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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024136834
(43)【公開日】2024-10-04
(54)【発明の名称】水素生成装置及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
C01B 3/38 20060101AFI20240927BHJP
【ＦＩ】
C01B3/38
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023048113
(22)【出願日】2023-03-24
(71)【出願人】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110004314
【氏名又は名称】弁理士法人青藍国際特許事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100107641
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 耕一
(74)【代理人】
【識別番号】100202201
【弁理士】
【氏名又は名称】兒島 淳一郎
(72)【発明者】
【氏名】宮脇 理
(72)【発明者】
【氏名】武田 憲有
(72)【発明者】
【氏名】西崎 柾峻
(72)【発明者】
【氏名】吉田 豊
【テーマコード（参考）】
4G140
【Ｆターム（参考）】
4G140EA03
4G140EA06
4G140EB03
4G140EB04
4G140EB35
(57)【要約】
【課題】信頼性のある水素生成装置を実現する。
【解決手段】
燃焼排ガス流路１４０は、燃焼筒１０１を介して空気流路１２０ｂに沿わされ、内筒１０２を介して蒸発部１２１に沿わされている。蒸発部１２１で水が蒸発し、改質触媒で蒸発した水から水素及び一酸化炭素が生成され、ＣＯ低減触媒で一酸化炭素の濃度が低減される。固定体は、燃焼筒１０１に対して内筒１０２を固定している。第１管は、燃焼排ガス流路１４０からの燃焼排ガスを排出する。第２管は、水を蒸発部１２１に供給する。第３管は、ＣＯ低減触媒からの水素を排出する。第１管、第２管及び第３管は、軸Ｏから遠ざかるように延びている。固定体、第１管、第２管及び第３管は、上から下にこの順に並んでいる。第１管と第２管との第２距離Ｌ２は、固定体と第１管との第１距離Ｌ１よりも大きく、且つ、第２管と第３管との第３距離Ｌ３よりも大きい。
【選択図】図１Ｂ
【解決手段】
燃焼排ガス流路１４０は、燃焼筒１０１を介して空気流路１２０ｂに沿わされ、内筒１０２を介して蒸発部１２１に沿わされている。蒸発部１２１で水が蒸発し、改質触媒で蒸発した水から水素及び一酸化炭素が生成され、ＣＯ低減触媒で一酸化炭素の濃度が低減される。固定体は、燃焼筒１０１に対して内筒１０２を固定している。第１管は、燃焼排ガス流路１４０からの燃焼排ガスを排出する。第２管は、水を蒸発部１２１に供給する。第３管は、ＣＯ低減触媒からの水素を排出する。第１管、第２管及び第３管は、軸Ｏから遠ざかるように延びている。固定体、第１管、第２管及び第３管は、上から下にこの順に並んでいる。第１管と第２管との第２距離Ｌ２は、固定体と第１管との第１距離Ｌ１よりも大きく、且つ、第２管と第３管との第３距離Ｌ３よりも大きい。
【選択図】図１Ｂ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
上下方向に延びる軸を有する燃焼筒と、
前記燃焼筒を囲む内筒と、
前記内筒を囲む外筒と、
前記燃焼筒内で空気を流す空気流路と、
前記空気流路から前記空気が供給され、炎及び燃焼排ガスを生成する燃焼部と、
前記内筒及び前記外筒の間で水を上から下に流して蒸発させる蒸発部と、
原料ガス及び蒸発した前記水から水素及び一酸化炭素を生成する改質触媒と、
前記一酸化炭素の濃度を低減するＣＯ低減触媒と、
前記燃焼筒及び前記内筒の間で前記燃焼排ガスを下から上に流し、前記燃焼筒を介して前記空気流路に沿わされ、前記内筒を介して前記蒸発部に沿わされた燃焼排ガス流路と、
前記燃焼筒に対して前記内筒を固定する固定体と、
前記燃焼排ガス流路からの前記燃焼排ガスを排出する第１管と、
前記水を前記蒸発部に供給する第２管と、
前記ＣＯ低減触媒からの前記水素を排出する第３管と、を備え、
前記第１管、前記第２管及び前記第３管は、前記軸から遠ざかるように延び、
前記固定体、前記第１管、前記第２管及び前記第３管は、上から下にこの順に並び、
前記上下方向に関する前記固定体と前記第１管との距離を、第１距離と定義し、
前記上下方向に関する前記第１管と前記第２管との距離を、第２距離と定義し、
前記上下方向に関する前記第２管と前記第３管との距離を、第３距離と定義したとき、
前記第２距離は、前記第１距離よりも大きく、且つ、前記第３距離よりも大きい、
水素生成装置。
前記燃焼筒を囲む内筒と、
前記内筒を囲む外筒と、
前記燃焼筒内で空気を流す空気流路と、
前記空気流路から前記空気が供給され、炎及び燃焼排ガスを生成する燃焼部と、
前記内筒及び前記外筒の間で水を上から下に流して蒸発させる蒸発部と、
原料ガス及び蒸発した前記水から水素及び一酸化炭素を生成する改質触媒と、
前記一酸化炭素の濃度を低減するＣＯ低減触媒と、
前記燃焼筒及び前記内筒の間で前記燃焼排ガスを下から上に流し、前記燃焼筒を介して前記空気流路に沿わされ、前記内筒を介して前記蒸発部に沿わされた燃焼排ガス流路と、
前記燃焼筒に対して前記内筒を固定する固定体と、
前記燃焼排ガス流路からの前記燃焼排ガスを排出する第１管と、
前記水を前記蒸発部に供給する第２管と、
前記ＣＯ低減触媒からの前記水素を排出する第３管と、を備え、
前記第１管、前記第２管及び前記第３管は、前記軸から遠ざかるように延び、
前記固定体、前記第１管、前記第２管及び前記第３管は、上から下にこの順に並び、
前記上下方向に関する前記固定体と前記第１管との距離を、第１距離と定義し、
前記上下方向に関する前記第１管と前記第２管との距離を、第２距離と定義し、
前記上下方向に関する前記第２管と前記第３管との距離を、第３距離と定義したとき、
前記第２距離は、前記第１距離よりも大きく、且つ、前記第３距離よりも大きい、
水素生成装置。
【請求項2】
前記燃焼排ガス流路は、前記第２管よりも下方に位置する第１流路と、前記第２管よりも上方に位置する第２流路と、を含み、
前記第２流路の流路断面積は、前記第１流路の流路断面積よりも小さい、
請求項１に記載の水素生成装置。
前記第２流路の流路断面積は、前記第１流路の流路断面積よりも小さい、
請求項１に記載の水素生成装置。
【請求項3】
前記内筒は、前記蒸発部及び前記第２管よりも上方において前記軸から遠ざかるように突出する凸部を前記内筒の全周に渡って有し、
前記凸部は、前記内筒の全周に渡って前記外筒に接触している、
請求項１に記載の水素生成装置。
前記凸部は、前記内筒の全周に渡って前記外筒に接触している、
請求項１に記載の水素生成装置。
【請求項4】
前記内筒は、第１単一部品を含み、
前記第１単一部品は、前記凸部と、螺旋構造と、を含み、
前記外筒は、第２単一部品を含み、
前記第２単一部品は、前記凸部に対向する対向壁と、前記螺旋構造を囲む区画壁と、を含み、
前記区画壁及び前記螺旋構造は、螺旋状の前記蒸発部を区画し、
前記凸部は、前記内筒の全周に渡って前記対向壁に接触している、
請求項３に記載の水素生成装置。
前記第１単一部品は、前記凸部と、螺旋構造と、を含み、
前記外筒は、第２単一部品を含み、
前記第２単一部品は、前記凸部に対向する対向壁と、前記螺旋構造を囲む区画壁と、を含み、
前記区画壁及び前記螺旋構造は、螺旋状の前記蒸発部を区画し、
前記凸部は、前記内筒の全周に渡って前記対向壁に接触している、
請求項３に記載の水素生成装置。
【請求項5】
前記凸部は、
前記外筒から離間した上側部分と、
前記外筒から離間し、前記上側部分よりも下方に位置する下側部分と、
前記上下方向に関して前記上側部分及び前記下側部分の間に位置し、前記外筒に接するように前記外筒の全周に沿って延びる帯状部分と、を有する、
請求項３に記載の水素生成装置。
前記外筒から離間した上側部分と、
前記外筒から離間し、前記上側部分よりも下方に位置する下側部分と、
前記上下方向に関して前記上側部分及び前記下側部分の間に位置し、前記外筒に接するように前記外筒の全周に沿って延びる帯状部分と、を有する、
請求項３に記載の水素生成装置。
【請求項6】
前記内筒は、螺旋構造を有し、
前記螺旋構造及び前記外筒は、螺旋状の前記蒸発部を区画し、
前記凸部及び前記外筒の接触幅を第１幅と定義し、
前記螺旋構造及び前記外筒の接触幅を第２幅と定義したとき、
前記第１幅は、前記第２幅よりも大きい、
請求項３に記載の水素生成装置。
前記螺旋構造及び前記外筒は、螺旋状の前記蒸発部を区画し、
前記凸部及び前記外筒の接触幅を第１幅と定義し、
前記螺旋構造及び前記外筒の接触幅を第２幅と定義したとき、
前記第１幅は、前記第２幅よりも大きい、
請求項３に記載の水素生成装置。
【請求項7】
前記凸部及び前記外筒は互いに溶接されている、
請求項３から６のいずれか一項に記載の水素生成装置。
請求項３から６のいずれか一項に記載の水素生成装置。
【請求項8】
軸を有する内筒と、
前記内筒を囲む外筒と、
前記内筒及び前記外筒の間で水を蒸発させる蒸発部と、
原料ガス及び蒸発した前記水から水素を生成する改質触媒と、を備え、
前記内筒は、前記軸から遠ざかるように突出する凸部を前記内筒の全周に渡って有し、
前記凸部は、前記内筒の全周に渡って前記外筒に接触し、
前記内筒は、螺旋構造を有し、
前記螺旋構造及び前記外筒は、螺旋状の前記蒸発部を区画し、
前記凸部及び前記外筒の接触幅を第１幅と定義し、
前記螺旋構造及び前記外筒の接触幅を第２幅と定義したとき、
前記第１幅は、前記第２幅よりも大きい、
水素生成装置。
前記内筒を囲む外筒と、
前記内筒及び前記外筒の間で水を蒸発させる蒸発部と、
原料ガス及び蒸発した前記水から水素を生成する改質触媒と、を備え、
前記内筒は、前記軸から遠ざかるように突出する凸部を前記内筒の全周に渡って有し、
前記凸部は、前記内筒の全周に渡って前記外筒に接触し、
前記内筒は、螺旋構造を有し、
前記螺旋構造及び前記外筒は、螺旋状の前記蒸発部を区画し、
前記凸部及び前記外筒の接触幅を第１幅と定義し、
前記螺旋構造及び前記外筒の接触幅を第２幅と定義したとき、
前記第１幅は、前記第２幅よりも大きい、
水素生成装置。
【請求項9】
軸を有する内筒と、
前記内筒を囲む外筒と、
前記内筒及び前記外筒の間で水を蒸発させる蒸発部と、
原料ガス及び蒸発した前記水から水素を生成する改質触媒と、を備え、
前記内筒は、前記軸から遠ざかるように突出する凸部を前記内筒の全周に渡って有し、
前記凸部は、前記内筒の全周に渡って前記外筒に接触し、
前記内筒は、螺旋構造を有し、
前記螺旋構造及び前記外筒は、螺旋状の前記蒸発部を区画している、水素生成装置の製造方法であって、
前記軸から遠ざかる方向に関して前記凸部の突出高さが前記螺旋構造の突出高さよりも大きい前記内筒を、前記外筒によって囲むことと、
前記凸部の突出高さが減少するように、前記内筒に向かって前記外筒を収縮させることと、を含む、
製造方法。
前記内筒を囲む外筒と、
前記内筒及び前記外筒の間で水を蒸発させる蒸発部と、
原料ガス及び蒸発した前記水から水素を生成する改質触媒と、を備え、
前記内筒は、前記軸から遠ざかるように突出する凸部を前記内筒の全周に渡って有し、
前記凸部は、前記内筒の全周に渡って前記外筒に接触し、
前記内筒は、螺旋構造を有し、
前記螺旋構造及び前記外筒は、螺旋状の前記蒸発部を区画している、水素生成装置の製造方法であって、
前記軸から遠ざかる方向に関して前記凸部の突出高さが前記螺旋構造の突出高さよりも大きい前記内筒を、前記外筒によって囲むことと、
前記凸部の突出高さが減少するように、前記内筒に向かって前記外筒を収縮させることと、を含む、
製造方法。
【請求項10】
前記内筒に向かって前記外筒を収縮させた後に、前記凸部及び前記外筒を溶接することを含む、
請求項９に記載の製造方法。
請求項９に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、水素生成装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
水素生成装置が知られている。水素生成装置では、加熱部において、可燃ガス及び空気を燃焼させて熱を生じさせる。蒸発部において、水が蒸発する。改質触媒において、原料ガス及び蒸発した水から、水素及び一酸化炭素が生成される。ＣＯ低減触媒において、一酸化炭素の濃度が低減される。特許文献１には、水素生成装置の一例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２２－１２１７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示は、信頼性のある水素生成装置を実現することに適した技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示は、
上下方向に延びる軸を有する燃焼筒と、
前記燃焼筒を囲む内筒と、
前記内筒を囲む外筒と、
前記燃焼筒内で空気を流す空気流路と、
前記空気流路から前記空気が供給され、炎及び燃焼排ガスを生成する燃焼部と、
前記内筒及び前記外筒の間で水を上から下に流して蒸発させる蒸発部と、
原料ガス及び蒸発した前記水から水素及び一酸化炭素を生成する改質触媒と、
前記一酸化炭素の濃度を低減するＣＯ低減触媒と、
前記燃焼筒及び前記内筒の間で前記燃焼排ガスを下から上に流し、前記燃焼筒を介して前記空気流路に沿わされ、前記内筒を介して前記蒸発部に沿わされた燃焼排ガス流路と、
前記燃焼筒に対して前記内筒を固定する固定体と、
前記燃焼排ガス流路からの前記燃焼排ガスを排出する第１管と、
前記水を前記蒸発部に供給する第２管と、
前記ＣＯ低減触媒からの前記水素を排出する第３管と、を備え、
前記第１管、前記第２管及び前記第３管は、前記軸から遠ざかるように延び、
前記固定体、前記第１管、前記第２管及び前記第３管は、上から下にこの順に並び、
前記上下方向に関する前記固定体と前記第１管との距離を、第１距離と定義し、
前記上下方向に関する前記第１管と前記第２管との距離を、第２距離と定義し、
前記上下方向に関する前記第２管と前記第３管との距離を、第３距離と定義したとき、
前記第２距離は、前記第１距離よりも大きく、且つ、前記第３距離よりも大きい、
水素生成装置を提供する。
上下方向に延びる軸を有する燃焼筒と、
前記燃焼筒を囲む内筒と、
前記内筒を囲む外筒と、
前記燃焼筒内で空気を流す空気流路と、
前記空気流路から前記空気が供給され、炎及び燃焼排ガスを生成する燃焼部と、
前記内筒及び前記外筒の間で水を上から下に流して蒸発させる蒸発部と、
原料ガス及び蒸発した前記水から水素及び一酸化炭素を生成する改質触媒と、
前記一酸化炭素の濃度を低減するＣＯ低減触媒と、
前記燃焼筒及び前記内筒の間で前記燃焼排ガスを下から上に流し、前記燃焼筒を介して前記空気流路に沿わされ、前記内筒を介して前記蒸発部に沿わされた燃焼排ガス流路と、
前記燃焼筒に対して前記内筒を固定する固定体と、
前記燃焼排ガス流路からの前記燃焼排ガスを排出する第１管と、
前記水を前記蒸発部に供給する第２管と、
前記ＣＯ低減触媒からの前記水素を排出する第３管と、を備え、
前記第１管、前記第２管及び前記第３管は、前記軸から遠ざかるように延び、
前記固定体、前記第１管、前記第２管及び前記第３管は、上から下にこの順に並び、
前記上下方向に関する前記固定体と前記第１管との距離を、第１距離と定義し、
前記上下方向に関する前記第１管と前記第２管との距離を、第２距離と定義し、
前記上下方向に関する前記第２管と前記第３管との距離を、第３距離と定義したとき、
前記第２距離は、前記第１距離よりも大きく、且つ、前記第３距離よりも大きい、
水素生成装置を提供する。
【0006】
別の側面において、本開示は、
軸を有する内筒と、
前記内筒を囲む外筒と、
前記内筒及び前記外筒の間で水を蒸発させる蒸発部と、
原料ガス及び蒸発した前記水から水素を生成する改質触媒と、を備え、
前記内筒は、前記軸から遠ざかるように突出する凸部を前記内筒の全周に渡って有し、
前記凸部は、前記内筒の全周に渡って前記外筒に接触し、
前記内筒は、螺旋構造を有し、
前記螺旋構造及び前記外筒は、螺旋状の前記蒸発部を区画し、
前記凸部及び前記外筒の接触幅を第１幅と定義し、
前記螺旋構造及び前記外筒の接触幅を第２幅と定義したとき、
前記第１幅は、前記第２幅よりも大きい、
水素生成装置を提供する。
軸を有する内筒と、
前記内筒を囲む外筒と、
前記内筒及び前記外筒の間で水を蒸発させる蒸発部と、
原料ガス及び蒸発した前記水から水素を生成する改質触媒と、を備え、
前記内筒は、前記軸から遠ざかるように突出する凸部を前記内筒の全周に渡って有し、
前記凸部は、前記内筒の全周に渡って前記外筒に接触し、
前記内筒は、螺旋構造を有し、
前記螺旋構造及び前記外筒は、螺旋状の前記蒸発部を区画し、
前記凸部及び前記外筒の接触幅を第１幅と定義し、
前記螺旋構造及び前記外筒の接触幅を第２幅と定義したとき、
前記第１幅は、前記第２幅よりも大きい、
水素生成装置を提供する。
【0007】
別の側面において、本開示は、
軸を有する内筒と、
前記内筒を囲む外筒と、
前記内筒及び前記外筒の間で水を蒸発させる蒸発部と、
原料ガス及び蒸発した前記水から水素を生成する改質触媒と、を備え、
前記内筒は、前記軸から遠ざかるように突出する凸部を前記内筒の全周に渡って有し、
前記凸部は、前記内筒の全周に渡って前記外筒に接触し、
前記内筒は、螺旋構造を有し、
前記螺旋構造及び前記外筒は、螺旋状の前記蒸発部を区画している、水素生成装置の製造方法であって、
前記軸から遠ざかる方向に関して前記凸部の突出高さが前記螺旋構造の突出高さよりも大きい前記内筒を、前記外筒によって囲むことと、
前記凸部の突出高さが減少するように、前記内筒に向かって前記外筒を収縮させることと、を含む、
製造方法を提供する。
軸を有する内筒と、
前記内筒を囲む外筒と、
前記内筒及び前記外筒の間で水を蒸発させる蒸発部と、
原料ガス及び蒸発した前記水から水素を生成する改質触媒と、を備え、
前記内筒は、前記軸から遠ざかるように突出する凸部を前記内筒の全周に渡って有し、
前記凸部は、前記内筒の全周に渡って前記外筒に接触し、
前記内筒は、螺旋構造を有し、
前記螺旋構造及び前記外筒は、螺旋状の前記蒸発部を区画している、水素生成装置の製造方法であって、
前記軸から遠ざかる方向に関して前記凸部の突出高さが前記螺旋構造の突出高さよりも大きい前記内筒を、前記外筒によって囲むことと、
前記凸部の突出高さが減少するように、前記内筒に向かって前記外筒を収縮させることと、を含む、
製造方法を提供する。
【発明の効果】
【0008】
本開示に係る技術は、信頼性のある水素生成装置を実現することに適している。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1A】実施の形態１における水素生成装置の構成を示す縦断面図である。
【図1B】実施の形態１における水素生成装置の部分拡大図である。
【図2】実施の形態２における水素生成装置の構成を示す縦断面図である。
【図3A】実施の形態３における水素生成装置の構成を示す縦断面図である。
【図3B】実施の形態３における内筒及び外筒の接触領域の説明図である。
【図4A】実施の形態３における水素生成装置の製造工程を示す工程図である。
【図4B】実施の形態３における水素生成装置の製造工程を示す工程図である。
【図4C】実施の形態３における水素生成装置の製造工程を示す工程図である。
【図5】実施の形態３に係る水素生成装置の製造方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照しながら実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、又は、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。
【0011】
【0012】
［１－１．構成］
図１Ａは、実施の形態１における水素生成装置１００の構成を示す縦断面図である。水素生成装置１００は、燃焼筒１０１、内筒１０２、外筒１０３、第１隔壁１０５、加熱部１２０、蒸発部１２１、改質部１２２、ＣＯ低減部１２３、燃焼排ガス流路１４０、リターン流路１４１、供給管１４３、燃焼排ガス排管１４４、水素ガス排管１４５及びブラケット１４６を含む。
図１Ａは、実施の形態１における水素生成装置１００の構成を示す縦断面図である。水素生成装置１００は、燃焼筒１０１、内筒１０２、外筒１０３、第１隔壁１０５、加熱部１２０、蒸発部１２１、改質部１２２、ＣＯ低減部１２３、燃焼排ガス流路１４０、リターン流路１４１、供給管１４３、燃焼排ガス排管１４４、水素ガス排管１４５及びブラケット１４６を含む。
【0013】
燃焼筒１０１は、上下方向ＡＤに延びる軸Ｏを有する。図１Ａにおいて、径方向ＲＤは、上下方向ＡＤに直交する直線方向である。周方向ＣＤは、上下方向ＡＤに直交する方向であって、軸Ｏの周りを周回する方向である。内筒１０２は、燃焼筒１０１を囲んでいる。外筒１０３は、内筒１０２を囲んでいる。第１隔壁１０５は、内筒１０２を囲んでいる。燃焼筒１０１、内筒１０２、外筒１０３及び第１隔壁１０５は、同軸である。燃焼筒１０１、内筒１０２、外筒１０３及び第１隔壁１０５は、板状体である。燃焼筒１０１、内筒１０２、外筒１０３、第１隔壁１０５、供給管１４３、燃焼排ガス排管１４４、水素ガス排管１４５及びブラケット１４６は、金属を含む。
【0014】
燃焼筒１０１内には、加熱部１２０が設けられている。加熱部１２０は、軸Ｏに沿って延びている。加熱部１２０は、吸気口１２０ａ、空気流路１２０ｂ、可燃ガス流路１２０ｃ及び燃焼部１２０ｄを含む。燃焼部１２０ｄは、吸気口１２０ａよりも下方に位置する。吸気口１２０ａは、空気を吸気する。空気流路１２０ｂは、吸気口１２０ａから燃焼部１２０ｄへと、上から下に空気を流す。可燃ガス流路１２０ｃは、燃焼部１２０ｄへと、上から下に可燃ガスを流す。燃焼部１２０ｄでは、空気及び可燃ガスが燃焼し、下向きの炎が形成され、燃焼排ガスが生成される。図示の例では、加熱部１２０は、バーナーである。燃焼部１２０ｄは、バーナーの開口である。
【0015】
内筒１０２及び燃焼筒１０１の間には、燃焼排ガス流路１４０が設けられている。内筒１０２の上部には、燃焼排ガス排管１４４が接続されている。燃焼部１２０ｄで生成された燃焼排ガスは、燃焼筒１０１よりも下方の隙間から燃焼排ガス流路１４０に入り込み、燃焼排ガス流路１４０を下から上に流れる。燃焼排ガス流路１４０における燃焼排ガスの熱は、空気流路１２０ｂにおける空気と、蒸発部１２１における原料ガス及び水と、改質部１２２における原料ガス及び水とに与えられる。燃焼排ガス流路１４０を流れた後、燃焼排ガスは、燃焼排ガス排管１４４から排出される。内筒１０２は、ブラケット１４６によって、燃焼筒１０１に対して固定されている。本実施の形態では、ブラケット１４６は、径方向ＲＤの中央に穴を有する板状体である。
【0016】
外筒１０３は、上側部分及び下側部分を含む。下側部分の径は、上側部分の径よりも大きい。外筒１０３は、内筒１０２を囲んでいる。外筒１０３には、供給管１４３が接続されている。供給管１４３には、炭化水素を含む原料ガスと、水と、が供給される。原料ガス及び水は、蒸発部１２１に供給される。
【0017】
内筒１０２及び外筒１０３の間に、蒸発部１２１が設けられている。供給管１４３から蒸発部１２１へと原料ガス及び水が供給される。蒸発部１２１は、原料ガス及び水を上から下に流す。蒸発部１２１において水が蒸発する。なお、流体を上から下に流すとは、流体の流出部が流体の流入部よりも下に位置することを意味する。流体を下から上に流すとは、流体の流出部が流体の流入部よりも上に位置することを意味する。他の類似の表現についても同様である。
【0018】
内筒１０２は、螺旋構造１６１及び下側構造１６２を含む。螺旋構造１６１及び下側構造１６２は、外筒１０３により囲まれている。螺旋構造１６１と外筒１０３の上側部分とによって、螺旋状の空間が区画されている。この螺旋状の空間が、蒸発部１２１である。下側構造１６２は、螺旋構造１６１よりも下に設けられている。
【0019】
実施の形態１では、内筒１０２は、軸Ｏを囲むように曲げられることにより、筒状を呈している。また、内筒１０２は、軸Ｏから遠ざかるように、図示の例では径方向ＲＤの外向きに、突出する凸構造を有するように曲げられている。その凸構造が螺旋構造１６１である。内筒１０２と、外筒１０３とによって、螺旋構造１６１に沿う螺旋状の空間すなわち蒸発部１２１が区画されている。螺旋構造１６１は、外筒１０３の内側の領域を螺旋状に仕切る仕切りとして機能する。
【0020】
外筒１０３の下側部分と下側構造１６２との間には、改質部１２２が設けられている。改質部１２２には、改質触媒が充填されている。改質部１２２では、蒸発部１２１から流出した原料ガス及び水蒸気が流れる。改質触媒は、原料ガス及び水蒸気から、改質反応により、一次水素含有ガスを生成する。一次水素含有ガスは、一酸化炭素及び水素を含む。
【0021】
第１隔壁１０５は、有底円筒形である。第１隔壁１０５は、上側部分、下側部分及び底部を含む。下側部分の径は、上側部分の径よりも小さい。
【0022】
第１隔壁１０５の下側部分は、外筒１０３の下側部分を囲んでいる。第１隔壁１０５の底部と外筒１０３の下端との間に、一次水素含有ガスが通流する隙間がある。第１隔壁１０５の下側部分と外筒１０３の下側部分との間には、リターン流路１４１が設けられている。リターン流路１４１は、改質部１２２から下方に流出した一次水素含有ガスの流れを、上向きに変え、ＣＯ低減部１２３に導く。
【0023】
第１隔壁１０５の上側部分は、外筒１０３の上側部分を囲んでいる。第１隔壁１０５の上側部分と外筒１０３の上側部分との間には、ＣＯ低減部１２３が設けられている。第１隔壁１０５のうちＣＯ低減部１２３よりも上の位置に、水素ガス排管１４５が接続されている。
【0024】
ＣＯ低減部１２３には、ＣＯ低減触媒が充填されている。改質部１２２から流出した一次水素含有ガスは、一酸化炭素を含む。ＣＯ低減触媒は、変性反応により、一酸化炭素の濃度を低減し、これにより二次水素含有ガスを生成する。ＣＯ低減触媒からの、濃度が低減された一酸化炭素と、水素とが、水素ガス排管１４５から排出される。
【0025】
本実施の形態では、燃焼排ガス流路１４０及び空気流路１２０ｂが、燃焼筒１０１を介して互いに沿わされている。この構成は、燃焼排ガス流路１４０における燃焼排ガスと空気流路１２０ｂにおける空気との間の熱交換を引き起こす構成として適している。また、燃焼排ガス流路１４０及び蒸発部１２１が、内筒１０２を介して互いに沿わされている。この構成は、燃焼排ガス流路１４０における燃焼排ガスと蒸発部１２１における原料ガス及び水との間の熱交換を引き起こす構成として適している。これらの熱交換は、水素生成装置１００において燃焼排ガスの熱を回収し、水素生成装置１００を効率よく運転することに貢献しうる。さらに、本実施の形態では、以下に説明するように、これらの熱交換量が適切に調整されるように水素生成装置１００が構成されている。
【0026】
ブラケット１４６、燃焼排ガス排管１４４、供給管１４３及び水素ガス排管１４５は、軸Ｏから遠ざかるように、図示の例では径方向ＲＤの外向きに、延びている。ブラケット１４６、燃焼排ガス排管１４４、供給管１４３及び水素ガス排管１４５は、上から下にこの順に並んでいる。ブラケット１４６、燃焼排ガス排管１４４、供給管１４３及び水素ガス排管１４５は、互いに離間している。
【0027】
図１Ｂは、実施の形態１における水素生成装置１００の部分拡大図である。上下方向ＡＤに関するブラケット１４６及び燃焼排ガス排管１４４の距離は、第１距離Ｌ１である。上下方向ＡＤに関する燃焼排ガス排管１４４及び供給管１４３の距離は、第２距離Ｌ２である。上下方向ＡＤに関する供給管１４３及び水素ガス排管１４５の距離は、第３距離Ｌ３である。
【0028】
第２距離Ｌ２は、第１距離Ｌ１よりも大きく、且つ、第３距離Ｌ３よりも大きい。このことは、水素生成装置１００の効率及び信頼性を両立させることに適している。以下、この両立について、詳細に説明する。
【0029】
水素生成装置１００を効率よく運転するには、水素生成装置１００からの放熱を抑制することが有効である。そのためには、水素生成装置１００において燃焼排ガスの熱を効率よく回収することが有効である。そのためには、燃焼排ガス流路１４０における燃焼排ガスから空気流路１２０ｂにおける空気に与えられる熱を増大させることが考えられる。そのためには、燃焼排ガス流路１４０の上端を上方に拡張させ、燃焼排ガス排管１４４を上方に移動させることが考えられる。
【0030】
上記の拡張及び移動を行う場合、蒸発部１２１の上端も上方に拡張させ、供給管１４３も上方に移動させることが考えられる。しかし、そのようにすると、蒸発部１２１において、燃焼排ガス流路１４０における燃焼排ガスから蒸発部１２１における水に与えられる熱が過大になりうる。このことは、ＣＯ低減部１２３の温度制御を困難にしうる。具体的に、ＣＯ低減部１２３では、ＣＯ低減触媒により発熱反応が生じる。水が過大な熱を有する場合、水によりＣＯ低減触媒を適正に冷却することは難しい。このことは、水素生成装置１００の信頼性を損ないうる。
【0031】
これに対し、本実施の形態では、第２距離Ｌ２は、第１距離Ｌ１よりも大きく、且つ、第３距離Ｌ３よりも大きい。この大小関係によれば、第２距離Ｌ２を確保し易い。このため、燃焼排ガス流路１４０における燃焼排ガスから蒸発部１２１における水に与えられる熱が過剰となることを避けつつ、燃焼排ガス流路１４０における燃焼排ガスから空気流路１２０ｂにおける空気に与えられる熱を確保できる。これにより、水によるＣＯ低減部１２３の温度制御機能を適正に保ちつつ、燃焼排ガスの熱を効率よく回収できる。ひいては、水素生成装置１００の効率及び信頼性を両立させることができる。
【0032】
ブラケット１４６、燃焼排ガス排管１４４、供給管１４３及び水素ガス排管１４５を溶接するための治具の寸法のみを考慮すると、上下方向ＡＤに関してブラケット１４６、燃焼排ガス排管１４４、供給管１４３及び水素ガス排管１４５を均等に並べることも考えられる。これに対し、本実施の形態では、あえて、第２距離Ｌ２を、第１距離Ｌ１よりも大きく、且つ、第３距離Ｌ３よりも大きくしている。これにより、上記の効果が得られる。
【0033】
具体的に、水素生成装置１００では、供給管１４３よりも上方において、燃焼排ガス流路１４０及び空気流路１２０ｂが互いに沿わされているが、燃焼排ガス流路１４０及び蒸発部１２１が互いに沿わされていない領域が存在する。燃焼排ガス流路１４０及び空気流路１２０ｂが互いに沿わされている上下方向ＡＤの長さは、燃焼排ガス流路１４０及び蒸発部１２１が互いに沿わされている上下方向ＡＤの長さよりも長くてもよい。
【0034】
［１－２．動作］
以下、水素生成装置１００の動作を説明する。
以下、水素生成装置１００の動作を説明する。
【0035】
水素生成装置１００において、原料ガス及び水が供給管１４３から蒸発部１２１に供給される。水は、蒸発部１２１を螺旋状に上から下へと流れながら、燃焼排ガスから熱を受ける。これにより、水は、水蒸気となり、原料ガスと混合される。改質部１２２に原料ガスと水蒸気との混合ガスが流入する。混合ガスは、加熱され、改質触媒によって水素及び一酸化炭素を含む一次水素含有ガスに改質される。一次水素含有ガスは、リターン流路１４１に流入し、上方に流れ、ＣＯ低減部１２３に供給される。ＣＯ低減部１２３は、一次水素含有ガスに含まれる一酸化炭素を低減して二次水素含有ガスを生成する。二次水素含有ガスは、水素ガス排管１４５を通って水素生成装置１００の外部に排出される。二次水素含有ガスは、燃料電池発電装置等の水素利用機器に供給される。
【0036】
加熱部１２０における燃焼で、燃焼排ガスが発生する。燃焼排ガスは、燃焼筒１０１の内周側を上から下に流れる。次に、燃焼排ガスは、内筒１０２の底部と燃焼筒１０１の下端との隙間を通って上方に折り返す。次に、燃焼排ガスは、燃焼排ガス流路１４０を流れながら、空気流路１２０ｂ、改質部１２２及び蒸発部１２１と熱交換する。次に、燃焼排ガスは、燃焼排ガス排管１４４から水素生成装置１００の外部に排出される。
【0037】
加熱部１２０で発生した直後の燃焼排ガスの温度は、例えば、８００℃以上９００℃以下である。燃焼排ガス排管１４４から水素生成装置１００の外部に排出される燃焼排ガスの温度は、例えば、５０℃未満である。ＣＯ低減部１２３は、ＣＯ低減部１２３に供給される原料ガス及び水により冷却される。ＣＯ低減部１２３におけるＣＯ低減触媒の温度は、例えば、２００℃以上３００℃以下である。
【0038】
後述の実施の形態の水素生成装置も、実施の形態１に係る水素生成装置１００と同様に動作しうる。
【0039】
以下、他のいくつかの実施の形態について説明する。以下では、既に説明した実施の形態とその後に説明される実施の形態とで共通する要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略することがある。各実施の形態に関する説明は、技術的に矛盾しない限り、相互に適用されうる。技術的に矛盾しない限り、各実施の形態は、相互に組み合わされてもよい。
【0040】
（実施の形態２）
以下、図２を用いて、実施の形態２を説明する。
以下、図２を用いて、実施の形態２を説明する。
【0041】
［２－１．構成］
図２は、実施の形態２における水素生成装置２００の構成を示す縦断面図である。
図２は、実施の形態２における水素生成装置２００の構成を示す縦断面図である。
【0042】
燃焼排ガス流路２４０は、第１流路２４０ａ及び第２流路２４０ｂを含む。第１流路２４０ａは、供給管１４３よりも下方に位置する。第２流路２４０ｂは、供給管１４３よりも上方に位置する。第２流路２４０ｂの流路断面積は、第１流路２４０ａの流路断面積よりも小さい。この大小関係によれば、第２流路２４０ｂの流路断面積を小さくし易い。小さい流路断面積は、燃焼排ガスの流れを乱しつつ、燃焼排ガスの流速を高めうる。このことは、第２流路２４０ｂにおける燃焼排ガスと空気流路１２０ｂにおける空気との熱交換に必要となる熱伝導率のパラメータを向上させ、該熱交換の効率を向上させうる。これにより、水素生成装置１００において燃焼排ガスの熱を効率よく回収できる。
【0043】
実施の形態２では、燃焼筒２０１は、第１壁２０１ａ及び第２壁２０１ｂを含む。第１壁２０１ａは、供給管１４３よりも下方に位置する。第２壁２０１ｂは、供給管１４３よりも上方に位置する。第１流路２４０ａは、第１壁２０１ａ及び内筒１０２の間に設けられている。第２流路２４０ｂは、第２壁２０１ｂ及び内筒１０２の間に設けられている。第２壁２０１ｂは、第１壁２０１ａよりも厚い。このように、実施の形態２では、燃焼筒２０１の壁の厚さの大小関係により、燃焼排ガス流路２４０の流路断面積の大小関係が形成されている。なお、第１壁２０１ａの厚さは、図示の例では軸Ｏから遠ざかる方向の第１壁２０１ａの寸法であり、具体的には径方向ＲＤの第１壁２０１ａの寸法である。この点は、第２壁２０１ｂ、第３壁及び第４壁についても同様である。
【0044】
変形例では、内筒は、第３壁及び第４壁を含む。第３壁は、供給管１４３よりも下方に位置する。第４壁は、供給管１４３よりも上方に位置する。第１流路２４０ａは、燃焼筒及び第３壁の間に設けられている。第２流路２４０ｂは、燃焼筒及び第４壁の間に設けられている。第４壁は、第３壁よりも厚い。このように、内筒の壁の厚さの大小関係により、燃焼排ガス流路２４０の流路断面積の大小関係を形成することも可能である。その他、燃焼筒及び内筒からなる群より選択される少なくとも１つを曲げることにより、燃焼排ガス流路２４０の流路断面積の大小関係を形成することも可能である。
【0045】
【0046】
［３－１．構成］
図３Ａは、実施の形態３における水素生成装置３００の構成を示す縦断面図である。
図３Ａは、実施の形態３における水素生成装置３００の構成を示す縦断面図である。
【0047】
内筒３０２は、螺旋構造１６１及び下側構造１６２に加え、凸部３０２ｐを有する。凸部３０２ｐは、蒸発部１２１よりも上方において、図示の例では供給管１４３よりも上方において、軸Ｏから遠ざかるように、図示の例では径方向ＲＤの外向きに、突出している。凸部３０２ｐは、内筒３０２の全周に渡って、具体的には環状に、設けられている。凸部３０２ｐは、蒸発部１２１を上方から閉塞するように、内筒３０２の全周に渡って外筒３０３の内周面に接触し、溶接されている。具体的に、内筒３０２は、単一部品３０２ｘを含む。外筒３０３は、単一部品３０３ｘを含む。単一部品３０２ｘは、凸部３０２ｐ及び螺旋構造１６１を含む。単一部品３０３ｘは、対向壁３０３ｆ及び区画壁３０３ｃを含む。対向壁３０３ｆは、凸部３０２ｐに対向している。区画壁３０３ｃは、螺旋構造１６１を囲んでいる。区画壁３０３ｃ及び螺旋構造１６１によって、蒸発部１２１が区画されている。凸部３０２ｐは、蒸発部１２１を上方から閉塞するように、内筒３０２の全周に渡って対向壁３０３ｆに接触し、溶接されている。
【0048】
上記の接触構成及び溶接構成は、水素生成装置３００の部品点数を削減しうる。以下、この点について、実施の形態１と対比しながら説明する。
【0049】
図１Ａに示す実施の形態１では、内筒１０２は、単一部品１０２ｘを含む。単一部品１０２ｘは、螺旋構造１６１を含む。外筒１０３は、単一部品１０３ｘ及び単一部品１０３ｙを含む。単一部品１０３ｘは、螺旋構造１６１を囲んでいる。単一部品１０３ｙは、単一部品１０３ｘよりも上方に位置し、外筒１０３の蓋を構成している。単一部品１０２ｘ、単一部品１０３ｘ及び単一部品１０３ｙは、互いに溶接されている。実施の形態１では、蒸発部１２１の上方の空間の閉塞が、単一部品１０２ｘ、単一部品１０３ｘ及び単一部品１０３ｙの３つの単一部品により実現されている。
【0050】
これに対し、図３Ａに示す実施の形態３では、蒸発部１２１の上方の空間の閉塞が、単一部品３０２ｘ及び単一部品３０３ｘの２つの単一部品により実現されている。よって、実施の形態３は、水素生成装置３００の部品点数を削減する観点から有利である。なお、単一部品とは、複数の部品が接合されたものではなく、従って接合界面を含まない。単一部品は、例えば、成形によって同じ材料から作製される。
【0051】
凸部３０２ｐは、上側部分３０２ｐａ、下側部分３０２ｐｂ及び帯状部分３０２ｐｃを含む。上側部分３０２ｐａ及び下側部分３０２ｐｂは、外筒３０３から離間している。下側部分３０２ｐｂは、上側部分３０２ｐａよりも下方に位置する。帯状部分３０２ｐｃは、上下方向ＡＤに関して上側部分３０２ｐａ及び下側部分３０２ｐｂの間に位置する。帯状部分３０２ｐｃは、その帯形状の幅方向に非ゼロの寸法を有する。軸Ｏを含む断面において、上側部分３０２ｐａ及び下側部分３０２ｐｂは曲がっている。同断面において、帯状部分３０２ｐｃはまっすぐである。
【0052】
帯状部分３０２ｐｃは、外筒３０３の対向壁３０３ｆに接するように外筒３０３の対向壁３０３ｆの全周に沿って延びている。内筒３０２及び外筒３０３の接触が、点接触ではなく面接触である。この構成によれば、後述の第３工程Ｓ３において、内筒３０２及び外筒３０３を容易に溶接できる。
【0053】
実施の形態１及び２と同様、内筒３０２は、螺旋構造１６１を有するように曲げられている。螺旋構造１６１は、軸Ｏから遠ざかるように、具体的には径方向ＲＤの外向きに、突出している。螺旋構造１６１は、軸Ｏの周囲を回転しながら下から上に延びている。螺旋構造１６１及び外筒３０３は、螺旋状の蒸発部１２１を区画している。
【0054】
図３Ｂは、実施の形態３における内筒３０２及び外筒３０３の接触領域の説明図である。具体的に、図３Ｂは、接触領域を周方向ＣＤに展開したものである。内筒３０２の凸部３０２ｐ及び外筒３０３の接触幅を、第１幅Ｗ１と定義する。螺旋構造１６１及び外筒３０３の接触幅を、第２幅Ｗ２と定義する。このとき、第１幅Ｗ１は、第２幅Ｗ２よりも大きい。この構成によれば、第１幅Ｗ１を確保し易い。このため、内筒３０２の凸部３０２ｐ及び外筒３０３の対向壁３０３ｆの接触幅を十分に確保できる。このことは、蒸発部１２１を上方の空間を信頼性をもって閉塞することを可能にし、そのため信頼性のある水素生成装置３００の実現に貢献する。また、後述の第３工程Ｓ３において、内筒３０２及び外筒３０３を容易に溶接できる。なお、接触幅は、接触領域の単手方向の長さである。
【0055】
［３－２．製造方法］
図４Ａから図４Ｃは、実施の形態３における水素生成装置３００の製造工程を示す工程図である。図５は、実施の形態３に係る水素生成装置３００の製造方法のフローチャートである。以下、図４Ａから図５を参照しながら、水素生成装置３００の製造方法を説明する。なお、水素生成装置３００における以下の説明に係る部分以外の部分の製造方法については、公知の技術を適用可能である。
図４Ａから図４Ｃは、実施の形態３における水素生成装置３００の製造工程を示す工程図である。図５は、実施の形態３に係る水素生成装置３００の製造方法のフローチャートである。以下、図４Ａから図５を参照しながら、水素生成装置３００の製造方法を説明する。なお、水素生成装置３００における以下の説明に係る部分以外の部分の製造方法については、公知の技術を適用可能である。
【0056】
図５に示すように、水素生成装置３００の製造方法は、第１工程Ｓ１、第２工程Ｓ２及び第３工程Ｓ３をこの順に含む。
【0057】
第１工程Ｓ１において、図４Ａに示すように、内筒３０２を、外筒３０３によって囲む。ここで囲まれる内筒３０２は、凸部３０２ｐの突出高さＨ１が、螺旋構造１６１の突出高さＨ２よりも大きい状態にあるものである。この文脈において、突出高さは、軸Ｏから遠ざかる方向、具体的には径方向ＲＤの外向き、に突出する高さである。また、第１工程Ｓ１では、螺旋構造１６１が外筒３０３から離間するように、内筒３０２を外筒３０３によって囲む。
【0058】
次に、第２工程Ｓ２において、図４Ｂに示すように、内筒３０２に向かって外筒３０３を収縮させる。これにより、図４Ｃに示すように、螺旋構造１６１に外筒３０３が接触し、且つ、凸部３０２ｐが外筒３０３によって圧し潰されて突出高さＨ１が減少する。これにより、凸部３０２ｐが、内筒３０２の全周に渡って対向壁３０３ｆに面接触する。凸部３０２ｐの突出高さ及び螺旋構造１６１の突出高さが同じになる。上記の上側部分３０２ｐａ、下側部分３０２ｐｂ及び帯状部分３０２ｐｃが得られる。また、上記の第１幅Ｗ１が第２幅Ｗ２よりも大きいという大小関係が得られる。
【0059】
仮に、液圧により内筒３０２を曲げることによって、上記の上側部分３０２ｐａ、下側部分３０２ｐｂ及び帯状部分３０２ｐｃを形成するとする。その場合、軸Ｏを含む断面において上側部分３０２ｐａ及び下側部分３０２ｐｂが急な曲がりを有するように、高い液圧を内筒３０２にかける必要が生じる。これに対し、本実施の形態では、同断面において上側部分３０２ｐａ及び下側部分３０２ｐｂが緩やかな曲がりを有するように、低減された圧力を内筒３０２にかければ足りる。なぜなら、後に凸部３０２ｐが外筒３０３によって圧し潰されることにより、上側部分３０２ｐａ及び下側部分３０２ｐｂの曲がりが急峻化し、予定された形状の上側部分３０２ｐａ、下側部分３０２ｐｂ及び帯状部分３０２ｐｃを得ることができるためである。
【0060】
次に、第３工程Ｓ２３において、凸部３０２ｐ及び外筒３０３を溶接する。具体的には、凸部３０２ｐ及び対向壁３０３ｆを溶接する。
【0061】
上記の［３－２．製造方法］に係る製造方法によれば、上記の［３－１．構成］に係る水素生成装置３００を製造できる。例えば、上記の第１幅Ｗ１が第２幅Ｗ２よりも大きいという大小関係が得られる。
【0062】
（付記）
本開示により、下記の技術が開示される。下記では、「」に示す用語を用いる。「」に示す用語は、実施の形態１から３の用語に以下のように対応しうる。
・「固定体」は、実施の形態１から３のブラケット１４６に対応しうる。
・「第１管」は、実施の形態１から３の燃焼排ガス排管１４４に対応しうる。
・「第２管」は、実施の形態１から３の供給管１４３に対応しうる。
・「第３管」は、実施の形態１から３の水素ガス排管１４５に対応しうる。
実施の形態１から３の説明において、実施の形態１から３の用語を、「」に示す用語に読み替えてもよい。下記の技術の説明において、「」に示す用語を、実施の形態１から３の用語に読み替えてもよい。用語の対応関係は、これらに限定されない。
本開示により、下記の技術が開示される。下記では、「」に示す用語を用いる。「」に示す用語は、実施の形態１から３の用語に以下のように対応しうる。
・「固定体」は、実施の形態１から３のブラケット１４６に対応しうる。
・「第１管」は、実施の形態１から３の燃焼排ガス排管１４４に対応しうる。
・「第２管」は、実施の形態１から３の供給管１４３に対応しうる。
・「第３管」は、実施の形態１から３の水素ガス排管１４５に対応しうる。
実施の形態１から３の説明において、実施の形態１から３の用語を、「」に示す用語に読み替えてもよい。下記の技術の説明において、「」に示す用語を、実施の形態１から３の用語に読み替えてもよい。用語の対応関係は、これらに限定されない。
【0063】
（技術１）
上下方向に延びる軸を有する燃焼筒と、
前記燃焼筒を囲む内筒と、
前記内筒を囲む外筒と、
前記燃焼筒内で空気を流す空気流路と、
前記空気流路から前記空気が供給され、炎及び燃焼排ガスを生成する燃焼部と、
前記内筒及び前記外筒の間で水を上から下に流して蒸発させる蒸発部と、
原料ガス及び蒸発した前記水から水素及び一酸化炭素を生成する改質触媒と、
前記一酸化炭素の濃度を低減するＣＯ低減触媒と、
前記燃焼筒及び前記内筒の間で前記燃焼排ガスを下から上に流し、前記燃焼筒を介して前記空気流路に沿わされ、前記内筒を介して前記蒸発部に沿わされた燃焼排ガス流路と、
前記燃焼筒に対して前記内筒を固定する固定体と、
前記燃焼排ガス流路からの前記燃焼排ガスを排出する第１管と、
前記水を前記蒸発部に供給する第２管と、
前記ＣＯ低減触媒からの前記水素を排出する第３管と、を備え、
前記第１管、前記第２管及び前記第３管は、前記軸から遠ざかるように延び、
前記固定体、前記第１管、前記第２管及び前記第３管は、上から下にこの順に並び、
前記上下方向に関する前記固定体と前記第１管との距離を、第１距離と定義し、
前記上下方向に関する前記第１管と前記第２管との距離を、第２距離と定義し、
前記上下方向に関する前記第２管と前記第３管との距離を、第３距離と定義したとき、
前記第２距離は、前記第１距離よりも大きく、且つ、前記第３距離よりも大きい、
水素生成装置。
上下方向に延びる軸を有する燃焼筒と、
前記燃焼筒を囲む内筒と、
前記内筒を囲む外筒と、
前記燃焼筒内で空気を流す空気流路と、
前記空気流路から前記空気が供給され、炎及び燃焼排ガスを生成する燃焼部と、
前記内筒及び前記外筒の間で水を上から下に流して蒸発させる蒸発部と、
原料ガス及び蒸発した前記水から水素及び一酸化炭素を生成する改質触媒と、
前記一酸化炭素の濃度を低減するＣＯ低減触媒と、
前記燃焼筒及び前記内筒の間で前記燃焼排ガスを下から上に流し、前記燃焼筒を介して前記空気流路に沿わされ、前記内筒を介して前記蒸発部に沿わされた燃焼排ガス流路と、
前記燃焼筒に対して前記内筒を固定する固定体と、
前記燃焼排ガス流路からの前記燃焼排ガスを排出する第１管と、
前記水を前記蒸発部に供給する第２管と、
前記ＣＯ低減触媒からの前記水素を排出する第３管と、を備え、
前記第１管、前記第２管及び前記第３管は、前記軸から遠ざかるように延び、
前記固定体、前記第１管、前記第２管及び前記第３管は、上から下にこの順に並び、
前記上下方向に関する前記固定体と前記第１管との距離を、第１距離と定義し、
前記上下方向に関する前記第１管と前記第２管との距離を、第２距離と定義し、
前記上下方向に関する前記第２管と前記第３管との距離を、第３距離と定義したとき、
前記第２距離は、前記第１距離よりも大きく、且つ、前記第３距離よりも大きい、
水素生成装置。
【0064】
技術１は、信頼性のある水素生成装置を実現することに適している。
【0065】
（技術２）
前記燃焼排ガス流路は、前記第２管よりも下方に位置する第１流路と、前記第２管よりも上方に位置する第２流路と、を含み、
前記第２流路の流路断面積は、前記第１流路の流路断面積よりも小さい、
技術１に記載の水素生成装置。
前記燃焼排ガス流路は、前記第２管よりも下方に位置する第１流路と、前記第２管よりも上方に位置する第２流路と、を含み、
前記第２流路の流路断面積は、前記第１流路の流路断面積よりも小さい、
技術１に記載の水素生成装置。
【0066】
技術２によれば、水素生成装置において燃焼排ガスの熱を効率よく回収できる。
【0067】
（技術３）
前記内筒は、前記蒸発部及び前記第２管よりも上方において前記軸から遠ざかるように突出する凸部を前記内筒の全周に渡って有し、
前記凸部は、前記内筒の全周に渡って前記外筒に接触している、
技術１又は２に記載の水素生成装置。
前記内筒は、前記蒸発部及び前記第２管よりも上方において前記軸から遠ざかるように突出する凸部を前記内筒の全周に渡って有し、
前記凸部は、前記内筒の全周に渡って前記外筒に接触している、
技術１又は２に記載の水素生成装置。
【0068】
技術３は、信頼性のある水素生成装置を実現することに適している。
【0069】
（技術４）
前記内筒は、第１単一部品を含み、
前記第１単一部品は、前記凸部と、螺旋構造と、を含み、
前記外筒は、第２単一部品を含み、
前記第２単一部品は、前記凸部に対向する対向壁と、前記螺旋構造を囲む区画壁と、を含み、
前記区画壁及び前記螺旋構造は、螺旋状の前記蒸発部を区画し、
前記凸部は、前記内筒の全周に渡って前記対向壁に接触している、
技術３に記載の水素生成装置。
前記内筒は、第１単一部品を含み、
前記第１単一部品は、前記凸部と、螺旋構造と、を含み、
前記外筒は、第２単一部品を含み、
前記第２単一部品は、前記凸部に対向する対向壁と、前記螺旋構造を囲む区画壁と、を含み、
前記区画壁及び前記螺旋構造は、螺旋状の前記蒸発部を区画し、
前記凸部は、前記内筒の全周に渡って前記対向壁に接触している、
技術３に記載の水素生成装置。
【0070】
技術４は、水素生成装置の部品点数削減に貢献しうる。
【0071】
（技術５）
前記凸部は、
前記外筒から離間した上側部分と、
前記外筒から離間し、前記上側部分よりも下方に位置する下側部分と、
前記上下方向に関して前記上側部分及び前記下側部分の間に位置し、前記外筒に接するように前記外筒の全周に沿って延びる帯状部分と、を有する、
技術３又は４に記載の水素生成装置。
前記凸部は、
前記外筒から離間した上側部分と、
前記外筒から離間し、前記上側部分よりも下方に位置する下側部分と、
前記上下方向に関して前記上側部分及び前記下側部分の間に位置し、前記外筒に接するように前記外筒の全周に沿って延びる帯状部分と、を有する、
技術３又は４に記載の水素生成装置。
【0072】
技術５は、信頼性のある水素生成装置を実現することに適している。
【0073】
（技術６）
前記内筒は、螺旋構造を有し、
前記螺旋構造及び前記外筒は、螺旋状の前記蒸発部を区画し、
前記凸部及び前記外筒の接触幅を第１幅と定義し、
前記螺旋構造及び前記外筒の接触幅を第２幅と定義したとき、
前記第１幅は、前記第２幅よりも大きい、
技術３から５のいずれか一項に記載の水素生成装置。
前記内筒は、螺旋構造を有し、
前記螺旋構造及び前記外筒は、螺旋状の前記蒸発部を区画し、
前記凸部及び前記外筒の接触幅を第１幅と定義し、
前記螺旋構造及び前記外筒の接触幅を第２幅と定義したとき、
前記第１幅は、前記第２幅よりも大きい、
技術３から５のいずれか一項に記載の水素生成装置。
【0074】
技術６は、信頼性のある水素生成装置を実現することに適している。
【0075】
（技術７）
前記凸部及び前記外筒は互いに溶接されている、
技術３から６のいずれか一項に記載の水素生成装置。
前記凸部及び前記外筒は互いに溶接されている、
技術３から６のいずれか一項に記載の水素生成装置。
【0076】
技術７によれば、凸部及び外筒を互いに固定できる。
【0077】
（技術８）
軸を有する内筒と、
前記内筒を囲む外筒と、
前記内筒及び前記外筒の間で水を蒸発させる蒸発部と、
原料ガス及び蒸発した前記水から水素を生成する改質触媒と、を備え、
前記内筒は、前記軸から遠ざかるように突出する凸部を前記内筒の全周に渡って有し、
前記凸部は、前記内筒の全周に渡って前記外筒に接触し、
前記内筒は、螺旋構造を有し、
前記螺旋構造及び前記外筒は、螺旋状の前記蒸発部を区画し、
前記凸部及び前記外筒の接触幅を第１幅と定義し、
前記螺旋構造及び前記外筒の接触幅を第２幅と定義したとき、
前記第１幅は、前記第２幅よりも大きい、
水素生成装置。
軸を有する内筒と、
前記内筒を囲む外筒と、
前記内筒及び前記外筒の間で水を蒸発させる蒸発部と、
原料ガス及び蒸発した前記水から水素を生成する改質触媒と、を備え、
前記内筒は、前記軸から遠ざかるように突出する凸部を前記内筒の全周に渡って有し、
前記凸部は、前記内筒の全周に渡って前記外筒に接触し、
前記内筒は、螺旋構造を有し、
前記螺旋構造及び前記外筒は、螺旋状の前記蒸発部を区画し、
前記凸部及び前記外筒の接触幅を第１幅と定義し、
前記螺旋構造及び前記外筒の接触幅を第２幅と定義したとき、
前記第１幅は、前記第２幅よりも大きい、
水素生成装置。
【0078】
技術８は、信頼性のある水素生成装置を実現することに適している。
【0079】
（技術９）
軸を有する内筒と、
前記内筒を囲む外筒と、
前記内筒及び前記外筒の間で水を蒸発させる蒸発部と、
原料ガス及び蒸発した前記水から水素を生成する改質触媒と、を備え、
前記内筒は、前記軸から遠ざかるように突出する凸部を前記内筒の全周に渡って有し、
前記凸部は、前記内筒の全周に渡って前記外筒に接触し、
前記内筒は、螺旋構造を有し、
前記螺旋構造及び前記外筒は、螺旋状の前記蒸発部を区画している、水素生成装置の製造方法であって、
前記軸から遠ざかる方向に関して前記凸部の突出高さが前記螺旋構造の突出高さよりも大きい前記内筒を、前記外筒によって囲むことと、
前記凸部の突出高さが減少するように、前記内筒に向かって前記外筒を収縮させることと、を含む、
製造方法。
軸を有する内筒と、
前記内筒を囲む外筒と、
前記内筒及び前記外筒の間で水を蒸発させる蒸発部と、
原料ガス及び蒸発した前記水から水素を生成する改質触媒と、を備え、
前記内筒は、前記軸から遠ざかるように突出する凸部を前記内筒の全周に渡って有し、
前記凸部は、前記内筒の全周に渡って前記外筒に接触し、
前記内筒は、螺旋構造を有し、
前記螺旋構造及び前記外筒は、螺旋状の前記蒸発部を区画している、水素生成装置の製造方法であって、
前記軸から遠ざかる方向に関して前記凸部の突出高さが前記螺旋構造の突出高さよりも大きい前記内筒を、前記外筒によって囲むことと、
前記凸部の突出高さが減少するように、前記内筒に向かって前記外筒を収縮させることと、を含む、
製造方法。
【0080】
技術９は、信頼性のある水素生成装置を実現することに適している。
【0081】
（技術１０）
前記内筒に向かって前記外筒を収縮させた後に、前記凸部及び前記外筒を溶接することを含む、
技術９に記載の製造方法。
前記内筒に向かって前記外筒を収縮させた後に、前記凸部及び前記外筒を溶接することを含む、
技術９に記載の製造方法。
【0082】
技術１０によれば、凸部及び外筒を互いに固定できる。
【産業上の利用可能性】
【0083】
本開示は、内部壁面に凝縮により結露水が発生する容器に適用可能である。具体的には、一酸化炭素濃度が低い水素含有ガスを生成する水素生成装置や、不純物を除いてから水素ガスを供給する燃料電池発電装置や水素精製システム等に適用可能である。
【符号の説明】
【0084】
１００、２００、３００ 水素生成装置
１０１、２０１ 燃焼筒
１０２、３０２ 内筒
１０３、３０３ 外筒
１０２ｘ、１０３ｘ、１０３ｙ、３０２ｘ、３０３ｘ 単一部品
１０５ 第１隔壁
１２０ 加熱部
１２０ａ 吸気口
１２０ｂ 空気流路
１２０ｃ 可燃ガス流路
１２０ｄ 燃焼部
１２１ 蒸発部
１２２ 改質部
１２３ ＣＯ低減部
１４０ 燃焼排ガス流路
１４１ リターン流路
１４３ 供給管（第２管）
１４４ 燃焼排ガス排管（第１管）
１４５ 水素ガス排管（第３管）
１４６ ブラケット（固定体）
１６１ 螺旋構造
１６２ 下側構造
２０１ａ、２０１ｂ、３０３ｃ 壁
２４０ａ、２４０ｂ 流路
３０２ｐ 凸部
３０２ｐａ、３０２ｐｂ、３０２ｐｃ 部分
ＡＤ 上下方向
ＣＤ 周方向
ＲＤ 径方向
Ｏ 軸
１０１、２０１ 燃焼筒
１０２、３０２ 内筒
１０３、３０３ 外筒
１０２ｘ、１０３ｘ、１０３ｙ、３０２ｘ、３０３ｘ 単一部品
１０５ 第１隔壁
１２０ 加熱部
１２０ａ 吸気口
１２０ｂ 空気流路
１２０ｃ 可燃ガス流路
１２０ｄ 燃焼部
１２１ 蒸発部
１２２ 改質部
１２３ ＣＯ低減部
１４０ 燃焼排ガス流路
１４１ リターン流路
１４３ 供給管（第２管）
１４４ 燃焼排ガス排管（第１管）
１４５ 水素ガス排管（第３管）
１４６ ブラケット（固定体）
１６１ 螺旋構造
１６２ 下側構造
２０１ａ、２０１ｂ、３０３ｃ 壁
２４０ａ、２４０ｂ 流路
３０２ｐ 凸部
３０２ｐａ、３０２ｐｂ、３０２ｐｃ 部分
ＡＤ 上下方向
ＣＤ 周方向
ＲＤ 径方向
Ｏ 軸
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5】