JP2001089105A - Fuel reformer - Google Patents

Fuel reformer

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JP2001089105A
JP2001089105A JP27185499A JP27185499A JP2001089105A JP 2001089105 A JP2001089105 A JP 2001089105A JP 27185499 A JP27185499 A JP 27185499A JP 27185499 A JP27185499 A JP 27185499A JP 2001089105 A JP2001089105 A JP 2001089105A
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combustion
reforming
catalyst
supply port
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JP27185499A
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Tatsunori Okada
達典 岡田
Yoshiaki Odai
佳明 尾台
Kenji Kawaguchi
憲治 川口
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • 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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    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel reformer having a compact thin shape, capable of enabling the temperature of each part to be separately regulated, excellent in safety, capable of facilitating the exchange of a reforming reaction part and a CO-oxidizing part which are extremely abraded, and intended to facilitate the production and reduce the cost by decreasing the number of parts. SOLUTION: This fuel reformer has an evaporating part 44 for evaporating a fuel to be reformed or a mixture of the fuel to be reformed and water, the reforming reaction part 2 for reforming the fuel to be reformed, the CO-oxidizing part 3 for oxidizing CO included in the reformed gas to CO2, and a means for supplying the heat required for the evaporation part 44 and the reforming reaction part 2 by flowing the combustion gas obtained by burning the first fuel or the second fuel containing hydrogen as a main combustible component, as the fuel for the combustion. The reforming reaction part 2 and the CO-oxidizing part 3 are formed by partitioning a flat first hermetically sealed vessel 1, and arranging a catalyst 57 for the reforming at the upstream side along the direction of the flow of the fuel for the reforming, and a catalyst 60 for oxidizing the CO. The evaporating part 44 is arranged on the same plane as the installation plane of the first hermetically sealed vessel 1. The combustion gas is flowed on the main surface of at least one of the first hermetically sealed vessel part having the reforming reaction part 44 formed therein, and the evaporation part 44.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池等の燃料
として用いる水素リッチの改質ガスを、天然ガス等の炭
化水素系燃料、アルコール類、およびエーテル類等の改
質用燃料から得る燃料改質装置の構造に関するものであ
る。The present invention relates to a fuel for obtaining a hydrogen-rich reformed gas used as a fuel for a fuel cell or the like from a hydrocarbon-based fuel such as natural gas or a reforming fuel such as alcohols and ethers. The present invention relates to the structure of a reformer.

【０００２】[0002]

【従来の技術】図１２は、例えば特開平３−２１８９０
２号公報に示された従来のメタノール等を改質用燃料と
する燃料改質装置を示す断面図である。図において、７
１は改質装置本体であり、内側の筒状の燃焼筒７２の一
端側には、燃焼用燃料を燃焼させるための燃焼室７５が
形成されており、その中には、燃焼用触媒７６が保持さ
れている。先端が燃焼室７５に臨む燃焼ノズル７７を固
定した端板７８は、燃焼筒７２の一端側に接合されてお
り、燃焼ノズル７７の先端部には燃料分散器７９が装着
されている。この燃焼ノズル７７には、燃焼用燃料供給
管２０から燃焼用燃料が供給される。2. Description of the Related Art FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a conventional fuel reforming device disclosed in Japanese Patent Publication No. 2 using fuel such as methanol as a reforming fuel. In the figure, 7
Reference numeral 1 denotes a reforming apparatus main body. A combustion chamber 75 for burning combustion fuel is formed at one end of an inner cylindrical combustion cylinder 72, and a combustion catalyst 76 is provided therein. Is held. An end plate 78 to which a combustion nozzle 77 whose front end faces the combustion chamber 75 is fixed to one end of the combustion cylinder 72, and a fuel distributor 79 is mounted on the front end of the combustion nozzle 77. Combustion fuel is supplied to the combustion nozzle 77 from the combustion fuel supply pipe 20.

【０００３】燃焼筒７２の内周面には断熱レンガ等で構
成された断熱層３８が形成される一方、外周面には、熱
交換筒３９が同心円状に配置されている。燃焼筒７２と
熱交換筒３９との隙間の一端側は、燃焼筒７２の他端部
に刻設した切欠通路４０を介して燃焼室７５内に連通す
る一方、他端側は、排気管４１が接続している。燃焼筒
７２と熱交換筒３９との隙間には、メタノール等の改質
用燃料を予熱する改質用燃料予熱管４２が螺旋状に配管
されている。そして、この改質用燃料予熱管４２の一端
側が熱交換筒３９を貫通し、改質用燃料供給管４３につ
ながっている。改質用燃料予熱管４２の他端側は、燃焼
室７５の内周面に沿って螺旋状に配置された改質用燃料
加熱管４４の一端側に連結されている。燃焼筒７２の中
央部には改質用燃料加熱管４４の他端側に接続する改質
用ヘッダ５２が設けられており、この改質用ヘッダ５２
には燃焼筒７２の他端側にのびる相互に平行な複数本の
改質ガス生成管５３の一端側が整流用オリフィス５４を
介してそれぞれ連結されている。これらの改質ガス生成
管５３の他端側には、多数の連通口５５を有するパンチ
ングメタルで形成した一枚の封板５６が接合されてお
り、当該改質ガス生成管５３の内部には改質用触媒５７
が充填されている。[0003] On the inner peripheral surface of the combustion tube 72, a heat insulating layer 38 made of a heat insulating brick or the like is formed, while on the outer peripheral surface, a heat exchange tube 39 is arranged concentrically. One end of a gap between the combustion tube 72 and the heat exchange tube 39 communicates with the inside of the combustion chamber 75 via a cutout passage 40 cut in the other end of the combustion tube 72, while the other end thereof is connected to an exhaust pipe 41. Is connected. In a gap between the combustion cylinder 72 and the heat exchange cylinder 39, a reforming fuel preheating pipe 42 for preheating a reforming fuel such as methanol is spirally provided. One end side of the reforming fuel preheating pipe 42 penetrates the heat exchange cylinder 39 and is connected to the reforming fuel supply pipe 43. The other end of the reforming fuel preheating pipe 42 is connected to one end of a reforming fuel heating pipe 44 spirally arranged along the inner peripheral surface of the combustion chamber 75. A reforming header 52 connected to the other end of the reforming fuel heating pipe 44 is provided at the center of the combustion cylinder 72.
One ends of a plurality of mutually parallel reformed gas generation tubes 53 extending to the other end of the combustion cylinder 72 are connected to each other via a rectifying orifice 54. A single sealing plate 56 made of punched metal having a large number of communication ports 55 is joined to the other ends of the reformed gas generation tubes 53. Reforming catalyst 57
Is filled.

【０００４】この改質装置本体７１の一端側には、ＣＯ
低減装置５８が封板５６に隣接状態で取り付けられてお
り、改質ガス生成管５３と、このＣＯ低減装置５８と
は、封板５６の連通口５５を介して連通している。ま
た、このＣＯ低減装置５８内部にはＣＯシフト触媒５９
が充填されているとともに、その一端は改質ガス排出管
６１が連通している。[0004] At one end of the reformer main body 71, CO
The reducing device 58 is attached adjacent to the sealing plate 56, and the reformed gas generation pipe 53 communicates with the CO reducing device 58 via the communication port 55 of the sealing plate 56. The CO shift catalyst 59 is provided inside the CO reduction device 58.
And one end thereof is connected to a reformed gas discharge pipe 61.

【０００５】次に動作について説明する。まず、燃焼ガ
スの流通と作用について説明する。燃焼用燃料供給管２
０から導入される空気と事前に混合された燃焼用燃料は
燃焼ノズル７７を通って燃焼室７５に導かれるが、燃焼
ノズル７７の先端には燃料分散器７９が設けられてお
り、燃料の逆火が防止される。燃焼室７５内では、燃焼
用触媒７６により、着火燃焼し、４００℃〜１２００℃
程度の温度になる。Next, the operation will be described. First, the distribution and operation of the combustion gas will be described. Combustion fuel supply pipe 2
The fuel for combustion preliminarily mixed with the air introduced from 0 is guided to the combustion chamber 75 through the combustion nozzle 77, and a fuel disperser 79 is provided at the tip of the combustion nozzle 77, and the reverse of the fuel is provided. Fire is prevented. In the combustion chamber 75, the fuel is ignited and burned by the combustion catalyst 76, and 400 to 1200 ° C.
Temperature.

【０００６】燃焼室７５は、燃焼筒７２の外側に形成し
た断熱層３８で保温される。また、起動時は、燃焼用燃
料供給管２０からは、メタノール等を事前に噴霧化した
ものを空気と混合して燃焼ノズルに導かれるが、燃焼室
７５内が十分高温となった場合には、燃料電池での未反
応燃料ガスを空気と共に燃焼用燃料供給管２０から燃焼
室７５に供給することで、燃焼用触媒７６の作用によ
り、上記燃焼用メタノールの供給を停止しても燃焼室７
５を高温に保持することができる。The temperature of the combustion chamber 75 is maintained by a heat insulating layer 38 formed outside the combustion tube 72. Further, at the time of startup, from the fuel supply pipe for combustion 20, methanol or the like that has been atomized in advance is mixed with air and guided to the combustion nozzle, but when the temperature inside the combustion chamber 75 becomes sufficiently high, By supplying the unreacted fuel gas from the fuel cell together with air from the combustion fuel supply pipe 20 to the combustion chamber 75, the combustion chamber 76 can be stopped by the action of the combustion catalyst 76 even if the supply of the combustion methanol is stopped.
5 can be kept at a high temperature.

【０００７】高温の燃焼ガスは、 改質ガス生成管５３
に熱を供給しながらその隙間を通って、燃焼筒７２の燃
焼ノズル７７の反対側端部で、燃焼筒７２の外側の熱交
換筒３９の中を通り、改質用燃料予熱管４２と熱交換を
行いながら排気管４１から改質器本体７１外部に排出さ
れる。The high-temperature combustion gas is supplied to a reformed gas generation pipe 53.
Through the gap while supplying heat to the reforming fuel preheating pipe 42 at the end of the combustion cylinder 72 opposite the combustion nozzle 77 through the heat exchange cylinder 39 outside the combustion cylinder 72. It is discharged from the exhaust pipe 41 to the outside of the reformer main body 71 while performing replacement.

【０００８】次に改質用燃料の流通経路とその作用につ
いて説明する。改質用燃料供給管４３から導入されたメ
タノールと水などからなる改質用燃料は、改質原料予熱
管４２を通って改質用燃料加熱管４４へと移動する間
に、燃焼室７５から燃焼筒７２と熱交換筒３９との隙間
を通って排気管４１へ向けて流れる高温の燃焼排ガスと
の間で熱交換が行われ、２００℃〜５００℃程度に予熱
される。改質用燃料加熱管４４でさらに加熱された改質
用燃料は、改質ガス生成管５３で水素、二酸化炭素、一
酸化炭素が生成される。ここでは、水素生成の効率を向
上させるため、圧力を３〜２０ｋｇ／ｃｍ2、温度を２
００〜６００℃に設定することが望ましいとしている。Next, the flow path of the reforming fuel and its operation will be described. The reforming fuel composed of methanol, water, and the like introduced from the reforming fuel supply pipe 43 passes through the reforming material preheating pipe 42 to the reforming fuel heating pipe 44, and moves from the combustion chamber 75 to the reforming fuel heating pipe 44. Heat exchange is performed between the high-temperature combustion exhaust gas flowing toward the exhaust pipe 41 through the gap between the combustion tube 72 and the heat exchange tube 39, and is preheated to about 200 ° C to 500 ° C. From the reforming fuel further heated in the reforming fuel heating pipe 44, hydrogen, carbon dioxide and carbon monoxide are generated in the reformed gas generation pipe 53. Here, in order to improve the efficiency of hydrogen generation, the pressure is set to 3 to 20 kg / cm 2 and the temperature is set to 2 kg / cm 2 .
It is said that it is desirable to set the temperature to 00 to 600 ° C.

【０００９】改質ガスは、改質ガス生成管５３の一端側
で、ＣＯ低減装置５８内に導入され、その中のＣＯシフ
ト触媒５９の作用により、ＣＯ濃度が低減される。その
後、改質ガス排出管６１より、改質器本体７１から排出
される。The reformed gas is introduced into the CO reduction device 58 at one end of the reformed gas generation pipe 53, and the CO concentration is reduced by the action of the CO shift catalyst 59 therein. Thereafter, the gas is discharged from the reformer main body 71 through the reformed gas discharge pipe 61.

【００１０】[0010]

【発明が解決しようとする課題】従来の燃料改質装置は
以上のような円筒形の構成になっているので、容量が大
きくなるに従って胴径が大きくなり、どの様な置き方を
してもそれ相当の高さを必要とすることになる。例えば
車載用として用いる場合、高さを十分確保できない車内
下側の空間に装着できない等の問題点があった。また、
改質部である改質ガス生成管５３やＣＯ低減部であるＣ
Ｏ低減装置５８には高濃度の水素ガスが流通しており、
このガスの漏洩を極力防止する必要があるが、改質ガス
生成管５３端部を１本１本溶接してシールする構造であ
るため、特に、外部からの衝撃を受けやすい車載用とし
て用いる場合等には振動で溶接部にクラックが発生する
恐れがあった。また、改質用触媒５７やＣＯシフト触媒
５９は消耗が激しいが、これらを交換するには、金属部
材を切断しなければならず、交換に手間がかかるという
問題があった。また、改質部５３は多管式であるため、
管の端部の溶接等、製造が複雑であると共に部品数が多
いという問題点があった。Since the conventional fuel reformer has a cylindrical configuration as described above, the body diameter increases as the capacity increases, and the fuel reformer can be placed in any manner. That would require a considerable height. For example, when it is used in a vehicle, there is a problem that it cannot be mounted in a lower space inside the vehicle where the height cannot be sufficiently secured. Also,
The reformed gas generation pipe 53 as the reforming section and the C as the CO reducing section
High-concentration hydrogen gas flows through the O reduction device 58,
It is necessary to prevent the leakage of this gas as much as possible. However, since the end of the reformed gas generating tube 53 is welded and sealed one by one, especially when it is used in a vehicle which is easily affected by external impact. In some cases, cracks may occur in the welded portion due to vibration. In addition, although the reforming catalyst 57 and the CO shift catalyst 59 are severely consumed, replacing them requires cutting the metal member, which has a problem that the replacement is troublesome. Further, since the reforming unit 53 is a multi-tube type,
There are problems that the production is complicated and the number of parts is large, such as welding of the end of a pipe.

【００１１】本発明は、上記のような従来のものの問題
点を解決するためになされたものであり、薄型コンパク
トで、安全性に優れしかも消耗が激しい改質反応部とＣ
Ｏ酸化部の交換が容易で、なおかつ部品数を低減して製
造が容易で低コスト化が図れる燃料改質装置を提供する
ことを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and is characterized by a thin and compact reforming reaction section which is excellent in safety and has high consumption.
It is an object of the present invention to provide a fuel reformer in which the O-oxidized portion can be easily replaced, the number of parts is reduced, the production is easy, and the cost is reduced.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成に係
る燃料改質装置は、アルコール類、エーテル類または炭
化水素系燃料を主成分とする第１の燃料を改質用燃料と
して改質することにより、水素リッチの改質ガスを生成
する燃料改質装置において、前記改質用燃料または改質
用燃料水との混合物を蒸発させる蒸発部、改質用燃料を
改質する改質反応部、改質されたガスに含まれるＣＯを
ＣＯ2に酸化するＣＯ酸化部、および水素を主可燃成分
として含む第２の燃料または前記第１の燃料を燃焼用燃
料として燃焼させた燃焼ガスを流通させることにより、
前記蒸発部および改質反応部に必要な熱を供給する手段
を有するものであって、偏平な第１の密閉容器内を仕切
って改質用燃料の流れ方向に沿って上流側に改質用触媒
を下流側にＣＯ酸化用触媒をそれぞれ配置して前記改質
反応部とＣＯ酸化部とを形成し、前記第１の密閉容器の
設置面とほぼ同一平面上に前記蒸発部を配置し、前記燃
焼ガスを前記改質反応部が形成された第１の密閉容器部
分の少なくとも一方の主表面および前記蒸発部に流すよ
うに構成したものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel reforming apparatus comprising a first fuel mainly containing an alcohol, an ether or a hydrocarbon fuel as a reforming fuel. In a fuel reforming apparatus that generates a hydrogen-rich reformed gas, an evaporator that evaporates the reforming fuel or a mixture with the reforming fuel water, a reformer that reforms the reforming fuel, A reaction section, a CO oxidation section for oxidizing CO contained in the reformed gas to CO 2 , and a second gas containing hydrogen as a main combustible component or a combustion gas obtained by burning the first fuel as a fuel for combustion By distributing
A means for supplying necessary heat to the evaporating section and the reforming reaction section, and partitioning the inside of the first flat closed vessel to form a reforming section upstream in the flow direction of the reforming fuel; Forming a reforming reaction section and a CO oxidizing section by arranging a CO oxidizing catalyst on the downstream side of the catalyst, and arranging the evaporating section on substantially the same plane as an installation surface of the first closed vessel; The combustion gas is caused to flow to at least one main surface of the first closed vessel portion in which the reforming reaction section is formed and to the evaporating section.

【００１３】本発明の第２の構成に係る燃料改質装置
は、第１の構成において、改質反応部およびＣＯ酸化部
が形成された第１の密閉容器、蒸発部、および熱供給手
段を偏平な第２の密閉容器に収納し、第１と第２の密閉
容器間の空間の少なくとも一部を燃焼ガスの流路とした
ものである。[0013] The fuel reforming apparatus according to a second configuration of the present invention is the fuel reforming apparatus according to the first configuration, wherein the first closed vessel in which the reforming reaction section and the CO oxidizing section are formed, the evaporating section, and the heat supply means. It is housed in a flat second airtight container, and at least a part of the space between the first and second airtight containers is used as a flow path of the combustion gas.

【００１４】本発明の第３の構成に係る燃料改質装置
は、第１または第２の構成において、第１または第２の
密閉容器は、上部が開口した偏平な箱状の本体と前記開
口を塞ぐ蓋で構成されているものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided a fuel reformer according to the first or second aspect, wherein the first or second closed container comprises a flat box-shaped main body having an open upper part and the opening. It is configured with a lid that closes the cover.

【００１５】本発明の第４の構成に係る燃料改質装置
は、第１ないし第３の何れかの構成において、燃焼ガス
流路は、セラミックまたは金属からなるハニカムで構成
され、前記ハニカムが第１の密閉容器の主表面と接触し
ているものである。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the fuel reformer according to any one of the first to third aspects, wherein the combustion gas passage is formed of a honeycomb made of ceramic or metal, and the honeycomb is formed of a honeycomb. 1 is in contact with the main surface of the closed container.

【００１６】本発明の第５の構成に係る燃料改質装置
は、第４の構成において、ハニカムの表面に燃焼用触媒
を担持しているものである。A fuel reforming apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the fuel reforming apparatus according to the fourth aspect, wherein a combustion catalyst is carried on the surface of the honeycomb.

【００１７】本発明の第６の構成に係る燃料改質装置
は、第１ないし３の何れかの構成において、改質反応部
またはＣＯ酸化部は、ガス流路がセラミックまたは金属
からなるハニカムで構成されているものである。In a fuel reforming apparatus according to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the reforming reaction section or the CO oxidizing section is a honeycomb whose gas flow path is made of ceramic or metal. It is configured.

【００１８】本発明の第７の構成に係る燃料改質装置
は、第６の構成において、ハニカムの表面に改質用触媒
またはＣＯ酸化用触媒を担持しているものである。The fuel reforming apparatus according to a seventh aspect of the present invention is the fuel reforming apparatus according to the sixth aspect, wherein a reforming catalyst or a CO oxidation catalyst is carried on the surface of the honeycomb.

【００１９】本発明の第８の構成に係る燃料改質装置
は、第１ないし３の何れかの構成において、改質反応部
のガス流路は同一平面内または積層方向でリターンフロ
ーとなるように構成されているものである。In the fuel reforming apparatus according to an eighth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the gas flow path of the reforming reaction section has a return flow in the same plane or in the stacking direction. Is configured.

【００２０】本発明の第９の構成に係る燃料改質装置
は、第１ないし３の何れかの構成において、改質反応部
の改質用触媒と改質用燃料供給口との間に燃焼用触媒を
備えると共に、この燃焼用触媒より上流に燃焼用空気供
給口を備えたものである。The fuel reforming apparatus according to a ninth aspect of the present invention is the fuel reforming apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the combustion is performed between the reforming catalyst of the reforming reaction section and the reforming fuel supply port. And a combustion air supply port upstream of the combustion catalyst.

【００２１】本発明の第１０の構成に係る燃料改質装置
は、第１ないし３の何れかの構成において、改質反応部
の改質用燃料供給口より上流に燃焼用触媒を備えると共
に、この燃焼用触媒より上流に燃焼用空気供給口と第１
の燃料の供給口を備えたものである。A fuel reforming apparatus according to a tenth structure of the present invention, in any one of the first to third structures, comprises a combustion catalyst upstream of a reforming fuel supply port of a reforming reaction section, A combustion air supply port is provided upstream of the combustion catalyst.
The fuel supply port is provided.

【００２２】本発明の第１１の構成に係る燃料改質装置
は、第１ないし３の何れかの構成において、第１と第２
の密閉容器間の空間に形成された燃焼ガス流路に沿って
上流側から順に燃焼用空気供給口、第１の燃焼用燃料供
給口、第２の燃焼用燃料供給口、および前記各燃焼用燃
料供給口の下流にそれぞれ第１と第２の燃焼用触媒を設
け、第１の燃焼用燃料供給口には第１の燃料を、第２の
燃焼用燃料供給口には第２の燃料をそれぞれ供給するも
のである。The fuel reforming apparatus according to an eleventh aspect of the present invention is the fuel reforming apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein
The combustion air supply port, the first combustion fuel supply port, the second combustion fuel supply port, and the combustion chambers are arranged in this order from the upstream side along the combustion gas flow path formed in the space between the closed containers. First and second combustion catalysts are provided downstream of the fuel supply port, respectively. The first fuel is supplied to the first combustion fuel supply port, and the second fuel is supplied to the second combustion fuel supply port. Each is supplied.

【００２３】本発明の第１２の構成に係る燃料改質装置
は、第１１の構成において、燃焼用触媒はハニカム形状
に形成されているものである。A fuel reforming apparatus according to a twelfth aspect of the present invention is the fuel reformer according to the eleventh aspect, wherein the combustion catalyst is formed in a honeycomb shape.

【００２４】本発明の第１３の構成に係る燃料改質装置
は、第１１または１２の構成において、蒸発部を第２の
燃焼用触媒による燃焼領域に配置したものである。A fuel reforming apparatus according to a thirteenth structure of the present invention is the fuel reforming apparatus according to the eleventh or twelfth structure, wherein the evaporating section is disposed in a combustion region using the second combustion catalyst.

【００２５】本発明の第１４の構成に係る燃料改質装置
は、第１１ないし１３の何れかの構成において、第１の
燃焼用燃料供給口から、第１の燃料を燃焼ガス流路内に
噴射するノズルを備えたものである。A fuel reforming apparatus according to a fourteenth aspect of the present invention is the fuel reformer according to any one of the eleventh to thirteenth aspects, wherein the first fuel is supplied into the combustion gas flow path from the first combustion fuel supply port. It has a nozzle for jetting.

【００２６】本発明の第１５の構成に係る燃料改質装置
は、第１１ないし１４の何れかの構成において、燃焼用
空気供給口から第１と第２の密閉容器間の空間に供給さ
れた燃焼用空気は、ＣＯ酸化部が形成された第１の密閉
容器部分の少なくとも一方の主表面に沿って流れた後に
燃焼用触媒に到達するように構成したものである。A fuel reforming apparatus according to a fifteenth structure of the present invention, in any one of the eleventh to fourteenth structures, is supplied from the combustion air supply port to the space between the first and second sealed containers. The combustion air is configured to reach the combustion catalyst after flowing along at least one main surface of the first closed vessel portion in which the CO oxidation portion is formed.

【００２７】本発明の第１６の構成に係る燃料改質装置
は、第１ないし３の何れかの構成において、ＣＯ酸化部
は、第１の密閉容器の外部よりＣＯ酸化用触媒の複数の
位置にスチームまたは酸素を含むガスを供給するノズル
を備えたものである。[0027] In a fuel reforming apparatus according to a sixteenth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the CO oxidizing section is provided at a plurality of positions of the CO oxidizing catalyst from outside the first closed vessel. And a nozzle for supplying a gas containing steam or oxygen.

【００２８】本発明の第１７の構成に係る燃料改質装置
は、第２または３の構成において、第２の密閉容器への
給排用配管を第２の密閉容器の側面に設けたものであ
る。A fuel reforming apparatus according to a seventeenth aspect of the present invention is the fuel reforming apparatus according to the second or third aspect, wherein a supply / discharge pipe to the second closed vessel is provided on a side face of the second closed vessel. is there.

【００２９】本発明の第１８の構成に係る燃料改質装置
は、第１ないし３の何れかの構成において、蒸発部はフ
レキシブル管またはベローズ管を用いて螺旋状に形成さ
れ、前記管の外面に伝熱フィンが設けられているもので
ある。[0029] In a fuel reforming apparatus according to an eighteenth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the evaporating section is formed in a spiral shape using a flexible pipe or a bellows pipe, and an outer surface of the pipe is provided. Are provided with heat transfer fins.

【００３０】本発明の第１９の構成に係る燃料改質装置
は、第１ないし３の何れかの構成において、第２の密閉
容器の内面にブランケット状またはバルク状の断熱材を
配置したものである。A fuel reformer according to a nineteenth aspect of the present invention is the fuel reformer according to any one of the first to third aspects, wherein a blanket or bulk heat insulating material is disposed on the inner surface of the second closed vessel. is there.

【００３１】本発明の第２０の構成に係る燃料改質装置
は、第１ないし３の何れかの構成において、改質反応部
より下流側の燃焼ガス流路に、改質用燃料を予熱するた
めのプレートフィン型熱交換器を設けたものである。In the fuel reforming apparatus according to the twentieth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the reforming fuel is preheated to the combustion gas flow path downstream of the reforming reaction section. Fin type heat exchanger is provided.

【００３２】[0032]

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、本発明の一
実施の形態を図について説明する。図１および図２は本
発明の実施の形態１による燃料改質装置の構成を示す平
面図であり、図１は第１と第２の密閉容器の蓋および断
熱材を取り除いて示しており、図２は第２の密閉容器の
蓋および断熱材を取り除いて示している。図３は図１お
よび図２のＡ−Ａ線断面図、図４は図１および図２のＢ
−Ｂ線断面図であり、図３、図４は共に第１と第２の密
閉容器の蓋と断熱材を含めて示している。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 1 and 2 are plan views showing the configuration of a fuel reforming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1 shows the first and second closed containers with lids and heat insulating material removed. FIG. 2 shows the second closed container with the lid and heat insulating material removed. FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIGS. 1 and 2, and FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along line B, and FIGS. 3 and 4 both show the lids of the first and second closed containers and the heat insulating material.

【００３３】これらの図において、１は偏平な第１の密
閉容器すなわち改質部容器である。改質部容器１は仕切
板７ｂによって仕切られており、図の上側には改質用触
媒５７を配置して改質反応部２を形成し、下側にはＣＯ
酸化用触媒６０を配置してＣＯ酸化部３を形成してい
る。また、改質反応部２は仕切板７ａによって仕切られ
ており、改質反応部２のガス流路は同一平面内でリター
ンフローとなるように構成されている。また、仕切板７
ａ、７ｂは本体１ａと蓋１ｂに溶接またはろう付けで接
合されているので、内圧が一般的に運転範囲と考えられ
る１〜９気圧程度の圧力範囲では、仕切板７ａ、７ｂが
膨張を抑制する支えとなり、改質部容器１はその圧力に
十分耐えることができると共に、容器本体１ａおよび蓋
１ｂの肉厚を更に薄くすることが可能となる。In these figures, reference numeral 1 denotes a flat first closed container, that is, a reforming unit container. The reforming section container 1 is partitioned by a partition plate 7b. A reforming catalyst 57 is disposed on the upper side of the figure to form a reforming reaction section 2, and CO 2 is formed on the lower side.
The oxidation catalyst 60 is arranged to form the CO oxidation part 3. The reforming reaction section 2 is partitioned by a partition plate 7a, and the gas flow path of the reforming reaction section 2 is configured to have a return flow in the same plane. Also, the partition plate 7
a and 7b are joined to the main body 1a and the lid 1b by welding or brazing, so that when the internal pressure is in a pressure range of about 1 to 9 atm, which is generally considered as an operation range, the partition plates 7a and 7b suppress expansion. As a result, the reforming unit container 1 can sufficiently withstand the pressure, and the thickness of the container body 1a and the lid 1b can be further reduced.

【００３４】改質反応部２およびＣＯ酸化部３は、ガス
流路が金属またはセラミックからなるハニカムで構成さ
れており、ハニカムの表面にそれぞれ改質用触媒５７お
よびＣＯ酸化用触媒６０を担持している。したがって、
ハニカムにより上下からの熱伝導が促進されるので触媒
反応がムラなく行われると共に、振動のある状態、例え
ば車載用として用いる場合など、上下から適度な面圧を
印加することで容易に固定することができる。また、ペ
レット状の触媒を充填した場合のように振動によって触
媒が摩耗することがなく、長時間安定してその性能が発
揮される。The reforming reaction section 2 and the CO oxidizing section 3 have a gas flow path made of a honeycomb made of metal or ceramic, and carry a reforming catalyst 57 and a CO oxidizing catalyst 60 on the surface of the honeycomb, respectively. ing. Therefore,
The honeycomb promotes heat conduction from above and below, so that the catalytic reaction can be performed evenly and easily fixed by applying an appropriate surface pressure from above and below when there is vibration, for example, when used in vehicles. Can be. Further, the catalyst does not wear due to vibration as in the case where the catalyst is filled with pellets, and the performance is stably exhibited for a long time.

【００３５】また、改質部容器１は上部が開口した箱状
の本体１ａと、これを塞ぐ蓋１ｂとで構成されている。
これら、本体１ａと蓋１ｂとはアルミニウム、ステンレ
ススチール、または鉄を主成分とする金属で形成されて
おり、箱状の本体１ａを薄板の絞り加工によって容易に
製作できると共に、内圧が一般的に運転範囲と考えられ
る１〜９気圧程度の圧力範囲で、耐圧性が十分確保でき
る。また、本体１ａと蓋１ｂとは溶接加工またはロウ付
け加工で全周接合している。したがって、各部材を容易
に挿入および位置合わせできると共に、それらの位置を
確認した上で蓋をすることができるため、不良率の低減
を図ることができる。また、本体１ａと蓋１ｂを溶接や
ろう付けによって全周接合しているので、内圧が一般的
に運転範囲と考えられる１〜９気圧程度の圧力範囲でガ
スリークを防止することができる。The reforming section container 1 is composed of a box-shaped main body 1a having an open upper part, and a lid 1b for closing the main body.
The main body 1a and the lid 1b are formed of a metal containing aluminum, stainless steel, or iron as a main component. The box-shaped main body 1a can be easily manufactured by drawing a thin plate, and the internal pressure is generally reduced. In the pressure range of about 1 to 9 atm, which is considered to be the operation range, sufficient pressure resistance can be ensured. The main body 1a and the lid 1b are joined all around by welding or brazing. Therefore, each member can be easily inserted and aligned, and the position can be confirmed and the lid can be closed, so that the defective rate can be reduced. Further, since the main body 1a and the lid 1b are joined to each other by welding or brazing, gas leakage can be prevented in a pressure range of about 1 to 9 atm where the internal pressure is generally considered to be an operation range.

【００３６】４は偏平な第２の密閉容器すなわち全体容
器である。全体容器４は上部が開口した箱状の本体４ａ
と、これを塞ぐ蓋４ｂとで構成されており、本体４ａと
蓋４ｂとは例えば発泡シリコン等の比較的弾性の大きい
ガスケットを介してボルトとナットからなる締結部８で
密閉されている。この場合にも改質部容器１の場合と同
様に各部材を容易に挿入および位置合わせできると共
に、それらの位置を確認した上で蓋をすることができる
ため、不良率の低減を図ることができる。また、全体容
器４はその内周部を燃焼ガスが流れるので、改質ガスが
流れる改質部容器１程も厳密に密閉しないで締結部８を
複数箇所設けることで密閉することにより製造を容易と
することができる。Reference numeral 4 denotes a flat second closed container, that is, an entire container. The whole container 4 is a box-shaped main body 4a having an open top.
And a lid 4b for closing the main body 4a. The main body 4a and the lid 4b are hermetically sealed by a fastening portion 8 composed of a bolt and a nut via a relatively elastic gasket such as foamed silicon. Also in this case, as in the case of the reforming section container 1, each member can be easily inserted and aligned, and the position can be confirmed and the lid can be closed, so that the defective rate can be reduced. it can. In addition, since the combustion gas flows through the inner peripheral portion of the entire container 4, the manufacturing is facilitated by providing a plurality of fastening portions 8 and sealing it not so tightly as the reformer container 1 through which the reformed gas flows. It can be.

【００３７】１３は整流器、１４は混合室、１５ａ、１
５ｂは燃焼ガス流路、１６ａ、１６ｂは燃焼用触媒であ
る。本実施の形態では、燃焼用触媒１６ａはセラミック
や金属等のハニカムに触媒を担持してハニカム形状に形
成されており、燃焼用触媒１６ｂは粒状のものが用いら
れて改質用燃料加熱・蒸発管４４の周りに充填されてい
る。１７は燃焼用ノズル、１９は孔あき板、２０ａは第
１の燃焼用燃料供給管、２０ｂは第２の燃焼用燃料供給
管、２１は燃焼用空気供給管、２３は燃焼用空気予熱
室、２４は燃焼用空気予熱室出口、４１は燃焼ガス排気
管であり、これらで熱供給手段を構成している。２２は
ＣＯ酸化用空気供給管である。３７はプレートフィン型
熱交換器、４２は改質用燃料予熱管、４３は改質用燃料
供給管、４４は改質用燃料加熱・蒸発管、５２は改質用
ヘッダー、６１は改質ガス排出管である。３８はブラン
ケット状またはバルク状の断熱材であり、全体容器４の
内面に１０〜３０ｍｍの厚さで敷き詰められている。13 is a rectifier, 14 is a mixing chamber, 15a, 1
5b is a combustion gas passage, and 16a and 16b are combustion catalysts. In the present embodiment, the combustion catalyst 16a is formed in a honeycomb shape by supporting the catalyst on a honeycomb made of ceramic, metal, or the like. Filled around the tube 44. 17 is a combustion nozzle, 19 is a perforated plate, 20a is a first combustion fuel supply pipe, 20b is a second combustion fuel supply pipe, 21 is a combustion air supply pipe, 23 is a combustion air preheating chamber, Reference numeral 24 denotes a combustion air preheating chamber outlet, and reference numeral 41 denotes a combustion gas exhaust pipe, which constitutes a heat supply unit. 22 is an air supply pipe for CO oxidation. 37 is a plate fin type heat exchanger, 42 is a reforming fuel preheating pipe, 43 is a reforming fuel supply pipe, 44 is a reforming fuel heating / evaporating pipe, 52 is a reforming header, and 61 is a reformed gas. It is a discharge pipe. Numeral 38 denotes a blanket-shaped or bulk-shaped heat insulating material, which is laid on the inner surface of the entire container 4 with a thickness of 10 to 30 mm.

【００３８】改質反応部２およびＣＯ酸化部３が形成さ
れた改質部容器１と改質用燃料加熱・蒸発管４４とはほ
ぼ同一平面上に配置されており、これらの改質部容器１
および改質用燃料加熱・蒸発管４４と上述の燃焼ガス流
路１５ａ、１５ｂや燃焼用触媒１６ａ、１６ｂ等を有す
る熱供給手段とは全体容器４に収納されており、改質部
容器１と全体容器４間の空間を燃焼ガスの流路として利
用しているので、２重容器構造のため安全性に優れ、し
かも空間を有効に利用してコンパクトな燃料改質装置と
することができる。The reforming vessel 1 in which the reforming reaction section 2 and the CO oxidizing section 3 are formed, and the reforming fuel heating / evaporating pipe 44 are arranged on substantially the same plane. 1
Further, the reforming fuel heating / evaporating pipe 44 and the heat supply means having the above-described combustion gas flow paths 15a and 15b and the combustion catalysts 16a and 16b are housed in the entire vessel 4, and the reforming section vessel 1 Since the space between the entire containers 4 is used as a flow path for the combustion gas, the double container structure is excellent in safety, and the space can be effectively used to provide a compact fuel reformer.

【００３９】また、図３に示すように、改質部容器１と
全体容器４との間の空間で、改質部容器１の改質反応部
２が形成された部分の上下の主表面に沿って燃焼ガスが
流れるように燃焼ガス流路１５ｂを構成している。この
燃焼ガス流路１５ｂはセラミックや金属からなるハニカ
ムで構成され、このハニカムが改質部容器１の主表面と
接触しており、圧力損失を増大させることなく、伝熱効
率が高い燃焼ガス流路を改質部容器１の改質反応部２が
形成された部分の上下の主表面全面に設けることができ
る。また、全体容器４の中で改質部容器１が動くのを防
止できる。さらに、ハニカムの表面に燃焼用触媒を担持
すれば、上流側で不完全な燃焼を起こした燃焼ガスが流
通した場合にもこの部分でさらに燃焼を生じさせること
になり、燃焼用燃料を有効に利用できる。また、触媒を
担持する位置を調整することにより熱供給する位置を制
御することができる。As shown in FIG. 3, in the space between the reforming section container 1 and the entire vessel 4, the upper and lower main surfaces of the portion where the reforming reaction section 2 of the reforming section container 1 is formed. The combustion gas passage 15b is configured so that the combustion gas flows along the passage. The combustion gas passage 15b is formed of a honeycomb made of ceramic or metal, and the honeycomb is in contact with the main surface of the reforming section container 1, and the combustion gas passage having high heat transfer efficiency without increasing pressure loss. Can be provided on the entire upper and lower main surfaces of the portion where the reforming reaction section 2 of the reforming section container 1 is formed. Further, it is possible to prevent the reforming unit container 1 from moving in the entire container 4. Furthermore, if a combustion catalyst is carried on the surface of the honeycomb, even if combustion gas that has caused incomplete combustion on the upstream side flows, further combustion will occur in this part, and the combustion fuel is effectively used. Available. Further, the position for supplying heat can be controlled by adjusting the position for supporting the catalyst.

【００４０】また、図４に示すように、改質部容器１と
全体容器４との間の空間で、改質部容器１のＣＯ酸化部
３が形成された部分の上下の主表面に沿って燃焼用空気
が流れるように燃焼用空気予熱室２３を構成している。
この燃焼用空気予熱室２３はセラミックや金属からなる
ハニカムで流路が構成され、このハニカムが改質部容器
１の主表面と接触しており、圧力損失を増大させること
なく、伝熱効率が高い燃焼用空気流路を改質部容器１の
ＣＯ酸化部３が形成された部分の上下の主表面全面に設
けることができる。また、全体容器４の中で改質部容器
１が動くのを防止できる。As shown in FIG. 4, in the space between the reforming section container 1 and the entire vessel 4, along the upper and lower main surfaces of the portion where the CO oxidation section 3 of the reforming section container 1 is formed. The combustion air preheating chamber 23 is configured so that the combustion air flows.
The flow path of the combustion air preheating chamber 23 is formed of a honeycomb made of ceramic or metal, and the honeycomb is in contact with the main surface of the reforming section container 1, so that the heat transfer efficiency is high without increasing the pressure loss. The combustion air flow path can be provided on the entire upper and lower main surfaces of the portion of the reforming unit container 1 where the CO oxidation unit 3 is formed. Further, it is possible to prevent the reforming unit container 1 from moving in the entire container 4.

【００４１】まず、改質用燃料の流通経路に沿って各部
の動作について説明する。例えば改質用燃料としてのメ
タノールと水の混合液は、改質用燃料供給管４３から供
給され、改質用燃料予熱管４２を通ることにより、プレ
ートフィン型熱交換器３７で排気管４１から排出される
前の燃焼ガスと熱交換して５０〜６０℃に予熱される。
そのあと、改質部容器１の下部の配管を通って改質用燃
料加熱・蒸発管４４に導かれ、改質用燃料加熱・蒸発管
４４で完全に気化された後、改質部容器１内に導かれ、
改質用ヘッダー５２から改質反応部２に供給される。改
質反応部２では、改質用燃料ガスは、改質用触媒５７と
接触することにより、水素を主成分とし、０．１〜３％
程度のＣＯを含むガスに改質される。さらにこの改質ガ
スは、ＣＯ酸化部３に導かれ、ＣＯ酸化用触媒６０とＣ
Ｏ酸化用空気供給管２２から供給される空気によって、
ＣＯが酸化され、ＣＯ濃度は約１００ｐｐｍ以下に低減
される。このようにＣＯ濃度が低減された改質ガスは、
改質ガス排出管６１から改質装置外部に排出され、燃料
電池等の燃料として用いられる。First, the operation of each part along the flow path of the reforming fuel will be described. For example, a mixed liquid of methanol and water as the reforming fuel is supplied from the reforming fuel supply pipe 43 and passes through the reforming fuel preheating pipe 42, so that the plate-fin heat exchanger 37 outputs the mixed liquid from the exhaust pipe 41. It is preheated to 50 to 60 ° C. by heat exchange with the combustion gas before being discharged.
Then, it is led to the reforming fuel heating / evaporating pipe 44 through the lower pipe of the reforming section vessel 1 and completely vaporized by the reforming fuel heating / evaporating pipe 44. Led into,
It is supplied from the reforming header 52 to the reforming reaction section 2. In the reforming reaction section 2, the reforming fuel gas is mainly composed of hydrogen by contacting the reforming catalyst 57 with 0.1 to 3%.
It is reformed to a gas containing about CO. Further, the reformed gas is led to the CO oxidizing section 3 and the CO oxidizing catalyst 60 and C
By the air supplied from the O oxidation air supply pipe 22,
CO is oxidized, and the CO concentration is reduced to about 100 ppm or less. The reformed gas with the reduced CO concentration is
The gas is discharged from the reformed gas discharge pipe 61 to the outside of the reforming apparatus, and is used as fuel for a fuel cell or the like.

【００４２】次に、燃焼ガスの流通経路に沿って各部の
動作について説明する。まず、燃焼用空気は、燃焼用空
気供給管２１から改質部容器１のＣＯ酸化部３の上下に
備えられた燃焼用空気予熱室２３へ導かれ、ここでＣＯ
酸化による熱を回収して１００℃〜１７０℃程度に予熱
される。予熱後の空気は、燃焼用空気予熱室出口２４か
ら燃焼ノズル１７の周囲に導かれ、整流器１３からハニ
カム形状の燃焼用触媒１６ａを通って、混合室１４に入
る。燃焼用燃料としては、主としてメタノール等の液体
燃料は第１の燃焼用燃料供給口２０ａから供給され、燃
料電池の燃料極側からの可燃成分を含む排ガス等の気体
燃料は第２の燃焼用燃料供給口２０ｂから供給される。
その使い分けは、上記の液体燃料は、起動時、および下
流の改質用燃料加熱・蒸発管４４および改質反応部２で
の熱負荷が大きい場合の補助燃料の供給用として用い、
第２の燃焼用燃料供給口２０ｂから供給される気体燃料
は、定常運転中の燃焼用として用いる。第２の燃焼用燃
料供給口２０ｂから供給された気体燃料は、前述の予熱
された空気と混合室１４で混合され、穴あき板１９を通
って、第１の燃焼室１５ａに導かれる。この燃焼室１５
ａでは、改質用燃料加熱・蒸発管４４の周囲に燃焼用触
媒１６ｂが配置されており、燃焼用触媒１６ｂの隙間を
混合ガスが通過して燃焼用触媒１６ｂによって燃焼する
ことで、改質用燃料加熱・蒸発管４４に熱を効率よく伝
えることができ、内部を流れる改質用燃料の蒸発を促進
させる。蒸発熱を供給した燃焼ガスは、改質部容器１の
上下に分かれ、金属またはセラミックからなるハニカム
と燃焼用触媒で構成された第２の燃焼室１５ｂで未燃分
が燃焼するとともに、改質反応部２が形成された改質部
容器１部分に熱を伝えながら流れる。第２の燃焼室１５
ｂで完全に燃焼したガスは、プレートフィン型熱交換器
３７で、改質用燃料予熱管４２を流れる改質用燃料を予
熱して、ガス温度が１００℃以下になった後、外部に排
出される。Next, the operation of each part along the flow path of the combustion gas will be described. First, the combustion air is guided from the combustion air supply pipe 21 to the combustion air preheating chambers 23 provided above and below the CO oxidizing section 3 of the reforming section container 1, where CO 2 is discharged.
The heat from the oxidation is recovered and preheated to about 100C to 170C. The preheated air is guided from the combustion air preheating chamber outlet 24 to the periphery of the combustion nozzle 17 and enters the mixing chamber 14 from the rectifier 13 through the honeycomb-shaped combustion catalyst 16a. As the combustion fuel, liquid fuel such as methanol is mainly supplied from the first combustion fuel supply port 20a, and gaseous fuel such as exhaust gas containing combustible components from the fuel electrode side of the fuel cell is used as the second combustion fuel. It is supplied from the supply port 20b.
The liquid fuel is used as an auxiliary fuel at the time of start-up and when the heat load on the downstream reforming fuel heating / evaporating pipe 44 and the reforming reaction section 2 is large, and
The gaseous fuel supplied from the second combustion fuel supply port 20b is used for combustion during steady operation. The gaseous fuel supplied from the second combustion fuel supply port 20b is mixed with the above-described preheated air in the mixing chamber 14, and is guided to the first combustion chamber 15a through the perforated plate 19. This combustion chamber 15
In a, the combustion catalyst 16b is disposed around the reforming fuel heating / evaporating pipe 44, and the mixed gas passes through the gap between the combustion catalysts 16b and is burned by the combustion catalyst 16b, whereby the reforming is performed. The heat can be efficiently transmitted to the fuel heating / evaporation pipe 44, thereby promoting the evaporation of the reforming fuel flowing inside. The combustion gas to which the heat of evaporation has been supplied is divided into upper and lower portions of the reforming section container 1, and unburned components are burned in the second combustion chamber 15b composed of a honeycomb made of metal or ceramic and a combustion catalyst, and reformed. It flows while transferring heat to the reforming section container 1 where the reaction section 2 is formed. Second combustion chamber 15
The gas completely burned in b is discharged to the outside after the reforming fuel flowing through the reforming fuel preheating pipe 42 is preheated by the plate fin heat exchanger 37 and the gas temperature becomes 100 ° C. or less. Is done.

【００４３】一方、改質装置の起動時、第１の燃焼用燃
料供給口２０ａから供給された液体燃料は、燃焼ノズル
１７で微粒化され、整流器１３で周囲からの空気と混合
され、第１段のハニカム型燃焼用触媒１６ａで燃料の一
部を触媒燃焼させる。この燃焼熱で微粒化された未燃燃
料は気化され、第１の燃焼室１５ａで上記定常時と同様
の触媒燃焼を行う。この熱で、改質用燃料が蒸発し、改
質反応が徐々に生じ、電池からの排ガスが燃焼用燃料供
給管２０ｂから供給され始めて第１の燃焼用燃料供給口
２０ａからの液体燃料の供給を停止する。また、起動時
は電池で負荷を取らないので、電池からの排ガスとして
水素富化ガスが燃焼用燃料供給管２０ｂから供給される
ため、短時間で所定の温度に達する熱を改質用燃料加熱
・蒸発管４４および改質部容器１の改質反応部２に供給
することが可能となる。On the other hand, when the reformer is started, the liquid fuel supplied from the first fuel supply port for combustion 20a is atomized by the combustion nozzle 17 and mixed with air from the surroundings by the rectifier 13 to form the first fuel. A portion of the fuel is catalytically burned by the honeycomb-type combustion catalyst 16a of the stage. The unburned fuel atomized by the combustion heat is vaporized, and performs the same catalytic combustion as in the steady state in the first combustion chamber 15a. With this heat, the reforming fuel evaporates, the reforming reaction gradually occurs, and the exhaust gas from the battery starts to be supplied from the combustion fuel supply pipe 20b to supply the liquid fuel from the first combustion fuel supply port 20a. To stop. Further, since the load is not taken by the battery at the time of starting, the hydrogen-enriched gas is supplied as exhaust gas from the battery from the fuel supply pipe for combustion 20b. -It becomes possible to supply to the evaporating pipe 44 and the reforming reaction part 2 of the reforming part container 1.

【００４４】本実施の形態では、改質部容器１と全体容
器４間の空間に形成された燃焼ガス流路に沿って上流側
から順に燃焼用空気供給口２１、第１の燃焼用燃料供給
口２０ａ、第２の燃焼用燃料供給口２０ｂ、および各燃
焼用燃料供給口２０ａ，２０ｂの下流にそれぞれ第１と
第２の燃焼用触媒１６ａ，１６ｂを設け、第１の燃焼用
燃料供給口２０ａには第１の燃料を、第２の燃焼用燃料
供給口２０ｂには第２の燃料をそれぞれ供給するので、
例えば、第１の燃料として液体メタノール、第２の燃料
として電池の燃料局側から排出される可燃成分を含んだ
排ガスを用い、起動時は、第１の燃料供給口からメタノ
ールを供給してその下流側の燃焼用触媒で燃焼させ、定
常運転になると第１の燃料供給口からの燃料の供給を止
め、第２の燃料供給口から供給される電池の排ガスをそ
の下流側の燃焼用触媒で燃焼することにより電池の排ガ
スが得られない起動時にも熱を供給することができる。
また、燃焼用空気は第１と第２の燃料の上流側から供給
されているため、第１と第２の燃料の切り替えをスムー
ズに行うことが可能となる。また、定常運転時において
も熱負荷が大きい場合、第２の燃料供給口からの供給に
加えて、第１の燃料供給口からの供給を補助的に行なう
ことで、熱負荷に対するバランスを容易に取ることがで
きる。さらに、熱負荷の大きい改質用燃料加熱・蒸発管
４４を高温となる第２の燃焼用触媒１６ｂによる燃焼領
域１５ａに配置したので、効率的な熱供給を行うことが
できる。In the present embodiment, the combustion air supply port 21 and the first combustion fuel supply port 21 are sequentially arranged from the upstream side along the combustion gas flow path formed in the space between the reforming section container 1 and the entire container 4. A first combustion fuel supply port 20a, a second combustion fuel supply port 20b, and first and second combustion catalysts 16a, 16b provided downstream of the respective combustion fuel supply ports 20a, 20b. The first fuel is supplied to 20a and the second fuel is supplied to the second combustion fuel supply port 20b.
For example, liquid methanol is used as the first fuel, and an exhaust gas containing a combustible component discharged from the fuel station side of the battery is used as the second fuel. At the time of startup, methanol is supplied from the first fuel supply port. The fuel is burned by the downstream combustion catalyst, and when the operation becomes steady, the supply of fuel from the first fuel supply port is stopped, and the exhaust gas of the battery supplied from the second fuel supply port is discharged by the downstream combustion catalyst. Heat can be supplied even at the time of startup when combustion does not produce exhaust gas from the battery.
Further, since the combustion air is supplied from the upstream side of the first and second fuels, it is possible to smoothly switch between the first and second fuels. In addition, when the heat load is large even during the steady operation, the supply from the first fuel supply port is supplementarily performed in addition to the supply from the second fuel supply port, so that the balance with respect to the heat load can be easily adjusted. Can be taken. Further, since the reforming fuel heating / evaporating pipe 44 having a large heat load is arranged in the combustion area 15a of the second combustion catalyst 16b which becomes high in temperature, efficient heat supply can be performed.

【００４５】また、本実施の形態では、燃焼用触媒１６
ａはセラミックや金属等のハニカムに触媒を担持してハ
ニカム形状に形成されているので、触媒燃焼が均等に起
こり、均一な温度分布を実現できる。In the present embodiment, the combustion catalyst 16
Since a is formed in a honeycomb shape by supporting a catalyst on a honeycomb made of ceramic, metal, or the like, catalytic combustion occurs uniformly, and a uniform temperature distribution can be realized.

【００４６】また、本実施の形態では、第１の燃焼用燃
料供給口２０ａから、燃焼用燃料を燃焼ガス流路内に噴
射するノズル１７を設けているため、燃焼用燃料がアル
コールやエーテル等の液体燃料であっても、微粒化さ
れ、空気と混合して燃焼用触媒に接するため、触媒燃焼
が容易に起こる。さらに、ノズル１７の噴射角を５０〜
８０度とすることにより、燃焼用空気との混合が促進さ
れ、燃料と空気の混合比が均一になるため、燃焼むらが
発生し難く、不完全燃焼が防止されるので燃焼効率が向
上する。In this embodiment, since the nozzle 17 for injecting the fuel for combustion into the combustion gas flow path from the first fuel supply port for combustion 20a is provided, the fuel for combustion is made of alcohol, ether, or the like. Liquid fuel is atomized, mixed with air and comes into contact with the combustion catalyst, so that catalytic combustion easily occurs. Further, the injection angle of the nozzle 17 is set to 50 to
By setting the angle to 80 degrees, mixing with combustion air is promoted, and the mixing ratio of fuel and air becomes uniform, so that uneven combustion hardly occurs and incomplete combustion is prevented, so that the combustion efficiency is improved.

【００４７】また、本実施の形態では、改質反応部２の
ガス流路は同一平面内でリターンフローとなるように構
成されているので、リターンフローにより改質反応部２
のガス流路出口がその上下に位置する燃焼ガス流路１５
ｂの入口に対応した位置となるため、改質ガスは出口で
高温となり、高い改質率が得られる。なお、図５に改質
反応部の断面図を示すように、改質用触媒５７を仕切板
７ｃを介して上下に積層して、改質反応部２のガス流路
を積層方向でリターンフローとなるように構成しても同
様の効果が得られる。In this embodiment, since the gas flow path of the reforming reaction section 2 is configured to have a return flow in the same plane, the reforming reaction section 2 is formed by the return flow.
Gas flow path 15 with the gas flow path outlets above and below it
Since the position corresponds to the inlet of b, the temperature of the reformed gas becomes high at the outlet, and a high reforming rate is obtained. As shown in the cross-sectional view of the reforming reaction section in FIG. 5, the reforming catalyst 57 is vertically stacked via the partition plate 7c, and the gas flow path of the reforming reaction section 2 is returned in the stacking direction. The same effect can be obtained even if the configuration is made such that

【００４８】また、本実施の形態では、燃焼ガス流路
は、全体容器４の中に構成され、大気圧雰囲気であるの
に対し、改質用燃料流通部は、全体容器４の中に、改質
部容器１および改質用燃料加熱・蒸発管４４、改質用燃
料予熱管４２等で構成されているため、加圧運転が可能
であり、万一ガス漏れが生じても全体容器４内に漏れる
ことになり、安全性が高められる構造となっている。全
体容器４は、偏平な箱状本体４ａと蓋４ｂとで構成され
ており、箱状本体４ａは深絞り加工、または折り曲げと
溶接加工により品質の一定の物を低コストで量産化する
ことが可能である。さらに、ガスシール部分が本体４ａ
と蓋４ｂの接触面の平面額縁状をなすシール部と配管取
り出し部分に限定されるため、極めてシール性に優れた
燃料電池用改質器が得られる。In the present embodiment, the combustion gas flow path is formed in the entire container 4 and is in an atmospheric pressure atmosphere. Since it is composed of the reforming section container 1, the reforming fuel heating / evaporating pipe 44, the reforming fuel preheating pipe 42, etc., the pressurizing operation is possible, and even if a gas leak occurs, the entire vessel 4 It leaks into the inside, and it has a structure that enhances safety. The whole container 4 is composed of a flat box-shaped main body 4a and a lid 4b. The box-shaped main body 4a can be mass-produced at a low cost at a low cost by deep drawing or bending and welding. It is possible. Furthermore, the gas seal part is the main body 4a.
The fuel cell reformer having an extremely excellent sealing performance can be obtained because it is limited to the seal portion and the pipe take-out portion which form a flat frame shape of the contact surface of the lid 4b.

【００４９】また、本実施の形態では、全体容器４は本
体４ａと蓋４ｂとで構成されており、周囲の締結部でネ
ジ留めする構造であるため、蓋の脱着が容易に行え、内
部の構成部品たとえば、改質部容器１、改質用燃料加熱
・蒸発管４４、プレートフィン付熱交換器３７、燃焼用
触媒１６ａ、１６ｂ等を容易に交換することが可能とな
る。Further, in this embodiment, the whole container 4 is composed of the main body 4a and the lid 4b, and has a structure in which the peripheral fastening portion is screwed, so that the lid can be easily attached and detached. It is possible to easily replace the components such as the reformer container 1, the reforming fuel heating / evaporating pipe 44, the heat exchanger 37 with plate fins, and the combustion catalysts 16a and 16b.

【００５０】さらに、本実施の形態では、全体容器４の
内面にブランケット状またはバルク状の断熱材３８を敷
き詰めているので、全体容器４内の構成部品は、全体容
器４内面に充填された断熱材３８で圧接固定されている
ため、個々の部品をそれぞれ全体容器４に固定しなくて
もよい。さらに、車載時などの振動の発生する環境にお
いても、上記断熱材３８は上記各部品の緩衝材として機
能するため、長期間安定した構造を維持することが可能
で安定した運転が可能となる。Furthermore, in the present embodiment, since the blanket or bulk heat insulating material 38 is spread over the inner surface of the whole container 4, the components inside the whole container 4 are filled with the heat insulating material filled inside the whole container 4. Since the components are pressed and fixed by the members 38, the individual components need not be fixed to the entire container 4. Further, even in an environment where vibrations occur, such as when mounted on a vehicle, the heat insulating material 38 functions as a cushioning material for the above components, so that a stable structure can be maintained for a long time, and stable operation is possible.

【００５１】また、本実施の形態では、改質反応部２よ
り下流側の燃焼ガス流路に、改質用燃料を予熱するため
のプレートフィン型熱交換器３７を設けたので、改質反
応部２出口で２００℃程度まで除熱された燃焼ガスを、
１００℃以下の比較的安全な温度まで冷却して放出する
ことが可能となり、低温廃熱の有効利用が図られると共
に、改質用燃料を蒸発させる改質用燃料加熱・蒸発部４
４の熱負荷を軽減させることが可能となる。In this embodiment, the plate fin type heat exchanger 37 for preheating the reforming fuel is provided in the combustion gas passage downstream of the reforming reaction section 2. Combustion gas that has been removed to about 200 ° C at the outlet of section 2
It is possible to cool and discharge the fuel to a relatively safe temperature of 100 ° C. or less, thereby effectively utilizing low-temperature waste heat and evaporating the reforming fuel.
4 can be reduced.

【００５２】また、本実施の形態では、燃焼用空気供給
口２１から全体容器４と改質部容器１間の空間に供給さ
れた燃焼用空気は、燃焼用空気予熱室２３をＣＯ酸化部
３が形成された改質部容器１部分の主表面に沿って流れ
た後に燃焼用触媒１６ａに到達するように構成されてお
り、燃焼用空気がＣＯ酸化部３の発熱と熱交換して予熱
されるので、燃料供給口から供給される燃焼用燃料が液
滴や噴霧等であっても、気化が促進され、下流の燃焼用
触媒１６ａで不着火が防止される。しかも、燃焼用空気
の昇温と共に改質ガスのＣＯ酸化による温度上昇を抑え
ることが可能となる。なお、燃焼用空気として燃料電池
のカソード側のオフガスを用いる場合にもこのオフガス
の温度が６５℃程度であることから、燃焼用空気供給口
２１から供給された空気を少なくとも６５℃以上に暖め
ることができれば、オフガスの結露を防止することがで
きる。In this embodiment, the combustion air supplied from the combustion air supply port 21 to the space between the entire vessel 4 and the reforming section vessel 1 is supplied to the combustion air preheating chamber 23 through the CO oxidizing section 3. Is formed so as to flow along the main surface of the reforming section container 1 where the combustion air reaches the combustion catalyst 16a. The combustion air is preheated by exchanging heat with the heat generated by the CO oxidizing section 3. Therefore, even if the combustion fuel supplied from the fuel supply port is a droplet, a spray, or the like, vaporization is promoted, and non-ignition is prevented by the downstream combustion catalyst 16a. In addition, it is possible to suppress the temperature rise due to CO oxidation of the reformed gas together with the temperature rise of the combustion air. In addition, even when using the off-gas on the cathode side of the fuel cell as the combustion air, since the temperature of the off-gas is about 65 ° C., it is necessary to warm the air supplied from the combustion air supply port 21 to at least 65 ° C. or more. If this is done, dew condensation of the off-gas can be prevented.

【００５３】また、本実施の形態では、全体容器４への
給排用配管（例えば、燃焼用燃料供給管２０ａ，２０
ｂ、燃焼用空気供給管２１、ＣＯ酸化用空気供給管２
２、改質用燃料供給管４３、燃焼ガス排出管４１、改質
ガス排出管６１等）を全体容器４の側面に設けている。
このため、全体容器４の上下の面に配管用の突起等が無
いため高さを低く抑えることができ、例えば車載用とし
て用いる場合、車台の下側など高さの低い空間に装着す
ることが可能となる。In this embodiment, the supply / discharge pipes for the entire container 4 (for example, the fuel supply pipes 20a, 20a for combustion) are provided.
b, combustion air supply pipe 21, CO oxidation air supply pipe 2
2, the reforming fuel supply pipe 43, the combustion gas discharge pipe 41, the reformed gas discharge pipe 61, etc.) are provided on the side surface of the whole container 4.
For this reason, since there is no projection or the like for piping on the upper and lower surfaces of the entire container 4, the height can be suppressed low. It becomes possible.

【００５４】図６に本実施の形態による燃料改質装置を
車載用燃料電池の水素燃料製造装置として用いた場合の
設置方法を示す。図において、１００は本実施の形態に
よる燃料改質装置であり、例えばメタノール改質器であ
る。２００はＰＥＦＣ電池（固体高分子型燃料電池）ス
タック、３００はメタノールタンク、４００はバッテリ
である。通常、車載用として用いる機器は、前後の車軸
間に設置するのが安全性が最も高い。従って、従来か
ら、居住空間と共にガソリンタンク等がこのエリアに配
置されていた。そこで、メタノール改質器１００および
ＰＥＦＣ電池スタック２００は、高圧の可燃性ガスを流
通させるため、このエリアに収納することが安全性が最
も高く好ましい。したがって、このエリアに収納領域を
確保するために、図中に示したように車台下部に収納し
た。本実施の形態による燃料改質装置は、偏平形状であ
り、さらに燃料、空気等の供給排出に伴う配管類を全て
側面に備えているため、車内の居住空間を十分確保しな
がら高さに制限がある車台下部に十分挿入することが可
能である。FIG. 6 shows an installation method when the fuel reforming apparatus according to the present embodiment is used as a hydrogen fuel production apparatus for a vehicle-mounted fuel cell. In the figure, reference numeral 100 denotes a fuel reformer according to the present embodiment, for example, a methanol reformer. Reference numeral 200 denotes a PEFC battery (polymer electrolyte fuel cell) stack, 300 denotes a methanol tank, and 400 denotes a battery. Normally, equipment used for mounting on a vehicle is most safely installed between the front and rear axles. Therefore, conventionally, gasoline tanks and the like have been arranged in this area together with the living space. Therefore, since the methanol reformer 100 and the PEFC battery stack 200 allow a high-pressure flammable gas to flow therethrough, it is most preferable to store them in this area because of the highest safety. Therefore, in order to secure a storage area in this area, it was stored in the lower part of the chassis as shown in the figure. The fuel reforming apparatus according to the present embodiment has a flat shape, and furthermore, is provided with pipes for supplying and discharging fuel, air, and the like on all sides, so that the height is limited while securing a sufficient living space in the vehicle. Can be fully inserted into the lower part of a chassis.

【００５５】実施の形態２．図７は本発明の実施の形態
２による燃料改質装置の要部を示し、具体的には（ａ）
は改質用燃料加熱・蒸発管の一部を拡大して示す斜視
図、（ｂ）はフィンの平面図である。改質用燃料加熱・
蒸発管４４の部分以外の構成は実施の形態１の場合と同
様である。改質用燃料加熱・蒸発管４４は、フレキシブ
ル管またはベローズ管を用いて螺旋状に形成されてお
り、改質用燃料加熱・蒸発管４４の外面の凹部（谷部）
に嵌まるように伝熱フィン４５が設けられている。伝熱
フィン４５は、一部切り欠き４５ａのある円環状で、切
り欠き４５ａの部分をずらして改質用燃料加熱・蒸発管
４４に嵌め込むことで、容易に形成できるようにしたも
のである。改質用燃料加熱・蒸発管４４および伝熱フィ
ン４５は共にステンレス等で４００℃以上の耐熱性のあ
る金属で形成されており、改質用燃料加熱・蒸発管４４
の谷径は例えば１０ｍｍ程度であり、伝熱フィン４５の
内径は、改質用燃料加熱・蒸発管４４の谷径より０．５
ｍｍ小さく形成されている。伝熱フィン４５のフィン幅
Ｈは例えば１０ｍｍ、厚さは０．３ｍｍ、隣接する伝熱
フィン４５間の距離Ｌは３０ｍｍである。Embodiment 2 FIG. 7 shows a main part of a fuel reforming apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged perspective view showing a part of a reforming fuel heating / evaporating tube, and FIG. 4B is a plan view of a fin. Fuel heating for reforming
The configuration other than that of the evaporating tube 44 is the same as that of the first embodiment. The reforming fuel heating / evaporating pipe 44 is formed in a spiral shape using a flexible pipe or a bellows pipe, and a concave portion (valley) on the outer surface of the reforming fuel heating / evaporating pipe 44.
The heat transfer fins 45 are provided so as to fit in. The heat transfer fin 45 is formed in an annular shape having a notch 45a, and can be easily formed by displacing the notch 45a and fitting it into the reforming fuel heating / evaporation pipe 44. . The reforming fuel heating / evaporating tube 44 and the heat transfer fins 45 are both formed of a metal such as stainless steel having a heat resistance of 400 ° C. or more.
Is about 10 mm, for example, and the inner diameter of the heat transfer fin 45 is 0.5 mm larger than the valley diameter of the reforming fuel heating / evaporation pipe 44.
mm. The fin width H of the heat transfer fins 45 is, for example, 10 mm, the thickness is 0.3 mm, and the distance L between adjacent heat transfer fins 45 is 30 mm.

【００５６】このように、本実施の形態では、蒸発部は
フレキシブル管またはベローズ管を用いて螺旋状に形成
され、前記管の外面に伝熱フィンが設けられているの
で、小さな空間においても改質用燃料加熱・蒸発管４４
の長さを長くすることができるため、改質用燃料加熱・
蒸発管４４内の線速度を大きくすることができるととも
に、広い伝熱面積が得られるため、伝熱性が良くなり、
改質用燃料の蒸発が促進される。また、改質用燃料加熱
・蒸発管４４および伝熱フィン４５は共にステンレス等
で４００℃以上の耐熱性のある金属で形成されているの
で、触媒燃焼による燃焼温度の上昇に裕度があり、燃焼
温度の上昇を抑制する手段が緩和される。すなわち、例
えば燃焼温度の上昇を抑制するための過剰な燃焼用空気
の供給を低減することが可能となる。As described above, in the present embodiment, the evaporating section is formed in a spiral shape using the flexible pipe or the bellows pipe, and the heat transfer fins are provided on the outer surface of the pipe. Fuel heating / evaporating pipe 44
The length of the reforming fuel can be increased,
The linear velocity in the evaporator tube 44 can be increased, and a large heat transfer area can be obtained, so that heat transfer is improved.
Evaporation of the reforming fuel is promoted. Further, since the reforming fuel heating / evaporating tube 44 and the heat transfer fins 45 are both formed of a metal having a heat resistance of 400 ° C. or more, such as stainless steel, there is a margin for increasing the combustion temperature due to catalytic combustion. Means for suppressing a rise in combustion temperature are reduced. That is, for example, it is possible to reduce the supply of excessive combustion air for suppressing a rise in combustion temperature.

【００５７】実施の形態３．図８（ａ）および（ｂ）は
本発明の実施の形態３による燃料改質装置の要部を示
し、具体的には燃焼ガス流路１５ａにおける燃焼用触媒
と改質用燃料加熱・蒸発管の配置の様子を示す正面図お
よび斜視図である。燃焼ガス流路１５ａ以外の構成は実
施の形態１の場合と同様である。図において、１５０は
断熱材であり、図８（ｂ）では分かりやすいように断熱
材１５０を取り除いて示している。本実施の形態では、
燃焼ガス流路１５ａには図８に示すように、セラミック
や金属等のハニカムに触媒を担持したハニカム形状の燃
焼用触媒１６ｂが燃焼用燃料や空気の流れ方向に開口・
貫通して配置されており、この燃焼用触媒１６ｂを貫通
して改質用燃料加熱・蒸発管４４が配置されている。こ
のように配置された燃焼用触媒１６ｂおよび改質用燃料
加熱・蒸発管４４は、例えば改質用燃料加熱・蒸発管４
４としてフレキシブル管を用い、ハニカム１６ｂに孔を
あけてその中にフレキシブル管４４を通し、両端に断熱
材１５０を配置すことにより製造される。なお、図では
分かりやすいようにハニカムを拡大して示している。Embodiment 3 8 (a) and (b) show a main part of a fuel reforming apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. Specifically, a combustion catalyst and a reforming fuel heating / evaporating pipe in a combustion gas passage 15a are shown. It is the front view and perspective view which show the mode of arrangement | positioning of. The configuration other than the combustion gas passage 15a is the same as that of the first embodiment. In the figure, reference numeral 150 denotes a heat insulating material, and in FIG. 8B, the heat insulating material 150 is removed for clarity. In the present embodiment,
As shown in FIG. 8, a honeycomb-shaped combustion catalyst 16b in which a catalyst is carried on a honeycomb made of ceramic or metal is opened in the combustion gas flow path 15a in the flow direction of the combustion fuel or air.
A fuel heating / evaporation pipe 44 for reforming is disposed through the combustion catalyst 16b. The combustion catalyst 16b and the reforming fuel heating / evaporating pipe 44 arranged in this way are, for example, the reforming fuel heating / evaporating pipe 4
4 is a flexible tube manufactured by piercing a hole in the honeycomb 16b, passing the flexible tube 44 through the hole, and arranging a heat insulating material 150 at both ends. In the figure, the honeycomb is enlarged for easy understanding.

【００５８】このように、本実施の形態においては、改
質用燃料加熱・蒸発管４４の周囲にハニカム形状の燃焼
用触媒１６ｂが配置されており、ハニカムの空隙を混合
ガスが通過してハニカム上で燃焼用触媒１６ｂによって
燃焼することで、改質用燃料加熱・蒸発管４４に熱を効
率よく伝えることができ、内部を流れる改質用燃料の蒸
発を促進させる。また、燃焼用触媒１６ｂがハニカム状
であるので、粒状の触媒を充填するのに比べて圧力損失
を大幅に低減できる。As described above, in the present embodiment, the honeycomb-shaped combustion catalyst 16b is disposed around the reforming fuel heating / evaporating pipe 44, and the mixed gas passes through the gaps of the honeycomb to form the honeycomb. By burning with the combustion catalyst 16b, heat can be efficiently transmitted to the reforming fuel heating / evaporating pipe 44, and the evaporation of the reforming fuel flowing inside is promoted. Further, since the combustion catalyst 16b has a honeycomb shape, the pressure loss can be significantly reduced as compared with the case where a granular catalyst is filled.

【００５９】実施の形態４．図９は本発明の実施の形態
３による燃料改質装置の要部を示し、具体的には改質部
容器の内部を示す平面図である。改質部容器の内部以外
の構成は実施の形態１の場合と同様である。図におい
て、１６ｃは燃焼用触媒、２６は燃焼用空気供給口であ
る。本実施の形態では、改質反応部２の改質用触媒５７
と改質用燃料供給口（改質用ヘッダー５２）との間に燃
焼用触媒１６ｃを備えると共に、この燃焼用触媒１６ｃ
より上流に燃焼用空気供給口２６を備えている。このよ
うな構成によれば、起動時等短時間で改質反応部２に改
質反応に必要な熱を供給する場合、改質部容器１の主表
面に沿って流れる燃焼ガスからの熱供給量が足りないと
きなどに、燃焼用空気供給口２６から空気を供給するこ
とにより改質用ヘッダー５２から供給される改質用燃料
の一部を燃焼させて補助的に熱を供給することが可能と
なり、非定常状態においても安定した熱の供給を行うこ
とが可能となる。Embodiment 4 FIG. FIG. 9 is a plan view showing a main part of a fuel reforming apparatus according to Embodiment 3 of the present invention, specifically, an inside of a reforming unit container. The configuration other than the inside of the reforming unit container is the same as that of the first embodiment. In the figure, 16c is a combustion catalyst, and 26 is a combustion air supply port. In the present embodiment, the reforming catalyst 57 of the reforming reaction section 2
A combustion catalyst 16c is provided between the combustion catalyst 16c and the reforming fuel supply port (reforming header 52).
A combustion air supply port 26 is provided further upstream. According to such a configuration, when heat necessary for the reforming reaction is supplied to the reforming reaction section 2 in a short time such as at the time of startup, heat supply from the combustion gas flowing along the main surface of the reforming section container 1 When the amount is insufficient, for example, by supplying air from the combustion air supply port 26, a part of the reforming fuel supplied from the reforming header 52 can be burned to supply auxiliary heat. Thus, stable heat supply can be performed even in an unsteady state.

【００６０】実施の形態５．図１０は本発明の実施の形
態４による燃料改質装置の要部を示し、具体的には改質
部容器の内部を示す平面図である。改質部容器の内部以
外の構成は実施の形態１の場合と同様である。図におい
て、２５は第１の燃料の供給口である。本実施の形態で
は、改質反応部２の改質用燃料供給口（改質用ヘッダー
５２）より上流に燃焼用触媒１６ｃを備えると共に、こ
の燃焼用触媒１６ｃより上流に燃焼用空気供給口２６と
第１の燃料の供給口２５を備えている。改質用ヘッダー
５２から加熱・蒸発された改質用燃料が改質部容器１内
に供給されるが、その上流側に第１の燃料の供給口２５
と改質部容器内燃焼用空気供給口２６を備え、更にその
下流に燃焼用触媒１６ｃが流路に充填されているため、
起動時など、短時間に３００℃程度の高温の熱源を必要
とする場合などに、燃焼用空気供給口２６と第１の燃料
の供給口２５からそれぞれ空気および第１の燃料を供給
することにより触媒燃焼によって有効な熱供給が可能と
なり、非定常状態においても安定した熱の供給を行うこ
とが可能となる。また、燃焼用触媒１６ｃは改質用燃料
供給口５２より上流に位置しているため、定常運転時に
は改質用燃料供給口５２から供給される改質用燃料は何
ら燃焼用触媒１６ｃに影響を及ぼすことはなく、例えば
燃焼用触媒１６ｃの寿命が短くなるというようなことも
ない。Embodiment 5 FIG. FIG. 10 is a plan view showing a main part of a fuel reforming apparatus according to Embodiment 4 of the present invention, specifically, showing the inside of a reforming unit container. The configuration other than the inside of the reforming unit container is the same as that of the first embodiment. In the figure, reference numeral 25 denotes a first fuel supply port. In the present embodiment, the combustion catalyst 16c is provided upstream of the reforming fuel supply port (reforming header 52) of the reforming reaction section 2, and the combustion air supply port 26 is provided upstream of the combustion catalyst 16c. And a first fuel supply port 25. The reforming fuel heated / evaporated from the reforming header 52 is supplied into the reforming unit container 1, and the first fuel supply port 25 is provided upstream thereof.
And a combustion air supply port 26 inside the reforming section container, and further downstream thereof is filled with a combustion catalyst 16c in the flow path,
By supplying air and first fuel from the combustion air supply port 26 and the first fuel supply port 25, for example, when a high-temperature heat source of about 300 ° C. is required in a short time, such as during startup. Effective heat supply is enabled by catalytic combustion, and stable heat supply can be performed even in an unsteady state. Further, since the combustion catalyst 16c is located upstream of the reforming fuel supply port 52, the reforming fuel supplied from the reforming fuel supply port 52 does not affect the combustion catalyst 16c during a steady operation. There is no effect, and for example, the life of the combustion catalyst 16c is not shortened.

【００６１】また、改質用燃料供給口５２と第１の燃料
の供給口２５とから供給される第１の燃料量、および空
気供給口２６から供給される空気量を調整することによ
り、第１の燃料の改質反応部２内での触媒燃焼量を調整
できるため、短時間に必要な熱を供給することができる
と共に、改質反応に供する第１の燃料と、触媒燃焼に供
する第１の燃料の分配を効率的に行うことが可能とな
る。Further, by adjusting the first fuel amount supplied from the reforming fuel supply port 52 and the first fuel supply port 25 and the air amount supplied from the air supply port 26, The amount of catalytic combustion of the first fuel in the reforming reaction section 2 can be adjusted, so that necessary heat can be supplied in a short time, and the first fuel used for the reforming reaction and the second fuel used for catalytic combustion can be supplied. One fuel can be efficiently distributed.

【００６２】実施の形態６．図１１は本発明の実施の形
態５による燃料改質装置の要部を示し、具体的には改質
部容器の内部を示す平面図である。改質部容器の内部以
外の構成は実施の形態１の場合と同様である。図におい
て、２２０はＣＯ酸化用空気供給ノズルであり、改質ガ
スの流れ方向に沿ってＣＯ酸化用触媒６０の複数の位置
に空気を供給するように構成されている。なお、改質用
触媒５７およびＣＯ酸化用触媒６０は、実施の形態１の
場合と同様にハニカム状ガス流路の表面に担持されてい
るが、図ではＣＯ酸化用空気供給ノズル２２０の構成を
分かり易くするため、ハニカム状ガス流路の構成は記載
しなかった。Embodiment 6 FIG. FIG. 11 is a plan view showing a main part of a fuel reforming apparatus according to Embodiment 5 of the present invention, and specifically showing the inside of a reforming unit container. The configuration other than the inside of the reforming unit container is the same as that of the first embodiment. In the drawing, reference numeral 220 denotes a CO oxidizing air supply nozzle, which is configured to supply air to a plurality of positions of the CO oxidizing catalyst 60 along the flow direction of the reformed gas. The reforming catalyst 57 and the CO oxidizing catalyst 60 are supported on the surface of the honeycomb gas flow path as in the case of the first embodiment, but the configuration of the CO oxidizing air supply nozzle 220 is illustrated in the drawing. For simplicity, the configuration of the honeycomb gas flow path is not described.

【００６３】ＣＯ酸化部３では、改質ガスに空気を供給
してＣＯをＣＯ2に酸化するが、ＣＯの濃度が２〜３％
程度と低いため、一度に多くの空気を供給すると、水素
とも反応してしまい燃料改質効率が低下する。そこで、
本実施の形態のように、改質ガスの流れ方向に沿ってＣ
Ｏ酸化用触媒６０の複数の位置に空気を供給することに
より、選択的にＣＯをＣＯ2に酸化することが可能とな
る。なお、ＣＯ酸化用として空気を供給する代わりに他
の酸素を含むガスやスチームを供給してもよく、同様の
効果が得られる。In the CO oxidizing section 3, air is supplied to the reformed gas to oxidize CO into CO 2.
When the air is supplied at a time, it reacts with hydrogen to lower the fuel reforming efficiency. Therefore,
As in the present embodiment, C along the flow direction of the reformed gas
By supplying air to a plurality of positions of the O oxidation catalyst 60, CO can be selectively oxidized to CO 2 . Instead of supplying air for CO oxidation, other gas containing oxygen or steam may be supplied, and the same effect is obtained.

【００６４】[0064]

【発明の効果】以上のように、本発明の第１の構成によ
れば、アルコール類、エーテル類または炭化水素系燃料
を主成分とする第１の燃料を改質用燃料として改質する
ことにより、水素リッチの改質ガスを生成する燃料改質
装置において、前記改質用燃料または改質用燃料水との
混合物を蒸発させる蒸発部、改質用燃料を改質する改質
反応部、改質されたガスに含まれるＣＯをＣＯ2に酸化
するＣＯ酸化部、および水素を主可燃成分として含む第
２の燃料または前記第１の燃料を燃焼用燃料として燃焼
させた燃焼ガスを流通させることにより、前記蒸発部お
よび改質反応部に必要な熱を供給する手段を有するもの
であって、偏平な第１の密閉容器内を仕切って改質用燃
料の流れ方向に沿って上流側に改質用触媒を下流側にＣ
Ｏ酸化用触媒をそれぞれ配置して前記改質反応部とＣＯ
酸化部とを形成し、前記第１の密閉容器の設置面とほぼ
同一平面上に前記蒸発部を配置し、前記燃焼ガスを前記
改質反応部が形成された第１の密閉容器部分の少なくと
も一方の主表面および前記蒸発部に流すように構成した
ので、薄型コンパクトで、改質反応部とＣＯ酸化部を密
閉容器に収納したので安全性に優れしかも消耗が激しい
これらの部分の交換が容易で、なおかつ部品数を低減し
て製造が容易で低コスト化が図れる燃料改質装置が得ら
れる。As described above, according to the first structure of the present invention, the first fuel containing alcohol, ether or hydrocarbon fuel as the main component is reformed as the reforming fuel. Thus, in a fuel reformer that generates a hydrogen-rich reformed gas, an evaporator that evaporates a mixture with the reforming fuel or the reforming fuel water, a reforming reactor that reforms the reforming fuel, A CO oxidizing unit that oxidizes CO contained in the reformed gas into CO 2 , and a second gas containing hydrogen as a main combustible component or a combustion gas obtained by burning the first fuel as a combustion fuel. With this, it has means for supplying necessary heat to the evaporating section and the reforming reaction section, and divides the inside of the flat first closed vessel to the upstream side along the flow direction of the reforming fuel. C for reforming catalyst downstream
The reforming reaction section and CO 2 were placed by respectively arranging O oxidation catalysts.
Forming an oxidizing section, arranging the evaporating section on substantially the same plane as an installation surface of the first closed vessel, and converting the combustion gas into at least a portion of the first closed vessel section in which the reforming reaction section is formed. Since it is configured to flow to one main surface and the evaporating section, it is thin and compact, and since the reforming reaction section and the CO oxidizing section are housed in a closed container, it is excellent in safety and easy to replace these parts which are intensely consumed. In addition, a fuel reformer that can be manufactured easily with a reduced number of parts and reduced in cost can be obtained.

【００６５】本発明の第２の構成によれば、第１の構成
において、改質反応部およびＣＯ酸化部が形成された第
１の密閉容器、蒸発部、および熱供給手段を偏平な第２
の密閉容器に収納し、第１と第２の密閉容器間の空間の
少なくとも一部を燃焼ガスの流路としたので、２重容器
構造なので安全性に優れ、しかも空間を有効に利用して
コンパクトな燃料改質装置が得られる。According to the second structure of the present invention, in the first structure, the first closed vessel in which the reforming reaction section and the CO oxidizing section are formed, the evaporating section, and the heat supply means are formed by the flat second section.
And the space between the first and second airtight containers is used as a flow path for combustion gas. Therefore, the structure is a double container structure, so that the safety is excellent and the space is effectively used. A compact fuel reformer can be obtained.

【００６６】本発明の第３の構成によれば、第１または
第２の構成において、第１または第２の密閉容器は、上
部が開口した偏平な箱状の本体と前記開口を塞ぐ蓋で構
成されているので、各部材を容易に挿入および位置合わ
せできると共に、それらの位置を確認した上で蓋をする
ことができるため、不良率の低減を図ることができる。According to the third configuration of the present invention, in the first or second configuration, the first or second closed container is a flat box-shaped main body having an open upper part and a lid for closing the opening. With the configuration, each member can be easily inserted and aligned, and the lid can be closed after confirming their positions, so that the defective rate can be reduced.

【００６７】本発明の第４の構成によれば、第１ないし
第３の何れかの構成において、燃焼ガス流路は、セラミ
ックまたは金属からなるハニカムで構成され、前記ハニ
カムが第１の密閉容器の主表面と接触しているので、圧
力損失を増大させることなく、伝熱効率が高い燃焼ガス
流路を第１の密閉容器の改質反応部が形成された部分の
主表面全面に設けることが可能となる。According to the fourth configuration of the present invention, in any one of the first to third configurations, the combustion gas flow path is formed of a honeycomb made of ceramic or metal, and the honeycomb is formed of the first sealed container. Since the contact surface is in contact with the main surface of the first closed vessel, the combustion gas flow path having high heat transfer efficiency can be provided over the entire main surface of the first closed vessel where the reforming reaction section is formed without increasing the pressure loss. It becomes possible.

【００６８】本発明の第５の構成によれば、第４の構成
において、ハニカムの表面に燃焼用触媒を担持している
ので、上流側で不完全な燃焼を起こした燃焼ガスが流通
した場合にもこの部分でさらに燃焼を生じさせることに
なり、燃焼用燃料を有効に利用できる。また、触媒を担
持する位置を調整することにより熱供給する位置を制御
することができる。According to the fifth configuration of the present invention, in the fourth configuration, since the combustion catalyst is carried on the surface of the honeycomb, when the combustion gas having caused incomplete combustion on the upstream side flows. In this part, further combustion occurs, and the fuel for combustion can be used effectively. Further, the position for supplying heat can be controlled by adjusting the position for supporting the catalyst.

【００６９】本発明の第６の構成によれば、第１ないし
３の何れかの構成において、改質反応部またはＣＯ酸化
部は、ガス流路がセラミックまたは金属からなるハニカ
ムで構成されているので、上下からの熱伝導が促進され
るので触媒反応がムラなく行われると共に、振動のある
状態、たとえば車載用として用いる場合など、上下から
適度な面圧を印加することで容易に固定することができ
る。According to the sixth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the reforming reaction section or the CO oxidizing section is configured such that the gas flow path is formed of a honeycomb made of ceramic or metal. Therefore, heat conduction from above and below is promoted, so that the catalytic reaction can be performed evenly and easily fixed by applying an appropriate surface pressure from above and below, such as in a state of vibration, for example, for use in a vehicle. Can be.

【００７０】本発明の第７の構成によれば、第６の構成
において、ハニカムの表面に改質用触媒またはＣＯ酸化
用触媒を担持しているので、ペレット状の触媒を充填し
た場合のように振動によって触媒が摩耗することがな
く、長時間安定してその性能が発揮される。According to the seventh structure of the present invention, since the reforming catalyst or the CO oxidizing catalyst is supported on the surface of the honeycomb in the sixth structure, it is as if the pellet-shaped catalyst is filled. The catalyst does not wear due to vibration, and its performance is stably exhibited for a long time.

【００７１】本発明の第８の構成によれば、第１ないし
３の何れかの構成において、改質反応部のガス流路は同
一平面内または積層方向でリターンフローとなるように
構成されているので、リターンフローにより改質反応部
のガス流路出口がその上下のうちの少なくとも一方に位
置する燃焼ガス流路入口に対応した位置となるため、改
質ガスは出口で高温となり、高い改質率が得られる。According to the eighth configuration of the present invention, in any one of the first to third configurations, the gas flow path of the reforming reaction section is configured to have a return flow in the same plane or in the stacking direction. Because the return flow causes the gas flow path outlet of the reforming reaction section to be at a position corresponding to the combustion gas flow path inlet located at least one of the upper and lower sides of the reforming reaction section, the temperature of the reformed gas becomes high at the outlet, resulting in high reforming. Quality is obtained.

【００７２】本発明の第９の構成によれば、第１ないし
３の何れかの構成において、改質反応部の改質用触媒と
改質用燃料供給口との間に燃焼用触媒を備えると共に、
この燃焼用触媒より上流に燃焼用空気供給口を備えたの
で、起動時等短時間で改質反応部に改質反応に必要な熱
を供給する場合、第１の密閉容器の主表面に沿って流れ
る燃焼ガスからの熱供給量が足りないときなどに補助的
に熱を供給することが可能となり、非定常状態において
も安定した熱の供給を行うことが可能となる。According to the ninth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, a combustion catalyst is provided between the reforming catalyst of the reforming reaction section and the reforming fuel supply port. Along with
Since the combustion air supply port is provided upstream of the combustion catalyst, when the heat required for the reforming reaction is supplied to the reforming reaction section in a short time such as at the time of startup, the heat is supplied along the main surface of the first closed vessel. When the amount of heat supplied from the flowing combustion gas is insufficient, heat can be supplementarily supplied, and stable heat can be supplied even in an unsteady state.

【００７３】本発明の第１０の構成によれば、第１ない
し３の何れかの構成において、改質反応部の改質用燃料
供給口より上流に燃焼用触媒を備えると共に、この燃焼
用触媒より上流に燃焼用空気供給口と第１の燃料の供給
口を備えたので、起動時等短時間で改質反応部に改質反
応に必要な熱を供給する場合、第１の密閉容器の主表面
に沿って流れる燃焼ガスからの熱供給量が足りないとき
などに補助的に熱を供給することが可能となり、非定常
状態においても安定した熱の供給を行うことが可能とな
る。また、燃焼用触媒は改質用燃料供給口より上流に位
置しているので、定常運転時には、改質用燃料は燃焼用
触媒に影響を及ぼさない。さらに、改質用燃料供給口と
第１の燃料の供給口とから供給される第１の燃料量、お
よび空気供給口から供給される空気量を調整することに
より、第１の燃料の改質反応部内での触媒燃焼量を調整
できるため、短時間に必要な熱を供給することができる
と共に、改質反応に供する第１の燃料と、触媒燃焼に供
する第１の燃料の分配を効率的に行うことが可能とな
る。According to the tenth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, a combustion catalyst is provided upstream of the reforming fuel supply port of the reforming reaction section. Since the combustion air supply port and the first fuel supply port are provided further upstream, when supplying heat required for the reforming reaction to the reforming reaction section in a short time such as at startup, the first closed vessel When the amount of heat supply from the combustion gas flowing along the main surface is insufficient, heat can be supplementarily supplied, and stable heat supply can be performed even in an unsteady state. In addition, since the combustion catalyst is located upstream of the reforming fuel supply port, the reforming fuel does not affect the combustion catalyst during steady operation. Further, by adjusting the first fuel amount supplied from the reforming fuel supply port and the first fuel supply port and the air amount supplied from the air supply port, the first fuel reforming is performed. Since the amount of catalytic combustion in the reaction section can be adjusted, necessary heat can be supplied in a short time, and the first fuel to be used for the reforming reaction and the first fuel to be used for catalytic combustion can be efficiently distributed. Can be performed.

【００７４】本発明の第１１の構成によれば、第１ない
し３の何れかの構成において、第１と第２の密閉容器間
の空間に形成された燃焼ガス流路に沿って上流側から順
に燃焼用空気供給口、第１の燃焼用燃料供給口、第２の
燃焼用燃料供給口、および前記各燃焼用燃料供給口の下
流にそれぞれ第１と第２の燃焼用触媒を設け、第１の燃
焼用燃料供給口には第１の燃料を、第２の燃焼用燃料供
給口には第２の燃料をそれぞれ供給するので、例えば、
第１の燃料として液体メタノール、第２の燃料として電
池の燃料局側から排出される可燃成分を含んだ排ガスを
用い、起動時は、第１の燃料供給口からメタノールを供
給してその下流側の燃焼用触媒で燃焼させ、定常運転に
なると第１の燃料供給口からの燃料の供給を止め、第２
の燃料供給口から供給される電池の排ガスをその下流側
の燃焼用触媒で燃焼することにより電池の排ガスが得ら
れない起動時にも熱を供給することができる。また、燃
焼用空気は第１と第２の燃料の上流側から供給されてい
るため、第１と第２の燃料の切り替えをスムーズに行う
ことが可能となる。また、定常運転時においても熱負荷
が大きい場合、第２の燃料供給口からの供給に加えて、
第１の燃料供給口からの供給を補助的に行なうことで、
熱負荷に対するバランスを容易に取ることができる。According to the eleventh structure of the present invention, in any one of the first to third structures, from the upstream side along the combustion gas flow path formed in the space between the first and second sealed containers. In order, a combustion air supply port, a first combustion fuel supply port, a second combustion fuel supply port, and first and second combustion catalysts are provided downstream of each of the combustion fuel supply ports. Since the first fuel is supplied to the first fuel supply port and the second fuel is supplied to the second fuel supply port, for example,
Liquid methanol is used as the first fuel, and exhaust gas containing a combustible component discharged from the fuel station side of the battery is used as the second fuel. At the time of startup, methanol is supplied from the first fuel supply port and the downstream side thereof is supplied. The fuel is burned by the combustion catalyst of No. 1 and the supply of the fuel from the first fuel supply port is stopped when the operation becomes a steady operation.
By burning the exhaust gas of the battery supplied from the fuel supply port with the combustion catalyst on the downstream side, heat can be supplied even at the time of startup when the exhaust gas of the battery cannot be obtained. Further, since the combustion air is supplied from the upstream side of the first and second fuels, it is possible to smoothly switch between the first and second fuels. Also, when the heat load is large even during the steady operation, in addition to the supply from the second fuel supply port,
By supplementing the supply from the first fuel supply port,
It is possible to easily balance the heat load.

【００７５】本発明の第１２の構成によれば、第１１の
構成において、燃焼用触媒はハニカム形状に形成されて
いるので、圧力損失を増大させることなく効果的に触媒
作用を発揮できる。According to the twelfth structure of the present invention, in the eleventh structure, since the combustion catalyst is formed in a honeycomb shape, a catalytic action can be exhibited effectively without increasing pressure loss.

【００７６】本発明の第１３の構成によれば、第１１ま
たは１２の構成において、蒸発部を第２の燃焼用触媒に
よる燃焼領域に配置したので、熱負荷の大きい蒸発部を
高温となる第２の燃焼用触媒による燃焼領域に配置する
ことにより効率的な熱供給を行うことができる。According to the thirteenth configuration of the present invention, in the eleventh or twelfth configuration, the evaporator is disposed in the combustion region of the second combustion catalyst, so that the evaporator having a large heat load has a higher temperature. By arranging them in the combustion region of the second combustion catalyst, efficient heat supply can be performed.

【００７７】本発明の第１４の構成によれば、第１１な
いし１３の何れかの構成において、第１の燃焼用燃料供
給口から、第１の燃料を燃焼ガス流路内に噴射するノズ
ルを備えたので、燃焼用燃料がアルコールやエーテル等
の液体燃料であっても、微粒化され、空気と混合して一
部気化しながら燃焼用触媒に接するため、触媒燃焼が容
易に起こる。According to the fourteenth aspect of the present invention, in any one of the eleventh to thirteenth aspects, a nozzle for injecting the first fuel into the combustion gas flow passage from the first combustion fuel supply port is provided. Since the fuel is provided, even if the fuel for combustion is a liquid fuel such as alcohol or ether, the fuel is atomized, mixed with air, and partially comes into contact with the catalyst for combustion, so that catalytic combustion easily occurs.

【００７８】本発明の第１５の構成によれば、第１１な
いし１４の何れかの構成において、燃焼用空気供給口か
ら第１と第２の密閉容器間の空間に供給された燃焼用空
気は、ＣＯ酸化部が形成された第１の密閉容器部分の少
なくとも一方の主表面に沿って流れた後に燃焼用触媒に
到達するように構成したので、燃焼用空気がＣＯ酸化部
の発熱と熱交換して予熱されるので、燃料供給口から供
給される燃焼用燃料が液滴や噴霧等であっても、気化が
促進され、下流の燃焼用触媒で不着火が防止される。According to the fifteenth structure of the present invention, in any one of the eleventh to fourteenth structures, the combustion air supplied from the combustion air supply port to the space between the first and second closed containers is The combustion air reaches the combustion catalyst after flowing along at least one main surface of the first closed vessel portion in which the CO oxidation portion is formed, so that the combustion air exchanges heat with the heat of the CO oxidation portion. Therefore, even if the fuel for combustion supplied from the fuel supply port is a droplet or a spray, vaporization is promoted, and non-ignition is prevented by the downstream combustion catalyst.

【００７９】本発明の第１６の構成によれば、第１ない
し３の何れかの構成において、ＣＯ酸化部は、第１の密
閉容器の外部よりＣＯ酸化用触媒の複数の位置にスチー
ムまたは酸素を含むガスを供給するノズルを備えたの
で、ＣＯ濃度が低い場合にもそれに見合った空気比でＣ
Ｏを選択的にＣＯ2に酸化することが可能となる。According to the sixteenth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the CO oxidizing section is provided with steam or oxygen at a plurality of positions of the CO oxidizing catalyst from outside the first closed vessel. Is provided with a nozzle for supplying gas containing CO.
O can be selectively oxidized to CO 2 .

【００８０】本発明の第１７の構成によれば、第２また
は３の構成において、第２の密閉容器への給排用配管を
第２の密閉容器の側面に設けたので、第２の密閉容器の
上下の面に配管用の突起等が無いため高さを低く抑える
ことができ、例えば車載用として用いる場合、車台の下
側など高さの低い空間に装着することが可能となる。According to the seventeenth structure of the present invention, in the second or third structure, the supply / discharge pipe for the second closed container is provided on the side surface of the second closed container, so that the second closed container is provided. Since there is no projection for piping on the upper and lower surfaces of the container, the height can be kept low. For example, when the container is used for mounting on a vehicle, it can be mounted in a low space such as the lower side of a chassis.

【００８１】本発明の第１８の構成によれば、第１ない
し３の何れかの構成において、蒸発部はフレキシブル管
またはベローズ管を用いて螺旋状に形成され、前記管の
外面に伝熱フィンが設けられているので、小さな空間に
おいても蒸発部の長さを長くすることができるため、蒸
発管内の線速度を大きくすることができると共に、伝熱
フィンにより広い伝熱面積が得られるため、伝熱性が向
上して蒸発が促進される。According to an eighteenth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the evaporating section is formed in a spiral shape using a flexible pipe or a bellows pipe, and a heat transfer fin is formed on an outer surface of the pipe. Is provided, so that the length of the evaporator can be increased even in a small space, so that the linear velocity in the evaporator tube can be increased and the heat transfer fins can provide a wider heat transfer area. Heat transfer is improved and evaporation is promoted.

【００８２】本発明の第１９の構成によれば、第１ない
し３の何れかの構成において、第２の密閉容器の内面に
ブランケット状またはバルク状の断熱材を配置したの
で、第２の密閉容器の表面からの放熱が低減されるだけ
でなく、内部に配置される部材は、周囲の断熱材で押し
つけられているため、個々の部材をそれぞれ第１の密閉
容器に固定する必要がない。さらに、車載時などの振動
の発生する環境においても、このような断熱材は上記各
部材の緩衝材として機能するため、長期間安定した構造
を維持することが可能となる。According to the nineteenth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the blanket-shaped or bulk-shaped heat insulating material is disposed on the inner surface of the second closed container, so that the second closed container is provided. Not only the heat radiation from the surface of the container is reduced, but also the members arranged inside are pressed by the surrounding heat insulating material, so that it is not necessary to fix each member to the first closed container. Furthermore, even in an environment where vibrations occur, such as when mounted on a vehicle, such a heat insulating material functions as a cushioning material for each of the above members, so that a stable structure can be maintained for a long period of time.

【００８３】本発明の第２０の構成によれば、第１ない
し３の何れかの構成において、改質反応部より下流側の
燃焼ガス流路に、改質用燃料を予熱するためのプレート
フィン型熱交換器を設けたので、改質反応部出口である
程度（例えば２００℃程度）まで除熱された燃焼ガス
を、例えば１００℃以下の比較的安全な温度まで冷却し
て放出することが可能となり、低温廃熱の有効利用が図
られると共に、改質用燃料を蒸発させる蒸発部の熱負荷
を軽減させることが可能となる。According to the twentieth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the plate fin for preheating the reforming fuel is provided in the combustion gas flow path downstream of the reforming reaction section. Since the heat exchanger is provided, it is possible to discharge the combustion gas, which has been removed to some extent (for example, about 200 ° C.) at the outlet of the reforming reaction section, by cooling it to a relatively safe temperature of, for example, 100 ° C. or less. Thus, effective use of low-temperature waste heat can be achieved, and the heat load of the evaporator for evaporating the reforming fuel can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 本発明の実施の形態１による燃料改質装置の
構成を第１と第２の密閉容器の蓋と断熱材を取り除いて
示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a fuel reforming apparatus according to a first embodiment of the present invention, from which first and second sealed containers are removed with lids and a heat insulating material.

【図２】 本発明の実施の形態１による燃料改質装置の
構成を第１の密閉容器の蓋と断熱材を取り除いて示す平
面図である。FIG. 2 is a plan view showing a configuration of the fuel reformer according to the first embodiment of the present invention, from which a lid and a heat insulating material of a first closed container are removed.

【図３】 図１および図２のＡ−Ａ線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIGS. 1 and 2;

【図４】 図１および図２のＢ−Ｂ線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line BB of FIGS. 1 and 2;

【図５】 本発明の実施の形態１による燃料改質装置の
要部の構成を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a main part of the fuel reformer according to the first embodiment of the present invention.

【図６】 本発明の実施の形態１による燃料改質装置を
車載用として用いた場合の設置方法の一例を模式的に示
す図である。FIG. 6 is a diagram schematically illustrating an example of an installation method when the fuel reformer according to the first embodiment of the present invention is used for a vehicle.

【図７】 本発明の実施の形態２による燃料改質装置の
要部の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a main part of a fuel reforming apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.

【図８】 本発明の実施の形態３による燃料改質装置の
要部の構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a main part of a fuel reforming apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.

【図９】 本発明の実施の形態４による燃料改質装置の
要部の構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a main part of a fuel reforming apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.

【図１０】 本発明の実施の形態５による燃料改質装置
の要部の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a main part of a fuel reforming apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.

【図１１】 本発明の実施の形態６による燃料改質装置
の要部の構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a main part of a fuel reforming apparatus according to Embodiment 6 of the present invention.

【図１２】 従来の燃料改質装置の一例を示す断面図で
ある。FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating an example of a conventional fuel reformer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 第１の密閉容器（改質部容器）、１ａ 本体、１ｂ
蓋、２ 改質反応部、３ ＣＯ酸化部、４ 第２の密
閉容器（全体容器）、４ａ 本体、４ｂ 蓋、７ａ，７
ｂ，７ｃ 仕切板、８ 締結部、１３ 整流器、１４
混合室、１５ａ，１５ｂ 燃焼ガス流路、１６ａ，１６
ｂ，１６ｃ 燃焼用触媒、１７ 燃焼用ノズル、１９
孔あき板、２０ａ 第１の燃焼用燃料供給管、２０ｂ
第２の燃焼用燃料供給管、２１ 燃焼用空気供給管、２
２ ＣＯ酸化用空気供給管、２３燃焼用空気予熱室、２
４ 燃焼用空気予熱室出口、２５ 第１の燃料の供給
口、２６ 改質部容器内燃焼用空気供給口、３７ プレ
ートフィン型熱交換器、３８ 断熱材、３９ 熱交換
筒、４０ 切り欠き通路、４１ 燃焼ガス排気管、４２
改質用燃料予熱管、４３ 改質用燃料供給管、４４
改質用燃料加熱・蒸発管、４５ 伝熱フィン、４５ａ
切り欠き、５２ 改質用ヘッダー、５３ 改質ガス生成
管、５４ 整流用オリフィス、５５ 出口孔、５６ 出
口板、５７ 改質用触媒、６０ ＣＯ酸化用触媒、６１
改質ガス排出管、７１ 改質装置本体、７２ 燃焼
筒、７６ 燃焼用触媒、７７ 燃焼用ノズル、７８ 端
板、１００燃料改質装置、１５０ 断熱材、２００ 燃
料電池スタック、２２０ ＣＯ酸化用空気供給ノズル、
３００ メタノールタンク、４００ バッテリ。1 first closed container (reforming unit container), 1a main body, 1b
Lid, 2 reforming reaction section, 3 CO oxidizing section, 4th closed vessel (whole vessel), 4a main body, 4b lid, 7a, 7
b, 7c partition plate, 8 fastening part, 13 rectifier, 14
Mixing chamber, 15a, 15b Combustion gas flow path, 16a, 16
b, 16c combustion catalyst, 17 combustion nozzle, 19
Perforated plate, 20a First fuel supply pipe for combustion, 20b
2nd combustion fuel supply pipe, 21 combustion air supply pipe, 2
2 CO oxidation air supply pipe, 23 combustion air preheating chamber, 2
4 Combustion air preheating chamber outlet, 25 First fuel supply port, 26 Combustion air supply port in reformer container, 37 Plate fin heat exchanger, 38 Insulation material, 39 Heat exchange cylinder, 40 Notch passage , 41 combustion gas exhaust pipe, 42
Reforming fuel preheating pipe, 43 Reforming fuel supply pipe, 44
Reforming fuel heating / evaporation tube, 45 heat transfer fins, 45a
Notch, 52 Reforming header, 53 Reformed gas generating pipe, 54 Rectifying orifice, 55 Exit hole, 56 Exit plate, 57 Reforming catalyst, 60 CO oxidation catalyst, 61
Reformed gas discharge pipe, 71 reformer main body, 72 combustion cylinder, 76 combustion catalyst, 77 combustion nozzle, 78 end plate, 100 fuel reformer, 150 heat insulator, 200 fuel cell stack, 220 CO oxidation air Supply nozzle,
300 methanol tanks, 400 batteries.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川口 憲治 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 4G040 EA02 EA06 EB03 EB04 EB14 EB44 EB46 EC08 4H060 AA02 BB08 BB11 CC01 GG02 5H027 AA06 BA01 BA05 DD03  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Kenji Kawaguchi 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term (reference) 4M040 EA02 EA06 EB03 EB04 EB14 EB44 EB46 EC08 4H060 AA02 BB08 BB11 CC01 GG02 5H027 AA06 BA01 BA05 DD03

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 アルコール類、エーテル類または炭化水
素系燃料を主成分とする第１の燃料を改質用燃料として
改質することにより、水素リッチの改質ガスを生成する
燃料改質装置において、 前記改質用燃料または改質用燃料水との混合物を蒸発さ
せる蒸発部、改質用燃料を改質する改質反応部、改質さ
れたガスに含まれるＣＯをＣＯ2に酸化するＣＯ酸化
部、および水素を主可燃成分として含む第２の燃料また
は前記第１の燃料を燃焼用燃料として燃焼させた燃焼ガ
スを流通させることにより、前記蒸発部および改質反応
部に必要な熱を供給する手段を有するものであって、 偏平な第１の密閉容器内を仕切って改質用燃料の流れ方
向に沿って上流側に改質用触媒を下流側にＣＯ酸化用触
媒をそれぞれ配置して前記改質反応部とＣＯ酸化部とを
形成し、前記第１の密閉容器の設置面とほぼ同一平面上
に前記蒸発部を配置し、前記燃焼ガスを前記改質反応部
が形成された第１の密閉容器部分の少なくとも一方の主
表面および前記蒸発部に流すように構成したことを特徴
とする燃料改質装置。1. A fuel reformer for producing a hydrogen-rich reformed gas by reforming a first fuel mainly composed of alcohols, ethers or hydrocarbon fuels as a reforming fuel. An evaporation unit for evaporating the reforming fuel or a mixture with the reforming fuel water, a reforming reaction unit for reforming the reforming fuel, and a CO for oxidizing CO contained in the reformed gas to CO 2. The heat required for the evaporator and the reforming reactor is generated by flowing the oxidizing unit and the second fuel containing hydrogen as the main combustible component or the combustion gas obtained by burning the first fuel as the fuel for combustion. Comprising a means for supplying, wherein a flat first sealed container is partitioned, and a reforming catalyst is disposed upstream and a CO oxidation catalyst is disposed downstream along the flow direction of the reforming fuel. And the reforming reaction section and the CO oxidation section And forming the evaporator on substantially the same plane as the installation surface of the first hermetic container, and applying the combustion gas to at least one main surface of the first hermetic container portion on which the reforming reaction section is formed. And a fuel reformer configured to flow to the evaporator. 【請求項２】 改質反応部およびＣＯ酸化部が形成され
た第１の密閉容器、蒸発部、および熱供給手段を偏平な
第２の密閉容器に収納し、第１と第２の密閉容器間の空
間の少なくとも一部を燃焼ガスの流路としたことを特徴
とする請求項１記載の燃料改質装置。2. A first closed container in which a first closed container having a reforming reaction section and a CO oxidizing section formed therein, an evaporating section, and a heat supply means are stored in a flat second closed container. 2. The fuel reformer according to claim 1, wherein at least a part of the space between them is used as a flow path of the combustion gas. 【請求項３】 第１または第２の密閉容器は、上部が開
口した偏平な箱状の本体と前記開口を塞ぐ蓋で構成され
ていることを特徴とする請求項１または２記載の燃料改
質装置。3. The fuel reformer according to claim 1, wherein the first or second closed container is constituted by a flat box-shaped main body having an open upper part, and a lid for closing the opening. Quality equipment. 【請求項４】 燃焼ガス流路は、セラミックまたは金属
からなるハニカムで構成され、前記ハニカムが第１の密
閉容器の主表面と接触していることを特徴とする請求項
１ないし３の何れかに記載の燃料改質装置。4. The combustion gas flow passage is formed of a honeycomb made of ceramic or metal, and the honeycomb is in contact with a main surface of the first closed vessel. A fuel reforming apparatus according to claim 1. 【請求項５】 ハニカムの表面に燃焼用触媒を担持して
いることを特徴とする請求項４記載の燃料改質装置。5. The fuel reformer according to claim 4, wherein a combustion catalyst is carried on the surface of the honeycomb. 【請求項６】 改質反応部またはＣＯ酸化部は、ガス流
路がセラミックまたは金属からなるハニカムで構成され
ていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記
載の燃料改質装置。6. The fuel reforming apparatus according to claim 1, wherein the reforming reaction section or the CO oxidizing section has a gas passage formed of a honeycomb made of ceramic or metal. . 【請求項７】 ハニカムの表面に改質用触媒またはＣＯ
酸化用触媒を担持していることを特徴とする請求項６記
載の燃料改質装置。7. A reforming catalyst or CO 2 on the surface of the honeycomb.
7. The fuel reformer according to claim 6, wherein the fuel reformer carries an oxidation catalyst. 【請求項８】 改質反応部のガス流路は同一平面内また
は積層方向でリターンフローとなるように構成されてい
ることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の
燃料改質装置。8. The fuel reformer according to claim 1, wherein the gas flow path of the reforming reaction section is configured to have a return flow in the same plane or in the stacking direction. apparatus. 【請求項９】 改質反応部の改質用触媒と改質用燃料供
給口との間に燃焼用触媒を備えると共に、この燃焼用触
媒より上流に燃焼用空気供給口を備えたことを特徴とす
る請求項１ないし３の何れかに記載の燃料改質装置。9. A combustion catalyst is provided between the reforming catalyst and the reforming fuel supply port in the reforming reaction section, and a combustion air supply port is provided upstream of the combustion catalyst. The fuel reformer according to any one of claims 1 to 3, wherein 【請求項１０】 改質反応部の改質用燃料供給口より上
流に燃焼用触媒を備えると共に、この燃焼用触媒より上
流に燃焼用空気供給口と第１の燃料の供給口を備えたこ
とを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の燃料
改質装置。10. A combustion catalyst is provided upstream of a reforming fuel supply port of a reforming reaction section, and a combustion air supply port and a first fuel supply port are provided upstream of the combustion catalyst. The fuel reformer according to any one of claims 1 to 3, wherein: 【請求項１１】 第１と第２の密閉容器間の空間に形成
された燃焼ガス流路に沿って上流側から順に燃焼用空気
供給口、第１の燃焼用燃料供給口、第２の燃焼用燃料供
給口、および前記各燃焼用燃料供給口の下流にそれぞれ
第１と第２の燃焼用触媒を設け、第１の燃焼用燃料供給
口には第１の燃料を、第２の燃焼用燃料供給口には第２
の燃料をそれぞれ供給することを特徴とする請求項１な
いし３の何れかに記載の燃料改質装置。11. A combustion air supply port, a first combustion fuel supply port, and a second combustion chamber, which are arranged in this order from upstream along a combustion gas flow path formed in a space between the first and second sealed containers. First and second combustion catalysts are provided downstream of each of the fuel supply ports for combustion and each of the fuel supply ports for combustion, and the first fuel is supplied to the first fuel supply port for combustion, and the second fuel is supplied to the second combustion catalyst. The fuel supply port has a second
The fuel reformer according to any one of claims 1 to 3, wherein the fuel is supplied respectively. 【請求項１２】 燃焼用触媒はハニカム形状に形成され
ていることを特徴とする請求項１１記載の燃料改質装
置。12. The fuel reformer according to claim 11, wherein the combustion catalyst is formed in a honeycomb shape. 【請求項１３】 蒸発部を第２の燃焼用触媒による燃焼
領域に配置したことを特徴とする請求項１１または１２
に記載の燃料改質装置。13. The apparatus according to claim 11, wherein the evaporating section is arranged in a combustion area by the second combustion catalyst.
A fuel reforming apparatus according to claim 1. 【請求項１４】 第１の燃焼用燃料供給口から、第１の
燃料を燃焼ガス流路内に噴射するノズルを備えたことを
特徴とする請求項１１ないし１３の何れかに記載の燃料
改質装置。14. The fuel reformer according to claim 11, further comprising a nozzle for injecting the first fuel into the combustion gas flow path from the first combustion fuel supply port. Quality equipment. 【請求項１５】 燃焼用空気供給口から第１と第２の密
閉容器間の空間に供給された燃焼用空気は、ＣＯ酸化部
が形成された第１の密閉容器部分の少なくとも一方の主
表面に沿って流れた後に燃焼用触媒に到達するように構
成したことを特徴とする請求項１１ないし１４の何れか
に記載の燃料改質装置。15. The combustion air supplied from the combustion air supply port to the space between the first and second closed containers is provided on at least one main surface of the first closed container portion in which the CO oxidizing section is formed. The fuel reformer according to any one of claims 11 to 14, wherein the fuel reformer is configured to reach the combustion catalyst after flowing along. 【請求項１６】 ＣＯ酸化部は、第１の密閉容器の外部
よりＣＯ酸化用触媒の複数の位置にスチームまたは酸素
を含むガスを供給するノズルを備えたことを特徴とする
請求項１ないし３の何れかに記載の燃料改質装置。16. The CO oxidizing section includes a nozzle for supplying a gas containing steam or oxygen to a plurality of positions of the CO oxidizing catalyst from outside the first closed vessel. The fuel reformer according to any one of the above. 【請求項１７】 第２の密閉容器への給排用配管を第２
の密閉容器の側面に設けたことを特徴とする請求項２ま
たは３に記載の燃料改質装置。17. A pipe for supplying / discharging to / from a second closed container is provided with a second pipe.
The fuel reformer according to claim 2, wherein the fuel reformer is provided on a side surface of the closed container. 【請求項１８】 蒸発部はフレキシブル管またはベロー
ズ管を用いて螺旋状に形成され、前記管の外面に伝熱フ
ィンが設けられていることを特徴とする請求項１ないし
３の何れかに記載の燃料改質装置。18. The evaporator according to claim 1, wherein the evaporator is formed spirally using a flexible tube or a bellows tube, and a heat transfer fin is provided on an outer surface of the tube. Fuel reformer. 【請求項１９】 第２の密閉容器の内面にブランケット
状またはバルク状の断熱材を配置したことを特徴とする
請求項１ないし３の何れかに記載の燃料改質装置。19. The fuel reforming apparatus according to claim 1, wherein a blanket-shaped or bulk-shaped heat insulating material is disposed on an inner surface of the second closed container. 【請求項２０】 改質反応部より下流側の燃焼ガス流路
に、改質用燃料を予熱するためのプレートフィン型熱交
換器を設けたことを特徴とする請求項１ないし３の何れ
かに記載の燃料改質装置。20. The heat exchanger according to claim 1, wherein a plate fin type heat exchanger for preheating the reforming fuel is provided in the combustion gas flow path downstream of the reforming reaction section. A fuel reforming apparatus according to claim 1.
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