(57)【要約】【課題】複数の改質器を１つの加熱器によって起動できるようにする水素発生装置において、通常運転時において、ＥＨＣに起因する改質効率の低下を防止する。【解決手段】本発明に係る水素発生装置１０は、複数の改質器１８と、複数の改質器１８を加熱するための１つのＥＨＣ１６と、改質器１８に燃料及び酸素を供給する供給ライン２０と、を備えている。供給ライン２０は、水素発生装置１０の起動時に使用される起動ライン２２と、改質器１８の改質触媒が活性化された後の通常運転時に使用される通常ライン２４と、の間を切替可能になっている。ＥＨＣ１６は起動ライン２２に配置されており、水素発生装置１０の通常運転時において、燃料及び酸素は、ＥＨＣ１６を迂回して改質器１８に供給される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素原子を含む化合物を構成成分として少なくとも含む燃料を触媒に通して水素を発生させる水素発生装置において、
酸化触媒及び改質触媒を備える複数の改質器と、
当該水素発生装置の始動時において少なくとも前記複数の改質器の前記酸化触媒を活性化させるために、前記複数の改質器の少なくとも１つに熱を供給する１つの加熱器と、
少なくとも燃料及び酸素を供給する供給部と、
少なくとも燃料及び酸素を前記複数の改質器に供給するために、前記供給部から前記複数の改質器まで形成される供給ラインと、
を備える水素発生装置において、
前記供給ラインは、当該水素発生装置の起動時に使用される起動ラインと、前記改質触媒が活性化された後の通常運転時に使用される通常ラインと、の間を切替可能に形成されており、前記通常ラインは前記起動ラインを迂回するように形成されており、
前記加熱器が前記起動ラインに配置される、水素発生装置。
【請求項２】
当該水素発生装置の起動時には前記起動ラインからの流れに対して前記複数の改質器を直列に接続する状態と、当該水素発生装置の通常運転時には前記通常ラインからの流れに対して前記複数の改質器を並列に接続する状態とを、切替可能に前記複数の改質器が接続されている、請求項１に記載の水素発生装置。
【請求項３】
前記起動ラインからの流れが、前記複数の改質器の各々に選択的に連通可能に接続され、前記通常ラインからの流れが、前記複数の改質器の各々に選択的に連通可能に接続され、
前記起動ラインからの流れを、或る一時期に前記複数の改質器のうちの少なくとも１つに通過させて前記酸化触媒を活性化させ、
該酸化触媒が活性化されると、前記起動ラインからの流れを前記通常ラインからの流れに順次切替えられるようにされた、請求項１に記載の水素発生装置。
【請求項４】
前記改質器は、
該改質器に供給される燃料及び酸素の流入方向に対して表面が直交して延在するように並置されていて前記酸化触媒及び前記改質触媒を担持する円盤状の複数の触媒担体と、
該複数の触媒担体を所定間隔に保持するように該複数の触媒担体に隣接して配置されていて周壁及び底壁を有する複数の有底円筒状の複数の保持体と、を備えており、
前記複数の触媒担体及び前記複数の保持体は、前記複数の触媒担体と前記複数の保持体との間に半径方向に延在する流路が形成されるように互いに間隔を空けて配置されており、
前記複数の保持体は、前記底壁から隣接する前記触媒担体に向かって延出する複数の突起を有しており、
前記複数の触媒担体は、該触媒担体の表面において前記複数の保持体の前記複数の突起に当接するとともに、該触媒担体の外周面において前記複数の保持体の前記周壁に当接するように形成される、請求項１から３のいずれか１項に記載の水素発生装置。
【請求項５】
前記改質器内におけるガスの流れを均一化するように、前記複数の触媒担体及び前記複数の保持体の形状、並びに前記触媒担体と前記保持体との間の間隔のうちの少なくとも１つを局所的又は段階的に変化させるようにした、請求項４に記載の水素発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改質器を備える水素発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関又は燃料電池において、燃料から水素を発生させる改質器を備えた水素発生装置が使用される。改質器は、部分酸化反応及び水蒸気改質反応の少なくとも一方を通じて、水素原子を含む化合物を構成成分として少なくとも含む燃料から水素を生成する。例えば酸化触媒を活性化させて発熱反応である部分酸化反応を引き起こし、その結果として発生する熱を利用して吸熱反応である水蒸気改質反応を行うオートサーマル方式（自己熱改質法）の改質器が公知である。
【０００３】
図１３は、従来技術の水素発生装置２００の要部を示す概略図である。水素発生装置２００は、オートサーマル方式の改質器２０２と、改質器２０２に燃料を供給する燃料供給部２０４と、改質器２０２に空気を供給する空気供給部２０６と、を備えている。改質器２０２は、ＥＨＣ（電気加熱式触媒）２０８と、酸化触媒２１０及び改質触媒２１２からなる触媒部２１４と、をさらに備えている。ＥＨＣ２０８は、一対の電極２１６を通じて電力が付与されて加熱されることにより、ＥＨＣ２０８に含まれる酸化触媒が活性化されることにより発熱する。ＥＨＣ２０８から得られる熱は、改質器２０２の触媒部２１４を昇温するために使用される。
【０００４】
オートサーマル方式の改質器２０２においては、前述したように、酸化触媒２１０がいったん活性温度に達すれば、外部から熱の供給を受けることなく、改質反応に必要な熱が酸化触媒２１０の作用を介して自立的に得られるようになる。したがって、改質器２０２が自立的に改質反応を行う通常運転に移行した後は、ＥＨＣ２０８への電力供給が停止され、ＥＨＣ２０８は実質的に機能しなくなる。むしろ、通常運転時におけるＥＨＣ２０８は、燃料供給部２０４及び空気供給部２０６から改質器２０２に流入する燃料及び空気の流れを阻害し、圧力損失の原因になる。圧力損失が大きくなれば結果として改質効率の低下につながる。特許文献１及び特許文献２には、改質器を起動させる際に燃焼ガスを触媒に供給して触媒を昇温することが開示されている。
【０００５】
水素発生装置によって生成されるべき水素の量は用途に応じて異なる。例えば内燃機関において使用される改質器は、エンジンの排気量に応じて必要な水素の量が異なる。したがって、所望の出力が得られるように専用に設計された改質器を機種ごとに用意する必要がある。このような要求に対し、複数の改質器を組合せて種々の使用条件に対応できるようにした改質システムが提案されている（特許文献３及び特許文献４参照）。また、特許文献５〜７は、種々の形態を有する改質器について開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−６３１０４号公報
【特許文献２】特開２００３−３０６３１０号公報
【特許文献３】特開２００５−２５５４７５号公報
【特許文献４】特開昭５３−８８４１０号公報
【特許文献５】特開２００１−２５３７０３号公報
【特許文献６】特開２０１０−２３５４０６号公報
【特許文献７】特表２０００−５０８６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、複数の改質器を１つの加熱器によって起動できるようにする水素発生装置において、通常運転時において、加熱器に起因する改質効率の低下を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願に係る１番目の発明によれば、水素原子を含む化合物を構成成分として少なくとも含む燃料を触媒に通して水素を発生させる水素発生装置において、酸化触媒及び改質触媒を備える複数の改質器と、当該水素発生装置の始動時において少なくとも前記複数の改質器の前記酸化触媒を活性化させるために、前記複数の改質器の少なくとも１つに熱を供給する１つの加熱器と、少なくとも燃料及び酸素を供給する供給部と、少なくとも燃料及び酸素を前記複数の改質器に供給するために、前記供給部から前記複数の改質器まで形成される供給ラインと、を備える水素発生装置において、前記供給ラインは、当該水素発生装置の起動時に使用される起動ラインと、前記改質触媒が活性化された後の通常運転時に使用される通常ラインと、の間を切替可能に形成されており、前記通常ラインは前記起動ラインを迂回するように形成されており、前記加熱器が前記起動ラインに配置される、水素発生装置が提供される。
【０００９】
本願に係る２番目の発明によれば、１番目の発明において、当該水素発生装置の起動時には前記起動ラインからの流れに対して前記複数の改質器を直列に接続する状態と、当該水素発生装置の通常運転時には前記通常ラインからの流れに対して前記複数の改質器を並列に接続する状態とを、切替可能に前記複数の改質器が接続されている、水素発生装置が提供される。
【００１０】
本願に係る３番目の発明によれば、１番目の発明において、前記起動ラインからの流れが、前記複数の改質器の各々に選択的に連通可能に接続され、前記通常ラインからの流れが、前記複数の改質器の各々に選択的に連通可能に接続され、前記起動ラインからの流れを、或る一時期に前記複数の改質器のうちの少なくとも１つに通過させて前記酸化触媒を活性化させ、該酸化触媒が活性化されると、前記起動ラインからの流れを前記通常ラインからの流れに順次切替えられるようにされた、水素発生装置が提供される。
【００１１】
本願に係る４番目の発明によれば、１番目から３番目の発明のいずれかにおいて、前記改質器は、該改質器に供給される燃料及び酸素の流入方向に対して表面が直交して延在するように並置されていて前記酸化触媒及び前記改質触媒を担持する円盤状の複数の触媒担体と、該複数の触媒担体を所定間隔に保持するように該複数の触媒担体に隣接して配置されていて周壁及び底壁を有する複数の有底円筒状の複数の保持体と、を備えており、前記複数の触媒担体及び前記複数の保持体は、前記複数の触媒担体と前記複数の保持体との間に半径方向に延在する流路が形成されるように互いに間隔を空けて配置されており、前記複数の保持体は、前記底壁から隣接する前記触媒担体に向かって延出する複数の突起を有しており、前記複数の触媒担体は、該触媒担体の表面において前記複数の保持体の前記複数の突起に当接するとともに、該触媒担体の外周面において前記複数の保持体の前記周壁に当接するように形成される、水素発生装置が提供される。
【００１２】
本願に係る５番目の発明によれば、４番目の発明において、前記改質器内におけるガスの流れを均一化するように、前記複数の触媒担体及び前記複数の保持体の形状、並びに前記触媒担体と前記保持体との間の間隔のうちの少なくとも１つを局所的又は段階的に変化させるようにした、水素発生装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
１番目の発明によれば、複数の改質器を組合せて水素発生装置を形成するので、個別に専用品を設計する必要なく標準的な改質器を使用してより出力の大きい水素発生装置を容易に製造できる。また、複数の改質器を起動するために１つの加熱器を兼用するので、各改質器にそれぞれ加熱器を割り当てる場合に比べて部品点数が少なくなる。それにより製造コストが低減される。さらに、加熱器は、改質器の起動時のみに使用される起動ラインに配置されるので、水素発生装置が通常運転に移行した後において、加熱器に起因する悪影響を防止できる。
【００１４】
２番目の発明によれば、改質器は、起動時において燃料及び酸素などのガスの流れに対して直列に接続された状態になるので、ガスの流れに対して上流に位置する改質器から触媒を順次活性化できる。上流側の改質器において発生した熱は下流側の改質器を昇温させるためにも使用される。したがって、水素発生装置全体としての熱効率が向上するので結果として起動時間を短縮できる。
【００１５】
３番目の発明によれば、起動時において燃料などを各改質器に対して個別かつ選択的に供給する。このような構成によれば、各改質器が自立運転可能になった時点で改質ガスの供給が段階的に開始されるので、通常運転に移行するまでの間も改質ガスの供給が可能である。結果として、起動後から通常運転に移行するまでの過程が円滑化される。
【００１６】
４番目の発明によれば、互いに離間して配置される複数の触媒担体及び複数の保持体によって、改質器の触媒が改質器内において分散して配置される。このような構成によれば、各触媒の領域が小さいので各触媒を効率的に昇温できるようになり、全体としての改質効率が向上する。その結果として、一体の触媒担体に触媒を付与する場合に比べて改質器を小型化できる。また、各触媒担体はその外周面及び隣接する保持体の突起を介して保持体に接触している。このような構成によれば、触媒担体及び保持体が、燃焼反応の結果として発生する熱の伝達経路として作用する。それにより、改質器内の温度、特に触媒担体に流入するガスの温度が均一化され、熱効率が向上する。したがって、水素発生装置の起動時間が短縮されるとともに通常運転時においても改質効率が向上する。
【００１７】
５番目の発明によれば、改質器内の燃料及び改質ガスなどの流体の流れが均一化されるように触媒担体及び保持体の形状又は配列が変更される。このような構成によれば、燃焼反応が改質器内の広範囲にわたって均一に行われるようになる。それにより水素発生装置における改質効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る水素発生装置の要部を示すブロック図である。
【図２Ａ】図１の水素発生装置を起動する過程の状態を示すブロック図である。
【図２Ｂ】図１の水素発生装置の通常運転時の状態を示すブロック図である。
【図３】水素発生装置から水素の供給を受けて動作するエンジンの構成例を示す概略図である。
【図４】本発明の別の実施形態に係る水素発生装置の要部を示すブロック図である。
【図５Ａ】図４の水素発生装置を起動する過程の状態を示すブロック図である。
【図５Ｂ】図４の水素発生装置の通常運転時の状態を示すブロック図である。
【図６】本発明のさらに別の実施形態に係る水素発生装置の要部を示すブロック図である。
【図７Ａ】図６の水素発生装置を起動する過程の状態を示すブロック図である。
【図７Ｂ】図６の水素発生装置を起動する過程の状態を示すブロック図である。
【図７Ｃ】図６の水素発生装置を起動する過程の状態を示すブロック図である。
【図７Ｄ】図６の水素発生装置の通常運転時の状態を示すブロック図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る改質器を示す概略断面図である。
【図９】図８の改質器の一部を省略して示す分解断面図である。
【図１０】図８の改質器の保持体を示す平面図である。
【図１１】図８の改質器の保持体を示す背面図である。
【図１２】図８の改質器の保持体の変形例を示す背面図である。
【図１３】従来技術の水素発生装置の要部を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図示される実施形態の各構成要素は、本発明の理解を助けるためにその縮尺が実用的な縮尺とは異なる場合があることに留意されたい。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係る水素発生装置１０の要部を示すブロック図である。水素発生装置１０は、外部環境から取込まれる空気を圧縮して供給する空気供給部１２と、水素原子を含む化合物を構成成分として少なくとも含む燃料(以下、単に「燃料」と称する。)を供給する燃料供給部１４と、電力の供給を受けて発熱する加熱器であるＥＨＣ１６と、燃料及び空気の流れに対して空気供給部１２、燃料供給部１４及びＥＨＣ１６の下流に位置する複数の改質器１８と、を備える。これら改質器１８は、燃料及び空気を改質器１８に供給する供給ライン２０に対して並列に配置される。なお、本明細書において、「上流」及び「下流」の用語は、燃料及び空気の流れにおける位置関係を示すために使用される。
【００２１】
空気供給部１２は、外部環境から取込んだ空気を図示されないコンプレッサによって圧縮して供給ライン２０に供給する。空気に含まれる酸素は、後述する改質器１８の酸化触媒３０の作用によって燃料供給部１４から供給される燃料と反応して燃焼反応を起こす。燃料供給部１４は公知の任意の燃料供給手段である。燃料供給部１４は、例えば気化された燃料又は霧状の燃料を供給ライン２０に噴射するインジェクタである。
【００２２】
供給ライン２０は、改質器１８の上流において起動ライン２２と通常ライン２４との二手に分岐している。改質器１８に対して起動ライン２２の上流には、図示されない制御器によって開閉制御される第１の遮断弁２６が配置されている。この第１の遮断弁２６を閉塞させると、燃料及び空気が起動ライン２２に流入するのを防止できるようになっている。起動ライン２２において、第１の遮断弁２６の下流にはＥＨＣ１６が配置されている。ＥＨＣ１６は、図示されない電力供給部から電力供給を受けて発熱する公知の電気加熱式触媒である。ＥＨＣ１６に代えて、又はＥＨＣ１６に加えて他の構成を有するヒータを使用してもよい。
【００２３】
また、通常ライン２４の上流には制御器によって開閉制御される第２の遮断弁２８が配置されている。この第２の遮断弁２８を閉塞させると、燃料及び空気が通常ライン２４に流入するのを防止できるようになっている。
【００２４】
起動ライン２２及び通常ライン２４は、下流において図１に示されるように再び合流して供給ライン２０を形成する。このように、供給ライン２０は、必要な状況に応じて、起動ライン２２及び通常ライン２４のいずれか一方のみまたはそれら両方が空気及び燃料を供給するための供給経路として作用するように形成されている。図示される実施形態において、別個の遮断弁である第１の遮断弁２６及び第２の遮断弁２８が起動ライン２２及び通常ライン２４に設けられるものの、本発明はこのような構成に限定されない。例えば流体の流れ方向を制御する方向制御弁（図示せず）を供給ライン２０の分岐箇所に設けることにより、起動ライン２２と通常ライン２４との間の切替を実施してもよい。
【００２５】
複数の改質器１８、例えば図１に示されるように３つの改質器１８は、供給ライン２０に対して並列に配置される。すなわち、供給ライン２０を介して供給される燃料及び空気は、３つの改質器１８に同時に供給されるようになっている。各改質器１８は、ハウジング内に酸化触媒３０及び改質触媒３２を有している。酸化触媒３０及び改質触媒３２は、耐熱性の高いセラミック又は金属などの材料から形成される触媒担体の表面に担持されている。これら酸化触媒３０及び改質触媒３２は、改質器１８内に流入する燃料及び空気に曝露されるようになっている。
【００２６】
改質器１８は、燃料、例えば炭化水素、アルコール系の燃料ガスを改質して水素を発生させるための公知の構成を有し得る。酸化触媒３０は、活性温度に達すると、発熱反応である部分酸化反応を促進するように作用する。この酸化触媒３０の作用により発生される熱は改質触媒３２を加熱するために使用される。酸化触媒３０は、改質触媒３２よりも低温の活性温度を有するので、酸化触媒３０が先に活性化され、酸化触媒３０の作用により発生する熱によって改質触媒３２が活性化される。このようにして活性化された改質触媒３２の作用によって水蒸気改質反応が起こり、改質器１８に流入する燃料が水素を主成分とする改質ガスに改質される。改質ガスは、排出ライン３４を介して水素発生装置１０から排出される。
【００２７】
排出ライン３４は、例えば公知の内燃機関及び燃料電池などに接続される。図３は、水素発生装置１０から水素の供給を受けて動作するエンジン３６の構成例を示す概略図である。エンジン３６は、シリンダブロック４０と、シリンダヘッド４２と、ピストン４４と、コネクティングロッド４６と、給気弁４８と、排気弁５０と、点火プラグ５２と、を備えている。また、エンジン３６からは、エンジン３６の上流に位置していて給気弁４８によって開閉制御される給気ライン５４と、エンジン３６の下流に位置していて排気弁５０によって開閉制御される排気ライン５６と、が延びている。給気ライン５４は、水素発生装置１０の排出ライン３４と連通していて、水素発生装置１０において発生された水素ガスをシリンダヘッド４２とピストン４４との間に形成される燃焼室５８内に供給できるように形成される。エンジン３６の給気ライン５４にはエンジン駆動用燃料噴射弁６０が設けられている。
【００２８】
エンジン３６は周知の構成及び作用を有するものである。したがって、本明細書においては各構成要素についての詳細な説明を省略する。また、このようなエンジン３６は、本発明に係る水素発生装置１０とともに使用可能な適用例の１つにすぎない。
【００２９】
続いて、図２Ａ及び図２Ｂを参照して、水素発生装置１０の動作について説明する。図２Ａは、図１の水素発生装置１０を起動する過程の状態を示すブロック図である。水素発生装置１０を起動する際、改質器１８は低温の停止状態から改質反応が開始されるのに必要な所定の温度、例えば燃料の燃焼温度まで昇温される。起動時における改質器１８の昇温は、起動ライン２２に配置されるＥＨＣ１６によって主として行われる。
【００３０】
本実施形態に係る水素発生装置１０において、起動時には、起動ライン２２に位置する第１の遮断弁２６が開放されるとともに、通常ライン２４に位置する第２の遮断弁２８（図１参照）が閉塞される。このようにして、図２Ａに示されるように、空気供給部１２及び燃料供給部１４からの空気及び燃料は、起動ライン２２を介してＥＨＣ１６に供給される。図２Ａにおいて、図１に示される各経路のうち、燃料、空気及び改質ガスなどの流路として使用される経路は実線により示されている。これに対し、遮断弁が閉塞されて流路として機能しない経路は破線により示されている。
【００３１】
図２Ａに示された状態において、改質器１８には、ＥＨＣ１６によって加熱された燃料及び空気が各改質器１８に流入する。それにより、改質器１８の酸化触媒３０及び改質触媒３２の温度が徐々に上昇する。本実施形態においては３つの改質器１８を１つのＥＨＣ１６によって昇温するので、１つの改質器１８を加熱するために使用される通常のＥＨＣよりも熱容量の大きい、例えば通常の３倍の熱容量を有するＥＨＣを使用するのが好ましい。このようにすれば、複数の改質器１８であっても迅速に加熱することができ、水素発生装置１０の起動時間を短縮できる。
【００３２】
このような起動時の動作は、少なくとも酸化触媒３０がすべての改質器１８において活性温度に達するまで継続される。改質器１８内の温度は図示されない温度センサによって測定される。酸化触媒３０がいったん活性温度に達すれば、酸化触媒３０の作用によって燃料の一部が燃焼する部分酸化反応が起こる。その結果発生する熱を利用して吸熱反応である水蒸気改質反応が進行する。このような改質器の作用は公知であるため、これ以上の詳細な説明は省略される。改質器１８がいったん十分に昇温されると、その後は燃料の改質が自立的に行われる。したがって、水素発生装置１０が通常運転に移行した後は、ＥＨＣ１６に対する電力供給は停止される。
【００３３】
図２Ｂは、図１の水素発生装置１０の通常運転時の状態を示すブロック図である。改質触媒３２が活性化された後の通常運転の状態では、起動ライン２２が迂回されるように第１の遮断弁２６が閉塞されるとともに、通常ライン２４に位置する第２の遮断弁２８が開放される。図２Ｂにおいても、図１に示される各ラインのうち、燃料、空気及び改質ガスなどの流路として使用される経路は実線により示されている。これに対し、遮断弁が閉塞されて流路として機能しない経路は破線により示されている。
【００３４】
通常ライン２４は供給ライン２０に直接接続される。供給ライン２０は、３つの改質器１８を通過するようにそれぞれ分岐する。このように、通常運転時には、空気供給部１２及び燃料供給部１４から改質器１８まで延在する供給ライン２０がＥＨＣ１６を経由しない。したがって、ＥＨＣ１６によって燃料及び空気の流れが妨げられて圧力損失が発生するのを防止できる。
【００３５】
本実施形態に係る水素発生装置１０は、複数の改質器１８を組合せて形成されるので、必要に応じて改質器１８を追加することによって水素の出力量を容易に増大できる。したがって、特別の用途のために専用品を設計する必要がなくなり、製造コストが低減するとともに在庫管理及び部品調達などに関連するコストも低減できる。また、１つのＥＨＣ１６を使用して複数の改質器１８を起動できるので、部品点数が少なくなり、製造その他に必要なコストを低減できる。
【００３６】
続いて、前述した実施形態とは異なる本発明の他の実施形態について説明する。以下の説明において、既に述べた内容と重複する事項については説明を適宜省略する。また、同一又は対応する構成要素には同一の参照符号が使用される。
【００３７】
図４は、本発明の別の実施形態に係る水素発生装置７０の要部を示すブロック図である。本実施形態に係る水素発生装置７０においても、図１に示される水素発生装置１０と同様に、３つの改質器７２，７４，７６が供給ライン２０に対して並列に配置されている。本実施形態において、改質器７２、７４，７６は、酸化触媒及び改質触媒を一体的に形成した触媒部７８を有している。すなわち、例えば図１に示される改質器１８のように酸化触媒３０及び改質触媒３２が別個の担体によって担持されるのではなく、共通の担体において酸化触媒及び改質触媒の両方が互いに混合された状態で担持されている。このような改質器１８においては、酸化触媒の作用によって発生する熱が、酸化触媒から実質的に距離を隔てることなく配置される改質触媒の作用による水蒸気改質反応のために消費される。したがって、熱を無駄なく利用できるので熱効率が向上する。このような利点があるものの、一体型の触媒を有する改質器は、前述した酸化触媒と改質触媒とが分離して形成される改質器と互いに置換えて使用され得る。
【００３８】
水素発生装置７０においては、起動時において起動ライン２２を通る燃料などのガスは、第１の改質器７２、第２の改質器７４及び第３の改質器７６を順次通過する。すなわち、これら改質器７２，７４，７６は起動ライン２２からの流れに対して直列に接続される状態になっている。水素発生装置７０は、供給ライン２０から第２の改質器７４及び第３の改質器７６に燃料及び空気が直接流入するのを防止するように作動可能な第３の遮断弁８０を有している。さらに、水素発生装置７０は、第１の改質器７２を通過したガスが排出される第１の排出ライン８２が、第３の改質器７６に直接流入するのを防止する第４の遮断弁８４を有している。図４に示されるように、第３の遮断弁８０は、第２の改質器７４及び第３の改質器７６と供給ライン２０及び第１の改質器７２との間に設けられている。また、第４の遮断弁８４は、第１の改質器７２及び第２の改質器７４と第３の改質器７６及び排気ライン３４との間に設けられている。
【００３９】
続いて、図５Ａ及び図５Ｂを参照して、水素発生装置７０の動作について説明する。図５Ａは、図４の水素発生装置７０を起動する過程の状態を示すブロック図である。図５Ａに示される起動時の状態において、図２Ａに関連して前述したように第１の遮断弁２６が開放されるとともに第２の遮断弁２８が閉塞されている。したがって、燃料及び空気は、通常ライン２４を通らずに起動ライン２２に位置するＥＨＣ１６を経由して改質器７２，７４，７６に供給される。
【００４０】
また、第３の遮断弁８０が閉塞されている。したがって、図５Ａにおいて破線で示されるように、供給ライン２０と、第２の改質器７４及び第３の改質器７６との間には閉塞された第１の閉塞区域８６が形成される。同様に、第４の遮断弁８４も起動時には閉塞されており、図５Ａにおいて破線で示される第２の閉塞区域８８が形成される。
【００４１】
起動時において、空気及び燃料は、図５Ａにおいて実線で示される経路に従って流れる。この状態では、３つの改質器１８が起動ライン２２からの流れに対して直列に接続される状態になっている。すなわち空気供給部１２及び燃料供給部１４から供給される空気及び燃料は、ＥＨＣ１６を通って加熱された後、第１の改質器７２、第２の改質器７４、第３の改質器７６を順次通過する。このような構成によれば、ＥＨＣ１６によって加熱された高温のガスが第１の改質器７２を先に通過する。第１の改質器７２が自立運転可能な状態になれば、第１の改質器７２から排出される高温のガスによっても、第２の改質器７４及び第３の改質器７６が加熱される。第２の改質器７４が次いで自立運転可能な状態になれば、その排出ガスが同様に第３の改質器７６を昇温するために利用される。このようにして、本実施形態の水素発生装置７０においては、各改質器７２，７４，７６が順次起動される。
【００４２】
図５Ｂは、図４の水素発生装置の通常運転時の状態を示すブロック図である。通常運転の状態では、起動ライン２２が迂回されるように第１の遮断弁２６が閉塞されるとともに、通常ライン２４に位置する第２の遮断弁２８が開放される。また、第３の遮断弁８０及び第４の遮断弁８４が開放されている。この状態では、改質器７２，７４，７６は、通常ライン２４からの流れに対して並列に接続される状態になっている。このようにして、各改質器７２，７４，７６において燃料の改質が行われる。改質ガスは排出ライン３４を通って、例えばエンジン３６などに送られる。
【００４３】
図５Ａ及び図５Ｂを参照すると分かるように、第２の改質器７４を通る燃料等の流れは、起動時と通常運転時とにおいて互いに反対方向に向いている。図示される一体型の触媒部７８を有する改質器７４であれば、燃料等の流入方向は重要ではない。したがって、図示されるような構成を採用できる。酸化触媒と改質触媒とが分離して形成される分離型の触媒部を有する改質器を採用する場合には、起動時及び通常運転時の流入方向を一致させるように接続ラインを変更すればよい。したがって、本発明は触媒のタイプにかかわらず実施可能である。
【００４４】
本実施形態に係る水素発生装置７０においては、図１に関連して前述した実施形態に係る水素発生装置１０によってもたらされる利点に加えて、複数の改質器が順次起動されることによって、熱効率が向上する利点を有する。すなわち、従来の水素発生装置においては、改質器から排出される燃焼ガス等は、改質器の下流に位置する熱交換器（図示せず）などの冷却手段によって余分な熱が除去される。したがって、有効に利用されずに無駄になる熱が発生していた。これに対し、本実施形態における水素発生装置７０においては、起動時において、上流に位置する改質器から排出される高温のガスは、下流に位置する改質器を昇温するために利用される。このようにして、水素発生装置７０全体としての熱効率が向上する。
【００４５】
図６は、本発明のさらに別の実施形態に係る水素発生装置９０の要部を示すブロック図である。本実施形態に係る水素発生装置７０においても、図４に示される水素発生装置７０と同様に、３つの改質器７２，７４，７６が設けられている。しかしながら、本実施形態においては、起動ライン２２がＥＨＣ１６の下流において３つに分岐していて、それぞれ改質器７２，７４，７６のうちの１つに連通している。すなわち、各改質器７２，７４，７６が起動ライン２２に対して並列に配置されている。また、通常ライン２４も改質器７２，７４，７６の上流において３つに分岐しており、各改質器７２，７４，７６が通常ライン２４に対しても並列に配置されている。
【００４６】
起動ライン２２は、改質器７２，７４，７６のうちの１つのみを一度に通過するように、図示されない制御器によって切替可能に形成されている。そして、これら改質器７２，７４，７６の１つが自立運転できるようになると、その改質器のための起動ライン２２が通常ライン２４に順次切替えられるようになっている。
【００４７】
このような動作制御をするために、水素発生装置９０は、起動ライン２２において第１の改質器７２、第２の改質器７４及び第３の改質器７６の上流に位置する第５の遮断弁９２、第６の遮断弁９４及び第７の遮断弁９６を備えている。これら遮断弁９２，９４，９６は個別に開閉制御可能であり、起動ライン２２は各改質器７２，７４，７６に対して選択的に連通可能である。
【００４８】
また、水素発生装置９０は、通常ライン２４において第１の改質器７２、第２の改質器７４及び第３の改質器７６の上流に位置する第８の遮断弁９８、第９の遮断弁１００及び第１０の遮断弁１０２を備えている。これら遮断弁９８，１００，１０２は個別に開閉制御可能であり、通常ライン２４は各改質器７２，７４，７６に対して選択的に連通可能である。なお、第８の遮断弁９８、第９の遮断弁１００及び第１０の遮断弁１０２をすべて閉塞すると、通常ライン２４から各改質器７２，７４，７６に連通する経路は遮断される。したがって、この実施形態においては、通常ライン２４を開閉する第２の制御弁２８を省略してもよい。
【００４９】
続いて、図７Ａ〜図７Ｄを参照して、水素発生装置９０の動作について説明する。図７Ａ〜図７Ｃは、図６の水素発生装置９０を起動する過程の状態を示すブロック図である。図７Ｄは、図６の水素発生装置９０の通常運転時の状態を示すブロック図である。
【００５０】
図７Ａに示される起動時の状態において、図２Ａに関連して前述したように第１の遮断弁２６が開放されるとともに第２の遮断弁２８が閉塞されている。したがって、燃料及び空気は、通常ライン２４を迂回し、起動ライン２２を通って流れる。このとき、起動ライン２２において第１の改質器７２の上流に位置する第５の遮断弁９２は開放されている。一方、通常ライン２４において第１の改質器７２の上流に位置する第８の遮断弁９８は閉塞されている。また、第２の改質器７４及び第３の改質器７６の上流に設けられる第６の遮断弁９４及び第７の遮断弁９６並びに第９の遮断弁１００及び第１０の遮断弁１０２は閉塞されている。
【００５１】
図７Ａの状態ではＥＨＣ１６による加熱作用によって第１の改質器７２が起動される。このとき、第２の改質器７４及び第３の改質器７６には、図７Ａにおいて破線で表されるように燃料及び空気が供給されず、これら第２の改質器７４及び第３の改質器７６は停止状態のままである。
【００５２】
図７Ｂは、第１の改質器７２が通常運転に移行した後の状態を示している。この状態では、通常ライン２４を開閉動作する第２の遮断弁２８が開放されている。それとともに第１の改質器７２と通常ライン２４との間に位置する第８の遮断弁９８が開放されている。したがって、第１の改質器７２は、図７Ｂにおいて実線で示されるように通常ライン２４を介して供給ライン２０に接続されている。一方、第１の改質器７２と起動ライン２２との間に位置する第５の遮断弁９２は閉塞されている。このようにして、第１の改質器７２には通常ライン２４を介して燃料が供給される。水素発生装置９０は、この状態において、第１の改質器７２によって改質された水素を主成分とする改質ガスを排出ライン３４に通して出力する。
【００５３】
図７Ｂの状態において、第２の改質器７４と起動ライン２２との間に位置する第６の遮断弁９４が開放されている。したがって、起動ライン２２を通ってＥＨＣ１６によって加熱された燃料及び空気が第２の改質器７４に流入する。これにより、前述した態様に従って第２の改質器７４が起動される。
【００５４】
図７Ｃは、図７Ｂの状態から第２の改質器７４が通常運転に移行した後の状態を示している。この状態では、第２の改質器７４と起動ライン２２との間に位置する第６の遮断弁９４が閉塞されている。一方、第２の改質器７４と通常ライン２４との間に位置する第９の遮断弁１００が開放されている。したがって、第２の改質器７４は、図７Ｃにおいて実線で示されるように通常ライン２４を介して供給ライン２０に接続されている。このようにして、第２の改質器７４には通常ライン２４を介して燃料が供給される。水素発生装置９０は、この状態において、第１の改質器７２及び第２の改質器７４によって改質された水素を主成分とする改質ガスを排出ライン３４に通して出力する。
【００５５】
図７Ｃの状態において、第３の改質器７６と起動ライン２２との間に位置する第７の遮断弁９６が開放されている。したがって、起動ライン２２を通ってＥＨＣ１６によって加熱された燃料及び空気が第３の改質器７６に流入する。これにより、前述した態様に従って第３の改質器７６が起動される。
【００５６】
図７Ｄは、図７Ｃの状態から第３の改質器７６が通常運転に移行した後の状態を示している。図７Ｄに示されるように、第３の改質器７６と起動ライン２２との間に位置する第７の遮断弁９６が閉塞されている。また、第３の改質器７６と通常ライン２４との間に位置する第１０の遮断弁１０２が開放されている。したがって、第３の改質器７６は、図７Ｄにおいて実線で示されるように通常ライン２４を介して供給ライン２０に接続されている。このようにして、第３の改質器７６には通常ライン２４を介して燃料が供給される。水素発生装置９０は、この状態において、第１の改質器７２、第２の改質器７４及び第３の改質器７６によって改質された水素を主成分とする改質ガスを排出ライン３４に通して出力する。
【００５７】
図７Ｄに示されるように、水素発生装置９０が通常運転される状態において、起動ライン２２においてＥＨＣ１６の上流に位置する第１の遮断弁２６は閉塞されている。したがって、水素発生装置が通常運転に移行した後は、燃料及び空気の流れがＥＨＣ１６を迂回するようになる。
【００５８】
前述したように、本実施形態に係る水素発生装置９０において、前記起動ライン２２は、或る一時期に改質器７２，７４，７６のうちの１つのみを通過し、その改質器が自立運転可能になった後に、供給ライン２０が起動ライン２２から通常ライン２４に切替えられる。本実施形態に係る水素発生装置９０においては、起動後から通常運転に移行するまでに出力される水素の量が段階的に増大する。したがって、図１に関連して前述した実施形態に係る水素発生装置１０によってもたらされる利点に加えて、水素発生装置９０が完全に通常運転に移行するまでの間も改質ガスが供給される利点を有する。その結果、改質ガスの供給を円滑に実施できるようになる。なお、本実施形態では、改質器を１つずつ起動させたが、複数ずつ起動させていってもよい。
【００５９】
続いて、本発明に係る水素発生装置において使用され得る改質器の構成例を説明する。図８は、本発明の一実施形態に係る改質器１１０を示す概略断面図である。図９は、図８の改質器１１０の一部を省略して示す分解断面図である。改質器１１０は、改質器１１０の外形を形成するハウジング１１２と、酸化触媒及び改質触媒を担持する複数の触媒担体１１４と、これら触媒担体１１４がハウジング１１２の内部空間において所定間隔に配置されるように触媒担体１１４を保持する複数の保持体１１６，１１８，１２０と、を備えている。
【００６０】
ハウジング１１２は、耐熱性に優れた金属材料又はセラミック材料から形成される中空円柱状の部材である。ハウジング１１２は、燃料等が流入する上流側に形成される第１の端壁１１２ａと、下流側に形成されていて第１の端壁１１２ａに対向するように延在する第２の端壁１１２ｂと、第１の端壁１１２ａ及び第２の端壁１１２ｂの外周部の一方から他方に向かって延在する周壁１１２ｃと、を有している。第１の端壁１１２ａの中心近傍にはハウジング開口１１２ｄが形成されている。また、第２の端壁１１２ｂの中心近傍には流出口１１２ｅが形成されている。
【００６１】
触媒担体１１４は、伝熱性及び耐熱性に優れた金属材料、例えばステンレス鋼から形成される概ね円盤状の金属部材である。触媒担体１１４は、肉厚方向に延びる無数の貫通孔が形成されたハニカム構造を有している。触媒担体１１４の中心近傍には後述するように流入口として作用する担体開口１２２が形成されている。酸化触媒及び改質触媒は、十分に混合された状態で触媒担体１１４に付与される。触媒担体１１４は、改質器１１０に流入する燃料及び空気等のガスの流入方向（矢印Ａの方向）に対して表面１１４ａが概ね垂直に延在するように配置されている。
【００６２】
保持体１１６，１１８，１２０は、伝熱性及び耐熱性に優れた金属材料、例えばステンレス鋼から形成される。これら保持体１１６，１１８，１２０は、燃料等の流れ方向に対して所定間隔を空けて配置される。より具体的には、最も上流側に配置される第１の保持体１１６と、最も下流側に配置される第２の保持体１１８と、第１の保持体１１６と第２の保持体１１８との間に配置される複数の第３の保持体１２０と、が配置されている。図９においては、明確化の理由のため、図８における４つの第３の保持体１２０のうち１つのみが示されている。同様の理由のため、図９においては２つの触媒担体１１４のみが示されている。
【００６３】
第１の保持体１１６は、概ね円形の底壁１１６ａと、底壁１１６ａの外周部から底壁１１６ａに対して概ね直交して下流側に向かって延在する周壁１１６ｂと、を有する有底円筒状の部材である。第１の保持体１１６の中心近傍には、底壁１１６ａから上流側に向かって延びていて燃料等の流体を案内する円筒状の案内部１２４が形成されている。案内部１２４は第１の保持体１１６の底壁１１６ａを貫通して延びている。案内部１２４は、図８に示されるように、ハウジング１１２に形成されるハウジング開口１１２ｄに挿入可能に形成されている。案内部１２４が延出する側とは反対側の底壁１１６ａには、隣接する触媒担体１１４に向かって突出する複数の突起１２６が形成されている。
【００６４】
図１０は、図８の改質器１１０の第１の保持体１１６を上流側から見た平面図である。図１１は、図８の改質器１１０の第１の保持体１１６を下流側から見た背面図である。図１１から分かるように、突起１２６は、第１の保持体１１６の底壁１１６ａに分散されて形成される。突起１２６は、例えば第１の保持体１１６と同じ材料からなる円柱片を第１の保持体１１６の底壁１１６ａに溶接、嵌合その他公知方法で固定することによって形成される。或いは、プレス加工により底壁１１６ａから突起１２６を延出させるようにして突起１２６を一体的に形成してもよい。突起１２６は、保持体１１６，１１８，１２０の底壁１１６ａ，１１８ａ，１２０ａ全体に均等に配置されてもよいし、図１１に示されるように中心部において密に、外周部において粗に形成されてもよい。このように、ガスの流れを過度に阻害することなく、かつより詳細に後述するように保持体１１６，１１８，１２０と触媒担体１１４との間の伝熱経路として機能するのであれば、突起１２６の形状及び配列は、適宜変更可能である。
【００６５】
第２の保持体１１８は底壁１１８ａを有する概ね板状の部材である。第２の保持体１１８の底壁１１８ａには、第１の保持体１１６の底壁１１６ａとは異なり、中心近傍に案内部１２４が形成されていない。案内部１２４の代わりに、第２の保持体１１８の中心近傍には底壁１１８ａから上流に向かって突出する終端部１２８が形成されている。終端部１２８は有底円筒状に形成される。終端部１２８は、図８に示されるように隣接する触媒担体１１４の担体開口１２２に挿入可能に形成されている。第２の保持体１１８の上流側の面には、保持体１１６の下流側と同様に、隣接する触媒担体１１４に向かって突出する複数の突起１２６が形成されている。突起１２６の配置の様子は図１１と同様であるため、別途図示されない。
【００６６】
第３の保持体１２０は第１の保持体１１６と概ね同様の形態を有しているものの、案内部１２４が延出する側の端壁１２０ａにも複数の突起１２６が形成されている点において第１の保持体１１６とは異なる。第３の保持体１２０の中心近傍において上流に向かって突出する案内部１２４は、図８に示されるように隣接する触媒担体１１４の担体開口１２２に挿入可能に形成されている。第３の保持体１２０を上流側から見た平面図（突起１２６を除く）及び下流側から見た背面図は図１１と同様であるため、別途図示されない。なお、第３の保持体１２０の端壁１２０ａに形成される突起１２６は、図９に示されるように位置をずらして形成されるのが好ましい。
【００６７】
再び図８を参照して本実施形態に係る改質器１１０の構成及び作用について説明する。図８に示されるように、触媒担体１１４の両表面１１４ａ，１１４ａは、保持体１１６，１１８，１２０の突起１２６に当接している。これら突起１２６によって、触媒担体１１４と保持体１１６，１１８，１２０の底壁１１６ａ，１１８ａ，１２０ａとの間には、突起１２６の突出長さ及び保持体１１６，１１８，１２０の底壁１１６ａ，１１８ａ，１２０ａの寸法に応じて定まる大きさの間隙１３０が形成される。これら間隙１３０は、後述するように燃料、改質ガス等の流路を形成する。また、各触媒担体１１４の外周面は、保持体１１６，１２０の周壁１１６ｂ，１２０ｂに当接している。
【００６８】
図８の矢印Ａ〜Ｆは燃料、酸素等又は改質ガスなどのガスの流れの経路を表している。以下、起動時におけるガスの流れの経路について説明するが、このガスの経路自体は通常運転時においても同様に考えられる。
【００６９】
改質器１１０に流入するガス、例えば燃料及び空気は、矢印Ａで表されるように第１の保持体１１６の案内部１２４を通って流入する。ガスは、次いで矢印Ｂで表わされるように、保持体１１６，１１８，１２０と触媒担体１１４との間の間隙１３０を通って、ハウジング１１２の内部空間の中心部から半径方向外側に向かって流れる。間隙１３０に流入したガスは、矢印Ｃで表わされるように触媒担体１１４の肉厚方向に沿って触媒担体１１４を通過する。触媒担体１１４を通過したガス（通常運転時においては改質ガスを含む）は、保持体１１６，１２０の周壁１１６ａ，１２０ａと、ハウジング１１２の内周壁との間の間隙１３２を通って矢印Ｄで表されるように下流側に向かって流れる。次いで、ガスは、矢印Ｅに表されるように，ハウジング１１２の第２の端壁１１２ｂの内面に沿って半径方向内側に向かって流れる。最終的に、ガスは、矢印Ｆで表されるようにハウジング１１２に形成された流出口１１２ｅを通って改質器１１０から排出される。
【００７０】
本実施形態の改質器１１０においては、保持体１１６，１１８，１２０と、触媒担体１１４とが突起１２６によって互いに接触している。また、触媒担体１１４は、その外周面においても保持体１１６，１２０の周壁１１６ｂ，１２０ｂに接触している。これら保持体１１６，１１８，１２０の突起１２６及び周壁１１６ｂ，１２０ｂは、触媒担体１１４をハウジング１１２内において位置決めする作用を有する。それに加えて、保持体１１６，１１８，１２０（突起１２６が別体として形成される場合は突起１２６も同様に）は伝熱性を呈するので、伝熱作用を有する。すなわち、改質器１１０のハウジング１１２内において局所的に高温部分が存在する場合であっても、過剰な熱は、突起１２６及び周壁１１６ｂ，１２０ｂを介して他の低温部分に伝達される。それにより、改質器１１０における温度分布が均一化し、熱効率が向上する。例えば、改質器１１０内の一部の箇所で他の箇所よりも先に燃焼反応が起きた場合、その箇所において発生する熱は、改質器１１０から直接排出されずに、他の箇所を昇温するのに利用される。結果として、改質器１１０内に分散して配置される触媒が全体として迅速に活性化されるようになる。
【００７１】
保持体１１６，１１８，１２０と触媒担体１１４との間の間隙１３０はすべて同じ大きさになるようにしてもよいものの、圧力条件、流量及び改質器１１０の具体的な形状に応じて定まるガスの流れ易さを考慮して局所的に変更してもよい。例えば、ガスが流れにくい箇所における間隙１３０の幅を大きくすることによって、改質器１１０内におけるガスの流れの均一化を図ることができる。例えば上流側から下流側に向かって間隙１３０が段階的に大きくなるようにしてもよいし、或いは段階的に小さくなるようにしてもよい。間隙１３０の大きさは、突起１２６の突出長さを変更することによって容易に調整される。保持体１１６，１１８，１２０の底壁１１６ａ，１１８ａ，１２０ａの肉厚を変更することにより、間隙１３０の大きさを調整してもよい。
【００７２】
また、触媒担体１１４の開口率（すなわち、触媒担体１１４の表面に対して開口部分が占める割合）を変更してもよい。例えば半径方向外側に向かうに従って開口率が大きくなるようにしてもよい。流れの均一化を目的とした以上のような調整は、例えば試験又はシミュレーションの結果を利用して行われる。例えば触媒担体１１４に流入する直前の流入ガスの温度が改質器１１０全体で概ね均一化されるように各部の形状を調整することができる。
【００７３】
本実施形態に係る改質器１１０は、触媒が分散して配置されるので、各触媒担体１１４の寸法が比較的小さい。したがって、各触媒担体を一様に加熱するのが容易である。その一方で、１つの触媒担体１１４と他の触媒担体１１４との間には、保持体１１６，１１８，１２０並びにそれらの突起１２６及び周壁１１６ｂ，１２０ｂによって、伝熱経路が形成される。したがって、改質器１１０全体として熱効率が向上し、結果として水素発生装置の起動時間が短縮される。前述したように、本実施形態においてはガスの流れの均一化を実現することも比較的容易である。したがって、通常運転時における改質効率が向上し、改質器１１０自体を小型化できるようになる。
【００７４】
図１２は、改質器１１０の保持体の変形例を示す、下流側から見た背面図である。本変形例に係る保持体１３４においては、突条部１３６が中心から半径方向外側に放射状に概ね直線的に延びるリブ状に形成される。突条部１３６は円周方向に間隔を空けて複数形成される。このような突条部１３６であっても、前述した実施形態の突起１２６と同様に、保持体１１０による伝熱作用及び位置決め作用が提供されるようになる。その他、図示されないものの、本変形例のような長尺のリブからなる突条部が中心から外周部に向かって湾曲して延びるような突条部を採用してもよい。
【００７５】
前述した各実施形態に関連して図示される水素発生装置１０，７０，９０は、１つのＥＨＣ１６を３つの改質器１８又は７２，７４，７６に対して使用するものであるが、本発明はこのような組合せに限定されない。例えば１つのＥＨＣに対して２つ、４つ又はそれ以上の改質器を使用してもよい。１つのＥＨＣと複数の改質器とからなる組合せを１つの単位モジュールとして、複数のモジュールからなる水素発生装置を形成してもよい。
【００７６】
以上、本発明の種々の実施形態を説明したが、本明細書において明示的又は暗示的に開示される実施形態の特徴を任意に組合せることによっても本発明を実施できることは当業者に自明である。
【符号の説明】
【００７７】
１０    水素発生装置
１２    空気供給部（供給部）
１４    燃料供給部（供給部）
１６    ＥＨＣ（加熱器）
１８    改質器
２０    供給ライン
２２    起動ライン
２４    通常ライン
７０    水素発生装置
７２    第１の改質器（改質器）
７４    第２の改質器（改質器）
７６    第３の改質器（改質器）
９０    水素発生装置
１１０    改質器
１１４    触媒担体
１１４ａ    表面
１１６    第１の保持体（保持体）
１１６ａ    底壁
１１６ｂ    周壁
１１８    第２の保持体（保持体）
１１８ａ    底壁
１２０    第３の保持体（保持体）
１２０ａ    底壁
１２０ｂ    周壁
１２６    突起
１３０    間隙（間隔）
１３６    突条部（突起）
【図１】
2013252988.tif 000003
【図２Ａ】
2013252988.tif 000004
【図２Ｂ】
2013252988.tif 000005
【図３】
2013252988.tif 000006
【図４】
2013252988.tif 000007
【図５Ａ】
2013252988.tif 000008
【図５Ｂ】
2013252988.tif 000009
【図６】
2013252988.tif 000010
【図７Ａ】
2013252988.tif 000011
【図７Ｂ】
2013252988.tif 000012
【図７Ｃ】
2013252988.tif 000013
【図７Ｄ】
2013252988.tif 000014
【図８】
2013252988.tif 000015
【図９】
2013252988.tif 000016
【図１０】
2013252988.tif 000017
【図１１】
2013252988.tif 000018
【図１２】
2013252988.tif 000019
【図１３】
2013252988.tif 000020