JPH08225301A - Device for reforming methanol - Google Patents
Device for reforming methanolInfo
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- JPH08225301A JPH08225301A JP7056640A JP5664095A JPH08225301A JP H08225301 A JPH08225301 A JP H08225301A JP 7056640 A JP7056640 A JP 7056640A JP 5664095 A JP5664095 A JP 5664095A JP H08225301 A JPH08225301 A JP H08225301A
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- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、メタノールと水とを
含有する改質原料液から水素ガスを含有する燃料ガスを
生成するメタノール改質装置に関し、特に、このメタノ
ール改質装置における改質反応を促進させるための構造
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a methanol reformer for producing a fuel gas containing hydrogen gas from a reforming raw material liquid containing methanol and water, and more particularly to a reforming reaction in the methanol reformer. It is related to a structure for promoting.
【０００２】[0002]
【従来の技術】騒音の低減や排気ガスの浄化等における
低公害化を図る車両として電気自動車の開発が進められ
ている。そのエネルギ源として蓄電池を用いる形式と、
燃料電池を用いる形式とが試みられている。この燃料電
池をエネルギ源として用いる場合、燃焼によって生じる
排気ガスがクリーンな水素ガスを燃料とすることが望ま
しい。そこで最近では、炭化水素例えばメタノールを原
料とし、これの水蒸気改質反応を行うメタノール改質装
置を車両に搭載して、水素ガスを含有する燃料ガスを得
ることが提案されている。2. Description of the Related Art Development of an electric vehicle is underway as a vehicle for reducing pollution such as noise reduction and exhaust gas purification. A type that uses a storage battery as its energy source,
A type using a fuel cell has been attempted. When this fuel cell is used as an energy source, it is desirable that the exhaust gas generated by combustion uses clean hydrogen gas as fuel. Therefore, recently, it has been proposed to obtain a fuel gas containing hydrogen gas by using a hydrocarbon reforming device, for example, methanol as a raw material, and mounting a methanol reforming device for performing a steam reforming reaction on the vehicle.
【０００３】この種のメタノール改質装置が、特開昭６
２−１０８７０４号公報に開示されている。これを図９
に示し、簡単に説明する。このメタノール改質装置１
は、バーナ２が配設された燃焼室３と、この燃焼室３の
内部に配設された管からなる改質原料液の気化器４と、
この気化器４から供給される改質原料ガスを燃料ガスに
改質する改質反応器５とを備え、前記気化器４の内部に
金属小片等からなる熱容量の大きな熱粒子６を充填させ
たものである。This type of methanol reforming apparatus is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No.
No. 2-108704. Figure 9
, And briefly explained. This methanol reformer 1
Is a combustion chamber 3 in which a burner 2 is arranged, a vaporizer 4 of a reforming raw material liquid which is composed of a tube arranged in the combustion chamber 3,
A reforming reactor 5 for reforming the reforming raw material gas supplied from the vaporizer 4 into a fuel gas is provided, and the inside of the vaporizer 4 is filled with heat particles 6 having a large heat capacity, such as small metal pieces. It is a thing.
【０００４】このメタノール改質装置１によれば、気化
器４の内部に形成された熱粒子６の充填層が有する熱容
量によって、気化器４における局部的な温度の低下が防
止され、気化器４の気化領域が安定し、改質反応器５に
所定の圧力の改質原料ガスが連続的に供給される。According to the methanol reforming apparatus 1, the heat capacity of the packed bed of the heat particles 6 formed inside the vaporizer 4 prevents a local temperature drop in the vaporizer 4, and thus the vaporizer 4 is prevented. The vaporization region of 1 is stabilized, and the reforming raw material gas having a predetermined pressure is continuously supplied to the reforming reactor 5.
【０００５】一方、燃料ガスを生成する水蒸気改質反応
は、２００〜３００℃において、改質反応部となるＣu
−Ｚn 系やＣu −Ｃr 系等の触媒部分に、メタノールと
水とが混合した改質原料液が気化した改質原料ガスを通
して、水素と二酸化炭素を得る反応であり、これは下記
の式に示されるように段階的に進行する。 ＣＨ3 ＯＨ＝２Ｈ2 ＋ＣＯ−９０ kJ/mol ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ＝Ｈ2 ＋ＣＯ2 ＋４０ kJ/mol したがって、 ＣＨ3 ＯＨ＋Ｈ2 Ｏ＝３Ｈ2 ＋ＣＯ2 −５０ kJ/molOn the other hand, in the steam reforming reaction for producing fuel gas, at 200 to 300.degree.
This is a reaction to obtain hydrogen and carbon dioxide through a reforming raw material gas obtained by vaporizing a reforming raw material liquid obtained by mixing methanol and water into a catalyst portion such as -Zn system or Cu-Cr system. Progress in steps as shown. CH 3 OH = 2H 2 + CO -90 kJ / mol CO + H 2 O = H 2 + CO 2 +40 kJ / mol Thus, CH 3 OH + H 2 O = 3H 2 + CO 2 -50 kJ / mol
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】この改質反応による改
質率、すなわち供給したメタノールの量に対する反応し
たメタノールの量の割合が１００％にならないと、燃料
ガスに微量の未反応のメタノールもしくは一酸化炭素が
排出される。これらの未反応生成物は、燃料電池の電極
触媒に被毒をもたらし、燃料電池の発電出力の低下を招
くので、可及的に零にすることが望まれる。If the reforming rate by this reforming reaction, that is, the ratio of the amount of reacted methanol to the amount of supplied methanol does not reach 100%, a very small amount of unreacted methanol or unreacted methanol is added to the fuel gas. Carbon oxides are emitted. These unreacted products cause poisoning of the electrode catalyst of the fuel cell and lower the power generation output of the fuel cell. Therefore, it is desirable to make them as zero as possible.
【０００７】ここで、車両に搭載するというスペース上
の制限があるため、この種のメタノール改質装置を大型
に構成することが適わず、上式に示したように吸熱反応
である改質反応に外部から熱エネルギを供給して、この
改質反応部の温度、具体的には改質原料ガスや触媒部分
などの温度を所定の値以上に保持し、改質反応を促進さ
せる必要がある。このとき、燃料電池発電システム全体
の効率の低下を招かないように、必要最小限の熱エネル
ギを投入するようにして、前記改質反応部の温度を所定
の範囲内に保持することが望ましい。[0007] Here, because of the space limitation of mounting on a vehicle, it is not suitable to construct this type of methanol reformer in a large size, and as shown in the above equation, the reforming reaction which is an endothermic reaction. It is necessary to supply heat energy from the outside to maintain the temperature of the reforming reaction part, specifically, the temperature of the reforming raw material gas and the catalyst part, at a predetermined value or higher to accelerate the reforming reaction. . At this time, it is desirable to keep the temperature of the reforming reaction part within a predetermined range by inputting a necessary minimum amount of thermal energy so as not to reduce the efficiency of the entire fuel cell power generation system.
【０００８】しかしながら、改質原料ガスの熱交換率が
低いため、改質原料ガスの温度を所定の範囲内に保持す
ることが困難であり、この改質原料ガスを加熱する部分
が大型化されるという問題がある。さらに、上述した吸
熱を伴う改質反応は、改質反応部のうち改質原料ガスの
供給側で多く進行するが、熱エネルギの供給が追い付か
ず、改質率の低下を招くという不都合もある。However, since the heat exchange rate of the reforming raw material gas is low, it is difficult to maintain the temperature of the reforming raw material gas within a predetermined range, and the portion for heating the reforming raw material gas becomes large. There is a problem that Further, the above-mentioned reforming reaction accompanied by endothermic progresses largely on the supply side of the reforming raw material gas in the reforming reaction section, but the supply of heat energy cannot catch up with the reforming reaction part, resulting in a reduction in the reforming rate. .
【０００９】また、起動・停止を繰り返される車両に搭
載される場合、前記改質原料ガスを加熱する部分が所定
の温度まで昇温するまでの時間、すなわち立ち上がり時
間が長くなると、車両に搭載されるバッテリ等の蓄電装
置の負担が増大する等、この種の燃料電池発電システム
を搭載する電気自動車の実用化や実用性が著しく阻害さ
れるという問題がある。Further, in the case of being mounted on a vehicle that is repeatedly started and stopped, if the time until the temperature of the portion for heating the reforming raw material gas rises to a predetermined temperature, that is, the rising time becomes long, it is mounted on the vehicle. There is a problem that the electric vehicle equipped with this type of fuel cell power generation system is significantly impaired in practical use and practicality, such as an increase in the load on a power storage device such as a battery.
【００１０】この発明は、上記の事情を背景としてなさ
れたもので、安定した改質反応を行うように改質原料ガ
スもしくは改質反応部の温度を所定の範囲に維持するこ
とができるとともに、特に車両等への搭載に適し、さら
に小型化することができるメタノール改質装置を提供す
ることを目的とするものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and the temperature of the reforming raw material gas or the reforming reaction part can be maintained within a predetermined range so as to perform a stable reforming reaction. In particular, it is an object of the present invention to provide a methanol reforming device that is suitable for mounting on a vehicle or the like and can be further downsized.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載した発明は、熱源と、この熱源か
らの熱エネルギが供給されて、メタノールと水とを含有
する改質原料液を改質原料ガスに調製するとともに、こ
の調製された改質原料ガスを水素を含有する燃料ガスに
改質する部分へ供給する改質原料ガス供給部とを備えた
メタノール改質装置において、前記改質原料ガス供給部
が、前記改質原料液が気化する改質原料液気化部と、前
記熱源と熱授受可能に配設されるとともに、前記改質原
料液気化部で気化した改質原料ガスが流通し、かつこの
改質原料ガスの流通に伴って該改質原料ガスと熱授受を
行う改質原料ガス流路と、この改質原料ガス流路に配設
され、かつ流通する改質原料ガスによって流動化する所
定量の粒子と、これらの粒子より小さい孔が複数形成さ
れ、かつ前記粒子を前記改質原料ガス流路の所定の位置
に封入するよう配設された多孔質部材とを備えているこ
とを特徴とするものである。In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is a reformer containing a heat source and heat energy from the heat source and containing methanol and water. In a methanol reformer equipped with a reforming raw material gas supply unit that prepares a raw material liquid into a reforming raw material gas, and that supplies the prepared reforming raw material gas to a portion that reforms to a fuel gas containing hydrogen The reforming raw material gas supply unit is arranged to be capable of exchanging heat with the heat source and the reforming raw material liquid vaporization unit for vaporizing the reforming raw material liquid, and the reforming raw material gas vaporization unit Quality raw material gas flow, and a reforming raw material gas flow path that exchanges heat with the reforming raw material gas along with the flow of the reforming raw material gas; A certain amount of particles that are fluidized by the reforming source gas A plurality of pores smaller than the particles are formed, and a porous member disposed so as to enclose the particles at a predetermined position of the reforming raw material gas flow path. .
【００１２】このとき、請求項２に記載した発明は、熱
源から得られる熱源流体が流通する熱源流体流路が、前
記改質原料ガス流路と熱授受可能に配設されるととも
に、この熱源流体流路を流通する熱源流体によって流動
化する所定量の粒子が、これらの粒子より小さい孔が複
数形成された多孔質部材によって前記熱源流体流路の位
置に封入されていることを特徴とするものである。In this case, the heat source fluid passage through which the heat source fluid obtained from the heat source flows is arranged so as to be able to exchange heat with the reforming raw material gas passage, and the heat source is A predetermined amount of particles that are fluidized by the heat source fluid flowing through the fluid channel are sealed in the position of the heat source fluid channel by a porous member having a plurality of holes smaller than these particles. It is a thing.
【００１３】また、請求項３に記載した発明は、熱源
と、この熱源から熱エネルギが供給されて、メタノール
と水とを含有する改質原料ガスを、触媒を介して、水素
ガスを含有する燃料ガスに改質する改質反応部とを備え
たメタノール改質装置において、前記改質反応部が、前
記熱源と熱授受可能に配設されるとともに、前記改質原
料ガスが流通し、かつこの改質原料ガスの流通に伴って
該改質原料ガスと熱授受を行いながら該改質原料ガスを
燃料ガスに改質する改質反応流路と、この改質反応流路
に配設され、かつ流通する改質原料ガスもしくは改質原
料ガスの改質ガスによって流動化する前記触媒からなる
所定量の触媒粒子と、これらの触媒粒子より小さい孔が
複数形成され、かつ前記触媒粒子を前記改質反応流路の
所定の位置に封入するよう配設された多孔質部材とを備
えていることを特徴とするものである。Further, in the invention described in claim 3, the heat source and the reforming raw material gas containing the methanol and water, to which the heat energy is supplied from the heat source, contain the hydrogen gas through the catalyst. In a methanol reforming device including a reforming reaction unit for reforming into fuel gas, the reforming reaction unit is arranged to be capable of exchanging heat with the heat source, and the reforming raw material gas flows, and A reforming reaction flow passage for reforming the reforming raw material gas into a fuel gas while exchanging heat with the reforming raw material gas as the reforming raw material gas flows, and a reforming reaction passage arranged in the reforming reaction passage. And a predetermined amount of catalyst particles composed of the catalyst fluidized by the flowing reforming raw material gas or the reforming gas of the reforming raw material gas, and a plurality of pores smaller than these catalyst particles are formed, and the catalyst particles are Enclose it at a predetermined position in the reforming reaction channel It is characterized in that intoxicated and a disposed porous member.
【００１４】このとき、請求項４に記載した発明は、熱
源から得られる熱源流体が流通する熱源流体流路が、前
記改質反応流路と熱授受可能に配設されるとともに、こ
の熱源流体流路を流通する熱源流体によって流動化する
所定量の粒子が、これらの粒子より小さい孔が複数形成
された多孔質部材によって前記熱源流体流路の位置に封
入されていることを特徴とするものである。At this time, according to the invention described in claim 4, the heat source fluid passage through which the heat source fluid obtained from the heat source flows is arranged so as to be able to exchange heat with the reforming reaction passage, and the heat source fluid is also provided. A predetermined amount of particles that are fluidized by the heat source fluid flowing through the channel are enclosed at the position of the heat source fluid channel by a porous member having a plurality of pores smaller than these particles formed therein. Is.
【００１５】[0015]
【作用】請求項１に記載した発明によれば、改質原料液
気化部において気化した改質原料ガスは、改質原料ガス
流路すなわち改質原料ガス流路に配設された多孔質部材
を通過する。そのため、多孔質部材によって封入されて
いる所定量の粒子が多孔質部材を通過した改質原料ガス
により流動化され、改質原料ガス流路に流動層が形成さ
れる。According to the first aspect of the present invention, the reforming raw material gas vaporized in the reforming raw material liquid vaporization section is the porous material arranged in the reforming raw material gas passage, that is, the reforming raw material gas passage. Pass through. Therefore, a predetermined amount of particles enclosed by the porous member are fluidized by the reforming raw material gas that has passed through the porous member, and a fluidized bed is formed in the reforming raw material gas flow path.
【００１６】より具体的に説明すると、多孔質部材を通
過する改質原料ガスが、封入されている粒子を浮遊懸濁
の状態にする。したがって、封入されている粒子および
流通する改質原料ガスの攪拌が行われる。そのため、熱
源の壁面もしくはこの熱源と熱授受可能に配設された改
質原料ガス流路の壁面と改質原料ガスとの境界層が薄く
なり、熱源と改質原料ガスとの熱交換が促進される。さ
らに、前記流動層中を下降する粒子によって該流動層の
上部から下部へ熱エネルギの輸送が行われる。More specifically, the reforming raw material gas passing through the porous member brings the enclosed particles into a suspended suspension state. Therefore, the encapsulated particles and the circulating reforming raw material gas are agitated. Therefore, the boundary layer between the reforming source gas and the wall surface of the heat source or the reforming source gas passage that is arranged to exchange heat with the heat source becomes thin, and heat exchange between the heat source and the reforming source gas is promoted. To be done. Furthermore, the particles descending in the fluidized bed carry thermal energy from the upper part to the lower part of the fluidized bed.
【００１７】そのため、改質原料ガス流路とこの流路を
流通する改質原料ガスとの熱伝達率が増大し、改質原料
ガス流路に供給された熱エネルギは、この改質原料ガス
流路を流通する改質原料ガスに良好に伝達される。Therefore, the heat transfer coefficient between the reforming raw material gas flow passage and the reforming raw material gas flowing through this flow passage is increased, and the heat energy supplied to the reforming raw material gas flow passage is converted into this reforming raw material gas. Good transfer to the reforming raw material gas flowing through the flow path.
【００１８】さらに、請求項２に記載した発明によれ
ば、改質原料ガス流路と熱授受を行うよう配設され、か
つ熱源流体が流通する熱源流体流路においても流動層が
形成されるため、熱源流体流路とこの流路を流通する熱
源流体との間の熱伝達率が増大する。そのため、熱源か
らの熱エネルギは、改質原料ガス流路を流通する改質原
料ガスに良好に伝達される。Further, according to the second aspect of the invention, a fluidized bed is formed also in the heat source fluid flow passage which is arranged to exchange heat with the reforming raw material gas flow passage and through which the heat source fluid flows. Therefore, the heat transfer coefficient between the heat source fluid channel and the heat source fluid flowing through this channel increases. Therefore, the heat energy from the heat source is satisfactorily transferred to the reforming raw material gas flowing through the reforming raw material gas flow path.
【００１９】また、請求項３に記載した発明によれば、
改質原料ガスは、改質反応流路に配設された多孔質部材
を通過して、多孔質部材によって封入されている触媒粒
子を流動化させ、熱源もしくは改質反応流路とこの流路
を流通するガスとの間の熱伝達率が増大する。そのた
め、改質反応が行われる部分に、熱エネルギが効率良く
輸送され、その改質反応が促進される。According to the invention described in claim 3,
The reforming raw material gas passes through the porous member disposed in the reforming reaction channel to fluidize the catalyst particles enclosed by the porous member, and the heat source or the reforming reaction channel and this channel. The heat transfer coefficient with the gas flowing through the tank increases. Therefore, thermal energy is efficiently transported to the portion where the reforming reaction is performed, and the reforming reaction is promoted.
【００２０】このとき、改質反応流路の中央部分を流通
するガスの温度と改質反応流路の内壁部分を流通するガ
スの温度とがほぼ等しくされるとともに、改質反応流路
を流通するガスの混合が行われるので、改質反応流路に
おける改質反応はほぼ均一に進行する。そのため、改質
反応流路における単位体積（長さ）あたりの改質率が向
上する。At this time, the temperature of the gas flowing through the central portion of the reforming reaction flow passage and the temperature of the gas flowing through the inner wall portion of the reforming reaction passage are made substantially equal, and the temperature of the gas flowing through the reforming reaction passage is changed. Since the gases to be mixed are mixed with each other, the reforming reaction in the reforming reaction channel proceeds substantially uniformly. Therefore, the reforming rate per unit volume (length) in the reforming reaction channel is improved.
【００２１】そして、請求項４に記載した発明によれ
ば、改質反応流路と熱授受を行う熱源流体流路において
も、請求項２に記載の発明と同様な流動層が形成される
ため、改質反応流路を流通するガスと熱源流体流路を流
通する熱源流体との間の熱伝達率が増大し、熱源からの
熱エネルギが改質反応が行われる部分に効率良く輸送さ
れて、その改質反応が促進される。Further, according to the invention described in claim 4, the same fluidized bed as in the invention described in claim 2 is formed in the heat source fluid passage for exchanging heat with the reforming reaction passage. , The heat transfer coefficient between the gas flowing through the reforming reaction channel and the heat source fluid flowing through the heat source fluid channel is increased, and the heat energy from the heat source is efficiently transported to the portion where the reforming reaction is performed. , The reforming reaction is promoted.
【００２２】[0022]
【実施例】以下、この発明を図１ないし図５に示した第
１実施例ないし第４実施例に基づいて詳細に説明する。
これらの実施例は、車両等に搭載される燃料電池システ
ムのメタノール改質装置であり、メタノールと水とを含
有する改質原料液を所定の温度の改質原料ガスにする改
質原料ガス供給部１０と、前記改質原料ガスを水素ガス
を含有する燃料ガスに改質する改質反応部１１とを備
え、図示しない改質原料液タンクより導入される改質原
料液を燃料ガスに改質して、図示しない燃料電池に導出
するよう構成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the first to fourth embodiments shown in FIGS.
These examples are methanol reforming devices of a fuel cell system mounted on a vehicle or the like, and supply a reforming raw material gas containing a reforming raw material liquid containing methanol and water to a reforming raw material gas at a predetermined temperature. And a reforming reaction unit 11 for reforming the reforming raw material gas into a fuel gas containing hydrogen gas. The reforming raw material liquid introduced from a reforming raw material liquid tank (not shown) is converted into fuel gas. The fuel cell is configured to be discharged to a fuel cell (not shown).
【００２３】まず、請求項１に記載の発明に係るメタノ
ール改質装置の実施例（以下、第１実施例という。）、
具体的には改質原料ガス供給部１０につき、図１および
図５に基づいて説明する。図１において、この改質原料
ガス供給部１０は熱源となる燃焼器（バーナ）１２を備
えており、前記改質原料液タンクからメタノールおよび
燃料電池から排出される発電に未使用の燃料ガス（水素
ガス）や空気（酸素ガス）等が供給されるようになって
いる。First, an embodiment of the methanol reforming apparatus according to the invention described in claim 1 (hereinafter referred to as the first embodiment),
Specifically, the reforming raw material gas supply unit 10 will be described with reference to FIGS. 1 and 5. In FIG. 1, the reforming raw material gas supply unit 10 is equipped with a combustor (burner) 12 that serves as a heat source. Hydrogen gas), air (oxygen gas), etc. are supplied.
【００２４】そして、この燃焼器１２の上部に、前記改
質原料液タンクに接続された改質原料液導入路１３と、
この改質原料液導入路１３に分岐するよう複数接続さ
れ、導入される改質原料液が気化する改質原料液気化部
１４と、この改質原料液気化部１４で得られた改質原料
ガスが流通する改質原料ガス流路１５と、改質反応部に
接続された改質原料ガス導出路１６とが順に配設されて
いる。ここで、改質原料液気化部１４や改質原料ガス流
路１５等には、図５に示すようなハニカム状のフィン１
７が設けられている。At the upper part of the combustor 12, a reforming raw material liquid introducing passage 13 connected to the reforming raw material liquid tank,
A plurality of reforming raw material liquid vaporizers connected to the reforming raw material liquid introducing passage 13 in a branched manner to vaporize the introduced reforming raw material liquid, and the reforming raw material obtained in the reforming raw material liquid vaporizing unit 14. A reforming raw material gas passage 15 through which a gas flows and a reforming raw material gas outlet passage 16 connected to the reforming reaction section are sequentially arranged. Here, the fin-shaped honeycomb 1 as shown in FIG. 5 is provided in the reforming raw material liquid vaporization section 14, the reforming raw material gas flow path 15, and the like.
7 are provided.
【００２５】すなわち、これら改質原料液もしくは改質
原料ガスの流路１３，１４，１５，１６の外側に設けら
れたフィン１７同士の間に、燃焼器１２で発生する燃焼
ガスの流路すなわち熱源流体流路１８が形成されるよう
に構成されており、これらの流路１３，１４，１５，１
６を流通する改質原料液もしくは改質原料ガスに熱源か
ら熱エネルギが与えられるようになっている。そして、
熱交換が済んだ燃焼ガスは、熱源流体排出路１９を介し
て、改質原料ガス供給部１０の外部に導出されるよう構
成されている。That is, between the fins 17 provided outside the flow paths 13, 14, 15, 16 of the reforming raw material liquid or the reforming raw material gas, the flow path of the combustion gas generated in the combustor 12, that is, The heat source fluid flow path 18 is configured to be formed, and these flow paths 13, 14, 15, 1 are formed.
Heat energy is applied from a heat source to the reforming raw material liquid or the reforming raw material gas flowing through 6. And
The combustion gas that has undergone heat exchange is configured to be led out of the reforming raw material gas supply unit 10 via the heat source fluid discharge passage 19.
【００２６】そして、この第１実施例の改質原料ガス供
給部１０の改質原料ガス流路１５の上下に、多孔質部材
２０，２１が配設され、これら多孔質部材２０，２１の
間に改質原料ガスの流通により流動化する適量の粒子２
２が配設されている。そして、下側に配設される多孔質
部材２１を通過する改質原料ガスにより、改質原料ガス
流路１５の内部に粒子２２の流動層を形成するよう構成
されている。Porous members 20 and 21 are disposed above and below the reforming raw material gas flow path 15 of the reforming raw material gas supply unit 10 of the first embodiment, and between the porous members 20 and 21. An appropriate amount of particles that are fluidized by the flow of the reforming raw material gas 2
2 are provided. Then, the reforming raw material gas passing through the porous member 21 disposed on the lower side forms a fluidized bed of the particles 22 inside the reforming raw material gas flow path 15.
【００２７】当然、多孔質部材２０，２１に形成された
孔径は、粒子２２より小さく構成されて、粒子２２の流
失を防止するよう構成されている。例えば、φ１００μ
ｍに形成されたアルミナの粒子が、最大孔径φ８０μｍ
に形成された耐食性に優れるニッケル系の焼結金属板等
により、保持されるように封入されている。Naturally, the pore size formed in the porous members 20 and 21 is made smaller than that of the particles 22, so that the particles 22 are prevented from flowing away. For example, φ100μ
The alumina particles formed in m have a maximum pore diameter of 80 μm.
It is enclosed so as to be held by a nickel-based sintered metal plate or the like having excellent corrosion resistance.
【００２８】つぎに、上記のように構成された第１実施
例の動作につき説明する。改質原料タンクから改質原料
液導入路１３を介して導入される改質原料液は、燃焼ガ
スの熱エネルギにより、改質原料液気化部１４において
完全に気化し、多孔質部材２１を介して改質原料ガス流
路１５に導入される。そして、気化した改質原料ガス
は、改質原料ガス流路１５内に封入された粒子２２を流
動化させ、多孔質部材２０を介して改質原料ガス導出路
１６に導出される。Next, the operation of the first embodiment constructed as described above will be explained. The reforming raw material liquid introduced from the reforming raw material tank through the reforming raw material liquid introducing passage 13 is completely vaporized in the reforming raw material liquid vaporization section 14 by the thermal energy of the combustion gas, and passes through the porous member 21. And is introduced into the reforming raw material gas flow path 15. Then, the vaporized reforming raw material gas fluidizes the particles 22 enclosed in the reforming raw material gas flow path 15, and is led out to the reforming raw material gas outlet 16 through the porous member 20.
【００２９】すなわち、改質原料液気化部１４で気化し
た改質原料ガスは、多孔質部材２１に形成されている複
数の孔部により、ほぼ均一なガス流にされて改質原料ガ
ス流路１５に封入されている粒子２２の間を進行し、改
質原料ガス流路１５内に封入された粒子２２を浮遊懸濁
させる。このようにして粒子２２が流動化すると、流動
する粒子により、改質原料ガスと改質原料ガス流路１５
の壁面との境界層が薄く形成され、すなわち、流通する
改質原料ガスが液体になったかのような薄い境界層が形
成され、改質原料ガス流路１５の壁面と改質原料ガスと
の熱通過率が増大する。That is, the reforming raw material gas vaporized in the reforming raw material liquid vaporization section 14 is made into a substantially uniform gas flow by the plurality of pores formed in the porous member 21, and the reforming raw material gas passage is formed. The particles 22 enclosed in 15 are advanced to suspend and suspend the particles 22 enclosed in the reforming raw material gas flow path 15. When the particles 22 are fluidized in this way, the reforming raw material gas and the reforming raw material gas flow path 15 are caused by the flowing particles.
The boundary layer with the wall surface of the reforming raw material gas is formed thin, that is, a thin boundary layer is formed as if the circulating reforming raw material gas became liquid, and the heat of the wall surface of the reforming raw material gas flow path 15 and the reforming raw material gas The passing rate increases.
【００３０】さらに、粒子２２の流動化によるその活発
な攪拌作用、具体的には、改質原料ガス流路１５の上部
から下部へ移動する粒子２２により、改質原料ガス流路
１５の上部から下部への熱エネルギの輸送が行われる。
したがって、熱源からの熱エネルギが、改質原料ガス流
路を流通する改質原料ガスに良好に伝達される。Furthermore, the vigorous stirring action of the particles 22 due to fluidization, specifically, the particles 22 moving from the upper part to the lower part of the reforming raw material gas flow path 15 causes the particles 22 to flow from the upper part of the reforming raw material gas flow path 15. Transport of heat energy to the bottom takes place.
Therefore, the heat energy from the heat source is satisfactorily transferred to the reforming raw material gas flowing through the reforming raw material gas flow path.
【００３１】また、粒子２２の流動化によるその活発な
攪拌作用により、改質原料ガス流路１５において、半径
方向外周側から内周側に移動する粒子２２により、熱エ
ネルギの輸送が行われ、改質原料ガス流路１５を流通す
る改質原料ガスの半径方向の温度がほぼ均一になる。こ
のとき、流通する改質原料ガスの攪拌も行われる。Further, due to the vigorous stirring action of the fluidization of the particles 22, the particles 22 moving from the outer peripheral side in the radial direction to the inner peripheral side in the reforming raw material gas flow path 15 transport thermal energy. The temperature of the reforming raw material gas flowing through the reforming raw material gas passage 15 becomes substantially uniform in the radial direction. At this time, the reforming raw material gas that flows is also stirred.
【００３２】したがって、改質原料ガス流路１５から導
出される改質原料ガスの温度がほぼ均一になるととも
に、流通する改質原料ガスにおけるメタノールと水との
混合割合がほぼ均一になる。そのため、改質原料ガス流
路１５を小型化しても、均一な濃度で所定の温度まで過
不足なく加熱された改質原料ガスを改質反応部に供給す
ることができ、改質反応部において良好な改質反応を行
うことができる。Therefore, the temperature of the reforming raw material gas discharged from the reforming raw material gas passage 15 becomes substantially uniform, and the mixing ratio of methanol and water in the flowing reforming raw material gas becomes substantially uniform. Therefore, even if the reforming raw material gas flow path 15 is downsized, the reforming raw material gas heated to a predetermined temperature with a uniform concentration without excess or deficiency can be supplied to the reforming reaction portion, and in the reforming reaction portion. A good reforming reaction can be performed.
【００３３】なお、この第１実施例では、改質原料ガス
流路１５を流通する改質原料ガスに、燃焼器１２から発
生する燃焼ガスを介して熱エネルギの輸送を行うように
構成したが、請求項１に係るメタノール改質装置は、改
質原料ガス流路１５内に流動層が形成されれば良く、燃
焼器１２で改質原料ガス流路１５の外壁を直接加熱する
ようにも構成することができる。In the first embodiment, thermal energy is transported to the reforming raw material gas flowing through the reforming raw material gas passage 15 through the combustion gas generated from the combustor 12. In the methanol reforming apparatus according to claim 1, a fluidized bed may be formed in the reforming raw material gas passage 15, and the combustor 12 may directly heat the outer wall of the reforming raw material gas passage 15. Can be configured.
【００３４】つぎに、請求項２に記載の発明に係るメタ
ノール改質装置の実施例（以下、第２実施例という。）
につき、図２および図５に基づいて説明する。この第２
実施例の改質原料ガス供給部１０は、第１実施例の熱源
流体流路１８にも、流動層を形成するよう構成したもの
である。Next, an embodiment of the methanol reforming apparatus according to the invention described in claim 2 (hereinafter referred to as a second embodiment).
Will be described with reference to FIGS. 2 and 5. This second
The reforming raw material gas supply unit 10 of the embodiment is configured to form a fluidized bed also in the heat source fluid passage 18 of the first embodiment.
【００３５】すなわち、主として改質原料液気化部１４
および改質原料ガス流路１５に隣接する熱源流体流路１
８の部分に流動層を形成するよう、熱源流体流路１８の
上下に多孔質部材２３，２４が配設され、これらの多孔
質部材２３，２４の間に燃焼器１２から発生する燃焼ガ
スの流通により流動化する適量の粒子２５が配設されて
いる。勿論、多孔質部材２３，２４の孔径は粒子２５の
粒径より小さく構成されている。That is, mainly the reforming raw material liquid vaporization section 14
And the heat source fluid flow path 1 adjacent to the reforming raw material gas flow path 15
The porous members 23 and 24 are arranged above and below the heat source fluid flow path 18 so as to form a fluidized bed in the portion 8 and the combustion gas generated from the combustor 12 is generated between the porous members 23 and 24. An appropriate amount of particles 25 that are fluidized by circulation are provided. Of course, the pore diameters of the porous members 23 and 24 are smaller than the particle diameter of the particles 25.
【００３６】そのため、この第２実施例によれば、熱源
流体流路１８においても流動層が形成されるため、熱源
流体流路１８の内壁と燃焼ガスとの間の熱伝達率が増大
し、改質原料液気化部１４や改質原料ガス流路１５にお
ける熱通過率（熱交換率）が一層向上する。つまり、改
質原料液気化部１４や改質原料ガス流路１５等の小型
化、すなわち改質原料ガス供給部１０ひいてはメタノー
ル改質装置の小型化を図ることができる。Therefore, according to the second embodiment, since the fluidized bed is formed also in the heat source fluid flow passage 18, the heat transfer coefficient between the inner wall of the heat source fluid flow passage 18 and the combustion gas is increased, The heat transmission rate (heat exchange rate) in the reforming raw material liquid vaporization section 14 and the reforming raw material gas flow path 15 is further improved. That is, it is possible to reduce the size of the reforming raw material liquid vaporization unit 14, the reforming raw material gas flow path 15, and the like, that is, the miniaturization of the reforming raw material gas supply unit 10 and thus the methanol reforming device.
【００３７】つぎに、請求項３に記載の発明に係るメタ
ノール改質装置の実施例（以下、第３実施例という。）
につき、図３および図５に基づいて説明する。図３にお
いて、この第３実施例のメタノール改質装置は、熱源と
なる燃焼器１２の上部に、改質原料ガス供給部１０と改
質反応部１１とが一体に構成されている。Next, an embodiment (hereinafter, referred to as a third embodiment) of the methanol reforming apparatus according to the invention described in claim 3 will be described.
Will be described with reference to FIGS. 3 and 5. In FIG. 3, in the methanol reforming apparatus of the third embodiment, a reforming raw material gas supply unit 10 and a reforming reaction unit 11 are integrally formed above a combustor 12 that serves as a heat source.
【００３８】具体的には、改質原料ガス供給部１０は、
改質原料液タンクに接続される改質原料液導入路１３
と、この改質原料液導入路１３に接続され、導入される
改質原料液が気化する改質原料液気化部１４と、この改
質原料液気化部１４で得られた改質原料ガスが流通する
改質原料ガス流路１５と、この改質原料ガス流路１５の
上下に配設される多孔質部材２０，２１と、この多孔質
部材２０，２１により封入され、流通する改質原料ガス
によって流動化する適量の粒子２２とを備えている。Specifically, the reforming raw material gas supply unit 10 is
Reforming raw material liquid introduction passage 13 connected to the reforming raw material liquid tank
And a reforming raw material liquid vaporizing section 14 connected to the reforming raw material liquid introducing passage 13 for vaporizing the introduced reforming raw material liquid, and the reforming raw material gas obtained in the reforming raw material liquid vaporizing section 14. The reforming raw material gas flow channel 15 that circulates, the porous members 20 and 21 arranged above and below the reforming raw material gas flow channel 15, and the reforming raw material that is enclosed and flows by the porous members 20 and 21. And an appropriate amount of particles 22 fluidized by the gas.
【００３９】また、改質反応部１１は、改質原料ガス流
路１５に多孔質部材２０を介して接続され、導入される
改質原料ガスの改質を行う改質反応流路２６と、この改
質反応流路２６の上端に配設される多孔質部材２７と、
多孔質部材２０，２７により封入され、改質反応流路２
６を流通するガスにより流動化するφ１００μｍのＣu
−Ｚn 系などの触媒粒子２８と、燃料電池の燃料電極側
に接続される燃料ガス導出路２９とを備えている。Further, the reforming reaction section 11 is connected to the reforming raw material gas flow passage 15 through the porous member 20, and the reforming reaction flow passage 26 for reforming the introduced reforming raw material gas, A porous member 27 disposed at the upper end of the reforming reaction channel 26,
The reforming reaction channel 2 is enclosed by the porous members 20 and 27.
Cu of φ100 μm fluidized by the gas flowing through 6
It is provided with catalyst particles 28 such as -Zn system, and a fuel gas lead-out path 29 connected to the fuel electrode side of the fuel cell.
【００４０】そして、改質原料液気化部１４および改質
原料ガス流路１５および改質反応流路２６等には、図５
に示すようなハニカム状のフィン１７が設けられてお
り、このフィン１７同士の間に、燃焼器１２から発生す
る燃焼ガスが流通するようになっている。すなわち、熱
源流体流路１８を流通する燃焼ガスと改質原料ガスの流
路１３，１４，１５，１６および改質反応流路２６を流
通するガスとが熱交換可能になるようになっている。ま
た、メタノール改質装置の上部には、熱源流体排出路１
９が設けられている。Further, the reforming raw material liquid vaporization section 14, the reforming raw material gas flow path 15, the reforming reaction flow path 26, etc. are provided in FIG.
The honeycomb-shaped fins 17 as shown in FIG. 2 are provided, and the combustion gas generated from the combustor 12 flows between the fins 17. That is, the combustion gas flowing through the heat source fluid flow path 18 and the gas flowing through the reforming source gas flow paths 13, 14, 15, 16 and the reforming reaction flow path 26 can exchange heat. . In addition, at the upper part of the methanol reformer, the heat source fluid discharge passage 1
9 are provided.
【００４１】上記のように構成された第３実施例の動作
につき説明する。改質原料タンクから導入される改質原
料液は、燃焼ガスの熱エネルギにより、改質原料液気化
部１４において完全に気化し、改質原料ガス流路１５に
導入される。多孔質部材２１を介して改質原料ガス流路
１５に導入された改質原料ガスは、封入されている粒子
２２を流動化させつつ、所定の温度、例えば２５０℃ま
で加熱されて、多孔質部材２０を介して改質反応流路２
６に導入される。すなわち、ほぼ均一な濃度にされた所
定温度の改質原料ガスが改質反応部１１に供給される。The operation of the third embodiment configured as described above will be described. The reforming raw material liquid introduced from the reforming raw material tank is completely vaporized in the reforming raw material liquid vaporization section 14 by the thermal energy of the combustion gas and is introduced into the reforming raw material gas flow path 15. The reforming raw material gas introduced into the reforming raw material gas flow path 15 through the porous member 21 is heated to a predetermined temperature, for example, 250 ° C. while fluidizing the enclosed particles 22, and the porous material is porous. The reforming reaction channel 2 via the member 20
Introduced in 6. That is, the reforming raw material gas having a substantially uniform concentration and having a predetermined temperature is supplied to the reforming reaction section 11.
【００４２】そして、改質反応流路２６に導入された改
質原料ガスは、改質反応流路２６内に封入されている触
媒粒子２８を流動化させるとともに、触媒粒子２８との
接触により燃料ガスに改質されて、多孔質部材２７を介
して燃料ガス導出路２９に導出される。The reforming raw material gas introduced into the reforming reaction channel 26 fluidizes the catalyst particles 28 enclosed in the reforming reaction channel 26 and contacts the catalyst particles 28 to generate fuel. It is reformed into gas and led out to the fuel gas lead-out path 29 through the porous member 27.
【００４３】この改質反応流路２６に形成される触媒粒
子２８による流動層によって、触媒粒子２８と改質原料
ガスとが懸濁されるので、これらの接触面積が増大する
とともに、燃焼ガスと改質原料ガスとの熱交換が活発に
行われ、改質反応が促進される。Since the catalyst particles 28 and the reforming raw material gas are suspended by the fluidized bed of the catalyst particles 28 formed in the reforming reaction flow path 26, the contact area between them is increased and the combustion gas is modified. The heat exchange with the raw material gas is actively performed, and the reforming reaction is promoted.
【００４４】特に、改質反応流路２６における改質原料
ガスの導入部付近、すなわち多孔質部材２０付近におい
て、急激な改質反応が生じるが、熱通過率が増大してい
るので、この部分の温度すなわち流通するガスの温度が
低下することなく、良好な改質反応が継続して行われ
る。すなわち、改質反応流路２６における改質反応はほ
ぼ均一に進行し、改質反応流路における単位体積（長
さ）あたりの改質率が向上する。したがって、燃料電池
に有害な一酸化炭素等の未反応生成物の生成を防止しな
がら、改質反応流路２６を小型化することができる。In particular, a rapid reforming reaction occurs near the introduction portion of the reforming raw material gas in the reforming reaction channel 26, that is, near the porous member 20, but since the heat transfer rate is increasing, this portion is increased. The favorable reforming reaction is continuously carried out without lowering the temperature of 1, that is, the temperature of the flowing gas. That is, the reforming reaction in the reforming reaction channel 26 progresses substantially uniformly, and the reforming rate per unit volume (length) in the reforming reaction channel is improved. Therefore, it is possible to reduce the size of the reforming reaction flow channel 26 while preventing the production of unreacted products such as carbon monoxide that are harmful to the fuel cell.
【００４５】つぎに、請求項４に記載の発明に係るメタ
ノール改質装置の実施例（以下、第４実施例という。）
につき、図４および図５に基づいて説明する。この第４
実施例のメタノール改質装置は、第３実施例の熱源流体
流路１８にも、流動層を形成するよう構成したものであ
る。Next, an embodiment of the methanol reforming apparatus according to the invention described in claim 4 (hereinafter referred to as a fourth embodiment).
Will be described with reference to FIGS. 4 and 5. This fourth
The methanol reforming apparatus of the embodiment is configured so that a fluidized bed is also formed in the heat source fluid passage 18 of the third embodiment.
【００４６】つまり、改質原料液気化部１４および改質
原料ガス流路１５および改質反応流路２６と熱授受を行
う熱源流体流路１８の部分に、燃焼ガスの流通により流
動化する適量の粒子２５が多孔質部材２３，２４に封入
されて構成されている。That is, an appropriate amount of fluidized by the flow of the combustion gas in the portion of the heat source fluid flow passage 18 for exchanging heat with the reforming raw material liquid vaporizer 14, the reforming raw material gas flow passage 15 and the reforming reaction flow passage 26. Particles 25 are encapsulated in the porous members 23 and 24.
【００４７】したがって、この第４実施例によれば、熱
源流体流路１８においても流動層が形成されるため、熱
源流体流路１８の内壁と燃焼ガスとの間の熱伝達率が増
大し、改質原料液気化部１４および改質原料ガス流路１
５および改質反応流路２６における熱通過率が向上する
ため、改質原料ガス供給部１０および改質反応部１１ひ
いてはメタノール改質装置の小型化を図ることができ
る。Therefore, according to the fourth embodiment, since the fluidized bed is formed also in the heat source fluid passage 18, the heat transfer coefficient between the inner wall of the heat source fluid passage 18 and the combustion gas is increased, Reforming raw material liquid vaporization section 14 and reforming raw material gas flow path 1
5 and the heat transfer rate in the reforming reaction channel 26 are improved, so that the reforming raw material gas supply unit 10, the reforming reaction unit 11, and the methanol reforming device can be downsized.
【００４８】ここで、本発明者による第１実施例ないし
第４実施例における熱交換部分における熱通過率の測定
結果を図６に、また改質原料液気化部１４と改質原料ガ
ス流路１５および改質反応流路２６の必要長さの測定結
果を図７および図８に示す。なお、比較例として、ガ
ス流路１５，２６，１８に流動層を形成しないように構
成されたものについての測定を行った。ここで、図７お
よび図８の横軸の単位ａ．ｕ(arbitray units)は、任意
単位を示している。Here, FIG. 6 shows the measurement results of the heat transfer rate in the heat exchange portion in the first to fourth embodiments by the present inventor, and the reforming raw material liquid vaporization section 14 and the reforming raw material gas flow path. The measurement results of the required lengths of 15 and the reforming reaction flow channel 26 are shown in FIGS. 7 and 8. In addition, as a comparative example, the measurement was performed for the gas flow paths 15, 26, and 18 configured so as not to form a fluidized bed. Here, the unit a. Of the horizontal axis of FIG. 7 and FIG. u (arbitray units) indicates an arbitrary unit.
【００４９】図６に示したように、流動層を形成しない
比較例における熱交換部の熱通過率（Ｗ／ｍ2 ・deg ）
は、１７．５〜２９．２程度であったのに対し、第１実
施例および第３実施例における熱交換部の熱通過率
は４０．８〜５２．５であり、およそ２倍になってい
る。さらに、第２実施例および第４実施例における
熱交換部の熱通過率は２１０〜２５７となり、およそ１
０倍になっている。As shown in FIG. 6, the heat exchange rate (W / m 2 · deg) of the heat exchange section in the comparative example in which the fluidized bed is not formed.
Was about 17.5 to 29.2, while the heat transfer rate of the heat exchange section in the first and third examples was 40.8 to 52.5, which was about doubled. ing. Furthermore, the heat transfer rate of the heat exchange section in the second and fourth examples is 210 to 257, which is approximately 1
It is 0 times.
【００５０】そのため、第１実施例および第３実施例に
おける改質原料ガス流路１５の長さ（Ｐ1 −Ｐ1 ′）を
比較例の改質原料ガス流路の約１／２の長さに構成する
ことができ、第２実施例および第４実施例における改質
原料ガス流路１５の長さ（Ｐ2 −Ｐ2 ′）を約１／１０
の長さに構成することができる。Therefore, the length (P 1 -P 1 ′) of the reforming raw material gas passage 15 in the first and third embodiments is about half that of the comparative reforming raw material gas passage. And the length (P 2 −P 2 ′) of the reforming raw material gas flow path 15 in the second and fourth embodiments is about 1/10.
Can be configured to a length of.
【００５１】ここで、改質原料ガス供給部１０から２５
０℃の改質原料ガスを改質反応部１１に供給して、３×
１０-3 m3 /sの燃料ガスを得るよう構成した場合、図７
に示すように、第１実施例における改質原料液気化部
１４および改質原料ガス流路１５の長さは、比較例の
約２／３の長さで構成され得る。また、第２実施例に
おける改質原料液気化部１４および改質原料ガス流路１
５の長さは、比較例の約１／３の長さ以下で構成され
得る。Here, the reforming source gas supply parts 10 to 25
The reforming raw material gas at 0 ° C. is supplied to the reforming reaction section 11 and 3 ×
When it is configured to obtain a fuel gas of 10 −3 m 3 / s, FIG.
As shown in, the lengths of the reforming raw material liquid vaporization section 14 and the reforming raw material gas flow path 15 in the first embodiment can be configured to be about 2/3 of the length of the comparative example. Further, the reforming raw material liquid vaporization section 14 and the reforming raw material gas flow path 1 in the second embodiment.
The length of 5 can be configured to be about 1/3 the length of the comparative example or less.
【００５２】同様に、改質原料ガス供給部１０から２５
０℃の改質原料ガスを改質反応部１１に供給して、３×
１０-3 m3 /sの良好に改質された燃料ガスを得るよう構
成した場合、図８に示すように、改質反応が促進されて
改質率が向上した第３実施例および第４実施例にお
ける改質反応流路２６の長さ（Ｐ3 −Ｐ3 ′間，Ｐ4−
Ｐ4 ′間）は、それぞれ、比較例における改質反応流
路の長さ（Ｐ5 −Ｐ5′間）の約９／１０の長さ、約８
／１０の長さ以下で構成することができた。Similarly, the reforming source gas supply units 10 to 25
The reforming raw material gas at 0 ° C. is supplied to the reforming reaction section 11 and 3 ×
In the case of being configured to obtain a favorable reformed fuel gas of 10 −3 m 3 / s, as shown in FIG. 8, the reforming reaction is promoted and the reforming rate is improved. Length of the reforming reaction channel 26 in the embodiment (between P 3 and P 3 ′, P 4 −
(Between P 4 ′) is about 9/10 of the length (between P 5 and P 5 ′) of the reforming reaction flow channel in the comparative example, and is about 8 respectively.
It could be configured with a length of / 10 or less.
【００５３】また、比較例において生じる改質反応流
路の導入口付近の急激な温度低下が、第３実施例およ
び第４実施例において防止されていることからも、第
３実施例および第４実施例によれば、熱通過率の向
上によって改質率の向上していることが判るであろう。Further, the rapid temperature drop near the inlet of the reforming reaction flow channel which occurs in the comparative example is prevented in the third and fourth examples, so that the third and fourth examples are also shown. According to the examples, it can be seen that the reforming rate is improved by the improvement of the heat passage rate.
【００５４】上記説明した第３実施例および第４実施例
では、改質原料ガス供給部１０と改質反応部１１とを一
体に構成したメタノール改質装置を説明したが、改質原
料ガス供給部１０と改質反応部１１とを別個に配設する
ことができ、当然、改質反応部１１における改質率は向
上している。In the third and fourth embodiments described above, the methanol reforming device in which the reforming raw material gas supply unit 10 and the reforming reaction unit 11 are integrally formed has been described. The section 10 and the reforming reaction section 11 can be arranged separately, and the reforming rate in the reforming reaction section 11 is naturally improved.
【００５５】なお、上記説明した実施例では、改質原料
ガス流路１５および改質反応流路２６の外部に熱源とな
る燃焼器１２を配設したが、これら流路１５，２６の内
側に電気ヒータ等の熱源を配設し、これら流路１５，２
６を流通するガスと電気ヒータ等の壁面との境界層を薄
くして、熱通過率の増大を図ることもできる。In the embodiment described above, the combustor 12 serving as a heat source is arranged outside the reforming raw material gas passage 15 and the reforming reaction passage 26, but inside these passages 15 and 26. A heat source such as an electric heater is provided, and these flow paths 15 and 2 are provided.
The boundary layer between the gas flowing through 6 and the wall surface of the electric heater or the like can be thinned to increase the heat transmission rate.
【００５６】また、改質原料ガス流路１５および熱源流
体流路１８に封入される粒子２２，２５として、クロ
ム、ニッケル、シリカ、タングステン等の粒子を用いる
ことができ、その粒径やこれら粒子に対応する多孔質部
材の孔径などは適宜設定することができる。Further, particles such as chromium, nickel, silica, and tungsten can be used as the particles 22 and 25 enclosed in the reforming raw material gas flow path 15 and the heat source fluid flow path 18, and the particle size and these particles can be used. The pore diameter of the porous member corresponding to the above can be appropriately set.
【００５７】[0057]
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載し
た発明によれば、改質原料ガス流路に流動層が形成され
るため、この流動層を通過する改質原料ガスの温度がほ
ぼ均一にされるとともに、熱源から改質原料ガスへの熱
通過率、すなわち熱エネルギの供給量が増大される。As described above, according to the invention described in claim 1, since the fluidized bed is formed in the reforming raw material gas passage, the temperature of the reforming raw material gas passing through this fluidized bed is The heat transfer rate from the heat source to the reforming raw material gas, that is, the amount of heat energy supplied is increased while the heat source is made substantially uniform.
【００５８】そのため、小型化された改質原料ガス供給
部によっても、所定の流量および性状の改質原料ガスを
調製することができる。すなわち、必要以上の熱エネル
ギの投入を伴わないで、改質原料ガス供給部ひいてはメ
タノール改質装置を小型化することができる。また、こ
の改質原料ガス供給部から得られる改質原料ガスの成分
がほぼ均一に混合されているため、良好な改質反応、す
なわち改質率を向上させることができる。Therefore, the reforming raw material gas having a predetermined flow rate and properties can be prepared even by the downsized reforming raw material gas supply section. That is, the reforming raw material gas supply unit, and thus the methanol reforming apparatus, can be downsized without inputting more heat energy than necessary. Further, since the components of the reforming raw material gas obtained from the reforming raw material gas supply section are mixed almost uniformly, a good reforming reaction, that is, a reforming rate can be improved.
【００５９】このとき、請求項２に記載したように、改
質原料ガス流路と熱授受可能に配設された熱源流体流路
にも流動層を形成すれば、さらに熱源から改質原料ガス
への熱通過率が増大するため、より小型化されたメタノ
ール改質装置を得ることができる。At this time, as described in claim 2, if a fluidized bed is formed also in the heat source fluid passage arranged so as to be capable of exchanging heat with the reforming raw material gas passage, the reforming raw material gas is further separated from the heat source. Since the heat transfer rate to the reactor is increased, a more compact methanol reformer can be obtained.
【００６０】また、請求項３に記載した発明によれば、
改質反応流路に触媒の流動層が形成されるため、熱源と
改質反応流路を流通するガスとの間の熱伝達率が増大さ
れる。このとき、前記流通するガスすなわち改質原料ガ
スと改質によって得られた燃料ガス等との混合が良好に
行われるとともに、前記流通するガスの温度がほぼ均一
にされるため、改質率が向上すなわち改質反応部におい
て良好な改質反応が行われる。According to the invention described in claim 3,
Since the catalyst fluidized bed is formed in the reforming reaction channel, the heat transfer coefficient between the heat source and the gas flowing through the reforming reaction channel is increased. At this time, the flowing gas, that is, the reforming raw material gas and the fuel gas obtained by the reforming are mixed well, and the temperature of the flowing gas is made substantially uniform. Improvement, that is, good reforming reaction is performed in the reforming reaction section.
【００６１】つまり、小型化された改質反応部によって
も、所定の流量および性状の燃料ガスを得ることができ
る。すなわち、必要以上の熱エネルギの投入を伴わない
で、改質反応部ひいてはメタノール改質装置を小型化す
ることができる。That is, the fuel gas having a predetermined flow rate and properties can be obtained even by the downsized reforming reaction section. That is, the reforming reaction unit and thus the methanol reforming apparatus can be downsized without inputting more heat energy than necessary.
【００６２】このとき、請求項４に記載したように、改
質反応流路と熱授受可能に配設された熱源流体流路にも
流動層を形成することもでき、熱源から改質原料ガスへ
の熱通過率を増大させて、さらにメタノール改質装置の
小型化を図ることができる。At this time, as described in claim 4, a fluidized bed can be formed also in the heat source fluid passage arranged so as to be able to exchange heat with the reforming reaction passage, and the reforming raw material gas is supplied from the heat source. It is possible to increase the heat transfer rate to the methanol reformer and further downsize the methanol reformer.
【図１】この発明のメタノール改質装置の第１実施例を
概略的に示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view schematically showing a first embodiment of a methanol reforming device of the present invention.
【図２】この発明のメタノール改質装置の第２実施例を
概略的に示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view schematically showing a second embodiment of the methanol reforming apparatus of the present invention.
【図３】この発明のメタノール改質装置の第３実施例を
概略的に示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view schematically showing a third embodiment of the methanol reforming apparatus of the present invention.
【図４】この発明のメタノール改質装置の第４実施例を
概略的に示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view schematically showing a fourth embodiment of the methanol reforming apparatus of the present invention.
【図５】図１ないし図４のＶ−Ｖ断面図であり、メタノ
ール改質装置における改質原料ガスおよび燃焼ガスの流
路を概略的に示した図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV of FIGS. 1 to 4, and is a view schematically showing the flow paths of the reforming raw material gas and the combustion gas in the methanol reforming device.
【図６】第１実施例ないし第４実施例における熱源流体
と改質原料液との間の熱通過率を測定した結果を示す図
表である。FIG. 6 is a chart showing the results of measuring the heat transmission rate between the heat source fluid and the reforming raw material liquid in the first to fourth examples.
【図７】第１実施例および第２実施例における改質原料
液気化部と改質原料ガス流路との長さと改質原料ガスの
温度との関係を示した線図である。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the length of the reforming raw material liquid vaporization section and the reforming raw material gas passage and the temperature of the reforming raw material gas in the first and second embodiments.
【図８】第３実施例および第４実施例における改質原料
液気化部と改質原料ガス流路と改質反応流路との長さと
これを流通するガスの温度との関係を示した線図であ
る。FIG. 8 shows the relationship between the lengths of the reforming raw material liquid vaporization section, the reforming raw material gas flow passage, and the reforming reaction flow passage in the third and fourth embodiments and the temperature of the gas flowing therethrough. It is a diagram.
【図９】従来のメタノール改質装置の構造の一例を示す
断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a conventional methanol reforming apparatus.
１０ 改質原料ガス供給部 １１ 改質反応部 １４ 改質原料液気化部 １５ 改質原料ガス流路 １８ 熱源流体流路 ２０，２１，２３，２４，２７ 多孔質部材 ２２，２５ 粒子 ２６ 改質反応流路 ２８ 触媒粒子 10 Reforming Raw Material Gas Supply Section 11 Reforming Reaction Section 14 Reforming Raw Material Liquid Vaporization Section 15 Reforming Raw Material Gas Flow Path 18 Heat Source Fluid Flow Path 20, 21, 23, 24, 27 Porous Member 22, 25 Particles 26 Reforming Reaction channel 28 Catalyst particles
Claims (4)
給されて、メタノールと水とを含有する改質原料液を改
質原料ガスに調製するとともに、この調製された改質原
料ガスを水素を含有する燃料ガスに改質する部分へ供給
する改質原料ガス供給部とを備えたメタノール改質装置
において、 前記改質原料ガス供給部が、前記改質原料液が気化する
改質原料液気化部と、前記熱源と熱授受可能に配設され
るとともに、前記改質原料液気化部で気化した改質原料
ガスが流通し、かつこの改質原料ガスの流通に伴って該
改質原料ガスと熱授受を行う改質原料ガス流路と、この
改質原料ガス流路に配設され、かつ流通する改質原料ガ
スによって流動化する所定量の粒子と、これらの粒子よ
り小さい孔が複数形成され、かつ前記粒子を前記改質原
料ガス流路の所定の位置に封入するよう配設された多孔
質部材とを備えていることを特徴とするメタノール改質
装置。1. A heat source and thermal energy from this heat source are supplied to prepare a reforming raw material liquid containing methanol and water into a reforming raw material gas, and the prepared reforming raw material gas is hydrogenated. A reforming raw material gas supply unit for supplying the reforming raw material gas supply unit to a portion for reforming into a fuel gas containing the reforming raw material gas supply unit, wherein the reforming raw material liquid is vaporized. The reforming raw material gas is disposed so as to be able to exchange heat with the heat source and the heat source, and the reforming raw material gas vaporized in the reforming raw material liquid vaporizing portion flows through the reforming raw material gas. The reforming raw material gas flow path for exchanging heat with the gas, a predetermined amount of particles disposed in the reforming raw material gas flow path and fluidized by the flowing reforming raw material gas, and pores smaller than these particles are formed. A plurality of particles are formed and the particles are used as the reforming source gas. Methanol reforming apparatus characterized by and a disposed porous member to enclose a predetermined position on the road.
源流体流路が、前記改質原料ガス流路と熱授受可能に配
設されるとともに、この熱源流体流路を流通する熱源流
体によって流動化する所定量の粒子が、これらの粒子よ
り小さい孔が複数形成された多孔質部材によって前記熱
源流体流路の位置に封入されていることを特徴とする請
求項１に記載のメタノール改質装置。2. A heat source fluid flow path through which a heat source fluid obtained from a heat source flows is arranged so as to be able to exchange heat with the reforming raw material gas flow path, and flows by the heat source fluid flowing through the heat source fluid flow path. The methanol reforming apparatus according to claim 1, wherein a predetermined amount of particles to be converted are enclosed at the position of the heat source fluid flow path by a porous member in which a plurality of pores smaller than these particles are formed. .
されて、メタノールと水とを含有する改質原料ガスを、
触媒を介して、水素ガスを含有する燃料ガスに改質する
改質反応部とを備えたメタノール改質装置において、 前記改質反応部が、前記熱源と熱授受可能に配設される
とともに、前記改質原料ガスが流通し、かつこの改質原
料ガスの流通に伴って該改質原料ガスと熱授受を行いな
がら該改質原料ガスを燃料ガスに改質する改質反応流路
と、この改質反応流路に配設され、かつ流通する改質原
料ガスもしくは改質原料ガスの改質ガスによって流動化
する前記触媒からなる所定量の触媒粒子と、これらの触
媒粒子より小さい孔が複数形成され、かつ前記触媒粒子
を前記改質反応流路の所定の位置に封入するよう配設さ
れた多孔質部材とを備えていることを特徴とするメタノ
ール改質装置。3. A heat source and a reforming raw material gas supplied with heat energy from the heat source and containing methanol and water,
In a methanol reforming device comprising a reforming reaction unit for reforming into a fuel gas containing hydrogen gas via a catalyst, the reforming reaction unit is arranged to be capable of exchanging heat with the heat source, A reforming reaction flow path through which the reforming raw material gas flows and which reforms the reforming raw material gas into a fuel gas while exchanging heat with the reforming raw material gas along with the flow of the reforming raw material gas, A predetermined amount of catalyst particles, which are disposed in the reforming reaction channel and are fluidized by the reforming raw material gas or the reforming gas of the reforming raw material gas flowing therethrough, and pores smaller than these catalyst particles are formed. A methanol reforming apparatus, comprising a plurality of porous members arranged so as to enclose the catalyst particles at predetermined positions in the reforming reaction flow channel.
源流体流路が、前記改質反応流路と熱授受可能に配設さ
れるとともに、この熱源流体流路を流通する熱源流体に
よって流動化する所定量の粒子が、これらの粒子より小
さい孔が複数形成された多孔質部材によって前記熱源流
体流路の位置に封入されていることを特徴とする請求項
３に記載のメタノール改質装置。4. A heat source fluid flow passage through which a heat source fluid obtained from a heat source flows is arranged so as to be able to exchange heat with the reforming reaction flow passage, and is fluidized by the heat source fluid flowing through this heat source fluid flow passage. The methanol reforming apparatus according to claim 3, wherein a predetermined amount of particles to be filled are sealed in the position of the heat source fluid flow path by a porous member having a plurality of pores smaller than these particles.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7056640A JPH08225301A (en) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | Device for reforming methanol |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7056640A JPH08225301A (en) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | Device for reforming methanol |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08225301A true JPH08225301A (en) | 1996-09-03 |
Family
ID=13032945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7056640A Pending JPH08225301A (en) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | Device for reforming methanol |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08225301A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008088049A (en) * | 2006-09-05 | 2008-04-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Hydrogen generating device and fuel cell system |
| US8257668B2 (en) | 2006-09-05 | 2012-09-04 | Panasonic Corporation | Hydrogen generator and fuel cell system |
| JP2015514654A (en) * | 2012-02-06 | 2015-05-21 | ヘルビオ ソシエテ アノニム ハイドロジェン アンド エナジー プロダクション システムズ | Catalytic combustion integrated heat reformer for hydrogen production |
-
1995
- 1995-02-21 JP JP7056640A patent/JPH08225301A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008088049A (en) * | 2006-09-05 | 2008-04-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Hydrogen generating device and fuel cell system |
| US8257668B2 (en) | 2006-09-05 | 2012-09-04 | Panasonic Corporation | Hydrogen generator and fuel cell system |
| JP2015514654A (en) * | 2012-02-06 | 2015-05-21 | ヘルビオ ソシエテ アノニム ハイドロジェン アンド エナジー プロダクション システムズ | Catalytic combustion integrated heat reformer for hydrogen production |
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