JP2000329309A - 触媒燃焼装置 - Google Patents

触媒燃焼装置

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JP2000329309A
JP2000329309A JP11136806A JP13680699A JP2000329309A JP 2000329309 A JP2000329309 A JP 2000329309A JP 11136806 A JP11136806 A JP 11136806A JP 13680699 A JP13680699 A JP 13680699A JP 2000329309 A JP2000329309 A JP 2000329309A
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JP
Japan
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fuel
catalytic combustion
combustion device
reforming
diffusion layer
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JP11136806A
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Toru Eguchi
徹 江口
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Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 メタノール類や炭化水素系燃料を改質して水
素を生成する燃料改質装置に用いられる触媒燃焼装置、
特に、車載用燃料改質装置の熱源となる触媒燃料装置を
提供する。 【解決手段】 炭化水素又はアルコール類を改質原料と
して水素を生成する燃料改質装置に用いられる触媒燃焼
装置であって、触媒支持層と燃料拡散層と燃料供給系と
を具備していることを特徴とする触媒燃焼装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、メタノール類や炭
化水素系燃料を改質して水素リッチガスを生成する燃料
改質装置に用いられる触媒燃焼装置に関し、特に、車載
用燃料改質装置の熱源となる触媒燃料装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、燃料改質装置の熱源としては、図
4に示すようなバーナ方式の装置、又は図5に示すよう
な気体燃料を対象とした触媒燃料装置が使用されてい
た。上記バーナ方式の装置では、空気と燃料とを一緒に
入れて燃焼させながら流すので、燃料が濃いと爆発のお
それがあり、安全性に問題がある。また、改質側に受熱
されるまでの燃焼ガスの温度が非常に高いので、熱効率
が悪く、NOxやCO等の排出ガス中の有毒ガスも多く
含まれる。さらに、均一加熱に困難が伴い、装置全体も
大型化してしまう。
【0003】一方、気体燃料を対象とした触媒燃焼装置
では、バーナー方式のような問題はないが、液体燃料を
用いた場合、均一な燃料の拡散が行われず、均一な加熱
が行われない。特に、始動時は液体燃料が全く気化して
いない状態であるため、不均一さが著しいという問題が
ある。すなわち、ガス状可燃物の場合には、数mm程度
の燃料噴射穴と気孔率の大きな綿状多孔体でも均一な拡
散ができる。しかしながら、メタノールのような液状可
燃物の場合には、燃料供給穴の位置,傾き等の違いによ
って噴射量がばらばらになり、さらに気孔率の大きな例
えば綿状多孔体のようなものでは十分な拡散が困難であ
った。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記問
題点に鑑み、バーナー方式のような安全性や熱効率の悪
さ、NOx、CO等の有毒性排ガス、不均一な加熱、大
型化等の問題を改善した触媒燃料装置を開発すべく、鋭
意検討した。その結果、本発明者らは、従来、気体燃料
を対象としていた触媒燃焼装置について、液体の均一拡
散によって均一な加熱を可能とし、液体にも対応可能と
することによって、かかる問題点が解決されることを見
い出した。本発明は、かかる見地より完成されたもので
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、炭
化水素又はアルコール類を改質原料として水素を生成す
る燃料改質装置に用いられる触媒燃焼装置であって、触
媒支持層と燃料拡散層と燃料供給系とを具備しているこ
とを特徴とする触媒燃焼装置を提供するものである。燃
料改質装置においては、炭化水素又はアルコール類を改
質原料とし、通常、改質部にて水素リッチガスを生成す
るが、本発明の触媒燃焼装置は、このような改質部に均
一に熱を与えるように機能するものである。ここで、触
媒支持層はアルミナ質セラミック繊維からなることが好
適であり、このアルミナ質セラミック繊維の比表面積は
10m2/g以上であることが好ましい。そして、アルミ
ナ質セラミック繊維表面には、白金が0.1〜1.0重
量%担持されていることが好ましい。また、本発明の触
媒燃焼装置は、燃料拡散層がセラミック質繊維を例えば
バインダー等で結合した多孔体からなることが好適であ
り、多孔体の密度は好ましくは理論密度の3〜10重量
%、より好ましくは理論密度の5〜8重量%である。さ
らに、燃料供給系は燃料拡散層と接触し、接触部に燃料
供給用の穴を有することが好適であり、該燃料供給用の
穴の径が好ましくは1mm以下、より好ましくは0.1
〜0.3mmである。
【0006】本発明によれば、液体燃料を用い、均一な
加熱が可能となる。つまり、液体燃料を均一に拡散する
ことにより、温度分布を均一にすることができる。特
に、液体燃料が完全に気化していない始動時には効果的
である。静置しない状態、傾斜させた状態でも同様の効
果を発揮できる。そして、装置としても軽量、コンパク
ト化が可能であり、爆発の危険性が少なく、CO,NO
x等の有毒性排ガスが少ない。また、セラミックス質繊
維をバインダー等で結合することにより、多孔体に毛細
管現象が働き、バインダーで結合されていない多孔体に
比べて燃料の拡散が促進される。さらに、燃料供給用の
穴の径を1mm以下、より好ましくは0.1〜0.3m
mとすることで、全ての穴から燃料が均一に出てくるこ
とによって、燃料を均一拡散し、均一に加熱することが
できる。以下、本発明について、詳細に説明する。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の触媒燃焼装置は、炭化水
素又はアルコール類を改質原料とし、水素リッチガスを
生成するための改質触媒部に熱を与えるものであり、触
媒支持層と燃料拡散層と燃料供給系とを具備する。触媒
支持層はアルミナ質セラミック繊維からなるのが良く、
このアルミナ質セラミック繊維の比表面積は10m2/g
以上であることが好ましい。そして、アルミナ質セラミ
ック繊維表面には、白金が好ましくは0.1〜1.0重
量%、より好ましくは0.3〜0.8重量%担持されて
いる。以下、本発明の実施の形態について添付図面を参
照しながら、詳細に説明する。
【0008】実施の形態(その1) 図1は、本発明の触媒燃焼装置を示すものであり、触媒
支持層1と燃料拡散層2と燃料供給系3とから構成され
ている。触媒支持層1は、アルミナ質セラミック繊維か
らなり、このアルミナ質セラミック繊維の比表面積は1
0m2/g以上である。そして、アルミナ質セラミック繊
維表面には、白金が0.1〜1.0重量%担持されてい
る。このような触媒支持層1は、比表面積が10m2
g以上のアルミナ質セラミック繊維に、白金が0.5重
量%になるようにジニトロジアミン白金硝酸溶液を含浸
後、約60℃で乾燥し、約250℃で焼成することによ
って得られる。
【0009】燃料拡散層2は、セラミック質繊維を例え
ばバインダー等で結合した多孔体であり、多孔体の密度
が理論密度の好ましくは3〜10重量%、より好ましく
は5〜8重量%のものである。燃料拡散層2がセラミッ
ク繊維多孔体であると、繊維がバインダー等により結合
することで、密度が理論密度の3重量%以上であるよう
な場合には、より一層液体が拡散する。結合の方法とし
ては、有機バインダーによる結合、あるいは仮焼成(1
000℃弱)により繊維と繊維とを結合する方法等が考
えられる。結合により拡散が促進されるのは、拡散方法
として毛細管現象が利用されるからであり、繊維同士が
結合していないと毛細管現象により高くなった内圧で通
路が破壊され、それ以上拡散が進行しなくなるためであ
る。燃料供給系3は、例えば図2に示すように薄い平板
状の箱の上に、燃料拡散層に接触する突出物7を設け、
その頂点部分に径1mm以下、より好ましくは0.1〜
0.3mmの穴6を空けたものである。穴6の径を1m
m以下とすることによって、全ての穴から均一に燃料が
噴出し、均一な拡散が可能となる。
【0010】図6は、本発明の触媒燃料装置を組み込ん
だ燃料改質装置の一例を示すものである。この燃料改質
装置は、通常、気化部17と改質部13と触媒燃焼部1
1とから構成される。気化部17は改質原料(炭化水素
やメタノール類)と水16とを気化する部分であり、例
えばノズルで噴射したり、触媒燃焼部11の伝熱で気化
させたりする。改質部(改質触媒部)13は、Cu−Z
n系触媒やNi系触媒により、炭化水素やメタノール類
である改質原料と水(16)から、二酸化炭素CO 2
水素ガスH2(15)を生成する部分である。触媒燃焼
部11は、炭化水素又はアルコール類を改質原料として
水素リッチガスを生成する上記改質触媒部13に熱を与
える。触媒燃焼部11には、図1に示すような本発明の
触媒燃焼装置が配置されており、燃料5と空気4とを投
入すると加熱して、水H2Oおよび二酸化炭素CO2(1
2)が生成する。
【0011】実施の形態(その2) 燃料供給系の例としては、上記実施の形態(その1)に
おける図2の態様の他に、例えば図3に示すような燃料
供給系が挙げられる。図3の燃料供給系は、薄い平板上
の箱の代わりに、全てパイプ状の管で作成されたもので
ある。このような燃料供給系を用いる場合にも、上記実
施の形態(その1)と同様に、触媒支持層および燃料拡
散層を備える。触媒支持層はアルミナ質セラミック繊維
からなることが好ましく、燃料拡散層はセラミック質繊
維をバインダー等で結合した多孔体からなることが好適
である。
【0012】
【発明の効果】本発明によれば、液体燃料を用い、均一
な加熱が可能となる。つまり、液体燃料を均一に拡散す
ることにより、温度分布を均一にすることができる。特
に、液体燃料が完全に気化していない始動時には効果的
である。そして、静置しない状態、傾斜させた状態でも
同様の効果を発揮できる。装置としても軽量、コンパク
ト化が可能であり、爆発の危険性が少なく、CO,NO
x等の有毒性排ガスが少ない。また、セラミックス質繊
維をバインダー等で結合することにより、多孔体に毛細
管現象が働き、バインダーで結合されていない多孔体に
比べて燃料の拡散が促進される。さらに、燃料供給用の
穴を小さくすることで、全ての穴から燃料が均一に出て
くることによって、燃料を均一拡散し、均一に加熱する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明に係る触媒燃焼装置の概略を示
す構成図である。
【図2】図2は、薄い平板上の箱を用いた燃料供給系の
一例を示す概略構成図である。
【図3】図3は、パイプを用いた燃料供給系の一例を示
す概略構成図である。
【図4】図4は、燃料改質装置の熱源として用いられる
バーナ方式の装置の概略を示す構成図である。
【図5】図5は、従来の燃料改質装置の熱源として用い
られる装置の概略を示す構成図である。
【図6】図6は、本発明の触媒燃料装置を組み込んだ燃
料改質装置の一例を示すものである。
【符号の説明】
1 触媒支持層 2 燃料拡散層 3 燃料供給系 4 空気 5 燃料 6 燃料供給穴(噴射穴) 7 燃料拡散層との接触部 8 燃料供給パイプ 9 空気供給系 10 燃料拡散空間 11 触媒燃焼部 12 二酸化炭素CO2および水H2O 13 改質部 14 改質触媒 15 水素H2および二酸化炭素CO2 16 燃料および水 17 気化部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02M 27/02 F02M 27/02 P U F23D 11/40 F23D 11/40 C

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭化水素又はアルコール類を改質原料と
    して水素を生成する燃料改質装置に用いられる触媒燃焼
    装置であって、触媒支持層と燃料拡散層と燃料供給系と
    を具備していることを特徴とする触媒燃焼装置。
  2. 【請求項2】 上記触媒支持層が、アルミナ質セラミッ
    ク繊維からなることを特徴とする請求項1記載の触媒燃
    焼装置。
  3. 【請求項3】 上記アルミナ質セラミック繊維の比表面
    積が、10m2/g以上であることを特徴とする請求項2
    記載の触媒燃焼装置。
  4. 【請求項4】 上記アルミナ質セラミック繊維の表面
    に、白金が0.1〜1.0重量%担持されていることを
    特徴とする請求項3記載の触媒燃焼装置。
  5. 【請求項5】 上記燃料拡散層が、セラミック質繊維を
    バインダーで結合した多孔体からなることを特徴とする
    請求項1記載の触媒燃焼装置。
  6. 【請求項6】 多孔体の密度が、理論密度の3重量%以
    上であることを特徴とする請求項5記載の触媒燃焼装
    置。
  7. 【請求項7】 上記燃料供給系が燃料拡散層と接触し、
    その接触部に燃料供給用の穴を有することを特徴とする
    請求項1記載の触媒燃焼装置。
  8. 【請求項8】 上記燃料供給用の穴の径が、1mm以下
    であることを特徴とする触媒燃焼装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012047138A (ja) * 2010-08-30 2012-03-08 Seishiro Munehira 圧縮空気熱機関
CN106540754A (zh) * 2015-09-18 2017-03-29 中国科学院大连化学物理研究所 一种催化燃烧催化剂及其制备方法和应用

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