燃料改質用バーナ
【課題】点火プラグが焼損や破損せず長期に渡って使用することが出来る燃料改質用バーナを提供する。
【解決手段】改質器に改質反応用の熱を供給する燃料改質用バーナ１に於いて、前記バーナ１は先端中央部には逆凹状の燃焼室１４を形成し、この燃焼室１４の先端側周壁には複数のオフガス用炎孔１３を設けると共に、底部側周壁には複数の補助バーナ用炎孔１０を設け、更に燃焼室１４の底部には点火手段１５の放電部１６を露呈させたので、火炎に晒されて焼損や破損する恐れがなく、長期に渡って良好な点火を得ることが出来、常に安心して使用出来るものである。
【解決手段】改質器に改質反応用の熱を供給する燃料改質用バーナ１に於いて、前記バーナ１は先端中央部には逆凹状の燃焼室１４を形成し、この燃焼室１４の先端側周壁には複数のオフガス用炎孔１３を設けると共に、底部側周壁には複数の補助バーナ用炎孔１０を設け、更に燃焼室１４の底部には点火手段１５の放電部１６を露呈させたので、火炎に晒されて焼損や破損する恐れがなく、長期に渡って良好な点火を得ることが出来、常に安心して使用出来るものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は燃料電池システム等に使用される燃料改質用バ−ナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりこの種の燃料改質用バーナでは、燃焼室の炎孔と対向するようにして点火用のイグナイターが備えられているものが従来技術として知られている。（特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１８３２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところでこの従来のものでは、点火用のイグナイターが火炎に晒されるために、短時間に焼損したり破損して点火が出来なく不具合を有するものであった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明はこの点に着目し上記課題を解決するため、特にその構成を、改質器に改質反応用の熱を供給する燃料改質用バーナに於いて、前記バーナは先端中央部には逆凹状の燃焼室を形成し、この燃焼室の先端側周壁には複数のオフガス用炎孔を設けると共に、底部側周壁には複数の補助バーナ用炎孔を設け、更に燃焼室の底部には点火手段の放電部を露呈させたものである。
【０００６】
又請求項２では、前記点火手段は、円筒状の点火プラグで構成され、燃焼室の底部と点火プラグとの間には空気流通隙間が形成されているものである。
【０００７】
又請求項３では、前記空気流通隙間は、点火プラグのプラグ本体が位置し、燃焼空気が流通する空気室と連通しているものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上のようにこの発明によれば、点火手段が燃焼室の底部に備え各炎孔とは離れているので、良好な点火性は維持しながら、火炎に晒されて焼損や破損する恐れがなく、長期に渡って良好な点火を得ることが出来、常に安心して使用出来るものである。
【０００９】
又請求項２によれば、円筒状の点火プラグの外周に空気流通隙間が形成されているので、ここからの空気の流れによって点火プラグ自体は冷却されると共に、燃焼室に露呈している先端の放電部周囲にエアーカーテンが形成されて、更に火炎の熱を遮断して焼損や破損から点火プラグを保護することとなり、長期に渡って安心して使用出来るものである。
【００１０】
又請求項３によれば、前記空気流通隙間は、点火プラグのプラグ本体が位置し、燃焼空気が流通する空気室と連通させたので、プラグ本体も流通する燃焼空気によって十分に冷却され、更に焼損や破損から点火プラグを保護することとなり、長期に渡って安心して使用出来るものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の燃料改質用バ−ナの断面図。
【図２】同要部拡大断面図。
【図３】同平面図。
【図４】同金網を取った状態の底面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次にこの発明の燃料改質用バーナの一実施形態を図面に基づき説明する。
１は燃料電池の改質器に改質反応用の熱を供給する２つのバーナから構成された燃料改質用バーナで、下向きにして使用されるもので、最上流には中央部を下流に向けて円筒状に突出して突部２とした円板状のバーナ基板３が設けられている。
【００１３】
４は前記バーナ基板３の突部２の下流側に凹状板を重ねて形成された空気室で、送風ファン（図示せず）から送られた燃焼空気が送風管５を介して供給され、ここを経由して各バーナに供給されるものである。
【００１４】
６はＵ字状溝を円状に形成し空気室４の下流側に取り付けて構成された補助バーナで、起動時や熱量の不足時に燃焼するものであり、空気室４内に突出した導入管７にやや離れた位置に備えられたガス供給管８の吹出ノズル９から、ＬＰＧや都市ガスや天然ガス、ジメチルエーテルなどのガス燃料を噴出することで、空気室４内の燃焼空気を巻き込みながら補助バーナ６内に供給され、予混合状態となって傾斜した内壁面に形成された複数の補助バーナ用炎孔１０から放出されて燃焼するものである。
【００１５】
１１は同じようにＵ字状溝を円状に形成し補助バーナ６の下流側に取り付けて構成されたオフガスバーナで、起動時に改質器（図示せず）から、又安定時に燃料電池スタック（図示せず）から排出されるＨ２、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２のオフガスを燃焼させるものであり、一側に連通したオフガス供給管１２からのオフガスの供給を受けて、傾斜した内壁面に形成された複数のオフガス用炎孔１３から放出されて燃焼するものである。
【００１６】
１４は補助バーナ６の傾斜した内壁面とオフガスバーナ１１の傾斜した内壁面とを連接することで形成された逆凹状の燃焼室で、底部中央部には点火手段を構成する円筒状の点火プラグ１５の放電部１６が露呈し、起動時の短時間のみ燃焼する補助バーナ６の点火を行うもので、オフガスバーナ１１は補助バーナ６の火炎によって点火されるものである。
【００１７】
更に前記点火プラグ１５と燃焼室１４の底部との間には、空気室４と連通した円筒状の空気流通隙間１７が形成されており、ここからの空気の流れによって点火プラグ１５自体は冷却されると共に、燃焼室１４に露呈している先端の放電部１６周囲にエアーカーテンが形成されて、更に火炎の熱を遮断して焼損や破損から点火プラグ１５を保護するものである。
【００１８】
又空気室４内には点火プラグ１５のプラグ本体１８が固定されており、このプラグ本体１８も流通する燃焼空気によって十分に冷却され、焼損や破損から点火プラグ１５を保護することが出来るものである。
【００１９】
１９は補助バーナ６内の導入管７の下方に備えられたＬ字状の邪魔板で、流入したばかりのガス燃料が直ぐに補助バーナ用炎孔１０がら放出されるのを防止して、ある程度予混合時間を得るようにしたものである。２０は補助バーナ用炎孔１０表面に取り付けられた逆火防止用の金網であり、２１は空気室４の下流壁で補助バーナ６及びオフガスバーナ１１の外周位置に形成された二次空気孔で、オフガスバーナ１１の先端に二次空気を供給して二次燃焼させるものである。
【００２０】
次にこの一実施形態の作動について説明する。
今燃料電池装置の起動時では、補助バーナ６のガス供給管８からガス燃料が供給されるが、このガス燃料は吹出ノズル９から導入管７に向かって噴出されることで、周りの空気室４内の燃焼空気を巻き込み予混合しながら補助バーナ６内に供給され、そして補助バーナ６内に流入した予混合ガス燃料は、邪魔板１９に邪魔されることで予混合時間が取れて良好な予混合ガス燃料として、複数の補助バーナ用炎孔１０から放出し、燃焼室１４の底部の点火プラグ１５の放電で点火され補助バーナ６が燃焼開始し、この補助バーナ６の燃焼熱は改質用の熱として改質器に全て供給される。
【００２１】
この補助バーナ６の燃焼時、補助バーナ用炎孔１０で発生する火炎は、補助バーナ用炎孔１０が傾斜面に形成されていること及び点火プラグ１５外周の空気流通隙間１７からの燃焼空気によるエアーカーテンによって、点火プラグ１５の先端の放電部１６が火炎に晒されることがなく、又点火プラグ１５はこのエアーカーテン用の燃焼空気によって常時冷却されているので、焼損や破損の心配がなく、長期に渡っての使用が可能であり、しかもこのエアーカーテン用の燃焼空気は、そのまま補助バーナ用炎孔１０の火炎に二次空気としても供給むされて良好な燃焼も得られるものである。
【００２２】
次に燃料電池装置の起動時改質器から、又安定時に燃料電池スタックから排出される水素リッチなオフガスが、オフガス供給管１２からオフガスバーナ１１に供給され、オフガス用炎孔１３から噴出し、補助バーナ６の火炎で点火されて、オフガスバーナ１１は前記空気流通隙間１７からの燃焼空気や、二次空気孔２１からの二次空気を受けて燃焼を開始するものである。
【００２３】
このオフガスバーナ１１の燃焼開始により、改質器への供給熱量が多くなり、改質用触媒（図示せず）が所定温度に達することで、補助バーナ６の燃焼は一旦停止されるものであり、又電力の使用量が増えてオフガス量が減少し、改質用触媒の温度が低下した来た場合には、再び補助バーナ６を燃焼させるが、省エネから極力オフガスバーナ１１の燃焼のみで済むようにしているものである。
【００２４】
このように、オフガスバーナ１１のオフガス用炎孔１３は、燃焼室１４の最も下流の位置であり、そして点火プラグ１５は燃焼室１４の底部であって離れており、オフガスバーナ１１は点火プラグ１５で点火することなく、補助バーナ６の火炎で点火されるので、オフガスバーナ１１の火炎に点火プラグ１５が晒されることはなく、しかも点火プラグ１５に近い補助バーナ６の燃焼は起動時のみで短時間で済むので、点火プラグは更に焼損や破損の心配がなくなり、常に安心して使用出来、又点火プラグ１５のプラグ本体１８は常に新鮮な燃焼空気が流通している空気室４に備えられているから、燃焼中は常時冷却されているので、更に焼損や破損の心配がないものである。
【符号の説明】
【００２５】
１ 燃料改質用バーナ
６ 補助バーナ
１０ 補助バーナ用炎孔
１１ オフガスバーナ
１３ オフガス用炎孔
１４ 燃焼室
１５ 点火プラグ（点火手段）
１６ 放電部
【技術分野】
【０００１】
この発明は燃料電池システム等に使用される燃料改質用バ−ナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりこの種の燃料改質用バーナでは、燃焼室の炎孔と対向するようにして点火用のイグナイターが備えられているものが従来技術として知られている。（特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１８３２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところでこの従来のものでは、点火用のイグナイターが火炎に晒されるために、短時間に焼損したり破損して点火が出来なく不具合を有するものであった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明はこの点に着目し上記課題を解決するため、特にその構成を、改質器に改質反応用の熱を供給する燃料改質用バーナに於いて、前記バーナは先端中央部には逆凹状の燃焼室を形成し、この燃焼室の先端側周壁には複数のオフガス用炎孔を設けると共に、底部側周壁には複数の補助バーナ用炎孔を設け、更に燃焼室の底部には点火手段の放電部を露呈させたものである。
【０００６】
又請求項２では、前記点火手段は、円筒状の点火プラグで構成され、燃焼室の底部と点火プラグとの間には空気流通隙間が形成されているものである。
【０００７】
又請求項３では、前記空気流通隙間は、点火プラグのプラグ本体が位置し、燃焼空気が流通する空気室と連通しているものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上のようにこの発明によれば、点火手段が燃焼室の底部に備え各炎孔とは離れているので、良好な点火性は維持しながら、火炎に晒されて焼損や破損する恐れがなく、長期に渡って良好な点火を得ることが出来、常に安心して使用出来るものである。
【０００９】
又請求項２によれば、円筒状の点火プラグの外周に空気流通隙間が形成されているので、ここからの空気の流れによって点火プラグ自体は冷却されると共に、燃焼室に露呈している先端の放電部周囲にエアーカーテンが形成されて、更に火炎の熱を遮断して焼損や破損から点火プラグを保護することとなり、長期に渡って安心して使用出来るものである。
【００１０】
又請求項３によれば、前記空気流通隙間は、点火プラグのプラグ本体が位置し、燃焼空気が流通する空気室と連通させたので、プラグ本体も流通する燃焼空気によって十分に冷却され、更に焼損や破損から点火プラグを保護することとなり、長期に渡って安心して使用出来るものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の燃料改質用バ−ナの断面図。
【図２】同要部拡大断面図。
【図３】同平面図。
【図４】同金網を取った状態の底面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次にこの発明の燃料改質用バーナの一実施形態を図面に基づき説明する。
１は燃料電池の改質器に改質反応用の熱を供給する２つのバーナから構成された燃料改質用バーナで、下向きにして使用されるもので、最上流には中央部を下流に向けて円筒状に突出して突部２とした円板状のバーナ基板３が設けられている。
【００１３】
４は前記バーナ基板３の突部２の下流側に凹状板を重ねて形成された空気室で、送風ファン（図示せず）から送られた燃焼空気が送風管５を介して供給され、ここを経由して各バーナに供給されるものである。
【００１４】
６はＵ字状溝を円状に形成し空気室４の下流側に取り付けて構成された補助バーナで、起動時や熱量の不足時に燃焼するものであり、空気室４内に突出した導入管７にやや離れた位置に備えられたガス供給管８の吹出ノズル９から、ＬＰＧや都市ガスや天然ガス、ジメチルエーテルなどのガス燃料を噴出することで、空気室４内の燃焼空気を巻き込みながら補助バーナ６内に供給され、予混合状態となって傾斜した内壁面に形成された複数の補助バーナ用炎孔１０から放出されて燃焼するものである。
【００１５】
１１は同じようにＵ字状溝を円状に形成し補助バーナ６の下流側に取り付けて構成されたオフガスバーナで、起動時に改質器（図示せず）から、又安定時に燃料電池スタック（図示せず）から排出されるＨ２、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２のオフガスを燃焼させるものであり、一側に連通したオフガス供給管１２からのオフガスの供給を受けて、傾斜した内壁面に形成された複数のオフガス用炎孔１３から放出されて燃焼するものである。
【００１６】
１４は補助バーナ６の傾斜した内壁面とオフガスバーナ１１の傾斜した内壁面とを連接することで形成された逆凹状の燃焼室で、底部中央部には点火手段を構成する円筒状の点火プラグ１５の放電部１６が露呈し、起動時の短時間のみ燃焼する補助バーナ６の点火を行うもので、オフガスバーナ１１は補助バーナ６の火炎によって点火されるものである。
【００１７】
更に前記点火プラグ１５と燃焼室１４の底部との間には、空気室４と連通した円筒状の空気流通隙間１７が形成されており、ここからの空気の流れによって点火プラグ１５自体は冷却されると共に、燃焼室１４に露呈している先端の放電部１６周囲にエアーカーテンが形成されて、更に火炎の熱を遮断して焼損や破損から点火プラグ１５を保護するものである。
【００１８】
又空気室４内には点火プラグ１５のプラグ本体１８が固定されており、このプラグ本体１８も流通する燃焼空気によって十分に冷却され、焼損や破損から点火プラグ１５を保護することが出来るものである。
【００１９】
１９は補助バーナ６内の導入管７の下方に備えられたＬ字状の邪魔板で、流入したばかりのガス燃料が直ぐに補助バーナ用炎孔１０がら放出されるのを防止して、ある程度予混合時間を得るようにしたものである。２０は補助バーナ用炎孔１０表面に取り付けられた逆火防止用の金網であり、２１は空気室４の下流壁で補助バーナ６及びオフガスバーナ１１の外周位置に形成された二次空気孔で、オフガスバーナ１１の先端に二次空気を供給して二次燃焼させるものである。
【００２０】
次にこの一実施形態の作動について説明する。
今燃料電池装置の起動時では、補助バーナ６のガス供給管８からガス燃料が供給されるが、このガス燃料は吹出ノズル９から導入管７に向かって噴出されることで、周りの空気室４内の燃焼空気を巻き込み予混合しながら補助バーナ６内に供給され、そして補助バーナ６内に流入した予混合ガス燃料は、邪魔板１９に邪魔されることで予混合時間が取れて良好な予混合ガス燃料として、複数の補助バーナ用炎孔１０から放出し、燃焼室１４の底部の点火プラグ１５の放電で点火され補助バーナ６が燃焼開始し、この補助バーナ６の燃焼熱は改質用の熱として改質器に全て供給される。
【００２１】
この補助バーナ６の燃焼時、補助バーナ用炎孔１０で発生する火炎は、補助バーナ用炎孔１０が傾斜面に形成されていること及び点火プラグ１５外周の空気流通隙間１７からの燃焼空気によるエアーカーテンによって、点火プラグ１５の先端の放電部１６が火炎に晒されることがなく、又点火プラグ１５はこのエアーカーテン用の燃焼空気によって常時冷却されているので、焼損や破損の心配がなく、長期に渡っての使用が可能であり、しかもこのエアーカーテン用の燃焼空気は、そのまま補助バーナ用炎孔１０の火炎に二次空気としても供給むされて良好な燃焼も得られるものである。
【００２２】
次に燃料電池装置の起動時改質器から、又安定時に燃料電池スタックから排出される水素リッチなオフガスが、オフガス供給管１２からオフガスバーナ１１に供給され、オフガス用炎孔１３から噴出し、補助バーナ６の火炎で点火されて、オフガスバーナ１１は前記空気流通隙間１７からの燃焼空気や、二次空気孔２１からの二次空気を受けて燃焼を開始するものである。
【００２３】
このオフガスバーナ１１の燃焼開始により、改質器への供給熱量が多くなり、改質用触媒（図示せず）が所定温度に達することで、補助バーナ６の燃焼は一旦停止されるものであり、又電力の使用量が増えてオフガス量が減少し、改質用触媒の温度が低下した来た場合には、再び補助バーナ６を燃焼させるが、省エネから極力オフガスバーナ１１の燃焼のみで済むようにしているものである。
【００２４】
このように、オフガスバーナ１１のオフガス用炎孔１３は、燃焼室１４の最も下流の位置であり、そして点火プラグ１５は燃焼室１４の底部であって離れており、オフガスバーナ１１は点火プラグ１５で点火することなく、補助バーナ６の火炎で点火されるので、オフガスバーナ１１の火炎に点火プラグ１５が晒されることはなく、しかも点火プラグ１５に近い補助バーナ６の燃焼は起動時のみで短時間で済むので、点火プラグは更に焼損や破損の心配がなくなり、常に安心して使用出来、又点火プラグ１５のプラグ本体１８は常に新鮮な燃焼空気が流通している空気室４に備えられているから、燃焼中は常時冷却されているので、更に焼損や破損の心配がないものである。
【符号の説明】
【００２５】
１ 燃料改質用バーナ
６ 補助バーナ
１０ 補助バーナ用炎孔
１１ オフガスバーナ
１３ オフガス用炎孔
１４ 燃焼室
１５ 点火プラグ（点火手段）
１６ 放電部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
改質器に改質反応用の熱を供給する燃料改質用バーナに於いて、前記バーナは先端中央部には逆凹状の燃焼室を形成し、この燃焼室の先端側周壁には複数のオフガス用炎孔を設けると共に、底部側周壁には複数の補助バーナ用炎孔を設け、更に燃焼室の底部には点火手段の放電部を露呈させた事を特徴とする燃料改質用バーナ。
【請求項２】
前記点火手段は、円筒状の点火プラグで構成され、燃焼室の底部と点火プラグとの間には空気流通隙間が形成されている事を特徴とする請求項１記載の燃料改質用バーナ。
【請求項３】
前記空気流通隙間は、点火プラグのプラグ本体が位置し、燃焼空気が流通する空気室と連通している事を特徴とする請求項２記載の燃料改質用バーナ。
【請求項１】
改質器に改質反応用の熱を供給する燃料改質用バーナに於いて、前記バーナは先端中央部には逆凹状の燃焼室を形成し、この燃焼室の先端側周壁には複数のオフガス用炎孔を設けると共に、底部側周壁には複数の補助バーナ用炎孔を設け、更に燃焼室の底部には点火手段の放電部を露呈させた事を特徴とする燃料改質用バーナ。
【請求項２】
前記点火手段は、円筒状の点火プラグで構成され、燃焼室の底部と点火プラグとの間には空気流通隙間が形成されている事を特徴とする請求項１記載の燃料改質用バーナ。
【請求項３】
前記空気流通隙間は、点火プラグのプラグ本体が位置し、燃焼空気が流通する空気室と連通している事を特徴とする請求項２記載の燃料改質用バーナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１４９６３０（Ｐ２０１１−１４９６３０Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１６４８（Ｐ２０１０−１１６４８）
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【出願人】（００００００５３８）株式会社コロナ (753)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【出願人】（００００００５３８）株式会社コロナ (753)
【Ｆターム（参考）】
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