JP2664607B2 - 改質装置 - Google Patents

改質装置

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JP2664607B2
JP2664607B2 JP4277448A JP27744892A JP2664607B2 JP 2664607 B2 JP2664607 B2 JP 2664607B2 JP 4277448 A JP4277448 A JP 4277448A JP 27744892 A JP27744892 A JP 27744892A JP 2664607 B2 JP2664607 B2 JP 2664607B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、改質装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】図１１は例えば特開平１−３１７１０１
号公報に記載された従来の改質装置の一例を示す断面図
であり、図において１は改質炉、２は改質炉１内に複数
収納された環状の反応管であり、この反応管２は内管２
ａ、中間管２ｂおよび外管２ｃからなる３重管で構成さ
れている。３は改質炉１と反応管２との間に配設された
放熱防止用の断熱材、４は反応管２の内管２ａと中間管
２ｂとの間に充填された改質触媒、５は改質装置の原料
ガスを反応管２に分配する原料ガスマニフォールド、６
は反応管２で製造された改質ガスを排出する改質ガスマ
ニフォールドである。
【０００３】７は燃料管７ａ、空気噴出孔７ｂ、燃料室
７ｃおよび空気室７ｄからなる燃焼装置であり、この燃
焼装置７は一端が燃料室７ｃに開口し、他端が燃焼空間
８に開口する燃料管７ａを複数本配設し、空気室７ｄと
燃焼空間８とを仕切る壁に燃料管７ａと隣接して空気噴
出孔７ｂを穿設して構成され、その火炎７ｅの方向が反
応管２の長さ方向と平行となるように、改質炉１の下面
に片寄りのないように複数配設されている。９は燃焼装
置７を着火させる着火手段としてのパイロットバーナ、
１０は反応管２の内管２ａ内に充填される充填材であ
り、この充填材１０は１２００℃以上の融点を有するセ
ラミック材あるいは金属材の粒状体が用いられる。１１
は充填材１０を保持する金網、１２は燃焼装置７で燃焼
し、内管２ａの中を通過して内管２ａを加熱した燃焼ガ
スを排出する燃焼ガスマニフォールド、１３は反応管７
間に配設された断熱材、１４は燃料ガスの導入口、１５
は燃焼空気の導入口である。
【０００４】つぎに、上記従来の改質装置の動作につい
て説明する。改質装置の原料ガスである燃料とスチーム
との混合ガスが、例えば４５０℃程度に予熱された後、
改質炉１に導入され、原料ガスマニフォールド５により
分配され反応管２に送られる。原料ガスは内管２ａと中
間管２ｂとの間に充填された改質触媒４中を通過する際
に改質反応を生じ、水素リッチな改質ガスとなる。この
改質ガスは、中間管２ｂと外管２ｃとの間を通り改質ガ
スマニフォールド６で集合し、改質炉１外に取り出され
る。
【０００５】ここで、上記改質反応は激しい吸熱反応で
あるため、反応を継続させるためには反応管２に熱を供
給することが必要となる。そこで、改質炉１内に設けら
れた燃焼装置７の燃焼ガスから熱を供給している。燃料
ガスの導入口１４から燃焼室７ｃに供給された燃料ガス
は、燃料管７ａを通り空気噴出孔７ｂより噴出される燃
焼空気と混合されて燃焼空間８で燃焼する。このような
多管式の分散配置された燃焼装置７は低圧損であり、低
カロリーの燃料まで燃焼させることができることを特徴
としている。燃焼装置７は改質炉１の下面に片寄りのな
いように配設されており、平面的に均一な加熱を行って
いる。
【０００６】燃焼装置７で燃焼した高温、例えば１００
０〜１３００℃の燃焼ガスはそれぞれの環状の反応管２
の中央部を通り、上部の燃焼ガスマニフォールド１２で
集合し、改質炉１外に取り出される。この時、燃焼ガス
が内管２ａおよび充填材１０を加熱し、改質反応が継続
される。充填材１０は燃焼ガスから内管２ａへの伝熱を
促進するように作用し、断熱材１３は燃焼ガスによる外
管２ｃの加熱を防止している。
【０００７】ここで、上記改質装置の通常運転では、火
炎７ｅの長さが例えば２００〜３００ｍｍとなってい
る。しかし、燃料電池の負荷が変動した場合には、改質
装置に供給される燃料ガスの流量等が変動し、それにと
もない空気比等が変動して火炎７ｅの長さが長くなって
しまう。そこで、火炎７ｅがその運転条件により長くな
ったときでも、反応管２に触れないようにするために、
燃焼空間８の高さを充分に確保する必要があり、燃焼空
間８の高さを例えば４００〜５００ｍｍで構成してい
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の改質装置は以上
のように、火炎７ｅの方向が反応管２の長さ方向と平行
となるように燃焼装置７を配設しているので、その運転
条件により火炎７ｅが長くなっても反応管２に触れない
ように、燃焼空間８の高さを充分にとる必要があり、炉
空間が大きくなり、改質炉が大型化してしまうという課
題があった。
【０００９】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、均一な加熱を維持しながら、燃
焼空間をコンパクトにして、改質炉を小型化できる改質
装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明の第１の発明に
係る改質装置は、改質反応管が収納された改質炉に設け
られ燃焼空気が供給される空気室、この空気室に隣接し
て設けられ燃料ガスが供給される燃料室、一端が燃料室
に開口し、他端が改質炉に開口して燃料ガスを改質炉に
噴出する複数本の燃料管および空気室と改質炉とを仕切
る壁に燃料管と隣接して穿設される複数個の空気噴出孔
からなる燃焼装置と、燃料管と空気噴出孔とからそれぞ
れ噴出される燃料ガスと燃焼空気との混合気に点火する
着火手段とを備え、燃料管と空気噴出孔とからそれぞれ
噴出される燃料ガスと燃焼空気との噴出方向が改質反応
管の長さ方向に対して垂直で、かつ、改質炉の中心側に
向くように、燃焼装置を配設したものである。
【００１１】また、この発明の第２の発明に係る改質装
置は、改質反応管が収納された改質炉に設けられ燃焼空
気が供給される空気室、この空気室に隣接して設けられ
燃料ガスが供給される燃料室、一端が燃料室に開口し、
他端が改質炉に開口して燃料ガスを改質炉に噴出する複
数本の燃料管および空気室と改質炉とを仕切る壁に燃料
管と隣接して穿設される複数個の空気噴出孔からなる燃
焼装置と、燃料管と空気噴出孔とからそれぞれ噴出され
る燃料ガスと燃焼空気との混合気に点火する着火手段と
を備え、燃料管と空気噴出孔とからそれぞれ噴出される
燃料ガスと燃焼空気との噴出方向が改質反応管の長さ方
向に対して垂直で、かつ、改質炉の中心側に向くよう
に、燃焼装置を改質炉の外周側面に複数配設するととも
に、複数の燃焼装置の空気室を連続的につないで空気室
に燃焼空気を配分する空気マニフォールドを配設したも
のである。
【００１２】また、この発明の第３の発明に係る改質装
置は、上記第２の発明に係る改質装置に加えて、複数の
燃焼装置の空気室のそれぞれの入口近傍に流量分配装置
を配設し、空気マニフォールドから空気室のそれぞれに
均等に燃焼空気が分配されるようにしたものである。
【００１３】また、この発明の第４の発明に係る改質装
置は、改質反応管が収納された改質炉に設けられ燃焼空
気が供給される空気室、この空気室に隣接して設けられ
燃料ガスが供給される燃料室、一端が燃料室に開口し、
他端が改質炉に開口して燃料ガスを改質炉に噴出する複
数本の燃料管および空気室と改質炉とを仕切る壁に燃料
管と隣接して穿設される複数個の空気噴出孔からなる燃
焼装置と、燃料管と空気噴出孔とからそれぞれ噴出され
る燃料ガスと燃焼空気との混合気に点火する着火手段と
を備え、燃料管と空気噴出孔とからそれぞれ噴出される
燃料ガスと燃焼空気との噴出方向が改質反応管の長さ方
向に対して垂直で、かつ、改質炉の中心側に向くよう
に、燃焼装置を改質炉の外周側面に複数配設するととも
に、複数の燃焼装置の燃料室を連続的につないで燃料室
に燃料ガスを配分する燃料マニフォールドを配設したも
のである。
【００１４】また、この発明の第５の発明に係る改質装
置は、上記第４の発明に係る改質装置に加えて、複数の
燃焼装置の燃料室のそれぞれの入口近傍に流量分配装置
を配設し、燃料マニフォールドから燃料室のそれぞれに
均等に燃料ガスが分配されるようにしたものである。
【００１５】また、この発明の第６の発明に係る改質装
置は、改質反応管が収納された改質炉に設けられ燃焼空
気が供給される空気室、この空気室に隣接して設けられ
燃料ガスが供給される燃料室、一端が燃料室に開口し、
他端が改質炉に開口して燃料ガスを改質炉に噴出する複
数本の燃料管および空気室と改質炉とを仕切る壁に燃料
管と隣接して穿設される複数個の空気噴出孔からなる燃
焼装置と、燃料管と空気噴出孔とからそれぞれ噴出され
る燃料ガスと燃焼空気との混合気に点火する着火手段と
を備え、燃料管と空気噴出孔とからそれぞれ噴出される
燃料ガスと燃焼空気との噴出方向が改質反応管の長さ方
向に対して垂直で、かつ、改質炉の中心側に向くよう
に、燃焼装置を改質炉の外周側面に複数配設するととも
に、燃焼装置をユニット化したものである。
【００１６】また、この発明の第７の発明に係る改質装
置は、改質反応管が収納された改質炉に設けられ燃焼空
気が供給される空気室、この空気室に隣接して設けられ
燃料ガスが供給される燃料室、一端が燃料室に開口し、
他端が改質炉に開口して燃料ガスを改質炉に噴出する複
数本の燃料管および空気室と改質炉とを仕切る壁に燃料
管と隣接して穿設される複数個の空気噴出孔からなる燃
焼装置と、燃料管と空気噴出孔とからそれぞれ噴出され
る燃料ガスと燃焼空気との混合気に点火する着火手段と
を備え、燃焼装置を、燃料管と空気噴出孔とからそれぞ
れ噴出される燃料ガスと燃焼空気との噴出方向が改質反
応管の長さ方向に対して垂直で、かつ、改質炉の中心側
に向くように配設するとともに、燃料管と空気噴出孔と
からそれぞれ噴出される燃料ガスと燃焼空気との噴出方
向が改質反応管の長さ方向に対して平行で、かつ、改質
反応管側に向くように配設したものである。
【００１７】また、この発明の第８の発明に係る改質装
置は、改質反応管が収納された改質炉に設けられ燃焼空
気が供給される空気室、この空気室に隣接して設けられ
燃料ガスが供給される燃料室、一端が燃料室に開口し、
他端が改質炉に開口して燃料ガスを改質炉に噴出する複
数本の燃料管および空気室と改質炉とを仕切る壁に燃料
管と隣接して穿設される複数個の空気噴出孔からなる燃
焼装置と、燃料管と空気噴出孔とからそれぞれ噴出され
る燃料ガスと燃焼空気との混合気に点火する着火手段と
を備え、隣合う燃焼装置の燃料管と空気噴出孔とからそ
れぞれ噴出される燃料ガスと燃焼空気の噴出方向が鋭角
となるとともに、燃料ガスと燃焼空気との噴出方向が改
質反応管の長さ方向に対して垂直で、かつ、改質炉の中
心側に向くように、燃焼装置を改質炉の外周側面に近接
して複数配設したものである。
【００１８】
【作用】この発明の第１の発明においては、燃焼装置
が、燃料管と空気噴出孔とからそれぞれ噴出される燃料
ガスと燃焼空気との噴出方向が改質反応管の長さ方向に
対して垂直で、かつ、改質炉の中心側に向くように配設
されているので、燃焼装置の形成する火炎は改質反応管
の長さ方向に対して垂直となり、その運転条件により例
え火炎の長さが長くなっても、火炎が改質反応管にふれ
ることがなく、燃焼空間の高さを低減でき、改質炉の小
型化が図られる。
【００１９】また、この発明の第２発明においては、燃
焼装置が、燃料管と空気噴出孔とからそれぞれ噴出され
る燃料ガスと燃焼空気との噴出方向が改質反応管の長さ
方向に対して垂直で、かつ、改質炉の中心側に向くよう
に改質炉の外周側面に複数配設されているので、上記第
１の発明と同様に、その運転条件により例え火炎の長さ
が長くなっても、火炎が改質反応管にふれることがな
く、燃焼空間の高さを低減でき、改質炉の小型化が図ら
れる。さらに、空気マニフォールドが、複数の燃焼装置
の空気室を連続的につないで空気室に燃焼空気を配分す
るように配設されているので、燃焼装置の空気室毎に燃
焼空気の導入口を設けることなく、１つの空気マニフォ
ールドから複数の燃焼装置のそれぞれの空気室に燃焼空
気が分配される。
【００２０】また、この発明の第３の発明においては、
複数の燃焼装置の空気室のそれぞれの入口近傍に流量分
配装置を配設しているので、空気マニフォールドから空
気室のそれぞれに配分される燃焼空気が均一に分配さ
れ、均一な燃焼条件が確立される。
【００２１】また、この発明の第４の発明においては、
燃料管と空気噴出孔とからそれぞれ噴出される燃料ガス
と燃焼空気との噴出方向が改質反応管の長さ方向に対し
て垂直で、かつ、改質炉の中心側に向くように、燃焼装
置を改質炉の外周側面に複数配設されているので、上記
第１の発明と同様に、その運転条件により例え火炎の長
さが長くなっても、火炎が改質反応管にふれることがな
く、燃焼空間の高さを低減でき、改質炉の小型化が図ら
れる。さらに、燃料マニフォールドが、複数の燃焼装置
の燃料室を連続的につないで燃料室に燃料ガスを配分す
るように配設されているので、燃焼装置の燃料室毎に燃
料ガスの導入口を設けることなく、１つの燃料マニフォ
ールドから複数の燃焼装置のそれぞれの燃料室に燃料ガ
スが分配される。
【００２２】また、この発明の第５の発明においては、
複数の燃焼装置の燃料室のそれぞれの入口近傍に流量分
配装置を配設しているので、燃料マニフォールドから燃
料室のそれぞれに配分される燃料ガスが均一に分配さ
れ、均一な燃焼条件が確立される。
【００２３】また、この発明の第６の発明においては、
燃料管と空気噴出孔とからそれぞれ噴出される燃料ガス
と燃焼空気との噴出方向が改質反応管の長さ方向に対し
て垂直で、かつ、改質炉の中心側に向くように、燃焼装
置を改質炉の外周側面に複数配設しているので、上記第
１の発明と同様に、その運転条件により例え火炎の長さ
が長くなっても、火炎が改質反応管にふれることがな
く、燃焼空間の高さを低減でき、改質炉の小型化が図ら
れる。さらに、燃焼装置をユニット化しているので、ユ
ニット毎に取り外しが可能となり、メンテナンスや補修
が容易となる。
【００２４】また、この発明の第７の発明においては、
燃焼装置を、燃料管と空気噴出孔とからそれぞれ噴出さ
れる燃料ガスと燃焼空気との噴出方向が改質反応管の長
さ方向に対して垂直で、かつ、改質炉の中心側に向くよ
うに配設するとともに、燃料管と空気噴出孔とからそれ
ぞれ噴出される燃料ガスと燃焼空気との噴出方向が改質
反応管の長さ方向に対して平行で、かつ、改質反応管側
に向くように配設しているので、燃焼の空間密度が上が
り、燃焼空間を小さくすることができる。
【００２５】また、この発明の第８の発明においては、
隣合う燃焼装置の燃料管と空気噴出孔とからそれぞれ噴
出される燃料ガスと燃焼空気の噴出方向が鋭角となると
ともに、燃料ガスと燃焼空気との噴出方向が改質反応管
の長さ方向に対して垂直で、かつ、改質炉の中心側に向
くように、燃焼装置を改質炉の外周側面に近接して複数
配設しているので、点火された燃焼装置から隣合う燃焼
装置に火炎が移り、燃焼装置毎に着火手段を設ける必要
がなくなる。
【００２６】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。 実施例１．この実施例１は、この発明の第１の発明に係
る一実施例である。図１はこの発明の実施例１を示す改
質装置の断面図であり、図において図１１に示した従来
の改質装置と同一または相当部分には同一符号を付し、
その説明を省略する。
【００２７】この実施例１による改質装置は、燃焼装置
７を、燃料管７ａからの燃料ガスの噴出方向および空気
噴出孔７ｂからの空気の噴出方向、つまり火炎７ｅの方
向が反応管２の長さ方向に対して垂直で、かつ、改質炉
１の中心側を向くように、改質炉１の下部側面に複数配
設しており、燃焼装置７にはそれぞれ燃料ガスの導入口
１４および燃焼空気の導入口１５が取り付けられてい
る。なお、改質装置の他の構成は、図１１に示した従来
の改質装置と同じ構成である。
【００２８】つぎに、上記実施例１の動作について説明
する。燃焼装置７では、燃料ガスが導入口１４から燃料
室７ｃに導入され、燃料管７ａから燃焼空間８に噴出さ
れるとともに、燃焼空気が導入口１５から空気室７ｄに
導入され、空気噴出孔７ｂから燃焼空間８に噴出され
る。燃焼空間８に噴出された燃料ガスと燃焼空気は混合
され、パイロットバーナ９により点火されて燃焼する。
この時、燃料ガスと燃焼空気は改質炉１の中心に向かっ
て流れ、その火炎７ｅは反応管２の長さ方向に垂直に、
かつ、改質炉１の中心側に向かって形成される。燃焼空
間８で燃焼した燃焼ガスは、各反応管２の中央部を通っ
て反応管２を加熱して改質反応を継続させる。
【００２９】ここで、燃焼装置７を改質炉１の下部側面
に周方向に均等に複数配設することにより、炉体周方向
に均一な加熱をすることができる。
【００３０】このように構成された実施例１によれば、
燃焼装置７が反応管２の長さ方向に垂直で、かつ、改質
炉１の中心側に向かって火炎７ｅを形成するので、その
運転条件によって火炎７ｅの長さが長くなっても、火炎
７ｅが反応管２に触れることがなく、燃焼空間８の高さ
を低くすることができる。この実施例１では、図１１に
示した従来の改質装置において４００〜５００ｍｍの高
さで構成されていた燃焼空間８が２５０〜３５０ｍｍで
構成でき、装置の小型化を図ることができるという効果
がある。
【００３１】実施例２．この実施例２は、この発明の第
２の発明に係る一実施例である。この実施例２では、図
２に示すように、燃料管７ａからの燃料ガスの噴出方向
および空気噴出孔７ｂからの空気の噴出方向、つまり火
炎７ｅの方向が反応管２の長さ方向に対して垂直で、か
つ、改質炉１の中心側を向くように、改質炉１の下部側
面に複数配設された燃焼装置７の空気室７ｄのそれぞれ
に燃焼空気を分配する空気マニフォールド１６を改質炉
１の下面に配設している。なお、他の構成は、上記実施
例１と同じ構成である。
【００３２】この実施例２では、燃焼空気の導入口１５
から導入される空気は、空気マニフォールド１６に入
り、そこで分配されて各燃焼装置７の空気室７ｄにそれ
ぞれ送り込まれる。
【００３３】このように構成された実施例２によれば、
上記実施例１の効果に加え、燃焼空気の導入口１５を燃
焼装置７毎に設ける必要がなく、空気マニフォールド１
６にのみ設ければよく、装置の構造を簡素化できるとい
う効果がある。
【００３４】実施例３．この実施例３は、この発明の第
３の発明に係る一実施例である。この実施例３では、図
３の（ａ）、（ｂ）に示すように、周方向に均一にオリ
フィス１７ａが穿設された流量分配装置としての空気流
量分配板１７を、空気マニフォールド１６から燃焼空気
が導入される燃焼装置７の空気室７ｄの入口近傍に配設
している。なお、他の構成は、上記実施例２と同じ構成
である。
【００３５】この実施例３では、燃焼空気の導入口１５
から導入される燃焼空気は、空気マニフォールド１６に
入り、そこで分配されて各燃焼装置７の空気室７ｄにそ
れぞれ送り込まれる。この時、各空気室７ｄの入口近傍
に配設された空気流量分配板１７に周方向に均一なオリ
フィス１７ａが形成されているので、各燃焼装置７の空
気室７ｄに送り込まれる燃焼空気の流量分配が均一に成
される。
【００３６】このように構成された実施例３によれば、
上記実施例２の効果に加え、各燃焼装置７の空気室７ｄ
への燃焼空気の流量分配が均一となり、均一な燃焼条件
を確立することができるという効果がある。
【００３７】実施例４．この実施例４は、この発明の第
４の発明に係る一実施例である。この実施例４では、図
４に示すように、燃料管７ａからの燃料ガスの噴出方向
および空気噴出孔７ｂからの空気の噴出方向、つまり火
炎７ｅの方向が反応管２の長さ方向に対して垂直で、か
つ、改質炉１の中心側を向くように、改質炉１の下部側
面に複数の燃焼装置７を配設し、各燃焼装置７の空気室
７ｄに燃焼空気を分配する空気マニフォールド１６と、
各燃焼装置７の燃料室７ｃに燃料ガスを分配する燃料マ
ニフォールド１８とを改質炉１の下面に配設している。
なお、他の構成は、上記実施例１と同じ構成である。
【００３８】この実施例４では、燃焼空気の導入口１５
から導入される空気は、空気マニフォールド１６に入
り、そこで分配されて各燃焼装置７の空気室７ｄにそれ
ぞれ送り込まれる。さらに、燃料ガスの導入口１４から
導入される燃料ガスは、燃料マニフォールド１８に入
り、そこで分配されて各燃焼装置７の燃料室７ｃにそれ
ぞれ分配される。
【００３９】このように構成された実施例４によれば、
上記実施例１の効果に加え、燃料ガスの導入口１４およ
び燃焼空気の導入口１５を燃焼装置７毎に設ける必要が
なく、燃料ガスの導入口１４および燃焼空気の導入口１
５を燃料マニフォールド１８および空気マニフォールド
１６にそれぞれ１個設ければよく、装置の構造を簡素化
できるという効果がある。
【００４０】実施例５．この実施例５は、この発明の第
５の発明に係る一実施例である。この実施例５では、図
５の（ａ）、（ｂ）に示すように、周方向に均一にオリ
フィス１９ａが穿設された流量分配装置としての燃料流
量分配板１９を、燃料マニフォールド１８から燃料ガス
が導入される各燃焼装置７の燃料室７ｃの入口近傍に配
設している。なお、他の構成は、上記実施例４と同じ構
成である。
【００４１】この実施例５では、燃料ガスの導入口１４
から導入される燃料ガスは、燃料マニフォールド１８に
入り、そこで分配されて各燃焼装置７の燃料室７ｃにそ
れぞれ送り込まれる。この時、各燃料室７ｃの入口近傍
に配設された燃料流量分配板１９に周方向に均一なオリ
フィス１９ａが形成されているので、各燃焼装置７の燃
料室７ｃに送り込まれる燃料ガスの流量分配が均一に成
される。
【００４２】このように構成された実施例５によれば、
上記実施例４の効果に加え、各燃焼装置７の燃料室７ｃ
への燃料ガスの流量分配が均一となり、均一な燃焼条件
を確立することができるという効果がある。
【００４３】実施例６．この実施例６は、この発明の第
６の発明に係る一実施例である。図６はこの発明の実施
例６を示す改質装置の断面図、図７は図６のＶＩＩ−Ｖ
ＩＩ線に沿った断面図であり、図において２０は改質炉
１の下部に配設された燃焼装置のユニットであり、この
ユニット２０は一端が燃料室７ｃに開口し、他端が燃焼
空間８に開口する燃料管７ａを燃料ガスの噴出方向が反
応管２の長さ方向に垂直で、かつ、改質炉１の中心側を
向くように複数配設し、空気室７ｄから燃焼空間８への
空気の噴出方向が反応管２の長さ方向に対して垂直で、
かつ、改質炉１の中心側を向くように空気噴出孔７ｂを
設けて、独立した燃焼装置を構成している。２１はユニ
ットとユニットとの境界を示している。
【００４４】この実施例６では、改質炉１の下部に同一
形状のユニット２０を４個配設し、円形状の燃焼装置を
構成している。なお、他の構成は上記実施例１と同じ構
成である。
【００４５】このように構成された実施例６によれば、
燃焼装置が複数個のユニット２０で構成され、任意のユ
ニット２０を取り外すことができ、ユニット単位でメン
テナンスや補修をすることができ、メンテナンス性の向
上を図ることができる。さらに、メンテナンスや補修期
間中に、代替のユニット２０を取り付けて改質装置を運
転することができ、装置の稼働率を向上することができ
る。
【００４６】なお、上記実施例６では、同一形状のユニ
ット２０を４個配設するものとしているが、ユニット２
０の配置数は任意に設定することができる。また、円形
状の燃焼装置としているが、多角形状の燃焼装置として
もよい。
【００４７】実施例７．この実施例７は、この発明の第
７の発明に係る一実施例である。この実施例７は、図８
に示すように、燃料管７ａからの燃料ガスの噴出方向お
よび空気噴出孔７ｂからの空気の噴出方向、つまり火炎
７ｅの方向が反応管２の長さ方向に平行に、かつ、反応
管２側を向くように、改質炉１の下面に複数の燃焼装置
７を配設している。なお、他の構成は、上記実施例４と
同じ構成である。
【００４８】この実施例７では、燃焼装置７が、火炎７
ｅが反応管２の長さ方向に垂直で、かつ、改質炉１の中
心側に向くように改質炉１の下部側面に配設されるとと
もに、火炎７ｅが反応管２の長さ方向に平行に、かつ、
反応管２側に向くように改質炉１の下面に配設されてい
るので、従来の改質装置と同じ大きさの燃焼空間８に対
して、より多くの燃焼装置７が配置されている。したが
って、燃焼の空間密度を上げることができる。
【００４９】このように構成されている実施例７によれ
ば、上記実施例４の効果に加え、燃焼の空間密度を上げ
ることができ、その分火炎７ｅの長さを小さくできるの
で、燃焼空間８の高さを低くできる。この実施例７で
は、火炎７ｅが反応管２の長さ方向に平行で、かつ、反
応管２側に向くように改質炉１の下面に配設されいてい
る燃焼装置７の火炎７ｅの長さが１５０〜２００ｍｍと
小さくなり、燃焼空間８の高さを２５０〜３００ｍｍで
構成でき、装置の小型化を図ることができるという効果
がある。
【００５０】実施例８．この実施例８は、この発明の第
８の発明に係る一実施例である。この実施例８では、図
９および図１０に示すように、複数の燃料管７ａを互い
に平行に配設してなる燃焼装置７を、隣合う燃料管７ａ
のなす角度αが鋭角となるように隣接して複数配設して
いる。なお、他の構成は上記実施例１と同じ構成であ
る。
【００５１】この実施例８では、パイロットバーナ９に
より１つの燃焼装置７に着火すると、着火された燃焼装
置７の最外部に位置する燃料管７ａの火炎７ｅにより隣
合う燃焼装置７の最外部に位置する燃料管７ａから噴出
する燃料ガスに着火し、順次隣合う燃焼装置７が着火さ
れていく。この時、隣合う燃料管７ａのなす角度αは、
火炎７ｅの先端部が互いに重なり合う程度の鋭角である
ことが望ましい。
【００５２】このように構成されている実施例８によれ
ば、上記実施例１の効果に加え、燃焼装置７毎にパイロ
ットバーナ９を配設することなく、１つの燃焼装置７に
のみパイロットバーナ９を配設すれば、順次隣合う燃焼
装置７に着火してゆき、パイロットバーナ９の数を大幅
に低減することができるという効果がある。
【００５３】
【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００５４】この発明の第１の発明においては、燃料管
と空気噴出孔とからそれぞれ噴出される燃料ガスと燃焼
空気との噴出方向が改質反応管の長さ方向に対して垂直
で、かつ、改質炉の中心側に向くように燃焼装置を配設
しているので、燃焼装置の形成する火炎は改質反応管の
長さ方向に対して垂直となり、その運転条件により例え
火炎の長さが長くなっても、火炎が改質反応管にふれる
ことがなく、燃焼空間の高さを低減でき、改質炉の小型
化が図られる。
【００５５】また、この発明の第２発明においては、燃
料管と空気噴出孔とからそれぞれ噴出される燃料ガスと
燃焼空気との噴出方向が改質反応管の長さ方向に対して
垂直で、かつ、改質炉の中心側に向くように燃焼装置を
改質炉の外周側面に複数配設するとともに、複数の燃焼
装置の空気室を連続的につないで空気室に燃焼空気を配
分する空気マニフォールドを配設しているので、上記第
１の発明の効果に加えて、燃焼装置の空気室毎に燃焼空
気の導入口を設けることなく、１つの空気マニフォール
ドから複数の燃焼装置のそれぞれの空気室に燃焼空気を
分配することができ、装置構造の簡素化が図られる。
【００５６】また、この発明の第３の発明においては、
複数の燃焼装置の空気室のそれぞれの入口近傍に流量分
配装置を配設しているので、空気マニフォールドから空
気室のそれぞれに配分される燃焼空気が均一に分配さ
れ、均一な燃焼条件が確立される。
【００５７】また、この発明の第４の発明においては、
燃料管と空気噴出孔とからそれぞれ噴出される燃料ガス
と燃焼空気との噴出方向が改質反応管の長さ方向に対し
て垂直で、かつ、改質炉の中心側に向くように、燃焼装
置を改質炉の外周側面に複数配設するとともに、複数の
燃焼装置の燃料室を連続的につないで燃料室に燃料ガス
を配分する燃料マニフォールドを配設しているので、上
記第１の発明の効果に加えて、燃焼装置の燃料室毎に燃
料ガスの導入口を設けることなく、１つの燃料マニフォ
ールドから複数の燃焼装置のそれぞれの燃料室に燃料ガ
スを分配することができ、装置構造の簡素化が図られ
る。
【００５８】また、この発明の第５の発明においては、
複数の燃焼装置の燃料室のそれぞれの入口近傍に流量分
配装置を配設しているので、燃料マニフォールドから燃
料室のそれぞれに配分される燃料ガスが均一に分配さ
れ、均一な燃焼条件が確立される。
【００５９】また、この発明の第６の発明においては、
燃料管と空気噴出孔とからそれぞれ噴出される燃料ガス
と燃焼空気との噴出方向が改質反応管の長さ方向に対し
て垂直で、かつ、改質炉の中心側に向くように、燃焼装
置を改質炉の外周側面に複数配設するとともに、燃焼装
置をユニット化しているので、上記第１の発明の効果に
加えて、燃焼装置をユニット毎に取り外しが可能とな
り、メンテナンスや補修が容易となる。
【００６０】また、この発明の第７の発明においては、
燃焼装置を、燃料管と空気噴出孔とからそれぞれ噴出さ
れる燃料ガスと燃焼空気との噴出方向が改質反応管の長
さ方向に対して垂直で、かつ、改質炉の中心側に向くよ
うに配設するとともに、燃料管と空気噴出孔とからそれ
ぞれ噴出される燃料ガスと燃焼空気との噴出方向が改質
反応管の長さ方向に対して平行で、かつ、改質反応管側
に向くように配設しているので、燃焼の空間密度が上が
り、燃焼空間を小さくすることができる。
【００６１】また、この発明の第８の発明においては、
隣合う燃焼装置の燃料管と空気噴出孔とからそれぞれ噴
出される燃料ガスと燃焼空気の噴出方向が鋭角となると
ともに、燃料ガスと燃焼空気との噴出方向が改質反応管
の長さ方向に対して垂直で、かつ、改質炉の中心側に向
くように、燃焼装置を改質炉の外周側面に近接して複数
配設しているので、点火された燃焼装置から隣合う燃焼
装置に火炎が移り、燃焼装置毎に着火手段を設ける必要
がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１を示す改質装置の断面図で
ある。
【図２】この発明の実施例２を示す改質装置の断面図で
ある。
【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれこの発明の実施例３
を示す改質装置の断面図および要部断面図である。
【図４】この発明の実施例４を示す改質装置の断面図で
ある。
【図５】（ａ）、（ｂ）はそれぞれこの発明の実施例５
を示す改質装置の断面図および要部断面図である。
【図６】この発明の実施例６を示す改質装置の断面図で
ある。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図であ
る。
【図８】この発明の実施例７を示す改質装置の断面図で
ある。
【図９】この発明の実施例８を示す改質装置の断面図で
ある。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図１１】従来の改質装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 改質炉 ２ 反応管 ７ 燃焼装置 ７ａ 燃料管 ７ｂ 空気噴出孔 ７ｃ 燃料室 ７ｄ 空気室 ９ パイロットバーナ（着火手段） １６ 空気マニフォールド １７ 空気流量分配板（流量分配装置） １８ 燃料マニフォールド １９ 燃料流量分配板（流量分配装置） ２０ ユニット
フロントページの続き (72)発明者 藤本 路奥 神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番２号 三菱電機株式会社 神戸製作所内 (56)参考文献 特開 平１−317101（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−317102（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−317103（ＪＰ，Ａ)

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 改質反応管が収納された改質炉に設けら
    れ燃焼空気が供給される空気室、この空気室に隣接して
    設けられ燃料ガスが供給される燃料室、一端が前記燃料
    室に開口し、他端が前記改質炉に開口して前記燃料ガス
    を前記改質炉に噴出する複数本の燃料管および前記空気
    室と前記改質炉とを仕切る壁に前記燃料管と隣接して穿
    設される複数個の空気噴出孔からなる燃焼装置と、前記
    燃料管と前記空気噴出孔とからそれぞれ噴出される前記
    燃料ガスと前記燃焼空気との混合気に点火する着火手段
    とを備え、前記燃料管と前記空気噴出孔とからそれぞれ
    噴出される前記燃料ガスと前記燃焼空気との噴出方向が
    前記改質反応管の長さ方向に対して垂直で、かつ、改質
    炉の中心側に向くように、前記燃焼装置を配設したこと
    を特徴とする改質装置。
  2. 【請求項２】 改質反応管が収納された改質炉に設けら
    れ燃焼空気が供給される空気室、この空気室に隣接して
    設けられ燃料ガスが供給される燃料室、一端が前記燃料
    室に開口し、他端が前記改質炉に開口して前記燃料ガス
    を前記改質炉に噴出する複数本の燃料管および前記空気
    室と前記改質炉とを仕切る壁に前記燃料管と隣接して穿
    設される複数個の空気噴出孔からなる燃焼装置と、前記
    燃料管と前記空気噴出孔とからそれぞれ噴出される前記
    燃料ガスと前記燃焼空気との混合気に点火する着火手段
    とを備え、前記燃料管と前記空気噴出孔とからそれぞれ
    噴出される前記燃料ガスと前記燃焼空気との噴出方向が
    前記改質反応管の長さ方向に対して垂直で、かつ、改質
    炉の中心側に向くように、前記燃焼装置を前記改質炉の
    外周側面に複数配設するとともに、複数の前記燃焼装置
    の前記空気室を連続的につないで前記空気室に燃焼空気
    を配分する空気マニフォールドを配設したことを特徴と
    する改質装置。
  3. 【請求項３】 複数の燃焼装置の空気室のそれぞれの入
    口近傍に流量分配装置を配設し、空気マニフォールドか
    ら前記空気室のそれぞれに均等に燃焼空気が分配される
    ようにしたことを特徴とする請求項２記載の改質装置。
  4. 【請求項４】 改質反応管が収納された改質炉に設けら
    れ燃焼空気が供給される空気室、この空気室に隣接して
    設けられ燃料ガスが供給される燃料室、一端が前記燃料
    室に開口し、他端が前記改質炉に開口して前記燃料ガス
    を前記改質炉に噴出する複数本の燃料管および前記空気
    室と前記改質炉とを仕切る壁に前記燃料管と隣接して穿
    設される複数個の空気噴出孔からなる燃焼装置と、前記
    燃料管と前記空気噴出孔とからそれぞれ噴出される前記
    燃料ガスと前記燃焼空気との混合気に点火する着火手段
    とを備え、前記燃料管と前記空気噴出孔とからそれぞれ
    噴出される前記燃料ガスと前記燃焼空気との噴出方向が
    前記改質反応管の長さ方向に対して垂直で、かつ、改質
    炉の中心側に向くように、前記燃焼装置を前記改質炉の
    外周側面に複数配設するとともに、複数の前記燃焼装置
    の前記燃料室を連続的につないで前記燃料室に燃料ガス
    を配分する燃料マニフォールドを配設したことを特徴と
    する改質装置。
  5. 【請求項５】 複数の燃焼装置の燃料室のそれぞれの入
    口近傍に流量分配装置を配設し、燃料マニフォールドか
    ら前記燃料室のそれぞれに均等に燃料ガスが分配される
    ようにしたことを特徴とする請求項４記載の改質装置。
  6. 【請求項６】 改質反応管が収納された改質炉に設けら
    れ燃焼空気が供給される空気室、この空気室に隣接して
    設けられ燃料ガスが供給される燃料室、一端が前記燃料
    室に開口し、他端が前記改質炉に開口して前記燃料ガス
    を前記改質炉に噴出する複数本の燃料管および前記空気
    室と前記改質炉とを仕切る壁に前記燃料管と隣接して穿
    設される複数個の空気噴出孔からなる燃焼装置と、前記
    燃料管と前記空気噴出孔とからそれぞれ噴出される前記
    燃料ガスと前記燃焼空気との混合気に点火する着火手段
    とを備え、前記燃料管と前記空気噴出孔とからそれぞれ
    噴出される前記燃料ガスと前記燃焼空気との噴出方向が
    前記改質反応管の長さ方向に対して垂直で、かつ、改質
    炉の中心側に向くように、前記燃焼装置を前記改質炉の
    外周側面に複数配設するとともに、前記燃焼装置をユニ
    ット化したことを特徴とする改質装置。
  7. 【請求項７】 改質反応管が収納された改質炉に設けら
    れ燃焼空気が供給される空気室、この空気室に隣接して
    設けられ燃料ガスが供給される燃料室、一端が前記燃料
    室に開口し、他端が前記改質炉に開口して前記燃料ガス
    を前記改質炉に噴出する複数本の燃料管および前記空気
    室と前記改質炉とを仕切る壁に前記燃料管と隣接して穿
    設される複数個の空気噴出孔からなる燃焼装置と、前記
    燃料管と前記空気噴出孔とからそれぞれ噴出される前記
    燃料ガスと前記燃焼空気との混合気に点火する着火手段
    とを備え、前記燃焼装置を、前記燃料管と前記空気噴出
    孔とからそれぞれ噴出される前記燃料ガスと前記燃焼空
    気との噴出方向が前記改質反応管の長さ方向に対して垂
    直で、かつ、改質炉の中心側に向くように配設するとと
    もに、前記燃料管と前記空気噴出孔とからそれぞれ噴出
    される前記燃料ガスと前記燃焼空気との噴出方向が前記
    改質反応管の長さ方向に対して平行で、かつ、改質反応
    管側に向くように配設したことを特徴とする改質装置。
  8. 【請求項８】 改質反応管が収納された改質炉に設けら
    れ燃焼空気が供給される空気室、この空気室に隣接して
    設けられ燃料ガスが供給される燃料室、一端が前記燃料
    室に開口し、他端が前記改質炉に開口して前記燃料ガス
    を前記改質炉に噴出する複数本の燃料管および前記空気
    室と前記改質炉とを仕切る壁に前記燃料管と隣接して穿
    設される複数個の空気噴出孔からなる燃焼装置と、前記
    燃料管と前記空気噴出孔とからそれぞれ噴出される前記
    燃料ガスと前記燃焼空気との混合気に点火する着火手段
    とを備え、隣合う前記燃焼装置の前記燃料管と前記空気
    噴出孔とからそれぞれ噴出される前記燃料ガスと前記燃
    焼空気の噴出方向が鋭角となるとともに、前記燃料ガス
    と前記燃焼空気との噴出方向が前記改質反応管の長さ方
    向に対して垂直で、かつ、改質炉の中心側に向くよう
    に、前記燃焼装置を前記改質炉の外周側面に近接して複
    数配設したことを特徴とする改質装置。
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