JP2002356303A - 一酸化炭素低減方法及び一酸化炭素低減反応器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、被処理ガスに含まれている一酸化
炭素を確実に低減させることができる一酸化炭素低減方
法及び一酸化炭素低減反応器を提供する。 【解決手段】 複数のハニカム触媒層２５と交互に積層
された複数の冷却層２６内部に、ハニカム触媒層導入口
２７側からハニカム触媒層排出口２８側にかけて断面積
が徐々に増加する流路３１を形成する。この流路３１に
ハニカム触媒層導入口２７側から冷却媒体を流入してハ
ニカム触媒層２５を冷却し、ハニカム触媒層導入口２７
側からハニカム触媒層排出口２８側にかけてのハニカム
触媒層２５の温度分布を低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する利用分野】本発明は、被処理ガスに含ま
れている一酸化炭素を低減させる一酸化炭素低減方法及
び一酸化炭素低減反応器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、発電装置としては、例えば、
燃焼により発生する化学エネルギーを熱として取り出
し、機械エネルギーを経由して、電気エネルギーに変換
する火力発電や原子力発電装置が用いられてきたが、エ
ネルギー変換効率等の問題から、燃焼により発生する化
学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する燃料電池
装置の開発が進められている。このような燃料電池の中
でも、特に固体高分子型燃料電池は、電解質が分解し難
く、低温作動が可能であるため、利用性が高い。

【０００３】ところで、固体高分子型燃料電池は、水素
のような改質ガスに含まれる一酸化炭素によりアノード
電極に担持された白金触媒が被毒し、電池性能の低下を
引き起こすことが知られている。

【０００４】そこで、改質ガスに含まれているまで一酸
化炭素を約１００ｐｐｍ以下まで低減させるために、固
体高分子燃料電池を作動させる固体高分子型燃料電池シ
ステム内に、一酸化炭素低減反応器を配設している。

【０００５】かかる一酸化炭素低減反応器は、触媒を担
持した触媒層を有しており、触媒層に改質ガス及び酸化
剤を含んだ被処理ガスを導入し、次式（１）の反応を起
こして、一酸化炭素を低減させるようになっている。

【化１】 ここで、上記式（１）の反応は次式（２）からも分かる
ように、発熱反応である。

【化２】 従って、一酸化炭素の酸化反応で、触媒層の温度が上昇
する。触媒層の温度がある程度上昇すると、被処理ガス
中の水素が二酸化炭素と反応してしまい、次式（３）の
左方向の反応（逆シフト反応）が起こり易くなる。

【化３】 この逆シフト反応を効果的に抑制するために、特開平１
０−２４５５７３号公報には触媒層と交互に冷却層を積
層し、冷却層に冷却媒体を流出入させて、触媒層を冷却
する技術が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記技術では
冷却層に冷却媒体を流出入させて、均一に触媒層を冷却
している。即ち、冷却層の冷却力は一定に保たれてい
る。ここで、触媒層の導入口から被処理ガスが導入され
るので、導入口付近方が、排出口付近に比べて反応速度
が大きくなる。即ち、導入口付近の方が、排出口付近に
比べて反応が起こり易いので温度が高くなる。従って、
均一な冷却力で触媒層を冷却したのでは、触媒層の導入
口付近の温度と排出口付近との温度が異なり、触媒層に
温度分布が生じてしまう。

【０００７】このような温度分布が生じると、導入口付
近の温度を一酸化炭素を低減させる最適な温度に設定し
ても、排出口付近の温度が低くなり過ぎてしまい上記式
（１）の反応が起こり難くなる。また、逆に排出口付近
の温度を最適な温度に設定した場合においても、導入口
付近の温度が高くなり過ぎてしまい上記式（３）に示す
逆シフト反応が導入口付近で起こり易くなる。

【０００８】その結果、触媒層全体を最適な温度に維持
できないので、被処理ガスに含まれている一酸化炭素を
確実に低減させることができないという問題がある。

【０００９】本発明は上記従来の問題を解決するために
なされたものである。即ち、本発明は、被処理ガスに含
まれている一酸化炭素を確実に低減させることができる
一酸化炭素低減方法及び一酸化炭素低減反応器を提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決しようとする手段】本発明の一酸化炭素低
減方法は、複数の冷却層と交互に配設され、触媒を担持
した複数の触媒担持体層に一酸化炭素及び酸化剤を含む
被処理ガスを導入し、前記被処理ガス中の一酸化炭素を
酸化して低減させ、一酸化炭素の低減した処理ガスを排
出する一酸化炭素低減方法であって、前記冷却層に冷却
媒体を流出入し、前記被処理ガスの導入側から前記処理
ガスの排出側にかけての前記触媒担持体層の温度分布を
低減させながら前記一酸化炭素を低減させることを特徴
とする。本発明の一酸化炭素低減反応方法では、前記冷
却層に冷却媒体を流出入し、前記被処理ガスの導入側か
ら前記処理ガスの排出側にかけての前記触媒担持体層の
温度分布を低減させながら前記一酸化炭素を低減させる
ので、前記被処理ガスに含まれている一酸化炭素を確実
に低減させることができる。

【００１１】本発明の一酸化炭素低減反応器は、一酸化
炭素及び酸化剤を含む被処理ガスを導入する複数の導入
口及び前記一酸化炭素を低減させた処理ガスを排出する
複数の排出口を有し、かつ触媒を担持した触媒担持体を
有する複数の触媒担持体層と、前記触媒担持層に接続さ
れ、前記各触媒担持層に前記被処理ガスを導入する被処
理ガス導入手段と、前記各触媒担持層と交互に配設さ
れ、前記触媒担持層を冷却して前記導入口から前記排出
口にかけての前記触媒担持体層の温度分布を低減させ
る、冷却媒体が流出入可能な複数の冷却層と、前記各冷
却層に接続され、前記各冷却層に前記冷却媒体を流入す
る冷却媒体流入手段と、を具備することを特徴とする。
本発明の一酸化炭素低減反応器では、前記各触媒担持層
と交互に配設され、前記触媒担持層を冷却して前記導入
口から前記排出口にかけての前記触媒担持体層の温度分
布を低減させる、冷却媒体が流出入可能な複数の冷却層
を備えるので、前記被処理ガスに含まれている一酸化炭
素を確実に低減させることができる。

【００１２】本発明の他の一酸化炭素低減反応器は、一
酸化炭素及び酸化剤を含む被処理ガスを導入する複数の
導入口及び前記一酸化炭素を低減させた処理ガスを排出
する複数の排出口を備え、かつ触媒を担持した触媒担持
体を有する複数の触媒担持体部を備えた複数の触媒担持
体層と、前記触媒担持層に接続され、前記各触媒担持層
に前記被処理ガスを導入する被処理ガス導入手段と、前
記各触媒担持層と交互に配設され、冷却媒体が流出入可
能な複数の冷却層と、前記各冷却層に接続され、前記各
冷却層に前記冷却媒体を流入する冷却媒体流入手段と、
を具備することを特徴とする。本発明の他の一酸化炭素
低減反応器では、一酸化炭素及び酸化剤を含む被処理ガ
スを導入する複数の導入口及び前記一酸化炭素を低減さ
せた処理ガスを排出する複数の排出口を備え、かつ触媒
を担持した触媒担持体を有する複数の触媒担持体部を備
えた複数の触媒担持体層を具備しているので、前記排出
口側の反応効率を向上させることができ、前記導入口か
ら前記排出口にかけての前記触媒担持体層の温度分布を
低減させることができる。

【００１３】本発明の他の一酸化炭素低減反応器は、一
酸化炭素及び酸化剤を含む被処理ガスを導入する複数の
導入口及び前記一酸化炭素を低減させた処理ガスを排出
する複数の排出口を備え、かつ触媒を担持した触媒担持
体を有する複数の触媒担持体部を備えた複数の触媒担持
体層と、前記触媒担持層に接続され、前記各触媒担持層
に前記被処理ガスを導入する被処理ガス導入手段と、前
記各触媒担持体部間に前記酸化剤を導入する酸化剤導入
手段と、前記各触媒担持層と交互に配設され、冷却媒体
が流出入可能な複数の冷却層と、前記各冷却層に接続さ
れ、前記各冷却層に前記冷却媒体を流入する冷却媒体流
入手段と、を具備することを特徴とする。本発明の他の
一酸化炭素低減反応器では、前記各触媒担持体部間に前
記酸化剤を導入する酸化剤導入手段を備えるので、反応
を分散させることができ、急激な温度上昇を抑制するこ
とができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明の第１の実施の形態に係る燃料電池システムについて
説明する。本実施の形態では、燃料電池システムとし
て、高分子型燃料電池システムを用いて説明する。図１
は本実施の形態に係る固体高分子型燃料電池システムの
構成を模式的に示した図である。図１に示すように、固
体高分子型燃料電池システム１は、固体高分子型燃料電
池２と、炭化水素系或いはアルコール系等の有機化合物
の燃料ガスを供給する燃料ガス供給系３とを備えてい
る。また、その他、燃料ガスから水素を主成分とする改
質ガスを生成させる改質器４と、改質ガスに含まれる一
酸化炭素を低減させる一酸化炭素変成器５と、一酸化炭
素変成器５から排出された改質ガスに含まれる一酸化炭
素を、さらに低減させる一酸化炭素低減反応器と、を備
えている。ここで、以下、燃料ガス供給系３を配設した
方を上流側とし、固体高分子型燃料電池２を配設した方
を下流側として説明する。固体高分子型燃料電池システ
ム１内での各装置の配列を具体的に説明すると、各装置
は、上流側から下流側にかけて、燃料ガス供給系３、改
質器４、一酸化炭素変成器５、一酸化炭素低減反応器
６、及び固体高分子型燃料電池２の順で配置されてい
る。また各装置は、配管で直列に接続されている。

【００１５】燃料ガス供給系３は、主に、例えば液体メ
タノール及び水の混合液体燃料を収容した液体燃料タン
ク３１と、液体燃料タンク３１から液体燃料を汲み出す
ポンプ３２と、液体燃料タンク３１からポンプ３２によ
り汲み出された液体燃料を気化させる気化器３３と、か
ら構成されている。ポンプ３２の作動を制御することに
より適量の燃料を汲み出すことができるようになってお
り、気化器３３で液体燃料を気化することにより液体燃
料を燃料ガスに変えることができるようになっている。

【００１６】気化器３３には、改質器４がコンプレッサ
ー７を介して接続されており、気化器３３により気化し
た燃料ガスがコンプレッサー７の作動で導入されるよう
になっている。また、この改質器４は、抵抗発熱体のよ
うな加熱手段を有しており、改質器４内に導入される燃
料ガス及び次に説明する水蒸気を加熱するようになって
いる。改質器４には、水蒸気及び空気を導入する水蒸気
導入系８及び空気導入系９がそれぞれ接続されている。
この水蒸気導入系８から水蒸気を改質器４に導入して、
燃料ガスとともに加熱することにより、改質器４内で水
蒸気改質反応が起こり、燃料ガスから水素を主成分とす
る改質ガスを生成するようになっている。また、空気導
入系９から空気を改質器４に導入することにより、改質
器４内で部分酸化反応が起り、上記したような改質ガス
を生成するようにもなっている。部分酸化反応を利用し
た改質ガスの生成方法は、空気内の酸素により熱が発生
するので、加熱手段を必要とせず、改質器４の省スペー
ス化を図ることができる。本実施の形態では、改質ガス
の生成方法として、水蒸気改質反応及び部分酸化反応の
両反応を用いている。

【００１７】改質器４には、一酸化炭素変成器５がコン
プレッサー１０を介して接続しており、改質器４で生成
された改質ガスが導入されるようになっている。一酸化
炭素変成器５内では、上記式（３）の右方向の反応（シ
フト反応）を起こして、改質ガスに含まれている一酸化
炭素を二酸化炭素に変えて一酸化炭素を低減させるよう
になっている。この一酸化炭素変成器５内で、改質ガス
から一酸化炭素を低減させることにより、固体高分子型
燃料電池２の後述するアノード電極の被毒を低減させる
ことができる。ただし、改質ガスに含まれる一酸化炭素
の濃度が低い場合には、この一酸化炭素変成器５を省略
することも可能である。

【００１８】一酸化炭素変成器５には、一酸化炭素低減
反応器６が、被処理ガス導入手段としてのコンプレッサ
ー１１を介して接続されている。また、一酸化炭素変成
器５と一酸化炭素低減反応器６との間の配管には、例え
ば空気のような一酸化炭素を酸化する酸化剤を収容した
酸化剤タンク１２がコンプレッサー１３を介して接続さ
れている。

【００１９】一酸化炭素低減反応器６には、固体高分子
型燃料電池２がコンプレッサー１４を介して接続されて
いる。固体高分子型燃料電池２は、主に、アノード電
極、カソード電極、及び固体高分子膜から構成されてい
る。また、この固体高分子型燃料電池２には、空気を固
体高分子型燃料電池２内に導入する空気導入系１５が接
続されている。固体高分子型燃料電池２は、アノード電
極に改質ガスが導入され、カソード電極に空気が導入さ
れることにより発電するようになっている。

【００２０】次に、本実施の形態に係る一酸化炭素低減
反応器６について説明する。図２は、本実施の形態に係
る一酸化炭素低減反応器６を模式的に示した斜視図であ
り、図３は、本実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器
６を模式的に示した垂直断面図である。図４は、本実施
の形態に係る一酸化炭素低減反応器６の内部を模式的に
示した垂直断面図であり、図５は、本実施の形態に係る
一酸化炭素低減反応器６の内部を模式的に示した平面図
である。図２〜図５に示すように、本実施の形態に係る
一酸化炭素低減反応器６は、箱型のケース２１を備えて
いる。このケース２１の上流側の面には、一酸化炭素変
成器５から排出された改質ガス及び酸化剤タンク１２か
ら導入された酸化剤（以下、改質ガス及び酸化剤の両方
を指す場合には、「被処理ガス」という。）をケース２
１内に導入するためケース導入口２２が形成されてい
る。さらに、このケース２１の下流側の面には、酸化剤
により酸化された一酸化炭素が低減した改質ガス（以
下、「処理ガス」という。）を排出するケース排出口２
３が設けられている。このケース排出口２３は、固体高
分子型燃料電池２に配管を介して接続されている。ケー
ス２１内には、ハニカム状に形成された流路２４を有す
る複数の触媒担持体層としてのハニカム触媒層２５、及
びハニカム触媒層２５と交互に積層された複数の冷却層
２６が収容されている。ここで、ハニカム状とは、貫通
する孔が複数設けられた形状のことをいい、孔の形状は
問わないものとする。即ち、孔の形状は、４角形、６角
形等の様々な形状を採用することができる。ハニカム触
媒層２５をハニカム状とすることにより被処理ガスとの
接触面積を大きくすることができる。また、以下、ハニ
カム触媒層２５の流路２４の上流側端部をハニカム触媒
層導入口といい、下流側端部をハニカム触媒層排出口と
いう。被処理ガスは導入口としてのハニカム触媒層導入
口２７から排出口としてのハニカム触媒層排出口２８に
向けて流路２４内を通過するようになっている。

【００２１】ハニカム触媒層２５は、例えばコージェラ
イト系のセラミックスのような一酸化炭素の酸化による
発熱に耐えられるような材料で例えば箱型に形成されて
いる。特に、金属で形成することが好ましい。ハニカム
触媒層２５を金属で形成することが好ましいとしたの
は、冷却層２６が一般的に金属で形成されているため、
伝熱特性を向上させることができ、一酸化炭素の酸化に
より温度が上昇したハニカム触媒層２５を効率良く冷却
することができるからである。さらに、金属の中でも、
ハニカム触媒層２５を銅で形成した場合には、伝熱特性
をより向上させることができ、アルミニウムで形成した
場合には、軽量化を図ることができる。また、各ハニカ
ム触媒層２５の各流路２４には、触媒を担持した触媒担
持体としてのベースが形成されている。触媒をベースに
担持させることにより、少量の触媒で、ベースを使用し
ない場合と同一の反応効率を得ることができる。また、
ベースに担持された触媒は、例えばニッケル或いはクロ
ムのような一酸化炭素を選択的に酸化させるような触媒
である。ここで、一酸化炭素を選択的に酸化させるよう
な触媒としたのは、改質ガスの主成分は水素であるの
で、水素より優先的に一酸化炭素を酸化させるためであ
る。また、特に、白金系触媒、ルテニウム系触媒、及び
パラジウム系触媒のような貴金属系触媒が好ましい。貴
金属系触媒が好ましいとしたのは、上記酸化反応の反応
効率を向上させることができるからである。本実施の形
態では、触媒として白金系触媒を担持させた場合につい
て説明する。なお、触媒をベースに担持させる方法とし
ては、含侵、溶射、電着、及びスパッタリング等が挙げ
られる。

【００２２】冷却層２６は、例えば箱型の金属から形成
されている。冷却層２６の上流側部分には、後述する冷
却媒体流入手段から供給される冷却媒体を冷却層２６内
に流入させる流入口２９が形成されている。また、冷却
層２６の下流側部分には、冷却媒体を冷却層２６から流
出させるための流出口３０が形成されている。上流側か
ら下流側に向けて冷却媒体を流すことで、一酸化炭素の
酸化反応によるハニカム触媒層２５のハニカム触媒層導
入口２７付近の急激な温度上昇を有効に抑えることがで
きる。温度が最も上昇する部分に最も冷却力が大きな状
態の冷却媒体を流すからである。また、各冷却層２６内
には、冷却媒体を流す流路３１が形成されている。この
流路３１の断面積は、流入口２９から流出口３０にかけ
て、徐々に増加（逓増）している。即ち、この流路３１
は、上流側から下流側にかけて、徐々に広くなるように
形成されている。なお、この流路３１は、例えば板状の
部材や管状の部材で形成することが可能である冷却層２
６の流入口２９には、冷却媒体を冷却層２６内に流入す
る冷却媒体流入手段３２が配管３３を介して接続されて
いる。この冷却媒体流入手段３２とは、具体的には例え
ば、冷却媒体を収容しておく冷却媒体タンク３４と、冷
却媒体タンク３４から冷却媒体を汲み上げて冷却層２６
内に流入させるポンプ３５とから構成されている。ま
た、冷却層２６の流出口３０から流出した冷却媒体を再
び冷却媒体タンク３４に戻して、循環させることも可能
である。冷却媒体流入手段３２から冷却層２６に流入さ
せる冷却媒体としては、固体高分子型燃料電池システム
１内で使用、消費、及び生成されたガス或いは液体を利
用することも可能である。例えば固体高分子型燃料電池
２に使用された冷却水、固体高分子型燃料電池２で生成
された生成水、及び固体高分子型燃料電池２に供給され
た空気を利用することが可能である。このようなガス或
いは液体を冷却層２６の冷却媒体として利用することに
よりランニングコストを低減させることができる。

【００２３】次に、固体高分子型燃料電池システム１内
で行われる発電のフローについて説明する。図６は本実
施の形態に係る固体高分子型燃料電池システム１全体の
フローを示すフローチャートである。まず、ポンプ３２
を作動させて、液体燃料タンク３１から液体燃料を汲み
出し、気化器３３に液体燃料を導入する。液体燃料が気
化器３３に導入されると、液体燃料が気化して燃料ガス
に変わる（ステップ１）。

【００２４】液体燃料を燃料ガスに変えた後、コンプレ
ッサー７を作動させるとともに水蒸気導入系８により燃
料ガス及び水蒸気を改質器４に導入し、加熱する。この
加熱により水蒸気改質反応が起こる。また、燃料ガス、
及び空気導入系９により空気を改質器４に導入し、混合
する。この混合により部分酸化反応が起こる。水蒸気改
質反応及び部分酸化反応により燃料ガスから水素を主成
分とする改質ガスを生成させる（ステップ２）。

【００２５】改質ガスを生成した後、コンプレッサー１
０を作動させて改質ガスを一酸化炭素変成器５に導入す
る。一酸化炭素変成器５内では、上記式（３）に示すよ
うなシフト反応が起こり、改質ガスに含まれている一酸
化炭素を二酸化炭素に変えて一酸化炭素を低減する（ス
テップ３）。

【００２６】一酸化炭素をある程度低減させた後、コン
プレッサー１３を作動させて、酸化剤タンク１２から酸
化剤を配管内に導入するとともに、コンプレッサー１１
を作動させて、被処理ガスをケース導入口２２から一酸
化炭素低減反応器６内に導入する。また、被処理ガスを
導入するとともにポンプ３５を作動させて冷却媒体タン
ク３４から冷却媒体を汲み上げ、冷却媒体を流入口２９
から冷却層２６内に流入させる。被処理ガスがハニカム
触媒層導入口２７を通過してハニカム触媒層６６の流路
２４内に入ると、ベースに担持された触媒表面上に改質
ガス中の一酸化炭素、及び酸化剤中の酸素が付着する。
この触媒表面上に付着した一酸化炭素及び酸素は上記式
（１）の反応により、触媒表面上から離間する。即ち一
酸化炭素は酸化されて、ニ酸化炭素となって、離間す
る。その後、一酸化炭素の低減した処理ガスをハニカム
触媒層排出口２８及びケース排出口２３を介して一酸化
炭素低減反応器６から排出する（ステップ４）。ここ
で、本実施の形態では、ハニカム触媒層導入口２７から
ハニカム触媒層排出口２８にかけてのハニカム触媒層２
５の温度分布を低減させることができるので、被処理ガ
スに含まれている一酸化炭素を確実に低減させることが
できる。即ち、被処理ガスを導入するとともに冷却媒体
を流入口２９から冷却層２６内に流入させている。この
冷却層２６の流路３１は、流入口２９から流出口３０に
かけて、徐々に広くなるように形成されているので、冷
却層２６の冷却力が、ハニカム触媒層導入口２７からハ
ニカム触媒層排出口２８にかけて徐々に減少（逓減）す
るようになっている。従って、温度上昇が高い部分には
冷却力を大きし、温度上昇が低い部分には冷却力を小さ
くするので、ハニカム触媒層導入口２７からハニカム触
媒層排出口２８にかけてのハニカム触媒層２５の温度分
布を低減させることができる。よって、ハニカム触媒層
２５全体を、一酸化炭素を確実に低減させる最適な温度
に維持することができ、例えば数ｐｐｍ以下まで、被処
理ガスに含まれている一酸化炭素を低減させることがで
きる。

【００２７】処理ガスを一酸化炭素低減反応器６から排
出した後、コンプレッサー１４を作動させて改質ガスを
固体高分子型燃料電池２内に導入するとともに、空気導
入系１５により空気を固体高分子型燃料電池２内に導入
して発電させる（ステップ５）。

【００２８】（第２の実施の形態）以下、本発明の第２
の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器について説明
する。なお、以下本実施の形態以降の実施の形態のうち
先行する実施の形態と重複する内容については説明を省
略する。本実施の形態では、冷却層をほぼ等しく分割し
て複数の冷却部を形成し、各冷却部に上流側の冷却部か
ら下流側の冷却部にかけて冷却媒体の流量が徐々に減少
するように冷却媒体を流入する構成とした。図７は、本
実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器の内部を模式的
に示した垂直断面図であり、図８は、本実施の形態に係
る一酸化炭素低減反応器の内部を模式的に示した平面図
である。図７及び図８に示すように、本実施の形態に係
る冷却層４０は、ほぼ等しく複数に分割されており、こ
の分割により複数の例えば箱型の冷却部４１が形成され
ている。また、各冷却部４１には冷却媒体流入手段４２
のポンプ４３が接続している。この各ポンプ４３には各
ポンプ４３の作動を制御する冷却媒体流入制御部４４が
電気的に接続されており、各冷却部４１に流入させる冷
却媒体の流量を制御するようになっている。具体的に
は、この冷却媒体流入制御部４４は、例えば上流側の冷
却部４１から下流側の冷却部４１にかけて、冷却媒体の
流量が徐々に減少するようにポンプ４３の作動を制御す
るようになっている。

【００２９】このように、本実施の形態では、冷却層４
０をほぼ均等に分割して複数の冷却部４１を形成し、被
処理ガスに含まれている一酸化炭素を低減させる際に、
冷却媒体流入制御部４４で各冷却部４１に流入する冷却
媒体の流量を制御するので、被処理ガスに含まれている
一酸化炭素をより確実に低減させることができる。即
ち、被処理ガスに含まれている一酸化炭素を低減させる
際に、冷却媒体流入制御部４４でポンプ４３の作動を制
御することにより、各冷却部４１には、上流側の冷却部
４１から下流側の冷却部４１にかけて徐々に減少するよ
うな流量の冷却媒体が流入する。その結果、冷却層４０
の冷却力を上流側から下流側にかけて徐々に減少させる
ことができる。従って、温度上昇が高い部分には冷却力
を大きくし、温度上昇が低い部分には冷却力を小さくす
るので、ハニカム触媒層２５全体を最適な温度に維持す
ることができる。よって、被処理ガスに含まれている一
酸化炭素を確実に低減させることができる。

【００３０】（第３の実施の形態）以下、本発明の第３
の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器について説明
する。本実施の形態では、冷却層を上流側から下流側に
かけて体積が逓増するように分割して複数の冷却部を形
成し、各冷却部にほぼ等しい流量の前記冷却媒体を流入
する構成とした。図９は、本実施の形態に係る一酸化炭
素低減反応器の内部を模式的に示した垂直断面図であ
り、図１０は、本実施の形態に係る一酸化炭素低減反応
器の内部を模式的に示した平面図である。図９及び図１
０に示すように、本実施の形態の冷却層５０は、上流側
から下流側にかけて体積が徐々に増加するように複数に
分割されており、この分割により複数の冷却部５１が形
成されている。また、各冷却部５１には冷却媒体流入手
段５２のポンプ５３が接続している。この各ポンプ５３
には各ポンプ５３の作動を制御する冷却媒体流入制御部
５４が接続しており、各冷却部５１に流入させる冷却媒
体の流量を制御するようになっている。具体的には、こ
の冷却媒体流入制御部５４は、例えば上流側の冷却部５
１から下流側の冷却部５１にかけて、冷却媒体の流量が
ほぼ均一になるように各ポンプ５３を制御するようにな
っている。

【００３１】このように、本実施の形態では、冷却層５
０を上流側から下流側にかけて体積が徐々に増加するよ
うに分割して複数に冷却部５１を形成し、被処理ガスに
含まれている一酸化炭素を低減させる際に、冷却媒体流
入制御部５４で各冷却部５１に流入する冷却媒体の流量
を制御するので、被処理ガスに含まれている一酸化炭素
をより確実に低減させることができる。即ち、改質ガス
に含まれている一酸化炭素を低減させる際に、冷却媒体
流入制御部５４の制御により、各冷却部５１には、上流
側の冷却部５１から下流側の冷却部５１にかけてほぼ均
一な流量の冷却媒体が流入する。その結果、冷却層５０
の冷却力を上流側から下流側にかけて徐々に減少させる
ことができる。従って、温度上昇が高い部分には冷却力
を大きくし、温度上昇が低い部分には冷却力を小さくす
るので、ハニカム触媒層２５全体を最適な温度に維持す
ることができる。よって、被処理ガスに含まれている一
酸化炭素を確実に低減させることができる。

【００３２】（第４の実施の形態）以下、本発明の第４
の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器について説明
する。本実施の形態では、冷却層の上流側から下流側に
かけての長さを、ハニカム触媒層の同方向の長さより短
く形成する構成とした。図１１は、本実施の形態に係る
一酸化炭素低減反応器の内部を模式的に示した垂直断面
図であり、図１２は、本実施の形態に係る一酸化炭素低
減反応器の内部を模式的に示した平面図である。図１１
及び図１２に示すように、本実施の形態の冷却層６０
は、上流側から下流側にかけての長さが、ハニカム触媒
層２５の同方向の長さより短く形成されている。具体的
には例えば、冷却層６０の長さを、ハニカム触媒層導入
口２７からハニカム触媒層２５の中腹部までの長さと等
しくする。なお、冷却層６０を設けない部分は、断熱構
造とする。

【００３３】このように、本実施の形態では、冷却層６
０の上流側から下流側にかけての長さを、ハニカム触媒
層６０の同方向の長さより短く形成することにより、被
処理ガスに含まれている一酸化炭素をより確実に低減さ
せることができる。即ち、一酸化炭素を酸化させる反応
は、ハニカム触媒層導入口２７付近での反応速度が大き
いため、ハニカム触媒層導入口２７からハニカム触媒層
２５の中腹部までに反応がほぼ終了する。従って、ハニ
カム触媒層排出口２８付近では、反応が起き難いので、
発熱量が小さい。ここで、ハニカム触媒層出口２８付近
を冷却すると、過剰な温度低下を引き起こす可能性があ
る。しかし、本実施の形態では、冷却層６０の上流側か
ら下流側にかけての長さを、ハニカム触媒層２５の同方
向の長さより短く形成している。従って、ハニカム触媒
層排出口２８付近の過剰な温度低下を防ぐことができ
る。よって、ハニカム触媒層２５全体を最適な温度に維
持することができ、被処理ガスに含まれている一酸化炭
素を確実に低減させることができる。また、冷却層６０
の省スペース化を図ることができるとともに冷却層６０
に流入させる冷却媒体を節約することができる。

【００３４】（第５の実施の形態）以下、本発明の第５
の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器について説明
する。本実施の形態では、ハニカム触媒層の内部をほぼ
等しく分割して複数のハニカム触媒部を形成する構成と
した。図１３は、本実施の形態に係る一酸化炭素低減反
応器の内部を模式的に示した垂直断面図であり、図１４
は、本実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器の内部を
模式的に示した平面図である。図１３及び図１４に示す
ように、本実施の形態に係るハニカム触媒層７０は、内
部が複数に分割されており、この分割によりハニカム触
媒層７０の内部に複数のハニカム触媒部７１が形成され
ている。ハニカム触媒層７０内部をほぼ等しく分割して
複数のハニカム触媒部７１を形成することにより、触媒
と被処理ガスとの接触する接触確率が向上するようにな
っている。なお、本実施の形態に係る冷却層７２の冷却
力は、ほぼ均一になっている。

【００３５】次に、本実施の形態に係る被処理ガスのハ
ニカム触媒層７０内での反応について説明する。複数の
ハニカム触媒部７１を有するハニカム触媒層７０のハニ
カム触媒層導入口７３から被処理ガスを導入する。ここ
で、上流側から下流側にかけて、順に第１のハニカム触
媒部、第２のハニカム触媒部、……、第ｎのハニカム触
媒部とする。導入された被処理ガスは、第１のハニカム
触媒部の流路内で反応するが、反応せずに第１のハニカ
ム触媒部の流路内を通過した被処理ガスは、他の流路を
通過した被処理ガスと混合されて、第２のハニカム触媒
部に導入される。第２のハニカム触媒部に導入された被
処理ガスは、流路内で反応し、処理ガスになる。また、
第２のハニカム触媒部の流路内で反応せずに通過した被
処理ガスは、他の流路を通過した被処理ガスと混合され
て、第３のハニカム触媒部に導入される。以下、同様に
第４のハニカム触媒部、……、第ｎの触媒部に混合され
た被処理ガスが導入される。

【００３６】このように、本実施の形態では、ハニカム
触媒層７０の内部をほぼ等しく分割して複数のハニカム
触媒部７１を形成することにより、被処理ガスに含まれ
ている一酸化炭素をより確実に低減させることができ
る。即ち、ハニカム触媒層７０内部をほぼ等しく分割し
て複数のハニカム触媒部７１を形成することにより、被
処理ガスが混合され、触媒と被処理ガスとの接触確率が
向上する。その結果、下流側のハニカム触媒部７１にお
いても、被処理ガスが反応して、発熱するようになる。
従って、ハニカム触媒層導入口７３からハニカム触媒層
排出口７４にかけてのハニカム触媒層７０の温度分布が
低減する。よって、冷却層７２でハニカム触媒層を均一
に冷却した場合であっても、ハニカム触媒層７０全体を
最適な温度に維持することができ、被処理ガスに含まれ
ている一酸化炭素を確実に低減させることができる。

【００３７】（第６の実施の形態）以下、本発明の第６
の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器について説明
する。本実施の形態では、ハニカム触媒部を、流路の数
がハニカム触媒層導入口側のハニカム触媒部からハニカ
ム触媒層排出口側のハニカム触媒部にかけて、徐々に増
加するように形成する構成とした。図１５は、本実施の
形態に係る一酸化炭素低減反応器の内部を模式的に示し
た垂直断面図であり、図１６は、本実施の形態に係る一
酸化炭素低減反応器の内部を模式的に示した平面図であ
る。図１５及び図１６に示すように、本実施の形態に係
るハニカム触媒層８０の内部には、第５の実施の形態に
記載したような複数のハニカム触媒部８１が形成されて
いる。ここで、各ハニカム触媒部８１は、流路８２の数
がハニカム触媒層導入口８３側のハニカム触媒部８１か
らハニカム触媒層排出口８４側のハニカム触媒部８１に
かけて、徐々に増加するように形成されている。流路８
４の数をハニカム触媒層導入口８３側のハニカム触媒部
８１からハニカム触媒層排出口８４側のハニカム触媒部
８１にかけて、徐々に増加するように形成することによ
り、ハニカム触媒層導入口８３からハニカム触媒層排出
口８４にかけて、触媒と被処理ガスとの接触する接触確
率を向上させ、ハニカム触媒層排出口８４側において
も、確実に反応が起こるようにようになっている。

【００３８】次に、本実施の形態に係る被処理ガスのハ
ニカム触媒層８０内での反応について説明する。複数の
ハニカム触媒部８１を有するハニカム触媒層８０のハニ
カム触媒層導入口８３から被処理ガスを導入する。ここ
で、本実施の形態では、流路８２の数がハニカム触媒層
導入口８３側のハニカム触媒部８１からハニカム触媒層
排出口８４側のハニカム触媒部８１にかけて、徐々に増
加するように形成されている。即ち、被処理ガスの反応
速度は第１のハニカム触媒部から第ｎのハニカム触媒部
にかけて大きくなっている。従って、第１のハニカム触
媒部に導入された被処理ガスは、第１のハニカム触媒部
で反応せずに通過する可能性が大きくなる。第１のハニ
カム触媒部を通過した被処理ガスは、第２のハニカム触
媒部から第ｎのハニカム触媒部にかけて徐々に反応よう
になる。

【００３９】このように、本実施の形態では、複数のハ
ニカム触媒部８１を、流路８２の数がハニカム触媒層導
入口８３側のハニカム触媒部８１からハニカム触媒層排
出口８４側のハニカム触媒部８１にかけて、徐々に増加
するように形成するので、被処理ガスに含まれている一
酸化炭素をより確実に低減させることができる。即ち、
流路８２の数がハニカム触媒層導入口８３側のハニカム
触媒部８１からハニカム触媒層排出口８４側のハニカム
触媒部８１にかけて、徐々に増加するように形成するこ
とにより、被処理ガスの反応がハニカム触媒層導入口８
３側からハニカム触媒層排出口８４側にかけて徐々に起
こるようになる。その結果、ハニカム触媒層導入口８３
からハニカム触媒層排出口８４にかけてのハニカム触媒
層８０の温度分布が低減する。従って、冷却層７２でハ
ニカム触媒層８０を均一に冷却した場合であっても、ハ
ニカム触媒層８０全体を最適な温度に維持することがで
き、被処理ガスに含まれている一酸化炭素をより確実に
低減させることができる。

【００４０】（第７の実施の形態）以下、本発明の第７
の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器について説明
する。本実施の形態では、ハニカム触媒部のベースに担
持させる触媒の量をハニカム触媒層導入口側のハニカム
触媒部からハニカム触媒層排出口側のハニカム触媒部に
かけて、徐々に増加させる構成とした。図１７は、本実
施の形態に係る一酸化炭素低減反応器の内部を模式的に
示した垂直断面図であり、図１８は、本実施の形態に係
る一酸化炭素低減反応器の内部を模式的に示した平面図
である。図１７及び図１８に示すように、本実施の形態
に係るハニカム触媒層９０の内部には、第５の実施の形
態に記載したような複数のハニカム触媒部９１が形成さ
れている。ここで、各ハニカム触媒部９１の触媒の量
は、ハニカム触媒層導入口９２側のハニカム触媒部９１
からハニカム触媒層排出口９３側のハニカム触媒部９１
にかけて、徐々に増加している。触媒の量をハニカム触
媒層導入口９２側のハニカム触媒部８１からハニカム触
媒層排出口９３側のハニカム触媒部８１にかけて、徐々
に増加することにより、ハニカム触媒層導入口９２から
ハニカム触媒層排出口９３にかけて、触媒と被処理ガス
との接触する接触確率を向上させ、ハニカム触媒層排出
口９３側においても、確実に反応が起こるようにように
なっている。

【００４１】次に、本実施の形態に係る被処理ガスのハ
ニカム触媒層９０内での反応について説明する。複数の
ハニカム触媒部９１を有するハニカム触媒層９０のハニ
カム触媒層導入口９２から被処理ガスを導入する。ここ
で、本実施の形態では、触媒の量がハニカム触媒層導入
口９２側のハニカム触媒部９１からハニカム触媒層排出
口９３側のハニカム触媒部９１にかけて、徐々に増加し
ている。即ち、被処理ガスが第１のハニカム触媒部から
第ｎのハニカム触媒部に進むにつれて反応し易くなって
いる。従って、第１のハニカム触媒部に導入された被処
理ガスは、第１のハニカム触媒部で反応するより、通過
する方が多くなる。第１のハニカム触媒部を通過した被
処理ガスは、第２のハニカム触媒部から第ｎのハニカム
触媒部にかけて徐々に反応ようになる。

【００４２】このように、本実施の形態では、ハニカム
触媒部９１のベースに担持させる触媒の量をハニカム触
媒層導入口９２側のハニカム触媒部９１からハニカム触
媒層排出口９３側のハニカム触媒部９１にかけて、徐々
に増加させるので、被処理ガスに含まれている一酸化炭
素をより確実に低減させることができる。即ち、触媒の
量をハニカム触媒層導入口９２側のハニカム触媒部９１
からハニカム触媒層排出口９３側のハニカム触媒部９１
にかけて、徐々に増加させることにより、被処理ガスの
反応がハニカム触媒層導入口９２からハニカム触媒層排
出口９３にかけて徐々に起こるようになる。その結果、
ハニカム触媒層導入口９２からハニカム触媒層排出口９
３にかけてのハニカム触媒層９１の温度分布が低減す
る。従って、冷却層７２でハニカム触媒層９１を均一に
冷却した場合であっても、ハニカム触媒層９１全体を、
一酸化炭素を確実に低減させる最適な温度に維持するこ
とができ、被処理ガスに含まれている一酸化炭素をより
確実に低減させることができる。

【００４３】（第８の実施の形態）以下、本発明の第８
の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器について説明
する。本実施の形態では、各ハニカム触媒部間の空間に
酸化剤を導入する構成とした。図１９は、本実施の形態
に係る一酸化炭素低減反応器の内部を模式的に示した垂
直断面図であり、図２０は、本実施の形態に係る一酸化
炭素低減反応器の内部を模式的に示した平面図である。
図１９及び図２０に示すように、本実施の形態に係るハ
ニカム触媒層１００の内部には、上述したような複数の
ハニカム触媒部１０１が形成されている。ここで、ハニ
カム触媒部１０１とハニカム触媒部１０１との間には、
酸化剤を導入する酸化剤導入手段としての配管１０２及
びコンプレッサー１０３が接続している。この配管１０
２は、酸化剤タンク１２にも接続しており、コンプレッ
サー１０３を作動させることにより酸化剤タンク１２に
収容した酸化剤をハニカム触媒部１０１とハニカム触媒
部１０１との間の空間に酸化剤を導入するようになって
いる。また、各コンプレッサー１０３には各コンプレッ
サー１０３の作動を制御する酸化剤導入制御部１０４が
電気的に接続されており、各ハニカム触媒部１０１間の
空間に導入する酸化剤の量を制御するようになってい
る。ここで、各ハニカム触媒１０１間に導入される酸化
剤の量は、被処理ガスに含まれる一酸化炭素濃度、被処
理ガスの流量、又は負荷変動に応じて設定される。

【００４４】次に、本実施の形態に係る被処理ガスのハ
ニカム触媒層１００内での反応について説明する。複数
のハニカム触媒部１０１を有するハニカム触媒層１００
のハニカム触媒層導入口１０５から被処理ガスを導入す
る。ここで、本実施の形態では、ハニカム触媒層導入口
１０５に酸化剤を導入するとともに各ハニカム触媒部間
にコンプレッサー１０３を作動させて酸化剤を導入して
いる。即ち、各ハニカム触媒部１０１間の空間に新たな
酸化剤が導入されるので、反応が分散する。

【００４５】このように、本実施の形態では、各ハニカ
ム触媒部１０１間の空間に酸化剤を導入するので、被処
理ガスに含まれている一酸化炭素をより確実に低減させ
ることができる。即ち、各ハニカム触媒部１０１間の空
間に酸化剤を導入することにより、反応が分散する。そ
の結果、ハニカム触媒層導入口１０５からハニカム触媒
層排出口１０６にかけてハニカム触媒層１００の温度分
布が低減する。従って、冷却層７２でハニカム触媒層１
００を均一に冷却した場合であっても、ハニカム触媒層
１００全体を、一酸化炭素を確実に低減させる最適な温
度に維持することができ、被処理ガスに含まれている一
酸化炭素をより確実に低減させることができる。

【００４６】なお、本発明は上記実施の形態の記載内容
に限定されるものではなく、構造や材質、各部材の配置
等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能で
ある。例えば上記第２の実施の形態では、冷却媒体の流
量を変えて、ハニカム触媒層２５の温度分布を低減させ
ているが、各冷却部４１に種類の異なる冷却媒体を流入
させて、ハニカム触媒層の温度分布を低減させることも
可能である。即ち、ハニカム触媒層導入口２７側には冷
却力の大きい冷却媒体を、ハニカム触媒層排出口２８側
には冷却力の小さい冷却媒体を導入する。

【００４７】また、上記第５の実施の形態では、複数の
ハニカム触媒部７１を形成して、被処理ガスから確実に
一酸化炭素を低減しているが、さらに、異なる種類の触
媒を担持させて、より確実に被処理ガスから一酸化炭素
を低減することも可能である。具体的には例えば、２つ
のハニカム触媒部７１が存在する場合には、ハニカム触
媒層導入口７３側のハニカム触媒部７１に白金系触媒を
担持させ、ハニカム触媒排出口７４側のハニカム触媒部
７１にルテニウム系触媒を担持させる。ここで、ハニカ
ム触媒層導入口７３側に白金系触媒を、ハニカム触媒排
出口７４側にルテニウム系触媒を担持させることとした
のは、ハニカム触媒層導入口７３側にルテニウム系触媒
を担持させると、一酸化炭素の酸化反応による発熱で、
次式（４）に示すような反応が進み、大量の水素が消費
してしまうからである。

【化４】 ハニカム触媒層導入口７３側のハニカム触媒部７１に白
金系触媒を担持させ、ハニカム触媒排出口７４側のハニ
カム触媒部７１にルテニウム系触媒を担持させること
で、白金系触媒で大部分の一酸化炭素を二酸化炭素に変
え、その後に、ルテニウム系触媒で僅かの一酸化炭素を
メタンに変えることができ、より確実に被処理ガスから
一酸化炭素を低減することができる。また、同様にハニ
カム触媒層導入口７３側にパラジウム系触媒を担持さ
せ、ハニカム触媒排出口７４側にルテニウム系触媒を担
持させてもよい。さらに、上記では２つのハニカム触媒
部７１に２種類の触媒を担持させた場合について説明し
たが、ハニカム触媒部７１の数と触媒の種類の数とは異
なってもよい。

【００４８】また、第１〜第８の実施の形態では、一酸
化炭素低減反応器を固体高分子型燃料電池システム１内
に配設しているが、一酸化炭素を低減させる目的であれ
ば、他のシステム或いは装置内に配設することも可能で
ある。

【００４９】

【発明の効果】以上、詳説したように、本発明の一酸化
炭素低減反応方法及び一酸化炭素低減反応器によれば、
被処理ガスに含まれている一酸化炭素を確実に低減させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る固体高分子型燃料電池
システムの構成を模式的に示した図である。

【図２】第１の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器
を模式的に示した斜視図である。

【図３】第１の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器
を模式的に示した垂直断面図である。

【図４】第１の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器
の内部を模式的に示した垂直断面図である。

【図５】第１の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器
の内部を模式的に示した平面図である。

【図６】第１の実施の形態に係る固体高分子型燃料電池
システム全体のフローを示すフローチャートである。

【図７】第２の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器
の内部を模式的に示した垂直断面図である。

【図８】第２の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器
の内部を模式的に示した平面図である。

【図９】第３の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応器
の内部を模式的に示した垂直断面図である。

【図１０】第３の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応
器の内部を模式的に示した平面図である。

【図１１】第４の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応
器の内部を模式的に示した垂直断面図である。

【図１２】第４の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応
器の内部を模式的に示した平面図である。

【図１３】第５の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応
器の内部を模式的に示した垂直断面図である。

【図１４】第５の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応
器の内部を模式的に示した平面図である。

【図１５】第６の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応
器の内部を模式的に示した垂直断面図である。

【図１６】第６の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応
器の内部を模式的に示した平面図である。

【図１７】第７の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応
器の内部を模式的に示した垂直断面図である。

【図１８】第７の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応
器の内部を模式的に示した平面図である。

【図１９】第８の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応
器の内部を模式的に示した垂直断面図である。

【図２０】第８の実施の形態に係る一酸化炭素低減反応
器の内部を模式的に示した平面図である。

【符号の説明】

６…一酸化炭素低減反応器 １１、１０３…コンプレッサー ２４、８２…流路 ２５、７０、８０、９０、１００…ハニカム触媒層 ２６、４０、５０、６０、７２…冷却層 ２７、７３、８３、９２、１０５…ハニカム触媒層導入
口 ２８、７４、８４、９３、１０６…ハニカム触媒層排出
口 ３１…流路 ３２、４２、５２…冷却媒体流入手段 ４１、５１…冷却部 ４４、５４…冷却媒体流入制御部 ７１、８１、９１、１０１…ハニカム触媒部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 亮 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 鈴木 信和 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 Ｆターム(参考） 4G040 EA02 EA03 EA06 EB31 EB46 5H026 AA06 5H027 AA06 BA17 KK31 MM12 MM16

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の冷却層と交互に配設され、触媒を
   担持した複数の触媒担持体層に一酸化炭素及び酸化剤を
   含む被処理ガスを導入し、前記被処理ガス中の一酸化炭
   素を酸化して低減させ、一酸化炭素の低減した処理ガス
   を排出する一酸化炭素低減方法であって、 前記冷却層に冷却媒体を流出入し、前記被処理ガスの導
   入側から前記処理ガスの排出側にかけての前記触媒担持
   体層の温度分布を低減させながら前記一酸化炭素を低減
   させることを特徴とする一酸化炭素低減方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の一酸化炭素低減方法であ
   って、前記冷却層の冷却力が、前記導入側から前記排出
   側にかけて、逓減するように前記冷却層に前記冷却媒体
   を流入することを特徴とする一酸化炭素低減方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載の一酸化炭素低減方法であ
   って、前記冷却層が、前記冷却媒体を流す流路を有して
   おり、前記流路が前記導入側から前記排出側にかけて断
   面積が逓増するように形成されていることを特徴とする
   一酸化炭素低減方法。
4. 【請求項４】 請求項２記載の一酸化炭素低減方法であ
   って、前記冷却層が、前記冷却層をほぼ等しく分割して
   形成した複数の冷却部を有しており、前記各冷却部に前
   記導入側の冷却部から前記排出側の冷却部にかけて前記
   冷却媒体の流量が逓減するように前冷却媒体を流入する
   ことを特徴とする一酸化炭素低減方法。
5. 【請求項５】 請求項２記載の一酸化炭素低減方法であ
   って、前記冷却層が、前記冷却層を前記導入側から前記
   排出側にかけて体積が逓増するように分割して形成した
   複数の冷却部を有しており、前記各冷却部にほぼ等しい
   流量の前記冷却媒体を流入することを特徴とする一酸化
   炭素低減方法。
6. 【請求項６】 請求項１記載の一酸化炭素低減方法であ
   って、前記触媒担持体層が、前記触媒担持層を分割して
   形成した複数の触媒担持体部を有していることを特徴す
   る一酸化炭素低減方法。
7. 【請求項７】 請求項６記載の一酸化炭素低減方法であ
   って、前記各触媒担持体部が前記被処理ガス及び前記処
   理ガスを流す流路を有しており、前記流路の数が、前記
   導入側の触媒担持体部から前記排出側の触媒担持体部に
   かけて、逓増していることを特徴とする一酸化炭素低減
   方法。
8. 【請求項８】 請求項６記載の一酸化炭素低減方法であ
   って、前記各触媒担持体部に担持されている前記触媒の
   量が、前記導入側の触媒担持体部から前記排出側の触媒
   担持体部にかけて、逓増していることを特徴とする一酸
   化炭素低減方法。
9. 【請求項９】 一酸化炭素及び酸化剤を含む被処理ガス
   を導入する複数の導入口及び前記一酸化炭素を低減させ
   た処理ガスを排出する複数の排出口を有し、かつ触媒を
   担持した触媒担持体を有する複数の触媒担持体層と、 前記触媒担持層に接続され、前記各触媒担持層に前記被
   処理ガスを導入する被処理ガス導入手段と、 前記各触媒担持層と交互に配設され、前記触媒担持層を
   冷却して前記導入口から前記排出口にかけての前記触媒
   担持体層の温度分布を低減させる、冷却媒体が流出入可
   能な複数の冷却層と、前記各冷却層に接続され、前記各
   冷却層に前記冷却媒体を流入する冷却媒体流入手段と、 を具備することを特徴とする一酸化炭素低減反応器。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の一酸化炭素低減反応器
    であって、前記冷却層は、前記導入口から前記排出口に
    かけて、前記冷却層の冷却力が逓減するように形成され
    ていることを特徴とする一酸化炭素逓減反応器。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の一酸化炭素低減反応
    器であって、前記各冷却層が、前記冷却媒体を流す流路
    を有しており、前記流路が前記導入口から前記排出口に
    かけて、断面積が逓増するように形成されていることを
    特徴とする一酸化炭素低減反応器。
12. 【請求項１２】 請求項１０記載の一酸化炭素低減反応
    器であって、前記冷却層が、前記各冷却層をほぼ等しく
    分割して形成した複数の冷却部を有しており、前記各冷
    却部に前記導入口側の冷却部から前記排出口側の冷却部
    にかけて逓減した流量の前記冷却媒体を流入するように
    前記冷却媒体流入手段を制御する冷却媒体流入制御手段
    をさらに具備することを特徴とする一酸化炭素低減反応
    器。
13. 【請求項１３】 請求項１０記載の一酸化炭素低減反応
    器であって、前記冷却層が、前記冷却層を前記導入側か
    ら前記排出側にかけて体積が逓増するように分割して形
    成した複数の冷却部を有しており、前記各冷却部にほぼ
    等しい流量の前記冷却媒体を流入するように前記冷却媒
    体流入手段を制御する冷却媒体流入制御手段をさらに具
    備することを特徴とする一酸化炭素低減反応器。
14. 【請求項１４】 請求項９記載の一酸化炭素低減反応器
    であって、前記各冷却層の前記導入口側から前記排出口
    側にかけての長さは、前記各触媒担持体層の前記導入口
    から前記排出口までの長さより短く形成されていること
    を特徴する一酸化炭素低減反応器。
15. 【請求項１５】 一酸化炭素及び酸化剤を含む被処理ガ
    スを導入する複数の導入口及び前記一酸化炭素を低減さ
    せた処理ガスを排出する複数の排出口を備え、かつ触媒
    を担持した触媒担持体を有する複数の触媒担持体部を備
    えた複数の触媒担持体層と、 前記触媒担持層に接続され、前記各触媒担持層に前記被
    処理ガスを導入する被処理ガス導入手段と、 前記各触媒担持層と交互に配設され、冷却媒体が流出入
    可能な複数の冷却層と、 前記各冷却層に接続され、前記各冷却層に前記冷却媒体
    を流入する冷却媒体流入手段と、 を具備することを特徴とする一酸化炭素低減反応器。
16. 【請求項１６】 請求項１５記載の一酸化炭素低減反応
    器であって、前記各触媒担持体部が前記被処理ガス及び
    前記処理ガスを流す流路を有しており、前記流路の数
    が、前記導入口側の触媒担持体部から前記排出口側の触
    媒担持体部にかけて、逓増していることを特徴とする一
    酸化炭素低減反応器。
17. 【請求項１７】 請求項１５記載の一酸化炭素低減反応
    器であって、前記各触媒担持体部に担持させた前記触媒
    の量が、前記導入口側の触媒担持体部から前記排出口側
    の触媒担持体部にかけて、逓増していることを特徴とす
    る一酸化炭素低減反応器。
18. 【請求項１８】 請求項１５〜１７のいずれか１項に記
    載の一酸化炭素低減反応器であって、前記各触媒担持体
    部の触媒担持体が、異なる触媒を担持していることを特
    徴とする一酸化炭素低減反応器。
19. 【請求項１９】 請求項９〜１７のいずれか１項に記載
    の一酸化炭素低減反応器であって、前記各触媒担持体層
    は、金属から形成されていることを特徴とする一酸化炭
    素低減反応器。
20. 【請求項２０】 請求項９〜１９記載のいずれか１項に
    記載の一酸化炭素低減反応器であって、前記触媒は、貴
    金属であることを特徴とする一酸化炭素低減反応器。
21. 【請求項２１】 一酸化炭素及び酸化剤を含む被処理ガ
    スを導入する複数の導入口及び前記一酸化炭素を低減さ
    せた処理ガスを排出する複数の排出口を備え、かつ触媒
    を担持した触媒担持体を有する複数の触媒担持体部を備
    えた複数の触媒担持体層と、前記触媒担持層に接続さ
    れ、前記各触媒担持層に前記被処理ガスを導入する被処
    理ガス導入手段と、前記各触媒担持体部間に前記酸化剤
    を導入する酸化剤導入手段と、前記各触媒担持層と交互
    に配設され、冷却媒体が流出入可能な複数の冷却層と、
    前記各冷却層に接続され、前記各冷却層に前記冷却媒体
    を流入する冷却媒体流入手段と、を具備することを特徴
    とする一酸化炭素低減反応器。