JP2012101969A - 改質装置および燃料電池発電システム - Google Patents
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Abstract
【課題】 低コストで安定した点火性を実現する改質装置および該改質装置を備えた燃料電池発電システムを提供すること。
【解決手段】 改質装置1は、器内に触媒を充填した改質管を収容し、燃料ガスと空気の混合気を点火プラグで点火するバーナ2を備える。バーナ2は、中央に点火プラグ14を備えるとともに、この点火プラグ14と同心的に配置され、その外側に設けた第1区画壁11との間に空気を流す第1空気通路11aと、第1区画壁11と同心的に配置され、その外側に設けた第2区画壁12との間に燃料ガスを流す燃料通路12aと、第2区画壁12と同心的に配置され、その外側に設けた第3区画壁13との間に空気を流す第2空気通路13aとを備え、第1区画壁11、第2区画壁12、第3区画壁13のいずれかの端部に放電棒15が設けられている。
【選択図】図1
【解決手段】 改質装置1は、器内に触媒を充填した改質管を収容し、燃料ガスと空気の混合気を点火プラグで点火するバーナ2を備える。バーナ2は、中央に点火プラグ14を備えるとともに、この点火プラグ14と同心的に配置され、その外側に設けた第1区画壁11との間に空気を流す第1空気通路11aと、第1区画壁11と同心的に配置され、その外側に設けた第2区画壁12との間に燃料ガスを流す燃料通路12aと、第2区画壁12と同心的に配置され、その外側に設けた第3区画壁13との間に空気を流す第2空気通路13aとを備え、第1区画壁11、第2区画壁12、第3区画壁13のいずれかの端部に放電棒15が設けられている。
【選択図】図1
Description
本発明は、改質装置および燃料電池発電システムに関する。
燃料電池発電システム等に設けられている改質装置は、器内の頭部側にバーナを備え、起動運転時、起動燃料供給ラインを介して供給される原燃料に、例えば、ブロアから予混合気供給ラインを介して供給される空気を加えて予混合し、その予混合気を当該改質装置のバーナに供給するとともに、ブロアから燃焼用空気供給ラインを介して同バーナに燃焼用空気を供給し、点火プラグにてスパークを飛ばして火炎を形成する。
点火プラグにてスパークを飛ばす場合、点火プラグの先端にある点火プラグ導体部から、燃料の流通路付近までスパークを飛ばす必要がある。しかし、その間に空気の流通路が存在すると、燃料の流通路付近まで飛ばすべきスパークの到達が妨げられ、点火し難い。その解決策の1つとして、スパーク距離が長くなるよう、点火プラグ用の点火トランスとして出力の高いものを適用することが考えられるが、そのようにすると製造コストが増大したり、蔵置が大型化したりする。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、低コストで安定した点火性を実現する改質装置および該改質装置を備えた燃料電池発電システムを提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る改質装置は、器内に触媒を充填した改質管を収容し、燃料ガスと空気の混合気を点火プラグで点火するバーナを備えた改質装置において、前記バーナは、中央に点火プラグを備えるとともに、この点火プラグと同心的に配置され、その外側に設けた第1区画壁との間に空気を流す第1空気通路と、前記第1区画壁と同心的に配置され、その外側に設けた第2区画壁との間に燃料ガスを流す燃料通路と、前記第2区画壁と同心的に配置され、その外側に設けた第3区画壁との間に空気を流す第2空気通路とを備え、前記第1区画壁、前記第2区画壁、前記第3区画壁のいずれかの端部に放電棒が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、低コストで安定した点火性を実現する改質装置および該改質装置を備えた燃料電池発電システムを提供することができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る改質装置の主要部の構造を示す縦断面図である。
図1に示す改質装置1は、例えば燃料電池発電システム(図示せず)に設けられる。この改質装置1が設けられる燃料電池発電システムは、当該改質装置1により改質された燃料改質ガスと酸化剤とを反応させることにより電力を発生させる。なお、改質装置1が適用可能な燃料電池発電システムそのものの基本的な構成や動作は、例えば特許文献1等に示されているため、その説明を省略する。
改質装置1は、器内に触媒を充填した改質管を収容し、器内の頭部側に燃料ガスと空気の混合気を点火プラグ14で点火するバーナ2を備えている。起動運転時、起動燃料供給ラインを介して供給される原燃料に、例えば、ブロアから予混合気供給ラインを介して供給される空気を加えて予混合し、その予混合気をバーナ2に供給するとともに、ブロアから燃焼用空気供給ラインを介して同バーナ2に燃焼用空気を供給し、点火プラグ14にてスパークを飛ばして火炎を形成する。
バーナ2は、円筒状の筒体の中央に点火プラグ14を備えるとともに、この点火プラグ14と同心的に配置され、その外側に設けた第1区画壁11との間に空気を流す第1空気通路11aと、第1区画壁11と同心的に配置され、その外側に設けた第2区画壁12との間に燃料ガスを流す燃料通路12aと、第2区画壁12と同心的に配置され、その外側に設けた第3区画壁13との間に空気を流す第2空気通路13aとを備える。
点火プラグ14は、絶縁体で覆われている点火プラグ絶縁体部14aと、この点火プラグ絶縁体部14aに設置された導体の点火プラグ導体部14bとから構成される。点火プラグ導体部14bは、点火プラグの軸方向に延びる棒状の高圧端子(電極)であり、他の導電体へ向けてスパークを飛ばす。点火プラグ絶縁体部14aの材料としては、例えば碍子が使用される。
一方、第1区画壁11、第2区画壁12、第3区画壁13のいずれかの端部には、放電棒15が設けられる。放電棒15は、棒状の導電体であり、点火プラグ導体部14bから飛んでくるスパークを捕える。なお、図1の例では、放電棒15が第1区画壁11の端部に設けられた場合を例示している。放電棒15の材料としては、例えばインコネルが使用される。
ここで、放電棒15には屈曲部が無く、放電棒15と点火プラグ導体部14bとは、それぞれの長手方向において平行となるように配置されることが望ましい。このようにすると、放電棒15が炎で炙られることを防ぐことができる。また、図2の例に示されるように、放電棒15の先端と点火プラグ導体部14bの先端との距離Aが、第1区画壁11の端部と点火プラグ導体部14bの先端との距離Bよりも短くなるようにすることが望ましい。更に、放電棒15の先端と点火プラグ導体部14bの先端とが、それぞれの長手方向において同じ高さを保つようにすることが望ましい。すなわち、放電棒15の先端と点火プラグ導体部14bの先端とを結ぶ線分が、当該点火プラグ導体部14bの長手方向(もしくは放電棒15の長手方向)に対して垂直となるようにすることが望ましい。このようにすると、スパークを放電棒15まで確実に飛ばすことができる。なお、こうした寸法の制約は、放電棒15を第1区画壁11の端部に設けた場合だけに限らず、放電棒15を第2区画壁12の端部に設けた場合や、第3区画壁13の端部に設けた場合にも適用される。
このような構成において、点火プラグ14にてスパークを飛ばすと、点火プラグ導体部14bから最も距離の近い導体部である放電棒15にスパークが飛び、燃料通路12aから噴出する燃料ガスは、第1空気通路11aから流れる空気と放電棒15先端付近で混合する。すなわち、スパーク部に燃料ガスが流れ、確実に点火する。また、点火して火炎が形成されている間、放電棒15には第1空気通路11aから流れる空気が流通し、放電棒15は前記空気により冷却される。
本実施形態によれば、バーナ用燃料ガスが流れる付近までスパークを確実に飛ばすことが可能となり、点火性能が向上すると共に、火炎が形成されている間も放電棒15は空気によって冷却され、また放電棒15が炎で炙られることがないため、放電棒15の高温耐久性を維持することができる。
また、放電棒15を、例えば第1区画壁11の端部に点火プラグ14と同軸上に設置することで、点火プラグ導体部14bと放電棒15との距離を精度よく一定にする製造工程の実現が容易となり、歩留まりを向上させることが可能となる。
また、点火プラグ用の点火トランスには、特別に出力の高いものを選定する必要がなく、一般汎用品の点火トランスを適用することができるため、装置が大型になることがなく、また、改質装置のコストダウンを図ることができる。
また、このような効果を奏する改質装置を搭載する燃料電池発電システムにおいても、信頼性や生産性の向上、コストダウン等を図ることが可能となる。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
1…改質装置、2…バーナ、11…第1区画壁、12…第2区画壁、13…第3区画壁、11a…第1空気通路、12a…燃料通路、13a…第2空気通路、14…点火プラグ、14a…点火プラグ絶縁体部、14b…点火プラグ導体部、15…放電棒。
Claims (6)
- 器内に触媒を充填した改質管を収容し、燃料ガスと空気の混合気を点火プラグで点火するバーナを備えた改質装置において、
前記バーナは、
中央に点火プラグを備えるとともに、この点火プラグと同心的に配置され、その外側に設けた第1区画壁との間に空気を流す第1空気通路と、
前記第1区画壁と同心的に配置され、その外側に設けた第2区画壁との間に燃料ガスを流す燃料通路と、
前記第2区画壁と同心的に配置され、その外側に設けた第3区画壁との間に空気を流す第2空気通路とを備え、
前記第1区画壁、前記第2区画壁、前記第3区画壁のいずれかの端部に放電棒が設けられていることを特徴とする改質装置。 - 請求項1に記載の改質装置において、前記放電棒が、前記第1区画壁の端部に設けられていることを特徴とする改質装置。
- 請求項1又は2に記載の改質装置において、前記放電棒と前記点火プラグの導体部とが、それぞれの長手方向において平行となるように配置されていることを特徴とする改質装置。
- 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の改質装置において、前記放電棒の先端と前記点火プラグの導体部の先端との距離が、前記第1区画壁の端部と前記点火プラグの導体部の先端との距離よりも短いことを特徴とする改質装置。
- 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の改質装置において、前記放電棒の先端と前記点火プラグの導体部の先端とが、それぞれの長手方向において同じ高さを保つように配置されていることを特徴とする改質装置。
- 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の改質装置により改質された燃料改質ガスと酸化剤とを反応させることにより電力を発生させることを特徴とする燃料電池発電システム。
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- 2010-11-09 JP JP2010250926A patent/JP2012101969A/ja active Pending
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