(57)【要約】【課題】  優れた耐熱性、断熱性を有し、実用性が十分である燃料処理装置、当該燃料処理装置を備える燃料電池発電システム及び被断熱体を提供する。【解決手段】  原料燃料Ｇを処理して水素を主成分とする燃料ガスＪに改質する燃料処理装置において、改質に利用する熱を発生する熱源２を収容する略筒状に形成された筒状体であって、相対的に温度の低い筒状体低温部と温度の高い筒状体高温部とを有する筒状体３Ａと、筒状体高温部を外部に対して断熱する無機質多孔体４と、筒状体低温部を外部に対して断熱する粉体５とを備えるように構成されるので、優れた耐熱性、断熱性を有し、実用性が十分である燃料処理装置を提供することができる。【選択図】  図１
2006096597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料燃料を処理して水素を主成分とする燃料ガスに改質する燃料処理装置において；
前記改質に利用する熱を発生する熱源を収容する略筒状に形成された筒状体であって、相対的に温度の低い筒状体低温部と温度の高い筒状体高温部とを有する筒状体と；
前記筒状体高温部を外部に対して断熱する無機質多孔体と；
前記筒状体低温部を外部に対して断熱する粉体とを備える：
燃料処理装置。
【請求項２】
原料燃料を改質し、水素を主成分とする改質ガスを生成する改質部と；
前記改質ガス中の一酸化炭素を低減して燃料ガスを生成する一酸化炭素低減部と；
前記改質に利用する熱を発生する熱源を収容する略筒状に形成された筒状体であって、相対的に温度の低い筒状体低温部と温度の高い筒状体高温部とを有する筒状体と；
前記改質部を外部に対して断熱する無機質多孔体と；
前記一酸化炭素低減部を外部に対して断熱する粉体とを備え：
前記改質部は前記筒状体高温部の側に、前記一酸化炭素低減部は前記筒状体低温部の側にそれぞれ配置される；
燃料処理装置。
【請求項３】
前記無機質多孔体と前記粉体の外側を覆う表面材と；
前記表面材の内側であって前記筒状体低温部の側に前記原料燃料を導入する配管を備え；
前記粉体は、前記表面材の内側に充填され前記配管を覆う、
請求項１又は請求項２に記載の燃料処理装置。
【請求項４】
前記表面材の内側にスラリー状の混合物を流し込み、発泡させ硬化させることによって形成され、前記粉体の前記筒状体の軸方向の一方の端面を覆う無機質発泡体を備える；
請求項３に記載の燃料処理装置。
【請求項５】
前記混合物は、シリカ・アルミナ系微粒子粉末を含んで配合される、
請求項４に記載の燃料処理装置。
【請求項６】
原料燃料を処理して水素を主成分とする燃料ガスに改質する燃料処理装置において；
前記改質に利用する熱を発生する熱源を収容する略筒状に形成された筒状体と；
前記筒状体を外部に対して断熱する無機質多孔体と；
前記筒状体と前記無機質多孔体との間に形成される空隙を充填する粉体を備える；
燃料処理装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の燃料処理装置と；
前記燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学的反応により発電する燃料電池とを備える；
燃料電池発電システム。
【請求項８】
温度の高い被断熱体であって；
前記被断熱体を外部に対して断熱する粉体と；
前記粉体を収納するケーシングを備える；
被断熱体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料処理装置、燃料電池発電システム及び被断熱体に関し、特に優れた耐熱性、断熱性を有し、実用性が十分である燃料処理装置、当該燃料処理装置を備えた燃料電池発電システム及び被断熱体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、水素を主成分とする燃料ガスを生成し燃料電池の燃料極に供給すると共に、空気等の酸素を含む酸化剤ガスを燃料電池の空気極に供給して電気化学的反応により発電する燃料電池発電システムがある。
【０００３】
このような燃料電池発電システムでは、都市ガス、ＬＰＧ、消化ガス、メタノール、ＧＴＬ、天然ガス、灯油などの原料燃料から燃料電池、例えば、固体高分子型燃料電池に用いる水素を発生させる燃料処理装置を備える。当該燃料処理装置では、原料処理効率を高めるため、また装置内部の温度バランスを適正に保つために、装置の燃焼部、触媒層、熱交換部分等を１００℃から８００℃以上の高温度に維持・安定させることが条件となる。この条件を満足させるために、例えば、燃料処理装置の燃焼部、触媒層、熱交換部分等に、これらの形状、構造に合わせ、不燃性、耐熱性、断熱性を有する断熱成型体を装着、挿入し、あるいは被覆することが必要であった（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−１８２５２８号公報  （第５−１０頁、第１図）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような断熱成型体は、耐熱性と断熱性は満足するものの、例えば、圧縮成型等の手段で成型加工されるため、加工性が十分でなく、所望の形状に成型することが難しく、また、製作にも時間もかかってしまうことがあった。さらに、断熱成型体の表面硬度、強度が低いので外的衝撃に対して弱く、さらに、これらの固形断熱材は、例えば、固定が難しく、従来はテープ等で固定していたが、熱膨張により固形断熱材間、あるいは容器と固定断熱材との間に隙間が生じ、熱が外部に逃げる現象があった。また、例えば、複雑な配管が存在する空間や狭い空間等に充填する際には断熱材と装置との間に隙間ができ、断熱性能が低下する場合があり、実用性が十分でないことがあった。
【０００５】
そこで本発明は、優れた耐熱性、断熱性を有し、実用性が十分である燃料処理装置、当該燃料処理装置を備えた燃料電池発電システム及び被断熱体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による燃料処理装置は、例えば図１に示すように、原料燃料Ｇを処理して水素を主成分とする燃料ガスＪに改質する燃料処理装置において；改質に利用する熱を発生する熱源２を収容する略筒状に形成された筒状体であって、相対的に温度の低い筒状体低温部と温度の高い筒状体高温部とを有する筒状体３Ａと；筒状体高温部を外部に対して断熱する無機質多孔体４と；筒状体低温部を外部に対して断熱する粉体５とを備えるように構成される。
【０００７】
このように構成すると、無機質多孔体が筒状体高温部を外部に対して断熱し、例えば複雑な形状にも容易に設置することができる粉体が筒状体低温部を外部に対して断熱するので、優れた耐熱性、断熱性を有し、実用性が十分である燃料処理装置を提供することができる。
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項２に係る発明による燃料処理装置は、例えば図１に示すように、原料燃料Ｇを改質し、水素を主成分とする改質ガスＭを生成する改質部１４、１４Ａと；改質ガスＭ中の一酸化炭素を低減して燃料ガスＪを生成する一酸化炭素低減部１５、１５Ａ、１６、１６Ａと；改質に利用する熱を発生する熱源２を収容する略筒状に形成された筒状体であって、相対的に温度の低い筒状体低温部と温度の高い筒状体高温部とを有する筒状体３Ａと；改質部１４、１４Ａを外部に対して断熱する無機質多孔体４と；一酸化炭素低減部１５、１５Ａ、１６、１６Ａを外部に対して断熱する粉体５とを備え：改質部１４、１４Ａは筒状体高温部の側に、一酸化炭素低減部１５、１５Ａ、１６、１６Ａは筒状体低温部の側にそれぞれ配置されるように構成される。
【０００９】
このように構成すると、無機質多孔体が筒状体高温部の側の改質部を外部に対して断熱し、例えば複雑な形状にも容易に設置することができる粉体が筒状体低温部の側の一酸化炭素低減部を外部に対して断熱するので、優れた耐熱性、断熱性を有し、実用性が十分である燃料処理装置を提供することができる。
【００１０】
また請求項３に記載のように、請求項１又は請求項２に記載の燃料処理装置では、例えば図１に示すように、無機質多孔体４と粉体５の外側を覆う表面材６と；表面材６の内側であって筒状体低温部の側に原料燃料Ｇを導入する配管３４を備え；粉体５は、表面材６の内側に充填され配管３４を覆うように構成してもよい。
【００１１】
このように構成すると、燃料処理装置は、表面材を成型型として粉体を充填することで短時間で製作することができ、また、例えば複雑な配管がある場合でも隙間ができて断熱性能が低下してしまうことがない。
【００１２】
また請求項４に記載のように、請求項３に記載の燃料処理装置では、例えば図１に示すように、表面材６の内側にスラリー状の混合物を流し込み、発泡させ硬化させることによって形成され、粉体５の筒状体３Ａの軸方向の一方の端面を覆う無機質発泡体８を備えるように構成してもよい。
【００１３】
このように構成すると、燃料処理装置は、無機質発泡体が粉体の一方の端面を覆うので、粉体が表面材の外側に飛び出てしまうことがなく、断熱性能が低下してしまうことがない。さらに、無機質発泡体は表面材の内側にスラリー状の混合物を流し込み、発泡させ硬化させることによって形成されるので、例えば、複雑な形状な部分にも隙間なく容易に設置することができ、高温での良好な断熱性を有し、熱が外側に漏れるのを確実に防止することができる。なお、典型的には、粉体５の筒状体３Ａの軸方向の他方の端面は、無機質多孔体によって覆われる。
【００１４】
また請求項５に記載のように、請求項４に記載の燃料処理装置では、混合物は、シリカ・アルミナ系微粒子粉末を含んで配合してもよい。
【００１５】
このように構成すると、無機質発泡体は、優れた耐熱性を有し、熱が外側に漏れるのを確実に防止することができる。
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項６に係る発明による燃料処理装置は、例えば図３に示すように、原料燃料Ｇを処理して水素を主成分とする燃料ガスＪに改質する燃料処理装置において；改質に利用する熱を発生する熱源２を収容する略筒状に形成された筒状体３Ａと；筒状体３Ａを外部に対して断熱する無機質多孔体４と；筒状体３Ａと無機質多孔体４との間に形成される空隙を充填する粉体１０を備えるように構成される。
【００１７】
このように構成すると、無機質多孔体が筒状体を外部に対して断熱し、筒状体３Ａと無機質多孔体との間に形成される空隙に粉体１０が充填されるので、例えば、燃料処理装置を構成する部材の熱膨張率の違いに起因するクラックを防止することができ、熱が外部に逃げることを防止することができる。よって優れた耐熱性、断熱性を有し、実用性が十分である燃料処理装置を提供することができる。
【００１８】
上記目的を達成するために、請求項７に係る発明による燃料電池発電システムは、例えば図８に示すように、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の燃料処理装置１ｂと；燃料ガスＪと酸化剤ガスＮとの電気化学的反応により発電する燃料電池２０２とを備えるように構成される。
【００１９】
このように構成すると、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の燃料処理装置を備えるので、優れた耐熱性、断熱性を有し、実用性が十分である燃料電池発電システムを提供することができる。なお、典型的には、原料燃料は炭化水素系ガスであり、例えばメタンガスである。さらに、燃料電池は、典型的には、固体高分子型燃料電池である。
【００２０】
上記目的を達成するために、請求項８に係る発明による被断熱体は、例えば図６に示すように、温度の高い被断熱体であって；被断熱体を外部に対して断熱する粉体５と；粉体５を収納するケーシング６を備えるように構成される。
【００２１】
このように構成すると、例えば複雑な形状にも容易に設置することができる粉体が温度の高い被断熱体を外部に対して断熱し、さらに例えば、各部を構成する部材の熱膨張率の違いに起因する歪みを吸収することができ、熱が外部に逃げることを防止することができる。よって優れた耐熱性、断熱性を有し、実用性が十分である被断熱体を提供することができる。また、ケーシングを成型型として粉体を充填することで短時間で製作することのできる被断熱体を提供することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように本発明によれば、原料燃料を処理して水素を主成分とする燃料ガスに改質する燃料処理装置において、改質に利用する熱を発生する熱源を収容する略筒状に形成された筒状体であって、相対的に温度の低い筒状体低温部と温度の高い筒状体高温部とを有する筒状体と、筒状体高温部を外部に対して断熱する無機質多孔体と、筒状体低温部を外部に対して断熱する粉体とを備えるので、優れた耐熱性、断熱性を有し、実用性が十分である燃料処理装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。図１から図９は、発明を実施する形態の一例であって、図中、同一または類似の符号を付した部分は同一物または相当物を表わし、重複した説明は省略する。
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る燃料処理装置１の概略構成を示す断面図である。燃料処理装置１は、原料燃料としての原料ガスＧを処理して水素を主成分とする燃料ガスＪに改質する燃料処理装置である。具体的には、燃料処理装置１は、原料燃料Ｇを改質し、水素を主成分とする改質ガスＭを生成する改質部１４、１４Ａと、改質ガスＭ中の一酸化炭素を低減して燃料ガスＪを生成する一酸化炭素低減部１５、１５Ａ、１６、１６Ａとを備える。改質部は、後述する改質触媒層１４、隔壁１４Ａを、一酸化炭素低減部は、シフト触媒層１５、隔壁１５Ａ、選択酸化触媒層１６、隔壁１６Ａを含んで構成されている。なお、隔壁１４Ａ、１５Ａ、１６Ａは、典型的には金属製の素材で形成される。以下で説明する隔壁１４Ｂ、１５Ｂ、１５Ｃ、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２２Ａも特に断りのない限り同様に金属製の素材で形成されるものとして説明する。ここで、水素を主成分とするガスは、例えば、水素の成分がモル％で４０％以上、典型的には、約７０〜７５％程度のガスである。
【００２５】
改質触媒層１４には、原料ガスＧと改質用水Ｈを供給して原料ガスＧを改質反応により改質し、水素を主成分とする改質ガスＭを生成する改質触媒が充填されている。シフト触媒層１５には、改質ガスＭ中の前記一酸化炭素をシフト（変成）反応によりシフト（変成）し、シフトガスＩを生成するシフト触媒が充填されている。選択酸化触媒層１６には、シフトガスＩ中の一酸化炭素を一酸化炭素選択酸化反応により除去し、燃料ガスＪを生成する選択酸化触媒が充填されている。なお、改質触媒層１４、隔壁１４Ａ、シフト触媒層１５、隔壁１５Ａ、選択酸化触媒層１６、隔壁１６Ａについての詳細は後述する。
【００２６】
また、原料燃料Ｇは、典型的には、炭化水素系ガスであり、ここでは、メタンガスであるが、都市ガス、ＬＰＧ（Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ  Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｇａｓ）、消化ガス、メタノール、ＧＴＬ（Ｇａｓ  ｔｏ  Ｌｉｑｕｉｄ）や灯油等であってもよい。
【００２７】
さらに、燃料処理装置１は、改質に利用する熱を発生する熱源としてのバーナー炎２（図中二点鎖線にて図示）を収容する略筒状、典型的には、略円筒状に形成され両端面が開口した筒状体であって、相対的に温度の低い筒状体低温部と温度の高い筒状体高温部とを有する筒状体としての燃焼円筒体３Ａと、改質触媒層１４、隔壁１４Ａを外部に対して断熱する無機質多孔体としての第１の断熱成型体４と、シフト触媒層１５、隔壁１５Ａ、選択酸化触媒層１６、隔壁１６Ａを外部に対して断熱する粉体としての断熱充填体５とを備える。筒状体低温部、筒状体高温部については後述する。
【００２８】
燃料処理装置１は、さらに、燃焼用原料（燃焼用ガスＤと燃焼用空気Ｅ）を導入する燃焼原料導入部１１と、燃焼用原料を燃焼させてバーナー炎２を放出するバーナー１２と、燃焼円筒体３Ａによって画成され、バーナー１２を収容する燃焼室３と、燃焼排気ガスＦが通過する燃焼排気ガス流路２１、改質ガスＭが通過する改質ガス流路２２とを備える。
【００２９】
燃焼原料導入部１１は、燃焼円筒体３Ａの一方の端面を塞ぐように燃料処理装置１の図１において鉛直方向上部中央に設置され、原料導入口３１を有する。原料導入口３１から燃焼用原料（燃焼用ガスＤと燃焼用空気Ｅ）が導入される。バーナー１２は、略円筒状に形成され、両端面が開口している。バーナー１２は、一方の端面が燃料処理装置１の上部中央であって燃焼原料導入部１１の燃焼円筒体３Ａ側の面に形成された開口部１１Ａに接続される。バーナー１２は、燃焼円筒体３Ａと略同軸で設置され、燃焼原料導入部１１から導入される燃焼用原料（燃焼用ガスＤと燃焼用空気Ｅ）を燃焼させ、バーナー１２のもう一方の端面１２Ａからバーナー炎２を放出する。すなわち、バーナー炎２は、バーナー１２の燃焼原料導入部１１と対向する端面１２Ａに形成される。
【００３０】
燃焼室３は、円筒形状をした燃焼円筒体３Ａによってその周囲を画成され、バーナー１２を収容する。燃焼室３は、バーナー１２で燃焼用ガスＤを燃焼し、原料ガスＧの改質に利用する熱を発生し、改質触媒層１４を加熱する。バーナー１２で燃焼した燃焼用ガスＤの燃焼排気ガスＦは、燃焼排気ガス流路２１を通って改質触媒層１４を加熱しつつ、燃焼排気ガス導出流路３２から燃料処理装置１外に排気される。
【００３１】
本実施の形態では、燃焼円筒体３Ａは、バーナー炎２（図中二点鎖線にて図示）を略筒状内の一方の側に有する。バーナー炎２を略筒状内の一方の側に有するとは、略筒状に形成される筒状体の重心よりもずれた位置に熱源を有することをいう。燃焼円筒体３Ａは、上述したように、略円筒状に形成され、径方向の長さよりも軸方向の長さの方が長く形成され、すなわち、長手方向を有して形成される。燃焼円筒体３Ａは、バーナー１２の端面１２Ａが燃焼円筒体３Ａの軸方向の中心、すなわち燃焼円筒体３Ａの径方向と略直交する方向の中心よりも、燃焼原料導入部１１側とは反対側に位置するように設置され、バーナー炎２は燃焼円筒体３Ａの重心よりも軸方向、燃焼原料導入部１１反対側にずれた部分に位置する。
【００３２】
なお、燃焼円筒体３Ａは、バーナー１２の端面１２Ａが燃焼円筒体３Ａの径方向と略直交する方向（軸線方向）の中心よりも、燃焼原料導入部１１側に位置するように設置し、バーナー炎２が燃焼円筒体３Ａの重心よりも軸方向、燃焼原料導入部１１側にずれた部分に位置するように構成してもよい。どちらの場合でも、典型的には、燃焼用原料（燃焼用ガスＤと燃焼用空気Ｅ）を導入する流動方向の下流側、すなわち、バーナー炎２を放出する方向の下流側に、バーナー炎２は延びた形に形成され、温度の高い燃焼排気ガスＦが放出されるため、燃焼円筒体３Ａは、バーナー炎２を放出する方向の下流側が相対的に温度の高い筒状体高温部となる。これに対し、燃焼円筒体３Ａは、バーナー炎２を放出する方向の上流側、すなわち、燃焼原料導入部１１側が相対的に温度の低い筒状体低温部となる。
【００３３】
言い換えれば、燃焼円筒体３Ａは、軸線方向に温度分布を有しているということができる。改質触媒層１４、隔壁１４Ａ、シフト触媒層１５、隔壁１５Ａ、選択酸化触媒層１６、隔壁１６Ａ等は、後述するように、運転時に反応に適した温度を維持するように、当該温度分布に応じて燃料処理装置１内に配設される。典型的には、筒状体高温部は、燃焼円筒体３Ａの、バーナー１２がバーナー炎２を放出する方向の下流側の端面から２分の１から３分の２程度の部分、筒状体低温部は、燃焼円筒体３Ａの、バーナー１２がバーナー炎２を放出する方向の上流側の端面から３分の１から２分の１程度の部分である。また、典型的には、筒状体高温部の温度は５００℃程度以上、場合によって１０００℃程度であり、筒状体低温部の温度は５００℃程度以下である。
【００３４】
燃焼排気ガス流路２１は、一方の端面が開口した略円筒状に形成される隔壁２１Ａと燃焼円筒体３Ａとの間に円環形状に画成される空間、及び隔壁２１Ａの開口側に径方向に略円盤状に形成され隔壁２１Ｂと隔壁２１Ｃとの間に円環形状に画成される空間を含んで構成される。隔壁２１Ａは、径方向に燃焼円筒体３Ａよりも大きく、燃焼円筒体３Ａと略同軸に、燃焼原料導入部１１から遠い側が閉じた端面２１Ａ’となるように配設される。隔壁２１Ａは、内側に燃焼円筒体３Ａの略全体を収納するように形成されている。隔壁２１Ｂと隔壁２１Ｃとの間に円環形状に画成される空間には、略円形断面の配管である燃焼排気ガス導出流路３２が接続され、燃焼排気ガス流路２１を通過してきた燃焼排気ガスＦは、当該燃焼排気ガス導出流路３２を通過して外部に排気される。ただし、隔壁２１Ａの閉じた端面２１Ａ’は、燃焼円筒体３Ａの開口している端面と間隔を開けて設置されている。燃焼排気ガスＦは、隔壁２１Ａの閉じた端面２１Ａ’にぶつかって折り返し、当該間隔を開けられた空間を介して燃焼排気ガス流路２１に流入する。
【００３５】
改質触媒層１４は、隔壁２１Ａと略円筒形状に形成される隔壁１４Ａとによって画成される。隔壁１４Ａは、径方向に燃焼円筒体３Ａよりも大きく、燃焼円筒体３Ａと略同軸に配設される。隔壁１４Ａは、その内側に隔壁２１Ａを、閉じた端面２１Ａ’から２分の１から３分の２程度まで収納するように形成されている。また、隔壁１４Ａは、閉じた端面２１Ａ’側の端面が開口されているのに対して、当該開口した端面に対向する端面は、略円盤状に形成された隔壁１４Ｂによって閉鎖される。
【００３６】
改質触媒層１４は、当該画成された空間に、略円環形状に改質触媒が充填されている。改質触媒層１４に充填される改質触媒は、改質反応を促進するものであれば何でもよく、例えば触媒の種類としてＮｉ系改質触媒やＲｕ系改質触媒などが用いられる。また、改質触媒の形状は、効率的に反応を行うために粒状、円柱状、ハニカム状やモノリス状とするとよい。改質触媒層１４で、後述する原料ガス導入流路３４から供給される原料ガスＧの改質反応により生成される改質ガスＭは、改質ガス流路２２を通ってシフト触媒層１５に導入される。
【００３７】
改質ガス流路２２は、隔壁１４Ａと一方の端面が開口した略円筒状に形成される隔壁２２Ａとの間に円環形状に画成される。隔壁２２Ａは、径方向に隔壁１４Ａよりも大きく、燃焼円筒体３Ａと略同軸に、隔壁２１Ａの端面２１Ａ’側が閉じた端面２２Ａ’となるように配設される。隔壁２２Ａは、その内側に隔壁１４Ａを、開口した端面から２分の１から３分の２程度まで収納するように形成されている。ただし、隔壁２２Ａの端面２２Ａ’は、隔壁１４Ａの開口した端面と間隔を開けて設置される。改質ガスＭは、隔壁２２Ａの端面２２Ａ’にぶつかって折り返し、当該間隔を開けられた空間を介して改質ガス流路２２に流入し、隔壁２２Ａの開口した端面に連続して形成されるシフト触媒層１５に導入される。
【００３８】
シフト触媒層１５は、隔壁１４Ａと両端面が開口した略円筒状に形成される隔壁１５Ａとの間に円環形状に画成される。隔壁１５Ａは、径方向に隔壁１４Ａ、好適には隔壁２２Ａよりも大きく、燃焼円筒体３Ａと略同軸に配設される。隔壁１５Ａは、その内側に隔壁１４Ａを、隔壁１４Ｂから３分の１から２分の１程度まで収納するように形成される。また、隔壁１５Ａの隔壁２２Ａ側の端面には、径方向に略円盤状に形成され隔壁１５Ｂが形成される。隔壁１５Ａは、当該隔壁１５Ｂを介して隔壁２２Ａと接続されており、シフト触媒層１５が改質ガス流路２２と連続した空間となるように構成される。隔壁１５Ａの隔壁１５Ｂと対向する側の端面には、径方向に略円盤状に形成され隔壁１５Ｃが形成され、シフト触媒層１５と連続して選択酸化触媒層１６が形成される。
【００３９】
シフト触媒層１５は、当該画成された空間に、略円環形状にシフト触媒が充填されている。シフト触媒層１５に充填されるシフト触媒は、シフト反応を促進するものであれば何でもよく、例えばＦｅ−Ｃｒ系の高温変成触媒やＰｔ系の中高温シフト触媒や、Ｃｕ−Ｚｎ系低温シフト触媒やＰｔ系低温シフト触媒などがある。シフト触媒の形状としては、粒状、円柱状、ハニカム状やモノリス状などが挙げられる。シフト触媒層１５で、改質ガスＭのシフト反応により生成されるシフトガスＩは、選択酸化触媒層１６に導入される。
【００４０】
選択酸化触媒層１６は、隔壁２１Ａと一方の端面が開口した略円筒状に形成される隔壁１６Ａとの間に円環形状に画成される。隔壁１６Ａは、径方向に隔壁２１Ａよりも大きく、燃焼円筒体３Ａと略同軸に配設される。隔壁１６Ａは、その内側に隔壁２１Ａを、燃焼原料導入部１１側の端部から４分の１から３分の１程度まで収納するように形成される。好適には、隔壁１６Ａは、径方向に隔壁２２Ａよりも大きく、隔壁１５Ａよりも小さい。また、隔壁１６Ａは隔壁１５Ａ側の端面が開口されており、当該端面は、隔壁１５Ｃを介して隔壁１５Ａと接続されており、選択酸化触媒層１６がシフト触媒層１５と連続した空間となるように構成される。隔壁１６Ａの燃焼原料導入部１１側の端面、すなわち、隔壁１５Ｃと対向する側の端面は閉鎖された面となっており、当該閉鎖された面が前述した隔壁２１Ｃとなっている。
【００４１】
選択酸化触媒層１６は、当該画成された空間に、略円環形状に選択酸化触媒が充填されている。選択酸化触媒層１６に充填される選択酸化触媒は、一酸化炭素選択酸化反応を促進するもの、すなわち、一酸化炭素（ＣＯ）に対する選択酸化性が高いものであれば何でもよく、例えばＰｔ系選択酸化触媒、Ｒｕ系選択酸化触媒やＰｔ−Ｒｕ系選択酸化触媒などがある。選択酸化触媒の形状としては、粒状、円柱状、ハニカム状やモノリス状などが挙げられる。選択酸化触媒層１６で、シフトガスＩの一酸化炭素選択酸化反応により生成される燃料ガスＪは、後述する燃料ガス導出流路３３を介して外部に導出される。
【００４２】
なお、以上で説明した、隔壁２２Ａ、１５Ａ、１６Ａは協動して、内側に隔壁２１Ａ、燃焼円筒体３Ａの略全体を収納する。
【００４３】
燃料処理装置１は、さらに、後述する表面材６の内側であって、燃料処理装置１内の筒状体低温部の側、すなわち、燃焼原料導入部１１の側に、選択酸化触媒層１６で生成される燃料ガスＪを外部に導出する燃料ガス導出流路３３と、原料ガスＧを改質触媒層１４に導入する原料ガス導入流路３４と、一酸化炭素選択酸化反応に用いる空気Ｋを選択酸化触媒層１６に導入する選択酸化用空気導入流路３５と、改質に用いる改質用水Ｈを導入する改質用水導入流路３６とを備える。燃料ガス導出流路３３、原料ガス導入流路３４、選択酸化用空気導入流路３５、改質用水導入流路３６は、それぞれ断面形状が略円形状に形成された配管である。
【００４４】
燃料ガス導出流路３３は、隔壁１６Ａの隔壁２１Ｃが接続されている部分の側面に接続されており、燃料ガスＪを燃料処理装置１外に導出する。原料ガス導入流路３４は、隔壁１５Ａ、シフト触媒層１５を貫通して、隔壁１４Ａの隔壁１４Ｂが接続されている部分の側面に接続されており、原料ガスＧを改質触媒層１４に導入する。選択酸化用空気導入流路３５は、隔壁１６Ａの隔壁１５Ｃが接続されている側の側面に接続され、空気Ｋを選択酸化触媒層１６に導入する。改質用水導入流路３６は、燃焼原料導入部１１側から順に隔壁１６Ａ、１５Ａの外側を螺旋状に覆うように形成され、隔壁１５Ｂよりも上流側で原料ガス導入流路３４に接続される。改質用水Ｈは、改質用水導入流路３６を通過する際に燃焼排気ガスＦ等の熱により加熱されて蒸発し、原料ガスＧに合流して、蒸発した改質用水Ｈと原料ガスＧとが混合された状態で改質触媒層１４に導入される。また、燃料ガス導出流路３３、原料ガス導入流路３４、選択酸化用空気導入流路３５、改質用水導入流路３６は、後述する断熱充填体５及び表面材６を貫通するようにして配設されている。
【００４５】
ここで、燃料処理装置１内での改質反応、シフト（変成）反応、一酸化炭素選択酸化反応について説明する。まず、燃料処理装置１の起動時における運転を説明すると、バーナー１２を着火し、改質用水導入流路３６より改質用水Ｈを注入し始める。着火後高温の燃焼排気ガスＦが、燃焼円筒体３Ａの底部で折り返し、燃焼排気ガス流路２１を通過しながら改質触媒層１４を予熱すると共に、改質用水導入流路３６を流過する改質用水Ｈを蒸発し過熱する。
【００４６】
改質触媒層１４の温度が一定の温度、典型的には、好ましくは３００℃から８００℃、さらに好ましくは改質触媒層１４の最高温部分（改質ガスＭ出口付近）が６５０℃以上に到達したら、原料ガス導入流路３４と選択酸化用空気導入流路３５から、定格負荷時の３０から５０％程度の原料ガスＧ及び選択酸化用の空気Ｋをそれぞれ供給し、燃料の改質を開始する。燃料の改質が始まると、シフト反応及び一酸化炭素選択酸化反応は発熱反応なので、シフト触媒層１５と選択酸化触媒層１６とは自らの反応発熱によって昇温する。
【００４７】
シフト触媒層１５の温度が一定温度、好ましくは１５０℃から５００℃、さらに好ましくはシフト触媒層１５の最高温部分（改質ガスＭ入口付近）が３００℃以上、最低温部分（シフトガスＩ出口付近）でも１５０℃以上に到達したら、原料ガスＧ及び選択酸化用の空気Ｋの導入量を定格流量まで徐々に増加させて、起動状態を終了して定常状態に移行する。
【００４８】
定常運転時では、改質用水Ｈは、シフト触媒層１５、選択酸化触媒層１６を間接的に冷却しつつ、後述する各反応に適した温度に維持し、同時に蒸発し、原料ガスＧと合流して、改質触媒層１４に導入される。
【００４９】
改質触媒層１４では主に燃料の水蒸気改質反応が行われる。原料ガスＧは、典型的には、炭化水素系ガスであり、例えば、メタンである。原料ガスＧをメタンとする改質反応（水蒸気改質反応）を次式に示す。
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２  ・・・（１）
炭化水素の水蒸気改質反応は吸熱反応なので、反応温度が高いほど炭化水素の改質率が高く反応速度も速い。しかし、温度をあまり高くすると改質器材料の耐熱仕様に対する要求が厳しくなり、また、燃料処理装置１の放散熱増大などで熱効率が下がる傾向がある。この点から勘案して、改質反応時の改質触媒層１４の温度は、好ましくは３００℃から８００℃、さらに好ましくは改質触媒層１４の最高温部分（改質ガスＭ出口付近）が６５０℃以上から７５０℃程度である。なお、改質触媒層１４への改質反応熱の供給は、燃焼室３でのバーナー燃料の燃焼熱を熱源として、燃焼円筒体３Ａからの熱輻射と、燃焼排気ガス流路２１を流過する燃焼排気ガスＦからの熱伝達とによって行われる。
【００５０】
改質触媒層１４にて改質反応により生成された改質ガスＭは、改質ガス流路２２を通過しつつ、シフト触媒層１５に導かれ、下式のシフト反応が行われる。
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２  ・・・（２）
このシフト反応は発熱反応なので、反応温度を低くすれば、有利な点としてシフト後のシフトガスＩの一酸化炭素（ＣＯ）濃度が低くなる点があり、不利な点として反応速度が遅くなる点がある。この点から勘案して、シフト反応時のシフト触媒層１５の温度は、好ましくは１５０℃から５００℃、さらに好ましくはシフト触媒層１５の最高温部分（改質ガスＭ入口付近）が４００から５００℃、最低温部分（シフトガスＩ出口付近）が１５０℃から２５０℃程度である。
【００５１】
シフト触媒層１５にてシフト反応により生成されたシフトガスＩは、選択酸化触媒層１６に導かれ、選択酸化用空気導入流路３５から導入される選択酸化用の空気Ｋとの間で下式の一酸化炭素選択酸化反応が行われる。
ＣＯ＋（１／２）Ｏ２→ＣＯ２  ・・・（３）
選択酸化用空気Ｋ中の酸素は、反応式（３）によりシフトガスＩ中の一酸化炭素（ＣＯ）を酸化して除去する他に、水素をも酸化し消費するので、燃料処理装置１の水素製造効率、熱効率を高くする上で酸素と水素との酸化反応を抑制することが重要である。一酸化炭素選択酸化反応時の選択酸化触媒層１６の温度は、好ましくは８０℃から２５０℃、さらに好ましくは１２０℃から２００℃程度である。
【００５２】
選択酸化触媒層１６にて一酸化炭素選択酸化反応により生成された燃料ガスＪは、燃料ガス導出流路３３を介して、後述する燃料電池２０２（図８参照）等に導入され、発電に用いられる。一般に、炭化水素の改質ガスを燃料とする燃料電池発電の場合、改質ガス中の水素の７０から８０％が消費され、残りの水素がアノードオフガスとして排出される。燃料電池２０２のアノードオフガスは、例えば、バーナー１２の燃料として用いることができる。
【００５３】
以上で説明したように、燃料処理装置１内では各部の反応に適した温度があり、効率よく燃料ガスＪを生成するためには、燃料処理装置１内の温度分布を各部の反応に適した温度分布となるように構成することが重要である。
【００５４】
以下の説明では、特に断りのない限り、燃料処理装置１内の隔壁２２Ａの端面２２Ａ’から２分の１から３分の２程度までの部分、具体的には、改質触媒層１４の端面２２Ａ’側の端面から２分の１から３分の２程度まで部分、改質ガス流路２２、シフト触媒層１５の端面２２Ａ’側の端面から４分の１から３分の１程度までを含む部分を高温部ａという。これに対し、燃料処理装置１内の燃焼原料導入部１１側の端面から３分の１から２分の１程度までの部分、具体的には、改質触媒層１４の燃焼原料導入部１１側の端面から３分の１から２分の１程度まで部分、シフト触媒層１５の燃焼原料導入部１１側の端面から３分の２から４分の３程度までの部分、選択酸化触媒層１６、燃焼排気ガス導出流路３２、燃料ガス導出流路３３、原料ガス導入流路３４、選択酸化用空気導入流路３５、改質用水導入流路３６を含む部分を低温部ｂという。
【００５５】
なお、高温部ａ、低温部ｂは、上述した筒状体高温部、筒状体低温部とは別の概念である。筒状体高温部、筒状体低温部は、それぞれ燃焼円筒体３Ａの相対的に高温となる部分、低温となる部分であるのに対して、高温部ａ、低温部ｂは、燃料処理装置１内の燃焼円筒体３Ａ以外の部分で相対的に高温となる部分、低温となる部分である。
【００５６】
典型的には、高温部ａは、燃焼円筒体３Ａの筒状体高温部に近接し、低温部ｂは、燃焼円筒体３Ａの筒状体低温部に近接している。燃焼円筒体３Ａの温度分布に応じて、高温部ａの温度、典型的には、改質触媒層１４、隔壁１４Ａの温度は４５０℃程度以上となる。なお、改質触媒層１４、隔壁１４Ａの温度は、例えば７５０℃程度以下である。同様に、低温部ｂの温度、典型的には、シフト触媒層１５、隔壁１５Ａ、選択酸化触媒層１６、隔壁１６Ａの温度の温度は５５０℃程度以下となる。なお、シフト触媒層１５、隔壁１５Ａ、選択酸化触媒層１６、隔壁１６Ａの温度は、例えば８０℃程度以上である。
【００５７】
さらに、以下で具体的に説明する第１の断熱成型体４は、高温部ａ、例えば、改質触媒層１４、隔壁１４Ａを外部に対して断熱し、断熱充填体５は、低温部ｂ、例えば、上述したシフト触媒層１５、隔壁１５Ａ、選択酸化触媒層１６、隔壁１６Ａを外部に対して断熱する。これにより、各部が運転時に反応に適した温度を維持しつつ、外側を低温に、例えば、火傷しない温度に低下させる。なお、本実施の形態では、燃料処理装置１の各部が反応に適した温度であるか否かを管理するため、主要な部位の温度を測定する温度センサ５０が設置されている。
【００５８】
ここで、改質触媒層１４、隔壁１４Ａの外部、シフト触媒層１５、隔壁１５Ａ、選択酸化触媒層１６、隔壁１６Ａの外部とは、それぞれ略円筒状に形成される隔壁１４Ａ、隔壁１５Ａ、隔壁１６Ａを境界として、燃焼円筒体３Ａ、バーナー炎２が収納されていない側の空間を広く含む概念をいう。第１の実施の形態では、改質触媒層１４、隔壁１４Ａの外部、シフト触媒層１５、隔壁１５Ａ、選択酸化触媒層１６、隔壁１６Ａの外部は、ともに大気空間である。第１の実施の形態では、第１の断熱成型体４、断熱充填体５ともに、この大気空間部分に施される。
【００５９】
また、第１の断熱成型体４、断熱充填体５が、改質触媒層１４、隔壁１４Ａ、シフト触媒層１５、隔壁１５Ａ、選択酸化触媒層１６、隔壁１６Ａ等を外部に対して断熱するという場合、第１の断熱成型体４、断熱充填体５が改質触媒層１４、隔壁１４Ａ、シフト触媒層１５、隔壁１５Ａ、選択酸化触媒層１６、隔壁１６Ａ等の外側を直接覆う場合だけでなく、第１の断熱成型体４、断熱充填体５と改質触媒層１４、隔壁１４Ａ、シフト触媒層１５、隔壁１５Ａ、選択酸化触媒層１６、隔壁１６Ａ等との間に介在物があり、介在物の外側を覆い断熱する場合をも含む概念である。例えば、本実施の形態では、断熱充填体５は、シフト触媒層１５、隔壁１５Ａ、選択酸化触媒層１６、隔壁１６Ａの外周面を外部に対して断熱し、第１の断熱成型体４は、改質触媒層１４、隔壁１４Ａの外周面を外部に対して断熱するとともに、改質ガス流路２２、隔壁２２Ａの外周面をも外部に対して断熱する。
【００６０】
またさらに、上記のような観点から言えば、第１の断熱成型体４は、燃焼円筒体３Ａの筒状体高温部を外部に対して断熱し、断熱充填体５は、燃焼円筒体３Ａの筒状体低温部を外部に対して断熱するとも言うことができる。
【００６１】
第１の断熱成型体４は、高温部ａの外側を覆うように形成され、さらに第１の断熱成型体４と高温部ａとが、全体として略円柱状となるように形成される。同様に、断熱充填体５は、低温部ｂの外側を覆うように形成され、さらに断熱充填体５と低温部ｂとが、全体として略円柱状となるように形成される。第１の断熱成型体４、断熱充填体５は、合わせて略円柱形状に形成される。さらに、燃料処理装置１は、第１の断熱成型体４と断熱充填体５の外側を覆う表面材６を備える。表面材６は、典型的には、無機質短繊維をフェルト状に成型させた無機質短繊維フェルトであり、両端面が閉じた略円筒状に形成される。言い換えれば、表面材６と高温部ａとの間の空隙に第１の断熱成型体４が、表面材６と低温部ｂとの間の空隙に断熱充填体５が配設される。
以下、第１の断熱成型体４、断熱充填体５、表面材６について詳細に説明する。
【００６２】
第１の断熱成型体４は、珪石原料、石灰原料および水を含有する原料スラリーと熱線反射材、耐熱性繊維等を配合した混合物を約５００ｋｇ／ｍ３以下の密度でプレス脱水成型させて成型した無機質多孔体であり、高温部ａ（５００℃から８００℃程度）の外部に対する断熱を可能にする。第１の断熱成型体４は、ドーナツ型に加工または成型し積層する、半円筒型に成型加工し組み合わせる、あるいは円筒型に成型加工する等、種々の成型方法により成型が可能である。
【００６３】
ここで、珪石原料としては、珪石、珪砂、珪藻土等からなる群から選ばれる少なくとも１種のものを用いるとよい。石灰原料としては、生石灰、消石灰等からなる群から選ばれる少なくとも１種のものを用いるとよい。珪石原料と石灰原料のＣａＯ／ＳｉＯ２モル比は、好ましくは０．７０から１．１５であり、さらに好ましくは０．９０から１．１５である。
【００６４】
さらに、熱線反射材としては、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化鉄、炭化珪素等からなる群から選ばれる少なくとも１種のものを用いるとよい。熱線反射材の量は、第１の断熱成型体４中の含有量が１０から４０ｗｔ％となるように添加されるのが好ましい。さらに好ましくは１０から３０ｗｔ％である。１０ｗｔ％未満では断熱性の向上が不十分となる傾向があり、逆に、４０ｗｔ％より多くなると得られる多孔体の成型性が悪くなり強度が弱くなる。また成型に先立って必要に応じて、各種の添加材を更に添加混合しても良い。この際の添加材としては、繊維類、粘土類、セメント、各種バインダー等を用いることができる。
【００６５】
具体的には、石灰原料を８５℃前後の温水中で消化して得た石灰乳に珪石原料をＣａＯ／ＳｉＯ２モル比が１．００となるように加える。さらに、熱線反射材を成型体中の含有量が１０から４０ｗｔ％になるように添加したスラリーを８５℃の温度で４から５時間、または蒸気圧約１．５ＭＰａ、２００℃前後の温度で４から５時間ゲル化させ、箱型、半円筒型または円筒型の型枠に注入後、約２．０ＭＰａの圧力でプレス脱水成型する。続いて、１．０から１．５ＭＰａの蒸気圧で約１０時間オートクレーブ養生し、さらに１２０℃前後の温度で３６時間乾燥し、無機質多孔体である第１の断熱成型体４を製造することができる。
【００６６】
以上のようにして製造される第１の断熱成型体４は、実用性の点から密度は１００から５００ｋｇ／ｍ３の範囲にすることが好ましく、さらに好ましくは１００から３００ｋｇ／ｍ３の範囲とするとよい。この範囲の密度で、熱伝導率は、常温で０．０４４から０．０４８Ｗ／ｍＫの性能が得られる。また、第１の断熱成型体４の耐熱温度は、約１０００℃と高く、高温部ａの断熱に適した条件を満たすことができ、第１の断熱成型体４外側の温度を、火傷をしない程度の温度、例えば、約６０℃以下まで下げることができる。さらに、第１の断熱成型体４は、機械的強度も強く、成型性もよい。
【００６７】
なお、第１の断熱成型体４は、シリカ超微粒子粉末を主成分に、熱線反射材、耐熱性繊維を配合してなる混合物を所定の形状に圧縮成形した無機質多孔体を用いてもよい。ここで、シリカ超微粒子粉末としては、例えばシリカフューム等を用いるとよい。ここで、シリカフュームとしては、例えば、フェロシリコンや金属シリコンを製造する際に発生する排ガスから捕集されるガラス質(非結晶)の二酸化珪素を主成分とする超微粒子（例えば、直径１０から５０ｎｍ程度）からなる粉末である。熱線反射材としては、微粒子粉末酸化チタン、酸化ジルコニウム等を用いるとよい。耐熱性繊維は、補強材としても作用し、例えばガラスチョップド繊維を用いるとよい。
【００６８】
シリカ超微粒子粉末を主成分とする無機質多孔体は、素材が高価であるため、低密度で使用することが好ましいが、形状保持性と経済性の点から密度２００〜５００ｋｇ／ｍ３の範囲とするのが好ましく、さらに２００〜３００ｋｇ／ｍ３の範囲とするのがより好ましい。この範囲の密度で、熱伝導率として、０.０２０〜０.０３０Ｗ／ｍＫの性能が得られる。また、耐熱温度も約１０００℃と高く、素材としては高価ではあるが、すぐれた高温断熱が可能である。また、第１の断熱成型体４に、すぐれた高温断熱を有するシリカ超微粒子粉末を主成分とする無機質多孔体を用いることで、第１の断熱成型体４の薄物化に資することができ、燃料処理装置１の外形寸法を小さくすることができ、小型化を図ることができる。
【００６９】
粉体としての断熱充填体５は、複雑な形状の空間や狭い空間でも充填しやすい（滑りやすい）粉末状の物質、さらに言えば、例えば密度５０から２００ｋｇ／ｍ３程度で充填した際に保形性がよく、充填された状態での熱伝導率が低く、すなわち、優れた断熱性を有し、７００℃以上、典型的には１０００℃程度の耐熱性を有する粉末状の物質を用いて形成する。さらに、好ましくは、断熱充填体５は、熱膨張率の異なる部材、例えば、金属素材により形成される隔壁１５Ａ、１６Ａ等との熱膨張の違いで生じる歪みを吸収する弾力性を有する粉末状の物質を用いて形成するとよい。
【００７０】
具体的には、断熱充填体５は、未焼性バーミキュライト、シラス、真珠岩、膨張黒鉛、後述するシリカ・アルミナ系微粒子粉末、シリカ・アルミナ系のセラミックウールを脱ショット・微砕化した微繊維、上述したシリカ超微粒子粉末等からなる群から選ばれる少なくとも１種の微粒子粉末を用いる。
【００７１】
未焼性バーミキュライトは、マグネシア（ＭｇＯ）の多い輝岩が 熱水の影響でアルカリ分逸脱して水分が加わり、雲母の性質を帯びた鉱物で雲母の一種であり、化学主成分としては、シリカ（ＳｉＯ２）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、マグネシア（ＭｇＯ）等を含有している。未焼性バーミキュライトは、約８００から１０００℃程度で加熱することにより雲母の層が、アコ−デオン状に剥離膨張する。シラスは、白色・粗しょうな火山噴出物であり、化学主成分としては、シリカ（ＳｉＯ２）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等を含有しており、７０から８０％がガラス質である。シラスは、乾燥し高温で熱処理すると、ガラス質の粒子が発泡して微細な中空状の発泡粒となる。真珠岩は、天然の鉱石であり、同様に加熱すると含有水が気化して発泡する。膨張黒鉛は、耐熱性が非常に高く、炭素原子の六員環からなる網目状平面が互いに平行に重なった層状構造となっている黒鉛の層間に、濃硫酸と過酸化水素との混酸等を挿入し、混酸を１０００℃前後の高温でガス化させ、層間距離を数百倍に膨張させたものである。膨張黒鉛は、圧縮することで、柔軟で弾性がありかつ黒鉛の化学的な安定性を併せ持つ粉体を得ることができる。
【００７２】
ここで説明した未焼性バーミキュライト、シラス、真珠岩、膨張黒鉛の微粒子粉末は加熱膨張性を有し、例えば、２００℃から７００℃程度の温度で発泡膨張して保形性のある断熱層を形成し、空隙部分を密に充填し断熱性能を向上させることができる。
【００７３】
シリカ超微粒子粉末としては、上述したシリカフューム等を用いるとよい。シリカ超微粒子粉末は、上述したように直径１０から５０ｎｍ程度の球状である一次粒子同士が凝集し、三次元の格子結合構造のブドウの房状の凝集体となり、多孔性で、大きな内部表面積を有する。また、本結合は比較的弱いため、凝集体となったシリカ超微粒子粉末は、わずかな力により再分離する。以下の本実施の形態の説明では、断熱充填体５は、シリカ超微粒子粉末を用いた場合の説明をする。シリカ超微粒子粉末は、表面材６と低温部ｂとの間の空隙、さらに具体的には、表面材６と隔壁１５Ａ、隔壁１６Ａとの間の空隙に、断熱充填体５として粉体のまま単独又は酸化チタン（熱線反射材）やタルク（滑材）等との混合物を、例えば、密度５０ｋｇ／ｍ３から２００ｋｇ／ｍ３程度、好ましくは、密度５０ｋｇ／ｍ３から１５０ｋｇ／ｍ３程度、本実施の形態では、密度１５０ｋｇ／ｍ３程度以下で充填する。この範囲の密度で、シリカ超微粒子粉末の熱伝導率は、常温で０．０２３から０．０５８Ｗ／ｍＫ程度と低く、したがって空隙部分の断熱性が向上する。また、シリカ超微粒子粉末の耐熱温度は約１０００℃程度であり、前述の低温部ｂの断熱に適した条件を満たす断熱素材である。
【００７４】
断熱充填体５は、表面材６と低温部ｂとの間の空隙に原料ガス導入流路３４、選択酸化用空気導入流路３５、改質用水導入流路３６等を隙間なく覆うように充填される。断熱充填体５は、典型的には、第１の断熱成型体４、後述する表面材６を設置した後に、シリカ超微粒子粉末を粉体の状態で表面材６と低温部ｂとの間の空隙、具体的には、表面材６と隔壁１５Ａ、隔壁１６Ａとの間の空隙に充填され、その後、適宜押し固めることによって成型され、低温部ｂ（１００℃から５００℃程度）の外部に対する断熱を可能にする。また、原料ガス導入流路３４、選択酸化用空気導入流路３５、改質用水導入流路３６等を隙間なく包み込むように覆うので、これらの流路に対しても優れた断熱性能を発揮することができる。
【００７５】
シリカ超微粒子の単独又は酸化チタンやタルク等との混合物からなる粉末を粉体の状態で空隙に充填して断熱充填体５を形成することで、複雑な配管が存在する空間や狭い空間等にも断熱充填体５を形成しやすく、断熱充填体５と隔壁１５Ａ、隔壁１６Ａとの間に隙間ができ、断熱性能が低下することもない。さらに、断熱充填体５の充填がしやすいため、製作、作業時間も短縮することができ、燃料処理装置１の生産性の向上を図ることができる。すなわち、実用性が向上する。また、例えば、第２の実施の形態で説明するように、表面材６を設置した後に、表面材６と隔壁１５Ａ、１６Ａ等との間に、混合物をスラリー状態で注入し、発泡、硬化することによって断熱成型体する場合と比較しても、発泡、養生、乾燥の工程を省略することができるので、比較的短時間で製作することができる。なお、シリカ超微粒子単独の粉末を充填すると粉塵が発生しやすく、さらに、粉塵が発生することにより、健康に害をおよぼす等の作業環境の悪化を招くことがある。この作業環境の改善、断熱性、充填しやすさの観点から、断熱充填体５は、シリカ超微粒子と酸化チタン等の熱線反射材やタルク等の滑材を混合した粉体で充填することが好ましい。熱線反射材や滑材の配合割合は、５０ｗｔ％程度以下が好ましい。なお、以下の説明では、特に分けて説明する必要のない限り、シリカ超微粒子の単独又は酸化チタンやタルク等との混合物からなる粉末は、単にシリカ超微粒子粉末という。
【００７６】
表面材６は、無機質短繊維をフェルト状に成型した無機質短繊維フェルトである。無機質短繊維は、ロックウール、またはセラミックウール、またはロックウールとセラミックウールの混合繊維からなる群から選ばれたものとするとよい。無機質短繊維は、脱ショット処理をしたものを用いてもよい。
【００７７】
ここで、ロックウールはＳｉＯ２を３５から５５ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３を１０から２０ｗｔ％、ＭｇＯを５から４０ｗｔ％、ＣａＯを５から４０ｗｔ％、ＦｅＯを０から１０ｗｔ％、Ｃｒ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＴｉＯ２、ＭｎＯ等の微量成分０から１０ｗｔ％とからなる原料鉱物の混合物を、セラミックウールは、ＳｉＯ２を４７から５２ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３を４７から５２ｗｔ％、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２等の微量成分の合計が０から１０ｗｔ％とからなる原料鉱物の混合物を、キュポラ炉又は電気炉で１４００から１６００℃の温度で溶融し、ブローイング法や高速回転体によるスピニング法で繊維化して得られる。係る無機質短繊維はショットと称する非繊維化粒子を約３０ｗｔ％含有しているので、脱ショット処理された形で使用する。
【００７８】
表面材６を第１の断熱成型体４、断熱充填体５の外側に装着することで、第１の断熱成型体４、断熱充填体５を外的衝撃に対し強くすることができる。さらに、表面材６は、装着する形状にもよるが、厚み２から５ｍｍ、坪量３００から２０００ｇ／ｍ２が適正で、熱伝導率は、０.０３０から０.０５０Ｗ／ｍＫの範囲にあり、耐熱性も５００から１０００℃と高く、第１の断熱成型体４、断熱充填体５の断熱性能を補強することもできる。
【００７９】
また、上述したように、表面材６は、本実施の形態では、粉体として充填される断熱充填体５の成型型とすることができる。また、表面材６は、通気性がよいため、例えば、後述する蓋材８を表面材６の内側にスラリー状態にして注入し、発泡、硬化させる際に生成される水分を除去することができるので好適である。
【００８０】
ところで、断熱充填体５は、上述したようにある程度の保形性を有するものの、粉末の状態で充填されるため、例えば表面材６の曲面の部分と比較して剥がれやすい軸方向の端面側から、こぼれでてしまうことがある。そこで本実施の形態に係る燃料処理装置１は、表面材６の内側にスラリー状の混合物を流し込み、発泡させ硬化させることによって形成され、断熱充填体５の軸方向の一方の端面を覆う無機質発泡体としての蓋材８を備える。ここで、断熱充填体５の軸方向の一方の端面とは、第１の断熱成型体４側とは反対側の端面である。断熱充填体５の第１の断熱成型体４側の端面は、当該第１の断熱成型体４によって押さえられるため、改めて蓋に相当するような部材を設置する必要はない。言い換えれば、断熱充填体５は、軸方向の両端面を第１の断熱成型体４と蓋材８とによって挟み込まれることで、粉末が表面材６の外側に飛び出てしまわないように押さえられる。したがって、断熱充填体５は、表面材６と低温部ｂとの間の空隙全部に充填してしまうのではなく、蓋材８を設置する空間を若干残して充填する。なお、本実施の形態に係る燃料処理装置１は、蓋材８を備えない構成としてもよいことはいうまでもない。
【００８１】
蓋材８は、シリカ・アルミナ系微粒子粉末、アルカリ金属珪酸塩、過酸化水素、および熱線反射材を、シリカ・アルミナ系微粒子粉末１００重量部に対して、それぞれ、１０から１００重量部、０．２から１０重量部、及び４から４０重量部として配合した混合物を約５００ｋｇ/ｍ３以下の密度で発泡、硬化させて成型した無機質発泡体である。蓋材８は、表面材６と隔壁１６Ａとの間の燃焼排気ガス導出流路３２、燃料ガス導出流路３３等を隙間なく覆うように形成される。蓋材８は、典型的には、第１の断熱成型体４、表面材６、断熱充填体５を設置した後に、表面材６と１６Ａ等との間に、前述の混合物をスラリー状態に注入し、発泡、硬化することによって成型される。
【００８２】
ここで、シリカ・アルミナ系微粒子粉末としては、フライアッシュ、無機化したパルプスラッジ、高炉スラグ等からなる群から選ばれる少なくとも１種のものを用いるとよい。シリカ・アルミナ系微粒子粉末の平均粒径は、５から３０μｍであることが好ましく、さらに１０μｍ以下であることが好ましい。
【００８３】
フライアッシュとしては、ＪＩＳ  Ａ  ６２０１に規定される、微粉炭燃焼ボイラーから集塵器で採取する微小な灰の粒子をいい、具体的には、シリカ４５％以上、湿分１％以下、強熱減量５％以下、比重１．９５以上、比表面積２７００ｃｍ２／ｇ以上、７５％以上の粒子が４４μｍ標準篩を通過するものを挙げることができる。フライアッシュは、耐熱性の点から、ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３＝４５から６０：２０から２８（重量比）の組成を有するフライアッシュを用いることが好ましい。
【００８４】
無機化したパルプスラッジとは、製紙工程において副産される廃物を焼却無機化したもので、具体的には、シリカ４０％以上、湿分１％以下、強熱減量１％以下、比重１．８０以上、比表面積２５００ｃｍ２／ｇ以上、７５％以上の粒子が４４μｍ標準篩を通過するものである。無機化したパルプスラッジは、耐熱性の点から、ＳｉＯ２：Ａｌ２Ｏ３＝３０から５０：２５から３５（重量比）の組成を有する無機化したパルプスラッジを用いることが好ましい。
【００８５】
高炉スラグとは、ＪＩＳ  Ａ５０１１−１に規定される鉄鉱石から鉄を精錬採取する際に副産される無機系の粉体であり、具体的には、シリカ３５ｗｔ％以下、アルミナ１５ｗｔ％以下、カルシア（酸化カルシウム）４０ｗｔ％以下、マグネシア（酸化マグネシウム）１０ｗｔ％以下、硫黄分２．０ｗｔ％以下、比重２．５０以上のもの等が挙げられる。高炉スラグは、７０％以上の粒子が４４μｍ標準篩を通過するものが好ましい。
【００８６】
シリカ・アルミナ系微粒子粉末としては、上記以外にも、化学組成としてＳｉＯ２を１０から８０ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３を９０から１０ｗｔ％を含有する無機粉体、例えば、メタカオリン、雲母粘土鉱物、ワラストナイト、タルク等を用いることができる。ただし、組成粒度等が適当であり、高温での寸法安定性に優れたものであれば、これに限定されるものではない。
【００８７】
また、アルカリ金属珪酸塩は、Ｍ２Ｏ・ｎＳｉＯ２（Ｍ＝Ｋ、Ｎａ、Ｌｉから選ばれる１種以上の金属）として表すことができる。ここで、ｎは０．５から４の範囲が好ましく、更に好ましくは１．０から２．５である。ｎの値がこれより小さくなると反応が速すぎて発泡体のセルが連続気泡となり、断熱性能が低下する。逆に、ｎの値が大きくなり過ぎると反応が進みにくくなる。なお、アルカリ金属珪酸塩は水溶液として配合することが好ましい。水溶液の濃度については特に限定されないが、薄くなると反応性粉末との反応性が低下する。また、濃くなるとアルカリ金属珪酸塩が析出しやすくなるので、１０から６０ｗｔ％とすることが好ましい。また、上記アルカリ金属珪酸塩水溶液は、アルカリ金属珪酸塩をそのまま加圧、加熱下で水に溶解させて調製してもよいが、まず、アルカリ金属珪酸塩に、珪砂、珪石粉などのＳｉＯ２成分を加えてｎを所定の値とした後に、加圧、加熱下で溶解させ、アルカリ金属珪酸塩水溶液としてもよい。
【００８８】
過酸化水素は、発泡剤として機能し、典型的には、水溶液、例えば、濃度が５から４０ｗｔ％の過酸化水素水として配合することが好ましい。また、発泡剤としては、過酸化水素以外にも、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、過酸化カリウム、過酸化ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等からなる群から選ばれる少なくとも１種の過酸化物、又は、金属元素、金属合金、金属間化合物等からなる群から選ばれる少なくとも１種の金属系発泡剤を用いてもよい。金属元素としては、アルミニウム、珪素、カルシウム、バリウム、鉄、ニッケル、ガリウムなどの周期律表第３から５周期に属するものが好ましく、また、金属合金および金属間化合物としては、アルミニウム−珪素、アルミニウム−チタン、アルミニウム−マンガン、アルミニウム−銅、アルミニウム−銅−珪素などが好ましい。これらのなかでも特にアルミニウム、珪素などが好ましい。これらの金属系発泡剤は、通常、平均粒径が０．１から２００μｍ、好ましくは１から５０μｍの粉体として用いることが好ましい。
【００８９】
また、熱線反射材としては、酸化チタン、酸化ジルコニウム、炭化珪素等からなる群から選ばれる少なくとも１種のものを用いるとよい。熱線反射材の量は、蓋材８の原料１００重量部に対して４から４０重量部の配合であることが好ましく、さらに１０から３０重量部であることが好ましい。４重量部未満では輻射による熱の伝達を充分に抑制することができず、逆に、４０重量部より多くなると得られる発泡体の強度が弱くなり高温時に割れを生じる可能性がある。
【００９０】
酸化ジルコニウムとしては、熱反射性及び高温での断熱性という点から、平均粒径が１から８０μｍのものを用いることが好ましく、より好ましくは１から５０μｍである。平均粒径の大きなものを使用すると（＞８０μｍ）、組成物中における熱線反射材の存在が疎となるため、輻射防止による断熱性改善効果が充分に発揮されず、また、平均粒径が１μｍ以下では赤外線の波長より小さくなるため赤外線が通過してしまい反射効果が小さくなってしまう。また、本実施の形態では、ジルコンサンドのような安価な珪砂化合物を用いることもできる。
【００９１】
酸化チタンとしては、熱反射性という点から、赤外波長（０．７６μｍ）以上の粒径を有するものを用いることが好ましいが、酸化チタンは非常に細かい粉体であり、一般的に、その平均一次粒子径の上限は０．２から０．３μｍ程度である。このため、平均粒径が０．１μｍ以上であるものを使用することが好ましく、より好ましくは０．２μｍ以上である。０．１μｍより小さい粒径の酸化チタンを添加しても赤外線が通過してしまい、目的とする熱反射性効果が得られない。また、本実施の形態では、より良好な断熱性を得るという点から、熱線反射材として、酸化チタンと炭化珪素を併用することが好ましい。
【００９２】
また、シリカ・アルミナ系微粒子粉末、アルカリ金属珪酸塩、過酸化水素、および熱線反射材を配合した混合物には、寸法安定性と補強材を兼ねて耐熱性繊維を配合してもよい。配合可能な繊維としては、ガラスチョップド繊維等がある。さらに、必要に応じて発泡助材を添加してもよい。発泡助材としてはステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、マレイン酸亜鉛、マレイン酸カルシウム等の脂肪酸金属塩、ひまし油系の界面活性剤、カゼイン等の動物系たんぱく質等を用いることができる。
【００９３】
蓋材８は、上述したシリカ・アルミナ系微粒子粉末を含有する混合物を発泡、硬化させることで、複雑な配管が存在する空間や狭い空間等でも容易に成型することができ、また、燃焼排気ガス導出流路３２、燃料ガス導出流路３３等を隙間なく包み込むように覆うので、優れた断熱性能を発揮することもできる。
【００９４】
なお、以上で説明したシリカ・アルミナ系微粒子粉末を含有する混合物を発泡、硬化させた無機質発泡体である蓋材８の密度及び熱伝導率は、実用性の点から密度は２００から５００ｋｇ／ｍ３の範囲にするのが好ましく、さらに２００から３００ｋｇ／ｍ３の範囲とするのがより好ましく、断熱性の尺度となる熱伝導率として、０．０５０から０．０７５Ｗ／ｍＫの性能が得られる。また、蓋材８の耐熱温度は約６５０℃であり、前述の低温部ｂの断熱に適した条件を満たす断熱素材でもある。
【００９５】
また、本実施の形態では、第１の断熱成型体４と断熱充填体５との境界に略ドーナツ型に形成された境界面材７が装着されている。境界面材７としては、セラッミクスウールフェルト、ロックウールフェルト、無機質短繊維フェルト等からなる群から選ばれる少なくとも１種のものを用いるとよい。第１の断熱成型体４と断熱充填体５との境界に境界面材７を装着することで、第１の断熱成型体４と断熱充填体５との隙間を塞ぐことができるため断熱性能が向上し、また、隔壁１５Ａと第１の断熱成型体４との隙間に、断熱充填体５が流入するのを防ぐことができる。同様に断熱充填体５と蓋材８との境界にも境界面材７ａが装着されている。断熱充填体５と蓋材８との境界に境界面材７ａを装着することで、隔壁１６Ａと断熱充填体５との隙間に、蓋材８の原料スラリーが流入するのを防ぐことができ、断熱性能も向上する。
以下では、本発明の第１の実施の形態に係る燃料処理装置１の第１の断熱成型体４、断熱充填体５、表面材６、蓋材８の組み付け方法について説明する。
【００９６】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る燃料処理装置１の第１の断熱成型体４、断熱充填体５、表面材６、蓋材８の組み付け方法を示す流れ図である。なお、以下の説明では、燃料処理装置１の構成要素の符号については適宜図１を参照する。
【００９７】
まず、高温部ａ、低温部ｂ組立工程として、燃料処理装置１の第１の断熱成型体４、断熱充填体５、表面材６、蓋材８以外の部分、すなわち、燃焼排気ガス導出流路３２、燃料ガス導出流路３３、原料ガス導入流路３４、選択酸化用空気導入流路３５、改質用水導入流路３６等も含む高温部ａ、低温部ｂをあらかじめ組み上げておく（Ｓ１００）。
【００９８】
次に、第１の断熱成型体装着工程として、第１の断熱成型体４を燃料処理装置１の高温部ａに挿入、装着する（Ｓ１０２）。ここで、第１の断熱成型体４は、典型的には、最上部ａ１、中央部ａ２、最下部ａ３の３つの部分を成型した後に、これらを組み合わせて第１の断熱成型体４の全体を形成する。本実施の形態では、最上部ａ１は、断熱充填体５との境界部分であり、隔壁１５Ａの一部、隔壁１５Ｂ、隔壁２２Ａの一部の外側を覆う部分である。最下部ａ３は、隔壁２２Ａの端面２２Ａ’の外側を覆う部分である。中央部ａ２は、最上部ａ１と最下部ａ３との間の部分であり、隔壁２２Ａの外側を覆う部分である。
【００９９】
最上部ａ１は、珪石原料、石灰原料および水を含有する原料スラリーと熱線反射材、耐熱性繊維等を配合した混合物を約５００ｋｇ／ｍ３以下の密度でプレス脱水成型させて、一定の規格寸法（例えば、６５ｍｍ×６１０ｍｍ×３０３ｍｍ）で板状に成型した無機質多孔体をドーナツ型に加工し、隔壁１５Ａと隔壁２２Ａが接合している部分に対応する箇所に段加工して成型する。ドーナツ型の寸法は、例えば、隔壁２２Ａの内径が８６ｍｍ程度、隔壁１５Ａの内径が１２１ｍｍ程度である場合には、８９ｍｍ程度の内径とし、段差部分を１２４ｍｍ程度の内径とするとよい。
【０１００】
なお、最上部ａ１は、無機質多孔体を一旦一定の規格寸法に成型せずに、直接ドーナツ型に成型してもよいことはいうまでもない。無機質多孔体を一旦一定の規格寸法に成型して、加工する場合には、例えば、隔壁２２Ａの寸法等が設計変更されても、成型型を変更する必要がないため迅速に対応することができる。直接ドーナツ型に成型する場合には、比較的少ない量の無機質多孔体で無駄なく最上部ａ１を成型することができる。
【０１０１】
中央部ａ２は、最上部ａ１と同様に、一定の規格寸法（例えば、６５ｍｍ×６１０ｍｍ×３０３ｍｍ）で板状に成型した無機質多孔体をドーナツ型に加工し、所定の高さ、すなわち、隔壁２２Ａの軸方向の長さになるように数枚積層させることで成型する。ドーナツ型の寸法は、例えば、隔壁２２Ａの内径が８８ｍｍ程度である場合には、８９ｍｍ程度の内径とするとよい。また、無機質多孔体を一旦一定の規格寸法に成型せずに、直接ドーナツ型に成型してもよい。
【０１０２】
また、中央部ａ２は、無機質多孔体を半円筒型に２つ成型し、当該２つの半円筒を組合わせて円筒型にし、所定の高さになるように加工して成型することもできる。この場合、２つの半円筒の合わせ目は、一直線ではないさね構造（相尺り）とするとよく、合わせ目は耐熱性接着剤で接着するとよい。また、２つの半円筒を組み合わせるのではなく、直接円筒型に成型してもよい。なお、半円筒型、円筒型の寸法は、例えば、隔壁２２Ａの内径が８６ｍｍ程度である場合には、８９ｍｍ程度の内径とするとよい。中央部ａ２は、無機質多孔体を半円筒型あるいは円筒型にして成型することにより、ドーナツ型を積層する場合に比較して、隙間を減らすことができるので断熱性が向上する。
【０１０３】
最下部ａ３は、最上部ａ１と同様に、一定の規格寸法（例えば、６５ｍｍ×６１０ｍｍ×３０３ｍｍ）で板状に成型した無機質多孔体を略円盤状に加工して成型する。また、無機質多孔体を一旦一定の規格寸法に成型せずに、直接略円盤状に成型してもよい。また、ドーナツ型あるいは略筒状に成型される中央部ａ２を、隔壁２２Ａの軸方向の長さよりも最下部ａ３側にやや長く形成し、当該ドーナツ型あるいは略筒状の内側に、略円盤状に形成された無機質多孔体をはめ込むようにして成型してもよい。
【０１０４】
以上のようにして成型した最上部ａ１、中央部ａ２、最下部ａ３を順に高温部ａに挿入、装着し、これらを組み合わせて第１の断熱成型体４の全体が形成される。
【０１０５】
次に、表面材装着工程として、表面材６を第１の断熱成型体４の外側に装着し、第１の断熱成型体４を被覆する（Ｓ１０４）。表面材６は、無機質短繊維をフェルト状に成型し、略円筒形状に形成して、第１の断熱成型体４と略同軸に外側に装着する。さらに、第１の断熱成型体４側の開口、すなわち、第１の断熱成型体４の最下部ａ３の外側にも略円盤状に形成された表面材６を装着する。
【０１０６】
表面材６の軸方向の長さは、高温部ａ、低温部ｂの軸方向の長さの和とほぼ同じ長さとする。また、表面材６の燃焼排気ガス導出流路３２、燃料ガス導出流路３３、原料ガス導入流路３４、選択酸化用空気導入流路３５、改質用水導入流路３６に対応する部分にはそれぞれ孔が形成され、当該各孔から燃焼排気ガス導出流路３２、燃料ガス導出流路３３、原料ガス導入流路３４、選択酸化用空気導入流路３５、表面材６は改質用水導入流路３６が突き出るように装着される。
【０１０７】
この時点では、表面材６と低温部ｂ、すなわち隔壁１５Ａ、１６Ａ等との間は、空間として空いており、当該空間の空中に燃焼排気ガス導出流路３２、燃料ガス導出流路３３、原料ガス導入流路３４、選択酸化用空気導入流路３５、改質用水導入流路３６等が露出した状態となっている。
【０１０８】
次に、境界面設置工程として、第１の断熱成型体４の最上部ａ１の断熱充填体５が配設される側に、第１の断熱成型体４と断熱充填体５との境界に略ドーナツ型に形成された境界面材７を設置する（Ｓ１０６）。
【０１０９】
続いて、断熱充填体５充填工程として、シリカ超微粒子粉末を粉体の状態で、表面材６と隔壁１５Ａ、１６Ａ等との間の空隙に、表面材６の未だ開口している側から充填する（Ｓ１０８）。充填の方法としては、空隙をつくらずに充填することを考慮して、シリカ超微粒子粉末を圧縮挿入する加圧充填、あるいは真空挿入する減圧充填等が挙げられる。ここで、シリカ超微粒子粉末は、表面材６と隔壁１５Ａ、１６Ａ等との間の空隙に満杯に充填するのではなく、蓋材８を配設するためのスペースを空けて充填し、押し固める。さらに、断熱充填体５の蓋材８が配設される側に、境界面材７ａを設置する。
【０１１０】
続いて、スラリー流込、発泡、養生、乾燥工程として、微粒子粉末１００重量部に対してアルカリ金属珪酸塩、過酸化水素、及び熱線反射材の割合が、それぞれ、１０から１００重量部、０．２から１０重量部、及び４から４０重量部である混合物を撹拌混合してできるスラリーを、表面材６と隔壁１５Ａ、１６Ａ等との間の空間、断熱充填体５の上面のスペースに、表面材６の未だ開口している側から常温で流し込む。表面材６の未だ開口している側に無機質短繊維フェルトを燃焼原料導入部１１が露出するようにドーナツ型に加工したものを載せてフタをし、スラリーを１５℃から３５℃の温度で発泡させる。無機質短繊維フェルトをフタとして載せることで、表面材６の一部として発泡、硬化後に断熱充填体５に接着させることができる。次に、スラリーの硬化後、燃料処理装置１全体を防湿フィルムで包み、９０℃前後の温度で養生し、燃料処理装置１全体を防湿フィルムから取り出した後、９０℃前後の温度で乾燥して、蓋材８の成型は終了し、第１の断熱成型体４、断熱充填体５、表面材６、蓋材８の燃料処理装置１のへの組み付けも終了する（Ｓ１１０）。
【０１１１】
なお、蓋材８の上面形状を平滑にするため、無機質短繊維フェルトのフタの上から重しを載せるとよい。また、無機質短繊維フェルトをフタとして載せなくても、スラリーの発泡、硬化後に、蓋材８上面を平滑にカットし、無機質短繊維フェルトをドーナツ型に加工したものを耐熱性接着剤、発泡させない無機質発泡体等で接着して表面材６の一部としてもよい。
【０１１２】
以上で説明した本発明の実施の形態に係る燃料処理装置１によれば、断熱充填体５は粉末状の物質を充填して形成するため、配管等が存在する複雑な形状部分でも粉体を流し込むことで、製作、作業時間も短縮することができるため、燃料処理装置１の生産性の向上を図ることができ、実用性が十分である燃料処理装置とすることができる。また、例えば、混合物をスラリー状態で注入し、発泡、硬化することによって断熱成型体を形成する場合と比較しても、発泡、養生、乾燥の工程を省略することができる。また、例えば、断熱充填体５の外周を覆うように部分的に混合物をスラリー状態で注入し、発泡、硬化することによって断熱成型体を形成する場合でも、発泡、養生、乾燥の工程を短縮することができるので、比較的短時間で製作することができる。なお、粉体である断熱充填体５によって各部を構成する部材の熱膨張率の違いに起因する歪みを吸収することもできる。
【０１１３】
さらに、以上で説明した本発明の第１の実施の形態に係る燃料処理装置１によれば、高温部ａを外部に対して断熱する第１の断熱成型体４と、低温部ｂを外部に対して断熱する断熱充填体５とを備えるので、燃料処理装置１内の温度分布を各部の反応に適した温度分布に維持することができ、効率よく燃料ガスＪを生成することができる燃料処理装置１を提供することができる。また、燃料処理装置１内の温度分布を各部の反応に適した温度分布に維持しながら、燃料処理装置１の外側の温度を充分に低下させることができるので、燃料処理装置１の表面に触れても火傷をするおそれがなく、実用性が十分である燃料処理装置とすることができる。
【０１１４】
また、第１の断熱成型体４は無機質多孔体であるため、１０００℃以上の耐熱特性がある上に、機械的強度が強く、さらに、高温部ａの形状に合わせて容易に加工することができ、製造効率のよい燃料処理装置１とすることができる。また、断熱充填体５は粉末状の物質を充填して成型するため、配管等が存在する複雑な形状部分でも粉体を流し込むことで、隙間なく断熱施工をすることができので、高い断熱性を有し製造効率のよい燃料処理装置１とすることができる。さらに、第１の断熱成型体４、断熱充填体５の外側に無機質短繊維フェルトによって成型される表面材６を備えるので、第１の断熱成型体４、断熱充填体５を外的衝撃からも充分に保護することができる。
【０１１５】
さらに、以上で説明した本発明の実施の形態に係る燃料処理装置１によれば、断熱成型体を適材適所で使い分け、断熱性、強度、価格のバランスのとれた断熱構造とすることができ、総合的に低価格化が図られた燃料処理装置１を提供することができ、また、断熱施工数も比較的少なくて済むので実用的で量産に向いた燃料処理装置１とすることができる。
【０１１６】
なお、本発明の実施の形態である燃料処理装置１は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。以上の説明では、熱源は、バーナー１２から放出されるバーナー炎２であるもとして説明したが、これに限らず、改質反応に利用する熱を発生するものであればなんでもよい。また、改質反応は、水蒸気改質方式として説明したが、部分改質方式あるいは自己熱改質方式（オートサーマル方式）であってもよい。また、燃焼円筒体３Ａ等は、円筒形状に形成されるものとして説明したが、内部が中空である略筒状の形状であれば何でもよく、四角筒状、楕円筒状等であってもよい。
【０１１７】
以上の説明では、表面材６は、無機質短繊維フェルトによって成型されるものとして説明したが、これに限られるものではないし、また、表面材６を備えない構成としてもよい。また、粉末状の物質を表面材６内に充填する際、あるいは混合物をスラリー状態で表面材６内に流し込む際に、外側に表面材６を補強する型枠を設けてもよい。この場合、粉末状の物質を押し固めた後、あるいはスラリーの硬化後、養生した後に型枠を取り外せばよい。また、蓋材８は必ずしも設ける必要はない。この場合、例えば、表面材６に剛性のある素材を用いるなどして、表面材６の内側に粉末状の物質を確実に収納できるような構成とすればよい。
【０１１８】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る燃料処理装置１ａの概略構成を示す断面図である。本図を参照して本発明の第２の実施の形態に係る燃料処理装置１ａについて説明する。なお、以下の第２の実施の形態に係る燃料処理装置１ａの説明では、第１の実施の形態に係る燃料処理装置１と共通する構成については、重複した説明はできるだけ省略する。
【０１１９】
第２の実施の形態に係る燃料処理装置１ａは、断熱充填体５（図１参照）の代わりに第２の断熱成型体９を備え、さらに、筒状体としての燃焼円筒体３Ａを外部に対して断熱する無機質多孔体としての第１の断熱成型体４と当該燃焼円筒体３Ａとの間に形成される空隙を充填する粉体としての充填材１０を備える点で、第１の実施の形態に係る燃料処理装置１（図１参照）と異なる。
【０１２０】
なおここで、充填材１０を第１の断熱成型体４と燃焼円筒体３Ａとの間に形成される空隙に充填するとは、充填材１０を第１の断熱成型体４と燃焼円筒体３Ａとの間に形成される空隙の一部に充填する場合も広く含む。すなわち、例えば、改質ガス流路２２は、第１の断熱成型体４と燃焼円筒体３Ａとの間に形成される空隙ということができるが、当該改質ガス流路２２には充填材１０を充填しないことはいうまでもない。典型的には、充填材１０は、以下で説明するように、第１の断熱成型体４と隔壁１５Ａ、２２Ａとの空隙に充填される。
以下、第２の実施の形態に係る燃料処理装置１ａの各構成について、第１の実施の形態に係る燃料処理装置１（図１参照）とは異なる構成を中心に説明する。
【０１２１】
第２の断熱成型体９は、典型的には上述した蓋材８（図１参照）と同様に、シリカ・アルミナ系微粒子粉末、アルカリ金属珪酸塩、過酸化水素、および熱線反射材を、シリカ・アルミナ系微粒子粉末１００重量部に対して、それぞれ、１０から１００重量部、０．２から１０重量部、及び４から４０重量部として配合した混合物を約５００ｋｇ/ｍ３以下の密度で発泡、硬化させて成型した無機質発泡体である。さらに、第２の断熱成型体９は、典型的には蓋材８（図１参照）と同様に、第１の断熱成型体４、表面材６を設置した後に、表面材６と隔壁１５Ａ、隔壁１６Ａとの間の空隙に前述の混合物をスラリー状態に注入し、発泡、硬化することによって成型される。
【０１２２】
また、第２の断熱成型体９は、典型的には断熱充填体５（図１参照）と同様に、原料ガス導入流路３４、選択酸化用空気導入流路３５、改質用水導入流路３６等を隙間なく覆うように形成され、低温部ｂ（１００℃から５００℃程度）の外部に対する断熱する。ただし、第２の断熱成型体９は、隔壁１５Ａ、１６Ａとは接しないように、隔壁１５Ａ、１６Ａとの間に空隙を形成して成型される。第２の断熱成型体９と隔壁１５Ａ、１６Ａとの空隙は、例えば２ｍｍから８ｍｍ程度、好ましくは２ｍｍから４ｍｍ程度とするとよい。空隙は、狭すぎると充填材１０を充填しにくく、広すぎると充填に時間がかかり過ぎるからである。
【０１２３】
上述したようにシリカ・アルミナ系微粒子粉末を含有する混合物を発泡、硬化させた無機質発泡体である第２の断熱成型体９の密度及び熱伝導率は、実用性の点から密度は２００から５００ｋｇ／ｍ３の範囲にするのが好ましく、さらに２００から３００ｋｇ／ｍ３の範囲とするのがより好ましく、断熱性の尺度となる熱伝導率として、０．０５０から０．０７５Ｗ／ｍＫの性能が得られ、耐熱温度は約６５０℃であり、低温部ｂの断熱に適した条件を満たす断熱素材である。
【０１２４】
さらに、第１の断熱成型体４は、第１の実施の形態に係る燃料処理装置１（図１参照）では、隔壁１５Ａ、２２Ａに接するように配設するものとして説明したが、本実施の形態では第２の断熱成型体９と同様に、隔壁１５Ａ、２２Ａとは接しないように、隔壁１５Ａ、２２Ａとの間に空隙を形成して成型される。第１の断熱成型体４と隔壁１５Ａ、２２Ａとの空隙は、第２の断熱成型体９と隔壁１５Ａ、１６Ａとの空隙とほぼ同程度の空隙とするとよい。例えば、第１の断熱成型体４の最上部ａ１のドーナツ型の寸法は、隔壁２２Ａの内径が８６ｍｍ程度、隔壁１５Ａの内径が１２１ｍｍ程度である場合には、９０ｍｍから９２ｍｍ程度の内径とし、段差部分を１２５ｍｍから１２７ｍｍ程度の内径とするとよい。第１の断熱成型体４の中央部ａ２のドーナツ型の寸法は、隔壁２２Ａの内径が８８ｍｍ程度である場合には、９０ｍｍから９２ｍｍ程度の内径とするとよい。さらに、最下部ａ３の隔壁２２Ａ側の部分は、中央部ａ２と同様にドーナツ型に成型し、端面２２Ａ’との間に空隙を形成し、それ以外の部分は略円盤状に加工して成型するとよい。
【０１２５】
充填材１０は、第１の断熱成型体４と隔壁１５Ａ、２２Ａとの空隙、第２の断熱成型体９と隔壁１５Ａ、１６Ａとの空隙、これらの空隙に伴って形成される空隙に充填される。言い換えれば、充填材１０は、隔壁１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１６Ａ、２２Ａの外側を覆うように充填され、当該充填材１０の外側を第１の断熱成型体４あるいは第２の断熱成型体９が覆い、高温部ａあるいは低温部ｂを外部に対して断熱する。
【０１２６】
充填材１０は、熱膨張率の異なる部材、例えば、第１の断熱成型体４、第２の断熱成型体９と金属素材により形成される隔壁１５Ａ、１６Ａ、２２Ａ等との熱膨張の違いで生じる歪みを吸収する弾力性を有し、複雑な形状の空間や狭い空間でも充填しやすく（滑りやすい）、７００℃以上、典型的には１０００℃程度の耐熱性を有する粉末状の物質を用いて形成する。さらに、充填材１０は、好ましくは、例えば密度５０から２００ｋｇ／ｍ３程度で充填した際に保形性がよく、充填された状態での熱伝導率が低く、すなわち、優れた断熱性を有する粉末状の物質を用いて形成するとよい。
【０１２７】
充填材１０は、典型的には上述した断熱充填体５（図１参照）と同様に、未焼性バーミキュライト、シラス、真珠岩、膨張黒鉛、後述するシリカ・アルミナ系微粒子粉末、シリカ・アルミナ系のセラミックウールを脱ショット・微砕化した微繊維、上述したシリカ超微粒子粉末等からなる群から選ばれる少なくとも１種の微粒子粉末を用いる。本実施の形態では、充填材１０は、シリカ超微粒子の単独又は酸化チタンやタルク等との混合物からなる粉末を用いるものとして説明する。
【０１２８】
なお、第１の断熱成型体４と第２の断熱成型体９との境界には、第１の実施の形態に係る燃料処理装置１（図１参照）と同様に境界面材７が設置されている。第１の断熱成型体４と第２の断熱成型体９との境界に境界面材７を装着することで、第１の断熱成型体４と第２の断熱成型体９との隙間を塞ぐことができるため断熱性能が向上し、その上、燃料処理装置１ａの運転時に第１の断熱成型体４と第２の断熱成型体９とが異なる膨張率で膨張した場合に起因する空隙やクラックの発生を防止するができる。
【０１２９】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る燃料処理装置１ａの第１の断熱成型体４、第２の断熱成型体９、表面材６、充填材１０の組み付け方法を示す流れ図である。なお、以下の説明では、燃料処理装置１の構成要素の符号については適宜図１を参照する。組み付け方法としては、第１の実施の形態に係る燃料処理装置１での組み付け方法とほぼ同様に、まず、高温部ａ、低温部ｂを組立て（Ｓ１００）、第１の断熱成型体４を燃料処理装置１ａの高温部ａに装着する（Ｓ１０２）。ただし、第１の断熱成型体４は、燃料処理装置１ａの高温部ａを第１の断熱成型体４から浮かせて固定する、あるいは最下部ａ３の隔壁２２Ａの端面２２Ａ’と対向する部分に予め空隙に相当する厚さに充填材１０を敷き詰めておく等して、隔壁１５Ａ、２２Ａと接しないように空隙を形成して装着する。
【０１３０】
次に、表面材６、境界面材７を装着、設置し（Ｓ１０４、Ｓ１０６）、充填材充填工程として、第１の断熱成型体４と隔壁１５Ａ、２２Ａの空隙に充填材１０を充填する（Ｓ１０８ａ）。さらに、低温部ｂの隔壁１５Ａ、１６Ａの外側を充填材１０で覆って押し固める。次に、図２で前述したスラリー流込、発泡、養生、乾燥工程（図２のＳ１１０参照）とほぼ同様に、第２の断熱成型体９成型工程として、第１の断熱成型体４、充填材１０、表面材６によって画成された空間に混合物をスラリー状態で注入し、発泡、硬化、養生、乾燥させる（Ｓ１１０ａ）。混合物のスラリーは、発泡体積に適した量、本実施の形態では、表面材６と隔壁１５Ａ、１６Ａ等との間の空間容積の５分の１から４分の１程度の容積を１回または２回に分けて流し込むとよい。
【０１３１】
なお、スラリーを流し込む空間にはロックウールフェルト、セラミックスウールフェルト、無機質短繊維フェルト等の間仕切り（不図示）を挿入し、２から４区画に分けておいもよい。このようにすることで、燃料処理装置１ａの運転時に第２の断熱成型体９が熱膨張しても、間仕切り（不図示）の部分で第２の断熱成型体９の膨張が吸収されるので、亀裂が入ること等が防止される。
【０１３２】
以上で説明した本発明の実施の形態に係る燃料処理装置１ａによれば、第１の断熱成型体４、第２の断熱成型体９と隔壁１５Ａ、１６Ａ、２２Ａ等との間に充填される充填材１０は、熱膨張率の異なる部材同士の間で生じる歪みを吸収する弾力性を有し、複雑な形状の空間や狭い空間でも充填しやすい（滑りやすい）粉末状の物質を充填して成型されるため、充填材１０が歪みの緩衝材として機能して第１の断熱成型体４、第２の断熱成型体９と隔壁１５Ａ、１６Ａ、２２Ａ等との熱膨張率の違いに起因する各断熱成型体のクラックの発生を防止することができ、長期間にわたって断熱性能の劣化を防止し、耐久性、実用性を向上させることができる。
【０１３３】
なお、充填材１０は、充填する厚さにもよるが、７００℃以上、典型的には１０００℃程度の耐熱性を有し、密度５０から２００ｋｇ／ｍ３程度で充填した際に保形性がよく、充填された状態での熱伝導率が低いので、第１の断熱成型体４、第２の断熱成型体９の断熱性能を補強することもできる。また、充填材１０は、高温になると、コルク状、あるいはおこし状に焼結することがある。しかしながらこの場合でも、充填材１０の焼結した部分が熱膨張率の違いによる歪みによって部分的に破壊されることはあっても、充填材１０の全体にクラックが生じるわけではなく、断熱性能の劣化も極微少である。
【０１３４】
さらに、以上で説明した本発明の第２の実施の形態に係る燃料処理装置１ａによれば、高温部ａを外部に対して断熱する第１の断熱成型体４と、低温部ｂを外部に対して断熱する第２の断熱成型体９とを備えるので、燃料処理装置１ａ内の温度分布を各部の反応に適した温度分布に維持することができ、効率よく燃料ガスＪを生成することができる燃料処理装置１ａを提供することができる。また、燃料処理装置１ａ内の温度分布を各部の反応に適した温度分布に維持しながら、燃料処理装置１ａの外側の温度を充分に低下させることができるので、燃料処理装置１ａの表面に触れても火傷をするおそれがなく、実用性が十分である燃料処理装置とすることができる。
【０１３５】
また、第１の断熱成型体４は無機質多孔体であるため、１０００℃以上の耐熱特性がある上に、機械的強度が強く、さらに、高温部ａの形状に合わせて容易に加工することができ、製造効率のよい燃料処理装置１ａとすることができる。また、第２の断熱成型体９はスラリー状の混合物を注入し、発泡、硬化させて成型するため、配管等が存在する複雑な形状部分でも粉体を流し込むことで、隙間なく断熱施工をすることができので、高い断熱性を有し製造効率のよい燃料処理装置１ａとすることができる。さらに、第１の断熱成型体４、第２の断熱成型体９の外側に無機質短繊維フェルトによって成型される表面材６を備えるので、第１の断熱成型体４、第２の断熱成型体９を外的衝撃からも充分に保護することができる。
【０１３６】
さらに、以上で説明した本発明の実施の形態に係る燃料処理装置１によれば、断熱成型体を適材適所で使い分け、断熱性、強度、価格のバランスのとれた断熱構造とすることができ、総合的に低価格化が図られた燃料処理装置１ａを提供することができ、また、断熱施工数も比較的少なくて済むので実用的で量産に向いた燃料処理装置１ａとすることができる。
【０１３７】
なお、本発明の実施の形態である燃料処理装置１ａは、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。第２の実施の形態に係る燃料処理装置１ａでは、第１の実施の形態に係る燃料処理装置１のように、燃焼円筒体３Ａは、必ず筒状体高温部、筒状体低温部のように温度分布を有する必要はない。さらに、第２の断熱成型体９は必ず無機質発泡体によって形成する必要は無く、第１の断熱成型体４と同様に無機質多孔体によって形成してもよい。
【０１３８】
さらに、以上の説明では充填材１０の充填は、第２の断熱成型体９を形成する混合物のスラリーを注入、発泡させる方法と併用する場合で説明したが、乾式での粉末充填としてもよい。この場合、第２の断熱成型体９は、例えば、予め発泡、硬化させて成型しておき、燃料処理装置１ａの低温部ｂに隔壁１５Ａ、１６Ａとの間に空隙を形成するように装着する。その後、第１の断熱成型体４と隔壁１５Ａ、２２Ａとの間の空隙及び第２の断熱成型体９と隔壁１５Ａ、１６Ａとの間の空隙に、充填材１０を充填すればよい。このようにして充填材１０を充填すると、第２の断熱成型体９の発泡、養生、乾燥の工程を省略、あるいは分離して実行することができ、燃料処理装置１ａの製作時間を短くすることができるので生産性が向上する。
【０１３９】
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る燃料処理装置１ｂの概略構成を示す断面図である。本図を参照して本発明の第３の実施の形態に係る燃料処理装置１ｂについて説明する。なお、以下の第３の実施の形態に係る燃料処理装置１ｂの説明では、第１の実施の形態に係る燃料処理装置１、あるいは第２の実施の形態に係る燃料処理装置１ａと共通する構成については、重複した説明はできるだけ省略する。
【０１４０】
第３の実施の形態に係る燃料処理装置１ｂは、第１の実施の形態に係る燃料処理装置１と第２の実施の形態に係る燃料処理装置１ａとの中間的な燃料処理装置ということができる。すなわち、第３の実施の形態に係る燃料処理装置１ｂは、第１の実施の形態に係る燃料処理装置１と同様に、シフト触媒層１５、隔壁１５Ａ、選択酸化触媒層１６、隔壁１６Ａ、すなわち低温部ｂを外部に対して断熱する粉体としての断熱充填体５を備え、さらに、第２の実施の形態に係る燃料処理装置１ａと同様に、筒状体としての燃焼円筒体３Ａを外部に対して断熱する無機質多孔体としての第１の断熱成型体４と当該燃焼円筒体３Ａとの間に形成される空隙を充填する粉体としての充填材１０を備える。  
【０１４１】
断熱充填体５及び充填材１０は、上述したように、未焼性バーミキュライト、シラス、真珠岩、膨張黒鉛、後述するシリカ・アルミナ系微粒子粉末、シリカ・アルミナ系のセラミックウールを脱ショット・微砕化した微繊維、上述したシリカ超微粒子粉末等からなる群から選ばれる少なくとも１種の微粒子粉末を用いる。断熱充填体５及び充填材１０は、典型的には、製作を容易にするため同じ粉末を用いるとよく、本実施の形態では、ともにシリカ超微粒子粉末を用いる。
【０１４２】
断熱充填体５及び充填材１０の組み付け方法としては、第１の断熱成型体４を隔壁１５Ａ、２２Ａとの間に空隙を形成するように燃料処理装置１ｂの高温部ａに組み付け、表面材６、境界面材７の設置後に、当該空隙と、表面材６、境界面材７、隔壁１５Ａ、１６Ａに画成された空間に、シリカ超微粒子粉末を一括して充填すればよい。その後、境界面材７ａを設置し、スラリー状の混合物を流込、発泡、養生、乾燥して蓋材８を成型する。
【０１４３】
以上で説明した本発明の実施の形態に係る燃料処理装置１ｂによれば、断熱充填体５は粉末状の物質を充填して成型するため、配管等が存在する複雑な形状部分でも粉体を流し込むことで、製作、作業時間も短縮することができるため、燃料処理装置１ｂの生産性の向上を図ることができ、実用性が十分である燃料処理装置とすることができる。また、例えば、混合物をスラリー状態で注入し、発泡、硬化することによって断熱成型体を形成する場合と比較しても、発泡、養生、乾燥の工程を省略することができ、また、部分的に混合物をスラリー状態で注入し、発泡、硬化することによって断熱成型体を形成する場合でも、発泡、養生、乾燥の工程を短縮することができるので、比較的短時間で製作することができる。
【０１４４】
さらに、以上で説明した本発明の実施の形態に係る燃料処理装置１ｂによれば、第１の断熱成型体４と隔壁１５Ａ、２２Ａ等との間に充填される充填材１０は、熱膨張率の異なる部材同士の間で生じる歪みを吸収する弾力性を有し、複雑な形状の空間や狭い空間でも充填しやすい（滑りやすい）粉末状の物質を充填して成型されるため、充填材１０が歪みの緩衝材として機能して第１の断熱成型体４と隔壁１５Ａ、２２Ａ等との熱膨張率の違いに起因する断熱成型体のクラックの発生を防止することができ、長期間にわたって断熱性能の劣化を防止し、耐久性、実用性を向上させることができる。また、断熱充填体５、充填材１０を一体に充填することができるので、製作時間を短くすることができる。
【０１４５】
図６は、本発明の第４の実施の形態に係る燃料処理装置１ｃの概略構成を示す断面図である。本図を参照して本発明の第４の実施の形態に係る燃料処理装置１ｃについて説明する。なお、以下の第４の実施の形態に係る燃料処理装置１ｃの説明では、第１の実施の形態に係る燃料処理装置１、第２の実施の形態に係る燃料処理装置１ａ、あるいは第３の実施の形態に係る燃料処理装置１ｂと共通する構成については、重複した説明はできるだけ省略する。
【０１４６】
第４の実施の形態に係る燃料処理装置１ｃは、第１の断熱成型体４を備えず、代わに断熱充填体５が燃料処理装置１ｃの高温部ａをも外側に対して断熱する点で第１の実施の形態に係る燃料処理装置１と異なる。言い換えれば、燃料処理装置１ｃは、温度の高い被断熱体としての燃料処理装置１ｃの高温部ａ、低温部ｂを外部に対して断熱する粉体としての断熱充填体５を備える。なお、低温部ｂは、高温部ａよりも温度は低いものの、少なくとも人が直接触れると火傷する程度には高い温度である。さらに、燃料処理装置１ｃは、断熱充填体５を収納するケーシングとしての表面材６を備える。表面材６は、無機質短繊維フェルトや剛性のある素材など断熱充填体５を収納、保持できるものを適宜用いればよい。本実施の形態では、表面材６には、剛性のある素材を用いる。これにより、第１の実施の形態に係る燃料処理装置１等で説明した蓋材８を備える必要が無く、スラリー状の混合物の発泡、養生乾燥の工程を全て省略することができる。なお、表面材６に無機質短繊維フェルトを用いる場合には、表面材６の軸方向の両端面側に蓋材８を配設するとよい。
【０１４７】
以上で説明した本発明の実施の形態に係る燃料処理装置１ｃによれば、断熱充填体５は粉末状の物質を充填して成型するため、配管等が存在する複雑な形状部分でも粉体を流し込むことで、製作、作業時間も短縮することができるため、燃料処理装置１ｂの生産性の向上を図ることができ、実用性が十分である燃料処理装置とすることができる。また、断熱成型体の施工を１回で終えることができるので、さらに製作時間を短縮することができる。さらに、断熱充填体５は７００℃以上、典型的には１０００℃程度の耐熱性を有し、充填された状態での熱伝導率が低く、適切に高温部ａ、低温部ｂを外部に対して断熱することができる。また、燃料処理装置１ｃによれば、隔壁１５Ａ、１６Ａ、２２Ａ等の熱膨張による歪みを吸収することができ、長期間にわたって断熱性能の劣化を防止し、耐久性、実用性を向上させることができる。
【０１４８】
図７は、本発明の第５の実施の形態に係る燃料処理装置３０１の概略構成を示す断面図である。本図を参照して本発明の第５の実施の形態に係る燃料処理装置３０１について説明する。なお、以下の第５の実施の形態に係る燃料処理装置３０１の説明では、第１の実施の形態に係る燃料処理装置１、第２の実施の形態に係る燃料処理装置１ａ、第３の実施の形態に係る燃料処理装置１ｂ、あるいは第４の実施の形態に係る燃料処理装置１ｃと共通する構成については、重複した説明はできるだけ省略する。
【０１４９】
本図に示すように、略円柱形状の燃料処理装置３０１は、垂直に設置され、熱源としてのバーナー炎３０２、筒状体としての燃焼円筒体３０３Ａ、原料燃料Ｇを改質し、水素を主成分とする改質ガスＭを生成し、改質触媒層３１４を含んで構成される改質部と、改質ガスＭ中の一酸化炭素を低減して燃料ガスＪを生成し、シフト触媒層３１５、選択酸化触媒層３１６を含んで構成される一酸化炭素低減部、改質触媒層３１４を外部に対して断熱する無機質多孔体としての第１の断熱成型体３０４、改質触媒層３１４とシフト触媒層３１５、選択酸化触媒層３１６とを断熱する粉体としての断熱充填体３０５とを備える。
【０１５０】
燃料処理装置３０１は、さらに、隔壁３４１と、隔壁３４２と、隔壁３４３と、隔壁３４４と、隔壁３４５と、隔壁３４６と、隔壁３４７とを備える。
【０１５１】
燃焼原料導入部３１１は、燃料処理装置３０１の上部中央に設置され、原料導入口３３１を有する。原料導入口３３１から燃焼用原料（燃焼用ガスＤと燃焼用空気Ｅ）が導入される。バーナー３１２は、燃料処理装置３０１の上部中央であって燃焼原料導入部３１１の直下方に形成された開口部３１１Ａに接続され、燃料処理装置３０１の中心軸線に沿って懸架され、燃焼用ガスＤを燃焼室３０３で燃焼させる。燃焼室３０３は、燃焼円筒体３０３Ａによって画成されており内部に、バーナー３１２を収納する。改質触媒層３１４は、円環形状をし、燃焼円筒体３０３Ａの外側（燃料処理装置３０１の径方向外側）に配置されている。改質触媒層３１４は、その内側を隔壁３４１により、その外側を隔壁３４２により画成されている。
【０１５２】
第１の断熱成型体３０４は、筒状体としての燃焼円筒体３０３Ａの筒状体高温部の側を外部に対して断熱する。第１の断熱成型体３０４は、図に示すように燃料処理装置３０１の下部の広い範囲に配設される。第１の断熱成型体３０４は、上部に円柱形の凹部３２０を有する円柱形状であり、燃料処理装置３０１の下部に、後述の外皮材３３９の底面及び内壁面下部に接触して配置されている。凹部３２０には、燃焼室３０３の下部と、改質触媒層３１４の下部が収納されている。また、第１の断熱成型体３０４は、凹部３２０が隔壁３４３の外周面と空隙を形成するように配設される。表面材としての外皮材３３９は、第１の断熱成型体３０４の外側を覆い断熱を行っている。
【０１５３】
断熱充填体３０５は、筒状体としての燃焼円筒体３０３Ａの筒状体低温部の側を外部に対して断熱する。断熱充填体３０５は、改質触媒層３１４の外側（燃料処理装置３０１の径方向外側）であって、第１の断熱成型体３０４の上方に、配置されている。断熱充填体３０５は、その内側を隔壁３４３により、その外側を隔壁３４４により直接挟まれ、隔壁３４３と隔壁３４４の間に収納されている。
【０１５４】
また、第１の断熱成型体３０４と隔壁３４３の外周面との空隙及び第１の断熱成型体３０４と後述する流路３２２Ｃを画成する隔壁３２２Ｃ’との空隙には充填材３１０が充填される。充填材３１０は、燃焼円筒体３０３Ａと第１の断熱成型体３０４との間に形成される空隙を充填する粉体である。
【０１５５】
ここで、第５実施の形態では、燃焼円筒体３０３Ａの筒状体高温部の側の外部は大気空間であり、燃焼円筒体３０３Ａの筒状体低温部の側の外部は、効率のよい反応を行うために燃料処理装置３０１内では比較的に高い温度が適している改質触媒層３１４よりも径方向に外側の部分である。第５の実施の形態では、上述のように、第１の断熱成型体３０４は大気空間部分に施される。断熱充填体３０５は、改質触媒層３１４とシフト触媒層３１５との間に施される。これにより、相対的に温度の高い改質触媒層３１４と相対的に温度が低いシフト触媒層３１５とが断熱され、ともに反応に適した温度に維持することができることとなる。なお上記を言い換えれば、第１の断熱成型体３０４は燃焼円筒体３０３Ａの筒状体高温部を、断熱充填体３０５は燃焼円筒体３０３Ａの筒状体低温部を外部に対して断熱しているということができる。またここでは、第１の断熱成型体３０４、断熱充填体３０５は、第１の実施の形態に係る燃料処理装置１等で説明した第１の断熱成型体４（図１参照）、断熱充填体５（図１参照）とほぼ同様のものを用いる。また、充填材３１０は、第２の実施の形態に係る燃料処理装置１ａ等で説明した充填材１０（図２参照）、とほぼ同様のものを用いる。
【０１５６】
シフト触媒層３１５は、円環形状であり、断熱充填体３０５の外側（燃料処理装置３０１の径方向外側）に配置されている。シフト触媒層３１５は、その内側を隔壁３４４により、その外側を隔壁３４５により画成されている。選択酸化触媒層３１６は、円環形状であり、シフト触媒層３１５の外側（燃料処理装置３０１の径方向外側）に、配置されている。選択酸化触媒層３１６は、隔壁３４６と隔壁３４７の垂直部３４７Ａとによって画成されている。外皮材３３９は、選択酸化触媒層３１６の外側に配置されており、具体的には、隔壁３４７の垂直部３４７Ａの外側に接触して配置されている。
【０１５７】
燃料処理装置３０１は、さらに燃焼排気ガス流路３２１と、原料ガス導入流路３３４と、改質ガス流路３２２とを備える。燃焼排気ガス流路３２１は、燃焼円筒体３０３Ａと隔壁３４１との間に円環形状に形成され、さらに燃料処理装置３０１上部であって外皮材３３９の天井部３３９Ａに接する隔壁３４７の水平部３４７Ｂの真下に薄い円板状に形成される。バーナー３１２で燃焼した原料ガスＧの燃焼排気ガスＦは、燃焼排気ガス流路３２１を通って、燃焼排気ガス流路３２１に接続される燃焼排気ガス導出流路３３２を介して燃料処理装置３０１外に排気される。燃焼排気ガスＦは、燃焼排気ガス流路３２１を通っている間、改質触媒層３１４を加熱し、加熱された改質触媒層３１４は、３００℃から８００℃の範囲内にある。また、後述のように円板状の燃焼排気ガス流路３２１の真下には原料ガス導入流路３３４の一部が通っており、燃焼排気ガスＦは、改質触媒層３１４に導入される前の原料ガスＧを予熱する。
【０１５８】
原料ガス導入流路３３４は、燃料処理装置３０１上部であって燃焼排気ガス流路３２１の水平部分の直下方に形成される。原料ガス導入流路３３４は、円環形状の流路３３４Ａと、同じく円環形状の流路３３４Ｂとを有する。流路３３４Ａでは、原料ガスＧは、選択酸化触媒層３１６とシフト触媒層３１５の間を下降し、原料ガスＧと選択酸化触媒層３１６との間で熱交換が隔壁３４６を介して行われる熱交換部３２５を通過し、原料ガスＧが選択酸化触媒層３１６により予熱される。流路３３４Ｂでは、原料ガスＧは、さらに反転し選択酸化触媒層３１６とシフト触媒層３１５の間を上昇し、原料ガスＧとシフト触媒層３１５との間で熱交換が隔壁３４５を介して行われる熱交換部３２６を通過し、原料ガスＧがシフト触媒層３１５により予熱される。
【０１５９】
改質用水Ｈが添加された原料ガスＧは、原料ガス導入流路３３４に導入され、原料ガス導入流路３３４を通って改質触媒層３１４に供給される。改質ガス流路３２２は、第１の断熱成型体３０４と改質触媒層３１４との間に円環状に形成された流路３２２Ａを含み、さらにシフト触媒層３１５の上方に形成された流路３２２Ｂと、シフト触媒層３１５と選択酸化触媒層３１６との下方に形成された流路３２２Ｃと、選択酸化触媒層３１６の上方に形成された流路３２２Ｄを含んで構成されている。シフト触媒層３１５、選択酸化触媒層３１６も、改質ガス流路３２２の一部を形成する。
【０１６０】
原料ガスＧ及び改質用水Ｈは、選択酸化触媒層３１６とシフト触媒層３１５とに挟まれた原料ガス導入流路３３４である熱交換部３２５と熱交換部３２６とを通過する間に１００℃から５００℃に予熱される。原料ガスＧは、改質触媒層３１４で改質反応により改質され水素（Ｈ２）と一酸化炭素（ＣＯ）を主成分とする改質ガスＭとなる。改質ガスＭは、改質触媒層３１４から流路３２２Ａ、３２２Ｂを通ってシフト触媒層３１５に送られ、改質ガスＭ中のＣＯは、シフト触媒層３１５でシフト（変成）反応により、Ｈ２とＣＯ２にシフトされ、ＣＯが減少されたシフトガスＩとなる。シフトガスＩは、シフト触媒層３１５から流路３２２Ｃを通って選択酸化触媒層３１６に送られ、シフトガスＩ中のＣＯは、選択酸化触媒層３１６で選択酸化用空気導入流路３３５から送られた空気Ｋとの一酸化炭素選択酸化反応により、ＣＯが酸化されて除去され、Ｈ２を主成分とする燃料ガスＪとなる。ＣＯが除去された燃料ガスＪは、流路３２２Ｄを通って燃料ガス導出流路３３３から燃料処理装置３０１外に排出される。
【０１６１】
なお、外皮材３３９は、典型的には、無機質短繊維としてのロックウールまたは無機質短繊維としてのガラスウールを円筒形状に成型加工し、さらにＡＬＧＣ（アルミガラスクロス）等を外周部分（側面、上面、底面）３４０に施し、さらに配管用の穴加工がなされている。
【０１６２】
以上で説明した本発明の実施の形態に係る燃料処理装置３０１によれば、断熱充填体３０５は粉末状の物質を充填して成型するので、細くて奥行きのあるような形状部分でも粉体を流し込むことで、製作、作業時間も短縮することができるため、燃料処理装置３０１の生産性の向上を図ることができ、実用性が十分である燃料処理装置とすることができる。さらに、断熱充填体３０５は７００℃以上、典型的には１０００℃程度の耐熱性を有し、充填された状態での熱伝導率が低く、適切に改質触媒層３１４とシフト触媒層３１５、選択酸化触媒層３１６とを断熱することができる。また、燃料処理装置３０１によれば、充填材３１０が歪みを吸収することで熱膨張率の違いに起因する断熱成型体のクラックを防止することができ、長期間にわたって断熱性能の劣化を防止し、耐久性、実用性を向上させることができる。なお、断熱充填体３０５によっても熱膨張率の違いに起因する歪みは吸収される。
【０１６３】
図８は、本発明の第６の実施の形態に係る燃料電池発電システム２０１を説明するブロック図である。本図を参照して本発明の第６の実施の形態に係る燃料電池発電システム２０１について説明する。燃料電池発電システム２０１は、以上で説明した第３の実施の形態に係る燃料処理装置１ｂと、燃料ガスＪと酸化剤ガスＮとの電気化学的反応により発電する燃料電池２０２とを備える。
【０１６４】
さらに、燃料電池発電システム２０１は、原料ガスＧを改質触媒層１４に供給する原料ガス供給装置２０３と、燃焼用原料（燃焼用ガスＤと燃焼用空気Ｅ）を燃焼室３に供給する燃焼用原料供給装置２０４と、燃料電池発電システム２０１の各部を制御する制御装置２０５を備えている。
【０１６５】
原料ガス供給装置２０３は、配管２１３を介して原料ガスＧを定量的に改質触媒層１４に供給するように構成されている。原料ガスＧを貯蔵するタンクを備えていてもよいし、原料ガスＧを系外から導入してもよく、都市ガスやＬＰＧのように供給元の気体の圧力が高く維持されている場合には、流量調節弁を備える。供給元の圧力が高くない場合には、ブロワを備え、原料ガスＧを改質触媒層１４内へ供給するための圧力を確保する。なお、原料燃料として原料ガスＧではなく、ＧＴＬや灯油のように液体の原料燃料を用いる場合には、定量ポンプを備えてもよいし、流量調節機能を有さないポンプと流量調節弁とを備えてもよい。原料ガス供給装置２０３は、典型的には、制御装置２０５からの指示信号ｉ１により、その原料ガス供給量の増減を制御されている。
【０１６６】
燃焼用原料供給装置２０４は、燃焼室３での燃焼で消費される燃焼用ガスＤや燃焼用空気Ｅ等の燃焼用原料を供給する装置である。ブロワにより大気を燃焼用空気Ｅとして送り込む構成でよく、大気中の浮遊物の混入を防止するためのフィルターを有するのが好適である。また、燃焼用ガスＤ、燃焼用空気Ｅの供給量を調整するための流量調整弁を有するのが好適である。燃料電池発電システム２０１では、配管２１４、原料導入口３１（図５参照）、燃焼原料導入部１１（図５参照）燃焼室３内に収納されているバーナー１２（図５参照）に接続されている。
【０１６７】
ここで、原料ガス供給装置２０３から改質触媒層１４に原料ガスＧが供給されると、図１で説明したように、原料ガスＧは改質触媒層１４で改質反応により水素を主成分とする改質ガスＭを生成し、改質ガスＭはシフト触媒層１５でシフト反応によりシフトガスＩを生成し、シフトガスＩは、選択酸化触媒層１６で一酸化炭素選択酸化反応により、燃料ガスＪを生成する。燃料ガスＪは、燃料としての水素濃度が高められ、さらに、一酸化炭素濃度が充分に低下させられる。
【０１６８】
燃料電池２０２は、本実施の形態では、積層型の固体高分子型燃料電池が用いられ、アノード極（不図示）に燃料ガス導出流路３３が接続されている。燃料電池２０２は、水素を主成分とする燃料ガスＪを燃料ガス導出流路３３を介してアノード極（不図示）に導入し、さらに、酸化剤ガスＮとしての空気等をカソード極（不図示）に導入して発電を行う。燃料電池２０２で発電された電力は、燃料電池２０２に接続された電力ケーブル２１５を通じて、外部の電気需要（不図示）に供給される。燃料電池２０２は、典型的には、制御装置からの制御信号ｉ２により、その発電電流量の増減を制御されている。なお、燃料電池２０２は、必ずしも積層型の固体高分子型燃料電池である必要はなく、他の型の燃料電池であってもよい。
【０１６９】
以上で説明した本発明の実施の形態に係る燃料電池発電システム２０１によれば、燃料処理装置１ｂを用いることで、製作、作業時間を短縮することができるため生産性の向上を図ることができ、実用性が十分である燃料電池発電システムとすることができ、さらに、熱膨張率の違いに起因する断熱成型体のクラックを防止することもでき、長期間にわたって断熱性能の劣化を防止し、耐久性の高い燃料電池発電システムとすることができる。また、燃料処理装置１ｂは、燃料処理装置１ｂ内の温度分布を各部の反応に適した温度分布に維持することができ、燃料ガスＪ中の一酸化炭素を充分低減することができるので、アノード極（燃料極）のプラチナＰｔ触媒等が被毒し、発電効率が低下することのない燃料電池発電システム２０１を提供することができる。
【０１７０】
なお、本発明の実施の形態である燃料電池発電システム２０１は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。原料燃料を処理して水素を主成分とする燃料ガスに改質する燃料処理装置は、第３の実施の形態に係る燃料処理装置１ｂに限らず、第１の実施の形態に係る燃料処理装置１、第２の実施の形態に係る燃料処理装置１ａ、第４の実施の形態に係る燃料処理装置１ｃ、第５の実施の形態に係る燃料処理装置３０１のいずれかを用いてもよいことはいうまでもない。
【実施例】
【０１７１】
次に、適宜図５を参照して本発明の具体的な実施例について説明する。
（実施例１）まず、実施例１では、第１の断熱成型体４を形成する無機質多孔体の実施例を説明する。本実施例では、消石灰（ＣａＯ  ９５％）を８５℃の温水中で消化して得た石灰乳に、珪石粉末（ＳｉＯ２  ９４％）をＣａＯ／ＳｉＯ２モル比が１．００となるように加えた。さらに、酸化チタン粉末が成型体中の含有量で２５ｗｔ％になるように添加し、蒸気圧約１．５ＭＰａ、２００℃前後の温度で４から５時間ゲル化させた。続いて、上記で得た結晶スラリーを９０重量部にガラス繊維を７重量部、ポルトランドセメントを３重量部を加えて撹拌混合したスラリーをプレス脱水成型し、続いて約１．５ＭＰａの蒸気圧で約１０時間オートクレーブ養生し、さらに１２０℃前後の温度で３６時間乾燥して、２５０ｍｍ（長さ）×２５０ｍｍ（幅）×４０ｍｍ（厚さ）の無機質多孔体を製造した。
表１に得られた無機質多孔体の性能を表示する。
【表１】
2006096597.tif 000003
【０１７２】
（実施例２）次に、実施例２では、第１の断熱成型体４を形成する無機質多孔体の別の実施例を説明する。本実施例では、日本マイクロサーム社の粒径５０ｎｍ以下の超微粉子シリカ・エアロジルが１００重量部、１μｍ以下の微粒子酸化チタンが５０重量部、ガラスチョップド繊維が８重量部からなる混合物に、成形助剤としての炭酸アンモニウムを１重量部を配合し、常温で圧縮成形し、続いて１２５℃で加圧養生してサイズ、約２５０ｍｍ（長さ）×約２５０ｍｍ（幅）×約２０ｍｍ（幅）の無機質多孔体を製造した。
表２に得られた無機質多孔体の性能を表示する。
【表２】
2006096597.tif 000004
【０１７３】
表２に示した無機質多孔体の試験方法は次の通りである。熱伝導率は、ＪＩＳ  Ａ  １４１２平板法による熱伝導率測定による評価である。耐熱温度は、電気炉で１０℃／ｍｉｎの昇温速度で加熱した時の２％寸法収縮する温度として評価している。表２より本実施例の無機質多孔体は、耐熱性、断熱性に優れるが、成形加工性がやや不十分で素材も高価であるので、形状のシンプルな断熱成形体として部分的に使用することが好ましい。
【０１７４】
（実施例３）次に、実施例３では、蓋材８（図３で説明した第２の断熱成型体９も同じ）を形成する無機質発泡体の実施例を説明する。本実施例では、高炉スラグ、フライアッシュを主成分とする平均粒径１０μｍ以下の珪酸アルミニウム系反応性無機粉体を１００重量部、４０ｗｔ％濃度珪酸ナトリウムを７０重量部、３５ｗｔ％過酸化水素水を５重量部、酸化チタンを１７重量部を常温で５分撹拌し、２５０ｍｍ（長さ）×２５０ｍｍ（幅）×４０ｍｍ（厚さ）の離型処理したスチール製の型枠に注入し、蓋で密閉する。続いて型枠を常温で１時間、発泡硬化させた後、脱型して無機質発泡体を得た。発泡体は防湿フィルムにて包み、９０℃で８時間養生し、養生後防湿フィルムから取り出し、９０℃で１６時間乾燥して製造した。
表３に得られた無機質発泡体の性能を表示する。
【表３】
2006096597.tif 000005
【０１７５】
（実施例４）次に、実施例４では、断熱充填体５、充填材１０を形成する粉体の実施例を説明する。本実施例では、断熱充填体５、充填材１０を形成する粉体は、粒径５０ｎｍ以下の超微粉子シリカ・エアロジルを６０ｗｔ％、粒径１μｍ以下の微粒子酸化チタン３０ｗｔ％、粒径１０μｍ以下のタルク１０ｗｔ％の粉末を混合して製造した。なお、本実施例４では、断熱充填体５、充填材１０を形成する粉体は、シリカ超微粒子単独の粉末を充填すると粉塵が発生しやすく、さらに、粉塵が発生することにより、健康に害をおよぼす等の作業環境の悪化を招くことがあるので、シリカ超微粒子と酸化チタン等の熱線反射材やタルク等の滑材を混合した混合物を用いた。
表４に得られた粉体の性能を表示する。
【表４】
2006096597.tif 000006
【０１７６】
（実施例５）続いて、実施例２で示した無機質多孔体、実施例３で示した無機質発泡体、実施例４で示した粉体の組成に準じて成型した第１の断熱成型体４、断熱充填体５、蓋材８、充填材１０を備える燃料処理装置１ｂの実施例を説明する。第１の断熱成型体４を実施例２で示した組成に準じた無機質多孔体により成型した。第１の断熱成型体４の最上部ａ１は、６５ｍｍ×６１０ｍｍ×３０５ｍｍで板状に成型した無機質多孔体をドーナツ型に加工し、隔壁１５Ａと隔壁２２Ａが接合している部分に対応する箇所（すなわち、隔壁１５Ｂに対応する箇所）に段加工して成型した。第１の断熱成型体４の中央部ａ２は、最上部ａ１と同様に、６５ｍｍ×６１０ｍｍ×３０５ｍｍで板状に成型した無機質多孔体をドーナツ型に加工し、数枚積層させることで成型した。第１の断熱成型体４の最下部ａ３は、最上部ａ１と同様に、６５ｍｍ×６１０ｍｍ×３０５ｍｍで板状に成型した無機質多孔体を略円盤状に加工して成型した。第１の断熱成型体４の最上部ａ１、中央部ａ２、最下部ａ３を順に高温部ａに挿入、装着し、これらを組み合わせて第１の断熱成型体４の全体を形成した。このとき、第１の断熱成型体４と燃料処理装置１ｂの高温部ａとの間に４ｍｍ程度の空隙を形成するように第１の断熱成型体４を形成、配設した。
【０１７７】
次に、表面材６は、無機質短繊維をフェルト状に成型し、略円筒形状に形成して、第１の断熱成型体４と略同軸に外側に装着した。さらに、第１の断熱成型体４の最下部ａ３の下部にも略円盤状に形成された表面材６を装着した。さらに、第１の断熱成型体４の最上部ａ１の断熱充填体５が配設される側に、境界面材７を設置した。
【０１７８】
続いて、断熱充填体５及び充填材１０として、実施例４で示した超微粉子シリカ・エアロジル、酸化チタン、タルクからなる粉末混合物を表面材６、境界面材７、低温部ｂによって画成された空間及び第１の断熱成型体４と燃料処理装置１ｂの高温部ａとの間の空隙に一括して充填して成型した。その後境界面材７ａを設置した。
【０１７９】
続いて、蓋材８を実施例３で示した組成に準じた無機質発泡体により成型した。具体的には、スラリー状の混合物を表面材６、境界面材７ａ燃料処理装置１ｂの低温部ｂによって画成された空間に流し込んだ。次いで、表面材６の未だ開口している側に無機質短繊維フェルトをドーナツ型に加工したものを載せてフタをし、スラリーを常温で２０分かけて発泡させた。その後、燃料処理装置１全体を防湿フィルムで包み、９０℃で６０分間養生し、燃料処理装置１全体を防湿フィルムから取り出した後、９０℃で２時間乾燥した。
【０１８０】
以上で得られた燃料処理装置１ｂの製造に要した時間は２．５時間程度であり、従来よりも、短時間で製造することができた。さらに、燃料処理装置１ｂを連続１０００時間継続して運転したが、熱膨張率の違いに起因する各断熱成型体にクラックは生じず、断熱性能の劣化をはみられなかった。
【０１８１】
以上で得られた燃料処理装置１ｂについて、４つの測定点で燃料処理装置１ｂの外側温度（表面材６上の温度）、燃料処理装置１ｂの内側温度（各隔壁と断熱成型体との境界部の温度）を測定した。本実施例での測定点は、略円柱状に形成された燃料処理装置１ｂの軸方向に対して、（i）隔壁１６Ａの略中央、（ii）隔壁１５Ａの略中央、（iii）隔壁１５Ａの隔壁１５Ｂ側の端部、（iV）隔壁２２Ａの閉鎖されている側の端部の４つの位置（図５参照）である。
【０１８２】
図９は、実施例５で得られた燃料処理装置１ｂの外側温度と内側温度の関係を示す図である。測定点（i）では、燃料処理装置外側温度Ｔ１は３２℃であり、燃料処理装置内側温度Ｔ１’は、１５０℃であった。測定点（ii）では、燃料処理装置外側温度Ｔ２は３５℃であり、燃料処理装置内側温度Ｔ２’は２００℃であった。測定点（iii）では、燃料処理装置外側温度Ｔ３は４１℃であり、燃料処理装置内側温度Ｔ３’は４１０℃であった。測定点（iV）では、燃料処理装置外側温度Ｔ４は４４℃であり、燃料処理装置内側温度Ｔ４’は６６５℃であった。
【０１８３】
以上の結果から、燃料処理装置１ｂは優れた耐熱性、断熱性を有し、装置内の温度バランスを適正に保つことができ、さらに、燃料処理装置１ｂの外側の温度を充分に低下させることができるので、燃料処理装置１ｂの表面に触れても火傷をするおそれがないことが確認された。また、第１の断熱成型体４、断熱充填体５を比較的容易に成型、装着することができ実用性も十分であることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【０１８４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る燃料処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る燃料処理装置の第１の断熱成型体、断熱充填体、表面材、蓋材の組み付け方法を示す流れ図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る燃料処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る燃料処理装置の第１の断熱成型体、第２の断熱成型体、表面材、充填材の組み付け方法を示す流れ図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る燃料処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る燃料処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態に係る燃料処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第６の実施の形態に係る燃料電池発電システムを説明するブロック図である。
【図９】実施例５で得られた燃料処理装置の外側温度と内側温度の関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１８５】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、３０１    燃料処理装置
２、３０２    バーナー炎
３Ａ、３０３Ａ    燃焼円筒体
３、３０３    燃焼室
４、３０４    第１の断熱成型体
５、３０５    断熱充填体
６    表面材
７、７ａ    境界面材
８    蓋材
９    第２の断熱成型体
１０、３１０  充填材
１２、３１２    バーナー
１４、３１４    改質触媒層
１５、３１５    シフト触媒層
１６、３１６    選択酸化触媒層
２１、３２１    燃焼排気ガス流路
２２、３２２    改質ガス流路
３２、３３２    燃焼排気ガス導出流路
３３、３３３    燃料ガス導出流路
３４、３３４    原料ガス導入流路
３５、３３５    選択酸化用空気導入流路
３６    改質用水導入流路
２０１    燃料電池発電システム
２０２    燃料電池
１４Ａ、１４Ｂ、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１６Ａ、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２２Ａ、３２２Ｃ’、３４１、３４２、３４３、３４４、３４５、３４６、３４７    隔壁
Ｄ    燃焼用ガス
Ｅ    燃焼用空気
Ｆ    燃焼排気ガス
Ｇ    原料ガス
Ｈ    改質用水
Ｉ    シフトガス
Ｊ    燃料ガス
Ｋ    空気
Ｍ    改質ガス
Ｎ    酸化剤ガス
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４    燃料処理装置外側温度
Ｔ１’、Ｔ２’、Ｔ３’、Ｔ４’    燃料処理装置内側温度
ａ    高温部
ｂ    中温部
【図１】
2006096597.tif 000007
【図２】
2006096597.tif 000008
【図３】
2006096597.tif 000009
【図４】
2006096597.tif 000010
【図５】
2006096597.tif 000011
【図６】
2006096597.tif 000012
【図７】
2006096597.tif 000013
【図８】
2006096597.tif 000014
【図９】
2006096597.tif 000015