JP2008007349A - Reforming apparatus and fuel cell equipped with it - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reforming apparatus capable of keeping the evaporation amount of water constant, and a fuel cell equipped with the reforming apparatus. <P>SOLUTION: The reforming apparatus 1 comprises a reforming vessel 8 having an evaporating chamber 2 for evaporating water and a reacting chamber 5 for carrying out a reforming reaction of steam that is generated in the evaporating chamber 2 and a reforming gas to be reformed, and a water supply tube 3 for supplying water from the outside of the reforming vessel 8 to the evaporating chamber 2, wherein a part of the bottom surface of the reforming vessel 8 constructs the bottom surface of the evaporating chamber 2, and the bottom surface of the evaporating chamber 2 is constructed of an inclined plane 10 on which the water supplied by the water supply tube 3 flows down. Further, the water supply tube 3 and a gas supply tube 4 have a double tube structure wherein the water supply tube 3 is arranged inside the gas supply tube 4. The fuel cell is equipped with this reforming apparatus. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、改質容器の外部から、気化室に水を供給するための水供給管を設けてなる水蒸気改質反応を行うための改質装置に関する。さらには、該改質装置を具備してなる燃料電池に関する。   The present invention relates to a reforming apparatus for performing a steam reforming reaction by providing a water supply pipe for supplying water to a vaporization chamber from the outside of a reforming vessel. Furthermore, the present invention relates to a fuel cell comprising the reformer.

近年、次世代エネルギーとして、複数の燃料電池セルスタックを収納容器内に収納した燃料電池が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。   In recent years, various fuel cells in which a plurality of fuel cell stacks are stored in a storage container have been proposed as next-generation energy (see, for example, Patent Document 1).

この燃料電池において発電に用いる燃料ガスとしては水素が用いられ、水素ガスと酸素含有ガス（通常、空気である）とを燃料電池本体内に供給し、酸素含有ガスをセル中の酸素極に接触させ、かつ水素をセル中の燃料極に接触させ、所定の電極反応を生じせしめることにより、発電が行われる。   Hydrogen is used as a fuel gas for power generation in this fuel cell. Hydrogen gas and an oxygen-containing gas (usually air) are supplied into the fuel cell body, and the oxygen-containing gas is brought into contact with the oxygen electrode in the cell. Then, hydrogen is brought into contact with the fuel electrode in the cell to cause a predetermined electrode reaction to generate power.

この燃料ガスである水素の生成方法としては、たとえば天然ガス等の炭化水素を水蒸気と反応させて水素を生成する水蒸気改質法が知られており、そのような改質を行うための改質装置も種々提案されている（例えば、特許文献２参照）。   As a method for producing hydrogen as the fuel gas, for example, a steam reforming method is known in which hydrocarbons such as natural gas are reacted with steam to produce hydrogen, and reforming for such reforming is performed. Various devices have also been proposed (see, for example, Patent Document 2).

例えば、図８は、従来の改質装置の概略的な一部断面図を示したものである。   For example, FIG. 8 shows a schematic partial cross-sectional view of a conventional reformer.

改質装置３１は、気化室３２および反応室３５を有する改質容器３８と、改質容器３８の外部から気化室３２に水を供給するための水供給管３３を挿入してなり、気化室３２および反応室３５は、通気性のある壁３７で分離されている。なお、反応室３５には、水蒸気と被改質ガスを混合するためや、被改質ガスを改質するための粒状物３６が充填されている。   The reforming device 31 includes a reforming vessel 38 having a vaporizing chamber 32 and a reaction chamber 35 and a water supply pipe 33 for supplying water to the vaporizing chamber 32 from the outside of the reforming vessel 38. 32 and the reaction chamber 35 are separated by an air-permeable wall 37. The reaction chamber 35 is filled with particulate matter 36 for mixing the steam and the gas to be reformed or for reforming the gas to be reformed.

また、改質容器３８の外部から、気化室３２に水を供給するための水供給管３３およびガスを供給するためのガス供給管３４が設けられている。この水供給管３３により水蒸気が、ガス供給管３４により被改質ガスがそれぞれ供給される。   A water supply pipe 33 for supplying water to the vaporization chamber 32 and a gas supply pipe 34 for supplying gas are provided from the outside of the reforming vessel 38. The water supply pipe 33 supplies water vapor, and the gas supply pipe 34 supplies reformed gas.

このような改質装置は、例えば、燃料電池セルスタックの上方に配置し、燃料電池の燃焼域での熱を利用して気化室で水蒸気を生成し、その水蒸気を改質装置内の改質触媒に供給して水素を生成し、その水素を燃料電池セルに供給し、発電を行うことが行われている。
特開２００５−３３２７６２号公報 特開２００３−５４９０５号公報 Such a reformer is, for example, disposed above the fuel cell stack, generates steam in the vaporization chamber using heat in the combustion zone of the fuel cell, and converts the steam into the reformer in the reformer. Supplying to a catalyst produces | generates hydrogen, supplying the hydrogen to a fuel cell, and performing electric power generation is performed.
JP 2005-332762 A JP 2003-54905 A

しかしながら、上述した従来の改質装置においては、気化室３２において、水供給管３３より供給される水が水供給管３３の内部で蒸発することにより、水蒸気が気化室３２内に供給されるが、一方で、供給水中のシリカ等が水供給管３３の端部３９や内面側に析出する（不図示）という問題があった。   However, in the above-described conventional reformer, the water supplied from the water supply pipe 33 evaporates in the water supply pipe 33 in the vaporization chamber 32, so that water vapor is supplied into the vaporization chamber 32. On the other hand, there is a problem that silica or the like in the supply water is deposited on the end 39 or the inner surface side of the water supply pipe 33 (not shown).

そして水供給管３３の端部３９や内面側への析出量が多くなると、水供給管３３の内径が実質的に小さくなり、水供給ポンプの能力を超える圧力損出が発生し、所定の水量が供給されなくなるおそれがある。さらには、析出物で水供給管３３が完全に詰まった場合も、所定の水量が供給されないおそれがある。   When the amount of precipitation on the end 39 and the inner surface side of the water supply pipe 33 increases, the inner diameter of the water supply pipe 33 is substantially reduced, causing pressure loss exceeding the capacity of the water supply pump, and a predetermined amount of water. May not be supplied. Furthermore, even when the water supply pipe 33 is completely clogged with precipitates, there is a possibility that a predetermined amount of water may not be supplied.

また、このような析出物による水量低下が起こると発電性能を劣化させるという問題を生じる。例えば、炭化水素系燃料を被改質ガスとして用いる場合、反応室において未反応の被改質ガスが発生し、この未反応の被改質ガスが燃料電池セルに達することで、炭素として析出するため、燃料電池セルに損傷を与える場合があり、その場合、燃料電池セルの発電性能の劣化に繋がるおそれが生じる。   In addition, when the amount of water decreases due to such precipitates, a problem arises in that power generation performance is degraded. For example, when a hydrocarbon-based fuel is used as the reformed gas, an unreacted reformed gas is generated in the reaction chamber, and the unreacted reformed gas reaches the fuel cell, and is deposited as carbon. Therefore, the fuel cell may be damaged, and in that case, there is a possibility that the power generation performance of the fuel cell is deteriorated.

それゆえ、本発明の目的は、水供給管より供給される水を確実に蒸発させて、燃料電池の出力を安定なものとすることが可能で、かつ、燃料電池の寿命を向上できる改質装置、およびその改質装置を具備した燃料電池を提供することにある。   Therefore, it is an object of the present invention to reliably evaporate the water supplied from the water supply pipe, to stabilize the output of the fuel cell, and to improve the life of the fuel cell. An object of the present invention is to provide an apparatus and a fuel cell including the reformer.

本発明の改質装置は、水を気化する気化室と、該気化室で発生した水蒸気および被改質ガスの改質反応を行う反応室とを有する改質容器を具備し、該改質容器の外部から前記気化室に水を供給するための水供給管を設けてなる改質装置であって、前記改質容器の底面の一部が前記気化室の底面を構成し、該気化室の底面が前記水供給管より供給された水が流れ下る傾斜面とされていることを特徴とする。   The reforming apparatus of the present invention comprises a reforming vessel having a vaporizing chamber for vaporizing water, and a reaction chamber for performing a reforming reaction of water vapor generated in the vaporizing chamber and a gas to be reformed, and the reforming vessel A reformer comprising a water supply pipe for supplying water to the vaporization chamber from the outside, wherein a part of the bottom surface of the reforming vessel constitutes the bottom surface of the vaporization chamber, The bottom surface is an inclined surface through which water supplied from the water supply pipe flows down.

このような構成を有する本発明の改質装置においては、被改質ガスの改質に必要とする量の水を確実に蒸発させることができ、時間的・量的に水蒸気量を制御できる。   In the reforming apparatus of the present invention having such a configuration, the amount of water required for reforming the reformed gas can be reliably evaporated, and the amount of water vapor can be controlled in terms of time and quantity.

すなわち、改質装置の底面の一部が気化室の底面を構成するとともに、気化室の底面が傾斜面とされていることから、水供給管より滴下した水が、加熱された改質容器の底面、すなわち気化室の底面を流れ下るため、水と気化室の底面との接触面積が大きくなる。言い換えれば、水の蒸発を行うための蒸発面積をより大きくすることができる。したがって、水供給管から気化室の底面に水を滴下させ、流れ下らせることにより、傾斜面を通じて水を短時間で蒸発させることで、より確実に水の蒸発を行うことができ、必要時に必要量の水蒸気を供給でき、燃料電池の発電量を精度よく制御できる。   That is, a part of the bottom surface of the reforming apparatus constitutes the bottom surface of the vaporization chamber, and the bottom surface of the vaporization chamber is an inclined surface. Since it flows down the bottom surface, that is, the bottom surface of the vaporization chamber, the contact area between water and the bottom surface of the vaporization chamber is increased. In other words, the evaporation area for water evaporation can be increased. Therefore, by dripping water from the water supply pipe to the bottom surface of the vaporization chamber and allowing it to flow down, the water can be evaporated through the inclined surface in a short time, so that the water can be evaporated more reliably. The required amount of water vapor can be supplied, and the power generation amount of the fuel cell can be accurately controlled.

したがって、水供給管中で水を蒸発させなくとも、より確実に短時間で水の蒸発を行うことができる。また、水供給管中で水を蒸発させないため、水供給管の内面側に析出物が付着することを防止でき、これにより水供給管の寿命を長くすることができる。   Therefore, water can be evaporated more reliably in a short time without evaporating water in the water supply pipe. Further, since water is not evaporated in the water supply pipe, it is possible to prevent deposits from adhering to the inner surface side of the water supply pipe, thereby extending the life of the water supply pipe.

また、本発明の改質装置は、前記気化室の一方側に前記反応室を設け、前記気化室の対向する他方側に前記水供給管を設けるとともに、前記気化室の底面の傾斜面が、前記気化室の対向する他方側より前記反応室に向けて下方に傾斜していることが好ましい。   Further, the reforming apparatus of the present invention is provided with the reaction chamber on one side of the vaporization chamber, the water supply pipe on the opposite side of the vaporization chamber, and an inclined surface on the bottom surface of the vaporization chamber, It is preferable to incline downward toward the reaction chamber from the opposite side of the vaporization chamber.

このような構成を有する本発明の改質装置においては、被改質ガスの改質に必要とする量の水をより短時間で確実に蒸発させるとともに、改質容器の外部から、気化室に水を供給するための水供給管の長さを短くすることができる。   In the reforming apparatus of the present invention having such a configuration, the amount of water required for reforming the gas to be reformed is reliably evaporated in a shorter time, and from the outside of the reforming vessel to the vaporization chamber. The length of the water supply pipe for supplying water can be shortened.

ここで、改質装置は改質反応を行うために加熱される。その際、改質装置の部位により放熱の割合が異なるため、改質装置に温度分布が生じることとなり、改質装置の端部側から中央部につれて温度が上昇することとなる。すなわち、本発明の改質装置においては、端部側である気化部の水供給管挿入（接合）側（気化室の反応室と対向する他方側）から反応室につれて温度が高くなることとなる。   Here, the reformer is heated to perform a reforming reaction. At that time, since the rate of heat radiation differs depending on the part of the reformer, a temperature distribution occurs in the reformer, and the temperature rises from the end side to the center of the reformer. That is, in the reforming apparatus of the present invention, the temperature increases from the water supply pipe insertion (joining) side (the other side opposite to the reaction chamber of the vaporization chamber) of the vaporization portion, which is the end portion, to the reaction chamber. .

本構成においては、気化室の底面の傾斜面が、水供給管の挿入（接合）側（気化室の反応室と対向する他方側）より反応室に向けて下方に傾斜していることから、水供給管より滴下した水を、反応室側、すなわち温度が高い領域に水を流動させることができる。それゆえ、被改質ガスの改質に必要な量の水を、より短時間で確実に水の蒸発を行うことができ、燃料電池の出力を安定なものとすることができる。   In this configuration, since the inclined surface of the bottom surface of the vaporization chamber is inclined downward toward the reaction chamber from the insertion (joining) side of the water supply pipe (the other side facing the reaction chamber of the vaporization chamber), The water dripped from the water supply pipe can be flowed to the reaction chamber side, that is, the region where the temperature is high. Therefore, the amount of water necessary for reforming the reformed gas can be reliably evaporated in a shorter time, and the output of the fuel cell can be stabilized.

また、本発明の構成においては、気化室の底面が、水供給管の挿入（接合）側（気化室の反応室と対向する他方側）より反応室に向けて下方に傾斜していることから、水供給管の挿入（接合）部の近傍より水を滴下すればよいこととなり、気化室内部に挿入（接合）する水供給管の長さを短くすることができる。   In the configuration of the present invention, the bottom surface of the vaporization chamber is inclined downward from the insertion (joining) side of the water supply pipe (the other side facing the reaction chamber of the vaporization chamber) toward the reaction chamber. Then, it suffices to drop water from the vicinity of the insertion (joining) portion of the water supply pipe, and the length of the water supply pipe inserted (joined) into the vaporization chamber can be shortened.

すなわち、改質容器の外部から、気化室に水を供給するための水供給管の長さを短くすることができることから、水供給管内で水が蒸発することをより抑制することができる。それにより、水中に含まれる不純物が水供給管の内面側に析出することを防止することが可能となり、水供給管の寿命を長くすることができる。   That is, since the length of the water supply pipe for supplying water to the vaporization chamber from the outside of the reforming vessel can be shortened, it is possible to further suppress the evaporation of water in the water supply pipe. Thereby, it is possible to prevent impurities contained in the water from being deposited on the inner surface side of the water supply pipe, and the life of the water supply pipe can be extended.

また、改質容器の外部から、気化室に水を供給するための水供給管の長さを短くすることができることから、改質装置のコストを低減することが可能となる。   Further, since the length of the water supply pipe for supplying water to the vaporization chamber from the outside of the reforming vessel can be shortened, the cost of the reforming apparatus can be reduced.

また、本発明の改質装置は、改質容器の外部から、気化室にガスを供給するためのガス供給管が設けられており、該ガス供給管の内部に前記水供給管が設けられていることが好ましい。   Further, the reforming apparatus of the present invention is provided with a gas supply pipe for supplying gas to the vaporization chamber from the outside of the reforming container, and the water supply pipe is provided inside the gas supply pipe. Preferably it is.

このような構成を有する本発明の改質装置においては、水供給管中での水の蒸発をより抑制することができるとともに、水供給管の交換が容易となる。   In the reforming apparatus of the present invention having such a configuration, the evaporation of water in the water supply pipe can be further suppressed, and the water supply pipe can be easily replaced.

すなわち、ガス供給管の内部に水供給管が配置されることから、燃料ガスによる水供給管の冷却効果を有する。さらには、ガス供給管を流通する燃料ガスが熱遮断層となり、熱が水供給管に伝熱することを有効に防止することができる。   That is, since the water supply pipe is disposed inside the gas supply pipe, the water supply pipe is cooled by the fuel gas. Furthermore, the fuel gas flowing through the gas supply pipe becomes a heat blocking layer, and heat can be effectively prevented from being transferred to the water supply pipe.

それゆえ、ガス供給管を流通する燃料ガスが、水供給管に対して、熱遮断効果及び冷却効果の両方を兼ね備えることとなることから、水供給管中での水の蒸発をより抑制することができるとともに、水供給管の内面側に水の不純物が析出することを防止することができ、水供給管の寿命を長くすることが可能となる。   Therefore, since the fuel gas flowing through the gas supply pipe has both a heat blocking effect and a cooling effect on the water supply pipe, the evaporation of water in the water supply pipe is further suppressed. In addition, it is possible to prevent precipitation of water impurities on the inner surface side of the water supply pipe, and it is possible to extend the life of the water supply pipe.

さらに、このような構成を有する本発明の改質装置においては、水供給管の交換が容易となる。   Furthermore, in the reformer of the present invention having such a configuration, the water supply pipe can be easily replaced.

すなわち、水供給管とガス供給管がそれぞれ別個に設けられる場合においては、それぞれの管は、溶接等にて改質装置に接合されることとなる。したがって、例えば水供給管が、破損等の不具合を生じ交換を必要とする場合において、改質装置そのものを交換する必要が生じることとなり、交換に伴う費用が高くなる。   That is, when the water supply pipe and the gas supply pipe are provided separately, each pipe is joined to the reformer by welding or the like. Therefore, for example, when the water supply pipe has a problem such as breakage and needs to be replaced, the reformer itself needs to be replaced, and the cost associated with the replacement increases.

一方、ガス供給管の内部に水供給管が設けられている構造とすることにより、ガス供給管は改質装置に溶接等にて接合されるが、水供給管は、ガス供給管の内部に設けられているため、改質装置に溶接等にて接合する必要がなく、例えば、ガス供給管に固定することでよい。それにより、水供給管を改質装置に溶接にて接合する必要がなく、ガス供給管に固定することでよいことから、水供給管のみを改質装置から取り出すことが可能となる。   On the other hand, by adopting a structure in which a water supply pipe is provided inside the gas supply pipe, the gas supply pipe is joined to the reformer by welding or the like, but the water supply pipe is placed inside the gas supply pipe. Since it is provided, it is not necessary to join the reformer by welding or the like, and for example, it may be fixed to a gas supply pipe. Accordingly, it is not necessary to join the water supply pipe to the reformer by welding, and it is sufficient to fix the water supply pipe to the gas supply pipe. Therefore, only the water supply pipe can be taken out from the reformer.

したがって、水供給管を交換する必要がある場合には、水供給管のみを交換することが可能となり、改質装置のメンテナンスが容易となるとともに、交換に伴う費用も安価なものとすることができる。   Accordingly, when it is necessary to replace the water supply pipe, it is possible to replace only the water supply pipe, which facilitates the maintenance of the reformer, and the cost associated with the replacement can be reduced. it can.

また、本発明の改質装置は、前記水供給管を流れる水が、該水供給管の端部より、前記気化室内に水が流れ落ちるように傾斜して挿入されていることが好ましい。   In the reformer of the present invention, it is preferable that the water flowing through the water supply pipe is inserted at an angle so that the water flows down from the end of the water supply pipe into the vaporization chamber.

このような構成を有する本発明の改質装置においては、被改質ガスの改質に必要とする量の水を確実に蒸発させることができるとともに、水供給管中での水の蒸発をより抑制することができる。   In the reforming apparatus of the present invention having such a configuration, it is possible to reliably evaporate the amount of water required for reforming the gas to be reformed, and to further evaporate water in the water supply pipe. Can be suppressed.

すなわち、水供給管を流れる水が、水供給管の端部より、気化室内に水が流れ落ちるように傾斜して挿入することにより、水供給管より確実に水を滴下することができることから、水供給管中での水の蒸発をより抑制することができ、水供給管の内面側に水の不純物が析出することを防止することができる。   That is, the water flowing through the water supply pipe can be reliably dripped from the water supply pipe by inserting the water supply pipe from the end of the water supply pipe so that the water flows down into the vaporization chamber. Evaporation of water in the supply pipe can be further suppressed, and water impurities can be prevented from depositing on the inner surface side of the water supply pipe.

したがって、水供給管が不純物の析出により閉塞するといったことが有効に防止され、水供給管の寿命を長くすることができるとともに、それにより被改質ガスの改質に必要とする量の水を必要時に必要な量だけ供給することができる。   Therefore, it is possible to effectively prevent the water supply pipe from being clogged due to the precipitation of impurities, to prolong the life of the water supply pipe, and to thereby reduce the amount of water required for reforming the reformed gas. Only the required amount can be supplied when needed.

また、本発明の燃料電池は、収納容器内に、セルスタックと、該セルスタックから所定間隔をおいて配設された上記のうちいずれかに記載の改質装置とを具備することを特徴とする。   The fuel cell of the present invention comprises a cell stack in the storage container, and the reforming apparatus according to any one of the above disposed at a predetermined interval from the cell stack. To do.

それゆえ、本発明の燃料電池においては、水供給管から供給される水を確実に蒸発させることができるとともに、水供給管の内面側での水の不純物の析出を防止することが可能な改質装置を搭載していることにより、燃料電池の発電に必要な改質ガスを必要時に必要量だけ供給することができることから、燃料電池の出力を安定なものとすることができる。あわせて、燃料電池の寿命を向上することができる。   Therefore, in the fuel cell of the present invention, it is possible to reliably evaporate the water supplied from the water supply pipe and to prevent precipitation of water impurities on the inner surface side of the water supply pipe. By installing the quality device, it is possible to supply only a necessary amount of reformed gas necessary for power generation of the fuel cell when necessary, so that the output of the fuel cell can be stabilized. In addition, the life of the fuel cell can be improved.

本発明の改質装置は、水を気化する気化室と、該気化室で発生した水蒸気および被改質ガスの改質反応を行う反応室とを有する改質容器を具備し、該改質容器の外部から前記気化室に水を供給するための水供給管を設けてなる改質装置であって、前記改質容器の底面の一部が前記気化室の底面を構成し、該気化室の底面が前記水供給管より供給された水が流れ下る傾斜面とされていることから、水供給管により供給される水をより確実に蒸発させることができる。   The reforming apparatus of the present invention comprises a reforming vessel having a vaporizing chamber for vaporizing water, and a reaction chamber for performing a reforming reaction of water vapor generated in the vaporizing chamber and a gas to be reformed, and the reforming vessel A reformer comprising a water supply pipe for supplying water to the vaporization chamber from the outside, wherein a part of the bottom surface of the reforming vessel constitutes the bottom surface of the vaporization chamber, Since the bottom surface is an inclined surface through which the water supplied from the water supply pipe flows down, the water supplied through the water supply pipe can be more reliably evaporated.

さらに、本発明の燃料電池は、上記のうちいずれかの改質装置を具備してなることから、出力を安定なものとすることが可能な燃料電池を提供することができる。あわせて、寿命を向上した燃料電池を提供することができる。   Furthermore, since the fuel cell of the present invention comprises any of the above reformers, it is possible to provide a fuel cell capable of stabilizing the output. In addition, a fuel cell with an improved lifetime can be provided.

本発明の改質装置を添付図面に基づき詳細に説明する。   The reformer of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１は、本発明の実施形態にかかる改質装置１の一部断面図を示したものである。   FIG. 1 shows a partial cross-sectional view of a reformer 1 according to an embodiment of the present invention.

改質装置１は、気化室２と反応室５とを有する改質容器８を具備し、改質容器８の外部から気化室２に水供給管３を挿入（接合）して構成される。   The reformer 1 includes a reforming vessel 8 having a vaporization chamber 2 and a reaction chamber 5, and is configured by inserting (joining) a water supply pipe 3 into the vaporization chamber 2 from the outside of the reforming vessel 8.

さらに詳細には、改質容器８は、気化室２および気化室２の一方側（図１では左側）に反応室５を有しており、気化室２および反応室５は、通気性のある壁７で分離されている。なお、反応室５には、水蒸気と被改質ガスを混合し、燃料ガスを得るための粒状物６が充填されている。本実施形態においては、水蒸気と被改質ガスとの混合・改質を行う場所を反応室と呼ぶものとし、反応室には、水蒸気と被改質ガスとの混合や改質反応を進めるための粒状物（例えば、水蒸気と被改質ガスの混合を補助するための粒状物や、改質触媒等）が配置されている。なお、本発明では、水蒸気と被改質ガスとの混合を行う混合室と、被改質ガスの改質を行う改質室とを別個に設けてもよい。   More specifically, the reforming vessel 8 has a reaction chamber 5 on one side (left side in FIG. 1) of the vaporization chamber 2 and the vaporization chamber 2, and the vaporization chamber 2 and the reaction chamber 5 are air permeable. They are separated by a wall 7. The reaction chamber 5 is filled with particulate matter 6 for mixing the steam and the gas to be reformed to obtain a fuel gas. In the present embodiment, a place where mixing and reforming of water vapor and the gas to be reformed is referred to as a reaction chamber, and in the reaction chamber, mixing of the water vapor and the gas to be reformed and a reforming reaction are performed. (For example, a granular material for assisting mixing of water vapor and the gas to be reformed, a reforming catalyst, etc.). In the present invention, a mixing chamber for mixing the steam and the gas to be reformed and a reforming chamber for reforming the gas to be reformed may be provided separately.

また、気化室２の反応室５と対向する他方側（図１では右側）には、改質容器８の外部から、円筒状の水供給管３およびガス供給管４が挿入されている。この水供給管３により水が、ガス供給管４により被改質ガスがそれぞれ供給される。なお、以降の図において、同じ構造のものについては、同符号を付与する。また、各図は、本発明を概念的に示すものであり、一部拡大等して記載している。   A cylindrical water supply pipe 3 and a gas supply pipe 4 are inserted from the outside of the reforming vessel 8 on the other side (right side in FIG. 1) of the vaporization chamber 2 facing the reaction chamber 5. The water supply pipe 3 supplies water, and the gas supply pipe 4 supplies reformed gas. In the following drawings, the same symbols are assigned to the same structures. Each figure conceptually shows the present invention and is partially enlarged.

なお、図１においては、気化室２および反応室５は、左右に隣接して設けた場合を示しているが、例えば上下方向に隣接させてもよい。この場合において、水供給管３は、気化室２の反応室５と対向する他方側より、言い換えれば、壁７と対向する改質容器８の側面側より、反応室５に向けて挿入するのが好ましいが、改質装置１の形状や配置等により適宜調整することができる。   1 shows the case where the vaporizing chamber 2 and the reaction chamber 5 are provided adjacent to each other on the left and right, but may be adjacent to each other in the vertical direction, for example. In this case, the water supply pipe 3 is inserted toward the reaction chamber 5 from the other side of the vaporization chamber 2 facing the reaction chamber 5, in other words, from the side surface of the reforming vessel 8 facing the wall 7. However, it can be appropriately adjusted depending on the shape and arrangement of the reformer 1.

本発明の改質装置１では、従来の改質装置と同様、被改質ガスと水蒸気を気化室２に供給した後、反応室５にて、混合されたのち、改質触媒にて改質ガスを生成する。   In the reforming apparatus 1 of the present invention, as in the conventional reforming apparatus, the gas to be reformed and water vapor are supplied to the vaporizing chamber 2 and then mixed in the reaction chamber 5 and then reformed by the reforming catalyst. Generate gas.

ここで、改質触媒としては、それ自体、公知のものを使用することができ、例えばＮｉ触媒等の卑金属触媒や、Ｒｕ、Ｐｔなどの貴金属触媒を使用することができる。   Here, as the reforming catalyst, a known catalyst can be used, and for example, a base metal catalyst such as a Ni catalyst or a noble metal catalyst such as Ru or Pt can be used.

そして、本発明においては気化室２の底面（すなわち気化室２を構成する改質容器８の底面の一部、以下同意）が水供給管３より供給された水が流れ下る傾斜面１０とされている。なお、図１においては、気化室２の底面における傾斜面１０を、気化室２の反応室５と対向する他方側９（すなわち水供給管３の挿入側、以下図１および図６において同意）より反応室５に向けて下方に傾斜している態様を示したものであり、傾斜面１０は、水供給管３の挿入側９よりなだらかなカーブを描いた形状（改質容器８の内面側がくぼんだ形状）の例を示している。また図１においては、傾斜面１０は、気化室２の反応室５と対向する他方側９より、気化室２の底面の途中部分まで傾斜しているが、例えば、気化室２を構成する改質容器８の底面全体を傾斜させてもよい。この場合には、より確実に水を蒸発させることができる。以下においても同様である。   In the present invention, the bottom surface of the vaporization chamber 2 (that is, a part of the bottom surface of the reforming vessel 8 constituting the vaporization chamber 2, hereinafter agreed) is the inclined surface 10 through which water supplied from the water supply pipe 3 flows down. ing. In FIG. 1, the inclined surface 10 on the bottom surface of the vaporization chamber 2 is arranged on the other side 9 facing the reaction chamber 5 of the vaporization chamber 2 (that is, the insertion side of the water supply pipe 3, hereinafter agreed in FIGS. 1 and 6). In this embodiment, the inclined surface 10 is inclined more downwardly toward the reaction chamber 5, and the inclined surface 10 has a shape with a gentle curve from the insertion side 9 of the water supply pipe 3 (the inner surface side of the reforming vessel 8 is An example of a concave shape is shown. In FIG. 1, the inclined surface 10 is inclined from the other side 9 facing the reaction chamber 5 of the vaporizing chamber 2 to a middle portion of the bottom surface of the vaporizing chamber 2. The entire bottom surface of the quality container 8 may be inclined. In this case, water can be evaporated more reliably. The same applies to the following.

ここで、本発明者らは水供給管３の内部で水が蒸発することにより、水中に含まれる不純物が水供給管３の内面側で析出することを防止すべく、水供給管３より気化室２内に水を滴下し、その水を蒸発させることにより、被改質ガスの改質に必要量の水蒸気を供給することを考案した。   Here, the present inventors vaporize from the water supply pipe 3 in order to prevent impurities contained in the water from precipitating on the inner surface side of the water supply pipe 3 as the water evaporates inside the water supply pipe 3. It has been devised that water is dropped into the chamber 2 and the water is evaporated to supply a necessary amount of water vapor for reforming the reformed gas.

しかしながら、ただ単に水供給管３より気化室２内に水を滴下させた場合には、滴下された水が残留し、水が十分に蒸発できない場合がある。また、残留した水がその後加熱されて蒸発することもあるが、その場合においては、被改質ガスを改質するのに必要な水の蒸発を、時間的・量的に正確にコントロールすることが非常に困難となり、ひいては燃料電池の発電量をコントロールすることが非常に困難となる。   However, when water is simply dropped into the vaporization chamber 2 from the water supply pipe 3, the dropped water may remain and the water may not be sufficiently evaporated. In addition, residual water may be heated and then evaporated, but in that case, the evaporation of water necessary to reform the gas to be reformed must be accurately controlled in time and quantity. Therefore, it becomes very difficult to control the power generation amount of the fuel cell.

そこで、さらに鋭意研究した結果、気化室２の底面を傾斜させることにより、上記の問題を解決できることを発明した。   Therefore, as a result of further intensive research, the inventors have invented that the above problem can be solved by inclining the bottom surface of the vaporizing chamber 2.

すなわち、本発明においては、気化室２の底面が傾斜面１０とされていることから、水供給管３より滴下した水は、傾斜面１０を通じて流れ下ることとなる。それにより、水と気化室２の底面との接触面積を大きくすることができる。ここで、改質装置１は、改質反応を行うために加熱されているため、水が流れる面積が大きくなればなるほど、すなわち、水の蒸発を行うための蒸発面積をより大きくすることで、所定量の水を短時間で蒸発させることができることから、より確実に水の蒸発を行うことができ、必要時に必要量の水蒸気を供給することができる。   That is, in the present invention, since the bottom surface of the vaporizing chamber 2 is the inclined surface 10, the water dripped from the water supply pipe 3 flows down through the inclined surface 10. Thereby, the contact area of water and the bottom face of the vaporization chamber 2 can be enlarged. Here, since the reformer 1 is heated to perform the reforming reaction, the larger the area through which water flows, that is, by increasing the evaporation area for water evaporation, Since the predetermined amount of water can be evaporated in a short time, the water can be evaporated more reliably and the necessary amount of water vapor can be supplied when necessary.

それにより、水供給管３中で水を蒸発させなくとも、被改質ガスを改質するのに必要な水を確実に蒸発することができることから、水供給管３の内面側に水の不純物等による析出物が付着することを防止することができ、水供給管３の寿命を長くすることができる。   Accordingly, since water necessary for reforming the reformed gas can be reliably evaporated without evaporating water in the water supply pipe 3, water impurities are formed on the inner surface side of the water supply pipe 3. It is possible to prevent deposits due to the like and the like, and the life of the water supply pipe 3 can be extended.

ところで、上述したように、改質装置１は改質反応を行うために加熱されるが、その際、改質装置１の部位により放熱の割合が異なるため、改質装置１に温度分布が生じることとなり、改質装置１の端部側から中央部につれて温度が上昇することとなる。すなわち、本実施形態においては、端部側である気化部２の反応室５と対向する他方側９から反応室５につれて温度が高くなることとなる。これは改質装置１の下方が燃焼域とされている場合に顕著である。   By the way, as described above, the reformer 1 is heated to perform the reforming reaction. At this time, since the rate of heat radiation varies depending on the site of the reformer 1, a temperature distribution is generated in the reformer 1. Thus, the temperature rises from the end side of the reformer 1 toward the center. That is, in this embodiment, the temperature increases from the other side 9 facing the reaction chamber 5 of the vaporization unit 2 on the end side to the reaction chamber 5. This is remarkable when the lower part of the reformer 1 is the combustion zone.

ここで、本実施形態においては、傾斜面１０が、気化室２の反応室５と対向する他方側９よりなだらかなカーブを描いた形状となっていることから、水供給管３より滴下された水は、反応室５へ流れ下ることとなる。反応室５側は、温度が高い領域となっていることから、水が傾斜面１０を通じて反応室５へ流れ下るとともに、より水が蒸発しやすいこととなる。すなわち、本実施形態においては、水供給管３より水を滴下することで、より短時間で確実に水を蒸発することができる。したがって、被改質ガスの改質に必要とする量の水を確実に蒸発させることができることから、燃料電池の出力を安定なものとすることができる。   Here, in this embodiment, since the inclined surface 10 has a shape that has a gentle curve from the other side 9 facing the reaction chamber 5 of the vaporization chamber 2, it is dropped from the water supply pipe 3. Water will flow down to the reaction chamber 5. Since the temperature in the reaction chamber 5 is a high temperature region, water flows into the reaction chamber 5 through the inclined surface 10 and water is more easily evaporated. That is, in this embodiment, water can be reliably evaporated in a shorter time by dropping water from the water supply pipe 3. Therefore, the amount of water required for reforming the gas to be reformed can be reliably evaporated, and the output of the fuel cell can be stabilized.

また本実施形態においては、傾斜面１０が、気化室２の反応室５と対向する他方側９より反応室に向けて下方に傾斜していることから、水供給管３の挿入（接合）部の近傍より水を滴下すればよいこととなる。すなわち、気化室２の内部に挿入（接合）する水供給管３の長さを非常に短いものとすることができる。   Moreover, in this embodiment, since the inclined surface 10 inclines downward toward the reaction chamber from the other side 9 facing the reaction chamber 5 of the vaporization chamber 2, the insertion (joining) portion of the water supply pipe 3. Water should be dripped from the vicinity of. That is, the length of the water supply pipe 3 inserted (joined) into the vaporizing chamber 2 can be made very short.

それゆえ、気化室２の内部に挿入（接合）する水供給管３の長さを非常に短くすることができることから、水供給管３の内部で水が蒸発することをより抑制することができ、水中に含まれる不純物が水供給管３の内面側で析出することをより有効に防止することが可能となり、水供給管３の寿命を長くすることができる。   Therefore, since the length of the water supply pipe 3 inserted (joined) into the vaporization chamber 2 can be made very short, evaporation of water inside the water supply pipe 3 can be further suppressed. Further, it is possible to more effectively prevent impurities contained in the water from precipitating on the inner surface side of the water supply pipe 3, and the life of the water supply pipe 3 can be extended.

さらには、気化室２の内部に挿入（接合）する水供給管３の長さを短くすることができることから、改質装置１のコストを低減することも可能となる。   Furthermore, since the length of the water supply pipe 3 inserted (joined) into the vaporization chamber 2 can be shortened, the cost of the reformer 1 can be reduced.

それゆえ、傾斜面１０は、気化室２の反応室５と対向する他方側９より反応室５側に向けて下方に傾斜している態様とするのがより好ましい。   Therefore, it is more preferable that the inclined surface 10 be inclined downward from the other side 9 facing the reaction chamber 5 of the vaporization chamber 2 toward the reaction chamber 5 side.

なお、傾斜面１０の開始・終端領域や傾きは、改質反応に必要な量の水を確実に蒸発させることができるよう、適宜設定すればよい。   Note that the start / end regions and the inclination of the inclined surface 10 may be appropriately set so that the amount of water required for the reforming reaction can be reliably evaporated.

また本実施形態においては、傾斜面１０の内面側および外面側をともに傾斜させた構造の例を示しているが、本発明においては水が流れ下ることができればよく、例えば内面側のみ傾斜させる構造としてもよい。以降においても同様である。   Moreover, in this embodiment, although the example of the structure which inclined both the inner surface side and the outer surface side of the inclined surface 10 is shown in this invention, water should just be able to flow down, for example, the structure inclined only on the inner surface side It is good. The same applies to the following.

さらに本図面では傾斜面１０を判別できるよう、傾斜面１０以外の改質装置１の断面部分とは異なるハッチングで示しているが、部材としては同一の部材で構成されている。なお、傾斜面１０を異なる部材、例えば熱等に強い部材を用いて形成することも可能である。以降においても、特になだらかなカーブを描いた傾斜面については同様に示すものとする。   Furthermore, in this drawing, the inclined surface 10 is shown by hatching different from the cross-sectional portion of the reformer 1 other than the inclined surface 10 so that the inclined surface 10 can be discriminated, but the members are composed of the same member. The inclined surface 10 can also be formed using a different member, for example, a member resistant to heat or the like. In the following, the inclined surface having a particularly gentle curve will be shown in the same manner.

なお、図１においては、水供給管３は気化室２に挿入される形態を示したが、例えば、水供給管３の端部を改質容器８に接合した形態であってもよく、ガス供給管４についても同様である。以下、水供給管３が気化室２に挿入される形態にて説明する。   In FIG. 1, the water supply pipe 3 is shown inserted into the vaporization chamber 2, but for example, the end of the water supply pipe 3 may be joined to the reforming vessel 8, The same applies to the supply pipe 4. Hereinafter, the water supply pipe 3 will be described as being inserted into the vaporization chamber 2.

図２および図３は、本発明における改質装置の他の態様を示した一部断面図であり、図２においては、傾斜面１１の形状を、気化室２の反応室５と対向する他方側９（すなわち水供給管１２の挿入側９、以下図２および図３において同意）よりなだらかなカーブを描いた形状とした例を、図３においては、傾斜面１４の形状を、気化室２の反応室５と対向する他方側９より直線的に傾斜した形状とした例を示している。   2 and 3 are partial cross-sectional views showing other embodiments of the reformer in the present invention. In FIG. 2, the shape of the inclined surface 11 is the other side facing the reaction chamber 5 of the vaporization chamber 2. In FIG. 3, the shape of the inclined surface 14 is changed to the vaporization chamber 2, in which the shape is a gentle curve from the side 9 (that is, the insertion side 9 of the water supply pipe 12, hereinafter agreed in FIGS. 2 and 3). The example which made the shape inclined linearly from the other side 9 which opposes the reaction chamber 5 of this is shown.

また、図２および図３においては、ガス供給管１３はＬ字型の形状で形成され、その一部を改質装置１と水平となるように、改質装置１に接合されている。また、水供給管１２は、ガス供給管１３の外部から、改質装置１と水平となるガス供給管１３の内部を通じて、改質装置１内部へ挿入されている。さらに、水供給管１２はガス供給管１３の垂直部分に、蓋状の部材１６により着脱可能に固定されている。   2 and 3, the gas supply pipe 13 is formed in an L shape, and a part of the gas supply pipe 13 is joined to the reformer 1 so as to be horizontal with the reformer 1. The water supply pipe 12 is inserted from the outside of the gas supply pipe 13 into the reforming apparatus 1 through the inside of the gas supply pipe 13 that is parallel to the reforming apparatus 1. Further, the water supply pipe 12 is detachably fixed to a vertical portion of the gas supply pipe 13 by a lid-like member 16.

ここで、本実施形態において、改質装置１は、気化室２にガス供給管１３が挿入されており、ガス供給管１３の内部に水供給管１２が設けられた形状、すなわちガス供給管１３と水供給管１２とを二重管構造とした形状を示している。   Here, in the present embodiment, the reformer 1 has a shape in which the gas supply pipe 13 is inserted into the vaporization chamber 2 and the water supply pipe 12 is provided inside the gas supply pipe 13, that is, the gas supply pipe 13. And the water supply pipe 12 are shown in a double pipe structure.

なお、水供給管１２とガス供給管１３を二重管構造とした場合において、気化室２には、ガス供給管１３から被改質ガスを供給する必要があるため、本実施態様においては、水供給管１２の外径は、ガス供給管１３の内径よりも小さいものとする必要がある。   In the case where the water supply pipe 12 and the gas supply pipe 13 have a double pipe structure, the gas to be reformed needs to be supplied from the gas supply pipe 13 to the vaporization chamber 2. The outer diameter of the water supply pipe 12 needs to be smaller than the inner diameter of the gas supply pipe 13.

ここで、ガス供給管１３の内部を通じて気化室２の内部に供給される燃料ガスは低温であることが好ましい。このような構成により、燃料ガスは、ガス供給管１３の内部に設けられた水供給管１２に対して、冷却効果を有する。さらには、改質装置１から伝わる熱や、改質装置１を加熱するための熱についても、水供給管１２の外部を燃料ガス流通するため、燃料ガスが熱遮断層の役割を果たす。   Here, the fuel gas supplied into the vaporization chamber 2 through the gas supply pipe 13 is preferably at a low temperature. With such a configuration, the fuel gas has a cooling effect on the water supply pipe 12 provided inside the gas supply pipe 13. Furthermore, since the heat transmitted from the reformer 1 and the heat for heating the reformer 1 also flow through the outside of the water supply pipe 12, the fuel gas serves as a heat blocking layer.

したがって、ガス供給管１３を流通する燃料ガスが、水供給管１２に対して、熱遮断効果および冷却効果の両方を兼ね備えることなる。それにより、水供給管１２中の水の温度上昇を抑制することができ、水の蒸発をより抑制することができることから、水供給管１２内面側での水の不純物の析出を防止することができ、水供給管１２の寿命を長くすることができる。   Therefore, the fuel gas flowing through the gas supply pipe 13 has both a heat blocking effect and a cooling effect with respect to the water supply pipe 12. Thereby, the temperature rise of the water in the water supply pipe 12 can be suppressed and the evaporation of the water can be further suppressed, so that precipitation of water impurities on the inner surface side of the water supply pipe 12 can be prevented. The life of the water supply pipe 12 can be extended.

さらに、ガス供給管１３は、改質装置１に溶接等により接合されるのに対し、水供給管１２は、図２および図３からも明確なように、改質装置１に対し溶接等により接合する必要はない。すなわち、水供給管１２は、ガス供給管１３に固定されていればよい。それにより、水供給管１２のみを、改質装置１より取り出すことが可能となる。   Further, the gas supply pipe 13 is joined to the reformer 1 by welding or the like, while the water supply pipe 12 is welded to the reformer 1 by welding or the like, as is clear from FIGS. There is no need to join. That is, the water supply pipe 12 only needs to be fixed to the gas supply pipe 13. Thereby, only the water supply pipe 12 can be taken out from the reformer 1.

燃料電池の改質装置においては、水供給管に破損等の不具合が生じること、改質触媒等が劣化すること等により、交換を余儀なくされる場合がある。ここで、水供給管を交換する場合に、水供給管のみを交換することが可能となれば、改質装置のメンテナンスが容易となるとともに、交換に伴う費用も安価なものとすることができる。   In the reformer of the fuel cell, there are cases where replacement is unavoidable due to problems such as damage to the water supply pipe, deterioration of the reforming catalyst, and the like. Here, when only the water supply pipe can be replaced when the water supply pipe is replaced, the maintenance of the reformer can be facilitated and the cost associated with the replacement can be reduced. .

すなわち、水供給管とガス供給管がそれぞれ別個に設けられる場合においては、それぞれの管は、改質装置に溶接等にて接合されることとなる。したがって、例えば水供給管が、破損等の不具合が生じ、交換を必要とする場合において、改質装置そのものを交換する必要が生じることとなり、交換に伴う費用が高くなる。   That is, in the case where the water supply pipe and the gas supply pipe are provided separately, each pipe is joined to the reformer by welding or the like. Therefore, for example, when the water supply pipe has a problem such as breakage and needs to be replaced, it is necessary to replace the reformer itself, and the cost associated with the replacement increases.

一方、水供給管をガス供給管の内部に設けられている構造とすることにより、ガス供給管は改質装置に溶接等にて接合されるが、水供給管は、ガス供給管の内部に設けられているため、改質装置に溶接等にて接合する必要がなく、例えば、ガス供給管に固定することでよい。それにより、水供給管を改質装置に溶接にて接合する必要がなく、ガス供給管に固定することでよいことから、水供給管のみを改質装置から取り出すことが可能となる。   On the other hand, by adopting a structure in which the water supply pipe is provided inside the gas supply pipe, the gas supply pipe is joined to the reformer by welding or the like, but the water supply pipe is connected to the inside of the gas supply pipe. Since it is provided, it is not necessary to join the reformer by welding or the like, and for example, it may be fixed to a gas supply pipe. Accordingly, it is not necessary to join the water supply pipe to the reformer by welding, and it is sufficient to fix the water supply pipe to the gas supply pipe. Therefore, only the water supply pipe can be taken out from the reformer.

したがって、水供給管を交換する必要がある場合には、水供給管のみを交換することが可能となり、改質装置のメンテナンスが容易となるとともに、交換に伴う費用も安価なものとすることができる。   Accordingly, when it is necessary to replace the water supply pipe, it is possible to replace only the water supply pipe, which facilitates the maintenance of the reformer, and the cost associated with the replacement can be reduced. it can.

本実施形態においては、ガス供給管１３の内側に水供給管１２が設けられた二重管構造とし、さらに水供給管１２の外径を、ガス供給管１３の内径よりも小さいものとすることから、水供給管１２をガス供給管１３より引き抜くことができる。ここで図２および図３に示した改質装置１において、水供給管１２を引き抜くにあたっては、蓋状の部材１６をはずして、水供給管１２とガス供給管１３の固定をはずし、引き抜くことが可能である。すなわち、水供給管１２のみを、改質装置１より取り出すことが可能となる。したがって、水供給管１２を交換する必要がある場合には、水供給管１２のみを交換することが可能となり、改質装置のメンテナンスが容易となるとともに、水供給管３の交換に伴う費用も安価なものとすることができ、非常に有益なものとなる。   In the present embodiment, a double-pipe structure in which the water supply pipe 12 is provided inside the gas supply pipe 13 and the outer diameter of the water supply pipe 12 is smaller than the inner diameter of the gas supply pipe 13. Therefore, the water supply pipe 12 can be pulled out from the gas supply pipe 13. Here, in the reformer 1 shown in FIGS. 2 and 3, when pulling out the water supply pipe 12, the lid-like member 16 is removed, the water supply pipe 12 and the gas supply pipe 13 are fixed, and the water supply pipe 12 is pulled out. Is possible. That is, only the water supply pipe 12 can be taken out from the reformer 1. Therefore, when it is necessary to replace the water supply pipe 12, it is possible to replace only the water supply pipe 12, which facilitates maintenance of the reformer and also costs associated with the replacement of the water supply pipe 3. It can be inexpensive and very useful.

図４は、本発明における改質装置の他の態様を示した一部断面図であり、図４においては、ガス供給管１８の内部に水供給管１７が設けられた形状、すなわちガス供給管１８と水供給管１７とを二重管構造とした形状を示している。   FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing another aspect of the reforming apparatus according to the present invention. In FIG. 4, the shape in which the water supply pipe 17 is provided inside the gas supply pipe 18, that is, the gas supply pipe. The shape which made 18 and the water supply pipe | tube 17 into the double pipe structure is shown.

さらに、図４においては、水供給管１７を流れる水が、水供給管１７の端部より気化室２内に水が流れ落ちるように傾斜して挿入されている。   Further, in FIG. 4, the water flowing through the water supply pipe 17 is inserted with an inclination so that the water flows down from the end of the water supply pipe 17 into the vaporization chamber 2.

ここで、水供給管１７を流れる水が、水供給管１７の端部より気化室２内に水が流れ落ちるように傾斜して挿入されていることから、水供給管１７を通じて供給される水が、水供給管１７の内部にとどまることが抑制され、水供給管１７より確実に水を滴下することができる。それにより、水供給管１７中での水の蒸発をより抑制することができ、水供給管１７の内面側での水の不純物の析出を防止することができる。   Here, since the water flowing through the water supply pipe 17 is inserted so as to flow down into the vaporization chamber 2 from the end of the water supply pipe 17, the water supplied through the water supply pipe 17 is supplied. , Staying inside the water supply pipe 17 is suppressed, and water can be reliably dripped from the water supply pipe 17. Thereby, evaporation of water in the water supply pipe 17 can be further suppressed, and precipitation of water impurities on the inner surface side of the water supply pipe 17 can be prevented.

したがって、水供給管１７が不純物の析出により閉塞するといったことが有効に防止され、水供給管１７の寿命を長くすることができるとともに、それにより被改質ガスの改質に必要とする量の水を確実に供給することができる。   Therefore, the water supply pipe 17 is effectively prevented from being blocked by the precipitation of impurities, and the life of the water supply pipe 17 can be lengthened, and thereby the amount required for reforming the reformed gas. Water can be reliably supplied.

図５は、収納容器内に、セルスタック２０と、セルスタック２０から所定間隔をおいて配設された改質装置１と、セルスタック２０に酸素含有ガスを供給するための供給管２２と、を具備する燃料電池１９を示したものであり、特には改質装置１を、セルスタック２０の上方に、言い換えれば燃焼域２１の上方に配置した場合を示している。   FIG. 5 shows a cell stack 20, a reformer 1 disposed at a predetermined interval from the cell stack 20, a supply pipe 22 for supplying an oxygen-containing gas to the cell stack 20, In particular, a case where the reformer 1 is disposed above the cell stack 20, in other words, above the combustion zone 21 is shown.

なお、改質装置１を、セルスタック２０の上方に配置した場合には、セルスタック２０の燃焼熱を有効に利用して、改質反応を進めることができる。なお、本発明の改質装置１の内部が明確となるよう、改質装置１の一部を断面図にて示している。   When the reformer 1 is disposed above the cell stack 20, the reforming reaction can be advanced by effectively using the combustion heat of the cell stack 20. A part of the reformer 1 is shown in a sectional view so that the inside of the reformer 1 of the present invention is clear.

図５において明示したように、本実施形態において、セルスタック２０の燃焼域２１により発生する熱は、改質容器８の底面を暖める。ここで、改質装置１の配置を調整して、気化室２の底面である傾斜面１４を、セルスタック２０の燃焼域２１の端側に配置した場合、水供給管１２に伝わる熱を小さくすることができるため、それにより水供給管１２中で水が蒸発することや、水供給管１２の内面側において析出物が付着すること等を抑制することができる。一方で、水供給管１２より供給された水は、気化室２の傾斜面１４を通じて、温度が高い領域である反応室５側へ流れ下ることとなり、水の蒸発をより確実に行うことができる。   As clearly shown in FIG. 5, in this embodiment, the heat generated by the combustion zone 21 of the cell stack 20 warms the bottom surface of the reforming vessel 8. Here, when the arrangement of the reformer 1 is adjusted so that the inclined surface 14 which is the bottom surface of the vaporization chamber 2 is arranged on the end side of the combustion zone 21 of the cell stack 20, the heat transmitted to the water supply pipe 12 is reduced. Therefore, it is possible to suppress evaporation of water in the water supply pipe 12 and adhesion of precipitates on the inner surface side of the water supply pipe 12. On the other hand, the water supplied from the water supply pipe 12 flows down to the reaction chamber 5 side, which is a high temperature region, through the inclined surface 14 of the vaporization chamber 2, so that water can be evaporated more reliably. .

したがって、本発明の燃料電池１９は、本発明の改質装置１を具備してなることから、被改質ガスの改質に必要な水蒸気を、必要時に必要量だけ供給することができることから、被改質ガスの改質を安定に行うことができ、燃料電池セルに安定して改質ガスが供給される。従って、燃料電池セルの出力を安定にすることができ、燃料電池システムの寿命を向上することができる。   Therefore, since the fuel cell 19 of the present invention is provided with the reforming apparatus 1 of the present invention, it is possible to supply only a necessary amount of steam necessary for reforming the reformed gas when necessary. The reformed gas can be stably reformed, and the reformed gas is stably supplied to the fuel cell. Therefore, the output of the fuel cell can be stabilized, and the life of the fuel cell system can be improved.

また、本発明の改質装置１において、一定量の水が供給されることから、炭素が析出することが抑制され、燃料電池セルが損傷を生じることも抑制され、燃料電池１９の寿命を向上することができる。   Further, in the reformer 1 of the present invention, since a certain amount of water is supplied, the deposition of carbon is suppressed, the occurrence of damage to the fuel cell is also suppressed, and the life of the fuel cell 19 is improved. can do.

なお、図５においては、改質装置１をセルスタックの上方に配置した場合を示しているが、セルスタックから所定間隔を置いて配置されていればよく、例えばセルスタックの側面側に配置してもよい。その場合においては、燃焼させないタイプの燃料電池でも、セルスタックの輻射熱を有効に利用することができる。   FIG. 5 shows the case where the reformer 1 is arranged above the cell stack. However, the reformer 1 may be arranged at a predetermined interval from the cell stack. For example, it is arranged on the side surface side of the cell stack. May be. In that case, the radiant heat of the cell stack can be effectively used even in a fuel cell that does not burn.

例えば、燃料電池セルの側面側に改質装置１を縦向きに配置した場合においては、例えば、水供給管１２を改質容器８の上面側より挿入するとともに、壁７と対向する改質容器８の側面側に傾斜面１４を設けることも可能である。   For example, when the reformer 1 is disposed vertically on the side surface side of the fuel cell, for example, the water supply pipe 12 is inserted from the upper surface side of the reformer vessel 8 and the reformer vessel facing the wall 7 is used. It is also possible to provide the inclined surface 14 on the side surface side of 8.

また、本発明の燃料電池は、本発明の改質装置１を具備することから、燃料電池のメンテナンスを容易に行うことができる。   In addition, since the fuel cell of the present invention includes the reformer 1 of the present invention, maintenance of the fuel cell can be easily performed.

なお、上述した実施形態においては、水供給管１２およびガス供給管１３を円筒状として説明したが、円筒状以外にも、例えば断面が四角形状の筒形状とすることもできる。   In the above-described embodiment, the water supply pipe 12 and the gas supply pipe 13 have been described as being cylindrical, but other than the cylindrical shape, for example, a cylindrical shape having a rectangular cross section may be used.

また、本発明において、例えば水供給管１２の内径を、気化室２の先端部に向けて漸次大きくしてもよく、また同一の大きさとしてもよい。なお、その際水供給管１２がガス供給管１３より引き抜くことができるよう、水供給管１２の外径を、ガス供給管１３の内径よりも小さいものとするのが好ましい。   In the present invention, for example, the inner diameter of the water supply pipe 12 may be gradually increased toward the tip of the vaporizing chamber 2 or may be the same size. In this case, the outer diameter of the water supply pipe 12 is preferably smaller than the inner diameter of the gas supply pipe 13 so that the water supply pipe 12 can be pulled out from the gas supply pipe 13.

図６は、本発明の他の実施形態を示すものであり、この改質装置１では、傾斜面２３を気化室２の底面における反応室５側より、気化室２の反応室５と対向する他方側９に向けて直線的に下方に傾斜した場合を示している。   FIG. 6 shows another embodiment of the present invention. In this reformer 1, the inclined surface 23 faces the reaction chamber 5 of the vaporization chamber 2 from the reaction chamber 5 side on the bottom surface of the vaporization chamber 2. The case where it inclines below linearly toward the other side 9 is shown.

本実施形態においては、気化室２の底面が傾斜面２３を有することから、水供給管３より傾斜面２３を通じて流れ下るように水を滴下することで、水と気化室２を構成する改質容器８の底面との接触面積が大きくなる。すなわち、水の蒸発を行うための蒸発面積をより大きくすることができ、水を短時間で蒸発させることができ、これにより確実に水の蒸発を行うことができる。   In the present embodiment, since the bottom surface of the vaporizing chamber 2 has the inclined surface 23, the water and the reforming that configures the vaporizing chamber 2 by dropping water so as to flow down through the inclined surface 23 from the water supply pipe 3. The contact area with the bottom surface of the container 8 is increased. That is, the evaporation area for evaporating water can be increased, water can be evaporated in a short time, and water can be reliably evaporated.

この場合においては、気化室２内に挿入する水供給管３の先端を、傾斜の開始する領域に達する部分まで挿入すればよいこととなる。したがって、本実施形態においては、傾斜面２３の開始領域を、水供給管３の挿入側９に近づければ近づけるほど、気化室２内に挿入する水供給管３の長さを短くすることができる。   In this case, the tip of the water supply pipe 3 to be inserted into the vaporizing chamber 2 may be inserted up to a portion reaching the region where the inclination starts. Therefore, in this embodiment, the closer the start area of the inclined surface 23 is to the insertion side 9 of the water supply pipe 3, the shorter the length of the water supply pipe 3 inserted into the vaporization chamber 2 is. it can.

したがって、気化室２内に挿入する水供給管３の長さを短くすることができることから、水供給管３の内面側に水の不純物等による析出物が付着することを防止することができ、水供給管３の寿命を長くすることができる。   Therefore, since the length of the water supply pipe 3 inserted into the vaporization chamber 2 can be shortened, it is possible to prevent deposits due to water impurities or the like from adhering to the inner surface side of the water supply pipe 3. The life of the water supply pipe 3 can be extended.

図７は、図１における改質装置１のＡ−Ａ’断面図であり、（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はその一例を示したものである。なお図７においては、本発明の改質装置１のうち、Ａ−Ａ’断面部のみを図示しており、図１で示した改質装置１が水平に設けられた場合を想定している。   FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of the reformer 1 in FIG. 1, and (a), (b), and (c) show an example thereof. In FIG. 7, only the AA ′ cross section of the reforming apparatus 1 of the present invention is shown, and it is assumed that the reforming apparatus 1 shown in FIG. 1 is provided horizontally. .

本実施形態においては、気化室２を構成する改質容器８の底面の中央部が最下部となる形状の一例を示している。   In the present embodiment, an example of a shape in which the central part of the bottom surface of the reforming vessel 8 constituting the vaporizing chamber 2 is the lowest part is shown.

例えば、（ａ）は、両方の側面２５より幅方向中央部２４にかけて直線的に傾斜した形状を、（ｂ）は改質容器８’の底面が半円状となっている形状を、（ｃ）は、両方の側面２５’’より幅方向中央部２４’’にかけて円弧状に傾斜した形状をそれぞれ示している。なお、本実施形態についての以下の説明は（ａ）を用いて行う。   For example, (a) shows a shape that is linearly inclined from both side surfaces 25 to the central portion 24 in the width direction, and (b) shows a shape in which the bottom surface of the reforming vessel 8 ′ is semicircular (c) ) Shows a shape inclined in an arc shape from both side surfaces 25 '' to the width direction central portion 24 ''. In addition, the following description about this embodiment is performed using (a).

本実施形態においては、気化室２を構成する改質容器８の底面の幅方向中央部２４が最下部となる形状であり、言い換えれば、気化室２を断面視（Ａ−Ａ’）した場合に、気化室２を構成する改質容器８の底面がＶ字型形状となる。   In the present embodiment, the central portion 24 in the width direction of the bottom surface of the reforming vessel 8 constituting the vaporizing chamber 2 has a lowermost shape, in other words, when the vaporizing chamber 2 is viewed in cross section (AA ′). In addition, the bottom surface of the reforming vessel 8 constituting the vaporizing chamber 2 is V-shaped.

この場合において、例えば気化室２の底面の最下部となる領域を大きくする等により、蒸発面積を大きくすることができるため、被改質ガスの改質に必要とする量の水を確実に蒸発させることができる。   In this case, the evaporation area can be increased by, for example, enlarging the lowermost region of the bottom surface of the vaporizing chamber 2, so that the amount of water required for reforming the gas to be reformed can be reliably evaporated. Can be made.

さらに、気化室２の底面に滴下された水は、幅方向中央部２４を通じて反応室５側、すなわち温度が高い領域へ流れ下ることとなるため、被改質ガスの改質に必要とする量の水を確実に蒸発させることができる。   Furthermore, since the water dropped on the bottom surface of the vaporizing chamber 2 flows down to the reaction chamber 5 side, that is, the region having a high temperature through the widthwise central portion 24, the amount required for reforming the reformed gas. The water can be reliably evaporated.

なお、本実施形態においては、このような形状を有する改質装置の断面図の例を３つ示したが、本実施形態はこれらに限られるものではなく、気化室２を構成する改質容器８の底面の中央部が最下部となる形状であれば、特に制限はない。   In the present embodiment, three examples of the cross-sectional view of the reformer having such a shape are shown. However, the present embodiment is not limited to these, and the reforming vessel constituting the vaporization chamber 2 There is no particular limitation as long as the center portion of the bottom surface of 8 is a lowermost shape.

また、上記形態では、水供給管およびガス供給管は、気化室に挿入される形態を示したが、本発明においては、水供給管より滴下される水やガス供給管より供給されるガスが、気化室内部に確実に供給されるよう形成されればよく、例えば、水供給管およびガス供給管は、図１乃至図３に示したように、それらの端部が改質容器に接合されている形態であってもよく、また図４に示したように、それらの端部が改質容器内（気化室内）に挿入されている形態であってもよい。それゆえ、本発明において挿入とは、これらいずれの形態をも含むものとする。   Moreover, in the said form, although the water supply pipe and the gas supply pipe showed the form inserted in a vaporization chamber, in this invention, the gas supplied from the water and gas supply pipe dripped from a water supply pipe is not shown. For example, the water supply pipe and the gas supply pipe may be joined to the reforming vessel as shown in FIGS. 1 to 3. Further, as shown in FIG. 4, the end portions thereof may be inserted into the reforming vessel (vaporization chamber). Therefore, in the present invention, the term “insertion” includes any of these forms.

本発明の改質装置の一例を示した一部断面図である。It is the partial sectional view showing an example of the reforming device of the present invention. 本発明の改質装置の他の実施形態を示す一部断面図である。It is a partial sectional view showing other embodiments of the reforming device of the present invention. 本発明の改質装置のさらに他の実施形態を示す一部断面図である。It is a partial cross section figure which shows further another embodiment of the reforming apparatus of this invention. 本発明の改質装置のさらに他の実施形態を示す一部断面図である。It is a partial cross section figure which shows further another embodiment of the reforming apparatus of this invention. 本発明の燃料電池の一例を示したものである。1 shows an example of a fuel cell according to the present invention. 本発明の改質装置のさらに他の実施形態を示す一部断面図である。It is a partial cross section figure which shows further another embodiment of the reforming apparatus of this invention. 図１におけるＡ−Ａ’断面の実施形態を示断面図である。It is sectional drawing which shows embodiment of the A-A 'cross section in FIG. 従来の改質装置の一例を示す一部断面図である。It is a partial sectional view showing an example of the conventional reformer.

符号の説明Explanation of symbols

１：改質装置
２：気化室
３：水供給管
４：ガス供給管
５：反応室
８：改質容器
１０：傾斜面
１９：燃料電池
２０：セルスタック 1: reformer 2: vaporization chamber 3: water supply pipe 4: gas supply pipe 5: reaction chamber 8: reforming vessel 10: inclined surface 19: fuel cell 20: cell stack

Claims (5)

水を気化する気化室と、該気化室で発生した水蒸気および被改質ガスの改質反応を行う反応室とを有する改質容器を具備し、該改質容器の外部から前記気化室に水を供給するための水供給管を設けてなる改質装置であって、前記改質容器の底面の一部が前記気化室の底面を構成し、該気化室の底面が前記水供給管より供給された水が流れ下る傾斜面とされていることを特徴とする改質装置。 A reforming vessel having a vaporizing chamber for vaporizing water, and a reaction chamber for performing a reforming reaction of water vapor and reformed gas generated in the vaporizing chamber, and water is supplied to the vaporizing chamber from the outside of the reforming vessel. A reforming apparatus comprising a water supply pipe for supplying water, wherein a part of the bottom surface of the reforming vessel constitutes the bottom surface of the vaporization chamber, and the bottom surface of the vaporization chamber is supplied from the water supply pipe A reformer characterized in that the reformed apparatus has an inclined surface through which the treated water flows down. 前記気化室の一方側に前記反応室を設け、前記気化室の対向する他方側に水供給管を設けるとともに、前記気化室の底面の傾斜面が、前記気化室の対向する他方側より前記反応室に向けて下方に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の改質装置。 The reaction chamber is provided on one side of the vaporization chamber, a water supply pipe is provided on the opposite side of the vaporization chamber, and the inclined surface of the bottom surface of the vaporization chamber is more sensitive than the other side of the vaporization chamber. The reformer according to claim 1, wherein the reformer is inclined downward toward the chamber. 前記改質容器の外部から、前記気化室にガスを供給するためのガス供給管が設けられており、該ガス供給管の内部に前記水供給管が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の改質装置。 The gas supply pipe for supplying gas to the vaporization chamber from the outside of the reforming vessel is provided, and the water supply pipe is provided inside the gas supply pipe. The reformer according to claim 1 or 2. 前記水供給管は、該水供給管を流れる水が、該水供給管の端部より前記気化室内に流れ落ちるように傾斜して挿入されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれかに記載の改質装置。 4. The water supply pipe according to claim 1, wherein the water supply pipe is inserted so as to be inclined so that water flowing through the water supply pipe flows down from the end of the water supply pipe into the vaporization chamber. The reformer as described in any one of them. 収納容器内に、セルスタックと、該セルスタックから所定間隔をおいて配設された請求項１乃至請求項４のうちいずれかに記載の改質装置とを具備することを特徴とする燃料電池。 A fuel cell comprising a cell stack and a reformer according to any one of claims 1 to 4 disposed at a predetermined interval from the cell stack in a storage container. .
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