(57)【要約】【課題】構成の簡素化により低廉化を図り得るガス処理装置を提供する。【解決手段】溝状の前処理用流路３０及び後処理用流路４０を互いに仕切られた状態で備えた流路構成体１と、流路構成体１の外周面における前処理用流路３０及び後処理用流路４０夫々の開口部３１，４１が位置する開口面部１ｓを覆う状態で設けられて、前処理用流路３０及び後処理用流路４０夫々の開口部３１，４１を気密状に閉鎖する閉鎖部材２とを備えて装置本体３が構成され、前処理用流路３０及び後処理用流路４０が、夫々の流体流れ方向の一端３３，４２を開口面部１ｓの中央側部位に位置させた状態で、当該開口面部１ｓにおける面方向の両側に分かれて当該面方向に沿って延びる形態で、流路構成体１に備えられ、前処理部Ｍｂが前処理用流路３０を用いて構成され、後処理部Ｍａが後処理用流路４０を用いて構成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
改質処理部へ改質処理対象として供給する炭化水素系の原燃料ガスを前処理する前処理部と、
前記改質処理部にて改質処理されて送出される水素ガスを主成分とする改質済みガスを後処理する後処理部とを備えた水素含有ガス生成装置用のガス処理装置であって、
溝状の前処理用流路及び後処理用流路を互いに仕切られた状態で備えた流路構成体と、
前記流路構成体の外周面における前記前処理用流路及び前記後処理用流路夫々の開口部が位置する部分である開口面部を覆う状態で設けられて、前記前処理用流路及び前記後処理用流路夫々の開口部を気密状に閉鎖する閉鎖部材とを備えて装置本体が構成され、
前記前処理用流路及び前記後処理用流路が、夫々の流体流れ方向の一端を前記開口面部の中央側部位に位置させた状態で、当該開口面部における面方向の両側に分かれて当該面方向に沿って延びる形態で、前記流路構成体に備えられ、
前記前処理部が前記前処理用流路を用いて構成され、当該前処理用流路における前記開口面部の中央側部位に位置する流体流れ方向の一端の下流端部に、前記前処理部にて前処理された前処理済みガスを前記改質処理部に送出する前処理済みガス送出口が連通接続され、且つ、当該前処理用流路における流体流れ方向の他端の上流端部に、前処理対象の原燃料ガスを受け入れる原燃料ガス受入口が連通接続され、
前記後処理部が前記後処理用流路を用いて構成され、当該後処理用流路における前記開口面部の中央側部位に位置する流体流れ方向の一端の上流端部に、前記改質処理部から送出された改質済みガスを受け入れる改質済みガス受入口が連通接続され、且つ、当該後処理用流路における流体流れ方向の他端の下流端部に、前記後処理部にて後処理された後処理済みガスを生成ガスとして送出する生成ガス送出口が連通接続されている水素含有ガス生成装置用のガス処理装置。
【請求項２】
前記前処理用流路における前記前処理済みガス送出口に接続される下流端側の流路部分と、前記後処理用流路における前記改質済みガス受入口に接続される上流端側の流路部分とが、隔壁部を隔てて隣接する形態で設けられ、
前記前処理用流路における下流端側の流路部分と前記後処理用流路における上流端側の流路部分とにより、前記後処理用流路を通流する改質済みガスにより前記前処理用流路を通流する前処理済みガスを予熱する前処理済みガス予熱部に構成されている請求項１に記載の水素含有ガス生成装置用のガス処理装置。
【請求項３】
前記前処理部に、原燃料ガスを脱硫処理する脱硫処理部、及び、原燃料ガスに水蒸気を添加する水蒸気添加処理部のうちの少なくとも一つが形成されている請求項１又は２に記載の水素含有ガス生成装置用のガス処理装置。
【請求項４】
前記流路構成体において前記前処理用流路の形成領域と前記後処理用流路の形成領域との並び方向における前記前処理用流路の形成領域の側に、前記開口面部に開口部が位置する溝状の加熱媒体用流路及び改質水用流路が、隔壁部を隔てて隣接する形態で設けられ、
前記改質水用流路に水が通流され、前記加熱媒体用流路に加熱媒体が通流されるように構成されて、前記加熱媒体用流路と前記改質水用流路とにより、前記改質水用流路を通流する水を前記加熱媒体用流路を通流する加熱媒体にて加熱して水蒸気を生成する水蒸気生成部に構成され、
前記改質水用流路の下流端が前記前処理用流路に連通されて、それらの連通部により、前記水蒸気添加処理部が構成されている請求項３に記載の水素含有ガス生成装置用のガス処理装置。
【請求項５】
前記後処理部に、改質済みガス中の一酸化炭素を二酸化炭素に変成処理する変成処理部、及び、改質済みガス中の一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去処理部のうちの少なくとも一つが形成されている請求項３又は４に記載の水素含有ガス生成装置用のガス処理装置。
【請求項６】
前記前処理部に、前記脱硫処理部及び前記水蒸気添加処理部が、前記前処理用流路において前記脱硫処理部が前記水蒸気添加処理部よりも上流側に位置する形態で形成され、
前記水蒸気添加処理部が、前記前処理用流路における前記脱硫処理部を形成する流路部分の下流端部に水蒸気を添加するように構成されて、前記原燃料ガス受入口から受け入れた原燃料ガスを、前記脱硫処理部にて脱硫処理した後、前記水蒸気添加処理部にて水蒸気を添加して、前処理済みガスとして前記前処理済みガス送出口から前記改質処理部に送出し、
前記後処理部に、前記変成処理部及び前記一酸化炭素除去処理部が、前記後処理用流路において前記変成処理部が前記一酸化炭素除去処理部よりも上流側に位置する形態で形成され、
前記改質済みガス受入口から受け入れた改質済みガスを、前記変成処理部にて変成処理した後、前記一酸化炭素除去処理部にて一酸化炭素除去処理して、生成ガスとして前記生成ガス送出口から送出するように構成されている請求項５に記載の水素含有ガス生成装置用のガス処理装置。
【請求項７】
前記変成処理部が、前記後処理用流路の一部分にて形成される１段目変成処理部、及び、前記後処理用流路における前記１段目変成処理部を形成する流路部分よりも下流側の流路部分にて形成される２段目変成処理部を備えて構成され、
前記流路構成体に、開口部が前記開口面部に位置する溝状の冷却媒体用流路が、前記後処理用流路における前記１段目変成処理部を形成する流路部分及び前記２段目変成処理部を形成する流路部分の夫々と、隔壁部を隔てて隣接する形態で設けられ、
前記冷却媒体用流路に冷却媒体が通流されて、当該冷却媒体用流路が、冷却媒体により前記１段目変成処理部及び前記２段目変成処理部夫々を冷却する変成処理用冷却部に構成されている請求項５又は６に記載の水素含有ガス生成装置用のガス処理装置。
【請求項８】
前記流路構成体に、開口部が前記開口面部に位置する溝状の冷却水流路が、前記後処理用流路における前記変成処理部を形成する流路部分及び前記一酸化炭素除去処理部を形成する流路部分の夫々と、隔壁部を隔てて隣接する形態で設けられ、
前記冷却水流路に冷却水が通流されて、当該冷却水流路が、冷却水により前記変成処理部及び前記一酸化炭素除去処理部を冷却して、改質済みガスを除湿処理する除湿部に構成されている請求項５〜７のいずれか１項に記載の水素含有ガス生成装置用のガス処理装置。
【請求項９】
前記装置本体の外周面において、少なくとも溝状の前記各流路の深さ方向両側に位置する外周面部分夫々に、面状のヒータが当接状態で設けられている請求項１〜８のいずれか１項に記載の水素含有ガス生成装置用のガス処理装置。
【請求項１０】
前記ヒータが、前記各外周面部分における複数に分割された領域の夫々に対応して設けられている請求項９に記載の水素含有ガス生成装置用のガス処理装置。
【請求項１１】
前記装置本体が、前記開口面部を鉛直方向に沿わせ、且つ、前記前処理部が上位となり、前記後処理部が下位となる形態で設けられている請求項１〜１０のいずれか１項に記載の水素含有ガス生成装置用のガス処理装置。
【請求項１２】
前記前処理用流路及び前記後処理用流路の夫々が、上下方向に蛇行しつつ横方向に延びる形態で、前記流路構成体に備えられ、
前記前処理用流路における前記前処理部を形成する流路部分に、当該前処理部にて行う処理に対応する粒状の前処理用触媒が充填され、前記後処理用流路における前記後処理部を形成する流路部分に、当該後処理部にて行う処理に対応する粒状の後処理用触媒が充填されている請求項１１に記載の水素含有ガス生成装置用のガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改質処理部へ改質処理対象として供給する炭化水素系の原燃料ガスを前処理する前処理部と、前記改質処理部にて改質処理されて送出される水素ガスを主成分とする改質済みガスを後処理する後処理部とを備えた水素含有ガス生成装置用のガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる水素含有ガス生成装置用のガス処理装置（以下、単にガス処理装置と記載する場合がある）は、前処理部にて、改質処理部へ改質処理対象として供給する原燃料ガスを前処理し、後処理部にて、改質処理部から送出される改質済みガスを後処理するものである。例えば、前処理部にて行う前処理としては、原燃料ガスを脱硫する脱硫処理、原燃料ガスに改質処理用の水蒸気を添加する水蒸気添加処理等が挙げられる。又、後処理部にて行う後処理としては、改質済みガス中の一酸化炭素を二酸化炭素に変成処理する変成処理、改質済みガス中の一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去処理等が挙げられる。
【０００３】
従来、このようなガス処理装置においては、前処理部及び後処理部夫々を、夫々の処理を行うための空間を有する扁平状の容器にて構成し、改質処理部も同様の扁平状の容器にて構成して、前処理部及び後処理部を構成する複数の容器を、改質処理部を構成する容器と共に密接状態に並べ、それら密接状態に並べた複数の容器を容器並び方向の両側から押し付け手段にて押し付け、更に、容器間を流体送出用の外部配管にて連通接続して構成していた。
しかも、前処理部にて複数の異なる処理を行う場合は、処理毎に容器を設けると共に、容器間を外部配管にて連通接続し、又、後処理部でも複数の異なる処理を行う場合は、処理毎に容器を設けると共に、容器間を外部配管にて連通接続して構成していた（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１７８００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のガス処理装置では、前処理部用及び後処理部用の複数の容器を製造する必要があり、又、それら前処理部用及び後処理部用の複数の容器を改質処理部用の容器と共に密接状態に並べた状態で、並び方向の両側から押し付け手段にて押し付ける必要があるので、構成が複雑となり、低廉化を図る上で改善の余地があった。
しかも、前処理部にて複数の異なる処理を行う場合は、行う処理が異なる複数の容器を設けると共に、容器間を外部配管にて連通接続する必要があるので、構成が更に複雑となる。又、後処理部にて複数の異なる処理を行う場合も同様に、行う処理が異なる複数の容器を設けると共に、容器間を外部配管にて連通接続する必要があるので、構成が更に複雑となる。
【０００６】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成の簡素化により低廉化を図り得る水素含有ガス生成装置用のガス処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の水素含有ガス生成装置用のガス処理装置は、改質処理部へ改質処理対象として供給する炭化水素系の原燃料ガスを前処理する前処理部と、
前記改質処理部にて改質処理されて送出される水素ガスを主成分とする改質済みガスを後処理する後処理部とを備えたものであって、
第１特徴構成は、溝状の前処理用流路及び後処理用流路を互いに仕切られた状態で備えた流路構成体と、
前記流路構成体の外周面における前記前処理用流路及び前記後処理用流路夫々の開口部が位置する部分である開口面部を覆う状態で設けられて、前記前処理用流路及び前記後処理用流路夫々の開口部を気密状に閉鎖する閉鎖部材とを備えて装置本体が構成され、
前記前処理用流路及び前記後処理用流路が、夫々の流体流れ方向の一端を前記開口面部の中央側部位に位置させた状態で、当該開口面部における面方向の両側に分かれて当該面方向に沿って延びる形態で、前記流路構成体に備えられ、
前記前処理部が前記前処理用流路を用いて構成され、当該前処理用流路における前記開口面部の中央側部位に位置する流体流れ方向の一端の下流端部に、前記前処理部にて前処理された前処理済みガスを前記改質処理部に送出する前処理済みガス送出口が連通接続され、且つ、当該前処理用流路における流体流れ方向の他端の上流端部に、前処理対象の原燃料ガスを受け入れる原燃料ガス受入口が連通接続され、
前記後処理部が前記後処理用流路を用いて構成され、当該後処理用流路における前記開口面部の中央側部位に位置する流体流れ方向の一端の上流端部に、前記改質処理部から送出された改質済みガスを受け入れる改質済みガス受入口が連通接続され、且つ、当該後処理用流路における流体流れ方向の他端の下流端部に、前記後処理部にて後処理された後処理済みガスを生成ガスとして送出する生成ガス送出口が連通接続されている点にある。
【０００８】
上記特徴構成によれば、装置本体に前処理用流路及び後処理用流路が互いに仕切られた状態で備えられて、前処理用流路を用いて前処理部が構成されると共に、後処理用流路を用いて後処理部が構成されることによって、前処理部と後処理部とが装置本体にて一体的に構成されるので、構成の簡略化を図ることができる。
しかも、前処理部にて複数の異なる処理を行う場合は、前処理用流路における流体流れ方向での複数の箇所で異なる処理を行うように構成することにより、複数種の前処理を装置本体にて行えると共に、異なる処理を行う処理部間の配管が不要となるので、更に構成の簡略化を図ることができる。
後処理部にて複数の異なる処理を行う場合も、同様に、後処理用流路における流体流れ方向での複数の箇所で異なる処理を行うように構成することにより、複数種の後処理を装置本体にて行えると共に、異なる処理を行う処理部間の配管が不要となるので、更に構成の簡略化を図ることができる。
【０００９】
ところで、改質処理部、前処理部及び後処理部のうちで、処理温度が最も高いのは改質処理部である。そこで、改質処理部から送出された高温の改質済みガスを装置本体に受け入れる改質済みガス受入口を、流路構成体の開口面部における中央側の部位に設けて、装置本体において、開口面部における中央側に対応する箇所を最高温の箇所とする。すると、放熱損失を抑制しながら、最高温の箇所から周囲に熱を伝達させて、改質処理部へ送出する前処理済みガスを予熱すると共に、前処理部と後処理部とを加熱したり保温したりすることができるので、エネルギー効率を向上することができる。
従って、エネルギー効率を向上しながら、構成の簡素化により低廉化を図り得る水素含有ガス生成装置用のガス処理装置を提供することができるようになった。
【００１０】
第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記前処理用流路における前記前処理済みガス送出口に接続される下流端側の流路部分と、前記後処理用流路における前記改質済みガス受入口に接続される上流端側の流路部分とが、隔壁部を隔てて隣接する形態で設けられ、
前記前処理用流路における下流端側の流路部分と前記後処理用流路における上流端側の流路部分とにより、前記後処理用流路を通流する改質済みガスにより前記前処理用流路を通流する前処理済みガスを予熱する前処理済みガス予熱部に構成されている点にある。
【００１１】
上記特徴構成によれば、前処理済みガス予熱部が、互いに隔壁部を隔てて隣接する形態で設けられた前処理用流路の下流端側の流路部分と後処理用流路の上流端側の流路部分とにより構成されていて、前処理済みガス予熱部が装置本体に一体的に備えられているので、更に構成の簡略化を図ることができる。
しかも、後処理用流路の上流端側の流路部分を通流する改質済みガスと前処理用流路の下流端側の流路部分を通流する前処理済みガスとを、隔壁部を介した熱伝達により効率良く熱交換させて、改質済みガスにより前処理済みガスを効率良く予熱することができるので、エネルギー効率を更に向上することができる。
従って、前処理部及び後処理部に加えて前処理済みガス予熱部を備えた水素含有ガス生成装置用のガス処理装置において、エネルギー効率を更に向上しながら、更なる構成の簡略化により低廉化を更に図ることができる。
【００１２】
第３特徴構成は、上記第１又は第２特徴構成に加えて、
前記前処理部に、原燃料ガスを脱硫処理する脱硫処理部、及び、原燃料ガスに水蒸気を添加する水蒸気添加処理部のうちの少なくとも一つが形成されている点にある。
【００１３】
上記特徴構成によれば、脱硫処理及び水蒸気添加処理のうちの少なくとも一つの処理が施された原燃料ガスが、前処理済みガスとして改質処理部に送出される。
従って、前処理部に脱硫処理部及び水蒸気添加処理部のうちの少なくとも一つを備えた水素含有ガス生成装置用のガス処理装置において、エネルギー効率を向上しながら、低廉化を図ることができる。
【００１４】
第４特徴構成は、上記第３特徴構成に加えて、
前記流路構成体において前記前処理用流路の形成領域と前記後処理用流路の形成領域との並び方向における前記前処理用流路の形成領域の側に、前記開口面部に開口部が位置する溝状の加熱媒体用流路及び改質水用流路が、隔壁部を隔てて隣接する形態で設けられ、
前記改質水用流路に水が通流され、前記加熱媒体用流路に加熱媒体が通流されるように構成されて、前記加熱媒体用流路と前記改質水用流路とにより、前記改質水用流路を通流する水を前記加熱媒体用流路を通流する加熱媒体にて加熱して水蒸気を生成する水蒸気生成部に構成され、
前記改質水用流路の下流端が前記前処理用流路に連通されて、それらの連通部により、前記水蒸気添加処理部が構成されている点にある。
【００１５】
上記特徴構成によれば、改質水用流路を通流する水が加熱媒体用流路を通流する加熱媒体にて加熱されて、水蒸気が生成され、その水蒸気が、改質水用流路の下流端と前処理用流路との連通部にて、前処理用流路を通流する原燃料ガスに添加される。
そして、加熱媒体用流路と改質水用流路とにより構成される水蒸気生成部が、流路構成体において前処理用流路の形成領域と後処理用流路の形成領域との並び方向における前処理用流路の形成領域の側に設けられてるので、流路構成体における高温の改質済みガスが戻る箇所からの熱伝達により、水蒸気生成部を加熱又は保温することができることとなり、エネルギー効率を更に向上することができる。
又、水蒸気生成部が装置本体に一体的に備えられているので、更に構成の簡略化を図ることができる。
従って、前処理部及び後処理部に加えて水蒸気生成部を備えた水素含有ガス生成装置用のガス処理装置において、エネルギー効率を更に向上しながら、更なる構成の簡略化により低廉化を更に図ることができる。
【００１６】
第５特徴構成は、上記第３又は第４特徴構成に加えて、
前記後処理部に、改質済みガス中の一酸化炭素を二酸化炭素に変成処理する変成処理部、及び、改質済みガス中の一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去処理部のうちの少なくとも一つが形成されている点にある。
【００１７】
上記特徴構成によれば、変成処理又は一酸化炭素除去処理のうちの少なくとも一つの処理が施された改質済みガスが、生成ガスとして送出される。
従って、後処理部に変成処理部及び一酸化炭素除去処理部のうちの少なくとも一つを備えた水素含有ガス生成装置用のガス処理装置において、エネルギー効率を向上しながら、低廉化を図ることができる。
【００１８】
第６特徴構成は、上記第５特徴構成に加えて、
前記前処理部に、前記脱硫処理部及び前記水蒸気添加処理部が、前記前処理用流路において前記脱硫処理部が前記水蒸気添加処理部よりも上流側に位置する形態で形成され、
前記水蒸気添加処理部が、前記前処理用流路における前記脱硫処理部を形成する流路部分の下流端部に水蒸気を添加するように構成されて、前記原燃料ガス受入口から受け入れた原燃料ガスを、前記脱硫処理部にて脱硫処理した後、前記水蒸気添加処理部にて水蒸気を添加して、前処理済みガスとして前記前処理済みガス送出口から前記改質処理部に送出し、
前記後処理部に、前記変成処理部及び前記一酸化炭素除去処理部が、前記後処理用流路において前記変成処理部が前記一酸化炭素除去処理部よりも上流側に位置する形態で形成され、
前記改質済みガス受入口から受け入れた改質済みガスを、前記変成処理部にて変成処理した後、前記一酸化炭素除去処理部にて一酸化炭素除去処理して、生成ガスとして前記生成ガス送出口から送出するように構成されている点にある。
【００１９】
上記特徴構成によれば、原燃料ガスが脱硫処理部にて脱硫処理され、更に、水蒸気添加処理部にて水蒸気が添加された後、前処理済みガスとして改質処理部に送出される。
並びに、改質処理部から送出された改質済みガスは、変成処理部にて変成処理され、更に、一酸化炭素除去処理部にて一酸化炭素除去処理されて、一酸化炭素含有率が効果的に低減された後、生成ガスとして燃料電池等の水素含有ガス消費先に送出される。
従って、前処理部に脱硫処理部及び水蒸気添加処理部を備えると共に、後処理部に変成処理部及び一酸化炭素除去処理部を備えた水素含有ガス生成装置用のガス処理装置において、エネルギー効率を向上しながら、低廉化を図ることができる。
【００２０】
第７特徴構成は、上記第５又は第６特徴構成に加えて、
前記変成処理部が、前記後処理用流路の一部分にて形成される１段目変成処理部、及び、前記後処理用流路における前記１段目変成処理部を形成する流路部分よりも下流側の流路部分にて形成される２段目変成処理部を備えて構成され、
前記流路構成体に、開口部が前記開口面部に位置する溝状の冷却媒体用流路が、前記後処理用流路における前記１段目変成処理部を形成する流路部分及び前記２段目変成処理部を形成する流路部分の夫々と、隔壁部を隔てて隣接する形態で設けられ、
前記冷却媒体用流路に冷却媒体が通流されて、当該冷却媒体用流路が、冷却媒体により前記１段目変成処理部及び前記２段目変成処理部夫々を冷却する変成処理用冷却部に構成されている点にある。
【００２１】
上記特徴構成によれば、後処理用流路における１段目変成処理部を形成する流路部分及び２段目変成処理部を形成する流路部分夫々が、冷却媒体用流路を通流する冷却媒体により冷却されながら、改質済みガスが、１段目変成処理部にて変成処理され、更に、２段目変成処理部にて変成処理される。
つまり、改質済みガス中の一酸化炭素を二酸化炭素に変成処理する変成反応は、発熱反応であるので、冷却媒体用流路を通流する冷却媒体により、後処理用流路における１段目変成処理部を形成する流路部分及び２段目変成処理部を形成する流路部分夫々を冷却することにより、１段目変成処理部及び２段目変成処理部夫々において効率良く変成処理を行うことができる。
【００２２】
そして、変成処理用冷却部が流路構成体に設けられた冷却媒体用流路にて構成されることによって、装置本体に一体的に備えられているので、更に構成の簡略化を図ることができる。
従って、変成処理部として１段目変成処理部と２段目変成処理部とを備えると共に、前処理部及び後処理部に加えて変成処理用冷却部を備えた水素含有ガス生成装置用のガス処理装置において、エネルギー効率を向上しながら、更なる構成の簡略化により低廉化を更に図ることができる。
【００２３】
第８特徴構成は、上記第５〜第７特徴構成のいずれかに加えて、
前記流路構成体に、開口部が前記開口面部に位置する溝状の冷却水流路が、前記後処理用流路における前記変成処理部を形成する流路部分及び前記一酸化炭素除去処理部を形成する流路部分の夫々と、隔壁部を隔てて隣接する形態で設けられ、
前記冷却水流路に冷却水が通流されて、当該冷却水流路が、冷却水により前記変成処理部及び前記一酸化炭素除去処理部を冷却して、改質済みガスを除湿処理する除湿部に構成されている点にある。
【００２４】
上記特徴構成によれば、変成処理部及び一酸化炭素除去処理部が、冷却水流路を通流する冷却水により冷却されることにより、改質済みガスが除湿処理される。
そして、除湿部が、後処理用流路における変成処理部を形成する流路部分及び一酸化炭素除去処理部を形成する流路部分の夫々と隔壁部を隔てて隣接する形態で流路構成体に設けられた冷却水流路にて構成されていて、除湿部が装置本体に一体的に備えられているので、更に構成の簡略化を図ることができる。
従って、前処理部及び後処理部に加えて改質済みガスを除湿処理する除湿部を備えた水素含有ガス生成装置用のガス処理装置において、エネルギー効率を向上しながら、更なる構成の簡略化により低廉化を更に図ることができる。
【００２５】
第９特徴構成は、上記第１〜第８特徴構成のいずれかに加えて、
前記装置本体の外周面において、少なくとも溝状の前記各流路の深さ方向両側に位置する外周面部分夫々に、面状のヒータが当接状態で設けられている点にある。
【００２６】
上記特徴構成によれば、装置本体の外周面において、少なくとも溝状の各流路の深さ方向両側に位置する外周面部分夫々から、面状のヒータにより、前処理部や後処理部を広範囲に効率良く加熱することができる。
つまり、面状のヒータによる加熱やその加熱量の調整により、ガス処理装置の起動時には、起動時間を短縮することができ、ガス処理装置の運転中は、前処理部や後処理部を夫々に適切な温度に維持して、運転を安定化することができる。
従って、水素含有ガス生成装置用のガス処理装置の起動時間を短縮すると共に、運転を安定化することができる。
【００２７】
第１０特徴構成は、上記第９特徴構成に加えて、
前記ヒータが、前記各外周面部分における複数に分割された領域の夫々に対応して設けられている点にある。
【００２８】
上記特徴構成によれば、複数のヒータの加熱量を個々に調整することにより、前処理部や後処理部、あるいは、前処理部において行う処理が異なる複数の箇所や、後処理部において行う処理が異なる複数の箇所を、夫々に適切な温度に安定して維持することができる。
従って、水素含有ガス生成装置用のガス処理装置の運転を更に安定化することができる。
【００２９】
第１１特徴構成は、上記第１〜第１０特徴構成のいずれかに加えて、
前記装置本体が、前記開口面部を鉛直方向に沿わせ、且つ、前記前処理部が上位となり、前記後処理部が下位となる形態で設けられている点にある。
【００３０】
上記特徴構成によれば、装置本体が、開口面部を鉛直方向に沿わせ、且つ、前処理部が上位となり、後処理部が下位となる形態で設けられるので、装置本体における開口面部の中央側の最高温箇所からの熱伝達により、前処理部が効率良く加熱される。
つまり、前処理部は、原燃料ガスが常温で供給される等の要因で、吸熱量が比較的大きい。
そこで、装置本体を上述のような姿勢で設けることにより、改質処理部からの改質済みガスの保有熱によって前処理部を効率良く加熱することができるので、エネルギー効率を更に向上することができる。
【００３１】
第１２特徴構成は、上記第１１特徴構成に加えて、
前記前処理用流路及び前記後処理用流路の夫々が、上下方向に蛇行しつつ横方向に延びる形態で、前記流路構成体に備えられ、
前記前処理用流路における前記前処理部を形成する流路部分に、当該前処理部にて行う処理に対応する粒状の前処理用触媒が充填され、前記後処理用流路における前記後処理部を形成する流路部分に、当該後処理部にて行う処理に対応する粒状の後処理用触媒が充填されている点にある。
【００３２】
上記特徴構成によれば、前処理用流路及び後処理用流路の夫々が、上下方向に蛇行しつつ横方向に延びる形態で流路構成体に備えられているので、前処理用流路における前処理部を形成する流路部分には、粒状の前処理用触媒が水平方向に沿う流路横断面全域にわたる状態で充填され、後処理用流路における後処理部を形成する流路部分には、粒状の後処理用触媒が水平方向に沿う流路横断面全域にわたる状態で充填されている。
そして、原燃料ガスは、前処理用流路を上下方向に蛇行しつつ横方向に流動することから、原燃料ガスの全量を前処理用触媒層を通過させて流動させることができるので、原燃料ガスの前処理を一層適切に行うことができる。
又、改質済みガスは、後処理用流路を上下方向に蛇行しつつ横方向に流動することから、改質済みガスの全量を後処理用触媒層を通過させて流動させることができるので、改質済みガスの後処理を一層適切に行うことができる。
従って、原燃料ガスの前処理並びに改質済みガスの後処理を一層適切に行うことができるので、ガス処理装置を備えた水素含有ガス生成装置にて、高性能な水素含有ガスを生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】水素含有ガス生成装置の全体概略構成を示すブロック図
【図２】ガス処理装置の外観を示す斜視図
【図３】ガス処理装置の装置本体の外観を示す斜視図
【図４】閉塞部材を省略した状態での装置本体の外観を示す斜視図
【図５】図３におけるＶ−Ｖ矢視図
【図６】図３におけるＶＩ−ＶＩ矢視図
【図７】図３におけるＶＩＩ−ＶＩＩ矢視図
【図８】改質処理部の縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
図１に示すように、水素含有ガス生成装置用のガス処理装置（以下、単にガス処理装置と記載する場合がある）Ｍは、改質処理部Ｒへ改質処理対象として供給する炭化水素系の原燃料ガスを前処理する前処理部Ｍｂと、改質処理部Ｒにて改質処理されて送出される水素ガスを主成分とする改質済みガスを後処理する後処理部Ｍａとを備えて構成され、このガス処理装置Ｍと改質処理部Ｒとを備えて水素含有ガス生成装置が構成される。
【００３５】
この実施形態では、前処理部Ｍｂには、原燃料ガスに混入している酸素を除去する脱酸素処理部１０１、その脱酸素処理部１０１にて脱酸素処理された原燃料ガスを脱硫処理する脱硫処理部１０２、及び、その脱硫処理部１０２にて脱硫処理された原燃料ガスに改質用の水蒸気を添加する水蒸気添加処理部１０３が備えられている。
【００３６】
又、後処理部Ｍａには、改質処理部Ｒから送出された改質済みガス中の一酸化炭素を二酸化炭素に変成処理する変成処理部１０４、及び、改質済みガス中の一酸化炭素を選択酸化処理により除去する選択酸化処理部（一酸化炭素除去処理部の一例）１０５が備えられている。
【００３７】
図２〜図４に示すように、本発明に係るガス処理装置Ｍでは、溝状の前処理用流路３０及び後処理用流路４０を互いに仕切られた状態で備えた流路構成体１と、流路構成体１の外周面における前処理用流路３０及び後処理用流路４０夫々の開口部３１、４１が位置する部分である開口面部１ｓを覆う状態で設けられて、前処理用流路３０及び後処理用流路４０夫々の開口部３１、４１を気密状に閉鎖する閉鎖部材２とを備えて装置本体３が構成されている。
前処理用流路３０及び後処理用流路４０は、夫々の流体流れ方向の一端３３、４２を流路構成体１の開口面部１ｓの中央側部位に位置させた状態で、当該開口面部１ｓにおける面方向の両側に分かれて当該面方向に沿って延びる形態で、流路構成体１に備えられている。
そして、前処理部Ｍｂが前処理用流路３０を用いて構成され、当該前処理用流路３０における開口面部１ｓの中央側部位に位置する流体流れ方向の一端の下流端部３３に、前処理部Ｍｂにて前処理された前処理済みガスを改質処理部Ｒに送出する前処理済みガス送出口５が連通接続され、且つ、当該前処理用流路３０における流体流れ方向の他端の上流端部３２に、前処理対象の原燃料ガスを受け入れる原燃料ガス受入口４が連通接続されている。
又、後処理部Ｍａが後処理用流路４０を用いて構成され、当該後処理用流路４０における開口面部１ｓの中央側部位に位置する流体流れ方向の一端の上流端部４２に、改質処理部Ｒから送出された改質済みガスを受け入れる改質済みガス受入口６が連通接続され、且つ、当該後処理用流路４０における流体流れ方向の他端の下流端部４３に、後処理部Ｍａにて後処理された後処理済みガスを生成ガスとして送出する生成ガス送出口７が連通接続されている。
【００３８】
次に、ガス処理装置Ｍの各部について説明を加える。
図３及び図４に示すように、このガス処理装置Ｍの装置本体３が、流路構成体１の開口面部１ｓを鉛直方向（図３及び図４において、白抜き矢印にて示す）に沿わせ、且つ、前処理部Ｍｂが上位となり、後処理部Ｍａが下位となる形態で設けられる。つまり、開口面部１ｓを正面とする正面視（以下、同様）において、概ね、開口面部１ｓにおける上下方向の中央部から上方の領域に溝状の前処理用流路３０が、下方の領域に溝状の後処理用流路４０が夫々備えられている。尚、図３及び図４において、前処理用流路３０及び後処理用流路４０夫々の経路を、実線の矢印にて示す。
【００３９】
図３及び図４に示すように、前処理用流路３０は、正面視において、開口面部１ｓの左端部における上下方向の略中央部を上流端部３２として、開口面部１ｓの左端縁に沿って上方に延び、次いで、右側に曲がって開口面部１ｓの上端縁に沿って右横方向に右端部まで延び、次いで、上下方向のジグザグ状で左横方向に開口面部１ｓの略中央部まで延び、次いで、右側に折り返して、ジグザグ状の流路部分の下方を右横方向に開口面部１ｓの右端部まで延び、次いで、下方に曲がった後、左方向に折り返して左横方向に延び、開口面部１ｓの中央側の部位を下流端部３３とする形態で、流路構成体１に形成されている。
【００４０】
図５にも示すように、前処理用流路３０において、上流端部３２から開口面部１ｓの左端縁に沿って上方に延び、更に、右側に曲がって開口面部１ｓの上端縁部における左右方向の略中央までの流路部分が、脱酸素用流路部分３４として用いられ、その脱酸素用流路部分３４に脱酸素材８（図５参照）が充填されて、その脱酸素用流路部分３４を用いて脱酸素処理部１０１が形成されている。ちなみに、脱酸素材８としては、例えば、鉄、銅、ニッケル等の粉粒物等の酸素吸着剤が用いられる。尚、図３及び図４において、酸素処理部１０１の形成領域を二点鎖線にて示す。
又、図５にも示すように、前処理用流路３０において、開口面部１ｓの右端部から上下方向のジグザグ状で左横方向に延びる流路部分が、脱硫用流路部分３５として用いられ、その脱硫用流路部分３５に粒状の脱硫触媒９（前処理用触媒の一例、図５参照）が充填されて、その脱硫用流路部分３５を用いて脱硫処理部１０２が形成されている。ちなみに、脱硫触媒９としては、例えば、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ等の金属を粒状のゼオライトに担持したものが用いられる。尚、図３及び図４において、脱硫処理部１０２の形成領域を二点鎖線にて示す。
【００４１】
図３及び図４に加えて、図７にも示すように、前処理用流路３０において、ジグザグ状の脱硫用流路部分３５の下流端から前処理用流路３０の下流端部３３に至る正面視で概略コの字状に屈曲した流路部分が、改質処理部Ｒに送出する前処理済みガスを予熱するための受熱用流路部分３６として用いられる。
【００４２】
図３及び図４に示すように、溝状の後処理用流路４０は、正面視において、前処理用流路３０の下流端部３３の直上である開口面部１ｓの中央側部位を上流端部４２として、その上流端部４２から右横方向に延び、次いで、上方に延びた後、左方向に折り返して左横方向に開口面部１ｓの左端部のやや手前まで延びることにより、前処理用流路３０の受熱用流路部分３６の内側に沿う状態で延び、次いで、開口面部１ｓにおける下方側の領域を上下方向のジグザク状で右横方向に開口面部１ｓの右端部まで延びて、開口面部１ｓの右端縁における上下方向の略中央部を下流端部４３とする形態で、流路構成体１に形成されている。
【００４３】
後処理用流路４０において、前処理用流路３０における受熱用流路部分３６の内側に沿う正面視でコの字状に屈曲した流路部分が、授熱用流路部分４４に用いられて、その授熱用流路部分４４と前処理用流路３０の受熱用流路部分３６とが、隔壁部１ｗを隔てて隣接して沿う状態で設けられている。
そして、受熱用流路部分４４を通流する改質処理部Ｒからの高温の改質済みガスにより、受熱用流路部分３６を通流する前処理済みガスを加熱するように構成されて、前処理用流路３０の受熱用流路部分３６（前処理用流路３０における下流端側の流路部分に相当する）と後処理用流路４０の授熱用流路部分４４（後処理用流路４０における上流端側の流路部分に相当する）とにより、改質処理部Ｒに送出する前処理済みガスを予熱する前処理済みガス予熱部１０７が構成されている。尚、図３及び図４において、前処理済みガス予熱部１０７の形成領域を二点鎖線にて示す。
【００４４】
図３及び図４に加えて、図６にも示すように、後処理用流路４０において、開口面部１ｓの左端部から上下方向のジグザク状で右横方向に開口面部１ｓの右端部まで延びるジグザク状の流路部分は、開口面部１ｓの左右方向の２箇所で溝間の間隔が広くなる形態に形成されて、その後処理用流路４０のジグザク状の流路部分が、左右方向に左側から右側に向けて連なる１段目変成用流路部分４５、２段目変成用流路部分４６及び選択酸化用流路部分４７の３領域で、夫々異なる処理用として用いるように構成されている。
【００４５】
そして、１段目変成用流路部分４５に、粒状の変成触媒１０（後処理用触媒の一例、図６参照）が充填されて、その１段目変成用流路部分４５により、１段目変成処理部１０４ｆが形成され、２段目変成用流路部分４６にも、同じく粒状の変成触媒１０（図６参照）が充填されて、その２段目変成用流路部分４６により、２段目変成処理部１０４ｓが形成されている。ちなみに、変成触媒１０としては、例えば、酸化鉄系又は銅亜鉛系の触媒が用いられる。尚、図３及び図４において、１段目変成処理部１０４ｆ及び２段目変成処理部１０４ｓ夫々の形成領域を二点鎖線にて示す。
１段目、２段目の各変成処理部１０４ｆ，１０４ｓでは、例えば、１５０〜４００℃の温度範囲の下で、改質済みガス中の一酸化炭素が下記の反応式により変成処理される。
ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2
【００４６】
又、選択酸化用流路部分４７には、粒状の選択酸化触媒１１（後処理用触媒の一例、図６参照）が充填されて、その選択酸化用流路部分４７により、改質済みガス中の一酸化炭素を選択酸化処理することにより、改質済みガス中の一酸化炭素を除去する選択酸化処理部１０５に形成されている。ちなみに、選択酸化触媒１１としては、例えば、白金、ルテニウム、ロジウム等の貴金属系の触媒が用いられる。尚、図３及び図４において、選択酸化処理部１０５の形成領域を二点鎖線にて示す。
【００４７】
つまり、後処理部Ｍａに、変成処理部１０４及び選択酸化処理部１０５が、後処理用流路４０において変成処理部１０４が選択酸化処理部１０５よりも上流側に位置する形態で形成され、改質済みガス受入口６から受け入れた改質済みガスを、変成処理部１０４にて変成処理した後、選択酸化処理部１０５にて一酸化炭素除去処理して、生成ガスとして生成ガス送出口７から送出するように構成されていることになる。
又、変成処理部１０４が、後処理用流路４０の一部分である１段目変成用流路部分４５にて形成される１段目変成処理部１０４ｆ、及び、後処理用流路４０における１段目変成処理部１０４ｆを形成する１段目変成用流路部分４５よりも下流側の流路部分である２段目変成用流路部分４６にて形成される２段目変成処理部１０４ｓを備えて構成されていることになる。
【００４８】
図３〜図５に示すように、流路構成体１において、正面視で前処理用流路３０の脱酸素用流路部分３４と脱流用流路部分３５との間の領域（即ち、流路構成体１において前処理用流路３０の形成領域と後処理用流路４０の形成領域との並び方向における前処理用流路３０の形成領域の側に相当する）には、開口面部１ｓに開口部５１，６１が位置する溝状の改質水用流路５０及び燃焼排ガス流路６０が、隔壁部１ｗを隔てて隣接する形態で設けられている。尚、図３及び図４において、改質水用流路５０の経路を一点鎖線矢印にて示し、燃焼排ガス流路６０の経路を破線矢印にて示す。
図６にも示すように、燃焼排ガス流路６０は、更に、正面視で、開口面部１ｓの左端縁部における上下方向の略中央部から、左端縁に沿って下端部まで延びて右側に曲がり、次いで、下端縁に沿って右横方向に延び、更に、後処理用流路４０における１段目変成処理部１０４ｆを形成する１段目変成用流路部分４５と２段目変成処理部１０４ｓを形成する２段目変成用流路部分４６との間の領域にまで延ばされて、それら１段目変成用流路部分４５及び２段目変成用流路部分４６の夫々と、隔壁部１ｗを隔てて隣接する形態で設けられている。
【００４９】
図３〜図５に示すように、改質水用流路５０は、正面視で、前処理用流路３０の上流端部３２の右横に隣接する箇所を上流端部として、その上流端部から上下方向のジクザク状で右横方向に延び、下流端部が前処理用流路３０の脱硫用流路部分３５の下流端部に連通する形態で、流路構成体１に形成されている。
燃焼排ガス流路６０において、前処理用流路３０の脱酸素用流路部分３４と脱流用流路部分３５との間の領域を巡る流路部分が、加熱媒体用流路の一例である加熱用流路部分６２として用いられる。この加熱用流路部分６２は、正面視で、改質水用流路５０の下流側の箇所に隣接する箇所を上流端部として、その上流端部から、ジクザク状の改質水用流路５０に隔壁部１ｗを隔てて隣接する状態で、上下方向のジクザク状で左横方向に開口面部１ｓの左端縁部における上下方向の略中央部にまで延びる形態で形成されている。改質水用流路５０には、伝熱促進用のステンレスウール２９（図５参照）が充填されている。
【００５０】
そして、改質水用流路５０に水が通流され、燃焼排ガス流路６０の加熱用流路部分６２に改質処理部Ｒの改質バーナ１１３（図８参照）からの高温の燃焼排ガスが加熱媒体として通流されるように構成されて、燃焼排ガス流路６０の加熱用流路部分６２と改質水用流路５０とにより、改質水用流路５０を通流する水を燃焼排ガス流路６０の加熱用流路部分６２を通流する燃焼排ガスにて加熱して水蒸気を生成する水蒸気生成部１０８に構成されている。尚、図３及び図４において、水蒸気生成部１０８の形成領域を二点鎖線にて示す。
又、改質水用流路５０の下流端が前処理用流路３０における脱流用流路部分３５の下流端に連通されて、それらの連通部により、水蒸気添加処理部１０３が構成されていることになる。尚、図３及び図４において、水蒸気添加処理部１０３の形成領域を二点鎖線にて示す。
【００５１】
つまり、前処理部Ｍｂに、脱硫処理部１０２及び水蒸気添加処理部１０３が、前処理用流路３０において脱硫処理部１０２が水蒸気添加処理部１０３よりも上流側に位置する形態で形成され、水蒸気添加処理部１０３が、前処理用流路３０における脱流用流路部分３５（脱硫処理部１０２を形成する流路部分に相当する）の下流端部に水蒸気を添加するように構成されていることになる。そして、原燃料ガス受入口４から受け入れた原燃料ガスを、脱硫処理部１０２にて脱硫処理した後、水蒸気添加処理部１０３にて水蒸気を添加して、前処理済みガスとして前処理済みガス送出口５から改質処理部Ｒに送出するように構成されていることになる。
【００５２】
図３、図４及び図６に示すように、燃焼排ガス流路６０において、後処理用流路部分４０の１段目変成用流路部分４５（後処理用流路４０における１段目変成処理部１０４ｆを形成する流路部分に相当する）と２段目変成用流路部分４６（後処理用流路４０における２段目変成処理部１０４ｓを形成する流路部分に相当する）との間を巡る流路部分は、正面視で、１段目変成用流路部分４５と２段目変成用流路部分４６との間において、２段目変成用流路部分４６に隔壁部１ｗを隔てて隣接する状態で上方に延びた後、１段目変成用流路部分４５側から下方に折り返し、１段目変成用流路部分４５に隔壁部１ｗを隔てて隣接する状態で下方に延びている。
【００５３】
つまり、この燃焼排ガス流路６０における後処理用流路部分４０の１段目変成用流路部分４５と２段目変成用流路部分４６との間を巡る流路部分が、開口部６１が開口面部１ｓに位置する溝状の冷却媒体用流路の一例である冷却用流路部分６３として用いられる。
そして、燃焼排ガス流路６０の冷却用流路部分６３には、加熱用流路部分６２を通流して温度が低下した燃焼排ガスが冷却媒体として通流し、当該燃焼排ガス流路６０の冷却用流路部分６３が、燃焼排ガスにより１段目変成処理部１０４ｆ及び２段目変成処理部１０４ｓ夫々を冷却する変成処理用冷却部１０９に構成されていることになる。尚、図３及び図４において、変成処理用冷却部１０９の形成領域を二点鎖線にて示す。
【００５４】
又、図３、図４及び図６に示すように、流路構成体１において、後処理用流路４０における２段目変成用流路部分４５（変成処理部１０４を形成する流路部分に相当する）と選択酸化用流路部分４７（一酸化炭素除去処理部を形成する流路部分に相当する）との間の領域には、開口部７１が開口面部１ｓに位置する溝状の冷却水流路７０が、２段目変成用流路部分４６及び選択酸化用流路部分４７夫々と隔壁部１ｗを隔てて隣接する形態で設けられている。尚、図３及び図４において、冷却水流路７０の経路を、一点鎖線の矢印にて示す。
具体的には、この冷却水流路７０は、正面視で、２段目変成用流路部分４６と選択酸化用流路部分４７との間の領域において、開口面部１ｓにおける下端部付近を上流端部として、選択酸化用流路部分４７に隔壁部１ｗを隔てて隣接する状態で上方に延びた後、２段目変成用流路部分４６側から下方に折り返し、２段目変成用流路部分４６に隔壁部１ｗを隔てて隣接する状態で下方に延びて、開口面部１ｓの下端部手前を下流端とする形態で、流路構成体１に形成されている。
【００５５】
そして、冷却水流路７０に、改質水用流路５０に通流させる前の水が冷却水として通流されて、当該冷却水流路７０が、冷却水により２段目変成処理部１０４ｓ及び選択酸化処理部１０５を冷却して、改質済みガスを除湿処理する除湿部１０６に構成されていることになる。尚、図３及び図４において、除湿部１０６の形成領域を二点鎖線にて示す。
【００５６】
図３〜図５に示すように、流路構成体１には、脱硫処理部１０２からの放熱を抑制するための脱硫部断熱用凹部８１が、開口部８１ａを開口面部１ｓに位置させ且つ前処理用流路３０の脱流用流路部分３５に隔壁部１ｗを隔てて隣接する状態で備えられている。そして、その脱硫部断熱用凹部８１に、断熱材２６が充填されている。
又、図３、図４及び図７に示すように、流路構成体１には、前処理済みガス予熱部１０７からの放熱を抑制するための２つの予熱部断熱用凹部８２，８３が、夫々の開口部８２ａ，８３ａを開口面部１ｓに位置させ、一方の予熱部断熱用凹部８２が前処理用流路３０の受熱用流路部分３６に隔壁部１ｗを隔てて隣接し、他方の予熱部断熱用凹部８３が後処理用流路４０の授熱用流路部分４４に隔壁部１ｗを隔てて隣接する状態で備えられている。そして、それら２つの予熱部断熱用凹部８２，８３夫々にも、断熱材２６が充填されている。
更に、図３〜図５に示すように、流路構成体１には、水蒸気生成部１０８からの放熱を抑制するための２つの水蒸気生成部断熱用凹部８４，８５が、夫々の開口部８４ａ，８５ａを開口面部１ｓに位置させ、一方の水蒸気生成部断熱用凹部８４が燃焼排ガス流路６０の加熱用流路部分６２に隔壁部１ｗを隔てて隣接し、他方の水蒸気生成部断熱用凹部８５が改質水用流路５０に隔壁部１ｗを隔てて隣接する状態で備えられている。そして、それら２つの水蒸気生成部断熱用凹部８４，８５夫々にも、断熱材２６が充填されている。
【００５７】
脱硫部断熱用凹部８１は、正面視で、流路構成体１の開口面部１ｓにおいて、前処理用流路３０の脱流用流路部分３５の形成領域から受熱用流路部分３６の形成領域にわたる範囲に、流路構成体１の開口面部１ｓの右端縁に沿って細長状に形成されている。
そして、断熱材２６が充填された脱硫部断熱用凹部８１により、脱硫処理部１０２と共に、前処理済みガス予熱部１０７からの放熱をも抑制するように構成されている。
【００５８】
２つの予熱部断熱用凹部８２，８３のうちの一方の予熱部断熱用凹部８２は、正面視で、流路構成体１の開口面部１ｓにおいて、前処理用流路３０の受熱用流路部分３６と後処理用流路４０の２段目変成用流路部分４６及び選択酸化用流路部分４７との間に、左右方向に長い細長状に形成されている。
他方の予熱部断熱用凹部８３は、正面視で、流路構成体１の開口面部１ｓにおいて、後処理用流路４０におけるコの字状に屈曲した授熱用流路部分４４の間に、左右方向に長い細長状に形成されている。
【００５９】
２つの水蒸気生成部断熱用凹部８４，８５のうちの一方の水蒸気生成部断熱用凹部８４は、正面視で、流路構成体１の開口面部１ｓにおいて、燃焼排ガス用流路６０のジグザグ状の加熱用流路部分６２の間に、上下方向に長い細長状に形成されている。
他方の水蒸気生成部断熱用凹部８５は、正面視で、流路構成体１の開口面部１ｓにおいて、ジグザク状の改質水用流路５０の間に、上下方向に長い細長状に形成されている。
【００６０】
流路構成体１は、上述のように、前処理用流路３０、後処理用流路４０、改質水用流路５０、燃焼排ガス流路６０及び冷却水流路７０、並びに、脱硫部断熱用凹部８１、２つの予熱部断熱用凹部８２，８３及び２つの水蒸気生成部断熱用凹部８４，８５を個々に仕切りされた状態で形成するように隔壁部１ｗを有する形状に、真空射出成形によるアルミダイカストの鋳造にて形成されている。又、閉鎖部材２は、アルミニウム材にて板状に構成されている。
流路構成体１の外形形状は、直方体形状であり、閉鎖部材２は、流路構成体１の開口面部１ｓの外形形状と略同形状の平板状である。
流路構成体１の外形寸法は、正面視にて、例えば、横幅（開口面部１ｓの横幅）が２３８ｍｍ、高さ（開口面部１ｓの高さ）が２４４ｍｍ、奥行き（溝状の各流路の深さ方向の寸法）が１００ｍｍ程度である。又、閉鎖部材２の厚さは、例えば、０．５〜２．０ｍｍ程度である。
【００６１】
そして、図３に示すように、装置本体３の開口面部１ｓに閉鎖部材２が配置された状態で、閉鎖部材２と流路構成体１の前処理用流路３０、後処理用流路４０、改質水用流路５０、燃焼排ガス流路６０、冷却水流路７０、脱硫部断熱用凹部８１、２つの予熱部断熱用凹部８２，８３及び２つの水蒸気生成部断熱用凹部８４，８５夫々の隔壁部１ｗにおける閉鎖部材２に対向する部分との間が、図３において太破線にて示す溶接パターン１２に沿って連続的に、ＹＡＧレーザー光による溶接により気密状に封止されている。
これによって、外形形状が直方体形状の装置本体３が構成され、その装置本体３に、前処理用流路３０、後処理用流路４０、改質水用流路５０及び燃焼排ガス流路６０の各流路が上述した通流経路となると共に、互いに仕切りされた状態で備えられることになる。
【００６２】
つまり、流路構成体１がアルミニウムダイカストにて構成されると共に、閉鎖部材２が板状アルミニウム材にて構成され、閉鎖部材２と流路構成体１の各流路３０，４０、５０，６０，７０の隔壁部１ｗにおける閉鎖部材２に対向する部分との間が、レーザー光による溶接により気密状に封止されていることになる。このような気密構造の形成が可能となった理由は、閉鎖部材２が比較的薄肉であること、及び、エネルギー密度が比較的高いＹＡＧレーザーを採用したことによる。
【００６３】
そして、図３に示すように、上述のような形態で溝状の前処理用流路３０及び後処理用流路４０を備えた装置本体３が、上述したように、流路構成体１の開口面部１ｓを鉛直方向に沿わせ、且つ、前処理部Ｍｂが上位となり、後処理部Ｍａが下位となる形態で設けられる。これにより、図４にも示すように、前処理用流路３０及び後処理用流路４０の夫々が、上下方向に蛇行しつつ横方向に延びる形態で、流路構成体１に備えられ、前処理用流路３０における前処理部Ｍｂを形成する流路部分（脱流用流路部分３４）に、当該前処理部Ｍｂにて行う処理に対応する粒状の前処理用触媒（脱硫触媒９）が充填され、後処理用流路４０における後処理部Ｍａを形成する流路部分（１段目、２段目変成用流路部分４５，４６、選択酸化用流路部分４７）に、当該後処理部Ｍａにて行う処理に対応する粒状の後処理用触媒（変成触媒１０、選択酸化触媒１１）が充填されていることになる。
【００６４】
図３に示すように、閉鎖部材２において前処理用流路３０の上流端部３２に対向する箇所、下流端部３３に対向する箇所には、夫々、筒状の原燃料ガス受入口４、前処理済みガス送出口５が前処理用流路３０に連通する状態で溶接にて接続されている。
閉鎖部材２において後処理用流路４０の上流端部４２に対向する箇所、下流端部４３に対向する箇所には、夫々、筒状の改質済みガス受入口６、生成ガス送出口７が後処理用流路４０に連通する状態で溶接にて接続されている。
閉鎖部材２において改質水用流路５０の上流端に対向する箇所には、筒状の改質水受入口１３が、改質水用流路５０に連通する状態で溶接にて接続されている。
閉鎖部材２において燃焼排ガス流路６０の上流端に対向する箇所、下流端に対向する箇所には、夫々、筒状の燃焼排ガス受入口１４、燃焼排ガス排出口１５が燃焼排ガス流路６０に連通する状態で溶接にて接続されている。
更に、閉鎖部材２において冷却水流路７０の上流端に対向する箇所、下流端に対向する箇所には、夫々、筒状の冷却水受入口１６、冷却水送出口１７が冷却水流路７０に連通する状態で溶接にて接続されている。
【００６５】
図２に示すように、正面視において、直方体形状の装置本体３の外周面のうちの正面（閉塞部材２の外面に相当する）、及び、後面（流路構成体１の外周面における閉塞部材２に対向する外周面部分）夫々において、上方側の前処理部Ｍｂが形成された領域、下方側の後処理部Ｍａが形成された領域の夫々に対応して、面状の前処理部用ヒータ２７、後処理部用ヒータ２８が各面に当接する状態で設けられている。
前処理部用ヒータ２７及び後処理部用ヒータ２８は、各別に加熱量が調整可能に構成されている。そして、ガス処理装置Ｍの起動時には、前処理部Ｍｂ及び後処理部Ｍａを夫々に応じて設定された目標温度に予熱すべく、又、ガス処理装置Ｍの運転中は、前処理部Ｍｂ及び後処理部Ｍａを夫々に応じて設定された目標温度に維持すべく、夫々の加熱量が制御されるように構成されている。
【００６６】
つまり、装置本体３の外周面において、少なくとも溝状の各流路の深さ方向両側に位置する外周面部分夫々に、面状のヒータ２７，２８が当接状態で設けられていることになる。
又、ヒータ２７，２８が、各外周面部分における複数に分割された領域の夫々に対応して設けられていることになる。
【００６７】
図８に示すように、改質処理部Ｒは、二重管状に配設された内筒１１１と外筒１１２、及び、内筒１１１内を燃焼室とする改質バーナ１１３を備えて構成され、内筒１１１と外筒１１２との間の環状の改質処理空間１１４内に粒状の改質触媒１２１が充填されている。そして、改質バーナ１１３にガス燃料と燃焼用空気との混合気を供給して、改質バーナ１１３を燃焼させて、改質処理空間１１４内を加熱する状態で、前処理済みガス（即ち、水蒸気が混合された原燃料ガス）を改質処理空間１１４に通流させることにより、原燃料ガスを改質処理して、水素ガスを主成分とする改質済みガスを生成するように構成されている。ちなみに、改質触媒１２１は、例えば、ルテニウム、ニッケル、白金等の触媒が用いられる。
【００６８】
原燃料ガスが、例えば、メタンを主成分とする都市ガス（例えば、１３Ａ）の場合、例えば、６００〜７５０℃の温度範囲の下で、メタンが下記の反応式により改質処理される。
ＣＨ4＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ2
【００６９】
改質処理部Ｒについて説明を加えると、有底円筒状のケーシング１１５に対して一つの面が開口された箱状のカバー１１６が、ケーシング１１５の開口部とカバー１１６の開口部とを合わせた状態で取り付けられて、ケーシング１１５とカバー１１６との内部に機内空間が形成される。
外筒１１２が、カバー１１６に吊り下げ状態で機内空間内に配置され、外筒１１２よりも大径で上端部にフランジ部を有する管状の原燃料導入筒１１７が、外筒１１２の外周部に配置された状態で、フランジ部がカバー１１６の内周面に取り付けられることにより、機内空間内に配置されている。
【００７０】
内筒１１１の一端部は閉塞され、その内筒１１１が、その閉塞端を上方に向けた姿勢で、外筒１１２に内方部に配設され、内筒１１１の下端部と原燃料導入筒１１７の下端部との間が、管状の閉塞板１１８により、外筒１１２の下端部との間に間隙部を有する状態で閉塞されている。
そして、機内空間内が、ケーシング１１５の内面とカバー１１６の内面と原燃料導入筒１１７の外面と内筒１１１の内面とにより囲まれる加熱空間１１９と、原燃料導入筒１１７の内面と内筒１１１の外面と閉塞板１１８の内面とカバー１１６の内面とにより囲まれる改質処理空間１１４とに区画されている。
【００７１】
外筒１１２の下端と内筒１１１の外周面との間の環状の開口部には、多孔状の板材からなる環状の触媒受け板１２０が嵌め込まれ、外筒１１２と内筒１１１との間の改質処理空間１１４内には、触媒受け板１２０にて受けられる状態で、粒状の改質触媒１２１と粒状の伝熱体１２２とが交互に多層状に充填されている。
改質バーナ１１３は、ケーシング１１５の底部から内筒１１１内に挿通された状態で設けられている。
【００７２】
カバー１１６の側周面には、前処理部Ｍｂにて前処理された前処理済みガスを改質処理空間１１４内に受け入れる筒状の前処理済みガス受入口１２３が、改質処理空間１１４に連通する状態で取り付けられている。
又、カバー１１６の上面には、改質処理空間１１４で改質処理された改質済みガスを送出する筒状の改質済みガス送出口１２４が、改質処理空間１１４に連通する状態で取り付けられている。
更に、カバー１１６の側周面には、改質バーナ１１３の燃焼排ガスを送出する燃焼排ガス送出口１２５が、加熱空間１１９に連通する状態で取り付けられている。
【００７３】
図１及び図３に示すように、前処理部Ｍｂの原燃料ガス受入口４に、原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給路１８が接続され、前処理部Ｍｂの前処理済みガス送出口５と改質処理部Ｒの前処理済みガス受入口１２３とが、前処理済みガス供給路１９にて接続されている。
又、改質処理部Ｒの改質済みガス送出口１２４と後処理部Ｍａの改質済みガス受入口６とが、改質済みガス供給路２０にて接続され、後処理部Ｍａの生成ガス送出口７には、生成ガス（水素含有ガス）を燃料電池（図示省略）等の水素含有ガスの消費先に供給する生成ガス送出路２１が接続されている。
【００７４】
後処理部Ｍａの冷却水受入口１６には、改質水として用いる冷却水を供給する冷却水供給路２２が接続され、後処理部Ｍａの冷却水送出口１７と前処理部Ｍｂの改質水受入口１３とが、冷却水流路７０を通過した冷却水を改質水として供給する改質水供給路２３にて接続されている。
又、改質処理部Ｒの燃焼排ガス送出口１２５と前処理部Ｍｂの燃焼排ガス受入口１４とが、燃焼排ガス供給路２４にて接続され、後処理部Ｍａの燃焼排ガス排出口１５に、燃焼排ガスを排出る燃焼排ガス排出路２５が接続されている。
【００７５】
次に、上述のように構成された水素含有ガス生成装置において、水素含有ガスが生成される過程について説明する。
図３に示すように、改質処理部Ｒの改質バーナ１１３にてガス燃料が燃焼されて改質処理空間１１４が加熱され、改質バーナ１１３の燃焼排ガスは、燃焼排ガス送出口１２５から送出されて、燃焼排ガス供給路２４を通流して、ガス処理装置Ｍの燃焼排ガス受入口１４から燃焼排ガス流路６０に供給され、その燃焼排ガス流路６０を加熱用流路部分６２、冷却用流路部分６３の順に通流して、燃焼排ガス排出口１５から排出される。
改質水は、先ず、冷却水として冷却水受入口１６から冷却水流路７０に供給され、その冷却水流路７０を通流した後、冷却水送出口１７から改質水供給路２３に送出され、その改質水供給路２３を通流して、改質水として、改質水受入口１３から改質水用流路５０に供給される。
原燃料ガスは、原燃料ガス受入口４から前処理用流路３０に供給され、その前処理用流路３０を脱酸素用流路部分３４、脱流用流路部分３５、受熱用流路部分３６を順に通流する。
改質処理部Ｒにて改質処理された改質済みガスは、改質済みガス受入口６から後処理用流路４０に供給され、その後処理用流路４０を１段目変成用流路部分４５、２段目変成用流路部分４６、選択酸化用流路部分４７の順に通流する。
【００７６】
そして、上述のように、原燃料ガス、改質処理部Ｒにて改質処理された改質済みガス、改質バーナ１１３の燃焼排ガス及び改質水がガス処理装置Ｍの装置本体３を通流すると、装置本体３における脱硫処理部１０２、１段目変成処理部１０４ｆ、２段目変成処理部１０４ｓ、選択酸化処理部１０５夫々の形成領域が、夫々の処理部における適正な処理温度に保持されるように構成されている。尚、装置本体３における各処理部の形成領域を各処理部における適正な処理温度に保持するに当たっては、前処理部用ヒータ２７、後処理部用ヒータ２８を加熱作動させて、加熱量を各別に調整する場合もある。
ちなみに、脱硫処理部１０２の形成領域は、脱硫処理に適切な温度、例えば、１５０〜３００℃の温度範囲に保持され、１段目変成処理部１０４ｆ及び２段目変成処理部１０４ｓ夫々の形成領域は、変成処理に適切な温度範囲、例えば上述した１５０〜４００℃の温度範囲に保持され、選択酸化処理部１０５の形成領域は、例えば８０〜１５０°Ｃの温度範囲に保持される。
【００７７】
改質水は、冷却水として冷却水流路７０を通流する間に、２段目変成処理部１０４ｓ及び選択酸化処理部１０５を冷却することにより予熱され、その予熱された改質水が改質水用流路５０を通流する間に、燃焼排ガス流路６０の加熱用流路部分６２を通流する高温の燃焼排ガスにより加熱されて蒸発して、水蒸気が生成される。
【００７８】
原燃料ガスは、前処理用流路３０の脱酸素用流路部分３４を通流する間に脱酸素処理され、次いで、脱流用流路部分３５を通流する間に脱硫処理され、次いで、その脱流用流路部分３５の下流端にて改質水用流路５０からの水蒸気が添加され、次いで、受熱用流路部分３６を通流する間に、後処理用流路４０の授熱用流路部分４４を通流する改質済みガスとの熱交換により予熱された後、前処理済みガスとして前処理済みガス送出口５から送出される。
【００７９】
改質済みガスは、後処理用流路４０の授熱用流路部分４４を通流する間に、前処理用流路３０の受熱用流路部分３６を通流する前処理済みガスとの熱交換により冷却され、次いで、１段目変成用流路部分４５、２段目変成用流路部分４６を順に通流する間に変成処理されると共に、燃焼排ガス流路６０の冷却用流路部分６３を通流する燃焼排ガスにより冷却され、次いで、選択酸化用流路部分４７を通流する間に選択酸化処理されると共に、冷却水流路７０を通流する改質水により冷却されて除湿され、そのように変成処理及び選択酸化処理されると共に除湿処理された改質済みガスが、生成ガスとして生成ガス送出口７から送出される。
【００８０】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ）  前処理用流路３０を用いて前処理部Ｍｂを形成するに、上記の実施形態では、脱酸素処理部１０１、脱硫処理部１０２及び水蒸気添加処理部１０３を形成したが、それら以外のものを形成しても良く、あるいは、少なくとも、脱硫処理部１０２及び水蒸気添加処理部１０３のうちの一つを形成するだけでも良い。
又、後処理用流路４０を用いて後処理部Ｍａを形成するに、上記の実施形態では、変成処理部１０４及び選択酸化処理部１０５の両方を形成したが、いずれか一方を省略しても良い。
【００８１】
（ロ）  上記の実施形態では、前処理部Ｍｂ及び後処理部Ｍａに加えて、装置本体Ｍに、除湿部１０６、前処理済みガス予熱部１０７、水蒸気生成部１０８及び変成処理用冷却部１０９を一体的に備えたが、全て又は一部を省略しても良い。
【００８２】
（ハ）  面状のヒータを直方体形状の装置本体３における正面及び後面夫々における複数に分割された領域の夫々に対応して設けるに、上記の実施形態における配置形態、即ち、前処理部Ｍｂ及び後処理部Ｍａ夫々に対応して各別に設ける配置形態に限定されるものではない。
例えば、前処理部Ｍｂにおける脱酸素処理部１０１及び脱硫処理部１０２夫々に対応して各別に設けても良い。あるいは、後処理部Ｍａにおける変成処理部１０４及び選択酸化処理部１０５夫々に対応して各別に設けても良い。
又、水蒸気生成部１０８や前処理済みガス予熱部１０７に対応して各別に設けても良い。
更に、直方体形状の装置本体３における正面及び後面以外の面に設けても良い。
【００８３】
（ニ）  装置本体３の配置姿勢は、上記の実施形態において例示した配置姿勢、即ち、開口面部１ｓを鉛直方向に沿わせ、且つ、前処理部Ｍｂが上位となり、後処理部Ｍａが下位となる姿勢に限定されるものではない。
【００８４】
（ホ）  閉鎖部材２と流路構成体１の各流路３０，４０、５０，６０，７０の隔壁部１ｗにおける閉鎖部材２に対向する部分との間を気密状に封止する手法は、上記の実施形態の如きレーザー光による溶接に限定されるものではなく、例えば、ロウ付けや接着剤による手法でも良い。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
以上説明したように、構成の簡素化により低廉化を図り得る水素含有ガス生成装置用のガス処理装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１        流路構成体
１ｓ      開口面部
１ｗ      隔壁部分
２        閉塞部材
３        装置本体
４        原燃料ガス受入口
５        前処理済みガス送出口
６        改質済みガス受入口
７        生成ガス送出口
９        脱硫触媒（前処理用触媒）
１０      変成触媒（後処理用触媒）
１１      選択酸化触媒（後処理用触媒）
２７      前処理部用ヒータ（ヒータ）
２８      後処理部用ヒータ（ヒータ）
３０      前処理用流路
３１      開口部
３２      上流端部（他端）
３３      下流端部（一端）
３５      脱流用流路部分（前処理用流路における脱硫処理部を形成する流路部分）
３６      受熱用流路部分（前処理用流路における下流端側の流路部分）
４０      後処理用流路
４１      開口部
４２      上流端部（一端）
４３      下流端部（他端）
４４      授熱用流路部分（後処理用流路における上流端側の流路部分）
４５      １段目変成用流路部分（後処理用流路における１段目変成処理部を形成する流路部分）
４６      ２段目変成用流路部分（後処理用流路における２段目変成処理部を形成する流路部分）
４７      選択酸化用流路部分（後処理用流路における一酸化炭素除去処理部を形成する部分）
５０      改質水用流路
５１      開口部
６１      開口部
６２      加熱用流路部分（加熱媒体用流路）
６３      冷却用流路部分（冷却媒体用流路）
７０      冷却水流路
７１      開口部
１０２    脱硫処理部
１０３    水蒸気添加処理部
１０４    変成処理部
１０４ｆ  １段目変成処理部
１０４ｓ  ２段目変成処理部
１０５    選択酸化処理部（一酸化炭素除去処理部）
１０６    除湿部
１０７    前処理済みガス予熱部
１０８    水蒸気生成部
１０９    変成処理用冷却部
Ｍ        水素含有ガス生成装置用のガス処理装置
Ｍａ      後処理部
Ｍｂ      前処理部
Ｒ        改質処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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