(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料と過熱水蒸気とを拡散する充填物と；
前記液体燃料を前記充填物に導入する液体燃料供給ノズルと；
前記充填物の前記液体燃料を導入した箇所に、前記過熱水蒸気を導入する過熱水蒸気供給口とを備え；
前記過熱水蒸気供給口は、前記液体燃料供給ノズルと前記充填物との間に配設された第１の隔板の中の前記液体燃料供給ノズルの鉛直下方に形成された貫通孔であって、前記液体燃料供給ノズルから供給された前記液体燃料を通す貫通孔で構成されている；
液体燃料気化装置。
【請求項２】
前記充填物が多孔質の材料で形成された；
請求項１に記載の液体燃料気化装置。
【請求項３】
前記充填物の下方に空間が形成されるように配設され、１の貫通孔が形成された第２の隔板を備える； 
請求項１または請求項２に記載の液体燃料気化装置。
【請求項４】
前記充填物と前記第２の隔板との間に配設され、１または２以上の貫通孔が形成された第３の隔板を備える；
請求項３に記載の液体燃料気化装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液体燃料気化装置と；
前記液体燃料気化装置で気化した燃料を改質し、改質ガスを生成する改質部とを備える；
液体燃料処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の液体燃料処理装置と；
前記改質ガスと酸化剤ガスとを導入して発電を行う燃料電池とを備える；
燃料電池発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体燃料気化装置、液体燃料処理装置および燃料電池発電システムに関し、特に気化した液体燃料と過熱水蒸気との混合ガスの濃度を経時的に均一にする液体燃料気化装置、この液体燃料気化装置を備える液体燃料処理装置およびこの液体燃料処理装置を備える燃料電池発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＧＴＬ（Ｇａｓ  Ｔｏ  Ｌｉｑｕｉｄ）や灯油のような液体燃料を水蒸気改質し改質ガスを生成する液体燃料処理装置には、気化した燃料と改質用水蒸気との混合ガスを供給するために、前置装置としての液体燃料気化装置を備えていた。液体燃料の気化を電気ヒータなどの加熱体で行うと、液体燃料の過熱により炭素析出することがあった。また、過熱を防ぐために電気ヒータをオフにしていると、温度低下により液体燃料が不完全気化することがあった。そこで、電気ヒータを頻繁にオンオフする必要が生じ、頻繁なオンオフにより制御装置の寿命が低下するなどの問題があった。更に、液体燃料処理装置の能力が１〜１０ｋＷと比較的小さな場合には、液体燃料の供給が液滴の形で間歇的に行われるので、混合ガス中の燃料の濃度が経時的に変動し易かった。この混合ガス中の燃料の濃度の経時的変動は、後段の改質装置において、改質条件や改質ガス流量の変動を招くので、混合ガス中の燃料の濃度はできるだけ均質にすることが望まれていた。
【０００３】
そこで、過熱水蒸気と液体燃料とを混合することにより、液体燃料を気化する方法が提案された（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３００７０３  （段落００３８、図１、図３〜図８等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、気化した液体燃料と改質用水蒸気との混合を、液体燃料気化装置と改質装置との間の流路で行う従来の方法では、混合ガス中の燃料濃度の経時的変動は依然として大きく、ひいては生成される改質ガスの流量が安定せず、燃料電池発電システムの安定的運転に影響を及ぼす可能性のあるものであった。
【０００５】
そこで本発明の目的は、改質ガスの原料燃料として液体燃料を使用する際に、経時的に均一な流量の改質ガスを生成し、安定的な発電を行うため、経時的に均一な濃度の混合ガスを生成する液体燃料気化装置、液体燃料処理装置およびこの液体燃料処理装置を備える燃料電池発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係る液体燃料気化装置は、例えば図１に示すように、液体燃料Ｌと過熱水蒸気Ｓとを拡散する充填物１８５と；液体燃料Ｌを充填物１８５に導入する液体燃料供給ノズル１８１と；充填物１８５の液体燃料Ｌを導入した箇所に、過熱水蒸気Ｓを導入する過熱水蒸気供給口１８４とを備える。
【０００７】
このように構成すると、液体燃料と過熱水蒸気とが充填物に浸透して拡散し、拡散した液体燃料が、充填物中に浸入し拡散した過熱水蒸気の保有する熱によって加熱され、気化すると共に、気化した液体燃料と過熱水蒸気とが混合するので、気化した液体燃料と過熱水蒸気との混合ガスの濃度が経時的に均一な液体燃料気化装置となる。
【０００８】
なおここで、「充填物の液体燃料を導入した箇所に、過熱水蒸気を導入する」とは、液体燃料が導入された充填物の、液体燃料が導入された位置およびその周辺に、過熱水蒸気が導入されることをいい、液体燃料が導入される位置と同じ範囲、あるいは、その位置を含む範囲に過熱水蒸気が導入されることをいう。
【０００９】
また、請求項１に記載の発明に係る液体燃料気化装置は、例えば図１に示すように、過熱水蒸気供給口１８４は、液体燃料供給ノズル１８１と充填物１８５との間に配設された第１の隔板１８３の中の液体燃料供給ノズル１８１の鉛直下方に形成された貫通孔であって、液体燃料供給ノズル１８１から供給された液体燃料Ｌを通す貫通孔で構成されている。
【００１０】
このように構成すると、過熱水蒸気が液体燃料供給ノズルより離れた位置から導入されても、充填物の液体燃料を導入した箇所に過熱水蒸気を導入することができる。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明に係る液体燃料気化装置は、請求項１に記載の液体燃料気化装置１８０（図１参照）において、充填物１８５（図１参照）が多孔質の材料で形成されている。
【００１２】
このように構成すると、充填物に浸透した液体燃料が拡散する表面積が増加するので液体燃料と過熱水蒸気との接触面積が増加し、液体燃料の気化、および気化した液体燃料と過熱水蒸気との混合が効率よく行われる。なお、「多孔質」とは、スポンジのようにたくさんの孔を有する物を含み、更に繊維集合体、粒状物、焼結体のように間にたくさんの空隙を有する物をも含む。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明に係る液体燃料気化装置は、例えば図１に示すように、請求項１または請求項２に記載の液体燃料気化装置１８０において、充填物１８５の下方に空間１９２が形成されるように配設され、１の貫通孔１８８が形成された第２の隔板１８７を備える。
【００１４】
このように構成すると、気化した液体燃料と過熱水蒸気とが混合する空間が設けられるので、該空間において混合ガスが滞留し、異なる時間に生成された混合ガスが混じり、より経時的に均一となる。更に、１の貫通孔から混合ガスが送出されるので、充填物中の異なる位置で生成された混合ガスが混じり、より均一な混合ガスとなる。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明に係る液体燃料気化装置は、例えば図１に示すように、請求項３に記載の液体燃料気化装置１８０において、充填物１８５と第２の隔板１８７との間に配設され、１または２以上の貫通孔が形成された第３の隔板１８６を備える。
【００１６】
このように構成すると、第３の隔板により充填物を支持することができる。また、充填物中の異なる位置で気化した液体燃料は、過熱水蒸気と共に第３の隔板の各貫通孔から送出されるので、混合ガスのよどみを防ぐことができる。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明に係る液体燃料処理装置は、例えば図３に示すように、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液体燃料気化装置８０と；液体燃料気化装置８０で気化した燃料を改質し、改質ガスを生成する改質部１０５とを備える。
【００１８】
このように構成すると、濃度が経時的に均一な混合ガスが改質部に供給されるので、経時的に均一な流量の改質ガスを生成する液体燃料処理装置となる。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明に係る燃料電池発電システムは、例えば図４に示すように、請求項５に記載の液体燃料処理装置１と；改質ガスｒと酸化剤ガスｔとを導入して発電を行う燃料電池３３０とを備える。
【００２０】
このように構成すると、経時的に均一な流量の改質ガスが燃料電池に供給されるので、安定した発電が可能な燃料電池発電システムとなる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、気化した液体燃料と過熱水蒸気との混合ガスの濃度を経時的に均一にする液体燃料気化装置、経時的に均一な流量の改質ガスを生成する液体燃料処理装置および安定した発電が可能な燃料電池発電システム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】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一または相当する装置には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２３】
先ず、図１の縦断面図を参照して、本発明の第１の実施の形態である液体燃料気化装置１８０の構成について説明する。液体燃料気化装置１８０は、円筒形の胴板１８９の上端部を蓋板１９１で覆った円筒形の容器である。蓋板１９１には、蓋板１９１の中心部を貫く液体燃料供給ノズル１８１と、液体燃料供給ノズル１８１と蓋板１９１の外周との間に液体燃料供給ノズル１８１と平行に設置された過熱水蒸気供給ノズル１８２とが設けられている。なお、液体燃料気化装置１８０の形状は、例えば三角柱、四角柱、その他円筒形以外の任意の形状でよい。ただし、円筒形とするのが、製作が容易であり、強度的にも優れ、かつ、ガスの流れが均一になり易く、更に、流れのよどみができにくくなるので、好適である。
【００２４】
蓋板１９１の下に、空間を有して、第１の隔板１８３が設けられる。第１の隔板１８３には、図１のＡ−Ａ断面図に示すように、液体燃料供給ノズル１８１の鉛直下方に貫通孔１８４が形成されている。貫通孔１８４は、円形とするのが、製作も容易で、強度的な弱部もなく、一様な流れとするためにも好ましいが、四角でも、他の形状であってもよい。円形の場合、貫通孔１８４は、液体燃料供給ノズル１８１よりも大きな径を有するのが好ましい。
【００２５】
第１の隔板１８３の下に、充填物としての金属繊維集合体１８５が配置される。金属繊維の材質は、水蒸気に対する耐食性と約３００〜５００℃の耐熱性とが要求されるためステンレス鋼が好適であるが、耐食性と耐熱性を併せ持つ材料であればその他の金属でもよい。金属繊維の径は、液体燃料Ｌを毛細管現象により拡散させるのに適するように５〜５００μｍとするのが好ましく、より好ましくは１０〜１００μｍとする。金属繊維集合体の密度は、材質をステンレス鋼とした場合、０．１〜１ｇ／ｃｍ３とするのが好ましく、より好ましくは０．２〜０．５ｇ／ｃｍ３とする。このとき、液体燃料処理装置の能力が３ｋＷ程度の場合、金属繊維集合体の大きさは、金属繊維上面の面積が２０〜１００ｃｍ２程度、金属繊維鉛直方向の長さが０．５〜２ｃｍ程度でよい。金属繊維集合体１８５の形態としては、金属の織布、不織布あるいはフェルト状のいずれでもよい。なお、充填物は、金属繊維集合体ではなく、金属以外の素材、例えばセラミックスとし、あるいは、繊維集合体とせずにスポンジ、粒状物、焼結体、その他の多孔質で形成してもよい。
【００２６】
金属繊維集合体１８５の下には、第３の隔板としての多孔板１８６が配置されている。多孔板１８６は、平板に小径の貫通孔が多数形成されている。金属繊維集合体１８５は、多孔板１８６により支持されている。多孔板１８６の貫通孔の大きさ、形状、個数に特に制限はないが、金属繊維集合体１８５を支持し、かつ、金属繊維集合体１８５中で気化した液体燃料Ｌと過熱水蒸気Ｓとの混合ガスＭが流通すればよい。混合ガスＭの流通を良くするためには、貫通孔は多孔板１８６の全面にわたって均等に分布しているのが好ましい。また、多孔板でなく、大きな貫通孔が１つ形成されていてもよい。あるいは、金属繊維集合体１８５を支持し、混合ガスＭの流通を妨げないために、金属繊維集合体１８５の下面の位置で、網目若しくは糸を張ってもよいし、あるいは、胴板１８９の内面から突起を突出してもよい。
【００２７】
多孔板１８６の下部に、空間１９２を形成して、すなわち多孔板１８６との間を空けて、第２の隔板１８７が配置され、液体燃料気化装置１８０の下面が閉じられる。第２の隔板１８７の中心には１つの貫通孔１８８が形成される。貫通孔１８８を通じて、混合ガスＭが送出されるが、送出される際に、乱流となり、混合ガスＭがよく攪拌されるよう、貫通孔１８８は小さいことが好ましい。ただし、小さ過ぎると、混合ガスＭが流通するときの圧力損失が大きくなり、また、通過する際の振動の問題も生ずるので、好ましくない。貫通孔１８８の大きさは、流通する混合ガスＭの流量、物性、温度等により、適切に定められる。貫通孔１８８の形状は、一様な流れとするために円形とするのが好ましいが、他の形状としてもよい。
【００２８】
胴板１８９、蓋板１９１、第１の隔板１８３、多孔板１８６および第２の隔板１８７は、金属製とするのが一般的であり、耐食性と耐熱性とを有するステンレス鋼製とするのが好ましいが、他の金属製、あるいは、金属以外の例えばセラミックスなどで成形してもよい。
【００２９】
続いて、液体燃料気化装置１８０の作用について説明する。ＧＴＬあるいは灯油などの液体燃料Ｌは、不図示の燃料供給装置から液体燃料気化装置１８０へ流送され、液体燃料供給ノズル１８１から注入される。液体燃料処理装置（図３参照）の能力が１〜１０ｋＷと比較的小さな場合には、要求される液体燃料Ｌの流量が少なく、液体燃料Ｌは液体燃料供給ノズル１８１から液滴となって間歇的に滴下する。液体燃料供給ノズル１８１から注入された液体燃料Ｌは、液体燃料供給ノズル１８１の鉛直下方に位置する貫通孔１８４を通過して、第１の隔板１８３に接触することなく、金属繊維集合体１８５に到達する。特に、貫通孔１８４が液体燃料供給ノズル１８１より大きな径を有すると、液体燃料Ｌが第１の隔板１８３に接触することがない。液体燃料Ｌが、第１の隔板１８３に接触しないので、例えば第１の隔板１８３上に落下して第1の隔板１８３上に溜まることがない。液体燃料Ｌが第1の隔板１８３上に溜まると、気化されにくく、経時的に均一な気化が行われないという不具合を生ずる。
【００３０】
過熱水蒸気Ｓは、不図示のボイラおよびスーパーヒーターで生成され、過熱水蒸気供給ノズル１８２から液体燃料気化装置１８０に導入される。過熱水蒸気Ｓは、第１の隔板１８３によりその流れを妨害され、胴板１８９内において蓋板１９１と第１の隔板１８３の間の空間を充満し、貫通孔１８４を通って、金属繊維集合体１８５へ流れる。すなわち、金属繊維集合体１８５の液体燃料Ｌが導入された箇所に、過熱水蒸気Ｓが導入される。
【００３１】
液体燃料Ｌは、金属繊維集合体１８５に導入されると、毛細管現象により、その金属繊維の表面上で薄く広がる。また、過熱水蒸気Ｓは、その流れが金属繊維集合体１８５に邪魔されて、金属繊維の間を抜けて流れるので、結果として、拡散される。過熱水蒸気Ｓは液体燃料Ｌと同じ位置あるいはその周囲を含む位置で金属繊維集合体１８５に導入されるので、過熱水蒸気Ｓが金属繊維の間を拡散しながら流れるにつれて、液体燃料Ｌも金属繊維の表面上を拡散する。したがって、液体燃料Ｌと過熱水蒸気Ｓとは、金属繊維集合体１８５の同じ位置に拡散する。液体燃料Ｌは、金属繊維集合体１８５の金属繊維の表面に拡散されることにより、薄い膜状になる。
【００３２】
液体燃料Ｌは、金属繊維集合体１８５の金属繊維の表面に拡散されることにより、薄膜状になる。金属繊維集合体１８５の金属繊維上で拡散した薄膜状の液体燃料Ｌは、過熱水蒸気Ｓと接触することにより加熱され、気化する。液体燃料Ｌは、薄膜状に広がっているので、過熱水蒸気Ｓとの接触面が増え、気化され易い。また、金属繊維集合体１８５自体も過熱水蒸気Ｓにより加熱されているので、液体燃料Ｌは金属繊維集合体１８５からも加熱され、気化される。気化した液体燃料Ｌは、金属繊維の間を流れる過熱水蒸気Ｓと混合して、混合ガスＭとなる。すなわち、液体燃料Ｌが気化する位置は、金属繊維集合体１８５中で広く分散しており、その分散した位置には過熱水蒸気Ｓが流れているので、いわば金属繊維集合体１８５全体に広く分散した液体燃料Ｌの気化物と過熱水蒸気Ｓとが混合することになる。よって、混合ガスＭの濃度は均一となり易い。更に、液滴として間歇的に金属繊維集合体１８５に供給された液体燃料Ｌは、時間をかけて金属繊維集合体１８５中に拡散しつつ気化するので、連続的に気化することになる。すなわち、混合ガスＭの濃度は、時間的に平滑化される。
【００３３】
なお、過熱水蒸気Ｓは、液体燃料Ｌあるいは金属繊維集合体１８５により熱を奪われ、温度が低下する。しかし、低下する温度以上に飽和温度より高温に過熱されていれば、上記の温度低下により、凝縮して水分を生ずることがない。そのため、水分の凝縮による過熱水蒸気Ｓの流れの偏りを防ぐことができる。
【００３４】
混合ガスＭは、金属繊維集合体１８５の金属繊維の間を流れ、多孔板１８６の貫通孔から下方の空間１９２に流出する。多孔板１８６には、多数の貫通孔が形成されているので、金属繊維集合体１８５中によどむことなく、下方に流れ、金属繊維集合体１８５から流出する。
【００３５】
多孔板１８６の多数の貫通孔から流出した混合ガスＭは、空間１９２において合流する。合流することで、ある程度の攪拌がなされ、混合ガスＭは混ざり合う。混合ガスＭは空間１９２から第２の隔板１８７の１つの貫通孔１８８を通って、液体燃料気化装置１８０の下流に送出される。その際に、貫通孔１８８の孔径は、混合ガスＭが乱流として流れ、しかし、圧力損失が大き過ぎず、また、振動を生じることがないような、大きさに形成される。よって、混合ガスＭは、貫通孔１８８から流出されるときに、更に攪拌され、混ぜ合わされる。
【００３６】
本発明の第１の実施の形態である液体燃料気化装置１８０を用いると、液体燃料Ｌが金属繊維集合体１８５中に拡散し、その上で、過熱水蒸気Ｓにより加熱されて気化し、過熱水蒸気Ｓと混合し、混合ガスＭとなる。混合ガスＭは、液体燃料気化装置１８０から送出されるまでに、よく混ざる。よって、液体燃料Ｌの供給が少量で液滴により間歇的に供給されても、液体燃料Ｌを時間をかけて空間的に広げ気化し過熱水蒸気Sと混合すること、および、空間的に分散した混合ガスＭを混ぜ合わされることで、混合ガスＭが経時的に不均一な濃度になる問題を解消し、均一な濃度の混合ガスＭとして下流側に送出する。なお、液体燃料Ｌが連続的に供給されれば、より均一な濃度の混合ガスＭが送出される。
【００３７】
続いて、図２の縦断面図を参照して、液体燃料気化装置２８０の構成について説明する。本液体燃料気化装置２８０は、本発明の第１の実施の形態である液体燃料気化装置１８０と同様に、金属繊維集合体１８５、多孔板１８６、第２の隔板１８７、胴板１８９および蓋板１９１を備えている。液体燃料気化装置２８０では、液体燃料供給ノズル２８１と過熱水蒸気供給ノズル２８２とが二重管構造となっている。すなわち、液体燃料供給ノズル２８１の周囲に過熱水蒸気供給ノズル２８２が形成されている。そのために、第１の隔板１８３を備えていなくても、過熱水蒸気Ｓは、液体燃料Ｌが金属繊維集合体１８５に導入された箇所に、導入される。よって、本発明の第１の実施の形態である液体燃料気化装置１８０と同様に、液体燃料Ｌが液滴として供給されても、あるいは、連続的に供給されても、均一な濃度の混合ガスＭを送出することができる。
【００３８】
続いて図３の縦断面図を参照して、本発明の実施の形態である液体燃料処理装置１の構成について説明する。図中の上方向が、実際の液体燃料処理装置１でも鉛直上側となり、以降上部あるいは上方向と称し、逆に、図中下方向を、下部あるいは下方向と称する。液体燃料処理装置１は、液体燃料気化装置８０を有する改質器上部２と、改質器下部３を備えている。改質器上部２は、燃料を燃焼させるバーナー４と、バーナー４と同軸に配置された燃焼円筒体５と、改質触媒充填層６を収容した円環体状の改質部１０５を有している。改質部１０５は内円筒体９と外円筒体７とを有し、内円筒体９と外円筒体７との間に改質触媒充填層６を形成する。改質触媒充填層６に用いる改質触媒は、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、改質触媒の形状として粒状、円柱状、ハニカム状やモノリス状などが好適である。バーナー４は、燃焼円筒体５のほぼ中心軸上に設けられている。なお、バーナー４の詳細に関する図示は省略している。
【００３９】
バーナー４の燃焼部の周囲には、燃焼円筒体５によって下方が開いた周壁が形成され、燃焼円筒体５と内円筒体９との間隙は、バーナー４での燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路１０を構成する。燃焼円筒体５は上端において周外向き方向に広がる平板５ａを有し、液体燃料処理装置１の上面を形成している。なお、液体燃料処理装置１の上面には、更に断熱層６０が配置される。バーナー４は、平板５ａに担持されている。バーナー４に対向する、内円筒体９の底面には隔壁１５が備えられている。燃焼ガスは、隔壁１５に流れを遮られ、燃焼円筒体５と内円筒体９との間隙の燃焼ガス流路１０に流れることになる。隔壁１５は、バーナー４の燃焼ガスが直接当たり、また、放射熱も受けるので、耐熱性の高い金属材料等で形成されている。断熱材１４が、隔壁１５の上面に設けられ、燃焼ガスと、後述する改質部１０５を出た改質ガスとの間の熱伝達を抑制する。内円筒体９は、上端が外円筒体７より更に上方向に延びて周外向き方向に広がる平板９ａを有し、燃焼円筒体５の周外向き方向に広がった平板５ａとの間において、燃焼ガス流路１０を形成する。燃焼ガス流路１０は平板９ａと平板５ａとの外周の間で閉じられ、１または２以上の燃焼ガス出口が設けられ、また、燃焼ガス出口の内側にバッフル板１１が備えられている。バッフル板１１は、燃焼ガス流路１０での燃焼ガスの流れ分布を均一化させるもので、その構造は円筒状で、多数の孔が形成されている。
【００４０】
内円筒体９と外円筒体７との間隙では、改質触媒充填層６の上部に液体燃料気化装置８０が設けられる。すなわち、中空円盤状の内円筒体９と外円筒体７との間隙の上面が、液体燃料気化装置８０の蓋板９１で塞がれる。蓋板９１には、過熱水蒸気流路４５から液体燃料気化装置８０内へ過熱水蒸気を導入する過熱水蒸気供給口８２が形成される。蓋板９１の下部に貫通孔８４を有する第１の隔板８３、その下に金属繊維集合体８５が多孔板８６に支持されて配置され、その下に空間を有して第２の隔板８７が配置される。第１の隔板８３、金属繊維集合体８５、多孔板８６および第２の隔板８７は、いずれも内円筒体９と外円筒体７との間隙で中空円盤状の形状をしている。蓋板９１には、１若しくは２以上の孔またはスリットが形成され、該孔またはスリットを貫通して、孔径またはスリットより細い外径を有する液体燃料供給ノズル８１が第１の隔板８３の直上まで延びて開口している。第１の隔板８３の液体燃料供給ノズル８１の鉛直下方には液体燃料と過熱水蒸気を金属繊維集合体８５に導入するための貫通孔８４が形成されている。多孔板８６には、貫通孔が多数形成されている。また、第２の隔板８７には、１の貫通孔８８が形成されている。
【００４１】
液体燃料気化装置８０と改質触媒充填層６との間には、空間があり、改質部入口ガス流路８を構成する。改質部入口ガス流路８には、その流路に垂直な断面を覆う分散板９０が設置される。分散版９０は、貫通孔が多数形成された板で、第２の隔板８７の貫通孔から送出されたガスを、中空円盤状の内円筒体９と外円筒体７との間隙に均等に分散するための板である。
【００４２】
液体燃料気化装置８０と内円筒体９の周外向き方向に広がる平板９ａとの間の空間は、過熱水蒸気流路４５となる。蓋板９１は、液体燃料気化装置８０の周外向き方向に広がっており、平板９ａと共に、過熱水蒸気流路４５を構成する。過熱水蒸気流路４５は、その外周が円筒形の板により閉じられており、改質添加水を導入するためのノズル４７が設けられている。ノズル４７には、改質添加水供給管６７が接続され、改質添加水供給管６７には流量調整弁６５が配置されている。液体燃料気化装置８０と平板９ａとの間の過熱水蒸気流路４５には、内側に隙間を有する中空円盤である仕切板４８が配置され、上下２段に分けられている、ノズル４７は上段に接続し、上段から導入された改質添加水は、過熱水蒸気流路４５を内側に流れ下段に移動した後、外側に向かって流れ、その間に加熱されて過熱水蒸気となる。仕切板４８の内縁の下部には分散板４６が設けられ、過熱水蒸気の流れを均等にする。分散板４６は、多数の貫通孔が形成された円筒形の板である。分散板４６の外側に、蓋板９１の貫通孔あるいはスリットが設けられ、過熱水蒸気が液体燃料気化装置８０に供給される。なお、ノズル４７から過熱水蒸気が導入されてもよい。
【００４３】
改質器上部２および改質器下部３の外側に容器１３が設置され、改質器上部２および改質器下部３との間に改質添加水流路４０が形成される。蓋板９１は、液体燃料気化装置８０を超えて周外向き方向に広がっており、液体燃料気化装置８０の外側に貫通孔またはスリット９２が形成される。貫通孔またはスリット９２により、過熱水蒸気流路４５と改質添加水流路４０とが連通する。なお、容器１３の底板には、改質添加水注入口４１が設けられ、改質反応用の水である改質添加水が導入され、改質器下部３および改質器上部２との熱交換により加熱され、過熱水蒸気となり、過熱水蒸気流路４５に導入される。あるいは、改質添加水注入口４１から過熱水蒸気が導入されてもよい。
【００４４】
改質器下部３は、筒状に第１の変成触媒を充填する第１変成触媒充填層２０を備える第１変成部１２０と、第１変成部１２０の下部に、環状に第２の変成触媒を充填する第２変成触媒充填層２５を備える第２変成部１２５と、第２変成部１２５の外周に沿って同軸円筒状に位置する選択酸化触媒充填層３５を備える選択酸化部１３５とを備える。第１変成触媒充填層２０に充填される第１変成触媒としては、例えば鉄Ｆｅ−クロムＣｒ系の高温変成触媒やプラチナＰｔ系の中高温変成触媒などが好適に用いられる。第２変成触媒充填層２５に充填される第２変成触媒としては、例えばクロムＣｕ−亜鉛Ｚｎ系低温変成触媒やプラチナＰｔ系低温変成触媒などが好適に用いられる。第１の変成触媒および第２の変成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好適に用いられる。選択酸化触媒は、一酸化炭素に対する選択酸化性が高いものであれば何でもよく、例えばプラチナＰｔ系選択酸化触媒、ルテニウムＲｕ系選択酸化触媒やプラチナＰｔ−ルテニウムＲｕ系選択酸化触媒などが好適に用いられ、その形状として粒状、円柱状、ハニカム状やモノリス状などが好適に用いられる。
【００４５】
第１変成部１２０は、第１変成部外円筒２１と、その上面を構成する上面２３と、下面を構成する円環状バッフル板２７とにより囲まれている。第１変成部１２０の第１変成触媒充填層２０の上下には空間が形成され、ガス流路となっている。第１変成触媒充填層２０の上の空間には、ガス分散板２２が設けられている。ガス分散板２２は、第１変成部１２０のガス流路に垂直な内面を覆う、多数の貫通孔が形成された平板であり、流通するガスを第１変成部１２０の内面にわたって均等にする。
【００４６】
第２変成部１２５には、改質器下部３の外壁（第１変成部外円筒２１および後述の選択酸化部外円筒３６）と同軸に、内円筒体２９と、内円筒体２９の外周側に中円筒体２６とが設けられている。第２変成部１２５の触媒充填層２５は、第２変成触媒が収容される円環状の空間で、内円筒体２９の外周面と中円筒体２６の内周面によって形成されている。円環状バッフル板２７は、第１変成部１２０と第２変成部１２５との間隙に設置されるもので、円環の中心部には多数の貫通孔が形成されたガス分散板３４が設けられている。
【００４７】
第２変成部１２５の触媒充填層２５の上部は、ガス導入流路３１となる。ガス導入流路３１は、第１変成触媒充填層２０の下面、第１変成部外円筒２１の内周面、円環状バッフル板２７、中円筒体２６の第１変成部１２０側の内周面、内円筒体２９の第１変成部１２０側の外周面および触媒充填層２５の上面によって形成された空間で、第１変成部１２０を通過した改質ガスを第２変成部１２５に導入する流路である。第２変成部１２５の触媒充填層２５の下部は、ガス導出流路３２となる。ガス導出流路３２は、第２変成触媒充填層２５の下面、中円筒体２６の下側の内周面、第２変成部１２５の底面３９、内円筒体２９の内周面、並びに選択酸化部１３５の上部と連絡する管路７０によって形成された空間で、第２変成部１２５を通過した改質ガスを選択酸化部１３５に導入する流路である。管路７０は、内円筒体２９と接続され、中円筒体２６を貫通する円形断面、矩形断面等の筒体で、ガスの流れを阻害しない管径を有している。内円筒体２９の下端３３は開口しており、その直下、好ましくは内円筒体２９の内側に若干挿入されて、選択酸化用空気が導入される選択酸化用空気導入管５７の導入口５８が配置されている。
【００４８】
選択酸化部１３５は、選択酸化部外円筒体３６の内周面と中円筒体２６の外周面によって形成された選択酸化触媒充填層３５を有しており、更にガス導入流路７１とガス導出流路７２を有している。選択酸化部外円筒体３６は、第１変成部外円筒２１と同一の径、板厚とし、一体で成形するのが、製作上、強度上、およびスペース上、好ましい。ガス導入流路７１は、選択酸化部外円筒体３６の内周面、中円筒体２６の外周面、円環状バッフル板２７および選択酸化触媒充填層３５の上面によって形成される空間で、第２変成部１２５を通過した改質ガスを選択酸化触媒充填層３５に導く。ガス導入流路７１には、ガスの流れを均質化するために、多数の貫通孔が形成された板であるガス分散板３７が設けられている。ガス導出流路７２は、選択酸化触媒充填層３５の下面、選択酸化部外円筒体３６の内周面、中円筒体２６の外周面、中円筒体２６の底面３９、選択酸化部外円筒体３６の底面４３、並びに燃料ガス導出管５５の内周面によって形成される空間で、選択酸化触媒充填層３５を通過した改質ガスを燃料ガス導出管５５に導く構成となっている。ここで、円筒形の中心に配置されるために、燃料ガス導出管５５は、その中を選択酸化用空気導入管５７が並行する二重管構造となっている。燃料ガス導出管５５は、不図示の一酸化炭素低減ガス導出流路を経て燃料電池に連接する。
【００４９】
改質器上部２と改質器下部３とは、連結流通管１９により連接されている。連結流通管１９は、改質器上部２の底面１７と改質器下部３の上面２３を連結するもので、例えば連結流通管１９の軸方向に伸縮するコルゲート形伸縮管を用いる。ここで、改質器上部２は円筒状の筒体にて周縁が囲われており、底面１７は改質器上部２に対してバケツの底板状に設けられ、中央部には連結流通管１９に通じる開口部を有している。改質器下部３は円筒状の筒体にて周縁が囲われており、上面２３は改質器下部３に対して蓋状に設けられ、中央部には連結流通管１９に通じる開口部を有している。
【００５０】
連結流通管１９にコルゲート形伸縮管を用いる場合には、伸縮管の軸方向の変形によって改質器上部２と改質器下部３の熱伸縮を吸収可能なので、底面１７と上面２３には剛性の高い材料を用いてもよい。また連結流通管１９の底面１７と上面２３に対する取付け位置は中央部に限らず、周縁部でもよく、また複数の連結流通管１９を底面１７と上面２３に設けてもよい。連結流通管１９の管路部分にコルゲート形伸縮管ではなく直管を用いる場合には、底面１７と上面２３の曲げ変形によって改質器上部２と改質器下部３の熱伸縮を吸収可能とするために、連結流通管１９の底面１７と上面２３に対する取付け位置は中央部とし、底面１７と上面２３には弾性を有し撓み易い材質を用いる。なお、改質器上部２、改質器下部３の他の部分と同材質の板で形成してもよい。底面１７と上面２３にコルゲート成形を施せば、更に曲げ変形が容易になり好ましい。
【００５１】
改質器上部２と改質器下部３とは、容器１３に収容される。容器１３の底面には改質添加水注入口４１が設けられ、また、燃料ガス導出管５５が貫通している。容器１３は、円筒状の改質器上部２と改質器下部３に対して同軸に設けられる。容器１３の外周および改質器上部２の上面には断熱層６０が設けられる。断熱層６０としては、例えば真空断熱層が好適に用いられる。
【００５２】
容器１３と改質器上部２と改質器下部３との間には空間が形成されており、前述のとおり、改質添加水流路４０となっている。改質器上部２と改質器下部３とを連結する連結流通管１９は改質器上部２と改質器下部３との外径より細くなるが、容器１３の径は上方から下方にわたり一様であるので、連結流通管１９の周囲で改質添加水流路４０は広くなる。そこで、外周は容器１３に接触し、内径は連結流通管１９との間に隙間を有する円環状のバッフル板１８が設けられる。バッフル板１８は、改質添加水流路４０の流れを邪魔して、連結流通管１９側に改質添加水の流れを導くことで、過熱水蒸気の改質器上部底面１７と改質下部上面２３と効率をよく熱交換をする熱交換部２４を構成する。
【００５３】
改質添加水注入口４１は、改質添加水流路４０の改質器下部３側の下端に設けられている。改質添加水注入口４１には、改質添加水注入流路６６が接続する。改質添加水注入流路６６は流量調整弁６４で流量を調整しながら、過熱水蒸気の流路４０に改質添加水を供給する管路である。また、改質添加水注入流路６６は、改質添加水注入口４１と流量調整弁６４との間で分岐し、分岐した配管にはドレン電磁弁６３が配設される。この配管は、運転を停止したときに、液体燃料気化装置８０内の水蒸気が凝縮したドレンを排出するのに用いられる。
【００５４】
次に本発明に係る液体燃料気化装置を備えた液体燃料処理装置１の運転について説明する。バーナー４が燃焼することにより燃焼ガスが燃焼ガス流路１０を流れ、改質器上部２を加熱する。炭化水素系である原料燃料と改質添加水の水蒸気との改質反応により、水素と一酸化炭素と二酸化炭素の改質ガスが生成する。改質反応をする温度としては５５０〜８００℃が好適であり、更に好適には６００〜７００℃、最も好適には６５０℃程度である。改質反応は吸熱反応であるので、バーナーにより所定の温度（例えば、６５０℃）に加熱する。また、反応にかかわる水蒸気の添加量は多い程改質率が高くなるが、水蒸気を発生するための熱量の増加で熱効率が低下するので、Ｓ／Ｃ（改質添加水の水蒸気と燃料中炭素とのモル比）として例えば２．２〜３．５の範囲が好適である。改質反応は、改質触媒充填層６に充填された改質触媒の下で行われる。改質触媒充填層６で生成した改質ガスは、連結流通管１９を通って、改質器下部３に送られる。
【００５５】
改質ガスは連結流通管１９の熱交換部２４にて減温された後、第１変成部１２０から第２変成部１２５に導かれ、変成反応が行われる。この変成反応は発熱反応であり、反応温度を低くすれば、変成後の改質ガスの一酸化炭素濃度が低くなる有利な点があり、逆に反応速度が遅くなる不利な点がある。
【００５６】
そこで、本実施形態では比較的反応温度の高い第１変成部１２０と、反応温度の低い第２変成部１２５とを設け、第１変成部１２０にて反応速度を早くし、第２変成部１２５にて改質ガスの一酸化炭素濃度を低くすることで、総合的な変成反応の効率を高めている。第１変成触媒充填層２０の温度分布は、例えば２８０〜５００℃、好ましくは３００〜４５０℃にし、第２変成触媒充填層２５の温度分布は、例えば１７０〜２８０℃、好ましくは１９０〜２５０℃にする。各部における改質ガスの一酸化炭素濃度は、第１変成触媒充填層２０の入口で１０％程度、第２変成触媒充填層２５の入口で３〜５％程度、第２変成触媒充填層の出口で０．３〜１％程度である。このように各変成触媒充填層の温度分布を最適化して変成後改質ガス中の残留一酸化炭素濃度を低くすると同時に、変成触媒全体の充填量を少なくし、改質器のコンパクト化と低コスト化を図ることができる。
【００５７】
改質器下部３では、先ず第１変成部１２０において、ガス分散板２２により改質ガスは第１変成部１２０の断面にほぼ均等に広がった流れとなる。そして、第１変成触媒充填層２０に流入し、そこで、改質ガス中の一酸化炭素と、改質反応で使われなかった水蒸気とが変成反応を起こし、水素と二酸化炭素とになる。前述のとおりに変成反応は発熱反応であり、第１変成触媒充填層２０は改質ガスの熱と変成反応により生ずる熱とで、温度上昇する。そこで、第１変成部１２０の外側の改質添加水流路４０を流れる改質添加水あるいは水蒸気により冷却され、変成反応に適した温度に維持される。第１変成触媒充填層２０で一部変成された改質ガスは、ガス分散板３４で、流路にわたって均等な流れにされた後、第２変成部１２５に送られる。
【００５８】
第２変成部１２５では、第２変成触媒充填層２５にて、第１変成触媒充填層２０で行われたのと同様の変成反応が行われ、改質ガス中の一酸化炭素が減少し、水素が増加する。第２変成触媒充填層２５の温度分布は、例えば１７０〜２８０℃、好ましくは１９０〜２５０℃とする。変成反応により一酸化炭素が減少し、水素が増加した改質ガス（以降、変成ガスという）は、内円筒体２９および管路７０を経て、ガス導入流路７１に送られる。なお、内円筒体２９の下端３３から変成ガスが内円筒２９に流入する際、流路が絞られるのでエジェクタ効果により選択酸化用空気導入管５７の導入口５８から、空気を吸い込む。この吸い込んだ空気を選択酸化用空気とし、選択酸化用空気を含む変成ガスはガス導入流路７１に送られる。
【００５９】
第２変成部１２５を出た変成ガスは選択酸化部１３５に導かれ、選択酸化用空気導入口５８より導入された選択酸化用空気との間で選択酸化反応が行われる。選択酸化反応は、変成ガス中の一酸化炭素酸を酸化して二酸化炭素とする反応であるが、選択酸化用空気の酸素は変成ガス中の水素をも酸化し消費するので、水素との酸化反応を抑制することが重要である。なお、一酸化炭素量を低減するのは、燃料電池のアノード極（燃料極）のプラチナＰｔ触媒が一酸化炭素に被毒し、発電効率の低下が起こるという問題を防止するためである。
【００６０】
選択酸化触媒充填層３５の温度分布は、例えば１００〜２００℃、好ましくは１１０〜１５０℃にしている。選択酸化用空気の導入量は、選択酸化後改質ガスの残留一酸化炭素濃度が例えば１００ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｍ以下となるように決定すればよい。変成ガス中の水素の酸化による消費を減少し、効率よく一酸化炭素のみを酸化し、結果として液体燃料処理装置１の効率を高めるためには、選択酸化用空気中の酸素と選択酸化部１３５に導入される変成ガス中の一酸化炭素とのモル比（Ｏ２／ＣＯ）として、例えば１．２〜３．０の範囲が望ましく、１．２〜１．８の範囲がより望ましい。
【００６１】
ガス導入流路７１に送られた変成ガスは、ガス分散板３７により中空円盤状の選択酸化部１３５において均等な流れとなる。均等な流れとなった変成ガスは、選択酸化触媒充填層３５を流れ、選択酸化触媒により選択酸化される。一酸化炭素選択酸化反応に適した温度は１００〜２００℃であるのに対し、選択酸化部１３５は、隣接する第２変成部１２５からの熱を受け、選択酸化反応が発熱反応であるので反応熱を受け、また、変成ガスも熱を持っているので、温度が上昇し易い。そこで、選択酸化部１３５の周囲に形成された改質添加水流路４０を流れる改質添加水あるいは水蒸気により冷却される。選択酸化部１３５にて一酸化炭素濃度が低減した変成ガスは、燃料ガスとして、燃料ガス導出管５５を通って、不図示の燃料電池に供給される。
【００６２】
なお、本実施の形態では上述のように選択酸化部１３５を１段としているが、選択酸化部１３５を２段にして、例えば図３に示す選択酸化部１３５の下方に第２の選択酸化部を設けてもよく、また、改質部１０５の下流に第２の選択酸化部を設けることもできる。
【００６３】
ここで、液体燃料気化装置８０の作用について説明する。改質添加水注入口４１より注入される改質添加水は、改質器下部３の内部を流れる改質ガスと対向流で熱交換しながら改質添加水流路４０を流過する。改質添加水流路４０を流れる改質添加水は、更に、選択酸化部１３５および第１変成部１２０を冷却する。改質添加水は、選択酸化部１３５および第１変成部１２０を冷却する過程で加熱され、蒸発する。更に、熱交換部２４にて改質部１０５を出た高温の改質ガスによって加熱され、また、改質部１０５と熱交換することにより加熱され、過熱水蒸気となって過熱水蒸気流路４５に導かれる。過熱水蒸気流路４５に至った過熱水蒸気は、蓋板９１の貫通孔若しくはスリットを通って、液体燃料気化装置８０に導入される。例えば、改質触媒充填層６の下方が６５０℃に維持される改質部と熱交換することにより、過熱水蒸気も５００℃程度に加熱される。
【００６４】
液体燃料供給ノズル８１より液体燃料が注入される。液体燃料の供給量が少ないときには、液滴として液体燃料気化装置８０に供給される。液体燃料は、液体燃料供給ノズル８１から充填物８５に導入される。また、液体燃料供給ノズル８１の鉛直直下に形成された第１の隔板８３の貫通孔８４を通って、過熱水蒸気が金属繊維集合体８５に導入される。すなわち、過熱水蒸気は、液体燃料供給ノズル８１から導入される液体燃料と同じ箇所に導入される。金属繊維集合体８５に導入された液体燃料と過熱水蒸気は、金属繊維集合体８５中で拡散し、過熱水蒸気の熱により液体燃料は気化する。また、気化した液体燃料は、過熱水蒸気と混合する。
【００６５】
一方、第２の改質添加水注入口４７より注入される改質添加水は、改質添加水流路４５を流過しながら燃焼ガスによって加熱されて蒸発し、液体燃料気化装置８０に導かれる。
【００６６】
液体燃料気化装置８０では、金属繊維集合体８５中に拡散し、過熱水蒸気の熱を受けて気化した液体燃料と、金属繊維集合体８５により拡散された過熱水蒸気とが混合し、混合ガスが生成される。生成された混合ガスは、多孔板８６を通過して、その下の空間に至り、そこで、金属繊維集合体８５中の異なる位置で生成した混合ガスと混合される。特に、金属繊維集合体８５が中空円盤状をしており、液体燃料と過熱水蒸気とが１箇所から導入されて気化した場合、液体燃料と過熱水蒸気との濃度が位置により異なりがちであるが、多孔板８６の下の空間で混合することにより、濃度が均一になる。更に、混合ガスは第２の隔板８７の貫通孔８８を通過する際に混合され、均一な濃度となって液体燃料気化装置８０から送出され、分散板９０を通過した後、改質触媒充填層６に導かれる。なお、液体燃料気化装置８０については、以上記載した事項の他に、液体燃料気化装置１８０における前述の記載が当てはまる。
【００６７】
なお、選択酸化部１３５を出た選択酸化後の変成ガスは燃料ガスとして燃料ガス導出管５５の出口より得られ、燃料電池にて発電に利用される（図４参照）。一般に、炭化水素を改質したガスを燃料とする燃料電池発電の場合、改質したガス中の水素の７０〜８０％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。第３の実施の形態によれば、燃料電池のアノードオフガスをバーナー燃料として用いることができる。バーナー４において、定常運転時のバーナー燃料をアノードオフガスだけでまかなうアノードオフガス専焼方式としてもよいし、アノードオフガスと合わせ補助燃料として灯油等の原料を供給する混焼方式を用いる構成としてもよい。
【００６８】
図４は本発明に係る燃料電池発電システムを示す系統図である。本発明の実施の形態である燃料電池発電システム３００は、灯油などの液体燃料Ｌを供給する原料燃料供給部３０２、液体燃料Ｌと改質添加水ｓとから気化した液体燃料と加熱水蒸気との混合ガスＭを生成する液体燃料気化装置３８０、混合ガスＭを改質する改質部３０４、改質部３０４を加熱する燃焼部３０５、燃焼部３０５での燃焼用空気ａを供給する燃焼空気供給部３０３、混合ガスＭを改質した改質ガスｒの選択酸化反応を行い、燃料ガスｇを生成する一酸化炭素低減部３０６、燃料ガスｇと酸化剤ガスｔを導入して発電を行う燃料電池３３０とを備える。ここで、原料燃料供給部３０２、液体燃料気化装置３８０、改質部３０４、燃焼部３０５、燃焼空気供給部３０３および一酸化炭素低減部３０６は、燃料処理装置１の構成要素である。
【００６９】
液体燃料気化装置３８０は、例えば液体燃料気化装置１８０（図１参照）と同じ構成でもよいし、あるいは、液体燃料気化装置２８０（図２参照）と同じ構成でもよく、充填物を有し、液体燃料Ｌを導入した箇所に、改質添加水ｓの過熱水蒸気を導入する。
【００７０】
原料燃料供給部３０２から液体燃料気化装置３８０を通って改質部３０４へは液体燃料Ｌおよび混合ガスＭの流路３１３が接続され、燃焼空気供給部３０３と燃焼部３０５との間には燃焼用空気ａの流路３１４が、改質部３０４と一酸化炭素低減部３０６との間には改質ガスｒの流路３１６が、一酸化炭素低減部３０６と燃料電池３３０との間には燃料ガスｇの流路３１８が接続される。液体燃料気化装置３８０には、改質添加水ｓを導入する流路３２０も接続される。燃焼部３０５には、燃焼による排ガスを排気する流路３１５が接続する。燃料電池３３０から燃焼部３０５にアノードオフガスｐの流路３１９が接続される。燃料電池３３０には、他に酸化剤ガスｔを導入する流路３２１も接続されており、また、発電した電力を出力するケーブル３３１も接続されている。
【００７１】
液体燃料Ｌと改質添加水ｓとは液体燃料気化装置３８０へ導入され、液体燃料Ｌは気化し、改質添加水ｓの水蒸気と混合して混合ガスＭとなる。混合ガスＭは、改質部３０４へ送られ、改質反応により水素リッチな改質ガスｒとなる。なお、改質部３０４は、燃焼部３０５におけるアノードオフガスｐと燃焼空気ａとの燃焼により、改質反応に適切な温度（例えば、６５０℃）に加熱されている。改質ガスｒは、一酸化炭素低減部３０６において、変成反応および選択酸化反応により改質ガスｒ中の水素濃度が高められ一酸化炭素が低減された燃料ガスｇとなる。燃料電池３３０において、燃料ガスｇと酸化剤ガスｔとによる電気化学的反応により、発電を行う。なお、燃料ガスｇは、アノード極（不図示）に送られ、燃料電池３３０では燃料ガス中の水素の７０〜８０％が消費される。よって、アノード極のオフガスであるアノードオフガスｐ中には水素が残留しているので、燃焼部３０５に送られて、燃焼に用いられる。なお、燃料電池３３０としては、例えば固体高分子型燃料電池が好適に用いられる。
【００７２】
本発明の実施の形態である燃料電池発電システム３００では、燃料電池３３０の発電容量が例えば１〜１０ｋＷと小さく、供給される液体燃料Ｌが少量で、液滴として間歇的に供給されても、液体燃料気化装置３８０で経時的に均一な混合ガスＭが送出されるので、改質部３０４で経時的に均一な量の水素リッチな改質ガスが生成され、一酸化炭素低減部３０６を経由して経時的に均一な量の燃料ガスｇが燃料電池に供給される。すなわち、発電電力が経時的に安定した発電を行う燃料電池発電システム３００となる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１の実施の形態である液体燃料気化装置の縦断面図である。
【図２】参考例である液体燃料気化装置の縦断面図である。
【図３】本発明に係る液体燃料処理装置の縦断面図である。
【図４】本発明に係る燃料電池発電システムを示す系統図である。
【符号の説明】
【００７４】
１    液体燃料処理装置
２    改質器上部
３    改質器下部
４    バーナー
５    燃焼円筒体
６    改質触媒充填層
７    外円筒体
８    改質部入口ガス流路
９    内円筒体
１０  燃焼ガス流路
１１  バッフル板
１３  容器
１４  断熱材
１５  隔壁
１７  改質器上部底面
１８  バッフル板
１９  連結流通管
２０  第１変成触媒充填層
２１  第１変成部外円筒
２２  ガス分散板
２３  上面
２４  熱交換部
２５  第２変成触媒充填層
２６  中円筒体
２７  円環状バッフル板
２９  内円筒体
３１  ガス導入流路
３２  ガス導出流路
３３  内円筒体下端
３４  ガス分散板
３５  選択酸化触媒充填層
３６  選択酸化部外円筒体
３７  ガス分散板
３９  第２変成部の底面
４０  改質添加水流路
４１  改質添加水注入口
４３  底面
４５  過熱水蒸気流路
４６  分散板
４７  ノズル
４８  仕切板
５５  燃料ガス導出管
５７  選択酸化用空気導入管
５８  導入口
６０  断熱層
６３  ドレン電磁弁
６４  流量調整弁
６５  流量調整弁
６６  改質添加水注入流路
６７  改質添加水供給管
７０  管路
７１  ガス導入流路
７２  ガス導出流路
８０、１８０、２８０  液体燃料気化装置
８１  液体燃料供給ノズル
８２  過熱水蒸気供給口
８３  第１の隔板
８４  過熱水蒸気供給口
８５  充填物（金属繊維集合体）
８６  第３の隔板（多孔板）
８７  第２の隔板
８８  貫通孔
９０  分散板
９１  蓋板
９２  貫通孔またはスリット
１０５  改質部
１２０  第１変成部
１２５  第２変成部
１３５  選択酸化部
１８１、２８１  液体燃料供給ノズル
１８２、２８２  過熱水蒸気供給ノズル
１８３  第１の隔板
１８４  貫通孔（過熱水蒸気供給口）
１８５  金属繊維集合体（充填物）
１８６  多孔板（第３の隔板）
１８７  第２の隔板
１８８  貫通孔
１８９  胴板
１９１  蓋板
１９２  空間
３００  燃料電池発電システム
３０２  原料燃料供給部
３０３  燃焼空気供給部
３０４  改質部
３０５  燃焼部
３０６  一酸化炭素低減部
３１３〜３２１  流路
３３０  燃料電池
３３１  電気ケーブル
３８０  液体燃料気化装置
ａ    燃焼用空気
ｇ    燃料ガス
Ｌ    液体燃料
Ｍ    混合ガス
ｐ    アノードオフガス
ｒ    改質ガス
ｓ    加湿添加水
Ｓ    過熱水蒸気
ｔ    酸化剤ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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