JP2003286003A - Reformer - Google Patents
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Landscapes
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は原料ガスを改質して
改質ガスを生成する改質器に関し、例えば分散電源用燃
料電池発電システムにおける改質器に適用して有用なも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reformer for reforming a raw material gas to generate a reformed gas, and is useful when applied to a reformer in a fuel cell power generation system for distributed power sources.
【0002】[0002]
【従来の技術】原料ガス(天然ガス等の炭化水素系ガ
ス)に水蒸気を添加した後、この水蒸気が添加された原
料ガスを加熱された改質触媒に流して、この改質触媒で
の改質反応を促進することにより、水素リッチな改質ガ
スを生成する燃料電池用の改質器が知られている。な
お、この改質器で生成された改質ガスは更に後段の変成
器において化学反応により燃料電池にとって有害な一酸
化炭素が除去された後、燃料電池の水素極側へ供給され
る。2. Description of the Related Art After steam is added to a raw material gas (hydrocarbon-based gas such as natural gas), the steam-added raw material gas is flowed to a heated reforming catalyst to improve the reforming catalyst. A reformer for a fuel cell that produces a hydrogen-rich reformed gas by promoting a quality reaction is known. The reformed gas generated in this reformer is supplied to the hydrogen electrode side of the fuel cell after carbon monoxide harmful to the fuel cell is removed by a chemical reaction in the latter-stage shift converter.
【0003】図11は従来の改質触媒層における伝熱の
様子を示す説明図である。図11(a)に示すように、
一般に改質器では空間部に粒状(球状)の改質触媒1を
充填してなる改質触媒層2を備えている。水蒸気が添加
された原料ガスは矢印Aのように改質触媒層2に上から
下へ流され、この改質触媒層2における改質反応によっ
て改質される。その結果、改質触媒層2の下側から水素
リッチな改質ガスが出てくる(矢印B)。そして、この
ときの改質触媒層2における改質反応(吸熱反応)を促
進するため、片側加熱方式の場合には矢印Cのように改
質触媒層2の片側に高温ガスを流し、この高温ガスによ
って矢印Aのように改質触媒層2を片側から加熱する。FIG. 11 is an explanatory view showing a state of heat transfer in a conventional reforming catalyst layer. As shown in FIG. 11 (a),
Generally, a reformer is provided with a reforming catalyst layer 2 formed by filling a space portion with a granular (spherical) reforming catalyst 1. The raw material gas to which steam has been added flows from the top to the bottom in the reforming catalyst layer 2 as indicated by arrow A, and is reformed by the reforming reaction in the reforming catalyst layer 2. As a result, hydrogen-rich reformed gas comes out from the lower side of the reforming catalyst layer 2 (arrow B). Then, in order to promote the reforming reaction (endothermic reaction) in the reforming catalyst layer 2 at this time, in the case of the one-side heating method, a high temperature gas is flown to one side of the reforming catalyst layer 2 as shown by an arrow C, and this high temperature The gas is used to heat the reforming catalyst layer 2 from one side as indicated by arrow A.
【0004】しかし、この場合には改質触媒2における
温度分布が、図11(b)に示すような温度分布となっ
てしまう。即ち、半径方向(改質触媒層2の厚さ方向)
において、改質触媒層2の片側(高温ガスを流す側)の
温度が高く、反対側(高温ガスを流さない側)の温度が
低い状態となる。特に改質触媒1の担体が多孔質なセラ
ミックス製のものである場合には改質触媒自体の熱伝導
率が悪いため、改質触媒2の片側と反対側の温度差が大
きくなる。また、改質器をコンパクトにするためには改
質触媒層2の厚さを厚して改質触媒層2の長さを短くす
ればよいが、改質触媒層2を厚くすると、その片側と反
対側の温度差は更に大きくなってしまう。However, in this case, the temperature distribution in the reforming catalyst 2 becomes a temperature distribution as shown in FIG. 11 (b). That is, in the radial direction (thickness direction of the reforming catalyst layer 2)
In, the temperature of one side (the side through which the high temperature gas flows) of the reforming catalyst layer 2 is high, and the temperature on the other side (the side through which the high temperature gas does not flow) is low. In particular, when the carrier of the reforming catalyst 1 is made of porous ceramics, the thermal conductivity of the reforming catalyst itself is poor, so that the temperature difference between the one side and the other side of the reforming catalyst 2 becomes large. Further, in order to make the reformer compact, it is sufficient to increase the thickness of the reforming catalyst layer 2 and reduce the length of the reforming catalyst layer 2. And the temperature difference on the opposite side becomes even larger.
【0005】そして、改質触媒層2の片側と反対側の温
度差が大きいと、改質触媒層2の片側と反対側とで改質
ガスの平衡ガス組成が大きく異なってしまい、所望の均
一なガス組成の改質ガスを得ることができない。If the temperature difference between the one side and the opposite side of the reforming catalyst layer 2 is large, the equilibrium gas composition of the reforming gas greatly differs between the one side and the opposite side of the reforming catalyst layer 2, resulting in a desired uniform distribution. A reformed gas having a different gas composition cannot be obtained.
【0006】そこで、従来、特開平2000−2610
1公報などに示されているように改質触媒層の内面(伝
熱面)に伝熱フィンを突設することによって、伝熱特性
の向上が図られている。同公報に示されている改質器の
概要を図12に基づいて説明する。なお、図12(a)
は改質器の縦断面図、図12(b)は図12(a)のE
−E線矢視断面図である。Therefore, in the past, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-2610 has been used.
As disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 1-2003, heat transfer characteristics are improved by providing heat transfer fins on the inner surface (heat transfer surface) of the reforming catalyst layer. The outline of the reformer shown in the publication will be described with reference to FIG. In addition, FIG.
Is a longitudinal sectional view of the reformer, and FIG. 12 (b) is E of FIG. 12 (a).
It is a sectional view taken along the line E.
【0007】図12に示す改質器には中間筒体11と内
側筒体12との間の空間部に粒状(球状)の改質触媒1
8を充填してなる改質触媒層13が備えられている。こ
の改質触媒層13に原料ガスを上から下へ流すと、この
改質触媒層13での改質反応によって原料ガスが改質さ
れる。その結果、改質触媒層13の下側から水素リッチ
な改質ガスが出てくる。また、内側筒体12の内側には
燃焼筒体14が設けられ、この燃焼筒体14内にはバー
ナ15が設けれている。そして、改質触媒層13の内面
(内側筒体12の外周面)16には複数の上下方向に延
びる伝熱フィン17が、溶接等により、周方向に一定の
間隔で突設されている。The reformer shown in FIG. 12 has a granular (spherical) reforming catalyst 1 in the space between the intermediate cylinder 11 and the inner cylinder 12.
A reforming catalyst layer 13 filled with 8 is provided. When the raw material gas is passed through the reforming catalyst layer 13 from top to bottom, the raw material gas is reformed by the reforming reaction in the reforming catalyst layer 13. As a result, hydrogen-rich reformed gas comes out from the lower side of the reforming catalyst layer 13. A combustion cylinder 14 is provided inside the inner cylinder 12, and a burner 15 is provided in the combustion cylinder 14. A plurality of heat transfer fins 17 extending in the vertical direction are provided on the inner surface 16 of the reforming catalyst layer 13 (the outer peripheral surface of the inner cylindrical body 12) so as to project in the circumferential direction at regular intervals by welding or the like.
【0008】従って、この改質器ではバーナ15に燃料
と空気とを供給して燃焼することにより高温ガスを生成
し、この高温ガスを内側筒体12と燃焼筒体14との間
の高温ガス流路20に下から上へ流すと、この高温ガス
により改質触媒層13が片側(内側筒体12の内周側)
から加熱される。そして、このときに高温ガスの熱は伝
熱フィン17によって効率よく半径方向に伝えられるた
め、改質触媒層13の片側(改質触媒層13の内径側)
と反対側(改質触媒層13の外径側)の温度差が小さく
なる。Therefore, in this reformer, high temperature gas is produced by supplying fuel and air to the burner 15 and burning it, and the high temperature gas is generated between the inner cylinder 12 and the combustion cylinder 14. When flowing from the bottom to the top in the flow path 20, the high temperature gas causes the reforming catalyst layer 13 to be on one side (the inner peripheral side of the inner cylindrical body 12).
Is heated from. At this time, the heat of the high-temperature gas is efficiently transferred in the radial direction by the heat transfer fins 17, so that one side of the reforming catalyst layer 13 (inner side of the reforming catalyst layer 13).
The temperature difference on the opposite side (outer diameter side of the reforming catalyst layer 13) becomes smaller.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】ところが、各伝熱フィ
ン17は上下方向に延びる一体のものであるため、改質
触媒層13の周方向における温度分布は、伝熱フィン1
7の近くで最も温度が高く、伝熱フィン17から離れる
にしたがって温度が低下し、隣り合う伝熱フィン17の
中間位置で最も温度が低い温度分布となる。即ち、原料
ガスの混合は改質触媒層13におけるスタティックミキ
サー効果によって行われるが、従来の伝熱フィン17の
構成では伝熱フィン17間の中心部分と伝熱フィン17
の近傍部分とで比較的大きな温度差が生じてしまう。However, since the heat transfer fins 17 are integral with each other and extend in the vertical direction, the temperature distribution in the circumferential direction of the reforming catalyst layer 13 depends on the heat transfer fins 1.
7, the temperature is highest, the temperature decreases as it moves away from the heat transfer fins 17, and the temperature distribution has the lowest temperature at the intermediate position between the adjacent heat transfer fins 17. That is, although the raw material gas is mixed by the static mixer effect in the reforming catalyst layer 13, in the conventional heat transfer fin 17, the heat transfer fin 17 and the central portion between the heat transfer fins 17 are mixed.
A relatively large temperature difference will occur between the vicinity of and.
【0010】これを解決するには伝熱フィン17の枚数
を増やして伝熱フィン17の間隔(ピッチ)を狭める
(例えば20mm以下にする)必要があるが、この場合
には改質触媒層13における熱容量が増加し、また、改
質触媒18の充填部が減少するため、その分、改質触媒
層13を上下方向に長くする必要があり、改質器の容積
が増加する。To solve this, it is necessary to increase the number of heat transfer fins 17 and narrow the interval (pitch) between the heat transfer fins 17 (for example, 20 mm or less). In this case, the reforming catalyst layer 13 Since the heat capacity of the reforming catalyst 18 increases and the filling portion of the reforming catalyst 18 decreases, it is necessary to lengthen the reforming catalyst layer 13 in the vertical direction, and the reformer capacity increases.
【0011】また、改質ガスを所望のガス組成とする
(メタンの量を低減する)には改質触媒層13の出口に
おける改質ガス温度を設定温度に制御する必要がある
が、従来のような一体の伝熱フィン17では半径方向の
熱伝導だけでなく、原料ガス(改質ガス)の流れ方向に
沿って上方へも熱伝導が生じてしまうことから、改質触
媒層出口の改質ガス温度を設定温度に制御するには、こ
の伝熱フィン17による上方への熱伝導を考慮して必要
以上の熱を改質触媒層13に与える必要があるため、加
熱効率が悪い。Further, in order to make the reformed gas have a desired gas composition (to reduce the amount of methane), it is necessary to control the reformed gas temperature at the outlet of the reforming catalyst layer 13 to a set temperature. With such an integrated heat transfer fin 17, not only the heat conduction in the radial direction but also the heat conduction occurs in the upward direction along the flow direction of the raw material gas (reformed gas). In order to control the quality gas temperature to the set temperature, it is necessary to give more heat than necessary to the reforming catalyst layer 13 in consideration of the upward heat conduction by the heat transfer fins 17, so that the heating efficiency is poor.
【0012】従って、本発明は上記の事情に鑑み、効率
的に加熱することができ、改質触媒層の厚さ方向だけで
なく原料ガスの流れ方向と直交する方向の温度分布も均
一にすることができる構造の改質触媒層を備えた改質器
を提供することを課題とする。Therefore, in view of the above circumstances, the present invention enables efficient heating, and makes the temperature distribution not only in the thickness direction of the reforming catalyst layer but also in the direction orthogonal to the flow direction of the raw material gas. An object of the present invention is to provide a reformer provided with a reforming catalyst layer having a structure capable of achieving the above.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する第1
発明の改質器は、改質触媒層の内面に伝熱フィンを突設
し、前記改質触媒層には原料ガスを流すとともに前記改
質触媒層の前記伝熱フィンを突設した面の反対側には高
温ガスを流して、この高温ガスで前記改質触媒層を加熱
して前記改質触媒層におる改質反応を促進することによ
り、改質ガスを生成する改質器において、前記伝熱フィ
ンは、前記原料ガスの流れ方向に沿って複数枚配列され
ることにより前記原料ガスの流れ方向に複数の層を成す
とともに各層では前記原料ガスの流れ方向と直交する方
向に所定のピッチで複数枚配列され、且つ、隣接する層
の伝熱フィン同士の前記原料ガスの流れ方向と直交する
方向の位置が、前記原料ガスの流れ方向と直交する方向
にずれるように配置されていることを特徴とする。[Means for Solving the Problems] First to solve the above problems
In the reformer of the invention, heat transfer fins are provided on the inner surface of the reforming catalyst layer, and a raw material gas is caused to flow through the reforming catalyst layer and a surface of the reforming catalyst layer on which the heat transfer fins are provided is projected. In a reformer that generates a reformed gas by flowing a high-temperature gas on the opposite side and heating the reforming catalyst layer with the high-temperature gas to promote the reforming reaction in the reforming catalyst layer, A plurality of the heat transfer fins are arranged along the flow direction of the raw material gas to form a plurality of layers in the flow direction of the raw material gas, and each layer has a predetermined direction in a direction orthogonal to the flow direction of the raw material gas. A plurality of sheets are arranged at a pitch, and the positions of the heat transfer fins of the adjacent layers in the direction orthogonal to the flow direction of the raw material gas are arranged so as to be displaced in the direction orthogonal to the flow direction of the raw material gas. It is characterized by
【0014】また、第2発明の改質器は、第1発明の改
質器において、前記伝熱フィンは、前記隣接する層の伝
熱フィン同士の前記原料ガスの流れ方向と直交する方向
の位置が、前記原料ガスの流れ方向と直交する方向に1
/2ピッチずれるように配置されていることを特徴とす
る。The reformer of the second invention is the reformer of the first invention, wherein the heat transfer fins are arranged in a direction orthogonal to the flow direction of the source gas between the heat transfer fins of the adjacent layers. The position is 1 in the direction orthogonal to the flow direction of the raw material gas.
It is characterized in that they are arranged so as to be shifted by / 2 pitch.
【0015】また、第3発明の改質器は、第1又は第2
発明の改質器において、前記原料ガスの流れ方向の下流
側に位置する伝熱フィンは、前記原料ガスの流れ方向の
上流側に位置する伝熱フィンに比べて前記原料ガスの流
れ方向の長さが短くなっていることを特徴とする。The reformer of the third invention is the first or second reformer.
In the reformer of the invention, the heat transfer fin located on the downstream side in the flow direction of the raw material gas is longer than the heat transfer fin located on the upstream side in the flow direction of the raw material gas in the flow direction of the raw material gas. Is shorter.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【0017】<実施の形態1>図1は本発明の実施の形
態1に係る燃料電池用改質器の縦断面図(図2のH−H
線矢視断面図)、図2は図1のG−G線矢視断面図、図
3は前記改質器における改質触媒層部分の斜視図、図4
は前記改質触媒層に設けた伝熱フィンの配置を示す図、
図5は前記伝熱フィンの加工方法を示す図である。ま
た、図6は伝熱フィンの他の配置例を示す正面図、図7
(a)は伝熱フィンの他の配置例を示す斜視図、図7
(b)は図7(a)に示す伝熱フィンのL方向矢視図、
図8は平板状の改質触媒層の例を示す斜視図である。<First Embodiment> FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a fuel cell reformer according to a first embodiment of the present invention (H-H in FIG. 2).
2 is a sectional view taken along the line GG of FIG. 1, FIG. 3 is a perspective view of the reforming catalyst layer portion of the reformer, and FIG.
Is a diagram showing an arrangement of heat transfer fins provided in the reforming catalyst layer,
FIG. 5 is a diagram showing a method of processing the heat transfer fins. Further, FIG. 6 is a front view showing another arrangement example of the heat transfer fins, and FIG.
7A is a perspective view showing another arrangement example of the heat transfer fins, FIG.
FIG. 7B is a view of the heat transfer fin shown in FIG.
FIG. 8 is a perspective view showing an example of a flat reforming catalyst layer.
【0018】図1及び図2に示すように、本実施の形態
の燃料電池用改質器は全体が円筒状の構成となってお
り、中央部には円筒状の容器21を有している。容器2
1はステンレス等の金属製で円筒状の外側筒体22と、
この外側筒体22の内側に外側筒体22と間隔をあけて
配置されたステンレス等の金属製で円筒状の内側筒体2
3とを有する二重構造となっており、外側筒体22と内
側筒体23との間の空間部が高温ガス流路25となって
いる。As shown in FIGS. 1 and 2, the reformer for a fuel cell according to this embodiment has a cylindrical configuration as a whole, and has a cylindrical container 21 at the center thereof. . Container 2
Reference numeral 1 denotes a cylindrical outer cylindrical body 22 made of metal such as stainless steel,
A cylindrical inner cylindrical body 2 made of a metal such as stainless steel, which is arranged inside the outer cylindrical body 22 with a distance from the outer cylindrical body 22.
3 has a double structure, and the space between the outer cylinder 22 and the inner cylinder 23 serves as a high temperature gas flow path 25.
【0019】外側筒体22の下端部はステンレス等の金
属製で円板状の底板24により塞がれる一方、内側筒体
23の下端部23aは底板24から離れており、この内
側筒体下端部23aと底板24との間を介して、内側筒
体23の内側と外側(高温ガス流路25)とが通じてい
る。The lower end of the outer cylinder 22 is closed by a disc-shaped bottom plate 24 made of metal such as stainless steel, while the lower end 23a of the inner cylinder 23 is separated from the bottom plate 24. The inside and the outside (the high temperature gas flow path 25) of the inner cylindrical body 23 communicate with each other through the portion 23 a and the bottom plate 24.
【0020】また、内側筒体23の内側には、ステンレ
ス等の金属製で円筒状のバーナ用保炎筒26を介して、
バーナ27が設けられている。従って、このバーナ27
に燃料と空気とを供給して燃焼することにより加熱用の
高温ガスを生成すると、この高温ガスが、図1に矢印F
で示すように内側筒体下端部23aと底板24と間を通
って高温ガス流路25へ流れ込み、この高温ガス流路2
5を下から上へと流れる。Inside the inner cylindrical body 23, a cylindrical flame holding cylinder 26 for burner made of metal such as stainless steel is interposed.
A burner 27 is provided. Therefore, this burner 27
When a high temperature gas for heating is generated by supplying fuel and air to and burning the same, this high temperature gas is indicated by an arrow F in FIG.
As shown in FIG. 4, the inner tubular body lower end portion 23 a and the bottom plate 24 are passed between the inner tubular body 23 and the bottom plate 24 to flow into the high temperature gas passage 25.
Flow 5 from bottom to top.
【0021】一方、外側筒体22の外側には、外側筒体
22と間隔をあけてステンレス等の金属製の二重円筒2
8が配置されており、この二重円筒28内にはカオウー
ルなどの断熱材29が充填されている。或いは、この二
重円筒28内の圧力を真空にした真空断熱方式を採用し
てもよい。そして、二重円筒28と外側筒体22との間
の空間部に例えば直径3mm程度の粒状(球状)の改質
触媒30を充填することにより、全長が例えば300m
m程度の改質触媒層31が設けられている。改質触媒3
0はセラミックス製の担体に担持されている。なお、改
質触媒層31の下端側は多孔板や金網などの保持部材3
5によって保持されている。改質触媒層31の上端側も
同様の保持部材(図示せず)によって保持すれば運搬時
に改質触媒30が所定の位置からずれることがない。On the other hand, on the outside of the outer cylindrical body 22, a double cylinder 2 made of metal such as stainless steel is provided at a distance from the outer cylindrical body 22.
8 is arranged, and the double cylinder 28 is filled with a heat insulating material 29 such as kao wool. Alternatively, a vacuum heat insulation system in which the pressure inside the double cylinder 28 is vacuum may be adopted. Then, the space between the double cylinder 28 and the outer cylinder 22 is filled with the granular (spherical) reforming catalyst 30 having a diameter of, for example, about 3 mm, so that the total length is, for example, 300 m.
A reforming catalyst layer 31 of about m is provided. Reforming catalyst 3
0 is supported on a ceramic carrier. The lower end side of the reforming catalyst layer 31 has a holding member 3 such as a perforated plate or a wire mesh.
Held by 5. If the upper end side of the reforming catalyst layer 31 is also held by a similar holding member (not shown), the reforming catalyst 30 will not be displaced from a predetermined position during transportation.
【0022】この改質触媒層31に水蒸気が添加された
原料ガス(天然ガス等の炭化水素系ガス)を、図1に矢
印Jで示すように上から下へ流すと、改質触媒層31で
の改質反応によって原料ガスが改質される。その結果、
改質触媒層31の下側からは水素リッチな改質ガスが出
てくる(矢印K)。そして、このときの改質触媒層31
における改質反応(吸熱反応)を促進するため、高温ガ
ス流路25に高温ガスを流すことにより、この高温ガス
によって改質触媒層31を片側から加熱する(片側加熱
方式)。When a raw material gas (hydrocarbon-based gas such as natural gas) to which steam has been added to this reforming catalyst layer 31 flows from top to bottom as indicated by arrow J in FIG. 1, the reforming catalyst layer 31 The raw material gas is reformed by the reforming reaction in. as a result,
Hydrogen-rich reformed gas comes out from the lower side of the reforming catalyst layer 31 (arrow K). Then, the reforming catalyst layer 31 at this time
In order to accelerate the reforming reaction (endothermic reaction) in (1), the reforming catalyst layer 31 is heated from one side by flowing the high temperature gas through the high temperature gas passage 25 (one side heating method).
【0023】また、このときの改質触媒層31における
熱伝導をよくするため、改質触媒層31の内面(外側筒
体22の外周面)32には、ステンレス等の金属製の伝
熱フィン33が突設されている。高温ガスは、この伝熱
フィン33を突設した面(伝熱面)32の反対側を流れ
る。Further, in order to improve the heat conduction in the reforming catalyst layer 31 at this time, the inner surface of the reforming catalyst layer 31 (the outer peripheral surface of the outer cylindrical body 22) 32 has a heat transfer fin made of metal such as stainless steel. 33 is projected. The high-temperature gas flows on the side opposite to the surface (heat transfer surface) 32 on which the heat transfer fins 33 are provided.
【0024】そして、図2及び図3に示すように伝熱フ
ィン33は、原料ガスの流れ方向に長さH(例えば30
mm程度)を有する矩形状であり、原料ガスの流れ方向
(上下方向)に沿って複数枚配列されることにより、原
料ガスの流れ方向に複数の層を成している。なお、伝熱
フィン33の形状は、必ずしも矩形状に限定するもので
はなく、原料ガスの流れ方向にある程度の長さを有して
いれば三角形状、台形状、半円形状などでもよい。As shown in FIGS. 2 and 3, the heat transfer fin 33 has a length H (for example, 30) in the flow direction of the raw material gas.
A plurality of layers are formed in the flow direction of the raw material gas by arranging a plurality of sheets along the flow direction (vertical direction) of the raw material gas. The shape of the heat transfer fin 33 is not necessarily limited to a rectangular shape, and may be a triangular shape, a trapezoidal shape, a semicircular shape, or the like as long as it has a certain length in the flow direction of the source gas.
【0025】しかも、図2,図3及び図4に示すように
伝熱フィン33は、各層では原料ガスの流れ方向と直交
する方向(改質触媒層31の周方向)に所定(一定)の
ピッチPで複数枚配列され、且つ、隣接する層の伝熱フ
ィン33同士の原料ガスの流れ方向と直交する方向(改
質触媒層31の周方向)の位置が、原料ガスの流れ方向
と直交する方向(改質触媒層31の周方向)に1/2ピ
ッチ(P/2)ずれるように配置されている。Moreover, as shown in FIGS. 2, 3 and 4, the heat transfer fins 33 have a predetermined (constant) shape in each layer in a direction orthogonal to the flow direction of the raw material gas (circumferential direction of the reforming catalyst layer 31). A plurality of sheets are arranged at the pitch P, and the positions of the heat transfer fins 33 of the adjacent layers in the direction orthogonal to the flow direction of the raw material gas (circumferential direction of the reforming catalyst layer 31) are orthogonal to the flow direction of the raw material gas. Are arranged so as to be displaced by ½ pitch (P / 2) in the direction (circumferential direction of the reforming catalyst layer 31).
【0026】このため、従来のような一体の伝熱フィン
17(図12参照)に比べて、伝熱フィン33における
原料ガスの流れ方向上流への熱伝導を抑制することがで
きるため、従来よりも加熱量を低減して効率的に改質触
媒層31を加熱することができる。Therefore, as compared with the conventional integrated heat transfer fin 17 (see FIG. 12), it is possible to suppress heat conduction in the heat transfer fin 33 toward the upstream side in the flow direction of the raw material gas. Also, the heating amount can be reduced to efficiently heat the reforming catalyst layer 31.
【0027】しかも、図5に矢印で原料ガスの流れの様
子を示すように、上流側の伝熱フィン層では伝熱フィン
33と伝熱フィン33の中間部(伝熱フィン33から最
も離れた位置)を流れていた原料ガスが、次の下流側の
伝熱フィン層では伝熱フィン33に衝突して伝熱フィン
33の両側に分離されることにより、伝熱フィン33の
近傍を流れることになる。一方、上流側の伝熱フィン層
では伝熱フィン33の近傍を流れていた原料ガスが、次
ぎの下流側の伝熱フィン層では伝熱フィン33と伝熱フ
ィン33との中間部を流れることになる。つまり、原料
ガスは伝熱フィン近傍→伝熱フィン中間→伝熱フィン近
傍→伝熱フィン中間・・・を交互に流れ、各位置の伝熱
フィン33からの距離が平均化されることになる。ま
た、伝熱フィン33による原料ガスの分散効果により原
料ガスの混合促進効果も得られる。In addition, as shown by the arrows in FIG. 5 showing the flow of the raw material gas, in the heat transfer fin layer on the upstream side, the heat transfer fins 33 and the intermediate portion between the heat transfer fins 33 (the farthest from the heat transfer fins 33). The raw material gas flowing in the (position) collides with the heat transfer fins 33 in the next heat transfer fin layer on the downstream side and is separated on both sides of the heat transfer fins 33, and thus flows in the vicinity of the heat transfer fins 33. become. On the other hand, the source gas flowing in the vicinity of the heat transfer fin 33 in the upstream heat transfer fin layer flows in the intermediate portion between the heat transfer fin 33 and the heat transfer fin 33 in the next downstream heat transfer fin layer. become. That is, the source gas alternately flows in the vicinity of the heat transfer fins → the middle of the heat transfer fins → the vicinity of the heat transfer fins → the middle of the heat transfer fins, and the distances from the heat transfer fins 33 at each position are averaged. . In addition, the effect of promoting the mixing of the raw material gas can be obtained by the effect of dispersing the raw material gas by the heat transfer fins 33.
【0028】このため、原料ガスは、改質触媒層31の
厚さ方向(半径方向)だけでなく、流れの方向と直交す
る方向(改質触媒層31の周方向)においても、温度分
布が均一化されることになる。従って、改質触媒層31
における温度分布を十分に均一なものとすることがで
き、所望の均一なガス組成の改質ガスを得ることができ
る。また、伝熱フィンの間隔(ピッチ)を大きくするこ
ともできるため、原料ガスの流れ方向と直交する方向
(改質触媒層31の周方向)の伝熱フィン数を減らして
熱容量の低減を図ることもできる。Therefore, the source gas has a temperature distribution not only in the thickness direction (radial direction) of the reforming catalyst layer 31 but also in the direction orthogonal to the flow direction (circumferential direction of the reforming catalyst layer 31). It will be made uniform. Therefore, the reforming catalyst layer 31
It is possible to obtain a sufficiently uniform temperature distribution in, and it is possible to obtain a reformed gas having a desired uniform gas composition. Further, since the interval (pitch) between the heat transfer fins can be increased, the number of heat transfer fins in the direction orthogonal to the flow direction of the source gas (circumferential direction of the reforming catalyst layer 31) is reduced to reduce the heat capacity. You can also
【0029】ここで、図5に基づき、伝熱フィン33の
加工方法について説明する。図5(a)に示すように、
まず、外側筒体22の外周面32に上下に延びる長尺の
伝熱フィン33を1/2ピッチ(P/2)の間隔で溶接
又はろう付けにより突設する。そして、各伝熱フィン3
3の不要部分(ハッチング部分)を削り取る。その結
果、図5(b)に示すような伝熱フィン33の配置とな
る。この加工方法によれば、予め短く(長さH)に加工
された伝熱フィン33を一枚ずつ溶接又はろう付けする
場合に比べて、溶接やろう付けの回数を少なくすること
ができる。Here, a method of processing the heat transfer fins 33 will be described with reference to FIG. As shown in FIG.
First, long heat transfer fins 33 extending vertically are provided on the outer peripheral surface 32 of the outer cylindrical body 22 by welding or brazing at intervals of 1/2 pitch (P / 2). And each heat transfer fin 3
The unnecessary part (hatching part) of 3 is scraped off. As a result, the heat transfer fins 33 are arranged as shown in FIG. According to this processing method, the number of times of welding or brazing can be reduced as compared with the case of welding or brazing the heat transfer fins 33 that have been previously processed to be short (length H) one by one.
【0030】なお、伝熱フィン33は、必ずしも外側筒
体22の外周面32に溶接やろう付けによって取り付け
る場合に限定するものではなく、可能な場合には鋳造や
切り出しやなどによって外側筒体22と一体に成型して
もよい。The heat transfer fins 33 are not necessarily limited to being attached to the outer peripheral surface 32 of the outer cylindrical body 22 by welding or brazing, and if possible, they may be cast or cut out to form the outer cylindrical body 22. It may be molded integrally with.
【0031】また、隣接する層の伝熱フィン33同士の
原料ガスの流れ方向と直交する方向の位置は、原料ガス
の流れ方向と直交する方向に1/2ピッチずらした場合
に最も効率的に改質触媒層31における温度分布の均一
化を図ることができると考えられるが、必ずしもこれに
限定するものでなく、図6に示すように原料ガスの流れ
方向と直交する方向に例えば1/3ピッチ(P/3)ず
らしてもよい。Further, the positions of the heat transfer fins 33 in the adjacent layers in the direction orthogonal to the flow direction of the raw material gas are most efficiently shifted by 1/2 pitch in the direction orthogonal to the flow direction of the raw material gas. It is considered that the temperature distribution in the reforming catalyst layer 31 can be made uniform, but the present invention is not necessarily limited to this, and as shown in FIG. 6, for example, 1/3 in the direction orthogonal to the flow direction of the source gas. The pitch (P / 3) may be shifted.
【0032】また、図1〜図4に示す例では、原料ガス
の流れ方向において、上流側の伝熱フィン層における伝
熱フィン33の下端位置と、下流側の伝熱フィン層にお
ける伝熱フィン33の上端位置とが一致しているが、こ
れに限定するもではなく、例えば図7に示すように伝熱
フィン33は、原料ガスの流れ方向と直交する方向(改
質触媒層31の周方向)からみたとき、原料ガスの流れ
方向において、上流側の伝熱フィン層における伝熱フィ
ン33の下端部と、下流側の伝熱フィン層における伝熱
フィン33の上端部とが重なり合うように配置してもよ
い。In the examples shown in FIGS. 1 to 4, the lower end positions of the heat transfer fins 33 in the upstream heat transfer fin layer and the heat transfer fins in the downstream heat transfer fin layer in the flow direction of the raw material gas. Although the upper end position of 33 is the same, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 7, the heat transfer fins 33 are arranged in a direction orthogonal to the flow direction of the raw material gas (the circumference of the reforming catalyst layer 31). Direction), the lower ends of the heat transfer fins 33 in the upstream heat transfer fin layer and the upper ends of the heat transfer fins 33 in the downstream heat transfer fin layer overlap with each other in the flow direction of the source gas. You may arrange.
【0033】また、本発明は、必ずしも円筒状の改質器
(改質触媒層)に限定するものではなく、図8に示すよ
うな平板状の改質器(改質触媒層)にも適用することが
できる。図8に示す改質器では、ステンレス等の金属製
の平板状部材41と、ステンレス等の金属製の平板状部
材(例えば2重平板内に断熱材を充填したもの)42と
の間の空間部に改質触媒30(一部分のみを図示し他の
部分については図示省略)を充填することにより、改質
触媒層43が設けられている。Further, the present invention is not necessarily limited to a cylindrical reformer (reforming catalyst layer), and is also applied to a flat plate reformer (reforming catalyst layer) as shown in FIG. can do. In the reformer shown in FIG. 8, a space between a flat plate member 41 made of a metal such as stainless steel and a flat plate member made of a metal such as stainless steel (for example, a double flat plate filled with a heat insulating material) 42. The reforming catalyst layer 43 is provided by filling the portion with the reforming catalyst 30 (only a part of which is shown and other portions are not shown).
【0034】水蒸気が添加された原料ガスは矢印Mで示
すように改質触媒層43に上から下へ流され、この改質
触媒層43における改質反応によって改質される。その
結果、改質触媒層43の下側からは水素リッチな改質ガ
スが出てくる(矢印N)。そして、このときの改質触媒
層43における改質反応(吸熱反応)を促進するため、
改質触媒層43(平板状部材41)の外側に矢印Oで示
すように高温ガスを流し、この高温ガスによって改質触
媒層31を片側から加熱する(片側加熱方式)。The raw material gas to which steam has been added flows from the top to the bottom of the reforming catalyst layer 43 as indicated by the arrow M, and is reformed by the reforming reaction in the reforming catalyst layer 43. As a result, hydrogen-rich reformed gas comes out from the lower side of the reforming catalyst layer 43 (arrow N). Then, in order to promote the reforming reaction (endothermic reaction) in the reforming catalyst layer 43 at this time,
A high temperature gas is caused to flow outside the reforming catalyst layer 43 (flat plate member 41) as indicated by an arrow O, and the high temperature gas heats the reforming catalyst layer 31 from one side (one side heating method).
【0035】また、このときの改質触媒層43における
熱伝導をよくするため、改質触媒層43の片側の内面
(外側筒体22の側面)44には、長さがHの短い伝熱
フィン33が複数突設されている。高温ガスは、この伝
熱フィン33を突設した面(伝熱面)44の反対側を流
れる。しかも、伝熱フィン33は、改質触媒層43にお
ける原料ガスの流れ方向(上下方向)に沿って複数枚配
列されることにより、原料ガスの流れ方向に複数の層を
成している。Further, in order to improve heat conduction in the reforming catalyst layer 43 at this time, the heat transfer of short length H is performed on the inner surface (side surface of the outer tubular body 22) 44 on one side of the reforming catalyst layer 43. A plurality of fins 33 are projected. The high-temperature gas flows on the side opposite to the surface (heat transfer surface) 44 on which the heat transfer fins 33 are provided. Moreover, the plurality of heat transfer fins 33 are arranged along the flow direction (vertical direction) of the raw material gas in the reforming catalyst layer 43 to form a plurality of layers in the flow direction of the raw material gas.
【0036】そして、伝熱フィン33は、各層では前記
原料ガスの流れ方向と直交する方向(改質触媒層43の
幅方向)に所定(一定)のピッチPで配置され、且つ、
隣接する層の伝熱フィン33同士の原料ガスの流れ方向
と直交する方向(改質触媒層43の幅方向)の位置が、
原料ガスの流れ方向と直交する方向(改質触媒層43の
幅方向)に1/2ピッチ(P/2)ずれるように配置さ
れている。従って、この平板状の改質器(改質触媒層)
においても、伝熱フィン33の配置により、上記の円筒
状の改質器(改質触媒層)と同様の作用・効果を得るこ
とができる。The heat transfer fins 33 are arranged in each layer at a predetermined (constant) pitch P in a direction orthogonal to the flow direction of the raw material gas (width direction of the reforming catalyst layer 43), and
The position in the direction (width direction of the reforming catalyst layer 43) orthogonal to the flow direction of the source gas between the heat transfer fins 33 of the adjacent layers is
They are arranged so as to be offset by ½ pitch (P / 2) in the direction (width direction of the reforming catalyst layer 43) orthogonal to the flow direction of the source gas. Therefore, this plate-shaped reformer (reforming catalyst layer)
Also in the above, by arranging the heat transfer fins 33, it is possible to obtain the same action and effect as the above-mentioned cylindrical reformer (reforming catalyst layer).
【0037】<実施の形態2>図9は本発明の実施の形
態2に係る改質器の改質触媒層部分の構成を示す斜視
図、図10(a)は前記改質触媒層における温度分布を
示す図、図10(b)は図9に示す伝熱フィンのP方向
矢視図である。<Second Embodiment> FIG. 9 is a perspective view showing the structure of a reforming catalyst layer portion of a reformer according to a second embodiment of the present invention. FIG. 10 (a) is a temperature chart of the reforming catalyst layer. FIG. 10B is a view showing the distribution, and FIG. 10B is a P direction arrow view of the heat transfer fins shown in FIG. 9.
【0038】図9及び図10(b)に示すように本実施
の形態2の改質器では、原料ガスの流れ方向の下流側
(改質触媒層31の下流側)に位置する伝熱フィン33
は、原料ガスの流れ方向の上流側(改質触媒層31の上
流側)に位置する伝熱フィン33に比べて、原料ガスの
流れ方向の長さH2 が短くなっている(H1 >H2 )。
なお、図9では改質触媒の図示は省略している。また、
本実施の形態1の他の構成についても、上記実施の形態
1と同様であるため、ここでの説明及び図示は省略する
(図1,図2,図3等を参照)。As shown in FIGS. 9 and 10 (b), in the reformer of the second embodiment, the heat transfer fins located downstream (downstream of the reforming catalyst layer 31) in the flow direction of the raw material gas. 33
Has a shorter length H 2 in the flow direction of the raw material gas than the heat transfer fins 33 located on the upstream side in the flow direction of the raw material gas (upstream side of the reforming catalyst layer 31) (H 1 >). H 2 ).
The reforming catalyst is not shown in FIG. Also,
The other configurations of the first embodiment are also the same as those of the first embodiment, and therefore the description and illustration thereof are omitted here (see FIGS. 1, 2, 3 and the like).
【0039】本実施の形態2によれば、原料ガスの流れ
方向の下流側に位置する伝熱フィン33は、原料ガスの
流れ方向の上流側に位置する伝熱フィン33に比べて原
料ガスの流れ方向の長さが短くなっていることから、原
料ガスの流れ方向の下流側では更に伝熱フィン33によ
る原料ガスの流れ方向の熱伝達が抑制される。このた
め、図10(a)に示すように、改質触媒層31の下流
側における温度勾配を、下流側の伝熱フィン33と上流
側の伝熱フィン33とを同じ長さ(H1 =H2 )にした
場合に比べて、小さくすることができる。According to the second embodiment, the heat transfer fins 33 located on the downstream side in the flow direction of the raw material gas have a higher flow rate than the heat transfer fins 33 located on the upstream side in the flow direction of the raw material gas. Since the length in the flow direction is shortened, heat transfer in the flow direction of the raw material gas by the heat transfer fins 33 is further suppressed on the downstream side in the flow direction of the raw material gas. Therefore, as shown in FIG. 10A, the temperature gradient on the downstream side of the reforming catalyst layer 31 has the same length (H 1 = It can be made smaller than the case of H 2 ).
【0040】そして、改質触媒層31の出口における改
質ガス温度を設定温度(例えば650℃)に制御しよう
とする場合、そのために必要な熱流束は改質触媒層31
の下流側における温度勾配に比例することから、本実施
の形態2では更に加熱量を低減して効率的に改質触媒層
31を加熱することができる。When the reformed gas temperature at the outlet of the reforming catalyst layer 31 is to be controlled to a set temperature (for example, 650 ° C.), the heat flux required for that purpose is the reforming catalyst layer 31.
Since it is proportional to the temperature gradient on the downstream side of, the heating amount can be further reduced and the reforming catalyst layer 31 can be efficiently heated in the second embodiment.
【0041】[0041]
【発明の効果】以上、発明の実施の形態とともに具体的
に説明したように、第1発明の改質器は、改質触媒層の
内面に伝熱フィンを突設し、前記改質触媒層には原料ガ
スを流すとともに前記改質触媒層の前記伝熱フィンを突
設した面の反対側には高温ガスを流して、この高温ガス
で前記改質触媒層を加熱して前記改質触媒層におる改質
反応を促進することにより、改質ガスを生成する改質器
において、前記伝熱フィンは、前記原料ガスの流れ方向
に沿って複数枚配列されることにより前記原料ガスの流
れ方向に複数の層を成すとともに各層では前記原料ガス
の流れ方向と直交する方向に所定のピッチで複数枚配列
され、且つ、隣接する層の伝熱フィン同士の前記原料ガ
スの流れ方向と直交する方向の位置が、前記原料ガスの
流れ方向と直交する方向にずれるように配置されている
ことを特徴とする。As described above in detail with the embodiments of the invention, the reformer of the first invention has heat transfer fins projecting from the inner surface of the reforming catalyst layer, And a high-temperature gas is supplied to the side of the reforming catalyst layer opposite to the surface on which the heat transfer fins are projected, and the high-temperature gas heats the reforming catalyst layer to heat the reforming catalyst. In a reformer that generates a reformed gas by accelerating a reforming reaction in a layer, a plurality of heat transfer fins are arranged along a flow direction of the raw material gas to cause a flow of the raw material gas. A plurality of layers in each direction, and in each layer, a plurality of sheets are arranged at a predetermined pitch in a direction orthogonal to the flow direction of the raw material gas, and are orthogonal to the flow direction of the raw material gas between the heat transfer fins of adjacent layers. Position is perpendicular to the flow direction of the source gas. Characterized in that it is arranged to be shifted in the direction.
【0042】従って、この第1発明の改質器によれば、
従来のような一体の伝熱フィンに比べて、伝熱フィンに
おける原料ガスの流れ方向への熱伝導、特に上流側への
熱伝導を抑制することができるため、従来よりも加熱量
を低減して効率的に改質触媒層を加熱することができ
る。しかも、隣接する層の伝熱フィン同士の前記原料ガ
スの流れ方向と直交する方向の位置が、前記原料ガスの
流れ方向と直交する方向にずれているため、原料ガスは
各位置の伝熱フィンからの距離が平均化されることにな
る。また、伝熱フィンによる原料ガスの分散効果により
原料ガスの混合促進効果も得られる。このため、原料ガ
スは、改質触媒層の厚さ方向だけでなく、流れの方向と
直交する方向においても、温度分布が均一化されること
になり、所望の均一なガス組成の改質ガスを得ることが
できる。また、伝熱フィンの間隔(ピッチ)を大きくす
ることもできるため、原料ガスの流れ方向と直交する方
向の伝熱フィン数を減らして熱容量の低減を図ることも
できる。Therefore, according to the reformer of the first invention,
Compared to conventional integrated heat transfer fins, heat conduction in the flow direction of the raw material gas in the heat transfer fins, in particular, heat conduction to the upstream side, can be suppressed, so the heating amount can be reduced compared to the past. Therefore, the reforming catalyst layer can be efficiently heated. Moreover, since the positions of the heat transfer fins of the adjacent layers in the direction orthogonal to the flow direction of the raw material gas are displaced from each other in the direction perpendicular to the flow direction of the raw material gas, the raw material gas has a heat transfer fin at each position. The distance from will be averaged. Further, the effect of promoting the mixing of the raw material gas can be obtained by the effect of dispersing the raw material gas by the heat transfer fins. Therefore, the raw material gas has a uniform temperature distribution not only in the thickness direction of the reforming catalyst layer but also in the direction orthogonal to the flow direction, and the reformed gas having a desired uniform gas composition is obtained. Can be obtained. Further, since the interval (pitch) between the heat transfer fins can be increased, it is possible to reduce the heat capacity by reducing the number of heat transfer fins in the direction orthogonal to the flow direction of the source gas.
【0043】また、第2発明の改質器は、第1発明の改
質器において、前記伝熱フィンは、前記隣接する層の伝
熱フィン同士の前記原料ガスの流れ方向と直交する方向
の位置が、前記原料ガスの流れ方向と直交する方向に1
/2ピッチずれるように配置されていることを特徴とす
る。The reformer of the second invention is the reformer of the first invention, wherein the heat transfer fins are in a direction orthogonal to the flow direction of the source gas between the heat transfer fins of the adjacent layers. The position is 1 in the direction orthogonal to the flow direction of the raw material gas.
It is characterized in that they are arranged so as to be shifted by / 2 pitch.
【0044】従って、この第2発明の改質器によれば、
上流側の伝熱フィン層では伝熱フィンと伝熱フィン33
の中間部(伝熱フィンから最も離れた位置)を流れてい
た原料ガスが、次の下流側の伝熱フィン層では伝熱フィ
ンに衝突して伝熱フィンの両側に分離されることによ
り、伝熱フィンの近傍を流れることになる一方、上流側
の伝熱フィン層では伝熱フィンの近傍を流れていた原料
ガスが、次の下流側の伝熱フィン層では伝熱フィンと伝
熱フィンとの中間部を流れることになり、最も効率的に
改質触媒層における温度分布の均一化を図ることができ
る。Therefore, according to the reformer of the second invention,
In the heat transfer fin layer on the upstream side, the heat transfer fins and the heat transfer fins 33
The raw material gas flowing in the middle part (the position farthest from the heat transfer fins) collides with the heat transfer fins in the next downstream heat transfer fin layer and is separated into both sides of the heat transfer fins. The raw material gas flowing near the heat transfer fins in the upstream heat transfer fin layer while flowing in the vicinity of the heat transfer fins is transferred to the heat transfer fins and the heat transfer fins in the next downstream heat transfer fin layer. Therefore, the temperature distribution in the reforming catalyst layer can be uniformed most efficiently.
【0045】また、第3発明の改質器は、第1又は第2
発明の改質器において、前記原料ガスの流れ方向の下流
側に位置する伝熱フィンは、前記原料ガスの流れ方向の
上流側に位置する伝熱フィンに比べて前記原料ガスの流
れ方向の長さが短くなっていることを特徴とする。The reformer of the third invention is the first or second reformer.
In the reformer of the invention, the heat transfer fin located on the downstream side in the flow direction of the raw material gas is longer than the heat transfer fin located on the upstream side in the flow direction of the raw material gas in the flow direction of the raw material gas. Is shorter.
【0046】従って、この第3発明の改質器によれば、
原料ガスの流れ方向の下流側では更に伝熱フィンによる
原料ガスの流れ方向の熱伝達が抑制される。このため、
改質触媒層の下流側における温度勾配を、下流側の伝熱
フィンと上流側の伝熱フィンとを同じ長さにした場合に
比べて小さくすることができることから、更に加熱量を
低減して効率的に改質触媒層を加熱することができる。Therefore, according to the reformer of the third invention,
On the downstream side in the flow direction of the raw material gas, heat transfer by the heat transfer fins in the flow direction of the raw material gas is further suppressed. For this reason,
Since the temperature gradient on the downstream side of the reforming catalyst layer can be made smaller than when the heat transfer fins on the downstream side and the heat transfer fins on the upstream side have the same length, the heating amount can be further reduced. The reforming catalyst layer can be efficiently heated.
【図1】本発明の実施の形態1に係る燃料電池用改質器
の縦断面図(図2のH−H線矢視断面図)である。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view (cross-sectional view taken along the line HH of FIG. 2) of a fuel cell reformer according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1のG−G線矢視断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line GG in FIG.
【図3】前記改質器における改質触媒層部分の斜視図で
ある。FIG. 3 is a perspective view of a reforming catalyst layer portion in the reformer.
【図4】前記改質触媒層に設けた伝熱フィンの配置を示
す図である。FIG. 4 is a diagram showing an arrangement of heat transfer fins provided in the reforming catalyst layer.
【図5】前記伝熱フィンの加工方法を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a method of processing the heat transfer fins.
【図6】伝熱フィンの他の配置例を示す正面図である。FIG. 6 is a front view showing another example of arrangement of heat transfer fins.
【図7】(a)は伝熱フィンの他の配置例を示す斜視
図、(b)は(a)に示す伝熱フィンのL方向矢視図で
ある。7A is a perspective view showing another arrangement example of the heat transfer fins, and FIG. 7B is a view of the heat transfer fins shown in FIG.
【図8】平板状の改質触媒層の例を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing an example of a flat reforming catalyst layer.
【図9】本発明の実施の形態2に係る改質器の改質触媒
層部分の構成を示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of a reforming catalyst layer portion of a reformer according to a second embodiment of the present invention.
【図10】(a)は前記改質触媒層における温度分布を
示す図、(b)は図9に示す伝熱フィンのP方向矢視図
である。10 (a) is a diagram showing a temperature distribution in the reforming catalyst layer, and FIG. 10 (b) is a P direction arrow view of the heat transfer fins shown in FIG.
【図11】従来の改質触媒層における伝熱の様子を示す
説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a heat transfer state in a conventional reforming catalyst layer.
【図12】(a)は改質器の縦断面図、(b)は(a)
のE−E線矢視断面図である。FIG. 12 (a) is a longitudinal sectional view of a reformer, and FIG. 12 (b) is (a).
FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line EE of FIG.
21 容器 22 外側筒体 23 内側筒体 23a 内側筒体下端部 24 底板 25 高温ガス流路 26 バーナ用保炎筒 27 バーナ 28 二重円筒 29 断熱材 30 改質触媒 31 改質触媒層 32 改質触媒層内面(外側筒体外周面) 33 伝熱フィン 35 保持部材 41 平板状部材 42 平板状部材 43 改質触媒層 21 containers 22 Outer cylinder 23 Inner cylinder 23a Lower end of inner cylinder 24 Bottom plate 25 high temperature gas flow path 26 Burner Flame Retainer 27 burners 28 double cylinder 29 Thermal insulation 30 reforming catalyst 31 reforming catalyst layer 32 Inner surface of reforming catalyst layer (outer peripheral surface of outer cylinder) 33 heat transfer fins 35 holding member 41 Flat member 42 Flat member 43 Reforming catalyst layer
Claims (3)
し、前記改質触媒層には原料ガスを流すとともに前記改
質触媒層の前記伝熱フィンを突設した面の反対側には高
温ガスを流して、この高温ガスで前記改質触媒層を加熱
して前記改質触媒層における改質反応を促進することに
より、改質ガスを生成する改質器において、 前記伝熱フィンは、前記原料ガスの流れ方向に沿って複
数枚配列されることにより前記原料ガスの流れ方向に複
数の層を成すとともに各層では前記原料ガスの流れ方向
と直交する方向に所定のピッチで複数枚配列され、且
つ、隣接する層の伝熱フィン同士の前記原料ガスの流れ
方向と直交する方向の位置が、前記原料ガスの流れ方向
と直交する方向にずれるように配置されていることを特
徴とする改質器。1. A heat transfer fin is provided on an inner surface of the reforming catalyst layer, a raw material gas is caused to flow through the reforming catalyst layer, and the opposite side of the surface of the reforming catalyst layer on which the heat transfer fin is provided is projected. In the reformer that generates a reformed gas by flowing a high-temperature gas into the reforming catalyst layer and heating the reforming catalyst layer with the high-temperature gas to accelerate the reforming reaction in the reforming catalyst layer, The fins form a plurality of layers in the flow direction of the raw material gas by arranging a plurality of fins along the flow direction of the raw material gas, and each fin has a plurality of fins at a predetermined pitch in a direction orthogonal to the flow direction of the raw material gas. It is characterized in that the heat transfer fins of the adjacent layers are arranged such that the positions of the heat transfer fins in adjacent layers in the direction orthogonal to the flow direction of the raw material gas are displaced from each other in the direction orthogonal to the flow direction of the raw material gas. And reformer.
前記原料ガスの流れ方向と直交する方向の位置が、前記
原料ガスの流れ方向と直交する方向に1/2ピッチずれ
るように配置されていることを特徴とする改質器。2. The reformer according to claim 1, wherein in the heat transfer fins, a position in a direction orthogonal to a flow direction of the raw material gas between the heat transfer fins of the adjacent layers is equal to that of the raw material gas. A reformer characterized by being arranged so as to be displaced by ½ pitch in a direction orthogonal to the flow direction.
て、 前記原料ガスの流れ方向の下流側に位置する伝熱フィン
は、前記原料ガスの流れ方向の上流側に位置する伝熱フ
ィンに比べて前記原料ガスの流れ方向の長さが短くなっ
ていることを特徴とする改質器。3. The reformer according to claim 1, wherein the heat transfer fin located downstream in the flow direction of the raw material gas is located upstream in the flow direction of the raw material gas. The reformer is characterized in that the length of the raw material gas in the flow direction is shorter than that of the reformer.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2002-03-27 JP JP2002088419A patent/JP2003286003A/en active Pending
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