(57)【要約】【課題】改質ガス中のＣＯを安定して低減する。【解決手段】冷却器２１を通過した改質ガスが流入する部分に改質ガス流路断面積を縮小する絞り部２３を設け、この絞り部２３の温度に基づいて冷却器２１に供給する水量を調整することにより、改質ガスの温度が、流れの断面方向に不均一に分布していても、この絞り部で絞られて混合されるから平均的な改質ガス温度を検出できる。この平均的なガス温度に基づいて冷却器２１の水量を調整することで、全体として触媒温度を活性温度に制御することができ、改質ガス中のＣＯを安定して低減できる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素または酸素含有ガスが添加された改質ガスが通流され、該改質ガス中のＣＯを酸化する触媒層と、内部に水が供給され前記触媒層を冷却する冷却器と、該冷却器を通過した前記改質ガスが流入する部分に設けられ前記改質ガスの流路断面積を縮小する絞り部と、該絞り部の温度を検出する温度検出器と、該温度検出器の検出温度に基づいて前記冷却器の水量を制御する制御器とを備えたＣＯ選択酸化器。
【請求項２】
前記絞り部の流路幅と、前記温度検出器の改質ガス方向の断面方向の幅の比は、２〜２０倍とすることを特徴とする請求項１に記載のＣＯ選択酸化器。
【請求項３】
前記温度検出器は、前記改質ガスの流路断面方向に延在する伝熱フィンを有してなることを特徴とする請求項１または２に記載のＣＯ選択酸化器。
【請求項４】
酸素または酸素含有ガスが添加された改質ガスが通流され、該改質ガス中のＣＯを酸化する触媒層と、該触媒層内に配置され内部に水が供給される冷却器と、該冷却器を通過した前記改質ガスが流入する部分の温度を検出する温度検出器と、該温度検出器の検出温度に基づいて前記冷却器の水量を制御する制御器とを備え、前記温度検出器は、前記改質ガスの流路断面方向に延在する伝熱フィンを有してなるＣＯ選択酸化器。
【請求項５】
酸素または酸素含有ガスが添加された改質ガスが通流され、該改質ガス中のＣＯを酸化する触媒層と、該触媒層内の前記改質ガスの流路断面積を縮小する絞り部と、該絞り部に配置され内部に水が供給される冷却器と、該冷却器を通過した前記改質ガスが流入する部分の温度を検出する温度検出器と、該温度検出器の検出温度に基づいて前記冷却器の水量を制御する制御器とを備えたＣＯ選択酸化器。
【請求項６】
前記触媒層は、前記改質ガスの流れの上流側と下流側に分割され、前記上流側の触媒層と下流側の触媒層の間に前記冷却器及び前記温度検出器が配置されてなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＣＯ選択酸化器。
【請求項７】
炭化水素系燃料から水素を含有する改質ガスを生成する改質器と、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＣＯ選択酸化器とを備えた水素製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池に用いられる水素製造装置に係り、特に、改質ガス中のＣＯを酸化するＣＯ低減技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水素製造装置は、例えば、メタンなどの炭化水素系燃料を水蒸気で改質して水素リッチな改質ガスを生成して燃料電池に供給するものであり、燃料電池は、水素と酸素とを電極反応させて、直接電気エネルギを発生させるものである。
【０００３】
このような水素製造装置において、炭化水素系燃料を水蒸気（Ｈ２Ｏ）で改質するとＨ２とＣＯが発生し、さらにＣＯは水蒸気との改質反応によりＣＯ２とＨ２に変換される。このＣＯは、電極を被毒して燃料電池の性能低下の原因となるので極力減らしたいが、改質反応は平衡反応であるからＣＯを十分に低減できない。このため、ＣＯをＣＯ２にするＣＯ選択酸化器を設けて、改質ガス中に残ったＣＯをさらに低減するようにしている。
【０００４】
このようなＣＯ選択酸化器は、改質ガスに酸素や酸素を含む空気などを添加してガス中のＣＯを燃焼させるものである。この燃焼の際、ＣＯと共にＨ２が燃焼されることを防止するため、ＣＯを選択的に酸化させる例えば、ＰｔやＲｕなどの選択酸化触媒が用いられている。これらの選択酸化触媒には、ＣＯを酸化する活性が高くなる温度範囲があり、触媒の温度をこの活性温度の範囲内にすればＣＯの低減を効率良く行うことができる。
【０００５】
そこで、従来、水が供給される冷却器を触媒層内に配置し、触媒の温度に基づいて冷却器に供給する水量を調整することで、触媒温度を活性温度に制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１０１３０３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、触媒温度に基づいて冷却器の水量を調整する方法は、触媒の温度が比較的変化し難いことから、水量調整による変化が触媒温度に現れるまでに時間がかかり、温度制御が遅れる。このように温度制御の追従性が悪くなると触媒温度が脈動し易くなり活性温度の範囲内に維持することが難しくなるのでＣＯを安定して低減できなくなるおそれがある。特に、要求される改質ガスの流量が頻繁に変動する家庭用や自動車用などの水素製造装置において重大な問題となる。
【０００８】
そこで、冷却器による温度制御の追従性を改善するために、冷却器の近傍の触媒温度に基づいて水量を調整することが考えられる。しかしながら、冷却器近傍の温度は、例えば、冷却器の配置位置や冷却器内の水の状態などによる冷却ムラによって不均一になり、検出位置によって異なる温度が検出される。このような局所的な温度に基づいて冷却器の水量を調整しても、全体として触媒温度を活性温度の範囲内にできないので、ＣＯを安定して低減できない。
【０００９】
本発明の課題は、触媒を冷却する冷却器を適切に制御して改質ガス中のＣＯを安定して低減することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のＣＯ選択酸化器は、上記課題を解決するために、冷却器を通過した改質ガスが流入する部分に改質ガス流路断面積を縮小する絞り部を設け、この絞り部の温度に基づいて冷却器に供給する水量を調整することを特徴とする。
【００１１】
これにより、改質ガスの温度が、流れの断面方向に不均一に分布していても、この絞り部で絞られて混合されるから平均的な改質ガス温度を検出できる。この平均的なガス温度に基づいて冷却器の水量を調整することで、全体として触媒温度を活性温度に制御することができ、改質ガス中のＣＯを安定して低減できる。
【００１２】
また、ＣＯ選択酸化器をこのように構成すれば、冷却器近傍の冷却ムラが生じる部分の温度を検出できるので、冷却器による温度制御の追従性を向上させて触媒温度の脈動を抑制でき、さらにＣＯを安定して低減できる。この場合において、絞り部の流路幅と、温度検出器の改質ガスの流れの断面方向の幅との比は、検出したガス温度がほぼ平均なガス温度に混合されるように、例えば、実験やシミュレーションなどにより適宜設定し、例えば、２〜２０倍とする。
【００１３】
ここで、触媒層を改質ガスの流れの上流側と下流側に分割し、その間に冷却器と温度検出器を配置できる。これによれば、冷却器と温度検出器との間に比較的大きい熱容量の触媒が介在しないので、冷却器の水量調整による変化をいち早く検出して水量調整に反映でき、冷却器による温度制御の追従性をさらに向上することができる。
【００１４】
また、絞り部を形成する方法に代えて、温度検出器に、改質ガスの流路断面方向に延在する伝熱フィンを取り付けた構成とすることができる。これにより、改質ガスが流れの断面方向に不均一な温度分布を持っていても、それぞれの流れが伝熱フィンに接触するため、平均的な改質ガス温度を検出することができる。
【００１５】
また、絞り部に温度検出器を配置する構成に代えて、絞り部に冷却器を配置し、その後流に温度検出器を配置する構成とすることができる。これにより、冷却器の冷却ムラにより、改質ガスの温度に不均一な分布が生じても、絞り部で絞られて混合されるので平均的な温度の改質ガスが通流することになる。したがって、その後流に温度検出器を配置すれば、平均的なガス温度に基づいて冷却器の水量を調整でき、全体として触媒温度を活性温度に制御することができるので、改質ガス中のＣＯを安定して低減できる。
【００１６】
上述したＣＯ選択酸化器は、炭化水素系燃料から水素を含有する改質ガスを生成する改質器を備えた水素製造装置に適用することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施の形態について、図１〜図３を用いて説明する。図１は、本発明を適用してなるＣＯ選択酸化器の第１の実施形態を示した図である。図２は、本発明を適用してなるＣＯ選択酸化器の第１の実施形態の冷却器を示した断面図である。図３は、本発明を適用してなる水素製造装置の全体構成図を示した図である。
【００１８】
本実施形態の水素製造装置は、図３に示すように、例えば、天然ガス、都市ガス、メタンガス、プロパンガス、メタノール、ナフサ、ガソリンなどの炭化水素系の燃料１、水３及び空気５が起動バーナ７に供給される。それらの燃料１、空気５、水蒸気３は、それぞれ図示していない供給量制御手段により、例えば、燃料電池からの要求に応じて供給量が制御されるようになっている。起動バーナ７は、起動時に燃料１を空気５で燃焼し、燃焼ガスを改質器９に供給して、燃焼触媒及び改質触媒を予熱するとともに、それらの昇温後は、改質器９に原料である燃料１と水蒸気３及び部分燃焼用の空気５を供給するものである。改質器９は、燃料１を空気５で部分燃焼させる燃焼触媒層と、燃料１に水蒸気３を反応させて燃料１を改質させる改質触媒層とを内部に備えて構成される。改質触媒としては、例えば、Ｎｉ系やＲｕ系などの触媒を用いることができる。改質器９の改質触媒層では、昇温後、起動バーナ７から供給される燃料１と水蒸気３とが反応し、水素リッチな改質ガスを生成する。この改質反応熱（吸熱反応）を供給するため、燃焼触媒層では、起動バーナ７から供給される燃料１の一部を空気５により燃焼するようになっている。
【００１９】
改質器９から排出される改質ガスは、水などの冷媒と改質ガスとを熱交換させる熱交換器１１を介してＣＯ変成器１３に導かれる。ＣＯ変成器１３は、改質ガス中のＣＯとＨ２Ｏとを反応させてＣＯ２とＨ２に転換する触媒層を有している。このＣＯシフト触媒としては、例えば、Ｃｕ−Ｚｎ系などの遷移金属系またはＰｔ、Ｒｕ系などの貴金属系のものを用いることができる。ＣＯ変成器１３から排出される改質ガスは、水などの冷媒と改質ガスとを熱交換させる熱交換器１５を通して減温され、ＣＯ選択酸化器１７に導かれる。ＣＯ選択酸化器１７は、ＣＯ変成器１３から排出される改質ガス中に残存しているＣＯを空気により燃焼させて除去するものであり、ＣＯ選択酸化触媒としては、例えば、粒状のアルミナ担体にＰｔやＲｕ等の貴金属を担持したものを用いることができる。
【００２０】
次に、図１を参照して、本実施形態の特徴部であるＣＯ選択酸化器１７の構成について説明する。ＣＯ選択酸化器１７は、改質ガス中のＣＯを酸化する選択酸化触媒で形成された触媒層１９、２０、内部に水が供給される冷却器２１、触媒層１９と２０の間の改質ガスの流路断面積を縮小する絞り部２３、絞り部２３の温度を検出する熱電対２５、熱電対２５の検出温度に基づいて冷却器２１の水量を制御する制御器２７などを備えて構成されている。
【００２１】
具体的にＣＯ選択酸化器１７は、両端が閉塞された筒型の筐体２９で形成され、触媒層１９は筐体２９内の一端側に、触媒層２０は筐体２９内の他端側に配置されている。触媒層１９と触媒層２０の間には、本実施形態の特徴部である絞り部２３が設けられている。絞り部２３は、筐体２９内を一端側と他端側に仕切る仕切り板３１と、その仕切り板３１に形成された絞り開口３２で構成され、改質ガス流路の流路断面を縮小する構造になっている。絞り開口３２には、絞り開口３２の内縁よりも小さく形成された円筒状の熱電対２５が挿入されている。ここで、絞り開口３２の流路断面積と、熱電対２５の改質ガス方向の断面積との比は、検出したガス温度がほぼ平均なガス温度になるように適宜設定する。
【００２２】
冷却器２１は、触媒層１９と絞り部２３との間に配置されている。冷却器２１は、水の供給管が接続可能な一端を有し、他端に開口２４を有する渦巻き状の伝熱性を有する管で構成されている。一端は渦巻きの外周側に位置し水供給装置３３の供給側に連結され、開口２４は渦巻きの中心側に位置されている。冷却器２１における改質ガスと水との伝熱面積、つまり、管路の長さ及び内径は、一端から供給された水が開口２４に達するまでにすべて蒸発するように設定する。この冷却器２１は、例えば、図２に示すように、内径２ｍｍの細管を同心円上に巻いた構造になっている。
【００２３】
筐体２９の一端の壁、つまり、触媒層１９側には、改質ガスが流入される筒状の導入口３５が設けられ、他端の壁、つまり、触媒層２０側には改質ガスを排出する筒状の排出口３７が設けられている。導入口３５の筐体２９内側の先端には絞り開口３９が形成されている。導入口３５の先端と触媒層１９の間には空気ノズル４１が設けられ、空気ノズル４１の先端は絞り開口３９に対向させて、つまり、改質ガスの流れに逆らう方向に空気を供給するように形成されている。空気ノズル４１の基端は、空気供給装置４３の供給側に連結されている。空気供給装置４３、水供給装置３３のそれぞれの供給量は、制御器２７により制御され、制御器２７には、熱電対２５が検出した温度が入力されるようになっている。触媒層１９及び触媒層２０の導入口３５側の端部には、それぞれ多孔板４５、４６が設けられ、筐体２９内に保持固定するようになっている。
【００２４】
このように構成される水素製造装置の実施形態の動作について、全体動作から説明する。起動時に起動バーナ７に燃料１と空気５を供給して火炎燃焼させることにより、その燃焼ガスが改質器９に供給されて燃焼触媒及び改質触媒を予熱する。燃焼触媒の温度が改質反応を進行させる所定温度（例えば、６５０〜８５０℃）に上昇したら、起動バーナ７に供給する空気５の量を下げて火炎燃焼を停止させ、起動バーナ７から水蒸気３を改質器９に供給する。燃焼触媒層においては、起動バーナ７から供給された燃料１と空気５との部分燃焼が生ずる。この燃焼反応は、燃料１がメタンの場合は下記（１）式で表せる。
【００２５】
ＣＨ４＋２Ｏ２  →  ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ  （１）
燃焼触媒層を通過した燃料１と水蒸気３は、部分燃焼により加熱されて改質触媒に導かれ改質反応によりＣＯと水素に変換される。この改質反応は、燃料１がメタンの場合は下記（２）式で表せる。
【００２６】
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ  ←→ＣＯ＋３Ｈ２  （２）
同時に、改質触媒層では（２）式により発生したＣＯが水蒸気と反応して、さらに水素が生成される。この改質反応は、燃料１がメタンの場合は下記（３）式で表せる。
【００２７】
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ  ←→  ＣＯ２＋Ｈ２    （３）
ここで、（２）式と（３）式の反応は、吸熱反応であることから、前記（１）式の燃焼熱により燃焼触媒の温度を所定温度範囲に保持するようにしているのである。また、（２）式と（３）式の反応は平衡反応であり、改質器９から排出される改質ガスは、Ｈ２の他にＨ２Ｏ、ＣＯ２及びＣＯなどを含んでいる。固体高分子型の燃料電池は、電極に白金触媒が用いられていることから、改質ガスにＣＯが含まれていると発電性能が劣化する。そこで、改質器９から排出される改質ガス中のＣＯを無視できる濃度に低減するため、ＣＯ変成器１３とＣＯ選択酸化器１７が設けられているのである。
【００２８】
まず、改質器９から排出される改質ガスは、熱交換器１１によりＣＯ変成器１３のＣＯシフト触媒に適した温度に冷却される。例えば、ＣＯシフト触媒としてＣｕ−Ｚｎ系やＰｔなどを適用した場合は、その活性温度（例えば、２００〜３００℃）に冷却する。改質ガス中のＣＯは、ＣＯ変成器１３においてＣＯシフト触媒の作用により、次式（４）の反応によりＣＯ２にシフトされ、例えばＣＯ濃度は５０００ｐｐｍ程度に低減される。
【００２９】
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ２＋Ｈ２    （４）
ＣＯ変成器１３により処理された改質ガスは、熱交換器１５によりＣＯ選択酸化器１７の選択酸化触媒の活性温度範囲（例えば、１３０〜１８０℃）まで冷却される。熱交換器１５で冷却された改質ガスは、ＣＯ選択酸化器１７に導かれ、ガス中に残存する微量のＣＯが選択酸化触媒の作用により燃焼される（次式（５））。
【００３０】
ＣＯ  ＋  １／２Ｏ２  →  ＣＯ２    （５）
ＣＯ選択酸化器１７によりＣＯ濃度が低減された改質ガスは、固体高分子型の燃料電池に導かれるようになっている。
【００３１】
次に、本発明の特徴であるＣＯ選択酸化器１７の制御及び動作について説明する。まず、ＣＯ変成器１３から排出された改質ガスは、導入口３５の絞り開口３９で絞られて触媒層１９に流入される。制御器２７は、空気供給装置４３を制御して空気ノズル４１から改質ガスに空気を添加する。この空気は、改質ガスの流れに逆らうように供給されるので、改質ガスと空気とが攪拌される。また、この改質ガスと空気は、多孔板４５を通過する際にさらに混合され、触媒層１９に流入する。触媒層１９内において改質ガス中のＣＯは（５）式の反応でＣＯが酸化される。このとき、触媒層１９における改質ガスのＣＯ濃度が高いので、改質ガスの温度は急激に上昇する。
【００３２】
一方、制御器２７は、水供給装置３３を制御して冷却器２１に水を供給する。冷却器２１に供給された水は、改質ガスにより加熱されて蒸発する。このときの蒸発潜熱により、冷却器２１を通過した改質ガスの温度が低下する。しかし、図中の符号ａに示す流れのように冷却器２１の伝熱管に接触した改質ガスは除熱されるが、符号ｂに示す流れのように伝熱管に接触しない改質ガスは除熱されないので、冷却器２１を通過した改質ガスの流れの断面方向に温度ムラが生じる。この温度分布が不均一な改質ガスは、絞り開口３２で絞られて混合し、温度ムラが改善されて平均的な温度になる。温度が平均化された改質ガスは絞り開口３２内に配置された熱電対２５に接触し、熱電対２５はこの改質ガスの平均温度を検出して制御器２７に入力する。
【００３３】
制御器２７は、入力された平均温度に基づいて冷却器２１に供給する水量を調整する。すなわち、検出温度＜設定温度のときは水量を増加させ、検出温度＞設定温度のときは水量を減少させる制御を行う。この設定温度は、触媒の温度が全体として活性温度の範囲内になるように設定し、例えば、改質ガスが触媒層１９を通過して触媒層２０に流入する場合を想定し、この場合の改質ガス中のＣＯの燃焼熱により触媒層２０が何℃昇温するかを求め、その昇温分を考慮して触媒全体の温度が活性温度範囲になるように設定する。また、ＣＯの燃焼熱は、燃料電池から要求される改質ガスの流量に応じて変化するので、そのことを考慮して設定することが好ましい。なお、空気供給装置４３から改質ガスに添加する空気量も要求される改質ガスの流量に応じて調整するようにできる。
【００３４】
このようにして設定温度に制御された改質ガスは、触媒層２０に流入して（５）式の反応によりＣＯが燃焼される。この燃焼により触媒層２０の温度が上昇するが、活性温度の上限を超えることはない。これにより、改質ガスは、触媒層２０においてＣＯが燃焼されてＣＯ濃度が低下し、排出口３７を介して燃料電池の燃料極に供給される。また、冷却器２１と熱電対２５の間には触媒等の熱容量の大きなものが無いので、冷却器２１により冷却された改質ガスの温度が直ちに熱電対２５に検出される。結果、熱電対２５の検出値を基に冷却器２１に供給する水量の制御を行えば、触媒層内の温度を容易に制御することが可能になる。
【００３５】
ここで、具体的な装置設計の一例を説明する。図４は、改質ガス温度と直径比との関係を測定するための実験装置である。表１は、改質ガス温度と直径比との関係を示した実験結果の一例である。
【００３６】
まず、熱電対２５により平均的な改質ガス温度を測定するには、冷却器２１を通過した大部分の改質ガスが熱電対２５に接触する必要がある。したがって、絞り開口３２の縁と熱電対２５の外周との隙間が狭いことが好ましい。しかしながら、この隙間が小さいと圧損が大きくなるという問題がある。そこで、本発明者らは、絞り開口３２と熱電対２５の断面積の比を絞り開口３２の径長さと熱電対２５の直径比に置き換え、この直径比と、絞り開口３２のガス温度と排出口３７部分の温度差の関係を比較する実験を行った。この試験条件は、図４に示すように、ＣＯ選択酸化器１７の触媒層１９、２０を外し、導入口３５から、４０リットル／ｍｉｎで２００℃のガスを流入させ、冷却器２１への０．５ｇ／ｍｉｎで水を供給する。なお、表中のＬは絞り開口３２の流路幅、ＴＣは熱電対２５の直径、Ｌ／ＴＣは直径比を表す。
【００３７】
【表１】
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この実験結果により、許容できる直径比を求めることができる。例えば、触媒層１９を通過して触媒層２０に流入する改質ガス中のＣＯ濃度が２０００ｐｐｍであり、この濃度のＣＯを燃焼することによりガス温度が約２０℃上昇する場合において、改質ガスの設定温度を活性温度範囲（例えば１３０〜１８０℃）の中間温度である例えば１５０℃に維持するとき、Ｎｏ３２とＮｏ３７の温度差は１０℃以下でなければならない。なぜなら、誤差を±１０℃以内にしなければ、ＣＯ燃焼による２０℃の昇温で、活性温度の上限である１８０℃を超えてしまうためである。したがって、この場合、絞り開口３２の長さと熱電対２５の直径の比（Ｌ／ＴＣ）の最大値を２０と設定することができる。
【００３８】
以上のように本実施形態によれば、改質ガスの温度が、流れの断面方向に不均一に分布していても、絞り部２３で絞られて混合されるから平均的な改質ガス温度を検出できる。この平均的なガス温度に基づいて冷却器２１の水量を調整することで、全体として触媒温度を活性温度に制御することができ、改質ガス中のＣＯを安定して低減できる。
【００３９】
また、本実施形態によれば、冷却器２１近傍の冷却ムラが生じる部分の温度を検出できるので、冷却器２１による温度制御の追従性を向上させて触媒温度の脈動を抑制でき、さらにＣＯを安定して低減できる。また、本実施形態によれば、触媒層１９と触媒層２０の間の間隙に、冷却器２１と熱電対２５を配置したので、冷却器２１と熱電対２５との間に比較的大きい熱容量の触媒が介在しないので、冷却器２１の水量調整による変化をいち早く検出して水量調整に反映でき、冷却器２１による温度制御の追従性をさらに向上することができる。
（第２の実施形態）
図５に本発明に係るＣＯ選択酸化器の第２実施形態の断面図を示す。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、絞り部２３の代えて、熱電対に伝熱フィンを設けたことにある。したがって、第１の実施形態と同一のものには同じ符号を付して説明を省略する。
【００４０】
本実施形態は、図５に示すように、冷却器２１と多孔板４６との間に熱電対５５が配置された構成になっている。熱電対５５には、少なくとも改質ガスの流れの方向断面方向に延在する複数の伝熱フィン５７が設けられている（本実施形態では６枚）。熱電対５５は制御器２７に検出温度を入力するようになっている。このような構成とすることで、改質ガスが流れの断面方向に不均一な温度分布を持っていても、それぞれの流れが伝熱フィン５７に接触するため、熱電対５５は、平均的な改質ガス温度を検出することができる。したがって、ガス絞り部を設けなくとも、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに、伝熱フィン５７を設けた場合、絞り部２３のようにガスの圧力損失が大きくしてしまうことはないので好ましいのである。また、本実施形態の伝熱フィンは、第１の実施形態の熱電対２５に用いることもできる。
（第３の実施形態）
図６に本発明に係るＣＯ選択酸化器の第３実施形態の断面図を示す。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、絞り部に熱電対を配置する構成に代えて、絞り部に冷却器を配置し、その後流に温度検出器を配置することにある。したがって、第１の実施形態と同一のものには同じ符号を付して説明を省略する。
【００４１】
本実施形態は、図６に示すように、絞り部５３はオリフィスではなく筐体２９を絞って形成している。その絞り部５３に冷却器６１を配置し、冷却器６１の水が通流する伝熱管を冷却器２１よりも密に形成する。さらに、その後流に熱電対５６を配置し、熱電対５６が検出した温度を制御器２７に入力する構成とする。このように構成することで、比較的多くの改質ガスを冷却器６１に接触させることができ、冷却器の冷却ムラにより、改質ガスの温度に不均一な分布が生じても、絞り部で絞られて混合されるので平均的な温度の改質ガスが通流することになる。したがって、ガス絞り部を設けなくとも、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
（第４の実施形態）
図７に本発明に係るＣＯ選択酸化器の第４実施形態の断面図を示す。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、絞り部２３の代わりに、多孔板を設けたことにある。したがって、第１の実施形態と同一のものには同じ符号を付して説明を省略する。
【００４２】
本実施形態は、図７に示すように、冷却器２１と熱電対２５の間に多孔板６６が設けられ、多孔板６６は冷却器２１に接触させて配置されている。これより、改質ガスが冷却器２１に効率よく接触するため、改質ガスの流れの断面方向の温度ムラが緩和され、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、改質ガス中のＣＯを安定して低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用してなるＣＯ選択酸化器の第１の実施形態の断面図である。
【図２】本発明を適用してなるＣＯ選択酸化器の第１の実施形態の冷却器を示した断面図である。
【図３】本発明を適用してなる水素製造装置の全体構成図を示した図である。
【図４】改質ガス温度と直径比との関係を測定するための実験装置である。
【図５】本発明を適用してなるＣＯ選択酸化器の第２の実施形態の断面図である。
【図６】本発明を適用してなるＣＯ選択酸化器の第３の実施形態の断面図である。
【図７】本発明を適用してなるＣＯ選択酸化器の第４の実施形態の断面図である。
【符号の説明】
１７  ＣＯ選択酸化器
２１  冷却器
２３  絞り部
２５  熱電対
２７  制御器
３２  絞り開口
３３  水供給装置
４３  空気供給装置
【図１】
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【図２】
2004307242.tif 000005
【図３】
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【図４】
2004307242.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
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