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公開番号2024066791
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-16
出願番号2022176488
出願日2022-11-02
発明の名称水素生成装置
出願人パナソニックIPマネジメント株式会社
代理人個人,個人
主分類C01B 3/38 20060101AFI20240509BHJP(無機化学)
要約【課題】本開示は、蒸発部の外周を囲む伝熱緩衝空間を構成する水素生成装置において、水素含有ガスに含まれる一酸化炭素を安定的に低減、除去しつつ、部品点数と溶接工数とを削減した、低コストの水素生成装置を提供する。
【解決手段】本開示における水素生成装置は、第1隔壁と伝熱緩衝筒との間に、一酸化炭素低減触媒を充填したCO低減器と蒸発部との第1隔壁と伝熱緩衝筒とを介した熱交換が抑制されるように伝熱緩衝空間が設けられ、伝熱緩衝筒は、一酸化炭素低減触媒の下流部分に隣接する一部と第1隔壁との距離が、一酸化炭素低減触媒の下流部分を除いて一酸化炭素低減触媒に隣接する部分と第1隔壁との距離より短くなるよう、一酸化炭素低減触媒の下流部分に隣接する一部において絞り部を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
可燃性ガスを燃焼して、燃焼排ガスを排出する加熱部と、
鉛直方向に中心軸を有し前記加熱部の外周を囲む燃焼筒と、
鉛直方向に中心軸を有する有底筒形で前記燃焼筒を収納する加熱部隔壁と、
鉛直方向に中心軸を有する筒形で前記加熱部隔壁の外周を囲む第１隔壁と、
鉛直方向に中心軸を有する有底筒形で前記第１隔壁と前記加熱部隔壁を収納する第２隔壁と、
鉛直方向に中心軸を有する筒形で前記第２隔壁の内周側の上部で前記第１隔壁の外周を囲み、上下の２カ所で前記第１隔壁に全周に渡り接合される伝熱緩衝筒と、
前記燃焼筒と前記加熱部隔壁との間に形成され、上方に前記燃焼排ガスを流す燃焼排ガス流路と、
前記加熱部隔壁と前記第１隔壁との間の上部に形成され、前記加熱部隔壁を介して伝わる熱で原料ガスと水とを加熱して、前記水を蒸発させる蒸発部と、
前記加熱部隔壁と前記第１隔壁との間の下部に改質触媒を充填して形成され、前記加熱部隔壁を介して伝わる熱で、前記原料ガスと水蒸気との混合ガスから改質反応で一酸化炭素を含む一次水素含有ガスを生成する改質器と、
前記第１隔壁と前記第２隔壁との間に形成され、前記改質器から流出した前記一次水素含有ガスを上方に流すリターン流路と、
前記第２隔壁と前記伝熱緩衝筒との間で一酸化炭素低減触媒を充填して形成され、前記改質器から流出した前記一次水素含有ガスに含まれる一酸化炭素の濃度を変成反応で低減して、二次水素含有ガスとして排出するＣＯ低減器と、
前記第２隔壁と前記伝熱緩衝筒との間で、前記ＣＯ低減器の上方で、一酸化炭素除去触媒を充填して形成され、前記ＣＯ低減器から排出される前記二次水素含有ガスの一酸化炭素の濃度を選択酸化反応で更に低減して、三次水素含有ガスとして排出するＣＯ除去器と、
内周側端部が前記伝熱緩衝筒に固定され、外周側端部が前記第２隔壁に固定され、前記ＣＯ低減器と前記ＣＯ除去器と前記第２隔壁と前記伝熱緩衝筒とで囲まれた空間を、上部空間であるヘッダー流路と、下部空間である第１流路とに区画するドーナツ盤形状の区画部材と、
前記第１流路に空気を供給する空気供給管と、
前記第１隔壁と前記伝熱緩衝筒との間に、前記ＣＯ低減器と前記蒸発部との前記第１隔壁と前記伝熱緩衝筒とを介した熱交換と、前記ＣＯ除去器と前記蒸発部との前記第１隔壁と前記伝熱緩衝筒とを介した熱交換とが抑制されるように設けられた伝熱緩衝空間と、
前記燃焼筒を挟んで前記空気供給管の先端と対向する位置で前記第１流路の前記空気と混合された前記二次水素含有ガスを前記伝熱緩衝空間に流入させるように前記伝熱緩衝筒に設けられた伝熱緩衝空間入口と、
円周方向に複数設けられ前記伝熱緩衝空間の前記空気と混合された前記二次水素含有ガスを前記ヘッダー流路に流出させるよう前記伝熱緩衝筒に設けられた吹き出し穴と、
を備えた水素生成装置であって、
前記伝熱緩衝筒は、前記一酸化炭素低減触媒の下流部分に隣接する一部と前記第１隔壁との距離が、前記一酸化炭素低減触媒の下流部分を除いて前記一酸化炭素低減触媒に隣接する部分と前記第１隔壁との距離より短くなるよう、前記一酸化炭素低減触媒の下流部分に隣接する一部において絞り部を有することを特徴とする、水素生成装置。
続きを表示（約 130 文字）【請求項２】
水素生成装置の運転前における前記絞り部と前記第１隔壁との距離は、運転中における前記伝熱緩衝筒と前記第１隔壁との熱膨張量差により前記絞り部が内周側に屈曲し前記第１隔壁の方向へ近づく距離よりも短くすることを特徴とする、請求項１に記載の水素生成装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、水素生成装置に関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、第１のガス流路（以下、蒸発部）と変成部（以下、ＣＯ低減器）との間に、隔壁と隔壁とが互いに間隔を有して対向して形成される伝熱緩衝空間を備える水素生成装置が開示されている。
【０００３】
この水素生成装置は、ＣＯ低減器と、蒸発部と、混合部と、ＣＯ除去部（以下、ＣＯ除去器）と、ＣＯ低減器と蒸発部とを隔てる空間と、を備える。
【０００４】
特許文献２には、空気と変成部（以下、ＣＯ低減器）から流出する水素含有ガスとの混合を促進させる空気混合筒の内部において、空気と水素含有ガスとの混合ガスを周方向に旋回させ、混合の促進と蒸発部との熱交換をさせた後に空気混合筒からヘッダー流路へ流出させる水素生成装置が開示されている。
【０００５】
この水素生成装置は、蒸発部と、上下を蒸発部外筒に接して構成され空気と水素含有ガスとの混合ガスが流れる空気混合筒と、上部に向かうにしたがって空気混合筒の径が小さくなるように傾斜する傾斜部と、傾斜部に円周方向に複数設けられヘッダー流路に斜め上方に流出させる吹き出し穴と、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１４－５３０１５９号公報
特開２０１８－１１８８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本開示は、蒸発部の外周を囲む伝熱緩衝空間を構成する水素生成装置において、水素含有ガスに含まれる一酸化炭素を安定的に低減、除去しつつ、部品点数と溶接工数とを削減した、低コストの水素生成装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示における水素生成装置は、加熱部と、燃焼筒と、加熱部隔壁と、第１隔壁と、第２隔壁と、伝熱緩衝筒と、燃焼排ガス流路と、蒸発部と、改質器と、リターン流路と、ＣＯ低減器と、ＣＯ除去器と、ヘッダー流路と、第１流路と、区画部材と、空気供給管と、伝熱緩衝空間と、伝熱緩衝空間入口と、吹き出し穴と、絞り部と、を有している。
【０００９】
加熱部は、可燃性ガスを燃焼して、燃焼排ガスを排出するように構成されている。燃焼筒は、鉛直方向に中心軸を有し、加熱部の外周を囲むように構成されている。加熱部隔壁は、鉛直方向に中心軸を有する有底筒形で、燃焼筒を収納するように構成されている。
【００１０】
第１隔壁は、鉛直方向に中心軸を有する筒形で、加熱部隔壁の外周を囲むように構成されている。第２隔壁は、鉛直方向に中心軸を有する有底筒形で、第１隔壁と加熱部隔壁を収納するように構成されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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