(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素を含む改質用燃料を改質反応させて水素を含む改質ガスを生成するための改質器を備えた燃料改質装置であって、
前記改質器は、面方向が前記改質用燃料の流れ方向に直交して設定される改質触媒層と、
前記改質触媒層の外周面および内周面を保持し、該改質触媒層に前記改質用燃料を供給するための流路部材と、
前記改質触媒層のガス導入面側に配置されるとともに、前記流路部材に溶着される整流用金網状部材と、
を備え、
前記整流用金網状部材は、前記流路部材に溶着される部位が加圧され、他の部位よりも高密度に構成されることを特徴とする燃料改質装置。
【請求項２】
請求項１記載の燃料改質装置において、前記整流用金網状部材は、前記改質触媒層の上流側に突出するフランジ部を備え、前記フランジ部の一部に高密度な部位が設けられることを特徴とする燃料改質装置。
【請求項３】
請求項２記載の燃料改質装置において、前記整流用金網状部材は、前記フランジ部の端部側に向かって高密度になるように設定されることを特徴とする燃料改質装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭化水素を含む改質用燃料を改質することにより、水素を含む改質ガスを生成する燃料改質装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、固体高分子電解質膜を挟んでアノード側電極とカソード側電極とを対設した燃料電池セルを、セパレータによって挟持して複数積層することにより構成された燃料電池スタックが開発され、種々の用途に実用化されつつある。
【０００３】
この種の燃料電池スタックは、炭化水素、例えば、メタノール水溶液の水蒸気改質により生成された水素ガスを含む改質ガス（燃料ガス）をアノード側電極に供給するとともに、酸化剤ガス（酸素ガスまたは空気）をカソード側電極に供給して前記水素ガスを水素イオン化し、この水素ガスが固体高分子電解質膜内を流れることにより、燃料電池の外部に電気エネルギが得られるように構成されている。
【０００４】
この場合、メタノール水溶液から水素ガスを含む改質ガスを生成して燃料電池スタックに供給するために、燃料改質装置が用いられている。この燃料改質装置は、例えば、メタノール水溶液等の改質用燃料を水蒸気化させるための蒸発器と、この蒸発器を通って水蒸気化された改質用燃料ガスに改質反応を施して水素ガスを含む改質ガスを生成するための改質器と、系全体の暖機を行うための暖機用燃焼器と、前記改質器により生成された改質ガス中の一酸化炭素を除去するための一酸化炭素除去器と、前記改質ガスを燃料電池スタックの運転温度に調整するための熱交換機等の各種のコンポーネントを備えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の燃料改質装置では、改質触媒としてペレットが一般的に使用されており、このペレットがガスの流れ方向に長尺に形成されている。このため、改質触媒のガスの流れ方向の温度差が大きくなって、触媒部全域で所望の改質反応を実現することが困難になるとともに、コンパクト性に劣るという問題が指摘されている。
【０００６】
そこで、改質触媒部をガスの流れ方向に直交するドーナツ形状に設定することにより、改質触媒部全体の薄肉化を図ることが考えられる。ところが、ドーナツ形状の改質触媒部の中央側から改質用燃料が導入されるため、この改質用燃料を前記改質触媒部の全面にわたって均一に供給することが困難になるおそれがある。
【０００７】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、改質用燃料を触媒部の面方向に均一かつ確実に供給するとともに、簡単な構成で金網状部材を強固に溶着することが可能な燃料改質装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る燃料改質装置では、面方向が改質用燃料の流れ方向に直交して設定される改質触媒層の外周面および内周面が流路部材に保持されるとともに、前記改質触媒層のガス導入面側に整流用金網状部材が配置されている。このため、改質器に供給された改質用燃料は、流路部材の案内作用下に改質触媒層側に供給された後、整流用金網状部材の作用下に前記改質用燃料が前記改質触媒層のガス導入面全面にわたって均一に供給される。これにより、改質触媒層を、例えば、ドーナツ形状に容易に設定することができ、改質器全体の小型化が図られる。
【０００９】
さらに、整流用金網状部材は、流路部材に溶着される部位が加圧され、他の部位よりも高密度に構成されている。通常、気孔を有する整流用金網状部材を溶接する際には、溶接時の急熱によって内部気孔が膨張し、溶接部に貫通気孔やブローホール等の欠陥が発生してしまう。これにより、溶接部での強度低下や改質器として使用する際の圧損分布の損失等が惹起されるおそれがある。
【００１０】
そこで、整流用金網状部材の溶着部位を他の部位よりも高密度に構成することにより、気孔が極めて小さくなり、溶接部に欠陥が発生することを有効に阻止することができる。しかも、整流用金網状部材の溶着部位を高密度に構成するだけでよく、製造費の高騰や重量の増加を抑えることが可能になり、経済的であるとともに、取り扱い性が向上する。
【００１１】
また、整流用金網状部材は、改質触媒層の上流側に突出するフランジ部を設け、このフランジ部の一部に高密度な部位が設けられている。従って、整流用金網状部材と流路部材との溶接作業が容易かつ確実に遂行される。
【００１２】
その際、整流用金網状部材は、フランジ部の端部側に向かって一層高密度になるように設定されている。このため、フランジ部の端部から内側に向かって溶接条件が徐々に変化し、熱応力が集中する等の不具合を有効に回避することが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係る燃料改質装置１０が組み込まれる燃料電池システム１２の概略構成図である。
【００１４】
燃料電池システム１２は、炭化水素を含む改質用燃料を改質することにより水素ガスを生成する本実施形態に係る燃料改質装置１０と、この燃料改質装置１０から改質ガスが供給されるとともに、酸化剤ガスとして、例えば、空気（または酸素ガス）が供給され、前記改質ガス中の水素ガスと前記空気中の酸素ガスとの反応により発電を行う燃料電池スタック１４とを備える。炭化水素としては、メタノール、天然ガスまたはメタン等が使用可能である。
【００１５】
燃料改質装置１０は、炭化水素、例えば、メタノールを貯留するメタノールタンク１６と、燃料電池システム１２から排出される生成水等を貯留する水タンク１８と、前記メタノールタンク１６および前記水タンク１８からそれぞれ所定量のメタノールおよび水が供給されてメタノール水溶液を混合する混合器２０と、前記混合器２０から供給されるメタノール水溶液を蒸発させるための蒸発器２２と、前記蒸発器２２に蒸発熱を供給する触媒燃焼器２４と、前記蒸発器２２から導入される気化状態のメタノール水溶液（以下、改質用燃料という）を改質して水素ガスを含む改質ガスを生成する改質器２６と、この改質器２６から導出される改質ガス中の一酸化炭素を除去するＣＯ選択酸化器（一酸化炭素除去器）２８とを備える。
【００１６】
改質器２６とＣＯ選択酸化器２８とには、空気供給器３０からそれぞれ空気が供給されるとともに、前記改質器２６と前記ＣＯ選択酸化器２８との間には、燃料電池システム１２全体の暖機時間を短縮するための中間燃焼器（暖機用燃焼器）３２が配置されており、前記改質器２６の上流側には、始動燃焼器３４が配置されている。ＣＯ選択酸化器２８の下流側には、改質ガスの温度を低下させるための熱交換器３６が配置され、この熱交換器３６には、改質ガスを燃料電池スタック１４に供給する経路３７ａと、暖機完了前の不安定な排出ガスを触媒燃焼器２４に供給するリターン経路３７ｂとに切り換える三方切り換え弁３８が設けられている。
【００１７】
図２乃至図４に示すように、燃料改質装置１０は、改質用燃料の流れ方向（矢印Ａ方向）に沿って蒸発器２２、改質器２６、中間燃焼器３２およびＣＯ選択酸化器２８をこの順に配列し、かつこれらのコンポーネントを一体的に収容するとともに、改質室４０および各コンポーネント間のガス流路４２を構成する内側ケーシング手段４４と、前記内側ケーシング手段４４を囲繞して配設され、該内側ケーシング手段４４の外壁との間に所定の真空度を有する断熱用閉塞空間５２を形成する外側ケーシング手段４５とを備える。
【００１８】
内側ケーシング手段４４は、各コンポーネントである蒸発器２２、改質器２６、中間燃焼器３２およびＣＯ選択酸化器２８を配列支持する支持プレート４６と、前記支持プレート４６により配列支持された前記蒸発器２２、前記改質器２６、前記中間燃焼器３２および前記ＣＯ選択酸化器２８を収容する第１板状内側ケース４８ａ、５０ａおよび第２板状内側ケース４８ｂ、５０ｂとを備える。
【００１９】
図２に示すように、支持プレート４６は、単一の弾性を有する薄板材、例えば、金属板で構成されており、蒸発器２２を収容する第１開口部５６と、改質器２６、中間燃焼器３２およびＣＯ選択酸化器２８を収容する矢印Ａ方向に長尺な第２開口部５８とが設けられている。支持プレート４６には、第１開口部５６側の端部に蒸発器２２の３本の管体６０に対応して３つの半円筒部６２が形成されるとともに、第２開口部５８の端部側には、ＣＯ選択酸化器２８の管体６４に対応して半円筒部６６が設けられる。第１および第２開口部５６、５８の境界部位には、同様に半円筒部６８が設けられる一方、前記第２開口部５８の長尺側両側部には、メタノール蒸気用管路７０ａ、７０ｂ、エア用管路７２および冷却水用管路７６ａ、７６ｂに対応して複数の半円筒部７８ａ、７８ｂが設けられる。
【００２０】
第１および第２板状内側ケース４８ａ、４８ｂは、正面視略楕円形状（偏平形状）に構成され、それぞれの開口側端部には周回するフランジ部８０が形成される。フランジ部８０には、蒸発器２２の各管体６０に対応して半円筒部８４が３箇所に設けられ、前記半円筒部８４の反対側には、単一の半円筒部８４が形成される。第２板状内側ケース４８ｂには、蒸発器２２に設けられている接続部８６ａ、８６ｂに対応して孔部８８ａ、８８ｂが形成される。
【００２１】
第１および第２板状内側ケース５０ａ、５０ｂは、正面視略楕円形状に構成されており、それぞれの開口側端部に設けられているフランジ部９０同士を重ね合わせることによって内部に改質室４０が形成される。フランジ部９０の長手方向両端には、半円筒部８４に対応する半円筒部９２と、ＣＯ選択酸化器２８の管体６４に対応する半円筒部９４が設けられる一方、前記フランジ部９０の両側部には、支持プレート４６の半円筒部７８ａ、７８ｂに対応する半円筒部９６ａ、９６ｂが設けられる。第１および第２板状内側ケース５０ａ、５０ｂの内壁には、改質室４０側に突出する膨出部９８ａ、９８ｂが形成される。
【００２２】
外側ケーシング手段４５は、第１板状内側ケース４８ａ、５０ａおよび第２板状内側ケース４８ｂ、５０ｂの外壁との間に断熱用閉塞空間５２を形成して、前記第１板状内側ケース４８ａ、５０ａおよび前記第２板状内側ケース４８ｂ、５０ｂを囲繞する第１板状外側ケース５４ａおよび第２板状外側ケース５４ｂを備える。
【００２３】
第１および第２板状外側ケース５４ａ、５４ｂは、正面視略楕円形状に構成されるとともに、それぞれの開口側端部には、周回するフランジ部１００が形成される。各フランジ部１００の長手方向両端には、蒸発器２２の管体６０に対応する半円筒部１０２と、ＣＯ選択酸化器２８の管体６４に対応する半円筒部１０４が形成され、前記フランジ部１００の両側部には、第１および第２板状内側ケース５０ａ、５０ｂの半円筒部９６ａ、９６ｂに対応する半円筒部１０６ａ、１０６ｂが設けられる。フランジ部１００の一側部には、リークチェック用の管路７４に対応する半円筒部１０７が設けられる。
【００２４】
第１板状外側ケース５４ａの内部には、第１板状内側ケース４８ａを支持するための円盤状膨出部１０８ａ、１０８ｂが形成される一方、第２板状外側ケース５４ｂの内部には、第２板状内側ケース４８ｂを支持する円盤状膨出部１１０ａ、１１０ｂが形成される。膨出部１１０ｂには、蒸発器２２の接続部８６ａ、８６ｂを挿通するための孔部１１２ａ、１１２ｂが形成されている。
【００２５】
第１板状内側ケース４８ａ、５０ａに支持プレート４６を介して蒸発器２２、改質器２６、中間燃焼器３２およびＣＯ選択酸化器２８が配置された状態で、第２板状内側ケース４８ｂ、５０ｂがそれぞれのフランジ部８０、９０を重ね合わせて配置され、前記フランジ部８０、９０同士がスポット溶接等により固定される。第１板状内側ケース４８ａ、５０ａおよび第２板状内側ケース４８ｂ、５０ｂを覆って第１および第２板状外側ケース５４ａ、５４ｂが配置され、それぞれのフランジ部１００が重ね合わされて、例えば、スポット溶接により固定される。
【００２６】
図３に示すように、改質器２６は、第１乃至第５改質触媒層１１４ａ〜１１４ｅと、前記第１乃至第５改質触媒層１１４ａ〜１１４ｅの内周面に固定される筒状の管路部材１１６とを有し、前記第１乃至第５改質触媒層１１４ａ〜１１４ｅの外周面に固定される第１乃至第５流路部材１１８ａ〜１１８ｅと、前記第１乃至第５改質触媒層１１４ａ〜１１４ｅのガス導入面側に配置される整流用金網状部材１２０を備える。
【００２７】
第１乃至第５改質触媒層１１４ａ〜１１４ｅは、銅または亜鉛系の触媒で構成されており、それぞれドーナツ形状のハニカム構造（以下、ハニカム触媒という）に設定されている。各ハニカム触媒のそれぞれの面方向は、改質室４０内の改質用燃料の流れ方向（矢印Ａ方向）に直交するとともに、各ハニカム触媒が矢印Ａ方向に並列されている。
【００２８】
金網状部材１２０は、金属材料、例えば、ステンレス鋼製の網状部材を積層して構成されており、所定の空孔率に設定されている。図４に示すように、金網状部材１２０の外周部には、ガスの流れ方向（矢印Ａ方向）とは逆方向に折曲された外側フランジ部１２１が形成されるとともに、内周側には、同様に逆方向に折曲された内側フランジ部１２３が設けられる。
【００２９】
金網状部材１２０の外側フランジ部１２１は、第１乃至第５改質触媒層１１４ａ〜１１４ｅを構成するフレーム１２５に、例えば、ＴＩＧ溶接またはシーム溶接が施されるとともに、内側フランジ部１２３にも同様に、管路部材１１６の外周部にＴＩＧ溶接またはシーム溶接が施される。金網状部材１２０の外側フランジ部１２１および内側フランジ部１２３には、フレーム１２５および管路部材１１６との溶接部位に、他の部位よりも高密度な圧縮部位１２１ａ、１２３ａが設けられている。この圧縮部位１２１ａ、１２３ａは、外側フランジ部１２１および内側フランジ部１２３の端部側に向かって高密度になるように傾斜成形されている。
【００３０】
金網状部材１２０は、適切な圧力損失を有しており、第１乃至第５改質触媒層１１４ａ〜１１４ｅへの改質用燃料の流れを均等化するとともに、各触媒層面内の流れを均等化する機能を有している。
【００３１】
管路部材１１６の外周部には、第１乃至第５改質触媒層１１４ａ〜１１４ｅに対応して複数の孔部１２２が形成されている。図３に示すように、管路部材１１６の矢印Ａ方向下流側には、この管路部材１１６内を改質用燃料が通過することを阻止するためにカバー部材１２４が設けられる。
【００３２】
カバー部材１２４は、第１乃至第５流路部材１１８ａ〜１１８ｅと略同様の形状を有しており、管路部材１１６に挿入される有底円筒部１２６を設ける。有底円筒部１２６から矢印Ａ方向に向かって拡径する略円錐部１２８には、ガスを通過させるための複数の孔部１２９が形成されており、この略円錐部１２８の端部には、第１および第２板状内側ケース５０ａ、５０ｂの膨出部９８ａ、９８ｂに把持されるリング部１３１が一体的に設けられている。
【００３３】
図５は、金網状部材１２０の外側フランジ部１２１と内側フランジ部１２３とに、圧縮部位１２１ａ、１２３ａを成形するための成形機１４０の概略説明図である。この成形機１４０を構成するベース１４２にモータ１４４が装着されており、このモータ１４４を収容する架台１４６が、前記ベース１４２上に固定される。
【００３４】
架台１４６には、ベアリング１４８を介して回転軸１５０が回転自在に支持されるとともに、モータ１４４と前記回転軸１５０とが駆動ベルト１５２を介して連結されている。回転軸１５０の端部に回転プレート１５４が設けられ、この回転プレート１５４の端面に外周拘束治具１５６が固定されている。ベース１４２上には、加圧部１５８が立設されるとともに、この加圧部１５８の上部には、加圧治具１６０が図示しないアクチュエータを介して矢印方向に加圧可能に装着されている。
【００３５】
次に、金網状部材１２０を成形する作業について、図６を参照しながら以下に説明する。
【００３６】
まず、網状部材が積層して構成された多孔質金属板が加工され、所定のドーナツ形状を有するフィルタ素材１７０が得られる一方、ＳＵＳ材によりこのフィルタ素材１７０と略同一寸法の金属板１７２が形成される（図６の（ａ）および（ｂ）参照）。フィルタ素材１７０と金属板１７２とは、潤滑油１７４を介して互いに重ねられた状態で（図６の（ｃ）参照）、図６の（ｄ）に示すように、外形成形機１７６にセットされる。
【００３７】
外形成形機１７６では、フィルタ素材１７０および金属板１７２の外周部にロール絞り成形が施される。このため、図６の（ｅ）に示すように、フィルタ素材１７０および金属板１７２の外周には、それぞれ外側フランジ部１２１、１７２ａが成形される。次いで、フィルタ素材１７０および金属板１７２の内周は、内周成形機１７８により成形されて、内側フランジ部１２３、１７２ｂが成形される。
【００３８】
このようにして成形された金網状部材１２０は、金属板１７２から取り外されて成形機１４０にセットされる。この成形機１４０では、図５に示すように、金網状部材１２０が回転プレート１５４の装着面にスリーブ部材１６２を介して芯出し保持されており、モータ１４４の作用下に駆動ベルト１５２を介して回転軸１５０が回転する。この回転軸１５０は、ベアリング１４８を介して水平方向に支持されており、この回転軸１５０と一体的に回転プレート１５４が回転する。
【００３９】
その際、加圧部１５８に設けられている加圧治具１６０は、図示しないアクチュエータの作用下に金網状部材１２０の外側フランジ部１２１の内面側を矢印方向に押圧しており、前記加圧治具１６０と外周拘束治具１５６とを介して前記外側フランジ部１２１に加圧処理が施される。これにより、金網状部材１２０の外側フランジ部１２１には、先端側に向かって傾斜する高密度部位である圧縮部位１２１ａが成形される（図６の（ｆ）参照）。
【００４０】
さらに、金網状部材１２０の内側フランジ部１２３には、同様に、加圧処理が施される。このため、内側フランジ部１２３には、他の部位よりも高密度な圧縮部位１２３ａが成形される。金網状部材１２０の外側フランジ部１２１および内側フランジ部１２３に成形処理が施された後、この金網状部材１２０は、成形機１４０から取り外されてシーム溶接機１８０にセットされる。このシーム溶接機１８０では、金網状部材１２０の外側フランジ部１２１とフレーム１２５および内側フランジ部１２３と管路部材１１６とがシーム溶接される（図６の（ｇ）参照）。
【００４１】
このように、本実施形態では、金網状部材１２０の外側フランジ部１２１および内側フランジ部１２３に他の部位よりも高密度となる圧縮部位１２１ａ、１２３ａが成形され、この圧縮部位１２１ａ、１２３ａとフレーム１２５および管路部材１１６とがシーム溶接されている。このため、溶着部位となる圧縮部位１２１ａ、１２３ａの空孔率が相当に小さなものとなり、シーム溶接時に内部気孔の膨張による貫通気孔やブローホール等の欠陥が発生することを確実に阻止することができる。
【００４２】
これにより、シーム溶接によるナゲットの溶接品質が向上するとともに、溶接体である金網状部材１２０と第１乃至第５流路部材１１８ａ〜１１８ｅとの接合強度や圧損分布が均一に保持される。しかも、フィラーワイヤー等の溶加材を投入する必要がなく、重量の増加を抑えることができ、特に、車載用として使用される際に要求される軽量化や昇温特性を満たすことが可能になる。
【００４３】
従って、本実施形態では、簡単な工程および構成で、金網状部材１２０と第１乃至第５流路部材１１８ａ〜１１８ｅとを強固にかつ圧損特性を損なうことなく溶着することができるという効果が得られる。
【００４４】
また、圧縮部位１２１ａ、１２３ａは、端部側に向かって高密度になるように傾斜成形されている（図４参照）。このため、外側フランジ部１２１および内側フランジ部１２３をフレーム１２５および管路部材１１６にシーム溶接を施す際に、それぞれの圧縮部位１２１ａ、１２３ａの形状に沿って溶接条件が徐々に変化しても、急激な溶接条件の変化による折れ等を有効に回避することが可能になる。
【００４５】
なお、本実施形態では、外側フランジ部１２１および内側フランジ部１２３をフレーム１２５および管路部材１１６にシーム溶接を施す場合について説明したが、例えば、溶接トーチを用いてＴＩＧ溶接等を行うことも可能である。
【００４６】
次に、上記のように構成される本実施形態に係る燃料改質装置１０の動作について、詳細に説明する。
【００４７】
まず、燃料改質装置１０の始動時には、図１に示すように、始動燃焼器３４にメタノールタンク１６からメタノールが供給され、このメタノールが燃焼して高温の燃焼ガスが生成される。この燃焼ガスに空気が混合されて前記燃焼ガスの温度が調整された状態で、改質室４０に配置されている第１乃至第５改質触媒層１１４ａ〜１１４ｅを昇温させる。
【００４８】
一方、中間燃焼器３２には、始動燃焼器３４の放熱量を利用して管路７０ａ、７０ｂからメタノール蒸気が導入されており、燃料改質装置１０全体の暖機が行われる。その際、三方切り換え弁３８の作用下に、改質ガスの経路が経路３７ａから切り離されてリターン経路３７ｂに連通しており、不安定な改質ガスが燃料電池スタック１４に送られることを阻止している。
【００４９】
次いで、混合器２０を介してメタノールおよび水が所定の混合比に混合されたメタノール水溶液は、蒸発器２２に供給される。この蒸発器２２では、触媒燃焼器２４で発生した高温の燃焼ガスと蒸発ガスとが熱交換することによってメタノール水溶液が蒸気化し、空気供給器３０から送られる空気と混合されて改質器２６内に供給される一方、始動燃焼器３４の駆動が停止される。
【００５０】
改質器２６に供給された改質用燃料は、図３に示すように、管路部材１１６内に導入されて孔部１２２から第１乃至第５改質触媒層１１４ａ〜１１４ｅに向かって導出される。第１乃至第５改質触媒層１１４ａ〜１１４ｅでは、改質用燃料中のメタノール水蒸気および酸素によって発熱反応である酸化反応と吸熱反応である燃料改質反応とが行われる。この第１乃至第５改質触媒層１１４ａ〜１１４ｅを通って生成される改質ガスは、改質室４０内を矢印Ａ方向に流れ、カバー部材１２４の略円錐部１２８に形成された孔部１２９およびガス流路４２を通って中間燃焼器３２側に送られ、さらにガス流路４２を介してＣＯ選択酸化器２８に送られる。
【００５１】
図１に示すように、ＣＯ選択酸化器２８では、改質ガス中のＣＯが選択的に酸化除去された後、熱交換器３６に導入されて所定の燃料電池作動温度（例えば、８０℃）まで温調された後、三方切り換え弁３８の作用下に経路３７ａを通って燃料電池スタック１４に供給される。この燃料電池スタック１４には、酸化剤ガス、例えば、空気が供給されており、改質ガス中の水素ガスとこの空気中の酸素ガスとが反応して発電が開始される。
【００５２】
この場合、本実施形態では、管路部材１１６の孔部１２２から第１乃至第５改質触媒層１１４ａ〜１１４ｅ側に導入される改質用燃料は、金網状部材１２０を通って抵抗が付与されるため、前記第１乃至第５改質触媒層１１４ａ〜１１４ｅの全面にわたって前記改質用燃料を均一に供給することが可能になる。これにより、第１乃至第５改質触媒層１１４ａ〜１１４ｅの全面を有効利用することができ、改質反応が効率的に遂行されるという効果が得られる。特に、ドーナツ状に設定されている第１乃至第５改質触媒層１１４ａ〜１１４ｅの全面にわたって改質用燃料を均一に供給することが可能になり、改質器２６全体のコンパクト化が容易に遂行されるという効果が得られる。
【００５３】
また、金網状部材１２０の周面部に改質用燃料の流れ方向とは反対側に突出して外側フランジ部１２１が形成され、この外側フランジ部１２１は、フレーム１２５にシーム溶接（またはＴＩＧ溶接）が施されている（図４参照）。このため、第１乃至第５改質触媒層１１４ａ〜１１４ｅの外周部側に改質用燃料の通過し難い部位が存在することがなく、前記第１乃至第５改質触媒層１１４ａ〜１１４ｅの全面を有効利用することが可能になり、改質反応が効率的に行われるという効果がある。しかも、外側フランジ部１２１がフレーム１２５に対して強固かつ確実に溶接されることにより、溶接不良による圧力損失を防止することができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明に係る燃料改質装置では、改質器を構成する改質触媒層のガス導入面側に整流用金網状部材が配置されており、この整流用金網状部材は、流路部材に溶着される部位が他の部位よりも高密度に構成されており、溶着部位の気孔率を小さくすることができる。このため、整流用金網状部材の内部気孔に起因する溶接欠陥を確実に阻止し、強固にかつ圧損特性を損なうことなく溶着することが可能になる。しかも、溶加材等を投入する必要がなく、製造費の高騰や重量の増加を回避することができ、特に、車載構造として好適に対応することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料改質装置が組み込まれる燃料電池システムの概略構成説明図である。
【図２】前記燃料改質装置を構成する内側ケーシング手段、外側ケーシング手段および各コンポーネントの分解斜視説明図である。
【図３】図２に示す内側ケーシング手段および外側ケーシング手段の一部断面説明図である。
【図４】改質器に装着される金網状部材の説明図である。
【図５】前記金網状部材を成形する成形機の概略説明図である。
【図６】前記整流用フィルタ部材の成形工程の説明図である。
【符号の説明】
１０…燃料改質装置              １２…燃料電池システム
１４…燃料電池スタック          ２０…混合器
２２…蒸発器                    ２４…触媒燃焼器
２６…改質器                    ２８…ＣＯ選択酸化器
３２…中間燃焼器                ４０…改質室
４２…ガス流路                  ４４…内側ケーシング手段
４５…外側ケーシング手段        ５２…閉塞空間
１１４ａ〜１１４ｅ…改質触媒層  １１８ａ〜１１８ｅ…流路部材
１２０…金網状部材              １２１…外側フランジ部
１２１ａ、１２３ａ…圧縮部位    １２２…孔部
１２３…内側フランジ部          １２４…カバー部材
１２５…フレーム                １４０…成形機
１４４…モータ                  １５０…回転軸
１５４…回転プレート            １５６…外周拘束治具
１５８…加圧部                  １６０…加圧治具
１７０…フィルタ素材            １７６…外形成形機
１８０…シーム溶接機
【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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