１，２に対応す
るこの発明の異なる実施例による燃料改質器が備える触
媒層と改質管の要部を示す縦断面図である。図４におい
て、図１〜図３に示した請求項１，２に対応するこの発
明の一実施例による燃料改質器、および、図１０，図１
１に示した従来例による燃料改質器と同一部分には同じ
符号を付し、その説明を省略する。なお、図４中には、
図１〜図３，図１０，図１１で付した符号については、
代表的な符号のみを記した。
【００２７】図４において、２Ａは、図１〜図３に示し
たこの発明による燃料改質器１が備える触媒層２に、金
網２６を追加して備えるようにした触媒層である。金網
２６は、例えば、細い金属線を編組した金網材を用い、
仕切板２２と、中間筒体８１，内側筒体８２，伝熱フィ
ン８２１との間の間隙を覆う寸法として、断面Ｌ字状に
形成されている。金網２６に用いる金網材には、粒状触
媒６１の外形寸法よりも小さい寸法となるメッシュを持
つものが選定されている。
【００２８】図４に示す実施例２では前述の構成とした
ので、触媒層２Ａは、実施例１による触媒層２と同様の
作用・効果を持ちながら、仕切板２２と、中間筒体８
１，内側筒体８２，伝熱フィン８２１との間の間隙寸法
を、粒状触媒６１の外形寸法よりも大きい寸法として
も、個別触媒層２１内から粒状触媒６１がこぼれ出るの
を防止できる。これにより触媒層２Ａでは、実施例１に
よる触媒層２の場合と比較して、仕切板２２の面方向の
寸法を自由に設定することが可能となるのである。
【００２９】実施例２における今までの説明では、触媒
層２Ａが備える金網２６は、断面Ｌ字状に形成され、仕
切板２２と、中間筒体８１，内側筒体８２，伝熱フィン
８２１との間の間隙を覆う寸法を持つとしてきたが、こ
れに限定されるものではなく、例えば、金網２６は、中
間筒体８１，内側筒体８２，互いに隣接する伝熱フィン
８２１とにより区画された内面に、ほぼ内接する外形を
持つ扇形の外形を持つ皿状に形成されてもよいものであ
る。このような金網２６を用いることにより、仕切板２
２に形成される貫通穴２２２の径寸法を、粒状触媒６１
の外形寸法よりも大きい寸法としても、粒状触媒６１が
仕切板２２の貫通穴２２２を通過して、個別触媒層２１
内から粒状触媒６１がこぼれ出るのを防止することが可
能となる。
【００３０】実施例３；図５は、請求項１，３に対応す
るこの発明の一実施例による燃料改質器の縦断面図であ
り、図６は、図５における改質管部分の図５におけるＤ
−Ｄ断面図である。図７は、図５中に示した触媒層およ
びその周辺部の詳細を示し、（ａ）は図５におけるＳ部
に関する縦断面図であり、（ｂ）は図７（ａ）における
Ｅ−Ｅ断面図である。図５〜図７において、図１０，図
１１に示した従来例による燃料改質器と同一部分には同
じ符号を付し、その説明を省略する。なお、図５〜図７
中には、図１０，図１１で付した符号については、代表
的な符号のみを記した。
【００３１】図５〜図７において、１Ａは、図１０，図
１１に示した従来例による燃料改質器９に対して、触媒
層６に替えて触媒層３を用いるようにすると共に、改質
管８から全ての伝熱フィン８２１を除いて形成された燃
料改質器である。触媒層３は、改質管８内に形成されて
いる内側環状空間８６に設置されており、複数の個別触
媒層３１と、複数の仕切板３２とを備えている。仕切板
３２は、金属板製で環状形をなしており、中間筒体８１
との間に粒状触媒６１の外形寸法よりも小さい寸法の間
隙が形成される外径寸法を持ち、その内周面で内側筒体
８２の外周面に溶接等により固着されている。仕切板３
２には、図７（ｂ）に示すように、粒状触媒６１の外形
寸法よりも小さい径の貫通穴３２１が多数形成されてい
る。触媒層３が有する複数の仕切板３２は、原料ガス９
ａが通流する方向に沿って、隣接する仕切板３２との間
に互いに同一寸法ΔＨ0 の間隔で隔てられて設置されて
いる。
【００３２】個別触媒層３１は、それぞれの仕切板３２
により下面を区切られ、中間筒体８１と内側筒体８２と
により周囲を区切られた環状の空間内に、粒状触媒６１
を充填することで形成されている。そうして、それぞれ
の個別触媒層３１は、実施例１におる個別触媒層２１と
同様に、個別触媒層３１の仕切板３２と接する面とは反
対側となる面である上面３１ａと、原料ガス９ａが通流
する方向に隣合う仕切板３２との間に、空間３１１が設
けられるように形成されている。なお、最上段の個別触
媒層３１を除くそれぞれの個別触媒層３１への粒状触媒
６１の充填は、改質管８に少なくとも上部板８５，外側
筒体８３が装着されていない状態で、中間筒体８１に形
成された粒状触媒６１の外形寸法よりも大きい径の貫通
穴８１１から行われる。この貫通穴８１１は、粒状触媒
６１の充填が完了した後に、塞ぎ板８１２により気密に
塞がれる。そうして、最上段の個別触媒層３１への粒状
触媒６１の充填は、実施例１による燃料改質器１の場合
と同様に、中間筒体８１，内側筒体８２および外側筒体
８３が、塞ぎ板８４などによって接続された後に行われ
る。
【００３３】図５〜図７に示す実施例３では前述の構成
としたので、作用の項で述べたことにより、実施例１に
よる燃料改質器１の場合と同様に、粒状触媒６１に加わ
る加圧力の値を小さく抑制することが可能となる。ま
た、原料ガス９ａや改質ガス９ｂは、仕切板３２に形成
されている多数の貫通穴３２１内を通流できるので、触
媒層３中に原料ガス９ａ等が通流する方向に直交させて
仕切板３２を設置しても、原料ガス９ａ等の通流には支
障を与えることが無いことは、実施例１による燃料改質
器１の場合と同様である。さらに燃料改質器１Ａでは、
仕切板３２は、粒状触媒６１への熱伝達を向上するため
の伝熱フィンの機能を兼ねている。これにより、燃料改
質器１Ａは、燃料改質器１と同様の作用・効果を備える
のに加えて、改質管８を構成する部品点数の削減が可能
となることにより、その製造原価の低減を可能にしてい
る。
【００３４】実施例４；図８は、請求項１，３に対応す
るこの発明の異なる実施例による燃料改質器が備える触
媒層と改質管の要部を一部省略して示す詳細図で、
（ａ）はその縦断面図であり、（ｂ）は図８（ａ）にお
けるＦ−Ｆ断面図である。図８において、図５〜図７に
示した請求項１，３に対応するこの発明の一実施例によ
る燃料改質器、および、図１０，図１１に示した従来例
による燃料改質器と同一部分には同じ符号を付し、その
説明を省略する。なお、図８中には、図５〜図７，図１
０，図１１で付した符号については、代表的な符号のみ
を記した。
【００３５】図８において、３Ａは、図５〜図７に示し
たこの発明による燃料改質器１Ａが備える触媒層３に対
して、最下端の仕切板３２を除き、仕切板３２に替えて
仕切板３３を用いるようにした触媒層である。また、改
質管８は、中間筒体８１の触媒層側に、最上段の個別触
媒層３１を除いた触媒層３が備える個別触媒層３１の個
数と同数の充填管８１３が、図示するように装着されて
いる（図８には、最上段から数えて２番目となる第２段
の個別触媒層３１に対応する充填管８１３のみが示され
ている。）。充填管８１３は、粒状触媒６１の外形寸法
より大きい寸法の内径を持つ管体８１４と、管体８１４
の一方の端部に装着される塞ぎ栓（例えば、六角ボルト
である。）８１５から構成されている。管体８１４は、
塞ぎ栓８１５が装着される一方の端部を、最上端の仕切
板３３上に充填される最上段の個別触媒層３１中に位置
するように設定され、他方の端部を、対応する個別触媒
層３１の上部に接して設けられている空間３１１中に位
置するように設定されている。
【００３６】仕切板３３には、図５〜図７に示したこの
発明による燃料改質器１Ａが備える仕切板３２に対し
て、充填管８１３を貫通させるための切欠溝３３１が追
加して形成されている。仕切板３３に形成される切欠溝
３３１の個数は、最上段の個別触媒層３１を充填する仕
切板３３では、改質管８に装着されている充填管８１３
の個数と同数であり、以降、１段毎に順次１個が減少さ
れる。従って、最下段の個別触媒層３１の上側に隣接す
る仕切板３３に形成される切欠溝３３１の個数は、１個
である。
【００３７】最上段の個別触媒層３１を除くそれぞれの
個別触媒層３１への粒状触媒６１の充填は、それぞれに
対応する充填管８１３を用いて行われる。それぞれの塞
ぎ栓８１５は、粒状触媒６１の充填時においては管体８
１４から外されており、粒状触媒６１の充填が完了した
後に管体８１４の一方の端部に装着される。そうして、
全ての充填管８１３に塞ぎ栓８１５が装着された後に、
最上段の個別触媒層３１への粒状触媒６１の充填が行わ
れる。
【００３８】図８に示す実施例４では前述の構成とした
ので、触媒層３Ａは、実施例３による触媒層３と同様の
作用・効果を持ちながら、全ての個別触媒層３１に粒状
触媒６１の充填を行うに当たり、中間筒体８１には、実
施例３による燃料改質器１Ａの場合の貫通穴８１１が不
要である。これにより、全ての個別触媒層３１への粒状
触媒６１の充填は、実施例１による燃料改質器１の場合
と同様に、中間筒体８１，内側筒体８２および外側筒体
８３が、塞ぎ板８４などによって接続された後に行うこ
とが可能である。
【００３９】実施例４における今までの説明では、それ
ぞれの個別触媒層３１に粒状触媒６１を充填するために
用いる充填管８１３の個数は１個であるとしてきたが、
これに限定されるものではなく、例えば、２個以上であ
ってもよいことは勿論のことである。 実施例５；図９は、請求項１〜４に対応するこの発明の
一実施例による燃料改質器が備える触媒層およびその周
辺部の詳細を示し、（ａ）は図７と同等部位の縦断面図
であり、（ｂ）は図９（ａ）におけるＧ−Ｇ断面図であ
る。図９において、図５〜図７に示した請求項１，３に
対応するこの発明の一実施例による燃料改質器、およ
び、図１０，図１１に示した従来例による燃料改質器と
同一部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。な
お、図９中には、図５〜図７，図１０，図１１で付した
符号については、代表的な符号のみを記した。
【００４０】図９において、４は、図５〜図７に示した
この発明による燃料改質器１Ａが備える触媒層３に対し
て、個別触媒層３１に替えて個別触媒層４１を用いるよ
うにした触媒層である。実施例５による触媒層４の特徴
的な構成として、それぞれの個別触媒層４１は、原料ガ
ス９ａが通流する方向に沿って、必ずしも同一ではない
間隔寸法で隔てられて設置された複数の仕切板３２によ
り下面を区切られた空間内に、粒状触媒６１を充填する
ことで形成されている。図９に示す事例の場合には、最
上段と第２段目の，仕切板３２の厚さ寸法を含む個別触
媒層４１の高さ方向寸法は、「間隔寸法ΔＨ51（図９を
参照）−間隙寸法ΔＧ」であり、第３段目と第４段目
の，仕切板３２の厚さ寸法を含む個別触媒層４１の高さ
方向寸法は、「間隔寸法ΔＨ0 −間隙寸法ΔＧ」であ
り、最下段の個別触媒層４１の，仕切板３２の厚さ寸法
を含む高さ方向寸法は、「間隔寸法ΔＨ55−間隙寸法Δ
Ｇ」である。そうして、間隔寸法ΔＨ51，ΔＨ0 ，ΔＨ
55の相互間は、ΔＨ51＞ΔＨ0＞ΔＨ55の大小関係に設
定されている。
【００４１】図９に示す実施例５では前述の構成とした
ので、触媒層４は、実施例１，３による触媒層２，３が
持つ作用・効果をさらに進展させて、内側筒体８２の歪
み量が改質管８の高さ方向に対して一様では無い場合に
関しても、いずれの個別触媒層中の粒状触媒６１であっ
ても、受ける加圧力の値をほぼ等しい値に抑制すること
が可能となるのである。すなわち、最上段，第２段目の
個別触媒層４１が存在する部位の内側筒体８２は、バー
ナ５に近く（図１２を用いての説明を参照。）、しかも
内側筒体８２を梁として見た場合には支持点から遠い部
分に在ることから、その変形量は他の個別触媒層４１が
存在する部位よりも大きいことになる。このために、こ
れ等の個別触媒層４１に充填された粒状触媒６１は、仮
に他の個別触媒層４１と等しい高さ方向寸法に設定した
とすると、他の個別触媒層４１に充填された粒状触媒６
１よりも大きい加圧力が加わえられることになる。ま
た、最下段の個別触媒層４１が存在する部位の内側筒体
８２は、バーナ５から離れており、この部位を通流する
熱媒体５１の温度が最上段，第２段目の個別触媒層４１
が存在する部位の温度よりも低下していることと、内側
筒体８２を梁として見た場合には塞ぎ板８４側の支持点
に隣接していることになることから、その変形量は他の
個別触媒層４１が存在する部位と比較して最も小さくな
る。これ等のことに対応させて、それぞれの個別触媒層
４１の高さ寸法を前記のごとく設定していることで、い
ずれの個別触媒層中の粒状触媒６１であっても、受ける
加圧力の値をほぼ等しい値に抑制することが可能となる
のである。実施例５における今までの説明では、第２段
目以下の個別触媒層４１への粒状触媒６１の充填は、中
間筒体８１に形成された貫通穴８１１から行われるとし
てきたが、これに限定されるものではなく、例えば、実
施例４による充填管８１３を用いてもよいことは勿論の
ことである。
【００４２】実施例４，５における今までの説明では、
充填管８１３の塞ぎ栓８１５が装着される一方の端部
は、最上段の個別触媒層中に位置するように設定される
としてきたが、これに限定されるものではなく、例え
ば、充填管８１３の一方の端部は、最上段の個別触媒層
の上面から突き出させて形成させてもよいものである。
このようにすることで、最上段の個別触媒層への粒状触
媒６１の充填を、他の個別触媒層への粒状触媒６１の充
填に先んじて行うことが可能となる。
【００４３】実施例３〜５における今までの説明では、
仕切板３２，３３は、中間筒体８１との間に粒状触媒６
１の外形寸法よりも小さい寸法の間隙が形成される外径
寸法を持ち、また、仕切板３２，３３に多数形成される
貫通穴３２１の径寸法は、粒状触媒６１の外形寸法より
も小さい値であるとしてきたが、これに限定されるもの
ではなく、例えば、実施例２において説明した金網２６
とほぼ同様な構成を有する金網を追加して備えるように
することで、仕切板３２，３３の外径寸法、貫通穴３２
１の径寸法を、粒状触媒６１の外形寸法に束縛されず自
由に設定することが可能となる。
【００４４】
【発明の効果】この発明においては、前記の課題を解決
するための手段の項で述べた構成とすることで次記する
効果を奏する。すなわち、 内側筒体の熱膨張量が増大される燃料改質器の過酷な
使用条件の場合に、触媒層のいずれの部位に充填された
粒状改質触媒であっても、その圧壊の低減を図ることが
可能となり、長期信頼性の高い燃料改質器を提供するこ
とが可能となる。また、 前記の項において、触媒層が備える仕切板は、環状
形であり、内側の側面で内側筒体の触媒層側の面に装着
されており、粒状改質触媒への熱伝達を向上するための
フィンの機能を兼ねてなる構成とすることにより、項
による効果が得られる燃料改質器の製造原価を低減する
ことが可能となる。さらにまた、 前記の，項において、改質管に形成される触媒層
は、個別触媒層の原燃料が通流する方向に沿う寸法を、
バーナから供給された熱媒体の加熱による内側筒体の変
形量の多少に対応させて異なる寸法に設定されてなる構
成とすることにより、いずれの個別触媒層に充填される
粒状改質触媒であっても、受ける加圧力の値をほぼ等し
い値に抑制することが可能となるので、長期信頼性のさ
らに高い燃料改質器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１，２に対応するこの発明の一実施例に
よる燃料改質器の縦断面図
【図２】図１における改質管部分の図１におけるＢ−Ｂ
断面図
【図３】図１中に示した触媒層およびその周辺部の詳細
を示し、（ａ）は図１におけるＲ部に関する縦断面図、
（ｂ）は図３（ａ）におけるＣ−Ｃから見た仕切板の平
面図
【図４】請求項１，２に対応するこの発明の異なる実施
例による燃料改質器が備える触媒層と改質管の要部を示
す縦断面図
【図５】請求項１，３に対応するこの発明の一実施例に
よる燃料改質器の縦断面図
【図６】図５における改質管部分の図５におけるＤ−Ｄ
断面図
【図７】図５中に示した触媒層およびその周辺部の詳細
を示し、（ａ）は図５におけるＳ部に関する縦断面図、
（ｂ）は図７（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図
【図８】請求項１，３に対応するこの発明の異なる実施
例による燃料改質器が備える触媒層と改質管の要部を一
部省略して示す詳細図で、（ａ）はその縦断面図、
（ｂ）は図８（ａ）におけるＦ−Ｆ断面図
【図９】請求項１〜４に対応するこの発明の一実施例に
よる燃料改質器が備える触媒層およびその周辺部の詳細
を示し、（ａ）は図７と同等部位の縦断面図、（ｂ）は
図９（ａ）におけるＧ−Ｇ断面図
【図１０】従来例の燃料改質器の縦断面図
【図１１】図１０における改質管部分の図１０における
Ａ−Ａ断面図
【図１２】燃料改質器の起動時における改質管の温度上
昇経過の実測例を示すグラフ
【図１３】燃料改質器のモデルが持つ触媒層に加わる加
圧力の分布の実測例を示すグラフ
【符号の説明】
３ 触媒層 ３１ 個別触媒層 ３１ａ 上面 ３１１ 空間 ３２ 仕切板 ３２１ 貫通穴 ６１ 粒状触媒 ８ 改質管 ８１ 中間筒体 ８２ 内側筒体 ８６ 内側環状空間 ９ａ 原料ガス

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】改質管と、バーナとを備え、 改質管は、筒状の中間筒体と、この中間筒体を挟んでそ
    の内外にそれぞれ間隔を隔てて同心状に配設され，一方
    の端部を中間筒体の一方の端部から離して互いに塞ぎ板
    で塞がれた内側筒体および外側筒体と、中間筒体と内側
    筒体との間に作られた空間に粒状改質触媒を充填するこ
    とで形成された触媒層とを有し、内側筒体の触媒層側の
    面には粒状改質触媒への熱伝達を向上するための複数の
    フィンが装着されており、 バーナは、改質管の内側部分に設置され、触媒層を加熱
    するための熱媒体を、少なくとも、内側筒体の内周面側
    および外側筒体の外周面側に供給するものであり、 熱媒体により加熱された触媒層により，炭化水素系の原
    燃料を水蒸気改質を行うことで水素に富む改質ガスに改
    質するものである、燃料改質器において、 改質管に形成される触媒層は、原燃料が通流する方向に
    沿って間隔を隔てて設置された複数の仕切板と、この仕
    切板の上に粒状改質触媒が充填されることで形成される
    と共に，粒状改質触媒が充填される仕切板に接する面と
    は反対側となる面と，粒状改質触媒が充填される仕切板
    に対して原燃料が通流する方向に隣合う仕切板との間
    に，空間が設けられるてなる複数の個別触媒層とを備
    え、それぞれの仕切板には原燃料，および／または，改
    質ガスを通流させるための複数の貫通穴が形成されてな
    ることを特徴とする燃料改質器。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の燃料改質器において、 触媒層が備える仕切板は、中間筒体と，内側筒体と，互
    いに隣接する内側筒体に装着されたフィンとにより周囲
    を区切られた空間内に挿入され、中間筒体，内側筒体お
    よびフィンとのそれぞれの間に間隙が形成されてなるこ
    とを特徴とする燃料改質器。
  3. 【請求項３】請求項１に記載の燃料改質器において、 触媒層が備える仕切板は、環状形であり、内側の側面で
    内側筒体の触媒層側の面に装着されており、粒状改質触
    媒への熱伝達を向上するためのフィンの機能を兼ねてな
    ることを特徴とする燃料改質器。
  4. 【請求項４】請求項１から３までのいずれかに記載の燃
    料改質器において、 改質管に形成される触媒層は、個別触媒層の原燃料が通
    流する方向に沿う寸法を、バーナから供給された熱媒体
    の加熱による内側筒体の変形量の多少に対応させて異な
    る寸法に設定されてなることを特徴とする燃料改質器。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005083820A3 (en) * 2004-02-26 2005-11-10 Casio Computer Co Ltd Reactor and power generator
JP2006019084A (ja) * 2004-06-30 2006-01-19 Kyocera Corp 燃料電池用改質器
WO2007040146A1 (ja) * 2005-09-30 2007-04-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 水素生成装置及び燃料電池システム
CN100394638C (zh) * 2004-02-26 2008-06-11 卡西欧计算机株式会社 反应器和发电装置
WO2009150792A1 (ja) 2008-06-13 2009-12-17 パナソニック株式会社 燃料処理装置
JP2010235403A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Ebara Corp 改質装置
WO2013073083A1 (ja) 2011-11-16 2013-05-23 パナソニック株式会社 燃料処理装置
JP2014005164A (ja) * 2012-06-22 2014-01-16 Panasonic Corp 水素生成装置、および水素生成装置の触媒充填方法
KR20190025379A (ko) * 2017-09-01 2019-03-11 엘지전자 주식회사 연료 개질 장치
KR20190025381A (ko) * 2017-09-01 2019-03-11 엘지전자 주식회사 연료 개질 장치
KR20220096295A (ko) * 2020-12-31 2022-07-07 주식회사 코와 열교환 능력이 향상된 수소 개질 장치

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005083820A3 (en) * 2004-02-26 2005-11-10 Casio Computer Co Ltd Reactor and power generator
KR100763717B1 (ko) * 2004-02-26 2007-10-04 가시오게산키 가부시키가이샤 반응기 및 동력 발생기
CN100394638C (zh) * 2004-02-26 2008-06-11 卡西欧计算机株式会社 反应器和发电装置
JP2006019084A (ja) * 2004-06-30 2006-01-19 Kyocera Corp 燃料電池用改質器
WO2007040146A1 (ja) * 2005-09-30 2007-04-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 水素生成装置及び燃料電池システム
JP5058809B2 (ja) * 2005-09-30 2012-10-24 パナソニック株式会社 水素生成装置及び燃料電池システム
US8221512B2 (en) 2005-09-30 2012-07-17 Panasonic Corporation Hydrogen generator and fuel cell system
JPWO2009150792A1 (ja) * 2008-06-13 2011-11-10 パナソニック株式会社 燃料処理装置
US7883675B2 (en) 2008-06-13 2011-02-08 Panasonic Corporation Fuel treatment device
JP4536153B2 (ja) * 2008-06-13 2010-09-01 パナソニック株式会社 燃料処理装置
WO2009150792A1 (ja) 2008-06-13 2009-12-17 パナソニック株式会社 燃料処理装置
JP4657351B2 (ja) * 2009-03-31 2011-03-23 株式会社荏原製作所 改質装置
JP2010235403A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Ebara Corp 改質装置
WO2013073083A1 (ja) 2011-11-16 2013-05-23 パナソニック株式会社 燃料処理装置
JP5269271B1 (ja) * 2011-11-16 2013-08-21 パナソニック株式会社 燃料処理装置
US9266729B2 (en) 2011-11-16 2016-02-23 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Fuel processor
JP2014005164A (ja) * 2012-06-22 2014-01-16 Panasonic Corp 水素生成装置、および水素生成装置の触媒充填方法
KR20190025379A (ko) * 2017-09-01 2019-03-11 엘지전자 주식회사 연료 개질 장치
KR20190025381A (ko) * 2017-09-01 2019-03-11 엘지전자 주식회사 연료 개질 장치
KR20220096295A (ko) * 2020-12-31 2022-07-07 주식회사 코와 열교환 능력이 향상된 수소 개질 장치

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