JPH0422829Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、燃料電池発電装置用燃料改質装
置、ことに熱媒体液による間接加熱方式のメタノ
ール、水蒸気改質装置の熱媒体液加熱用の熱源と
して用いられる酸化触媒形燃焼炉に関する。

〔従来の技術〕

酸化触媒形燃焼炉は、燃料電池本体で燃料ガス
中の水素の大部分（通常80％程度）が消費され、
かつ水素濃度の変動の大きい使用済燃料ガスを燃
料とした場合でも残存水素を安定かつほぼ完全に
燃焼させる特長があり、通常のガスバーナのよう
に水素濃度が低下すると燃焼が停止（消火）して
しまうことがなく、したがつて再点火時に逆火を
生ずる危険性がないので燃料改質装置の熱源とし
て注目されている。ことに、酸化触媒形燃焼炉の
高温の燃焼排ガスを熱源として熱媒体液を加熱
し、この熱媒体液をメタノール燃料の気化器、過
熱器、および水蒸気改質器に循環させて間接加熱
を行う燃料改質装置に適用した場合には、熱媒体
液の温度が250℃ないし350℃と比較的低いこと
と、熱媒体液の熱容量が大きいことにより、酸化
触媒バーナの発生熱にかなりの変動があつても改
質効率に大きな変動を与えないで済むので、燃料
電池の使用済燃料ガスを用いた酸化触媒形燃焼炉
の欠点がカバーされるという特徴が得られる。

第６図は従来の酸化触媒形燃焼炉を示す側断面
図であり、１は炉体であり、その内側は耐火材壁
２が炉体内に露出しており、炉体１はフランジ１
Ａで上下二つに分割可能に形成されるとともに、
その底部には排気口１Ｂが設けられる。３は炉体
１の上部の混合室１Ｃ内に配された燃料ノズル、
４は空気ノズルであり、図示しない燃料電池から
供給される使用済燃料ガス１１および空気１２が
ノズル３および４を介して炉体１の天井に向けて
放出され混合室１Ｃ内で混合されて混合ガス１３
となる。また、５Ａ，５Ｂ，５Ｃは酸化触媒層で
あり、例えばハニカム構造または升目状の多数の
通気孔を有する方形板状の支持体に酸化触媒が担
持されたものからなる。６は多孔性耐火成形品か
らなる整流層であり、混合ガス１３を整流均等配
分するとともに、混合室１Ｃ側への逆火を防止す
る。８は炉体１側から突設された支持金具、７は
格子状の棚板であり、図の場合炉体内に４段設け
られ、それぞれの棚板上には最上段に整流層６
が、その下側には酸化触媒層５Ａ，５Ｂ，５Ｃが
それぞれ載置される。９は耐火材内壁２と整流層
６および酸化触媒層との隙間に充填された耐火性
詰物であり、この隙間から混合ガスが漏れるのを
防止する。したがつて整流層６で整流された混合
ガス１３は酸化触媒層５Ａ，５Ｂ，５Ｃの通気孔
を通過する過程で酸化触媒と接触して燃焼し、高
温の燃焼排ガス１４が排気口１Ｂを介して改質装
置へと供給される。

〔考案が解決しようとする問題点〕

従来装置においては、その組立作業にあたり、
炉体１の混合室１Ｃ側をフランジ１Ａで取外した
状態で、支持金具８上に棚板７Ｃ、酸化触媒層５
Ｃの順で載置し、耐火材詰物９Ｃを充填して最下
段の酸化触媒バーナ１０を形成し、同様に上段の
酸化触媒バーナの組込む作業を行うことになる
が、狭い炉体内で耐火材詰物９Ｃを充填する際、
ハニカム構造の比較的ぜい弱な酸化触媒層５を損
傷することが間々あり、また損傷を避けるための
耐火材詰物９Ｃの充填が不十分になつて未燃焼の
混合ガスが排出口１Ｂ側に漏れ出すなどの問題が
生じ、信頼性の高い酸化触媒形燃焼炉が得られな
いという欠点があつた。

この考案の目的は、支持構造を改良することに
より、酸化触媒バーナの組込みが容易化されると
ともに、作業ミスに基づく性能低下を防ぐことに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、この考案によれ
ば、燃料電池の使用済燃料ガスを炉体内で空気と
混合し、その混合ガスを炉体内に複数段配された
酸化触媒バーナで燃焼させ、高温の燃焼ガスを燃
料改質装置の熱源とするものにおいて、前記酸化
触媒バーナそれぞれが多数の通気孔を有する支持
材に酸化触媒が担持された方形板状の酸化触媒層
と、この酸化触媒層の外周を耐火性詰物を介して
包囲し底部に格子状の支持枠を有する受器とを備
え、前記炉体内に複数段の酸化触媒バーナが相互
に積層配置されるとともに、前記受器の側壁と炉
体の側壁との隙間が耐火性詰物によつて閉塞され
てなるものとする。

〔作用〕

上記手段において、酸化触媒バーナが、底部に
格子状の支持枠を有する受器に酸化触媒層を収納
し、酸化触媒層の外周を受器の側板との隙間にあ
らかじめ耐火性詰物を充填するよう構成されたこ
とにより、酸化触媒層を損傷する可能性のある耐
火性詰物の充填作業を炉体の外の広い場所で行う
ことが可能となり、酸化触媒層を損傷することな
く未燃焼ガスのリークを防ぐに十分な充填作業を
容易に実施できる。また、受器を有する酸化触媒
バーナに組立中に酸化触媒層を損傷する危険性が
排除され、炉体内に複数段の酸化触媒バーナを積
層配置した後その外側の隙間を耐火性詰物により
閉塞する作業が容易化され、したがつて、組立作
業が容易化されるとともに、酸化触媒層の損傷お
よび未燃焼ガスリークの発生を容易に排除するこ
とができる。

〔実施例〕

以下この考案を実施例に基づいて説明する。

第１図はこの考案の実施例装置を示す側断面
図、第２図は実施例装置における受器を斜め下方
から見た斜視図、第３図は実施例装置における酸
化触媒バーナを示す破砕断面図、第４図および第
５図は受器の格子状支持枠構造を示す分解斜視図
および下面図であり、従来装置と同じ部分には同
一参照符号を付すことにより詳細な説明を省略す
る。図において、５Ａ，５Ｂ，５Ｃ ３層からな
る酸化触媒層５は、それぞれ受器３０に収納さ
れ、２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ ３段分の酸化触媒
バーナ２０が形成され、炉体２１の金属製の内壁
２２から炉内に突設された支持金具８上に相互に
積み重ねた状態で支持される。また、多孔性耐火
成形品からなる整流層６も受器３０に収納されて
整流器２６を形成し、最上段の酸化触媒バーナ２
０Ａ上に積層配置される。また２９はセラミツク
ス繊維等を主体とするひも状またはパテ状の耐火
性詰物であり、受器３０の側板３１と炉内壁２２
との間の隙間に従来と同様な充填方法に基づいて
充填されるが、隙間の両側が剛性を有する金属壁
２２および３１に挟まれているために、充填率を
高めるに必要な押込み力を十分に加えて充填作業
を行うことが可能であり、酸化触媒層５や整流層
６に影響を及ぼすことなく耐火性詰物２９による
隙間の閉塞を容易かつ確実に行うことができる。

受器３０は斜め下方から見た斜視図を第２図に
示すように、方形筒状の側板３１と、その下端に
溶接された額縁状のフランジ３２と、フランジ３
２の下面側に溶接された格子状の支持枠３３とか
らなり、いずれも耐熱性の優れたステンレス鋼板
で構成され、側板３１には運搬用の取手孔３４が
設けられる。また受器３０への酸化触媒層５の組
込みは第３図に示すようにフランジ３２を側板３
１より内側に延出してその内縁を衝にして酸化触
媒層５を支持枠３３状に位置決めした後、酸化触
媒層と側板との隙間に耐火性詰物３９を酸化触媒
層３９を損傷しないよう注意深く充填するという
方法で行われるが、フランジ３２によつて隙間の
底部がほとんど閉塞された状態になつているの
で、耐火性詰物３９の充填率が多少低くても未燃
焼ガスの漏れをほとんど零とすることができる。
また、側板３１の高さを酸化触媒層５の高さより
大きくし、酸化触媒層５の上方に整流、燃焼用の
ガス空間３５が保持される。さらに、格子状の支
持枠３３としては、第４図に示すように交差部に
切込み溝３７を有する金属板３６を組み合わせて
酸化触媒層５との接触面が平滑な格子状とし、金
属板３６それぞれの一方の端を第５図に示すよう
に溶接部３８Ａと非溶接部３８Ｂとが互いに交互
に隣接するようフランジ３２の下面に固定するこ
とにより、高温時における熱変形の少い受器３０
が得られる。

上述のように構成された燃料電池用燃料改質装
置の酸化触媒形燃焼炉において、酸化触媒層が受
器に収納されることによつて炉体への組込作業が
容易化されるとともに、酸化触媒層を損傷するこ
となく耐火性詰物による隙間の閉塞を容易かつ確
実に行うことができる。したがつて、燃料電池の
使用済燃料ガス１１をノズル３から炉体の天井に
向けて吹き出してノズル４から吹き出す風気１２
と混合して得られる混合ガス１３は、整流器２６
を介して最上段の酸化触媒バーナ２０Ａに均等に
分布して供給されて使用済燃料ガス１１中の水素
が燃焼し、残つた水素が２０Ｂ，２０Ｃ等必要に
応じて複数段設けられる酸化触媒バーナで燃焼し
て有効に利用され、高温の燃焼排ガス１４がその
排出口２１Ｂを介して図示しない燃料改質装置の
例えば熱媒体液加熱器に送られて熱媒体液を300
℃程度の所定温度に加熱することにより、燃料電
池の使用済燃料ガス１１中の水素濃度が大幅に変
動した場合においても燃焼が安定に持続して行わ
れ、低水素濃度の使用済燃料ガス中の水素を例え
はメタノール原料の改質に有効に利用できる酸化
触媒形燃焼炉を得ることができる。

〔考案の効果〕

この考案は前述のように、損傷しやすい酸化触
媒層をあらかじめ受器に収納して受器との隙間が
受器および耐火性詰物によつて閉塞された酸化触
媒バーナ（および整流器）を形成し、金属製内壁
を有する炉体内に酸化触媒バーナを互いに積層配
置するとともに、受器と炉体との隙間を耐火性詰
物により閉塞するよう構成した。その結果、酸化
触媒バーナの組立作業が作業スペースの制約が少
い炉外で行われ、損傷しやすい酸化触媒層が受器
によつて保護されるので、酸化触媒バーナを炉体
に組込む作業が容易化されるとともに、未燃焼ガ
スの漏れを防ぐ耐火性詰物の充填作業を酸化触媒
層を損傷することなく確実に行えるので、作業性
および信頼性に優れた酸化触媒形燃焼炉を容易に
提供することができる。また、得られる酸化触媒
形燃焼炉は、未燃焼ガスのリークが少く例えば水
素濃度が低い燃料電池の使用済燃料ガスを安定し
て燃焼させることができるので、得られる高温の
燃焼排ガスを燃料改質装置における燃料の改質に
有効に利用できる利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例装置を示す側断面
図、第２図は実施例装置における受器を示す斜視
図、第３図は実施例装置における酸化触媒バーナ
を示す破砕断面図、第４図および第５図は実施例
装置における受器の支持枠を示す分解斜視図およ
び下面図、第６図は従来装置を示す側断面図であ
る。 １，２１……炉体、３，４……ノズル、５，５
Ａ，５Ｂ，５Ｃ……酸化触媒層、６……整流層、
８……支持金具、９，２９，３９……耐火性詰
物、１１……使用済燃料ガス、１０，２０，２０
Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ……酸化触媒バーナ、２２…
…内壁、３０……受器、３１……側板、３２……
フランジ、３３……支持枠、１４……燃焼排ガ
ス。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 燃料電池の使用済燃料ガスを炉体内で空気と
   混合し、その混合ガスを炉体内に複数段配され
   た酸化触媒バーナで燃焼させ、高温の燃焼ガス
   を燃料改質装置の熱源とするものにおいて、前
   記酸化触媒バーナそれぞれが多数の通気孔を有
   する支持材に酸化触媒が担持された方形板状の
   酸化触媒層と、この酸化触媒層の外周を耐火性
   詰物を介して包囲し底部に格子状の支持枠を有
   する受器とを備え、前記炉体内に複数段の酸化
   触媒バーナが相互に積層配置されるとともに、
   前記受器の側壁と炉体の側壁との隙間が耐火性
   詰物によつて閉塞されてなることを特徴とする
   燃料電池用燃料改質装置の酸化触媒形燃焼炉。 ２ 実用新案登録請求の範囲第１項記載のものに
   おいて、炉体が金属製の外壁および内壁の間に
   耐火材が充填された二重金属壁構造からなり、
   前記内壁に最下段の酸化触媒バーナを支持する
   突起部を備えてなることを特徴とする燃料電池
   用燃料改質装置の酸化触媒形燃焼炉。