200837007 九、發明說明 【發明所屬之技術領域] 本發明是關於藉燃燒器的燃燒氣體將內部塡充有改質 劑所改質處理的改質器、含碳氫化合物原料的原料氣髒加 熱生成含氫氣的改質氣體的改質器、改質單元及具備該改 質器或者改質單元的燃料電池系統。 【先前技術】 以往，例如在燃料電池系統中，將改質劑所供給的原 料氣體改質後生成氫氣的各種改質器爲人所熟知。該等改 質器是採用徑向呈多重環狀具有間隙的多重管構造，藉著 配設在大致中心位置的燃燒器（加熱手段）的燃燒持續地加 熱混合有水蒸氣的原料氣體加以改質的構成（例如，參閱 下述文獻1與文獻7)。 又，其他的燃料電池系統中，將所供給的原料氣體持 續地以加熱器加熱藉改質劑加以改質來生成氫氣的各種改 質器爲人所熟知。該等改質器是採用徑向多重環狀具有間 隙的多重管構造，藉著配設在大致中心位置的加熱器燃燒 將混合有水蒸氣的原料氣體持續地加熱改質的構成（例如 ，參閱下述文獻1至文獻7)。 文獻1(日本專利特開2002- 1 87705號公報）所記載是在 有底圚筒形的間隔壁內，設置同心圓下端附近具有開口， 上部配設有燃燒器形成火焰向下方流動狀態的燃燒筒，在 燃燒筒的內側區劃形成鉛直圓柱形的第1區域，與該第1區 -5- 200837007 域同心，區劃形成位在第1區域的外圍側經由燃燒筒的開 口連通的環狀的第2區域。 第2區域內以位於圓周上的狀態沿著軸向配設以雙重 管構造在外圍側塡充有改質觸媒的複數個改質管。各改質 管的上端部以外圍側連通的狀態連結有原料氣體岐管。 第2區域的外圍側區劃形成以同心上端部連通第2區域 的環狀的第3區域，及與該第3區域的外圍側同心的環狀的 第4區域。第3區域內，藉著流過第2區域的燃燒器的燃燒 氣體（加熱氣體），將來自所供給的水產生水蒸氣的水蒸氣 管與第1區域大致同心呈螺旋狀配設。第4區域內將塡充有 連接在連通改質管內周圍側的各連通部所連接的改質氣體 岐管的高溫CO(—氧化碳）轉換爲觸媒的高溫CO轉換器、 低溫CO轉換器及選擇氧化觸媒的第1、第2的選擇氧化器 區劃形成排列在周圍方向的狀態。 並且，藉著從第1區域經第2區域流入第3區域後的燃 燒器的燃燒氣體，使混合有水蒸氣管所生成水蒸氣的原料 氣體從原料氣體岐管流入到各改質管的外圍側。另外，原 料氣體是採用持續地爲流入第2區域內的燃燒器的燃燒氣 體所加熱而以改質觸媒改質，從連通管經由改質氣體岐管 以高溫CO轉換器、低溫CO轉換器及第1選擇氧化器、第 2選擇氧化器予以處理的構成。 又，文獻1(日本專利特開2002- 1 8 7705號公報）所記載 ’以燃燒器安裝台所配設的燃燒器位置的中心軸包圍著燃 燒器的狀態設置圓筒形的傳熱間隔壁，該傳熱間隔壁的外 -6 - 200837007 側同心地依序配置從第i筒體到第8筒體的複數筒體。第1 筒體的下端是以和傳熱間隔壁隔著間隙的底板封閉，第3 筒體的下端則是以和第〗筒體的底板隔著間隙相對的底板 封閉’第1筒體及第2筒體間與第2筒體及第3筒體的通路是 在下部連通。 區分於傳熱間隔壁及第1筒體間連接在上端朝著外圍 側開口的燃燒排氣的取出口與燃燒器安裝台之間，形成連 通於供水用供給口的水加熱路。第1筒體及第2筒體間具有 上部連通於供給原料氣體的供給口，呈螺旋狀設置葉片使 原料氣體呈螺旋狀流通的流路，流路內的上部側設有塡充 物塡充後的預熱層，下部側設置塡充有改質觸媒，下部連 接在第2筒體及第3筒體的通路的改質觸媒層。第3筒體及 桌4同體間形成有塡充絕熱材的間隙。 第4筒體及第5筒體間，上端連接於改質觸媒層，塡充 有CO轉換觸媒形成移位層。第5筒體及第7筒體間隔著第 6筒體，連通於原料氣體供給口的同時，下游側形成連通 預熱層上部的加熱通路。第7筒體及第8筒體間，採用形成 有以隔板區分可流通氣體，下部連通於移位層的下部經由 導入空氣的混合室塡充有CO除去觸媒的第1PROX層，及 連通第1PROX層的同時，連通改質氣體取出口的第 2PROX層的構成。 文獻2(日本專利特開2002-293509號公報）所記載，以 燃燒器安裝台所配設的燃燒器位置的中心軸包圍燃燒器的 狀態設置圓筒形的傳熱間隔壁，在該傳熱間隔壁的外側呈 200837007 同心地依序配置從第1筒體到第8筒體的複數個筒體。第1 筒體的下端是以和傳熱間隔壁隔著間隙的底板封閉，第3 筒體的下端則是以和第1筒體的底板隔著間隙相對的底板 封閉，第1筒體及第2筒體間與第2筒體及第3筒體的通路是 在下部連通。 區分於傳熱間隔壁及第1筒體間連接在上端朝著外圍 側開口的燃燒排氣的取出口的排氣通路與燃燒器安裝台之 間，形成連通於供水用供給口的水加熱路。在第1筒體及 第2筒體間，上部連通於供給原料氣體的供給口，上部側 設有塡充物塡充後的預熱層，下部側設置塡充有改質觸媒 ，下部連接在第2筒體及第3筒體的通路的改質觸媒層。第 3筒體及第4筒體間形成有塡充絕熱材的間隙。 第4筒體及第5筒體間，上端連接於改質觸媒層，塡充 有CO轉換觸媒形成移位層。第5筒體及第7筒體間隔著第 6筒體，連通於原料氣體供給口的同時，下游側形成連通 預熱層上部的加熱通路。第7筒體及第8筒體間，形成有以 隔板區分可流通氣體，下部連通於移位層的下部經由導入 空氣的個室內塡充有CO除去觸媒的第1PROX層。又，第 7筒體及第8筒體間，採用氣體在流通過程產生亂流的狀態 下以氣體可流通的隔板形成複數個室的同時，形成有經由 個室連通第1PROX層在改質氣體取出口經由個室連通的 第2PROX層。 文獻3(日本專利特開2003-1 1 2904號公報）所記載，以 燃燒器安裝台所配設的燃燒器位置的中心軸包圍燃燒器的 -8- 200837007 狀態設置HI筒形的傳熱間隔壁，在該傳熱間隔壁的外側呈 同心地依序配置從第i筒體到第8筒體的複數個筒體。第1 筒體的下端是以和傳熱間隔壁隔著間隙的底板封閉，第3 筒體的下端則是以和第i筒體的底板隔著間隙相對的底板 • 封閉’第1筒體及第2筒體間與第2筒體及第3筒體的通路是 • 在下部連通。第4筒體及第8筒體是以底板接合下端彼此間 〇 φ 區分於傳熱間隔壁及第1筒體間的圓管狀空隙的排氣 通路上端是連通在朝著外圍側開口的燃燒排氣的取出口。 第1筒體及第2筒體間的通路，上部連通於供給混合水與天 然瓦斯構成的原料氣體的供給口，下部連接在第2筒體及 第3筒體間塡充有改質觸媒的改質觸媒層。第3筒體及第4 筒體間形成間隙。 第4筒體及第5筒體間，上端連接於改質觸媒層，塡充 有CO轉換觸媒形成移位層。第7筒體及第8筒體間的下部 • 形成有連接在第4筒體及第5筒體間的移位層，移位層的上 部區劃形成有以隔板區分混入空氣的混合室，混合室的上 部形成塡充有連通改質氣體的取出口之CO選擇氧化觸媒 < 的PROX層。第5筒體及第7筒體間隔著第6筒體，連通於 供給口的同時，形成下游側連接在第1筒體及第2筒體間的 通路上部的原料氣體加熱用的加熱路。連接第4筒體及第5 筒體間的移位層與連接第7筒體及第8筒體間移位層的下部 ，採用設有將積留內部的水排出的排水裝置的構成。 文獻4(日本專利特開2004- 1 23464號公報）所記載，以 200837007 配設有燃燒器位置的中心軸包圍燃燒器狀態設置圓筒形的 傳熱間隔壁，在該傳熱間隔壁的外側呈同心地依序配置從 第1筒體到第8筒體的複數個筒體。第1筒體的下端是以和 傳熱間隔壁隔著間隙的底板封閉，第3筒體的下端則是以 和第1筒體的底板隔著間隙相對的底板封閉，第1筒體及第 2筒體間與第2筒體及第3筒體的通路是在下部連通。第4筒 體及第8筒體是以底板接合下端彼此間。 傳熱間隔壁及第1筒體間所區分的圓管狀空隙的上升 通路上端在水平方向連通於圓環形的中間通路，從該中間 通路的外圍向下方延伸設置連接在燃燒排氣排出口的圓管 狀的下降通路。鄰接下降通路的外圍，下端具有供水口將 所供給的水預熱的圓管狀供水預熱部。供水預熱部的上端 設置連接原料氣體的供給口並連接供給原料氣體與濕蒸氣 之環狀室的連結部。鄰接下降通路的內周圍側設置圓管狀 的原料預熱部。第1筒體及第2筒體間，將連接環狀室的加 熱通路連接在上部，塡充有不鏽鋼或鋁等塡充物的預熱層 則是被設置在上部，下部設有塡充改質觸媒的改質觸媒層 〇 第3筒體及第4筒體間塡充有絕熱材，第4筒體及第5筒 體間其上端與通路連通，塡充C Ο轉換觸媒形成移位層。 第5筒體及第7筒體間隔著第6筒體形成雙重圓管構造，以 混合從原料氣體供給口所供給的原料氣體與從供水口所供 給的水的狀態通過，形成連通於預熱層的加熱通路。第7 筒體及第8筒體間，採用下部連通移位層的下部塡充有導 -10- 200837007 入空氣的CO除去觸媒，形成第1PROX層及隔板區分該第 1PROX層上部的第2PROX層的構成。 文獻5(日本特開5-3 03 972號公報）所記載，以直立的 間隔圓筒與間隔圓筒內外以同心圓配設，使下部從間隔圓 筒的下端分開在環形的底板連接的內筒及外筒形成雙重環 ^ 狀構造的爐容器至少包覆著下部的改質管。改質管在間隔 圓筒與外筒之間，在上部經原料氣體岐管形成原料氣體入 φ 口，區劃形成連通下端部被區分在間隔圓筒與內筒之間的 內環狀空間的外側環狀空間。 內側環狀空間塡充有粒狀改質觸媒，上部經改質氣體 岐管形成有改質氣體出口。以燃燒器燃燒的燃燒氣體是從 改質管的內筒內由改質管的下端部經爐容器的內周圍側的 間隙被排出。採用該燃燒氣體的排氣時’將流入環狀空間 的原料氣體加熱，流入側環狀空間以粒狀改質觸媒改質處 理的構成。 • 文獻6(日本特開2004-288434號公報）所記載’在有底 圓筒形的間隔壁內設置具呈同心圓在下端附近開口，上部 使燃燒器形呈下方流動火焰的狀態所配設的燃燒筒，燃燒 ' 筒的內側區劃形成鉛直圓柱形的第1區域’與該第1區域區 劃形成位在第1區域的外圍側經由燃燒筒的開口連通的環 狀第2區域。 第2區域內，以位在圓周上的狀態沿著軸向配設雙重 管構造外圍側塡充有改質觸媒的複數個改質管。各改質管 的上端部以外圍側連通的狀態連結有原料氣體岐管。 -11 - 200837007 第2區域的外圍側以同心區劃形成上端部連通第2區域 的環狀第3區域，及在該第3區域的外圍側呈同心的環狀第 4區域。第3區域內藉著流過第2區域的燃燒器的燃燒氣體 ，與第1區域大致同心呈螺旋狀配設從供給的水可所產生 水蒸氣的水蒸發管。第4區域內區劃形成在周圍方向排列 著塡充有連接連通於改質管內周圍側的各連通部所連接改 質氣體岐管的高溫CO (—氧化碳）轉換觸媒的高溫CO轉換 器、低溫轉換器及塡充有選擇氧化觸媒的第1、第2選擇氧 化器的狀態。 並且，藉著從第1區域經由第2區域流入第3區域的燃 燒器的燃燒氣體混合水蒸氣管所生成水蒸氣的原料氣體是 從原料氣體岐管流入各改質管的外圍側。此外，並採用原 料氣體藉著流入第2區域內的燃燒器的燃燒氣體持續地加 熱以改質觸媒加以改質，從連通管經由改質氣體岐管以高 溫C Ο轉換器、低溫C Ο轉換器、第1選擇氧化器、第2選 擇氧化器所處理的構成。 文獻7(日本特開2003-327405號公報）所記載，將改質 器；脫硫器或水蒸發器、原料燃氣化器、低溫移位轉換器 、运擇氧化CO除去§§:寺相關機器作爲1個單元構成，配 設在真空絕熱容器內。該真空絕熱容器的內側空間作爲燃 燒器之燃燒氣體的流路。燃燒器的周圍以內管及外管構成 的雙重管構造複數配設使得塡充有原料氣體流通於內管及 外管的改質觸媒而改質的氣體流通於內管內的改質管。 但是，使用塡充如上述文獻1或文獻7記載的改質觸媒 200837007 的雙重管構造之改質管的習知構成，在所塡充的改質觸媒 的容積上有所限制而會有不能獲得充分的改質處理之虞。 又’改質觸媒的負載提高會有縮短壽命之虞。另外，構造 複雜對於改質觸媒的更換作業也有較爲繁複之虞等的問題 〇 燃料電池系統中能源效率極爲重要。並且，製造供給 燃料電池的氫氣的步驟中，改質時的加熱在全行程中必須 要有較大的能源。因此必須有效地加熱進行改質處理。 尤其是作爲一般家庭用更爲強力要求小型化或構成簡 化時能源效率降低的抑制或能源效率的更爲提升。 本發明的目的是有鑒於以上的點，提供可以簡單的構 造獲得有效穩定改質處理的改質器、改質單元及燃料電池 系統。 【發明內容】 本發明記載的改質器是在改質觸媒中將含碳氫化合物 原料的原料氣體加熱生成含氫氣的改質氣體的改質器，其 特徵爲，具備：具有不同直徑尺寸，中心軸大致一致的內 側筒狀體及外側筒狀體，該等內側筒狀體及外側筒狀體間 區劃形成塡充有上述改質觸媒的大致環狀空間的改質室的 改質容器；位在該改質容器的上述內側筒狀體大致中心軸 上而配設的加熱手段；具備連接在上述改質容器的軸向一 端將上述原料氣體供給到上述改質室的軸向一端側的供給 管及大致同軸上分別插嵌在該供給管內一端部貫穿上述改 -13- 200837007 質室，在上述改質室內軸向的另一端側開口藉著上述改質 觸媒使上述原料氣體改質所生成的上述改質氣體可流入的 回流管的複數個雙重構造的流通部。 本發明中，具備：位在大致中心軸上配設有加熱手段 的內側筒狀體，及在與該內側筒狀體直徑尺寸不同的中心 軸大致一致的外側筒狀體之間區劃形成塡充有改質觸媒的 大致環狀空間之改質室的改質容器。並且，將含碳氫化合 物原料的原料氣體供給至改質容器的改質室之軸向一端側 的供給管連接在改質容器的軸向一端，同時以供給管內分 別插嵌在大致同軸上一端部貫穿改質室可流入生成於改質 室內的軸向另一端側的改質氣體的回流管開口的狀態下配 設構成雙重管構造的流通部。 藉此’例如供給改質氣體作爲燃料電池利用的氫氣的 場合等’比較容易地確保塡充因應所需供給量之改質觸媒 的容量’同時只要對於大致環狀空間塡充改質觸媒，作業 性良好。另外’由於將供給原料氣體到改質室的供給管， 與使得改質室的改質觸媒生成的改質氣體流通加以回收的 回流管構成作爲大致同軸上的雙重管構造的流通部，因此 可以形成供給原料氣體的構成及生成後改質氣體回收的構 成匯集在改質容器一側的構成，例如不容易產生改質容器 的絕熱、與其他構成的干涉，容易獲得構成的小型化。又 ’供給管所供給的原料氣體是當加熱到預定溫度生成的改 質氣體流通於插嵌在供給管內周圍側的回流管時被加熱， 可獲得良好的熱效率。 -14- 200837007 本發明的改質器中，上述流通部是形成塡充有上述原 料氣體可流通於上述供給管及上述回流管之間的塡充材的 構成爲佳。 本發明是在流通部的供給管及回流管之間塡充原料氣 體可流通的塡充材。在此，作爲塡充材可例示如具有抗熱 性與抗蝕性的不鏽鋼等的金屬或鋁粒等的無機材料等。 藉此’可提升流通在供給管的原料氣體與流通在回流 管間的熱交換效率，獲得更爲良好的熱效率。 本發明的改質器中，上述供給管，一端被連接在上述 改資谷益的軸向一端，另一端被連接在內部具有大致柱形 &間上述原料可流入的原料氣體供給部，上述回流管是以 形成上述原料氣體供給部可貫穿連接另一端部鄰接上述原 料氣體供給部而設置內部具有大致柱形空間使上述改質氣 體流入的改質氣體流出部的構成爲佳。 本發明中’將連接在改質容器的軸向一端之供給管的 另一端’連接在內部具有大致呈柱形空間原料氣體可流入 的原料氣體供給管。並且，在鄰接原料氣體供給部所設置 ’內部具有大致呈柱形空間改質氣體可流入的改質氣體流 出邰貫穿原料氣體供給部連接改質室另一端部的一端開口 的回流管的另一端。 藉此，對於經原料氣體的各供給管之改質室的流入， 及改質室改質所生成的改質氣體回收，可獲得無偏流大致 均句原料氣體及改質氣體的流通，可利用於塡充後之改質 觸媒無偏流的改質處理，並可提升原料氣體與改質氣體的 -15- 200837007 熱交換效率，獲得有效的良好改質處理。 本發明的改質器中，上述原料氣體供給部及上述改質 氣體流出部以分別爲大致同直徑的大致筒狀彼此_ j_ 體形成的構成爲佳。 該發明是將連接有供給管可供給原料氣體的原料氣體 供給部與連接有回流管使得改質室所生成的改質氣μ流^ X 的改質氣體流出部，分別以大致同質徑的大致筒狀& & _ 序列一體形成。 藉此’具有大致柱形空間的原料氣體供給部及改質氣 體以大致同直徑一序列一體形成’例如可以軸向區劃筒狀 構件等形成一序列，容易獲得構造的簡化及製造性的提升 。另外，例如以和改質容器的外側筒狀體大致同直徑形成 一序列，可獲得構成的更爲簡化及製造性的提升，容易進 行與其他構件間之系統構成的構築，同樣可獲得系統構成 的小型化等。 本發明的改質器中，上述改質容器是以在連接上述流 通部的供給管的軸向一端部，具有未塡充上述改質觸媒的 大致環狀空間的流入空間部的構成爲佳。 本發明是在連接有上述流通部的供給管的軸向一端側 內部，區劃形成未塡充有改質觸媒的大致環狀空間的流入 空間部。 藉此，使得從供給管流入改質室內的原料氣體一旦流 入大致環狀空間的流入空間部，形成大致地均句流過塡充 後的改質觸媒的層，更可獲得無偏流地與改質觸媒更爲均 -16- 200837007 勻接觸，獲得更爲良好的改質處理。 本發明的改質器中，上述改質容器是以在連接上述流 通部的供給管的軸向一端，具備未塡充有上述改質觸媒的 大致柱形空間的流入空間部的構成爲佳。 本發明是在連接流通部的供給管的軸向一端側內部， ¥ 區劃形成未塡充有改質觸媒的大致柱形空間的流入空間部 〇 Φ 藉此，使得從供給管流入改質室內的原料氣體一旦流 入大致柱形空間的流入空間部，形成大致地均勻流過塡充 後的改質觸媒的層，更可獲得無偏流地與改質觸媒更爲均 勻接觸，獲得更爲良好的改質處理。 .本發明記載的改質器是在改質觸媒中將含碳氫化合物 原料的原料氣體加熱生成含氫氣的改質氣體的改質器，其 特徵爲，具備··具有不同直徑尺寸，中心軸大致一致的內 側筒狀體及外側筒狀體，該等內側筒狀體及外側筒狀體間 ® 區劃形成軸向的一端側塡充有塡充材，另一端側塡充有上 述改質觸媒的大致環狀空間的改質室的改質容器；位在該 改質容器的上述內側筒狀體大致中心軸上而配設的加熱手 段；複數具備連接在上述改質容器的軸向一端將上述原料 氣體供給到上述改質室的軸向一端側的供給管及插嵌在該 供給管內一端部貫穿上述改質室，在上述改質室內軸向的 另一端側開口藉著上述改質觸媒使上述原料氣體改質所生 成的上述改質氣體可流入的回流管的流通部。 本發明，具備在位於大致中心軸上配設有加熱手段的 -17- 200837007 內側筒狀體，及與該內側筒體狀直徑尺寸不同中心軸大致 一致的外側筒狀體之間，區劃形成塡充有改質觸媒及塡充 材的大致環狀空間的改質室的改質容器。並且，將含碳氫 化合物原料的原料氣體供給形成改質容器的改質室的軸向 之塡充材側一端側的供給管連接在改質容器軸向的一端， 同時複數配設以嵌插於供給管內一端部貫穿改質室在改質 室內的軸向另一端側所生成的改質氣體可流入的回流管開 口的狀態構成流通部。 藉此’例如供給改質氣體作爲燃料電池所利用氫氣的 場合等’比較容易確保塡充因應所需供給量的改質觸媒的 容量，同時只要在大致環狀空間塡充改質觸媒即可，作業 性良好。另外’構成原料氣體供給改質室用的供給管及使 得改質室的改質觸媒生成的改質氣體流通加以回收的回流 管作爲複數插嵌在供給管構造的流通部，因此可以形成供 給原料氣體的構成及生成後改質氣體回收的構成匯集在改 質容器一側的構成，例如不容易產生改質容器的絕熱、與 其他構成的干涉，容易獲得構成的小型化。另外，塡充材 塡充到改質容器內的構成，可以大致環狀空間的簡單構成 的改質容器獲得有效提升與回流管流通的改質氣體的熱交 換效率的構成，可以簡單的構造容易獲得製造性的提升有 效改質處理的構成。又，供給管所供給的原料氣體是當加 熱到預定溫度生成的改質氣體流通於插嵌在供給管內周圍 側的回流管時被加熱，可獲得良好的熱效率。 本發明的改質器是以上述供給管形成爲內部區劃形成 -18- 200837007 大致柱形空間之供給室的筒狀，上述回流管另一端是鄰接 上述供給管設置內部具有大致柱形空間，上述供給管貫穿 上述改質氣體流入的改質氣體流出部而連接的構成爲佳。 本發明是將連接改質容器的軸向一端的供給管，形成 爲內部區劃形成大致柱形空間之供給室的大致筒狀。改質 室的另一端側一端開口的回流管的另一端，連接貫穿於鄰 接供給管所設置內部具有大致柱形空間改質氣體可流入的 改質氣體流出部的供給管。 藉此，對於經原料氣體的供給管之改質室的流入，及 改質室改質所生成的改質氣體回收，可獲得無偏流大致均 勻原料氣體及改質氣體的流通，可利用於塡充後之改質觸 媒無偏流的改質處理，並可提升原料氣體與改質氣體的熱 交換效率，獲得有效的良好改質處理。 本發明的改質器中，上述供給管是以和上述改質容器 的外側筒狀體大致同直徑的筒狀一序列一體形成在上述外 側筒狀體，上述改質氣體流出部是以和上述供給管大致同 直徑的筒狀一序列一體形成在上述供給管的構成爲佳。 該發明是在與改質容器的外側筒狀體大致同直徑的筒 狀一序列一體形成在外側筒狀體的供給管上，以和供給管 大致同直徑的筒狀一序列一體形成回流管經供給管連接的 改質氣體流出部。 藉此，由於一序列一體形成：大致筒狀的改質容器的 外側筒狀體；大致柱形空間的筒狀供給管；及回流管連接 的改質氣體流出部，因此例如可以藉著在軸向區劃筒狀構 -19- 200837007 件等一序列形成，可容易獲得構造上的簡化及製造性的提 升。並且’容易進行與其他構件間之系統構成的構築，同 樣可獲得系統構成的小型化等。 本發明的改質器中，上述回流管是以上述改質容器的 改質室內塡充有改質觸媒的區域配設呈螺旋狀的構成爲佳 〇 本發明是在改質容器的改質室內塡充有改質觸媒的區 域’將回流管配設呈螺旋狀。 藉此’可更爲提升流通在回流管的改質氣體和改質觸 媒的熱交換效率，獲得有效良好的改質處理。 本發明記載的改質器是在改質觸媒中將含碳氫化合物 原料的原料氣體加熱生成含氫氣的改質氣體的改質器，其 特徵爲，具備：具有不同直徑尺寸，中心軸大致一致的內 側筒狀體及外側筒狀體，該等內側筒狀體及外側筒狀體間 區劃形成塡充有上述改質觸媒的大致環狀空間的改質室的 改質容器；以小於該改質容器的上述內側筒狀體直徑的筒 狀’在上述內側筒狀體的內周圍側配設使中心軸大致一致 狀態的輻射管；及該輻射管內對於上述改質室的軸向一端 部供給加熱氣體的加熱手段，直徑小於上述輻射管將相對 於上述加熱手段的軸向一端部以封閉板至少封閉其一部份 阻礙上述加熱手段的加熱氣體的至少一部份流通的筒狀， 在上述輻射管的內周圍側中心軸大致一致的狀態配設使得 上述加熱手段的加熱氣體可流通於外圍面及上述輻射管的 內周圍面之間，藉上述加熱手段加熱的整流管。 -20- 200837007 本發明，具備：內側筒狀體，及與該內側筒狀體直徑 尺寸不同中心軸大致一致的外側筒狀體之間，區劃形成塡 充有改質觸媒的大致環狀空間的改質室的改質容器。並且 ，將直徑小於改質容器的內側筒狀體的筒狀的輻射管配設 在中心軸與內側筒狀體的內周圍側大致一致的狀態，該輻 射管的內周圍側將加熱手段配設在大致對應於改質容器的 改質室的軸向一端部的位置上。另外，以直徑小於輻射管 將與加熱手段相對的軸向一端部以封閉板封閉至少一部份 阻礙加熱氣體的至少一部份流通的筒狀整流管，以中心軸 大致與輻射管內周圍側一致的狀態，外圍面與輻射管的內 周圍面之間配設使加熱氣體可流通。 藉此，加熱氣體從封閉板未封閉整流管的內周圍側的 另一端側流入後至少一部份回流而從另一端側流出後，流 通於整流管與輻射管之間。因此，將整流管加熱的同時， 可有效地加熱位在改質容器內周圍側的輻射管，同時整流 管的熱經由加熱的輻射管形成改質容器的加熱，不容易產 生改質容器之軸向溫度的不均勻，可有效加熱穩定進行原 料氣體的改質處理。另外，以利用支撐加熱手段的輻射管 及設置筒狀整流管的簡單構成，可提供對於改質容器的穩 定加熱。 在此，封閉板可以例如加熱氣體不可流通的板狀或具 有可流通加熱氣體一部份的孔、網狀物等的各種形態。 本發明的改質器中，上述改質容器是將中心軸大致沿 著鉛直方向的狀態設置，上述加熱手段是配置使上述加熱 -21 - 200837007 氣體朝著鉛直方向的大致下方流出的狀態，上述整流管是 以朝著上方開口的狀態所配設的構成爲佳。 本發明是相對於中心軸被大致沿著鉛直方向的狀態設 置的改質容器，在使得加熱氣體朝著鉛直方向的大致下方 流出的狀態配設加熱手段的同時，朝著上方開口的狀態配 ‘ 設整流管，亦即配設使得封閉板所封閉的一端部位於軸向 下端側的狀態。 Φ 藉此，從加熱手段滴落的液體或運轉停止時整流管的 結露等，不會滴落到加熱手段，可以加熱手段穩定產生加 熱氣體，容易獲得穩定的運轉。 本發明的改質器中，上述改質容器是以將中心軸大致 沿著鉛直方向的狀態設置，上述加熱手段被配置使上述加 熱氣體朝著鉛直方向的大致上方流出的狀態，上述整流管 是以配設朝著下方開口的狀態的構成爲佳。 本發明是相對於中心軸被大致沿著鉛直方向的狀態設 β 置的改質容器，在使得加熱氣體朝著鉛直方向的大致上方 流出的狀態配設加熱手段的同時，朝著下方開口的狀態配 設整流管，亦即配設使得封閉板所封閉的一端部位於軸向 ' 上端側的狀態。 藉此，例如將整流管的端部卡止或連結在輻射管的端 部等，在輻射管的端部安裝整流管可以容易配設整流管， 容易獲得構成上的簡化與製造性的提升等。 本發明的改質器中，上述整流管是以具備上述封閉板 所封閉的軸向一端部朝著外方突出，垂吊在上述輻射管的 -22- 200837007 端部而支撐的支撐部的構成爲佳。 本發明是朝著外方突設在整流管之封閉板所封閉的軸 向一端部的支撐部，垂吊在輻射管的端部加以支撐。 藉此’利用朝著外方突設的簡單構造的支撐部可以將 整流管支撐在輻射管上，容易獲得構成的簡化製造性的提 升與小型化等。 本發明的改質器中，上述改質容器是以在上述改質容 器內使上述原料氣體大致沿著軸向的方向流通的狀態供給 上述原料氣體使得上述改質氣體流出，上述整流管是以配 設在不與對應上述原料氣體流通於上述改質室內之上游側 的上述改質容器的內側筒狀體相對的位置的構成爲佳。 本發明是以在改質室內原料氣體大致沿著軸向方向流 通的狀態供給原料氣體使改質氣體流出的構成的改質容器 中，在對應原料氣體流通於改質室內的上游側位置的內側 筒狀體，配設使整流管在不相對的位置，整流管不位在對 應原料氣體流通的上游側的位置。 藉上述’減少從加熱手段所加熱的整流管的輻射熱作 用在原料氣體流通的上游側的比例，防止改質室的原料氣 體流通的上游側的過熱，可以改質室整體的大致均句地獲 得穩定的改質處理，可以簡單的構成容易獲得有效的改質 處理。 本發明的改質器是以具備有：連接在上述改質容器軸 向的一端將上述原料氣體供給到上述改質室的軸向一端側 的供給管；及該供給管內分別插嵌在大致同軸上一端部貫 -23 - 200837007 穿上述改質室，上述改質室內的軸向的另一端側具有藉著 上述改質觸媒將上述原料氣體改質所生成的上述改質氣體 可流入的開口的回流管之複數個雙重管構造的流通部的構 成爲佳。 本發明是將含碳氫化合物原料的原料氣體供給到改質 容器的改質室的軸向一端側的供給管連接在改質容器的軸 向一端，同時在大致同軸上插嵌到供給管內一端部貫穿改 質室，回流管開口使得改質室內軸向的另一端側所生成的 改質氣體的可流入的狀態，構成雙重管構造的流通部。 藉此，例如以燃料電池利用的氫氣供給改質氣體的場 合等，比較容易確保根據所需供給量塡充改質觸媒的改質 容器的容量，同時大致環狀空間塡充改質觸媒即可，作業 性加。並且’以原料氣體供給改質室的供給管及使改質室 的改質觸媒生成的改質氣體流通而回收的回流管，構成作 爲大致同軸上的雙重管構造的流通部，因此供給原料氣體 的構成及回收所生成改質氣體的構成形成會及在改質容器 一側的構成，例如改質容器的絕熱，或者加熱手段等與其 他構成的千涉不易產生，容易獲得構成上的小型化。並且 ，可以簡單的構成容易獲得大致沿著原料氣體的改質室軸 向的方向的流通。又，供給管所供給的原料氣體是在加熱 到預定溫度所生成的改質氣體插嵌至供給管內的周圍側流 通於回流管時被加熱，獲得良好的熱效率。 本發明的改質器中，具備有··連接在上述改質容器的 軸向一端將上述原料氣體供給到上述改質室的軸向一端側 -24- 200837007 的供給管；及該供給管內分別插嵌在大致同軸上一端部貫 穿上述改質室，在上述改質室內的軸向另一端側開口藉著 上述改質觸媒使上述原料氣體改質所生成的上述改質氣體 可流入的回流管，所成的複數個雙重管構造的流通部，上 述改質容器以具有在連接上述流通部的供給管的軸向一端 部未塡充有上述改質觸媒的大致柱形空間的流入空間，上 述整流管是以具有在上述流入空間部上朝向上方開口的狀 態載放的載放部的構成爲佳。 本發明爲將含有碳氫化合物原料的原料氣體供給至改 質容器的改質室的軸向一端部的供給管連接到改質容器的 軸向一端的同時，在供給管內分別插嵌在大致同軸上一端 部貫穿改質室，在回流管開口使改質室內的軸向另一端側 所生成的改質氣體可流入的狀態下配設，構成雙重管構造 的流通部。並且，在連接改質容器的流通部的供給管軸向 的一端部，設置未塡充改質觸媒的大致柱形空間的流入空 間部，該流入空間部上將整流部朝著上方開口的狀態以載 放部加以載放。 藉此，從供給管流入改質室的原料氣體一旦流入大致 柱形空間的流入空間部，因此形成塡充後的改質觸媒層大 致均一的流過，獲得無偏流與改質觸媒間大致均一的接觸 ’獲得更爲良好的改質處理。另外，該無偏流使原料氣體 流通於改質觸媒層的大致柱形空間的簡單構成的流入空間 配設在整流管的構成上，可以設置載放部的簡單構成共用 ，容易獲得構成上的簡化與製造性的提升。例如，載放部 -25- 200837007 可以筒狀構成在整流管上設置一序列等的簡單構成加以因 應，以上述的構成容易獲得構成上更爲簡化與製作性的更 爲提升。 本發明的改質器是以在上述輻射管的內周圍面與上述 整流管的外圍面之間，具備相對於中心軸呈螺旋狀配設的 亂流部的構成爲佳。 該發明是在輻射管的內周圍面與整流管的外圍面之間 ，配設相對於中心軸呈螺旋狀的亂流部。 藉此，使流過輻射管的內周圍面與整流管的外圍面之 間的加熱氣體相對於中心軸呈螺旋狀流通，可提升整流管 及輻射管的加熱效率，進行有效的改質處理。 本發明的改質器中，上述亂流部以在上述整流管的外 圍面設置成朝著上述輻射管的內周圍面突出的螺旋狀的構 成爲佳。 本發明的改質器是在上述整流管的外圍面設置成朝著 輻射管的內周圍面突出的螺旋狀的亂流部。 藉此，例如整流管形成剖面爲波浪形狀，或者將細長 棒形的鋼材呈螺旋狀捲繞在整流管的外圍面上等，可以簡 單的構成獲得加熱氣體的螺旋狀的流通。 本發明的改質器中，上述整流管是以使得與上述封閉 板所封閉的軸向一端部相反側的另一端部的周緣擴開形成 的構成爲佳。 本發明是擴開形成與整流管的封閉板所封閉的軸向一 端部相反側的另一端部的周緣。 -26- 200837007 藉此，可獲得加熱氣體順利流入整流管內周圍側的狀 態，可以有效地將整流管加熱。尤其是以配設在加熱氣體 朝著鉛直方向的大致上方流通狀態的構成，例如可以防止 運轉停止時的結露等液體滴落在加熱手段上，可以周緣擴 開的簡單構成容易獲得加熱手段的保護及穩定的燃燒。 本發明記載的改質單元，其特徵爲，具備··上述本發 明的改質器；藉著上述改質器的加熱手段的加熱，從所供 給的求生成水蒸氣的水蒸氣生成手段；及對脫硫處理後的 液體燃料或碳氫化合物原料氣體混合水蒸氣，生成含碳氫 化合物原料的上述原料氣體的水蒸氣混合手段。 本發明是藉著上述本發明改質器的加熱手段的加熱， 從水蒸氣生成手段所供給的水生成水蒸氣，對於另外脫硫 處理後的液體燃料或碳氫化合物原料氣體，藉著水蒸氣混 合手段混合水蒸氣生成手段生成的水蒸氣含有碳氫化合物 原料，生成改質器改質的原料氣體的單元構成。 藉此，將改質器改質處理原料氣體用的熱，有效利用 在爲改質處理生成混合的水蒸氣而混合的構成，可更爲提 升熱效率，有效進行良好的改質處理。 本發明的改質單元以具備：供給上述改質器所生成的 上述改質氣體，塡充將上述改質氣體中的一氧化碳（CO)轉 換成二氧化碳（C02)之CO轉換觸媒的CO轉換手段，及供 給該C 0轉換手段處理後的上述改質氣體將殘留在上述改 質氣體中的C Ο除去的C 0除去手段的構成爲佳。 本發明是藉著塡充C Ο轉換觸媒的c 0轉換手段將上 -27- 200837007 述本發明的改質器所生成改質氣體中的c Ο轉 以C Ο除去手段除去該C 〇轉換手段處理後的 殘留的CO。 藉此’改質器改質後的改質氣體可以C 0 co除去手段立即處理，例如可以容易獲得燃 氫氣供給用的構成，同時由於單元化可容易利 等，容易獲得小型化。 # 本發明的改質單元中，上述CO轉換手段 除去手段，至少其中任一方是形成大致環狀， 致鉛直方向的狀態其中一方的內周圍側配設其 ’上述改質器是以配設在相對於上述CO轉換 c 0除去手段位在鉛直方向的上方，使上述改 向沿著大致鉛直方向的狀態配設的構成爲佳。 本發明是相對於配設至少其中一方形成大 大致鉛直方向的狀態其中一方的內周圍側配設 Φ 方的C Ο轉換手段及C 0除去手段，配設使改 直方向的上方使改質容器的軸向沿著大致鉛直 〇 # 藉此，容易獲得持續抑制直徑方向與高度 單元構成，容易獲得家庭用的小型構成。 本發明的改質單元中，上述水蒸氣生成手 於上述CO轉換手段及上述CO除去手段中的 方內部使供給的水流通的流水管的構成爲佳。 本發明是設置配管於c0轉換手段及co 換成co2， 改質氣體中 轉換手段及 料電池用的 用於家庭用 :及上述CO 沿著軸向大 中的另一方 手段及上述 質容器的軸 致環狀軸向 其中的另一 質器位於鉛 方向的狀態 方向變大的 段具備配管 至少其中一 除去手段中 -28- 200837007 的至少其中一方內部使供給的水流通的流水管作爲從所供 給的水生成水蒸氣的水蒸氣生成手段。 藉此，可獲得將回收管所回收的高溫改質氣體冷卻爲 CO轉換手段及CO除去手段處理用溫度的構成，及混合 * 另外脫硫處理後液體燃料或碳氫化合物原料氣體生成調製 ^ 原料氣體用的水蒸氣用的構成的共有化，獲得構成上的更 爲簡化及熱效率的更爲提升。 Φ 本發明的改質單元中，上述水蒸氣生成手段以具備配 管位於上述改質器的流通部外圍側使供給的水流通的水流 通管的構成爲佳。 本發明設置配管位於改質器的流通部外圍側使供給的 水流通的水流通管作爲從所供給的水生成水蒸氣的水蒸氣 生成手段。 藉此，可獲得將回收管所回收的高溫改質氣體冷卻的 構成，及混合另外脫硫處理後液體燃料或碳氫化合物原料 @ 氣體生成調製原料氣體用的水蒸氣用的構成的共有化，獲 得構成上的更爲簡化及熱效率的更爲提升。並且水流通管 同時可具有絕熱材的功能，容易獲得單元構成上的更爲簡 • 化。 本發明記載的燃料電池系統，其特徵爲，具備：上述 本發明的改質器及上述本發明的改質單元；供給含氧氣體 的含氧氣體供給手段；及利用上述改質單元所生成的上述 改質氣體及上述含氧氣體供給手段所供給的上述含氧氣體 而發電的燃料電池。 -29- 200837007 本發明藉著上述本發明的改質器及上述本發明的改質 單元生成的改質氣體，及含氧氣體供給手段供給的含氧氣 體供燃料電池發電。 藉此，可以提供有效且穩定發電的小型的系統構成， 也可以容易利用在作爲家庭用，容易獲得利用上的擴大。 【實施方式】 [第1實施形態] 以下，針對本發明的燃料電池系統所涉及之一實施形 態的第一實施形態說明。 ’再者’本發明第一實施形態雖是例示具備本發明改質 益的改質單兀的燃料電池系統的構成，但是不僅限於利用 在燃料電池系統的構成，例如也可以作爲氫氣製造裝置等 ，也可以作爲改質器或者改質單元單獨的構成等。又，作 爲混合水蒸氣的原料氣體雖例示使用液體燃料的構成，但 是不限於液體燃料，也可以例如使用液化石油氣或天然瓦 斯等的碳氫化合物原料氣體混合水蒸氣來調製原料氣體的 構成等’也可以適用於利用各種碳氫化合物原料的構成。 另外，雖然例示家庭用的系統構成，但是例如也可以適用 於利用在集合住宅用或各種店舖等比較大型的系統構成。 第1圖是表示本實施之一形態的燃料電池系統的槪略 構成方塊圖。再者，第1圖爲方便說明起見，將改質單元 的構成分別以其他方塊狀說明。 -30- 200837007 [燃料電池系統的構成] [整體構成] 第1圖中，1 0 0是燃料電池系統，該燃料電池系統1 0 0 例如以液體燃料爲原料改質爲以氫爲主成份的燃料氣體， 藉燃料電池200發電的系統。 該燃料電池系統1 〇 〇具備儲存液體燃料1 1 1，例如煤油 的液體燃料儲存槽1 1 〇。在此，液體燃料1 1 1不限於煤油， 也可以利用汽油或揮發油等的各種液體燃料。液體燃料儲 存槽1 1 0經由具備液體燃料栗1 2 1運送液體燃料1 1 1的燃料 運送路徑1 2 0，連接在脫硫器1 3 0上。 脫硫器1 3 0是從液體燃料儲存槽1 1 〇經燃料搬運路徑 120，例如進行以3 00 [ml/小時]所供給的液體燃料1丨丨的脫 硫處理，亦即藉著液相吸附法將液體燃料1 1 1中含有的硫 磺化合物以電加熱器等持續地加熱予以吸附除去。該脫硫 器1 3 0經由作爲水蒸氣混合手段的汽化器1 4 0連接著具備改 質器的改質單元3 0 0。 脫硫益1 3 0是從液體燃料儲存槽1 1 〇經燃料運送路徑 120進行例如約以300 [ml/小時]所供給液體燃料^的脫硫 處理，亦即藉著液相吸附法以電加熱器等持續加熱吸附除 去液體燃料1 11中含有的硫磺化合物。該脫硫器13〇連接有 改質單元3 0 0。 改質單元3 00會在以後詳述，具備··作爲水蒸氣混合 手段的汽化器；作爲水蒸氣生成手段的熱交換裝置、改質 器；作爲C Ο轉換手段的c Ο轉換器及作爲CΟ除去手段 -31 - 200837007 的CO選擇氧化器等。 汽化器是連接在1 3 0，流入脫硫處理後的液體燃料1 1 1 。並且，汽化器連接有熱交換裝置。並且，汽化器是將熱 交換裝置所供給的水蒸氣與脫硫器130所流出的液體燃料 ‘ 1 1 1混合汽化，生成作爲液體燃料1 1 1與水蒸氣的混合氣體 ^ 之原料氣體的汽化液體燃料。 熱交換裝置經由具有搬運泵1 8 2的供水路徑1 8 3連接有 φ 儲存純水1 8 1的純水槽1 80，從純水槽1 80供給純水1 8 1。並 且，熱交換裝置是藉著所供給的純水1 8 1將改質器所排出 的排氣冷卻的同時生成水蒸氣，將生成的水蒸氣供給至汽 化器。並且，純水槽1 80儲存不含蒸餾水等雜質的純水1 8 1 ，也可以設置例如淨化水道水等適當供水的構成。 再者，汽化器及熱交換裝置在後面有所詳述，雖然例 示有和改質器一體構成，即作爲改質單元3 00組裝成一體 的單元式的構成，但也可以是其他構成。 ® 改質器是將脫硫混合水蒸氣汽化後的的汽化液體燃料 改質爲富氫的燃料氣體。該改質器具備內部未圖示的Ru-Μη系觸媒或鎳觸媒等的改質觸媒及作爲加熱手段的燃燒 ‘ 器1 5 1。再者，加熱手段不限於燃燒器1 5 1，例如也可以利 用電加熱器等各種加熱裝置。 燃燒器1 5 1經由分支的燃燒搬運路徑1 20從液體燃料儲 存槽1 1 〇供給液體燃料1 1 1的同時，供給從後述的燃料電池 2〇〇所排出的燃料氣體。並且，燃燒器151藉著送氣鼓風機 170所供給的空氣，使液體燃料丨η及燃料氣體燃燒，利用 -32- 200837007 該燃燒的熱將汽化液體燃料水蒸氣改質爲富氫的燃料氣體 〇 將根據該燃燒器1 5 1燃燒的高溫排氣（加熱氣體）供給 到熱交換裝置1 60，利用與水的熱交換冷卻後排氣到外氣 中。 又，改質單元3 0 0的改質器上串聯連接有作爲c 0轉 換手段的CO轉換器及作爲CO除去手段的CO選擇氧化 器。 CO轉換器塡充有CO轉換觸媒，轉換成包含在改質 器所流出富氫的燃料氣體中的一氧化碳（c 0)。 CO選擇氧化器塡充有CO選擇氧化觸媒，以co轉換 器將CO氧化成二氧化碳（(：〇2)，除去燃料氣體中的0〇。 再者，CO轉換器及CO選擇氧化器詳細如後述，與 改質器一體的構成，亦即，例示一體的單元構成作爲改質 器與改質單元3 00，但是也可以其他構成。又，該等co 轉換器及C Ο選擇氧化器之外’也可以設置吸附除去c 〇 等的裝置等。 並且，CO選擇氧化器連接有燃料電池20〇。 燃料電池200使氫與氧反應產生直流電。該燃料電池 200，例如爲固體高分子型燃料電池，具備··正極2〇ι、負 極2 0 2及配設在正極2 0 1與負極2 0 2間的未圖示的高分子電 解質膜。並且，在正極201側，例如藉著未圖示的增濕器 等供給適當增濕的空氣，負極2 0 2側供給改質單元3 〇 〇所生 成的富氫燃料氣體。並且，燃料氣體的氫與空氣中的氧反 -33- 200837007 應生成水（純水181)的同時，在正極201及負極202間產生 直流電。 另外，從改質單元3 00所供給的燃料氣體也可以經由 適當增濕器等增濕加以供給。又，增濕器也可以例如作爲 系統構成獨立設置，或者內設在燃料電池2 0 0的單元構成 等，利用各種形態。 並且，負極2 0 2側如上述連接在改質器的燃燒器，供 給多餘的氫氣量作爲燃燒器的燃料。又，正極2 0 1側連接 有分離器1 8 5。該分離器1 8 5是從正極2 0 1側供給利用於反 應的空氣，分離成氣相量的空氣與液相量的水分（純水 1 8 1)。再者，分離後的空氣排氣到外部。並且，分離器 1 8 5連接有純水槽1 8 0，將分離後的水（純水1 8 1)供給到純 水槽1 8 0。 另外，燃料電池200設有冷卻裝置187。該冷卻裝置 187設有附設在燃料電池200的熱回收裝置187A。該熱回 收裝置1 8 7 A經由具備泵1 8 7 B及熱交換器1 8 7 C的循環路 徑1 8 7 D連接著純水槽1 8 0。 該循環路徑1 8 7 D藉著泵1 8 7 B的驅動，使得純水1 8 1 在熱回收裝置1 8 7 A與純水槽1 8 0之間循環，冷卻隨著發電 而發熱的燃料電池200回收熱。 熱交換器187C是與循環以熱回收裝置1 87A回收熱的 純水1 8 1，例如水道水等熱交換。藉著該熱交換升溫的水 道水例如可有效利用在浴室等的其他設備。再者，除了與 水道水的熱交換之外，也可以有效利用在熱交換所獲得之 -34- 200837007 熱的發電等其他設備等。 再者，熱交換器187C不僅是水道水直接流入進行熱 交換的構成，例如也可以將燃料電池200的正極201流通至 分離器185的空氣與未圖示的熱交換裝置進行熱交換後的 水道水與純水1 8 1熱交換的構成等。 ^ 另外’燃料電池系統1 〇 〇具備控制系統整體動作的未 圖示的控制裝置。 # 該控制裝置，實施：液體燃料1 1 1的流量控制；脫硫 器1 3 0的加熱手段的加熱條件下供給電加熱器的電力控制 ;改質器的燃燒器的燃燒控制；及以熱交換裝置1 60生成 水蒸氣用的純水1 8 1的供給量控制或溫度管理、發電量的 管理等。 [改質單元] 接著，詳細說明上述燃料電池系統1 0 0的改質單元3 0 0 的構成。 第2圖是表不改質單元的槪略構成的槪念圖。 改質單元3 0G，如上述具備汽化器、改質器、C0轉換 器、CO選擇氧化器及熱交換裝置的一體構成。 該改質單元3 00是如第2圖表示，具備：上面開口的下 部殼體310;覆蓋該下部殼體310上面安裝成可自由拆裝的 上部殼體320 ;及支撐台座部33〇。再者，下部殻體310及 上部殼體320在內面側及外面側中的至少其中一側設有絕 熱材與外部絕熱。 -35- 200837007 下部殼體310具有大致有底圓筒形上面開口朝外方呈 突緣狀一序列突出的下安裝突緣311。該下部殻體310具有 載放在底面或地面上未圖示的單元殼體底板上等的載放腳 部312。又，下部殻體310的下部設有將改質器150之燃燒 器1 5 1的燃燒氣體排出的燃燒氣體排出部3 1 3。再者，該燃 燒氣體排出部313例如可運用具備排氣風扇的構成或具備 濾器使塵埃等不致進入的構成等。 上部殻體320具有大致圓筒形的大直徑部321。形成該 大直徑部321軸向一端上端設有朝著內方呈突緣狀一序列 突出的階差部322。另外，形成大直徑部321軸向另一端部 的下端設有朝著外方呈突緣狀一序列突出的上安裝突緣 3 23。又，大直徑部321的階差部3 22的內周圍緣在大直徑 部3 2 1的中心軸上串聯設有中心軸大致一致的大致圓筒形 的小直徑部324。形成該小直徑部324軸向一端的上端設有 朝著內方呈突緣狀串聯突出的頂板部3 25。該頂板部325在 大直徑部3 2 1的中心軸上連續設有中心軸大致一致的大致 圓筒形的加熱部3 2 6。 支撐台座部330被夾持在下部殼體310的下安裝突緣 311與上述殼體320的上安裝突緣323之間，具有藉著和下 安裝突緣311及上安裝突緣323—起未圖示的的螺栓與螺帽 等的安裝構件串聯連結的安裝板部3 3 1。又，支撐台座部 3 3 0開設形成複數個連通孔3 3 2，經由該等連通孔3 3 2，連 通彼此安裝後的上部殼體320與下部殼體310的各內部。 上部殼體320內配設有改質器150與熱交換裝置160。 -36- 200837007 改質器150，具備：燃燒器151、改質容器152及流通 部 153。 熱交換裝置160具備雙重管構造的熱交換部161。 再者，改質器150及熱交換裝置160雖然例示一體構成 即作爲改質單元300形成一體的單元構成，旦也可以是其 他構成。 改質器1 5 0的燃燒器1 5 1被安裝在從大致圓筒形加熱部 3 26的上部殻體3 20上端突出之一端的上端部所安裝的未圖 示的燃燒器安裝台上，配設在大致位在加熱部326的中心 軸上的狀態。並且，如上述藉著送氣鼓風機170所供給的 空氣，使液體燃料1Π及燃料氣體燃燒，將改質器150加熱 〇 加熱部3 26的內周圍側配設有輻射部3 27。該輻射部 3 27形成大致有底圓筒形，相對於加熱部3 26配設在大致同 軸上’安裝固定在例如載放於形成改質容器1 5 2底面的流 入空間部1 5 2E端面上的狀態。此外，輻射部3 2 7的底部份 設置燃燒器1 5 1的燃燒氣體一部份可流通的孔，也可以形 成網眼狀。 改質器1 5 0的改質容器1 5 2具有不同的直徑尺寸，中心 軸大致一致的內側筒狀體152A及外側筒狀體152B，該等 內側筒狀體152A及外側筒狀體152B間形成有將大致環狀 空間的改質室152C區劃形成的大致環狀筒形，以位在上 述殼體320的小直徑部324內的狀態配設。再者，改質容器 1 52不僅限於單純爲圓筒形的內側筒狀體〗52a及外側筒狀 -37- 200837007 體1 52B所形成的構成，例如使用角筒形或周圍方向形成 波浪形的內側筒狀體152A及外側筒狀體152B形成等’可 以形成大致環狀筒形的內部空間的任意形狀。 並且，改質容器1 52內藉著具有通氣性的未圖示的改 ， 質間隔構件，塡充改質觸媒形成改質觸媒層152D。另外 - ，改質間隔構件不限於網眼狀構件等，例如也可以塡充氧 化鋁粒子的構成等，運用各種構成。 φ 又，改質容器1 5 2的軸向一端的下端部一體設有內部 區劃形成大致圓柱形空間的大致圓筒形狀的流入空間部 152E。藉著該流入空間部152E，改質容器152將有底圓筒 形的內側筒狀體152A與有底圓筒形的外側筒狀體152B在 底部以預定的間隙相對區劃形成大致圓柱形空間的狀態定 位在大致同軸上形成有底環狀筒形狀。並且，在有底環狀 筒形狀的改質容器152的內周圍側區劃形成加熱室152F。 並在改質容器152的軸向下端一體設置流通部153。 # 流通部153將原料氣體流入改質容器152的同時，使生 成的改質氣體流出即回收。該流通部1 5 3如第2圖及第4圖 表示，具有供給管1 5 3 A及大致同軸上插嵌在該供給管 ‘ 153A的回流管153B，具備連接在改質容器152的軸向端部 的下端位於上部殻體的大直徑部321內的雙重管構造的複 數個雙重管部1 5 3 C。 供給管1 5 3 A的軸向一端在周圍方向被以大致等間隔 複數連接在改質容器152的流入空間部152E的外圍圓附近 ，即對應改質觸媒層1 5 2D的位置。回流管1 5 3 B，軸向一 -38- 200837007 端貫穿改質觸媒層152D在改質室152C內的軸向一端側的 上端側內開口可流入改質氣體，軸向的另一端是從供給管 153A以預定量突出的狀態配設。 如上述，雙重管部1 5 3 C在周圍方向被以大致等間隔 複數連接在軸向一端對應改質容器1 5 2的流入空間部1 5 2 E 的外圍圓附近，即改質觸媒層1 5 2 D的位置。再者，第4圖 爲方便說明起見雖然顯示連接1 6支雙重管部1 5 3 C的構成 ，但是本發明不限於1 6支。並且雙重管部1 5 3 C以設置3支 以上3 2支以下爲佳。 雙重管部153C在2支以下時，除了大幅降低熱交換率 的同時，會使得流入的原料氣體偏流不能獲得與改良觸媒 良好的接觸效率，會有不能有效良好地生成改質氣體之虞 。另一方面，雙重管部153C在33支以上時，尤其作爲使 用在家庭用的小型改良單元3 00時形成複雜的構造，會有 製造性降低之虞。因此，雙重管部1 5 3 C以3支以上3 2支以 下爲佳。 並且，雙重管部153C連接有連接在供給管153A的原 料氣體供給部153D與連接在回流管15 3B的改質氣體流出 部 1 5 3 E。 原料氣體供給部153D具有內部的大致柱形空間，例 如外徑尺寸形成與改質器150大致外徑的外側筒狀體152B 大致相同尺寸的大致圓筒形狀。又，原料氣體供給部 153D的軸向端部的下端面的大致中央設有原料氣體流入 的原料氣體流入部153D1。 -39- 200837007 改質氣體流出部1 5 3 E具有內部的大致柱形空間，例 如外徑尺寸形成與改質器1 5 2外徑的外側筒狀體1 5 2 B大致 相同尺寸的大致圓筒形狀，相對於原料氣體供給部1 5 3 D 的雙重管部1 5 3 C —序列一體形成在相反側的軸向端部。 ’ 再者原料氣體供給部153D的原料流入部153D1設置貫穿改 w 質氣體流出部1 5 3 E從改質氣體流出部1 5 3 E的下端突出的 狀態。 # 並且，雙重管部1 5 3 C的供給管1 5 3 A是在原料氣體供 給部153D的軸向一端經流入空間部152E形成連接在連通 改質室152C與原料氣體供給部153D內的狀態。 又，雙重管部153C的回流管153B是貫穿原料氣體供 給部1 5 3 D在鄰接改質氣體流出部1 5 3 E的原料氣體供給部 153D側的一端，連接在連通形成改質觸媒層152D軸向的 上端側空洞部份的改質室152C與改質氣體流出部153內的 狀態。 • 又，加熱部326是如上述，位在改質容器152的加熱室 152F內相對於改質容器152大致同軸上述置在上部殻體 320 〇 ‘ 並且，加熱部326的內周圍側配設有輻射部327。該輻 射部327形成大致有底圓筒形，相對於加熱部3 26配設在大 致同軸上，例如安裝固定在載放於形成改質容器152底面 的流入空間部1 52E端面上的狀態。 熱交換部1 6 1構成爲具有水流通管161人與和該水流通 管161A大致同軸上插嵌的水蒸氣生成管〗61B的雙重管構 -40- 200837007 造。 水流通管161 A —端連接在供水路徑183的供水管183A 流入純水1 8 1，另一端在水蒸氣生成管1 6 1 B內開放。水蒸 氣生成管1 6 1 B封閉水流通管1 6 1 A另一端開放的一端，另 一端連接有一端連接在汽化器140的水蒸氣供給管161C。 並且，熱交換部1 6 1是在流通部1 5 3的外圍側，即複數 個雙重管部1 53C的配設位置的外圍側呈螺旋狀配設位於 上部殼體320的大直徑部321。 並且，連接流通部153的改質器150及熱交換裝置160 被載放固定在支撐台座部33 0上，配設在上部殼體3 20內。 又，設置在改質器1 5 0的加熱部3 2 6的燃燒器1 5 1的燃 燒氣體是從上端側朝著下端側流通於輻射部3 27與加熱部 326之間，並且從下端側朝著上端側流通於加熱部3 26與改 質容器152的內側筒狀體152A之間。另外，燃燒氣體是從 改質容器152的上端部使得外圍側的改質容器152的外側筒 狀體152B與上部殼體320的小直徑部324的內周圍側朝下 端側流通而流入大直徑部3 2 1，持續將改質器1 5 0及熱交換 裝置1 6 0加熱經由支撐台座部3 3 0的連通孔3 3 2流入到下部 殻體3 1 0內。並且，流入到下部殼體310內的燃燒氣體被從 下端部的燃燒氣體排出部313排氣。 下部殼體310內配設有CO轉換器155及CO選擇氧化 器 1 5 6 〇 C ◦轉換器1 5 5是形成大致環狀筒形狀，c Ο選擇氧化 器156被形成大致中空圓柱形，位在CO轉換器155內周圍 -41 - 200837007 側CO選擇氧化器156被配設位於同軸上。 CO轉換器155，具有：大致圓筒形的外筒部155A與 比該外筒部155A直徑小的大致圓筒形的內筒部155B，內 部具有區劃環狀空間形成大致環狀筒形狀的CO轉換容器 1 5 5 C。再者，CO轉換容器1 5 5 C不僅限於單純圓筒形的外 筒部155A及內筒部155B所形成的構成，例如使用在角筒 狀或周圍方向形成波浪形狀的外筒部155A及內筒部155B 形成等，可以形成大致環狀筒形狀的內部空間的任意形狀 。該CO轉換容器155C內，在具有一對通氣性的未圖示 的轉換間隔構件間塡充有C Ο轉換觸媒形成C Ο轉換觸媒 層1 55D。再者’轉換間隔構件事與改質間隔構件同樣， 不限於網眼狀構件等，例如塡充氧化鋁的構成等可運用各 種構成。 並且，C Ο轉換容器1 5 5 C的軸向一端部連接有被連接 在改質器150上從改質器15〇流出的改質氣體流通用的改質 氣體流通部155E，內部設有改質氣體流入的未圖室的改質 氣體流入部。又，C Ο轉換容器1 5 5 C的軸向另一端部連接 有將流通CO轉換觸媒層155D所處理的改質氣體排出外 部的上升氣體流通部155F。該上升氣體流通部155F連接 有一端側被從下部殼體的上部引出藉著送氣鼓風機1 7 0供 給空氣，對於CO轉換器155流出的改質氣體供給空氣而 混合的空氣導入管1 5 5 G的另一端。 此外，CO轉換器155內配設使得與流通C0轉換觸媒 層155D所處理的改質氣體進行熱交換的水流通之未圖示 -42- 200837007 的作爲流水管的CO轉換流水管。該C0轉換流水管的一 端連接有純水1 8 1可流通的供水連結管1 5 5 Η。另外，c 0 轉換流水管的另一端連接有連接在汽化氣1 4 〇的水蒸氣供 給管1 5 5 I。 C0選擇氧化器156具有軸向的兩端爲封閉板部156Α 所封閉的大致圓筒形的筒狀部1 5 6Β，形成大致中空圓柱形 。該筒狀部156Β內設有該筒狀部156Β的中心軸上中心軸 大致一致的狀態的圓筒形間隔筒部1 5 6C。該間隔筒部 1 5 6C形成軸向一端側的上端部與封閉板部156Α的內周圍 面間隔預定的間隙分開，即形成間隔筒部156C的外圍側 與內周圍側可通氣。又，筒狀部1 5 6Β內在該筒狀部1 5 6Β 的中心軸上，中心軸大致一致的狀態設置流出管部1 5 6D 。該流出管部156D軸向的一端的上端貫穿封閉板部156Α 朝著外部開口，形成軸向的另一端側的下端側是與封閉板 部156Α間隔預定的間隙分開，即下端在筒狀156Β部開口 ，形成流入筒狀部1 5 6Β內的氣體可流出外部。該流出管 部156D連接有改質氣體流出管156Ε。該改質氣體流出管 1 5 6Ε從下部殼體3 10的上部被拉出對於改質單元300外流 出改質氣體，亦即對於燃料電池200供給改質氣體加濕。 並且，C0選擇氧化器156內，在間隔筒部156C外圍 側的環狀空間’藉著未圖示的除去隔板區劃形成在形成軸 向另一端側的下端側塡充有塡充材的塡充材層1 5 6 F及在 形成軸向一端側的上端側塡充有C0選擇氧化觸媒的C0 選擇氧化觸媒層156G。此外，C0選擇氧化器156內，在 -43 - 200837007 間隔筒部156內的內周圍側的環狀空間塡充CO選擇氧化 觸媒的CO選擇氧化觸媒層156G爲未圖示的除去隔板所 區劃形成。再者，除去隔板與改質間隔構件或轉換間隔構 件同樣不限於網眼狀構件等，例如塡充氧化鋁粒子的構成 ‘ 等，可運用各種構成。又，塡充材例如可運用毛狀不鏽鋼 — 等的金屬或氧化鋁粒子等的無機材料等，具有抗蝕性或抗 熱性的各種構件。 # 另外’在CO選擇氧化器156內配設有和流通塡充材 層156F及CO選擇氧化觸媒層156G所處理的改質氣體進 行熱交換的水流通的作爲未圖示流水管的CO選擇氧化流 水管。該CO選擇氧化流水管的一端連接有一端側爲供水 路徑18 3的供水管183A的另一端。另外，CO選擇氧化流 水管的另一端連接有連接在C Ο轉換流水管的供水連結管 1 5 5 Η。並且，從供水管丨8 3 a所供給的水是流入C 0選擇 氧化流水管藉著與改質氣體熱交換被加熱，經供水連結管 ^ 155H流入C0轉換流水管，更予以加熱形成水蒸氣，供 給至汽化器140。 ‘ （燃料電池系統的動作） 接著’針對上述燃料電池系統〗00的發電動作說明如 下。 首先’控制裝置一旦取得發電要求的相關訊號時，對 於燃燒器1 5 1供給液體燃料n〗及空氣將改質器〗5 〇，例如 加熱到700 °C左右爲止。另外，控制裝置驅動使搬運泵182 -44- 200837007 使儲存在純水槽180的純水181經由供水路徑183供給至熱 交換裝置160生成水蒸氣，對汽化器140供給水蒸氣。隨後 ，控制裝置將脫硫器130的電加熱器加熱的同時，驅動液 體燃料泵1 2 1使液體燃料從液體燃料儲存槽1 1 〇到脫泵器 130，例如以大約300 [ml/小時]供給。 供給該脫硫器130的液體燃料1 1 1是流入脫硫劑容器內 ’以脫硫觸媒塡充到脫硫劑容器內所形成未圖示的脫硫觸 媒層的剖面的流速分佈大致均一的狀態持續加熱進行脫硫 處理。並且，脫硫處理後的液體燃料1 1 1以汽化器14〇與熱 交換裝置1 60所供給的水蒸氣混合後汽化，作爲汽化液體 燃料供給改質器1 5 0。並且，汽化液體燃料是以改質器1 5 〇 改質爲富氫燃料氣體，並藉著CO轉換器155及CO選擇氧 化器1 5 6轉換•除去燃料氣體中的c Ο，例如利用加濕器等 適當加濕之後，供給燃料電池200的負極1〇2側。 另外，供給負極202側的燃料氣體的氫是例如藉著加 濕器等適當加濕與供給燃料電極2 0 0的正極2 0 1側之空氣中 的氧反應生成水的同時，在正極201及負極202間產生直流 電。 再者，負極202側包含多餘氫的燃料氣體是供給改質 器1 5 0的燃燒器1 5 1燃燒。 (燃料電池系統的作用效果） (1)如上述，上述第一實施形態的改質器15()，具備： 位在大致中心軸上配設有燃燒器151的內側筒狀體152a， -45- 200837007 及與該內側筒狀體1 52A的直徑尺寸不同中心軸大致一致 的外側筒狀體1 52B之間區劃形成可塡充改質觸媒的大致 環狀空間的改質室152C的改質容器152。 並且’將含有以汽化益1 4 0混合水蒸氣而汽化後的碳 氫化合物原料之液體燃料的原料氣體供給到改質容器1 52 的改質室152C的軸向一端側的供給管153A連接到改質容 器1 5 2的軸向一端，同時以供給管1 5 3 A內分別插嵌在大致 同軸上，一端部插穿改質室152C使得改質室152C內的軸 向另一端側所生成的改質氣體可流入而將回流管1 5 3 B開 口的狀態配設構成具備複數個雙重管構造的雙重管部i 5 3 c 的流通部153。 因此，例如燃料電池2 0 0所利用的氫氣供給改質氣體 的場合等’比較容易確保塡充根據所需的供給量之改質觸 媒的容量’同時對大致環狀空間只要塡充改質觸媒即可， 可提升作業性。並且，構成原料氣體供給改質室1 5 2 c的 供給管153A及使得改質室152C的改質觸媒生成的改質氣 體流通而回收的回流管153B，作爲大致同軸上之雙重管構 造的具備複數雙重管部1 5 3 C的流通部，因此供給原料氣 體的構成及回收生成後的改質氣體的構成可形成匯集在改 質容器1 5 2 —側的構成，例如改質容器〗5 2的絕熱及與其他 構成的干涉等不易產生，容易獲得作爲改質容器3〇〇構成 上的小型化。又，供給管1 5 3 A所供給的原料氣體被加熱 到預定的溫度而生成的改質氣體在流通於插嵌再供給管 153A內周圍側的回流管153B時被加熱，獲得良好的熱效 -46- 200837007
(2) 並且’將連接在改質容器152的軸向一端的供給管 1 53 A的另一端，連接於內部具有大致柱形空間原料氣體 可流入的原料氣體供給部153D。另外，將改質室i52c另 一端側的一端開口之回流管〗5 3 B的另一端連接在原料氣 體供給管1 5 3 D貫穿鄰接在原料氣體供給部1 5 3 〇所設置， 內部具有大致柱形空間改質氣體可流入的改質氣體流出部 1 53E。 因此’供給的原料氣體對於改質室1 5 2 c的流入及改 質室152C改質所生成的改質氣體的回收可獲得無偏流大 致均一的原料氣體及改質氣體的流通，塡充後的改質觸媒 毫無偏流地利用在改質處理上，並可以提升原料氣體與改 質氣體的熱交換效率，有效獲得良好的改質處理。 (3) 又’將連接著供給管153A供給原料氣體的原料氣 體供給邰1 5 3 D與連接著回流管1 5 3 B在改質室1 5 2 C所生 成改質氣體可流入的改質氣體流出部1 5 3 E分別以大致同 直徑的大致筒狀彼此一序列一體形成。 因此’具有大致柱形空間的原料氣體供給部1 5 3 D及 以大致同直徑一序列一體形成改質氣體流出部1 5 3 E ，例 如可藉著在軸向區劃筒狀構件等形成一序列，容易獲得構 造的簡化及製造性的提升。此外，例如和改質容器1 5 2的 外側筒狀體1 52B大致同質徑形成一序列，更可獲得構成 上的簡化與製造性的提升’容易形成與其他構件之系統構 成上的構築，同樣容易獲得系統構成的小型化等。又，由 -47- 200837007 於一序列形成，可以該等原料氣體供給部i 5 3 D及改質氣 體流出部153E作爲台座並以流通部153作爲支撐腳，容易 形成支撐改質容器152的一體構成，可更爲容易進行系統 構成的構築。 ‘ 另外’將設置在供給原料氣體的原料氣體供給部 • 1 5 3 D大致中央的原料流入部1 5 3 D 1設置在貫穿改質氣體流 出部1 5 3 E從改質氣體流出部1 5 3 e的下端突出的狀態。 • 因此’所供給的原料氣體會形成流入原料氣體供給部 153D內而朝著周圍方向流通流入供給管i53A的狀態，可 獲得無偏流原料氣體的良好流通狀態。 (4)並且，連接有流通部153的供給管15 3A的改質容 器1 5 2的軸向一知側內部區劃形成未塡充有改質觸媒的大 致柱形空間的流入空間部152E。 因此，從供給管153A流入改質室152C內的原料氣體 一旦流入大致柱形空間的流入空間部1 5 2 E，因此可大致均 # 一地流過塡充改質觸媒的層，更可獲得無偏流與改質觸媒 更爲均勻接觸，更爲良好的改質處裡。 ’ （5)並且，與上述改質容器150同時，藉著該改質器 ^ 150的燃燒器151的加熱，以供水管183A所供給的水生成 水蒸氣的熱交換部161與CO轉換流水管、CO選擇氧化流 水管及痕合另外脫硫處理後之液體燃料產生的水蒸氣汽化 ，生成改質器所改質原料氣體的汽化器140—起’作爲改 質單元300構築爲單元構成。 如上述，改質器150改質處理原料氣體用的熱’可有 -48- 200837007 效利用在改質處理時生成混合水蒸氣並加以混合的構成’ 可更爲提升熱效率，有效獲得良好的改質處理。 (6) 再者，單元構成是和上述改質器150同時，並組合 CO轉換器155及CO選擇氧化器156組裝而成。 因此，改質器150改質後的改質氣體立即以CO轉換 器155及CO選擇氧化器156處理，例如可以容易獲得作爲 燃料電池200用的氫氣供給的構成，藉其單元化同樣可容 易利用在家庭用等，容易獲得小型化。又，改質單元3 00 爲同時組合熱交換器161與CO轉換流水管、CO選擇氧化 器140的單元構成。因此，梗可以容易獲得良好的熱效率 ，同時容易獲得小型化。 (7) 並且，將CO轉換器155形成大致環狀筒形狀，軸 向爲沿著大致鉛直方向的狀態在CO轉換器155的內周圍 側配設CO選擇氧化器156。另外，將改質器150定位在鉛 直方向的上方，配設使改質容器1 5 2的軸向沿著大致鉛直 方向的狀態。 因此，可持續抑制徑向或高度方向變大可容易獲得單 元構成，容易獲得家庭用的小型構成。此外，形成改質器 1 5 0的軸向一端側的下端側，設置供給原料氣體的一側與 回收生成後之改質氣體的一側，即設置流通部1 5 3，因此 可容易縮短改質氣體供給CO轉換器155及CO選擇氧化器 156之路徑的改質氣體流通部155E的構築，並且可藉著改 質氣體流通部155E的縮短化同時可以降低熱損失，容易 獲得熱效率上的更爲提升。 -49- 200837007 (8) 又，生成水蒸氣的構成不僅是熱交換部161，也可 設置以CO轉換器155熱交換的CO轉換流水管與CO選擇 氧化器進行熱交換的CO選擇氧化流水管。 因此，可以將回流軌153B所回收的高溫改質氣體冷 卻作爲CO轉換或CO除去用的構成及混合在另外脫硫處 理後的液體燃料生成調製用原料氣體用的水蒸氣的構成共 有化，獲得構成上的更爲簡化及熱效率的更爲提升。再者 ，將CO轉換流水管與CO選擇氧化流水管，也可以例如 配設在CO轉換器155及CO選擇氧化器156的外部，作爲 絕熱材的功能，可容易獲得單元構成上的更小型化。 (9) 並且，利用具備上述改質器150的改質單元3 00作 爲燃料電池系統1 0 〇。 因此，可以提供有效率並可穩定發電的小型的系統構 成，作爲家庭用可容易利用，容易獲得利用的擴大。 [第二實施形態] 以下，針對本發明的燃料電池系統所涉及的一實施形 態的第二實施形態加以說明。 再者，本第二實施形態中，與上述第一實施形態重複 的說明予以簡化及省略。 [燃料電池系統的構成] (整體構成） 本第二實施形態的燃料電池系統的整體構成由於和上 -50- 200837007 述第一實施形態相同，省略其說明。 (改質單元） 接著，說明本第二實施形態的燃料電池系統1 〇〇的改 質單元300的構成。 第2圖是表不改質系統的槪略構成的槪念圖。 本第二實施形態的改質單元3 0 〇是與上述第一實施形 態相同，爲具備汽化器140、改質器150、CO轉換器155、 CO選擇氧化器156及熱交換裝置160的一體構成。 本第二實施形態的改質單元中，在上部殻體32〇的頂 板部3 2 5 ’將大直徑部3 2 1的中心軸上中心軸大致一致之大 致圓筒形的輻射管的加熱部3 2 6 —序列設置形成軸向一端 部的上端朝著上方突出的狀態。 本第二實施形態中，與上述第一實施形態相同，改質 器150的燃燒器151被安裝在從大致圓筒形加熱部326的上 部殼體320的上端突出的上端部所安裝的未圖示的燃燒器 安裝台上，配設在大致位於加熱部3 2 6中心軸上的狀態。 並且，燃燒器151是如上述，藉著從送氣鼓風機170所供給 的空氣，使液體燃料11 1及燃料氣體燃燒，將改質器150加 熱。 本第二實施形態中，加熱部326位在小直徑部324內的 另一端側的下端側是以大致對應改質容器1 52的長度尺寸 所形成。 加熱部3 26的內周圍側配設有作爲整流管的輻射部327 -51 200837007 。該輻射部327爲封閉板327A封閉軸向一端部的大致有底 圓筒形，形成大致對應於改質容器1 52的後述改質觸媒層 15 2D的長度尺寸。形成該輻射部327的軸向另一端的上端 部是如第3圖表示，形成朝向上方逐漸擴開的狀態。 再者，封閉板3 2 7 A雖如例示說明燃燒器1 5 1的燃燒氣 體不能流通的板狀，但是例如具有燃燒氣體一部份可流通 的孔、網眼狀物等可以各種形態。亦即，封閉板327A是 相對於輻射部3 27內從燃燒器151側流入另一端側的燃燒氣 體賦予流通阻力，具有使來自燃燒器1 5 1的燃燒氣體的至 少一部份可流動於輻射部327的外圍側與輻射管的加熱部 3 26的內周圍側之間的功能。因此，雖是以完全封閉爲佳 ’但是也可以對應輻射部3 27與加熱部326之間流通阻力的 大小或輻射部3 27與加熱部326的加熱程度等，設置燃燒氣 體的一部份可通過封閉板327A的孔等。 此外，在輻射部3 27的軸向一端部，如第3圖表示一序 列設置作爲載放部的大致圓筒形的筒狀腳部327B。並且， 輻射部327是相對於加熱部326配設在大致同一軸上，例如 安裝固定在筒狀腳部327B載放於形成改質容器152底面之 流入空間部152E端面上的狀態。該輻射部327的配設狀態 是在改質觸媒層1 52D的軸向下端部不位於內周圍側的狀 態。亦即，詳細如後述，原料氣體從改質觸媒層1 5 2D的 下端流入，沿著軸向持續朝著上方流通加以改質處理的流 通方向的上游側，爲了抑制過熱使輻射部327不定位而載 放即安裝固定地配設在流入空間部1 52E上。再者，載放 -52- 200837007 部不僅限於同直徑的筒狀形狀的筒狀腳部3 27B，例如可以 運用同軸向設置複數個棒形的構成等，配設輻射部3 27的 構成等任意的構成。 又，輻射部3 27的外圍面，如第3圖表示，一體設有以 細長鋼材相對於中心軸成螺旋狀配設的亂流部3 2 7 C。該亂 流部3 2 7 C不抵接在加熱部3 2 6的內周圍面，並且流通在輻 射部3 2 7的外圍面與加熱部3 2 6的內周圍面之間燃燒器1 5 1 的燃燒氣體是形成相對於中心軸呈螺旋狀流通的狀態。再 者，第3圖爲了說明的方便起見，雖表示以丨支細長鋼材形 成的亂流部327C ’也可以複數支形成，例如剖面形成波浪 形從輻射部327的外圍面突出，或者設置呈肋條狀隆起的 狀態，將該等與細長鋼材組合等形成各種形狀。 [燃料電池系統的動作] 接著，針對本第二實施形態的燃料電池系統1 〇 〇的發 電動作說明。 首先’控制裝置取得發電要求的相關訊號時，對於燃 燒器1 5 1供給液體燃料1 1 1與空氣將改質器1 5 〇例如加熱到 7 〇〇 °C左右爲止。利用該燃燒器151的燃燒氣體是流入對向 的輻射部3 2 7的內周圍側持續地將輻射部3 2 7加熱，從擴開 的上端向下方流過輻射部327的外圍面與加熱部326的內周 圍之間。此一流過時，藉著亂流部3 2 7 C相對於改質器1 5 0 的中心軸呈螺旋狀流過。根據此一流過，將輻射部3 2 7及 加熱部3 2 6加熱。並且，燃燒氣體是從加熱部3 2 6的下端朝 -53- 200837007 向上方流通於加熱部326的外爲面與改質容器152的內周圍 面之間，將加熱部326及改質容器152加熱。並且，流過改 質容器152上部的燃燒氣體向下方流過改質容器152的外圍 面側，流入大直徑部3 2 1內。 如上述，改質器150被加熱的同時，將熱交換裝置160 加熱。並且，控制裝置驅動搬運泵1 8 2將儲存在純水槽1 8 0 的純水181經由供水路徑183供給到熱交換裝置160生成水 蒸氣，供給水蒸氣到汽化器1 40。隨後，控制裝置將脫硫 器1 3 0的電加熱器加熱的同時，驅動液體燃料泵1 2 1將液體 燃料從液體燃料儲存槽1 1 0到脫硫器1 3 0例如以大約 3 0 0 [ m 1 /小時]供給。 供給該脫硫器1 30的液體燃料1 1 1流入到脫硫劑容器內 ’以脫硫觸媒塡充到脫硫劑容器所形成未圖示的脫硫觸媒 層剖面的流速分布大致均一的狀態續地加熱進行脫硫處理 。並且，脫硫處理後的液體燃料1 1 1是以汽化器140與熱交 換裝置1 60所供給的水蒸氣混合後汽化，作爲汽化液體燃 料供給改質器150。並且，汽化液體燃料是以改質器150改 質成富氫的燃料氣體。 在此，改質器150的燃燒器151之燃燒氣體的流通中， 加熱後的輻射部327是藉輻射熱經由加熱部326將改質容器 152加熱到例如7〇〇。(：左右爲止。再者，輻射部327不位在 改質容器1 52的改質觸媒層1 52D的下端部，即配設使輻射 部327的封閉板327a位在較改質容器152的改質處媒層 15 2D下端部更上方的狀態，因此形成輻射部327的輻射熱 -54- 200837007 賦予改質觸媒層1 52D下游側的加熱比例少的狀態。因此 ，改質觸媒層152D的原料氣體流入的下端形成多少溫度 低於上端的狀態，抑制過熱。因此流入改質觸媒層i 52D 下端的原料氣體在改質觸媒層1521)的軸向大致全區域被 改質處理，可有效穩定地加以處理。 並且，改質器150所改質處理的燃料氣體是藉著c〇 轉換器155及CO選擇氧化器156轉換•除去燃料氣體中的 CO，從改質單元3 00供給到燃料電池2〇〇。 另外，供給到燃料電池200的燃料氣體例如以加濕氣 等適當加濕之後，供給至燃料電池200的負極2〇2側。供給 該負極202側的燃料氣體的氫是與適當加濕供給燃料電池 2〇〇的正極201側的空氣中的氧反應生成水的同時，在正極 2〇1及負極202間產生直流電。 再者，包含負極202側的多餘氫的燃料氣體被供給到 改質器1 5 0的燃燒器1 5 1後燃燒。 [燃料電池系統的作用效果] 本第二實施形態中，除了上述第一實施形態的燃料電 池系統的作用效果（1)〜（3)及（5)〜（9)之外，可實現以下的 作用效果（10〜（16)。 (1〇)如上述’上述第二實施形態的改質器15〇是將直 徑小於改質容器152的內側筒狀體152A的筒狀加熱部326 ’配設在中心軸與內側筒狀體1 52A內周圍側大致〜致的 狀態’該加熱部326的內周圍側大致對應於改質容器152的 -55- 200837007 改質室1 5 2 C的軸向一端部的位置配設燃燒器1 5 1。另外， 將直徑小於加熱部3 26與燃燒器1 5 1相對的軸向一端部爲封 閉板327A所封閉的有底筒狀輻射部327，在中心軸與加熱 部3 26的內周圍側大致一致的狀態下，配設使燃燒器1 5 1的 . 燃燒氣體可在外圍面與加熱部326的內周圍面之間流通。 • 藉此，燃燒器151的燃燒氣體是從輻射部3 27的內周圍 側未被封閉板327A所封閉的另一端側流入後折返而從另 φ 一端側流出之後，流通於輻射部327與加熱部3 26之間。 因此，輻射部327被加熱的同時可有效地將位在改質 容器152內周圍側的加熱部326加熱，同時輻射部327的熱 是經由加熱的加熱部326將改質容器152加熱，不容易產生 改質容器152之軸向溫度的不均一，可有效加熱穩定進行 原料氣體的改質處理。另外，可利用支撐燃燒器1 5 1的加 熱部3 26，可以設置筒狀輻射度327的簡單構成，提供對於 改質容器152的穩定加熱。 φ (11)並且，上述第二實施形態中，相對於中心軸大致 沿著鉛直方向的狀態設置的改質容器1 52，使燃料氣體朝 | 著鉛直方向大致下方流出的狀態配設燃燒器1 5 1的同時， • 在朝向上方開口的狀態下配設輻射部3 27 ’亦即爲封閉板 3 27A所封閉的一端部在軸向位於下端側的狀態配設。 因此，從燃燒器1 5 1的液體滴落或運轉停止時輻射部 3 27的結露等，可以防止液體滴落到燃燒器151。因此，可 以防止因液體滴落導致燃燒器1 5 1的堵塞或損傷等，同時 可以產生穩定的燃燒氣體’容易獲得穩定的運轉。 -56- 200837007 (12) 並且，上述第二實施形態中，連接著改直容器 152的流通部153的供給管153A的軸向一端部，設置內部 具有大致柱形空間原料氣體可流入的原料氣體供給部 1 5 3 D。使得輻射部3 2 7朝向上方開口的狀態藉著設置在輻 射部3 2 7的筒狀腳部327B載放，例如安裝固定在該原料氣 體供給部1 5 3 D上。 因此，從供給管1 5 3 A流入到改質室1 5 2 C內的原料氣 體一旦流入大致柱形空間的原料氣體供給部丨5 3 D，使原 料氣體形成大致均一流過改質觸媒層1 5 2D，不致偏流地 獲得與改質觸媒更爲均勻的接觸，獲得更爲良好的改質處 理。並且’無偏流使得原料氣體流通於改質觸媒層1 5 2D 的大致柱形空間之簡單構成的原料氣體供給部153D，可 以共用在以設置筒狀腳部327B的簡單構成配設輻射部327 的構成’容易獲得構成上的簡化與製造性的提升。尤其是 以筒狀腳部327B作爲筒狀構成一序列設置在輻射部3 27。 因此’可以簡單的構成對應，容易獲得構成上更爲簡化與 製造性的更爲提升。 (13) 又’所配設的輻射部3 27是藉著流通部153在改質 室1 5 2 C內使原料氣體大致沿著軸向方向流通的狀態，供 給原料氣體使改質氣體流出的構成的改質容器，在形成對 應原料氣體流通於改質室1 52C內的上游側位置的內側筒 狀體152A下端部，配設使輻射部327不位於相對位置，亦 即使輻射部327不定位在形成對應原料氣體流通的上游側 位置的改質觸媒層1 5 2 D的下端部。 -57- 200837007 如上述，會減少燃燒器1 5 1所加熱之來自輻射部的輻 射熱作用在原料氣體流通的上游側的比例，可以防止改質 室152C的原料氣體流通的上游側的過熱，獲得改質室 152C的改質觸媒152D整體大致均一且穩定的改質處理， 以簡單的構成容易獲得有效的改質處理。 (14) 另外，上述第二實施形態是在加熱部326的內周 圍面與輻射部327的外圍面之間相對於中心軸配設呈螺旋 狀的亂流部327C。 因此，流過加熱部3 26的內周圍面與輻射部3 27外圍面 之間的燃燒器1 5 1的燃料氣體是相對於中心軸呈螺旋狀流 通，可提升輻射部3 27及加熱部326的加熱效率，容易獲得 有效的改質處理。 (15) 並且，亂流部327C是在輻射部327的外圍面設置 朝加熱部326的內周圍面突出的螺旋狀。 因此，將細長棒形的鋼材呈螺旋狀減繞在輻射部327 的外圍面等的簡單構成，容易獲得燃燒氣體的螺旋狀流通 ，可以簡單的構成容易獲得有效的改質處理。 (16) 另外，上述第二實施形態中，擴開形成與輻射部 3 27的封閉板327A所封閉的軸向一端部相反側的另一端部 的周緣。 因此，可獲得燃燒器1 5 1的燃燒氣體順利流入輻射部 3 27內周圍側的狀態，可有效地將輻射部327加熱。 [第三實施形態] -58- 200837007 接著，針對本發明燃料電池系統所涉及之一實施形態 的第三竇施形態說明如下。 再者，第三實施形態爲上述第一實施形態的流通部 1 5 3是以其他的形態。並且，對於其他的構成，由於相同 ^ 而簡化及省略其說明。 • 第5圖是表示本實施之一形態的改質單元的槪略構成 的槪念圖。 φ 第5圖中，改質器150的改質容器152具有直徑尺寸不 同，中心軸大致一致的內側筒狀體1 52A及外側筒狀體 152B，該等內側筒狀體ι52Α及外側筒狀體152B間形成爲 區劃形成大致環狀空間的改質室1 52C的大致環狀筒形狀 。再者，改質容器1 5 2是與第一實施形態同樣，不僅限於 以單純圓筒形的內側筒狀體152A及外側筒狀體152B所形 成的構成，例如使用角筒狀或周圍方向形成波浪形狀的內 側筒狀體152 A及外側筒體狀15 2B形成等，可以形成大致 0 環狀筒形狀的內部空間的任意形狀來形成。 並且，改質容器152內，藉著具有通氣性的未圖示的 改質間隔構件，在軸向一端側的上端側塡充改質觸媒形成 ^ 改質觸媒層1 52D的同時，在軸向另一端側的下端側塡充 有塡充材形成改質塡充材層15 2G。並且，改質間隔構件 使與上述第一實施形態同樣，不限於網眼狀構件等，例如 可運用塡充氧化鋁粒子的構成等的各種構成。該大致環狀 筒形狀的改質容器1 5 2的軸向一端的下端一體設有流通部 153。 -59- 200837007 該流通部1 5 3，具有：同時具有原料氣體流入改質容 器152作爲原料氣體供給部153D的功能的供給管153A，及 該供給管153A內插嵌在大致同軸上的複數個回流管153B ，連接在改質容器1 5 2的軸向端部的下端。 供給管153A是如第一實施形態的流入空間部152E， 形成爲將內部形成大致圓柱形空間的供給室區劃形成的大 致圓筒形狀，改質容器152形成有底環狀筒形狀在內周圍 側形成加熱室152F。並且，該供給管153A的軸向一端上 端的大致中央載放固定有輻射部327。該輻射部327在第一 實施形態的輻射部327的下端，在同軸上一體具有同直徑 的筒狀腳部327B，該筒狀腳部327B被載放在供給管153A 端面上的狀態，相對於加熱部326配設在大致同軸上。又 ，供給管1 5 3 A的軸向端部的下端面大致中央，設有原料 氣體流入的原料流入部153D1。 回流管153B是與第一實施形態同樣，軸向的一端貫 穿改質觸媒層152D在改質室152C內的軸向一端側的上端 側內開口使改質氣體可流入，軸向的另一端貫穿供給管 1 5 3 A連接在改質氣體流出部1 5 3 E。再者，該改質氣體流 出部1 5 3 E是與一序列一體形成在第一實施形態的原料氣 體供給部1 5 3 D的狀態同樣，一序列一體形成在同直徑的 供給管153A上 [燃料電池的作用效果] (17)如上述，上述第三實施形態的改質器150，具備 -60- 200837007 在位於大致中心軸上配設有燃燒器1 5 0的內側筒狀體1 5 2 A 及與該內側筒狀體152A直徑尺寸不同中心軸大致一致的 外側筒狀體1 5 2B之間，區劃形成具有塡充改質觸媒所形 成的改質觸媒層152D及塡充有塡充材所形成改質塡充材 層152G的大致環狀空間的改質室152C的改質容器152。 並且，將含有汽化器140混合水蒸氣而汽化的碳氫化合物 原料的液體燃料的原料氣體供給到形成改質容器1 5 2的改 質室152C軸向的改質塡充材層152G側之一端側的供給管 153A連接在改質容器152的軸向一端的同時，插簽到供給 管153A內一端部貫穿改質室152C改質室152C內的軸向 另一端側所生成的改質氣體可流入地使回流管1 5 3 B在開 口的狀態下複數配設構成流通部1 53。 如上述，例如作爲燃料電池2 0 0利用的氫氣供給改質 氣體的場合等，可比較容易地確保根據所需供應量而塡充 改質觸媒的容量，同時對於大致環狀空間只須塡充改質觸 媒及塡充材，作業性佳。並且，構成原料氣體供給改質室 152C的供給管153A及使得改質室152C的改質觸媒生成 的改質氣體流通予以回收的回流管153B作爲複數插嵌在 供結管1 5 3 A構造的流通部1 5 3，因此供給原料氣體的構成 及回收生成的改質氣體的構成可形成匯集在改質容器152 一側的構成，例如可容易獲得改質容器1 5 2的絕熱、不易 和其他的構成產生干涉等、構成的小型化。此外，以塡充 材塡充到改質容器1 52內的構成，使得和有效流通在回流 管1 5 3 B的改質氣體之熱交換效率提升的構成可以大致環 •61 - 200837007 狀空間的簡單構成的改質容器152獲得，可以簡單構造容 易獲得製造性的提升容易獲得有效進行改質處理的構成。 又’供給管1 53A所供給的原料氣體在加熱到預定的溫度 所生成的改質氣體流通於插嵌到供給管1 5 3 A內周圍側的 回流管時被加熱，可獲得良好的熱效率。 (18) 並且，將連接在改質容器152的軸向一端的供給 管1 5 3 A形成內部區劃形成大致柱形空間的供給室的大致 筒狀。改質室152C另一端側的一端開口的回流管153 B的 另一端，連接有貫穿鄰接在供給管1 5 3 A所設置，內部具 有大致柱形空間改質氣體可流入的改質氣體流出部1 5 3 E 的供給管1 5 3 A。 因此，原料氣體經由供給管1 5 3 A對於改質室1 5 2 C的 流入，及改質室152C的改質觸媒層152D改質所生成改質 氣體的回收上，可獲得無偏流大致均一原料氣體及改質氣 體的流通，塡充後的改質觸媒無偏流地利用於改質處理， 並可提升原料氣體與改質氣體的熱交換效率，有效獲得良 好的改質處理。 (19) 並且，與改質容器152的外側筒狀體152B大致同 直徑的筒狀一序列一體形成在外側筒狀體1 52B的供給管 1 5 3 A上，以和供給管1 5 3 A大致同直徑的筒狀一序列一體 形成回流管153B經供給管153A連接的改質氣體流出部 1 5 3 E。 如上述，由於一序列一體形成大致筒狀的改質容器 1 5 2的外側筒狀體1 5 2 B ;大致柱形空間的供給管1 5 3 A ;及 -62- 200837007 回流管1 5 3 B連接的改質氣體流出部1 5 3 E，因此例如可以 藉軸向區劃筒狀構件等一序列形成，容易獲得構造上的簡 化及製造性的提升。另外，容易形成與其他構件之系統構 成的構築，同時容易獲得系統構成的小型化等。 • (20)並且，與上述第一實施形態同樣，以單元構成作 ★ 爲改質單元3 00，因此可更爲提升熱效率，有效獲得良好 的改質處理。 • 又，作爲燃料電池系統1 〇〇加以利用，因此可提供有 效且穩定發電的小型的系統構成，容易利用作爲家庭用， 容易獲得利用上的擴大。 [第四實施形態] 接著，針對本發明燃料電池系統所涉及之一實施形態 的第四實施形態說明。 並且，本第四實施形態中，與上述第三實施形態重複 # 的說明與以簡化及省略。 第5圖是表示本第四實施形態的改質單元的槪略構成 的槪念圖。 本第四實施形態的流通部1 5 3，具有：同樣可作爲原 料氣體流入改質容器1 5 2的原料氣體供給部1 5 3 D的功能的 供給管153A’及該供給管153A內插嵌於大致同軸上的複 數個回流管1 5 3 B，連接在改質容器1 5 2的軸向端部的下端 〇 供給管153A是如第二實施形態的流入空間部152E， - 63- 200837007 形成爲內部被區劃形成大致圓柱形空間的供給室的大致圓 筒形狀，將改質容器152形成爲有底環狀筒形狀在內周圍 側形成加熱室152F。並且，該供給管153A的軸向一端的 上端大致中央載放固定具有與第二實施形態同樣的封閉板 327A所封閉之亂流部327C(未圖示）的輻射部327。該輻射 部3 27在第二實施形態的輻射部327的下端一體具有同軸上 作爲同直徑載放部的筒狀腳部327B，該筒狀腳部327B被 載放在供給管153A端面上的狀態，相對於加熱部3 26配設 在大致同軸上。又，供給管1 5 3 A的軸向端部的下端面大 致中央設有原料氣體流入的原料流入部1 5 3 D 1。 回流管153B是與第一實施形態同樣，軸向的一端貫 穿改質觸媒層152D在改質室15 2C內的軸向一端側的上端 側內開口使改質氣體可流入，軸向的另一端貫穿供給管 153A連接在改質氣體流出部153E。再者，該改質氣體流 出部1 5 3 E是與一序列一體形成在第二實施形態的原料氣 體供給部1 5 3 D同樣，一序列一體形成在同直徑的供給管 1 53 A 上。 [燃料電池系統的作用效果] 本第四實施形態可實現與上述第三實施形態同樣的燃 料電池系統的作用效果（17)〜（20)。 [第五實施形態] 接著，針對本發明燃料電池系統所涉及之一實施形態 -64 - 200837007 的第五實施形態說明。 並且，該第五實施形態是將上述第二實施形態的燃燒 器1 5 1配設爲燃燒氣體形成上升流的狀態。並且，針對其 他的構成由於相同，其說明與以簡化及省略。 第6圖是表示第五實施形態的改質單元之改質器附近 的槪略構成的槪念圖。 第6圖中，改質器150的上部殼體320形成小直徑部324 的軸向一端的上端爲頂板部3 25所封閉。並且，配設在該 小直徑部324內的改質容器152在改質室152C的下端部未 塡充有改質觸媒層152D，構成爲形成大致環狀空間的流 入空間部152E的狀態。 又，安裝有燃燒器151的大致筒狀的加熱部326是位在 改質容器152內周圍側的加熱室152F，中心軸配設與改質 容器1 52大致一致。該加熱部3 26，例如下端部被安裝固定 在具有第二實施形態的流通部1 5 3的供給管1 5 3 A所連接的 大致柱形空間的原料氣體供給部1 5 3 D上。並且，該加熱 部3 26內，大致對應改質室152C下端部的位置，配設燃燒 器1 5 1使燃燒氣體朝向大致上方流出的狀態。 另外，加熱部3 2 6的內周圍側配設有輻射部3 2 7。 該輻射部327是與第二實施形態同樣，軸向的一端爲 封閉板3 27A所封閉形成在另一端緣擴開的有底圓筒上， 外圍面設置亂流部327C。 又，輻射部327的軸向一端與封閉板327A —序列突設 著向外方呈突緣狀突出的支撐部3 27D。該支撐部3 27D被 -65- 200837007 載放在加熱部3 2 6的軸向一端的上端部形成可將輻射部3 2 7 垂吊支撐在加熱部326的突緣狀。 並且，在支撐部327D周緣附近的周圍方向開口形成 複數個通氣孔327E。該等通氣孔3 27E在輻射部327垂吊支 撐於加熱部3 26的狀態下，輻射部3 27的外圍面與加熱部 3 26的內周圍面之間，設置使上方流通的燃燒器151的燃燒 氣體流通可流過封閉板32 7A的上方。 再者，支撐部3 2 7D不限於突緣狀，例如也可以形成 燃燒氣體可流通於彼此之間的複數個輻射狀突出的形狀等 〇 並且，改質器150的加熱時，燃燒器151的燃燒氣體流 入相對的輻射部327的內周圍側持續地將輻射部327加熱， 從擴開的下端朝著上方流過輻射部327的外圍面與加熱部 3 2 6的內周圍面之間。此一流過時，藉著亂流部3 2 7 C相對 於改質器1 5 0的中心軸呈螺旋狀流過。藉著該流過，將輻 射部327及加熱部326加熱。並且，燃燒氣體流通支撐部 3 27D的通氣孔3 27E到達小直徑部324內的上部，流過改 質容器1 5 2的外圍面側及內周圍面側的下方，流入大直徑 部3 2 1內。 [燃料電池系統的作用效果] (2 1)如上述，上述第五實施形態的改質器150中，針 對上述第二實施形態及第四實施形態相同的構成可實現同 樣的作用效果。 -66 - 200837007 並且，第五實施形態是相對於中心軸大致沿著鉛直方 向的狀態設置的改質容器1 52，燃料氣體朝著鉛直方向的 大致上方流出的狀態配設燃燒器1 5 1的同時，向下方開口 的狀態配設輻射部327，亦即配設使封閉板327A所封閉的 • 一端部在軸向位於上端側的狀態。 . 因此，例如將輻射部3 27的端部卡止或連結在加熱部 326的端部等，藉此將輻射部327安裝在加熱部326的端部 φ 可容易配設輻射部327，容易獲得構成的簡化與製造性的 提升等。 (22) 並且，第五實施形態是在輻射部327的封閉板 3 27A所封閉的軸向一端部，將朝著外方突設的支撐部 3 2 7D垂吊支撐在加熱部326的端部。 因此，藉著朝外方突設的簡單構造的支撐部327D可 以將輻射部327支撐在加熱部326，構造簡化容易獲得製造 性的提升與小型化等。 φ 尤其是將支撐部3 27D呈突緣狀一序列設置在封閉板 327A上，藉封閉板3 27A封閉形成輻射部327時，以支撐 4 部327D的尺寸形成直徑大於輻射部327的直徑尺寸安裝即 ‘ 可形成支撐部3 27D，更可獲得製造性的提升。此外，可 以提升支撐力，穩定地垂吊支撐輻射部3 27。 (23) 又，使輻射部3 27的下端部與第二實施形態同樣 地擴開形成。 如上述，由於燃燒器1 5 1爲配設使燃燒氣體朝著鉛直 方向的大致上方流通狀態的構成，例如運轉停止時的結露 -67- 200837007 等可防止對於燃燒器1 5 1的液體滴落，可以周緣擴開的簡 單構成容易獲得燃燒器1 5 1的保護及穩定的燃燒。 (24)並且，將安裝燃燒器151的加熱部3 26安裝固定在 原料氣體供給部1 5 3 D上。 如上述，作爲配設加熱部326的構成可利用使無偏流 的原料氣體流通於改質觸媒層152D用的大致柱形空間的 簡單構成的原料氣體供給部1 5 3 D，容易獲得構成更爲簡 化與製造性的提升。 [實施形態的變形例] 此外，以上說明的樣態是表示本發明之一樣態，本發 明不限於上述的各實施形態，在可達成本發明的目的及效 果的範圍內的變形與改良，當然都包含在本發明的內容內 。並且，實施本發明時的具體構造及形狀等，在可達成本 發明的目的及效果的範圍內，自然毫無疑問地包含其他的 構造與形狀。 亦即，本發明的改質器1 50是如上述，雖已說明利用 在燃料電池系統100的形態，但是利用在燃料系統100的例 如氫氣製造裝置等也可以加以運用。 又，不爲單元構成，也可以改質器150單獨的構成。 另外，單元構成如上述的各實施形態，不僅限於組裝熱交 換裝置160、汽化器140、CO轉換器155及CO選擇氧化器 15 6所有的構成，也可以是組合其中之一的構成，並組合 脫硫器130等的構成。 -68- 200837007 此外’改質器1 5 0可以是朝著下方噴出燃燒氣體的狀 態配設燃燒器1 5 1的構成，或者朝向大致水平方向噴出燃 燒氣體的狀態配設等。 另外，燃燒器1 5 1不僅限於1個，·也可以設置複數個。 * 又’改質用的加熱手段的構成不僅限於燃燒器1 5 1， * 例如也可以使用電熱器等其他的加熱方式等。 另外’作爲第一及第二實施形態的流通部1 5 3的雙重 Φ 管部1 5 3 c，也可以在供給管1 5 3 Α與回流管1 5 3 Β之間例如 塡充有塡充材。 再者，作爲塡充材，例如也可以運用毛狀不鏽鋼等的 金屬或氧化鋁粒子等的無機材料等，具有抗蝕性與抗熱性 的各種構件。 塡充以上塡充材的構成可提升流通在供給管i 5 3 A的 原料氣體與流通在回流管1 5 3 B的改質氣體的熱交換效率 ，獲得更爲良好的熱效率。 • 並且，作爲第一及第二實施形態的流入空間部1 52E， 雖已說明形成具有大致柱形空間的大致圓筒形狀，但是也 可以如第五實施形態的流入空間1 5 2 E，也可以形成在改質 ~ 容器152的端部未一序列塡充改質觸媒的大致環狀筒形狀 〇 另一方面，第二及第四實施形態中，也可以在改質塡 充材層1 5 2 G的軸向端部設置大致環狀筒形狀或大致圓筒 形的流入空間部152E等形成中空狀態。 又，第一實施形態至第五實施形態的回流管1 53B，也 -69- 200837007 可以在改質觸媒層152D內在改質觸媒層152D的周圍方向 形成螺旋狀。 根據此一構成，可更爲提升流通於回流管153B的改 質氣體與改質觸媒的熱交換效率，有效地獲得良好的改質 處理。 又，螺旋狀也可以在形成回流管1 5 3 B長方向的改質 容器1 52的軸向形成螺旋狀。此外，也可以在改質觸媒層 152D的周圍方向以螺旋狀且回流管153B的長方向也形成 螺旋狀。 另外，上述各實施形態中，對於改質容器152的原料 氣體的供給及從改質容器152的改質氣體流出的構成不使 用雙重管構造的流通部153，而是例如從改質容器152的軸 向一端側供給原料氣體，從另一端側回收改質氣體等，可 利用任意的構成。 並且，輻射部327雖是擴開形成開口的端部周圓，也 可以非擴開形成。 此外，第二、第四及第五實施形態中，也可以不設置 亂流部327C。又，雖是將亂流部327C設置在輻射部327的 外圍面，例如也可以設置在加熱部3 26的內周圍面，或者 配設在輻射部3 27的外圍面與加熱部326的內周圍面之間等 。又，第二實施形態的第3圖及第五實施形態的第6圖雖是 例示亂流部327C不接觸加熱部326內圍面的構成，旦市也 可以接觸的狀態。 並且，第五實施形態的輻射部3 27的支撐部327D雖是 -70- 200837007 例示垂吊在加熱部326端部的構成，但是也可以是配設輻 射部327的構成，不限於此。 例如第五實施形態中，輻射部327的擴開下端周緣是 連接在加熱部326的內周圍面。並且，在該擴開的周緣沿 著周圍方向設置可通氣的通氣孔3 27E。並且，也可以該周 緣部份具有支撐部的功能。 同樣地，第二實施形態中，筒狀腳部327B雖然具有 載放部的功能，同樣地，可以將擴開的上端周緣連接在加 熱部326的內周圍面上，或者可垂吊支撐在加熱部326的端 部。另外，在該擴開的周緣上沿著周圍方向設置可通氣的 通氣孔3 27E。並且，也可以使周緣部份作爲支撐部的功能 ，不設置筒狀腳部327B。 其他，本發明實施之具體的構造及形狀等，在可達成 本發明目的的範圍內也可以是其他的構造等。 【圖式簡單說明】 第1圖是表示本發明所涉及燃料電池系統的槪略構成 的方塊圖。 第2圖是表示上述燃料電池系統的第一及第二實施形 態的改質單元的槪略構成的槪念圖。 第3圖是表示上述第二實施形態的改質單元的改質器 附近的槪略構成的槪念圖。 第4圖是表示上述第一及第二實施形態的改質單元的 改質室的上視剖面圖。 -71 - 200837007 第5圖是表示上述第三實施形態所涉及改質單元的槪 略構成的槪念圖。 第6圖是表示上述第五實施形態所涉及改質單元的改 質器附近的槪略構成的槪念圖。 【主要元件符號說明】 1〇〇 :燃料電池系統 1 1 〇 _·液體燃料儲存槽 1 11 :液體燃料 120 :燃料搬運路徑 1 3 0 :脫硫器 140 :汽化器 1 5 0 :改質器 1 5 1 :燃燒器 1 5 2 :改質容器 152A :內側筒狀體 152B :外側筒狀體 1 5 2 C :改質室 152D :改質觸媒層 1 5 2 E :流入空間部 152F :加熱室 1 5 3 :流通部 1 5 3 A :供給管 153B :回流管 -72- 200837007 153C :雙重管部 153D :原料氣體供給管 1 5 3 D 1 :原料流入部 153E :改質氣體流出部 155 : CO轉換器 155A :外筒部 1 5 5 B :內筒部 155C : CO轉換容器 155D : CO轉換觸媒層 15 5E :改質氣體流通部 155F :上升氣體流通部 1 5 5 G :空氣導入管 1 5 5 Η :供水連結管 1551 :水蒸氣供給管 156 : CO選擇氧化器 156Α :封閉板部 15 6Β :筒狀部 156C :間隔筒部 15 6D :流出管部 15 6Ε :改質氣體流出管 156F :塡充材層 156G : CO選擇氧化觸媒層 160 :熱交換裝置 1 6 1 :熱交換部 -73- 200837007 1 6 1 A :水流通管 1 6 1 B : 7jc蒸氣生成管 1 6 1 C :水蒸氣供給管 170 :送氣鼓風機 1 8 0 :純水槽 1 8 1 :純水 1 8 2 :搬運泵 1 8 3 :供水路徑 1 8 3 A :供水管 185 :分離器 187 :冷卻裝置 187A:熱回收裝置 187B ：泵 187C :熱交換器 187D :循環路徑 200 :燃料電池 2 0 1 :正極 202 :負極 3 00 :改質單元 3 1 0 :下部殼體 3 1 1 :下安裝突緣 3 1 2 :載放腳部 3 1 3 :燃燒氣體排出部 3 20 :上部殼體 200837007 3 2 1 :大直徑部 322 :階差部 3 23 :上安裝突緣 324 :小直徑部 3 25 :頂板部 326 :加熱部 3 27 :輻射部 3 3 0 :支撐台座部 3 32 :連通孔