JPH01168332A - 燃料改質装置 - Google Patents
燃料改質装置Info
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- JPH01168332A JPH01168332A JP62327044A JP32704487A JPH01168332A JP H01168332 A JPH01168332 A JP H01168332A JP 62327044 A JP62327044 A JP 62327044A JP 32704487 A JP32704487 A JP 32704487A JP H01168332 A JPH01168332 A JP H01168332A
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- 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
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- 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
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/0242—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly vertical
- B01J8/0271—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly vertical in a spiral shaped bed
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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- B01J8/0285—Heating or cooling the reactor
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、アルコール類や炭化水素系燃料を水蒸気改質
して水素を生成する燃料改質装置に係り特に、燃料電池
システム及び水素製造装置に好適な燃料改質装置に関す
る。
して水素を生成する燃料改質装置に係り特に、燃料電池
システム及び水素製造装置に好適な燃料改質装置に関す
る。
従来の改質装置は、特開昭５３−７８９８３号公報に示
される様に、反応部には円筒状の反応管を使用し、改質
触媒をその反応管内部に充填したものとなっている。さ
らに、改質触媒を効率よく加熱するため反応管内部にス
ペーサを設けて環状□触媒層として伝熱特性の改善を図
っていた。また、反応管を加熱するための伝熱部におい
ては、熱源となる燃焼ガスを発生するバーナ燃焼室と燃
焼ガスからの熱伝達を促進するため、燃焼ガス流路に伝
熱粒子を充填した伝熱層を設けている。また、燃焼室空
間と伝熱層のガス流路空間を要し、特に伝熱層のガス流
路空間では反応管の円柱配列の間隙となるため１反応管
配列の間隔に比較してデッドスペースとなる空間が大き
くなる。
される様に、反応部には円筒状の反応管を使用し、改質
触媒をその反応管内部に充填したものとなっている。さ
らに、改質触媒を効率よく加熱するため反応管内部にス
ペーサを設けて環状□触媒層として伝熱特性の改善を図
っていた。また、反応管を加熱するための伝熱部におい
ては、熱源となる燃焼ガスを発生するバーナ燃焼室と燃
焼ガスからの熱伝達を促進するため、燃焼ガス流路に伝
熱粒子を充填した伝熱層を設けている。また、燃焼室空
間と伝熱層のガス流路空間を要し、特に伝熱層のガス流
路空間では反応管の円柱配列の間隙となるため１反応管
配列の間隔に比較してデッドスペースとなる空間が大き
くなる。
このような従来の反応管タイプの燃料改質装置ではこれ
らの余剰空間が必然的に必要なものであると考えられて
いた。
らの余剰空間が必然的に必要なものであると考えられて
いた。
上記従来技術による反応管タイプの燃料改質装置では１
反応管外に余剰空間を設け、加熱流体の流速増加による
熱伝達の促進や改質触媒層厚さの縮少により改ＷＭ媒を
均一加熱するようにしていた。このため、改質装置の小
型・高性能化に対して反応管外の余剰空間を無くする構
造については考慮されておらず、小型化のためには従来
閘造を相似的に縮少することにとどまっていた。また、
反応管タイプの改質装置では１反応管の伝熱面積をあま
り大きくとれないため触媒充填量も大きくできなかった
。特に、触媒量に対する原料の処理量を大きく取れない
メタノール改質では、炭化水素の改質に比較して同じ処
理量の場合多くの触媒、を必要とするから改質装置を大
形化する必要があった。また、改質触媒層最下部の改質
触媒には上層部の触媒の重量が直接作用するため破損す
ることもあった。このように、従来のメタノール改質に
おける改質装置では、多数の反応管を必要とし余剰空間
も大きくなって改質装置が大形化するなどの問題があっ
た。
反応管外に余剰空間を設け、加熱流体の流速増加による
熱伝達の促進や改質触媒層厚さの縮少により改ＷＭ媒を
均一加熱するようにしていた。このため、改質装置の小
型・高性能化に対して反応管外の余剰空間を無くする構
造については考慮されておらず、小型化のためには従来
閘造を相似的に縮少することにとどまっていた。また、
反応管タイプの改質装置では１反応管の伝熱面積をあま
り大きくとれないため触媒充填量も大きくできなかった
。特に、触媒量に対する原料の処理量を大きく取れない
メタノール改質では、炭化水素の改質に比較して同じ処
理量の場合多くの触媒、を必要とするから改質装置を大
形化する必要があった。また、改質触媒層最下部の改質
触媒には上層部の触媒の重量が直接作用するため破損す
ることもあった。このように、従来のメタノール改質に
おける改質装置では、多数の反応管を必要とし余剰空間
も大きくなって改質装置が大形化するなどの問題があっ
た。
本発明の目的は、余剰空間を不要にし、伝熱面精を増加
できるようにして触媒量を十分に確保し。
できるようにして触媒量を十分に確保し。
小型で反応性能の高い燃料改質装置を得ることにある６
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の特徴は、外筒と、この外筒内に同心的に設けら
れた内筒とを設け、前記外筒と内筒との間に形成された
空間を複数のらせん板で仕切ることによりらせん状の加
熱層とらせん状の改質触媒層とを隣接して形成し、前記
改質触媒層には改質原料を水蒸気改質するための改質触
媒を充填し、改質触媒層には外部から改質原料を供給す
る手段と改質されたガスを取出す手段を接続し、かつ前
記加熱層には高温の熱媒体を供給及び排出する手段を接
続したことにある。
れた内筒とを設け、前記外筒と内筒との間に形成された
空間を複数のらせん板で仕切ることによりらせん状の加
熱層とらせん状の改質触媒層とを隣接して形成し、前記
改質触媒層には改質原料を水蒸気改質するための改質触
媒を充填し、改質触媒層には外部から改質原料を供給す
る手段と改質されたガスを取出す手段を接続し、かつ前
記加熱層には高温の熱媒体を供給及び排出する手段を接
続したことにある。
本発明では外筒と内筒との間の空間をらせん板で仕切り
、らせん状の加熱層と改質触媒層とを隣接配置している
ので、デシ１ヘスペースなどの余分な空間を設ける必要
がな（、伝熱面積も十分にとることかできる。また、加
熱層の熱を直接改質触媒層に伝達できるから熱損失も少
なくできる。さらに、らせん板により触媒を保持してい
るので。
、らせん状の加熱層と改質触媒層とを隣接配置している
ので、デシ１ヘスペースなどの余分な空間を設ける必要
がな（、伝熱面積も十分にとることかできる。また、加
熱層の熱を直接改質触媒層に伝達できるから熱損失も少
なくできる。さらに、らせん板により触媒を保持してい
るので。
下部に充填した触媒に作用する荷重を軽減でき、触媒の
破損を防止できる。
破損を防止できる。
以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図により説明
する６外筒１１の内側には内筒１ｏが同心に設けられて
おり、外筒１１と内筒１０との間には偶数個のらせん板
１２を配置して、このらせん板１２及び前記外筒１】、
内ｆＦｌｉ ｉ Ｏによりらせん状の空間が形成されて
いる。このらせん状の空間部分には改質触媒３を一空間
おきに充填し改質触媒層１としている。この改質触媒層
１の両側に形成されているらせん状空間及び内筒】０の
内部は高温ガス流路を流す加熱層２となっており、この
加熱層２には高温ガスから改質触媒層１への伝熱促進を
図るため、耐熱性のアルミナ球である伝熱粒子５を充填
している。また、熱源として必要な熱量を発生させるた
め、加熱層２への燃料及び空気の入ロアａ、７ｂには第
２図に示すように燃焼触媒４を充填している。内筒１０
内の燃焼触媒４及び伝熱粒子５はセラミック製のハニカ
ム状支持板１；３により保持されている。メタノールな
どの原料は原料人口６を通って改質触媒Ｗ１１に供給さ
れる。改質触媒層１に入った原料はらせん板１２及び内
筒１０を介して加熱層２を通過する高温ガスから熱を受
け、改質反応の進行と共に水素リッチな改質ガスとなる
。生成した改質ガスは改質ガス出口８から外部へ取り出
される。一方、改質ガスの加熱源となる高温ガスは、加
熱層２の燃料及び空気入ロアａ、７ｂ側に充填した燃焼
触媒４で燃料を燃やすことにより得られる。発生した高
温燃焼ガスは内筒１０内を通って上昇し、内筒１０の上
部において回りに配置したらせん状の加熱層２に導かれ
る。内筒１０及び加熱層２では。
する６外筒１１の内側には内筒１ｏが同心に設けられて
おり、外筒１１と内筒１０との間には偶数個のらせん板
１２を配置して、このらせん板１２及び前記外筒１】、
内ｆＦｌｉ ｉ Ｏによりらせん状の空間が形成されて
いる。このらせん状の空間部分には改質触媒３を一空間
おきに充填し改質触媒層１としている。この改質触媒層
１の両側に形成されているらせん状空間及び内筒】０の
内部は高温ガス流路を流す加熱層２となっており、この
加熱層２には高温ガスから改質触媒層１への伝熱促進を
図るため、耐熱性のアルミナ球である伝熱粒子５を充填
している。また、熱源として必要な熱量を発生させるた
め、加熱層２への燃料及び空気の入ロアａ、７ｂには第
２図に示すように燃焼触媒４を充填している。内筒１０
内の燃焼触媒４及び伝熱粒子５はセラミック製のハニカ
ム状支持板１；３により保持されている。メタノールな
どの原料は原料人口６を通って改質触媒Ｗ１１に供給さ
れる。改質触媒層１に入った原料はらせん板１２及び内
筒１０を介して加熱層２を通過する高温ガスから熱を受
け、改質反応の進行と共に水素リッチな改質ガスとなる
。生成した改質ガスは改質ガス出口８から外部へ取り出
される。一方、改質ガスの加熱源となる高温ガスは、加
熱層２の燃料及び空気入ロアａ、７ｂ側に充填した燃焼
触媒４で燃料を燃やすことにより得られる。発生した高
温燃焼ガスは内筒１０内を通って上昇し、内筒１０の上
部において回りに配置したらせん状の加熱層２に導かれ
る。内筒１０及び加熱層２では。
高温ガスのもつ熱がらせん板１２及び内筒１０壁を通し
て改質触媒層１に与えられる。これは、伝熱粒子５の存
在により、対流、伝導及びふく射の伝熱形態が有効に作
用して行なわれる。改質触媒層１を加熱した高温ガスは
温度が降ドし、排ガスとして排気室９から排気される。
て改質触媒層１に与えられる。これは、伝熱粒子５の存
在により、対流、伝導及びふく射の伝熱形態が有効に作
用して行なわれる。改質触媒層１を加熱した高温ガスは
温度が降ドし、排ガスとして排気室９から排気される。
上述した本実施例では、７５Ｎｍｓ／ｈ の水素生成
を行う燃料改質装置の場合、従来のものでは、高さが２
、６ ｍ 、径が０．７ｍの大きさになるのに対し１
本実施例の場合、高さは１．５ ｍ、径は０．４５ｍ
となり、体積にして約１／４の小型化が可能となる
。また、総括熱伝達率では、従来的５０ｋｃａＱ／ｍ”
ｈ’Ｃから、本実施例では約１１０ｋｃａＱ／ｍ２ｈ’
Ｃと２倍以上の熱伝達率を得ることができ、高効率を達
成できる６ 第３図は、改質ガスを自己熱交させる場合の本発明の他
の実施側を示したものである。この実施例は先の一実施
例と同様に改質触媒層１と加熱層２をらせん板１２で区
切りそれぞれ隣接して配置している。改質触媒層１には
改質触媒３が充填され、これらはらせん状通路の最下部
でセラミック製ハニカム板により支持されている。改質
原料は原料人口６より供給され各改質触媒ＷＪ１に分配
され、各改質触媒層１を通過して水素リッチガスに改質
される。生成された水素リッチな改質ガスはそのらせん
状通路上部から内筒１０の上部に集められ、内筒１０内
を下方に流れる。この時内筒１０を介して改質触媒層１
と熱交換し、その後改質ガスは内筒１０下部の改質ガス
出口８から外部へ取り出される。一方、この実施例にお
ける加熱層２は、燃焼触媒４の層及び伝熱粒子５の層よ
り構成されており、燃焼触媒層は加熱層２における燃料
・空気入口部７側に設けている。燃焼触媒４としては、
例えばパラジウムなどを担持した粒状触媒を使用し、伝
熱粒子５としてはアルミナ粒子などの耐熱性材料を使用
する。燃料・空気入口部７かららせん状の加熱層２の下
部に供給された燃料は、燃焼触媒４の層で触媒燃焼し高
温燃焼ガスとなり、らせん状の加熱層２を上昇して隣接
するらせん状の改質触媒層１を加熱する。この実施例で
も先の実施例と同様に伝熱粒子５の存在により、対流、
伝導・ふく射の伝熱形態が有効に作用して行なわれる。
を行う燃料改質装置の場合、従来のものでは、高さが２
、６ ｍ 、径が０．７ｍの大きさになるのに対し１
本実施例の場合、高さは１．５ ｍ、径は０．４５ｍ
となり、体積にして約１／４の小型化が可能となる
。また、総括熱伝達率では、従来的５０ｋｃａＱ／ｍ”
ｈ’Ｃから、本実施例では約１１０ｋｃａＱ／ｍ２ｈ’
Ｃと２倍以上の熱伝達率を得ることができ、高効率を達
成できる６ 第３図は、改質ガスを自己熱交させる場合の本発明の他
の実施側を示したものである。この実施例は先の一実施
例と同様に改質触媒層１と加熱層２をらせん板１２で区
切りそれぞれ隣接して配置している。改質触媒層１には
改質触媒３が充填され、これらはらせん状通路の最下部
でセラミック製ハニカム板により支持されている。改質
原料は原料人口６より供給され各改質触媒ＷＪ１に分配
され、各改質触媒層１を通過して水素リッチガスに改質
される。生成された水素リッチな改質ガスはそのらせん
状通路上部から内筒１０の上部に集められ、内筒１０内
を下方に流れる。この時内筒１０を介して改質触媒層１
と熱交換し、その後改質ガスは内筒１０下部の改質ガス
出口８から外部へ取り出される。一方、この実施例にお
ける加熱層２は、燃焼触媒４の層及び伝熱粒子５の層よ
り構成されており、燃焼触媒層は加熱層２における燃料
・空気入口部７側に設けている。燃焼触媒４としては、
例えばパラジウムなどを担持した粒状触媒を使用し、伝
熱粒子５としてはアルミナ粒子などの耐熱性材料を使用
する。燃料・空気入口部７かららせん状の加熱層２の下
部に供給された燃料は、燃焼触媒４の層で触媒燃焼し高
温燃焼ガスとなり、らせん状の加熱層２を上昇して隣接
するらせん状の改質触媒層１を加熱する。この実施例で
も先の実施例と同様に伝熱粒子５の存在により、対流、
伝導・ふく射の伝熱形態が有効に作用して行なわれる。
燃焼ガスは、改質触媒層１を加熱しながららせん状の加
熱層２の上部に達し排ガスとして外筒１１の上部に形成
された排ガスヘッダに集められ、排気管９から外部へ排
気される。本実施例によっても前述した実施例と同様の
効果があり、従来の反応管型改質装置に対して大幅な小
型化が実現できる。また、触媒燃焼により加熱層内で直
接高温熱源を作るようにしたので、別途燃焼器を設ける
必要がなく、装置の簡略化にも効果がある。
熱層２の上部に達し排ガスとして外筒１１の上部に形成
された排ガスヘッダに集められ、排気管９から外部へ排
気される。本実施例によっても前述した実施例と同様の
効果があり、従来の反応管型改質装置に対して大幅な小
型化が実現できる。また、触媒燃焼により加熱層内で直
接高温熱源を作るようにしたので、別途燃焼器を設ける
必要がなく、装置の簡略化にも効果がある。
本発明の更に他の実施例を第４図に示す。この実施例は
、アルコール類を原料とする高純度水素製装置や燃料電
池発電システムの燃料改質装置に特に有効である。アル
コール類を原料とする装置は、燃料改質装置の前に蒸発
器を設ける必要があるが、本実施例では燃料改質装置の
内部に蒸発器を備えるようにしたものである。この燃料
改質装置は前記第１の実施例と同様に、内筒１０と外筒
１１の間をらせん状の隔壁（らせん板）１２で区切った
らせん状の空間を形成し、改質触媒層１と加熱層２を隣
接して交互に配置している。また、改質触媒層１の下部
には蒸発層１３を備えている。
、アルコール類を原料とする高純度水素製装置や燃料電
池発電システムの燃料改質装置に特に有効である。アル
コール類を原料とする装置は、燃料改質装置の前に蒸発
器を設ける必要があるが、本実施例では燃料改質装置の
内部に蒸発器を備えるようにしたものである。この燃料
改質装置は前記第１の実施例と同様に、内筒１０と外筒
１１の間をらせん状の隔壁（らせん板）１２で区切った
らせん状の空間を形成し、改質触媒層１と加熱層２を隣
接して交互に配置している。また、改質触媒層１の下部
には蒸発層１３を備えている。
蒸発層１３には熱伝達率を向上させるために伝熱粒子５
としてアルミナ粒子を充填している。伝熱粒子５はらせ
ん状の改質触媒層１の下部に設けたハニカム製支持板で
支持されている。原料人口６から供給された原料は蒸発
層１３を通過するとき蒸発、過熱され改質触媒Ｐｙｌｔ
に供給される。ここで、本実施例の適用が最も有効だと
思われるメタノール改質装置を例にどり説明する。メタ
ノールと水の混合原料を原料入口６から供給する。原料
は蒸発層１３で加熱層２からの伝熱により蒸発し。
としてアルミナ粒子を充填している。伝熱粒子５はらせ
ん状の改質触媒層１の下部に設けたハニカム製支持板で
支持されている。原料人口６から供給された原料は蒸発
層１３を通過するとき蒸発、過熱され改質触媒Ｐｙｌｔ
に供給される。ここで、本実施例の適用が最も有効だと
思われるメタノール改質装置を例にどり説明する。メタ
ノールと水の混合原料を原料入口６から供給する。原料
は蒸発層１３で加熱層２からの伝熱により蒸発し。
過熱される。内ｆ？ｉｔｏの下部には第２図と同様に加
熱層２の下部に触媒燃焼部４が設けられており、この触
媒燃焼部４では８００℃〜１０００℃の高温燃焼ガスが
発生している。蒸発層１３は触媒燃焼部４に対し内筒１
ｏを介して近接して設けられているが、蒸発層１３内に
は液体原料が供給されるため壁温があまり高くならず、
熱による内筒１０の破壊を防止できる。また、メタノー
ルは高温では熱分解が発生するが、内筒１０及びらせん
板１．２の壁温はあまり高くならないから、メタノール
の熱分解を防止できる。さらに、メタノールの改質触媒
３は耐熱温度が３５０℃〜４００℃と低いため、従来は
ダウサム等の熱媒油により改質触媒３を加熱していたが
、本実施例においては改質触媒層１人口位置に相当する
加熱層２を通過する燃焼ガスは５００℃〜５５０℃と蒸
発層１３に熱をイイわれで下がっているから、熱媒油に
よる加熱をしなくても触媒破損の心配がなく、熱媒油を
加熱するための熱媒炉も不用である。
熱層２の下部に触媒燃焼部４が設けられており、この触
媒燃焼部４では８００℃〜１０００℃の高温燃焼ガスが
発生している。蒸発層１３は触媒燃焼部４に対し内筒１
ｏを介して近接して設けられているが、蒸発層１３内に
は液体原料が供給されるため壁温があまり高くならず、
熱による内筒１０の破壊を防止できる。また、メタノー
ルは高温では熱分解が発生するが、内筒１０及びらせん
板１．２の壁温はあまり高くならないから、メタノール
の熱分解を防止できる。さらに、メタノールの改質触媒
３は耐熱温度が３５０℃〜４００℃と低いため、従来は
ダウサム等の熱媒油により改質触媒３を加熱していたが
、本実施例においては改質触媒層１人口位置に相当する
加熱層２を通過する燃焼ガスは５００℃〜５５０℃と蒸
発層１３に熱をイイわれで下がっているから、熱媒油に
よる加熱をしなくても触媒破損の心配がなく、熱媒油を
加熱するための熱媒炉も不用である。
以上説明したように、本実施例では、直接加熱してもメ
タノールの熱分解、改質触媒の熱破損等を防止できるか
ら、従来の熱媒油を用いた方法に比較し装置の簡略化を
図ることができ、装置の小型・コンパクト化が可能とな
る一７ 次に第５図、第６図により本発明の更に他の実施例を示
す、第５図は、らせん状板１２に板側１２ａを配置した
もの、第６図は、らせん状板１２に突起１２ｂを備えた
ものである。これらの実施例によれば伝熱効率を更に向
上させることができる。
タノールの熱分解、改質触媒の熱破損等を防止できるか
ら、従来の熱媒油を用いた方法に比較し装置の簡略化を
図ることができ、装置の小型・コンパクト化が可能とな
る一７ 次に第５図、第６図により本発明の更に他の実施例を示
す、第５図は、らせん状板１２に板側１２ａを配置した
もの、第６図は、らせん状板１２に突起１２ｂを備えた
ものである。これらの実施例によれば伝熱効率を更に向
上させることができる。
上記実施例ではいずれも改質触媒をらせん状板１２によ
ってささえているので、触媒の自重による下層の触媒の
破損を防止することができる。
ってささえているので、触媒の自重による下層の触媒の
破損を防止することができる。
なお、上記実施例では燃焼触媒を使用しているが、他の
プロセス等から高温ガスが容易に入手できる場合は、燃
焼触媒を利用しない伝熱粒子の加熱層とすることもでき
る。
プロセス等から高温ガスが容易に入手できる場合は、燃
焼触媒を利用しない伝熱粒子の加熱層とすることもでき
る。
上述した本発明の実施例によれば、改質触媒層及び加熱
層をらせん状板で区切ったらせん形状としたことにより
、無駄な空間がなくなり、必要触媒量に対する伝熱面積
の確保は改質装置の高さまたは径を変えることにより可
能である。また、加熱源と受熱源である加熱層と改質触
媒層とは隣接して配置されるので良好な伝熱機能が得ら
れ、かつデッドスペースが出来ないため、大幅に小型化
できる。改質装置の容量の大型化に対しては装置を相似
的に拡大すればよい。また、燃焼ガスの流路面積や改質
触媒層の長さを適切に設定できるため、熱伝達率の向上
や触媒反応に必要な距離の確保を容易に達成できる。さ
らに、本実施例によれば、らせん板により、触媒の自重
を支えることができるので、触媒の破損を防ぎ、長寿命
化を図ることもできる。加熱層には燃焼触媒を充填して
いるので、燃料等を供給するだけで触媒燃焼による高温
ガスを発生させることができ、従来のように燃焼器を別
設置する必要がなく、しかも発生した高温ガスの熱を直
接改質触媒層に伝達できるから熱損失も少なくできる。
層をらせん状板で区切ったらせん形状としたことにより
、無駄な空間がなくなり、必要触媒量に対する伝熱面積
の確保は改質装置の高さまたは径を変えることにより可
能である。また、加熱源と受熱源である加熱層と改質触
媒層とは隣接して配置されるので良好な伝熱機能が得ら
れ、かつデッドスペースが出来ないため、大幅に小型化
できる。改質装置の容量の大型化に対しては装置を相似
的に拡大すればよい。また、燃焼ガスの流路面積や改質
触媒層の長さを適切に設定できるため、熱伝達率の向上
や触媒反応に必要な距離の確保を容易に達成できる。さ
らに、本実施例によれば、らせん板により、触媒の自重
を支えることができるので、触媒の破損を防ぎ、長寿命
化を図ることもできる。加熱層には燃焼触媒を充填して
いるので、燃料等を供給するだけで触媒燃焼による高温
ガスを発生させることができ、従来のように燃焼器を別
設置する必要がなく、しかも発生した高温ガスの熱を直
接改質触媒層に伝達できるから熱損失も少なくできる。
さらに、内筒内に高温ガスまたは改質ガスを通し、内筒
内から改質触媒層を加熱するようにしているから、熱損
失を低減することができる。このように、本実施例によ
れば、小形・コンパクトで高効率の燃料改質装置が得ら
れる。
内から改質触媒層を加熱するようにしているから、熱損
失を低減することができる。このように、本実施例によ
れば、小形・コンパクトで高効率の燃料改質装置が得ら
れる。
以上述べたように１本発明は、外筒内に同心に内筒を設
け、その外筒と内筒との間の空間をらせん板により仕切
り、らせん状の加熱層と改質触媒層とを隣接配置するよ
うにしたがら、改質装置内に無駄な空間がなくなり、加
熱層から改質触媒層への伝熱面積を増加でき、触媒量も
十分に確保できる。したがって、小形で高い伝熱性能が
得られ、反応性能の高い燃料改質装置が得られる。さら
に、本発明によれば、らせん板により触媒の自重を支え
ることができるので、改質触媒層下部の触媒の破損を防
止でき、触媒の長寿命化が図れる効果もある。
け、その外筒と内筒との間の空間をらせん板により仕切
り、らせん状の加熱層と改質触媒層とを隣接配置するよ
うにしたがら、改質装置内に無駄な空間がなくなり、加
熱層から改質触媒層への伝熱面積を増加でき、触媒量も
十分に確保できる。したがって、小形で高い伝熱性能が
得られ、反応性能の高い燃料改質装置が得られる。さら
に、本発明によれば、らせん板により触媒の自重を支え
ることができるので、改質触媒層下部の触媒の破損を防
止でき、触媒の長寿命化が図れる効果もある。
第１図は本発明の一実施例を一部破断して示す斜視図、
第２図は第１図に示す装置の内筒ド部の構造を説明する
断面図、第３図及び第４図はそれぞれ本発明の他の実施
例を一部破断して示す斜視図、第５図及び第６図はそれ
ぞれ本発明の更に他の実施例を示すらせん板の部分の斜
視図である。 １・・・改質触媒層、２・・・加熱層、３・・・改質触
媒、４・・・燃焼触媒、５・・・伝熱粒子、６・・・原
料入口、７・・・燃料・空気入口、７ａ・・・燃料入０
．７ｂ・・・空気人口、８・・・改質ガス出口、９・・
・燃焼ガス出口、１０・・・内筒、１１・・・外筒、１
２・・・らせん板、１２ａ・・・第 １ 囲 ／３ ハニカー大°灸拝扱 ■ ３ 図 ス？烹゛）尤η′ス ♂ ７ 客〆料空気入口 寮 ４ 図 猶５図 ￥Ｊ６ 図 １２ｂ γｂ
第２図は第１図に示す装置の内筒ド部の構造を説明する
断面図、第３図及び第４図はそれぞれ本発明の他の実施
例を一部破断して示す斜視図、第５図及び第６図はそれ
ぞれ本発明の更に他の実施例を示すらせん板の部分の斜
視図である。 １・・・改質触媒層、２・・・加熱層、３・・・改質触
媒、４・・・燃焼触媒、５・・・伝熱粒子、６・・・原
料入口、７・・・燃料・空気入口、７ａ・・・燃料入０
．７ｂ・・・空気人口、８・・・改質ガス出口、９・・
・燃焼ガス出口、１０・・・内筒、１１・・・外筒、１
２・・・らせん板、１２ａ・・・第 １ 囲 ／３ ハニカー大°灸拝扱 ■ ３ 図 ス？烹゛）尤η′ス ♂ ７ 客〆料空気入口 寮 ４ 図 猶５図 ￥Ｊ６ 図 １２ｂ γｂ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、外筒と、この外筒内に同心的に設けられた内筒とを
設け、前記外筒と内筒との間に形成された空間を複数の
らせん板で仕切ることによりらせん状の加熱層とらせん
状の改質触媒層とを隣接して形成し、前記改質触媒層に
は改質原料を水蒸気改質するための改質触媒を充填し、
改質触媒層には外部から改質原料を供給する手段と改質
されたガスを取出す手段を接続し、かつ前記加熱層には
高温の熱媒体を供給及び排出する手段を接続したことを
特徴とする燃料改質装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、加熱層に伝熱粒子
を充填したことを特徴とする燃料改質装置。 ３、特許請求の範囲第２項において、内筒内部も加熱層
とし、該内筒内部に伝熱粒子を充填したことを特徴とす
る燃料改質装置。 ４、特許請求の範囲第１項において、加熱層の最上流部
に燃焼触媒を充填し、燃料を触媒燃焼させることを特徴
とする燃料改質装置。 ５、特許請求の範囲第１項において、らせん状の改質触
媒層の下流側と内筒の一端側を連通させ、改質触媒層か
らの改質ガスを内筒内を通した後外部へ排出するように
構成したことを特徴とする燃料改質装置。 ６、特許請求の範囲第１項において、改質触媒層の最上
流部に伝熱粒子を充填した層を設け、この伝熱粒子の層
で改質原料を蒸発させるようにしたことを特徴とする燃
料改質装置。 ７、特許請求の範囲第１項において、らせん状に板列ま
たは突起を形成したことを特徴とする燃料改質装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62327044A JPH01168332A (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 燃料改質装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62327044A JPH01168332A (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 燃料改質装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01168332A true JPH01168332A (ja) | 1989-07-03 |
Family
ID=18194683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62327044A Pending JPH01168332A (ja) | 1987-12-25 | 1987-12-25 | 燃料改質装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01168332A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002034383A1 (en) * | 2000-10-27 | 2002-05-02 | Uop Llc | Process and apparatus using plate arrangement for reactant heating and preheating |
| JP2005158501A (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-16 | Ebara Ballard Corp | 触媒燃焼装置及び燃料電池コージェネレーションシステム |
| EP3128165A1 (en) * | 2015-08-06 | 2017-02-08 | Airbus DS GmbH | Catalyst chamber with a catalyst bed embedded therein for a monopropellant thruster of a rocket engine |
| JP2022112890A (ja) * | 2021-01-22 | 2022-08-03 | 本田技研工業株式会社 | 燃料改質装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61106401A (ja) * | 1984-10-30 | 1986-05-24 | Fuji Electric Co Ltd | 改質装置 |
| JPS62106834A (ja) * | 1985-11-01 | 1987-05-18 | Hitachi Ltd | リフオ−マの反応管 |
-
1987
- 1987-12-25 JP JP62327044A patent/JPH01168332A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61106401A (ja) * | 1984-10-30 | 1986-05-24 | Fuji Electric Co Ltd | 改質装置 |
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| AU2001212349B2 (en) * | 2000-10-27 | 2007-01-04 | Uop Llc | Process and apparatus using plate arrangement for reactant heating and preheating |
| JP2005158501A (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-16 | Ebara Ballard Corp | 触媒燃焼装置及び燃料電池コージェネレーションシステム |
| EP3128165A1 (en) * | 2015-08-06 | 2017-02-08 | Airbus DS GmbH | Catalyst chamber with a catalyst bed embedded therein for a monopropellant thruster of a rocket engine |
| US20170037814A1 (en) * | 2015-08-06 | 2017-02-09 | Airbus Ds Gmbh | Catalyst chamber with a catalyst bed embedded therein for a monopropellant thruster of a rocket engine |
| US11248563B2 (en) | 2015-08-06 | 2022-02-15 | Arianegroup Gmbh | Catalyst chamber with a catalyst bed embedded therein for a monopropellant thruster of a rocket engine |
| JP2022112890A (ja) * | 2021-01-22 | 2022-08-03 | 本田技研工業株式会社 | 燃料改質装置 |
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