專(zhuān)利名稱(chēng)：燃料電池用重整裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將原燃料重整為在燃料電池系統(tǒng)中使用的重整氣體 的燃料電池用重整裝置。
背景技術(shù)：
固體高分子形燃料電池將含氫的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芏a(chǎn)生電力。已實(shí) 用的是，將比較容易且廉價(jià)獲得的天然氣、石腦油等烴類(lèi)氣體或甲醇等醇 類(lèi)的原燃料氣體與水蒸氣混合并利用重整器重整而獲得作為固體高分子 形燃料電池的燃料的氫。利用重整獲得的氫氣供給于燃料電池的燃料極用 于發(fā)電。通常，重整器具備燃燒器，該燃燒器用于供給由水蒸氣進(jìn)行的原燃料 氣體的重整反應(yīng)所需的熱量。將在燃燒器燃燒燃料后產(chǎn)生的燃燒氣體從燃 燒筒導(dǎo)入設(shè)于重整反應(yīng)部附近的路徑，由此燃燒氣體的熱能在重整反應(yīng)中 得以利用。另外，在用作原燃料的民用氣體和丙烷氣體中添加有機(jī)硫磺成 分作為加臭劑以容易感知漏氣。當(dāng)將含有有機(jī)硫磺成分的民用氣體和丙烷 氣體等直接供給于重整器時(shí)，會(huì)在重整器的催化劑上附著有機(jī)硫磺成分， 由硫磺中毒會(huì)導(dǎo)致重整器性能降低。因此，提出了具備脫硫器的重整裝置。但是，由于現(xiàn)有的重整器是通過(guò)使在燃燒器中燃燒燃料而產(chǎn)生的燃燒 廢氣在重整部的內(nèi)側(cè)流動(dòng)，將燃燒廢氣的熱能用于高溫水蒸氣的生成和重 整部的溫升，因此，必須將重整部配置于燃燒廢氣流路的外側(cè)。另外，由 于用于減少包含在利用重整部生成的重整氣體中的一氧化碳的轉(zhuǎn)移變換 部和一氧化碳除去部配置于具備重整部的流路的更外側(cè)，因此使得流路復(fù) 雜。其結(jié)果，成為導(dǎo)致重整部的直徑變大，并且重整裝置整體復(fù)雜化、大 型化的一個(gè)原因。另外，現(xiàn)有的重整器在重整部的內(nèi)側(cè)以外沒(méi)有燃燒廢氣流動(dòng)。因此還 有進(jìn)一步提高熱效率的余地。
另外，當(dāng)考慮從民用氣體等的原燃料生成作為燃料電池的發(fā)電燃料的 氫的重整效率時(shí)，要求在重整器內(nèi)部，燃燒廢氣和重整氣體的熱量更多地 用于水蒸氣的生成和重整部的反應(yīng)。另外，在現(xiàn)有的重整器中，為了重整反應(yīng)和一氧化碳的減少所必須的 催化劑配置于重整反應(yīng)部的所需位置，但是，在所述重整器中，重整氣體 流路復(fù)雜，并由于需要在多個(gè)流路配置不同的催化劑，因此成為導(dǎo)致操作 工序煩雜、裝置制造成本增加的一個(gè)原因。另外，當(dāng)要向這種重整器追加脫硫功能時(shí)，會(huì)導(dǎo)致其構(gòu)造更加復(fù)雜。另外，現(xiàn)有的重整器是將包含硫磺等雜質(zhì)的原燃料在存在有催化劑的 條件下與氫反應(yīng)除去硫磺成分的所謂氫化脫硫方式(也稱(chēng)加氫脫硫方式) 的脫硫裝置。因此，利用哪一種方法都需要向脫硫裝置供給氫。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于是上述狀況而作出的，其目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的 燃料電池用重整裝置。另外，本發(fā)明的其他目的在于提供一種提高燃料電池用重整裝置的熱 效率的技術(shù)。另外，本發(fā)明的其他目的在于提供一種提高燃料電池用重整裝置的重 整效率的技術(shù)。另外，本發(fā)明的其他目的在于提供一種容易制造的燃料電池用重整裝置。另外，本發(fā)明的其他目的在于提供一種具有脫硫部的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的燃料 電池用重整裝置。為解決上述課題，本發(fā)明的一個(gè)方案的燃料電池用重整裝置將原燃料 重整為富含氫的重整氣體，其包括重整部，其從原燃料以及水蒸氣生成 重整氣體；轉(zhuǎn)移變換部，其利用轉(zhuǎn)移反應(yīng)減少包含于所述重整氣體中的一 氧化碳；選擇氧化部，其選擇氧化并減少包含于通過(guò)所述轉(zhuǎn)移變換部的重 整氣體中的一氧化碳；重整反應(yīng)筒，其將所述重整部、所述轉(zhuǎn)移變換部和所述選擇氧化部以此順序直線狀收容；燃燒機(jī)構(gòu)，其燃燒原燃料并生成燃 燒廢氣；以及外筒，其配置于所述重整反應(yīng)筒的外周，且直徑比該重整反
應(yīng)筒大。在所述重整反應(yīng)筒與所述外筒之間形成有加熱流路，該加熱流路 為加熱所述重整反應(yīng)筒而通過(guò)有所述燃燒廢氣。根據(jù)該方案，由于重整部、轉(zhuǎn)移變換部和選擇氧化部以此順序直線狀 收容于一個(gè)重整反應(yīng)筒，因此，即使不形成復(fù)雜形狀的流路也能夠減少包 含于重整氣體中的一氧化碳。另外，由于使重整反應(yīng)筒與外筒之間的加熱 流路中通過(guò)燃燒廢氣，因此，能夠供給重整反應(yīng)筒內(nèi)部的重整部的重整反 應(yīng)所需的熱量，且不需要加熱器等加熱機(jī)構(gòu)。另外，通過(guò)在重整反應(yīng)筒與 外筒之間設(shè)置加熱流路，無(wú)需采用需要折返和大量筒的流路，用簡(jiǎn)單的結(jié) 構(gòu)即能夠?qū)崿F(xiàn)燃料電池用重整裝置。為解決上述課題，本發(fā)明的一個(gè)方案的燃料電池用重整裝置將原燃料 重整為富含氫的重整氣體，其包括重整部，其從原燃料生成重整氣體； 轉(zhuǎn)移變換部，其利用轉(zhuǎn)移反應(yīng)減少包含于所述重整氣體中的一氧化碳；選 擇氧化部，其選擇氧化并減少包含于通過(guò)所述轉(zhuǎn)移變換部的重整氣體中的 一氧化碳；重整反應(yīng)筒，其將所述重整部、所述轉(zhuǎn)移變換部和所述選擇氧 化部以此順序直線狀收容，同時(shí)在收容重整部的一端側(cè)形成有凹部；外筒， 其配置于所述重整反應(yīng)筒的外周，且直徑比該重整反應(yīng)筒大；燃燒機(jī)構(gòu)， 其配置于與凹部相對(duì)的燃燒室，并燃燒原燃料生成燃燒廢氣；加熱流路， 其使燃燒廢氣加熱并通過(guò)在凹部的周?chē)O(shè)置的重整部的凹部側(cè)以及外筒根據(jù)該方案，由于利用通過(guò)加熱流路的燃燒廢氣加熱重整部的凹部側(cè) 及外筒側(cè)，因此能夠有效地供給重整部所需的熱量。為解決上述課題，本發(fā)明的一個(gè)方案的燃料電池用重整裝置將原燃料 重整為富含氫的重整氣體，其包括重整部，其從原燃料生成重整氣體； 轉(zhuǎn)移變換部，其利用轉(zhuǎn)移反應(yīng)減少包含于重整氣體中的一氧化碳；選擇氧 化部，其選擇氧化并減少包含于通過(guò)轉(zhuǎn)移變換部的重整氣體中的一氧化 碳；重整反應(yīng)筒，其將重整部、轉(zhuǎn)移變換部和選擇氧化部以此順序直線狀 收容；燃燒機(jī)構(gòu)，其配置于在重整反應(yīng)筒的重整部側(cè)的端部形成的燃燒室 中，并燃燒原燃料生成燃燒廢氣；外筒，其配置于重整反應(yīng)筒的外周，且 直徑比該重整反應(yīng)筒大；加熱流路，其形成于重整反應(yīng)筒與外筒之間，為 加熱重整反應(yīng)筒而通過(guò)燃燒廢氣；以及水蒸氣供給路，其為了向重整部供
給水蒸氣，以使水在重整反應(yīng)筒內(nèi)部從選擇氧化部側(cè)向重整部側(cè)流動(dòng)的方 式而設(shè)置。所述水蒸氣供給路從重整氣體回收熱量，并利用該熱量使水汽 化為水蒸氣。根據(jù)該方案，由于為了使在水蒸氣供給路中的水汽化為水蒸氣而使用 從重整氣體回收的熱量，因此能夠降低從燃料電池用重整裝置向外部送出 的重整氣體的溫度。為解決上述課題，本發(fā)明的一個(gè)方案的燃料電池用重整裝置將原燃料重整為富含氫的重整氣體，其包括重整部，其從原燃料生成重整氣體； 轉(zhuǎn)移變換部，其利用轉(zhuǎn)移反應(yīng)減少包含于重整氣體中的一氧化碳；選擇氧 化部，其選擇氧化并減少包含于通過(guò)轉(zhuǎn)移變換部的重整氣體中的一氧化 碳；重整反應(yīng)筒，其將重整部、轉(zhuǎn)移變換部和選擇氧化部以此順序直線狀 收容；燃燒機(jī)構(gòu)，其燃燒原燃料并生成燃燒廢氣；以及外筒，其配置于重 整反應(yīng)筒的外周，且直徑比該重整反應(yīng)筒大。重整反應(yīng)筒以重整部側(cè)成為 下部而選擇氧化部側(cè)成為上部的方式沿鉛直方向配置，且轉(zhuǎn)移變換部與選 擇氧化部中至少任一個(gè)具有在上下方向上分隔重整反應(yīng)筒內(nèi)部的分隔構(gòu) 件和利用該分隔構(gòu)件從下方支承的催化劑。根據(jù)該方案，由于能夠利用分隔構(gòu)件從下方支承催化劑，因此將催化 劑填充到用分隔構(gòu)件與重整反應(yīng)筒包圍的區(qū)域即可，能夠簡(jiǎn)單地進(jìn)行催化 劑的填充。為解決上述課題，本發(fā)明的一個(gè)方案的燃料電池用重整裝置將原燃料 重整為富含氫的重整氣體，其包括脫硫部，其從原燃料中除去硫磺成分； 重整部，其從在脫硫部除去了硫磺成分的原燃料生成重整氣體；轉(zhuǎn)移變換 部，其利用轉(zhuǎn)移反應(yīng)減少包含于重整氣體中的一氧化碳；選擇氧化部，其 選擇氧化并減少包含于通過(guò)轉(zhuǎn)移變換部的重整氣體中的一氧化碳；重整反 應(yīng)筒，其將重整部、轉(zhuǎn)移變換部和選擇氧化部以此順序直線狀收容，同時(shí) 還收容脫硫部；燃燒機(jī)構(gòu)，其燃燒原燃料并生成燃燒廢氣；外筒，其配置 于重整反應(yīng)筒的外周，且直徑比該重整反應(yīng)筒大；以及加熱流路，其形成 于重整反應(yīng)筒與外筒之間，為加熱重整反應(yīng)筒而通過(guò)燃燒廢氣。根據(jù)該方案，由于重整部、轉(zhuǎn)移變換部和選擇氧化部以此順序直線狀 收容于一個(gè)重整反應(yīng)筒，同時(shí)重整反應(yīng)筒還收容脫硫部，因此，在不形成
復(fù)雜形狀的流路的情況下，也能夠減少包含于重整氣體中的一氧化碳并除 去硫磺成分。為解決上述課題，本發(fā)明的一個(gè)方案的燃料電池用重整裝置將原燃料重整為富含氫的重整氣體，其包括重整部，其從原燃料生成重整氣體； 轉(zhuǎn)移變換部，其利用轉(zhuǎn)移反應(yīng)減少包含于重整氣體中的一氧化碳；選擇氧 化部，其選擇氧化并減少包含于通過(guò)所述轉(zhuǎn)移變換部的重整氣體中的一氧 化碳；重整反應(yīng)筒，其將重整部、轉(zhuǎn)移變換部和選擇氧化部以此順序直線 狀收容，同時(shí)還收容脫硫部；燃燒機(jī)構(gòu)，其燃燒原燃料并生成燃燒廢氣； 外筒，其配置于重整反應(yīng)筒的外周，且直徑比該重整反應(yīng)筒大；加熱流路， 其形成于重整反應(yīng)筒與外筒之間，并為加熱重整反應(yīng)筒而通過(guò)燃燒廢氣； 水蒸氣供給路，其為向重整部供給水蒸氣而利用由燃燒廢氣進(jìn)行的加熱使 水汽化；原燃料供給路，其通過(guò)重整反應(yīng)筒內(nèi)部，并在中途與脫硫部連接， 且為向重整部供給升溫的原燃料而利用由燃燒廢氣進(jìn)行的加熱使原燃料 升溫；以及重整氣體返回流路，其與在原燃料供給路的中途連接的脫硫部的上游側(cè)連接，并使在重整部生成的重整氣體的一部分返回脫^l部。脫硫 部具有利用與氫的反應(yīng)而從原燃料中除去硫磺的加氫脫硫催化劑。根據(jù)該方案，由于能夠從重整氣體中得到脫硫所必須的氫氣，因此能 夠用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)具有脫硫部的燃料電池用重整裝置。


實(shí)施方式通過(guò)參照附圖來(lái)進(jìn)行描述，這些實(shí)施方式僅作為示例而 無(wú)限定作用，并且附圖中的相同要素標(biāo)以相同符號(hào)。圖1是表示第一實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖。 圖2是表示第二實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖。 圖3是表示第三實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖。 圖4是表示第四實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖。 圖5是表示第五實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖。 圖6是表示第六實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖。 圖7是表示第七實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖。 圖8是表示第八實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖9是示出在圖8所示的燃料電池用重整裝置中的重整反應(yīng)筒內(nèi)部的 水蒸氣供給路附近的構(gòu)件局部的要部剖視圖。圖10是表示第九實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖。 圖11是表示第十實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖。 圖12是表示第十一實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖13是表示第十二實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖。 圖14是表示第十三實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖。 圖15是表示第十四實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置的結(jié)構(gòu)的剖視圖。 圖16是示意地表示第十五實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的結(jié) 構(gòu)圖。圖17是示意地表示第十六實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的結(jié) 構(gòu)圖。圖18是示意地表示第十七實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的結(jié) 構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明通過(guò)優(yōu)選實(shí)施方式來(lái)描述。這并不是指要限定本發(fā)明創(chuàng)造的范 圍，而僅是作為本發(fā)明的示例。以下，參照附圖對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選方式進(jìn)行說(shuō)明。并且，在附 圖的說(shuō)明中同一要素標(biāo)以同一符號(hào)并省略重復(fù)的說(shuō)明。另外，為方便說(shuō)明， 對(duì)應(yīng)于圖的上下左右來(lái)說(shuō)明各構(gòu)件間的位置關(guān)系，但僅是相對(duì)的位置關(guān) 系，并不限定于此。例如也可以為上下翻轉(zhuǎn)的狀態(tài)。 (第一實(shí)施方式)圖1是表示第一實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置10的結(jié)構(gòu)的剖視圖。 燃料電池用重整裝置IO將作為原燃料的甲烷、丙烷和丁烷等利用水蒸氣 重整而生成富含氫的重整氣體。燃料電池用重整裝置IO包括重整部12，其從原燃料以及水蒸氣生 成重整氣體；轉(zhuǎn)移變換部14，其利用轉(zhuǎn)移反應(yīng)減少包含于重整氣體中的一 氧化碳；選擇氧化部16，其利用選擇氧化反應(yīng)選擇氧化并減少包含于通過(guò) 轉(zhuǎn)移變換部14的重整氣體中的一氧化碳；重整反應(yīng)筒18，其將重整部12、 轉(zhuǎn)移變換部14和選擇氧化部16以此順序直線狀收容；燃燒器20，其作為 燃燒原燃料而生成燃燒廢氣的燃燒機(jī)構(gòu)；以及外筒22，其同軸配置于重整 反應(yīng)筒18的外周，且直徑比重整反應(yīng)筒18大。在外筒22的周?chē)?個(gè)配管與外部連通的部位以外均用絕熱構(gòu)件24覆蓋。燃燒器20使從空氣進(jìn)入口 26進(jìn)入的空氣和從燃料進(jìn)入口 28進(jìn)入的 原燃料尾氣混合并燃燒。通過(guò)在燃燒器20中燃燒原燃料氣體而產(chǎn)生 1200 130(TC的高溫燃燒廢氣。燃燒器20配置于在重整反應(yīng)筒18的重整 部12側(cè)的端部形成的燃燒室30中，并固定于外筒22的下部。由此，能 夠使在燃燒器20生成的燃燒廢氣的熱量迅速用于重整部12的重整反應(yīng)， 因此能夠提高熱效率。在重整反應(yīng)筒18與外筒22之間形成有加熱流路32，該加熱流路32 為加熱重整反應(yīng)筒18而通過(guò)所述燃燒廢氣。重整部12具有殼體34，其設(shè)于重整反應(yīng)筒18的底部且外徑比重整 反應(yīng)筒18小；催化劑層36，其被收容于殼體34的下方，并包括在氧化鋁 上擔(dān)載有鎳和釕等金屬粒子的重整催化劑。殼體34的上表面形成有開(kāi)口 部38，原燃料與水蒸氣以混合狀態(tài)流入該開(kāi)口部38。另外，為使重整氣 體能從催化劑層36的側(cè)面通過(guò)，在殼體34的側(cè)面開(kāi)設(shè)有通氣口 。原燃料經(jīng)由貫通重整反應(yīng)筒18、外筒22和絕熱構(gòu)件24的原燃料供給 路40從燃料電池用重整裝置10的外部供給于重整部12的催化劑層36。 此時(shí)，原燃料利用在加熱流路32流動(dòng)的燃料廢氣和重整反應(yīng)筒18內(nèi)部的 重整氣體而升溫，同時(shí)使重整氣體的溫度降低。另外，在重整部12的重整反應(yīng)所需的水蒸氣利用從燃料電池用重整 裝置10的外部經(jīng)由水蒸氣供給路42供給的重整水而生成。作為從外部供 給的液體的重整水通過(guò)燃燒廢氣和在重整反應(yīng)筒18內(nèi)部升溫的重整氣體 而被汽化，并以水蒸氣的形式供給于催化劑層36，同時(shí)使轉(zhuǎn)移變換部14 和選擇氧化部16的溫度降低。在本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置10中，原燃料供給路40與水蒸 氣供給路42在合流部44合流，該合流部44位于在水蒸氣供給路42中通 過(guò)的水被汽化的部位的下游側(cè)。水蒸氣供給路42在外筒22及重整反應(yīng)筒 18的內(nèi)部，其一部分具有以螺旋狀巻繞而成的線圈形狀，由于通過(guò)增大表^
面積容易使水汽化，因此在合流部44的上游側(cè)的至少線圈的下端生成水蒸氣。如本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置10，通過(guò)分別在原燃料供給路 40及水蒸氣供給路42進(jìn)行由燃燒廢氣的加熱引起的原燃料的升溫與水的 汽化之后，使原燃料與水蒸氣合流，使得在各供給路的原燃料的升溫與水 的汽化引起的水蒸氣的供給控制變?nèi)菀住＾D(zhuǎn)移變換部14具有催化劑層46，其由例如氧化銅或氧化鋅的顆粒 構(gòu)成；以及分隔板48，其擔(dān)載催化劑層46，并形成有使重整氣體從下方 向上方穿過(guò)的孔。轉(zhuǎn)移變換部14能夠利用催化劑層46的作用，通過(guò)使用 包含于重整氣體中的水蒸氣的轉(zhuǎn)移反應(yīng)來(lái)減少一氧化碳。選擇氧化部16具有催化劑層50，其由例如在氧化鋁上擔(dān)載的一氧 化碳選擇氧化催化劑構(gòu)成；以及分隔板52，其擔(dān)載催化劑層50，并形成 有使重整氣體從下方向上方穿過(guò)的孔。選擇氧化部16利用催化劑層50的 作用，通過(guò)用氧氣使一氧化碳氧化為二氧化碳，使得一氧化碳濃度進(jìn)一步 降低。在轉(zhuǎn)移變換部14與選擇氧化部16之間的區(qū)域，為了供給在選擇氧化 部16中消耗的氧氣而配置有與燃料電池用重整裝置IO外部連通的空氣供 給路54的前端部56。由此，從前端部56流入的空氣與在轉(zhuǎn)移變換部14 中一氧化碳減少了的重整氣體一起上升，并被賦予選擇氧化部16的反應(yīng)。在選擇氧化部16的上方的重整反應(yīng)筒18的上表面形成有開(kāi)口部58。 在開(kāi)口部58上連接有重整氣體送出管60，該重整氣體送出管60將一氧化 碳充分減少了的重整氣體送出到未圖示的燃料電池的燃料極。下面，對(duì)本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置10的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。在 燃燒器20生成的燃燒廢氣加熱重整反應(yīng)筒18的下表面，然后沿加熱流路 32上升，并從側(cè)面加熱重整反應(yīng)筒18。此時(shí)，經(jīng)由重整反應(yīng)筒18，催化 劑層36被加熱到重整反應(yīng)所需的溫度，例如600 70(TC的范圍內(nèi)。另夕卜， 水蒸氣供給路42被直接地或經(jīng)由重整反應(yīng)筒18間接地利用燃料廢氣加 熱，通過(guò)其內(nèi)部的重整水被汽化。另一方面，燃料廢氣隨著沿加熱流路32 上升而被水蒸氣供給路42冷卻，溫度逐漸降低。并且，通過(guò)加熱流路32 的燃燒廢氣從形成于外筒22的上部的排氣口 62向外部排出。
在水蒸氣供給路42被汽化的水蒸氣與在原燃料供給路40被升溫的原 燃料在合流部44混合，并經(jīng)過(guò)殼體34內(nèi)部向下方送出。包含水蒸氣的原 燃料氣體在通過(guò)催化劑層36的內(nèi)部時(shí)被燃燒廢氣的熱量逐漸加熱，并通 過(guò)重整反應(yīng)變成富含氫的重整氣體。通過(guò)重整原燃料氣體而得到的重整氣體利用所供給的原燃料氣體的 流動(dòng)而在重整反應(yīng)筒18內(nèi)部上升，并到達(dá)轉(zhuǎn)移變換部14。這里，由于重 整部12的重整反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，因此，利用水蒸氣供給路42的熱量回收 而降低了溫度的重整氣體到達(dá)轉(zhuǎn)移變換部14。轉(zhuǎn)移變換部14的轉(zhuǎn)移反應(yīng) 例如在200 30(TC的范圍內(nèi)進(jìn)行，由于利用水蒸氣供給路42的熱量回收 而獲得熱平衡，因此即使不進(jìn)行特別的溫度控制也能夠維持適當(dāng)?shù)臏囟取?由此，在轉(zhuǎn)移變換部14中，重整氣體中的一氧化碳被減少。并且，在轉(zhuǎn)移變換部14的溫度達(dá)不到合適的溫度的裝置的情況下， 可通過(guò)調(diào)整燃燒器20中的原燃料的燃料量，或增減轉(zhuǎn)移變換部14附近的 水蒸氣供給路42的線圈圈數(shù)來(lái)調(diào)整。在轉(zhuǎn)移變換部14中減少了一氧化碳的重整氣體進(jìn)一步通過(guò)供給的原 燃料氣體的流動(dòng)，在重整反應(yīng)筒18內(nèi)部被整流板64限制流動(dòng)的同時(shí)上升， 并到達(dá)選擇氧化部16。此時(shí)，從空氣供給路54供給的空氣也在重整反應(yīng) 筒18內(nèi)上升，并到達(dá)選擇氧化部16。由于選擇氧化部16配置于水蒸氣供給路42的流入口 66附近，因此， 重整氣體的溫度通過(guò)由重整水進(jìn)行的冷卻而成為比轉(zhuǎn)移變換部14中的重 整氣體的溫度低的溫度。選擇氧化部16中的選擇氧化反應(yīng)在比轉(zhuǎn)移變換 部14中的轉(zhuǎn)移反應(yīng)低溫的例如70 200'C的范圍內(nèi)進(jìn)行，由于通過(guò)水蒸氣 供給路42的熱量回收而獲得熱平衡，因此即使不進(jìn)行特別的溫度控制也 能夠維持適當(dāng)?shù)臏囟?。由此，在選擇氧化部16中，重整氣體中的一氧化 碳被進(jìn)一步減少。如上述，在燃料電池用重整裝置10中，由于將重整部12、轉(zhuǎn)移變換 部14和選擇氧化部16以此順序收容于一個(gè)重整反應(yīng)筒18內(nèi)，因此，能 夠在不形成復(fù)雜形狀的流路的情況下減少包含于重整氣體中的一氧化碳。 另外，由于燃燒廢氣通過(guò)重整反應(yīng)筒18與外筒22之間的加熱流路32，因 此，能夠供給重整反應(yīng)筒18內(nèi)部的重整部12的重整反應(yīng)所需的熱量，且
不需要加熱器等加熱機(jī)構(gòu)。另外，由于在重整反應(yīng)筒18與外筒22之間設(shè)置加熱流路32，因此沒(méi)有必要采用需要折返和大量筒的流路，用簡(jiǎn)單的結(jié) 構(gòu)即能夠?qū)崿F(xiàn)燃料電池用重整裝置10。換言之，在本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置10中，由于沒(méi)有設(shè)置需要折返和大量筒的流路，因此，通過(guò)部件數(shù)量的減少和制造工序的簡(jiǎn)化而使成本降低。另外，由于通過(guò)用絕熱構(gòu)件24覆蓋外筒22的外周部能夠 容易地確保裝置整體的絕熱性，因此能夠使安裝絕熱構(gòu)件24時(shí)的工序簡(jiǎn) 化。另外，由于加熱流路32以使燃燒廢氣從重整部12側(cè)向選擇氧化部16 側(cè)通過(guò)的方式形成，因此，燃燒廢氣與重整反應(yīng)筒18和水蒸氣供給路42 進(jìn)行熱交換的同時(shí)溫度逐漸降低。從而，燃燒廢氣從反應(yīng)溫度高的重整部 向反應(yīng)溫度低的選擇氧化部溫度適當(dāng)降低的同時(shí)通過(guò)加熱流路32的內(nèi)部。 因此，可直線地形成加熱流路32。 (第二實(shí)施方式)圖2是表示第二實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置110的結(jié)構(gòu)的剖視 圖。本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置IIO包括水蒸氣供給路42，其為 向重整部12供給水蒸氣而利用燃料廢氣進(jìn)行的加熱使水汽化；以及原燃 料供給路112，其用于向重整部12供給原燃料。原燃料供給路112與水蒸 氣供給路42在合流部114合流，該合流部114位于在水蒸氣供給路42中 通過(guò)的水被汽化的部位的上游側(cè)。由此，由燃燒廢氣進(jìn)行的原燃料的升溫 與水的汽化在水蒸氣供給路42中同步進(jìn)行，因此能夠縮短原燃料供給路。另外，由于原燃料供給路112與水蒸氣供給路42在重整反應(yīng)筒18的 外側(cè)區(qū)域合流，因此，不需要在重整反應(yīng)筒18內(nèi)部分別設(shè)置原燃料供給 路112與水蒸氣供給路42。因此，使得重整反應(yīng)筒18與包括其的燃料電 池用重整裝置IIO制造容易。 (第三實(shí)施方式)在上述各實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置中，水蒸氣供給路42以通 過(guò)重整反應(yīng)筒18的內(nèi)部，并貫通轉(zhuǎn)移變換部14的催化劑層46和選擇氧 化部16的催化劑層50的方式設(shè)置。因此，在水蒸氣供給路42直接接觸 催化劑層50的部分，存在催化劑溫度過(guò)度地降低，反應(yīng)沒(méi)有充分進(jìn)行的
可能性。因此，在本實(shí)施方式中，通過(guò)對(duì)水蒸氣供給路的配置進(jìn)行研究， 防止催化劑層的溫度過(guò)度地降低。圖3是表示第三實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置210的結(jié)構(gòu)的剖視圖。燃料電池用重整裝置210與第一實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置10 相比較，在水蒸氣供給路142設(shè)置于加熱流路32內(nèi)部這一點(diǎn)上存在較大 不同。利用這種結(jié)構(gòu)，由于轉(zhuǎn)移變換部14的催化劑層46與選擇氧化部16 的催化劑層50被水蒸氣供給路142經(jīng)由重整反應(yīng)筒18間接冷卻，因此， 能抑制各催化劑層的局部溫度過(guò)于降低。其結(jié)果，例如，能抑制在選擇氧 化部16中一氧化碳沒(méi)有充分反應(yīng)，未反應(yīng)的一氧化碳向燃料電池的燃料 極送出的情況。另外，水蒸氣供給路142可以以接觸重整反應(yīng)筒18的方 式設(shè)置。由此，不僅能從燃燒廢氣回收熱量，還能更多地回收催化劑層46、 50的反應(yīng)熱量，并能進(jìn)一步冷卻催化劑層46、 50。另外，能夠進(jìn)一步冷 卻重整反應(yīng)筒18內(nèi)部的重整氣體。 (第四實(shí)施方式)在上述各實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置中，由于轉(zhuǎn)移變換部14的 催化劑層46及選擇氧化部16的催化劑層50都形成為圓柱形狀，因此， 在各催化劑層的直徑變大的情況下，存在催化劑層的中心部分不能充分進(jìn) 行除熱之虞。這時(shí)，催化劑層的中心部分形成為高溫部分，難以進(jìn)行正常 且有效的反應(yīng)。特別的是，如第三實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置210那 樣，將水蒸氣供給路142配置于重整反應(yīng)筒18的外側(cè)的情況下，除熱不 充分的傾向較強(qiáng)。因此，例如當(dāng)選擇氧化部16的催化劑層50的溫度超過(guò) 合適的溫度時(shí)，有產(chǎn)生氧化重整氣體中的氫氣的副反應(yīng)之虞。圖4是表示第四實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置310的結(jié)構(gòu)的剖視 圖。在燃料電池用重整裝置310中，轉(zhuǎn)移變換部14的催化劑層146及選 擇氧化部16的催化劑層150都形成為環(huán)狀。由此，由于將各催化劑層中 難以控制到合適溫度范圍的部分設(shè)置為空心，從而抑制發(fā)生不希望的副反 應(yīng)。(第五實(shí)施方式)圖5是表示第五實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置410的結(jié)構(gòu)的剖視 圖。如上所述，選擇氧化部的催化劑反應(yīng)需要在合適的溫度范圍進(jìn)行。通
常，在選擇氧化部的氧化劑層中，由于在重整氣體流入的入口側(cè)最容易引 起反應(yīng)，因此催化劑層的溫度也存在入口側(cè)高出口側(cè)低的傾向。因此，當(dāng) 流入選擇氧化部的催化劑層的重整氣體的溫度過(guò)高時(shí)，存在催化劑層的入 口附近的反應(yīng)溫度高于合適的溫度范圍的可能性。因此，在燃料電池用重整裝置410中，選擇氧化部116具有折返流路118和設(shè)置于折返流路118的中途的環(huán)狀催化劑層250。折返流路118由 第一流路120和第二流路122構(gòu)成，所述第一流路120使通過(guò)轉(zhuǎn)移變換部 14的重整氣體沿重整反應(yīng)筒18的內(nèi)面向燃燒室30側(cè)的相反側(cè)流動(dòng)，所述 第二流路122使通過(guò)第一流路120的重整氣體以朝向燃燒室30側(cè)的方式 向內(nèi)側(cè)折返。另外，催化劑層250設(shè)置于第二流路122上。由此，重整氣體在到達(dá)催化劑層250的入口側(cè)之前，先在第一流路120 中被配置于其外周的水蒸氣供給路142中流動(dòng)的低溫重整水奪取熱量。從 而，能夠?qū)⒋呋瘎?50的入口側(cè)的反應(yīng)溫度降低到合適的溫度范圍。另 外，水蒸氣供給路142可以以接觸第一流路120的方式設(shè)置。由此，能夠 使流入催化劑層250的入口側(cè)的重整氣體的溫度更加降低。另外，由于第一流路120與第二流路122并列配置，因此，能夠通過(guò) 重整氣體回收催化劑層250的反應(yīng)熱量。另外，由于重整氣體在第二流路 中通過(guò)催化劑層250向燃燒室30側(cè)流動(dòng)，因此，即使在催化劑層250的 出口側(cè)的反應(yīng)熱少的情況下，也能夠利用流入第一流路120的重整氣體抑 制溫度的降低。其結(jié)果，在催化劑層250中，能抑制比入口側(cè)的反應(yīng)溫度 低的傾向的出口側(cè)的反應(yīng)溫度的降低，使催化劑層250整體維持在合適催 化劑反應(yīng)的溫度范圍。這里，催化劑層250的反應(yīng)溫度可以維持在100 20(TC的范圍。優(yōu)選 的是維持在120 18(TC的范圍。更優(yōu)選的是維持在130 170'C的范圍。 溫度過(guò)低的區(qū)域反應(yīng)不充分。另外，溫度過(guò)高的區(qū)域會(huì)先進(jìn)行不需要的副 反應(yīng)。并且，如本實(shí)施方式所示，通過(guò)設(shè)置折返流路118，可以將選擇氧化 部16的催化劑層250的入口側(cè)配置于選擇氧化部16的遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)移變換部14 側(cè)。從而，即使不加長(zhǎng)轉(zhuǎn)移變換部14與選擇氧化部16的距離，換言之， 即使不延伸重整反應(yīng)筒18的長(zhǎng)度方向，也會(huì)由于實(shí)質(zhì)地加長(zhǎng)了通過(guò)轉(zhuǎn)移
變換部14的重整氣體到達(dá)選擇氧化部16的催化劑層250的距離，而能夠使到達(dá)催化劑層250的入口側(cè)的重整氣體的溫度下降。其結(jié)果，能夠使燃 料電池用重整裝置410的長(zhǎng)度方向緊湊。 (第六實(shí)施方式)圖6是表示第六實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置1010的結(jié)構(gòu)的剖視 圖。燃料電池用重整裝置1010將作為原燃料的甲烷、丙烷和丁烷等利用 水蒸氣重整而生成富含氫的重整氣體。燃料電池用重整裝置IOIO包括重整部12，其從原燃料生成重整氣 體；轉(zhuǎn)移變換部1014，其利用轉(zhuǎn)移反應(yīng)減少包含于重整氣體中的一氧化碳； 選擇氧化部1016，其利用選擇氧化反應(yīng)選擇氧化并減少包含于通過(guò)轉(zhuǎn)移變 換部1014的重整氣體中的一氧化碳；重整反應(yīng)筒1018，其將重整部1012、 轉(zhuǎn)移變換部1014和選擇氧化部1016以此順序直線狀收容，并在收容有重 整部1012的一端側(cè)形成凹部1120;燃燒器1020，其作為燃燒原燃料而生 成燃燒廢氣的燃燒機(jī)構(gòu)；以及外筒1022，其同軸配置于重整反應(yīng)筒1018 的外周，且直徑比重整反應(yīng)筒1018大。外筒1022的周?chē)鄠€(gè)配管與外 部連通的部位以外均用絕熱構(gòu)件1024覆蓋。燃燒器1020使從空氣進(jìn)入口 1026進(jìn)入的空氣和從燃料進(jìn)入口 1028 進(jìn)入的原燃料尾氣混合并燃燒。通過(guò)在燃燒器1020中燃燒原燃料氣體， 而產(chǎn)生1200 130(TC的高溫燃燒廢氣。燃燒器1020配置于重整反應(yīng)筒 1018的與形成在重整部1012側(cè)的一端部的凹部1120對(duì)置的燃燒室1030 中，并固定于外筒1022的下部。由此，能夠使在燃燒器1020生成的燃燒 廢氣的熱量迅速用于重整部1012的重整反應(yīng)，從而能夠提高熱效率。在重整反應(yīng)筒1018與外筒1022之間形成有加熱流路1032，該加熱流 路1032為加熱重整反應(yīng)筒1018而通過(guò)有所述燃燒廢氣。重整部1012具有殼體1034，其設(shè)于重整反應(yīng)筒1018的底部且外徑 比重整反應(yīng)筒1018??；催化劑層1036，其被收容于殼體1034的下部的內(nèi) 周部，并包括在氧化鋁上擔(dān)載有鎳和釕等金屬粒子的重整催化劑。本實(shí)施 方式的催化劑層1036為包圍凹部1120的外周部的環(huán)狀構(gòu)件。殼體1034的上表面形成有開(kāi)口部1038，原燃料與水蒸氣以混合狀態(tài) 流入該開(kāi)口部1038。另外，為使重整氣體能從催化劑層1036的下部側(cè)面通過(guò)，在殼體34的側(cè)面開(kāi)設(shè)有通氣口 1122。經(jīng)由原燃料供給路1040原燃料被從燃料電池用重整裝置1010的外部 供給于重整部1012的催化劑層1036。此時(shí)，原燃料通過(guò)在加熱流路1032 流動(dòng)的燃料廢氣和在重整反應(yīng)筒1018內(nèi)部的重整氣體而升溫，并使重整 氣體的溫度降低。另外，在重整部1012的重整反應(yīng)所必須的水蒸氣是利用從燃料電池 用重整裝置1010的外部經(jīng)由水蒸氣供給路1042供給的重整水而生成。作 為從外部供給的液體的重整水通過(guò)燃燒廢氣和在重整反應(yīng)筒1018內(nèi)部升 溫的重整氣體而被汽化，并以水蒸氣的形式供給于催化劑層1036，同時(shí)使 轉(zhuǎn)移變換部1014和選擇氧化部1016的溫度降低。在本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置1010中，原燃料供給路1040與 水蒸氣供給路1042在合流部1114合流，該合流部1114位于在水蒸氣供 給路1042中通過(guò)的水被汽化的部位的上游側(cè)。水蒸氣供給路1042在外筒 1022及重整反應(yīng)筒1018的內(nèi)部，其一部分具有以螺旋狀巻繞而成的線圈 形狀，并由于通過(guò)增大表面積容易使水汽化，因此至少在線圈的下端生成 水蒸氣。由此，由于燃燒廢氣的加熱引起的原燃料的升溫與水的汽化在水蒸氣 供給路1042同步進(jìn)行，因此，能夠縮短原燃料供給路1040。另外，由于原燃料供給路1040與水蒸氣供給路1042在重整反應(yīng)筒 1018的外側(cè)區(qū)域合流，因此，不需要在重整反應(yīng)筒1018的內(nèi)部設(shè)置相對(duì) 于水蒸氣供給路1042獨(dú)立的原燃料供給路1040。因此，使得重整反應(yīng)筒 1018和包括其的燃料電池用重整裝置1010的制造容易。水蒸氣供給路1042具有以至少一部分與重整反應(yīng)筒1018的內(nèi)面相接 的方式形成為線圈狀的環(huán)狀部1124。由此，水蒸氣供給路1042從在重整 反應(yīng)筒1018的外側(cè)的加熱流路1032中通過(guò)的燃燒廢氣經(jīng)由重整反應(yīng)筒 1018有效地供給熱量，從而水容易汽化為水蒸氣。特別的是，通過(guò)形成為 線圈狀的環(huán)狀部1124接觸重整反應(yīng)筒1018的內(nèi)面，能夠使水蒸氣供給路 1042與重整反應(yīng)筒1018的接觸面積在不加長(zhǎng)重整反應(yīng)筒1018的長(zhǎng)度的情 況下進(jìn)一步加大，并能夠提高原燃料以及重整水與燃燒廢氣之間熱交換效 率。
轉(zhuǎn)移變換部1014具有催化劑層1046，其由例如氧化銅和氧化鋅的顆粒構(gòu)成；以及分隔板1048，其擔(dān)載催化劑層1046，并形成有使重整氣 體從下方向上方穿過(guò)的孔。轉(zhuǎn)移變換部1014能夠利用催化劑層1046的作 用，通過(guò)使用包含于重整氣體中的水蒸氣的轉(zhuǎn)移反應(yīng)來(lái)減少一氧化碳。選擇氧化部1016具有催化劑層1050，其由例如在氧化鋁上擔(dān)載的 一氧化碳選擇氧化催化劑構(gòu)成；以及分隔板1052，其擔(dān)載催化劑層1050， 并形成有使重整氣體從下方向上方穿過(guò)的孔。選擇氧化部1016利用催化 劑層1050的作用，通過(guò)用氧氣使一氧化碳氧化為二氧化碳，使得一氧化 碳濃度進(jìn)一步降低。本實(shí)施方式的選擇氧化部1016在水蒸氣供給路1042通過(guò)的區(qū)域A以 外的區(qū)域，設(shè)置有構(gòu)成重整氣體的流動(dòng)阻力的阻力構(gòu)件1126。由此，利用 燃燒廢氣加熱的重整氣體向通過(guò)選擇氧化部1016的水蒸氣供給路1042的 線圈的流動(dòng)變得容易，并容易向水蒸氣供給路1042內(nèi)部的水、或水蒸氣 供給熱量。作為阻力構(gòu)件1126也可以是完全遮斷重整氣體的流動(dòng)的構(gòu)件。 由此，重整氣體被導(dǎo)入到選擇氧化部1016的催化劑層1050。此外，在轉(zhuǎn) 移變換部1014上設(shè)置如上述的阻力構(gòu)件也能夠獲得同樣的效果。在轉(zhuǎn)移變換部1014與選擇氧化部1016之間的區(qū)域配置有與燃料電池 用重整裝置1010的外部連通的空氣供給路1054的前端部1056，用來(lái)供給 在選擇氧化部1016中消耗的氧氣。由此，從前端部1056流入的空氣與在 轉(zhuǎn)移變換部1014中一氧化碳減少了的重整氣體一起上升，并賦予選擇氧 化部1016的反應(yīng)。在選擇氧化部1016的上方的重整反應(yīng)筒1018的上表面形成有開(kāi)口部 1058。在開(kāi)口部1058上連接有重整氣體送出管1060，該重整氣體送出管 1060將一氧化碳充分減少了的重整氣體送出到未圖示的燃料電池的燃料 極。本實(shí)施方式的加熱流路1032在位于燃燒器1020的上方的入口側(cè)具有 折返部1128。折返部1128以燃燒廢氣加熱并通過(guò)設(shè)置于凹部1120周?chē)?重整部1012的催化劑層1036的凹部側(cè)及外筒側(cè)的方式，從凹部1120的 內(nèi)側(cè)向重整反應(yīng)筒1018的外周側(cè)折返。從而，由于利用通過(guò)加熱流路1032 的燃燒廢氣加熱重整部1012的凹部側(cè)及外筒側(cè)，因此有效地供給重整部 1012所需要的熱量。另外，在重整部1012中，從開(kāi)口部1038流入殼體1034的水蒸氣與 原燃料的混合氣體向下方通過(guò)催化劑層1036，并作為重整氣體從通氣口 1122排出。排出的重整氣體沿重整反應(yīng)筒1018與殼體1034之間的間隙向 上方流動(dòng)。也就是，重整部1012具有折返流路1030，氣體在該折返流路 1030中沿凹部1120的側(cè)面經(jīng)過(guò)催化劑層1036的內(nèi)部向燃燒室1030側(cè)流 動(dòng)，同時(shí)沿重整反應(yīng)筒1018的內(nèi)面向轉(zhuǎn)移變換部1014側(cè)流動(dòng)。下面，對(duì)本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置1010的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。 在燃燒器1020生成的燃燒廢氣從重整反應(yīng)筒1018的下表面的凹部1020 流入加熱流路1032，加熱催化劑層1036的凹部1120側(cè)的側(cè)面，并在折返 部1128改變方向，沿加熱流路1032上升，同時(shí)加熱催化劑層1036的外 筒側(cè)。此時(shí)，經(jīng)由重整反應(yīng)筒1018，催化劑層1036被加熱到重整反應(yīng)所 需的溫度，例如600 70(TC的范圍內(nèi)。另外，水蒸氣供給路1042被直接 地或經(jīng)由重整反應(yīng)筒1018間接地利用燃料廢氣加熱，通過(guò)其內(nèi)部的重整 水被汽化。另一方面，燃料廢氣隨著沿加熱流路1032上升而被水蒸氣供 給路1042冷卻，溫度逐漸降低。并且，通過(guò)加熱流路1032的燃燒廢氣從 形成于外筒1022的上部的排氣口 1062向外部排出。原燃料供給路1040與水蒸氣供給路1042在合流部1114合流，重整 水與原燃料以混合狀態(tài)在水蒸氣供給路1042中被汽化、升溫，同時(shí)從殼 體1034的下部向下方送出。由于本實(shí)施方式的水蒸氣供給路1042具有與 重整反應(yīng)筒1018的內(nèi)周面相接的環(huán)狀部1124，因此，能夠更加有效地使 重整水汽化生成水蒸氣。包含水蒸氣的原燃料氣體在通過(guò)催化劑層1036 的內(nèi)部時(shí)被燃料廢氣的熱量逐漸加熱，并通過(guò)重整反應(yīng)變成富含氫的重整 氣體。利用重整原燃料氣體而得到的重整氣體利用所供給的原燃料氣體的 流動(dòng)而在重整反應(yīng)筒1018內(nèi)部上升，并到達(dá)轉(zhuǎn)移變換部1014。這里，由 于重整部1012的重整反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，因此，利用水蒸氣供給路1042的 熱量回收而降低了溫度的重整氣體到達(dá)轉(zhuǎn)移變換部1014。轉(zhuǎn)移變換部1014 的轉(zhuǎn)移反應(yīng)例如在200 30(TC的范圍內(nèi)進(jìn)行，由于利用水蒸氣供給路1042 的熱量回收而獲得熱平衡，因此，即使不進(jìn)行特別的溫度控制也能夠維持
適當(dāng)?shù)臏囟?。由此，在轉(zhuǎn)移變換部1014中，重整氣體中的一氧化碳被減 少。并且，在轉(zhuǎn)移變換部1014的溫度達(dá)不到合適的溫度的裝置的情況下， 可通過(guò)調(diào)整燃燒器1020中的原燃料的燃料量、或增減轉(zhuǎn)移變換部1014附 近的水蒸氣供給路1042的線圈圈數(shù)來(lái)調(diào)整。在轉(zhuǎn)移變換部1014中減少了一氧化碳的重整氣體進(jìn)一步通過(guò)供給的 原燃料氣體的流動(dòng)，在重整反應(yīng)筒1018內(nèi)部被整流板1064限制流動(dòng)的同 時(shí)上升，并到達(dá)選擇氧化部1016。此時(shí)，從空氣供給路1054供給的空氣 也在重整反應(yīng)筒1018內(nèi)上升，并到達(dá)選擇氧化部1016。整流板1064設(shè)置 于轉(zhuǎn)移變換部1014與選擇氧化部1016之間的空間，使重整氣體的流動(dòng)改 變?yōu)槌蛩魵夤┙o路1042的流動(dòng)。也就是，通過(guò)使在重整反應(yīng)筒1018 內(nèi)部流動(dòng)的重整氣體的流動(dòng)改變?yōu)槌蛩魵夤┙o路1042，使在水蒸氣供 給路1042的內(nèi)部流動(dòng)的重整水以及原燃料氣體與重整氣體之間有效地進(jìn) 行熱交換。由于選擇氧化部1016配置于水蒸氣供給路1042的流入口 1066附近， 因此，重整氣體的溫度通過(guò)由重整水進(jìn)行的冷卻而成為比轉(zhuǎn)移變換部1014 中的重整氣體的溫度低的溫度。選擇氧化部1016中的選擇氧化反應(yīng)在比 轉(zhuǎn)移變換部1014中的轉(zhuǎn)移反應(yīng)低溫的例如70 200'C的范圍內(nèi)進(jìn)行，由于 通過(guò)水蒸氣供給路1042的熱量回收而獲得熱平衡，因此即使不進(jìn)行特別 的溫度控制也能夠維持適當(dāng)?shù)臏囟?。由此，在選擇氧化部1016中，重整 氣體中的一氧化碳被進(jìn)一步減少。如上述，在燃料電池用重整裝置1010中，由于將重整部1012、轉(zhuǎn)移 變換部1014和選擇氧化部1016以此順序收容于一個(gè)重整反應(yīng)筒1018內(nèi)， 因此，能夠在不形成復(fù)雜形狀的流路的情況下減少包含于重整氣體中的一 氧化碳。另外，由于燃燒廢氣通過(guò)重整反應(yīng)筒1018與外筒1022之間的加 熱流路1032，因此，能夠供給重整反應(yīng)筒1018內(nèi)部的重整部1012的重整 反應(yīng)所需的熱量，且不需要加熱器等加熱機(jī)構(gòu)。另外，由于在重整反應(yīng)筒 1018與外筒1022之間設(shè)置加熱流路1032，因此沒(méi)有必要采用需要折返和 大量筒的流路，用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)即能夠?qū)崿F(xiàn)燃料電池用重整裝置1010。換言之，由于在本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置1010中，沒(méi)有設(shè)200810168707.8說(shuō)明書(shū)第18/46頁(yè)置需要折返和大量筒的流路，因此，通過(guò)部件數(shù)量的減少和制造工序的簡(jiǎn)化而使成本降低。另外，由于外筒1022的外周部用絕熱構(gòu)件1024覆蓋， 能夠容易地確保裝置整體的絕熱性，因此能夠使安裝絕熱構(gòu)件1024時(shí)的 工序簡(jiǎn)化。另外，由于加熱流路1032以使燃燒廢氣從重整部1012側(cè)向選擇氧化 部1016側(cè)通過(guò)的方式形成，因此，燃燒廢氣與重整反應(yīng)筒1018和水蒸氣 供給路1042進(jìn)行熱交換的同時(shí)溫度逐漸降低。從而，燃燒廢氣從反應(yīng)溫 度高的重整部1042向反應(yīng)溫度低的選擇氧化部1016溫度適當(dāng)降低的同時(shí) 通過(guò)加熱流路1032內(nèi)部。因此，可直線地形成加熱流路1032。在上述的燃料電池用重整裝置1010中可以構(gòu)成為原燃料供給路1040 與水蒸氣供給路1042在比水蒸氣供給路1042中通過(guò)的水被汽化的部位靠 下游側(cè)的合流部合流。這樣，分別在原燃料供給路1040及水蒸氣供給路 1042進(jìn)行由燃燒廢氣的加熱引起的原燃料的溫升與水的汽化之后，原燃料 與水蒸氣合流，由此，由各供給路中的原燃料的升溫和水的汽化引起的水 蒸氣的供給控制變得容易。另外，線圈狀的環(huán)狀部1124可以設(shè)置于水蒸氣供給路1042的整個(gè)區(qū) 域，也可以局部地?cái)嗬m(xù)設(shè)置，只要是考慮裝置整體的熱效率和熱平衡來(lái)進(jìn) 行設(shè)計(jì)即可。(第七實(shí)施方式)圖7是表示第七實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置2010的結(jié)構(gòu)的剖視 圖。燃料電池用重整裝置2010將作為原燃料的甲烷、丙烷和丁烷等利用 水蒸氣重整而生成富含氫的重整氣體。燃料電池用重整裝置2010包括重整部2012，其從原燃料生成重整 氣體；轉(zhuǎn)移變換部2014，其利用轉(zhuǎn)移反應(yīng)減少包含于重整氣體中的一氧化 碳；選擇氧化部2016，其利用選擇氧化反應(yīng)選擇氧化并減少包含于通過(guò)轉(zhuǎn) 移變換部2014的重整氣體中的一氧化碳；重整反應(yīng)筒2018，其將重整部 2012、轉(zhuǎn)移變換部2014和選擇氧化部2016以此順序直線狀收容；燃燒器 2020，其作為燃燒原燃料而生成燃燒廢氣的燃燒機(jī)構(gòu)；以及外筒2022，其 同軸配置于重整反應(yīng)筒2018的外周，且比重整反應(yīng)筒2018的直徑大。外 筒2022的周?chē)鄠€(gè)配管與外部連通的部位以外均用絕熱構(gòu)件2024覆
蓋。重整反應(yīng)筒2018優(yōu)選以重整部2012側(cè)成為下部而選擇氧化部2016 側(cè)成為上部的方式沿豎直方向配置。燃燒器2020使從空氣進(jìn)入口 2026進(jìn)入的空氣和從燃料進(jìn)入口 2028 進(jìn)入的原燃料尾氣混合并燃燒。通過(guò)在燃燒器2020中燃燒原燃料氣體， 而產(chǎn)生1200 130(TC的高溫燃燒廢氣。燃燒器2020配置于在重整反應(yīng)筒 2018的重整部2012側(cè)的端部形成的燃燒室2030中，并固定于外筒2022 的下部。由此，能夠使在燃燒器2020生成的燃燒廢氣的熱量迅速用于重 整部2012的重整反應(yīng)，因此能夠提高熱效率。在重整反應(yīng)筒2018與外筒2022之間形成有加熱流路2032，該加熱流 路2032為加熱重整反應(yīng)筒2018而通過(guò)有所述燃燒廢氣。重整部2012具有殼體2034，其設(shè)于重整反應(yīng)筒2018的底部且外徑 比重整反應(yīng)筒2018小；催化劑層2036，其被收容于殼體2034的下方，并 包括在氧化鋁上擔(dān)載有鎳和釕等的金屬粒子的重整催化劑。殼體2034的 上表面形成有開(kāi)口部2038，原燃料與水蒸氣以混合狀態(tài)流入該開(kāi)口部 2038。另外，為使重整氣體能從催化劑層2036的側(cè)面通過(guò)，在殼體2034的側(cè)面開(kāi)設(shè)有通氣口。經(jīng)由原燃料供給路2040原燃料被從燃料電池用重整裝置2010的外部供給于重整部2012的催化劑層2036。此時(shí)，原燃料利用在加熱流路2032流動(dòng)的燃料廢氣和在重整反應(yīng)筒2018內(nèi)部的重整氣體而升溫，并使重整氣體的溫度降低。另外，在重整部2012的重整反應(yīng)所必須的水蒸氣是利用從燃料電池 用重整裝置2010的外部經(jīng)由水蒸氣供給路2042供給的重整水而生成。水 蒸氣供給路2042以使重整水在重整反應(yīng)筒2018內(nèi)部從選擇氧化部2016 側(cè)向重整部2012側(cè)流動(dòng)的方式設(shè)置。并且，水蒸氣供給路2042從燃燒廢 氣和在重整反應(yīng)筒2018內(nèi)部升溫的重整氣體回收熱量，并利用該熱量將 作為從外部供給的液體的重整水汽化為水蒸氣。其結(jié)果，重整水以水蒸氣 的形式供給于催化劑層2036，并使轉(zhuǎn)移變換部2014和選擇氧化部2016 的溫度降低。在本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置2010中，原燃料供給路2040與 水蒸氣供給路2042在合流部2114合流，該合流部2114位于在水蒸氣供
給路2042中通過(guò)的水被汽化的部位的上游側(cè)。水蒸氣供給路2042在外筒 2022及重整反應(yīng)筒2018的內(nèi)部，且其一部分具有以螺旋狀巻繞而成的線 圈形狀，并由于通過(guò)增大表面積容易使水汽化，因此至少在線圈的下端生 成水蒸氣。另外，由于水蒸氣供給路2042以使水在重整反應(yīng)筒2018的內(nèi) 部，從選擇氧化部2016側(cè)向重整部2012側(cè)流動(dòng)的方式而設(shè)置，因此能抑 制水汽化時(shí)由水的閉塞而引起的壓力變動(dòng)。轉(zhuǎn)移變換部2014具有催化劑層2046，其由例如氧化銅和氧化鋅的 顆粒構(gòu)成；以及分隔板2048，其擔(dān)載催化劑層2046，并形成有使重整氣 體從下方向上方穿過(guò)的孔。轉(zhuǎn)移變換部2014能夠利用催化劑層2046的作 用，通過(guò)使用包含于重整氣體中的水蒸氣的轉(zhuǎn)移反應(yīng)來(lái)減少一氧化碳。選擇氧化部2016具有催化劑層2050，其由例如在氧化鋁上擔(dān)載的 一氧化碳選擇氧化催化劑構(gòu)成；以及分隔板2052，其擔(dān)載催化劑層2050， 并形成有使重整氣體從下方向上方穿過(guò)的孔。選擇氧化部2016利用催化 劑層2050的作用，通過(guò)用氧氣使一氧化碳氧化為二氧化碳，使得一氧化 碳濃度進(jìn)一步降低。本實(shí)施方式的選擇氧化部2016在水蒸氣供給路2042通過(guò)的區(qū)域D以 外的區(qū)域，設(shè)置有構(gòu)成重整氣體的流動(dòng)阻力的阻力構(gòu)件2126。由此，利用 燃燒廢氣加熱的重整氣體向通過(guò)選擇氧化部2016的水蒸氣供給路2042的 線圈流動(dòng)的變得容易，并容易向水蒸氣供給路2042內(nèi)部的水或水蒸氣供 給熱量。作為阻力構(gòu)件2126可以是完全遮斷重整氣體的流動(dòng)的構(gòu)件。由 此，重整氣體被導(dǎo)入到選擇氧化部2016的催化劑層2050。此外，在轉(zhuǎn)移 變換部2014上設(shè)置如上述的阻力構(gòu)件也能夠獲得同樣的效果。在轉(zhuǎn)移變換部2014與選擇氧化部2016之間的區(qū)域配置有與燃料電池 用重整裝置2010的外部連通的空氣供給路2054的前端部2056，用來(lái)供給 在選擇氧化部2016中消耗的氧氣。由此，從前端部2056流入的空氣與在 轉(zhuǎn)移變換部2014中一氧化碳減少了的重整氣體一起上升，并被賦予選擇 氧化部2016的反應(yīng)。在選擇氧化部2016的上方的重整反應(yīng)筒2018的上表面形成有開(kāi)口部 2058。在開(kāi)口部2058上連接有重整氣體送出管2060，該重整氣體送出管 2060將一氧化碳充分減少了的重整氣體送出到未圖示的燃料電池的燃料
下面，對(duì)本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置2010的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。在燃燒器2020生成的燃燒廢氣加熱重整反應(yīng)筒2018的下表面，然后沿加 熱流路2032上升，并從側(cè)面加熱重整反應(yīng)筒2018。此時(shí)，經(jīng)由重整反應(yīng) 筒2018催化劑層2036被加熱到重整反應(yīng)所需的溫度，例如600 70(TC的 范圍內(nèi)。另外，水蒸氣供給路2042被直接地或經(jīng)由重整反應(yīng)筒2018間接 地利用燃料廢氣加熱，通過(guò)其內(nèi)部的重整水被汽化。另一方面，燃料廢氣 隨著沿加熱流路2032上升而被水蒸氣供給路2042冷卻，溫度逐漸降低。原燃料供給路2040與水蒸氣供給路2042在合流部2114合流，重整 水與原燃料以混合狀態(tài)在水蒸氣供給路2042中被汽化、升溫，同時(shí)經(jīng)過(guò) 殼體2034的下部向下方送出。由于本實(shí)施方式的水蒸氣供給路2042具有 與重整反應(yīng)筒2018的內(nèi)周面相連的環(huán)狀部2124，因此，不僅使重整氣體 從燃燒廢氣回收熱量變得容易，且能夠更加有效地使重整水汽化生成水蒸 氣。包含水蒸氣的原燃料氣體在通過(guò)催化劑層2036的內(nèi)部時(shí)，被燃燒廢 氣的熱量逐漸加熱，并通過(guò)重整反應(yīng)變成富含氫的重整氣體。利用重整原燃料氣體而得到的重整氣體利用供給的原燃料氣體的流 動(dòng)而在重整反應(yīng)筒2018內(nèi)部上升，并到達(dá)轉(zhuǎn)移變換部2014。這里，由于 重整部2012的重整反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，因此，利用水蒸氣供給路2042的熱 量回收而降低了溫度的重整氣體到達(dá)轉(zhuǎn)移變換部2014。轉(zhuǎn)移變換部2014 的轉(zhuǎn)移反應(yīng)例如在200 30(TC的范圍內(nèi)進(jìn)行，由于利用水蒸氣供給路2042的熱量回收而獲得熱平衡，因此即使不進(jìn)行特別的溫度控制也能夠維持適 當(dāng)?shù)臏囟?。由此，在轉(zhuǎn)移變換部2014中，重整氣體中的一氧化碳被減少。并且，在轉(zhuǎn)移變換部2014的溫度達(dá)不到合適的溫度的裝置的情況下， 可通過(guò)調(diào)整燃燒器2020中的原燃料的燃料量、或增減轉(zhuǎn)移變換部2014附 近的水蒸氣供給路2042的線圈圈數(shù)來(lái)調(diào)整。在轉(zhuǎn)移變換部2014中減少了一氧化碳的重整氣體進(jìn)一步通過(guò)供給的 原燃料氣體的流動(dòng)，在重整反應(yīng)筒2018內(nèi)部被整流板2064限制流動(dòng)的同 時(shí)上升，并到達(dá)選擇氧化部2016。此時(shí)，從空氣供給路2054供給的空氣 也在重整反應(yīng)筒2018內(nèi)上升，并到達(dá)選擇氧化部2016。整流板2064設(shè)置 于轉(zhuǎn)移變換部2014與選擇氧化部2016之間的空間，使重整氣體的流動(dòng)改
變?yōu)槌蛩魵夤┙o路2042的流動(dòng)。也就是，使在重整反應(yīng)筒2018內(nèi)部 流動(dòng)的重整氣體的流動(dòng)改變?yōu)槌蛩魵夤┙o路2042，從而在水蒸氣供給 路2042的內(nèi)部流動(dòng)的重整水以及原燃料氣體與重整氣體之間有效地進(jìn)行 熱交換。由于選擇氧化部2016配置于水蒸氣供給路2042的流入口 2066附近， 因此，重整氣體的溫度通過(guò)由重整水進(jìn)行的冷卻而成為比轉(zhuǎn)移變換部2014 中的重整氣體的溫度低的溫度。選擇氧化部2016中的選擇氧化反應(yīng)在比 轉(zhuǎn)移變換部2014中的轉(zhuǎn)移反應(yīng)低溫的例如70 20(TC的范圍內(nèi)進(jìn)行，由于 通過(guò)水蒸氣供給路2042的熱量回收而獲得熱平衡，因此即使不進(jìn)行特別 的溫度控制也能夠維持適當(dāng)?shù)臏囟?。由此，在選擇氧化部2016中，重整 氣體中的一氧化碳被進(jìn)一步減少。雖然從重整氣體送出管2060向燃料電池的燃料極送出重整氣體，但 由于水蒸氣供給路2042進(jìn)行的熱量回收，使得從重整氣體送出管2060排 出的重整氣體的溫度降低，因此，能夠提高燃料電池用重整裝置2010的 重整效率。并且，通過(guò)加熱流路2032的燃燒廢氣經(jīng)由重整反應(yīng)筒2018的上部的 在重整反應(yīng)筒2018與外筒2022之間形成的燃燒廢氣儲(chǔ)留室2132，并從形 成于外筒2022的上部的排氣口 2062向外部排出。本實(shí)施方式的水蒸氣供 給路2042以其一部分通過(guò)燃燒廢氣儲(chǔ)留室2132的方式設(shè)置，能夠回收通 過(guò)加熱流路2032而從排出口 2062排出的燃燒廢氣的熱量。因此，利用由 水蒸氣供給路2042進(jìn)行的熱量回收，使得從排出口 2062排出的燃燒廢氣 的溫度降低，從而能夠提高燃料電池用重整裝置2010的重整效率。如上述，在燃料電池用重整裝置2010中，由于將重整部2012、轉(zhuǎn)移 變換部2014和選擇氧化部2016以此順序收容于一個(gè)重整反應(yīng)筒2018內(nèi)， 因此，能夠在不形成復(fù)雜形狀的流路的情況下減少包含于重整氣體中的一 氧化碳。另外，由于燃燒廢氣通過(guò)重整反應(yīng)筒2018與外筒2022之間的加 熱流路2032，因此，能夠供給重整反應(yīng)筒2018內(nèi)部的重整部2012的重整 反應(yīng)所需的熱量，且不需要加熱器等加熱機(jī)構(gòu)。另外，由于在重整反應(yīng)筒 2018與外筒2022之間設(shè)置加熱流路2032，因此沒(méi)有必要采用需要折返和 大量筒的流路，用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)即能夠?qū)崿F(xiàn)燃料電池用重整裝置2010。
換言之，由于在本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置2010中，沒(méi)有設(shè) 置需要折返和大量筒的流路，因此，通過(guò)部件數(shù)量的減少和制造工序的簡(jiǎn)化而使成本降低。另外，由于外筒2022的外周部用絕熱構(gòu)件2024覆蓋， 能夠容易地確保裝置整體的絕熱性，因此能夠使安裝絕熱構(gòu)件2024時(shí)的 工序簡(jiǎn)化。另外，由于加熱流路2032以使燃燒廢氣從重整部2012側(cè)向選擇氧化 部2016側(cè)通過(guò)的方式形成，因此，燃燒廢氣與重整反應(yīng)筒2018和水蒸氣 供給路2042進(jìn)行熱交換的同時(shí)溫度逐漸降低。從而，燃燒廢氣從反應(yīng)溫 度高的重整部向反應(yīng)溫度低的選擇氧化部溫度適當(dāng)降低的同時(shí)通過(guò)加熱 流路2032內(nèi)部。因此，可直線地形成加熱流路2032。另外，重整反應(yīng)筒 2018將重整部2012、轉(zhuǎn)移變換部2014和選擇氧化部2016按反應(yīng)溫度增 高順序向豎直方向的上方順次收容。因此，重整氣體從反應(yīng)溫度高的重整 部2012向反應(yīng)溫度低的選擇氧化部2016流動(dòng)，并利用與水蒸氣供給路 2042的熱交換而溫度適當(dāng)降低，同時(shí)在重整反應(yīng)筒2018內(nèi)部并沒(méi)有通過(guò) 復(fù)雜路徑的情況下而上升。在上述的燃料電池用重整裝置2010中可以構(gòu)成為原燃料供給路2040 與水蒸氣供給路2042在比水蒸氣供給路2042中通過(guò)的水被汽化的部位靠 下游側(cè)的合流部合流。這樣，分別在原燃料供給路2040及水蒸氣供給路 2042進(jìn)行由燃燒廢氣的加熱引起的原燃料的溫升與水的汽化之后，原燃料 與水蒸氣合流，由此，由各供給路中的原燃料的升溫和水的汽化引起的水 蒸氣的供給控制變得容易。另外，線圈狀的環(huán)狀部2124可以設(shè)置于水蒸氣供給路2042的整個(gè)區(qū) 域，也可以局部地?cái)嗬m(xù)設(shè)置，考慮裝置整體的熱效率和熱平衡來(lái)設(shè)計(jì)即可。 (第八實(shí)施方式)圖8是表示第八實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置3010的結(jié)構(gòu)的剖視 圖。燃料電池用重整裝置3010將作為原燃料的甲烷、丙烷和丁烷等利用 水蒸氣重整而生成富含氫的重整氣體。燃料電池用重整裝置3010包括重整部3012，其從原燃料生成重整 氣體；轉(zhuǎn)移變換部3014，其利用轉(zhuǎn)移反應(yīng)減少包含于重整氣體中的一氧化 碳；選擇氧化部3016，其利用選擇氧化反應(yīng)選擇氧化并減少包含于通過(guò)轉(zhuǎn)
移變換部3014的重整氣體中的一氧化碳；重整反應(yīng)筒3018，其將重整部3012、轉(zhuǎn)移變換部3014和選擇氧化部3016以此順序直線狀收容；燃燒器 3020，其作為燃燒原燃料而生成燃燒廢氣的燃燒機(jī)構(gòu)；以及外筒3022，其 同軸配置于重整反應(yīng)筒3018的外周，且比重整反應(yīng)筒3018的直徑大。外 筒3022的周?chē)鄠€(gè)配管與外部連通的部位以外均用絕熱構(gòu)件3024覆 蓋。重整反應(yīng)筒3018以重整部3012側(cè)成為下部而選擇氧化部3016側(cè)成 為上部的方式沿豎直方向配置。燃燒器3020使從空氣進(jìn)入口 3026進(jìn)入的空氣和從燃料進(jìn)入口 3028 進(jìn)入的原燃料尾氣混合并燃燒。通過(guò)在燃燒器3020中燃燒原燃料氣體而 產(chǎn)生1200 1300。C的高溫燃燒廢氣。燃燒器3020配置于在重整反應(yīng)筒 3018的重整部3012側(cè)的端部形成的燃燒室3030中，并固定于外筒3022 的下部。由此，能夠使在燃燒器3020生成的燃燒廢氣.的熱量迅速用于重 整部3012的重整反應(yīng)，進(jìn)而能夠提高熱效率。在重整反應(yīng)筒3018與外筒3022之間形成有加熱流路3032，該加熱流 路3032為加熱重整反應(yīng)筒3018而通過(guò)有所述燃燒廢氣。重整部3012具有殼體3034，其設(shè)于重整反應(yīng)筒3018的底部且外徑 比重整反應(yīng)筒3018?。淮呋瘎?036，其被收容于殼體3034的下方，并 包括在氧化鋁上擔(dān)載有鎳和釕等的金屬粒子的重整催化劑。殼體3034的 上表面形成有開(kāi)口部3038，原燃料與水蒸氣以混合狀態(tài)流入該開(kāi)口部 3038。另外，為使重整氣體能從催化劑層3036的側(cè)面通過(guò)，在殼體3034的側(cè)面開(kāi)設(shè)有通氣口。經(jīng)由貫通重整反應(yīng)筒3018、外筒3022和絕熱構(gòu)件3024的原燃料供給 路3040，原燃料被從燃料電池用重整裝置3010的外部供給于重整部3012 的催化劑層3036。此時(shí)，原燃料利用在加熱流路3032流動(dòng)的燃料廢氣和 在重整反應(yīng)筒3018內(nèi)部的重整氣體而升溫，同時(shí)使重整氣體的溫度降低。另外，在重整部3012的重整反應(yīng)所必須的水蒸氣是利用從燃料電池 用重整裝置3010的外部經(jīng)由水蒸氣供給路3042供給的重整水而生成。作 為從外部供給的液體的重整水通過(guò)燃燒廢氣和在重整反應(yīng)筒3018內(nèi)部升 溫的重整氣體而被汽化，并以水蒸氣的形式供給于催化劑層3036，同時(shí)使 轉(zhuǎn)移變換部3014和選擇氧化部3016的溫度降低。
在本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置3010中，原燃料供給路3040與 水蒸氣供給路3042在合流部3044合流，該合流部3044比在水蒸氣供給 路3042中通過(guò)的水被汽化的部位靠下游側(cè)。水蒸氣供給路3042在外筒 3022及重整反應(yīng)筒3018的內(nèi)部，且其一部分具有以螺旋狀巻繞而成的線 圈形狀，由于通過(guò)增大表面積容易使水汽化，因此在合流部3044的上游 側(cè)的至少線圈的下端生成水蒸氣。如本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置3010所示，通過(guò)分別在原燃料 供給路3040及水蒸氣供給路3042進(jìn)行由燃燒廢氣的加熱引起的原燃料的 升溫與水的汽化之后，使原燃料與水蒸氣合流，使得在各供給路的原燃料 的升溫與水的汽化引起的水蒸氣的供給控制容易。轉(zhuǎn)移變換部3014具有催化劑層3046，其由例如氧化銅和氧化鋅的 顆粒構(gòu)成；以及分隔板3048，其擔(dān)載催化劑層3046，并形成有使重整氣 體從下方向上方穿過(guò)的孔。轉(zhuǎn)移變換部3014能夠利用催化劑層3046的作 用，通過(guò)使用包含于重整氣體中的水蒸氣的轉(zhuǎn)移反應(yīng)來(lái)減少一氧化碳。分 隔板3048將重整反應(yīng)筒3018的內(nèi)部分隔為發(fā)生重整反應(yīng)的重整部側(cè)和發(fā) 生轉(zhuǎn)移反應(yīng)的轉(zhuǎn)移變換部側(cè)，并從下方支承被填充的催化劑層3046。選擇氧化部3016具有催化劑層3050，其由例如在氧化鋁上擔(dān)載的 一氧化碳選擇氧化催化劑構(gòu)成；以及分隔板3052，其擔(dān)載催化劑層3050， 并形成有使重整氣體從下方向上方穿過(guò)的孔。選擇氧化部3016利用催化 劑層3050的作用，通過(guò)用氧氣使一氧化碳氧化為二氧化碳，使得一氧化 碳濃度進(jìn)一步降低。分隔板3052將重整反應(yīng)筒3018的內(nèi)部分隔為發(fā)生轉(zhuǎn) 移反應(yīng)的轉(zhuǎn)移變換部側(cè)和進(jìn)行選擇氧化的選擇氧化部側(cè)，并從下方支承被 填充的催化劑層3050。在本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置3010中，由于能夠利用設(shè)于重 整反應(yīng)筒3018內(nèi)部的分隔板3048和分隔板3052支承催化劑，因此只要 向分隔板3048以及分隔板3052與重整反應(yīng)筒3018所包圍的區(qū)域B以及 區(qū)域C填充催化劑即可。由此，能夠簡(jiǎn)單地進(jìn)行催化劑側(cè)填充。另外，由 于重整反應(yīng)筒3018將重整部3012、轉(zhuǎn)移變換部3014和選擇氧化部3016 以直線狀收容，因此，通過(guò)分隔板3048、 3052能夠簡(jiǎn)單地區(qū)分開(kāi)進(jìn)行各 部分反應(yīng)的區(qū)域。另外，由于利用分隔板3048、 3052支承催化劑，因此，　不需要為分隔各反應(yīng)部而使重整反應(yīng)筒的形狀在中途變窄或追加其他的 部件或配管，用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)即能夠?qū)⒅卣磻?yīng)筒內(nèi)部的催化劑配置于合適 的位置。在轉(zhuǎn)移變換部3014與選擇氧化部3016之間的區(qū)域配置有與燃料電池 用重整裝置3010的外部連通的空氣供給路3054的前端部3056，用來(lái)供給 在選擇氧化部3016中消耗的氧氣。由此，從前端部3056流入的空氣與在 轉(zhuǎn)移變換部3014中一氧化碳減少了的重整氣體一起上升，并被賦予選擇 氧化部3016的反應(yīng)。在選擇氧化部3016的上方的重整反應(yīng)筒3018的上表面形成有開(kāi)口部 3058。在開(kāi)口部3058上連接有重整氣體送出管3060，該重整氣體送出管 3060將一氧化碳充分減少了的重整氣體送出到未圖示的燃料電池的燃料 極。下面，對(duì)本實(shí)施方式的水蒸氣供給路3042與分隔板3048、 3052之間 的位置關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖9是示出圖8所示的燃料電池用重整裝置 3010中的重整反應(yīng)筒3018內(nèi)部的水蒸氣供給路3042附近的構(gòu)件局部的要部剖視圖。如圖9所示，分隔板3048形成有在上下方向貫通有水蒸氣供給路3042 的貫通孔3140。另外，同樣地，分隔板3052形成有在上下方向貫通有水 蒸氣供給路3042的貫通孔3142。由此，在重整反應(yīng)筒3018內(nèi)部設(shè)置水蒸 氣供給路3042，通過(guò)向水蒸氣供給路3042的周?chē)畛浯呋瘎軌蚝?jiǎn)單 地在分隔板3048和分隔板3052與重整反應(yīng)筒3018所包圍的區(qū)域配置催 化劑層3046和催化劑層3050。另外，本實(shí)施方式的水蒸氣供給路3042具有形成為線圈狀的環(huán)狀 部3144、 3146;以及在重整反應(yīng)筒3018的上下方向上延伸的直線部3148、 3150。并且，分隔板3048以直線部3148位于貫通孔3140的方式而設(shè)置。 分隔板3052以直線部3150位于貫通孔3142的方式而設(shè)置。由此，在制 造時(shí)，容易使水蒸氣供給路3042通過(guò)分隔板3048和分隔板3052。另外，分隔板3048、 3052使催化劑層3046和催化劑層3050的催化 劑不會(huì)向下方落下，并具有使重整氣體通過(guò)程度的多個(gè)微小的通氣口 (未 圖示)。通氣口的大小可以根據(jù)催化劑的方式和大小適當(dāng)選擇。例如，分
隔板3048的通氣口的大小可以小于催化劑層3046的氧化銅和氧化鋅的顆 粒的大小。通過(guò)設(shè)置這種通氣口，不在重整反應(yīng)筒3018內(nèi)部和外部另行 設(shè)置連通分隔板3048和分隔板3052的上下區(qū)域的流路，即能夠?qū)⒅卣麣?體從重整部3012向轉(zhuǎn)移變換部3014和選擇氧化部3016送出。另外，為將催化劑填充到內(nèi)部，本實(shí)施方式的重整反應(yīng)筒3018在分 隔板3048、 3052的上方的側(cè)面形成有填充口 3152、 3154。由此，例如， 即使在分隔板3048和分隔板3052固定于重整反應(yīng)筒3018內(nèi)部的狀態(tài)下， 也能夠從各自的填充口 3152、3154向重整反應(yīng)筒3018內(nèi)部投入各催化劑， 從而增加了制造工序中的催化劑填充工序的順序和填充時(shí)的重整反應(yīng)筒 姿勢(shì)的自由度。另外，在本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置3010中，由于加熱流路 3032位于重整反應(yīng)筒3018的外側(cè)，并沒(méi)有橫穿重整反應(yīng)筒3018內(nèi)部，因 此重整反應(yīng)筒3018內(nèi)部構(gòu)成為催化劑容易移動(dòng)的構(gòu)造。因此，即使向用 分隔板3048和分隔板3052分隔的區(qū)域B和區(qū)域C投入催化劑時(shí)重整反應(yīng) 筒3018的姿勢(shì)為例如水平放置或傾斜放置的情況，通過(guò)之后將重整反應(yīng) 筒3018的姿勢(shì)設(shè)置為豎直放置，也能夠?qū)⑵锰畛涞拇呋瘎┤菀椎匦纬?為均勻厚度的催化劑層3046、 3050。其結(jié)果，提高催化劑填充工序的操作性。下面，對(duì)本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置3010的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。 在燃燒器3020生成的燃燒廢氣加熱重整反應(yīng)筒3018的下表面，然后沿加 熱流路3032上升，并從側(cè)面加熱重整反應(yīng)筒3018。此時(shí)，經(jīng)由重整反應(yīng) 筒3018，催化劑層3036被加熱到重整反應(yīng)所需的溫度，例如600 70(TC 的范圍內(nèi)。另外，水蒸氣供給路3042被直接地或經(jīng)由重整反應(yīng)筒3018間 接地利用燃料廢氣加熱，通過(guò)其內(nèi)部的重整水被汽化。另一方面，燃料廢 氣隨著沿加熱流路3032上升而被水蒸氣供給路3042冷卻，溫度逐漸降低。 此外，通過(guò)加熱流路3032的燃燒廢氣從形成于外筒3022的上部的排出口 3062向外部排出。在水蒸氣供給路3042被汽化的水蒸氣與在原燃料供給路3040被升溫 的原燃料在合流部3044混合，并經(jīng)過(guò)殼體3034內(nèi)部向下方送出。包含水 蒸氣的原燃料氣體在通過(guò)催化劑層3036內(nèi)部時(shí)，被燃燒廢氣的熱量逐漸
加熱，并通過(guò)重整反應(yīng)變成富含氫的重整氣體。通過(guò)重整原燃料氣體而得到的重整氣體利用供給的原燃料氣體的流動(dòng)而在重整反應(yīng)筒3018的內(nèi)部上升，并到達(dá)轉(zhuǎn)移變換部3014。這里，由 于重整部3012的重整反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，因此，利用水蒸氣供給路3042的 熱量回收而降低了溫度的重整氣體到達(dá)轉(zhuǎn)移變換部3014。轉(zhuǎn)移變換部3014 中的轉(zhuǎn)移反應(yīng)例如在200 30(TC的范圍內(nèi)進(jìn)行，由于利用水蒸氣供給路 3042的熱量回收而獲得熱平衡，因此即使不進(jìn)行特別的溫度控制也能夠維 持適當(dāng)?shù)臏囟?。由此，在轉(zhuǎn)移變換部3014中，重整氣體中的一氧化碳被5 并且，在轉(zhuǎn)移變換部3014的溫度達(dá)不到合適的溫度的裝置的情況下， 可通過(guò)調(diào)整燃燒器3020中的原燃料的燃料量，或增減轉(zhuǎn)移變換部3014附 近的水蒸氣供給路3042的線圈圈數(shù)來(lái)調(diào)整。在轉(zhuǎn)移變換部3014中減少了一氧化碳的重整氣體進(jìn)一步通過(guò)供給的 原燃料氣體的流動(dòng)，在重整反應(yīng)筒3018內(nèi)部被整流板3064限制流動(dòng)的同 時(shí)上升，并到達(dá)選擇氧化部3016。此時(shí)，從空氣供給路3054供給的空氣 也在重整反應(yīng)筒3018內(nèi)上升，并到達(dá)選擇氧化部3016。由于選擇氧化部3016配置于水蒸氣供給路3042的流入口 3066附近， 因此，重整氣體的溫度通過(guò)由重整水進(jìn)行的冷卻而成為比轉(zhuǎn)移變換部3014 中的重整氣體的溫度低的溫度。選擇氧化部3016中的選擇氧化反應(yīng)在比 轉(zhuǎn)移變換部3014中的轉(zhuǎn)移反應(yīng)低溫的例如70 20(TC的范圍內(nèi)進(jìn)行，由于 通過(guò)水蒸氣供給路3042的熱量回收而獲得熱平衡，因此即使不進(jìn)行特別 的溫度控制也能夠維持適當(dāng)?shù)臏囟?。由此，在選擇氧化部3016中，重整 氣體中的一氧化碳被進(jìn)一步減少。如上述，在燃料電池用重整裝置3010中，由于將重整部3012、轉(zhuǎn)移 變換部3014和選擇氧化部3016以此順序收容于一個(gè)重整反應(yīng)筒3018內(nèi)， 因此，能夠在不形成復(fù)雜形狀的流路的情況下減少包含于重整氣體中的一 氧化碳。另外，由于燃燒廢氣通過(guò)重整反應(yīng)筒3018與外筒3022之間的加 熱流路3032，因此，能夠供給重整反應(yīng)筒3018內(nèi)部的重整部3012的重整 反應(yīng)所需的熱量，且不需要加熱器等加熱機(jī)構(gòu)。另外，由于在重整反應(yīng)筒 3018與外筒3022之間設(shè)置加熱流路3032，因此沒(méi)有必要采用需要折返和
大量筒的流路，用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)即能夠?qū)崿F(xiàn)燃料電池用重整裝置3010。換言之，由于在本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置3010中，沒(méi)有設(shè) 置需要折返和大量筒的流路，因此，通過(guò)部件數(shù)量的減少和制造工序的簡(jiǎn)化而使成本降低。另外，由于外筒3022的外周部用絕熱構(gòu)件3024覆蓋， 從而能夠容易地確保裝置整體的絕熱性，因此能夠使安裝絕熱構(gòu)件3024 時(shí)的工序簡(jiǎn)化。另夕卜，由于加熱流路3032以使燃燒廢氣從重整部3012側(cè)向選擇氧化 部3016側(cè)通過(guò)的方式形成，因此，燃燒廢氣與重整反應(yīng)筒3018和水蒸氣 供給路3042進(jìn)行熱交換的同時(shí)溫度逐漸降低。從而，燃燒廢氣從反應(yīng)溫 度高的重整部向反應(yīng)溫度低的選擇氧化部溫度適當(dāng)降低的同時(shí)通過(guò)加熱 流路3032內(nèi)部。因此，可直線地形成加熱流路3032。(第九實(shí)施方式)圖10是表示第九實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置4010的結(jié)構(gòu)的剖視 圖。燃料電池用重整裝置4010將作為原燃料的甲垸、丙烷和丁烷等利用 水蒸氣重整而生成富含氫的重整氣體。燃料電池用重整裝置4010包括重整部4012，其從原燃料生成重整 氣體；轉(zhuǎn)移變換部4014，其利用轉(zhuǎn)移反應(yīng)減少包含于重整氣體中的一氧化 碳；選擇氧化部4016，其利用選擇氧化反應(yīng)選擇氧化并減少包含于通過(guò)轉(zhuǎn) 移變換部4014的重整氣體中的一氧化碳；重整反應(yīng)筒4018，其將重整部 4012、轉(zhuǎn)移變換部4014和選擇氧化部4016以此順序直線狀收容，同時(shí)還 收容脫硫部4160;燃燒器4020，其作為燃燒原燃料而生成燃燒廢氣的燃 燒機(jī)構(gòu)；以及外筒4022，其同軸配置于重整反應(yīng)筒4018的外周，且比重 整反應(yīng)筒4018的直徑大。外筒4022的周?chē)鄠€(gè)配管與外部連通的部位 以外均用絕熱構(gòu)件4024覆蓋。燃燒器4020使從空氣進(jìn)入口 4026進(jìn)入的空氣和從燃料進(jìn)入口 4028 進(jìn)入的原燃料尾氣混合并燃燒。通過(guò)在燃燒器4020中燃燒原燃料氣體， 而產(chǎn)生1200 130(TC的高溫燃燒廢氣。燃燒器4020配置于在重整反應(yīng)筒 4018的重整部4012側(cè)的端部形成的燃燒室4030中，并固定于外筒4022 的下部。由此，能夠使在燃燒器4020生成的燃燒廢氣的熱量迅速用于重 整部4012的重整反應(yīng)，從而能夠提高熱效率。在重整反應(yīng)筒4018與外筒4022之間形成有加熱流路4032，該加熱流 路4032為加熱重整反應(yīng)筒4018而通過(guò)有所述燃燒廢氣。重整部4012具有殼體4034，其設(shè)于重整反應(yīng)筒4018的底部且外徑 比重整反應(yīng)筒4018?。淮呋瘎?036，其被收容于殼體4034的下方，并 包括在氧化鋁上擔(dān)載有鎳和釕等的金屬粒子的重整催化劑。殼體4034的 上表面形成有開(kāi)口部4038，原燃料與水蒸氣以混合狀態(tài)流入該開(kāi)口部 4038。另外，為使重整氣體能從催化劑層4036的側(cè)面通過(guò)，在殼體4034 的側(cè)面開(kāi)設(shè)有通氣口。原燃料經(jīng)由貫通重整反應(yīng)筒4018、外筒4022和絕熱構(gòu)件4024的原燃 料供給路4040從燃料電池用重整裝置4010的外部供給于重整部4012的 催化劑層4036。此時(shí)，原燃料利用在加熱流路4032流動(dòng)的燃料廢氣和在 重整反應(yīng)筒4018內(nèi)部的重整氣體而升溫，同時(shí)使重整氣體的溫度降低。另外，原燃料供給路4040通過(guò)重整反應(yīng)筒4018內(nèi)部，并在中途與脫 硫部4160連接。脫硫部4160是將包含硫磺等雜質(zhì)的原燃料在存在有催化 劑的條件下與氫反應(yīng)除去硫磺成分的所謂氫化脫硫方式(也稱(chēng)加氫脫硫方 式)的裝置。在原燃料供給路4040中，回氣管路(未圖示)連接在脫硫 部4160的上游側(cè)，該回氣管路用于將沒(méi)有在燃料電池中使用的富含氫的 氣體和重整氣體的一部分返回脫硫部4160。脫硫部4160對(duì)供給的原燃料氣體與通常該原燃料氣體的10vol。/。的量 的含H2氣的再利用氣體的合流氣體進(jìn)行脫硫。作為加氫脫硫催化劑使用 Co-Mo系或Ni-Mo系，作為吸附劑使用氧化鋅系催化劑。根據(jù)該加氫'吸 附脫硫反應(yīng)(RCH2SH+H2—RCH3+H2S ; ZnO+H2S—ZnS+H20)，原燃料 氣體被脫硫到所包含的硫磺成分的濃度為20 50ppb左右。另外，有機(jī)硫磺中的RSH和COS,根據(jù)條件(例如，250 400°C) 也能被氧化鋅系催化劑吸附，但較普遍的是，通常在Co-Mo系或Ni-Mo 系的加氫脫硫催化劑上， 一旦形成H2S即被ZnO吸附。作為催化劑，可 以考慮其工作溫度和成本等適當(dāng)選擇例如Cii-Zn系的催化劑、Ni-Zn系的 催化劑等。在本實(shí)施方式的脫硫部4160中的脫硫反應(yīng)溫度為350°C 400 。C。另外，在重整部4012的重整反應(yīng)所必須的水蒸氣是利用從燃料電池 用重整裝置4010的外部經(jīng)由水蒸氣供給路4042供給的重整水而生成。作 為從外部供給的液體的重整水通過(guò)燃燒廢氣和在重整反應(yīng)筒4018內(nèi)部升 溫的重整氣體而被汽化，并以水蒸氣的形式供給于催化劑層4036，同時(shí)使 轉(zhuǎn)移變換部4014和選擇氧化部4016的溫度降低。在本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置4010中，原燃料供給路4040與 水蒸氣供給路4042在合流部4044合流，該合流部4044比在水蒸氣供給 路4042中通過(guò)的水被汽化的部位靠下游側(cè)。換言之，原燃料供給路4040 與水蒸氣供給路4042在脫硫部4160的下游側(cè)合流。由此，防止在水蒸氣 供給路4042通過(guò)的水和水蒸氣混入脫硫部4160，抑制脫硫部4160的脫硫 性能的降低。水蒸氣供給路4042外筒4022及重整反應(yīng)筒4018的內(nèi)部， 且其一部分具有以螺旋狀巻繞而成的線圈形狀，由于通過(guò)增大表面積容易 使水汽化，因此在合流部4044的上游側(cè)的至少線圈的下端生成水蒸氣。如本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置4010所示，通過(guò)分別在原燃料 供給路4040及水蒸氣供給路4042進(jìn)行由燃燒廢氣的加熱引起的原燃料的 升溫與水的汽化之后，使原燃料與水蒸氣合流，使得在各供給路的原燃料 的升溫與水的汽化引起的水蒸氣的供給控制容易。轉(zhuǎn)移變換部4014具有催化劑層4046，其由例如氧化銅和氧化鋅的 顆粒構(gòu)成；以及分隔板4048，其擔(dān)載催化劑層4046，并形成有使重整氣 體從下方向上方穿過(guò)的孔。轉(zhuǎn)移變換部4014能夠利用催化劑層4046的作 用，通過(guò)使用包含于重整氣體中的水蒸氣的轉(zhuǎn)移反應(yīng)來(lái)減少一氧化碳。選擇氧化部4016具有催化劑層4050，其由例如在氧化鋁上擔(dān)載的 一氧化碳選擇氧化催化劑構(gòu)成；以及分隔板4052，其擔(dān)載催化劑層4050， 并形成有使重整氣體從下方向上方穿過(guò)的孔。選擇氧化部4016利用催化 劑層4050的作用，通過(guò)用氧氣使一氧化碳氧化為二氧化碳，使得一氧化 碳濃度進(jìn)一步降低。在轉(zhuǎn)移變換部4014與選擇氧化部4016之間的區(qū)域配置有與燃料電池 用重整裝置4010的外部連通的空氣供給路4054的前端部4056,用來(lái)供給 在選擇氧化部4016中消耗的氧氣。由此，從前端部4056流入的空氣與在 轉(zhuǎn)移變換部4014中一氧化碳減少了的重整氣體一起上升，并被賦予選擇 氧化部4016的反應(yīng)。
在選擇氧化部4016的上方的重整反應(yīng)筒4018的上表面形成有開(kāi)口部 4058。在開(kāi)口部4058上連接有重整氣體送出管4060，該重整氣體送出管 4060將一氧化碳充分減少了的重整氣體送出到未圖示的燃料電池的燃料 極。下面，對(duì)本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置4010的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。 在燃燒器4020生成的燃燒廢氣加熱重整反應(yīng)筒4018的下表面，然后沿加 熱流路4032上升，并從側(cè)面加熱重整反應(yīng)筒4018。此時(shí)，經(jīng)由重整反應(yīng) 筒4018催化劑層4036被加熱到重整反應(yīng)所需的溫度，例如600 70(TC的 范圍內(nèi)。另外，水蒸氣供給路4042被直接地或經(jīng)由重整反應(yīng)筒4018間接 地利用燃料廢氣加熱，通過(guò)其內(nèi)部的重整水被汽化。另一方面，燃料廢氣 隨著沿加熱流路4032上升而被水蒸氣供給路4042冷卻，溫度逐漸降低。 并且，通過(guò)加熱流路4032的燃燒廢氣從形成于外筒4022的上部的排氣口 4062向外部排出。在水蒸氣供給路4042被汽化的水蒸氣與在原燃料供給路4040被升溫 的原燃料在合流部4044混合，并經(jīng)過(guò)殼體4034內(nèi)部向下方送出。包含水 蒸氣的原燃料氣體在通過(guò)催化劑層4036的內(nèi)部時(shí)被燃燒廢氣的熱量逐漸 加熱，并通過(guò)重整反應(yīng)變成富含氫的重整氣體。通過(guò)重整原燃料氣體而得到的重整氣體利用供給的原燃料氣體的流 動(dòng)而在重整反應(yīng)筒4018內(nèi)部上升，并到達(dá)轉(zhuǎn)移變換部40M。這里，由于 重整部4012的重整反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，因此，利用水蒸氣供給路4042的熱 量回收而降低了溫度的重整氣體到達(dá)轉(zhuǎn)移變換部4014。轉(zhuǎn)移變換部4014 的轉(zhuǎn)移反應(yīng)例如在200 30CTC的范圍內(nèi)進(jìn)行，由于利用水蒸氣供給路4042的熱量回收而獲得熱平衡，因此即使不進(jìn)行特別的溫度控制也能夠維持適 當(dāng)?shù)臏囟?。由此，在轉(zhuǎn)移變換部4014中，重整氣體中的一氧化碳被減少。并且，在轉(zhuǎn)移變換部4014的溫度達(dá)不到合適的溫度的裝置的情況下， 可通過(guò)調(diào)整燃燒器4020中的原燃料的燃料量，或增減轉(zhuǎn)移變換部4014附 近的水蒸氣供給路4042的線圈圈數(shù)來(lái)調(diào)整。在轉(zhuǎn)移變換部4014中減少了一氧化碳的重整氣體進(jìn)一步通過(guò)供給的 原燃料氣體的流動(dòng)，在重整反應(yīng)筒4018內(nèi)部被整流板4064限制流動(dòng)的同 時(shí)上升，并到達(dá)選擇氧化部4016。此時(shí)，從空氣供給路4054供給的空氣
也在重整反應(yīng)筒4018內(nèi)上升，并到達(dá)選擇氧化部4016。由于選擇氧化部4016配置于水蒸氣供給路4042的流入口 4066附近， 因此，重整氣體的溫度通過(guò)由重整水進(jìn)行的冷卻而成為比轉(zhuǎn)移變換部4014 中的重整氣體的溫度低的溫度。選擇氧化部4016中的選擇氧化反應(yīng)在比 轉(zhuǎn)移變換部4014中的轉(zhuǎn)移反應(yīng)低溫的例如70 20(TC的范圍內(nèi)進(jìn)行，由于 通過(guò)水蒸氣供給路4042的熱量回收而獲得熱平衡，因此即使不進(jìn)行特別 的溫度控制也能夠維持適當(dāng)?shù)臏囟?。由此，在選擇氧化部4016中，重整 氣體中的一氧化碳被進(jìn)一步減少。如上述，在燃料電池用重整裝置4010中，由于將重整部4012、轉(zhuǎn)移 變換部4014和選擇氧化部4016以此順序收容于一個(gè)重整反應(yīng)筒4018，同 時(shí)還收容脫硫部4160，因此，能夠在不形成復(fù)雜形狀的流路的情況下減少 包含于重整氣體中的一氧化碳，并除去硫磺成分。而且，與將脫硫部設(shè)置 于裝置外部的情況比較，通過(guò)在重整反應(yīng)筒內(nèi)部配置脫硫器，能夠使裝置 整體緊湊。另外，由于燃燒廢氣通過(guò)重整反應(yīng)筒4018與外筒4022之間的 加熱流路4032，因此，能夠供給重整反應(yīng)筒4018內(nèi)部的重整部4012的供 給重整反應(yīng)所需的熱量，且不需要加熱器等加熱機(jī)構(gòu)。另外，由于在重整 反應(yīng)筒4018與外筒4022之間設(shè)置加熱流路4032，因此沒(méi)有必要采用需要 折返和大量筒的流路，用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)即能夠?qū)崿F(xiàn)燃料電池用重整裝置 4010。換言之，由于在本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置4010中，沒(méi)有設(shè) 置需要折返和大量筒的流路，因此，通過(guò)部件數(shù)量的減少和制造工序的簡(jiǎn) 化而使成本降低。另外，由于外筒4022的外周部用絕熱構(gòu)件4024覆蓋， 從而能夠容易地確保裝置整體的絕熱性，因此能夠使安裝絕熱構(gòu)件4024 時(shí)的工序簡(jiǎn)化。 .另外，由于加熱流路4032以使燃燒廢氣從重整部4012側(cè)向選擇氧化 部4016側(cè)通過(guò)的方式形成，因此，燃燒廢氣與重整反應(yīng)筒4018和水蒸氣 供給路4042進(jìn)行熱交換的同時(shí)溫度逐漸降低。從而，燃燒廢氣從反應(yīng)溫 度高的重整部向反應(yīng)溫度低的選擇氧化部溫度適當(dāng)降低的同時(shí)通過(guò)加熱 流路4032內(nèi)部。因此，可不設(shè)置流路的折返和新的加熱機(jī)構(gòu)直線地形成 加熱流路4032。
另外，在燃料電池用重整裝置4010中，由于通過(guò)使重整反應(yīng)筒4018 與外筒4022之間的加熱流路4032之間通過(guò)燃燒廢氣，而供給脫硫部4160 的脫硫反應(yīng)所需的熱量，因此，與將脫硫部4160設(shè)置于裝置外部的情況 比較，不需要加熱器等加熱機(jī)構(gòu)，提高了裝置整體的熱效率。另外，與將 脫硫部4160設(shè)置于裝置外部的情況比較，能夠縮短原燃料供給路4040的 流路。另外，如圖10所示，脫硫部4160設(shè)置于重整部4012與轉(zhuǎn)移變換部 4014之間。由此，利用加熱重整部4012的燃燒廢氣和重整氣體供給脫硫 反應(yīng)所必須的熱量。因此，本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置4010能夠 使脫硫部有效地升溫到裝置工作時(shí)的穩(wěn)定溫度。 (第十實(shí)施方式)圖11是表示第十實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置4110的結(jié)構(gòu)的剖視 圖。在本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置4110中，脫硫部4162配置于重 整反應(yīng)筒4018的軸向位置與轉(zhuǎn)移變換部4164重合的位置處。由此，能夠 使重整反應(yīng)筒4018的縱向緊湊，并使燃料電池用重整裝置4110小型化。 另外，轉(zhuǎn)移變換部4164形成為環(huán)狀，且脫硫部4162設(shè)置于轉(zhuǎn)移變換部4164 的內(nèi)周部。由此，燃料電池用重整裝置4110能夠在起動(dòng)時(shí)有效升高轉(zhuǎn)移 變換部4164的溫度。另外，本實(shí)施方式的脫硫部4162的脫硫反應(yīng)溫度可以設(shè)定為200°C 30(TC左右。通常，在轉(zhuǎn)移變換部4164的轉(zhuǎn)移反應(yīng)溫度為20(TC 30(TC左 右。另外，由于脫硫部4162的硫磺成分為幾個(gè)ppm左右，因此，由脫硫 反應(yīng)引起的發(fā)熱極少。因此，通過(guò)采用用水冷卻由于轉(zhuǎn)移反應(yīng)而發(fā)熱的催 化劑4046來(lái)獲得熱平衡的轉(zhuǎn)移變換部4164與脫硫部4162相接的結(jié)構(gòu)， 容易將脫硫部4162維持在與轉(zhuǎn)移反應(yīng)溫度同程度的200。C 30(TC的溫度 范圍。(第十一實(shí)施方式) 在上述的各實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置中，水蒸氣供給路4042 設(shè)置為通過(guò)重整反應(yīng)筒4018內(nèi)部，并貫通轉(zhuǎn)移變換部4014的催化劑層 4046和選擇氧化部4016的催化劑層4050。因此，水蒸氣供給路4042直 接接觸催化劑層4050的部分存在催化劑溫度過(guò)度地降低，反應(yīng)沒(méi)有充分
進(jìn)行的可能性。因此，在本實(shí)施方式中，通過(guò)對(duì)水蒸氣供給路的配置進(jìn)行 研究，防止催化劑層的溫度過(guò)度地降低。圖12是表示第十一實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置4210的結(jié)構(gòu)的剖視圖。燃料電池用重整裝置4210與第九實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置 4010相比較，在水蒸氣供給路4142設(shè)置于加熱流路4032內(nèi)部這一點(diǎn)存在 較大不同。利用這種結(jié)構(gòu)，由于轉(zhuǎn)移變換部4014的催化劑層4046與選擇 氧化部4016的催化劑層4050被水蒸氣供給路4142經(jīng)由重整反應(yīng)筒4018 間接冷卻，因此，能抑制各催化劑層的局部溫度過(guò)于降低。其結(jié)果，例如， 能抑制在選擇氧化部4016中一氧化碳沒(méi)有充分反應(yīng)的未反應(yīng)的一氧化碳 向燃料電池的燃料極送出。另外，水蒸氣供給路4142可以以接觸重整反 應(yīng)筒4018的方式設(shè)置。由此，不僅能從燃燒廢氣回收熱量，還能更多地 回收催化劑層4046、 4050的反應(yīng)熱量，并能進(jìn)一步冷卻催化劑層4046、 4050。并且，能夠進(jìn)一步冷卻重整反應(yīng)筒4018內(nèi)部的重整氣體。如上述各實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置，在選擇氧化部16的催化 劑層4050形成為圓柱形狀的情況下，當(dāng)催化劑層4050的直徑變大時(shí)，存 在催化劑層的中心部分的除熱不能充分進(jìn)行之虞。這時(shí)，催化劑層4050 的中心部分形成為高溫部分，難以進(jìn)行正常且有效的反應(yīng)。特別的是，如 本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置4210所示，將水蒸氣供給路4142配置 于重整反應(yīng)筒4018的外側(cè)的情況下，除熱不充分的傾向較強(qiáng)。因此，例 如，當(dāng)選擇氧化部4016的催化劑層4050的溫度超過(guò)合適的溫度時(shí)，可能 產(chǎn)生氧化重整氣體中的氫氣的副反應(yīng)的。因此，在本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置4210中，選擇氧化部4016 的催化劑層4150形成為環(huán)狀。由此，由于將各催化劑層4050的難以控制 為合適溫度范圍的部分設(shè)置為空心，從而抑制發(fā)生不希望的副反應(yīng)。 (第十二實(shí)施方式)圖13是表示第十二實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置4310的結(jié)構(gòu)的剖 視圖。如上所述，選擇氧化部的催化劑反應(yīng)需要在合適的溫度范圍進(jìn)行。 通常，由于在選擇氧化部的氧化劑層中重整氣體流入的入口側(cè)最容易引起 反應(yīng)，因此催化劑層的溫度也存在入口側(cè)高出口側(cè)低的傾向。因此，當(dāng)流 入選擇氧化部的催化劑層的重整氣體的溫度過(guò)高時(shí)，存在催化劑層的入口
附近的反應(yīng)溫度高于合適的溫度范圍的可能性。因此，在燃料電池用重整裝置4310中，選擇氧化部4116具有折返流 路4118和設(shè)置于折返流路4118的中途的環(huán)狀催化劑層4250。折返流路 4118由第一流路4120和第二流路4122構(gòu)成，所述第一流路412.0使通過(guò) 轉(zhuǎn)移變換部4014的重整氣體沿重整反應(yīng)筒4018的內(nèi)面向燃燒室4030側(cè) 的相反側(cè)流動(dòng)，所述第二流路4122使通過(guò)第一流路4120的重整氣體以朝 向燃燒室4030側(cè)的方式向內(nèi)側(cè)折返。另外，催化劑層4250設(shè)置于第二流 路4122上。由此，重整氣體在到達(dá)催化劑層4250的入口側(cè)之前，在第一流路4120 中被在配置于其外周的水蒸氣供給路4142中流動(dòng)的低溫重整水奪取熱量。 從而，能夠?qū)⒋呋瘎?250的入口側(cè)的反應(yīng)溫度降低到合適的溫度范圍。 另外，水蒸氣供給路4142可以以接觸第一流路4120的方式設(shè)置。由此， 能夠使流入催化劑層4250的入口側(cè)的重整氣體的溫度更加降低。另外，由于第一流路4120與第二流路4122并列配置，因此，能夠通 過(guò)重整氣體回收催化劑層4250的反應(yīng)熱。另外，由于重整氣體在第二流 路中經(jīng)過(guò)催化劑層4250向燃燒室4030側(cè)流動(dòng)，因此，即使在催化劑層4250 的出口側(cè)的反應(yīng)熱量少的情況下，也能夠利用流入第一流路4120的重整 氣體抑制溫度的降低。其結(jié)果，在催化劑層4250能抑制比入口側(cè)的反應(yīng) 溫度低的傾向的出口側(cè)的反應(yīng)溫度的降低，使催化劑層4250整體維持在 適于催化劑反應(yīng)的溫度范圍。這里，催化劑層4250的反應(yīng)溫度可以維持在100 200'C的范圍。優(yōu) 選的是維持在120 180。C的范圍。更優(yōu)選的是維持在130 17(TC的范圍。 溫度過(guò)低的區(qū)域反應(yīng)不充分。另外，溫度過(guò)高的區(qū)域會(huì)先進(jìn)行不需要的副 反應(yīng)。并且，如本實(shí)施方式所示，通過(guò)設(shè)置折返流路4118，可以將選擇氧化 部4116的催化劑層4250的入口側(cè)配置于選擇氧化部4116的遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)移變 換部4014側(cè)。從而，即使不加長(zhǎng)轉(zhuǎn)移變換部4014與選擇氧化部4016之 間的距離，換言之，即使不延伸重整反應(yīng)筒4018的長(zhǎng)度方向，也會(huì)由于 實(shí)質(zhì)地加長(zhǎng)了通過(guò)轉(zhuǎn)移變換部4014的重整氣體到達(dá)選擇氧化部4116的催 化劑層2450的距離，而能夠使到達(dá)催化劑層4250的入口側(cè)的重整氣體的
溫度下降。其結(jié)果，能夠使燃料電池用重整裝置4310的長(zhǎng)度方向緊湊。在上述燃料電池用重整裝置4110中，脫硫部4162設(shè)置于轉(zhuǎn)移變換部 4164的內(nèi)周部，但轉(zhuǎn)移變換部4164也可以設(shè)置于脫硫部4162的內(nèi)周部。 由此，燃料電池用重整裝置4110能夠在起動(dòng)時(shí)有效升高脫硫部4162的溫 度。(第十三實(shí)施方式)圖14是表示第十三實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置5010的結(jié)構(gòu)的剖 視圖。燃料電池用重整裝置5010將作為原燃料的甲垸、丙烷和丁烷等利 用水蒸氣重整而生成富含氫的重整氣體。燃料電池用重整裝置5010包括重整部5012，其從原燃料生成重整 氣體；轉(zhuǎn)移變換部5014，其利用轉(zhuǎn)移反應(yīng)減少包含于重整氣體中的一氧化 碳；選擇氧化部5016，其利用選擇氧化反應(yīng)選擇氧化并減少包含于通過(guò)轉(zhuǎn) 移變換部5014的重整氣體中的一氧化碳；重整反應(yīng)筒5018，其將重整部 5012、轉(zhuǎn)移變換部5014和選擇氧化部5016以此順序直線狀收容，同時(shí)還 收容脫硫部5160;燃燒器5020，其作為燃燒原燃料而生成燃燒廢氣的燃 燒機(jī)構(gòu)；以及外筒5022，其同軸配置于重整反應(yīng)筒5018的外周，且比重 整反應(yīng)筒5018的直徑大。外筒5022的周?chē)鄠€(gè)配管與外部連通的部位 以外均用絕熱構(gòu)件5024覆蓋。燃燒器5020使從空氣進(jìn)入口 5026進(jìn)入的空氣和從燃料進(jìn)入口 5028 進(jìn)入的原燃料尾氣混合并燃燒。通過(guò)在燃燒器5020中燃燒原燃料氣體， 而產(chǎn)生1200 1300'C的高溫燃燒廢氣。燃燒器5020配置于在重整反應(yīng)筒 5018的重整部5012側(cè)的端部形成的燃燒室5030，并固定于外筒5022的 下部。由此，能夠使在燃燒器5020生成的燃燒廢氣的熱量迅速用于重整 部5012的重整反應(yīng)，從而能夠提高熱效率。在重整反應(yīng)筒5018與外筒5022之間形成有加熱流路5032，該加熱流 路5032為加熱重整反應(yīng)筒5018而通過(guò)有所述燃燒廢氣。重整部5012具有殼體5034，其設(shè)于重整反應(yīng)筒5018的底部且外徑 比重整反應(yīng)筒5018??；催化劑層5036，其被收容于殼體5034的下方，并 包括在氧化鋁上擔(dān)載有鎳和釕等的金屬粒子的重整催化劑。殼體5034的 上表面形成有開(kāi)口部5038，原燃料與水蒸氣以混合狀態(tài)流入該開(kāi)口部5038。另外，為使重整氣體能從催化劑層5036的側(cè)面通過(guò)，在殼體5034 的側(cè)面開(kāi)設(shè)有通氣口。經(jīng)由貫通重整反應(yīng)筒5018、外筒5022和絕熱構(gòu)件5024的原燃料供給 路5040原燃料被從燃料電池用重整裝置5010的外部供給于重整部5012 的催化劑層5036。此時(shí)，原燃料利用在加熱流路5032流動(dòng)的燃料廢氣和 在重整反應(yīng)筒5018內(nèi)部的重整氣體而升溫，同時(shí)使重整氣體的溫度降低。另外，原燃料供給路5040通過(guò)重整反應(yīng)筒5018內(nèi)部，并在中途與脫 硫部5160連接。脫硫部5160是將包含硫磺等雜質(zhì)的原燃料在存在有催化 劑的條件下與氫反應(yīng)除去硫磺成分的所謂氫化脫硫方式(也稱(chēng)加氫脫硫方 式)的裝置。在原燃料供給路5040中，未圖示的重整氣體返回流路(后 述)連接在脫硫部5160的上游側(cè)，該重整氣體返回流路用于將沒(méi)有在燃 料電池中使用的富含氫的氣體和重整氣體的一部分返回脫硫部5160。脫硫部5160對(duì)供給的原燃料氣體與通常該原燃料氣體的10volQ/。的量的含H2氣的再利用氣體的合流氣體進(jìn)行脫硫。作為加氫脫硫催化劑使用Co-Mo系或Ni-Mo系，作為吸附劑使用氧化鋅系催化劑。根據(jù)該加氫*吸 附脫硫反應(yīng)(RCH2SH+H2—RCH3+H2S ; ZnO+H2S—ZnS+H20)，原燃料 氣體被脫硫到所包含的硫磺成分的濃度為20 50ppb左右。另外，有機(jī)硫磺中的RSH和COS，根據(jù)條件(例如，250 400°C) 也能被氧化鋅系催化劑吸附，但較普遍的是，通常在Co-Mo系或M-Mo 系的加氫脫硫催化劑上， 一旦形成H2S之后即被ZnO吸附。作為催化劑， 可以考慮其工作溫度和成本等適當(dāng)選擇例如Cu-Zn系的催化劑、Ni-Zn系 的催化劑等。在本實(shí)施方式的脫硫部5160中的脫硫反應(yīng)溫度為35(TC 400 。C。另外，在重整部5012的重整反應(yīng)所必須的水蒸氣是利用從燃料電池 用重整裝置5010的外部經(jīng)由水蒸氣供給路5042供給的重整水而生成。作 為從外部供給的液體的重整水通過(guò)燃燒廢氣和在重整反應(yīng)筒5018內(nèi)部升 溫的重整氣體而被汽化，并以水蒸氣的形式供給于催化劑層5036，同時(shí)使 轉(zhuǎn)移變換部5014和選擇氧化部5016的溫度降低。在本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置5010中，原燃料供給路5040與 水蒸氣供給路5042在合流部5044合流，該合流部5044比在水蒸氣供給
路5042中通過(guò)的水被汽化的部位靠下游側(cè)。換言之，原燃料供給路5040 與水蒸氣供給路5042在脫硫部5160的下游側(cè)合流。由此，防止通過(guò)水蒸 氣供給路5042的水和水蒸氣混入脫硫部5160，并抑制脫硫部5160的脫硫 性能的降低。水蒸氣供給路5042在外筒5022及重整反應(yīng)筒5018的內(nèi)部， 且其一部分具有以螺旋狀巻繞而成的線圈形狀，由于通過(guò)增大表面積容易 使水汽化，因此在合流部5044的上游側(cè)的至少線圈的下端生成水蒸氣。如本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置5010所示，通過(guò)分別在原燃料 供給路5040及水蒸氣供給路5042進(jìn)行由燃燒廢氣的加熱引起的原燃料的 升溫與水的汽化之后，使原燃料與水蒸氣合流，使得在各供給路的原燃料 的升溫與水的汽化引起的水蒸氣的供給控制容易。轉(zhuǎn)移變換部5014具有催化劑層5046，其由例如氧化銅和氧化鋅的 顆粒構(gòu)成；以及分隔板5048，其擔(dān)載催化劑層5046，并形成有使重整氣 體從下方向上方穿過(guò)的孔。轉(zhuǎn)移變換部5014能夠利用催化劑層5046的作 用，通過(guò)使用包含于重整氣體中的水蒸氣的轉(zhuǎn)移反應(yīng)來(lái)減少一氧化碳。選擇氧化部5016具有催化劑層5050，其由例如在氧化鋁上擔(dān)載的 一氧化碳選擇氧化催化劑構(gòu)成；以及分隔板5052，其擔(dān)載催化劑層5050， 并形成有使重整氣體從下方向上方穿過(guò)的孔。選擇氧化部5016利用催化 劑層5050的作用，通過(guò)用氧氣使一氧化碳氧化為二氧化碳，使得一氧化 碳濃度進(jìn)一步降低。在轉(zhuǎn)移變換部5014的下游側(cè)且選擇氧化部5016的上游側(cè)的區(qū)域配置 有與燃料電池用重整裝置5010的外部連通的空氣供給路5054的前端部 5056，用來(lái)供給在選擇氧化部5016中消耗的氧氣。由此，從前端部5056 流入的空氣與在轉(zhuǎn)移變換部5014中一氧化碳減少了的重整氣體一起上升， 并被賦予選擇氧化部5016的反應(yīng)。在選擇氧化部5016的上方的重整反應(yīng)筒5018的上表面形成有開(kāi)口部 5058。在開(kāi)口部5058上連接有重整氣體送出管5060，該重整氣體送出管 5060將一氧化碳充分減少了的重整氣體送出到未圖示的燃料電池的燃料 極。下面，對(duì)本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置5010的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。 在燃燒器5020生成的燃燒廢氣加熱重整反應(yīng)筒5018的下表面，然后沿加 熱流路5032上升，并從側(cè)面加熱重整反應(yīng)筒5018。此時(shí)，經(jīng)由重整反應(yīng) 筒5018催化劑層5036被加熱到重整反應(yīng)所需的溫度，例如600 70(TC的 范圍內(nèi)。另外，水蒸氣供給路5042被直接地或經(jīng)由重整反應(yīng)筒5018間接 地利用燃料廢氣加熱，通過(guò)其內(nèi)部的重整水被汽化。另一方面，燃料廢氣 隨著沿加熱流路5032上升而被水蒸氣供給路5042冷卻，溫度逐漸降低。 并且，通過(guò)加熱流路5032的燃燒廢氣從形成于外筒5022的上部的排氣口 5062向外部排出。在水蒸氣供給路5042被汽化的水蒸氣與在原燃料供給路5040被升溫 的原燃料在合流部5044混合，并經(jīng)過(guò)殼體5034內(nèi)部向下方送出。包含水 蒸氣的原燃料氣體在通過(guò)催化劑層5036的內(nèi)部時(shí)被燃燒廢氣的熱量逐漸 加熱，并通過(guò)重整反應(yīng)變成富含氫的重整氣體。通過(guò)重整原燃料氣體而得到的重整氣體利用供給的原燃料氣體的流 動(dòng)而在重整反應(yīng)筒5018內(nèi)部上升，并到達(dá)轉(zhuǎn)移變換部5014。這里，由于 重整部5012的重整反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，因此，利用水蒸氣供給路5042的熱 量回收而降低了溫度的重整氣體到達(dá)轉(zhuǎn)移變換部5014。轉(zhuǎn)移變換部5014 的轉(zhuǎn)移反應(yīng)例如在200 30(TC的范圍內(nèi)進(jìn)行，由于利用水蒸氣供給路5042的熱量回收而獲得熱平衡，因此即使不進(jìn)行特別的溫度控制也能夠維持適 當(dāng)?shù)臏囟?。由此，在轉(zhuǎn)移變換部5014中，重整氣體中的一氧化碳被減少。并且，在轉(zhuǎn)移變換部5014的溫度達(dá)不到合適的溫度的裝置的情況下， 可通過(guò)調(diào)整燃燒器5020中的原燃料的燃料量，或增減轉(zhuǎn)移變換部5014附 近的水蒸氣供給路5042的線圈圈數(shù)來(lái)調(diào)整。在轉(zhuǎn)移變換部5014中減少了一氧化碳的重整氣體進(jìn)一步通過(guò)供給的 原燃料氣體的流動(dòng)，在重整反應(yīng)筒5018內(nèi)部被整流板5064限制流動(dòng)的同 時(shí)上升，并到達(dá)選擇氧化部5016。此時(shí)，從空氣供給路5054供給的空氣 也在重整反應(yīng)筒5018內(nèi)上升，并到達(dá)選擇氧化部5016。由于選擇氧化部5016配置于水蒸氣供給路5042的流入口 5066附近， 因此，重整氣體的溫度通過(guò)由重整水進(jìn)行的冷卻而成為比轉(zhuǎn)移變換部5014 中的重整氣體的溫度低的溫度。選擇氧化部5016中的選擇氧化反應(yīng)在比 轉(zhuǎn)移變換部5014中的轉(zhuǎn)移反應(yīng)低溫的例如70 20(TC的范圍內(nèi)進(jìn)行，由于 通過(guò)水蒸氣供給路5042的熱量回收而獲得熱平衡，因此即使不進(jìn)行特別
的溫度控制也能夠使重整氣體維持在適當(dāng)?shù)臏囟取Ｓ纱?，在選擇氧化部 5016中，重整氣體中的一氧化碳被進(jìn)一步減少。如上述，在燃料電池用重整裝置5010中，由于將重整部5012、轉(zhuǎn)移 變換部5014和選擇氧化部5016以此順序收容于一個(gè)重整反應(yīng)筒5018，同 時(shí)還收容脫硫部5160，因此，能夠在不形成復(fù)雜形狀的流路的情況下減少 包含于重整氣體中的一氧化碳，并除去硫磺成分。而且，與將脫硫部設(shè)置 于裝置外部的情況比較，通過(guò)在重整反應(yīng)筒的內(nèi)部配置脫硫器，能夠使裝 置整體緊湊。另外，由于燃燒廢氣通過(guò)重整反應(yīng)筒5018與外筒5022之間 的加熱流路5032，因此能夠供給重整反應(yīng)筒5018內(nèi)部的重整部5012的重 整反應(yīng)所需的熱量，且不需要加熱器等加熱機(jī)構(gòu)。另外，由于在重整反應(yīng) 筒5018與外筒5022之間設(shè)置加熱流路5032，因此沒(méi)有必要采用需要折返 和大量筒的流路，用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)即能夠?qū)崿F(xiàn)燃料電池用重整裝置5010。換言之，由于在本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置5010中，沒(méi)有設(shè) 置需要折返和大量筒的流路，因此，通過(guò)部件數(shù)量的減少和制造工序的簡(jiǎn) 化而使成本降低。另外，由于外筒5022的外周部用絕熱構(gòu)件5024覆蓋， 從而能夠容易地確保裝置整體的絕熱性，因此能夠使安裝絕熱構(gòu)件5024 時(shí)的工序簡(jiǎn)化。另外，由于加熱流路5032以使燃燒廢氣從重整部5012側(cè)向選擇氧化 部5016側(cè)通過(guò)的方式形成，因此，燃燒廢氣與重整反應(yīng)筒5018和水蒸氣 供給路5042進(jìn)行熱交換的同時(shí)溫度逐漸降低。從而，燃燒廢氣從反應(yīng)溫 度高的重整部向反應(yīng)溫度低的選擇氧化部溫度適當(dāng)降低的同時(shí)通過(guò)加熱 流路5032內(nèi)部。因此，可不設(shè)置流路的折返和新的加熱機(jī)構(gòu)直線地形成 加熱流路5032。另外，在燃料電池用重整裝置5010中，由于通過(guò)使重整反應(yīng)筒5018 與外筒5022之間的加熱流路5032之間通過(guò)燃燒廢氣，而向脫硫部5160 的脫硫反應(yīng)供給所需的熱量，因此，與將脫硫部5160設(shè)置于裝置外部的 情況比較，不需要加熱器等加熱機(jī)構(gòu)，提高了裝置整體的熱效率。另外， 與將脫硫部5160設(shè)置于裝置外部的情況比較，能夠縮短原燃料供給路 5040的流路。另外，如圖14所示，脫硫部5160設(shè)置于重整部5012與轉(zhuǎn)移變換部
5014之間。由此，利用加熱重整部5012的燃燒廢氣和重整氣體供給脫硫 反應(yīng)所必須的熱量。因此，本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置5010能夠 使脫硫部有效地升溫到裝置工作時(shí)的穩(wěn)定溫度。 (第十四實(shí)施方式)圖15是表示第十四實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置5110的結(jié)構(gòu)的剖 視圖。在本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置5110中，脫硫部5162配置于 重整反應(yīng)筒5018的軸向位置與轉(zhuǎn)移變換部5164重合的位置處。由此能夠 使重整反應(yīng)筒5018的縱向緊湊，并使燃料電池用重整裝置5110小型化。 另外，轉(zhuǎn)移變換部5164形成為環(huán)狀，且脫硫部5162設(shè)置于轉(zhuǎn)移變換部5164 的內(nèi)周部。由此，燃料電池用重整裝置5110能夠在起動(dòng)時(shí)有效升高轉(zhuǎn)移 變換部5164的溫度。另外，本實(shí)施方式的脫硫部5162的脫硫反應(yīng)溫度可以設(shè)定為200°C 30(TC左右。通常，在轉(zhuǎn)移變換部5164的轉(zhuǎn)移反應(yīng)溫度為200。C 30CTC左 右。另外，由于脫硫部5162的硫磺成分為幾個(gè)ppm左右，因此，由脫硫 反應(yīng)引起的發(fā)熱極少。因此，通過(guò)采用用水冷卻由于轉(zhuǎn)移反應(yīng)而發(fā)熱的催 化劑5046來(lái)獲得熱平衡的轉(zhuǎn)移變換部5164與脫硫部5162相連的結(jié)構(gòu)， 容易將脫硫部5162維持在與轉(zhuǎn)移反應(yīng)溫度同程度的200'C 30(TC的溫度 范圍。(第十五實(shí)施方式)以下，對(duì)使用第十三實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置5010的燃料電 池系統(tǒng)中的重整氣體、水和空氣等的流動(dòng)進(jìn)行說(shuō)明。圖16是示意地表示 第十五實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)5300的概略結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。并且，在以 下的說(shuō)明中，主要針對(duì)使在重整部生成的重整氣體的一部分返回脫硫部的 重整氣體返回流路進(jìn)行說(shuō)明，并在圖16記載的要素中，對(duì)在第十三實(shí)施 方式說(shuō)明的各要素標(biāo)以相同符號(hào)，并省略其說(shuō)明。燃料電池系統(tǒng)5300包括燃料電池用重整裝置5010和燃料電池5200。 燃料電池5200包括燃料極5202和空氣極5204，經(jīng)由重整氣體送出管5060 向燃料極5202供給重整氣體，利用氣泵向空氣極5204供給空氣。重整氣 體中的氫氣和空氣中的氧氣經(jīng)由離子交換膜(例如，固體高分子電解質(zhì)膜) 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)并生成水。在燃料極5202中沒(méi)被消耗的重整
氣體作為尾氣經(jīng)由尾氣供給路5170從燃料進(jìn)入口 5028供給于燃燒器 5020，并被燃燒。并且，從設(shè)于原燃料供給路5040中途的閥5171被分支 的配管向燃燒器5020中供給合適的原燃料。燃料電池用重整裝置5010包括水蒸氣供給路5042，其為向重整部 5012供給水蒸氣而利用由燃燒廢氣進(jìn)行的加熱而使水在熱交換部5172、 5174等被汽化；原燃料供給路5040，其通過(guò)重整反應(yīng)筒5018內(nèi)部并在中 途與脫硫部5160連接，并為向重整部5012供給升溫的原燃料而利用由燃 燒廢氣進(jìn)行的加熱而使原燃料在熱交換部5172、 5174等升溫；以及重整 氣體返回流路5176，其與在原燃料供給路5040的中途連接的脫硫部5160 的上游側(cè)連接，并使在重整部5012生成的重整氣體的一部分返回到脫硫 部5160。重整氣體返回流路5176以使重整氣體的一部分從空氣供給路5054的 上游側(cè)流入的方式而構(gòu)成。由此，不易在重整氣體返回流路5176中混入 含氧空氣，因此能抑制脫硫部5160的催化劑被氧化。本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置5010還包括泵517S，其與原燃 料供給路5040連接，并向該原燃料供給路5040送出原燃料；以及氣水分 離部51S0，其設(shè)于重整氣體返回流路5176的中途，并除去包含于重整氣 體中的水分。另外，重整氣體返回流路5176連接在泵5178的吸入側(cè)。作為氣水分離部5180的熱交換器使用重整用水作為制冷劑。由于通 過(guò)重整氣體返回流路5176的高溫重整氣體在氣水分離部5180被冷卻，其 含有的水分被液化，因此，可通過(guò)從收集器5182作為水進(jìn)行回收而除去 水分。由此，在重整返回流路5176中的重整氣體通過(guò)氣水分離部5180的 作用而除去水分之后，利用泵5178向原燃料供給路5040送出。因此，能 夠抑制凝結(jié)的水滯留在原燃料供給路5040而妨礙原燃料通過(guò)，或者抑制 水分與原燃料一起到達(dá)脫硫部5160而引起催化劑的劣化。 (第十六實(shí)施方式)圖17是示意地表示第十六實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)5400的概略結(jié)構(gòu) 的結(jié)構(gòu)圖。并且，在以下的說(shuō)明中，主要針對(duì)使在重整部生成的重整氣體 的一部分返回脫硫部的重整氣體返回流路5184進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)與圖16相同的部分適當(dāng)省略其說(shuō)明。
燃料電池系統(tǒng)5400包括燃料電池用重整裝置5010和燃料電池5200。 燃料電池用重整裝置5010包括水蒸氣供給路5042，其為向重整部5012 供給水蒸氣而利用由燃燒廢氣進(jìn)行的加熱而使水在熱交換部5172、 5174 等被汽化；原燃料供給路5040，其通過(guò)重整反應(yīng)筒5018內(nèi)部并在中途與 脫硫部5160連接，并為向重整部5012供給升溫的原燃料而利用由燃燒廢 氣進(jìn)行的加熱使原燃料在熱交換部5172、 5174等升溫；以及重整氣體返 回流路5184，其與在原燃料供給路5040的中途連接的脫硫部5160的上游 側(cè)連接，并使在重整部5012生成的重整氣體的一部分返回到脫硫部5160。重整氣體返回流路5184以使重整氣體的一部分從選擇氧化部5016的 下游側(cè)的重整氣體送出管5060的中途流入的方式而構(gòu)成。由此，可以不 在重整反應(yīng)筒5018內(nèi)部設(shè)置重整氣體返回流路5184，使得配管容易。本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置5010還包括泵5178，其與原燃 料供給路5040連接，并向該原燃料供給路5040送出原燃料；以及氣水分 離部51S0，其設(shè)于重整氣體返回流路5184的中途，并除去包含于重整氣 體中的水分。另外，重整氣體返回流路5184連接在泵5178的吸入側(cè)。作為氣水分離部5180的熱交換器使用重整用水作為制冷劑。由于通 過(guò)重整氣體返回流路5184的高溫重整氣體在氣水分離部5180被冷卻，其 含有的水分被液化，因此，可通過(guò)從收集器5182作為水進(jìn)行回收而除去 水分。由此，在重整返回流路5184的重整氣體通過(guò)氣水分離部5180的作 用而除去水分之后，利用泵5178向原燃料供給路5040送出。因此，能夠 抑制凝結(jié)的水滯留在原燃料供給路5040中妨礙原燃料通過(guò)，或者抑制水 分與原燃料一起到達(dá)脫硫部5160而引起催化劑的劣化。 (第十七實(shí)施方式)圖18是示意地表示第十七實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)5500的概略結(jié)構(gòu) 的結(jié)構(gòu)圖。并且，在以下的說(shuō)明中，主要針對(duì)使在重整部生成的重整氣體 的一部分返回脫硫部的重整氣體返回流路5186進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)與圖16相同的部分適當(dāng)省略其說(shuō)明。燃料電池系統(tǒng)5500包括燃料電池用重整裝置5010和燃料電池5200。 燃料電池用重整裝置5010包括水蒸氣供給路5042，其為向重整部5012 供給水蒸氣而利用由燃燒廢氣進(jìn)行的加熱使水在熱交換部5172、 5174等
中被汽化；原燃料供給路5040，其通過(guò)重整反應(yīng)筒5018內(nèi)部并在中途與 脫硫部5160連接，并為向重整部5012供給升溫的原燃料而利用由燃燒廢 氣進(jìn)行的加熱使原燃料在熱交換部5172、 5174等中升溫；以及重整氣體 返回流路5186，其與在原燃料供給路5040的中途連接的脫硫部5160的上 游側(cè)連接，并使在重整部5012生成的重整氣體的一部分返回到脫硫部 5160。重整氣體返回流路5186以使重整氣體的一部分從尾氣供給路5170流 入的方式而構(gòu)成。由此，能夠更有效地利用含氫的尾氣，并使配管容易。本實(shí)施方式的燃料電池用重整裝置5010還包括泵5178，其與原燃 料供給路5040連接，并向該原燃料供給路5040送出原燃料;以及氣水分 離部5180，其設(shè)于重整氣體返回流路5184的中途，并除去包含于重整氣 體中的水分。另外，重整氣體返回流路5186連接在泵5178的吸入側(cè)。氣水分離部5180的熱交換器使用重整用水作為制冷劑。由于通過(guò)重 整氣體返回流路5186的高溫重整氣體在氣水分離部5180被冷卻，其含有 的水分被液化，因此，可通過(guò)從收集器5182作為水進(jìn)行回收而除去水分。 由此，在重整返回流路5186的重整氣體通過(guò)氣水分離部5180的作用而除 去水分之后，利用泵5178向原燃料供給路5040送出。因此，能夠抑制凝 結(jié)的水滯留在原燃料供給路5040而妨礙原燃料通過(guò)、或者抑制水分與原 燃料一起到達(dá)脫硫部5160而引起催化劑的劣化。在上述的燃料電池用重整裝置5110中，脫硫部5162設(shè)置于轉(zhuǎn)移變換 部5164的內(nèi)周部，但轉(zhuǎn)移變換部5164也可以設(shè)置于脫硫部5162的內(nèi)周 部。由此，燃料電池用重整裝置5110能夠在起動(dòng)時(shí)有效升高脫硫部5162的溫度o以上，參照上述各實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但僅是例示，本發(fā) 明并不限定于上述各實(shí)施方式，對(duì)各實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)組合或置換 的方式也包含于本發(fā)明。另外，也可以基于本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識(shí)，將各 種設(shè)計(jì)變更等的變形加之于各實(shí)施方式，被加上這種變形的實(shí)施方式也包 含于本發(fā)明的范圍。上述的燃料電池用重整裝置在氣體與水的熱交換部中，為促進(jìn)氣體側(cè) 的傳熱，也可以向氣體側(cè)通路填充氧化鋁瓷球或麥可馬洪填料等利用擴(kuò)散
而提高傳熱性的物質(zhì)。還可以向例如重整部與轉(zhuǎn)移變換部之間、轉(zhuǎn)移變換 部與選擇氧化部之間、選擇氧化部的上部、在水蒸氣供給路的入口側(cè)與燃 燒廢氣熱交換的熱交換部等中填充傳熱促進(jìn)物。另外，作為用于上述燃料電池用重整裝置的原燃料，并不限定于例示 的甲烷、丙烷和丁烷等。例如，也可以將例如以天然氣、丙垸*丁烷作為 主要成分的LPG、石腦油、燈油等的烴類(lèi)或、甲醇、乙醇等的醇類(lèi)、或二 甲醚等的醚類(lèi)等用作原燃料。
權(quán)利要求
1. 一種燃料電池用重整裝置，其將原燃料重整為富含氫的重整氣體，其特征在于，包括重整部，其從原燃料生成重整氣體；轉(zhuǎn)移變換部，其利用轉(zhuǎn)移反應(yīng)減少包含于所述重整氣體中的一氧化碳；選擇氧化部，其選擇氧化并減少包含于通過(guò)所述轉(zhuǎn)移變換部的重整氣體中的一氧化碳；重整反應(yīng)筒，其將所述重整部、所述轉(zhuǎn)移變換部和所述選擇氧化部以此順序直線狀收容；燃燒機(jī)構(gòu)，其燃燒原燃料并生成燃燒廢氣；以及外筒，其配置于所述重整反應(yīng)筒的外周，且直徑比該重整反應(yīng)筒大，在所述重整反應(yīng)筒與所述外筒之間形成有加熱流路，該加熱流路為加熱所述重整反應(yīng)筒而通過(guò)有所述燃燒廢氣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于， 所述燃燒機(jī)構(gòu)配置于在所述重整反應(yīng)筒的重整部側(cè)的端部形成的燃燒室。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于， 所述加熱流路以使所述燃燒廢氣從重整部側(cè)向選擇氧化部側(cè)通過(guò)的方式而形成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于，還包括水蒸氣供給路，其為向所述重整部供給水蒸氣而利用由所述燃燒廢氣 進(jìn)行的加熱使水汽化；和原燃料供給路，其為向所述重整部供給升溫的原燃料而利用由所述燃 燒廢氣進(jìn)行的加熱使原燃料升溫，所述原燃料供給路與所述水蒸氣供給路在比該水蒸氣供給路中通過(guò) 的水被汽化的部位靠下游側(cè)合流。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于，還包括水蒸氣供給路，其為向所述重整部供給水蒸氣而利用由所述燃燒廢氣 進(jìn)行的加熱使水汽化；和原燃料供給路，其向所述重整部供給原燃料，所述原燃料供給路與所述水蒸氣供給路在比該水蒸氣供給路中通過(guò) 的水被汽化的部位靠下游側(cè)合流。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于，所述原燃料供給路在所述重整反應(yīng)筒的外側(cè)區(qū)域與所述水蒸氣供給 路合流。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于， 所述水蒸氣供給路設(shè)置于所述加熱流路的內(nèi)部。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于，所述水蒸氣供給路以與所述重整反應(yīng)筒相接觸的方式設(shè)置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于，所述選擇氧化部包括折返流路，其包括使通過(guò)所述轉(zhuǎn)移變換部的重整氣體沿所述重整反應(yīng) 筒的內(nèi)面向燃燒室側(cè)的相反側(cè)流動(dòng)的第一流路，和使通過(guò)該第一流路的重 整氣體以朝向燃燒室側(cè)的方式向內(nèi)側(cè)折返的第二流路；以及催化劑層，其設(shè)置于所述第二流路。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于， 所述水蒸氣供給路以與所述第一流路相接觸的方式設(shè)置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于， 所述重整反應(yīng)筒在收容所述重整部的一端側(cè)形成有凹部， 所述燃燒機(jī)構(gòu)配置于與所述凹部對(duì)置的燃燒室，在所述加熱流路中，所述燃燒廢氣加熱并通過(guò)在所述凹部的周?chē)O(shè)置 的重整部的凹部側(cè)以及外筒側(cè)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于， 所述加熱流路具有從所述凹部的內(nèi)側(cè)向所述重整反應(yīng)筒的外周側(cè)折返的折返部。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于，所述重整部具有折返流路，在該折返流路中氣體沿所述凹部的側(cè)面向 燃燒室側(cè)流動(dòng)的同時(shí)沿所述重整反應(yīng)筒的內(nèi)面向轉(zhuǎn)移變換部側(cè)流動(dòng)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于， 所述水蒸氣供給路具有線圈狀形成的環(huán)狀部，所述環(huán)狀部的至少一部分配置為與所述重整反應(yīng)筒的內(nèi)面相接。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于，所述選擇氧化部在所述水蒸氣供給路通過(guò)的區(qū)域以外的區(qū)域設(shè)置有 構(gòu)成所述重整氣體的流動(dòng)阻力的阻力構(gòu)件。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于， 所述轉(zhuǎn)移變換部在所述水蒸氣供給路通過(guò)的區(qū)域以外的區(qū)域設(shè)置有構(gòu)成所述重整氣體的流動(dòng)阻力的阻力構(gòu)件。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于， 所述重整反應(yīng)筒內(nèi)部配置有使所述重整氣體的流動(dòng)改變?yōu)橄蛩鏊魵夤┙o路的流動(dòng)的整流構(gòu)件。
18. —種燃料電池用重整裝置，其將原燃料重整為富含氫的重整氣體， 其特征在于，包括重整部，其從原燃料生成重整氣體；轉(zhuǎn)移變換部，其利用轉(zhuǎn)移反應(yīng)減少包含于所述重整氣體中的一氧化碳；選擇氧化部，其選擇氧化并減少包含于通過(guò)所述轉(zhuǎn)移變換部的重整氣 體中的一氧化碳；重整反應(yīng)筒，其將所述重整部、所述轉(zhuǎn)移變換部和所述選擇氧化部以 此順序直線狀收容；燃燒機(jī)構(gòu)，其配置于在所述重整反應(yīng)筒的重整部側(cè)的端部形成的燃燒 室，并燃燒原燃料生成燃燒廢氣；外筒，其配置于所述重整反應(yīng)筒的外周，且直徑比該重整反應(yīng)筒大；加熱流路，其形成于所述重整反應(yīng)筒與所述外筒之間，并為加熱所述 重整反應(yīng)筒而通過(guò)有所述燃燒廢氣；以及水蒸氣供給路，其用于向所述重整部供給水蒸氣，并以使水在所述重 整反應(yīng)筒內(nèi)部從選擇氧化部側(cè)向重整部側(cè)流動(dòng)的方式而設(shè)置，所述水蒸氣供給路從重整氣體回收熱量，并利用該熱量使水汽化為水蒸氣。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于， 所述重整反應(yīng)筒以重整部側(cè)成為下部而選擇氧化部側(cè)成為上部的方式沿豎直方向配置，所述重整氣體在所述重整反應(yīng)筒的內(nèi)部向上方流動(dòng)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于，還包括燃燒廢氣儲(chǔ)留室，其在所述重整反應(yīng)筒的上部，并形成于該重整反應(yīng) 筒與所述外筒之間；和排出口，其設(shè)置于所述外筒的上方，以使燃燒廢氣從所述燃燒廢氣儲(chǔ) 留室向外部排出，所述水蒸氣供給路以其一部分通過(guò)所述燃燒廢氣儲(chǔ)留室的方式而設(shè) 置，并從通過(guò)所述加熱流路由所述排出口排出的所述燃燒廢氣中回收熱
21. —種燃料電池用重整裝置，其將原燃料重整為富含氫的重整氣體， 其特征在于，包括重整部，其從原燃料生成重整氣體；轉(zhuǎn)移變換部，其利用轉(zhuǎn)移反應(yīng)減少包含于所述重整氣體中的一氧化碳；選擇氧化部，其選擇氧化并減少包含于通過(guò)所述轉(zhuǎn)移變換部的重整氣 體中的一氧化碳；重整反應(yīng)筒，其將所述重整部、所述轉(zhuǎn)移變換部和所述選擇氧化部以 此順序直線狀收容；燃燒機(jī)構(gòu)，燃燒原燃料并生成燃燒廢氣；以及外筒，其配置于所述重整反應(yīng)筒的外周，且直徑比該重整反應(yīng)筒大， 所述重整反應(yīng)筒以重整部側(cè)成為下部而選擇氧化部側(cè)成為上部的方式沿豎直方向配置，所述轉(zhuǎn)移變換部與所述選擇氧化部中至少任一個(gè)具有在上下方向上分隔所述重整反應(yīng)筒內(nèi)部的分隔構(gòu)件，和利用該分隔構(gòu)件從下方支承的催 化劑。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于，還包括水蒸氣供給路，其用于向所述重整部供給水蒸氣，并以使水通過(guò)所述 重整反應(yīng)筒內(nèi)部的方式而設(shè)置，所述分隔構(gòu)件上形成有在上下方向上貫通所述水蒸氣供給路的貫通孔。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于， 所述水蒸氣供給路具有形成為線圈狀的環(huán)狀部和沿重整反應(yīng)筒上下方向延伸的直線部，所述分隔構(gòu)件以使所述直線部位于所述貫通孔的方式而設(shè)置。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于，所述分隔構(gòu)件具有不會(huì)使催化劑落向下方且使重整氣體通過(guò)程度的 通氣口。
25. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于， 所述重整反應(yīng)筒具有為向內(nèi)部填充催化劑而在比所述分隔板構(gòu)件靠上方的側(cè)面形成的填充口。
26. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于，還包括脫硫部，其除去原燃料中的硫磺充分， 所述重整反應(yīng)筒收容所述脫硫部。 '
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于，還 包括水蒸氣供給路，其為向所述重整部供給水蒸氣而利用由所述燃燒廢氣 進(jìn)行的加熱使水汽化；和原燃料供給路，其通過(guò)所述重整反應(yīng)筒內(nèi)部并在中途與所述脫硫部連 接，且為向所述重整部供給升溫的原燃料而利用由所述燃燒廢氣進(jìn)行的加 熱使原燃料升溫，所述脫硫部具有利用與氫反應(yīng)來(lái)除去硫磺的加氫脫硫催化劑，所述原燃料供給路與所述水蒸氣供給路在所述脫硫部的下游側(cè)合流。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于，所述選擇氧化部包括折返流路，其包括使通過(guò)所述轉(zhuǎn)移變換部的重整氣體沿所述重整反應(yīng) 筒的內(nèi)面向燃燒室側(cè)的相反側(cè)流動(dòng)的第一流路，和使通過(guò)該第一流路的重 整氣體以朝向燃燒室側(cè)的方式向內(nèi)側(cè)折返的第二流路；以及催化劑層，其設(shè)置于所述第二流路。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于， 所述水蒸氣供給路以與所述第一流路相接觸的方式而設(shè)置。
30. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于， 所述脫硫部設(shè)置于所述重整部與所述轉(zhuǎn)移變換部之間。
31. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于， 所述脫硫部在所述重整反應(yīng)筒的軸向位置與所述轉(zhuǎn)移變換部重合。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)移變換部形成為環(huán)狀， 所述脫硫部設(shè)置于所述轉(zhuǎn)移變換部的內(nèi)周部。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于， 所述脫硫部形成為環(huán)狀， 所述轉(zhuǎn)移變換部設(shè)置于所述脫硫部的內(nèi)周部。
34. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于，包括水蒸氣供給路，其為向所述重整部供給水蒸氣而利用由所述燃燒廢氣 進(jìn)行的加熱使水汽化；原燃料供給路，其通過(guò)所述重整反應(yīng)筒內(nèi)部并在中途與所述脫硫部連 接，且為向所述重整部供給升溫的原燃料而利用由所述燃燒廢氣進(jìn)行的加 熱使原燃料升溫；以及重整氣體返回流路，其連接在比在所述原燃料供給路的中途連接的所 述脫硫部靠上游側(cè)，并使在所述重整部生成的重整氣體的一部分返回所述 脫硫部，所述脫硫部具有利用與氫反應(yīng)來(lái)除去原燃料中的硫磺的加氫脫硫催 化劑。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于，還包括氧氣供給路，其向所述轉(zhuǎn)移變換部的下游側(cè)且在所述選擇氧化部的上 游側(cè)的區(qū)域供給包含使用于該選擇氧化部反應(yīng)的氧氣的氣體，所述重整氣體返回流路使重整氣體的一部分從比所述氧供給路靠上 游側(cè)的部位流入。
36. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于， 所述重整氣體返回流路使重整氣體的一部分從比所述選擇氧化部靠下游側(cè)的部位流入。
37. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于，還包括尾氣供給路，其將在燃料電池的燃料極中沒(méi)被消耗的重整氣體向所述 燃燒機(jī)構(gòu)供給，所述重整氣體返回流路以使重整氣體的一部分從所述尾氣供給路流 入的方式而構(gòu)成。
38. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的燃料電池用重整裝置，其特征在于，還包括泵，其連接于所述原燃料供給路，并將所述原燃料向該原燃料供給路送出；禾Q '氣水分離部，其設(shè)于所述重整氣體返回流路的中途，并除去包含于重 整氣體中的水分，所述重整氣體返回流路連接于所述泵的吸入側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種將原燃料重整為富含氫的重整氣體的燃料電池用重整裝置，其中，重整部從原燃料生成重整氣體。轉(zhuǎn)移變換部利用轉(zhuǎn)移反應(yīng)減少包含于重整氣體中的一氧化碳。選擇氧化部選擇氧化并減少包含于通過(guò)轉(zhuǎn)移變換部的重整氣體中的一氧化碳。重整反應(yīng)筒將重整部、轉(zhuǎn)移變換部和選擇氧化部以此順序直線狀收容。燃燒機(jī)構(gòu)燃燒原燃料并生成燃燒廢氣。外筒配置于重整反應(yīng)筒的外周，且直徑比該重整反應(yīng)筒大。在重整反應(yīng)筒與外筒之間形成有加熱流路，該加熱流路為加熱重整反應(yīng)筒而通過(guò)燃燒廢氣。
文檔編號(hào)C01B3/02GK101399351SQ20081016870
公開(kāi)日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2008年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月27日
發(fā)明者中島一明, 佐村健, 佐藤康司, 小林和實(shí), 藤生昭, 門(mén)脅正天 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社;新日本石油株式會(huì)社