(57)【要約】【課題】  水添脱硫に必要な水素ガスを改質ガスのリサイクルによって供給するシステムにおいて、改質ガスに含まれる水蒸気の凝縮によるガス流路の塞栓を防止するための機構を備えた燃料改質システムを提供する。【解決手段】  改質ガスのリサイクルによって供給するシステムの還流ガス管路が、脱硫器、改質器、ＣＯ変成器、ＣＯ選択酸化器からなる群より選ばれた少なくとも１の反応器からの排熱を前記還流ガス管路が受熱するように配設されることによって、改質リサイクルガスが還流ガス管路内でその露点温度以下となることを防止する。前記還流ガス管路は、還流ガス管路内に存在する水のドレンを、重力の助けを借りてガスの流れに沿って移動させ、還流ガス管路内から排出させるように、その還流ガス管路を流通する改質リサイクルガスの流路が、水平方向に対して少なくとも昇り勾配とならないように配設されていることが好ましい。【選択図】  図１
2006104003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原燃料ガスに含まれる硫黄化合物濃度を低減する脱硫器と、
前記脱硫器により処理された燃料ガスを水素リッチガスに改質する改質器と、
前記改質器により処理された燃料ガスに含まれる一酸化炭素濃度を低減するＣＯ濃度低減器と、
前記脱硫器、前記改質器、前記ＣＯ濃度低減器及び該ＣＯ濃度低減器の下流に配設される機器に燃料ガスを流通させるための燃料ガス管路と、
前記燃料ガス管路の途中から分岐するガス管路であって、少なくとも前記改質器を通過して水素リッチガスに改質された燃料ガスの一部を改質リサイクルガスとして前記脱硫器に還流させるように配設された還流ガス管路とを少なくとも備えた燃料改質システムにおいて、
前記還流ガス管路を加温して、該還流ガス管路を改質リサイクルガスの露点温度以上に保つようにしたことを特徴とする燃料改質システム。
【請求項２】
前記ＣＯ濃度低減器が、前記改質器により処理された燃料ガスに含まれる一酸化炭素を変成するＣＯ変成器から構成され、前記還流ガス管路は、前記改質器で水素リッチガスに改質され更に前記ＣＯ変成器で処理された燃料ガスの一部を改質リサイクルガスとして前記脱硫器に還流させるように配設されている請求項１記載の燃料改質システム。
【請求項３】
前記ＣＯ濃度低減器が、前記改質器により処理された燃料ガスに含まれる一酸化炭素を変成するＣＯ変成器と、前記ＣＯ変成器により処理された燃料ガスに含まれる一酸化炭素を選択的に酸化するＣＯ選択酸化器と、前記ＣＯ変成器と前記ＣＯ選択酸化器との間に接続され燃料ガスを流通させるための燃料ガス管路とから構成され、前記還流ガス管路は、前記ＣＯ変成器と前記ＣＯ選択酸化器との間の該燃料ガス管路の途中から分岐し、前記ＣＯ変成器により処理された燃料ガスの一部を改質リサイクルガスとして前記脱硫器に還流させるように配設されている請求項１記載の燃料改質システム。
【請求項４】
前記還流ガス管路を加温する加温手段が、前記脱硫器、前記改質器又は前記ＣＯ濃度低減器からなる群より選ばれた少なくとも１の反応器からの排熱を前記還流ガス管路が受熱することによるものである請求項１〜３記載の燃料改質システム。
【請求項５】
前記還流ガス管路は、該還流ガス管路を流通する改質リサイクルガスの流路が、水平方向に対して少なくとも昇り勾配とならないように配設されている請求項１〜４記載の燃料改質システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料改質システムに関し、より詳細には、炭化水素化合物を主成分とする原燃料ガスを改質し水素リッチガスを製造する燃料改質システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電解質を介して水素と酸素を電気化学的に反応させることで物質の化学結合エネルギーから直接に電気エネルギーを取り出すことができる燃料電池発電装置は、１ｋＷ級から１０００ｋＷ級の電気出力の幅広い範囲の発電システムで高い発電効率が得られ、また、窒素酸化物NOxや硫黄酸化物SOx等の大気汚染物質の排出量が少ないことから、クリーンエネルギーの供給法としてその利用が期待されている。
【０００３】
燃料電池には、燃料として水素ガス濃度が高い水素リッチガスを供給する必要があり、その水素リッチガスの製造・供給方法はシステムによって様々であるが、メタノール、メタン、プロパン、ブタン等の炭化水素化合物を主成分とする原燃料ガスを、改質触媒の存在下、高温で水蒸気と反応させる水蒸気改質反応を利用して得ることができる。例えば、メタンガスを水蒸気改質した場合の水素ガス発生反応系は次式に示す化学反応式によって代表的に記述される。
【０００４】
ＣＨ４ ＋ Ｈ２Ｏ → ＣＯ ＋ ３Ｈ２
実際には、炭化水素化合物を主成分とする燃料ガスが、反応器である改質器を流通し、通常６００〜７００℃の至適反応温度下、改質器を構成する触媒保持用の担体に担持される改質触媒に接触することによってその反応が進行する。
【０００５】
家庭の電気需要や熱需要を充たすための家庭用オンサイト発電システム等では、広く一般家庭に供給されているメタンを主成分とする都市ガスやＬＰガス（液化石油ガス）等をそのまま水素リッチガスの製造・供給原料とすることができるので、インフラ基盤を整備する必要がなく社会的にも低コストで利用することができ、好都合であるが、その際、都市ガスやＬＰガスに付臭剤として添加されている数ｐｐｍ程度の微量の硫黄化合物は、反応に伴って改質触媒に接触し、その付着による改質触媒の機能低下の原因となり問題である。
【０００６】
そのような硫黄分による改質触媒の被毒の問題を防ぐためには、改質器の上流に脱硫器を設置して原燃料ガスを脱硫処理し、あらかじめ原燃料ガスから硫黄化合物を除去しておけばよいが、そのための脱硫法には、硫黄化合物を吸着剤に吸着する方法や、水素を添加していったん硫化水素にしてから硫化水素を除去する方法などが知られている。このうち水素を添加して行なう水添脱硫は原理的には次式に示す化学反応式によって説明される。なお、次式においてＲは炭化水素基を示す。
【０００７】
Ｒ−ＣＨ２ＳＨ ＋ Ｈ２ → Ｒ−ＣＨ３ ＋Ｈ２Ｓ    （１）
Ｈ２Ｓ + ＺｎＯ → ＺｎＳ + Ｈ２Ｏ              （２）
実際には、原燃料ガス中の硫黄化合物（Ｒ−ＣＨ２ＳＨ）が、通常２００〜３００℃の至適反応温度下、脱硫器を構成する触媒保持用の担体に担持される脱硫用触媒の触媒作用によって、水素と反応して硫化水素（Ｈ２Ｓ）に変換する。発生する硫化水素は、脱硫器を構成する吸着剤保持用の担体に担持される吸着剤、酸化亜鉛（ＺｎＯ）と反応し、硫化亜鉛（ＺｎＳ）として脱硫器を構成する担体に保持され、燃料ガス中から除去される。
【０００８】
ここで、前式（１）より明らかなとおり、この反応には水素が要求されるため、原燃料ガスとなる都市ガスやＬＰガス等に水素を添加する必要があるが、通常、家庭用オンサイト発電システム等では、大型の水素製造プラントとは異なり水素を精製する過程がないため、水添脱硫に必要な水素を供給するために、改質器により水素リッチガスに改質された燃料ガスの一部を改質リサイクルガスとして脱硫器に還流させるシステムを採用するのが一般的である。
【０００９】
改質リサイクルガスを脱硫器に還流させるシステムを採用した例として、例えば、下記特許文献１には、水添脱硫触媒を充填した脱硫器と、炭化水素系燃料を改質して得た改質ガスの一部を前記脱硫器の入口に戻すラインとを備えた燃料ガス改質装置において、前記改質ガスの一部の戻りライン中に、改質ガス中の水分を除去する水分除去手段を設けたことを特徴とする燃料ガス改質装置が開示されている。
【００１０】
更に、下記特許文献２には、原燃料を改質して水素リッチガスに変換する改質反応器と、前記改質反応器の下流側に設けられて、改質反応済の燃料ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）を選択的に二酸化炭素（ＣＯ２）に酸化するＣＯ選択酸化反応器とを少なくとも備え、原燃料を改質してＣＯ濃度の低い水素リッチガスを製造する燃料改質システムにおいて、前記改質反応器の下流側であって前記ＣＯ選択酸化反応器の上流側の間の改質反応済の燃料ガスの少なくとも一部のガスから水蒸気を凝縮分離する水蒸気凝縮分離手段と、前記水蒸気凝縮分離手段で水蒸気が凝縮分離除去されたガスを、前記改質反応器に供給する原燃料にリサイクルガスとして混合するリサイクルラインとを備えたことを特徴とする燃料改質システムが開示されている。
【特許文献１】特開２００２−９７００１号公報
【特許文献２】特開２００２−３５６３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
水添脱硫のために原燃料ガスに混合すべき水素量は、水素ガス濃度として５〜１５％程度であり、通常、１〜数ｋＷ級の小型の燃料電池発電システムでは、水素ガス濃度６０〜７０％程度の改質リサイクルガスを１．４〜４Ｌ／ｍｉｎ程度の流量で原燃料ガスに供給するように設定される。また、その際、改質リサイクルガスを脱硫器に還流させるための還流ガス管路内の内径は、その取り回しを容易にするために３〜６ｍｍ程度に設定される。
【００１２】
しかしながら、還流ガス管路の内径をこのように細くせざるをえない条件下では、改質リサイクルガスに混入している水分が凝縮して還流ガス管路内で塞栓し、安定した水素添加ができないという問題があった。
【００１３】
このような問題に対して、上記特許文献１又は特許文献２では、改質リサイクルガスに含まれる水蒸気を予め除去しておく方法を提案している。すなわち、還流ガス管路の上流側に設置される水蒸気凝縮分離器によって、流入する改質リサイクルガスから水分が除去され、水の結露やドレンの発生を防ぐことができる。
【００１４】
しかしながらこの方法では、冷却器や凝縮器とから構成される水蒸気凝縮分離器や、改質リサイクルガスから除去された水を排水する構造体が必要となり、システムが複雑になることから、特に小型の燃料電池発電システムにおいては、コンパクト化、コストダウンの妨げになっていた。
【００１５】
したがって、本発明の目的は、水添脱硫に必要な水素ガスを改質ガスのリサイクルによって供給するシステムにおいて、改質ガスに含まれる水蒸気の凝縮によるガス流路の塞栓を防止するための新たな機構を備えた燃料改質システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の燃料改質システムは、原燃料ガスに含まれる硫黄化合物濃度を低減する脱硫器と、前記脱硫器により処理された燃料ガスを水素リッチガスに改質する改質器と、前記改質器により処理された燃料ガスに含まれる一酸化炭素濃度を低減するＣＯ濃度低減器と、前記脱硫器、前記改質器、前記ＣＯ濃度低減器及び該ＣＯ濃度低減器の下流に配設される機器に燃料ガスを流通させるための燃料ガス管路と、前記燃料ガス管路の途中から分岐するガス管路であって、少なくとも前記改質器を通過して水素リッチガスに改質された燃料ガスの一部を改質リサイクルガスとして前記脱硫器に還流させるように配設された還流ガス管路とを少なくとも備えた燃料改質システムにおいて、前記還流ガス管路を加温して、該還流ガス管路を改質リサイクルガスの露点温度以上に保つようにしたことを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、上記還流ガス管路に改質リサイクルガスを流通させる際に、その改質リサイクルガスの露点温度以上に保たれた還流ガス管路を流通させることができるので、改質リサイクルガスが還流ガス管路内でその露点温度以下になるのを防ぐことができる。
【００１８】
本発明の燃料改質システムにおいては、前記ＣＯ濃度低減器が、前記改質器により処理された燃料ガスに含まれる一酸化炭素を変成するＣＯ変成器から構成され、前記還流ガス管路は、前記改質器で水素リッチガスに改質され更に前記ＣＯ変成器で処理された燃料ガスの一部を改質リサイクルガスとして前記脱硫器に還流させるように配設されている構成とすることができる。
【００１９】
この態様によれば、ＣＯ変成器によってＣＯ濃度が１％程度にまで低減した改質ガスの一部を改質リサイクルガスとして脱硫器に還流させることができる。
【００２０】
また、本発明の燃料改質システムにおいては、前記ＣＯ濃度低減器が、前記改質器により処理された燃料ガスに含まれる一酸化炭素を変成するＣＯ変成器と、前記ＣＯ変成器により処理された燃料ガスに含まれる一酸化炭素を選択的に酸化するＣＯ選択酸化器と、前記ＣＯ変成器と前記ＣＯ選択酸化器との間に接続され燃料ガスを流通させるための燃料ガス管路とから構成され、前記還流ガス管路は、前記ＣＯ変成器と前記ＣＯ選択酸化器との間の該燃料ガス管路の途中から分岐し、前記ＣＯ変成器により処理された燃料ガスの一部を改質リサイクルガスとして前記脱硫器に還流させるように配設されている構成とすることもできる。
【００２１】
この態様によれば、燃料電池に流入し燃料となる改質ガス中のＣＯ濃度を、ＣＯ選択酸化器によって１０ｐｐｍ以下程度にまで低くすることができ、同時に、一酸化炭素の選択的酸化に必要な空気から、改質リサイクルガスへ窒素が混入することを回避することができる。
【００２２】
また、本発明の燃料改質システムにおいて、前記還流ガス管路を加温する加温手段が、前記脱硫器、前記改質器又は前記ＣＯ濃度低減器からなる群より選ばれた少なくとも１の反応器からの排熱を前記還流ガス管路が受熱することによるものとすることができる。
【００２３】
この態様によれば、脱硫器、改質器及び／又はＣＯ濃度低減器からの排熱を有効に利用したシステムとすることができる。
【００２４】
更に、本発明の燃料改質システムにおいては、前記還流ガス管路は、該還流ガス管路を流通する改質リサイクルガスの流路が、水平方向に対して少なくとも昇り勾配とならないように配設されていることが好ましい。
【００２５】
この態様によれば、還流ガス管路内に存在する水のドレンを、地球の重力の助けを借りてガスの流れに沿って移動させ、還流ガス管路内から排出することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、還流ガス管路を流通する改質リサイクルガスからの放熱を防ぐことができ、改質リサイクルガスに含まれている水蒸気の凝縮によって水の結露やドレンが生じることを防ぐことができる。
【００２７】
また、本発明の好ましい態様によれば、改質リサイクルガスを、流れ方向に対して少なくとも昇り勾配とならないようにしながら流通させて脱硫器の上流側にて原燃料ガスと混合することで、仮に還流ガス管路内に水の結露やドレンが生じた場合においても、それが重力の助けを借りて流れに沿って運ばれるため、凝縮したドレンで還流ガス管路内の流路が一時的または恒久的に閉塞して流れが安定しなくなることを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明において利用する原燃料ガスに特に制限はないが、一般家庭に供給される都市ガスやＬＰガス等を好ましく利用することができる。
【００２９】
本発明において利用する燃料電池に特に制限はないが、固体高分子型燃料電池やりん酸型燃料電池を好ましく用いることができる。その場合、発電出力０．５〜３ｋＷ級の燃料電池発電システムとすれば、本発明の燃料改質システムはより効果的に構成される。
【００３０】
上記還流ガス管路に流入する改質リサイクルガスの水蒸気分圧は２０ｋＰａ程度であり、その露点は５５〜６５℃となっている。したがって、本発明において、改質リサイクルガスが流通する還流ガス管路を改質リサイクルガスの露点温度以上に保つための温度は適宜設定すればよいが、７０℃以上とすることが好ましい。
【００３１】
本発明において、脱硫用改質リサイクルガスを上記還流ガス管路を通じて原燃料ガスが供給されるガス管路内に流入させるためには、ガス管路内の背圧の差による受動的な流入によればよいが、改質器の上流側に燃料ガス圧縮器を配置して改質リサイクルガスを混合された燃料ガスが燃料ガス圧縮器を流通した後に脱硫器に流入するようにすれば、供給される原燃料ガスと還流ガス管路内の改質リサイクルガスとのガス圧差によって、燃料ガス圧縮器の吸入側に必要量の脱硫用改質リサイクルガスを流入させることができ、好ましい。
【００３２】
改質反応で発生する一酸化炭素（ＣＯ）は、上記ＣＯ濃度低減器に流通させて低減することができるが、改質した燃料ガスをりん酸形燃料電池に供給して利用する場合には、上記ＣＯ濃度低減器として、ＣＯ濃度を１％程度にまで低減するＣＯ変成器を利用することができる。また、前記燃料ガスを固体高分子型燃料電池に供給して利用する場合には、燃料となる改質ガス中のＣＯが固体高分子型燃料電池の電解質膜の機能低下をもたらすため、ＣＯ濃度を１０ｐｐｍ以下程度にまで低くする必要がある。したがって、ＣＯ変成器とともに、更にその下流に、空気中の酸素によって一酸化炭素を選択的に酸化するＣＯ選択酸化器が燃料ガス管路を通じて接続され、そのように配設されたＣＯ変成器とＣＯ選択酸化器とをもって上記ＣＯ濃度低減器とすることが好ましい。
【００３３】
上記ＣＯ選択酸化器を流通した改質ガスには窒素が混入するが、窒素は改質器でアンモニアとなって燃料電池の特性を下げるので、このような窒素を含む改質ガスを燃料ガスに還流させることは好ましくない。したがって、ＣＯ選択酸化器を設けてＣＯ選択酸化反応をおこなう場合は、上記還流ガス管路は、ＣＯ変成器の下流であってＣＯ選択酸化器の上流から分岐するように構成することが好ましい。
【００３４】
本発明において、上記脱硫器での水添脱硫のために用いられる水添脱硫触媒に特に制限はなく、Ｃｏ−Ｍｏ系、Ｎｉ−Ｍｏ系等の水添脱硫触媒を用いることができるが、その至適反応温度は２００〜３００℃であることが好ましい。
【００３５】
本発明において、上記改質器での水蒸気改質のために用いられる改質触媒に特に制限はなく、貴金属系またはニッケル系触媒等の改質触媒を用いることができるが、その至適反応温度は６００〜７００℃であることが好ましい。また、その反応のための加熱手段に特に制限はないが、改質器に設置したバーナで燃料電池からのオフガスを燃焼し、その燃焼ガスで改質器に充填される触媒を外部より加熱する方式とすれば、燃料電池からのオフガスを有効に利用でき、好ましい。
【００３６】
本発明において、上記ＣＯ変成器では、ＣＯ変成器を構成する触媒保持用の担体に担持されるＣＯ変成用触媒の触媒作用によって、改質処理された燃料ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）は水蒸気と反応し（いわゆるＣＯシフト反応）、二酸化炭素（ＣＯ２）と水素とに変成される。ここで、上記ＣＯ変成器でのＣＯ変成のために用いられるＣＯ変成用触媒に特に制限はなく、銅-亜鉛系触媒等のＣＯ変成用触媒を用いることができるが、その至適反応温度は１８０〜３５０℃であることが好ましい。また、その反応のための温度制御手段を設けてもよいが、改質器から送出される改質処理された燃料ガスがその至適反応温度範囲に保たれる場合は、特に温度制御する必要はない。
【００３７】
本発明において、上記ＣＯ選択酸化器では、ＣＯ選択酸化反応に導入される空気中の酸素が、ＣＯ選択酸化器を構成する触媒保持用の担体に担持されるＣＯ選択酸化用触媒の触媒作用によって、改質処理された燃料ガスに含まれる水素とは反応せずにＣＯとのみ反応し（いわゆるＣＯ選択酸化）、その結果ＣＯ変成処理された燃料ガスに残存するＣＯは、二酸化炭素（ＣＯ２）へと選択的に酸化される。ここで、上記ＣＯ選択酸化器でのＣＯ選択酸化のために用いられるＣＯ選択酸化用触媒に特に制限はなく、ゼオライト担持型触媒等のＣＯ選択酸化用触媒を用いることができるが、その至適反応温度は１２０〜１７０℃であることが好ましい。また、その反応のための温度制御手段を設けてもよいが、ＣＯ変成器から送出される改質処理された燃料ガスがその至適反応温度範囲に保たれる場合は、特に温度制御する必要はない。
【００３８】
本発明において、上記水添脱硫、水蒸気改質、ＣＯシフト反応、ＣＯ選択酸化など一連の反応は１２０〜７００℃と高温条件下での反応であるため、上記還流ガス管路に流入する改質ガスは１２０〜１５０℃程度の高温であるが、還流ガス管路内を流通する間の放熱を防ぐために、上記還流ガス管路は、ロックウール、グラスウール、ケイ酸カルシウム等の材質の保温材によって、その全部又は一部を覆ってもよい。
【００３９】
本発明において、上記脱硫器、改質器、ＣＯ変成器、ＣＯ選択酸化器は、それぞれその内部での触媒反応温度がいずれか１又は２以上の反応器の表面に熱伝導されるように構成されればよく、汎用されている反応器を利用することができる。例えば、上記の好ましい態様の運転温度での各反応器の表面温度は、脱硫器で１５０〜２５０℃程度、改質器で４００〜６００℃程度、ＣＯ変成器で１５０〜３００℃程度、ＣＯ選択酸化器で１００〜１５０℃程度となっている。  
【００４０】
本発明において、上記還流ガス管路を加温する手段に特に制限はないが、上記脱硫器、改質器、ＣＯ変成器、ＣＯ選択酸化器からの排熱を上記還流ガス管路が受熱する方式とすることができる。この場合、上記還流ガス管路をそれらの反応器の表面に接するように配設すれば、直接に効率よく排熱を受熱することができ、好ましい。その際、還流ガス管路の過度の加熱を防ぐために、上記材質の保温材を介して受熱させてもよい。
【００４１】
本発明において使用するガス管の材質に特に制限はないが、ステンレス、ポリプロピレンでであれば、耐久性、耐熱性、耐圧性、熱伝導性、成型加工のしやすさ等の面から好ましい。
【００４２】
以下、図面を用いて本発明について更に詳細に説明するが本発明はこれに限定されるものではない。
【００４３】
図１は、本発明の燃料改質システムの一実施形態を模式的に示す構成図である。この実施形態は、本発明の燃料改質システムを、原燃料ガスとして都市ガスを利用する燃料電池発電装置に適用したものである。
【００４４】
この燃料電池発電装置では、原燃料ガスである都市ガスが、図中直線と矢印で示すガス管路を、脱硫器３、ガス圧縮機９、改質器４、ＣＯ変成器５、ＣＯ選択酸化器６の順に通過して、水素リッチガスに改質された燃料ガスが、燃料電池の燃料電池セル７のアノード電極側２１に供給される。なお、２２はカソード電極側、２３は電解質である。
【００４５】
上記改質器４は、改質触媒担持部４ａと燃焼ガス発生部４ｂとを具備し、脱硫器３によって脱硫処理された燃料ガスが改質触媒担持部４ａに担持される改質触媒に接触するように構成されている。また、その燃焼ガス発生部４ｂには、アノード電極側２１にから排出され、利用されない水素ガスを含有するオフガスの一部を改質器に還流させるためのオフガス用戻りガス管路２が接続され、オフガスを空気燃焼して発生する燃焼ガスを利用して、改質触媒担持部４ａを水蒸気改質に適した温度に温度調節するようになっている。
【００４６】
図１に示される燃料改質システムでは、ＣＯ変成器５とＣＯ選択酸化器６のガス管路の途中に位置する上方側分岐点Ａから分岐するガス管路が、再び原燃料ガスが供給されるガス管路へと戻されるように下方側分岐点Ｂで燃料ガス管路に接続され、還流ガス管路１が形成されている。ここで、上方側分岐点Ａとは、重力方向に関して下方側分岐点Ｂよりも上方に配置されているガス管路の分岐点であり、その結果、還流ガス管路１を流通する改質リサイクルガスの流路が、水平方向に対して少なくとも昇り勾配とならないようになっている。その還流ガス管路１が改質器４の表面に接するように配設され、図中点線で示す還流ガス管路１の受熱部分１aにおいて改質器４からの排熱を受熱するようなっている。
【００４７】
この態様によれば、従来の燃料電池発電装置の構成のうち、脱硫用改質リサイクルガスの戻り流路の配管配置を変更することで、本発明の燃料改質システムとすることができる。
【００４８】
図２は、本発明の燃料改質システムにおいて、還流ガス管路を加温する手段の一実施形態を示す模式図である。
【００４９】
ここでは、図２aに模式的に示される円筒状の改質器４が保温材１０に覆われており、その外周表面上を還流ガス管路１がらせん状に巻きついて、上方側分岐点Ａと下方側分岐点Ｂとの間に位置する還流ガス管路の受熱部分１a（図２ｂ）が改質器４からの排熱を受熱するようなっている。なお、図では示さないが、保温材１０は改質器４の表面に物理的に接するように配され、還流ガス管路１が改質器４の外周表面上を、保温材１０を挟んで直接に巻きつくようになっている。
【００５０】
この態様によれば、改質器４からの排熱を還流ガス管路に受熱させることができる一方で、保温材を介して受熱させることで、還流ガス管路の過度の加熱を防ぐことができる。また、還流ガス管路内に存在する水の結露やドレンは重力の作用によって下方側分岐点Ｂへと移動するので、還流ガス管路内から受動的に排泄させることができる。
【００５１】
なお、一旦改質リサイクルガスが還流して都市ガスと混合した後の燃料ガス中での水蒸気分圧は、２〜６ｋＰａとなり、その露点は１７〜３６℃程度であるため、上記脱硫器に都市ガスを流通させるための燃料ガス管路内における水蒸気の凝縮を危惧する必要性は少ない。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明によれば、脱流用改質リサイクルガスの水蒸気凝縮を防止するための新たな機構を備えた燃料改質システムを提供することができる。また、本発明の燃料改質システムを燃料電池発電装置に採用することによって、燃料電池発電装置の構成の簡素化によるコストダウン、コンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の燃料改質システムの一実施形態を模式的に示す構成図である。
【図２】本発明の燃料改質システムの還流ガス管路を加温する手段の一実施形態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５４】
１    還流ガス管路
１ａ  還流ガス管路の受熱部分
２    オフガス用戻りガス管路
３    脱硫器
４    改質器
４ａ  改質触媒担持部
４ｂ  燃焼ガス発生部
５    ＣＯ変成器
６    ＣＯ選択酸化器
７    燃料電池セル
９    ガス圧縮器
１０  保温材
２１  アノード電極側
２２  カソード電極側
２３  電解質
Ａ    上方側分岐点
Ｂ    下方側分岐点
【図１】
2006104003.tif 000003
【図２】
2006104003.tif 000004