氢生成装置及具备该氢生成装置的燃料电池系统的制作方法

专利名称：氢生成装置及具备该氢生成装置的燃料电池系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及氢生成装置及具备该氢生成装置的燃料电池系统，尤其涉及氢生成装置的结构。
背景技术：
现有的氢生成装置具备进行重整反应的重整器、进行转换反应的
转换器、以及迸行氧化反应的co除去器，通过这些各反应器的工作，
进行氢的生成和一氧化碳(CO)的减少，生成氢为主要成分的气体。
重整器中，具有填充了例如由钌(Ru)、钼(Pt)或铑(Rh)等贵金属形成的重整催化剂的重整催化剂层，由此，从含有至少由碳元素和氢元素构成的有机化合物的原料和水蒸气，通过使用重整催化剂的水蒸气重整反应，生成氢为主要成分的含氢气体。
转换器中，具有填充了含有Pt等贵金属、铜(Cu)-锌(Zn)类材料或者铁(Fe)-铬(Cr)类材料的转换催化剂的转换催化剂层，由此，由重整器输出的含氢气体中的CO通过使用转换催化剂的转换反应而被除去至1%左右的浓度水平。
CO除去器具有填充了含有Ru或Pt等贵金属的氧化催化剂的氧化催化剂层，由此，从转换器输出的含氢气体中的CO预先与空气混合后，通过使用氧化催化剂的氧化反应而被降低至规定的CO浓度以下(例如，20ppm)的水平。
作为上述现有的氢生成装置中的重整器周边的构成，例如有图9所示的构成。如图9所示，设在内筒21和外筒22之间的环状空间内的重整催化剂层4被在燃烧气体流路11中流动的燃烧气体加热至600°C 700°C，该燃烧气体流路11设在内筒21的内部。在该状态下，从原料供给器1供给的原料和由水供给器2供给并在蒸发器3中生成的水蒸气的混合气体，在重整催化剂层4中流通，从而产生含氢气体，并向设在重整催化剂层4的外周的含氢气体流路20流出(例如，参照专利文献1的图2)。
上述专利文献l所述的氢生成装置中，如上所述，重整催化剂层4
被在燃烧气体流路11中流动的燃烧气体加热至600°C 700°C，然而， 在喷烧器6中形成的火焰的偏向，使得燃烧气体流路ll内的燃烧气体 流量也产生偏向，在重整催化剂层4的周方向上产生温度的偏差。而 且，如果喷烧器6中的上述火焰的偏向变大，则在位于火焰偏移的方 向的燃烧气体流路ll中流动的燃烧气体的流量变大，促进了存在于该 燃烧气体流路11的外周的重整催化剂层4的高温化，有可能引起烧结， 并损伤催化剂的耐久性。
针对这样的问题，已知有一种重整装置，在覆盖燃烧部(燃烧器) 的上部并连接于重整装置的侧壁上部的天井部，形成具有内侧壁、中 间壁以及外侧壁的三重的壁面，形成在天井部的贯通孔折返的重整气 体的去路和重整气体的回路(例如，参照专利文献2)。专利文献2所 公开的重整装置中，即使燃烧部的火焰的偏向使得在重整去路中流通 的重整气体在重整催化剂层的周方向上产生温度的偏差，也可以通过 将具有温度的偏差的重整气体汇集到设在天井部的贯通孔，从而将具 有温度差的重整气体混合，降低温度的偏差。
专利文献l:国际公开第00/63114号小册子
专利文献2:日本特开2002-356306号公报

发明内容
然而，在上述专利文献2所公开的重整装置中，关于因隔着内侧 壁而在筒状的重整催化剂层的内侧流动的燃烧气体的流量的偏向而在 重整催化剂层中引起的周方向的温度的偏差，还有改善的余地。
本发明是鉴于上述现有的技术问题而提出的，其目的在于，提供 -种能够降低筒状的重整催化剂层中的周方向的温度的偏差，并维持 重整催化剂的耐久性的氢生成装置以及具备该氢生成装置的燃料电池 系统。
为了解决上述的问题，本发明涉及的氢生成装置具备第1筒， 一端被第1盖板封闭；燃烧器，以在上述第1筒的内部空间形成从该 第1筒的另一端侧向上述一端侧的火焰并使燃烧用燃料燃烧的方式构
6成；燃烧气体流路，以上述燃烧气体沿上述第1筒的内面流动的方式 构成；第2筒， 一端被在中央部具有含氢气体通过口的第2盖板所封 闭，在上述第1筒的外侧与该第1筒为同轴状，并且，以上述第2盖 板与上述第1盖板相对的方式配置；重整器，具备重整催化剂层，该 重整催化剂层配置在形成于上述第1筒和上述第2筒之间的筒状的第1 空间内；第3筒， 一端被第3盖板封闭，在上述第2筒的外侧与该第2 筒为同轴状，并且，以上述第3盖板与上述第2盖板相对的方式配置。 在形成于上述第1盖板和上述第2盖板之间的第2空间以及形成于上 述第2盖板和上述第3盖板之间的第3空间之中的至少任一个的空间 内，以沿上述第1筒的周方向排列的方式形成有多个含氢气体的回旋 流路，各上述回旋流路具有与上述第1空间连通的入口、以及与形成 于上述第2筒和上述第3筒之间的筒状的第4空间连通的出口，上述 入口的中心和上述出口的中心在上述第1筒的中心轴的周围的角度位 置上偏离规定的角度，从上述第2筒的另一端侧向上述第1空间供给 原料及水，这些在上述重整催化剂层中因来自上述燃烧气体流路的传 热而进行重整反应，生成含氢气体，该含氢气体以从上述第1空间的 上述第1筒的一端侧，通过上述第2空间、上述第2盖板的上述含氢 气体通过口、上述第3空间、以及上述第4空间，向外部流出的方式 构成。
由此，设在第2空间以及第3空间中的至少任一个空间内的回旋 流路被构成为，含氢气体以第1筒的中心轴为中心而回旋规定的角度， 并在配置于重整催化剂层的外侧的第4空间中流通，因而，即使在筒 状的重整器(重整催化剂层)中产生周方向的温度的偏差，低温的含 氢气体也在重整催化剂的高温部分的外侧流通，相反地，高温的含氢 气体在重整催化剂的低温部分的外侧流通，所以，能够降低重整催化 剂层中的周方向的温度的偏差。
另外，本发明涉及的氢生成装置中，上述多个回旋流路在上述第2 空间内形成，在该第2空间内形成的各回旋流路(以下，称为第1回 旋流路)的入口 (以下，称为第1入口)可以连通于上述第1空间， 各上述第1回旋流路的出口 (以下，称为第1出口)可以经由上述含 氢气体通过口而连通于上述第4空间。另外，本发明涉及的氢生成装置中，上述第1回旋流路的上述第1 入口的中心和上述第1出口的中心可以在上述第1筒的中心轴的周围 的角度位置上偏离170~190度。
另外，本发明涉及的氢生成装置中，上述第1回旋流路可以以由 沿上述第1筒的轴方向延伸的隔壁划分上述第2空间的方式形成。
另外，本发明涉及的氢生成装置中，上述多个回旋流路在上述第3
空间内形成，在该第3空间内形成的各回旋流路(以下，称为第2回 旋流路)的入口 (以下，称为第2入口)可以经由上述含氢气体通过 口而连通于上述第1空间，各上述第2回旋流路的出口 (以下，称为 第2出口 )可以连通于上述第4空间。
另外，本发明涉及的氢生成装置中，上述第2回旋流路的上述第2 入口的中心和上述第2出口的中心可以在上述第1筒的中心轴的周围 的角度位置上偏离170 190度。
另外，本发明涉及的氢生成装置中，上述第2回旋流路可以以由 沿上述第1筒的轴方向延伸的隔壁划分上述第3空间的方式形成。
另外，本发明涉及的氢生成装置具有内筒和外筒、以及位于上 述内筒和上述外筒之间的环状空间的重整催化剂层，具备将在该重
整催化剂层中流动的原料重整并生成含氢气体的重整器、加热上述重 整催化剂层的燃烧气体在上述内筒的内部流动的燃烧气体流路、在上 述内筒的内部生成上述燃烧气体的燃烧器、以及从上述重整催化剂层 流出的含氢气体在上述外筒的外周流动的含氢气体流路，上述内筒和 上述外筒在上述重整催化剂层中的上述含氢气体的流动的下游侧具备
第1盖板和第2盖板，在上述第2盖板的中央部具有含氢气体通过口， 该含氢气体通过口用于使在上述第1盖板和上述第2盖板之间的空间 流动的上述含氢气体聚集并向上述含氢气体流路流出。
由此，在筒状的重整催化剂层中流通的含氢气体，由于在含氢气 体通过口聚集并混合，因而即使在重整催化剂层中具有周方向的温度 的偏差，也能够降低含氢气体的温度的偏差。另外，通过使降低了温 度的偏差的含氢气体在含氢气体流路中流通，从而能够降低重整催化 剂层中的周方向的温度的偏差。而且，通过降低重整催化剂层中的周 方向的温度的偏差，能够维持重整催化剂的耐久性。另外，本发明涉及的氢生成装置中，可以在上述空间内填充隔热 材料。
另外，本发明涉及的氢生成装置中，上述隔热材料可以含有氧化铝。
另外，本发明涉及的氢生成装置中，上述重整催化剂层可以填充 上述空间。
另外，本发明涉及的氢生成装置中，可以在上述含氢气体通过口 的附近具备温度检测器。
而且，本发明涉及的氢生成装置中，还具备向上述燃烧器供给燃 料的燃烧气体调整器、以及控制器，上述控制器可以基于由上述温度 检测器检测的温度，调整从上述燃烧气体调整器向上述燃烧器供给的
'、;':另外，本发明涉及的燃料电池系统具备上述氢生成装置、以及使 用从上述氢生成装置供给的含氢气体并进行发电的燃料电池。
此外，本发明的上述目的、其它目的、特征、以及优点可以在参 照附图的情况下，通过以下的优选实施方式的详细的说明而变得明显。
依照本发明的氢生成装置以及具备该氢生成装置的燃料电池系 统，能够降低因在筒状的重整催化剂层的内周流动的燃烧气体的流量 的偏向而在重整催化剂中产生的周方向的温度的偏差，并维持重整催 化剂的耐久性。


图1是表示参考例1的氢生成装置的大致构成的模式图。
图2是表示参考例2的氢生成装置的大致构成的模式图。 图3是表示参考例3的氢生成装置的大致构成的模式图。 图4是表示本发明的实施方式1涉及的氢生成装置的大致构成的 模式图。
图5是表示图4所示的氢生成装置的第1回旋流路的大致构成的
模式图。
图6是表示本发明的实施方式3涉及的氢生成装置的大致构成的
模式图。图7是表示图6所示的氢生成装置的第2回旋流路的模式图。
图8是表示本发明的实施方式5涉及的燃料电池系统的大致构成
的模式图。
图9是表示现有的氢生成装置的大致构成的模式图。 图10是沿图4所示的X-X线的截面图。
图11是表示本发明的实施方式2涉及的氢生成装置的大致构成的 模式图。
图12是表示图11所示的氢生成装置的第1回旋流路的模式图。 图13是表示本发明的实施方式4涉及的氢生成装置的大致构成的
模式图。
图14是沿图13所示的XIV-XIV线的截面图。 图15是沿图13所示的XV-XV线的截面图。
符号的说明
1:原料供给器；2:水供给器；3:蒸发器；4:重整催化剂层；5: 含氢气体通过口； 6:喷烧器(燃烧器)；7:燃料供给器；8:空气供 给器；9:温度检测器；10:控制器；11:燃烧气体流路；12:排气口 ； 13:第1盖板；14:第2盖板；15:第3盖板；16:第l空间；17: 氧化铝层；18:第1回旋流路；18a:第1回旋流路；18b:第1回旋 流路；18c:第1回旋流路；18d:第1回旋流路；19a:隔壁；19b: 隔壁；19c:隔壁；19'd:隔壁；20:含氢气体流路(第4空间)；21: 内筒(第1筒)；22:外筒(第2筒)；23:氢生成装置；24:燃料电 池；25:废气流路；26:重整器；27:燃烧筒；28:路壁筒(第3筒)； 29:板部件；30:板部件；31:板部件；32:盖部件；33:燃烧空间； 34:燃烧气体排出路；35:空气供给路；36:原料供给用入口； 37: 原料供给路；38:配管；39:水供给用入口； 40:水供给路；41:第2 空间；42:第3空间；43:含氢气体出口； 44:燃料气体供给路；45: 原料气体供给路；46a:混合抑制壁；46b:混合抑制壁；47a:隔壁； 47b:隔壁；47C:隔壁；47d:隔壁；48:第2回旋流路；48a:第2 回旋流路；48b:第2回旋流路；48c:第2回旋流路；48d:第2回旋 流路；50:中心轴；51a:第l入口； 51b:第l入口； 51c:第l入口；51d:第l入口； 52a:中心；52b:中心；52c:中心；52d:中心；53a: 第1出口； 53b:第1出口； 53c:第1出口； 53d:第1出口； 54a: 中心；54b:中心；54c:中心；54d:中心；61:第1空间；100:燃 料电池系统；A:区域；B:区域。
具体实施例方式
以下，参照附图，对用于实施本发明的最佳实施方式进行说明。 在此，在所有的附图中，对同一或者相当的部分标记同一符号，省略 重复的说明。
(实施方式1)
图4是表示本发明的实施方式1涉及的氢生成装置的大致构成的 模式图。
如图4所示，本实施方式1涉及的氢生成装置23具有共有中心 轴50的圆筒状的燃烧筒27、内筒(第1筒)21、外筒(第2筒)22、 以及路壁筒(第3筒)28。路壁筒28的下端被第3盖板15封闭，其 上端被连接于外筒22的环状的板部件29封闭。另外，外筒22的下端 被在中央部设有厚度方向的贯通孔5的第2盖板14封闭，其上端被连 接于内筒21的环状的板部件30封闭。另外，内筒21的下端被第1盖 板13封闭，其上端被连接于燃烧筒27的环状的板部件31封闭。而且， 燃烧筒27的下端开放，其上端被连接于板部件31的盖板32封闭。
在盖板32上，以在燃烧筒27的内部向下方延伸的方式配置有喷 烧器(燃烧器)6。在喷烧器6上，连接有后述的废气流路25的下游 端，其上游端连接于后述的燃料电池24 (参照图8)。在废气流路25 的途中，设有燃料供给器7。原料气体供给路45的下游端连接于燃料 供给器7，其上游端连接于原料供给器1。另外，空气供给路35的下 游端连接于喷烧器6，其上游端连接于空气供给器8。在此，燃料供给 器7由三通阀构成，而且，空气供给器8只要是能够调整其流量的构 成即可，例如，可以为能够调整其吐出流量的泵，也可以为流量调整 用阀。而且，燃烧筒27的内部空间构成燃烧空间33。并且，燃烧筒 27和内筒21之间的空间构成燃烧气体流路11。在燃烧气体流路11的
li下游侧，即内筒21的上端部，形成有排气口12，在排气口12上连接
有适合的配管。该配管构成燃烧气体排出路34，燃烧气体排出路34 的下游端向大气开放。
由此，向喷烧器6供给作为燃料(燃烧用原料)的在燃料电池24 中未使用的燃料气体(废气)或者来自原料供给器1的城市燃气，并 供给来自空气供给器8的燃烧用的空气。然后，在喷烧器6中，所供 给的燃烧用燃料和空气在燃烧空间33中燃烧，生成燃烧气体，所生成 的燃烧气体从燃烧筒27的下端流出，碰到第1盖板13的内表面后反 转，在燃烧气体流路ll中流通。此时，利用来自构成燃烧气体流路ll 的内筒21的传热，加热重整器26及蒸发器3。而且，在燃烧气体流路 11中流通的燃烧气体在燃烧气体排出路34中流通，并被排出至氢生成 装置23外。
在内筒21的上端部，形成有与在内筒21和外筒22之间形成的筒 状空间(以下，称为第1空间61)连通的原料供给用入口 36，在该原 料供给用入口36上，连接有原料供给路37的下游端。原料供给路37 的上游端连接于原料供给器1。原料供给器1具有脱硫器和能够调整其 吐出量的泵，并与城市燃气的配管38连接。并且，在内筒21的上端 部，形成有与第1空间61连通的水供给用入口 39，在该水供给用入口 39上，连接有水供给路40的下游端。水供给路40的上游端连接于水 供给器2。水供给器2由能够调整其吐出流量的泵构成，并连接于城市 自来水。
由此，来自原料供给器1的原料，即城市燃气，由脱硫器吸附除 去(脱硫)城市燃气中所含有的作为加臭剂的硫磺化合物，在原料供 给路37中流通，被供给至第1空间61的上部，来自水供给器2的水 在水供给路40中流通，被供给至第1空间61的上部。此外，第1空 间61的上部构成蒸发器3。
在第1空间61的下部，设有填充了重整催化剂的重整催化剂层4。 由第1空间61的设有重整催化剂层4的空间和重整催化剂层4构成重 整器26。另外，在第1空间61中的重整器26的下游侧，在第1盖板 13和第2盖板14之间的空间(以下，称为第2空间41)，设有第l回 旋流路18。而且，在第2盖板14的中央部，以内筒21的中心轴50和其中心轴一致的方式，沿厚度方向设有贯通孔5，该贯通孔5构成含
氢气体通过口 5。而且，由第2盖板14和第3盖板15之间的空间构成 第3空间42。此外，在后面详细地说明第1回旋流路18。
由此，在重整器26中，原料和水蒸气进行重整反应，生成含氢气 体，所生成的含氢气体从重整催化剂层4的下游端向第2空间41流出， 在第1回旋流路18中流通，通过含氢气体通过口 5，向第3空间42 流出。
另外，外筒22和路壁筒28的筒状空间构成含氢气体流路(第4 空间)20，在该含氢气体流路20上，设有转换器以及净化器(图中均 未显示)。而且，在路壁筒28的上端部，以与含氢气体流路20连通 的方式形成有含氢气体出口 43，在该含氢气体出口 43上连接有燃料气 体供给路44的上游端。燃料气体供给路44的下游端连接于燃料电池 24。由此，从第3空间42流出的含氢气体在含氢气体流路20中流通。 此时，利用图中未显示的转换器以及净化器，将含氢气体中所含有的 CO降低至规定的浓度(例如，20ppm)。而且，将CO降低后的含氢 气体在燃料气体供给路44中流通，并被供给至燃料电池24。
另外，在第3盖板15的中央部，以贯通该第3盖板15且其传感 器部位于第3空间42内的方式设有温度检测器9。温度检测器9被构 成为，检测从含氢气体通过口 5流出的含氢气体的温度，将所检测的 温度传达至控制器IO。在温度检测器9上，可以使用热电偶或热敏电 阻等。此外，在此，温度检测器9以贯通第3盖板15的方式设置，但 不限于此，可以以其传感器部位于第2盖板15的外表面的方式设置。 另外，从检测从含氢气体通过口 5流出的含氢气体的正确的温度的观 点出发，优选该传感器部以位于内筒21的中心轴(含氢气体通过口5 的中心轴)50上的方式设置。
而且，控制器10由微型计算机等电脑构成，进行各种控制。尤其 是基于由温度检测器9检测的温度，控制从原料供给器1向氢生成装 置23供给的原料的流量等。
接着，参照图4、图5以及图10，详细地说明第1回旋流路18的 构成。
图5是表示图4所示的氢生成装置的第1回旋流路的大致构成的模式图，图10是沿图4所示的X-X线的截面图。并且，在图5中，省
略了一部分。
如图4、图5以及图10所示，第1回旋流路18设在第2空间41 内，在此，由4个第1回旋流路18a 18d构成，由隔壁19a 19d形成。 隔壁19a 19d分别形成为，从含氢气体通过口 5的开口部向外筒22的 内周面以放射状(沿第1筒21的周方向排列)且螺旋状延伸，并配置 为，含氢气体通过口 5侧端部、内筒21的中心轴50以及外筒22侧端 部所成的角度为180度。另外，隔壁19a 19d的下端分别连接于第2 盖板14的与第1盖板13相对的一侧的主面(以下，称为内面)，其 上端形成为，接近于第1盖板13的与第2盖板14相对的一侧的主面 (以下，称为外面)。换言之，隔壁19a 19d的高度尺寸形成为，与 第2空间41的高度(内筒21的下端和外筒22的下端的差)尺寸大致 相同，隔壁19a 19d的下端部连接于第2盖板14的内面。
而且，第2空间41中的隔壁19a和隔壁19b之间的空间构成回旋 流路18a，同样地，隔壁19b和隔壁19c之间的空间构成回旋流路18b， 隔壁19c和隔壁19d之间的空间构成回旋流路18c，隔壁19d和隔壁 19a之间的空间构成回旋流路18d。回旋流路18a 18d分别具有连通于 第1空间61的第1入口 51a 51d、以及连通于含氢气体通过口 5的第 1出口 53a 53d，第1入口 51a 51d的各自的中心52a 52d和第1出口 53a 53d的各自的中心54a 54d，以在内筒21的中心轴50的周围的角 度位置上偏离规定的角度(在此，为180度)的方式构成。在此，第1 入口 51a的中心52a是指第1入口 51a上的从隔壁19a的外筒22侧端 部和隔壁1%的外筒22侧端部离开等距离的位置，同样地，第1出口 53a的中心54a是指第1出口 53a上的从隔壁19a的含氢气体通过口 5 侧端部和隔壁19b的含氢气体通过口 5侧端部离开等距离的位置。此 外，第1入口 51b 51d的各自的中心52b 52d以及第1出口 53b 53d 的各自的中心54b 54d，也与第1入口 51a的中心52a以及第1出口 53a的中心54a同样地构成。
由此，从重整器26的重整催化剂层4流出的含氢气体流入回旋流 路18a 18d的入口 51a 51d。如图10的一点划线所示，流入回旋流路 18a 18d的各自的入口 51a 51d的含氢气体，在回旋流路18a 18d中流通，并以中心轴50为中心而回旋180度，到达含氢气体通过口5并通 过含氢气体通过口 5。此时，含氢气体在回旋流路18a 18d中以大致相 同的速度流通，而且，由于含氢气体在比较高的温度下，粘性高，因 而，在图IO所示的含氢气体通过口 5的点划线部分附近被混合，在除 此以外的部分不混合，以从下方被压出的方式通过含氢气体通过口 5， 流出至第3空间42。然后，流出至第3空间42的含氢气体不混合，以 保持原样沿内筒21的径方向扩散的方式在第3空间42中流通，到达 路壁筒28的内面附近，在含氢气体流路20的与回旋流路18a 18d的 各自的入口 51a 51d相反的一侧的部分中流通。
因此，根据以下的理由，即使重整催化剂层4在周方向上产生温 度的偏差，也能够降低重整催化剂层4的周方向的温度的偏差。
例如，可以认为，在燃烧器6中形成的火焰产生偏向，靠近火焰 的一侧的重整催化剂层4 (图10所示的区域A)为高温，相反，夹着 中心轴50与区域A相反的一侧的重整催化剂层4 (图10所示的区域 B)，位于从形成于燃烧器4中的火焰离开的方向，因而为低温。在这 种的情况下，与从低温侧的重整催化剂层4 (区域B)流出的含氢气体 相比，从高温侧的重整催化剂层4 (区域A)流出的含氢气体为高温。
而且，从高温侧的重整催化剂层4 (区域A)流出的含氢气体在回 旋流路18d中流通，并且以内筒21的中心轴50为中心而回旋180度， 保持着高温的状态，通过含氢气体通过口5，然后，在第3空间42中 向区域B扩散并流通，在含氢气体流路20中的低温侧的重整催化剂层 4 (区域B)的外侧的部分中流通。由此，低温侧的重整催化剂层4通 过外筒22而被来自高温的含氢气体的传热加热，温度上升。
另一方面，从低温侧的重整催化剂层4 (区域B)流出的含氢气体 在回旋流路18b中流通，并且以内筒21的中心轴50为中心而回旋180 度，保持着低温的状态，通过含氢气体通过口 5，然后，在第3空间 42中向区域A扩散并流通，在含氢气体流路20中的高温侧的重整催 化剂层4 (区域A)的外侧的部分中流通。由此，高温侧的重整催化剂 层4通过外筒22而被低温的含氢气体夺去热量，温度下降。
这样，低温侧的重整催化剂层4的温度上升，另一方面，高温侧 的重整催化剂层4的温度下降，因而，本实施方式1涉及的氢生成装
15置23中，能够降低重整催化剂层4中的周方向的温度的偏差。
此外，本实施方式中，第1回旋流路18由隔壁19a 19d构成，第 1回旋流路18a 18d的第1入口 51a 51d的各自的中心52a 52d和第1 出口 53a 53d的各自的中心54a 54d,在内筒21的中心轴50的周围的 角度位置上偏离180度，从而使流入至第2空间41的含氢气体以内筒 21的中心轴50为中心而回旋180度，降低了重整催化剂层4中的周方 向的温度的偏差，但不限于此，如果第1入口 51a 51d的各自的中心 52a 52d和第1出口 53a 53d的各自的中心54a 54d在内筒21的中心 轴50的周围的角度位置上偏离170 190度左右的范围，那么，能够得 到与从重整催化剂层4流出的含氢气体以内筒21的中心轴50为中心 而回旋180度时相同的作用效果。
另外，第1回旋流路18使得含氢气体以内筒21的中心轴50为中 心而回旋的角度(第1入口 51a 51d的各自的中心52a 52d和第1出 口 53a 53d的各自的中心54a 54d在内筒21的中心轴50的周围的角 度位置上的角度)，是以内筒21的中心轴50为中心，基于从重整器 26 (重整催化剂层4)流出的含氢气体的温度而预先设定的温度(重整 催化剂层4的高温部分、内筒21的中心轴50以及重整催化剂层4的 低温部分所成的角度)，可以通过预先测量从重整催化剂层流出的含 氢气体的温度的偏差，或者模拟重整催化剂层4中的含氢气体的温度 分布，从而决定最佳的角度。
接着，参照图4、图5以及图10，对本实施方式1涉及的氢生成 装置23的动作进行说明。在此，以下的诸动作由控制器IO控制。
首先，燃料供给器7，经由原料气体供给路45和废气流路25，将 原料供给器1与喷烧器6连接。接着，来自原料供给器1的燃烧气体 在原料气体供给路45和废气流路25中流通，被供给至喷烧器6。同时， 来自空气供给器8的燃烧用的空气在空气供给路35中流通，被供给至 喷烧器6。喷烧器6中，所供给的燃烧气体和空气燃烧，生成燃烧气体。 所生成的燃烧气体从燃烧筒27的下端流出，碰到第1盖板13的内表 面后反转，在燃烧气体流路11中流通，再在燃烧气体排出路34中流 通，被排出至氢生成装置23外。另外，来自原料供给器l的原料在原料供给路37中流通，被供给 至氢生成装置23的蒸发器3，而且，来自水供给器2的水在水供给路 40中流通，被供给至氢生成装置23的蒸发器3。向蒸发器3供给的原 料和水，当在蒸发器3中流通时被加热，水成为水蒸气。而且，被加 热的原料和水蒸气被供给至重整器26。
重整器26中，原料和水蒸气在重整催化剂层4进行重整反应，生 成由氢、 一氧化碳、二氧化碳以及水蒸气构成的重整气体(含氢气体)。 所生成的含氢气体从重整器26的下端流出，流入至第2空间41。流入 至第2空间41的重整气体在回旋流路18a 18d中流通，并且以内筒21 的中心轴50为中心而回旋180度，接着，通过含氢气体通过口5，流 出至第3空间42。流出至第3空间42的重整气体不混合，以保持原样 沿径方向扩散的方式，在第3空间42中流通，被供给至含氢气体流路 20。
向含氢气体流路20供给的重整气体，当在该含氢气体流路20中 流通时，由图中未显示的转换器和净化器将重整气体中的一氧化碳降 低至规定的浓度(例如，20ppm)，生成燃料气体。而且，所生成的燃 料气体在燃料气体供给路44中流通，被供给至燃料电池24。
这样，本实施方式1涉及的氢生成装置23中，设在第2空间41 的第l回旋流路18被构成为，使含氢气体以内筒21的中心轴为中心， 回旋规定的角度(在此，为180度)，并在配置于重整催化剂层4的 外侧的含氢气体流路20中流通，因而，即使在筒状的重整器26 (重整 催化剂层4)中产生周方向的温度的偏差，低温的含氢气体也在重整催 化剂层4的高温部分的外侧流通，相反地，高温的含氢气体在重整催 化剂层4的低温部分的外侧流通，因而，能够降低重整催化剂层4中 的周方向的温度的偏差。 (实施方式2)
图11是表示本发明的实施方式2涉及的氢生成装置的大致构成的 模式图。图12是表示图11所示的氢生成装置的第1回旋流路的模式 图。
如图11和图12所示，本发明的实施方式2涉及的氢生成装置23 和实施方式1涉及的氢生成装置23的基本构成相同，其不同点在于，第1回旋流路18由隔壁19a 19d和混合抑制壁46a、 46b形成。
具体而言，混合抑制壁46a以在含氢气体通过口 5的上方将隔壁1%和隔壁19d的含氢气体通过口 5侧端连接的方式设置，混合抑制壁46b以在含氢气体通过口 5的上方将隔壁19a和隔壁19c的含氢气体通过口 5侧端连接的方式设置，并且，以在含氢气体通过口 5的中心上与混合抑制壁46a交叉(在此，为正交)的方式设置。而且，混合抑制壁46a、 46b的高度尺寸以与隔壁19a 19d大致相同的方式形成。
由此，能够抑制在回旋流路18a 18d中流通的含氢气体在含氢气体通过口混合。
本实施方式2涉及的氢生成装置23，也能够得到与实施方式1相同的作用效果。
(实施方式3)
图6是表示本发明的实施方式3涉及的氢生成装置的大致构成的模式图。图7是表示图6所示的氢生成装置的第2回旋流路的模式图。
如图6和图7所示，本发明的实施方式3涉及的氢生成装置23和实施方式1涉及的氢生成装置23的基本构成相同，其不同点在于，在第2空间41内不设置第1回旋流路18，在第3空间42内设有第2回旋流路48。第2回旋流路48由第2回旋流路48a 48d构成，由隔壁47a 47d形成。隔壁47a 47d的下端分别连接于第3盖板15的与第2盖板14相对的一侧的主面，其上端分别以接近于第2盖板的背面的方式形成，除此以外，与实施方式1的隔壁19a 19d同样地构成，因而，省略其详细的说明。
并且，第3空间42中的隔壁47a和隔壁47b之间的空间构成回旋流路48a，同样地，隔壁47b和隔壁47c之间的空间构成回旋流路48b，隔壁47c和隔壁47d之间的空间构成回旋流路48c，隔壁47d和隔壁47a之间的空间构成回旋流路48d。回旋流路48a 48d分别具有连通亍含氢气体通过口 5的第2入口 55a 55d、以及连通于含氢气体流路20的第2出口 57a 57d，第2入口 55a 55d的各自的中心56a 56d和第2出口 57a 57的各自的中心58a 58d，以在内筒21的中心轴50的周围的角度位置上偏离规定的角度(在此，为180度)的方式构成。在此，第2入口 55a的中心56a是指第2入口 55a上的从隔壁47a的含氢气体通过口 5侧端部和隔壁47b的含氢气体通过口 5侧端部离开等距离的
位置，同样地，第2出口 57a的中心58a是指第2出口 57a上的从隔壁47a的外筒22侧端部和隔壁47b的外筒22侧端部离开等距离的位置。此外，第2入口 55b 55d的各自的中心56b 56d和第2出口 57b 57d的各自的中心58b 58d，也与第2入口 55a的中心56a和第2出口 57a的中心58a同样地构成。
而且，通过将含氢气体通过口 5的开口部设置为合适的大小，使得从重整器26的重整催化剂层4向第2空间41流出的含氢气体不混合，向内筒21的中心轴50 (含氢气体通过口 5)沿内筒21的径方向流通，到达含氢气体通过口5，然后，能够以向下方被压出的方式通过含氢气体通过口 5。
由此，当在重整催化剂层4中产生周方向的温度的偏差时，在重整催化剂层4中流通的含氢气体也产生温度的偏差，能够在维持该温度的偏差的状态下，使含氢气体通过含氢气体通过口 5。而且，通过含氢气体通过口 5的含氢气体在回旋流路48a 48d中流通，并且以内筒21的中心轴50为中心而回旋预先设定的规定的角度(在此，为180度)，从而能够向位于低温侧的重整催化剂层4的外侧的含氢气体流路20供给高温的含氢气体，而且，能够向位于高温侧的重整催化剂层4的外侧的含氢气体流路20供给低温的含氢气体。
如此，在本实施方式3涉及的氢生成装置中，也能够降低重整催化剂层4的周方向上的温度的偏差。
而且，本实施方式中，第2回旋流路48由隔壁47a 47d构成，第2回旋流路48的第2入口 55a 55d的各自的中心56a 56d和第2出口57a 57d的各自的中心58a 58d，在内筒21的中心轴50的周围的角度位置上偏离180度，于是，流入至第3空间42的含氢气体以内筒21的中心轴50为中心而回旋180度，减少了重整催化剂层4中的周方向的温度的偏差，但不限于此，如果第2入口 55a 55d的各自的中心56a 56d和第2出口 57a 57d的各自的中心58a 58d，在内筒21的中心轴50的周围的角度位置上偏离170 190度左右的范围，那么，能够得到与从重整催化剂层4流出的含氢气体以内筒21的中心轴50为中心而回旋180度时相同的作用效果。另外，第2回旋流路使得含氢气体以内筒21的中心轴50为中心
而回旋的角度(第2入口 55a 55d的各自的中心56a 56d和第2出口57a 57d的各自的中心58a 58d在内筒21的中心轴50的周围的角度位置上的角度)，是以内筒21的中心轴50为中心，基于从重整器26(重整催化剂层4)流出的含氢气体的温度而预先设定的温度(重整催化剂层4的高温部分、内筒21的中心轴50以及重整催化剂层4的低温部分所成的角度)，可以通过预先测量从重整催化剂层流出的含氢气体的温度的偏差，或者模拟重整催化剂层4中的含氢气体的温度分布，从而决定最佳的角度。(实施方式4)
图13是表示本发明的实施方式4涉及的氢生成装置的大致构成的模式图，图14是沿图13所示的XIV-XIV线的截面图，图15是沿图13所示的XV-XV线的截面图。
如图13至图15所示，本发明的实施方式4涉及的氢生成装置23和实施方式1的氢生成装置的基本构成相同，其不同点在于，在第2空间41内设有第1回旋流路18，并且，在第3空间42内设有第2回旋流路48，第1和第2回旋流路18、 48这两个回旋流路，使得从重整催化剂层4流出的含氢气体回旋预先设定的角度(例如，180度)。
具体而言，第1回旋流路18与实施方式1涉及的氢生成装置23的第1回旋流路18的基本构成相同，构成第1回旋流路18的第1回旋流路18a 18d，以第1入口 51a 51d的各自的中心52a 52d、以及第1出口 53a 53d的各自的中心54a 54d在内筒21的中心轴50的周围的角度位置上的角度为90度的方式形成。并且，第2回旋流路48与实施方式3涉及的氢生成装置23的第2回旋流路48的基本构成相同，构成第2回旋流路48的第2回旋流路48a 48d，以第2入口 55a 55d的各自的中心56a 56d、以及第2出口 57a 57d的各自的中心58a 58d在内筒21的中心轴50的周围的角度位置上的角度为90度的方式形成。而且，在隔壁19a 19d的含氢气体通过口 5侧端设有混合抑制壁46a、46b，同样地，在隔壁47a 47d的含氢气体通过口 5侧端也设有混合抑制壁46a、 46b。
由此，从重整器26的重整催化剂层4的下游端流出的含氢气体在第1回旋流路18a 18d中流通，并且以内筒21的中心轴50为中心而回旋90度，通过含氢气体通过口5。通过含氢气体通过口 5的含氢气体在第2回旋流路48a 48d中流通，并且以内筒21的中心轴50为中心而回旋90度，被供给至含氢气体流路20。 g卩，从重整器26的重整催化剂层4的下游端流出的含氢气体，在第1和第2回旋流路18、 48中流通，从而以内筒21的中心轴50为中心而回旋180度。
因此，能够向位于低温侧的重整催化剂层4的外侧的含氢气体流路20供给高温的含氢气体，而且，能够向位于高温侧的重整催化剂层4的外侧的含氢气体流路20供给低温的含氢气体。
如此，在本实施方式4涉及的氢生成装置中，也能够降低重整催化剂层4的周方向上的温度的偏差。
此外，本实施方式中，第1和第2回旋流路18、 48由4个隔壁19a 19d和47a 47d形成，第1和第2回旋流路18、 48使得从重整器26流出的含氢气体构成为，以内筒21的中心轴50为中心而回旋180度，流入至含氢气体流路20，但不限于此，如果第1回旋流路18的第1入口 51a 51d的各自的中心52a 52d和第2回旋流路48的第2出口57a 57d的各自的中心58a 58d，在内筒21的中心轴50的周围的角度位置上偏离170 190度左右的范围，那么，能够得到与从重整催化剂层4流出的含氢气体以内筒21的中心轴50为中心而回旋180度时相同的作用效果。
另外，第1和第2回旋流路18、 48使得含氢气体以内筒21的中心轴50为中心而回旋的角度(第1入口 51a 51d的各自的中心52a 52d和第1出口 53a 53d的各自的中心54a 54d在内筒21的中心轴50的周围的角度位置上的角度，以及，第2入口 55a 55d的各自的中心56a 56d和第2出口 57a 57d的各自的中心58a 58d在内筒21的中心轴50的周围的角度位置上的角度)，是以内筒21的中心轴50为中心，基于从重整器26 (重整催化剂层4)流出的含氢气体的温度而预先设定的温度(重整催化剂层4的高温部分、内筒21的中心轴50以及重整催化剂层4的低温部分所成的角度)，可以通过预先测量从重整催化剂层流出的含氢气体的温度的偏差，或者模拟重整催化剂层4中的含氢气体的温度分布，从而决定最佳的角度。而且，本实施方式中，第1回旋流路18使得含氢气体回旋的角度和第2回旋流路48使得含氢气体回旋的角度均为90度，但是，如果决定上述预先设定的角度，那么，可以分别设定第1和第2回旋流路18、 48使得含氢气体回旋的角度。(实施方式5)
图8是表示本发明的实施方式5涉及的燃料电池系统的大致构成的模式图。
如图8所示，本发明的实施方式5涉及的燃料电池系统100具备氢生成装置23和燃料电池24。氢生成装置23使用上述实施方式1涉及的氢生成装置23。
燃料电池24具有阳极和阴极(图中均未显示)，从氢生成装置23经由燃料气体供给路44而向阳极供给燃料气体，从图中未显示的氧化剂气体供给器向阴极供给氧化剂气体。而且，燃料电池24中，向阳极供给的燃料气体和向阴极供给的氧化剂气体进行电化学反应，产生电力和热。此外，燃料电池24中未使用完的剩余的燃料气体作为废气，在废气流路25中流通，被供给至氢生成装置23的喷烧器6。
另外，本实施方式5涉及的燃料电池系统100中，氢生成装置23的控制器10以进行燃料电池系统100整体的控制的方式构成。此外，在此，控制器10作为单独的控制器，以进行燃料电池系统IOO整体的控制的方式构成，但不限于此，也可以以多个控制器分散配置，且它们协同控制燃料电池系统100的动作的方式构成。
这样构成的本实施方式5涉及的燃料电池系统100中，通过使用实施方式1涉及的氢生成装置23，能够降低氢生成装置23内的重整器26 (重整催化剂层4)中的周方向的温度的偏差，维持氢生成装置23中的重整催化剂的耐久性。另外，由于降低了重整器(重整催化剂层4)中的周方向的温度的偏差，因而也降低了由温度检测器9检测的含氢气体的温度的偏差。因此，能够进行稳定的重整器26的温度控制，能够向燃料电池24供给适当的氢，并使燃料电池系统100的运转稳定且持续。
此外，上述实施方式1 4中，第1回旋流路18通过由隔壁19a 19d划分第2空间41而形成，而且，第2回旋流路48通过由隔壁47a 47d
22划分第3空间42而形成，但不限于此，也可以形成为类似于喷嘴的形
状。另外，内筒21、外筒22以及路壁筒28为圆筒，但不限于此，内筒21、外筒22以及路壁筒28也可以不为筒状，例如，可以为正多边形。
(参考例1)
图1是表示参考例1涉及的氢生成装置的大致构成的模式图。如图1所示，氢生成装置23具备原料供给器1，用于调整含有至少由碳元素和氢元素构成的有机化合物的原料的流量并将其向氢生成装置23供给；水供给器2，用于调整水的流量并将其向氢生成装置23供给；蒸发器3，使来自水供给器2的水蒸发，并生成水蒸气和原料的混合气体；重整催化剂层4，设在内筒21 (第1筒)和外筒22 (第2筒)之间的环状空间，被供给有上述混合气体；第1盖板13和第2盖板14，相对于内筒21和外筒22的重整催化剂层4中的含氢气体的流动，分别设在下游侧；第1空间16，使从重整催化剂层4流出的含氢气体进行扩散混合；含氢气体通过口 5，设在第2盖板14的中央部，将第1空间16的含氢气体聚集；喷烧器6，配置在蒸发器3和重整催化剂层4的内侧，生成加热蒸发器3和重整催化剂层4的燃烧气体；图中未显示的转换器；净化器。而且，由内筒21和外筒22之间的环状空间和重整催化剂层4构成重整器26。在本发明的燃烧器，即喷烧器6上，连接有供给含有可燃性气体的燃料(燃烧用燃料废气或原料气体)的废气流路25和向燃料的燃烧供给必要的空气的空气供给路35。在废气流路25的途中，设有燃料供给器7，该燃料供给器7通过原料气体供给路45而与原料供给器1连接。另外，在空气供给路35的下游端，设有空气供给器8。而且，本参考例1涉及的氢生成装置23中，基于来自设置在含氢气体通过口 5附近的温度检测器9的信号，控制器10以控制来自燃料供给器7 (正确地说，经由原料供给器1)的燃料供给量或者来自空气供给器8的空气供给量的方式构成。由喷烧器6产生的燃烧气体，通过设在相当于重整催化剂层4和蒸发器3的内壁的内筒21的内部的燃烧气体流路11而从排气口 12排出。从含氢气体通过口 5流出的含氢气体经由外筒22而通过设在重整催化剂层4的外周的含氢气体流路20，从氢生成装置23输出。上述的原料供给器1 、水供给器2以及空气供给器8分别只要是能 够调整供给物(原料、水、燃料以及空气)的流量的构成即可，这些
供给部l、 2以及8，例如可以为能够调整供给物的吐出流量的泵，也 可以为流量调整用阀。另外，燃料供给器7由三通阀构成，以将喷烧 器6的连接处切换为原料供给器1或者后述的燃料电池24的方式构成。 对于温度检测器9而言，只要是能够检测与从含氢气体通过口 5 流出的含氢气体的温度的关联性高的温度的地方，那么可以设置在任 一个地方。例如，可以设置在含氢气体通过口 5附近的含氢气体流路 内，另外，也可以设置在能够检测从含氢气体通过口 5流出的气体所 接触的第3盖板15的表面温度的地方。另外，温度检测器9，可以考 虑到检测温度范围以及热耐久性等而从热电偶或热敏电阻等适当选 择。
在此，含氢气体通过口 5设置在位于氢生成装置24的下部的第2 盖板14的大致中央。于是，即使在燃烧气体流路11中流动的燃烧气 体流量的周方向的偏向使得在重整催化剂层4中沿周方向产生温度的 偏差，也将从重整催化剂层4流出的含氢气体汇集到一个地方，从而 使得产生温度差的含氢气体混合，成为大致均匀的温度状态，并且， 通过在第2盖板14的中央部设置有含氢气体通过口 5，使得从含氢气 体通过口 5流出的含氢气体流入至重整催化剂层4的外周的含氢气体 流路20为止的距离大致相同，能够使通过重整催化剂层4的外周的含 氢气体流路20的含氢气体温度及流量在环状的含氢气体流路20的周 方向上大致相同。所以，即使在重整催化剂层4中产生周方向的温度 的偏差，来自重整催化剂层4的外周的加热状态也大致相同，因而也 能够降低重整催化剂层4中的周方向的温度的偏差。
另 -方面，图9所示的上述现有的氢生成装置中，从重整催化剂 层4流出的含氢气体流入至重整催化剂层的外周的含氢气体流路11为
止，没有积极地谋求混合气体温度的均匀化，因而，重整催化剂层的 周方向的温度分布偏差大，在这种情况下，由于从高温的重整催化剂 层4流出的高温的含氢气体在含氢气体流路11中通过高温的重整催化 剂层4的周围，低温的含氢气体通过低温的重整催化剂层4的周围， 因而维持了重整催化剂层4中的周方向的温度的偏差。另外，由于在含氢气体通过口 5的附近设置温度检测器9，并检测 含氢气体的温度，因而即使重整催化剂层4在周方向上产生若干温度 偏差，也能够检测在含氢气体通过口 5被大致均匀化的含氢气体的温
度，所以能够使用该温度检测器9的检测温度，以作为由重整催化剂 层4的温度状态所决定的重整器的代表温度。
另一方面，图9所示的现有的氢生成装置中，如果检测从重整催 化剂层4流出的含氢气体的温度，并将其作为重整器的代表温度而使 用，则从喷烧器6形成的火焰的偏向的变化使得在重整催化剂层4中 产生的周方向的温度的偏差也发生变化，因而，不优选将该检测温度 作为代表温度并由控制器10控制。这是因为，在现有的氢生成装置中， 检测从重整催化剂层4流出的含氢气体的温度的情况下，在某个时机 检测偏向于高温的含氢气体的温度，在其他时机将偏向于低温的含氢 气体的温度作为代表温度而进行检测，如果控制器10基于该检测温度， 控制燃烧气体调整器7或者空气供给器8，则重整催化剂的温度过于上 升而产生烧结，或者重整催化剂层4的温度过于下降而不能生成充足 的含氢气体，使氢生成装置23难以稳定地持续运转。
由此可见，本参考例1的氢生成装置23能够抑制重整催化剂层4 中的周方向的温度的偏差，能够良好地保持重整催化剂的耐久性。并 且，通过在含氢气体通过口 5的附近设有温度检测器9，从而能够检测 平均化的温度以作为重整器的代表温度，而不是偏向的温度，因而， 基于温度检测器9的检测温度，能够进行稳定的氢生成装置23的运转。
此外，本参考例中，含氢气体通过口5为在第2盖板14的中央部 设置一个开口部的构成，但是，只要第1空间16的含氢气体能够在第 2盖板14的中央部聚集并混合，就可以为任意的构成。例如，可以为 在中央部设置多个小孔的集合的构成。 (参考例2)
图2是表示参考例2涉及的氢生成装置的大致构成的模式图。 由于本参考例2涉及的氢生成装置23是在参考例1涉及的氢生成
装置23中设置了附加的构成的装置，因此，只说明与参考例l不同的地方。
如图2所示，本参考例2涉及的氢生成装置23，在内筒21的第1盖板13和外筒22的第2盖板14之间的第1空间16中设置填充了粒 状的氧化铝的氧化铝层17。
如果没有氧化铝层17，那么，因来自喷烧器6的燃烧气体而高温 化的第1盖板13的辐射使得第2盖板14高温化，而且，第2盖板14 的辐射使得第3盖板15高温化，从氢生成装置23放热。如果未有效 地使用在喷烧器6中生成的热量，那么，为了在重整器26中生成氢， 需要大量的燃料，氢生成装置的效率恶化。
因此，通过像本参考例2那样，设置氧化铝层17，从而使得氧化 铝层17接收来自高温化的第1盖板13的热量，因而能够抑制向重整 器外的放热，有效地利用喷烧器6的热量。
此外，本参考例中，填充物为氧化铝，但是，只要具有隔热性能 并能够使存在于第1空间16的气体流通，则可以为任意的材料。 (参考例3)
图3是表示本参考例3涉及的氢生成装置的大致构成的模式图。
如图3所示，本参考例3涉及的氢生成装置23，在参考例1涉及 的氢生成装置23的内筒21的第1盖板13和外筒22的第2盖板14之 间的第1空间16中也填充了重整催化剂。
由此，第1空间16的重整催化剂接收因来自喷烧器6的燃烧气体 而高温化的第1盖板13的热量，从而能够抑制来自重整器26的放热， 并且，能够在第1空间16的重整催化剂层中进行重整反应。因此，利 用与参考例1的氢生成装置23相同的构造体大小及来自喷烧器6的供 热量，能够增加氢生成量，能够更加提高氢生成装置23的效率。
通过上述说明，对于本领域的技术人员而言，本发明的大量的改 良或其它的实施方式是显而易见的。因此，上述说明只能被解释为示 例，出于示范的目的而向本领域的技术人员提供实施本发明的最佳方 式。在不脱离本发明的要旨的范围内，能够对其构成及/或功能的细节 进行实质性的变更。
产业上利用的可能性
本发明的氢生成装置能够降低因在筒状的重整催化剂层的内周流 动的燃烧气体流量的偏向而产生的重整催化剂的周方向的温度的偏
26差，并维持重整催化剂的耐久性，例如，可以用作家用燃料电池系统 用的氢生成装置。
权利要求
1. 一种氢生成装置，其特征在于，具备第1筒，一端被第1盖板封闭；燃烧器，以在所述第1筒的内部空间形成从该第1筒的另一端侧向所述一端侧的火焰并使燃烧用燃料燃烧的方式构成；燃烧气体流路，以所述燃烧气体沿所述第1筒的内面流动的方式构成；第2筒，一端被在中央部具有含氢气体通过口的第2盖板封闭，在所述第1筒的外侧与该第1筒为同轴状，并且，以所述第2盖板与所述第1盖板相对的方式配置；重整器，具备重整催化剂层，该重整催化剂层配置在形成于所述第1筒和所述第2筒之间的筒状的第1空间内；以及，第3筒，一端被第3盖板封闭，在所述第2筒的外侧与该第2筒为同轴状，并且，以所述第3盖板与所述第2盖板相对的方式配置，在形成于所述第1盖板和所述第2盖板之间的第2空间以及形成于所述第2盖板和所述第3盖板之间的第3空间之中的至少任一个的空间内，以沿所述第1筒的周方向排列的方式形成有多个含氢气体的回旋流路，各所述回旋流路具有与所述第1空间连通的入口、以及与形成于所述第2筒和所述第3筒之间的筒状的第4空间连通的出口，所述入口的中心和所述出口的中心在所述第1筒的中心轴的周围的角度位置上偏离规定的角度，从所述第2筒的另一端侧向所述第1空间供给原料及水，这些在所述重整催化剂层中因来自所述燃烧气体流路的传热而进行重整反应，生成含氢气体，该含氢气体以从所述第1空间的所述第1筒的一端侧，通过所述第2空间、所述第2盖板的所述含氢气体通过口、所述第3空间、以及所述第4空间，向外部流出的方式构成。
2. 根据权利要求l所述的氢生成装置，其特征在于， 所述多个回旋流路在所述第2空间内形成，在该第2空间内形成的各回旋流路(以下，称为第1回旋流路)的入口 (以下，称为第1 入口)连通于所述第1空间，各所述第1回旋流路的出口 (以下，称 为第1出口)经由所述含氢气体通过口而连通于所述第4空间。
3. 根据权利要求2所述的氢生成装置，其特征在于，所述第1回旋流路的所述第1入口的中心和所述第1出口的中心在所述第1筒的中心轴的周围的角度位置上偏离H0 190度。
4. 根据权利要求2所述的氢生成装置，其特征在于，所述第1回旋流路以由沿所述第1筒的轴方向延伸的隔壁划分所 述第2空间的方式形成。
5. 根据权利要求1或2所述的氢生成装置，其特征在于， 所述多个回旋流路在所述第3空间内形成，在该第3空间内形成的各回旋流路(以下，称为第2回旋流路)的入口 (以下，称为第2 入口)经由所述含氢气体通过口而连通于所述第1空间，各所述第2 回旋流路的出口 (以下，称为第2出口)连通于所述第4空间。
6. 根据权利要求5所述的氢生成装置，其特征在于，所述第2回旋流路的所述第2入口的中心和所述第2出口的中心 在所述第1筒的中心轴的周围的角度位置上偏离170 190度。
7. 根据权利要求5所述的氢生成装置，其特征在于，所述第2回旋流路以由沿所述第1筒的轴方向延伸的隔壁划分所 述第3空间的方式形成。
8. 根据权利要求1所述的氢生成装置，其特征在于， 在所述含氢气体通过口的附近具备温度检测器。
9. 根据权利要求8所述的氢生成装置，其特征在于， 还具备向所述燃烧器供给燃料的燃料供给器、以及控制器， 所述控制器基于由所述温度检测器检测的温度，调整从所述燃料供给器向所述燃烧器供给的燃料的供给量。
10. —种燃料电池系统，其特征在于， 具备根据权利要求1所述的氢生成装置；禾口，使用从所述氢生成装置供给的含氢气体并进行发电的燃料电池。
全文摘要
一种氢生成装置，具备一端被第1盖板(13)封闭的第1筒(21)、燃烧器(6)、燃烧气体流路(11)、一端被在中央部具有含氢气体通过口(5)的第2盖板(14)封闭的第2筒(22)、具备重整催化剂层(4)的重整器(26)、以及一端被第3盖板(15)封闭的第3筒(28)，在形成于第1盖板(13)和第2盖板(14)之间的第2空间(41)以及形成于第2盖板(14)和第3盖板(15)之间的第3空间(42)之中的至少任一个的空间内，以沿第1筒(21)的周方向排列的方式形成有多个含氢气体的回旋流路，各回旋流路具有与第1空间(61)连通的入口、以及与形成于第2筒(22)和第3筒(28)之间的筒状的第4空间(20)连通的出口，入口的中心和出口的中心在第1筒(21)的中心轴(50)的周围的角度位置上偏离规定的角度。
文档编号C01B3/38GK101489917SQ20078002696
公开日2009年7月22日 申请日期2007年10月11日 优先权日2006年10月16日
发明者前西晃, 向井裕二 申请人:松下电器产业株式会社