JPH10169908A - 触媒燃焼器 - Google Patents
触媒燃焼器Info
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- JPH10169908A JPH10169908A JP8351791A JP35179196A JPH10169908A JP H10169908 A JPH10169908 A JP H10169908A JP 8351791 A JP8351791 A JP 8351791A JP 35179196 A JP35179196 A JP 35179196A JP H10169908 A JPH10169908 A JP H10169908A
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- Japan
- Prior art keywords
- catalyst
- gas
- casing
- catalyst layer
- catalytic combustor
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
- H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
- H01M8/0631—Reactor construction specially adapted for combination reactor/fuel cell
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Gas Burners (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 触媒の熱による劣化を少なくし且つ触媒層の
圧損を少なくする。 【解決手段】 円筒状ケーシング１３内に、厚さを薄く
した触媒１９を該円筒状ケーシング１３の長手方向へ並
べて有する触媒充填部２０ａと２０ｂを仕切板１６を挟
んで配置する。上記仕切板１６と触媒充填部２０ａとの
間をガスの導入路２３とし、該触媒充填部２０ａと円筒
状ケーシング１３内面との間を燃焼ガス流路２４とす
る。一方、上記触媒充填部２０ｂと上記仕切板１６との
間を燃焼ガス流路２４とし、触媒充填部２０ｂと円筒状
ケーシング１３の内面との間をガスの導入路２３とす
る。ガスは導入路２３から直角方向へ向きを変えて触媒
１９を通過して燃焼させられる。触媒の厚さが薄いの
で、蓄熱効果が少なく、熱劣化が少ない。又、空気が大
量に流れても圧損は少ない。
圧損を少なくする。 【解決手段】 円筒状ケーシング１３内に、厚さを薄く
した触媒１９を該円筒状ケーシング１３の長手方向へ並
べて有する触媒充填部２０ａと２０ｂを仕切板１６を挟
んで配置する。上記仕切板１６と触媒充填部２０ａとの
間をガスの導入路２３とし、該触媒充填部２０ａと円筒
状ケーシング１３内面との間を燃焼ガス流路２４とす
る。一方、上記触媒充填部２０ｂと上記仕切板１６との
間を燃焼ガス流路２４とし、触媒充填部２０ｂと円筒状
ケーシング１３の内面との間をガスの導入路２３とす
る。ガスは導入路２３から直角方向へ向きを変えて触媒
１９を通過して燃焼させられる。触媒の厚さが薄いの
で、蓄熱効果が少なく、熱劣化が少ない。又、空気が大
量に流れても圧損は少ない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車、船舶等の如
き輸送機関に搭載されて使用される燃料電池発電システ
ムや、陸上用の燃料電池発電システムで用いられ、又、
燃料電池発電システム以外の一般工業用等の燃焼器とし
て用いられる触媒燃焼器に関するものである。
き輸送機関に搭載されて使用される燃料電池発電システ
ムや、陸上用の燃料電池発電システムで用いられ、又、
燃料電池発電システム以外の一般工業用等の燃焼器とし
て用いられる触媒燃焼器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の触媒燃焼器としては、図５に示す
如く、燃料ガス２の入口部３を有する燃焼器本体１の外
周部に燃焼用空気５の導入口４を設けると共に、該燃焼
器本体１の下流側に燃焼用触媒を充填した触媒層６を設
け、更に、上記燃焼器本体１の外側に空気導入用のケー
ス７を備え、上記入口部３より燃料ガス２を吹き込むと
共に、周りから空気５を導入させて混合させ、混合ガス
を触媒層６に直接導入して燃焼させ、燃焼ガス８を排出
させるようにしたもの、図６に示す如く、燃料ガス入口
９からの燃料ガス２と空気入口１０からの空気５とを混
合する混合部１１の下流側に、整流部１２、２つの触媒
層６を上流側より順に設け、燃料ガス２と空気５を混合
部１１で混合させた後、該混合ガスを、整流部１２で整
流させてから触媒層６に導入して燃焼させ、燃焼ガス８
として排出させるようにしたもの、等がある。
如く、燃料ガス２の入口部３を有する燃焼器本体１の外
周部に燃焼用空気５の導入口４を設けると共に、該燃焼
器本体１の下流側に燃焼用触媒を充填した触媒層６を設
け、更に、上記燃焼器本体１の外側に空気導入用のケー
ス７を備え、上記入口部３より燃料ガス２を吹き込むと
共に、周りから空気５を導入させて混合させ、混合ガス
を触媒層６に直接導入して燃焼させ、燃焼ガス８を排出
させるようにしたもの、図６に示す如く、燃料ガス入口
９からの燃料ガス２と空気入口１０からの空気５とを混
合する混合部１１の下流側に、整流部１２、２つの触媒
層６を上流側より順に設け、燃料ガス２と空気５を混合
部１１で混合させた後、該混合ガスを、整流部１２で整
流させてから触媒層６に導入して燃焼させ、燃焼ガス８
として排出させるようにしたもの、等がある。
【０００３】上記のように燃焼用触媒を用いた触媒燃焼
器で燃料ガスを触媒燃焼させる場合は、触媒が燃料分子
や酸素を吸着して部分的に分解、活性化するため、低温
でも燃焼が開始し、温度分布が均一になり、これに伴い
窒素酸化物の発生が少なく、又、余剰空気が少なくて
も、ＣＯのＣＯ2 への酸化が容易に進む。そのため、大
気汚染物質の排出の削減、燃焼制御の簡単化、火災危険
性の低減等に有利である。
器で燃料ガスを触媒燃焼させる場合は、触媒が燃料分子
や酸素を吸着して部分的に分解、活性化するため、低温
でも燃焼が開始し、温度分布が均一になり、これに伴い
窒素酸化物の発生が少なく、又、余剰空気が少なくて
も、ＣＯのＣＯ2 への酸化が容易に進む。そのため、大
気汚染物質の排出の削減、燃焼制御の簡単化、火災危険
性の低減等に有利である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図５や図６
に示す従来の触媒燃焼器の場合は、触媒層６がいずれも
ガスの流れ方向に厚くなっていて、混合ガスがそのまま
直接触媒層６に導入するようになっているため、大量の
空気５が流れ込むシステムで用いられる場合は、触媒層
６の圧損が大きくなり、又、燃料ガス２としての可燃性
ガスが急激に増加して大量の可燃性ガスが流入して来る
と、該可燃性ガスは触媒層６に入って燃焼させられるこ
とにより触媒温度が過度に上昇し、触媒が熱で劣化する
という問題がある。
に示す従来の触媒燃焼器の場合は、触媒層６がいずれも
ガスの流れ方向に厚くなっていて、混合ガスがそのまま
直接触媒層６に導入するようになっているため、大量の
空気５が流れ込むシステムで用いられる場合は、触媒層
６の圧損が大きくなり、又、燃料ガス２としての可燃性
ガスが急激に増加して大量の可燃性ガスが流入して来る
と、該可燃性ガスは触媒層６に入って燃焼させられるこ
とにより触媒温度が過度に上昇し、触媒が熱で劣化する
という問題がある。
【０００５】そこで、本発明は、供給される可燃性ガス
の量が大幅に増加しても触媒の温度を過度に上昇させる
ことなく燃焼させることができて、触媒の熱劣化を防ぐ
ことができ、又、空気量が大量になった場合でも触媒層
の圧損を少なくすることが可能な触媒燃焼器を提供しよ
うとするものである。
の量が大幅に増加しても触媒の温度を過度に上昇させる
ことなく燃焼させることができて、触媒の熱劣化を防ぐ
ことができ、又、空気量が大量になった場合でも触媒層
の圧損を少なくすることが可能な触媒燃焼器を提供しよ
うとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、燃料ガスと空気の混合ガスを流すケーシ
ングの内部に、該混合ガスの導入炉と、厚さを薄くした
触媒を上記導入炉に沿い並べて有する触媒充填部と、該
触媒充填部を挟んでガスの導入炉の反対側に設けた燃焼
ガス流路とを形成して、上記ガスの導入炉の下流側端部
と、上記触媒充填部及び燃焼ガス流路の各上流側端部を
閉鎖してなる触媒層を、上記触媒を通るガスの流れがケ
ーシングの長手方向と直角の方向となるように設置し、
更に、上記触媒層の下流側位置に、上記ケーシングの途
中を閉塞するように別の触媒層を設けた構成とする。
決するために、燃料ガスと空気の混合ガスを流すケーシ
ングの内部に、該混合ガスの導入炉と、厚さを薄くした
触媒を上記導入炉に沿い並べて有する触媒充填部と、該
触媒充填部を挟んでガスの導入炉の反対側に設けた燃焼
ガス流路とを形成して、上記ガスの導入炉の下流側端部
と、上記触媒充填部及び燃焼ガス流路の各上流側端部を
閉鎖してなる触媒層を、上記触媒を通るガスの流れがケ
ーシングの長手方向と直角の方向となるように設置し、
更に、上記触媒層の下流側位置に、上記ケーシングの途
中を閉塞するように別の触媒層を設けた構成とする。
【０００７】燃料ガスと空気の混合ガスの流れ方向に設
けた複数の触媒層のうち、上流側の触媒層は、混合ガス
の流れ方向と平行となるように厚さを薄くした触媒が並
べて配置してあって、混合ガスが導入路に入ると直角方
向に向きを変えて触媒を通るようにしてあるので、空気
が大量に流れても圧損を少なくでき、又、燃料ガスが急
激に増加して触媒層で燃焼させられても、触媒が薄くな
っているので、触媒の蓄熱効果が少なく、触媒の熱劣化
を少なくできることになる。触媒が薄いことから未燃の
燃料ガスが上流側の触媒層から排出されても、下流側の
触媒層で燃焼できる。
けた複数の触媒層のうち、上流側の触媒層は、混合ガス
の流れ方向と平行となるように厚さを薄くした触媒が並
べて配置してあって、混合ガスが導入路に入ると直角方
向に向きを変えて触媒を通るようにしてあるので、空気
が大量に流れても圧損を少なくでき、又、燃料ガスが急
激に増加して触媒層で燃焼させられても、触媒が薄くな
っているので、触媒の蓄熱効果が少なく、触媒の熱劣化
を少なくできることになる。触媒が薄いことから未燃の
燃料ガスが上流側の触媒層から排出されても、下流側の
触媒層で燃焼できる。
【０００８】又、上記上流側の触媒層を多層に積層する
ことにしたり、触媒の面積を広くすることにより、燃料
ガスの量が増加しても触媒層を低速で通過させられて、
反応を促進させることができる。
ことにしたり、触媒の面積を広くすることにより、燃料
ガスの量が増加しても触媒層を低速で通過させられて、
反応を促進させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００１０】図１（イ）（ロ）は本発明の実施の一形態
を示すもので、図５や図６に示す場合と同様に燃料ガス
２と空気５を混合させて触媒層６で触媒燃焼させるよう
にした構成において、細長い円筒状ケーシング１３の下
流側の内部に、ガスの流れ方向に複数の触媒層１４と１
５を設ける。上流側の触媒層１４は、円筒状ケーシング
１３の長手方向へ平行に配した仕切板１６を挟んで、片
側に、２枚の多孔板１７ａと１８ａを狭い空間を形成す
るよう平行に配して、該多孔板１７ａと１８ａの間の空
間に長手方向に多数の燃焼用触媒１９を並べて収納して
触媒充填部２０ａを形成し、該触媒充填部２０ａを、上
記仕切板１６より所要の間隔を隔てて平行に配して、上
流側端部で触媒充填部２０ａの内側の多孔板１７ａと円
筒状ケーシング１３の内面との間を前面閉塞板２１で閉
塞させると共に、下流側端部で触媒充填部２０ａの外側
の多孔板１８ａと上記仕切板１６との間を後面閉塞板２
２で閉塞させるようにして、触媒充填部２０ａと仕切板
１６との間を燃料ガス２と空気５の混合ガスの導入路２
３とし、且つ触媒充填部２０ａと円筒状ケーシング１３
内面との間を燃焼ガス流路２４とする。
を示すもので、図５や図６に示す場合と同様に燃料ガス
２と空気５を混合させて触媒層６で触媒燃焼させるよう
にした構成において、細長い円筒状ケーシング１３の下
流側の内部に、ガスの流れ方向に複数の触媒層１４と１
５を設ける。上流側の触媒層１４は、円筒状ケーシング
１３の長手方向へ平行に配した仕切板１６を挟んで、片
側に、２枚の多孔板１７ａと１８ａを狭い空間を形成す
るよう平行に配して、該多孔板１７ａと１８ａの間の空
間に長手方向に多数の燃焼用触媒１９を並べて収納して
触媒充填部２０ａを形成し、該触媒充填部２０ａを、上
記仕切板１６より所要の間隔を隔てて平行に配して、上
流側端部で触媒充填部２０ａの内側の多孔板１７ａと円
筒状ケーシング１３の内面との間を前面閉塞板２１で閉
塞させると共に、下流側端部で触媒充填部２０ａの外側
の多孔板１８ａと上記仕切板１６との間を後面閉塞板２
２で閉塞させるようにして、触媒充填部２０ａと仕切板
１６との間を燃料ガス２と空気５の混合ガスの導入路２
３とし、且つ触媒充填部２０ａと円筒状ケーシング１３
内面との間を燃焼ガス流路２４とする。
【００１１】又、同様に、上記仕切板１６の反対側で
も、上記と同様に２枚の多孔板１７ｂと１８ｂを狭い空
間を形成するように平行に配して、その空間内に触媒１
９を収納してなる触媒充填部２０ｂを、上記仕切板１６
より所要の間隔を隔てて平行に配し、上流側端部で触媒
充填部２０ｂの外側の多孔板１８ｂと上記仕切板１６と
の間を前面閉塞板２１で閉塞させると共に、下流側端部
で触媒充填部２０ｂの内側の多孔板１７ｂと円筒状ケー
シング１３の内面との間を後面閉塞板２２で閉塞するよ
うにして、触媒充填部２０ｂと円筒状ケーシング１３内
面との間を燃料ガス２と空気５の混合ガスの導入路２３
とし、且つ触媒充填部２０ｂと上記仕切板１６との間を
燃焼ガス流路２４とする。
も、上記と同様に２枚の多孔板１７ｂと１８ｂを狭い空
間を形成するように平行に配して、その空間内に触媒１
９を収納してなる触媒充填部２０ｂを、上記仕切板１６
より所要の間隔を隔てて平行に配し、上流側端部で触媒
充填部２０ｂの外側の多孔板１８ｂと上記仕切板１６と
の間を前面閉塞板２１で閉塞させると共に、下流側端部
で触媒充填部２０ｂの内側の多孔板１７ｂと円筒状ケー
シング１３の内面との間を後面閉塞板２２で閉塞するよ
うにして、触媒充填部２０ｂと円筒状ケーシング１３内
面との間を燃料ガス２と空気５の混合ガスの導入路２３
とし、且つ触媒充填部２０ｂと上記仕切板１６との間を
燃焼ガス流路２４とする。
【００１２】又、上記下流側の触媒層１５は、円筒状ケ
ーシング１３の途中を仕切るように触媒１９を充填して
形成した構成としてあり、燃料ガス２と空気５の混合ガ
スが上流側の触媒層１４で直角方向に向きを変えて触媒
充填部２０ａ，２０ｂを通って燃焼させられてから、下
流側の別の触媒層１５へ導かれるようにする。
ーシング１３の途中を仕切るように触媒１９を充填して
形成した構成としてあり、燃料ガス２と空気５の混合ガ
スが上流側の触媒層１４で直角方向に向きを変えて触媒
充填部２０ａ，２０ｂを通って燃焼させられてから、下
流側の別の触媒層１５へ導かれるようにする。
【００１３】本発明の触媒燃焼器は、複数の触媒層１４
と１５に分けて燃料ガス２と空気５の混合ガスを導入す
るようにし、上流側に位置する触媒層１４は、薄い触媒
１９の充填部２０ａ，２０ｂを円筒状ケーシング１３の
長手方向と直角の方向へ層状に配置して、混合ガスが導
入路２３を流れる間に直角方向に向きを変えて触媒１９
を矢印の如く通過する。この際、触媒充填部２０ａ，２
０ｂの触媒１９の厚さが薄くなっているので、該触媒１
９の蓄熱効果が少なく、したがって、燃料ガス２が大幅
に増加して触媒温度が上昇しても、触媒１９の熱劣化を
少なくすることができる。又、上記のように触媒１９
は、円筒状ケーシング１３の長手方向と平行となるよう
に並べられていて、該円筒状ケーシング１３の長手方向
に対し直角方向に層状に置かれていることから、混合ガ
スが屈曲して流れるので、触媒１９中を流れる速度が遅
くなり、反応が進み易くなる。
と１５に分けて燃料ガス２と空気５の混合ガスを導入す
るようにし、上流側に位置する触媒層１４は、薄い触媒
１９の充填部２０ａ，２０ｂを円筒状ケーシング１３の
長手方向と直角の方向へ層状に配置して、混合ガスが導
入路２３を流れる間に直角方向に向きを変えて触媒１９
を矢印の如く通過する。この際、触媒充填部２０ａ，２
０ｂの触媒１９の厚さが薄くなっているので、該触媒１
９の蓄熱効果が少なく、したがって、燃料ガス２が大幅
に増加して触媒温度が上昇しても、触媒１９の熱劣化を
少なくすることができる。又、上記のように触媒１９
は、円筒状ケーシング１３の長手方向と平行となるよう
に並べられていて、該円筒状ケーシング１３の長手方向
に対し直角方向に層状に置かれていることから、混合ガ
スが屈曲して流れるので、触媒１９中を流れる速度が遅
くなり、反応が進み易くなる。
【００１４】仕切板１６を挟んで両側の各導入路２３を
流れる混合ガスがそれぞれ直角方向へ向きを変えて薄い
触媒１９を通過して燃焼すると、燃焼ガス８は燃焼ガス
流路２４を通り下流側へと流れるが、触媒層１４の各層
の触媒１９が薄く形成してあるので、未燃の燃料ガス２
が触媒層１４から排出される可能性がある。この点、本
発明では、下流側に別の触媒層１５を備えているので、
上流側の薄い触媒１９を通過した未燃の燃料ガスは、下
流側の触媒層１５で燃焼させられてそのまま排出される
ことはない。
流れる混合ガスがそれぞれ直角方向へ向きを変えて薄い
触媒１９を通過して燃焼すると、燃焼ガス８は燃焼ガス
流路２４を通り下流側へと流れるが、触媒層１４の各層
の触媒１９が薄く形成してあるので、未燃の燃料ガス２
が触媒層１４から排出される可能性がある。この点、本
発明では、下流側に別の触媒層１５を備えているので、
上流側の薄い触媒１９を通過した未燃の燃料ガスは、下
流側の触媒層１５で燃焼させられてそのまま排出される
ことはない。
【００１５】次に、図２は本発明の他の実施の形態を示
すもので、円筒状ケーシング１３に代えて、角筒状ケー
シング２５の内部に、図１（イ）（ロ）に示したと同様
に該角筒状ケーシング２５の長手方向へ延びる仕切板１
６を挟んで混合ガスの導入路２３、薄くした触媒１９を
多孔板１７ａ，１７ｂ、１８ａ，１８ｂとの間に充填し
た触媒充填部２０ａ，２０ｂ、燃焼ガス流路２４を、角
筒状ケーシング２５の高さ方向へ多段に積層して触媒層
１４としたものである。該触媒層１４の下流側に別の触
媒層１５を設置することは図１（イ）（ロ）の場合と同
様である。
すもので、円筒状ケーシング１３に代えて、角筒状ケー
シング２５の内部に、図１（イ）（ロ）に示したと同様
に該角筒状ケーシング２５の長手方向へ延びる仕切板１
６を挟んで混合ガスの導入路２３、薄くした触媒１９を
多孔板１７ａ，１７ｂ、１８ａ，１８ｂとの間に充填し
た触媒充填部２０ａ，２０ｂ、燃焼ガス流路２４を、角
筒状ケーシング２５の高さ方向へ多段に積層して触媒層
１４としたものである。該触媒層１４の下流側に別の触
媒層１５を設置することは図１（イ）（ロ）の場合と同
様である。
【００１６】図２のようにすれば、混合ガスの導入路２
３と燃焼ガス流路２４を同じ大きさにできて狭いスペー
スに触媒１９を多層に配することができる。
３と燃焼ガス流路２４を同じ大きさにできて狭いスペー
スに触媒１９を多層に配することができる。
【００１７】上述したように構成した本発明の触媒燃焼
器Ｉは、船舶推進用燃料電池発電装置に用いて有効であ
る。
器Ｉは、船舶推進用燃料電池発電装置に用いて有効であ
る。
【００１８】図３は船舶推進用として、固体高分子電解
質型燃料電池発電装置について示し、図４はかかる固体
高分子電解質型燃料電池ＦＣを搭載した船舶の機関室配
置を示すもので、本発明の触媒燃焼器を燃料電池室の外
に設置する。
質型燃料電池発電装置について示し、図４はかかる固体
高分子電解質型燃料電池ＦＣを搭載した船舶の機関室配
置を示すもので、本発明の触媒燃焼器を燃料電池室の外
に設置する。
【００１９】先ず、固体高分子電解質型燃料電池発電装
置について説明すると、固体高分子電解質膜２６を酸素
極（カソード）２７と燃料極（アノード）２８の両電極
で両面から挟んでなるセルをセパレータを介して積層し
且つ任意のセルに冷却部２９を有してスタックとしてな
る固体高分子電解質型燃料電池ＦＣの外側に、改質器３
０を設置し、燃料としてのメタノールをメタノールタン
ク３１からメタノールポンプ３２で加圧して蒸発器３
３、予熱器３４を経て改質器３０の改質室に供給するよ
うにし、該改質器３０で改質されたガス（燃料ガス）Ｆ
Ｇを、上記予熱器３４、ＣＯコンバータ３５、熱交換器
３６、ＣＯ除去器３７、熱交換器３８を経て１００℃以
下にし、更に、改質ガスリザーバ３９を通し、加湿器４
０を経て燃料極２８に供給するようにし、且つ該燃料極
２８から排出されたアノード排ガスＡＧを、気水分離器
４１で水分を除去した後、アノード排ガスライン４２に
より改質器３０の燃焼室に供給し燃焼させるようにする
と共に、アノード排ガスＡＧの一部を、アノード排ガス
ライン４２より分岐したバイパスライン４３によりバイ
パスさせて触媒燃焼器４４に導入するようにし、更に、
上記アノード排ガスライン４２とバイパスライン４３に
流量調節弁４５と４６を設け、改質器３０の燃焼室の温
度を検出する温度計４７からの検出温度に応じてアノー
ド排ガス流量を調節するよう流量調節弁４５，４６をコ
ントロールする制御部４８を設けた構成としてある。
又、上記触媒燃焼器４４には、改質器３０から排出され
た燃焼ガスを燃焼ガスライン４９を通して導入するよう
にすると共に、排ガスタービン５０で駆動させられる圧
縮機５１で圧縮された空気の一部を導入して、ここでア
ノード排ガス中の未反応分を燃焼させるようにし、触媒
燃焼器４４へ入るバイパスライン４３からのアノード排
ガス量が少ないときは、メタノールタンク３１内からメ
タノールの一部をポンプ５２で加圧して触媒燃焼器４４
へ導入して燃焼させるようにしてある。
置について説明すると、固体高分子電解質膜２６を酸素
極（カソード）２７と燃料極（アノード）２８の両電極
で両面から挟んでなるセルをセパレータを介して積層し
且つ任意のセルに冷却部２９を有してスタックとしてな
る固体高分子電解質型燃料電池ＦＣの外側に、改質器３
０を設置し、燃料としてのメタノールをメタノールタン
ク３１からメタノールポンプ３２で加圧して蒸発器３
３、予熱器３４を経て改質器３０の改質室に供給するよ
うにし、該改質器３０で改質されたガス（燃料ガス）Ｆ
Ｇを、上記予熱器３４、ＣＯコンバータ３５、熱交換器
３６、ＣＯ除去器３７、熱交換器３８を経て１００℃以
下にし、更に、改質ガスリザーバ３９を通し、加湿器４
０を経て燃料極２８に供給するようにし、且つ該燃料極
２８から排出されたアノード排ガスＡＧを、気水分離器
４１で水分を除去した後、アノード排ガスライン４２に
より改質器３０の燃焼室に供給し燃焼させるようにする
と共に、アノード排ガスＡＧの一部を、アノード排ガス
ライン４２より分岐したバイパスライン４３によりバイ
パスさせて触媒燃焼器４４に導入するようにし、更に、
上記アノード排ガスライン４２とバイパスライン４３に
流量調節弁４５と４６を設け、改質器３０の燃焼室の温
度を検出する温度計４７からの検出温度に応じてアノー
ド排ガス流量を調節するよう流量調節弁４５，４６をコ
ントロールする制御部４８を設けた構成としてある。
又、上記触媒燃焼器４４には、改質器３０から排出され
た燃焼ガスを燃焼ガスライン４９を通して導入するよう
にすると共に、排ガスタービン５０で駆動させられる圧
縮機５１で圧縮された空気の一部を導入して、ここでア
ノード排ガス中の未反応分を燃焼させるようにし、触媒
燃焼器４４へ入るバイパスライン４３からのアノード排
ガス量が少ないときは、メタノールタンク３１内からメ
タノールの一部をポンプ５２で加圧して触媒燃焼器４４
へ導入して燃焼させるようにしてある。
【００２０】５３は蒸気発生器、５４は蒸気ライン、５
５は酸素極２７への酸化剤ガスＯＧとしての空気Ａの供
給ライン、５６と５７は酸素極２７から排出されたカソ
ード排ガスＣＧを改質器３０の燃焼室に供給するライン
に設けた熱交換器と気水分離器である。
５は酸素極２７への酸化剤ガスＯＧとしての空気Ａの供
給ライン、５６と５７は酸素極２７から排出されたカソ
ード排ガスＣＧを改質器３０の燃焼室に供給するライン
に設けた熱交換器と気水分離器である。
【００２１】一方、船舶の機関室内の燃料電池室５８に
は、図４に示す如く排気通風機５９を備えた排気ダクト
６０が接続されており、燃料電池室５８内から船体外部
へ排気するようにしてある。６１は居住区、６２は機関
室給気通風機、６３は推進電気室である。
は、図４に示す如く排気通風機５９を備えた排気ダクト
６０が接続されており、燃料電池室５８内から船体外部
へ排気するようにしてある。６１は居住区、６２は機関
室給気通風機、６３は推進電気室である。
【００２２】図３に示した固体高分子電解質型燃料電池
発電装置の場合は、モータがトリップした場合等により
急速で大幅な負荷減少が生じると、固体高分子電解質型
燃料電池ＦＣの燃料極２８から排出されるアノード排ガ
スＡＧが増大する。該アノード排ガスＡＧの一部はアノ
ード排ガスライン４２を経て改質器３０へ送られ、又、
バイパスライン４３を経て触媒燃焼器４４へ送られる
が、アノード排ガスＡＧが大幅に増加すると、上記触媒
燃焼器４４の温度が大幅に上昇することになり、該触媒
燃焼器４４のみでは対応できなくなることがある。
発電装置の場合は、モータがトリップした場合等により
急速で大幅な負荷減少が生じると、固体高分子電解質型
燃料電池ＦＣの燃料極２８から排出されるアノード排ガ
スＡＧが増大する。該アノード排ガスＡＧの一部はアノ
ード排ガスライン４２を経て改質器３０へ送られ、又、
バイパスライン４３を経て触媒燃焼器４４へ送られる
が、アノード排ガスＡＧが大幅に増加すると、上記触媒
燃焼器４４の温度が大幅に上昇することになり、該触媒
燃焼器４４のみでは対応できなくなることがある。
【００２３】そこで、本発明の触媒燃焼器Ｉを、上記燃
料電池室５８に接続されている排気ダクト６０の途中に
組み込んで使用し、燃料電池室５８の排気通風機５９に
よる排気を、本発明の触媒燃焼器Ｉを通すようにして急
激で大幅な負荷変動が生じた時、アノード排ガスＡＧを
バイパスライン４３から更に本発明の触媒燃焼器Ｉに流
すようにすることにより、燃料電池室５８の排気通風機
５９からの空気とバイパスライン４３からのアノード排
ガスＡＧが本発明の触媒燃焼器Ｉで燃焼し、これにより
アノード排ガスライン４２の流量が少なくなるので触媒
燃焼器４４の温度が過度に上昇することを防ぐことがで
きる。又、万一、燃料電池室５８内で水素ガスが漏洩し
ても、その水素ガスを本発明の触媒燃焼器Ｉで燃焼して
排気することができるため、燃料電池室５８内での水素
漏洩時の安全性を高めることができる。
料電池室５８に接続されている排気ダクト６０の途中に
組み込んで使用し、燃料電池室５８の排気通風機５９に
よる排気を、本発明の触媒燃焼器Ｉを通すようにして急
激で大幅な負荷変動が生じた時、アノード排ガスＡＧを
バイパスライン４３から更に本発明の触媒燃焼器Ｉに流
すようにすることにより、燃料電池室５８の排気通風機
５９からの空気とバイパスライン４３からのアノード排
ガスＡＧが本発明の触媒燃焼器Ｉで燃焼し、これにより
アノード排ガスライン４２の流量が少なくなるので触媒
燃焼器４４の温度が過度に上昇することを防ぐことがで
きる。又、万一、燃料電池室５８内で水素ガスが漏洩し
ても、その水素ガスを本発明の触媒燃焼器Ｉで燃焼して
排気することができるため、燃料電池室５８内での水素
漏洩時の安全性を高めることができる。
【００２４】上記において、燃料電池室５８の排気通風
機５９は、常時運転する必要があり、容量が大きい（た
とえば、１０００KWクラスの燃料電池を１５００DWT ク
ラスの貨物船に搭載した場合、１００ｍ3 ／min ）の
で、駆動動力を小さくするためには、触媒燃焼器Ｉの圧
損を少なくする必要があるが、本発明の触媒燃焼器Ｉ
は、厚さを薄くした触媒１９をガスの流れ方向に直交す
る方向へ層状に配置しているので、大量の空気が流れて
も圧損を少なくできて、上記の必要性を解決することが
できる。
機５９は、常時運転する必要があり、容量が大きい（た
とえば、１０００KWクラスの燃料電池を１５００DWT ク
ラスの貨物船に搭載した場合、１００ｍ3 ／min ）の
で、駆動動力を小さくするためには、触媒燃焼器Ｉの圧
損を少なくする必要があるが、本発明の触媒燃焼器Ｉ
は、厚さを薄くした触媒１９をガスの流れ方向に直交す
る方向へ層状に配置しているので、大量の空気が流れて
も圧損を少なくできて、上記の必要性を解決することが
できる。
【００２５】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の触媒燃焼器に
よれば、燃料ガスと空気とを混合して流すようにしてあ
るケーシング内に複数の触媒層を設け、上流側の触媒層
を、ガスの流れ方向と直角の方向へ層状となるようにガ
スの導入路と、厚さを薄くした触媒の充填部と、燃焼ガ
ス流路とからなり、且つ導入路に導かれたガスが触媒を
直角方向に通って燃焼した後、燃焼ガス流路を下流側へ
と流れるようにしたものを、ケーシングの長手方向と直
角の方向へ単層又は積層して配置した構成としてあるの
で、上流側に位置する触媒層は厚さが薄いため、触媒の
蓄熱効果が少なくて、触媒の熱劣化が少ないと共に、空
気が大量に流れても圧損を少なくすることができ、又、
ガスは触媒を通過するときに直角方向に流れが変ること
から、触媒層中のガスの流速が遅くなり、これに伴い反
応を進み易くすることができ、更に、上流側の触媒層の
触媒が薄いため、未燃の燃料ガスが下流方向へ流れるこ
とがあるが、下流側にも触媒層が設置してあるので、未
燃の燃料ガスを燃焼でき、又、上流側の触媒層は、薄い
触媒をケーシングの長手方向と平行に並べて長く配置す
ることにより、ケーシングの寸法を小さくできる、等の
優れた効果を奏し得る。
よれば、燃料ガスと空気とを混合して流すようにしてあ
るケーシング内に複数の触媒層を設け、上流側の触媒層
を、ガスの流れ方向と直角の方向へ層状となるようにガ
スの導入路と、厚さを薄くした触媒の充填部と、燃焼ガ
ス流路とからなり、且つ導入路に導かれたガスが触媒を
直角方向に通って燃焼した後、燃焼ガス流路を下流側へ
と流れるようにしたものを、ケーシングの長手方向と直
角の方向へ単層又は積層して配置した構成としてあるの
で、上流側に位置する触媒層は厚さが薄いため、触媒の
蓄熱効果が少なくて、触媒の熱劣化が少ないと共に、空
気が大量に流れても圧損を少なくすることができ、又、
ガスは触媒を通過するときに直角方向に流れが変ること
から、触媒層中のガスの流速が遅くなり、これに伴い反
応を進み易くすることができ、更に、上流側の触媒層の
触媒が薄いため、未燃の燃料ガスが下流方向へ流れるこ
とがあるが、下流側にも触媒層が設置してあるので、未
燃の燃料ガスを燃焼でき、又、上流側の触媒層は、薄い
触媒をケーシングの長手方向と平行に並べて長く配置す
ることにより、ケーシングの寸法を小さくできる、等の
優れた効果を奏し得る。
【図１】本発明の触媒燃焼器の触媒層の部分を示すもの
で、（イ）は切断側面図、（ロ）は（イ）のＸ−Ｘ矢視
図である。
で、（イ）は切断側面図、（ロ）は（イ）のＸ−Ｘ矢視
図である。
【図２】本発明の触媒燃焼器の他の実施の形態を示す図
１（ロ）に対応する断面図である。
１（ロ）に対応する断面図である。
【図３】本発明の触媒燃焼器を船舶推進用燃料電池発電
装置に応用した例を示すシステム系統構成図である。
装置に応用した例を示すシステム系統構成図である。
【図４】船舶の機関室配置図である。
【図５】従来の触媒燃焼器の一例の概略を示す断面図で
ある。
ある。
【図６】従来の触媒燃焼器の他の例を示す概略図であ
る。
る。
Ｉ 本発明の触媒燃焼器 ２ 燃料ガス ５ 空気 １３ 円筒状ケーシング（ケーシング） １４ 触媒層 １５ 触媒層 １６ 仕切板 １９ 触媒 ２０ａ，２０ｂ 触媒充填部 ２３ 導入路 ２４ 燃焼ガス流路 ２５ 角筒状ケーシング（ケーシング）
Claims (3)
- 【請求項１】 燃料ガスと空気の混合ガスを流すケーシ
ングの内部に、該混合ガスの導入炉と、厚さを薄くした
触媒を上記導入炉に沿い並べて有する触媒充填部と、該
触媒充填部を挟んでガスの導入炉の反対側に設けた燃焼
ガス流路とを形成して、上記ガスの導入炉の下流側端部
と、上記触媒充填部及び燃焼ガス流路の各上流側端部を
閉鎖してなる触媒層を、上記触媒を通るガスの流れがケ
ーシングの長手方向と直角の方向となるように設置し、
更に、上記触媒層の下流側位置に、上記ケーシングの途
中を閉塞するように別の触媒層を設けた構成を有するこ
とを特徴とする触媒燃焼器。 - 【請求項２】 上流側の触媒層をケーシング内部で多層
に積層した請求項１記載の触媒燃焼器。 - 【請求項３】 上流側の触媒層の触媒充填部をケーシン
グの長手方向へ並べて長くした請求項１又は２記載の触
媒燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8351791A JPH10169908A (ja) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | 触媒燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8351791A JPH10169908A (ja) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | 触媒燃焼器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10169908A true JPH10169908A (ja) | 1998-06-26 |
Family
ID=18419635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8351791A Pending JPH10169908A (ja) | 1996-12-12 | 1996-12-12 | 触媒燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10169908A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002106798A (ja) * | 2000-09-29 | 2002-04-10 | Honda Motor Co Ltd | 液体水素貯蔵装置 |
| JP2002289232A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-10-04 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池に供給される供給ガスの温度制御装置 |
| WO2007004020A1 (en) * | 2005-07-01 | 2007-01-11 | Nissan Motor Co., Ltd. | Catalytic combustor |
| JP2007098115A (ja) * | 2005-10-03 | 2007-04-19 | Waertsilae Finland Oy | 消火装置 |
| WO2013099916A1 (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-04 | 川崎重工業株式会社 | 流速分布均一化装置 |
-
1996
- 1996-12-12 JP JP8351791A patent/JPH10169908A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002106798A (ja) * | 2000-09-29 | 2002-04-10 | Honda Motor Co Ltd | 液体水素貯蔵装置 |
| JP2002289232A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-10-04 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池に供給される供給ガスの温度制御装置 |
| WO2007004020A1 (en) * | 2005-07-01 | 2007-01-11 | Nissan Motor Co., Ltd. | Catalytic combustor |
| US7713056B2 (en) | 2005-07-01 | 2010-05-11 | Nissan Motor Co., Ltd. | Catalytic combustor |
| JP2007098115A (ja) * | 2005-10-03 | 2007-04-19 | Waertsilae Finland Oy | 消火装置 |
| WO2013099916A1 (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-04 | 川崎重工業株式会社 | 流速分布均一化装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |