JPH0692875B2 - 燃料蒸発器 - Google Patents
燃料蒸発器Info
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- JPH0692875B2 JPH0692875B2 JP60260401A JP26040185A JPH0692875B2 JP H0692875 B2 JPH0692875 B2 JP H0692875B2 JP 60260401 A JP60260401 A JP 60260401A JP 26040185 A JP26040185 A JP 26040185A JP H0692875 B2 JPH0692875 B2 JP H0692875B2
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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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D1/00—Evaporating
- B01D1/02—Evaporators with heating coils
-
- 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
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-
- 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
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は燃料蒸発器特に燃料電池パワープラントに燃
料ガスを供給するための燃料処理装置に用いられる燃料
蒸発器に関するものである。
料ガスを供給するための燃料処理装置に用いられる燃料
蒸発器に関するものである。
（ロ）発明の背景 燃料電池パワープラントは汎用蓄電池と似ており、即ち
蓄電池と同様に電極で反応化学物質を消費しながら電流
を発生する。蓄電池において反応化学物質は電極自体に
含まれており電極への反応物の供給は何ら必要としな
い。これに反し、燃料電池パワープラントの電極は不活
性であり、反応物が外部源から電極に供給されねばなら
ない。
蓄電池と同様に電極で反応化学物質を消費しながら電流
を発生する。蓄電池において反応化学物質は電極自体に
含まれており電極への反応物の供給は何ら必要としな
い。これに反し、燃料電池パワープラントの電極は不活
性であり、反応物が外部源から電極に供給されねばなら
ない。
汎用型式の燃料電池パワープラントは、反応物として一
般にガスを用いる。通常空気が正極反応物として、水素
が負極反応物として夫々用いられる。この反応水素は一
般に液体もしくはガス状炭化水素燃料の水蒸気改質によ
り得られる。この工程において炭化水素燃料と水が先づ
蒸気化され、ついで炭化水素蒸気と水蒸気の混合物が高
温触媒床を通過する。一方触媒床は前記混合物を負極反
応物として用いるため水素と二酸化炭素（CO2）に変換
する。よって、燃料電池パワープラントは、一般に燃料
電池の他に、負極もしくは燃料反応ガスを発生するた
め、蒸発器と改質触媒床を備えた燃料処理装置を含んで
いる。
般にガスを用いる。通常空気が正極反応物として、水素
が負極反応物として夫々用いられる。この反応水素は一
般に液体もしくはガス状炭化水素燃料の水蒸気改質によ
り得られる。この工程において炭化水素燃料と水が先づ
蒸気化され、ついで炭化水素蒸気と水蒸気の混合物が高
温触媒床を通過する。一方触媒床は前記混合物を負極反
応物として用いるため水素と二酸化炭素（CO2）に変換
する。よって、燃料電池パワープラントは、一般に燃料
電池の他に、負極もしくは燃料反応ガスを発生するた
め、蒸発器と改質触媒床を備えた燃料処理装置を含んで
いる。
燃料電池パワープラントに必要なことは、燃料電池電極
に流れる反応物の率が燃料電池からとり出される電流に
比例していることである。燃料電池への反応物流れは、
一般にファラデーの法則により予め定まった最小率より
も高く、よってすべての反応物は電気化学反応に用いら
れない。負極もしくは燃料反応物の場合、電気化学反応
に用いられなかった過剰燃料はバーナーに送られる。こ
のバーナーが燃料蒸発器と燃料改質器のための熱を発生
する。所定の作動負荷のため、燃料電池とバーナーの燃
料必要量は一定であり、かくて燃料蒸発器と燃料改質器
から燃料電池に供給されねばならない改質燃料流の率を
一定とする。
に流れる反応物の率が燃料電池からとり出される電流に
比例していることである。燃料電池への反応物流れは、
一般にファラデーの法則により予め定まった最小率より
も高く、よってすべての反応物は電気化学反応に用いら
れない。負極もしくは燃料反応物の場合、電気化学反応
に用いられなかった過剰燃料はバーナーに送られる。こ
のバーナーが燃料蒸発器と燃料改質器のための熱を発生
する。所定の作動負荷のため、燃料電池とバーナーの燃
料必要量は一定であり、かくて燃料蒸発器と燃料改質器
から燃料電池に供給されねばならない改質燃料流の率を
一定とする。
了解できるように燃料電池の作動負荷が変化したとき、
燃料電池とバーナーの燃料必要量も又変化し、これら変
化した必要量に合わせるため燃料電池への燃料流におけ
る変化を必要とする。燃料電池への燃料流の変化は、燃
料蒸発器の出力燃料流における対応変化のあることを必
要とする。例えば標準ボイラーのような汎用蒸発器が一
定出力流条件下で満足に作動している間かゝる蒸発器は
出力流の変化が必要とされるとき適正に機能しない。出
力流の変化が急速な負荷変化特に低値から高値へ電気出
力負荷の急速な増加に速かに適応しなければならないこ
とは、基本的に事実である。汎用ボイラーの出力流を急
速に変えられないことは、第１にボイラーの慣性により
必要な変化率で蒸気の発生をおくらせることになる。こ
のおくれは燃料電池におけるガス状燃料の消耗となり、
これは一方出力損失それにより電池の低下した作動をも
たらす。
燃料電池とバーナーの燃料必要量も又変化し、これら変
化した必要量に合わせるため燃料電池への燃料流におけ
る変化を必要とする。燃料電池への燃料流の変化は、燃
料蒸発器の出力燃料流における対応変化のあることを必
要とする。例えば標準ボイラーのような汎用蒸発器が一
定出力流条件下で満足に作動している間かゝる蒸発器は
出力流の変化が必要とされるとき適正に機能しない。出
力流の変化が急速な負荷変化特に低値から高値へ電気出
力負荷の急速な増加に速かに適応しなければならないこ
とは、基本的に事実である。汎用ボイラーの出力流を急
速に変えられないことは、第１にボイラーの慣性により
必要な変化率で蒸気の発生をおくらせることになる。こ
のおくれは燃料電池におけるガス状燃料の消耗となり、
これは一方出力損失それにより電池の低下した作動をも
たらす。
（ハ）発明の目的 従って本発明の目的は燃料電池の負荷の急激な変化に適
応するよう出力流の変化をもたらすべく用いられる燃料
電池パワープラント用蒸発器を提供することである。
応するよう出力流の変化をもたらすべく用いられる燃料
電池パワープラント用蒸発器を提供することである。
（ニ）発明の概要 本発明の原理によれば、前記及びその他の目的は、その
間に環状室を構成する内外壁と、この室の長手方向に沿
って順次配置された多数のリングからなり、この各リン
グが内外室壁と夫々接触している内外面をもち、更に各
リングが室の長手方向に沿いリングの反対側に位置して
液体／蒸気流れ空間の間を連通するための通路をもつ燃
料蒸発器で実現される。
間に環状室を構成する内外壁と、この室の長手方向に沿
って順次配置された多数のリングからなり、この各リン
グが内外室壁と夫々接触している内外面をもち、更に各
リングが室の長手方向に沿いリングの反対側に位置して
液体／蒸気流れ空間の間を連通するための通路をもつ燃
料蒸発器で実現される。
蒸発器のこの構成型式で、蒸発器に供給される燃料用の
通路は、リングと室壁間の区域により構成された空間
（即ち液体／蒸気流れ空間）に規制される。その結果、
限定された容積だが拡大された表面積の燃料通路が蒸発
器に亘って作られる。このことは、一方その流率が燃料
入力率の急速な変化に応じて、急速に変化しうる出力燃
料蒸気をもたらす。従って、蒸発器は燃料電池パワープ
ラントに用いられたとき、負荷の急激な変化に適応する
ことができる。
通路は、リングと室壁間の区域により構成された空間
（即ち液体／蒸気流れ空間）に規制される。その結果、
限定された容積だが拡大された表面積の燃料通路が蒸発
器に亘って作られる。このことは、一方その流率が燃料
入力率の急速な変化に応じて、急速に変化しうる出力燃
料蒸気をもたらす。従って、蒸発器は燃料電池パワープ
ラントに用いられたとき、負荷の急激な変化に適応する
ことができる。
以下開示される本発明の実施例において、蒸発器の内外
壁は円筒状であり、リングは円形状である。更に連続す
るリングの連通路は、リングと室壁により規制された全
液体／蒸気流れ容積にわたって実質的に液体流れが占め
るよう180度はなれて位置する。これは容積表面との最
大接触従って最大蒸発効果を保証する。
壁は円筒状であり、リングは円形状である。更に連続す
るリングの連通路は、リングと室壁により規制された全
液体／蒸気流れ容積にわたって実質的に液体流れが占め
るよう180度はなれて位置する。これは容積表面との最
大接触従って最大蒸発効果を保証する。
（ホ）実施例 本発明の前記及びその他の特徴は添付図面を参照して以
下の詳細な記述を読むことによりもっと明らかになる。
下の詳細な記述を読むことによりもっと明らかになる。
第１図は本発明による蒸発器を用いた燃料電池パワープ
ラントを示し、前記パワープラント（１）は負極及び正
極部分（2A）（2B）（図示せず）をもつ燃料電池（２）
を含む。電極部分（2A）及び（2B）には、燃料ガスライ
ン（３）から入力燃料ガスが、酸化剤ガスライン（４）
から入力酸化剤ガスが夫々供給される。電池でのこれら
ガスの電気化学反応は、給電線（５）（６）を通じて負
荷（７）に供給される電流の発生をもたらす。
ラントを示し、前記パワープラント（１）は負極及び正
極部分（2A）（2B）（図示せず）をもつ燃料電池（２）
を含む。電極部分（2A）及び（2B）には、燃料ガスライ
ン（３）から入力燃料ガスが、酸化剤ガスライン（４）
から入力酸化剤ガスが夫々供給される。電池でのこれら
ガスの電気化学反応は、給電線（５）（６）を通じて負
荷（７）に供給される電流の発生をもたらす。
ライン（３）の燃料ガスは燃料改質器（８）と燃料蒸発
器（９）により生成される。特に蒸発器（９）は供給ラ
イン（11）から炭化水素液体燃料と水を受入れる。つい
で蒸発器は液体燃料と水を蒸発もしくはガス状態に変換
し、蒸発混合物をライン（12）で改質器（８）に送る。
器（９）により生成される。特に蒸発器（９）は供給ラ
イン（11）から炭化水素液体燃料と水を受入れる。つい
で蒸発器は液体燃料と水を蒸発もしくはガス状態に変換
し、蒸発混合物をライン（12）で改質器（８）に送る。
改質器において、蒸発燃料と水蒸気の混合物は触媒床を
通過する。この触媒は混合物をH2ガスとCO2ガスに変換
し、ついでこのガスはライン（３）により燃料電池負極
に送られる。上述の如く前記供給H2ガスとライン（４）
で供給された酸化剤ガスは、電池で電気化学変換を受け
て、負荷（７）へのライン（５）（６）に電流を発生す
る。
通過する。この触媒は混合物をH2ガスとCO2ガスに変換
し、ついでこのガスはライン（３）により燃料電池負極
に送られる。上述の如く前記供給H2ガスとライン（４）
で供給された酸化剤ガスは、電池で電気化学変換を受け
て、負荷（７）へのライン（５）（６）に電流を発生す
る。
電気化学反応に利用されなかった過剰燃料ガスは、ライ
ン（13）でバーナー（14）に供給され、熱を発生すべく
過剰燃料を燃焼する。ついでこの熱は、蒸発と改質のた
めの熱エネルギーとして蒸発器（９）と改質器（８）に
与えられる。
ン（13）でバーナー（14）に供給され、熱を発生すべく
過剰燃料を燃焼する。ついでこの熱は、蒸発と改質のた
めの熱エネルギーとして蒸発器（９）と改質器（８）に
与えられる。
了解されるように、負荷（７）の変動もしくは変化は、
負荷に一定出力を供給するためにライン（３）から燃料
電池（２）に送られる燃料ガスの流率における対応変化
を要する。一方燃料ガスの流率の変化は、一般に蒸発器
（９）にライン（11）で供給される液体燃料の流率を変
えることにより達成される。ついでこれらの変化は、蒸
発器よりライン（12）で改質器（８）に供給される燃料
の流率に反映し、一方これは電池（２）にライン（３）
で供給される燃料ガスの対応変化を与える。
負荷に一定出力を供給するためにライン（３）から燃料
電池（２）に送られる燃料ガスの流率における対応変化
を要する。一方燃料ガスの流率の変化は、一般に蒸発器
（９）にライン（11）で供給される液体燃料の流率を変
えることにより達成される。ついでこれらの変化は、蒸
発器よりライン（12）で改質器（８）に供給される燃料
の流率に反映し、一方これは電池（２）にライン（３）
で供給される燃料ガスの対応変化を与える。
本発明の原理によれば蒸発器（９）は、その出力流が負
荷（７）の急激な変化に応じてライン（11）の液体燃料
流における急激な変化に追従して急速に変化しうるよう
構成される。特に蒸発器（９）は第２図、第３図及び第
４図にもっと明瞭に示されるように、環状室（23）を構
成する内側円筒壁（21）と外側円筒壁（22）を含む。こ
の室（23）内で室長方向に沿って、それらの外表面（2
5）が内外室壁（21）（22）と接触しているリング（2
4）を配設している。
荷（７）の急激な変化に応じてライン（11）の液体燃料
流における急激な変化に追従して急速に変化しうるよう
構成される。特に蒸発器（９）は第２図、第３図及び第
４図にもっと明瞭に示されるように、環状室（23）を構
成する内側円筒壁（21）と外側円筒壁（22）を含む。こ
の室（23）内で室長方向に沿って、それらの外表面（2
5）が内外室壁（21）（22）と接触しているリング（2
4）を配設している。
第３図、第４図に示されるようこのリング（24）は、室
にわたり液体及び／又は蒸気の通路のため室壁に密接し
てとじこめられた液体／蒸気流れ室間（27）を形成す
る。一方リングで占められた空間は、液体及び／又は蒸
気により占められないから、液体／蒸気のない空間（2
8）を構成する。
にわたり液体及び／又は蒸気の通路のため室壁に密接し
てとじこめられた液体／蒸気流れ室間（27）を形成す
る。一方リングで占められた空間は、液体及び／又は蒸
気により占められないから、液体／蒸気のない空間（2
8）を構成する。
各リング（24）は環状室（23）の全周にわたり実質的に
延長し、且連通路（26）（第２図参照）を構成するよ
う、その長さに沿った一点で切断もしくは遮断されてい
る。各連通路（26）は、その対応リング（24）の直上及
び真下の液体／蒸気流れ空間（27）間の連通を可能とす
る。
延長し、且連通路（26）（第２図参照）を構成するよ
う、その長さに沿った一点で切断もしくは遮断されてい
る。各連通路（26）は、その対応リング（24）の直上及
び真下の液体／蒸気流れ空間（27）間の連通を可能とす
る。
入口管（29）はライン（11）から液体燃料を受入れ、出
口管（31）はライン（12）に蒸発燃料ガスを送る。環状
蓋（32）（33）は、環状室に液体及び／又は得られた蒸
気をとじこめるよう、室の頂面及び底面を封口する。
口管（31）はライン（12）に蒸発燃料ガスを送る。環状
蓋（32）（33）は、環状室に液体及び／又は得られた蒸
気をとじこめるよう、室の頂面及び底面を封口する。
図示のようにリング（24）は円形状であるが、実用上長
円形状をとるようわづかに変形してもよい。勿論他の形
状も亦採用されうる。同様に円形状以外の形状も内外壁
（21）（22）に採用してもよい。
円形状をとるようわづかに変形してもよい。勿論他の形
状も亦採用されうる。同様に円形状以外の形状も内外壁
（21）（22）に採用してもよい。
実際上蒸発される燃料はライン（11）から入口管（29）
に送られる。ついで液体は第１の液体／蒸気流れ空間
（27）に沿った対向周囲流に分かれ、この流れが対応連
通路（26）で再び一緒になるまで進む。この点において
結合流が連通路（26）を経て、次の液体／蒸気流れ空間
（27）に入り、こゝで再び２つの周囲流に分かれる。こ
れらの流れはこの次の液体／蒸気流れ空間の連通路（2
6）で一緒になり、更に次の液体／蒸気流れ空間に進
み、こゝで前記動作が再び繰返えされる。
に送られる。ついで液体は第１の液体／蒸気流れ空間
（27）に沿った対向周囲流に分かれ、この流れが対応連
通路（26）で再び一緒になるまで進む。この点において
結合流が連通路（26）を経て、次の液体／蒸気流れ空間
（27）に入り、こゝで再び２つの周囲流に分かれる。こ
れらの流れはこの次の液体／蒸気流れ空間の連通路（2
6）で一緒になり、更に次の液体／蒸気流れ空間に進
み、こゝで前記動作が再び繰返えされる。
液体はこのようにして進むので、壁（21）（22）により
断続的に加熱され、一方壁はバーナー（14）で発生した
高温ガスにより加熱される。かくて液体は連続的に蒸発
され、それで液体と蒸気は、液体／蒸気流れ空間（27）
と連通路（26）を通る。最後に室長さに沿った点に到着
して、こゝですべての液体が蒸発され、得られた蒸気は
空間と連通路に流れつゞけ、所望のガス蒸気として出口
（31）から出る。
断続的に加熱され、一方壁はバーナー（14）で発生した
高温ガスにより加熱される。かくて液体は連続的に蒸発
され、それで液体と蒸気は、液体／蒸気流れ空間（27）
と連通路（26）を通る。最後に室長さに沿った点に到着
して、こゝですべての液体が蒸発され、得られた蒸気は
空間と連通路に流れつゞけ、所望のガス蒸気として出口
（31）から出る。
了解できるように、室（23）内のリングの存在は限定さ
れた液体／蒸気流れ空間もしくは容積を構成し、一方又
加熱された壁（21）（22）に密接する延長流れ通路を形
成する。その結果、蒸発器（９）は、入口（29）におけ
る燃料の流率変化に実質的に速応することができる。か
くて、蒸発燃料の出力流率は燃料の入口流率に追従し、
それで応答における実質的損失はない。
れた液体／蒸気流れ空間もしくは容積を構成し、一方又
加熱された壁（21）（22）に密接する延長流れ通路を形
成する。その結果、蒸発器（９）は、入口（29）におけ
る燃料の流率変化に実質的に速応することができる。か
くて、蒸発燃料の出力流率は燃料の入口流率に追従し、
それで応答における実質的損失はない。
特に蒸発器（９）の入口（29）における液体燃料流の増
加は、通路への流体の増大もしくは蓄積を起すよりもむ
しろ蒸発器の長さに沿った一点における燃料の全蒸発を
もたらすことがわかった。かくて流体の実質的停滞は何
らおこらず、出力蒸気流率は入口流率の変化に密接且急
速に追従しうる。
加は、通路への流体の増大もしくは蓄積を起すよりもむ
しろ蒸発器の長さに沿った一点における燃料の全蒸発を
もたらすことがわかった。かくて流体の実質的停滞は何
らおこらず、出力蒸気流率は入口流率の変化に密接且急
速に追従しうる。
蒸発器（９）に導入された液体が最大流路を通ることを
保証するために、リング（24）は、各連続するリングの
連通路（26）がそれに先立つリングの連通路（26）に比
して約180度周囲的に偏位するよう配置されることが望
ましい。この構成形式により対向周囲流は、各液体／蒸
気流れ空間の周囲長の実質的半分を取り巻き、かくて通
過する通路長を最大化する。
保証するために、リング（24）は、各連続するリングの
連通路（26）がそれに先立つリングの連通路（26）に比
して約180度周囲的に偏位するよう配置されることが望
ましい。この構成形式により対向周囲流は、各液体／蒸
気流れ空間の周囲長の実質的半分を取り巻き、かくて通
過する通路長を最大化する。
大部分液体の場合におけるように、蒸発器（９）に受入
れた炭化水素液体は、液体から蒸気への変換に際し容積
の実質的増加（即ち1000もしくはそれ以上の増加）を受
ける。流体の自由な流れを維持し圧力降下を阻止するよ
うな方法で、この容積増加に蒸発器（９）が適応するよ
う、リング（24）は第３図に示すよう蒸発長さに沿って
入口から出口に進むとき増加量で選択的に間隔をとって
もよい。
れた炭化水素液体は、液体から蒸気への変換に際し容積
の実質的増加（即ち1000もしくはそれ以上の増加）を受
ける。流体の自由な流れを維持し圧力降下を阻止するよ
うな方法で、この容積増加に蒸発器（９）が適応するよ
う、リング（24）は第３図に示すよう蒸発長さに沿って
入口から出口に進むとき増加量で選択的に間隔をとって
もよい。
蒸発器（９）のリング（24）は、分割リング構成をうる
ため、曲げ及び切断される長寸金属管から簡単に作成可
能である。もし管が中空なら、管の両端は流体での充満
から防止するため密閉されねばならない。
ため、曲げ及び切断される長寸金属管から簡単に作成可
能である。もし管が中空なら、管の両端は流体での充満
から防止するため密閉されねばならない。
第５図及び第６図において、第２図乃至第４図の蒸発器
は、汎用バーナーと組合せて用いた汎用の円筒状燃料改
質器中に組込まれている。特に改質器（８）は、その中
に環状触媒室（42）と環状支持筒（43）を同心的に取付
けた密閉容器（41）を含む。本発明により構成された蒸
発器（９）が前記支持筒（43）内に同心的に配置されて
いる。
は、汎用バーナーと組合せて用いた汎用の円筒状燃料改
質器中に組込まれている。特に改質器（８）は、その中
に環状触媒室（42）と環状支持筒（43）を同心的に取付
けた密閉容器（41）を含む。本発明により構成された蒸
発器（９）が前記支持筒（43）内に同心的に配置されて
いる。
過熱器要素（44）とバーナー（45）が蒸発器（９）上に
取付けられている。蒸発器（９）用の燃料は、筒（43）
の壁内に支持された燃料ライン（46）により送られる。
蒸発器の蒸気出力は、ライン（47）で過熱器（44）に送
られ、ライン（48）（49）を経て過熱器出口から環状触
媒室（42）への入口に送られる。得られた反応ガスは触
媒室から孔（51）を経て送られる。
取付けられている。蒸発器（９）用の燃料は、筒（43）
の壁内に支持された燃料ライン（46）により送られる。
蒸発器の蒸気出力は、ライン（47）で過熱器（44）に送
られ、ライン（48）（49）を経て過熱器出口から環状触
媒室（42）への入口に送られる。得られた反応ガスは触
媒室から孔（51）を経て送られる。
作動時蒸気化される燃料は燃料ライン（46）に供給さ
れ、蒸発器（９）の環状室にラインで送られる。バーナ
ー（45）で発生した加熱空気は、蒸発器（９）の内外筒
壁の外周に沿って流下し、これを加熱してこゝを通る液
体燃料を加熱する。
れ、蒸発器（９）の環状室にラインで送られる。バーナ
ー（45）で発生した加熱空気は、蒸発器（９）の内外筒
壁の外周に沿って流下し、これを加熱してこゝを通る液
体燃料を加熱する。
液体燃料はこれにより蒸気化され、蒸発燃料は蒸発器か
らライン（47）を経て過熱器（44）を通過する。更に加
熱後蒸発燃料は過熱器からライン（48）（49）を経て触
媒床（42）に供給される。この触媒床（42）は又蒸発器
壁に沿って下方に流下後触媒床壁に近接して上方に流れ
るバーナー空気で加熱される。蒸気化燃料は触媒床によ
り燃料ガスに変換され、改質器からの通路用孔（51）に
送られる。バーナー空気は煙道排気口（52）を通って容
器（41）から出る。
らライン（47）を経て過熱器（44）を通過する。更に加
熱後蒸発燃料は過熱器からライン（48）（49）を経て触
媒床（42）に供給される。この触媒床（42）は又蒸発器
壁に沿って下方に流下後触媒床壁に近接して上方に流れ
るバーナー空気で加熱される。蒸気化燃料は触媒床によ
り燃料ガスに変換され、改質器からの通路用孔（51）に
送られる。バーナー空気は煙道排気口（52）を通って容
器（41）から出る。
第２図に示されるような燃料蒸発器は、第３図及び第４
図に示す方法で組立てられた。蒸発器筒壁（21）（22）
は高さ20cmで、1.56mmの壁厚をもつ鋼管から作られた。
内外筒壁の直径は夫々6.88cm及び9.38cmであった。リン
グ（24）は半径1.25cmの管から作られた。
図に示す方法で組立てられた。蒸発器筒壁（21）（22）
は高さ20cmで、1.56mmの壁厚をもつ鋼管から作られた。
内外筒壁の直径は夫々6.88cm及び9.38cmであった。リン
グ（24）は半径1.25cmの管から作られた。
蒸発器は、第５図に示す構成をもち且58重量％のメタノ
ールと42重量％の水を含む燃料で作動するメタノール蒸
気改質器の一要素として試験された。改質触媒は銅−亜
鉛酸化物からなり、蒸発器をとりかこむ環状室内に封入
された。この改質器の出力は燃料電池に用いられた。
ールと42重量％の水を含む燃料で作動するメタノール蒸
気改質器の一要素として試験された。改質触媒は銅−亜
鉛酸化物からなり、蒸発器をとりかこむ環状室内に封入
された。この改質器の出力は燃料電池に用いられた。
この構成で蒸発器は出力負荷の段階的変動に充分追従す
ることがわかった。特に高温無負荷作動での燃料消費率
35ml/分から定格作動での消費率70ml/分への急激な負荷
増大は、電気負荷への出力の中断もしくは減少なしに実
現された。
ることがわかった。特に高温無負荷作動での燃料消費率
35ml/分から定格作動での消費率70ml/分への急激な負荷
増大は、電気負荷への出力の中断もしくは減少なしに実
現された。
すべての場合において、前述の構成は本発明の適用を示
す多くの可能な特別の実施例を単に説明するものである
ことが了解される。本発明の意途と範囲を逸脱すること
なしに本発明の原理にもとづいて他の多くの変形構成が
容易に考えられる。
す多くの可能な特別の実施例を単に説明するものである
ことが了解される。本発明の意途と範囲を逸脱すること
なしに本発明の原理にもとづいて他の多くの変形構成が
容易に考えられる。
第１図は本発明による蒸発器を用いた燃料電池パワープ
ラントのブロック図、第２図は第１図の燃料蒸発器の部
分破断による斜面図、第３図は第２図蒸発器の縦断面
図、第４図は第３図のＡ部拡大図である。第５図は燃料
改質器と組合せた本発明蒸発器の縦断面図、第６図は同
上の横断面図である。 （１）…燃料電池パワープラント、（２）…燃料電池、
（８）…改質器、（９）…蒸発器、（21），（22）…内
外円筒壁、（23）…環状室、（24）…リング、（26）…
連通路、（27）…液体／蒸気流れ空間、（29）…入口
管、（31）…出口管、（32），（33）…環状蓋、（41）
…封口容器、（42）…環状触媒室、（43）…環状支持
筒、（44）…過熱器、（14），（45）…バーナー。
ラントのブロック図、第２図は第１図の燃料蒸発器の部
分破断による斜面図、第３図は第２図蒸発器の縦断面
図、第４図は第３図のＡ部拡大図である。第５図は燃料
改質器と組合せた本発明蒸発器の縦断面図、第６図は同
上の横断面図である。 （１）…燃料電池パワープラント、（２）…燃料電池、
（８）…改質器、（９）…蒸発器、（21），（22）…内
外円筒壁、（23）…環状室、（24）…リング、（26）…
連通路、（27）…液体／蒸気流れ空間、（29）…入口
管、（31）…出口管、（32），（33）…環状蓋、（41）
…封口容器、（42）…環状触媒室、（43）…環状支持
筒、（44）…過熱器、（14），（45）…バーナー。
Claims (4)
- 【請求項１】液体燃料を燃料蒸気に変換するための蒸発
器であって、第１及び第２の間隔を存した壁によりその
間に環状室を構成し、前記室内に長手方向に順次配置さ
れたリングが前記第１及び第２壁と接触して前記室周面
に延長し、前記各リングと各壁が前記蒸発器を流れる流
体及び／又は蒸気の通路となる液体／蒸気流れ空間を構
成し、且前記各リングが、このリングに先立つ前記室内
の液体／蒸気流れ空間とこのリングにつゞく前記室内の
液体／蒸気流れ空間との間の連通を可能とする通路を備
えていることを特徴とする燃料蒸発器。 - 【請求項２】各リングの前記連通路が直前リングの連通
路に対し180°周囲的に偏位していることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の燃料蒸発器。 - 【請求項３】前記環状室が液体燃料を受入れる入口と生
成蒸気燃料を送り出す出口を有し、環状室の長手方向に
沿ったリング間の間隔は出口に近いリングが入口に近い
リングに比してより大きいことを特徴とする特許請求の
範囲第２項記載の燃料蒸発器。 - 【請求項４】前記第１及び第２壁は円筒状構成であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の燃料蒸発
器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US680309 | 1984-12-11 | ||
| US06/680,309 US4588659A (en) | 1984-12-11 | 1984-12-11 | Fuel vaporizer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61153957A JPS61153957A (ja) | 1986-07-12 |
| JPH0692875B2 true JPH0692875B2 (ja) | 1994-11-16 |
Family
ID=24730583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60260401A Expired - Lifetime JPH0692875B2 (ja) | 1984-12-11 | 1985-11-20 | 燃料蒸発器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4588659A (ja) |
| EP (1) | EP0184814B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0692875B2 (ja) |
| DE (1) | DE3582724D1 (ja) |
Families Citing this family (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07101614B2 (ja) * | 1985-06-10 | 1995-11-01 | アメリカ合衆国 | 水蒸気改質装置と統合した燃料電池 |
| US4946667A (en) * | 1985-06-10 | 1990-08-07 | Engelhard Corporation | Method of steam reforming methanol to hydrogen |
| US4737161A (en) * | 1987-01-27 | 1988-04-12 | International Fuel Cells Corporation | Compact hydrogen generator |
| US5000253A (en) * | 1988-03-31 | 1991-03-19 | Roy Komarnicki | Ventilating heat recovery system |
| JP3038393B2 (ja) * | 1990-05-30 | 2000-05-08 | 石川島播磨重工業株式会社 | Ｌｎｇ冷熱を利用したｃｏ▲下２▼分離装置を有する溶融炭酸塩型燃料電池発電装置 |
| US5249624A (en) * | 1992-11-17 | 1993-10-05 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of National Defence | Load-following vaporizer apparatus and method |
| WO1996035084A1 (de) * | 1995-04-29 | 1996-11-07 | J. Eberspächer Gmbh & Co. | Wärmetauscher |
| US5837037A (en) * | 1996-07-17 | 1998-11-17 | Texaco Inc | Gas handling for plastics liquefaction |
| JP3477209B2 (ja) | 1996-07-17 | 2003-12-10 | テキサコ デベロプメント コーポレーション | プラスチツク液化用のガス処理方法 |
| US6314919B1 (en) * | 1998-03-26 | 2001-11-13 | Alexandr Vasillevich Pugachev | Method for preparing an air-fuel mixture for an internal combustion engine, device for realizing the same and heat-exchanger |
| JP2001295707A (ja) * | 1999-06-03 | 2001-10-26 | Toyota Motor Corp | 車両搭載用の燃料改質装置 |
| US6343416B1 (en) | 1999-07-07 | 2002-02-05 | Hoshizaki America, Inc. | Method of preparing surfaces of a heat exchanger |
| AU7062200A (en) * | 1999-08-19 | 2001-03-13 | Manufacturing And Technology Conversion International, Inc. | Gas turbine with indirectly heated steam reforming system |
| US6548197B1 (en) | 1999-08-19 | 2003-04-15 | Manufacturing & Technology Conversion International, Inc. | System integration of a steam reformer and fuel cell |
| US6316134B1 (en) | 1999-09-13 | 2001-11-13 | Ballard Generation Systems, Inc. | Fuel cell electric power generation system |
| US6617067B1 (en) * | 1999-11-05 | 2003-09-09 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel evaporator |
| US6500578B1 (en) * | 2000-04-10 | 2002-12-31 | Hybrid Power Generation Systems, Llc | Stacking and manifolding of angularly offset, unitized solid oxide fuel cells |
| JP4310881B2 (ja) * | 2000-04-12 | 2009-08-12 | トヨタ自動車株式会社 | 燃焼加熱装置およびこれを備える燃料改質装置並びに燃料電池システム |
| JP3614110B2 (ja) * | 2001-02-21 | 2005-01-26 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池システム |
| US6936082B2 (en) * | 2001-10-22 | 2005-08-30 | Haldor Topsoe A/S | Very large autothermal reformer |
| JP4178830B2 (ja) * | 2002-05-08 | 2008-11-12 | 日産自動車株式会社 | 燃料改質システム |
| EP1376038A1 (en) * | 2002-06-24 | 2004-01-02 | Abb Research Ltd. | Heat exchanger |
| WO2015069836A2 (en) | 2013-11-06 | 2015-05-14 | Watt Fuel Cell Corp. | Gaseous fuel cpox reformers and methods of cpox reforming |
| WO2015069621A2 (en) | 2013-11-06 | 2015-05-14 | Watt Fuel Cell Corp. | Reformer with perovskite as structural component thereof |
| KR101891544B1 (ko) | 2013-11-06 | 2018-08-24 | 와트 퓨얼 셀 코퍼레이션 | 일체화된 기체 연료 촉매부분산화 개질장치 및 연료전지 시스템, 및 전기 생산 방법 |
| WO2015069754A2 (en) | 2013-11-06 | 2015-05-14 | WATT Fuel Cell Corp | Liquid fuel cpox reformer and fuel cell systems, and methods of producing electricity |
| JP6231697B2 (ja) | 2013-11-06 | 2017-11-15 | ワット・フューエル・セル・コーポレイションＷａｔｔ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ Ｃｏｒｐ． | 液体燃料ｃｐｏｘ改質器及びｃｐｏｘ改質の方法 |
| EP3065861A2 (en) | 2013-11-06 | 2016-09-14 | Watt Fuel Cell Corp. | Chemical reactor with manifold for management of a flow of gaseous reaction medium thereto |
| CN105298687A (zh) * | 2014-07-25 | 2016-02-03 | 陕西汽车集团有限责任公司 | 水浴式气化器 |
| DE102018133529A1 (de) * | 2018-12-21 | 2020-06-25 | Siqens Gmbh | Brennersystem sowie Verfahren zum Bereitstellen von thermischer Energie |
| JP7471095B2 (ja) * | 2020-01-31 | 2024-04-19 | 京セラ株式会社 | 改質ユニットおよび燃料電池装置 |
| CN115650165B (zh) * | 2022-11-15 | 2024-04-12 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种配合燃料电池制氢重整器使用的燃料蒸发腔室结构 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH225906A (de) * | 1938-04-09 | 1943-02-28 | Linde Robert Von | Wärmeaustauscher, insbesondere für Kraftfahrzeugheizungen. |
| GB538798A (en) * | 1940-02-12 | 1941-08-18 | Pfaudler Co Inc | Improvements in or relating to cooling apparatus |
| GB567997A (en) * | 1943-07-20 | 1945-03-13 | Serck Radiators Ltd | Improvements relating to tubular heat exchange apparatus |
| FR1480628A (fr) * | 1965-05-20 | 1967-05-12 | Communaute Eurpopeenne De L En | Tube calorifique ou de transmission de chaleur |
| US3522019A (en) * | 1965-08-03 | 1970-07-28 | United Aircraft Corp | Apparatus for generating hydrogen from liquid hydrogen - containing feedstocks |
| GB1092380A (en) * | 1965-08-23 | 1967-11-22 | Allis Chalmers Mfg Co | Improved ammonia dissociating apparatus |
| FR1516909A (fr) * | 1966-01-07 | 1968-02-05 | Hymatic Eng Co Ltd | échangeur de chaleur perfectionné |
| US3635682A (en) * | 1969-06-13 | 1972-01-18 | United Aircraft Corp | Fuel cell reactor-burner assembly |
| JPS6026251Y2 (ja) * | 1980-02-16 | 1985-08-07 | ダイニチ工業株式会社 | 石油燃焼器の気化装置 |
| EP0056838A1 (en) * | 1981-01-19 | 1982-08-04 | Richard Read Davison | Surface tension fuel vaporizer |
| US4455152A (en) * | 1983-02-22 | 1984-06-19 | Hansen Jens R | Hydrogen generator |
-
1984
- 1984-12-11 US US06/680,309 patent/US4588659A/en not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-11-20 JP JP60260401A patent/JPH0692875B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1985-12-10 EP EP85115673A patent/EP0184814B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-12-10 DE DE8585115673T patent/DE3582724D1/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0184814A3 (en) | 1987-11-11 |
| US4588659A (en) | 1986-05-13 |
| DE3582724D1 (de) | 1991-06-06 |
| EP0184814B1 (en) | 1991-05-02 |
| EP0184814A2 (en) | 1986-06-18 |
| JPS61153957A (ja) | 1986-07-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |