JPH0324967Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は触媒燃焼器に係り、特に粒状の燃焼触
媒のサポートの熱による変形、破損を防止するに
好適な触媒燃焼器に関する。

（従来の技術） 従来の触媒燃焼器は、例えば燃料電池用改質炉
（水素ガス発生装置）を例にとれば、第４図に示
すように、水素発生装置の反応管３を加熱するた
め、反応管３の間に充填した燃焼触媒層４内で燃
料ガスと空気の予混合ガスを燃焼させるようにし
たもので、筒状の装置本体１の底部に設けられた
板状多孔体またはハニカム状体からなるサポート
５と、該サポート５の下部に設けられたウインド
ボツクス９と、該サポート５上に充填、支持され
た燃焼触媒層４およびその上部に設けられた伝熱
促進粒子層６と、該燃焼触媒層４内に挿入された
反応管３と、該反応管３内に充填された改質触媒
２と、該反応管の改質触媒２中に挿入された、底
部が開放された改質ガス管３内と、前記ウインド
ボツクス９に設けられた予混合ガスノズル８と、
前記改質触媒２を通してガスを供給するための原
料ガスノズル１１と、前記改質ガス管３Ａの上部
の改質ガス室１２Ａに設けられた改質ガス排出ノ
ズル１２とから構成される。このような装置にお
いて、燃料を含む予混合ガスは約300℃に予熱さ
れてノズル８からウインドボツクス９内に供給さ
れ、ハニカム状または多孔板状のサポート５を通
過して燃焼触媒層４内で約1000〜1200℃で燃焼
し、反応管３を加熱した後、燃焼排ガスは排ガス
出口１０から排出される。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、このような触媒燃焼器において
は下記のような欠点がある。

(1) サポート５が燃焼触媒層４と直接接触するた
め、サポート５の厚さ方向の温度差が大きく、
サポートが熱変形または破損する。第５図は、
触媒層付近の燃焼装置の詳細図、第６図は、ウ
インドボツクスから触媒層までの温度分布を示
す図であるがサポートの厚さ方向の温度差が大
きいことがわかる。

(2) サポート５の材料として、耐熱性に優れたム
ライト（使用限界温度1650℃）等を使用して
も、熱衝撃性が劣るため破損することがある。

(3) サポート５の材料として熱衝撃性の比較的優
れたコーデイエライト等を使用した場合、使用
限界温度が約1200℃であり、特にサポート表面
で熱による変形、破損を生じ易い。

本考案の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、燃焼触媒層との直接接触によるサポートの
熱変形、破損を防止した触媒燃焼器を提供するこ
とにある。

（問題点を解決するための手段） 要するに本考案は、粒子状の燃焼触媒層とサポ
ート間に耐熱性粒子層を設け、燃焼部の熱が直接
サポートに伝わらないようにしたものである。す
なわち、本考案は、燃料と酸素を含むガスを燃焼
させるための粒状の燃焼触媒と該燃焼触媒を支持
するためのサポートを有する触媒燃焼器におい
て、燃焼触媒粒子層とサポートとの間に耐熱性粒
子層を配置し、高温の触媒燃焼部との直接接触に
よるサポートの熱変形および破損を防止したこと
を特徴とする。

本考案において、耐熱粒子層としては、アルミ
ナ粒子層など、一般に燃焼温度（例えば1200℃）
以上の耐熱性を有する粒子層が用いられる。

（実施例） 第１図は、本考案の触媒燃焼器を燃料電池用改
質炉に適用した場合の実施例を示す。本改質炉
は、サポート５と燃焼触媒層４の間に耐熱性粒子
層７を設ける以外は第４図の装置と同じ構成を有
する。すなわち、本装置は、改質装置本体１と、
改質触媒２を充填した反応管３と、予混合ガスを
燃焼させるための粒状の燃焼触媒層４と、そのサ
ポート５と、伝熱促進粒子層６と、本考案による
耐熱性粒子層７等から構成される。

上記構成の装置において、予混合ガスノズル８
からウインドボツクス９内に供給された燃料ガス
と空気の予混合ガスは、約300℃に予熱されてお
り、ハニカム状のサポート５および耐熱性粒子層
７を通つて燃焼触媒粗４内で約1200℃で燃焼す
る。反応管３の先端部より上方は断熱促進粒子６
が充填されており、燃焼ガスは該伝熱促進粒子層
を通過しながら反応管３を加熱し、約550℃で排
ガスノズル１０から排出される。

一方都市ガスとスチームの混合ガスは原料ガス
ノズル１１から反応管３内に入り、改質触媒層２
内で管外からの伝熱により約800℃まで加熱され
て水素リツチな改質ガスとなり、改質ガスノズル
１２から排出され、燃料電池用の燃料として使用
される。

前述の如く、燃料ガスと空気の予混合ガスは、
燃焼触媒層４内で約1200℃で燃焼するが、該燃焼
触媒層とハニカム状のサポート５の間には第２図
に示すように本考案になる耐熱温度1500℃のアル
ミナ製耐熱粒子層７が設けられているため、サポ
ート５は高温の燃焼触媒層７と直接接触せず、熱
的に保護される。

改質装置の燃焼部付近の軸方向の温度分布を第
３図に示す。サポート５内の厚さ方向の温度分布
は均一化されているが、これは以下の理由によ
る。すなわち、耐熱性粒子層７により燃焼触媒層
４からの熱輻射が防止されること、耐熱性粒子と
サポートとの接触面積が少なく、伝導伝熱はほと
んど無いこと、および下方からの予混合ガスによ
りサポートは常に冷却されていることなどのため
である。以上に述べた理由により、サポート５の
厚さ方向の温度分布はほとんど無く、均一で、か
つ温度も例えば約300℃と一定である。

なお、耐熱性粒子層７内には、第３図に示すよ
うに急勾配の温度分布を生じるが、粒子状である
ため、温度分布を生じるが、粒子状であるため、
温度分布に基づく熱応力による変形、破損を生じ
ることはない。また燃料電池用改質装置では、高
速起動、停止を頻繁に生じ、従つてサポートに耐
熱衝撃性が要求されるが、約300℃程度の低温で
使用されるため、耐熱衝撃性に優れたSUS材等
の使用も可能である。

本考案の触媒燃焼器は、燃料電池用の改質反応
装置のみならず、触媒粒子のサポートが高温にさ
れる他の燃焼装置にも広く適用することができ
る。

（考案の効果） 本考案によれば、燃焼触媒層を指示するサポー
トの上部に耐熱性粒子層を設けることにより、該
サポートの熱による変形、破損が防止することが
でき、従つてサポート材として耐熱温度の低い材
料も使用可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案による触媒燃焼器を改質装置
に適用した場合の断面図、第２図は、第１図の燃
焼触媒支持の詳細図、第３図は、第２図に示す部
分の軸方向の温度分布を示す図、第４図は、従来
技術による燃焼触媒燃焼器の断面図、第５図は、
第４図の燃焼触媒支持部の詳細図、第６図は、第
５図に示す部分の軸方向の温度分布を示す図であ
る。 １……触媒燃焼器（改質装置）本体、２……改
質触媒、３……反応管、４……燃焼触媒層、５…
…サポート、６……伝熱促進粒子、８……予混合
ガスノズル、９……ウインドボツクス、１０……
排ガスノズル、１１……原料ガスノズル、１２…
…改質ガスノズル。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 燃料と酸素を含むガスを燃焼させるための粒状
   の燃焼触媒と該燃焼触媒を支持するためのサポー
   トを有する触媒燃焼器において、燃焼触媒粒子層
   とサポートとの間に耐熱性粒子層を配置し、高温
   の触媒燃焼部との直接接触によるサポートの熱変
   形および破損を防止したことを特徴とする触媒燃
   焼器。