JP2002280042A - 燃料改質器用オフガス燃焼器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料ガスの燃焼に対して影響を与えることな
く、供給された燃料排ガスを燃焼させ、改質器の加熱を
促進し、改質率を向上すること。 【解決手段】 燃料を燃焼させる燃焼バーナ１から排出
された燃料燃焼ガスを供給する加熱通路８によって改質
器２を加熱する燃料改質器において、前記加熱通路８に
燃料電池７のアノード極７１のオフガスを噴出させて燃
焼させるものであって、前記燃焼バーナ１から燃料燃焼
ガスが排出される前記加熱通路８の位置と燃料電池７の
アノード極７１オフガスを噴出される前記加熱通路の位
置とが異なっている燃料改質器用オフガス燃焼器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料を燃焼させる
燃焼バーナから排出された燃料燃焼ガスを供給する加熱
通路によって改質器を加熱する燃料改質器において、前
記加熱通路に燃料電池のアノード極オフガスを噴出させ
て燃焼させる燃料改質器用オフガス燃焼器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の改質器用バーナ（実開平６−４１
０５６）は、図１８に示されるようにバーナＢ内におい
て燃料用ノズルＦの先端と燃料排ガス用ノズルＧの先端
とが略面位置となるように構成して、メンテナンスの作
業効率を向上し、１個の温度センサによって触媒層の温
度管理を可能にするものであった。

【０００３】また従来の燃料電池用改質装置（特開平１
０−２６５２０１）は、図１９に示されるように燃料ガ
スを燃焼させて改質器を加熱する燃焼バーナＢとしての
昇温器に燃料電池ＢＴから排出される未反応水素ガスな
どの可燃ガスＦＧを供給して、前記燃焼バーナとしての
昇温器内において燃焼させるものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の改質器用バ
ーナは、図１８に示されるようにバーナＢ内において燃
料用ノズルＦの先端と燃料排ガス用ノズルＧの先端とが
略面位置となるように構成して、供給された燃料ガスと
燃料排ガスとを共に燃焼させるものであるが、燃料排ガ
ス組成は、電池における利用状況により変化するため安
定せず、燃料ガスの燃焼に対して供給された燃料排ガス
の燃焼が影響を与えるという問題があった。

【０００５】また上記従来の燃料電池用改質装置は、図
１９に示されるように燃料ガスを燃焼させる燃焼バーナ
Ｂとしての昇温器に燃料電池ＢＴから排出される未反応
水素ガスなどの可燃ガスＦＧを供給して、ともに燃焼さ
せるものであるので、燃料ガスの燃焼に対して供給され
た未反応水素ガスなどの可燃ガスの燃焼が影響を与える
という問題があった。

【０００６】そこで本発明者は、燃料を燃焼させる燃焼
バーナから排出された燃料燃焼ガスを供給する加熱通路
によって改質器を加熱する燃料改質器において、前記加
熱通路に燃料電池のアノード極オフガスを噴出させて燃
焼させるという本発明の第１の技術的思想に着眼すると
ともに、前記燃焼バーナからの燃料燃焼ガスと燃料電池
のアノード極オフガスとを前記加熱通路の異なった位置
に排出するという本発明の第２の技術的思想に着眼し、
更に研究開発を重ねた結果、燃料ガスの燃焼に対して影
響を与えることなく、供給された燃料排ガスを燃焼さ
せ、改質器の加熱を促進し、改質率を向上するという目
的を達成する本発明に到達した。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明（請求項１に記載
の第１発明）の燃料改質器用オフガス燃焼器は、燃料を
燃焼させる燃焼バーナから排出された燃料燃焼ガスを供
給する加熱通路によって改質器を加熱する燃料改質器に
おいて、前記加熱通路に燃料電池のアノード極オフガス
を噴出させて燃焼させるものである。

【０００８】本発明（請求項２に記載の第２発明）の燃
料改質器用オフガス燃焼器は、前記第１発明において、
前記燃焼バーナから燃料燃焼ガスが排出される前記加熱
通路の位置と燃料電池のアノード極オフガスを噴出され
る前記加熱通路の位置とが異なっているものである。

【０００９】本発明（請求項３に記載の第３発明）の燃
料改質器用オフガス燃焼器は、前記第２発明において、
前記加熱通路が、前記燃焼バーナの下流に形成された２
つの通路によって構成され、一方の通路に燃焼バーナか
ら排出された燃焼ガスを供給するとともに、他方の通路
にアノード極オフガスを供給するものである。

【００１０】本発明（請求項４に記載の第４発明）の燃
料改質器用オフガス燃焼器は、前記第３発明において、
前記加熱通路が、前記燃焼バーナの下流に配設された一
端に開口がそれぞれ形成された２重管部材によって形成
される同軸的な２つの通路によって構成されるものであ
る。

【００１１】本発明（請求項５に記載の第５発明）の燃
料改質器用オフガス燃焼器は、前記第４発明において、
アノード極オフガスを供給する他方の通路を形成する２
重管部材の他方の部材の開口が、燃焼ガスを供給する一
方の通路を形成する２重管部材の一方の部材の開口より
前記燃焼バーナから遠い位置に形成されているものであ
る。

【００１２】本発明（請求項６に記載の第６発明）の燃
料改質器用オフガス燃焼器は、前記第４発明において、
アノード極オフガスを供給する他方の通路を形成する２
重管部材の他方の部材の開口が、燃焼ガスを供給する一
方の通路を形成する２重管部材の一方の部材の開口より
前記燃焼バーナから近い位置に形成されているものであ
る。

【００１３】本発明（請求項７に記載の第７発明）の燃
料改質器用オフガス燃焼器は、前記第４発明において、
アノード極オフガスを供給する他方の通路が、２重管部
材の外周側の部材によって形成される外周側の通路によ
って構成されているものである。

【００１４】本発明（請求項８に記載の第８発明）の燃
料改質器用オフガス燃焼器は、前記第７発明において、
前記２重管部材の前記外周側の部材の軸端および外周壁
の途中に前記オフガス排出用の開口が形成されているも
のである。

【００１５】本発明（請求項９に記載の第９発明）の燃
料改質器用オフガス燃焼器は、前記第２発明において、
前記改質部を加熱した後排気ガスを排出する排出口と蒸
発器とを連絡する排気ガス通路に触媒燃焼器を配設し、
前記アノード極オフガスを燃焼させ、前記蒸発器を加熱
するように構成されているものである。

【００１６】本発明（請求項１０に記載の第１０発明）
の燃料改質器用オフガス燃焼器は、前記第２発明におい
て、蒸発器の熱交換部の前記改質部を加熱した後の排気
ガスが導入される部分に、オフガスを燃焼させるための
触媒を担持し、前記アノード極オフガスを供給して前記
熱交換部の表面で燃焼させ、前記蒸発器を加熱するよう
に構成されているものである。

【００１７】

【発明の作用および効果】上記構成より成る第１発明の
燃料改質器用オフガス燃焼器は、燃料を燃焼させる燃焼
バーナから排出された燃料燃焼ガスを供給する加熱通路
によって改質器を加熱する燃料改質器において、前記加
熱通路に燃料電池のアノード極オフガスを噴出させて燃
焼させるので、燃料ガスの燃焼に対して影響を与えるこ
となく、供給された燃料排ガスを燃焼させ、改質器の加
熱を促進し、改質率を向上するという効果を奏する。

【００１８】上記構成より成る第２発明の燃料改質器用
オフガス燃焼器は、前記第１発明において、前記燃焼バ
ーナからの燃料燃焼ガスと燃料電池のアノード極オフガ
スとを前記加熱通路の異なった位置に排出するので、燃
料ガスの燃焼に対して影響を与えることなく、供給され
た燃料排ガスを燃焼させるという効果を奏する。

【００１９】上記構成より成る第３発明の燃料改質器用
オフガス燃焼器は、前記第２発明において、前記加熱通
路を構成する前記燃焼バーナの下流に形成された前記２
つの通路の前記一方の通路に燃焼バーナから排出された
燃焼ガスが供給され燃料ガスの燃焼を独立に行わせると
ともに、前記他方の通路にアノード極オフガスを供給し
てアノード極オフガスの燃焼を独立に行わせるという効
果を奏する。

【００２０】上記構成より成る第４発明の燃料改質器用
オフガス燃焼器は、前記第３発明において、前記加熱通
路を構成する前記燃焼バーナの下流に配設された一端に
開口がそれぞれ形成された２重管部材によって形成され
る前記同軸的な２つの通路において、燃料ガスの燃焼お
よび供給された燃料排ガスの燃焼をそれぞれ独立に行わ
せるという効果を奏する。

【００２１】上記構成より成る第５発明の燃料改質器用
オフガス燃焼器は、前記第４発明において、アノード極
オフガスを供給する前記他方の通路を形成する前記２重
管部材の前記他方の部材の開口が、燃焼ガスを供給する
前記一方の通路を形成する前記２重管部材の前記一方の
部材の開口より前記燃焼バーナから遠い位置に形成され
ているので、前記燃焼バーナから近い位置に形成された
前記一方の部材の開口より燃焼ガスが供給された後、前
記燃焼バーナから遠い位置に形成された前記他方の部材
の開口よりアノード極オフガスを供給するため、燃料ガ
スの燃焼および供給された燃料排ガスの燃焼をそれぞれ
独立に行わせるという効果を奏する。

【００２２】上記構成より成る第６発明の燃料改質器用
オフガス燃焼器は、前記第４発明において、アノード極
オフガスを供給する他方の通路を形成する２重管部材の
他方の部材の開口が、燃焼ガスを供給する一方の通路を
形成する２重管部材の一方の部材の開口より前記燃焼バ
ーナから近い位置に形成されているので、前記燃焼バー
ナから近い位置に形成された前記他方の部材の開口より
アノード極オフガスが供給された後、前記燃焼バーナか
ら遠い位置に形成された前記一方の部材の開口より燃焼
ガスを供給するため、燃料ガスの燃焼および供給された
燃料排ガスの燃焼をそれぞれ独立に行わせるという効果
を奏する。

【００２３】上記構成より成る第７発明の燃料改質器用
オフガス燃焼器は、前記第４発明において、アノード極
オフガスを供給する他方の通路が、２重管部材の外周側
の部材によって形成される外周側の通路によって構成さ
れているので、アノード極オフガスが外周側の通路によ
って供給され燃焼されるため、内周側の通路において燃
焼ガスが供給され独立に燃焼させるという効果を奏す
る。

【００２４】上記構成より成る第８発明の燃料改質器用
オフガス燃焼器は、前記第７発明において、前記２重管
部材の前記外周側の部材の軸端および外周壁の途中に前
記オフガス排出用の開口が形成されているので、前記２
重管部材の前記外周側の部材の軸端の開口および外周壁
の途中の開口から排出された前記オフガスをそれぞれ燃
焼させるという効果を奏する。

【００２５】上記構成より成る第９発明の燃料改質器用
オフガス燃焼器は、前記第２発明において、前記改質部
を加熱した後排気ガスを排出する排出口と蒸発器とを連
絡する排気ガス通路に触媒燃焼器を配設し、前記アノー
ド極オフガスを燃焼させ、前記蒸発器を加熱するので、
前記蒸発器における蒸発を促進するという効果を奏す
る。

【００２６】上記構成より成る第１０発明の燃料改質器
用オフガス燃焼器は、前記第２発明において、蒸発器の
熱交換部の前記改質部を加熱した後の排気ガスが導入さ
れる部分に、オフガスを燃焼させるための触媒を担持
し、前記アノード極オフガスを供給して前記熱交換部の
表面で燃焼させ、前記蒸発器を加熱するので、シンプル
な構成によって前記蒸発器における蒸発を促進するとい
う効果を奏する。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につき、
図面を用いて説明する。

【００２８】（第１実施形態）本第１実施形態の燃料改
質器用オフガス燃焼器は、図１および図２に示されるよ
うに燃料を燃焼させる燃焼バーナ１から排出された燃料
燃焼ガスを供給する加熱通路８によって改質器２を加熱
する燃料改質器において、前記加熱通路８に燃料電池７
のアノード極７１のオフガスを噴出させて燃焼させるも
のであって、前記燃焼バーナ１から燃料燃焼ガスが排出
される前記加熱通路８の位置と燃料電池７のアノード極
７１のオフガスが噴出される前記加熱通路の位置とが異
なっているものである。

【００２９】本第１実施形態の燃料改質装置は、図１に
示されるように火炎が形成される燃焼バーナ１の周りに
改質部２が配設され、該改質部２からの改質ガスを熱交
換器４により原料ガスと熱交換する燃料改質装置におい
て、前記改質部２の排出口２２を熱交換器４の高温側に
直結したものである。

【００３０】本第１実施形態の燃料改質装置は、図１お
よび図２に示されるように火炎が形成される燃焼バーナ
１と、ルテニウム触媒より成り前記排出口より前記熱交
換器４の高温側に直接的に改質ガスを供給する改質部２
と、燃焼排気ガスによって水を蒸発させ水蒸気を前記熱
交換器に供給する蒸発部３と、前記改質部２からの改質
ガスを熱交換器４により原料ガスおよび水蒸気と熱交換
する前記熱交換器４と、熱交換した前記改質ガスが供給
される銅・亜鉛系触媒より成るＣＯシフト部５と、酸化
剤が供給される選択酸化部６と、オフガスを排出するア
ノード極７１を備えた燃料電池スタック７とから成る。

【００３１】前記加熱通路２は、図１および図２に示さ
れるように例えば後述する前記燃焼バーナ１の下流に配
設された一端に開口がそれぞれ形成された２重管部材８
１によって形成される同軸的な２つの通路によって構成
され、一方の通路に前記燃焼バーナ１から排出された燃
焼ガスを供給するとともに、他方の通路に前記燃料電池
７の前記アノード極７１のオフガスを供給するように構
成されている。

【００３２】本第１実施形態において、前記改質部２を
加熱するために燃料として１３Ａやプロパンガス用に設
計された通常の燃料が、前記燃焼バーナ１において燃焼
する。

【００３３】前記燃料電池７の前記アノード極７１から
排出される未燃成分を含んだアノード極オフガスは、前
記燃料バーナ１の外周に形成された２重管を通して、燃
焼空間を構成する前記加熱通路８に吹き込まれ、前記燃
料バーナ１の余剰酸素と反応して燃焼する。

【００３４】すなわち前記２重管８１の先端８１１には
小径の穴が円周上に設けられており、この穴部から前記
アノード極オフガスは燃焼空間を構成する前記加熱通路
８に吹き込まれる。

【００３５】上記構成より成る本第１実施形態の燃料改
質器用オフガス燃焼器は、燃料を燃焼させる前記燃焼バ
ーナ１から排出された燃料燃焼ガスを供給する前記加熱
通路８によって前記改質器２を加熱する燃料改質器にお
いて、前記加熱通路８に燃料電池７のアノード極７１の
オフガスを噴出させて燃焼させるので、燃料ガスの燃焼
に対して影響を与えることなく、供給された燃料排ガス
を燃焼させ、改質器２の加熱を促進し、改質率を向上す
るという効果を奏する。

【００３６】また本第１実施形態の燃料改質器用オフガ
ス燃焼器は、前記燃焼バーナ１からの燃料燃焼ガスと前
記燃料電池７の前記アノード極７１のオフガスとを前記
加熱通路８の異なった位置に排出するので、燃料ガスの
燃焼に対して影響を与えることなく、供給された燃料排
ガスを燃焼させるという効果を奏する。

【００３７】さらに本第１実施形態の燃料改質器用オフ
ガス燃焼器は、前記加熱通路８を構成する前記燃焼バー
ナ１の下流に配設された一端に開口がそれぞれ形成され
た２重管部材によって形成される前記同軸的な２つの通
路において、燃料ガスの燃焼および供給された燃料排ガ
スの燃焼をそれぞれ独立に行わせるという効果を奏す
る。

【００３８】（第２実施形態）本第２実施形態の燃料改
質器用オフガス燃焼器は、図３に示されるように前記改
質部２を加熱した後排気ガスを排出する排出口２０１と
蒸発器３とを連絡する排気ガス通路２０２に触媒燃焼器
３１を配設し、前記アノード極７１のオフガスを燃焼さ
せ、前記蒸発器３を加熱するように構成されている点
が、前記第１実施形態との相違点であり、以下相違点を
中心に説明する。

【００３９】図３において、前記改質部２を加熱した後
の前記連絡する排気ガス回路２０２が、前記蒸発部３に
いたる手前に、前記触媒燃焼器７を設け、前記アノード
極７１のオフガスを触媒燃焼器３１で燃焼させ、前記蒸
発部３の熱源として利用するものである。

【００４０】すなわち本第２実施形態においては、アノ
ード極７１のオフガス中の水素濃度が高い時は燃料バー
ナ１において燃焼させ、改質の加熱に利用するととも
に、水素濃度が低い時すなわち燃料電池７における利用
率が高い時は、前記触媒燃焼器３１で燃焼させ、前記蒸
発部３の加熱に利用するように、コントローラ３００に
よってオフガスの切換弁３０１を制御するもので、前記
オフガスの発熱量に応じて有効に熱利用を行うものであ
る。

【００４１】アノード極７１のオフガスの組成は、前記
燃料電池７の燃料利用率により異なるために、通常の気
相燃焼でのバーナ設計は困難であるか、または高価なも
のとなる。そこで前記触媒燃焼器３１を用いれば、可燃
範囲が広くとれ、確実に燃焼を行うことが出来る。

【００４２】一方で電池の燃料利用率が高くなり、水素
の含有割合が少なくなってくると、オフガスの燃焼温度
（例えば断熱火炎温度）は低くなるため、熱の利用先は
限定されてくる。図１６に、１３Ａガスを水蒸気改質し
て得られる改質ガスを用いた場合の、燃料利用率の変化
に伴う水素含有割合の変化と、断熱火炎温度の計算値を
示す。この図から分かるように、利用率が高くなると断
熱火炎温度は下がり、改質に必要な温度まで燃焼ガス温
度は上がらなくなる。

【００４３】つまり燃料利用率によっては改質部２にオ
フガスを戻すメリットが無いか、場合によってはデメリ
ットが生じる可能性がある。そこで本第１実施形態にお
いては前記改質部２よりも要求温度が低い前記蒸発部３
の上流側で燃焼させることで、アノード極７１のオフガ
スの熱量を有効に利用することが出来るものである。

【００４４】（第３実施形態）本第３実施形態の燃料改
質器用オフガス燃焼器は、図４に示されるように蒸発器
３を構成する熱交換部の前記改質部２を加熱した後の排
気ガスが導入される部分に、オフガスを燃焼させるため
の触媒を担持し、前記アノード極７１のオフガスを供給
して前記熱交換部の表面で燃焼させ、前記蒸発器３を加
熱するように構成されている点が、前記第２実施形態と
の相違点であり、以下相違点を中心に説明する。

【００４５】本第３実施形態の燃料改質器用オフガス燃
焼器において、前記蒸発器３の熱交換部の排気ガス側に
オフガスを燃焼させる為の触媒を担持し、前記蒸発部３
の手前でアノード極７１のオフガスを吹き込み、前記蒸
発部３の熱交換部表面で燃焼させるものである。

【００４６】本第３実施形態の燃料改質器用オフガス燃
焼は、上述した第２実施形態においては前記触媒燃焼器
３１が別体であることから、前記配管２０２の途中での
熱損失が発生しやすいが、本第３実施形態においては前
記蒸発器３の熱交換部表面に燃焼触媒を担持し、蒸発器
内部で燃焼させることで、熱損失を低減し、熱効率を向
上させることが出来るものである。

【００４７】

【発明の実施例】以下本発明の実施例につき、図面を用
いて説明する。

【００４８】（第１実施例）本第１実施例の燃料改質器
用オフガス燃焼器は、図５に示されるように燃焼バーナ
１よりも奥に軸方向に挿入された環状通路が形成された
２重管８１の先端８１１から燃料電池７のアノード極７
１からのオフガスを吹き込むように構成されている。

【００４９】燃焼バーナ１は、燃焼させる燃料および空
気が導入され、点火装置１１が配設され、前記２重管８
１内に突出して配設された該２重管８１より短い筒部１
０内において、導入された燃料および空気を燃焼させ、
一端の開口から前記加熱通路８内に燃焼火炎が排出され
る。

【００５０】前記燃焼バーナ１から排出される燃焼火炎
および前記２重管８１より排出されるオフガスの燃焼火
炎が形成される前記加熱通路８の周りに前記改質部２が
配設され、該改質部２が燃焼火炎によって加熱され、前
記改質部２内において改質原料を改質して、熱交換器
４、シフト部５、ＣＯ選択酸化部６に供給される。

【００５１】前記加熱通路８によって前記改質器２のガ
ス出口側を積極的に加熱することで、出口における改質
率の向上が期待できる。本第１実施例における燃焼ガス
と改質ガスの温度分布を図９に示す。図中のＹは図４に
示される流れの方向における距離を示す。また電池スタ
ッ７ク側の燃料利用率は８５％とした。

【００５２】また本第１実施例において、利用率を変化
させた時の改質器熱効率を図１０に示す。改質器の熱効
率は投入燃料の低位発熱量に対する発生水素の低位発熱
量の比の１００分率であり、これに従い計算を行った。
前記投入燃料は、改質原料とバーナ用燃料との和であ
る。

【００５３】利用率１００％は、アノード極７１のオフ
ガスをバーナ燃料として利用しないことを意味してい
る。本第１実施例により、アノード極７１のオフガスを
利用することで、前記改質器２の熱効率を向上されてい
ることが確認出来る。

【００５４】（第２実施例）本第２実施例の燃料改質器
用オフガス燃焼器は、図６に示されるように燃焼バーナ
１の燃焼用の筒部１０の先端よりも手前すなわち前記燃
焼バーナ１に近い位置にオフガスの吸込口を設置するよ
うに２重管８１の長さを前記第１実施例に比べて短くし
たもので、上述の第１実施例に比べて下方に位置する先
端８１２よりオフガスを噴出するものである。

【００５５】オフガスの燃焼位置を前記改質部２の口元
側に位置させることで前記改質部２の触媒の温度をより
均一化させ、触媒の有効利用をねらいとしている。図１
１に燃焼ガスと改質ガスの温度分布を示す。上述した第
１実施例に比べて、改質ガスが６００℃を超える範囲は
広がり、触媒をより有効に利用できていることが分か
る。一方、今回の同一触媒量における実験では、出口に
おける改質ガスの温度が上記第１実施例に比べてやや低
下する。

【００５６】（第３実施例）本第３実施例の燃料改質器
用オフガス燃焼器は、図７に示されるように上述した第
１実施例における２重管８１の外周壁の軸方向の中間に
複数の開口８１２を付加したものである。

【００５７】すなわち本第３実施例の燃料改質器用オフ
ガス燃焼器は、上述した前記第１実施例および第２実施
例とを組み合わせたものであり、図１２に燃焼ガスと改
質ガスの温度分布を示す。温度分布の結果は第１実施例
および第２実施例の中間的な結果が得られた。

【００５８】（第４実施例および第５実施例）本第４実
施例および第５実施例の燃料改質器用オフガス燃焼器
は、図３および図４に示される前記第２実施形態および
第３実施形態にそれぞれ属する実施例である。

【００５９】前記蒸発器３の出口における蒸発部出口蒸
気温度の比較を図１３に示す。比較の為に前記第１実施
例による蒸気温度を示す。第４実施例および第５実施例
では、蒸気温度が高い結果が得られた。

【００６０】しかしながら、改質原料（メタン）の改質
率を比較すると、図１４から分かるように、第１実施例
の方がより高い改質率が得られた。これは、オフガス燃
焼熱を蒸気の形で回収しても、温度が高い分、前記改質
部２に至る過程で熱を多く損失した為と考えられる。

【００６１】ただし、今回の検討では蒸発部３の筐体を
同一としたが、オフガス燃焼熱の効果を考慮して蒸発器
３の仕様を設定すれば、蒸発器筐体サイズを小さく出来
るため、蒸発器の熱損失を減らすことが出来、結果、改
質率は第１実施例と同等になると予想される。また、利
用率を９５％とした場合の改質率比を図１５に示す。利
用率が高くなると改質率の差はほとんど無くなり、むし
ろ実施例４および５の方が高い結果が得られた。

【００６２】（第６実施例）本第６実施例の燃料改質器
用オフガス燃焼器は、図８に示されるように前記第３実
施例において２重管８１の先端の開口８１１と外周壁の
軸方向の中間に形成された複数の開口８１２に供給する
燃料電池スタック７のアノード極７１からのオフガスの
供給量を制御するものである。

【００６３】前記２重管８１は、先端の開口８１１が形
成され内部にオフガスを供給する第１の通路が形成され
た内側の２重管８１３と、外周壁の軸方向の中間に複数
の開口８１２が形成され内部にオフガスを供給する第２
の通路が形成された外側の２重管８１４とから成る３重
管構造を備えている。

【００６４】前記第２の通路と燃料電池スタック７のア
ノード極７１とを連絡する第１の連絡通路８２に配設さ
れ連通関係を制御する第１のソレノイドバルブ８３がコ
ントローラ８４によって制御されるように構成されてい
る。

【００６５】前記第１の通路と燃料電池スタック７のア
ノード極７１とを連絡する第２の連絡通路８５に配設さ
れ連通関係を制御する第２のソレノイドバルブ８６が前
記コントローラ８４によって制御されるように構成され
ている。

【００６６】前記ソレノイドバルブ８３を通過したオフ
ガスはガス流路途中に設けられた孔部である外周壁の軸
方向の中間に形成された複数の開口８１２から噴出し燃
焼する。

【００６７】前記第２のソレノイドバルブ８６を通過し
たオフガスは内部に設けられた第１の通路としてのパイ
プを通して、先端部８１１で噴出し燃焼される。

【００６８】前記第１および第２のソレノイドバルブ８
３、８４の開閉状態を切りかえることにより、運転状態
またはオフガスの未燃成分の割合その他必要に応じて前
記加熱通路８におけるオフガスの燃焼位置を選択的に制
御可能であり、選択されたそれぞれは、上述した第１実
施例および第２実施例に相当する。

【００６９】また前記第１および第２のソレノイドバル
ブ８３、８４を共に開にすると前記実施例３に相当す
る。

【００７０】上述の実施形態および実施例は、説明のた
めに例示したもので、本発明としてはそれらに限定され
るものでは無く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明お
よび図面の記載から当業者が認識することができる本発
明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能
である。

【００７１】上述の実施形態および実施例においては、
一例として筒部１０内において燃料を燃焼させ火炎を先
端から排出するとともに、２重管８１内にアノードオフ
ガスを供給する例について説明したが、本発明としては
それらに限定されるものでは無く、上述の実施形態およ
び実施例とは逆に図１７に示されるように筒部１０内に
おいてアノードオフガスを供給するとともに、２重管８
１内に燃料を供給して２重管８１の先端まで延在形成し
た点火装置１１によって着火燃焼させる実施形態および
実施例を採用することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の燃料改質器用オフガス
燃焼器を示す全体構成図である。

【図２】本第１実施形態の燃料改質器用オフガス燃焼器
の要部を示す部分断面図である。

【図３】本発明の第２実施形態および第４実施例の燃料
改質器用オフガス燃焼器を示す全体構成図である。

【図４】本発明の第３実施形態および第５実施例の燃料
改質器用オフガス燃焼器を示す全体構成図である。

【図５】本発明の第１実施例の燃料改質器用オフガス燃
焼器の要部を示す部分断面図である。

【図６】本発明の第２実施例の燃料改質器用オフガス燃
焼器の要部を示す部分断面図である。

【図７】本発明の第３実施例の燃料改質器用オフガス燃
焼器の要部を示す部分断面図である。

【図８】本発明の第６実施例の燃料改質器用オフガス燃
焼器の要部を示す部分断面図である。

【図９】本発明の第１実施例における温度とガスの流れ
方向の距離の関係を示す線図である。

【図１０】本第１実施例における燃料利用率と改質器熱
効率との関係を示す線図である。

【図１１】本発明の第２実施例における温度とガスの流
れ方向の距離の関係を示す線図である。

【図１２】本発明の第３実施例における温度とガスの流
れ方向の距離の関係を示す線図である。

【図１３】本発明の第１実施例、第４実施例および第５
実施例の蒸気温度比を比較した線図である。

【図１４】本発明の第１実施例、第４実施例および第５
実施例の改質原料（メタン）の改質率比を比較した線図
である。

【図１５】本発明の第１実施例、第４実施例および第５
実施例の利用率９５％とした場合の改質原料（メタン）
の改質率比を比較した線図である。

【図１６】本発明の第２実施形態における１３Ａガスを
水蒸気改質して得られる改質ガスを用いた場合の、燃料
利用率の変化に伴う水素含有割合の変化と、断熱火炎温
度の計算値を示す線図である。

【図１７】本発明の実施形態および実施例の燃料改質器
用オフガス燃焼器の要部を示す部分断面図である。

【図１８】従来の改質器用バーナの要部を示す要部拡大
図である。

【図１９】従来の燃料電池用改質装置の全体を示す全体
概略図である。

【符号の説明】

１ 燃焼バーナ ２ 改質器 ７ 燃料電池 ８ 加熱通路 ７１ アノード極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/04 Ｈ０１Ｍ 8/04 Ｎ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料を燃焼させる燃焼バーナから排出さ
   れた燃料燃焼ガスを供給する加熱通路によって改質器を
   加熱する燃料改質器において、 前記加熱通路に燃料電池のアノード極オフガスを噴出さ
   せて燃焼させることを特徴とする燃料改質器用オフガス
   燃焼器。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記燃焼バーナから燃料燃焼ガスが排出される前記加熱
   通路の位置と燃料電池のアノード極オフガスを噴出され
   る前記加熱通路の位置とが異なっていることを特徴とす
   る燃料改質器用オフガス燃焼器。
3. 【請求項３】 請求項２において、 前記加熱通路が、前記燃焼バーナの下流に形成された２
   つの通路によって構成され、 一方の通路に燃焼バーナから排出された燃焼ガスを供給
   するとともに、他方の通路にアノード極オフガスを供給
   することを特徴とする燃料改質器用オフガス燃焼器。
4. 【請求項４】 請求項３において、 前記加熱通路が、前記燃焼バーナの下流に配設された一
   端に開口がそれぞれ形成された２重管部材によって形成
   される同軸的な２つの通路によって構成されることを特
   徴とする燃料改質器用オフガス燃焼器。
5. 【請求項５】 請求項４において、 アノード極オフガスを供給する他方の通路を形成する２
   重管部材の他方の部材の開口が、燃焼ガスを供給する一
   方の通路を形成する２重管部材の一方の部材の開口より
   前記燃焼バーナから遠い位置に形成されていることを特
   徴とする燃料改質器用オフガス燃焼器。
6. 【請求項６】 請求項４において、 アノード極オフガスを供給する他方の通路を形成する２
   重管部材の他方の部材の開口が、燃焼ガスを供給する一
   方の通路を形成する２重管部材の一方の部材の開口より
   前記燃焼バーナから近い位置に形成されていることを特
   徴とする燃料改質器用オフガス燃焼器。
7. 【請求項７】 請求項４において、 アノード極オフガスを供給する他方の通路が、２重管部
   材の外周側の部材によって形成される外周側の通路によ
   って構成されていることを特徴とする燃料改質器用オフ
   ガス燃焼器。
8. 【請求項８】 請求項７において、 前記２重管部材の前記外周側の部材の軸端および外周壁
   の途中に前記オフガス排出用の開口が形成されているこ
   とを特徴とする燃料改質器用オフガス燃焼器。
9. 【請求項９】 請求項２において、 前記改質部を加熱した後排気ガスを排出する排出口と蒸
   発器とを連絡する排気ガス通路に触媒燃焼器を配設し、
   前記アノード極オフガスを燃焼させ、前記蒸発器を加熱
   するように構成されていることを特徴とする燃料改質器
   用オフガス燃焼器。
10. 【請求項１０】 請求項２において、 蒸発器の熱交換部の前記改質部を加熱した後の排気ガス
    が導入される部分に、オフガスを燃焼させるための触媒
    を担持し、前記アノード極オフガスを供給して前記熱交
    換部の表面で燃焼させ、前記蒸発器を加熱するように構
    成されていることを特徴とする燃料改質器用オフガス燃
    焼器。