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JP2005087784A - Reactor - Google Patents

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JP2005087784A
JP2005087784A JP2003321239A JP2003321239A JP2005087784A JP 2005087784 A JP2005087784 A JP 2005087784A JP 2003321239 A JP2003321239 A JP 2003321239A JP 2003321239 A JP2003321239 A JP 2003321239A JP 2005087784 A JP2005087784 A JP 2005087784A
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Japan
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plate
reaction
gas
plates
catalyst
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Withdrawn
Application number
JP2003321239A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinji Saito
藤 慎 二 斉
Kenzo Yasuda
田 賢 三 安
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NHK Spring Co Ltd
Original Assignee
NHK Spring Co Ltd
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Publication date
Application filed by NHK Spring Co Ltd filed Critical NHK Spring Co Ltd
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

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  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

【課題】ガスケットを用いることなく、ガス洩れを防止することが可能な反応器の構造とする。
【解決手段】触媒が充填されて触媒とガスとの反応が行われる反応室2aが周囲との離隔状態で形成されると共に、反応室2aにガスを供給するガス供給路2b及び反応室2aからガスを排出するガス排出路2cが形成された金属製の複数の反応プレート2と、ガス流路4bが形成され、反応室2aを板厚方向から覆うように反応プレート2の間に重ね合わせ状態に配置されて隣接する反応プレート2を分離する分離プレート4と、ガス流路が形成され、反応プレート2と分離プレート4との重ね合わせ状態を両側から挟み込むカバープレート5,6とを備える。反応プレート2、分離プレート3及びカバープレート5,6における重ね合わせ面が拡散接合またはろう付けによって接合されている。
【選択図】図1
[PROBLEMS] To provide a reactor structure capable of preventing gas leakage without using a gasket.
A reaction chamber 2a in which a reaction between a catalyst and a gas is performed by being filled with a catalyst is formed in a separated state from the surroundings, and a gas supply path 2b for supplying gas to the reaction chamber 2a and a reaction chamber 2a A plurality of metal reaction plates 2 in which gas discharge passages 2c for discharging gas are formed, and gas flow paths 4b are formed and overlapped between the reaction plates 2 so as to cover the reaction chamber 2a from the plate thickness direction. And a separation plate 4 for separating adjacent reaction plates 2, and gas plates are formed, and cover plates 5 and 6 sandwiching the overlapping state of the reaction plate 2 and the separation plate 4 from both sides are provided. The overlapping surfaces of the reaction plate 2, the separation plate 3, and the cover plates 5 and 6 are joined by diffusion joining or brazing.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、一般家庭電源用の燃料電池、自動車搭載用の燃料電池などに接続されて用いられる反応器に関し、特にガスが供給されることにより化学反応を行う反応器に関する。   The present invention relates to a reactor used by being connected to a fuel cell for general household power supply, a fuel cell for automobile mounting, and the like, and more particularly to a reactor for performing a chemical reaction by supplying a gas.

燃料電池は、供給された水素ガスを燃料極で水素イオンにした後、水素イオンと供給された酸素とを空気極で反応させて水とすることにより電気を取り出すものであり、燃料極及び空気極は電解質を挟んだセルの集合体が基本構造となっている。水素ガスはメタノール、メタン、ジメチルエーテル等を水蒸気(水)と反応させることにより改質して水素リッチの状態として供給されるものであり、このための改質器が燃料電池に接続される。また、水蒸気改質においては、シフト反応によって一酸化炭素(CO)が発生し、燃料極の性能を低下させるため、CO除去器が燃料電池に接続されている。   A fuel cell is one in which electricity is extracted by converting hydrogen gas supplied to hydrogen ions at a fuel electrode and then reacting the hydrogen ions with supplied oxygen at the air electrode to form water. The electrode has a basic structure of an assembly of cells sandwiching the electrolyte. Hydrogen gas is reformed by reacting methanol, methane, dimethyl ether or the like with water vapor (water) and supplied in a hydrogen-rich state, and a reformer for this purpose is connected to the fuel cell. In the steam reforming, carbon monoxide (CO) is generated by the shift reaction, and the CO remover is connected to the fuel cell in order to reduce the performance of the fuel electrode.

特開2000−154001号公報には、これらの反応を行う反応部を積層状態で組み付けた構造が開示されている。この構造は、反応を行わせるための触媒をガスが流通可能なシート状とし、このシート状触媒を平板で挟み込むと共に、平板の外側にセパレータ板を重ね合わせて一単位の反応部とし、これを複数単位を重ね合わせることにより全体が積層状態となるものである。一単位の反応部に対し、原料ガスは、平板に形成したマニホールドを介して供給される一方、反応後のガスは同様に平板に形成したマニホールドから排出される。また、平板には、シート状触媒を配置して反応を行うための反応空間が中央部分に形成されている。このような構造において、例えば、改質部においては、燃焼側として燃焼用空気の供給用マニホールド、オフガスの供給用マニホールド、燃焼ガスの排出用マニホールドが形成されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-154001 discloses a structure in which reaction parts for performing these reactions are assembled in a stacked state. In this structure, the catalyst for carrying out the reaction is formed into a sheet shape through which gas can flow, the sheet catalyst is sandwiched between flat plates, and a separator plate is overlapped on the outside of the flat plate to form a unit of reaction unit. The entire unit is laminated by overlapping a plurality of units. The raw material gas is supplied to a reaction unit of one unit through a manifold formed on a flat plate, while the gas after the reaction is discharged from a manifold formed on the flat plate in the same manner. The flat plate is formed with a reaction space in the central portion for carrying out the reaction by placing a sheet-like catalyst. In such a structure, for example, in the reforming section, a combustion air supply manifold, an off gas supply manifold, and a combustion gas discharge manifold are formed on the combustion side.

このような反応器では、ガスの洩れを防止する必要があり、このため、平板及びシート状触媒の重ね合わせ部分の周囲及びセパレータ板の周囲には、ガスケットが配置されている。ガスケットはマニホールド形成部分及びシート状触媒配置部分を除く部分を塞ぐ形状にカットされ、このカット状態で平板の間に挟み込まれて圧縮されることによりガス洩れを防止する。ガスケットを圧縮するため、シート状触媒及び平板からなる複数の反応部を積層した状態を上下の押え板によって挟み、反応部及び上下の押え板にタイロッドを貫通させ、タイロッドにナットを螺合させて締め付けを行っている。
特開2000−154001号公報
In such a reactor, it is necessary to prevent gas leakage. For this reason, gaskets are arranged around the overlapping portion of the flat plate and the sheet-like catalyst and around the separator plate. The gasket is cut into a shape that closes the portion excluding the manifold forming portion and the sheet-like catalyst placement portion, and is sandwiched between the flat plates in this cut state and compressed to prevent gas leakage. In order to compress the gasket, a state in which a plurality of reaction parts composed of a sheet catalyst and a flat plate are stacked is sandwiched between upper and lower press plates, a tie rod is passed through the reaction unit and the upper and lower press plates, and a nut is screwed into the tie rod. Tightening is performed.
JP 2000-154001 A

従来の積層構造の反応器では、ガス洩れを防止するためにガスケットを用いているため、多くのガスケットを必要とし、その組み付けが面倒であるばかりでなく、ガスケットの厚み分、大型化している。   In the conventional reactor having a laminated structure, gaskets are used to prevent gas leakage, so that many gaskets are required, and the assembly thereof is not only troublesome, but also the size of the gasket is increased.

また、ガスケットは、ゴム、樹脂等の弾性材料によって形成されるため、高温に対する耐久性が小さく、高温環境下では早期に劣化してガス洩れを発生する。このため、使用限界温度が限定され、広範囲の温度での使用に適さない問題も有している。   Further, since the gasket is formed of an elastic material such as rubber or resin, it has low durability against high temperatures, and deteriorates at an early stage under a high temperature environment to cause gas leakage. For this reason, the use limit temperature is limited, and there is a problem that it is not suitable for use in a wide range of temperatures.

さらに、積層状態の全体に対してタイロッドを貫通させてナットで締め付ける構造であるため、全てのガスケットに対して圧縮力を均一に作用させることが難しいばかりでなく、均一に圧縮させることができない場合には、その部分のガスケットからガス洩れが発生する問題を有している。   Furthermore, because the structure is such that the tie rods are passed through the entire laminated state and tightened with nuts, it is difficult not only to apply a compressive force uniformly to all gaskets, but also to compress uniformly. However, there is a problem that gas leaks from the gasket in that portion.

本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、ガスケットを使用しないでも、ガス洩れを確実に防止することができ、これにより、組み付けが容易で、小型化でき、高温環境下での使用を行うことが可能な反応器を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such conventional problems, and can reliably prevent gas leakage without using a gasket, which makes it easy to assemble and downsize, An object of the present invention is to provide a reactor that can be used in a high temperature environment.

上記目的を達成するため、請求項1の発明の反応器は、触媒が充填されて触媒とガスとの反応が行われる反応室が周囲との離隔状態で形成されると共に、反応室にガスを供給するガス供給路及び反応室からガスを排出するガス排出路が形成された金属製の複数の反応プレートと、ガス流路が形成され、前記反応室を板厚方向から覆うように反応プレートの間に重ね合わせ状態に配置されて隣接する反応プレートを分離する分離プレートと、ガス流路が形成され、反応プレートと分離プレートとの重ね合わせ状態を両側から挟み込むカバープレートとを備え、前記反応プレート、分離プレート及びカバープレートにおける重ね合わせ面が拡散接合またはろう付けによって接合されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the reactor according to the first aspect of the present invention is such that a reaction chamber in which a catalyst is charged and a reaction between the catalyst and the gas is performed is formed in a separated state from the surroundings, and a gas is supplied to the reaction chamber. A plurality of metal reaction plates formed with a gas supply path for supplying gas and a gas discharge path for discharging gas from the reaction chamber, and a gas flow path is formed, and the reaction plate is formed so as to cover the reaction chamber from the thickness direction. A separation plate that is arranged in an overlapped state and separates adjacent reaction plates; and a cover plate that is formed with a gas flow path and sandwiches the overlapped state of the reaction plate and the separation plate from both sides. The overlapping surfaces of the separation plate and the cover plate are bonded by diffusion bonding or brazing.

請求項1の発明では、反応プレート及び分離プレートを重ね合わせることにより、一単位の反応部が形成され、反応部を複数単位積層した状態に対しカバープレートを重ね合わせることにより反応器が形成される。そして、カバープレート側からガスを供給することにより、ガスは分離プレートから反応プレートの反応室内に入り込んで反応を行い、その後、反応プレートのガス排出路から排出される。   According to the first aspect of the present invention, a reaction unit of one unit is formed by superimposing the reaction plate and the separation plate, and a reactor is formed by superimposing a cover plate on a state where a plurality of reaction units are stacked. . Then, by supplying the gas from the cover plate side, the gas enters the reaction chamber of the reaction plate from the separation plate to perform the reaction, and is then discharged from the gas discharge path of the reaction plate.

この発明では、反応プレート、分離プレート及びカバープレートが金属からなり、その重ね合わせ面が拡散接合またはろう付けによって接合されている。拡散接合やろう付けは金属を直接に接合するものであり、しかも、金属板を密着した状態で接合することができる。このため、金属板の間からのガス洩れが発生しないばかりでなく、金属板の間にガスケットを配置する必要がなくなる。このようにガスケットが不要となった分、厚みを薄くでき、小型化が可能となる。また、金属板が直接に接合されているため、耐熱性が高く、高温環境下での使用が可能となる。   In the present invention, the reaction plate, the separation plate, and the cover plate are made of metal, and their overlapping surfaces are joined by diffusion bonding or brazing. Diffusion bonding and brazing directly bond metals, and can be bonded with the metal plates in close contact. For this reason, not only gas leakage from between the metal plates does not occur, but there is no need to arrange a gasket between the metal plates. Thus, since the gasket is no longer necessary, the thickness can be reduced and the size can be reduced. In addition, since the metal plates are directly joined, the heat resistance is high, and use in a high temperature environment is possible.

請求項2の発明は、請求項1記載の反応器であって、反応プレート、分離プレート及びカバープレートにおける重ね合わせ面の全体が接合されていることを特徴とする。   A second aspect of the present invention is the reactor according to the first aspect, wherein the entire overlapping surfaces of the reaction plate, the separation plate, and the cover plate are joined.

請求項2の発明のように、重ね合わせ面の全体を拡散接合やろう付けによって接合することにより、接合の信頼性が向上する。このため、ガス洩れをさらに有効に防止することができる。   As in the second aspect of the invention, joining reliability is improved by joining the entire overlapping surface by diffusion joining or brazing. For this reason, gas leakage can be prevented more effectively.

請求項3の発明は、請求項1または2記載の反応器であって、前記反応プレートは、吸熱反応を行うプレートと発熱反応を行うプレートとを有しており、これらのプレートが分離プレートを介して重ね合わせられていることを特徴とする。   Invention of Claim 3 is a reactor of Claim 1 or 2, Comprising: The said reaction plate has a plate which performs endothermic reaction, and a plate which performs exothermic reaction, These plates are separating plates. Are superimposed on each other.

請求項3の発明では、吸熱反応用のプレートと発熱反応用のプレートとが分離プレートを介して重ね合わせられることにより、分離プレートを介して反応プレート相互間での熱の授受が行われる。このため、それぞれのプレートにおける反応を促進させることができ、反応効率が向上する。   In the invention of claim 3, the endothermic reaction plate and the exothermic reaction plate are overlapped via the separation plate, so that heat is exchanged between the reaction plates via the separation plate. For this reason, the reaction in each plate can be promoted, and the reaction efficiency is improved.

請求項4の発明は、請求項1または2記載の反応器であって、前記分離プレートに、温度モニタが挿入可能なモニタ孔が形成されていることを特徴とする。   A fourth aspect of the present invention is the reactor according to the first or second aspect, characterized in that a monitor hole into which a temperature monitor can be inserted is formed in the separation plate.

請求項4の発明では、分離プレートに温度モニタを配置することができるため、反応プレートでの反応を正確に把握できると共に、反応の制御を行うことができる。   In the invention of claim 4, since the temperature monitor can be arranged on the separation plate, the reaction on the reaction plate can be accurately grasped and the reaction can be controlled.

本発明によれば、反応プレート、分離プレート及びカバープレートの全てを金属板として、その重ね合わせ面を拡散接合またはろう付けによって接合するため、これらの金属板の間からのガス洩れが発生しないばかりでなく、金属板の間にガスケットを配置する必要がなくなる。これにより、厚みを薄くした小型化ができ、しかも、耐熱性が高いため、高温環境下での使用が可能となる。   According to the present invention, since the reaction plate, the separation plate, and the cover plate are all made of metal plates and their overlapping surfaces are joined by diffusion bonding or brazing, not only gas leakage between these metal plates does not occur. This eliminates the need to place a gasket between the metal plates. Thereby, the thickness can be reduced by reducing the thickness, and the heat resistance is high, so that it can be used in a high temperature environment.

図1〜図9は、本発明の一実施の形態における反応器であり、燃料電池に接続される改質器に適用した形態を示す。   FIGS. 1-9 is the reactor in one embodiment of this invention, and shows the form applied to the reformer connected to a fuel cell.

反応器としての改質器1は、図1及び図2に示すように、反応プレートとしての改質触媒プレート2と、同様に反応プレートとしての燃焼触媒プレート3と、分離プレート4とが板厚方向に重ね合わせられることにより構成されている。これらの重ね合わせは、反応プレート2,3の間に分離プレート4が挿入されることにより行われるものであり、この実施の形態では、改質触媒プレート2、分離プレート4、燃焼触媒プレート3、分離プレート3、改質触媒プレート2、……の順で重ね合わせられている。また、これらのプレートの重ね合わせ状態に対し、カバープレート5、6が両側に重ね合わせられることにより、これらの重ね合わせ状態を挟み込んでいる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the reformer 1 as a reactor is composed of a reforming catalyst plate 2 as a reaction plate, a combustion catalyst plate 3 as a reaction plate, and a separation plate 4. It is configured by overlapping in the direction. These superpositions are performed by inserting the separation plate 4 between the reaction plates 2 and 3. In this embodiment, the reforming catalyst plate 2, the separation plate 4, the combustion catalyst plate 3, The separation plate 3, the reforming catalyst plate 2,. Also, the cover plates 5 and 6 are overlapped on both sides of the overlapped state of these plates, thereby sandwiching these overlapped states.

反応プレートとしての改質触媒プレート2及び燃焼触媒プレート3は、触媒とガスとの反応を行うものであり、触媒(図示省略)が充填されて反応を行うための反応室2a、3aが内方部分に形成されている。また、各プレート2,3には、それぞれの反応室2a、3aに対して、ガスを供給するためのガス供給路2b、2c及び反応後のガスを排出するガス排出路2c、3cがそれぞれ形成されている。   The reforming catalyst plate 2 and the combustion catalyst plate 3 serving as reaction plates are for reacting the catalyst and gas, and the reaction chambers 2a and 3a for carrying out the reaction by being filled with a catalyst (not shown) are inward. It is formed in the part. Further, the plates 2 and 3 are respectively formed with gas supply passages 2b and 2c for supplying gas to the reaction chambers 2a and 3a and gas discharge passages 2c and 3c for discharging the gas after reaction. Has been.

ガス供給路2b、2cは、各プレート2,3に対し板厚方向に小孔を貫通することにより形成されるものである。これらの小孔は鍵孔形状に成形されることにより、下端部分が開放状態となっており、開放された下端部分が対応した反応室2a、3aと連通している。これにより、ガス供給路2b、3bに供給されたガスが反応室2a、3a内に流入することが可能となっている。   The gas supply paths 2b and 2c are formed by penetrating small holes in the plate thickness direction with respect to the plates 2 and 3, respectively. These small holes are formed in a keyhole shape so that the lower end portion is in an open state, and the opened lower end portions communicate with the corresponding reaction chambers 2a and 3a. Thereby, the gas supplied to the gas supply paths 2b and 3b can flow into the reaction chambers 2a and 3a.

ガス排出路2c、3cは、各プレート2,3を切り欠くことにより形成されている。改質触媒プレート2におけるガス排出路2cは、図2に示すように、同プレート2の下端部分を部分的に切り欠くことにより形成されており、これにより、ガスは改質触媒プレート2の下端部分から外部に排出される。燃焼触媒プレート3におけるガス排出路3cは、図4に示すように、同プレート3の一側面部分(右側面部分)の下部を切り欠くことにより形成されており、これにより、ガスは燃焼触媒プレート3の側面部分から外部に排出される。   The gas discharge paths 2c and 3c are formed by cutting out the plates 2 and 3, respectively. As shown in FIG. 2, the gas discharge path 2 c in the reforming catalyst plate 2 is formed by partially cutting out the lower end portion of the plate 2, whereby the gas is sent to the lower end of the reforming catalyst plate 2. It is discharged from the part to the outside. As shown in FIG. 4, the gas discharge passage 3 c in the combustion catalyst plate 3 is formed by cutting out a lower portion of one side surface portion (right side surface portion) of the plate 3. 3 is discharged from the side surface portion.

改質触媒プレート2における反応室2aは、メタン、メタノールなどの水素化合物を水蒸気と反応させることにより、水素リッチなガスを生成するものである。この原料ガスは図2の矢印Aで示す方向から供給される。一方、触媒としては、銅、亜鉛を主成分とした粒状、粉状等の固体状態で充填される。改質触媒プレート2では、吸熱反応によって水素が生成される。反応室2aはガス供給路2b及びガス排出路2cを除き、他の部分が周囲と離隔した状態となっており、反応したガスが改質触媒プレート2の周囲に拡散しないようになっている。   The reaction chamber 2a in the reforming catalyst plate 2 generates a hydrogen-rich gas by reacting a hydrogen compound such as methane or methanol with water vapor. This source gas is supplied from the direction indicated by arrow A in FIG. On the other hand, the catalyst is packed in a solid state such as a granular or powdery form mainly composed of copper and zinc. In the reforming catalyst plate 2, hydrogen is generated by an endothermic reaction. The reaction chamber 2a, except for the gas supply path 2b and the gas discharge path 2c, is in a state separated from the surroundings so that the reacted gas does not diffuse around the reforming catalyst plate 2.

燃焼触媒プレート3における反応室3aは、燃料電池で使用された残りの水素を含有したオフガスを燃焼させるものであり、そのための触媒が粒状、粉状等の固体の状態で充填される。オフガスは図2の矢印B方向から供給されて発熱反応によってオフガスが燃焼する。反応室3aはガス供給路3b及びガス排出路3cを除き、他の部分が周囲と離隔した状態となっており、反応したガスが燃焼触媒プレート3の周囲に拡散しないようになっている。   The reaction chamber 3a in the combustion catalyst plate 3 is for burning off-gas containing the remaining hydrogen used in the fuel cell, and the catalyst therefor is filled in a solid state such as granular or powder. The off gas is supplied from the direction of arrow B in FIG. 2, and the off gas burns by an exothermic reaction. The reaction chamber 3 a is in a state in which other portions are separated from the surroundings except for the gas supply path 3 b and the gas discharge path 3 c, so that the reacted gas does not diffuse around the combustion catalyst plate 3.

なお、改質触媒プレート2及び燃焼触媒プレート3には、閉鎖断面のスルーホール2d、3dがそれぞれ板厚方向に貫通している。スルーホール2d、3dは対応したプレート2,3と無関係のガスを通過させるために形成するものであり、改質触媒プレート2のスルーホール2dにはオフガスが通過し、燃焼触媒プレート3のスルーホール3dには、改質の原料ガスが通過する。   The reforming catalyst plate 2 and the combustion catalyst plate 3 have through-holes 2d and 3d having closed cross-sections penetrating in the plate thickness direction. The through holes 2d and 3d are formed to allow a gas unrelated to the corresponding plates 2 and 3 to pass therethrough, and off-gas passes through the through holes 2d of the reforming catalyst plate 2 so that the through holes of the combustion catalyst plate 3 are passed through. In 3d, the reforming raw material gas passes.

以上の改質触媒プレート2及び燃焼触媒プレート3の間には、図5に示す分離プレート4が挟み込まれる。分離プレート4は改質触媒プレート2及び燃焼触媒プレート3の間に挟み込まれることにより、これらを分離するものである。また、分離プレート4には、改質触媒プレート2及び燃焼触媒プレート3のガス供給路2b、3b及びガス排出路2c、3cと連通する閉鎖断面の孔からなるガス流路4a、4bが形成されている。ガス流路4aは図1に示すように、改質触媒プレート2のガス供給路2b及び燃焼触媒プレート3のスルーホール3dに連通するように配置されており、改質の原料ガスが通過する。ガス流路4bは改質触媒プレート2のスルーホール2d及び燃焼触媒プレート3のガス供給路3bに連通するように配置されており、オフガスが通過する。   A separation plate 4 shown in FIG. 5 is sandwiched between the reforming catalyst plate 2 and the combustion catalyst plate 3 described above. The separation plate 4 is sandwiched between the reforming catalyst plate 2 and the combustion catalyst plate 3 to separate them. Further, the separation plate 4 is formed with gas flow paths 4a and 4b each having a closed cross-sectional hole communicating with the gas supply paths 2b and 3b and the gas discharge paths 2c and 3c of the reforming catalyst plate 2 and the combustion catalyst plate 3. ing. As shown in FIG. 1, the gas flow path 4 a is disposed so as to communicate with the gas supply path 2 b of the reforming catalyst plate 2 and the through hole 3 d of the combustion catalyst plate 3, and the reforming raw material gas passes therethrough. The gas flow path 4b is disposed so as to communicate with the through hole 2d of the reforming catalyst plate 2 and the gas supply path 3b of the combustion catalyst plate 3, and off gas passes therethrough.

以上の分離プレート4は、ガス流路4a、4bを除く部分の全てが閉鎖した状態となっており、改質触媒プレート2及び燃焼触媒プレート3の間に挟み込まれることにより、これらの反応室2a、3aを覆ってこれらを遮断している。従って、改質触媒プレート2の触媒及び燃焼触媒プレート3の触媒が混合することがないと共に、これらに供給されたガスや反応したガスが混じり合うことがなくなる。   The above-described separation plate 4 is in a state in which all of the portions except for the gas flow paths 4a and 4b are closed. By being sandwiched between the reforming catalyst plate 2 and the combustion catalyst plate 3, these reaction chambers 2a. 3a are blocked off. Therefore, the catalyst of the reforming catalyst plate 2 and the catalyst of the combustion catalyst plate 3 are not mixed, and the gas supplied to them and the reacted gas are not mixed.

この実施の形態における分離プレート4には、モニタ孔8が形成されている。モニタ孔8は、図5に示すように、分離プレート4の幅方向に沿って所定間隔で形成されており、それぞれのモニタ孔8内に温度計などの温度モニタ(図示省略)が挿入されることにより、反応温度を検出するようになっている。すなわち、分離プレート4は発熱反応を行う燃焼触媒プレート3からの熱が伝達されると共に、この熱を吸熱反応を行う改質触媒プレート2に伝達するものであり、伝達される温度をモニタすることにより、反応を効率的に制御することが可能となっている。   A monitor hole 8 is formed in the separation plate 4 in this embodiment. As shown in FIG. 5, the monitor holes 8 are formed at predetermined intervals along the width direction of the separation plate 4, and a temperature monitor (not shown) such as a thermometer is inserted into each monitor hole 8. Thus, the reaction temperature is detected. That is, the separation plate 4 transmits heat from the combustion catalyst plate 3 that performs an exothermic reaction, and transmits this heat to the reforming catalyst plate 2 that performs an endothermic reaction, and monitors the transmitted temperature. This makes it possible to control the reaction efficiently.

また、このように分離プレート4が吸熱反応を行う改質触媒プレート2と発熱反応を行う燃焼触媒プレート3との間に配置されることにより、分離プレート4を介して改質触媒プレート2及び燃焼触媒プレート3の間で熱の授受を行うことができる。これにより、それぞれのプレート2,3における反応を促進させることができ、反応効率を向上させることができる。   Further, the separation plate 4 is disposed between the reforming catalyst plate 2 that performs an endothermic reaction and the combustion catalyst plate 3 that performs an exothermic reaction. Heat can be exchanged between the catalyst plates 3. Thereby, reaction in each plate 2 and 3 can be promoted, and reaction efficiency can be improved.

図9は、分離プレート4の別の形態を示し、モニタ孔8用のスリット4fが適宜間隔で形成された金属板からなる芯板4gの両側に、金属板からなる挟み板4hを重ね合わせて接合した構造となっている。このような構造とすることにより、モニタ孔8の大きさ及び分離プレート4の厚さを任意に調整することができ、汎用性のあるものとすることができる。この場合、芯板4gと挟み板4hとの接合は、後述する拡散接合またはろう付けにより行われるものである。   FIG. 9 shows another form of the separation plate 4, and a sandwiching plate 4 h made of a metal plate is superimposed on both sides of a core plate 4 g made of a metal plate in which slits 4 f for the monitor holes 8 are formed at appropriate intervals. It has a joined structure. By setting it as such a structure, the magnitude | size of the monitor hole 8 and the thickness of the separation plate 4 can be adjusted arbitrarily, and it can be made versatile. In this case, the core plate 4g and the sandwiching plate 4h are joined by diffusion joining or brazing described later.

なお、この実施の形態において、燃焼触媒プレート3の板厚方向の外側(図1における左側)には、さらに別の分離プレート4xが配置されている。この分離プレート4xは燃焼触媒プレート3の外側部分を覆うものであり、この分離プレート4xにも、ガス流路4a、4bと同様なガス流路が形成されている。   In this embodiment, another separation plate 4x is arranged outside the combustion catalyst plate 3 in the thickness direction (left side in FIG. 1). The separation plate 4x covers an outer portion of the combustion catalyst plate 3, and the separation plate 4x is also formed with gas passages similar to the gas passages 4a and 4b.

図2は、以上の改質触媒プレート2、分離プレート4、燃焼触媒プレート3及び分離プレート4xを一単位とし、この複数単位を板厚方向に積層した状態を示す。カバープレート5,6はこれらが積層された状態に対し両側から重ね合わせられることによりこれらを挟み込むように作用する。   FIG. 2 shows a state in which the reforming catalyst plate 2, the separation plate 4, the combustion catalyst plate 3 and the separation plate 4 x are united, and a plurality of units are stacked in the thickness direction. The cover plates 5 and 6 act so as to sandwich them by being overlapped from both sides with respect to the laminated state.

カバープレート5,6は、図1及び図6に示すように、板厚方向に貫通すると共にパイプ状となって板厚方向の外側に突出するガス流路5a、5b、6a、6bを備えている。ガス流路5a、6aは改質触媒プレート2のガス供給路2b及び燃焼触媒プレート3のスルーホール3dと連通し、ガス流路5b、6bは改質触媒プレート2のスルーホール2d及び燃焼触媒プレート3のガス供給路3dと連通する位置に配置されている。従って、ガス流路5a及び6aからのガスは、分離プレート4、4x及び燃焼触媒プレート3を通過して改質触媒プレート2に達し、そのガス供給路2bから反応室2aに流入する。一方、ガス流路5b、6bからのガスは、改質触媒プレート2、分離プレート4、4xを通過して燃焼触媒プレート3に達し、そのガス供給路3bから反応室3aに流入する。これらの流入により上述した反応が行われる。   As shown in FIGS. 1 and 6, the cover plates 5 and 6 include gas flow paths 5 a, 5 b, 6 a, and 6 b that penetrate in the plate thickness direction and are pipe-shaped and protrude outward in the plate thickness direction. Yes. The gas flow paths 5a, 6a communicate with the gas supply path 2b of the reforming catalyst plate 2 and the through hole 3d of the combustion catalyst plate 3, and the gas flow paths 5b, 6b are the through hole 2d of the reforming catalyst plate 2 and the combustion catalyst plate. 3 is arranged at a position communicating with the gas supply path 3d. Therefore, the gas from the gas flow paths 5a and 6a passes through the separation plates 4, 4x and the combustion catalyst plate 3, reaches the reforming catalyst plate 2, and flows into the reaction chamber 2a from the gas supply path 2b. On the other hand, the gas from the gas flow paths 5b and 6b passes through the reforming catalyst plate 2 and the separation plates 4 and 4x, reaches the combustion catalyst plate 3, and flows into the reaction chamber 3a from the gas supply path 3b. The above-described reaction is performed by these inflows.

以上の改質触媒プレート2、燃焼触媒プレート3、分離プレート4、4x、カバープレート5、6は、重ね合わせ状態でその重ね合わせ面が拡散接合またはろう付けによって接合されるものである。この場合、改質触媒プレート2、燃焼触媒プレート3、分離プレート4、4x、カバープレート5、6は、同一サイズ及び同一外形(矩形)の金属板によって成形されており、板厚方向に整合された状態で重ね合わせられて接合される。金属板としては、接合が可能であれば、ステンレス、炭素鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、その他の金属を用いることができる。   The above-described reforming catalyst plate 2, combustion catalyst plate 3, separation plates 4, 4x, and cover plates 5 and 6 are joined in a superposed state by diffusion joining or brazing. In this case, the reforming catalyst plate 2, the combustion catalyst plate 3, the separation plates 4, 4x, and the cover plates 5 and 6 are formed of metal plates having the same size and the same outer shape (rectangular shape), and are aligned in the plate thickness direction. In this state, they are overlapped and joined. As the metal plate, stainless steel, carbon steel, aluminum, aluminum alloy, and other metals can be used as long as they can be joined.

拡散接合は、以上のプレート2、3、4、4x……5、6を密着させた状態で電極等により金属材料の融点以下の温度に加熱して原子の拡散を生じさせることにより接合する手法である。ろう付けは、プレートの重ね合わせ面に半田等のロウ材を形成し、ロウ材を溶融することによりプレート間を接合する手法である。ロウ材は、箔の形態で接着しても良く、メッキや塗布等により付着させても良い。   Diffusion bonding is a technique in which atoms are diffused by heating to a temperature below the melting point of the metal material with an electrode or the like with the above plates 2, 3, 4, 4x. It is. Brazing is a technique in which a brazing material such as solder is formed on the overlapping surface of the plates and the brazing material is melted to join the plates together. The brazing material may be adhered in the form of a foil, or may be adhered by plating or coating.

このような拡散接合またはろう付けによる接合では、隣接しているプレートが直接に接合され、且つ隙間のない相互に密着した状態で接合される。従って、接合されたプレートの間からガスが洩れることがなくなる。しかも、金属板からなるプレートが直接に接合されるため、大きな耐熱性を有し、低温環境下及び高温環境下での使用が可能となり、広範な温度環境に適用することができる。   In such diffusion bonding or bonding by brazing, adjacent plates are directly bonded and bonded in close contact with each other without a gap. Therefore, no gas leaks from between the joined plates. And since the plate which consists of a metal plate is joined directly, it has big heat resistance, the use in a low temperature environment and a high temperature environment is attained, and it can apply to a wide temperature environment.

また、プレート間からのガス洩れが発生しないため、ガスケット等のシール材を挟み込む必要がなくなる。このため、プレートの重ね合わせ方向の厚みを薄くすることができ、反応器1全体を小型化することができる。さらに、全てのプレートを組み付け状態とし、且つガスケットを圧縮するためのタイロッドを用いる必要がなくなり、組み立てを簡単に行うことができる。   Further, since gas leakage between the plates does not occur, it is not necessary to sandwich a sealing material such as a gasket. For this reason, the thickness of the overlapping direction of the plates can be reduced, and the reactor 1 as a whole can be downsized. Furthermore, it is not necessary to use all the plates in the assembled state and to use a tie rod for compressing the gasket, and assembling can be performed easily.

さらに、接合状態では、改質触媒プレート2のガス排出路2c及び燃焼触媒プレート3のガス排出路3cが開口した状態となっているため、これらのガス排出路2c、3cから反応室2a、3aに触媒を充填したり、反応室2a、3aから触媒を排出することができる。このため、触媒の交換を簡単に行うことができるメリットがある。   Further, in the joined state, the gas discharge path 2c of the reforming catalyst plate 2 and the gas discharge path 3c of the combustion catalyst plate 3 are in an open state, so that the reaction chambers 2a, 3a are connected from these gas discharge paths 2c, 3c. The catalyst can be filled in or the catalyst can be discharged from the reaction chambers 2a and 3a. For this reason, there exists a merit which can replace | exchange catalyst easily.

図2において、符号11は底板、符号12は側板である。
底板11は、上述したプレート積層状態の反応器1の底面側を覆うように取り付けられるものであり、図7に示すように、そのためのボルト孔11aが周囲の複数箇所に形成されている。また、底板11には、改質触媒プレート2のガス排出路2cに臨むザグリ部11bが長さ方向に形成されており、このザグリ部11bに排出管11cが連通するように取り付けられている。このような底板11を設けることにより改質触媒プレート2内で改質された水素リッチのガスを取り出すことができる。
In FIG. 2, reference numeral 11 denotes a bottom plate, and reference numeral 12 denotes a side plate.
The bottom plate 11 is attached so as to cover the bottom surface side of the reactor 1 in the plate laminated state described above, and as shown in FIG. 7, bolt holes 11 a for that purpose are formed at a plurality of locations around the bottom plate 11. Further, a counterbore part 11b facing the gas discharge path 2c of the reforming catalyst plate 2 is formed in the length direction on the bottom plate 11, and the exhaust pipe 11c is attached to the counterbore part 11b so as to communicate therewith. By providing such a bottom plate 11, the hydrogen-rich gas reformed in the reforming catalyst plate 2 can be taken out.

側板12は、プレートの積層状態の一側面を覆うように取り付けられる。側板12は、燃焼触媒プレート3のガス排出路3cが開口している側面に取り付けられるものであり、図8に示すようにガス排出路3cに臨むザグリ部12bが形成されていると共に、ザグリ部12bに連通する排出管12cを備えている。この側板12を設けることにより、燃焼触媒プレート3からのガスを外部に取り出すことができる。なお、側板12を反応器1に取り付けるためのボルト孔12aが周囲の複数箇所に形成されている。また、底板11及び側板12は、金属であっても良く、樹脂であっても良い。   The side plate 12 is attached so as to cover one side surface of the stacked state of the plates. The side plate 12 is attached to a side surface of the combustion catalyst plate 3 where the gas discharge path 3c is open. As shown in FIG. 8, a counterbore part 12b facing the gas discharge path 3c is formed, and a counterbore part is formed. A discharge pipe 12c communicating with 12b is provided. By providing this side plate 12, the gas from the combustion catalyst plate 3 can be taken out. In addition, the bolt hole 12a for attaching the side plate 12 to the reactor 1 is formed in the surrounding multiple places. Further, the bottom plate 11 and the side plate 12 may be metal or resin.

なお、改質触媒プレート2の反応室2a及び燃焼触媒プレート3の反応室3a内からの触媒の漏出を防止する必要がある場合には、後述する図11及び図15に示すように、底板11及び側板12のザグリ部11b、12bにメッシュ状のマットを嵌め込むことにより、その漏出を簡単に防止することができるものである。   If it is necessary to prevent the catalyst from leaking out of the reaction chamber 2a of the reforming catalyst plate 2 and the reaction chamber 3a of the combustion catalyst plate 3, as shown in FIGS. And by fitting a mesh-like mat into the counterbore parts 11b and 12b of the side plate 12, the leakage can be easily prevented.

図10〜図15は、本発明の別の実施の形態における反応器21を示す。この反応器21は、シフト反応等によって発生したCOを除去するCO除去器に適用したものであり、燃料電池に接続されて使用される。   10 to 15 show a reactor 21 according to another embodiment of the present invention. This reactor 21 is applied to a CO remover that removes CO generated by a shift reaction or the like, and is used by being connected to a fuel cell.

反応器としてのCO除去器21は、図10及び図11に示すように反応プレートとしての触媒プレート22と、分離プレート23と、熱媒プレート24とが板厚方向に順に重ね合わせられることにより1単位となり、この複数単位が板厚方向に積層されることにより構成されている。そして、カバープレート26、27が積層状態の両側から重ね合わせられることにより、複数単位を挟み込むようになっている。   As shown in FIG. 10 and FIG. 11, the CO remover 21 as a reactor has a structure in which a catalyst plate 22 as a reaction plate, a separation plate 23, and a heat medium plate 24 are sequentially stacked in the thickness direction. A unit is formed by laminating a plurality of units in the thickness direction. Then, the cover plates 26 and 27 are overlapped from both sides of the stacked state, thereby sandwiching a plurality of units.

触媒プレート22は、COを酸化して低減するものであり、図12に示すように、そのための触媒が充填される反応室22aが形成されている。反応室22aは、矩形状空間となって触媒プレート22の内方部分に形成されるものである。触媒としては、白金・ルテニウムを主成分として活性化処理された粒状又は粉状のものが使用される。また、触媒プレート22には、反応室22aにCOを供給するガス供給路22b及びCOが除去されたガスを排出するガス排出路22cが形成されている。   The catalyst plate 22 oxidizes and reduces CO. As shown in FIG. 12, a reaction chamber 22a is formed in which a catalyst for filling the catalyst plate 22 is filled. The reaction chamber 22 a is a rectangular space and is formed in the inner part of the catalyst plate 22. As the catalyst, a granular or powdered material having platinum / ruthenium as a main component and activated is used. Further, a gas supply path 22b for supplying CO to the reaction chamber 22a and a gas discharge path 22c for discharging the gas from which CO has been removed are formed in the catalyst plate 22.

ガス供給路22bは鍵孔形状となっており、板厚方向に貫通するように反応室22aの上部に形成されている。このガス供給路22bその下端部分が反応室22aに連通している。一方、ガス排出路22cは、触媒プレート22の下端部を開放することにより形成されるものである。   The gas supply path 22b has a keyhole shape and is formed in the upper part of the reaction chamber 22a so as to penetrate in the plate thickness direction. The lower end portion of the gas supply path 22b communicates with the reaction chamber 22a. On the other hand, the gas discharge path 22 c is formed by opening the lower end portion of the catalyst plate 22.

熱媒プレート24は、触媒プレート22を冷却するものであり、分離プレート23を介して触媒プレート22に重ね合わせられる。冷却を行うため、熱媒プレート24には、図10及び図13に示すように、複数の溝状の熱媒流路24aが形成されている。熱媒流路24aは、触媒プレート22と反対側の面に、横方向に平行となるように形成されており、それぞれが冷却源(図示省略)に接続されている。また、熱媒プレート24には、触媒プレート22のガス供給路22bと連通する閉鎖断面のガス流路24bが板厚方向に貫通している。なお、この実施の形態の熱媒プレート24には、触媒プレート22の反応室22aに対応した部分に開口部24cが形成されるものである。   The heat medium plate 24 cools the catalyst plate 22 and is superposed on the catalyst plate 22 via the separation plate 23. In order to perform cooling, a plurality of groove-like heat medium flow paths 24a are formed in the heat medium plate 24 as shown in FIGS. The heat medium flow path 24a is formed on the surface opposite to the catalyst plate 22 so as to be parallel to the horizontal direction, and each is connected to a cooling source (not shown). Further, a gas flow path 24b having a closed cross section communicating with the gas supply path 22b of the catalyst plate 22 passes through the heat medium plate 24 in the plate thickness direction. In the heat medium plate 24 of this embodiment, an opening 24c is formed at a portion corresponding to the reaction chamber 22a of the catalyst plate 22.

符号25は、熱媒プレート24における熱媒流路24a形成面に重ね合わせられるサブプレートであり、サブプレート25の重ね合わせによってモニタ孔28の開放面が封鎖されるようになっている。このサブプレート25にも、触媒プレート22のガス供給路22bと連通する閉鎖断面のガス流路25bが形成されている。   Reference numeral 25 denotes a subplate that is superposed on the surface of the heat medium plate 24 where the heat medium flow path 24a is formed, and the open surface of the monitor hole 28 is sealed by the superposition of the subplate 25. The sub-plate 25 is also formed with a gas channel 25 b having a closed cross section that communicates with the gas supply channel 22 b of the catalyst plate 22.

分離プレート23は、触媒プレート22と熱媒プレート24との間に重ね合わせ状に配置されることにより、触媒プレート22と熱媒プレート24とを分離する。また、分離プレート23には、触媒プレート22のガス供給路22b及び熱媒プレート24のガス流路24bと連通する閉鎖断面のガス流路23bが形成されている。   The separation plate 23 is disposed in an overlapping manner between the catalyst plate 22 and the heat medium plate 24, thereby separating the catalyst plate 22 and the heat medium plate 24. Further, the separation plate 23 is formed with a gas flow path 23 b having a closed cross section that communicates with the gas supply path 22 b of the catalyst plate 22 and the gas flow path 24 b of the heat medium plate 24.

分離プレート23は、図14に示すように、ガス流路23bを除く部分の全てが閉鎖した状態となっており、触媒プレート22及び熱媒プレート24の間に挟み込まれることにより、触媒プレート22の反応室22aを覆っている。このように触媒プレート22及び熱媒プレート24の間に挟み込まれることにより、触媒プレート22の熱を熱媒プレート24に伝達するように作用する。これにより、触媒プレート22を効率的に冷却することができ、同プレート22での発熱反応を促進させることができる。   As shown in FIG. 14, the separation plate 23 is in a state where all of the portions except the gas flow path 23 b are closed, and is sandwiched between the catalyst plate 22 and the heat medium plate 24, thereby The reaction chamber 22a is covered. By being sandwiched between the catalyst plate 22 and the heat medium plate 24 in this manner, the heat of the catalyst plate 22 acts so as to be transmitted to the heat medium plate 24. Thereby, the catalyst plate 22 can be efficiently cooled, and the exothermic reaction on the plate 22 can be promoted.

さらに、分離プレート23には、温度計などの温度モニタ(図示省略)が挿入可能な矩形溝状の複数のモニタ孔28が形成されており、これにより、触媒プレート22の温度をモニタするようになっている。符号29は、分離プレート23におけるモニタ孔28の形成面には重ね合わせられたサブプレートであり、サブプレート29の重ね合わせによってモニタ孔28の開放面が封鎖されるようになっている。   Further, the separation plate 23 is formed with a plurality of rectangular groove-like monitor holes 28 into which a temperature monitor (not shown) such as a thermometer can be inserted, whereby the temperature of the catalyst plate 22 is monitored. It has become. Reference numeral 29 denotes a subplate that is superposed on the surface of the separation plate 23 where the monitor hole 28 is formed, and the open surface of the monitor hole 28 is sealed by the superposition of the subplate 29.

なお、熱媒プレート24側のサブプレート25及び分離プレート23側のサブプレート29には、触媒プレート22のガス供給路22bと連通する閉鎖断面のガス流路29a(図示省略)及び25aが板厚方向に貫通するものである。   The subplate 25 on the heat medium plate 24 side and the subplate 29 on the separation plate 23 side have gas passages 29a (not shown) and 25a having closed cross-sections communicating with the gas supply passage 22b of the catalyst plate 22 in thickness. It penetrates in the direction.

カバープレート26,27は、図10に示すように、板厚方向に貫通すると共にパイプ状となって板厚方向の外側に突出するガス流路26a、27aを備えている。これらのガス流路26a、27aは触媒プレート22のガス供給路22bと連通するように形成されるものであり、COを含んだガスはそれぞれのガス流路26a、27aから触媒プレート22に供給される。   As shown in FIG. 10, the cover plates 26 and 27 include gas flow paths 26 a and 27 a that penetrate in the plate thickness direction and project in the form of pipes and protrude outward in the plate thickness direction. These gas flow paths 26a and 27a are formed so as to communicate with the gas supply path 22b of the catalyst plate 22, and gas containing CO is supplied to the catalyst plate 22 from the respective gas flow paths 26a and 27a. The

図11において、符号30は以上のプレート積層状態の反応器21の底面側を覆うように取り付けられる底板である。この底板30には、図11及び図15に示すように、触媒プレート22のガス排出路22cに臨むザグリ部30bが長さ方向に形成されており、このザグリ部30bに排出管31が連通するように取り付けられている。このような底板30を設けることにより触媒プレート22からのガスを取り出すことができる。なお、底板30には、積層状態の反応器21への取り付けを行うためのボルト孔30aが周囲部分に形成されている。   In FIG. 11, reference numeral 30 denotes a bottom plate that is attached so as to cover the bottom surface side of the reactor 21 in the plate-laminated state described above. As shown in FIGS. 11 and 15, the bottom plate 30 is formed with a counterbore 30b facing the gas discharge path 22c of the catalyst plate 22 in the length direction, and the discharge pipe 31 communicates with the counterbore 30b. It is attached as follows. By providing such a bottom plate 30, the gas from the catalyst plate 22 can be taken out. The bottom plate 30 is formed with bolt holes 30a in the peripheral portion for attaching to the reactor 21 in a stacked state.

底板30のザグリ部30bには、金属線をネット状に絡ませたマット33が着脱自在に嵌め込まれるようになっている。マット33は、ガスが流通可能で、且つ触媒プレート22内の触媒の漏出を防止するような網目状となっている。このマット33としては、発泡金属等を用いることができる。   A mat 33 having a metal wire entangled in a net shape is detachably fitted into the counterbore portion 30b of the bottom plate 30. The mat 33 has a mesh shape that allows gas to flow and prevents leakage of the catalyst in the catalyst plate 22. As the mat 33, a foam metal or the like can be used.

この実施の形態においても、触媒プレート22、分離プレート23、熱媒プレート24、カバープレート26,27がアルミニウムやその合金等の接合可能な金属によって同一サイズ及び同一外形(矩形)に成形されており、板厚方向に整合された状態で重ね合わせられ、この重ね合わせ状態で拡散接合またはろう付けによって接合される。従って、隣接しているプレートを直接に接合することができ、且つ隙間のない相互に密着した状態となるため、接合されたプレートの間からガスが洩れることがないと共に、大きな耐熱性を有し、広範な温度環境に適用することができる。また、プレート間からのガス洩れが発生しないため、ガスケット等のシール材を挟み込む必要がなく、プレートの重ね合わせ方向の厚みを薄くすることができ、反応器の全体を小型化することができる。   Also in this embodiment, the catalyst plate 22, the separation plate 23, the heat medium plate 24, and the cover plates 26 and 27 are formed in the same size and the same outer shape (rectangular shape) by a metal that can be joined such as aluminum or an alloy thereof. Then, they are superposed in a state aligned in the plate thickness direction, and are joined by diffusion bonding or brazing in this superposed state. Therefore, adjacent plates can be joined directly and are in close contact with each other without gaps, so that gas does not leak from between the joined plates and has high heat resistance. Can be applied to a wide range of temperature environments. Further, since no gas leakage occurs between the plates, it is not necessary to sandwich a sealing material such as a gasket, the thickness in the overlapping direction of the plates can be reduced, and the entire reactor can be miniaturized.

図16は、本発明のさらに別の実施の形態を示す。この実施の形態においては、2つの反応プレート41、42が分離プレート43を介して重ね合わせられた構造となっている。それぞれの反応プレート41、42は、矩形の閉鎖断面となった反応室41a、42aを有すると共に、これらの反応室41a、42aにガスを供給するガス供給路41b、42b及び反応室41a、42aからガスを排出するガス排出路41c、42cを有している。それぞれの反応室41a、42aには、ガスの反応を行う触媒が充填されるものである。   FIG. 16 shows still another embodiment of the present invention. In this embodiment, two reaction plates 41 and 42 are superposed via a separation plate 43. Each reaction plate 41, 42 has reaction chambers 41a, 42a having a rectangular closed cross section, and from gas supply paths 41b, 42b and reaction chambers 41a, 42a for supplying gas to these reaction chambers 41a, 42a. Gas discharge paths 41c and 42c for discharging gas are provided. Each of the reaction chambers 41a and 42a is filled with a catalyst that performs a gas reaction.

反応プレート41におけるガス供給路41bは、反応室41aの上面部分に形成され、ガス排出路41cは反応室41aの側面部分に形成されている。一方、反応プレート42におけるガス供給路42bは、反応プレート41のガス排出路41cに対応するように反応室42aの側面部分に形成されている。また、分離プレート43には、ガス流路43bが板厚方向に貫通しているが、このガス流路43bは反応プレート41のガス排出路41c及び反応プレート42のガス供給路42bを連通するようにこれらとの対応位置に形成されている。   The gas supply path 41b in the reaction plate 41 is formed in the upper surface portion of the reaction chamber 41a, and the gas discharge path 41c is formed in the side surface portion of the reaction chamber 41a. On the other hand, the gas supply path 42 b in the reaction plate 42 is formed in the side surface portion of the reaction chamber 42 a so as to correspond to the gas discharge path 41 c of the reaction plate 41. In addition, a gas flow path 43b penetrates through the separation plate 43 in the thickness direction, and this gas flow path 43b communicates with the gas discharge path 41c of the reaction plate 41 and the gas supply path 42b of the reaction plate 42. Are formed at positions corresponding to these.

このような構造では、反応プレート41のガス供給路41bから反応室41aに供給されたガスは、側面部分のガス排出路41cから分離プレート43のガス流路43bを通って反応プレート42の側面部分のガス供給路42bに達し、このガス供給路42bから反応室42aに供給され、ガス排出路42cから外部に排出される。   In such a structure, the gas supplied to the reaction chamber 41a from the gas supply path 41b of the reaction plate 41 passes through the gas flow path 43b of the separation plate 43 from the gas discharge path 41c of the side surface part and the side surface part of the reaction plate 42. Gas supply path 42b, is supplied from the gas supply path 42b to the reaction chamber 42a, and is discharged from the gas discharge path 42c to the outside.

このような実施の形態では、ガスを複数の反応プレートの間を通過させることができる。このため、ガスに対する段階的な反応を行うことが可能となる。   In such an embodiment, gas can be passed between the plurality of reaction plates. For this reason, it becomes possible to perform the stepwise reaction with respect to gas.

本発明は、以上のような実施の形態に限定されることなく、種々変形が可能である。例えば、本発明は、燃料電池に接続される改質器やCO除去器以外の反応器に同様に適用することが可能である。   The present invention is not limited to the embodiment as described above, and various modifications can be made. For example, the present invention can be similarly applied to a reactor other than a reformer or a CO remover connected to a fuel cell.

本発明の一実施の形態における反応器の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the reactor in one embodiment of this invention. 一実施の形態における反応器の接合状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the joining state of the reactor in one Embodiment. 改質触媒プレートの正面図である。It is a front view of a reforming catalyst plate. 燃焼触媒プレートの正面図である。It is a front view of a combustion catalyst plate. 分離プレートの正面図である。It is a front view of a separation plate. カバープレートの正面図である。It is a front view of a cover plate. (a)、(b)は底板の平面図及び正面図である。(A), (b) is the top view and front view of a baseplate. (a)、(b)は側板の側面図及び正面図である。(A), (b) is the side view and front view of a side plate. 分離プレートの別の形態を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing another form of a separation plate. 本発明の別の実施の形態における反応器の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the reactor in another embodiment of this invention. 別の実施の形態における反応器の接合状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the joining state of the reactor in another embodiment. 触媒プレートの正面図である。It is a front view of a catalyst plate. 熱媒プレートの正面図である。It is a front view of a heat-medium plate. 分離プレートの正面図である。It is a front view of a separation plate. 底板の正面図である。It is a front view of a baseplate. 本発明のさらに別の実施の形態の斜視図である。It is a perspective view of another embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1、21 反応器
2 改質触媒プレート
3 燃焼触媒プレート
2a、3a 反応室
2b、3b ガス供給路
2c、3c ガス排出路
4、4x 分離プレート
4a、4b ガス流路
5、6 カバープレート
5a、5b、6a、6b ガス流路
22 触媒プレート
23 分離プレート
26、27 カバープレート
1, 21 Reactor 2 Reforming catalyst plate 3 Combustion catalyst plate 2a, 3a Reaction chamber 2b, 3b Gas supply path 2c, 3c Gas discharge path 4, 4x Separation plate 4a, 4b Gas flow path 5, 6 Cover plate 5a, 5b , 6a, 6b Gas flow path 22 Catalyst plate 23 Separation plate 26, 27 Cover plate

Claims (4)

触媒が充填されて触媒とガスとの反応が行われる反応室が周囲との離隔状態で形成されると共に、反応室にガスを供給するガス供給路及び反応室からガスを排出するガス排出路が形成された金属製の複数の反応プレートと、
ガス流路が形成され、前記反応室を板厚方向から覆うように反応プレートの間に重ね合わせ状態に配置されて隣接する反応プレートを分離する分離プレートと、
ガス流路が形成され、反応プレートと分離プレートとの重ね合わせ状態を両側から挟み込むカバープレートとを備え、
前記反応プレート、分離プレート及びカバープレートにおける重ね合わせ面が拡散接合またはろう付けによって接合されていることを特徴とする反応器。
A reaction chamber in which the catalyst is charged and the reaction between the catalyst and the gas is performed is formed in a separated state from the surroundings, and a gas supply path for supplying gas to the reaction chamber and a gas discharge path for discharging gas from the reaction chamber are provided. A plurality of formed metal reaction plates;
A separation plate for separating adjacent reaction plates, wherein a gas flow path is formed and arranged between the reaction plates so as to cover the reaction chamber from the plate thickness direction;
A gas flow path is formed, and a cover plate that sandwiches the overlapping state of the reaction plate and the separation plate from both sides,
A reactor characterized in that the overlapping surfaces of the reaction plate, separation plate and cover plate are joined by diffusion joining or brazing.
反応プレート、分離プレート及びカバープレートにおける重ね合わせ面の全体が接合されていることを特徴とする請求項1記載の反応器。   The reactor according to claim 1, wherein the entire overlapping surfaces of the reaction plate, the separation plate, and the cover plate are joined. 前記反応プレートは、吸熱反応を行うプレートと発熱反応を行うプレートとを有しており、これらのプレートが分離プレートを介して重ね合わせられていることを特徴とする請求項1または2記載の反応器。   3. The reaction according to claim 1, wherein the reaction plate has a plate that performs an endothermic reaction and a plate that performs an exothermic reaction, and these plates are superposed via a separation plate. vessel. 前記分離プレートに、温度モニタが挿入可能なモニタ孔が形成されていることを特徴とする請求項1または2記載の反応器。   The reactor according to claim 1, wherein a monitor hole into which a temperature monitor can be inserted is formed in the separation plate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012240035A (en) * 2011-05-24 2012-12-10 Sumitomo Electric Ind Ltd Gas decomposing element, catalyst, and method of producing the catalyst
JP2015063459A (en) * 2007-06-16 2015-04-09 メギット・(ユーケイ)・リミテッドMeggitt (UK) Limited Reforming apparatus and reforming method
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