従来提案されている燃料改質装置は、燃料改質の触媒担体と受熱エレメントの熱流について十分に検討されていなかった。即ち、一般にはパイプの内側に触媒装置を封入し、外側に高温ガスを通すような方式の改質装置であった。この方式では受熱側ではパイプの外側から熱が伝わり、内側の触媒装置を空気などの気体を通して加熱するのでその効率はすこぶる悪い。この方式では熱通過率は20W／m²・K程度であり、非常に大きな熱通過面積を必要とする。そこで本計画では熱通過率を10倍以上に改善し、それに伴って本体の容積を大幅に減少させようとするものである。

　改質装置は熱交換器の性能如何によって、大きさが大幅に異なるので、その熱交換性能を検討する必要がある。これまでに多孔質材の熱伝達率についての計算を実施し、排気ガス流速が25m／sでは熱伝達率が170W／m²・K、流速10m／sでは95W／m²・Kであることを確かめた。

　大きさを出来る限り小型にするために流速25m／sになる様に通路面積を決めると、改質器の熱通過率は250W／m²・K程度となる。多孔質材を熱交換エレメントに用いると、受・放熱側の温度差が小さくなるので、排ガス側と改質側の温度差50℃とすると、CO₂改質部の伝熱量55.6kWを熱交換するため必要な伝熱面積Aは次の通りとなる。

　この伝熱面積をX枚のプレートでまかなうとして1枚のプレートを550mm×400mmとし、その枚数を計算するとX＝20枚（改質器幅：420mm〜310mm）となる。

　従って、改質器の熱交換部はプレート面積が十分満足していれば良く、改質器のエレメント部の厚さを5mm、熱交換エレメントの厚さ5mm、隔壁厚さを0.5mmとすると改質器の全幅は220mmとなる。

　一方、長さ方向、高さ方向をそれぞれ450mm、250mmと小さくすると40枚必要となり、全幅は420mmとなる。

　一方、水蒸気側について計算すると、伝熱量：26.7kW、熱通過率：250W／m²・k、受・放熱側温度差：50℃とし、熱通過面積を計算すると必要熱通過面積は2.13m²となり、1つのエレメント幅：10.5mmでは、プレート長さ：260mm、幅：400mm材を20枚積層する事になる。エレメント厚さ：15.5mmでは、長さ方向を200mmとする事が出来る。エレメント厚さ：10.5mmではプレート長さ：200mm、高さ：250mm、幅：420mmとなる。

　

　

　従来の研究よりCO₂ 改質のSV値は10000h⁻¹以下である事が知られている。

　流入ガス量はCH₄：36m³、CO₂：56m³、合計：92m³であるので、必要な触媒容積は、0.0092m³である。

　熱交換器として検討したエレメント厚さ：5mm×450mm×250mm40枚での触媒容積は0.0225m³でSV値の2.5倍となり、触媒量は十分な値を持ち得る。

　逆にこの触媒装置ではSV値を4000h⁻¹ まで小さく出来る可能性がある。

　H₂O改質器の容積は従来用いられているSV値が115000h⁻¹であるので、メタン流量とH₂O流量をそれぞれメタン：18m³、H₂O：38m³とすると、触媒は4.9×10⁻⁴m³が必要量であり、熱交換器で求めた触媒容器の大きさが0.01m³であるので、約20倍と大きく、触媒装置としては十分な大きさである。逆に触媒のSV値は5750h⁻¹まで小さく出来ることになる。

　

　連続式改質装置を成立させるために種々の検討を実施した。本改質装置は出来るだけコンパクトに製作したい、エネルギーの有効活用を図りたい、改質効率を向上させたい、機能を簡素化したい、等の要求特性を満たすための検討を進めた。その結果以下のことが判った。

　

　以上の設計検討を基に設計図面の作成を行った。本設計図面は従来の回転式と異なり、バルブ切り替え式改質器とした。図面の概要構造について下記に説明する。（図6−7）

　

　以上の動作によって燃料は連続的に改質される。