(57)【要約】【課題】触媒充填作業時に確実に各触媒層の頂部に均一に触媒を充填させることができ、改質性能の安定性と反応管の耐久性向上と且つ触媒充填の際の時間短縮できる改質装置を提供する。【解決手段】仕切部材１４と、各触媒層５の高さに合わせた長さを有し、仕切部材１４を鉛直方向に支持する複数個の支持脚１５からなる触媒保持部材１２を外管２と内管３との間に外管２と内管３から分離された状態で複数段積み重ねて触媒層５を区分する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外管と内管とで２重管構造に構成され、且つ、前記外管と前記内管との間の環状空間に触媒が充填された触媒層を備えた反応管と、前記反応管を内方側から加熱する加熱手段とを備え、前記反応管内に原料を流動させて改質反応をさせる、燃料電池発電装置用の改質装置において、前記触媒層内の前記外管と前記内管との間に配置された透孔を備えた仕切部材と、前記仕切部材を鉛直方向に支持する複数個の支持脚からなる触媒保持部材を前記外管及び前記内管と夫々分離された状態で複数段積み重ねて設け、前記触媒層を区分して構成したことを特徴とする改質装置。
【請求項２】
前記仕切部材と前記支持脚とは一体化されている請求項第１記載の改質装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼器から送出される燃焼ガスの熱を利用して炭化水素等の原料を水蒸気と水蒸気改質反応させて水素リッチな改質ガスを生成すると共に、上記改質ガス中の一酸化炭素濃度を低減させることを特徴とする燃料電池発電装置における改質装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の改質装置は、外管と内管とにより２重管構造に形成される反応管内の触媒層を外管と内管との間にわたるように固定した仕切板によって区分して外管および内管の熱膨張などに起因する触媒の沈降を防止している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、触媒層の内部に複数の帯状伝熱体を設け、内管の外周部に対して幅方向の一方の側縁を溶接等の方法で固定して触媒層を形成しているものもある（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
前記従来の改質装置の構成を図３に示す。
【０００５】
反応管１６は、外管１７と内管１８とで２重管構造に構成され、且つ、外管１７と内管１８との間の環状空間に触媒１９が充填された触媒層２０を備えている。
反応管１６を管内方側から加熱する加熱手段２１の燃焼器２２と該燃焼器２２からの燃焼ガスが放出される燃焼筒２３が反応管１６の内管１８に設けられ、燃焼筒２３と反応管１６の内管１８との間の環状空間で燃焼器２２より送出される燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路２４を設けており、燃焼ガス流路２４を通過した燃焼ガスの熱で反応管１６内の触媒１９を加熱している。
【０００６】
反応管１６内において外管１７と内管１８の熱膨張収縮で触媒１９が沈降し、触媒層２０の頂部に触媒が存在しない非触媒空間が生じるのを効果的に防止するように反応管１６内の外管１７と内管１８との間にわたるように仕切部材２５を溶接等で固定して外管１７および内管１８の熱変形による触媒１９の沈降を防止している。
【特許文献１】特開平９−１２４３０１号公報
【特許文献２】特開平６−１１５９０２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記構成では、触媒１９の充填時に反応管１６の一方から各仕切部材２５を通過させて触媒１９を入れていくことになるので、仕切部材２５で区分された触媒層２０の頂部に均一に触媒１９を充填することが困難で、触媒層２０の頂部に非触媒空間が生じる可能性が高くなり、改質効果が不安定になり且つ反応管１６の耐久性を損ねるという課題を有していた。
【０００８】
合わせて、触媒１９の充填の際に時間がかかるという課題を有していた。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、触媒充填作業時に確実に触媒層の頂部に均一に触媒を充填させることができ、改質性能の安定性と反応管の耐久性向上と且つ触媒充填の際の時間短縮ができる改質装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本発明の改質装置は、外管と内管とで２重管構造に構成され、且つ、前記外管と前記内管との間の環状空間に触媒が充填された触媒層を備えた反応管と、前記反応管を内方側から加熱する加熱手段とを備え、前記反応管内に原料を流動させて改質反応をさせる、燃料電池発電装置用の改質装置において、前記触媒層内の前記外管と前記内管との間に配置された透孔を備えた仕切部材と、前記仕切部材を鉛直方向に支持する複数個の支持脚からなる触媒保持部材を前記外管及び前記内管と夫々分離された状態で複数段積み重ねて設け、前記触媒層を区分して構成したことを特徴とするものである。
【００１１】
これによって触媒と触媒保持部材を交互に反応管に充填することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の改質装置は、触媒層内の外管と内管との間に配置された透孔を備えた仕切部材と、仕切部材を鉛直方向に支持する複数個の支持脚からなる触媒保持部材を外管及び内管と夫々分離された状態で複数段積み重ねて設け、触媒層を区分して構成することで触媒充填作業時に確実に触媒層の頂部に均一に触媒を充填させることができ、外管および内管の熱変形による触媒の沈降を防止するとともに改質性能の安定性と反応管の耐久性向上と且つ触媒充填の際の時間短縮を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の第１の発明の改質装置は、外管と内管とで２重管構造に構成され、且つ、外管と内管との間の環状空間に触媒が充填された触媒層を備えた反応管と、反応管を内方側から加熱する加熱手段とを備え、反応管内に原料を流動させて改質反応をさせる、燃料電池発電装置用の改質装置において、触媒層内の外管と内管との間に配置された透孔を備えた仕切部材と、仕切部材を鉛直方向に支持する複数個の支持脚からなる触媒保持部材を外管及び内管と夫々分離された状態で複数段積み重ねて設け、触媒層を区分して構成したものである。
【００１４】
これによって触媒と触媒保持部材を交互に反応管に充填することができるので、外管および内管の熱変形による触媒の沈降を防止するとともに改質性能の安定性と反応管の耐久性向上と触媒充填の際の時間短縮をすることができる。
【００１５】
本発明の第２の発明の改質装置は、第１の発明に加えて仕切部材と支持脚とは一体化されている構成としたもので触媒保持部材が安定して配置できるので触媒層内の触媒充填密度がより均一にできることとなり、改質性能の安定性と反応管の耐久性を向上することができる。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１および後述する実施の形態２における改質装置の全体構成を示す断面図で、図２は図１に示す改質装置の反応管の構成を示す斜視図である。
【００１６】
図１において、反応管１は外管２と内管３とで２重管構造に構成され、且つ、外管２と内管３との間の環状空間に触媒４が充填された触媒層５を備えている。
【００１７】
加熱手段６は反応管１を内方側から加熱するもので、燃焼器７と燃焼器７からの燃焼ガスが放出される燃焼筒８とが反応管１の内側に設けられ、燃焼器７は、都市ガス（またはＬＰＧ）や燃料電池から排出されるオフガス（未反応水素ガス）や都市ガスとオフガスを混合した燃料ガスを燃焼させ高温の燃焼ガスを放出する。
【００１８】
さらに燃焼器７からの燃焼ガスが放出される燃焼筒８と、燃焼筒８の外側に設けられた
反応管１の内管３との間の環状空間で燃焼器７より送出される燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路９を構成しており、燃焼ガス流路９を通過した燃焼ガスの熱で反応管１内の触媒４を加熱している。
【００１９】
改質反応に必要な原料は原料供給部１０から供給し、水蒸気は水供給部１１より供給する。水供給部１１より供給された水蒸気は、原料と共に反応管１内に流動させ、触媒層５内で改質反応した改質ガスは反応管１を通過する。
【００２０】
触媒保持部材１２は外管２と内管３との間の、触媒層５が構成される位置に、外管２と内管３との間にわたるように配置され、原料と水蒸気を流動させる透孔１３を備えた仕切部材１４と、その長さを各触媒層の高さに合わせて鉛直方向に支持する複数個の支持脚１５とからなり外管２及び内管３と夫々と分離された状態で複数段積み重ねて設け、複数個の仕切部材１４で各触媒層５を区分している。
【００２１】
支持脚１５は各触媒層に３個以上均等に配列される共に、上部に積み重ねられる触媒保持部材１２と触媒４の重量を支える強度を有している。
【００２２】
本発明の第１の実施の形態の改質装置は以上のように構成されたもので、これによって
触媒４を充填する時に、まず触媒保持部材１２を指定の位置にセットし、予め各触媒層に充填する量を計量した触媒４を反応管１内に充填した後に、次の触媒保持部材１２の仕切部材１４と既にセットされた触媒保持部材１２の支持脚１５とが接するようにセットし、次の触媒層５に触媒４を充填する。
【００２３】
触媒量は予め各触媒層５に充填する量が計量されているので支持脚１５の高さまできっちり入り、次の触媒保持部材１２の仕切部材１４との間に非触媒空間が生じるのを効果的に防止することができる。
【００２４】
この繰り返しで触媒４と触媒保持部材１２を交互に反応管に充填することができるので、
外管２および内管３の熱変形による触媒４の沈降を防止するとともに改質性能の安定性と反応管１の耐久性向上と且つ触媒充填の際の時間を短縮することができる。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の改質装置は上記実施の形態１の改質装置において、仕切部材１４と支持脚１５とは固定され一体化した構成としたもので、触媒保持部材１２が安定して配置でき、触媒層５内の触媒充填密度がより均一にできるので改質性能の安定と反応管の耐久性を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
以上のように、本発明にかかる改質装置は、燃焼器から送出される燃焼ガスの熱を利用し、炭化水素等の原料を水蒸気と水蒸気改質反応させて水素リッチな改質ガスを生成する際に、改質性能の向上と、触媒層を構成する反応管の耐久性向上と且つ触媒充填の際の時間短縮をすることができるので、触媒を使用して原料の改質反応により改質ガスを生成しうる触媒反応機器等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１および２における改質装置の全体構成を示す断面図
【図２】同改質装置の反応管の構成を示す斜視図
【図３】従来の改質装置の全体構成を示す断面図
【符号の説明】
【００２７】
１    反応管
２    外管
３    内管
４    触媒
５    触媒層
６    加熱手段
１２    触媒保持部材
１３    透孔
１４    仕切部材
１５    支持脚
【図１】
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【図２】
2009018962.tif 000004
【図３】
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