JPH09278402A - 燃料電池用改質器 - Google Patents
燃料電池用改質器Info
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- JPH09278402A JPH09278402A JP8082937A JP8293796A JPH09278402A JP H09278402 A JPH09278402 A JP H09278402A JP 8082937 A JP8082937 A JP 8082937A JP 8293796 A JP8293796 A JP 8293796A JP H09278402 A JPH09278402 A JP H09278402A
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- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
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- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】触媒が充填された触媒容器の内外の隔壁の起動
時の温度差を小さくして触媒に悪影響を与えることなく
起動時間の短縮を図る。 【解決手段】触媒容器を構成する第１の隔壁２１と第２
の隔壁２２にそれぞれ第１の温度センサ８４、第２の温
度センサ８５をそれぞれ設けて温度を測定して隔壁間の
温度差を求め、一方、第３の隔壁と容器１との間の排気
路３３の下部に補助燃料注入ノズル８１を、第１の隔壁
のすぐ内径側に空気を注入する補助空気注入管８３をそ
れぞれ設け、隔壁間の温度差が一定値を越えたらその値
に応じた量の補助燃料を補助燃料注入ノズル８１から注
入して燃焼させて第３の隔壁の温度を上げて伝熱層３２
を介して第２の隔壁の温度を上げ、補助空気を補助空気
注入管８３から注入して第１の隔壁を冷却して温度を下
げて第１と第２の隔壁の温度差を低減する。
時の温度差を小さくして触媒に悪影響を与えることなく
起動時間の短縮を図る。 【解決手段】触媒容器を構成する第１の隔壁２１と第２
の隔壁２２にそれぞれ第１の温度センサ８４、第２の温
度センサ８５をそれぞれ設けて温度を測定して隔壁間の
温度差を求め、一方、第３の隔壁と容器１との間の排気
路３３の下部に補助燃料注入ノズル８１を、第１の隔壁
のすぐ内径側に空気を注入する補助空気注入管８３をそ
れぞれ設け、隔壁間の温度差が一定値を越えたらその値
に応じた量の補助燃料を補助燃料注入ノズル８１から注
入して燃焼させて第３の隔壁の温度を上げて伝熱層３２
を介して第２の隔壁の温度を上げ、補助空気を補助空気
注入管８３から注入して第１の隔壁を冷却して温度を下
げて第１と第２の隔壁の温度差を低減する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、天然ガスなどの化石
燃料を改質して、燃料電池本体に供給される水素を多く
含むガスを生成する燃料電池用の改質器に関する。
燃料を改質して、燃料電池本体に供給される水素を多く
含むガスを生成する燃料電池用の改質器に関する。
【０００２】
【従来の技術】天然ガス（ＬＮＧ）を原料とする改質装
置を例にとると、改質装置は脱硫器、改質器及び一酸化
炭素変成器から構成される。硫黄成分は改質器の触媒を
劣化させるので原料に含まれる硫黄成分を脱硫器で除い
た上で改質器に供給する。改質器は水蒸気と天然ガスの
炭化水素とに高温雰囲気内で化学反応を起こさせて炭酸
ガスと水素に変換する。この化学反応の過程で一酸化炭
素が生成されるが、この一酸化炭素は燃料電池本体の触
媒を劣化させる作用があることからその含有率は極力小
さくする必要がある。そのために、改質器から出た改質
後のガスを一酸化炭素変成器によって一酸化炭素に更に
水蒸気を作用させて炭酸ガスと水素に変成させて、より
一酸化炭素が少なく水素の多いガスを生成する。
置を例にとると、改質装置は脱硫器、改質器及び一酸化
炭素変成器から構成される。硫黄成分は改質器の触媒を
劣化させるので原料に含まれる硫黄成分を脱硫器で除い
た上で改質器に供給する。改質器は水蒸気と天然ガスの
炭化水素とに高温雰囲気内で化学反応を起こさせて炭酸
ガスと水素に変換する。この化学反応の過程で一酸化炭
素が生成されるが、この一酸化炭素は燃料電池本体の触
媒を劣化させる作用があることからその含有率は極力小
さくする必要がある。そのために、改質器から出た改質
後のガスを一酸化炭素変成器によって一酸化炭素に更に
水蒸気を作用させて炭酸ガスと水素に変成させて、より
一酸化炭素が少なく水素の多いガスを生成する。
【０００３】図６は従来の燃料電池用改質器（以下単に
改質器とする）の断面図である。この図において、改質
器は容器１の上部にバーナー５、このバーナー５を中心
にして同軸配置に内径側から、第１の隔壁２１、第２の
隔壁２２、第３の隔壁２３が設けられており、第１と第
２の隔壁の間に触媒６を封入した触媒層３１、第２と第
３の隔壁の間に伝熱粒７を封入した伝熱層３２及び第３
の隔壁と容器１の外壁との間を排気ガスが通る排気路３
３が形成されている。
改質器とする）の断面図である。この図において、改質
器は容器１の上部にバーナー５、このバーナー５を中心
にして同軸配置に内径側から、第１の隔壁２１、第２の
隔壁２２、第３の隔壁２３が設けられており、第１と第
２の隔壁の間に触媒６を封入した触媒層３１、第２と第
３の隔壁の間に伝熱粒７を封入した伝熱層３２及び第３
の隔壁と容器１の外壁との間を排気ガスが通る排気路３
３が形成されている。
【０００４】触媒層６の図の上部には原燃料と水蒸気の
混合ガスである原料ガスの流入口４１が、伝熱層３２の
上部には改質後のガス、すなわち改質ガスの流出口４２
が、排気路３３の上部にはバーナー５によって燃焼した
排気ガスが排気路３３を通って外部に出る排ガス流出口
４３がそれぞれ設けられている。これらの流出入口は図
では左側にまとめて図示してあるが実際には周方向に分
散して設けられているのが実際である。
混合ガスである原料ガスの流入口４１が、伝熱層３２の
上部には改質後のガス、すなわち改質ガスの流出口４２
が、排気路３３の上部にはバーナー５によって燃焼した
排気ガスが排気路３３を通って外部に出る排ガス流出口
４３がそれぞれ設けられている。これらの流出入口は図
では左側にまとめて図示してあるが実際には周方向に分
散して設けられているのが実際である。
【０００５】バーナー５には燃料流入口５１と燃焼空気
流入口５２とが設けられていて、これらの流入口から燃
料と空気が供給されて燃焼し燃焼室３０の中に炎１００
を生じさせる。そして、第１の隔壁２１の内面を直接加
熱して温度上昇させる。燃焼した後の排ガスは第１、第
２、第３のそれぞれの隔壁の図の下端と容器１との間を
通り容器１と第３の隔壁の間の排気路３３を通って排気
ガス流出口４３から外部に流出する。この間に第３の隔
壁を加熱し、その熱は伝熱層３２を介して第２の隔壁２
２の温度上昇に寄与する。勿論、第２の隔壁２２は触媒
層３１を介して第１の隔壁２１からの熱伝導によっても
加熱され温度上昇する。
流入口５２とが設けられていて、これらの流入口から燃
料と空気が供給されて燃焼し燃焼室３０の中に炎１００
を生じさせる。そして、第１の隔壁２１の内面を直接加
熱して温度上昇させる。燃焼した後の排ガスは第１、第
２、第３のそれぞれの隔壁の図の下端と容器１との間を
通り容器１と第３の隔壁の間の排気路３３を通って排気
ガス流出口４３から外部に流出する。この間に第３の隔
壁を加熱し、その熱は伝熱層３２を介して第２の隔壁２
２の温度上昇に寄与する。勿論、第２の隔壁２２は触媒
層３１を介して第１の隔壁２１からの熱伝導によっても
加熱され温度上昇する。
【０００６】原料流入口４１から流入した原料ガスは触
媒層３１を通る間に温度上昇するとともに触媒６によっ
て化学反応が促進されて水素、一酸化炭素、炭酸ガスに
改質されながら下部に達し、伝熱層３２を通って上部の
改質ガス流出口４２から流出し次の工程である一酸化炭
素変成器に導かれる。改質ガスが伝熱層３２を通る過程
で伝熱粒７を温めて第２の隔壁を介して触媒層３１の温
度上昇又は高温を維持する作用を果たす、いわゆる熱交
換器の作用をしている。
媒層３１を通る間に温度上昇するとともに触媒６によっ
て化学反応が促進されて水素、一酸化炭素、炭酸ガスに
改質されながら下部に達し、伝熱層３２を通って上部の
改質ガス流出口４２から流出し次の工程である一酸化炭
素変成器に導かれる。改質ガスが伝熱層３２を通る過程
で伝熱粒７を温めて第２の隔壁を介して触媒層３１の温
度上昇又は高温を維持する作用を果たす、いわゆる熱交
換器の作用をしている。
【０００７】燃料電池の起動時には改質器も常温状態か
らバーナー５による加熱によって触媒が加熱されて高温
になって始めて触媒６は触媒作用を果たすようになる。
そして、燃料電池の起動から正常運転の状態になるまで
の起動時間はなるべく短いことが要求されるので、種々
の工夫を凝らした改質器が製作される。図５の改質器も
その結果のものである。
らバーナー５による加熱によって触媒が加熱されて高温
になって始めて触媒６は触媒作用を果たすようになる。
そして、燃料電池の起動から正常運転の状態になるまで
の起動時間はなるべく短いことが要求されるので、種々
の工夫を凝らした改質器が製作される。図５の改質器も
その結果のものである。
【０００８】なお、バーナー５に供給される燃料は燃料
電池の運転時には燃料電池本体が排出する水素が消費さ
れずに残ったガスであり、起動時には改質器の前段の脱
硫器から出たガス、すなわち、改質器が改質する前の原
料ガスである。燃料電池本体が排出する水素を含むガス
の発熱量は原燃料ガスのそれの１０分の１程度である。
電池の運転時には燃料電池本体が排出する水素が消費さ
れずに残ったガスであり、起動時には改質器の前段の脱
硫器から出たガス、すなわち、改質器が改質する前の原
料ガスである。燃料電池本体が排出する水素を含むガス
の発熱量は原燃料ガスのそれの１０分の１程度である。
【０００９】図５は起動時の第１と第２の隔壁の温度差
の時間的変化を示すグラフであり、横軸は時間（時間）
で起動開始時点が０、縦軸は温度差（℃）で、時間が０
の場合には温度差も０である。この図は図６に示す従来
の改質器の場合と後述のこの発明の実施例の場合とを併
記してある。ここでは従来の改質器の温度差のグラフ４
０１だけについて説明する。
の時間的変化を示すグラフであり、横軸は時間（時間）
で起動開始時点が０、縦軸は温度差（℃）で、時間が０
の場合には温度差も０である。この図は図６に示す従来
の改質器の場合と後述のこの発明の実施例の場合とを併
記してある。ここでは従来の改質器の温度差のグラフ４
０１だけについて説明する。
【００１０】起動時間はなるべく小さい方が良いので起
動時にはバーナー５によって発生する熱量は定常運転時
に比べてはるかに大きく設定される。したがって、バー
ナー５が生成する炎に直接対向する第１の隔壁２１の温
度が急激に上昇する。一方、第２の隔壁２２は第１の隔
壁２１から触媒層３１を介して伝達される熱と、排気ガ
スによって外径側が加熱される第３の隔壁２３から伝熱
層３２を介して伝達される熱とによって温度上昇する。
したがって、第２の隔壁２２は第１の隔壁に比べて時間
的に遅れて温度が上昇し、起動直後から時間経過ととも
にこれらの隔壁の温度差は急激に増大して図に示すよう
に約０．５時間で最高の４００℃に達し、その後、小さ
くなって一定の約１２０℃に落ち着く。なお、温度差が
最高になる時間が起動後０．５時間というのは一つの例
である。
動時にはバーナー５によって発生する熱量は定常運転時
に比べてはるかに大きく設定される。したがって、バー
ナー５が生成する炎に直接対向する第１の隔壁２１の温
度が急激に上昇する。一方、第２の隔壁２２は第１の隔
壁２１から触媒層３１を介して伝達される熱と、排気ガ
スによって外径側が加熱される第３の隔壁２３から伝熱
層３２を介して伝達される熱とによって温度上昇する。
したがって、第２の隔壁２２は第１の隔壁に比べて時間
的に遅れて温度が上昇し、起動直後から時間経過ととも
にこれらの隔壁の温度差は急激に増大して図に示すよう
に約０．５時間で最高の４００℃に達し、その後、小さ
くなって一定の約１２０℃に落ち着く。なお、温度差が
最高になる時間が起動後０．５時間というのは一つの例
である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、触媒層
３１を挟む第１と第２の２枚の隔壁２１，２２の温度差
は起動後急激に増大するが、この温度差が大きすぎると
隔壁間の熱膨張の差から触媒６に悪影響を及ぼす。すな
わち、温度の高い第１の隔壁２１の熱膨張による径寸法
の増大は温度の低い第２の隔壁２２の径寸法の増大より
も大きいことから、触媒層３１の半径方向寸法、すなわ
ち厚み寸法は温度差が大きいほど縮小して触媒６を圧迫
する。そして、厚み寸法が過少になると触媒６は押し潰
されてしまい、その後の定常運転時に正常な触媒作用を
果たさなくなるという問題が生ずる。そのために、起動
初期における隔壁間の温度差が許容値以上にならないよ
うバーナー５による加熱の強さを制限して設定するのが
実際である。その場合、許容値ぎりぎりになるように設
定すると種々のばらつきのために温度差が許容値を越え
る可能性が増大するので、充分の余裕を持って、すなわ
ち、許容値ぎりぎりになる加熱の強さよりも更に弱い値
に設定するのが実際である。その結果、起動時間を少し
でも短縮しようという目的が果たせないという問題が生
ずる。
３１を挟む第１と第２の２枚の隔壁２１，２２の温度差
は起動後急激に増大するが、この温度差が大きすぎると
隔壁間の熱膨張の差から触媒６に悪影響を及ぼす。すな
わち、温度の高い第１の隔壁２１の熱膨張による径寸法
の増大は温度の低い第２の隔壁２２の径寸法の増大より
も大きいことから、触媒層３１の半径方向寸法、すなわ
ち厚み寸法は温度差が大きいほど縮小して触媒６を圧迫
する。そして、厚み寸法が過少になると触媒６は押し潰
されてしまい、その後の定常運転時に正常な触媒作用を
果たさなくなるという問題が生ずる。そのために、起動
初期における隔壁間の温度差が許容値以上にならないよ
うバーナー５による加熱の強さを制限して設定するのが
実際である。その場合、許容値ぎりぎりになるように設
定すると種々のばらつきのために温度差が許容値を越え
る可能性が増大するので、充分の余裕を持って、すなわ
ち、許容値ぎりぎりになる加熱の強さよりも更に弱い値
に設定するのが実際である。その結果、起動時間を少し
でも短縮しようという目的が果たせないという問題が生
ずる。
【００１２】この発明の目的はこのような問題を解決
し、バーナーによる同じ強さで加熱したときに、第１と
第２の隔壁の起動時の温度差の最高値を従来の改質器よ
りも小さくなるようにして、より強く加熱して起動時間
の短縮に貢献することができる燃料電池用改質器を提供
することにある。
し、バーナーによる同じ強さで加熱したときに、第１と
第２の隔壁の起動時の温度差の最高値を従来の改質器よ
りも小さくなるようにして、より強く加熱して起動時間
の短縮に貢献することができる燃料電池用改質器を提供
することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明によれば、原料ガスを高温下で水蒸気と化学
反応させて改質し水素を多く含む改質ガスを生成する燃
料電池用改質器が、有底円筒状の容器の開口側の中心軸
に一致して設けられ容器内に向かって炎を噴出するバー
ナー、このバーナーに同軸円筒状に配置されて化学反応
を促進するための触媒が封入された少なくとも２枚の隔
壁で構成された触媒容器を備え、この触媒容器に原料ガ
スを流して改質する燃料電池用改質器において、触媒容
器の内径壁の温度を測定する第１の温度センサを、外径
壁の温度を測定する第２の温度センサを、改質器容器と
この容器に隣接する隔壁との間のバーナーとは軸方向に
反対側の端部にバーナーに燃料を供給する配管から分岐
して燃料が供給される補助燃料注入ノズルをそれぞれ設
けてなり、２つの温度センサの差信号としての温度差信
号を基に補助燃料注入ノズルから注入する燃料の量を制
御することによって、温度差が大きいときに、補助燃料
注入ノズルから温度差が大きいほど多い補助燃料を注入
すると、この燃料が燃焼して改質容器に隣接する隔壁が
加熱されて触媒容器の外径側の隔壁が温度上昇し、結果
的に触媒層を挟む触媒容器の隔壁間の温度差が小さくな
る。温度差が大きいほど注入する補助燃料の量が多いの
でより効果的に温度差が小さくなる。
にこの発明によれば、原料ガスを高温下で水蒸気と化学
反応させて改質し水素を多く含む改質ガスを生成する燃
料電池用改質器が、有底円筒状の容器の開口側の中心軸
に一致して設けられ容器内に向かって炎を噴出するバー
ナー、このバーナーに同軸円筒状に配置されて化学反応
を促進するための触媒が封入された少なくとも２枚の隔
壁で構成された触媒容器を備え、この触媒容器に原料ガ
スを流して改質する燃料電池用改質器において、触媒容
器の内径壁の温度を測定する第１の温度センサを、外径
壁の温度を測定する第２の温度センサを、改質器容器と
この容器に隣接する隔壁との間のバーナーとは軸方向に
反対側の端部にバーナーに燃料を供給する配管から分岐
して燃料が供給される補助燃料注入ノズルをそれぞれ設
けてなり、２つの温度センサの差信号としての温度差信
号を基に補助燃料注入ノズルから注入する燃料の量を制
御することによって、温度差が大きいときに、補助燃料
注入ノズルから温度差が大きいほど多い補助燃料を注入
すると、この燃料が燃焼して改質容器に隣接する隔壁が
加熱されて触媒容器の外径側の隔壁が温度上昇し、結果
的に触媒層を挟む触媒容器の隔壁間の温度差が小さくな
る。温度差が大きいほど注入する補助燃料の量が多いの
でより効果的に温度差が小さくなる。
【００１４】また、改質器容器とこの容器に隣接する隔
壁との間の補助燃料注入ノズルに近接して排気側に燃焼
触媒を設けることによって、起動直後で補助燃料注入ノ
ズルの部分の温度が低くて補助燃料が燃焼できないとき
でも、燃焼触媒が補助燃料の燃焼を促進させて初期の目
的を達成することができる。原料ガスを高温下で水蒸気
と化学反応させて改質し水素を多く含む改質ガスを生成
する燃料電池用改質器が、有底円筒状の容器の開口側の
中心軸に一致して設けられ容器内に向かって炎を噴出す
るバーナー、このバーナーに同軸円筒状に配置されて化
学反応を促進するための触媒が封入された少なくとも２
枚の隔壁で構成された触媒容器を備え、この触媒容器に
原料ガスを流して改質する燃料電池用改質器において、
触媒容器の内径壁の温度を測定する第１の温度センサ
を、外径壁の温度を測定する第２の温度センサを、第１
の隔壁に接近した位置に補助空気注入管をそれぞれ設け
てなり、２つの温度センサが出力する温度信号の差信号
としての温度差信号を基に空気注入管から注入する空気
の量を制御することによって、温度差が大きいときに、
補助空気注入管から温度差が大きいほど多い補助空気を
注入すると、この空気が触媒容器の内径側の隔壁を冷却
して温度を下げることから触媒層を挟む触媒容器の隔壁
間の温度差が小さくなる。温度差が大きいほど注入する
補助空気の量が多いのでより効果的に温度差が小さくな
る。
壁との間の補助燃料注入ノズルに近接して排気側に燃焼
触媒を設けることによって、起動直後で補助燃料注入ノ
ズルの部分の温度が低くて補助燃料が燃焼できないとき
でも、燃焼触媒が補助燃料の燃焼を促進させて初期の目
的を達成することができる。原料ガスを高温下で水蒸気
と化学反応させて改質し水素を多く含む改質ガスを生成
する燃料電池用改質器が、有底円筒状の容器の開口側の
中心軸に一致して設けられ容器内に向かって炎を噴出す
るバーナー、このバーナーに同軸円筒状に配置されて化
学反応を促進するための触媒が封入された少なくとも２
枚の隔壁で構成された触媒容器を備え、この触媒容器に
原料ガスを流して改質する燃料電池用改質器において、
触媒容器の内径壁の温度を測定する第１の温度センサ
を、外径壁の温度を測定する第２の温度センサを、第１
の隔壁に接近した位置に補助空気注入管をそれぞれ設け
てなり、２つの温度センサが出力する温度信号の差信号
としての温度差信号を基に空気注入管から注入する空気
の量を制御することによって、温度差が大きいときに、
補助空気注入管から温度差が大きいほど多い補助空気を
注入すると、この空気が触媒容器の内径側の隔壁を冷却
して温度を下げることから触媒層を挟む触媒容器の隔壁
間の温度差が小さくなる。温度差が大きいほど注入する
補助空気の量が多いのでより効果的に温度差が小さくな
る。
【００１５】また、前述の補助燃料注入ノズルを設けて
触媒容器の隔壁間の温度差に応じて補助燃料を注入して
燃焼させる手段に、補助空気注入管を設けて触媒容器の
隔壁間の温度差に応じて補助空気を注入する手段を併用
すれば、より効果的に隔壁間の温度差を小さくすること
ができる。また、改質器の容器に同軸配置の内径側から
第１の隔壁、第２の隔壁、第３の隔壁及びこれらの隔壁
の端部を接続する部分が設けられ、触媒容器が第１と第
２の隔壁で形成され、この触媒容器の中に触媒が充填さ
れた触媒層が形成し、第２と第３の隔壁との間に伝熱粒
が充填された伝熱層が形成され、触媒層を通過して改質
された改質ガスが伝熱層を通って外部に流出するように
構成されている場合には、第１の温度センサを第１の隔
壁の、第２の温度センサを第２の隔壁の温度をそれぞれ
測定するようにしたことによって、触媒層が充填された
触媒容器の両側の隔壁の温度差を求めることができる。
触媒容器の隔壁間の温度差に応じて補助燃料を注入して
燃焼させる手段に、補助空気注入管を設けて触媒容器の
隔壁間の温度差に応じて補助空気を注入する手段を併用
すれば、より効果的に隔壁間の温度差を小さくすること
ができる。また、改質器の容器に同軸配置の内径側から
第１の隔壁、第２の隔壁、第３の隔壁及びこれらの隔壁
の端部を接続する部分が設けられ、触媒容器が第１と第
２の隔壁で形成され、この触媒容器の中に触媒が充填さ
れた触媒層が形成し、第２と第３の隔壁との間に伝熱粒
が充填された伝熱層が形成され、触媒層を通過して改質
された改質ガスが伝熱層を通って外部に流出するように
構成されている場合には、第１の温度センサを第１の隔
壁の、第２の温度センサを第２の隔壁の温度をそれぞれ
測定するようにしたことによって、触媒層が充填された
触媒容器の両側の隔壁の温度差を求めることができる。
【００１６】また、改質器の容器に同軸配置の内径側か
ら第１の隔壁、第２の隔壁、第３の隔壁及びこれらの隔
壁の端部を接続する部分が設けられ、第１と第３の隔壁
が触媒容器を形成し、この触媒容器の中に、第１と第２
及び第２と第３の隔壁のそれぞれの間に触媒が充填され
た２層の触媒層が形成され、内径側の触媒層に流入した
原料ガスが流入側とは反対側の端部を回って外径側の触
媒層に入り反対側の端部から改質ガスとして流出するよ
うに構成さている場合には、第１の温度センサが第１の
隔壁の、第２の温度センサが第３の隔壁の温度をそれぞ
れ測定するようにしたことによって、触媒層が充填され
た触媒容器の両側の隔壁の温度差を求めることができ
る。
ら第１の隔壁、第２の隔壁、第３の隔壁及びこれらの隔
壁の端部を接続する部分が設けられ、第１と第３の隔壁
が触媒容器を形成し、この触媒容器の中に、第１と第２
及び第２と第３の隔壁のそれぞれの間に触媒が充填され
た２層の触媒層が形成され、内径側の触媒層に流入した
原料ガスが流入側とは反対側の端部を回って外径側の触
媒層に入り反対側の端部から改質ガスとして流出するよ
うに構成さている場合には、第１の温度センサが第１の
隔壁の、第２の温度センサが第３の隔壁の温度をそれぞ
れ測定するようにしたことによって、触媒層が充填され
た触媒容器の両側の隔壁の温度差を求めることができ
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下この発明を実施例に基づいて
説明する。図１はこの発明の実施例を示す燃料電池用改
質器の断面図であり、図５と同じ部材には同じ符号を付
けて重複する説明を省く。図１の図５と異なる点は、図
の左下に補助燃料注入ノズル８１、そのすぐ上の改質器
容器１と第３の隔壁２３との間に燃焼促進剤としての燃
焼触媒８２、上部に補助空気注入管８３、第１の隔壁の
温度を測定する第１の温度センサ８４、第２の隔壁の温
度を測定する第２の温度センサ８５をそれぞれ設けた点
である。図では補助燃料注入ノズル８１、補助空気注入
管８２はそれぞれ１本ずつしか図示していないが 後述
するように第３の隔壁の温度を更に上げたり第１の隔壁
２１を冷却して温度を下げたりするためにはこれらを周
方向に沿って複数本設けるのが効果的である。その場
合、燃焼触媒８２は周方向にわたって全周に設けるか補
助燃料注入ノズル８１の位置に合わせて分散して設ける
かのいずれかを選択する。
説明する。図１はこの発明の実施例を示す燃料電池用改
質器の断面図であり、図５と同じ部材には同じ符号を付
けて重複する説明を省く。図１の図５と異なる点は、図
の左下に補助燃料注入ノズル８１、そのすぐ上の改質器
容器１と第３の隔壁２３との間に燃焼促進剤としての燃
焼触媒８２、上部に補助空気注入管８３、第１の隔壁の
温度を測定する第１の温度センサ８４、第２の隔壁の温
度を測定する第２の温度センサ８５をそれぞれ設けた点
である。図では補助燃料注入ノズル８１、補助空気注入
管８２はそれぞれ１本ずつしか図示していないが 後述
するように第３の隔壁の温度を更に上げたり第１の隔壁
２１を冷却して温度を下げたりするためにはこれらを周
方向に沿って複数本設けるのが効果的である。その場
合、燃焼触媒８２は周方向にわたって全周に設けるか補
助燃料注入ノズル８１の位置に合わせて分散して設ける
かのいずれかを選択する。
【００１８】第１の隔壁２１の温度が１０００℃近く上
昇すること、制御のために温度信号は電気信号でなけれ
ぱならないことなどの理由から第１と第２の温度センサ
８４，８５には熱電対が適している。熱電対の感温部を
測定対象の隔壁に圧着で取付け、感温部から引き出され
た２本の導線には絶縁を兼ねた保護被覆が施されてお
り、容器の壁を気密に貫通して外部に引き出される。こ
のような熱電対を隔壁に設けて温度を測定する構成は改
質器の開発にあたって採用される構成である。すなわ
ち、改質器の開発にあたっては触媒容器を構成する第１
の隔壁２１と第２の隔壁２２の各部の温度の時間的変化
を把握することが重要である。そのために、これらの隔
壁の軸方向と周方向の複数箇所に熱電対を取付け外部に
引き出してそれぞれの位置の温度を測定し記録する。し
たがって、この発明における温度センサとしての熱電対
の取付けに関する構成は開発時の構成をそのまま採用す
ることができる。ただ、開発時には前述のように多くの
箇所の温度測定が行われるが、この発明が適用される製
品としての改質器では隔壁ごとに代表される１か所ずつ
で良い。
昇すること、制御のために温度信号は電気信号でなけれ
ぱならないことなどの理由から第１と第２の温度センサ
８４，８５には熱電対が適している。熱電対の感温部を
測定対象の隔壁に圧着で取付け、感温部から引き出され
た２本の導線には絶縁を兼ねた保護被覆が施されてお
り、容器の壁を気密に貫通して外部に引き出される。こ
のような熱電対を隔壁に設けて温度を測定する構成は改
質器の開発にあたって採用される構成である。すなわ
ち、改質器の開発にあたっては触媒容器を構成する第１
の隔壁２１と第２の隔壁２２の各部の温度の時間的変化
を把握することが重要である。そのために、これらの隔
壁の軸方向と周方向の複数箇所に熱電対を取付け外部に
引き出してそれぞれの位置の温度を測定し記録する。し
たがって、この発明における温度センサとしての熱電対
の取付けに関する構成は開発時の構成をそのまま採用す
ることができる。ただ、開発時には前述のように多くの
箇所の温度測定が行われるが、この発明が適用される製
品としての改質器では隔壁ごとに代表される１か所ずつ
で良い。
【００１９】図２は図１の燃料の量を隔壁間の温度差に
応じて燃料を制御するための制御系統図である。この図
において、流量指示制御器９１、この流量指示制御器９
１によって流量が制御される燃料制御バルブ９２に及び
配管９３は従来の燃料電池用改質器と同じである。新た
に設けられたのは、配管９３から分岐した補助配管９４
と、この補助配管９４に設けた補助燃料制御バルブ９
５、この補助燃料制御バルブ９５の流量を制御するため
の制御装置９０である。
応じて燃料を制御するための制御系統図である。この図
において、流量指示制御器９１、この流量指示制御器９
１によって流量が制御される燃料制御バルブ９２に及び
配管９３は従来の燃料電池用改質器と同じである。新た
に設けられたのは、配管９３から分岐した補助配管９４
と、この補助配管９４に設けた補助燃料制御バルブ９
５、この補助燃料制御バルブ９５の流量を制御するため
の制御装置９０である。
【００２０】制御装置９０は、第１の温度センサ８４が
出力する温度信号Ｓ1 、第２の温度センサ８５が出力す
る温度信号Ｓ2 が入力されて内部でこれらの差信号とし
ての温度差信号を求め、その値に基づいて信号Ｓ3 を出
力するもので、信号Ｓ3 は補助燃料バルブ９５に作用し
て補助配管９４を通って補助燃料注入ノズル８１に注入
される燃料の量を制御する。
出力する温度信号Ｓ1 、第２の温度センサ８５が出力す
る温度信号Ｓ2 が入力されて内部でこれらの差信号とし
ての温度差信号を求め、その値に基づいて信号Ｓ3 を出
力するもので、信号Ｓ3 は補助燃料バルブ９５に作用し
て補助配管９４を通って補助燃料注入ノズル８１に注入
される燃料の量を制御する。
【００２１】制御装置９０はプログラマブルコントロー
ラのようなディジタル演算装置を採用するのが一般であ
る。したがって、温度信号Ｓ1 ，Ｓ2 はアナログ信号か
らディジタル信号に変換されて制御装置９０の中で処理
される。また、燃料電池発電装置全体を制御するための
コンーピュータが設けられるのが一般なので、制御装置
９０をこのコンピュータの中のソフトウエアで実現する
構成を採用することもできる。
ラのようなディジタル演算装置を採用するのが一般であ
る。したがって、温度信号Ｓ1 ，Ｓ2 はアナログ信号か
らディジタル信号に変換されて制御装置９０の中で処理
される。また、燃料電池発電装置全体を制御するための
コンーピュータが設けられるのが一般なので、制御装置
９０をこのコンピュータの中のソフトウエアで実現する
構成を採用することもできる。
【００２２】図３は隔壁間の温度差と補助燃料注入ノズ
ル８１に注入する燃料の流量との関係を示すグラフで、
横軸は隔壁間の温度差ｔ、縦軸は補助燃料の流量ｖf で
あり、制御装置９０はこのグラフに基づいて温度差に対
応する補助燃料の量を決定する。温度差ｔがあらかじめ
設定された一定値ｔ0 を越えないときには流量ｖf の値
は０、すなわち、補助燃料注入ノズル８１で燃焼させて
温度差ｔを小さくする対策をとらないことを意味する。
温度差ｔがｔ0 を越えると、越えた値に比例した補助燃
料を注入ノズル８１に供給する。このときの比例係数
ｋ、すなわち、ｖf／（ｔ−ｔ0 ）の値は、実際の改質
器で実験によって最適な値が設定される。
ル８１に注入する燃料の流量との関係を示すグラフで、
横軸は隔壁間の温度差ｔ、縦軸は補助燃料の流量ｖf で
あり、制御装置９０はこのグラフに基づいて温度差に対
応する補助燃料の量を決定する。温度差ｔがあらかじめ
設定された一定値ｔ0 を越えないときには流量ｖf の値
は０、すなわち、補助燃料注入ノズル８１で燃焼させて
温度差ｔを小さくする対策をとらないことを意味する。
温度差ｔがｔ0 を越えると、越えた値に比例した補助燃
料を注入ノズル８１に供給する。このときの比例係数
ｋ、すなわち、ｖf／（ｔ−ｔ0 ）の値は、実際の改質
器で実験によって最適な値が設定される。
【００２３】このように、補助燃料の値を温度差ｔに基
づいて設定するのは前述のように、制御装置９０の出力
信号Ｓ3 によって制御される補助燃料制御バル９５によ
るものであり、前述の比例係数ｋは出力信号Ｓ3 の値に
具体的に含まれる。このように、第１の温度センサ８４
と第２の温度センサ８５とが計測する温度の差である温
度差に応じて補助燃料注入ノズル８１に補助燃料を供給
して燃焼させることによって第２の隔壁の温度上昇が加
速され、その結果隔壁間の温度差が小さくなる。温度差
が小さくなれば補助燃料の量は減るが、実際には後述す
るように起動直後では第１の隔壁２１、第２の隔壁２２
ともに急激に温度上昇している過程なのでこの過程で補
助燃料を燃焼させることによる温度差の低減効果が得ら
れる。
づいて設定するのは前述のように、制御装置９０の出力
信号Ｓ3 によって制御される補助燃料制御バル９５によ
るものであり、前述の比例係数ｋは出力信号Ｓ3 の値に
具体的に含まれる。このように、第１の温度センサ８４
と第２の温度センサ８５とが計測する温度の差である温
度差に応じて補助燃料注入ノズル８１に補助燃料を供給
して燃焼させることによって第２の隔壁の温度上昇が加
速され、その結果隔壁間の温度差が小さくなる。温度差
が小さくなれば補助燃料の量は減るが、実際には後述す
るように起動直後では第１の隔壁２１、第２の隔壁２２
ともに急激に温度上昇している過程なのでこの過程で補
助燃料を燃焼させることによる温度差の低減効果が得ら
れる。
【００２４】図４は図１の補助空気注入管８３から注入
する補助空気の量を隔壁間の温度差に応じて制御するた
めの制御系統図であり、図２と類似の構成要素には添字
Ａを付けることによって重複する説明を省く。すなわ
ち、流量制御の対象が燃料と空気の違いだけで基本的な
構成と制御方法は同じである。制御装置９０Ａの入力信
号Ｓ1 ，Ｓ2 は符号の通り図３のそれと同じであるが、
出力信号Ｓ4 は図２の制御装置９０の出力信号Ｓ3 とは
当然のことながら異なる。ただ、温度差ｔが一定値ｔ0
を越えない範囲では補助空気の量は０であること、温度
差ｔが一定値ｔ0を越えると越えた値に比例して補助空
気の量も増加するという点は同じである。
する補助空気の量を隔壁間の温度差に応じて制御するた
めの制御系統図であり、図２と類似の構成要素には添字
Ａを付けることによって重複する説明を省く。すなわ
ち、流量制御の対象が燃料と空気の違いだけで基本的な
構成と制御方法は同じである。制御装置９０Ａの入力信
号Ｓ1 ，Ｓ2 は符号の通り図３のそれと同じであるが、
出力信号Ｓ4 は図２の制御装置９０の出力信号Ｓ3 とは
当然のことながら異なる。ただ、温度差ｔが一定値ｔ0
を越えない範囲では補助空気の量は０であること、温度
差ｔが一定値ｔ0を越えると越えた値に比例して補助空
気の量も増加するという点は同じである。
【００２５】前述のように、補助空気注入管８３から補
助空気を燃焼室３０に注入すると、補助空気注入管８３
は第１の隔壁２１のすぐ内径側に設けられているので、
補助空気は第１の隔壁２１の内径側表面を流れてこの隔
壁を冷却して温度を下げることから、第１の温度センサ
８４が出力する信号Ｓ1 の値が小さくなり、結果的に隔
壁間の温度差が小さくなる。温度差が大きいほど補助空
気の量も多いので第１の隔壁２１はより強力に冷却され
る。
助空気を燃焼室３０に注入すると、補助空気注入管８３
は第１の隔壁２１のすぐ内径側に設けられているので、
補助空気は第１の隔壁２１の内径側表面を流れてこの隔
壁を冷却して温度を下げることから、第１の温度センサ
８４が出力する信号Ｓ1 の値が小さくなり、結果的に隔
壁間の温度差が小さくなる。温度差が大きいほど補助空
気の量も多いので第１の隔壁２１はより強力に冷却され
る。
【００２６】前述の図５において、従来の改質器のグラ
フ４０１はすでに説明した。ここでは実施例における温
度差の時間的変化を表すグラフ４０２について説明す
る。補助燃料や補助空気を注入することによって温度差
の最大値は約２００℃に小さくなっている。時間が２時
間以上経過して温度差が一定になったときの値は従来の
改質器と同じ約１２０℃である。補助燃料や補助空気の
供給はあくまでも起動開始の初期だけであり、前述のよ
うに温度差ｔが一定値ｔ0 以下になったときには補助燃
料、補助空気ともにその注入量は０となる。
フ４０１はすでに説明した。ここでは実施例における温
度差の時間的変化を表すグラフ４０２について説明す
る。補助燃料や補助空気を注入することによって温度差
の最大値は約２００℃に小さくなっている。時間が２時
間以上経過して温度差が一定になったときの値は従来の
改質器と同じ約１２０℃である。補助燃料や補助空気の
供給はあくまでも起動開始の初期だけであり、前述のよ
うに温度差ｔが一定値ｔ0 以下になったときには補助燃
料、補助空気ともにその注入量は０となる。
【００２７】補助燃料の供給と補助空気の供給とはそれ
ぞれ単独で実施しても隔壁間の温度差を小さくする効果
をあげることができる。両方を同時に実施すれば更に温
度差低減の効果は大きい。その場合、図２の制御装置９
０と図４の制御装置９０Ａを一体化した制御装置を採用
して、入力信号は信号Ｓ1 ，Ｓ2 と変わらず、出力信号
がＳ3 とＳ4 の二つの信号を二つの制御バルブ９２，９
２Ａにそれぞれ供給する構成を採用することもできる。
ぞれ単独で実施しても隔壁間の温度差を小さくする効果
をあげることができる。両方を同時に実施すれば更に温
度差低減の効果は大きい。その場合、図２の制御装置９
０と図４の制御装置９０Ａを一体化した制御装置を採用
して、入力信号は信号Ｓ1 ，Ｓ2 と変わらず、出力信号
がＳ3 とＳ4 の二つの信号を二つの制御バルブ９２，９
２Ａにそれぞれ供給する構成を採用することもできる。
【００２８】
【発明の効果】この発明は前述のように、排気ガスが排
出される途中に補助燃料注入ノズルを設けてこれにバー
ナーに供給する燃料の一部を補助燃料として供給する構
成とし、一方、円筒状の触媒層の内外径の隔壁にそれぞ
れ温度センサを設け、これら２つの温度センサで測定さ
れる温度の差が一定値を越えたら、越えた温度差の値に
応じて補助燃料の量を増やすという制御を行うことによ
って、補助燃料が燃焼すると触媒層の外径側の隔壁を温
度差が大きいほど強く加熱して温度上昇させるので内径
側の隔壁との間の温度差が小さくなり、その結果、触媒
層の中の触媒が圧迫されて触媒効果に悪影響を与えるこ
とがなくなることから、バーナーによる加熱を更に強く
して起動時間を短縮することが可能になるという効果が
得られる。
出される途中に補助燃料注入ノズルを設けてこれにバー
ナーに供給する燃料の一部を補助燃料として供給する構
成とし、一方、円筒状の触媒層の内外径の隔壁にそれぞ
れ温度センサを設け、これら２つの温度センサで測定さ
れる温度の差が一定値を越えたら、越えた温度差の値に
応じて補助燃料の量を増やすという制御を行うことによ
って、補助燃料が燃焼すると触媒層の外径側の隔壁を温
度差が大きいほど強く加熱して温度上昇させるので内径
側の隔壁との間の温度差が小さくなり、その結果、触媒
層の中の触媒が圧迫されて触媒効果に悪影響を与えるこ
とがなくなることから、バーナーによる加熱を更に強く
して起動時間を短縮することが可能になるという効果が
得られる。
【００２９】また、補助燃料注入ノズルを設ける代わり
に、触媒層の内径側の隔壁の近くに補助空気を注入する
補助空気注入管を設けて、補助燃料の場合と同様に隔壁
間の温度差が一定値を越えたら、越えた温度差の値に応
じて補助空気を補助空気注入管から燃焼室に注入する
と、この補助空気は触媒層の内径側の隔壁の内径側表面
を温度差が大きいほど強く冷却して温度を下げるので隔
壁間の温度差が小さくなり、前述の補助燃料注入ノズル
を設けたと同様の効果を得ることができる。
に、触媒層の内径側の隔壁の近くに補助空気を注入する
補助空気注入管を設けて、補助燃料の場合と同様に隔壁
間の温度差が一定値を越えたら、越えた温度差の値に応
じて補助空気を補助空気注入管から燃焼室に注入する
と、この補助空気は触媒層の内径側の隔壁の内径側表面
を温度差が大きいほど強く冷却して温度を下げるので隔
壁間の温度差が小さくなり、前述の補助燃料注入ノズル
を設けたと同様の効果を得ることができる。
【００３０】補助燃料注入ノズルと補助空気注入管の両
方を設ければそれぞれの効果が加わってより大きな効果
を得ることができる。触媒を収納して触媒層を構成する
触媒容器の構成には、円筒状の隔壁が同軸配置状に改質
器容器内に設けられ、内径側から第１の隔壁、第２の隔
壁及び第３の隔壁としたときに、第１と第２の隔壁の間
に触媒が充填されて触媒層を形成し、第２と第３の隔壁
の間には伝熱粒を充填した伝熱層を形成した構成のもの
があるが、この構成の場合には第１と第２の隔壁が触媒
容器を形成するので、第１の温度センサが第１の隔壁
の、第２の温度センサが第２の隔壁の温度をそれぞれ測
定するようにすればよい。また、第１と第２の隔壁の
間、第２と第３の隔壁の間の両方に触媒を充填する構成
の場合には、第１と第３の隔壁が触媒容器を形成するの
で、第１の温度センサが第１の隔壁の、第２の温度セン
サが第３の隔壁のそれぞれ温度を測定するようにすれば
よい。
方を設ければそれぞれの効果が加わってより大きな効果
を得ることができる。触媒を収納して触媒層を構成する
触媒容器の構成には、円筒状の隔壁が同軸配置状に改質
器容器内に設けられ、内径側から第１の隔壁、第２の隔
壁及び第３の隔壁としたときに、第１と第２の隔壁の間
に触媒が充填されて触媒層を形成し、第２と第３の隔壁
の間には伝熱粒を充填した伝熱層を形成した構成のもの
があるが、この構成の場合には第１と第２の隔壁が触媒
容器を形成するので、第１の温度センサが第１の隔壁
の、第２の温度センサが第２の隔壁の温度をそれぞれ測
定するようにすればよい。また、第１と第２の隔壁の
間、第２と第３の隔壁の間の両方に触媒を充填する構成
の場合には、第１と第３の隔壁が触媒容器を形成するの
で、第１の温度センサが第１の隔壁の、第２の温度セン
サが第３の隔壁のそれぞれ温度を測定するようにすれば
よい。
【図１】この発明の実施例を示す燃料電池用改質器の断
面図
面図
【図２】図１の起動用燃料及び補助燃料の制御系統図
【図３】図２の制御系統における隔壁の温度差と補助燃
料の流量の関係を示すグラフ
料の流量の関係を示すグラフ
【図４】図１のの燃焼用空気と補助空気の制御系統図
【図５】図１の燃料電池用改質器の触媒層内外壁の温度
差の時間的変化の従来とこの発明の実施例との比較を示
すグラフ
差の時間的変化の従来とこの発明の実施例との比較を示
すグラフ
【図６】従来の燃料電池用改質器の断面図
１…容器、２１…第１の隔壁、２２…第２の隔壁、２３
…第３の隔壁、３０…燃焼室、３１…触媒層、３２…伝
熱層、３３…排気路、４１…原料ガス流入口、４２…改
質ガス流出口、４３…排気ガス流出口、５…バーナー、
５１…燃料流入口、５２…空気流入口、６…触媒、７…
伝熱粒、８１…補助燃料注入ノズル、８２…熱触媒、８
３…補助空気注入管、８４…第１の温度センサ、８５…
第２の温度センサ、９０，９０Ａ…制御装置
…第３の隔壁、３０…燃焼室、３１…触媒層、３２…伝
熱層、３３…排気路、４１…原料ガス流入口、４２…改
質ガス流出口、４３…排気ガス流出口、５…バーナー、
５１…燃料流入口、５２…空気流入口、６…触媒、７…
伝熱粒、８１…補助燃料注入ノズル、８２…熱触媒、８
３…補助空気注入管、８４…第１の温度センサ、８５…
第２の温度センサ、９０，９０Ａ…制御装置
Claims (6)
- 【請求項１】原料ガスを高温下で水蒸気と化学反応させ
て改質し水素を多く含む改質ガスを生成する燃料電池用
改質器が、有底円筒状の容器の開口側の中心軸に一致し
て設けられ容器内に向かって炎を噴出するバーナー、こ
のバーナーに同軸円筒状に配置されて化学反応を促進す
るための触媒が封入された少なくとも２枚の隔壁で構成
された触媒容器を備え、この触媒容器に原料ガスを流し
て改質する燃料電池用改質器において、触媒容器の内径
壁の温度を測定する第１の温度センサと、触媒容器の外
径壁の温度を測定する第２の温度センサと、改質器容器
とこの容器に隣接する隔壁との間のバーナーとは反対側
の軸方向端部に、バーナーに燃料を供給する配管から分
岐して燃料を供給して燃焼させる補助燃料注入ノズルと
をそれぞれ設けてなり、２つの温度センサの差信号とし
ての温度差信号の値を基に補助燃料注入ノズルから注入
する燃料の量を制御することを特徴とする燃料電池用改
質器。 - 【請求項２】改質器容器とこの容器に隣接する隔壁との
間に、補助燃料注入ノズルに近接して排気側に燃焼触媒
を設けてなることを特徴とする請求項１記載の燃料電池
用改質器。 - 【請求項３】原料ガスを高温下で水蒸気と化学反応させ
て改質し水素を多く含む改質ガスを生成する燃料電池用
改質器が、有底円筒状の容器の開口側の中心軸に一致し
て設けられ容器内に向かって炎を噴出するバーナー、こ
のバーナーに同軸円筒状に配置されて化学反応を促進す
るための触媒が封入された少なくとも２枚の隔壁で構成
された触媒容器を備え、この触媒容器に原料ガスを流し
て改質する燃料電池用改質器において、触媒容器の内径
壁の温度を測定する第１の温度センサと、外径壁の温度
を測定する第２の温度センサと、第１の隔壁に接近した
位置に補助空気注入管とをそれぞれ設けてなり、２つの
温度センサが出力する温度信号の差信号としての温度差
信号を基に空気注入管から注入する空気の量を制御する
ことを特徴とする燃料電池用改質器。 - 【請求項４】請求項１又は２記載の燃料電池用改質器
に、請求項３記載の補助空気注入管を設け、２つの温度
センサが出力する温度信号の差信号としての温度差信号
を基に空気注入管から注入する空気の量を制御すること
を特徴とする燃料電池用改質器。 - 【請求項５】改質器の容器に同軸配置の内径側から第１
の隔壁、第２の隔壁、第３の隔壁及びこれらの隔壁の端
部を接続する部分が設けられ、触媒容器が第１と第２の
隔壁で形成され、この触媒容器の中に触媒が充填された
触媒層が形成され、第２と第３の隔壁との間に伝熱粒が
充填された伝熱層が形成され、触媒層を通過して改質さ
れた改質ガスが伝熱層を通って外部に流出するべくして
なり、第１の温度センサが第１の隔壁の、第２の温度セ
ンサが第２の隔壁の温度をそれぞれ測定するべくしてな
ることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の燃料
電池用改質器。 - 【請求項６】改質器の容器に同軸配置の内径側から第１
の隔壁、第２の隔壁、第３の隔壁及びこれらの隔壁の端
部を接続する部分が設けられ、第１と第３の隔壁が触媒
容器を形成し、この触媒容器な中に、第１と第２及び第
２と第３の隔壁のそれぞれの間に触媒が充填された２層
の触媒層が形成され、内径側の触媒層に流入した原料ガ
スが流入側とは反対側の端部を回って外径側の触媒層に
入り反対側の端部から改質ガスとして流出するべくして
なり、第１の温度センサが第１の隔壁の、第２の温度セ
ンサが第３の隔壁の温度をそれぞれ測定するべくしてな
ることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の燃料
電池用改質器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8082937A JPH09278402A (ja) | 1996-04-05 | 1996-04-05 | 燃料電池用改質器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8082937A JPH09278402A (ja) | 1996-04-05 | 1996-04-05 | 燃料電池用改質器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09278402A true JPH09278402A (ja) | 1997-10-28 |
Family
ID=13788144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8082937A Pending JPH09278402A (ja) | 1996-04-05 | 1996-04-05 | 燃料電池用改質器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09278402A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000063114A1 (fr) * | 1999-04-20 | 2000-10-26 | Tokyo Gas Co., Ltd. | Reformeur cylindrique monotube et procede pour faire fonctionner ledit reformeur |
| WO2002098790A1 (fr) * | 2001-06-04 | 2002-12-12 | Tokyo Gas Company Limited | Unite de reformage a vapeur d'eau cylindrique |
| JP2006176375A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-06 | Matsushita Electric Works Ltd | 燃料電池用改質器 |
| JP2006176398A (ja) * | 2004-11-29 | 2006-07-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水素製造装置及びそれを備える燃料電池発電装置 |
| US7182921B2 (en) | 2001-06-04 | 2007-02-27 | Tokyo Gas Co., Ltd. | Cylindrical steam reforming unit |
| WO2008029233A1 (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
| JP2011178619A (ja) * | 2010-03-02 | 2011-09-15 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 水素生成装置およびその起動方法並びに燃料電池システムおよびその起動方法 |
| CN102441358A (zh) * | 2011-09-26 | 2012-05-09 | 天津市鹏翔科技有限公司 | 三层三温度面绝热炉 |
| JP2012206903A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Osaka Gas Co Ltd | 改質装置および燃料電池システム |
-
1996
- 1996-04-05 JP JP8082937A patent/JPH09278402A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000063114A1 (fr) * | 1999-04-20 | 2000-10-26 | Tokyo Gas Co., Ltd. | Reformeur cylindrique monotube et procede pour faire fonctionner ledit reformeur |
| US6481207B2 (en) | 1999-04-20 | 2002-11-19 | Tokyo Gas Co., Ltd | Single-pipe cylinder type reformer and method of operating the same |
| WO2002098790A1 (fr) * | 2001-06-04 | 2002-12-12 | Tokyo Gas Company Limited | Unite de reformage a vapeur d'eau cylindrique |
| US7182921B2 (en) | 2001-06-04 | 2007-02-27 | Tokyo Gas Co., Ltd. | Cylindrical steam reforming unit |
| JP2006176398A (ja) * | 2004-11-29 | 2006-07-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水素製造装置及びそれを備える燃料電池発電装置 |
| JP2006176375A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-06 | Matsushita Electric Works Ltd | 燃料電池用改質器 |
| WO2008029233A1 (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
| US8808935B2 (en) | 2006-08-31 | 2014-08-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell system |
| JP2011178619A (ja) * | 2010-03-02 | 2011-09-15 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 水素生成装置およびその起動方法並びに燃料電池システムおよびその起動方法 |
| JP2012206903A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Osaka Gas Co Ltd | 改質装置および燃料電池システム |
| CN102441358A (zh) * | 2011-09-26 | 2012-05-09 | 天津市鹏翔科技有限公司 | 三层三温度面绝热炉 |
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