JP4108368B2 - 燃料改質用バ−ナ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりこの種のものに於いては、この発明も全体構成は同じであるが図１に示す如く、１は燃料電池スタック、２は各種炭化水素等の改質原燃料供給管３及び水蒸気供給管４と連結された改質器、５は改質器２に改質反応用の熱を供給する為の燃料改質用バ−ナ、前記燃料電池スタック１には改質器２で生成した改質ガスを供給する改質ガス供給管６が接続されており、又この改質ガス供給管６からは、起動時の改質反応初期の改質ガスを燃料改質用バ−ナ５に供給する排ガス供給管７が分岐され、更に燃料改質用バ−ナ５には燃料電池スタック１のオフガス排出管８から分岐したオフガス供給管９が接続されているものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの従来のものでは、熱供給用燃料と起動時の改質ガス及び安定時のオフガスは共に燃料改質用バ−ナで燃焼されるが、熱供給用燃料の燃焼部と改質ガス及びオフガスの燃焼部とは別々で離れていたので、改質ガス及びオフガスは含有される水分が凝縮しやすく結露して、熱供給用燃料の燃焼部に滴下して異常燃焼を引き起こしたり、他の部位に滴下して腐食の原因となったりするものであった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明はこの点に着目し上記欠点を解決するため、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−ナに於いて、熱供給用燃料を燃焼させる第１燃焼部と、改質器からの改質ガス及び燃料電池スタックから排出されるオフガスを燃焼させる第２燃焼部とを別々に備え、更に第１燃焼部の燃焼で第２燃焼部が常に加熱されるように、第１燃焼部と第２燃焼部とを接近させて備えたものである。
【０００５】
これによって、改質ガス及びオフガスを燃焼させる第２燃焼部は常に高温状態で、水分の凝縮を確実に防止することが出来、簡単な構成でコストを上げることなく異常燃焼や腐食を阻止するものである。
【０００６】
この第１燃焼部は、加熱ヒ−タを備え液体燃料を気化し、この気化ガスと一次空気とを予混合する気化器と、該気化器上で周壁には複数の炎孔を設け予混合ガスを燃焼させるバ−ナヘッドと、該バ−ナヘッドの炎孔と対向するように気化器から立設してヒ−トバックを行うバ−ナヘッドリングとで構成したものである。
【０００７】
これによって、第１燃焼部を予混合方式の燃焼とすることで、小火力燃焼でも良好な燃焼を得ることが出来、火力調節範囲を広く取れしかもその制御も簡単に行われ、更にバ−ナヘッドリングによって、ヒ−トバックが良好に取れ殆ど加熱ヒ−タへの通電が不要で経済的な燃焼が得られるものである。
【０００８】
この第２燃焼部は、第１燃焼部のバ−ナヘッドリング外周を間隔を有して上方まで覆った燃焼筒と、該燃焼筒のバ−ナヘッドリングより上方でバ−ナヘッドに接近した内壁或いは外壁に、リング状の空室を形成して構成したものである。
【０００９】
これによって、改質ガス及びオフガスは拡散燃焼で良好な燃焼が得られるものであり、更に第１燃焼部の火炎で第２燃焼部は点火されるので、第２燃焼部専用の点火器が不要でその分コストが低減されるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次にこの発明に係る燃料改質用バ−ナを図面に示された一実施例で説明するが、全体構成は図１の従来例と同様であるので説明は省略し、図２に示す燃料改質用バ−ナのみをここでは説明する。
【００１１】
１０は熱供給用燃料である灯油を燃焼させる第１燃焼部で、上部に加熱ヒータ１１を鋳込み灯油の気化ガスと一次空気とを予混合するアルミダイキャスト製で有底筒状の気化器１２と、該気化器１２上で周壁には複数の炎孔１３を設け予混合ガスを燃焼させるバ−ナヘッド１４と、該バ−ナヘッド１４の炎孔１３と対向するように気化器１２から立設して備えられヒ−トバックを行うバ−ナヘッドリング１５とで構成されている。
【００１２】
１６は気化器１２下部に形成された噴出口１７に連結された一次空気送風管で、燃焼ファン（図示せず）からの送風を気化器１２内に一次空気として供給すると共に、内方には電磁ポンプ（図示せず）から圧送される灯油を気化器１２内に噴霧して気化ガスとする燃料ノズル１８が備えられている。
【００１３】
１９は気化器１２上部のフランジ部２０上でバ−ナヘッドリング１５外周を間隔を有して上方まで覆った燃焼筒で、上端の外周に広がった取り付け部２１で改質器２の下に取り付けられるものである。
【００１４】
２２はバ−ナヘッドリング１５上方の燃焼筒１９外壁にリング状の空室を形成して構成された第２燃焼部で、起動時に改質器２から供給されるＨ２、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２の改質ガスを供給する排ガス供給管７と、安定時に燃料電池スタック１から排出されるＨ２、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２のオフガスを供給するオフガス供給管９とが連通したガス供給管２３が接続ており、又燃焼筒１９内方側には複数の小孔を等間隔に１列配置した炎孔部２４が備えられ、第１燃焼部１０の火炎で着火されてバ−ナリング１５の上方に火炎を形成するものである。
【００１５】
２５はバ−ナヘッドリング１５と燃焼筒１９とで形成した二次空気噴出部で、燃焼ファンと連通し二次空気を供給する二次空気送風管２６が接続し、又上端には二次空気をバ−ナヘッド１４側に案内する案内板２７が備えられている。
【００１６】
２８は気化器１１内に垂下し予混合ガスを収束する為に中央に開口２９を形成した収束板、３０はバ−ナヘッド１４内に立設し上面には多数の小孔（図示せず）を形成して予混合ガスを整流する整流筒、３１はバ−ナヘッド１４の内外壁に密着して取り付けられた金網、３２は放電式の点火器、３３は火炎検知用のフレ−ムロッドである。
【００１７】
次にこの一実施例の作動について説明する。
今加熱ヒータ１１に通電し気化器１２が加熱されて液体燃料の気化に適する所定の温度に達すると、燃料ノズル１８から灯油燃料が気化器１２内に噴霧され、気化して気化ガスとなり、一次空気送風管１６から供給される一次空気と予混合しながらバ−ナヘッド１４内に流入し、炎孔１３から放出して点火器３０で点火され、先ず第１燃焼部１０が燃焼を開始する。
【００１８】
そしてこの第１燃焼部１０の燃焼熱の一部は、火炎が接するバ−ナヘッドリング１５を介して気化器１２にヒ−トバックされ、加熱ヒ−タ１１の通電を停止しても気化に必要な熱を十分確保出来、経済的な運転が行えるものである。
【００１９】
又第１燃焼部１０の燃焼で、バ−ナヘッドリング１５上方の第２燃焼部２２は常に火炎に晒され、高温状態を維持すると共に、この燃焼熱は上方の改質器２に改質用の熱として供給されるものである。
【００２０】
次に起動時の改質反応初期に改質器２から発生する改質ガス及び、安定時に燃料電池スタック１から排出される水素リッチなオフガスが、ガス供給管２３から第２燃焼部２２へ供給され、炎孔部２４から噴出して第１燃焼部の火炎で着火され、燃焼してこの燃焼熱が改質器２に改質用の熱として大量に供給されるものである。
【００２１】
この改質ガス及びオフガスは、多量の水分を含有し非常に凝縮しやすいものであるが、第２燃焼部２２は第１燃焼部１０の火炎で常に加熱されて高温状態に維持されているので、凝縮せずそのまま噴出されるものであり、万一凝縮したとしても直ぐに気化され元の状態に戻されるので、第１燃焼部１０に滴下して異常燃焼を引き起こしたり、他の部位に滴下して腐食の原因となったりすることを確実に防止することが出来るものである。
【００２２】
又第１燃焼部１０を、加熱ヒ−タ１１を備え液体燃料を気化し、この気化ガスと一次空気とを予混合する気化器１２と、該気化器１２上で周壁には複数の炎孔１３を設け予混合ガスを燃焼させるバ−ナヘッド１４と、該バ−ナヘッド１４の炎孔１３と対向するように気化器１２から立設してヒ−トバックを行うバ−ナヘッドリング１５とで構成し、第１燃焼部１０を予混合方式の燃焼としたので、小火力燃焼でも良好な燃焼を得ることが出来、火力調節範囲を広く取れ、しかもその制御も簡単に行われ、更にバ−ナヘッドリング１５によって、ヒ−トバックが良好に取れ、殆ど加熱ヒ−タ１１への通電が不要で経済的な燃焼が得られるものである。
【００２３】
更に第２燃焼部２２を、第１燃焼部１０のバ−ナヘッドリング１５外周を間隔を有して上方まで覆った燃焼筒１９と、該燃焼筒１９のバ−ナヘッドリング１５より上方でバ−ナヘッド１４に接近した外壁に、リング状の空室を形成して構成し、改質ガス及びオフガスを拡散燃焼で燃焼させるので、良好な燃焼が得られるものであり、又第１燃焼部１０の火炎で第２燃焼部２２は点火されるので、第２燃焼部２２専用の点火器が不要でその分コストが低減されるものである。
【００２４】
又この実施例では、燃焼筒１９の外壁側に第２燃焼部２２を形成したが、内壁側に形成し内方に突出するように構成しても良く、更に燃焼筒１９自体を屈曲して構成するようにしても良いことは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】
以上のようにこの発明は、多量の水分を含有し凝縮しやすい改質ガス及びオフガスを、常に良好に燃焼させて改質用の熱を効率良く取り出すことが出来、又第１燃焼部に滴下して異常燃焼を引き起こしたり、他の部位に滴下して腐食の原因となったりすることを確実に防止することが出来るものである。
【００２６】
この第１燃焼部を予混合方式の燃焼とすることで、小火力燃焼でも良好な燃焼を得ることが出来、火力調節範囲を広く取れ、しかもその制御も簡単に行われ、更にバ−ナヘッドリングによって、ヒ−トバックが良好に取れ、殆ど加熱ヒ−タへの通電が不要で経済的な燃焼が得られるものである。
【００２７】
本発明によれば、改質ガス及びオフガスは拡散燃焼で良好な燃焼が得られるものであり、更に第１燃焼部の火炎で第２燃焼部は点火されるので、第２燃焼部専用の点火器が不要でその分コストが低減されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料電池システムの概要を示す要部ブロック図。
【図２】この発明の一実施例を示す燃料改質用バ−ナの断面図。
【符号の説明】
１ 燃料電池スタック
２ 改質器
５ 燃料改質用バ−ナ
１０ 第１燃焼部
１１ 加熱ヒ−タ
１２ 気化器
１３ 炎孔
１４ バ−ナヘッド
１５ バ−ナヘッドリング
１９ 燃焼筒
２２ 第２燃焼部

Claims (1)

1. 改質器に改質反応用の熱を供給する燃料改質用バ−ナに於いて、熱供給用燃料を燃焼させる第１燃焼部と、改質器からの改質ガス及び燃料電池スタックから排出されるオフガスを燃焼させる第２燃焼部とを別々に備え、
   更に第１燃焼部の燃焼で第２燃焼部が常に加熱されるように、第１燃焼部と第２燃焼部とを接近させて備え、
   前記第１燃焼部は、加熱ヒ−タを備え液体燃料を気化し、この気化ガスと一次空気とを予混合する気化器と、該気化器上で周壁には複数の炎孔を設け予混合ガスを燃焼させるバ−ナヘッドと、該バ−ナヘッドの炎孔と対向するように気化器から立設してヒ−トバックを行うバ−ナヘッドリングとで構成し、
   前記第２燃焼部は、第１燃焼部のバ−ナヘッドリング外周を間隔を有して上方まで覆った燃焼筒と、該燃焼筒のバ−ナヘッドリングより上方でバ−ナヘッドに接近した内壁或いは外壁に、リング状の空室を形成して構成した事を特徴とする燃料改質用バ−ナ。

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