JPH0372563B2 - - Google Patents
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- JPH0372563B2 JPH0372563B2 JP58161835A JP16183583A JPH0372563B2 JP H0372563 B2 JPH0372563 B2 JP H0372563B2 JP 58161835 A JP58161835 A JP 58161835A JP 16183583 A JP16183583 A JP 16183583A JP H0372563 B2 JPH0372563 B2 JP H0372563B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はリフオーマに係り、特に業務用燃料電
池システム等の小形化、高効率化に好適なリフオ
ーマと熱交換器との複合化を図つたリフオーマに
関するものである。
池システム等の小形化、高効率化に好適なリフオ
ーマと熱交換器との複合化を図つたリフオーマに
関するものである。
業務用燃料電池システムは、小形で熱損失の小
さいことが条件で、その構成要素であるリフオー
マと周辺機器および熱交換器の複合化が検討され
ている。
さいことが条件で、その構成要素であるリフオー
マと周辺機器および熱交換器の複合化が検討され
ている。
まず、従来のリフオーマについて第１図を参照
して説明する。
して説明する。
第１図は、従来のリフオーマの縦断面図および
周辺機器とガスの流れを示す系統図である。図に
おいて実線矢印は天然ガス、破線矢印は水蒸気、
２点鎖線矢印は燃焼ガスまたは燃焼排ガス、太い
実線矢印は改質ガスのそれぞれの流れを示すもの
である。
周辺機器とガスの流れを示す系統図である。図に
おいて実線矢印は天然ガス、破線矢印は水蒸気、
２点鎖線矢印は燃焼ガスまたは燃焼排ガス、太い
実線矢印は改質ガスのそれぞれの流れを示すもの
である。
１はリフオーマ、２は反応管の外管、３は反応
管の内管で、外管２と内管３とで形成される円環
部を反応管と総称する。反応管では、天然ガスと
水蒸気との混合ガスを加熱し、触媒４の作用で水
蒸気改質反応を起させる。５は、これら反応管を
収容する胴体で、断熱材６を内張りし、反応のた
めの熱が胴体から失なわれるのを防止している。
管の内管で、外管２と内管３とで形成される円環
部を反応管と総称する。反応管では、天然ガスと
水蒸気との混合ガスを加熱し、触媒４の作用で水
蒸気改質反応を起させる。５は、これら反応管を
収容する胴体で、断熱材６を内張りし、反応のた
めの熱が胴体から失なわれるのを防止している。
７は混合ガスの吸気口、８は改質ガス室、９は
改室ガスの排気口、１０は燃焼排ガスの排気口を
示す。
改室ガスの排気口、１０は燃焼排ガスの排気口を
示す。
１１は、反応質を加熱し触媒作用で水蒸気改質
反応を起させるための加熱手段に係るバーナであ
る。
反応を起させるための加熱手段に係るバーナであ
る。
１２はスチームスーパーヒータで、水蒸気の加
熱を行う。１３はエゼクタで、天然ガスと加熱さ
れた水蒸気とを混合、昇圧するものである。１４
は排ガスクーラである。
熱を行う。１３はエゼクタで、天然ガスと加熱さ
れた水蒸気とを混合、昇圧するものである。１４
は排ガスクーラである。
次にこのような構成のリフオーマ１とその周辺
機器の作用を説明する。
機器の作用を説明する。
天然ガスと、スチームスーパーヒータ１２で加
熱された水蒸気とは、エゼクタ１３により混合、
昇圧され、リフオーマ１へ送られる。リフオーマ
１の吸気口７から吸込まれた混合ガスは反応管の
外管２から内管３へ進む過程で、バーナ１１で加
熱され、触媒４の作用で水蒸気改質反応を起こし
水素を多量に含む改質ガスとなる。反応後の改質
ガスは改質ガス室８から排気口９を経て必要装
置、たとえば燃料電池本体に送られる。燃焼排ガ
スは排気口１０から排気され給湯、空調等に利用
される。
熱された水蒸気とは、エゼクタ１３により混合、
昇圧され、リフオーマ１へ送られる。リフオーマ
１の吸気口７から吸込まれた混合ガスは反応管の
外管２から内管３へ進む過程で、バーナ１１で加
熱され、触媒４の作用で水蒸気改質反応を起こし
水素を多量に含む改質ガスとなる。反応後の改質
ガスは改質ガス室８から排気口９を経て必要装
置、たとえば燃料電池本体に送られる。燃焼排ガ
スは排気口１０から排気され給湯、空調等に利用
される。
第１図からわかるように、従来のリフオーマは
バーナ１１からの高温（約800〜1400℃程度）の
燃焼ガスが直接胴体５の内壁の断熱材６と接触す
るため胴体５外部への熱損失が多い欠点があつ
た。
バーナ１１からの高温（約800〜1400℃程度）の
燃焼ガスが直接胴体５の内壁の断熱材６と接触す
るため胴体５外部への熱損失が多い欠点があつ
た。
また、リフオーマ１に必要とするシステム、た
とえば燃料電池システム等において、リフオーマ
１を作動させるために、スチームスーパーヒータ
１２を別に設ける必要があること、また、高温
（約600〜800℃程度）の燃焼排ガスの熱を利用す
るために排ガスクーラ１４を設ける必要があるこ
となどから、システムの設置空間が大きくなるこ
と、熱損失が大きいことなどの欠点があつた。
とえば燃料電池システム等において、リフオーマ
１を作動させるために、スチームスーパーヒータ
１２を別に設ける必要があること、また、高温
（約600〜800℃程度）の燃焼排ガスの熱を利用す
るために排ガスクーラ１４を設ける必要があるこ
となどから、システムの設置空間が大きくなるこ
と、熱損失が大きいことなどの欠点があつた。
本発明は、従来技術の問題点を解決するために
なされたもので、リフオーマと熱交換器との複合
化により熱効率を向上させ、リフオーマが使用さ
れるシステムの設置空間が小さくなり、熱損失が
少なく高効率のリフオーマを提供することを、そ
の目的としている。
なされたもので、リフオーマと熱交換器との複合
化により熱効率を向上させ、リフオーマが使用さ
れるシステムの設置空間が小さくなり、熱損失が
少なく高効率のリフオーマを提供することを、そ
の目的としている。
〔発明の概要〕
本発明に係るリフオーマの構成は、天然ガスと
水蒸気との混合ガスを加熱し触媒の作用で水蒸気
改質反応を起させる反応管と、その反応管を加熱
する加熱手段と、前記反応管を収容し断熱材を内
張りした胴体とからなるリフオーマにおいて、前
記反応管を囲繞する熱交換器を配設したもので、
さらに詳細にいえば、前記反応管の周囲に遮蔽筒
を設け、その遮蔽筒と胴体との間を排熱回収領域
とし、その領域に環状熱交換器を配設したもので
ある。
水蒸気との混合ガスを加熱し触媒の作用で水蒸気
改質反応を起させる反応管と、その反応管を加熱
する加熱手段と、前記反応管を収容し断熱材を内
張りした胴体とからなるリフオーマにおいて、前
記反応管を囲繞する熱交換器を配設したもので、
さらに詳細にいえば、前記反応管の周囲に遮蔽筒
を設け、その遮蔽筒と胴体との間を排熱回収領域
とし、その領域に環状熱交換器を配設したもので
ある。
なお、付記すれば、リフオーマの内部に高温反
応部を覆うように熱交換器を配置することによ
り、改質反応に必要な水蒸気のスーパーヒートと
ともに燃焼排ガスからの熱回収を行い、また、リ
フオーマからの熱損失を少なくしようとするもの
である。
応部を覆うように熱交換器を配置することによ
り、改質反応に必要な水蒸気のスーパーヒートと
ともに燃焼排ガスからの熱回収を行い、また、リ
フオーマからの熱損失を少なくしようとするもの
である。
以下、本発明の一実施例を第２図を参照して説
明する。
明する。
第２図は、本発明の一実施例に係るリフオーマ
の縦断面図および周辺機器とガスの流れを示す系
統図である。第２図において、第１図と同一符号
のものは従来技術と同等部分を示す。また、実線
矢印は天然ガス、破線矢印は水蒸気、２点鎖線矢
印は燃焼ガスまたは燃焼排ガス、太い実線矢印は
改質ガスのそれぞれの流れを示すものである。
の縦断面図および周辺機器とガスの流れを示す系
統図である。第２図において、第１図と同一符号
のものは従来技術と同等部分を示す。また、実線
矢印は天然ガス、破線矢印は水蒸気、２点鎖線矢
印は燃焼ガスまたは燃焼排ガス、太い実線矢印は
改質ガスのそれぞれの流れを示すものである。
図において、２０はリフオーマで、その中心部
に反応管の外管２と内管３および触媒４からなる
反応管が配設されている。２１は遮蔽筒で、前記
反応管の周囲に反応管を囲むように配置され、反
応管外熱領域２２と、排熱回収領域２３とを仕切
るように構成されている。
に反応管の外管２と内管３および触媒４からなる
反応管が配設されている。２１は遮蔽筒で、前記
反応管の周囲に反応管を囲むように配置され、反
応管外熱領域２２と、排熱回収領域２３とを仕切
るように構成されている。
２４は熱交換器で、前記遮蔽筒２１と断熱材１
６を内張りした胴体１５との間の領域、すなわち
前記排熱回収領域２３に配設されており、要する
に前記反応管を要うように囲繞する環状の熱交換
器である。１７は水蒸気の吸気口で、熱交換器２
４に直結している。１８は加熱された水蒸気の排
気口で、熱交換器２４に直結している。すなわ
ち、環状熱交換器２４を構成する配管は、天然ガ
スと水蒸気との混合する前の水蒸気を流通させる
配管（破線部）に接続している。１９は燃焼排ガ
スの排気口で、排熱回収領域２３に開口してい
る。その他の構成は従来技術と同等であるから説
明を省略する。
６を内張りした胴体１５との間の領域、すなわち
前記排熱回収領域２３に配設されており、要する
に前記反応管を要うように囲繞する環状の熱交換
器である。１７は水蒸気の吸気口で、熱交換器２
４に直結している。１８は加熱された水蒸気の排
気口で、熱交換器２４に直結している。すなわ
ち、環状熱交換器２４を構成する配管は、天然ガ
スと水蒸気との混合する前の水蒸気を流通させる
配管（破線部）に接続している。１９は燃焼排ガ
スの排気口で、排熱回収領域２３に開口してい
る。その他の構成は従来技術と同等であるから説
明を省略する。
次に、このような構成のリフオーマ２０とその
周辺機器の作用を説明する。
周辺機器の作用を説明する。
反応管における反応は、先に説明した従来技術
と同様である。リフオーマ２０の吸気口７から吸
込まれた天然ガスと水蒸気との混合ガスは、反応
管の外管２から内管３へ進む過程で、バーナ１１
で加熱され、触媒４の作用で水蒸気改質反応を起
こし水素を多量に含む改質ガスとなる。改質ガス
は改質ガス室８から排気口９を経て必要装置、た
とえば燃料電池へ送られる。
と同様である。リフオーマ２０の吸気口７から吸
込まれた天然ガスと水蒸気との混合ガスは、反応
管の外管２から内管３へ進む過程で、バーナ１１
で加熱され、触媒４の作用で水蒸気改質反応を起
こし水素を多量に含む改質ガスとなる。改質ガス
は改質ガス室８から排気口９を経て必要装置、た
とえば燃料電池へ送られる。
一方、従来スチームスーパーヒータで加熱され
ていた水蒸気は、本実施例ではスチームスーパー
ヒータを用いず、リフオーマ２０の吸気口１７か
ら、排熱回収領域２３に配設された環状熱交換器
２４に導かれ、その水蒸気は、第２図の２点鎖線
矢印に示すように反応管外熱領域２２から排熱回
収領域２３に流通する高温（約600〜800℃程度）
の燃焼排ガスと熱交換し、スーパーヒートされ、
破線矢印のように導かれ、エゼクタ１３によつて
天然ガスと混合、昇圧される。その混合ガスはリ
フオーマ２０に送られ先に述べた水蒸気改質反応
が行われる。
ていた水蒸気は、本実施例ではスチームスーパー
ヒータを用いず、リフオーマ２０の吸気口１７か
ら、排熱回収領域２３に配設された環状熱交換器
２４に導かれ、その水蒸気は、第２図の２点鎖線
矢印に示すように反応管外熱領域２２から排熱回
収領域２３に流通する高温（約600〜800℃程度）
の燃焼排ガスと熱交換し、スーパーヒートされ、
破線矢印のように導かれ、エゼクタ１３によつて
天然ガスと混合、昇圧される。その混合ガスはリ
フオーマ２０に送られ先に述べた水蒸気改質反応
が行われる。
このときの反応に必要な熱はバーナ１１により
与えられるが、バーナ１１からの燃焼ガスは、反
応管との熱交換ののち遮蔽筒２１の外側に設けら
れた排熱回収領域２３に導かれ、環状熱交換器２
４と熱交換し熱を奪われて低温となつたのち、排
気口１９からリフオーマ２０の外部に排出され
る。燃焼排ガスは給湯、空調などに利用される。
与えられるが、バーナ１１からの燃焼ガスは、反
応管との熱交換ののち遮蔽筒２１の外側に設けら
れた排熱回収領域２３に導かれ、環状熱交換器２
４と熱交換し熱を奪われて低温となつたのち、排
気口１９からリフオーマ２０の外部に排出され
る。燃焼排ガスは給湯、空調などに利用される。
本実施例によれば、反応に必要な水蒸気のスー
パーヒートと燃焼排ガスからの排熱回収とがリフ
オーマ２０の排熱回収領域２３で同時に行なわれ
るため、従来のようなスチームスーパーヒータや
燃焼排ガスからの排熱回収のための排ガスクーラ
を別に設ける必要がない。
パーヒートと燃焼排ガスからの排熱回収とがリフ
オーマ２０の排熱回収領域２３で同時に行なわれ
るため、従来のようなスチームスーパーヒータや
燃焼排ガスからの排熱回収のための排ガスクーラ
を別に設ける必要がない。
その結果、リフオーマを使用する燃料電池シス
テム等を従来に比べコンパクトにまとめることが
できるうえ、機器表面積の減少によりシステムの
熱効率も高くなる。
テム等を従来に比べコンパクトにまとめることが
できるうえ、機器表面積の減少によりシステムの
熱効率も高くなる。
また、本実施例によれば、燃焼排ガスは温度が
最も低下した状態でリフオーマの胴体１５の内側
に接することになる。したがつて、リフオーマ２
０外部と断熱材１６の内部との温度差が従来に比
べ小さくなるため熱損失が少ない。その結果、シ
ステムの効率を向上させることが可能である。
最も低下した状態でリフオーマの胴体１５の内側
に接することになる。したがつて、リフオーマ２
０外部と断熱材１６の内部との温度差が従来に比
べ小さくなるため熱損失が少ない。その結果、シ
ステムの効率を向上させることが可能である。
なお、前記の実施例では、業務用燃料電池シス
テムに使用するリフオーマの例を説明したが、本
発明は、燃料電池システムのみに限らず、同等の
効果が期待できるシステムに係るリフオーマの範
囲で汎用的なものである。
テムに使用するリフオーマの例を説明したが、本
発明は、燃料電池システムのみに限らず、同等の
効果が期待できるシステムに係るリフオーマの範
囲で汎用的なものである。
以上述べたように、本発明によれば、リフオー
マの熱交換器との複合化により熱効率を向上さ
せ、リフオーマが使用されるシステムの設置空間
が小さくなり、熱損失が少なく高効率のリフオー
マを提供することができる。
マの熱交換器との複合化により熱効率を向上さ
せ、リフオーマが使用されるシステムの設置空間
が小さくなり、熱損失が少なく高効率のリフオー
マを提供することができる。
第１図は、従来のリフオーマの縦断面図および
周辺機器とガスの流れを示す系統図、第２図は、
本発明の一実施例に係るリフオーマの縦断面図お
よび周辺機器とガスの流れを示す系統図である。 ２……外管（反応管）、３……内管（反応管）、
４……触媒、７……混合ガスの吸気口、９……改
質ガスの排気口、１１……バーナ、１３……エゼ
クタ、１５……胴体、１６……断熱材、１７……
水蒸気の吸気口、１８……水蒸気の排気口、１９
……燃焼排ガスの排気口、２０……リフオーマ、
２１……遮蔽筒、２２……反応管外熱領域、２３
……排熱回収領域、２４……環状熱交換器。
周辺機器とガスの流れを示す系統図、第２図は、
本発明の一実施例に係るリフオーマの縦断面図お
よび周辺機器とガスの流れを示す系統図である。 ２……外管（反応管）、３……内管（反応管）、
４……触媒、７……混合ガスの吸気口、９……改
質ガスの排気口、１１……バーナ、１３……エゼ
クタ、１５……胴体、１６……断熱材、１７……
水蒸気の吸気口、１８……水蒸気の排気口、１９
……燃焼排ガスの排気口、２０……リフオーマ、
２１……遮蔽筒、２２……反応管外熱領域、２３
……排熱回収領域、２４……環状熱交換器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 天然ガスと水蒸気との混合ガスを加熱し触媒
の作用で水蒸気改質反応を起させる反応管と、そ
の反応管を加熱する加熱手段と、前記反応管を収
容し断熱材を内張りした胴体とからなるリフオー
マにおいて、前記反応管を囲繞する熱交換器を配
設したことを特徴とするリフオーマ。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、
反応管の周囲に遮蔽筒を設け、その遮蔽筒と胴体
との間を排熱回収領域として、その領域に環状熱
交換器を配設したものであるリフオーマ。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載のも
ののいずれかにおいて、熱交換器を構成する配管
を、天然ガスと水蒸気との混合する前の水蒸気を
流通せしめる配管に接続したものであるリフオー
マ。 ４ 特許請求の範囲第１項または第３項記載のも
ののいずれかにおいて、熱交換器を配設した排熱
回収領域に燃焼排ガスの排気口を開口したもので
あるリフオーマ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58161835A JPS6054902A (ja) | 1983-09-05 | 1983-09-05 | リフオ−マ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58161835A JPS6054902A (ja) | 1983-09-05 | 1983-09-05 | リフオ−マ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6054902A JPS6054902A (ja) | 1985-03-29 |
| JPH0372563B2 true JPH0372563B2 (ja) | 1991-11-19 |
Family
ID=15742830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58161835A Granted JPS6054902A (ja) | 1983-09-05 | 1983-09-05 | リフオ−マ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6054902A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH069124B2 (ja) * | 1986-01-16 | 1994-02-02 | 日本特殊陶業株式会社 | 高周波用誘電体磁器組成物 |
| JP4479117B2 (ja) * | 2001-03-15 | 2010-06-09 | アイシン精機株式会社 | 燃料改質装置 |
| KR100599685B1 (ko) * | 2004-06-30 | 2006-07-13 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 전지 시스템의 개질기 및 이를 채용한 연료 전지시스템 |
-
1983
- 1983-09-05 JP JP58161835A patent/JPS6054902A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6054902A (ja) | 1985-03-29 |
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