JP4664767B2 - 改質器 - Google Patents
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Description
上記燃料電池は、炭化水素原料として、ナフサ、灯油等の石油系燃料や都市ガス等を用い、この炭化水素原料と水蒸気とを混合してガス状の改質ガス燃料とし、この改質ガス燃料を改質触媒中で加熱することにより、水素リッチな改質ガスを生成する。
このため、燃料電池は、炭化水素原料から改質ガスをいかに効率よく生成するかが重要課題であり、改質ガスを生成する燃料改質装置及び改質器に関して、様々な技術が開示されている。
この技術によれば、セラミックファイバ等の断熱材を使用しなくても、真空断熱容器によって断熱することができるので、燃料改質装置の小型化及び熱効率の向上を図ることができる。
一般的に、燃料改質装置を小型化するとエネルギー効率が低下するが、小型化してもエネルギー効率が低下しない、好ましくは、エネルギー効率をより向上させることの可能な改質器が要望されていた。
また、一般家庭を販売ターゲットとする小型の燃料電池においては、エネルギー効率をより向上させるとともに、改質器の構造を単純化することも強く要望されていた。
このようにすると、所定の長さを有する燃料供給管とこの燃料供給管に貫通した改質ガス排出管の一部とが二重管を構成し、燃料供給管と改質ガス排出管との間を流れる低温の改質ガス燃料と、改質ガス排出管内を流れる高温の改質ガスとの間で熱交換が行なわれ、改質器のエネルギー効率を向上させることができる。また、燃料供給管及び改質ガス排出管を、互いに独立した状態で改質容器と接続させる場合と比べると、燃料供給管どうしの間隔をより密にし、改質ガス燃料をより均一に改質触媒に供給できるので、改質触媒の利用率を向上させることができる。
このようにすると、改質ガス燃料供給室を流れる低温の改質ガス燃料と、改質ガス排出室を流れる高温の改質ガスとの間で熱交換が行なわれ、改質器のエネルギー効率をさらに向上させることができる。
このようにすると、燃料供給管と改質ガス排出管との間を流れる低温の改質ガス燃料と、改質ガス排出管内を流れる高温の改質ガスとの間で行なわれる熱交換の熱伝達率を維持するとともに、改質触媒層内における改質ガス燃料の偏流を抑制し、さらに、改質器を製造する際の生産効率を向上させることができる。
このようにすると、下部に改質ガス排出室が連結された改質ガス燃料供給室に、容易に改質ガス燃料を供給することができ、改質器の構造を単純化することができる。
このようにすると、燃料供給管と改質ガス排出管からなる二重管の伝熱効率を向上させることができる。
このようにすると、各燃料供給管にほぼ同量の改質ガス燃料を供給することができ、改質ガス燃料をより均一に改質触媒に供給できるので、改質触媒の利用率を向上させることができるとともに、改質ガス燃料の改質触媒層内における偏流を抑制する。
このようにすると、改質ガス燃料の改質触媒層内における偏流をさらに抑制でき、改質触媒の利用率を向上させることができる。
また、図2は、図1の概略A−A断面図を示している。
図1,2において、改質器1は、中心部から外周方向に向かって、バーナー5,内側輻射筒51,改質容器2,改質容器2の下部に接続された燃料供給管3,改質容器2内に装入された改質ガス排出管4及び外殻筒52を設け(図1参照)、さらに、改質容器2の下方に、燃料供給管3,改質ガス排出管4,改質ガス燃料供給室30及び改質ガス排出室40を設けた(図2参照)構成としてある。
本実施形態の改質器1は、図示してないが、燃料電池の燃料改質装置に組み込まれた改質器としてあり、改質ガス排出室40の下方に、燃料改質装置に必要な関連機器、たとえば、水蒸発器,炭化水素原料気化器等が設けてある。
なお、本発明の改質器1は、燃料改質装置としてユニット化される場合に限定されるものではなく、たとえば、水蒸発器等から独立した状態で燃料電池に使用されてもよい。
この改質容器2は、内側筒状体21と外側筒状体22を円筒とし、これら円筒に円環状の下板23及び上板24を溶接した二重円筒としてある。
なお、改質容器2の内側筒状体21と外側筒状体22は、円筒形状に限定されるものではなく、たとえば、伝熱面積を増加させるために凹凸を設けた筒状体としてもよい。このようにすると、排ガスに対する伝熱面積が増加するので、エネルギー効率をさらに向上させることができる。
改質容器2に供給された改質ガス燃料は、改質容器2内部を上昇しながら改質触媒20によって水素リッチな改質ガスに改質される。
なお、図示してないが、本実施形態では、燃料供給管3の上部に金網等のフィルターを設けて、改質触媒20が燃料供給管3内に落下しない構造としてある。また、上記フィルターは、燃料供給管3の上部に設ける場合に限定されるものではなく、たとえば、下板23の上部に隙間をあけて円環状のフィルターを設ける構成としてもよく、このようにすると、改質容器2内における改質ガス燃料の偏流が、より効果的に抑制される。
ここで、好ましくは、燃料供給管3の本数を、3本以上32本以下とするとよい。このようにすると、燃料供給管3と改質ガス排出管4との間を流れる低温の改質ガス燃料と、改質ガス排出管4内を流れる高温の改質ガスとの間で行なわれる熱交換の熱伝達率を効果的に維持するとともに、改質触媒20(層内)における改質ガス燃料の偏流を抑制することができ、さらに、改質器1を製造する際の生産効率を向上させることができる。この理由は、燃料供給管3の本数が2本以下となると、上記熱交換の熱伝達率が大幅に低下するからであり、また、改質触媒20(層内)における改質ガス燃料の偏流が発生し、改質触媒20の利用率が低下するからである。一方、燃料供給管3の本数が33本以上となると、燃料供給管3の本数が増えることにより、改質器1を製造するための作業が増え、改質器1の生産性が低下するからである。
すなわち、所定の長さを有する燃料供給管3とこの燃料供給管3に貫通した改質ガス排出管4の下部とが二重管を構成し、燃料供給管3と改質ガス排出管4との間を流れる低温の改質ガス燃料と、改質ガス排出管4内を流れる高温の改質ガスとの間で熱交換が行なわれ、改質器1のエネルギー効率を向上させる。また、図示してないが、燃料供給管3及び改質ガス排出管4を、互いに独立した状態で改質容器2と接続させる場合と比べると、燃料供給管3どうしの間隔をより密にし、改質ガス燃料をより均一に改質触媒20に供給できるので、改質触媒20の利用率が向上する。
また、改質ガス排出管4を改質容器2の内部に(改質触媒20に対して直接接触した状態で)設けることにより、生成された高温の改質ガスが改質ガス排出管4を流れる際、周囲の改質触媒20及び改質ガス燃料を加熱するので、エネルギー効率を向上させることができる。
なお、図示してないが、外殻筒52の内側に、断熱手段として、真空断熱容器や断熱材を使用してもよい。
なお、バーナー5は、一本の炎50が噴き出す構成としてあるが、このタイプのバーナーに限定されるものではなく、たとえば、円環状に炎が噴き出すバーナーを使用してもよい。
まず、改質器1は、バーナー5が点火され、内側輻射筒51を通って上昇した排ガスが排ガス内側流路511及び排ガス外側流路521を流れ、改質容器2の内側筒状体21及び外側筒状体22の両側面から改質容器2を加熱する。そして、改質容器2等が所定の温度まで加熱すると、定常運転動作に入る。
例えば、改質器1は、燃料供給管3の周囲に比較的大きな空きスペースを設けているが、この構造に限定されるものではなく、たとえば、他の熱交換手等を設けてもよい。このように、空きスペースを有効活用することにより、改質器1の小型化を図ることができる。
2 改質容器
3,3a 燃料供給管
4,4a 改質ガス排出管
5 バーナー
20 改質触媒
21 内側筒状体
22 外側筒状体
23 下板
24 上板
26 空隙
30 改質ガス燃料供給室
40 改質ガス排出室
50 炎
51 内側輻射筒
52 外殻筒
301 内側壁
302 底板
303 外側壁
304 上板
305 突出部
305a 改質ガス燃料供給孔
401 内側壁
402 底板
403 外側壁
Claims (7)
- 炭化水素原料を含む改質ガス燃料を、改質触媒中で加熱することにより、改質ガスを生成する改質器であって、
内側筒状体および外側筒状体を有する中空筒状の改質容器と、
この改質容器に充填された改質触媒と、
前記改質容器と接続され、前記改質容器内の改質触媒に前記改質ガス燃料を供給する、所定の長さを有する複数の燃料供給管と、
前記改質容器及び燃料供給管に貫装され、前記改質容器内で生成された前記改質ガスを排出する複数の改質ガス排出管と、
を具備したことを特徴とする改質器。 - 前記燃料供給管の下端が改質ガス燃料供給室と接続され、前記改質ガス排出管の下端が改質ガス排出室と接続され、さらに、前記改質ガス燃料供給室と改質ガス排出室を一体的に設けたことを特徴とする請求項1記載の改質器。
- 前記燃料供給管の本数を、3本以上32本以下としたことを特徴とする請求項1又は2記載の改質器。
- 前記改質ガス燃料供給室に、水平方向に突出部を設け、前記突出部に、改質ガス燃料供給孔を設けたことを特徴とする請求項2又は3記載の改質器。
- 前記燃料供給管における改質ガス燃料の流路断面積に対する、前記改質ガス排出管における改質ガスの流路断面積の比を、0.05以上5以下としたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の改質器。
- 前記改質ガス燃料供給室は、改質ガス燃料の流れる矩形断面であって円環状の流路を形成し、当該流路の径方向断面積に対する前記燃料供給管における改質ガス燃料流路断面積の総流路断面積の比を、0.005以上0.2以下としたことを特徴とする請求項2〜5のいずれか一項に記載の改質器。
- 前記改質ガス排出室は、改質ガスの流れる矩形断面であって円環状の流路を形成し、当該流路の径方向断面積に対する前記改質ガス排出管における改質ガス流路断面積の総流路断面積の比を、0.005以上0.2以下としたことを特徴とする請求項2〜6のいずれか一項に記載の改質器。
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JP5154993B2 (ja) * | 2007-09-13 | 2013-02-27 | Jx日鉱日石エネルギー株式会社 | 改質装置 |
JP6678327B2 (ja) * | 2015-08-28 | 2020-04-08 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 水素生成装置及び燃料電池システム |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5884035A (ja) * | 1981-11-13 | 1983-05-20 | ウエスチングハウス エレクトリック コ−ポレ−ション | 接触ガス改質器 |
JPS58124534A (ja) * | 1982-01-22 | 1983-07-25 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 吸熱反応装置 |
JPH05305229A (ja) * | 1990-08-27 | 1993-11-19 | Toshiba Corp | 改質装置 |
JPH06345405A (ja) * | 1993-06-11 | 1994-12-20 | Tokyo Gas Co Ltd | 水素製造装置 |
JPH08217403A (ja) * | 1995-02-14 | 1996-08-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 改質装置 |
JP2002003201A (ja) * | 2000-06-15 | 2002-01-09 | Toyota Motor Corp | 水素生成装置 |
JP2006012593A (ja) * | 2004-06-25 | 2006-01-12 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 改質器、水素製造システム及び燃料電池システム |
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5884035A (ja) * | 1981-11-13 | 1983-05-20 | ウエスチングハウス エレクトリック コ−ポレ−ション | 接触ガス改質器 |
JPS58124534A (ja) * | 1982-01-22 | 1983-07-25 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 吸熱反応装置 |
JPH05305229A (ja) * | 1990-08-27 | 1993-11-19 | Toshiba Corp | 改質装置 |
JPH06345405A (ja) * | 1993-06-11 | 1994-12-20 | Tokyo Gas Co Ltd | 水素製造装置 |
JPH08217403A (ja) * | 1995-02-14 | 1996-08-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 改質装置 |
JP2002003201A (ja) * | 2000-06-15 | 2002-01-09 | Toyota Motor Corp | 水素生成装置 |
JP2006012593A (ja) * | 2004-06-25 | 2006-01-12 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 改質器、水素製造システム及び燃料電池システム |
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