JP2005112693A - Fuel reformer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料改質器に関し、とくに燃料改質器の整流フィルタに関する。 The present invention relates to a fuel reformer, and more particularly to a rectifying filter for a fuel reformer.
特開2002−22111号公報は、触媒燃焼装置において、触媒の上流に金網のフィルタを設けてガスを整流すること、および、金網はメタルラスで代替されてもよいことを開示している。
燃料改質器などにおいて、複数種類のガスを混合して整流フィルタ(この整流フィルタには発泡金属などが用いられるが、上記公報の金網なども使用できると考えられる)を通過させた後触媒に流入させる場合、短い軸方向距離内でガス同士を良好に混合するために、ガスを整流フィルタの上流側空間部に接線方向に導入して該空間部に旋回流(スワール)を生成させることが行われている。
しかし、旋回流を生成すると、ガス導入部と同じ半径近傍での流速が大で他の半径部位で流速が小となって、整流フィルタに流入するガスの流速に大きな差が生じ、その結果、整流フィルタを通過した後の触媒に流入するガス流量にも触媒半径方向で大きな差が生じ、効率のよい触媒利用、燃料改質が得られなくなる。
In a fuel reformer or the like, after mixing a plurality of types of gas and passing through a rectifier filter (foam metal or the like is used for this rectifier filter, it is considered that the metal mesh of the above publication can also be used) In order to mix the gases within a short axial distance, the gas may be introduced tangentially into the upstream space portion of the rectifying filter to generate a swirl flow (swirl) in the space portion. Has been done.
However, when the swirl flow is generated, the flow velocity in the vicinity of the same radius as the gas introduction portion is large and the flow velocity is small in the other radial portions, and a large difference occurs in the flow velocity of the gas flowing into the rectifying filter. A large difference in the gas flow rate flowing into the catalyst after passing through the rectifying filter also occurs in the catalyst radial direction, and efficient catalyst utilization and fuel reforming cannot be obtained.
本発明が解決しようとする課題は、整流フィルタの上流側でガスが旋回流を形成する場合に、整流フィルタを通過して触媒に流入するガスの流速、流量に触媒半径方向で大きな差が生じ、効率のよい触媒利用、燃料改質が得られないという問題点である。 The problem to be solved by the present invention is that when the gas forms a swirling flow upstream of the rectifying filter, a large difference occurs in the catalyst radial direction in the flow velocity and flow rate of the gas flowing through the rectifying filter and flowing into the catalyst. This is a problem that efficient catalyst utilization and fuel reforming cannot be obtained.
本発明の目的は、整流フィルタの上流側でガスが旋回流を形成する場合、整流フィルタを通過して触媒に流入するガスの流速、流量を触媒半径方向で均一化する(均一に近づける)ことができる燃料改質器を提供することにある。 The object of the present invention is to make the flow velocity and flow rate of gas flowing through the rectification filter and flowing into the catalyst uniform in the radial direction of the catalyst when the gas forms a swirling flow upstream of the rectification filter. It is an object of the present invention to provide a fuel reformer that can achieve the above.
上記課題を解決する本発明は、また、上記目的を達成する本発明は、つぎのとおりである。
(1)燃料改質器のスワラーのガス導入部の下流でかつ触媒の上流の部位に、メタルラスを有する整流フィルタを設置し、旋回流に対して整流作用に指向性をもつメタルラスが最大の整流作用を果たすメタルラス面内回転方向角度に向けられるように、前記整流フィルタの整流フィルタ面内回転方向角度を設定した燃料改質器。
(2)前記メタルラスが最大の整流作用を果たすメタルラス面内回転方向角度では、メタルラスの切り起こし部が、前記旋回流が前記メタルラスに到達したときに前記旋回流に対向する(1)記載の燃料改質器。
(3)前記整流フィルタは、前記メタルラスと、該メタルラスを挟む枠を有する(1)記載の燃料改質器用燃焼器。
(4)前記整流フィルタは、前記メタルラスと、該メタルラスを挟む枠と桟を有する(1)記載の燃料改質器用燃焼器。
(5)前記整流フィルタの前記メタルラスは、矩形格子上にある菱形開口部の、長い方の対角線方向のピッチが0.5mm〜2mmの範囲にあり、短い方の対角線方向のピッチが0.3mm〜1mmの範囲にあり、桟幅が0.1mm〜0.3mmの範囲にある(1)記載の燃料改質器用燃焼器。
(6)前記整流フィルタは、互いに隔てられて並設された複数のメタルラスを備えている(1)記載の燃料改質器用燃焼器。
(7)前記互いに隔てられて並設された複数のメタルラスのうち、下流側のメタルラスは、上流側のメタルラスを通過した旋回流成分が残っている旋回流に対して最大の整流作用を果たすメタルラス面内回転方向角度に向けられる(6)記載の燃料改質器用燃焼器。
(8)前記互いに隔てられて並設された複数のメタルラスは、開口部ピッチを互いに異ならせてあり、下流側のメタルラスほど開口部ピッチが小さくしてある(6)記載の燃料改質器用燃焼器。
(9)前記互いに隔てられて並設された複数のメタルラスの一部を切り起こし有りのメタルラスとするとともに残りを切り起こし無しのメタルラスとし、切り起こし無しのメタルラスを切り起こし有りのメタルラスの下流側に配置した(6)記載の燃料改質器用燃焼器。
The present invention for solving the above-mentioned problems and the present invention for achieving the above object are as follows.
(1) A rectifier filter having a metal lath is installed downstream of the gas introduction part of the swirler of the fuel reformer and upstream of the catalyst, and the metal lath having directivity in the rectification action with respect to the swirling flow is the largest rectification A fuel reformer in which the rectifying filter in-plane rotational direction angle of the rectifying filter is set so as to be directed to the metal lath in-plane rotational direction angle.
(2) The fuel according to (1), wherein at the metal lath in-plane rotation direction angle at which the metal lath performs maximum rectifying action, the metal lath cut-and-raised portion faces the swirl flow when the swirl flow reaches the metal lath. Reformer.
(3) The combustor for a fuel reformer according to (1), wherein the rectifying filter includes the metal lath and a frame sandwiching the metal lath.
(4) The combustor for a fuel reformer according to (1), wherein the rectifying filter includes the metal lath, a frame sandwiching the metal lath, and a crosspiece.
(5) The metal lath of the rectifying filter has a longer diagonal pitch of 0.5 mm to 2 mm of the rhomboid openings on the rectangular lattice, and a shorter diagonal pitch of 0.3 mm. The combustor for a fuel reformer according to (1), wherein the combustor is in a range of ˜1 mm and a crosspiece width is in a range of 0.1 mm to 0.3 mm.
(6) The combustor for a fuel reformer according to (1), wherein the rectifying filter includes a plurality of metal laths arranged apart from each other in parallel.
(7) Of the plurality of metal laths separated from each other, the metal lath on the downstream side performs the maximum rectifying action on the swirl flow in which the swirl flow component that has passed through the metal lath on the upstream side remains. The combustor for a fuel reformer according to (6), which is directed to an in-plane rotational direction angle.
(8) The plurality of metal laths arranged side by side apart from each other have different opening pitches, and the downstream metal lath has a smaller opening pitch, and combustion for a fuel reformer according to (6) vessel.
(9) A part of the plurality of metal laths spaced apart from each other is cut and raised to be a metal lath, and the rest is made to be a metal lath without being cut and raised, and a metal lath without being cut and raised is downstream of the metal lath that is cut and raised. The combustor for a fuel reformer described in (6).
上記(1)の燃料改質器によれば、メタルラスが最大の整流作用を果たす角度に向けられているので、旋回流がメタルラスに到達してメタルラスを通過した後における、半径方向における流速差(最大周方向流速と最小周方向流速の差)、流量差が小さくなる。その結果、整流フィルタを通過した後触媒に流入するガス流の、触媒半径方向の流速分布、流量分布が均一化する。
上記(2)の燃料改質器によれば、メタルラスの切り起こし部が、旋回流がメタルラスに到達したときに旋回流に対向するので、旋回流の最大流速を切り起こし部によって効果的に低下させ、触媒半径方向に、ガスの流速、流量の均一化をはかることができる。
上記(3)の燃料改質器では、整流フィルタがメタルラスを挟む枠を有するので、整流エレメントが切り起こしのあるメタルラスであるにかかわらず、枠でメタルラスを挟んで触媒上流に配置、固定することができる。
上記(4)の燃料改質器では、整流フィルタがメタルラスを挟む枠と桟を有するので、整流エレメントが切り起こしのあるメタルラスであるにかかわらず、枠でメタルラスを挟んで触媒上流に配置、固定することができるとともに、桟によって、メタルラスがガス流を受けても過度に撓まないようにすることができる。
上記(5)の燃料改質器では、メタルラスの開口部のピッチを所定の範囲に設定したので、メタルラスの整流効果が大きい。
上記(6)の燃料改質器では、複数のメタルラスを設けたので、メタルラスを1枚設けた場合より大きな整流効果が得られる。
上記(7)の燃料改質器では、下流側のメタルラスの回転方向角度を所定角度に設定したので、下流側メタルラスの整流効果を高めることができる。
上記(8)の燃料改質器では、下流側のメタルラスほど開口部のピッチを小さくしたので、下流側のメタルラスの整流作用を維持することができる。
上記(9)の燃料改質器では、下流側に切り起こしの無いメタルラスを設けたので、上流側のメタルラスを通過した流れに残っている半径方向流速差をさらに小さくすることができる。
According to the fuel reformer of the above (1), the metal lath is directed to an angle at which the maximum rectification action is performed. Therefore, after the swirling flow reaches the metal lath and passes through the metal lath, the flow velocity difference in the radial direction ( The difference between the maximum circumferential flow velocity and the minimum circumferential flow velocity) and the flow rate difference are reduced. As a result, the flow velocity distribution and the flow rate distribution in the catalyst radial direction of the gas flow flowing into the catalyst after passing through the rectifying filter are made uniform.
According to the fuel reformer of the above (2), since the metal lath cut-and-raised portion faces the swirl flow when the swirl flow reaches the metal lath, the maximum flow velocity of the swirl flow is effectively reduced by the cut-and-raised portion. The gas flow rate and flow rate can be made uniform in the catalyst radial direction.
In the fuel reformer of (3) above, since the rectifying filter has a frame that sandwiches the metal lath, the rectifying element is disposed and fixed upstream of the catalyst with the metal lath sandwiched between the frames, regardless of whether the rectifying element is a metal lath that is cut and raised. Can do.
In the fuel reformer of (4) above, since the rectifying filter has a frame and a cross that sandwich the metal lath, the rectifying element is placed and fixed upstream of the catalyst with the metal lath sandwiched by the frame, regardless of whether the rectifying element is a metal lath that is cut and raised. In addition, the crosspiece can prevent the metal lath from being bent excessively even if it receives a gas flow.
In the fuel reformer of the above (5), the pitch of the opening of the metal lath is set within a predetermined range, so that the effect of rectifying the metal lath is great.
In the fuel reformer of the above (6), since a plurality of metal laths are provided, a larger rectification effect can be obtained than when one metal lath is provided.
In the fuel reformer of (7), since the rotation direction angle of the downstream metal lath is set to a predetermined angle, the rectifying effect of the downstream metal lath can be enhanced.
In the fuel reformer of (8), the downstream metal lath has a smaller opening pitch, so that the rectifying action of the downstream metal lath can be maintained.
In the fuel reformer of (9), the metal lath that is not cut and raised is provided on the downstream side, so that the radial flow velocity difference remaining in the flow that has passed through the upstream metal lath can be further reduced.
以下に、本発明の燃料改質器を、図1〜図30を参照して説明する。
本発明の燃料改質器10は、燃料電池(以下、FCともいう)の燃料ガス用に他燃料を改質して水素を生成する燃料改質器であり、たとえば、メタノール、水、エアの高温混合ガスから水素を生成する燃料改質器である。
Below, the fuel reformer of this invention is demonstrated with reference to FIGS.
The
図1〜図4に示すように、燃料改質器用燃焼器10は、触媒11と、その上流の、混合ガス(たとえば、メタノール、水、エアの高温混合ガス)のガス導入部13をもつスワラー12と、スワラー12のガス導入部13の下流で触媒11の上流に位置する整流フィルタ15を、備えている。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
触媒11は、外形がほぼ円形状の、セラミックハニカム担体に触媒成分を担持したもので、高温混合ガスを改質して、燃料電池の燃料ガスとなる水素を生成するものである。
The
スワラー12は、ほぼ円形の空間部14を有し、空間部14の中心からオフセットした位置でガス導入部13から接線方向に空間部14に混合ガスを導入することで、空間部14に旋回流を生成するものである。
The
スワラー12で旋回流を生成した場合、ガス導入部13と同じ半径部分では、周方向ガス流速は大であるが、その他の半径部分では周方向ガス流速が小となるので、空間部14では、図4に示すように、半径方向に周方向流速分布が生じる。この流速分布をそのままにしておくと、触媒11に流入するガス流量が触媒の半径方向位置で変わり、触媒の有効利用、効果的な燃料改質が得られない。これを是正し、流速分布を均一化するために、触媒11の上流に整流フィルタ15が設けられる。これによって、整流フィルタ15の下流側で、図4の流速分布に比べて均一化された流速分布、すなわち最大流速と最小流速の差が小さい、図3に示すような流速分布が得られる。
When the swirl flow is generated by the
整流フィルタ15は、整流要素としてのメタルラス16を備えている。整流フィルタ15は、通路壁からメタルラス16を支持する部材、たとえば、枠17や桟18、を有していてもよい。
メタルラス16は、図5、図6に示すように、板材に、1直線上に互いに間隔をおいて複数の切込み(スリット)を設けた切込み列を互いに平行に複数列設けるとともに、隣接する切込み列の切込みが切込み伸長方向と直交方向に互い違いとなるように設け、切込みと直交する方向(加工方向)に板材に引張力をかけ、引張方向と180°反対側の切込みの縁部に元の板面に対して斜めとなった切り起こし部16a、16bを形成するか、または各切込みを引張りにより加工方向に延ばして開口部16bを形成したものである。
The rectifying
As shown in FIGS. 5 and 6, the
メタルラス16は、旋回流に対して、整流作用に指向性をもつ。すなわち、メタルラス16を、メタルラス面内回転方向にある角度回転させた場合に、旋回流に対してとくに強い整流作用を果たす。
図7、図8の寸法をもつスワラー12およびメタルラス16において、ガス導入方向を一定にしたままメタルラス16をメタルラス軸芯(円形メタルラスの中心を通るメタルラス面に直交する軸芯)まわりに回転させた場合のメタルラス下流側の流速分布の最大値と最小値との差(流速差)を測定すると図9に示すようになり、この例ではメタルラス16をその加工方向から240°で流速差が最小となり、240°±20°で流速差の低下が見られる。この場合、旋回流の主流の中心はガス導入部13からメタルラス軸芯まわりに約120°旋回した所でメタルラス16に当たる。この部位では、旋回流の主流の中心がメタルラス16の斜め切り起こし部16aに対向する方向から当たる。したがって、メタルラス16の斜め切り起こし部16aがメタルラス16の開口部16bを通過する旋回流に対して最大抵抗を示し、旋回流の流速(周方向の流速)を最も低下させ、最大の整流作用を果たす。この整流作用は、整流に方向性をもたない発泡金属や金網などの整流要素による整流よりも効果的である。これによって、旋回流の主流の最大流速部分(図4の流速分布の山の頂部)の流速が効果的に低減され、メタルラス16を通過した後の流れの流速分布は、図3のように最大流速と最小流速の流速差が小さなものとなり、触媒11に流入する流れの流速および流量は触媒上流側端面の全域において、ほぼ均一化されている。これによって、触媒11の全域が有効利用され、触媒11において効果的な燃料改質が行われる。
The
In the
スワラー12およびメタルラス16の寸法が図7、図8の寸法から変われば、上記の240°±20°は変わる。重要なことは、メタルラス16が整流作用に方向性をもつので、メタルラス16をメタルラスの整流作用が最も発揮される取付け回転角度で取りつけることである。その場合、整流作用が最も発揮されるメタルラス16の取付け回転角度とは、旋回流の主流がメタルラス16に当たったときに、メタルラス16の切り起こし部16aが主流に対抗するような、メタルラス取付け回転角度のことである。
If the dimensions of the
メタルラス16は、切り起こし16aを切り起こしたまま、流路の壁に支持される必要があるので、以下に述べるように、枠17や桟18などを介して流路の壁に取りつけられる。
図10から図30までは、整流フィルタ15の枠17、桟18の種々の構造(メタルラス支持、固定構造)を示している。図10から図20までは、枠17の種々の構造を示し、図21から図30までは桟18の種々の構造を示している。何れの構造を採用してもよい。
Since the
10 to 30 show various structures (metal lath support and fixing structure) of the
第1の例では、図10、図11に示すように、流路断面形状に切り取ったメタルラス16の周縁部を2つの枠17で挟み、メタルラス16を支持する。メタルラス16の枠17への固定は以下の構造をとることができる。
第2の例では、図12に示すように、予め凹凸をつけた2つの枠17でメタルラス16の周縁部を挟んでメタルラス周縁部に凹凸をつけてかしめ(かしめ部に符号19を付した)、メタルラス16を固定する。
第3の例では、図13に示すように、2つの枠17でメタルラス16の周縁部を挟みプレスなどにて枠17とメタルラス周縁部に凹凸をつけてかしめ(かしめ部に符号20を付した)、メタルラス16を固定する。
In the first example, as shown in FIGS. 10 and 11, the
In the second example, as shown in FIG. 12, the
In the third example, as shown in FIG. 13, the peripheral portion of the
第4の例では、図14に示すように、2つの枠17でメタルラス16の周縁部を挟み、枠17とメタルラス外周を溶接(溶接部に符号21を付した)にて固定する。
第5の例では、図15に示すように、2つの枠17でメタルラス16の周縁部を挟み、枠17とメタルラス16をスポット溶接(溶接部に符号22を付した)にて固定する。
In the fourth example, as shown in FIG. 14, the peripheral portion of the
In the fifth example, as shown in FIG. 15, the peripheral portion of the
第6の例では、図16に示すように、2つの枠17でメタルラス16の周縁部を挟み、一方の枠17を他方の枠周縁部を巻き込むようにヘミング加工(ヘミング部に符号23を付した)して、メタルラス16を枠17間に固定する。
第7の例では、図17に示すように、2つの枠17でメタルラス16の周縁部を挟み、2つの枠17とメタルラス16の外周部をほぼ直角に折り曲げ、ついで一方の枠17を他方の枠とメタルラスの折り曲げ部を巻き込むようにヘミング加工(ヘミング部に符号24を付した)して、メタルラス16を枠17間に固定する。
In the sixth example, as shown in FIG. 16, the peripheral portion of the
In the seventh example, as shown in FIG. 17, the periphery of the
第8の例では、図18に示すように、2つの枠17でメタルラス16の周縁部を挟み、メタルラス外周の外側で2つの枠17をシール剤または接着剤(シール剤または接着剤に符号25を付した)にて接着して、メタルラス16を枠17間に固定する。
第9の例では、図19に示すように、2つの枠17でメタルラス16の周縁部を挟み、2つの枠17とメタルラス16の周縁部を直角に折り曲げ、シール剤または接着剤(シール剤または接着剤に符号26を付した)にて接着して、メタルラス16を枠17間に固定する。
第10の例では、図20に示すように、2つの枠17でメタルラス16の周縁部を挟み、一方の枠17を他方の枠の外周を覆うように折り曲げ、一方の枠の折り曲げ部と他方の枠の外周とをシール剤または接着剤(シール剤または接着剤に符号27を付した)にて接着して、メタルラス16を枠17間に固定する。
In the eighth example, as shown in FIG. 18, the peripheral portion of the
In the ninth example, as shown in FIG. 19, the peripheral portion of the
In the tenth example, as shown in FIG. 20, the peripheral portion of the
図21から図30までは桟18を設けた構造を示す。桟18は枠17と一体であってもよいし、あるいは枠17と別体で作成され枠17に溶接や溶接以外の機械的連結構造で固定されたものであってもよい。桟18の形状は、整流性能を阻害しない範囲で如何なる形状であってもよく、1以上の円形、1以上の任意多角形、桟同士を連結するもの、それらの組み合わせ、を採用することができる。
メタルラス16は全域が一体の円形の単一片であってもよいし、あるいは円形を分割した形状の複数片を桟18および枠17で支持して円形としたものであってもよい。
複数片からなる場合は、スワラーの接線方向ガス導入部13を複数等間隔に設け、メタルラス16の各片の加工方向の回転角度を互いに変えて、対応するガス導入部13のガスがメタルラスの各片に到達した時に各片が最も整流作用を果たすようにしてもよい。
FIGS. 21 to 30 show a structure in which a
The
In the case of a plurality of pieces, a plurality of swirler tangential direction
第11の例では、図21に示すように、枠17と桟18が設けられており、桟18は互いに直交する2本の桟要素(縦桟18a、横桟18b)を有する。2本の桟要素は、交差部で互いに一体であってもよいし、別体で製作されて交差部で溶接や溶接以外の機械的連結構造で固定されてもよい。
第12の例では、図22に示すように、枠17と桟18が設けられており、桟18は互いに直交する2種類の桟要素(縦桟18c、横桟18d)を有する。縦桟、横桟の少なくとも一方の種類の桟は複数の互いに平行に延びる桟要素からなる。2種類の桟要素は、交差部で互いに一体であってもよいし、別体で製作されて交差部で溶接や溶接以外の機械的連結構造で固定されてもよい。
In the eleventh example, as shown in FIG. 21, a
In the twelfth example, as shown in FIG. 22, a
第13の例では、図23に示すように、枠17と桟18が設けられており、桟18は中心部から放射状に延びる3本の桟要素18eを有する。3本の桟要素は、中心部の交差部で互いに一体であってもよいし、別体で製作れて交差部で溶接や溶接以外の機械的連結構造で固定されてもよい。
第14の例では、図24に示すように、枠17と桟18が設けられており、桟18は中心部から放射状に延びる4本以上の複数本の桟要素18fを有する。4本以上の複数本の桟要素は、中心部の交差部で互いに一体であってもよいし、別体で製作れて交差部で溶接や溶接以外の機械的連結構造で固定されてもよい。
In the thirteenth example, as shown in FIG. 23, a
In the fourteenth example, as shown in FIG. 24, a
第15の例では、図25に示すように、枠17と桟18が設けられており、桟18は、枠より内側に位置する円形の内側桟要素18gと、内側桟要素18gと枠17との間に放射状に延びる1本以上の桟要素18hとを有する。桟要素18hと内側桟要素18g、および桟要素18hと枠17は、交差部で互いに一体であってもよいし、別体で製作れて交差部で溶接や溶接以外の機械的連結構造で固定されてもよい。
第16の例では、図26に示すように、枠17と桟18が設けられており、桟18は、枠より内側に位置する三角形の内側桟要素18iと、内側桟要素18iと枠17との間に放射状に延びる1本以上の桟要素18jとを有する。桟要素18jと内側桟要素18i、および桟要素18jと枠17は、交差部で互いに一体であってもよいし、別体で製作れて交差部で溶接や溶接以外の機械的連結構造で固定されてもよい。
第17の例では、図27に示すように、枠17と桟18が設けられており、桟18は、枠17より内側に位置する四角形の内側桟要素18kと、内側桟要素18kと枠17との間に放射状に延びる1本以上の桟要素18mとを有する。桟要素18mと内側桟要素18k、および桟要素18mと枠17は、交差部で互いに一体であってもよいし、別体で製作れて交差部で溶接や溶接以外の機械的連結構造で固定されてもよい。
In the fifteenth example, as shown in FIG. 25, a
In the sixteenth example, as shown in FIG. 26, a
In the seventeenth example, as shown in FIG. 27, a
第18の例では、図28に示すように、枠17と桟18が設けられており、桟18は、枠17より内側に位置する任意形状の第1の内側桟要素18nと、第1の内側桟要素18nより内側に位置する第2の内側桟要素18oと、第1の内側桟要素18nと枠17との間に放射状に延びる1本以上の桟要素18pと、第1の内側桟要素18nと第2の内側桟要素18oとの間に放射状に延びる1本以上の桟要素18qとを有する。桟要素同士および桟要素と枠17は、交差部で互いに一体であってもよいし、別体で製作れて交差部で溶接や溶接以外の機械的連結構造で固定されてもよい。
In the eighteenth example, as shown in FIG. 28, a
第19の例では、図29に示すように、枠17と桟18が設けられており、桟18は、湾曲状または直線状に延びて両端で枠17に交わる桟要素18rを1本以上(図29では3本)有している。桟要素18rと枠17は、交差部で互いに一体であってもよいし、別体で製作されて交差部で溶接や溶接以外の機械的連結構造で固定されてもよい。
第20の例では、図30に示すように、枠17と桟18が設けられており、桟18は、湾曲状または直線状に延びて両端で枠17に交わる複数本(図29では3本)の桟要素18sと、桟要素18sの間にわたって延びる桟要素18tを有している。桟要素18sと枠17、および桟要素18sと桟要素18tは、交差部で互いに一体であってもよいし、別体で製作れて交差部で溶接や溶接以外の機械的連結構造で固定されてもよい。
In the nineteenth example, as shown in FIG. 29, a
In the twentieth example, as shown in FIG. 30, a
整流フィルタ15のメタルラス16において、開口部16bのピッチと整流効果との間につぎの関係があることが判明した。
各菱形開口部16bは長い方の対角線と短い方の対角線をもつが(図31)、矩形格子上にある4つの菱形開口部16bの、菱形開口部16bの長い方の対角線方向のピッチLW、および菱形開口部16bの短い方の対角線方向のピッチSWと、整流効果との間につぎの関係があることが、試験から判明した。
In the
Each
LW(mm) SW(mm) W(mm)
(i) 整流効果最大 1 0.5 0.2
(ii) 整流効果有り 0.5〜2 0.3〜1 0.1〜0.3
(iii) 整流効果有りと思われる 1〜14 0.5〜7 0.1〜3
上記の結果、矩形格子上にある菱形開口部16bの、長い方の対角線方向のピッチLWが0.5mm〜2mmの範囲にあり、短い方の対角線方向のピッチSWが0.3mm〜1mmの範囲にあることが、整流効果を得る上において望ましいことがわかる。
LW (mm) SW (mm) W (mm)
(I) Maximum rectification effect 1 0.5 0.2
(Ii) Has rectifying effect 0.5-2 0.3-1 0.1-0.3
(Iii) It seems that there is a rectifying effect 1-14 0.5-7 0.1-3
As a result, the longer diagonal pitch LW of the
また、整流フィルタ15は、図1、図2に示したように、1枚のメタルラス16を備えたものであってもよいし、あるいは、図32、図33、図34に示すように、互いに隔てられて並設された複数のメタルラス16を備えたものであってもよい。
The rectifying
図32の例では、互いに隔てられて並設された複数のメタルラス16のうち、下流側のメタルラス16は、上流側のメタルラスを通過した旋回流成分が残っている旋回流に対して最大の整流作用を果たすメタルラス面内回転方向角度に向けられる。
すなわち、上流側のメタルラス16の上流側では図4の流速分布があり、上流側のメタルラス16と下流側のメタルラス16との間では図3の流速分布がある場合、下流側のメタルラス16を、上流側のメタルラス16を通過した旋回流成分が残っている旋回流に対して最大の整流作用を果たすメタルラス面内回転方向角度に向けることにより、図3の流速分布がさらに均一化する。ただし、整流効果を得る上において、上流側のメタルラス16と下流側のメタルラス16との間隔dを通路の直径D以下とすることが望ましい。
In the example of FIG. 32, among the plurality of
That is, when the
図33の例では、互いに隔てられて並設された複数のメタルラス16は、開口部ピッチの寸法を互いに異ならせてあり、下流側のメタルラスほど開口部ピッチLW、SWを小さくしてある。これは、下流側ほどメタルラスの目を細かくすることにより、下流側のメタルラス16の整流効果を良好に維持するためである。
In the example of FIG. 33, the plurality of
図34の例では、互いに隔てられて並設された複数のメタルラス16のうち一部を切り起こし有りのメタルラスとするとともに残りを切り起こし無しのメタルラスとし、切り起こし無しのメタルラスを切り起こし有りのメタルラスの下流側に配置した。
上流側のメタルラス16で図3の流速分布が得られるが、なお半径方向に不均一な流速分布が残るので、下流側に切り起こし無しのメタルラスを設けることによって、流速分布を通路半径方向に均一化することを狙ったものである。
In the example of FIG. 34, a part of the plurality of
The flow velocity distribution shown in FIG. 3 is obtained by the
つぎに、本発明の燃料改質器の作用、効果を説明する。
まず、メタルラス16が最大の整流作用を果たす角度(メタルラス面内回転角度)に向けられているので、ガスがガス導入部13から導入され空間部で旋回しつつメタルラス16側に軸方向に移動していき、旋回流がメタルラス16に到達し、メタルラス16を通過した後における、整流フィルタ15の半径方向における、流速差、流量差が小さくなる。その結果、整流フィルタを通過した後触媒に流入するのガス流の触媒半径方向の流速分布、流量分布が均一化する。これによって、触媒11の有効利用と、効果的な燃料改質を行うことができる。
Next, the operation and effect of the fuel reformer of the present invention will be described.
First, since the
メタルラス16が最大の整流作用を果たす角度(メタルラス面内回転角度)に向けられている場合、メタルラス16の切り起こし部16aが、旋回流がメタルラス16に到達したときに旋回流に対向するので、旋回流の最大流速を切り起こし部16aによって効果的に低下させ、触媒半径方向に、ガスの流速、流量の均一化をはかることができる。旋回流は、最大流速が低下されると、その他の半径方向部位の流速が増大し最小流速が増大するので、最大流速の低下だけの場合に比べて、最大流速と最小流速の差はさらに小さくなり、流速、流量が均一化する。メタルラスは最大流速を低下させるとともに、最小流速の増大作用も有するので、旋回流に対する整流作用が、発泡金属を用いる場合に比べて、遜色がない。また、メタルラス16は、発泡金属などの整流要素に比べて、軸方向寸法が小さく、燃料改質器を軸方向に短縮化することも可能にする。さらに、メタルラス16は、発泡金属などの整流要素に比べて、コストが安く、燃料改質器のコストダウンにも寄与する。
When the
メタルラス16を切り起こし16aがある状態で燃料改質器内に固定する場合、その固定方法が難しいが、枠17で挟んでメタルラス16を固定し、枠17を流路壁に取付けるようにしたので、固定が非常に容易になる。
また、桟18を設けることにより、ガス流、ガス圧によるメタルラス16の過度の撓みも防止することができる。
When the
In addition, by providing the
また、桟18の部位でメタルラス16を複数の片に分離し、各片でその部位にあたるガス流れに切り起こし部16aが対抗するように、メタルラスの向きを変えることができる。それによって、旋回流の主流以外の部分の流速も低下させることが容易になる。また、複数のガス導入部13があり主流がメタルラス16に周方向に複数の箇所で当たるようなスワラー15に対しても、各片でメタルラスの切り起こし部16aがそこに当たる主流に対抗するように、各片のメタルラスの回転角度を互いに変えて設定することにより、容易に対応することができる。
本発明は、触媒とその上流に旋回流がある部位であれば、燃料改質器10の何れの部位にも、その部位の流速差を低減するのに利用できる。
In addition, the
The present invention can be used to reduce the flow rate difference at any part of the
図31の例では、矩形格子上にある菱形開口部16bの、長い方の対角線方向のピッチLWを0.5mm〜2mmの範囲に設定するとともに、短い方の対角線方向のピッチSWを0.3mm〜1mmの範囲に設定し、桟幅Wを0.1mm〜0.3mmの範囲に設定したので、望ましい整流効果が得られる。
In the example of FIG. 31, the longer diagonal pitch LW of the
また、図32、図33、図34の何れの例においても、複数のメタルラス16を設けたので、メタルラスを1枚設けた場合より大きな整流効果が得られる。すなわち、メタルラス16を1枚設けた場合は、図4の大きな流速差をもつ流速分布を図3の小さな流速差をもつ流速分布にすることができるが、さらにメタルラスを下流に設けることによって、図3の流速差をもつ流速分布を、図3よりさらに小さい流速差をもつ流速分布とすることができる。
32, 33, and 34, since the plurality of
図32の例では、互いに隔てられて並設された複数のメタルラス16のうち、下流側のメタルラス16を、上流側のメタルラス16を通過した旋回流成分が残っている旋回流に対して最大の整流作用を果たすメタルラス面内回転方向角度に向けたので、図3の流速分布がさらに均一化する。
In the example of FIG. 32, among the plurality of
図33の例では、下流側のメタルラス16ほど開口部のピッチLW、SWを小さくしたので、下流側のメタルラスの整流作用を維持することができる。これを逆にして、目の細かいメタルラスで整流された流れをその下流の目の粗いメタルラスで整流しようとしても、その整流効果は小さい。
In the example of FIG. 33, since the pitches LW and SW of the openings are made smaller in the
図34の例では、上流側に切り起こしのあるメタルラス16を設け、下流側に切り起こしの無いメタルラスを設けたので、上流側のメタルラスを通過した流れに残っている半径方向流速差(図3の流速差をもつ流れ)の流速差を、下流側の網目でさらに小さくし、ほぼ均一化された流速分布をもつ流れとすることができる。
In the example of FIG. 34, since the
10 燃料改質器
11 触媒
12 スワラー
13 ガス導入部
14 空間部
15 整流フィルタ
16 メタルラス
16a 切り起こし部
16b 開口部
17 枠
18 桟
18a〜18t 桟要素
19、20 かしめ部
21、22 溶接部
23、24 ヘミング部
25、26、27 シール剤または接着剤
DESCRIPTION OF
Claims (9)
A part of the plurality of metal laths spaced apart from each other are cut and raised to make a metal lath, and the rest are made to be a metal lath without being cut and raised, and a metal lath without cut and raised is placed downstream of the metal lath that has been raised and raised. The combustor for a fuel reformer according to claim 6.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003351677A JP2005112693A (en) | 2003-10-10 | 2003-10-10 | Fuel reformer |
Applications Claiming Priority (1)
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Family
ID=34542850
Family Applications (1)
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Country | Link |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017515549A (en) * | 2014-04-23 | 2017-06-15 | レスメド・リミテッドResMed Limited | Device for maintaining humidity at the patient interface |
JP2020159617A (en) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | 東邦瓦斯株式会社 | Mixer unit and combustion system |
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-
2003
- 2003-10-10 JP JP2003351677A patent/JP2005112693A/en active Pending
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