(57)【要約】【課題】余熱や廃熱を熱源として用いてＤＭＥの水蒸気改質により水素製造する際に、熱源温度の変動を緩和し、ほぼ一定の温度の熱を改質反応の為に供給できる水素製造装置及び水素製造方法を提供する。【解決手段】酸素含有炭化水素気化器６と、水蒸気発生器５と、混合器７と、混合ガス予熱器２と、改質反応器１とを具備し、外部熱源による熱媒２１を使用して少なくとも改質反応器１を加熱する水素製造装置において、改質反応器１へ熱媒を供給する熱媒供給系１９に、外部熱源から供給される熱媒２１と熱交換して所定の温度の熱媒を出力する物質を充填した温度一定化器２０を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料となる酸素含有炭化水素を気化させてガス状にするための酸素含有炭化水素気化器と、原料となる水を水蒸気にするための水蒸気発生器と、前記ガス状の酸素含有炭化水素及び前記水蒸気を混合して混合ガスとする混合器と、前記混合ガスを所定の温度に予熱する混合ガス予熱器と、改質触媒が充填される反応管を備えた改質反応器とを具備し、外部熱源による熱媒を使用して少なくとも前記改質反応器を加熱する水素製造装置において、
前記改質反応器へ熱媒を供給する熱媒供給系に、前記外部熱源から供給される熱媒と熱交換して所定の温度の熱媒を出力する物質を充填した温度一定化器を設けたことを特徴とする水素製造装置。
【請求項２】
前記温度一定化器は、シェル部とチューブとからなるシェルアンドチューブ型熱交換器であって、前記シェル部に前記物質が充填され、前記チューブに伝熱媒体が流れるための伝熱管が形成されていることを特徴とする請求項１記載の水素製造装置。
【請求項３】
前記温度一定化器は、熱交換可能な外皮により前記物質を充填するカプセルを複数配置してなることを特徴とする請求項１記載の水素製造装置。
【請求項４】
原料となる酸素含有炭化水素を気化させてガス状にするための酸素含有炭化水素気化器と、原料となる水を水蒸気にするための水蒸気発生器と、前記ガス状の酸素含有炭化水素及び前記水蒸気を混合して混合ガスとする混合器と、前記混合ガスを所定の温度に予熱する混合ガス予熱器と、改質触媒が充填される反応管を備えた改質反応器とを具備し、外部熱源による熱媒を使用して少なくとも前記改質反応器を加熱する水素製造装置において、
前記改質反応器に、前記外部熱源による熱媒と熱交換して所定の温度の熱媒を出力する物質を充填したことを特徴とする水素製造装置。
【請求項５】
前記改質反応器は、シェル部とチューブとからなるシェルアンドチューブ型であって、前記シェル部に前記物質が充填され、前記チューブに前記改質触媒が充填され原料が供給される反応管が形成されていることを特徴とする請求項４記載の水素製造装置。
【請求項６】
前記改質反応器は、シェル部とチューブとからなるシェルアンドチューブ型であって、前記シェル部に熱交換可能な外皮により前記物質を充填するカプセルを複数配置してなり、前記チューブに前記改質触媒が充填され原料が供給される反応管が形成されていることを特徴とする請求項４記載の水素製造装置。
【請求項７】
前記改質反応器に充填された改質触媒の温度を監視する温度監視器と、前記改質反応器側へ冷却用空気を導入するラインと、前記温度監視器による監視温度に基づき冷却用空気の流量を制御する流量調整弁を更に設けたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の水素製造装置。
【請求項８】
原料となる酸素含有炭化水素及び水をそれぞれ気化させてガス状の酸素含有炭化水素及び水蒸気とし、前記ガス状の酸素含有炭化水素及び前記水蒸気を混合して混合ガスとした後、前記混合ガスを所定の温度に予熱して改質触媒が充填される反応管を備えた改質反応器に送り、外部熱源による熱媒を使用して少なくとも前記改質反応器を加熱して水素を製造する水素製造方法において、
前記外部熱源による熱媒と熱交換して所定の温度の熱媒を出力する物質により前記改質反応器の温度を所定の温度に保つことを特徴とする水素製造方法。
【請求項９】
前記改質反応器に充填された改質触媒の温度を監視し、監視温度に基づき流量を制御した冷却用空気を前記改質反応器に送り込むことを特徴とする請求項８記載の水素製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジメチルエーテルの水蒸気改質により水素を製造する水素製造装置及び水素製造方法に係り、特に、これまでに使われていなかった余熱や捨てられていた廃熱を熱源として用いる水素製造装置及び水素製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水素は、天然ガスや液化石油ガスなどを原料として水蒸気改質法により製造されていた。この方法では、熱源として化石燃料の燃焼熱を利用しているため、水素製造の際は、水蒸気改質法による燃料改質に伴って発生する生成二酸化炭素の他に、熱源での化石燃料燃焼によっても二酸化炭素が発生する。また、この熱源に化石燃料の燃焼熱を利用するため、二酸化炭素の他に、硫黄酸化物といった大気汚染物質が同時に生成してしまう。更に、水素製造に際して７００℃以上の高温が必要となる。
【０００３】
これに対して、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）の水蒸気改質により水素を製造する方法は、ＤＭＥが合成燃料であることから天然ガスや液化石油ガスなどに比べ硫黄などの不純物が少なく、また４００℃以下の温度で水素生成が可能であるため、従来の天然ガス等を用いる方法と比べて低い温度で水素を製造できる可能性がある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
ＤＭＥを用いる水素製造方法に関して、特許文献１には、ＤＭＥと水蒸気を反応させて水素を製造するに際し有効な高活性触媒の製造方法が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、ＤＭＥに水蒸気または炭酸ガスを加えて触媒反応させることにより得られた改質ガスを原動機用燃料として使用することが記載されている。
【０００６】
更に、特許文献３には、原子力発電システムの熱を利用してＤＭＥの水蒸気改質を行う方法が記載されている。
【０００７】
このように外部の熱源をＤＭＥの水蒸気改質熱に利用する場合、低温で水素を生成し得るＤＭＥの特性を利用して、これまでに使われていなかった余熱や捨てられていた廃熱を熱源として用い、これらの余熱や廃熱を水素として回収することが考えられている。
【０００８】
図８は、外部の熱源を利用してＤＭＥの水蒸気改質により水素を製造する従来の水素製造装置を示すブロック図である。
【０００９】
この水素製造装置８０は、原料となる水１１をガス状の水蒸気にするための水蒸気発生器５と、原料となる酸素含有炭化水素１２を気化するための酸素含有炭化水素気化器６と、水蒸気と気化したガス状の酸素含有炭化水素とを混合して混合ガス１３とする混合器７と、混合ガス１３を所定の改質器供給温度に予熱する混合ガス予熱器２と、改質触媒を充填した反応管を有する改質反応器１と、改質ガスから熱回収して原料を予熱する水予熱器３と酸素含有炭化水素予熱器４とを備えている。
【００１０】
また、水素製造装置８０では、熱媒２１により、改質反応器１、混合ガス予熱器２、水蒸気発生器５、酸素含有炭化水素気化器６の順に加熱され、熱媒２２として排出されるように配置されている。
【００１１】
この水素製造装置８０においては、酸素含有炭化水素１２は、酸素含有炭化水素予熱器４、酸素含有炭化水素気化器６を経由して、また、水１１は、水予熱器３、水蒸気発生器５を経由して、各々ガス状になり混合器７に供給される。混合器７を経た混合ガス１３は、混合ガス予熱器２で所定の改質器供給温度に予熱され、予熱された混合ガス１４は改質反応器１に供給される。改質反応器１では、予熱された混合ガス１４が改質反応器１の内部に充填された触媒層を通過する際、次式の水蒸気改質反応により水素リッチな改質ガス１５となり、改質反応器１から流出する。
【００１２】
ＣＨ３ＯＣＨ３  ＋  ３Ｈ２Ｏ  →  ６Ｈ２  ＋  ２ＣＯ２
水素リッチな改質ガス１５は、水予熱器３、酸素含有炭化水素予熱器４でそれぞれ原料の水１１、酸素含有炭化水素１２と熱交換して次工程へ改質ガス１６として排出される。
【００１３】
また、外部熱源から熱媒供給系１９を介して供給される熱媒２１は、まず改質反応器１で水蒸気改質反応に必要な熱量を熱交換した後、混合ガス予熱器２でプロセスガスと熱交換し、その後、水蒸気発生器５で水１１と熱交換し、酸素含有炭化水素気化器６で原料酸素含有炭化水素１２と熱交換し、それぞれの機器で必要な熱量を供給した後、熱媒２２として外部熱源へ排出される。
【００１４】
しかしながら、従来の水素製造装置８０においては、熱媒２１として廃熱等を利用し水素製造する際に、発生する廃熱は、設備の稼働状況や環境によって、その温度や流量が変動する。
【００１５】
廃熱温度が変動すると、改質ガスの製造量や成分が変動する。更に、触媒活性を維持する耐熱温度より高い廃熱温度が続くと、改質反応器内部に充填した触媒が壊れる恐れがある。逆に、廃熱温度が急激に低下するようなことがあると、原料の蒸発が不十分で液体が混ざった状態で改質反応器に供給され、触媒が壊れる恐れがあるなどの不具合を生じる。
【００１６】
また、流量が変動すると、内部に触媒が充填されている反応管表面の熱伝達が変化し、触媒の温度が変化するために、廃熱温度が変動した場合と同様の不具合を生じる懸念がある。
【００１７】
これらの廃熱の変動に対する対策として、特許文献４には、改質器に循環ラインを設け、運転中に発生する熱を伝熱媒体が吸収して、起動時にこの伝熱媒体により改質器を迅速に稼働できるようにしたシステムが開示されている。
【００１８】
また、特許文献５には、熱媒体の温度が低いときは、改質器に酸素含有ガスを供給して部分酸化反応を促進させ、燃焼器と改質器との間で熱媒体を循環させて、部分酸化反応の反応熱によって熱媒体を加熱させる方法が開示されている。
【００１９】
また、特許文献６には、不連続に供給される廃エネルギーを利用してＰＣＭ（相変化物質；Ｐｈａｓｅ Ｃｈａｎｇｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）層を溶解し、長時間に渡り連続的に均一温度空間を提供する方法が開示されている。
【００２０】
また、特許文献７には、水蒸気改質反応を行う改質反応器の外周に補助燃焼室を設け、起動時において補助燃焼室で補助燃料を燃焼することによって、補助燃焼室から改質反応室に熱を供給し、改質反応室の起動時間を短縮する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２００３−３８９５７号公報
【特許文献２】特開平１１−１０６７７０号公報
【特許文献３】特開２００３−１６５７０４号公報
【特許文献４】特開２０００−３０７２４号公報
【特許文献５】特開２００１−２０６７０１号公報
【特許文献６】特開２００１−２４１７０１号公報
【特許文献７】特開２００３−１２３８１９号公報
【非特許文献】
【００２２】
【非特許文献１】Fukushimaら（15th World hydrogen Energy Conference 30D-03(2004)）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、特許文献４記載の装置では、熱源とは別の伝熱媒体が必要であり、この伝熱媒体を循環させるためのタンク、ポンプといった機器、温度を維持するための熱源などが更に必要となり、設備が大掛かりとなってしまう。
【００２４】
また、特許文献５記載の方法では、熱媒体の温度が低いときは、改質器に酸素含有ガスを供給して部分酸化反応を促進させるが、そのための酸素含有ガス供給設備が必要となり、やはり設備が大掛かりとなってしまう。
【００２５】
また、特許文献６記載の装置では、主に固体物質を内部に保持するための均一温度空間を提供するに過ぎず、熱媒温度を一定にする構成は記載されていない。
【００２６】
更に、特許文献７記載の装置では、補助燃焼室への補助燃料の供給設備が必要となり、特許文献４、５と同様に、設備が大掛かりとなってしまう。
【００２７】
従って、本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、余熱や廃熱を熱源として用いてＤＭＥの水蒸気改質により水素製造する際に、熱源温度の変動を緩和し、ほぼ一定の温度の熱を改質反応の為に供給できる水素製造装置及び水素製造方法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】
【００２８】
上述の目的を達成するため、本発明の水素製造装置は、原料となる酸素含有炭化水素を気化させてガス状にするための酸素含有炭化水素気化器と、原料となる水を水蒸気にするための水蒸気発生器と、前記ガス状の酸素含有炭化水素及び前記水蒸気を混合して混合ガスとする混合器と、前記混合ガスを所定の温度に予熱する混合ガス予熱器と、改質触媒が充填される反応管を備えた改質反応器とを具備し、外部熱源による熱媒を使用して少なくとも前記改質反応器を加熱する水素製造装置において、前記改質反応器へ熱媒を供給する熱媒供給系に、前記外部熱源から供給される熱媒と熱交換して所定の温度の熱媒を出力する物質を充填した温度一定化器を設けたことを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の水素製造装置は、原料となる酸素含有炭化水素を気化させてガス状にするための酸素含有炭化水素気化器と、原料となる水を水蒸気にするための水蒸気発生器と、前記ガス状の酸素含有炭化水素及び前記水蒸気を混合して混合ガスとする混合器と、前記混合ガスを所定の温度に予熱する混合ガス予熱器と、改質触媒が充填される反応管を備えた改質反応器とを具備し、外部熱源による熱媒を使用して少なくとも前記改質反応器を加熱する水素製造装置において、前記改質反応器に、前記外部熱源による熱媒と熱交換して所定の温度の熱媒を出力する物質を充填したことを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の水素製造方法は、原料となる酸素含有炭化水素及び水をそれぞれ気化させてガス状の酸素含有炭化水素及び水蒸気とし、前記ガス状の酸素含有炭化水素及び前記水蒸気を混合して混合ガスとした後、前記混合ガスを所定の温度に予熱して改質触媒が充填される反応管を備えた改質反応器に送り、外部熱源による熱媒を使用して少なくとも前記改質反応器を加熱して水素を製造する水素製造方法において、前記外部熱源による熱媒と熱交換して所定の温度の熱媒を出力する物質により前記改質反応器の温度を所定の温度に保つことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、余熱や廃熱を熱源として用いてＤＭＥの水蒸気改質により水素製造する際に、熱源温度の変動を緩和し、一定の温度の熱を改質反応のために供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る水素製造装置の一実施の形態を示すブロック図。
【図２】図１に表す水素製造装置の温度一定化器の具体的な構造の一形態を示す概略図。
【図３】図１に表す水素製造装置の温度一定化器の他の形態を示す概略図。
【図４】本発明に係る水素製造装置の他の実施の形態を示すブロック図。
【図５】図４に表す水素製造装置の改質反応器の具体的な構造の一形態を示す概略図。
【図６】図４に表す水素製造装置の改質反応器の他の形態を示す概略図。
【図７】本発明に係る水素製造装置の更に他の実施の形態を示すブロック図。
【図８】従来の水素製造装置を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明に係る水素製造装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下図面において、図８と同一部分には同一符号を付し、必要に応じてその構成の説明は省略する。
【００３４】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る水素製造装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【００３５】
この水素製造装置１０は、従来例の水素製造装置８０と同様に、原料となる水１１をガス状の水蒸気にするための水蒸気発生器５と、原料となる酸素含有炭化水素１２を気化するための酸素含有炭化水素気化器６と、水蒸気と気化したガス状の酸素含有炭化水素とを混合して混合ガス１３とする混合器７と、混合ガスを所定の改質器供給温度に予熱する混合ガス予熱器２と、改質触媒を充填した反応管を有する改質反応器１と、改質ガスから熱回収して原料を予熱する水予熱器３と酸素含有炭化水素予熱器４とを備えている。また、改質反応器１、混合ガス予熱器２、水蒸気発生器５、酸素含有炭化水素気化器６がそれぞれ熱媒供給系１９から供給される熱媒２１により加熱され熱媒２２として排出されるように配置されている点も従来の水素製造装置８０と同様である。
【００３６】
しかし、本水素製造装置１０では、更に、改質反応器１の廃熱ライン上流側の熱媒供給系１９に、温度一定化器２０が設置されている。
【００３７】
この温度一定化器２０の内部には、熱媒と熱交換して一定の温度に保つ物質（以下、「温度一定化物質」と記す）が充填されている。温度一定化物質は、設計温度を融点にもつ物質（純物質または混合物）を用いることができる。温度一定化器２０では、温度一定化物質の融点以上の温度の熱媒が供給されると温度一定化物質が溶融し、一方、低温度の熱媒が供給されると温度一定化物質が凝固するため、入口温度が変動しても一定温度の熱媒を排出するようになっている。
【００３８】
本水素製造装置１０では、酸素含有炭化水素１２は、酸素含有炭化水素予熱器４、酸素含有炭化水素気化器６を経由して、また、水１１は、水予熱器３、水蒸気発生器５を経由して、各々ガス状になり混合器７に供給される。混合器７を経た混合ガス１３は、混合ガス予熱器２で所定の改質器供給温度に予熱され、予熱された混合ガス１４は改質反応器１に供給される。改質反応器１では、予熱された混合ガス１４が改質反応器１の内部に充填された触媒層を通過する際、水蒸気改質反応により水素リッチな改質ガス１５となり、改質反応器１から流出する。水素リッチな改質ガス１５は、水予熱器３、酸素含有炭化水素予熱器４でそれぞれ原料の水１１、酸素含有炭化水素１２と熱交換して次工程へ改質ガス１６として排出される。
【００３９】
また、外部熱源からの熱媒２１は、温度一定化器２０を経由し、改質反応器１で水蒸気改質反応に必要な熱量を熱交換した後、混合ガス予熱器２でプロセスガスと熱交換し、その後、水蒸気発生器５で水と熱交換し、酸素含有炭化水素気化器６で原料酸素含有炭化水素と熱交換し、それぞれの機器で必要な熱量を供給した後、熱媒２２として外部熱源へ排出される。
【００４０】
ここで、仮に、温度一定化物質の融点以上の温度の熱媒２１が温度一定化器２０に供給されると、温度一定化器２０内の温度一定化物質が溶融する。一方、温度一定化物質の融点より低温度の熱媒２１が供給されると温度一定化物質が凝固する。このため、入口温度が変動しても一定温度の熱媒が排出される。これにより、廃熱温度が変動しても一定温度の熱を改質反応器１に供給することが可能となり、（１）触媒寿命が長くなる、（２）水素製造量が増加（安定）する、（３）製品水素純度が向上（安定）するという効果を奏することができる。
【００４１】
(第２の実施の形態) 
図２は、図１に表す水素製造装置１０の温度一定化器の具体的な構造の一形態を示すものである。
【００４２】
この温度一定化器２０は、シェル部２０ａとチューブ２０ｂとからなるシェルアンドチューブ型熱交換器である。
【００４３】
シェル部２０ａは、図２の拡大図に示すように、一定の間隔で隔壁３３を設けることにより形成された多数のセル構造の中に、温度一定化物質３４が充填される。
【００４４】
チューブ２０ｂには、伝熱媒体入口２３から伝熱媒体出口２４へと伝熱媒体を通過できるように、伝熱管３２が形成されている。
【００４５】
温度一定化物質３４は、設計温度を融点にもつ物質（純物質または混合物）とする。温度一定化器２０では、温度一定化物質の融点以上の温度の熱媒が供給されると温度一定化物質３４が溶融し、融点より低温度の熱媒が供給されると温度一定化物質３４が凝固して、入口温度が変動しても一定温度の熱媒を排出する。これにより、廃熱温度が変動しても一定温度の熱を改質反応器１に供給することが可能となる。
【００４６】
ジメチルエーテルの水蒸気改質による水素製造システムに好適な温度一定化物質の例を表１に示す。
【００４７】
なお、表１に示した物質は一例であり、融点が２８０℃から３５０℃の範囲にある物質であれば、これらに限定されず、また単一成分でも２成分以上の混合物質でも良い。
【表１】
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【００４８】
この温度一定化器２０においては、隔壁３３を設けることにより、伝熱媒体入口２３から伝熱媒体を流入させて伝熱媒体出口２４から流出させる際に、温度一定化物質３４が温度変化により固体から液体あるいは液体から固体に状態変化した場合においても、温度一定化物質３４がその場に留まることが可能となる。
【００４９】
また、温度一定化物質３４が温度変化や状態変化により膨張、収縮した際にも隔壁３３が壊れないように、各セルには体積変化吸収部としての空間を設けることが好ましい。さらに、隔壁３３は、温度一定化物質３４が温度変化や状態変化により膨張、収縮した際に生じる圧力変化に耐えられるような強度で形成することが好ましい。
【００５０】
なお、図１では温度一定化器２０が１ブロックで示されているが、外部熱源の温度変動範囲や流量に応じて、温度一定化器２０を所望の大きさ、基数に設計して設置することができる。
【００５１】
(第３の実施の形態) 
図３は、図１に表す水素製造装置１０の温度一定化器の他の形態を示すものである。
【００５２】
この温度一定化器３０は、内部に温度一定化物質３４を多数充填したカプセル３６を複数配列させて形成されている。
【００５３】
カプセル３６の外皮は、温度一定化物質３４に対する耐食性を有し、伝熱特性が優れた材料で形成される。
【００５４】
この温度一定化器３０では、伝熱媒体入口２３から伝熱媒体出口２４へと伝熱媒体を流すと、カプセル３６の隙間を伝熱媒体が流れて、カプセル３６の外皮を通して伝熱媒体と温度一定化物質３４の間の熱交換が行われる。
【００５５】
このカプセル３６により、温度一定化物質３４が温度変化により固体から液体あるいは液体から固体に状態変化した場合においても、温度一定化物質３４がその場に留まることが可能となる。
【００５６】
また、温度一定化物質３４が温度変化や状態変化により膨張、収縮した際にも壊れないように、各カプセル３６には体積変化吸収部としての空間を設けることが好ましい。さらに、温度一定化物質３４が温度変化や状態変化により膨張、収縮した際に生じる圧力変化に耐えられるような強度でカプセル３６を形成することが好ましい。
【００５７】
なお、図１では温度一定化器１９が１ブロックで示されているが、外部熱源の温度変動範囲や流量に応じて、温度一定化器３０を所望の大きさ、基数に設計して設置することができる。
【００５８】
(第４の実施の形態) 
図４は、本発明に係る水素製造装置の他の実施の形態を示すブロック図である。
【００５９】
この水素製造装置４０においては、改質反応器８以外は、図８に示した水素製造装置８０と同様に形成されている。
【００６０】
即ち、この水素製造装置４０では、改質反応器８に、外部熱源による熱媒２１と熱交換して所定の温度の熱媒を出力する温度一定化物質が充填されている。
【００６１】
この水素製造装置４０によれば、図１に示す水素製造装置１０と同様に、温度一定化物質の融点以上の温度の熱媒２１が改質反応器８に供給されると、その内部に充填されている温度一定化物質が溶融し、温度一定化物質の融点より低温度の熱媒２１が供給されると温度一定化物質が凝固するため、入口温度が変動しても一定温度の熱媒となる。これにより、廃熱温度が変動しても改質反応器３０の温度を一定に保つことが可能となり、（１）触媒寿命が長くなる、（２）水素製造量が増加（安定）する、（３）製品水素純度が向上（安定）するという効果を奏することができる。
【００６２】
(第５の実施の形態) 
図５は、図４に表す水素製造装置４０の改質反応器の具体的な構造の一形態を示すものである。
【００６３】
この改質反応器５０は、図２に示す温度一定化器２０と同様に、シェル部５０ａとチューブ５０ｂとからなるシェルアンドチューブ型であり、シェル部５０ａは、図５の拡大図に示すように、一定の間隔で隔壁３３を設けることにより形成された多数のセル構造の中に、温度一定化物質３４が充填される。
【００６４】
また、チューブ５０ｂには、触媒が充填され、原料（ＤＭＥと水蒸気）が供給される反応管４２が形成されている。
【００６５】
この改質反応器５０では、反応管４２の内部に触媒を充填し、反応管４２内に原料（ＤＭＥと水蒸気）を供給する。一方、伝熱媒体をシェル部５０ａ側に供給する。伝熱媒体の供給方向は特に限定されず、原料の供給方向と平行でも直交する方向でも斜め方向からでも良い。
【００６６】
改質反応器５０では、温度一定化物質の融点以上の温度の熱媒が供給されると温度一定化物質３４が溶融し、融点より低温度の熱媒が供給されると温度一定化物質３４が凝固して、入口温度が変動しても一定温度の熱媒となる。これにより、廃熱温度が変動しても改質反応器５０の温度を一定に保つことが可能となる。
【００６７】
(第６の実施の形態) 
図６は、図４に表す水素製造装置４０の改質反応器の他の形態を示すものである。
【００６８】
この改質反応器６０は、図５に示した改質反応器５０と同様に、シェル部６０ａとチューブ６０ｂとからなるシェルアンドチューブ型であり、シェル部６０ａは、図６の拡大図に示すように、内部に温度一定化物質３４を多数充填したカプセル３６を複数配列させて形成されている。
【００６９】
また、チューブ６０ｂには、触媒が充填され、原料（ＤＭＥと水蒸気）が供給される反応管５２が形成されている。
【００７０】
この改質反応器６０では、反応管５２の内部に触媒を充填し、反応管５２内に原料（ＤＭＥと水蒸気）を供給する。一方、伝熱媒体をシェル部６０ａ側に供給する。伝熱媒体の供給方向は特に限定されず、原料の供給方向と平行でも直交する方向でも斜め方向からでも良い。
【００７１】
改質反応器６０では、温度一定化物質の融点以上の温度の熱媒が供給されると温度一定化物質３４が溶融し、融点より低温度の熱媒が供給されると温度一定化物質３４が凝固して、入口温度が変動しても一定温度の熱媒となる。これにより、廃熱温度が変動しても改質反応器６０の温度を一定に保つことが可能となる。
【００７２】
（第７の実施の形態）
図７は、本発明に係る水素製造装置の更に他の実施の形態を示すブロック図である。
【００７３】
この水素製造装置７０では、改質反応器１に改質触媒の温度を監視する温度監視器３８を設置し、伝熱媒体のラインに外部から冷却用空気３９を導入するラインを設け、外部から導入する冷却用空気３９の流量を制御する流量調整弁４１を設置した以外は、第１の実施の形態の水素製造装置１０と同様に形成されている。
【００７４】
この水素製造装置７０では、改質反応器１の反応管内に充填された改質触媒の温度を温度監視器３８により監視し、設定温度を上回りそうになる場合は、流量調整弁４１を制御して伝熱媒体に外部から冷却用空気３９を取り込むことで、伝熱媒体温度を一定に保つことができる。
【符号の説明】
【００７５】
１：改質反応器、２：混合ガス予熱器、３：水予熱器、４：酸素含有炭化水素予熱器、５：水蒸気発生器、６：酸素含有炭化水素気化器、７：混合器、８：改質反応器、１１：水、１２：酸素含有炭化水素、１３：混合ガス、１４：予熱された混合ガス、１５：改質ガス、１６：改質ガス、１９：熱媒供給系、２０：温度一定化器、２１：熱媒、２２：熱媒、２３：伝熱媒体入口、２４：伝熱媒体出口、３０：温度一定化器、３２：伝熱管、３３：セル構造の隔壁、３４：温度一定化物質、３６：温度一定化物質を充填したカプセル、３８：温度監視器、３９：冷却用空気、４０：水素製造装置、４１：流量調整弁、４２：反応管、５０：改質反応器、５２：反応管、６０：改質反応器、７０：水素製造装置、８０：水素製造装置
【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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