JPH0679664B2 - 燃料改質器 - Google Patents

燃料改質器

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JPH0679664B2
JPH0679664B2 JP61271956A JP27195686A JPH0679664B2 JP H0679664 B2 JPH0679664 B2 JP H0679664B2 JP 61271956 A JP61271956 A JP 61271956A JP 27195686 A JP27195686 A JP 27195686A JP H0679664 B2 JPH0679664 B2 JP H0679664B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は燃料改質器に係り、特にコンパクトで迅速な負
荷追従性が要求される燃料電池発電装置等に使用するに
好適な燃料改質器に関する。
〔従来技術〕
従来より化学工業で用いられている燃料改質器と異な
り、コンパクトで迅速な負荷追従性が要求される燃料電
池発電装置を使用する燃料改質器として、例えば、米国
特許第4098589合（特公昭57-7538号）においては、反応
管と燃焼ガス、改質ガス間の伝熱性能を向上させること
により、反応管をコンパクト化し、その結果、燃料改質
器のコンパクト化及び負荷追従性の向上を図っている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術は、燃料改質器の中央部に反応管を設け、
その反応管の周囲に燃焼ガスを流通させ、それらを断熱
層により包囲し、放熱を防止しているが、燃焼ガスと断
熱層が隣接しているため、断熱層が厚くなり、燃料改質
器に占める断熱層の体積が大きいという問題点がある。
また、燃焼ガスが断熱層の内側の広い面積を加熱してお
り、その加熱にかかる燃焼ガスの熱量の損失の点につい
てなんら配慮されていない。
本発明の目的は、燃焼ガスの熱量を有効に利用すると同
時に、コンパクトな燃料改質器を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、断熱層と燃焼ガス路の間に熱交換壁を介し
て燃料ガス供給路を配置して、燃焼ガス路から改質器の
外部へ放出される燃料ガスの熱を燃料ガス供給路を通過
する燃料ガスに与えるような構成とすること、さらに燃
料ガス供給路内に触媒を充填して、燃焼ガスからの熱を
利用し、吸熱を伴う改質反応を促進させるようにするこ
とにより、達成される。
すなわち、本発明の第１発明は、触媒を用いて炭化水素
と水蒸気などを混合した燃料ガスを水素富化ガスに転化
する吸熱反応を生じさせる反応管と、前記反応管を加熱
するための燃焼ガスを発生させる燃焼器と、前記燃焼ガ
スの放熱を防止するための断熱層を有する燃料改質器に
おいて、前記反応管の周囲に前記燃焼ガスの流路である
燃焼ガス路を配置し、該燃焼ガス路の周囲に熱交換壁を
介して前記燃料ガスの流路である燃料ガス供給路を配置
し、該燃料ガス供給路の外周面には前記断熱層を配置し
てなることを特徴とする燃料改質器であり、第２発明
は、第１発明において、さらに、燃料ガス供給路内に触
媒を充填する構成を付加した燃料改質器である。
〔作用〕
本発明の第１発明によれば、断熱層と燃焼ガス路の間に
配置した燃料ガス供給路（以下供給路という）におい
て、供給路内を流れる燃料ガスにより、燃焼ガス路内を
流れる燃焼ガスから放散される熱が吸収される。それに
よって、供給路を取り囲む断熱層へ伝わる熱量が減少
し、断熱層の厚さが低減される。また、本発明の第２発
明によれば、供給路内に触媒を配置して燃料ガスが吸熱
を伴う改質反応を生じせしめるようにすることによっ
て、所望の原燃料の改質率の数十パーセントに当る改質
反応をこの供給路内で行わせ、残りの改質反応を従来の
反応管で行わせれば良いので、反応管の長さが従来より
も短縮されることになる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第１図並びに第２図により説
明する。
第１図において、燃料改質器１の垂直方向の断面を示
し、本実施例の構成を説明する。燃料改質器１の中央部
には、反応管外管２及び反応管内管３より成る二重管式
反応管４が設けられている。反応管外管２の一端は流体
的に閉じられている。反応管外管２内に位置する反応管
内管３の端には触媒保持板５が取り付けられており、反
応管外管２と反応管内管３の間隙に改質触媒６が充填さ
れている。なお、触媒保持板５には孔７が設けられてい
る。反応管外管２の開口部は支持板８に接合され、支持
板８はさらに熱交換壁９に接合されている。熱交換壁９
の終端はフランジ10となっており、底板11に固定されて
いる。熱交換壁９のいくらか内側の所に燃焼ガス誘導壁
12が設けられ、その一端のフランジ13が熱交換壁９のフ
ランジ10と共に底板11に固定されている。そして反応管
外管２と燃焼ガス誘導壁12との空間及び燃焼ガス誘導壁
12と熱交換壁９との空間には燃焼ガス路Ｃが形成されて
いる。燃焼ガス誘導壁12の内面に接しているフランジ13
からいくらかの長さの所に断熱部材14が施工されてお
り、その断熱部材14に包囲される位置に燃焼器15が設置
されている。燃焼器15にはいくつかのノズル16が反応管
外管２の底部と対面する位置に設けられている。また燃
焼器15と底板11の間には断熱を兼ねた支持部材17が設け
られており、さらに底板11及び支持部材17を貫通した形
で空気配管18及び燃焼用燃料配管19が燃焼器15に接続さ
れている。そして以上の熱交換壁９を周囲とした構成要
素を、さらに包囲する位置に改質器内壁20が設けられて
いる。改質器内壁20は円筒型をしており、その一端はフ
ランジ21構造となっており、フランジ21が底板11と接合
されている。一方、改質器内壁20の他端は半だ円形の鏡
板22と溶接されており、鏡板22は支持板８とある間隔を
持って支持板８を覆う位置に設けられている。そして熱
交換壁９が改質器内壁20との空間には燃料ガス供給路Ｆ
が形成されている。また、鏡板22の中央部には反応管内
管３が貫通し、互いに溶接されて固定されている。な
お、鏡板22には反応管内管３が位置する所からいくらか
離れた所に触媒充填口23ガス設けられている。底板11に
は、燃料ガス供給路Ｆに原燃料24を供給するための原燃
料配管25が幾本か設けられ、また燃焼ガス路Ｃより燃焼
排ガス26を燃料改質器２の外部に導く排気管27が幾本か
設けられている。さらに、底板11には燃料改質器１の本
体を支えるための脚28が数脚設けられている。そうし
て、底板11、改質器内壁20及び鏡板22で構成された外面
を断熱槽29によって覆うことによって、燃料改質器１が
構成されている。なお、第１図に示した燃料改質器１の
A1-A1′断面を第２図に示した。本構成では反応管内管
３、反応管外管２、燃焼ガス誘導壁12、熱交換壁９及び
改質器内壁20を同心円状に配置したが、二重管式反応管
４を複数設置してもよい。また、原燃料配管25と排気管
27と点対称にそれぞれ８本、４本として設けたが、これ
も任意に設けてよい。
次に本実施例の動作を説明する。
まず、二重管式反応管４を所定の温度に昇温させるため
に、燃焼器15に予熱された空気30及び燃焼用燃料31がそ
れぞれ空気配管18及び燃焼用燃料配管19に導かれて燃焼
器15において燃焼される。炎はノズル16より形成され高
温の燃焼ガスを発生する。燃焼ガスは燃焼ガス誘導壁12
と反応管外管２との間の燃焼ガス路Ｃを流れ、二重管式
反応管４及び改質触媒６を昇温しながら、さらに熱交換
壁９と燃焼ガス誘導壁12との間の燃焼ガス路Ｃを流れ、
排気管27より燃焼排ガス26として燃料改質器１の外部へ
導かれる。このとき、二重管式反応管４と改質触媒６の
均一な昇温及び昇温時間の短縮を図るため、所定温度に
立ち上げるまでの間、原燃料配管25より予熱された窒素
などの流体を流し、燃料ガス供給路Ｆを経由させ、二重
管式反応管４に保持された改質触媒６が直接加熱され
る。改質触媒６を直接加熱した流体は反応管内管３を経
由して、燃料改質器１の外部へ出ていく。また上記の過
程で、改質触媒６を直接加熱するための流体は、燃料ガ
ス供給路Ｆを流れる際に、熱交換壁９と燃焼ガス誘導壁
12との間の燃焼ガス路Ｃを流れる燃焼ガスより熱交換壁
９を通して熱をもらい加熱される。
すなわち、燃焼ガス誘導壁12と熱交換壁９と改質器内壁
20の構成によって、本発明の特徴である熱交換部32が形
成されるのである。
二重管式反応管４と改質触媒６が所定温度に達した後、
原燃料配管25に流す流体を例えば予熱されたメタンと水
蒸気の混合した原燃料24に切り換える。原燃料24は燃料
改質器１内に入ると燃焼ガスにより加熱され、改質触媒
６の充填層において、下記の反応を起し、水素富化ガス
33となって CH4＋H2O→CO＋3H2 ……（１） CO＋H2O→CO2＋H2 ……（２） 反応管内管３を通り、燃料改質器１の外部へ供給され
る。以上が本実施例の動作である。
本実施例によれば、燃料改質器の昇温時に二重管式反応
管の内外より温度レベルの高い加熱ができるので、昇温
時間すなわち立ち上げ時間が短縮されるという効果と、
定常運転時に燃料改質器内で原燃料と燃焼ガスの熱交換
ができるので、外部の原燃料を予熱する予熱器が少なく
とも小さくなるという効果がある。
本発明の他の実施例を第３並びに第４図により説明す
る。
第３図において、第１図と異なる箇所を部分的に取り上
げて説明する。本実施例では燃料ガス供給路Ｆ内に底板
11に垂直に位置して成るよう熱交換壁９に接合した偏流
防止板34を設けたことを特徴とする。偏流防止板34は長
手方向の一端が底板11に接し、他端が支持板８より鏡板
22側へ突出して設けられている。また、第４図に示され
るように、底板11に設けられている原燃料配管25間の各
中央の位置にそれぞれ偏流防止板34が設けられている。
なお、偏流防止板34は改質器内壁20との間にわずかな隙
間を有しており、熱膨張による偏流防止板34と改質器内
壁20とのぶつかりを防止している。上記の構成により、
原燃料配管25より燃料改質器１内へ送入された原燃料24
の各々は、改質器内壁20と熱交換壁９と二つの偏流防止
板34とで囲まれた燃料ガス供給路Ｆにおいて流量が確保
されながら、支持板８と鏡板22との間の空間に挿入され
る。その後、原燃料24は改質触媒６の充填層を流通し、
水素富化ガス33となって燃料改質器１の外部へ供給され
る。
本実施例によれば、偏流防止板に熱伝導性の良い部材を
用いることにより、第１図の実施例における効果に加え
て、偏流防止板が燃焼ガスから原燃料へ熱を伝えるフィ
ンの働きをし、より効果的に原燃料が加熱されるため、
燃料改質器の立ち上げ時間がさらに短縮され、原燃料を
予熱する外部の予熱器もさらに小さくなる効果がある。
本発明の他の実施例を第５図並びに第６図により説明す
る。
第５図において、第１図と異なる箇所を部分的に取り上
げて説明する。本実施例では改質器内壁20と半だ円形の
鏡板22とを溶接せずに、それぞれフランジ35とフランジ
36を設け、フランジ接合とし、燃料ガス供給路Ｆにおい
て底板11に近い改質器内壁20に触媒保持板37を溶接して
張りめぐらせ、触媒保持板37より鏡板22側へ改質触媒38
を充填して構成したことを特徴とする。なお、触媒保持
板37には孔39が設けられており、触媒保持板37と熱交換
壁９との間には熱膨張時にぶつからないようにわずかな
隙間が設けられている。上記の構成により、原燃料配管
25を通って燃料ガス供給路Ｆ内に流入した原燃料24は、
熱交換壁９を通して燃焼ガスから改質触媒38側に伝わる
熱を享受して、改質触媒38と接触しつつ前述の（１），
（２）の反応を起す。これらの反応は約800℃以上に保
持することが原燃料24の最大の改質率が得られる１つの
条件となるが、改質触媒38の充填層ではそこまで温度が
高まらないので、未改質の原燃料は二重管式反応管４内
の改質触媒６の充填層にて改質され、所望の水素富化ガ
ス33となって、燃料改質器１の外部へ供給される。第６
図は、第５図においてのA5-A5′断面を示している。
本実施例によれば、改質触媒の充填層38での吸熱反応に
伴い、改質触媒の接する改質器内壁20では温度が低くな
るため、改質器内壁20の温度に対する寿命が向上すると
いう効果がある。
本発明の他の実施例を第７図並びに第８図により説明す
る。
第７図において、第５図と異なる箇所を部分的に取り上
げて説明する。本実施例では改質触媒38を保持した燃料
ガス供給路Ｆ内に、底板11に垂直に位置して成るよう熱
交換壁９に接合した偏流防止板34を設けたことを特徴と
する。偏流防止板34は長手方向の一端が触媒保持板37を
貫通し、かつ底板11に接し、他端が支持板８より鏡板22
側へ突出して設けられている。第７図のA7-A7′断面は
第８図に示されている。なお、偏流防止板34は改質器内
壁20並びに触媒保持板37との間にわずかな隙間を有して
おり、熱膨張時の互いのぶつかり合いを回避している。
上記の構成により、各原燃料配管25より燃料ガス供給路
Ｆ内の改質触媒38の充填層への原燃料24の流入量が均等
に分配され、改質触媒38での反応終了後、未反応の原燃
料を含むガスは改質触媒６の充填層を流通し、水素富化
ガス33となって燃料改質器１の外部へ供給される。
本実施例によれば、第５図の実施例における効果に加え
て、改質触媒での均一な反応を促進するため、一部の改
質触媒に反応が偏ることがなくなり、全体の改質触媒の
寿命が伸びるという効果がある。
本発明の他の実施例を第９図により説明する。第９図の
実施例は、第５図の実施例において、燃焼ガス誘導壁12
と熱交換壁９との間隙を無くすと同時に、燃焼ガス誘導
壁12を設けず、燃焼ガス26を支持板８を貫通して設けた
ベローズ40を通して燃料改質器１の外部へ放出される。
このとき、ベローズ40は、改質器内壁20にフランジ接合
された上蓋41とフランジ接合されているので、650℃程
度の温度で、熱交換壁９や上蓋41の熱的伸縮に対して十
分追従できる信頼性の高いものが使用される。上蓋41に
おいて、燃焼ガス26を排出するための排気管42が上蓋41
をベローズ40に挟み、燃焼ガス流路を形成するように設
けられている。また、反応管外管２と熱交換壁９との間
の燃焼ガス路Ｃには、熱交換壁９に粒子保持板43が溶接
されて設けられており、粒子保持板43により支持板８側
へ伝熱促進粒子（アルミナ粒子）44が保持されている。
したがって、ベローズ40は伝熱促進粒子44の充填口とし
ても用いられる。伝熱促進粒子の介在により燃料ガスの
流速が速められる。上記の構成により、燃焼ガスから改
質触媒６及び38への伝熱を促進するものである。
本実施例によれば、燃焼ガス誘導壁12及び燃焼ガス誘導
壁12と熱交換壁９間の燃焼ガス路Ｃを無くしたので、燃
料改質器が細くなり、設置面積が少なくて済むという効
果がある。
〔発明の効果〕
本発明によれば、断熱層と燃焼ガス路の間に熱交換壁を
介して燃料ガス供給路を配置して、燃焼ガスと燃料ガス
との間で熱交換を行うことにより、熱の有効利用と断熱
層の厚さの低減が可能となる。さらには燃料ガス供給路
内に改質触媒を保持し、改質反応を二重管式反応管以外
に負担させることにより、改質器内壁の高温化を制限し
断熱層の厚みを低減し、反応管の長さの減少すなわち燃
料改質器の高さを低くすることができるので、コンパク
トな燃料改質器とする効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図、第３図、第５図、第７図及び第９図は本発明の
一実施例の縦断面図、第２図は第１図のA1-A1′横断面
図、第４図は第３図のA3-A3′横断面図、第６図は第５
図のA5-A5′横断面図、第８図は第７図のA7-A7′横断面
図である。 １……燃料改質器、４……二重管式反応管、6,38……改
質触媒、９……熱交換壁、11……底板、12……燃焼ガス
誘導壁、15……燃焼器、20……改質器内壁、29……断熱
層、34……偏流防止板、40……ベローズ、44……伝熱促
進粒子、Ｃ……燃焼ガス路、Ｆ……燃料ガス供給路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清木 信宏 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 半澤 晨夫 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所土浦工場内 (56)参考文献 特開 昭58−32692（ＪＰ，Ａ) 特公 昭61−26956（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】触媒を用いて炭化水素と水蒸気などを混合
    した燃料ガスを水素富化ガスに転化する吸熱反応を生じ
    させる反応管と、前記反応管を加熱するための燃焼ガス
    を発生させる燃焼器と、前記燃焼ガスの放熱を防止する
    ための断熱層を有する燃料改質器において、前記反応管
    の周囲に前記燃焼ガスの流路である燃焼ガス路を配置
    し、該燃焼ガス路の周囲に熱交換壁を介して前記燃料ガ
    スの流路である燃料ガス供給路を配置し、該燃料ガス供
    給路の外周面には前記断熱層を配置してなることを特徴
    とする燃料改質器。
  2. 【請求項２】燃料ガス供給路内に偏流防止板を配置した
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃料改質
    器。
  3. 【請求項３】触媒を用いて炭化水素と水蒸気などを混合
    した燃料ガスを水素富化ガスに転化する吸熱反応を生じ
    させる反応管と、前記反応管を加熱するための燃焼ガス
    を発生させる燃焼器と、前記燃焼ガスの放熱を防止する
    ための断熱層を有する燃料改質器において、前記反応管
    の周囲に前記燃焼ガスの流路である燃焼ガス路を配置
    し、該燃焼ガス路の周囲に熱交換壁を介して前記燃料ガ
    スの流路である燃料ガス供給路を配置し、該燃料ガス供
    給路の外周面には前記断熱層を配置し、かつ前記燃料ガ
    ス供給路内には触媒を充填してなることを特徴とする燃
    料改質器。
  4. 【請求項４】燃料ガス供給路内に偏流防止板を配置した
    ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の燃料改質
    器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6126956B2 (ja) 2013-09-17 2017-05-10 花王株式会社 衣料用洗浄剤組成物

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