(57)【要約】【課題】外気が入り込むのを阻止する状態で改質処理室内に改質触媒を投入可能な改質器用触媒投入装置及びその使用方法を提供する。【解決手段】ガス改質用の改質触媒が充填された改質処理室３に改質触媒３ｃを投入する改質器用触媒投入装置であって、改質処理室３の上部に連通接続される触媒貯留槽５１が、その触媒貯留槽５１内に触媒を受け入れる触媒受入口５２を備える状態で、且つ、その触媒貯留槽５１内にパージガスを充填するためのガス受入口５３、及び、そのパージガスの充填に伴ってその触媒貯留槽５１内の槽内ガスを排出するためのガス排出口５４を備える状態で設けられ、触媒貯留槽５１と改質処理室３との連通を開閉する連通開閉手段Ｖ１、触媒受入口５２を開閉する触媒受入口開閉手段Ｖ２、ガス受入口５３を開閉するガス受入口開閉手段Ｖ３、及び、ガス排出口５４を開閉するガス排出口開閉手段Ｖ４が設けられている。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス改質用の改質触媒が充填された改質処理室に改質触媒を投入する改質器用触媒投入装置であって、
前記改質処理室の上部に連通接続される触媒貯留槽が、その触媒貯留槽内に触媒を受け入れる触媒受入口を備える状態で、且つ、その触媒貯留槽内にパージガスを充填するためのガス受入口、及び、そのパージガスの充填に伴ってその触媒貯留槽内の槽内ガスを排出するためのガス排出口を備える状態で設けられ、
前記触媒貯留槽と前記改質処理室との連通を開閉する連通開閉手段、前記触媒受入口を開閉する触媒受入口開閉手段、前記ガス受入口を開閉するガス受入口開閉手段、及び、前記ガス排出口を開閉するガス排出口開閉手段が設けられている改質器用触媒投入装置。
【請求項２】
前記触媒貯留槽が、前記触媒受入口に改質触媒を供給する触媒供給ホッパを備えている請求項１記載の改質器用触媒投入装置。
【請求項３】
前記触媒貯留槽、前記連通開閉手段、前記触媒受入口開閉手段、前記ガス受入口開閉手段、及び、前記ガス排出口開閉手段が、触媒供給ユニットとして組み付けられ、
前記改質処理室の上部に、前記触媒供給ユニットが着脱自在に連結される触媒投入口が開閉自在に設けられている請求項１又は２に記載の改質器用触媒投入装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の改質器用触媒投入装置の使用方法であって、
前記触媒受入口より前記触媒貯留槽内に改質触媒を貯留する触媒貯留処理を行い、その触媒貯留処理にて改質触媒を貯留したのち、前記連通開閉手段及び前記触媒受入口開閉手段を閉じ、且つ、前記ガス受入口開閉手段及び前記ガス排出口開閉手段を開いた状態で、前記触媒貯留槽内にパージガスを充填するパージガス充填処理を行い、次に、前記触媒受入口開閉手段を継続して閉じると共に前記ガス受入口開閉手段及び前記ガス排出口開閉手段を閉じた状態で、又は、前記触媒受入口開閉手段を継続して閉じると共に前記ガス受入口開閉手段及び前記ガス排出口開閉手段を継続して開いて前記パージガスを継続して前記触媒貯留槽内に供給する状態で、前記連通開閉手段を開いて前記触媒貯留槽内の改質触媒を前記改質処理室内に供給する触媒供給処理を行う改質器用触媒投入装置の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス改質用の改質触媒が充填された改質処理室に改質触媒を投入する改質器用触媒投入装置及びその使用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
改質器は、改質触媒を充填した密閉状の改質処理室と、その改質処理室を改質処理が可能なように加熱する加熱室とを備えて構成されるものであり、改質処理室に水蒸気を混合させた原燃料を供給して、原燃料を改質処理して、水素を含有するガスを生成するように構成されている。
そして、改質器では、改質処理室内に外気が入り込むと、改質触媒が酸化されて性能が劣化し易いことから、改質処理室内に外気が入り込むのを防止する必要がある。
従って、従来は、改質処理室を、改質触媒を充填した状態で密閉状に形成した後は、改質処理室の密閉状態を維持するようにして、改質処理室の密閉状態を破るようなことはしていなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、改質器においては、運転に伴って、改質処理室に充填している改質触媒が沈降して、改質処理性能が低下したり、改質触媒が割れて改質処理性能が低下したりする虞があった。
改質触媒が沈降して改質処理性能が低下するということについて説明を加える。
通常、改質処理室と加熱室とは、互いに横方向に並ぶ状態で配置するものであり、そのような配置形態では、改質処理室と加熱室との間に配置される伝熱板は縦向きとなるので、その伝熱板は改質触媒により加熱室側に向く荷重が印加される状態で加熱されることになり、加熱室側に膨出するように変形し易い。そして、そのように伝熱板が変形すると、改質処理室の容積が大きくなるので、改質処理室に充填されている改質触媒は沈降して、改質処理室における改質触媒の充填高さが低くなり、改質処理用の原燃料が改質触媒を通過する距離が短くなり、改質処理性能が低下することとなる。
しかしながら、従来では、上述のように、改質処理室内に外気が入り込むのを防止するために、改質処理室の密閉状態を維持することを必要条件としていて、改質処理室に充填している改質触媒の沈降や割れに起因して、改質処理性能が低下しても、その改善策をとることができなかったので、対策が望まれていた。
ちなみに、改質処理室に改質触媒投入用の開口部を設けると共に、その開口部を開閉する蓋を設け、その蓋を開けて、改質処理室に改質触媒を補給可能なように構成することが考えられる。
しかしながら、この場合は、蓋を開けると外気が改質処理室内に入り込むこととなり、却って改質触媒が劣化することになり、実用的なものではない。
【０００４】
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、外気が入り込むのを阻止する状態で改質処理室内に改質触媒を投入可能な改質器用触媒投入装置及びその使用方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１記載の発明〕
請求項１に記載の改質器用触媒投入装置は、ガス改質用の改質触媒が充填された改質処理室に改質触媒を投入するものであって、
前記改質処理室の上部に連通接続される触媒貯留槽が、その触媒貯留槽内に改質触媒を受け入れる触媒受入口を備える状態で、且つ、その触媒貯留槽内にパージガスを充填するためのガス受入口、及び、そのパージガスの充填に伴ってその触媒貯留槽内の槽内ガスを排出するためのガス排出口を備える状態で設けられ、前記触媒貯留槽と前記改質処理室との連通を開閉する連通開閉手段、前記触媒受入口を開閉する触媒受入口開閉手段、前記ガス受入口を開閉するガス受入口開閉手段、及び、前記ガス排出口を開閉するガス排出口開閉手段が設けられている点を特徴とする。
即ち、改質触媒を触媒受入口から触媒貯留槽に供給して触媒貯留槽内に貯留したのち、連通開閉手段及び触媒受入口開閉手段を閉じ、且つ、ガス受入口開閉手段及びガス排出口開閉手段を開いた状態で、ガス受入口からパージガスを触媒貯留槽内に供給する共に、その供給に伴って、触媒貯留槽内の槽内ガスをガス排出口から排出させて、触媒貯留槽内にパージガスを充填し、次に、触媒受入口開閉手段を継続して閉じると共にガス受入口開閉手段及びガス排出口開閉手段を閉じた状態で、又は、触媒受入口開閉手段を継続して閉じると共にガス受入口開閉手段及びガス排出口開閉手段を継続して開いてパージガスを継続して触媒貯留槽内に供給する状態で、連通開閉手段を開いて触媒貯留槽内の改質触媒を改質処理室内に供給するようにする。
つまり、上述のように、改質処理室の上部に連通接続される触媒貯留槽を、触媒受入口、ガス受入口及びガス排出口を備える状態で設けると共に、連通開閉手段、触媒受入口開閉手段、ガス受入口開閉手段及びガス排出口開閉手段を設けるようにすることにより、改質処理室を密閉状態に維持した状態で、改質触媒を触媒貯留槽内に貯留することや、触媒貯留槽内にパージガスを充填することが可能となり、又、外気が改質処理室に入り込むのを阻止する状態で、触媒貯留槽内に貯留している改質触媒を改質処理室内に供給することが可能となるのである。
尚、触媒貯留槽内に貯留している改質触媒を改質処理室内に供給するときには、触媒貯留槽内に充填されているパージガスが改質処理室に入り込むことになるが、パージガスとして、窒素ガス等の不活性ガスを用いるので、改質触媒を劣化させることがない。
従って、外気が入り込むのを阻止する状態で改質処理室内に改質触媒を投入可能な改質器用触媒投入装置を提供することができるようになった。
【０００６】
〔請求項２記載の発明〕
請求項２に記載の改質器用触媒投入装置は、請求項１において、前記触媒貯留槽が、前記触媒受入口に改質触媒を供給する触媒供給ホッパを備えている点を特徴とする。
即ち、触媒供給ホッパを通じて触媒受入口に改質触媒を供給することができる。
そして、触媒供給ホッパは、例えば漏斗状の如き形状に形成して、その改質触媒投入用の開口部の開口面積を、触媒受入口に対して連通接続される改質触媒排出用の開口部の開口面積よりも大きくすることが可能となり、その触媒供給ホッパの大きな改質触媒投入用の開口部を通じて、改質触媒を触媒貯留槽内に供給することが可能となるので、改質触媒を改質処理室内に投入する作業を容易に行える。
従って、改質触媒を改質処理室内に投入する作業を容易化することができるようになった。
【０００７】
〔請求項３記載の発明〕
請求項３に記載の改質器用触媒投入装置は、請求項１又は２において、前記触媒貯留槽、前記連通開閉手段、前記触媒受入口開閉手段、前記ガス受入口開閉手段、及び、前記ガス排出口開閉手段が、触媒供給ユニットとして組み付けられ、
前記改質処理室の上部に、前記触媒供給ユニットが着脱自在に連結される触媒投入口が開閉自在に設けられている点を特徴とする。
即ち、改質触媒を改質処理室内に投入するときは、触媒供給ユニットを改質処理室の上部の触媒投入口に連結して、触媒投入口を開き、その触媒供給ユニットにより、外気が入り込むのを阻止する状態で改質処理室内に改質触媒を投入し、その投入が終了すると、触媒投入口を閉じ、且つ、触媒供給ユニットを触媒投入口から取り外す。
つまり、改質触媒を改質処理室内に投入する触媒補給時は、触媒供給ユニットを改質処理室に取り付け、触媒補給時以外の通常時は、触媒供給ユニットを改質処理室から取り外しておくことが可能となる。
従って、通常時は改質器が大型化するのを回避することができながら、外気が入り込むのを阻止する状態で改質処理室内に改質触媒を投入することができる改質器用触媒投入装置を提供することができるようになった。
【０００８】
〔請求項４記載の発明〕
請求項４に記載の改質器用触媒投入装置の使用方法は、請求項１〜３のいずれかの改質器用触媒投入装置の使用方法であって、
前記触媒受入口より前記触媒貯留槽内に改質触媒を貯留する触媒貯留処理を行い、その触媒貯留処理にて改質触媒を貯留したのち、前記連通開閉手段及び前記触媒受入口開閉手段を閉じ、且つ、前記ガス受入口開閉手段及び前記ガス排出口開閉手段を開いた状態で、前記触媒貯留槽内にパージガスを充填するパージガス充填処理を行い、次に、前記触媒受入口開閉手段を継続して閉じると共に前記ガス受入口開閉手段及び前記ガス排出口開閉手段を閉じた状態で、又は、前記触媒受入口開閉手段を継続して閉じると共に前記ガス受入口開閉手段及び前記ガス排出口開閉手段を継続して開いて前記パージガスを継続して前記触媒貯留槽内に供給する状態で、前記連通開閉手段を開いて前記触媒貯留槽内の改質触媒を前記改質処理室内に供給する触媒供給処理を行う点を特徴とする。
即ち、触媒受入口より触媒貯留槽内に改質触媒を貯留する触媒貯留処理を行い、その触媒貯留処理にて改質触媒を貯留したのち、連通開閉手段及び触媒受入口開閉手段を閉じ、且つ、ガス受入口開閉手段及びガス排出口開閉手段を開いた状態で、ガス受入口からパージガスを触媒貯留槽内に供給する共に、その供給に伴って、触媒貯留槽内の槽内ガスをガス排出口から排出させて、触媒貯留槽内にパージガスを充填するパージガス充填処理を行う。
次に、触媒受入口開閉手段を継続して閉じると共にガス受入口開閉手段及びガス排出口開閉手段を閉じた状態で、又は、触媒受入口開閉手段を継続して閉じると共にガス受入口開閉手段及びガス排出口開閉手段を継続して開いてパージガスを継続して触媒貯留槽内に供給する状態で、連通開閉手段を開いて触媒貯留槽内の改質触媒を改質処理室内に供給する触媒供給処理を行う。
つまり、改質触媒を触媒貯留槽内に貯留する触媒貯留処理を、改質処理室を密閉状態に維持した状態で行うことが可能となる。例えば、連通開閉手段を閉じた状態で、ガス受入口開閉手段を開いて、触媒受入口より触媒貯留槽内に改質触媒を供給するようにすると、改質処理室を密閉状態に維持した状態で、改質触媒を触媒貯留槽内に貯留することが可能となる。又、請求項３の改質器用触媒投入装置のように、触媒供給ユニットを改質処理室に着脱自在に設ける場合には、触媒投入口を閉じた状態としておくと、触媒供給ユニットを改質処理室から取り外した状態でも、改質処理室を密閉状態に維持した状態で、改質触媒を触媒貯留槽内に貯留することが可能となる。
そして、触媒貯留処理にて改質触媒を貯留したのち、連通開閉手段及び触媒受入口開閉手段を閉じ、且つ、ガス受入口開閉手段及びガス排出口開閉手段を開いた状態で、触媒貯留槽内にパージガスを充填するパージガス充填処理を行うと、改質処理室を密閉状態に維持した状態で、触媒貯留槽内にパージガスを充填することが可能となる。
次に、触媒受入口開閉手段を継続して閉じると共にガス受入口開閉手段及びガス排出口開閉手段を閉じた状態で、又は、触媒受入口開閉手段を継続して閉じると共にガス受入口開閉手段及びガス排出口開閉手段を継続して開いてパージガスを継続して触媒貯留槽内に供給する状態で、連通開閉手段を開いて触媒貯留槽内の改質触媒を改質処理室内に供給するようにすると、外気が改質処理室に入り込むのを阻止する状態で、触媒貯留槽内に貯留している改質触媒を改質処理室内に供給することが可能となる。
要するに、上述のように、触媒貯留処理にて改質触媒を触媒貯留槽内に貯留したのち、パージガス充填処理を行い、次に、触媒供給処理を行うようにすることにより、外気が入り込むのを阻止する状態で改質処理室内に改質触媒を投入することができる。
従って、外気が入り込むのを阻止する状態で改質処理室内に改質触媒を投入可能な改質器用触媒投入装置の使用方法を提供することができるようになった。
【０００９】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
以下、図面に基づいて、本発明の第１実施形態を説明する。
図１及び図２に示すように、改質器用触媒投入装置Ｄは、ガス改質用の改質触媒３ｃが充填された改質器Ｒの改質処理室３に改質触媒３ｃを投入するものであり、改質処理室３の上部に連通接続される触媒貯留槽５１を、その触媒貯留槽５１内に改質触媒３ｃを受け入れる筒状の触媒受入口５２を備える状態で、且つ、その触媒貯留槽５１内にパージガスを充填するための筒状のガス受入口５３、及び、そのパージガスの充填に伴ってその触媒貯留槽５１内の槽内ガスを排出するための筒状のガス排出口５４を備える状態で設け、並びに、触媒貯留槽５１と改質処理室３との連通を開閉する連通開閉手段としての連通開閉弁Ｖ１、触媒受入口５２を開閉する触媒受入口開閉手段としての触媒受入口開閉弁Ｖ２、ガス受入口５３を開閉するガス受入口開閉手段としてのガス受入口開閉弁Ｖ３、及び、ガス排出口５４を開閉するガス排出口開閉手段としてのガス排出口開閉弁Ｖ４を設けて構成してある。
更に、触媒貯留槽５１は、触媒受入口５２に改質触媒３ｃを供給する触媒供給ホッパ５５を備えている
【００１０】
触媒貯留槽５１について説明を加えると、触媒貯留槽５１は箱状に形成し、その箱状の触媒貯留槽５１の上面部に、筒状の触媒受入口５２を連通接続し、その側周壁に、筒状のガス受入口５３との筒状のガス排出口５４とを互いに対向位置させた状態で連通接続し、更に、その底面部には、触媒貯留槽５１を改質処理室３に連通させる筒状の連通口５６を連通接続し、その筒状の連通口５６に連通開閉弁Ｖ１を設けてある。
筒状の連通口５６における連通開閉弁Ｖ１よりも先端側には、改質処理室３に改質処理対象の原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給口５７を連通接続してある。
【００１１】
第１実施形態においては、触媒貯留槽５１は、連通口５６の下端を改質処理室３の上部に連通接続して、改質処理室３の上部に固定的に設けてある。
【００１２】
次に、改質器Ｒについて説明を加える。
改質器Ｒは、伝熱板４０の一側面側に、粒状の改質触媒３ｃを装入した改質処理室３を設け、伝熱板４０の他側面側に、ガスバーナ４ｂを内装してそのガスバーナ４ｂの燃焼により改質処理室４を伝熱板４０を介して加熱する加熱室としての燃焼室４を設けて構成して、燃焼室４にて伝熱板４０を介して改質処理室３内の改質触媒３ｃを加熱する状態で、改質処理室３に改質処理用の水蒸気を混合させた天然ガス等の原燃料ガスを供給して、その原燃料ガスを水素ガスと一酸化炭素ガスを含むガスに改質処理するように構成してある。
【００１３】
説明を加えると、改質器Ｒは、矩形の伝熱板４０にて仕切られた二つの矩形板状の偏平な室を備えるように形成した矩形板状の偏平な双室具備容器Ｂｄを用いて構成し、二室のうちの一方を改質処理室３として用い、他方を燃焼室４として用いている
双室具備容器Ｂｄは、矩形平板状の伝熱板４０の両側に一対の皿状容器形成部材４１を振分け配置した状態で、周縁部をシーム溶接にて接続して、内部に二つの偏平な室を区画形成するように形成してある。
そして、双室具備容器Ｂｄを用いて構成した改質器Ｒは、伝熱板４０が縦向きとなる姿勢で設けてある。
【００１４】
尚、伝熱板４０は、ステンレス等の耐熱金属を用いて形成し、皿状容器形成部材４１は、周縁部を接続代として中央部が膨出する皿状に、ステンレス等の耐熱金属製の板材をプレス成形して形成してある。改質触媒３ｃは、ルテニウム、ニッケル、白金等の触媒をセラミック製の多孔質粒状体に保持させて、粒状に形成し、その粒状の改質触媒３ｃの多数を、通気可能な状態で改質処理室３に装入してある。
【００１５】
改質処理室３を形成する皿状容器形成部材４１の下部には、改質処理ガスを排出するノズル４４を室内に連通する状態で接続して、改質処理室３の上部の原燃料ガス供給口５７から原燃料ガスを供給して、原燃料ガスを粒状改質触媒群を上側から下側に向けて通過するように流して、改質処理するようにしてある。
【００１６】
燃焼室４内には、断熱材４６を、燃焼室４における伝熱板４０の側に燃焼用空間を形成するように、燃焼室４を形成する皿状容器形成部材４１における伝熱板４０に対向する部分に当て付けた状態で設けてある。その断熱材４６における伝熱板４０に対向する部分は、下方側が上方側より低くなる段差状に形成してある。そして、断熱材４６の下方側と伝熱板４０との間に形成される下方側燃焼室部分の底部に、長尺状のガスバーナ４ｂを配設し、断熱材４６の上方側と伝熱板４０との間に形成されて、前記下方側燃焼室部分よりも幅狭な上方側燃焼室部分に、白金、パラジウム等から成る燃焼触媒４ｃを設けてある。ガスバーナ４ｂは、多数のガス噴出孔を長手方向に沿って備えたガス噴出管ｔｇと、多数の空気噴出孔を長手方向に沿って備えた空気噴出管ｔａとを、ガス噴出孔から噴出されるガス燃料と空気噴出孔から噴出される燃焼用空気とを衝突させるように並べて構成してある。
ガスバーナ４ｂのガス噴出管ｔｇには燃料供給路２４を、空気噴出管ｔａには燃焼用空気路２９をそれぞれ、燃焼室４を形成する皿状容器形成部材４１を貫通させて接続し、更に、燃焼室４を形成する皿状容器形成部材４１の上部には、ガスバーナ４ｂの燃焼ガスを排出するノズル４４を室内に連通する状態で接続してある。
そして、燃料供給路２４を通じて供給されるガス燃料をガスバーナ４ｂにて燃焼させると共に、未燃焼のガス燃料を燃焼触媒４ｃの触媒作用にて燃焼させ、燃焼ガスをノズル４４にて排出するように構成してある。
【００１７】
改質器Ｒにおいて、伝熱板４０が、燃焼室４の側に膨出するように変形して、改質処理室３の容積が大きくなって、改質触媒３ｃが沈降したり、あるいは、改質触媒３ｃが割れたりして、改質処理性能が低下すると、改質器用触媒投入装置Ｄを用いて改質触媒３ｃを改質処理室３内に補給することになる。
次に、図３に基づいて、改質器用触媒投入装置Ｄの使用方法について説明する。尚、図３において、連通開閉弁Ｖ１、触媒受入口開閉弁Ｖ２、ガス受入口開閉弁Ｖ３、及び、ガス排出口開閉弁Ｖ４それぞれについて、開弁状態を白抜きにて、閉弁状態を黒塗りにてそれぞれ示す。
【００１８】
図示を省略するが、原燃料ガス供給口５７より原燃料ガスを供給して改質器Ｒを運転しているときは、連通開閉弁Ｖ１、触媒受入口開閉弁Ｖ２、ガス受入口開閉弁Ｖ３及びガス排出口開閉弁Ｖ４はいずれも閉じ状態としている。
改質器用触媒投入装置Ｄにて改質触媒３ｃを改質処理室３内に供給するときは、改質器Ｒの運転を停止させるが、改質器Ｒの運転を停止させるときは、原燃料ガス供給口５７よりも上流側、及び、改質処理ガス排出用のノズル４４よりも下流側にそれぞれ設けられている開閉弁が閉じられて、改質処理室３内は密閉状態に保たれる。
【００１９】
図３の（イ）に示すように、先ず、連通開閉弁Ｖ１を閉じた状態で、触媒受入口開閉弁Ｖ２を開いて、触媒供給ホッパ５５に改質触媒３ｃを投入し、投入した改質触媒３ｃを触媒受入口５２を通じて自然流下させて、触媒貯留槽５１内に改質触媒３ｃを貯留する触媒貯留処理を行う。尚、この触媒貯留処理を行うときは、ガス受入口開閉弁Ｖ３及びガス排出口開閉弁Ｖ４は、閉じていても開いていてもよいが、図３の（イ）では、閉じている状態を示す。
【００２０】
その触媒貯留処理にて触媒貯留槽５１に改質触媒３ｃを貯留したのち、図３の（ロ）に示すように、連通開閉弁Ｖ１は閉じたままで、触媒受入口開閉弁Ｖ２を閉じ、且つ、ガス受入口開閉弁Ｖ３及びガス排出口開閉弁Ｖ４を開いて、ガス受入口５３からパージガスを触媒貯留槽５１に供給して、触媒貯留槽５１内にパージガスを充填するパージガス充填処理を行う。このパージガス充填処理では、ガス受入口５３からのパージガスの供給に伴って、触媒貯留槽５１内の槽内ガスがガス排出口５４から排出されて、触媒貯留槽５１内の槽内ガスがパージガスにて置換されて、パージガスが触媒貯留槽５１内に充填されることとなる。ちなみに、パージガスとしては、窒素、二酸化炭素、アルゴン等の不活性ガス、又は、改質処理対象の原燃料ガスと同じガスを使用することができる。
【００２１】
次に、図３の（ハ）に示すように、触媒受入口開閉弁Ｖ２は閉じたままで、ガス受入口開閉弁Ｖ３及びガス排出口開閉弁Ｖ４を閉じて、連通開閉弁Ｖ１を開いて触媒貯留槽５１内の改質触媒３ｃを連通口５６を通じて自然流下させて改質処理室３内に供給する触媒供給処理を行う。触媒供給処理が終わると、連通開閉弁Ｖ１を閉じる。
上記のように改質器触媒投入装置Ｄを使用することにより、外気が入り込むのを阻止する状態で改質処理室３内に改質触媒３ｃを投入することができる。
【００２２】
〔第２実施形態〕
以下、図４及び図５に基づいて、第２実施形態を説明する。第２実施形態においては、改質器用触媒投入装置Ｄを改質処理室３の上部に着脱自在に設けるように構成した点で異なる以外は、第１実施形態と同様に構成してあるので、第１実施形態と同じ構成要素や同じ作用を有する構成要素については、重複説明を避けるために、同じ符号を付すことにより説明を省略し、主として、第１実施形態と異なる点について説明する。
【００２３】
第２実施形態においては、触媒貯留槽５１、触媒供給ホッパ５５、連通開閉弁Ｖ１、触媒受入口開閉弁Ｖ２、ガス受入口開閉弁Ｖ３及びガス排出口開閉弁Ｖ４を、触媒供給ユニットＵとして組み付け、改質処理室３の上部に、触媒供給ユニットＵを着脱自在に連結する筒状の触媒投入口５８を設けると共に、その触媒投入口５８を開閉する触媒投入口開閉弁Ｖ５を設けてある。
【００２４】
説明を加えると、箱状の触媒貯留槽５１の上面部に、触媒受入口開閉弁Ｖ２を設けた筒状の触媒受入口５２を連通接続し、その側周壁に、ガス受入口開閉弁Ｖ３を設けた筒状のガス受入口５３とガス排出口開閉弁Ｖ４を設けた筒状のガス排出口５４とを連通接続し、その底面部に、連通開閉弁Ｖ１を設けた筒状の連通口５６を連通接続し、触媒受入口５２の上端に触媒供給ホッパ５５を接続して、触媒供給ユニットＵを構成してある。
【００２５】
改質処理室３の上部に、筒状の触媒投入口５８を縦向きの姿勢で連通接続し、その触媒投入口５８の上端には、蓋体５９をねじ式にて着脱自在に設け、又、筒状の触媒投入口５８における触媒投入口開閉弁Ｖ５の設置個所よりも下方側には、改質処理室３に改質処理対象の原燃料ガスを供給する原燃料ガス供給口５７を連通接続してある。
【００２６】
そして、ねじ式の筒状の継手６０を用いて、触媒供給ユニットＵの連通口５６の下端を、蓋体５９を外した状態の触媒投入口５８の上端に連通接続したり、触媒投入口５８の上端から取り外したりすることができるようにして、改質器用触媒投入装置Ｄを改質処理室３の上部の触媒投入口５８に着脱自在に連結可能なように構成してある。
【００２７】
次に、改質器用触媒投入装置Ｄの使用方法について説明する。
改質器用触媒投入装置Ｄを用いて改質触媒３ｃを改質処理室３内に補給するときは、触媒投入口開閉弁Ｖ５を閉じた状態で、蓋体５９を触媒投入口５８から外して、継手６０を用いて、触媒供給ユニットＵを触媒投入口５８の上端に連通接続する。
【００２８】
そして、先ず、連通開閉弁Ｖ１及び触媒投入口開閉弁Ｖ５を閉じた状態で、触媒受入口開閉弁Ｖ２を開いて、触媒供給ホッパ５５に改質触媒３ｃを投入し、投入した改質触媒３ｃを触媒受入口５２を通じて自然流下させて、触媒貯留槽５１内に改質触媒３ｃを貯留する触媒貯留処理を行う。尚、この触媒貯留処理を行うときは、ガス受入口開閉弁Ｖ３及びガス排出口開閉弁Ｖ４は、閉じていても開いていてもよい。
【００２９】
その触媒貯留処理にて触媒貯留槽５１に改質触媒３ｃを貯留したのち、連通開閉弁Ｖ１及び触媒投入口開閉弁Ｖ５は閉じたままで、触媒受入口開閉弁Ｖ２を閉じ、且つ、ガス受入口開閉弁Ｖ３及びガス排出口開閉弁Ｖ４を開いて、ガス受入口５３からパージガスを触媒貯留槽５１に供給して、触媒貯留槽５１内にパージガスを充填するパージガス充填処理を行う。
【００３０】
次に、触媒受入口開閉弁Ｖ２は閉じたままで、ガス受入口開閉弁Ｖ３及びガス排出口開閉弁Ｖ４を閉じて、連通開閉弁Ｖ１及び触媒投入口開閉弁Ｖ５を開いて、触媒貯留槽５１内の改質触媒３ｃを連通口５６及び触媒投入口５８を通じて自然流下させて改質処理室３内に供給する触媒供給処理を行う。
触媒供給処理が終わると、触媒投入口開閉弁Ｖ５を閉じ、触媒供給ユニットＵを触媒投入口５８から取り外して、触媒投入口５８の上端に蓋体５９を取り付けて、触媒投入口５８の上端を閉じる。
上記のように改質器触媒投入装置Ｄを使用することにより、外気が入り込むのを阻止する状態で改質処理室３内に改質触媒３ｃを投入することができる。
【００３１】
次に、上述の改質器Ｒを備えた水素含有ガス生成装置について説明する。
図６に示すように、水素含有ガス生成装置は、改質器Ｒに加えて、その改質器Ｒにて改質処理する天然ガス等の炭化水素系の原燃料ガスを脱硫処理する脱硫部１と、改質器Ｒにおける改質処理用の水蒸気を生成する水蒸気を生成する水蒸気生成部Ｓと、改質器Ｒから供給される改質処理ガス中の一酸化炭素ガスを水蒸気を用いて二酸化炭素ガスに変成させることにより変成処理する変成部５と、その変成部５から供給される変成処理ガス中の一酸化炭素ガスを選択酸化することにより選択酸化処理する選択酸化部６とを備えて、一酸化炭素ガス濃度の低い（例えば１０ｐｐｍ以下）水素リッチな水素含有ガスを生成するように構成してある。そして、この水素含有ガス生成装置にて生成された水素含有ガスは、例えば、各種の燃料電池にて発電用として用いられる。
【００３２】
水蒸気生成部Ｓは、改質装置Ｒの燃焼室４から排出された燃焼ガスを通流させる水蒸気生成用加熱通流部１１と、供給される原料水を水蒸気生成用加熱通流部１１による加熱にて蒸発させる蒸発処理部２とから構成してある。
【００３３】
更に、水素含有ガス生成装置には、改質処理室３から排出された高温の改質処理ガスを通流させて、改質処理室３を保温する保温用通流部７と、脱硫部１からの脱硫原燃料ガスと改質処理室３からの高温の改質処理ガスとを熱交換させて、改質処理室３に供給される脱硫原燃料ガスを予熱する脱硫原燃料ガス用熱交換器Ｅｐと、改質処理室３からの高温の改質処理ガスと脱硫部１に供給される原燃料ガスとを熱交換させて原燃料ガスを予熱する原燃料ガス用熱交換器Ｅａと、変成部５を冷却するために冷却用流体を通流させる変成部冷却用通流部８と、同じく、変成部６を冷却するために冷却用流体を通流させる変成部冷却用通流部９と、変成部５及び選択酸化部６を冷却する冷却用ファン１０とを設けてある。
【００３４】
脱硫原燃料ガス用熱交換器Ｅｐは、保温用通流部７から排出された改質処理ガスを通流させる上流側改質処理ガス通流部１２と、改質処理室３に供給する脱硫原燃料ガスを通流させる脱硫原燃料ガス通流部１３とを熱交換自在に設けて構成し、原燃料ガス用熱交換器Ｅａは、上流側改質処理ガス通流部１２から排出された改質処理ガスを通流させる下流側改質処理ガス通流部１５と、脱硫部１に供給する原燃料ガスを通流させる原燃料ガス通流部１６とを熱交換自在に設けて構成してある。
【００３５】
水素含有ガス生成装置は、矩形板状の偏平な容器Ｂの複数を板状形状の厚さ方向に並べて設けて、各容器Ｂを用いて、改質器Ｒ、水蒸気生成部Ｓ、脱硫部１、変成部５、選択酸化部６、各通流部等をそれぞれ構成してある。
複数の容器Ｂのうちの一部は、一つの偏平な室を備えるように形成した単室具備容器Ｂｍにて構成し、残りは、上述した改質器Ｒを構成するのと同様の双室具備容器Ｂｄにて構成してある。
【００３６】
本実施形態においては、９個の双室具備容器Ｂｄと、１個の単室具備容器Ｂｍを、側面視において左端から３個目に単室具備容器Ｂｍを位置させた状態で、横方向に厚さ方向に並べて設けて、コンパクトに形成してある。尚、９個の双室具備容器Ｂｄと１個の単室具備容器Ｂｍとを並べるに当たっては、伝熱させる必要のあるもの同士は密着させた状態で、且つ、伝熱量を調節する必要のあるもの同士の間には伝熱量調節用の断熱材１９を介在させた状態で並べてある。
９個の双室具備容器Ｂｄの区別が明確になるように、便宜上、双室具備容器を示す符号Ｂｄの後に、左からの並び順を示す符号１，２，３……………９を付す。
【００３７】
左端の双室具備容器Ｂｄ１の左側の室を備えた部分を用いて、水蒸気生成用加熱通流部１１を構成し、右側の室を備えた部分を用いて蒸発処理部２を構成してある。つまり、左端の双室具備容器Ｂｄ１にて水蒸気生成部Ｓを構成してある。左から２個目の双室具備容器Ｂｄ２を用いて、上述のように、改質器Ｒを構成してある。
単室具備容器Ｂｍを用いて、保温用通流部７を構成してある。
左から３個目の双室具備容器Ｂｄ３の左側の室を備えた部分を用いて、上流側改質処理ガス通流部１２を構成し、右側の室を備えた部分を用いて、脱硫原燃料ガス通流部１３を構成してある。
左から４個目の双室具備容器Ｂｄ４を用いて、脱硫部１を構成し、左から５個目の双室具備容器Ｂｄ５の左側の室を備えた部分を用いて、脱硫部１を構成し、右側の室を備えた部分を用いて、原燃料ガス通流部１６を構成してある。
左から６個目の双室具備容器Ｂｄ６の左側の室を備えた部分を用いて、下流側改質処理ガス通流部１５を構成し、右側の室を備えた部分を用いて、変成部５を構成してある。
左から７個目の双室具備容器Ｂｄ７の左側の室を備えた部分を用いて、変成部５を構成し、右側の室を備えた部分を用いて変成部冷却用通流部８を構成してある。
左から８個目の双室具備容器Ｂｄ８を用いて、変成部５を構成し、左から９個目（右端）の双室具備容器Ｂｄ９の左側の室を備えた部分を用いて、変成部冷却用通流部９を構成し、右側の室を備えた部分を用いて選択酸化部６を構成してある。
【００３８】
つまり、最も高温となる改質器Ｒを構成する双室具備容器Ｂｄ２の一方側に、その双室具備容器Ｂｄ２の側から、保温用通流部７を構成する単室具備容器Ｂｍ、断熱材１９、脱硫原燃料ガス用熱交換器Ｅｐを構成する双室具備容器Ｂｄ３、断熱材１９、脱硫部１を構成する双室具備容器Ｂｄ４、脱硫部１及び原燃料ガス通流部１６を構成する双室具備容器Ｂｄ５、下流側改質処理ガス通流部１５及び変成部５を構成する双室具備容器Ｂｄ６、変成部５及び変成部冷却用通流部８を構成する双室具備容器Ｂｄ７、変成部５を構成する双室具備容器Ｂｄ８、変成部冷却用通流部９及び選択酸化部６を構成する双室具備容器Ｂｄ９を記載順に並ぶように互いに密接配置して設け、双室具備容器Ｂｄ２の他方側に、その双室具備容器Ｂｄ２の側から、断熱材１９、水蒸気生成部Ｓを構成する双室具備容器Ｂｄ１を記載順に並ぶように密接配置して設けてある。
【００３９】
図６において、白抜き矢印にて示すように、原燃料ガス供給路２１を原燃料ガス用熱交換器Ｅａの原燃料ガス通流部１６に接続し、並びに、原燃料ガス通流部１６、脱硫部１、脱硫原燃料ガス用熱交換器Ｅｐの脱硫原燃料ガス通流部１３、改質処理室３、保温用通流部７、脱硫原燃料ガス用熱交換器Ｅｐの上流側改質処理ガス通流部１２、原燃料ガス用熱交換器Ｅａの下流側改質処理ガス通流部１５、変成部５、選択酸化部６の順に流れるガス処理経路を形成するように、それらをガス処理用流路２２にて接続してある。
【００４０】
選択酸化部６から排出された選択酸化処理ガスを燃料ガスとして燃料電池Ｇに供給するように、選択酸化部６と燃料電池Ｇとを燃料ガス路２３にて接続し、燃料電池Ｇから排出された排燃料ガスをガス燃料として改質器Ｒのガスバーナ４ｂに供給すべく、燃料電池Ｇとガスバーナ４ｂとを燃料供給路２４にて接続してある。
【００４１】
図６において、実線矢印にて示すように、原料水ポンプ１４から水蒸気生成用の原料水が送られる原料水供給路２５を水蒸気生成部Ｓの蒸発処理部２に接続し、蒸発処理部２にて生成された水蒸気を送出する水蒸気路２６を、脱硫部１と被改質ガス通流部１３とを接続するガス処理用流路２２に接続して、ガス処理用流路２２を通流する脱硫原燃料ガスに改質用の水蒸気を混合させるように構成してある。
【００４２】
図６において、破線矢印にて示すように、燃焼室４から排出された燃焼ガスを、水蒸気生成用加熱通流部１１、変成部冷却用通流部８の順に流すように、それら燃焼室４、水蒸気生成用加熱通流部１１、変成部冷却用通流部８を燃焼ガス路２７にて接続して、水蒸気生成用加熱通流部１１においては、燃焼ガスによって蒸発処理部２を加熱し、変成部冷却用通流部８においては、燃焼ガスによって、発熱反応である変成反応が行われる変成部５を冷却するように構成してある。
【００４３】
図６において、一点鎖線矢印にて示すように、ブロア２８からの空気を燃焼用空気として、ガスバーナ４ｂに供給するように、ブロア２８とガスバーナ４ｂの空気噴出管ｔａとを燃焼用空気路２９にて接続してある。尚、図示は省略するが、ブロア２８からの空気を変成部冷却用通流部９を通流させてからガスバーナ４ｂに供給する変成部冷却用空気路も設けてあり、変成部５の冷却能力が不足するとき、例えば、夏期の高気温時には、その変成部冷却用空気路を通じて、燃焼用空気をガスバーナ４ｂに供給するように切り換え可能なように構成してある。
【００４４】
又、変成部冷却用通流部８から燃焼ガス路２７を通じて排出された燃焼ガスと、燃焼用空気路２９を通じて燃焼室４に供給する燃焼用空気及び燃料供給路２４を通じてガスバーナ４ｂに供給するオフガスとを熱交換させて、燃焼用空気及びオフガスを予熱する排熱回収用熱交換器３１を設けてある。
又、原料水供給路２５を流れる原料水を変成処理ガスにて予熱する原料水予熱用熱交換器１７を設けると共に、変成処理ガスから凝縮水を除去するドレントラップ３０を、その原料水予熱用熱交換器１７よりも下流側の箇所に設けて、変成処理ガスと原料水とを熱交換させて、原料水を予熱すると共に、変成処理ガスを冷却するようにしてある。
【００４５】
そして、上述のように構成した水素含有ガス生成装置の改質器Ｒにおける改質処理室３の上部に、第１実施形態又は第２実施形態の改質器用触媒投入装置Ｄを上述のようにして設けて、改質処理室３に改質触媒３ｃを投入するように構成してある。
【００４６】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
上記の各実施形態においては、触媒供給処理を、ガス受入口開閉弁Ｖ３及びガス排出口開閉弁Ｖ４を閉じた状態で行う場合について例示したが、触媒供給処理は、ガス受入口開閉弁Ｖ３及びガス排出口開閉弁Ｖ４を、先のパージガス充填処理から引き続いて開いた状態として、パージガスを継続して触媒貯留槽５１内に供給する状態で行うようにしても良い。
【００４７】
上記の第２実施形態においては、触媒供給ユニットＵを改質処理室３の上部の触媒投入口５８に連結した後、触媒貯留処理を行う場合について例示したが、触媒供給ユニットＵを触媒投入口５８に連結する前に、触媒貯留処理を実行して、触媒貯留処理が終了してから、触媒供給ユニットＵを触媒投入口５８に連結するようにしても良い。この場合、触媒貯留処理は、連通開閉弁Ｖ１を閉じた状態で行うことになる。
【００４８】
連通開閉弁Ｖ１、触媒受入口開閉弁Ｖ２、ガス受入口開閉弁Ｖ３、ガス排出口開閉弁Ｖ４及びを触媒投入口開閉弁Ｖ５それぞれの開閉弁は、手動式、電磁式のいずれでも良い。
【００４９】
上記の各実施形態において、触媒供給ホッパ５５は省略可能である。
【００５０】
改質処理室３及び燃焼室４を形成するための具体構成は、上記の各実施形態において例示した構成に限定されるものではなく、例えば、筒状体の一方の開口縁を伝熱板４０に溶接等により固着し、他方の開口縁に板状の蓋体を溶接等により固着して構成しても良い。
【００５１】
ガスバーナ４ｂの具体構成は、上記の実施形態において例示した構成に限定されるものではなく、種々の構成が可能であり、例えば、ガス燃料と燃焼用空気との予混合ガスを噴出して燃焼させる構成でも良い。
【００５２】
本発明による改質器用触媒投入装置Ｄを設ける改質器Ｒの具体構成は、上記の実施形態において例示したものに限定されるものではない。
例えば、改質処理室３及び燃焼室４の形状や、それらを形成する構成は、種々に変更可能である。
又、上記の実施形態のように水素含有ガス生成装置に組み付けたものでなく、単独で設置する改質器Ｒでも良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態にかかる改質器用触媒投入装置及び改質器の斜視図
【図２】第１実施形態にかかる改質器用触媒投入装置及び改質器の縦断面図
【図３】第１実施形態にかかる改質器用触媒投入装置の使用方法を説明する図
【図４】第２実施形態にかかる改質器用触媒投入装置及び改質器の斜視図
【図５】第２実施形態にかかる改質器用触媒投入装置及び改質器の縦断面図
【図６】改質器用触媒投入装置を設けた水素含有ガス生成装置の縦断面図
【符号の説明】
３　　改質処理室
３ｃ　改質触媒
５１　触媒貯留槽
５２　触媒受入口
５３　ガス受入口
５４　ガス排出口
５５　触媒供給ホッパ
５８　触媒投入口
Ｕ　　触媒供給ユニット
Ｖ１　連通開閉手段
Ｖ２　触媒受入口開閉手段
Ｖ３　ガス受入口開閉手段
Ｖ４　ガス排出口開閉手段
【図１】
2004059359.tif 000003
【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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