JP2006194506A - Gas appliance - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas appliance with a simple structure provided with a fuel cell. <P>SOLUTION: When a burner 3 carries out combustion, a combustion plate 6, namely, an electrolyte of a single chamber type fuel cell 7 is heated by its combustion heat, and the single chamber type fuel cell 7 is heated to a cell operating temperature (for example, 450°C) to start power generation. A whole of a room is heated by hot air by driving a fan 11 by electric power provided by the single chamber type fuel cell 7, sucking in outside air and high temperature combustion gas generated by the burner 3, and jetting out a mixture of the combustion gas and the outside air from a hot air supply opening 10. Since the combustion plate 6 of the burner 3 is formed by the electrolyte of the single chamber type fuel cell 7, when the burner 3 carries out combustion, the single chamber type fuel cell 7 is heated as a matter of course, there is no need for an individually heating composition, the structure can be simplified, and a manufacturing cost can be suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、燃料電池を備えたガス器具に関する。   The present invention relates to a gas appliance provided with a fuel cell.

従来から、ファンや電磁弁などの駆動用電力を発電する高温型燃料電池を備えたガス器具が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このようなガス器具では、バーナの燃焼熱により高温型燃料電池をその作動温度まで昇温し、バーナへの燃料ガスの一部を用いて燃焼と同時に発電を行う。そして、発電電力を器具の駆動用電力として用いるのである。このため、外部から電力を供給するための電源コードが不要となり、どこでも使えるようになって使い勝手が良くなる。
高温型燃料電池とは、図１０に示すように、高温になると酸素イオンが動く固体電解質の両側に燃料極（アノード）と空気極（カソード）とを取り付け、燃料極室側に水素やメタン等の燃料ガスを、空気極側に空気や酸素等を別々に供給して燃料ガスと酸素とが反応した際の化学エネルギーを電力として取り出すものである。
特開平６−１９６１７６号公報 Conventionally, gas appliances including a high-temperature fuel cell that generates electric power for driving such as a fan and an electromagnetic valve are known (see, for example, Patent Document 1).
In such a gas appliance, the high temperature fuel cell is heated to its operating temperature by the combustion heat of the burner, and electricity is generated simultaneously with combustion using a part of the fuel gas to the burner. The generated power is used as power for driving the appliance. For this reason, a power cord for supplying power from the outside is not necessary, and it can be used everywhere, improving usability.
As shown in FIG. 10, a high-temperature fuel cell has a fuel electrode (anode) and an air electrode (cathode) attached to both sides of a solid electrolyte in which oxygen ions move at high temperatures, and hydrogen, methane, etc. on the fuel electrode chamber side. The fuel gas is separately supplied with air, oxygen, etc. to the air electrode side, and chemical energy when the fuel gas reacts with oxygen is taken out as electric power.
JP-A-6-196176

しかしながら、上述したようなガス器具では、燃料電池とは別体に設けたバーナによって燃料電池を加熱する構成であるため、バーナとは別に燃料電池を構成する必要があり、ガス器具全体として構造が複雑になってしまいコストが高くなるという問題があった。
しかも、上述したような高温型燃料電池では、高温雰囲気において燃料極室と空気極室とを密閉するシール構造が難しく、一般家庭で実際に用いようとすると、構造が一層複雑になってしまう。
そこで、本発明は上記課題を解決し、燃料電池を備えた簡単な構造のガス器具を提供することを目的とする。 However, in the gas appliance as described above, since the fuel cell is heated by a burner provided separately from the fuel cell, it is necessary to configure the fuel cell separately from the burner. There was a problem that it became complicated and cost increased.
Moreover, in the high-temperature fuel cell as described above, a seal structure that seals the fuel electrode chamber and the air electrode chamber in a high-temperature atmosphere is difficult, and the structure becomes more complicated when actually used in a general household.
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems and provide a gas appliance having a simple structure including a fuel cell.

上記課題を解決する本発明の請求項１記載のガス器具は、
燃料ガスと燃焼用空気とが供給され、その混合気を炎孔から噴出して燃焼するバーナと、
上記バーナの燃焼熱により電解質が加熱されて発電する燃料電池と
を備えたガス器具において、
上記燃料電池の電解質で、上記バーナの炎孔の少なくとも一部を形成したことを要旨とする。 The gas appliance according to claim 1 of the present invention for solving the above-mentioned problems is
A burner that is supplied with fuel gas and combustion air, and that burns the air-fuel mixture through a flame hole;
In a gas appliance comprising: a fuel cell that generates electricity by heating an electrolyte by the combustion heat of the burner,
The gist is that at least a part of the flame hole of the burner is formed with the electrolyte of the fuel cell.

また、本発明の請求項２記載のガス器具は、上記請求項１記載のガス器具において、
ファンや電磁弁等の電力を必要とする電気部品を備え、
上記燃料電池により発電された電力を上記電気部品の駆動用電力として用いることを要旨とする。 Moreover, the gas appliance according to claim 2 of the present invention is the gas appliance according to claim 1,
Equipped with electrical parts that require power, such as fans and solenoid valves,
The gist is to use electric power generated by the fuel cell as electric power for driving the electric component.

また、本発明の請求項３記載のガス器具は、上記請求項１又は請求項２記載のガス器具において、
上記燃料電池として、燃料極室と空気極室とを分割する必要がなく、燃料ガスと空気との混合ガスでの発電が可能な単室型燃料電池を用いることを要旨とする。 The gas appliance according to claim 3 of the present invention is the gas appliance according to claim 1 or 2,
The gist of the present invention is to use a single-chamber fuel cell capable of generating power with a mixed gas of fuel gas and air without dividing the fuel electrode chamber and the air electrode chamber.

上記構成を有する本発明の請求項１記載のガス器具では、バーナが燃焼すると炎孔の一部である燃料電池の電解質も加熱され、燃料電池は高温状態となる。そして、炎孔へは、燃料ガスと燃焼用空気とが供給されているため、燃料電池は発電する。すなわち、炎孔の少なくとも一部を燃料電池の電解質で形成しているため、バーナが燃焼すると自然と燃料電池も熱せられ、別個に加熱する構成をとる必要がなく、構成を簡単にでき、製造コストを抑制できる。
しかも、燃料電池の電解質がバーナの一部として共用されているため、部品点数を削減してより一層コストダウンすることができる。 In the gas appliance according to claim 1 of the present invention having the above-described configuration, when the burner burns, the electrolyte of the fuel cell, which is a part of the flame hole, is also heated, and the fuel cell is in a high temperature state. Since the fuel gas and the combustion air are supplied to the flame holes, the fuel cell generates power. That is, since at least a part of the flame hole is made of the fuel cell electrolyte, when the burner burns, the fuel cell is naturally heated, so there is no need to take a separate heating configuration, and the configuration can be simplified and manufactured. Cost can be reduced.
In addition, since the electrolyte of the fuel cell is shared as a part of the burner, the number of parts can be reduced and the cost can be further reduced.

また、本発明の請求項２記載のガス器具では、燃料電池により発電された電力を電気部品の駆動用電力として用いるため、外部から電力を供給するための電源コードが不要となり、使い勝手が良い。   Further, in the gas appliance according to claim 2 of the present invention, since the electric power generated by the fuel cell is used as electric power for driving the electric parts, a power cord for supplying electric power from the outside is not necessary, which is convenient.

また、本発明の請求項３記載のガス器具では、燃料電池として単室型燃料電池を用いているため、燃料ガスと空気との確実な分離が必要なく簡単なシール構造ですみ、低コストで実用可能な発電を行うことができる。
特に、バーナの炎孔部において、燃料ガスと空気とが分離した構造にしようとすると隔壁やシール構造等複雑になってしまうが、単室型燃料電池では、燃料ガスと空気とを分離する必要がないため、燃料ガスと空気との混合ガスを炎孔部に導く従来通りのバーナ構造で対応でき、製造コストを抑制できる。
尚、単室型燃料電池とは、電極材料や電解質材料の改良により、燃料極室と空気極室とを二室に分割することなく、図１１に示すように、燃料極と空気極とを一室内に設けて燃料ガスと空気との混合ガスを供給することによって、発電が可能な燃料電池のことである（例えば、特開２０００−２４３４１２号公報、特開２００２−２８００１５号公報、特開２００２−２８００１７号公報、特開２００２−３１３３５７号公報参照）。 Further, in the gas appliance according to claim 3 of the present invention, since a single-chamber fuel cell is used as the fuel cell, there is no need for a reliable separation between the fuel gas and the air, and a simple sealing structure is required. Practical power generation can be performed.
In particular, if a structure in which the fuel gas and air are separated in the flame hole portion of the burner is complicated, the partition wall and the seal structure become complicated. However, in the single-chamber fuel cell, it is necessary to separate the fuel gas and air. Therefore, the conventional burner structure that guides the mixed gas of fuel gas and air to the flame hole can be used, and the manufacturing cost can be reduced.
Note that the single-chamber fuel cell means that the fuel electrode and the air electrode are separated by dividing the fuel electrode chamber and the air electrode chamber into two chambers by improving the electrode material and the electrolyte material, as shown in FIG. It is a fuel cell that can generate electricity by being provided in one room and supplying a mixed gas of fuel gas and air (for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 2000-243212 and 2002-280015, and Japanese Patent Laid-Open No. 2002-280015). 2002-280017 and JP-A-2002-313357).

以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明のガス器具の好適な実施例について説明する。   In order to further clarify the configuration and operation of the present invention described above, preferred embodiments of the gas appliance of the present invention will be described below.

図１は、ガス器具の一例としてのファン付赤外線ストーブの概略構成図である。尚、本図は、システムの概略図であり、実際のレイアウトとは異なる。
ファン付赤外線ストーブ１（以下、単にストーブ１と略称する）は、本体ケース２内に、器具正面を向けて赤熱プレート式のバーナ３が設けられる。
バーナ３は、燃料ガス（例えば、メタンやプロパン）と一次空気との混合気室を形成するバーナ本体４と、バーナ本体４に装着され多数の炎孔５が形成された燃焼プレート６とを備えた全一次空気式バーナである。尚、炎孔５とは、混合気が噴出して火炎を形成する孔そのもののみを指しているのではなく、孔を形成するその周囲の部分も含む炎孔形成体を意味している。
また、この燃焼プレート６は、後述する単室型燃料電池７の構成要素である電解質により形成される。電解質の材料としては、例えばＹＳＺやＧＤＳを用いる。
バーナ本体４の基端には、燃料ガスと一次空気とが吸入される吸入口８が開口し、吸入口８に臨んでノズル９が設けられる。
本体ケース２内の底部には、バーナ３の燃焼ガスを本体ケース２前面下部に設けられた温風吹出口１０から送出するファン１１が設けられる。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an infrared heater with a fan as an example of a gas appliance. This diagram is a schematic diagram of the system and is different from the actual layout.
An infrared heater 1 with a fan (hereinafter simply referred to as a heater 1) is provided with a red hot plate type burner 3 in a main body case 2 facing the front of the appliance.
The burner 3 includes a burner body 4 that forms an air-fuel mixture chamber of fuel gas (for example, methane or propane) and primary air, and a combustion plate 6 that is attached to the burner body 4 and has many flame holes 5 formed therein. All primary air burners. In addition, the flame hole 5 means not only the hole itself which an air-fuel mixture spouts and forms a flame, but the flame hole formation body also including the peripheral part which forms a hole.
The combustion plate 6 is formed of an electrolyte that is a component of a single chamber fuel cell 7 described later. For example, YSZ or GDS is used as the electrolyte material.
A suction port 8 through which fuel gas and primary air are sucked opens at the base end of the burner body 4, and a nozzle 9 is provided facing the suction port 8.
A fan 11 is provided at the bottom of the main body case 2 to send the combustion gas of the burner 3 from a hot air outlet 10 provided at the lower front of the main body case 2.

バーナ３の燃焼プレート６は、単室型燃料電池７の電解質で形成され、この単室型燃料電池７で発生した起電力がファン１１のモータの電源として用いられる。単室型燃料電池７は、同じ室内に燃料極と空気極とを設けて、燃料−空気混合ガスにより発電できる燃料電池である。
ここで単室型燃料電池７の構成について図２及び図３を用いて説明する。尚、図２は、燃焼プレート６（電解質）の表面側の説明図であり、図３は、燃焼プレート６（電解質）の裏面側の説明図である。
燃焼プレート６には、多数の炎孔５が開口される。そして、燃焼プレート６の裏面側（バーナ本体４側）の炎孔５と炎孔５との間には、燃料極（アノード）１２と空気極（カソード）１３とがくし歯状にそれぞれ互いに噛み合うように向かい合って配置され単セル２３を形成する（電解質に、燃料極と空気極とを取り付けたものをセルと呼ぶ。）。このように燃料極１２と空気極１３とを、くし歯状に形成することによってお互いの境界線の長さが長くなり燃料電池の電極反応面積が増えて発電効率が向上する。そして、多数の単セル２３を接続して電力を取り出す。尚、燃料極１２の材料としては例えばＮｉ−ＹＳＺを、空気極１３の材料としては例えばＬＳＭを用いる。
バーナ本体４内に供給された燃料ガスと空気との混合ガスは、その一部が燃焼プレート６の裏面側での発電反応に使われた後、炎孔５から表面側に噴出して燃焼する。この時の燃焼熱により燃焼プレート６、すなわち電解質は加熱され、単室型燃料電池７の作動温度（例えば、４５０℃）以上に加熱されるものである。従って、単室型燃料電池７を加熱するための特別なバーナを備える必要がない。 The combustion plate 6 of the burner 3 is formed of the electrolyte of the single chamber fuel cell 7, and the electromotive force generated in the single chamber fuel cell 7 is used as a power source for the motor of the fan 11. The single-chamber fuel cell 7 is a fuel cell in which a fuel electrode and an air electrode are provided in the same room and can generate power using a fuel-air mixed gas.
Here, the configuration of the single-chamber fuel cell 7 will be described with reference to FIGS. 2 is an explanatory view on the front side of the combustion plate 6 (electrolyte), and FIG. 3 is an explanatory view on the back side of the combustion plate 6 (electrolyte).
A number of flame holes 5 are opened in the combustion plate 6. The fuel electrode (anode) 12 and the air electrode (cathode) 13 are engaged with each other in a comb-tooth shape between the flame hole 5 and the flame hole 5 on the back surface side (burner body 4 side) of the combustion plate 6. A single cell 23 is formed so as to face each other (a cell in which a fuel electrode and an air electrode are attached to an electrolyte is called a cell). Thus, by forming the fuel electrode 12 and the air electrode 13 in a comb-tooth shape, the length of the boundary line between the electrodes becomes longer, the electrode reaction area of the fuel cell is increased, and the power generation efficiency is improved. And many single cells 23 are connected and electric power is taken out. For example, Ni-YSZ is used as the material of the fuel electrode 12, and LSM is used as the material of the air electrode 13, for example.
A part of the mixed gas of fuel gas and air supplied into the burner body 4 is used for the power generation reaction on the back surface side of the combustion plate 6 and then jetted from the flame hole 5 to the front surface side to burn. . The combustion plate 6, that is, the electrolyte is heated by the combustion heat at this time, and is heated to the operating temperature (for example, 450 ° C.) or more of the single-chamber fuel cell 7. Therefore, it is not necessary to provide a special burner for heating the single chamber fuel cell 7.

バーナ３（すなわち単室型燃料電池７）へのガス通路には、上流から順に、図示しない点火レバーの操作力によって機械的に開閉されるメイン弁１４と、点火レバーの操作力によって機械的に開弁され後述する熱電対１５からの起電力によって開弁保持されるマグネット電磁弁１６と、供給ガス圧を一定に保つガスガバナ１７とが設けられる。
また、バーナ３には、室内の酸欠を検知するためにセンシングバーナ１８が併設され、センシングバーナ１８の近傍には、マグネット電磁弁１６のコイルと直列に接続された熱電対１５が設けられる。熱電対１５は、主にセンシングバーナ１８の炎により直接加熱され、この際発生する起電力によってマグネット電磁弁１６を開弁保持する。
バーナ３の近傍には、バーナ３へ点火するための点火用バーナ１９が設けられ、点火用バーナ１９の近傍には、点火用バーナ１９へ点火するための点火電極２０が設けられる。点火電極２０は、イグナイタ２１と接続される。
本体ケース２内には、上述したセンサ類からの信号を入力して各種のアクチュエータ類を駆動制御してバーナ３の燃焼を制御するコントローラ２２が設けられる。 In the gas passage to the burner 3 (that is, the single-chamber fuel cell 7), in order from the upstream, a main valve 14 that is mechanically opened and closed by an operating force of an ignition lever (not shown), and mechanically by an operating force of the ignition lever. A magnet electromagnetic valve 16 that is opened and held open by an electromotive force from a thermocouple 15 described later, and a gas governor 17 that keeps the supply gas pressure constant are provided.
In addition, the burner 3 is provided with a sensing burner 18 for detecting oxygen deficiency in the room, and a thermocouple 15 connected in series with the coil of the magnet solenoid valve 16 is provided in the vicinity of the sensing burner 18. The thermocouple 15 is directly heated mainly by the flame of the sensing burner 18, and the magnet electromagnetic valve 16 is held open by the electromotive force generated at this time.
An ignition burner 19 for igniting the burner 3 is provided in the vicinity of the burner 3, and an ignition electrode 20 for igniting the ignition burner 19 is provided in the vicinity of the ignition burner 19. The ignition electrode 20 is connected to an igniter 21.
In the main body case 2, there is provided a controller 22 that inputs signals from the above-described sensors and drives and controls various actuators to control the combustion of the burner 3.

上述したストーブ１によれば、図示しない点火レバーを操作すると、メイン弁１４とマグネット電磁弁１６とが開弁され、ノズル９からバーナ本体４内に燃料ガスが噴出される。この際、燃料ガスの噴出に伴って吸入口８から燃焼用空気が吸引される。バーナ本体４内で燃料ガスと燃焼用空気とは混合され、燃焼プレート６全面の炎孔５から混合ガスが噴出し、点火用バーナ１９により点火される。そして、赤熱した燃焼プレート６からの輻射熱により器具正面の使用者を直接温める。
バーナ３が燃焼するとその燃焼熱により燃焼プレート６、すなわち電解質が加熱され、単室型燃料電池７が電池作動温度（例えば、４５０℃）まで昇温されて発電を開始する。単室型燃料電池７により得られた電力によってファン１１が駆動し、バーナ３で発生した高温の燃焼ガスと外部空気とを吸い込んで、それらの混合気を温風吹出口１０から噴出送出することにより、温風で室内全体を均一に加熱する。
従って、バーナ３の燃焼プレート６を単室型燃料電池７の電解質で形成しているため、バーナ３が燃焼すると自然と単室型燃料電池７も熱せられ、別個に加熱する構成が必要なく、構造を簡単にでき、製造コストを抑制できる。
しかも、単室型燃料電池７の電解質そのものがバーナ３の一部として共用されているため、部品点数を削減してより一層コストダウンすることができる。 According to the stove 1 described above, when an ignition lever (not shown) is operated, the main valve 14 and the magnet electromagnetic valve 16 are opened, and fuel gas is ejected from the nozzle 9 into the burner body 4. At this time, combustion air is sucked from the suction port 8 as the fuel gas is ejected. The fuel gas and the combustion air are mixed in the burner body 4, and the mixed gas is ejected from the flame holes 5 on the entire combustion plate 6 and ignited by the ignition burner 19. Then, the user in front of the instrument is directly warmed by the radiant heat from the red hot combustion plate 6.
When the burner 3 burns, the combustion plate 6, that is, the electrolyte is heated by the combustion heat, and the single-chamber fuel cell 7 is heated to the cell operating temperature (for example, 450 ° C.) to start power generation. The fan 11 is driven by the electric power obtained by the single-chamber fuel cell 7, sucks the high-temperature combustion gas generated in the burner 3 and the external air, and jets and sends out the mixture from the hot air outlet 10. Heat the whole room uniformly with warm air.
Therefore, since the combustion plate 6 of the burner 3 is formed of the electrolyte of the single-chamber fuel cell 7, when the burner 3 burns, the single-chamber fuel cell 7 is naturally heated and there is no need for a separate heating configuration. The structure can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
In addition, since the electrolyte itself of the single-chamber fuel cell 7 is shared as a part of the burner 3, the number of parts can be reduced and the cost can be further reduced.

さらに、燃料電池として単室型燃料電池７を用いているため、燃料ガスと空気との分離が必要なく、低コストで実用可能な発電を行うことができる。つまり、バーナ３の炎孔部において、燃料ガスと空気とが分離した構造としようとすると複雑になってしまうが、単室型燃料電池７では、燃料ガスと空気とを分離する必要がないため、燃料ガスと空気との混合ガスを炎孔部に導く従来通りのバーナ構造で対応でき、製造コストを抑制できる。
尚、単室型燃料電池７は、供給される燃料−空気混合ガスの量に対して発電反応に使用される混合ガス量の割合が少なく発電効率は良くはないが、本実施例では、もともとバーナ３の燃焼に使用される燃料ガスの一部で発電し、余った分は全て燃焼に利用するため、燃料ガスの無駄は生じずかえって好適な組み合せとなる。 Furthermore, since the single-chamber fuel cell 7 is used as the fuel cell, it is not necessary to separate the fuel gas from the air, and it is possible to perform power generation that is practical at a low cost. In other words, the structure of separating the fuel gas and air in the flame hole portion of the burner 3 is complicated, but in the single-chamber fuel cell 7, it is not necessary to separate the fuel gas and air. The conventional burner structure that guides the mixed gas of fuel gas and air to the flame hole part can cope with the manufacturing cost.
The single-chamber fuel cell 7 has a low ratio of the amount of the mixed gas used for the power generation reaction to the amount of the fuel-air mixed gas supplied, and the power generation efficiency is not good. Since a part of the fuel gas used for the combustion of the burner 3 generates electric power and the remaining part is used for combustion, the fuel gas is not wasted, and a suitable combination is obtained.

ところで、従来からバーナの輻射熱とファンによる温風とで暖房を行うファン付赤外線ストーブの中には、熱電対等の熱発電素子をバーナによって加熱して電力を得ることにより、ＡＣ１００Ｖ電源を使わずにファンを回すものがあったが、発電量が０．５Ｗ程度と小さかったため、風力が弱いという問題があった。これに対して、上述したような単室型燃料電池を用いると、２Ｗ〜１０Ｗ程度の発電が可能となり十分な風力を得ることができ、より一層暖房性能が向上する。
また、本実施例では、家庭用のガス器具（例えば、ファン付赤外線ストーブ）に適用しているため、用いる燃料電池の出力は小さいものですみ、大規模で複雑な加熱制御を行う必要がなく簡単な構成で実施できるものである。 By the way, in a conventional infrared stove with a fan that is heated by radiant heat of a burner and warm air from a fan, a thermoelectric generator such as a thermocouple is heated by a burner to obtain electric power without using an AC100V power source. There was something that turned a fan, but there was a problem that the wind power was weak because the power generation amount was as small as about 0.5W. On the other hand, when a single-chamber fuel cell as described above is used, it is possible to generate electric power of about 2 W to 10 W, to obtain sufficient wind power, and the heating performance is further improved.
Further, in this embodiment, since it is applied to a household gas appliance (for example, an infrared heater with a fan), the output of the fuel cell to be used is small, and there is no need to perform large-scale and complicated heating control. It can be implemented with a simple configuration.

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
例えば、本実施例では、一枚の電解質に多数の炎孔を開口することにより燃焼プレートを形成しているが、図４に示すように、絶縁性の板２０１で小さな電解質板２０２を挟み込んで、２枚の電解質板２０２と２枚の絶縁性の板２０１とで囲まれた開口を炎孔２０３とし、それらを多数つなぎ合わすことにより燃焼プレート２０４を形成するようにしてもよい。この場合も上述した実施例と同様に、電解質板２０２の裏面側に燃料極と空気極とを配置して単セルを形成しそれらを多数接続して電力を取り出す。
また、図５に示すように、電解質板３０１の両面に燃料極３０２と空気極３０３とをくし歯状にそれぞれの歯が互いに噛み合うように向かい合わせて配置してそれぞれの面に単セル３０４を形成し、このような電解質板３０１を所定間隔をあけて多数平行に並べ、その両側を絶縁性の板３０５で挟み込むことにより、隣り合う電解質板３０１間に炎孔３０６を形成した燃焼プレート３０７としてもよい。この場合は、くし歯の形成方向は混合ガスの流れの向きと平行とする。つまり、くし歯は上下方向に形成する。上述した実施例のように、電解質自体を燃焼プレートとしてその表面で燃焼させる場合、リフトやバックなどにより火炎の位置が少しでもずれると、電解質の温度が大きく低下し発電効率が低下してしまう。これに対して、本実施例のように炎孔３０６を形成する隔壁となる電解質板３０１の側面に上下方向に電極を形成しておけば、火炎の上下位置がずれても電極反応に最適な温度となっている場所が必ず存在するので、発電効率の悪化を抑制できる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and it is needless to say that the present invention can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention.
For example, in this embodiment, a combustion plate is formed by opening a large number of flame holes in one electrolyte. However, as shown in FIG. 4, a small electrolyte plate 202 is sandwiched between insulating plates 201. An opening surrounded by the two electrolyte plates 202 and the two insulating plates 201 may be used as a flame hole 203, and the combustion plate 204 may be formed by connecting a large number of them. Also in this case, similarly to the above-described embodiment, the fuel electrode and the air electrode are arranged on the back side of the electrolyte plate 202 to form a single cell, and a large number of them are connected to take out electric power.
Further, as shown in FIG. 5, the fuel electrode 302 and the air electrode 303 are arranged on both surfaces of the electrolyte plate 301 so as to face each other in a comb-like shape, and a single cell 304 is provided on each surface. A plurality of such electrolyte plates 301 are arranged in parallel at predetermined intervals, and both sides thereof are sandwiched between insulating plates 305, thereby forming a combustion plate 307 in which flame holes 306 are formed between adjacent electrolyte plates 301. Also good. In this case, the comb teeth are formed in a direction parallel to the flow direction of the mixed gas. That is, the comb teeth are formed in the vertical direction. When the electrolyte itself is burned on its surface as a combustion plate as in the above-described embodiment, if the position of the flame shifts even a little due to lift, back, etc., the temperature of the electrolyte is greatly reduced and the power generation efficiency is lowered. On the other hand, if electrodes are formed in the vertical direction on the side surface of the electrolyte plate 301 serving as a partition wall for forming the flame hole 306 as in this embodiment, the electrode reaction is optimal even if the vertical position of the flame is shifted. Since there is always a place where the temperature is present, deterioration of power generation efficiency can be suppressed.

また、上述した実施例では、電解質の片面側に燃料極と空気極の両方を形成したいわゆる片面単室型燃料電池を用いているが、電解質の一方の面には燃料極のみを、もう一方の片面側に空気極のみを形成したいわゆる両面単室型燃料電池を用いても構わない。例えば、図６に示すように、電解質板４０１の一方の面には燃料極４０２のみを一面に形成し、他方の面に空気極４０３のみを一面に形成して単セル４０４を形成する。そして、図７及び図８に示すように、この単セル４０４を所定間隔をあけて多数平行に並べ、その両側を絶縁性の板４０５で挟み込むことにより、隣り合う単セル４０４間に炎孔４０６を形成した燃焼プレート４０７とする。この場合も上述した実施例と同様に、混合ガスを炎孔４０６から噴出させて燃焼させると電解質４０１が熱せられ、各単セル４０４で発電が開始させる。そして、単セル４０４を多数接続して電力を取り出す。
また、図９に示すように、電解質５０１をパイプ状に形成し、その内側に燃料極と空気極とを形成するとともに、側面に多数の開口を形成して炎孔５０２とすることにより、燃料電池５０３とバーナ５０４とを一体的に形成してもよい。この場合は、パイプ状の電解質５０１の内側に燃料ガスと空気との混合ガスを供給し、炎孔５０２から噴出させて燃焼させてバーナ５０４として用いるとともに、その燃焼熱でバーナ５０４の一部分を形成している電解質５０１が加熱され発電し燃料電池５０３として用いられる。 In the above-described embodiment, a so-called single-sided single-chamber fuel cell in which both a fuel electrode and an air electrode are formed on one side of the electrolyte is used, but only the fuel electrode is provided on one side of the electrolyte, and the other side. A so-called double-sided single-chamber fuel cell in which only the air electrode is formed on one side may be used. For example, as shown in FIG. 6, a single cell 404 is formed by forming only the fuel electrode 402 on one surface of the electrolyte plate 401 and forming only the air electrode 403 on the other surface. Then, as shown in FIGS. 7 and 8, a large number of single cells 404 are arranged in parallel at predetermined intervals, and both sides thereof are sandwiched between insulating plates 405, whereby flame holes 406 are formed between adjacent single cells 404. The combustion plate 407 is formed. Also in this case, as in the above-described embodiment, when the mixed gas is ejected from the flame hole 406 and burned, the electrolyte 401 is heated, and power generation is started in each single cell 404. And many single cells 404 are connected and electric power is taken out.
Further, as shown in FIG. 9, the electrolyte 501 is formed in a pipe shape, and a fuel electrode and an air electrode are formed on the inside thereof. The battery 503 and the burner 504 may be formed integrally. In this case, a mixed gas of fuel gas and air is supplied to the inside of the pipe-shaped electrolyte 501, jetted from the flame hole 502 and burned to be used as the burner 504, and a part of the burner 504 is formed by the combustion heat. The electrolyte 501 is heated to generate electricity and used as the fuel cell 503.

また、本実施例では、ガスバーナとして燃焼プレート上で表面燃焼する全一次空気式バーナの例を示したが、これに限ったものではなく、ブンゼンバーナや赤火式バーナ等、あらゆるガスバーナに適用可能である。これらの場合においては、上述したようなバーナ構造とし、供給する燃料ガスと燃焼用一次空気との割合を調節することにより実施する。
また、本実施例では、燃料電池と一体に形成された主バーナのみにより燃焼電池を加熱しているが、主バーナの加熱だけでは電池作動温度まで昇温できない場合には、別の加熱手段で昇温を補助してもよい。この場合でも、別の加熱手段は小さなもので済むためコストダウンを図ることができる。 In this embodiment, an example of an all-primary air burner that performs surface combustion on a combustion plate is shown as a gas burner. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to any gas burner such as a Bunsen burner or a red fire burner. It is. In these cases, the burner structure is used as described above, and the ratio between the supplied fuel gas and the primary combustion air is adjusted.
In this embodiment, the combustion cell is heated only by the main burner formed integrally with the fuel cell. However, when the temperature cannot be raised to the cell operating temperature only by heating the main burner, another heating means is used. You may assist temperature rising. Even in this case, since another heating means may be small, the cost can be reduced.

また、本実施例では、ガス器具としてファン付赤外線ストーブの例を示したが、これに限ったものではなく、給湯器やガスオーブン、炊飯器、コンロ、グリル、小型湯沸器等の電力を利用するあらゆるガス器具に適用可能である。例えば、家庭用のコンセントからＡＣ１００Ｖの電力を供給されている給湯器やガスオーブンや炊飯器に適用すると、器具から電源コードが不要となりどこでも使えるようになって使い勝手が良くなる。また、コンロやグリルや小型湯沸器のように乾電池を使用しているガス器具では、従来では電力が弱すぎてファンが利用できなかったが、こうした単室型燃料電池を備えることによりファンが利用できるようになる。そして、ファンが利用できると、コンロではトッププレートの温度を下げることが可能となり、グリルではグリル庫内の温度を均一化することが可能となる。   In this embodiment, an example of an infrared heater with a fan is shown as a gas appliance. However, the present invention is not limited to this, and power for a water heater, a gas oven, a rice cooker, a stove, a grill, a small water heater, etc. Applicable to any gas appliance used. For example, when it is applied to a water heater, gas oven, or rice cooker that is supplied with AC 100V power from a household outlet, a power cord is not required from the appliance and it can be used anywhere, improving usability. In addition, gas appliances that use dry batteries, such as stoves, grills, and small water heaters, could not use the fan because the power was too weak in the past. It becomes available. When the fan can be used, the temperature of the top plate can be lowered on the stove, and the temperature in the grill can be made uniform on the grill.

燃料ガスを供給して燃焼するバーナを備えたガス器具に適用可能である。   The present invention can be applied to a gas appliance provided with a burner that supplies and burns fuel gas.

実施例１としてのファン付赤外線ストーブの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the infrared heater with a fan as Example 1. FIG. 実施例１としての燃焼プレートの説明図である（表面）。It is explanatory drawing of the combustion plate as Example 1 (surface). 実施例１としての燃焼プレートの説明図である（裏面）。It is explanatory drawing of the combustion plate as Example 1 (back surface). 別の実施例の燃焼プレートの説明図である。It is explanatory drawing of the combustion plate of another Example. 別の実施例の燃焼プレートの説明図である。It is explanatory drawing of the combustion plate of another Example. 別の実施例の単セルの説明図である。It is explanatory drawing of the single cell of another Example. 別の実施例の燃焼プレートの説明図である。It is explanatory drawing of the combustion plate of another Example. 別の実施例の燃焼プレートの説明図である。It is explanatory drawing of the combustion plate of another Example. 別の実施例のバーナ部の説明図である。It is explanatory drawing of the burner part of another Example. 一般的な燃料電池の概略構成図である。It is a schematic block diagram of a general fuel cell. 単室型燃料電池の概略構成図である。It is a schematic block diagram of a single chamber type fuel cell.

符号の説明Explanation of symbols

１ ストーブ
３ バーナ
５ 炎孔
７ 単室型燃料電池
１１ ファン
１２ 燃料極
１３ 空気極 1 Stove 3 Burner 5 Flame 7 Single-chamber fuel cell 11 Fan 12 Fuel electrode 13 Air electrode

Claims (3)

燃料ガスと燃焼用空気とが供給され、その混合気を炎孔から噴出して燃焼するバーナと、
上記バーナの燃焼熱により電解質が加熱されて発電する燃料電池と
を備えたガス器具において、
上記燃料電池の電解質で、上記バーナの炎孔の少なくとも一部を形成したことを特徴とするガス器具。 A burner that is supplied with fuel gas and combustion air, and that burns the air-fuel mixture through a flame hole;
In a gas appliance comprising: a fuel cell that generates electricity by heating an electrolyte by the combustion heat of the burner,
A gas appliance characterized in that at least a part of a flame hole of the burner is formed by an electrolyte of the fuel cell. ファンや電磁弁等の電力を必要とする電気部品を備え、
上記燃料電池により発電された電力を上記電気部品の駆動用電力として用いることを特徴とする請求項１記載のガス器具。 Equipped with electrical parts that require power, such as fans and solenoid valves,
The gas appliance according to claim 1, wherein the electric power generated by the fuel cell is used as electric power for driving the electric component. 上記燃料電池として、燃料極室と空気極室とを分割する必要がなく、燃料ガスと空気との混合ガスでの発電が可能な単室型燃料電池を用いることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のガス器具。   2. The fuel cell according to claim 1, wherein a single-chamber fuel cell capable of generating electricity with a mixed gas of fuel gas and air without using a fuel electrode chamber and an air electrode chamber is used as the fuel cell. The gas appliance according to claim 2.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2007094262A1 (en) * 2006-02-17 2007-08-23 Kabushiki Kaisha Atsumitec Single chamber type solid oxide fuel cell
CN103202322A (en) * 2012-08-07 2013-07-17 张勤英 Gas heating device of food baking line

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