JP2006213567A

JP2006213567A - Hydrogen generator

Info

Publication number: JP2006213567A
Application number: JP2005028733A
Authority: JP
Inventors: Norio Yotsuya; 規夫肆矢; Katsuzo Konakawa; 勝蔵粉川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2025-02-04
Also published as: JP4556689B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To exactly detect the CO concentration in an exhaust gas by preventing the accumulation of condensed water at the introducing part of the exhaust gas and the periphery of a CO sensor, caused by steam in an offgas. <P>SOLUTION: A hydrogen generator 1 is provided with the CO sensor 36 for detecting the CO concentration in the exhaust gas 34 of a heating burner 5 of the hydrogen generator 1, a sensor cap 37 which is arranged around the CO sensor 36 when the CO sensor 36 is faced to an exhaust duct 35 and whose tip end is projected into the exhaust duct 35, and a plurality of through-holes 38 provided in the sensor cap 37. Thereby, even when moisture formed by the combustion of the offgas 7 is contained in a large amount in the exhaust gas 34, the exhaust gas 34 flows into the sensor cap 37 through the through-holes 38 provided in the sensor cap 37, and clogging of the through-holes 38 by the condensed water does not occur, and further, the detection failure of the CO concentration by the CO sensor 36 can be prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、正確な燃焼不良検知を行うようにＣＯセンサを配置した燃料電池の水素生成器に関するものである。 The present invention relates to a hydrogen generator for a fuel cell in which a CO sensor is disposed so as to accurately detect defective combustion.

従来この種のＣＯセンサは、ガス給湯器等から連結管を介して排気ガスを流入させる攪拌ボックスの側面に設けたセンサボックスに内蔵され、このセンサボックスに排気ガスを流入させる流入口と排気ガスを流出させる流出口が形成され、流入口には、攪拌ボックスの中心部から排気ガスを導入する導入管が設けられている。これにより、排気ガスの流速を抑えかつ排気筒内部のＣＯ濃度を精度良く検出するものがある（例えば特許文献１参照）。
特開２００４−０２０１５５号公報 Conventionally, this type of CO sensor is built in a sensor box provided on the side surface of a stirring box through which exhaust gas flows from a gas water heater or the like through a connecting pipe, and an inlet and exhaust gas through which exhaust gas flows into the sensor box. And an introduction pipe through which exhaust gas is introduced from the center of the stirring box. As a result, there is one that suppresses the flow rate of the exhaust gas and accurately detects the CO concentration inside the exhaust pipe (see, for example, Patent Document 1).
JP 2004-020155 A

しかしながら、前記従来の構成では、燃料電池システムから戻るオフガス（水素ガスやメタンの混合ガス）を燃料とする場合、オフガス中に含まれる水蒸気が多いので、センサボックスに導入管で排気ガスを導入しようとすると、導入管内で排気ガス中の水蒸気が結露し、導入管が結露水詰まり、センサボックス内に排気ガスが流入しないので、排気ガスのＣＯ濃度検知ができないという課題を有していた。 However, in the conventional configuration, when off gas (mixed gas of hydrogen gas and methane) returning from the fuel cell system is used as fuel, since there is much water vapor contained in the off gas, let's introduce exhaust gas into the sensor box through the introduction pipe. Then, water vapor in the exhaust gas is condensed in the introduction pipe, the introduction pipe is clogged with condensation water, and the exhaust gas does not flow into the sensor box, so that the CO concentration of the exhaust gas cannot be detected.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、排気ガスの結露水の影響を防止し、ＣＯセンサに均一な排気ガスの流れを供給し、水素生成器の加熱用バーナの燃焼不良検知をＣＯセンサにより精度良く行うようにしたことを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, prevents the influence of dew condensation water of exhaust gas, supplies a uniform exhaust gas flow to the CO sensor, and detects a combustion failure of the heating burner of the hydrogen generator. The object is to carry out with high accuracy by the CO sensor.

前記従来の課題を解決するために、本発明の水素生成器は、炭化水素系原料の改質反応により水素を含む改質ガスを生成する水素生成器と、この水素生成器の加熱用バーナと、この加熱用バーナの排気ガス中のＣＯ濃度検知を行うＣＯセンサと、このＣＯセンサを臨ませる排気ダクトと、この排気ダクトにＣＯセンサを臨ませる時にＣＯセンサの周囲に設け、その先端を排気ダクト内に突出したセンサキャップと、このセンサキャップに設ける複数個の透孔とを備えたものである。 In order to solve the above-described conventional problems, a hydrogen generator according to the present invention includes a hydrogen generator that generates a reformed gas containing hydrogen by a reforming reaction of a hydrocarbon-based raw material, a heating burner for the hydrogen generator, A CO sensor that detects the CO concentration in the exhaust gas of the heating burner, an exhaust duct that faces the CO sensor, and is provided around the CO sensor when the CO sensor faces the exhaust duct, and its tip is exhausted. A sensor cap protruding into the duct and a plurality of through holes provided in the sensor cap are provided.

これによって、オフガス中に含まれる水蒸気とオフガスが燃焼して生成する水分が排気ガス中に多量に含まれても、センサキャップに設ける複数個の透孔から排気ガスがセンサキャップ内に流入するので、排気ガスの結露水により透孔が詰まることが無く、ＣＯセンサのＣＯ濃度検知不良を防止できる。 As a result, the exhaust gas flows into the sensor cap from the plurality of through holes provided in the sensor cap even when the exhaust gas contains a large amount of water vapor generated by combustion of the water vapor and off gas contained in the off gas. The through holes are not clogged by the dew condensation water of the exhaust gas, and the CO concentration detection failure of the CO sensor can be prevented.

また、センサキャップの先端を排気ダクト内に突出させたので、高温の排気ガスの熱を常時受けてセンサキャップの温度も上昇するので、センサキャップ内に挿入したＣＯセンサの周囲も温度が上昇し、排気ガス中の水蒸気の結露を防止することができる。 In addition, since the tip of the sensor cap protrudes into the exhaust duct, the temperature of the sensor cap rises as a result of constantly receiving the heat of high-temperature exhaust gas, so the temperature around the CO sensor inserted in the sensor cap also rises. Further, condensation of water vapor in the exhaust gas can be prevented.

本発明の水素生成器は、ＣＯセンサの排気ガス中の水蒸気の結露を防止して、排気ガスの流れを均一化し、水素生成器の加熱用バーナの燃焼不良検知を精度良く行うことがで、安全性を確保できる。 The hydrogen generator of the present invention prevents condensation of water vapor in the exhaust gas of the CO sensor, uniformizes the flow of the exhaust gas, and can accurately detect the combustion failure of the heating burner of the hydrogen generator, Safety can be secured.

第１の発明は、炭化水素系原料の改質反応により水素を含む改質ガスを生成する水素生成器の加熱用バーナと、この加熱用バーナの排気ガス中のＣＯ濃度検知を行うＣＯセンサと、このＣＯセンサを臨ませる排気ダクトと、この排気ダクトにＣＯセンサを臨ませる時にＣＯセンサの周囲に設け、その先端を排気ダクト内に突出したセンサキャップと、このセンサキャップに設ける複数個の透孔とを備えたことにより、オフガス中に含まれる水蒸気とオフガスが燃焼して生成する水分が排気ガス中に多量に含まれてもセンサキャップに設ける複数個の透孔から排気ガスがセンサキャップ内に流入するので、排気ガスの結露水により透孔が詰まることが無く、ＣＯセンサのＣＯ濃度検知不良を防止できる。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a heating burner for a hydrogen generator that generates a reformed gas containing hydrogen by a reforming reaction of a hydrocarbon-based raw material, a CO sensor that detects a CO concentration in the exhaust gas of the heating burner, An exhaust duct that faces the CO sensor, a sensor cap that is provided around the CO sensor when the CO sensor faces the exhaust duct, and a tip that protrudes into the exhaust duct, and a plurality of transparent caps that are provided on the sensor cap. By providing the holes, the exhaust gas is contained in the sensor cap from the plurality of through holes provided in the sensor cap even if the exhaust gas contains a large amount of water vapor generated by combustion of the water vapor and off gas contained in the off gas. Therefore, the through holes are not clogged by the condensed water of the exhaust gas, and the CO concentration detection failure of the CO sensor can be prevented.

第２の発明は、特に、第１の発明の透孔は、排気ガスの上流側に設けた入口と下流側に設けた出口で構成したことにより、入口に排気ガスの流れをセンサキャップ内に効率よく取り込み、出口から排出するので、短時間でセンサキャップ内の排気ガスを置換し、ＣＯセンサの検知速度を速め、燃焼不良検知を精度良く行うことができる。 According to the second aspect of the invention, in particular, the through hole of the first aspect of the present invention is configured by an inlet provided on the upstream side of the exhaust gas and an outlet provided on the downstream side, so that the flow of the exhaust gas is introduced into the sensor cap at the inlet. Since the gas is efficiently taken in and discharged from the outlet, the exhaust gas in the sensor cap can be replaced in a short time, the detection speed of the CO sensor can be increased, and the combustion failure can be detected with high accuracy.

第３の発明は、特に、第１の発明または第２の発明の排気ガスの入口は、排気ガスの流れに対して対向の位置に開口したことにより、排気ガスをセンサキャップ内に効率よく取り込み、ＣＯセンサの検知速度を速め、燃焼不良検知を精度良く行うことができる。 In the third invention, in particular, the exhaust gas inlet of the first invention or the second invention is opened at a position opposite to the flow of the exhaust gas, so that the exhaust gas is efficiently taken into the sensor cap. The detection speed of the CO sensor can be increased, and the combustion failure can be detected with high accuracy.

第４の発明は、特に、第１〜３の発明のいずれかの発明の排気ガスの入口と出口は、排気ガスの流線に対して略同軸上に配置したことにより、入口からセンサキャップ内に流入した排気ガスをそのままの流れで出口から排出するので、短時間でセンサキャップ内の排気ガスを置換し、ＣＯセンサの検知速度を速め、燃焼不良検知を精度良く行うことができる。 In the fourth aspect of the invention, in particular, the exhaust gas inlet and outlet of any one of the first to third aspects of the invention are arranged substantially coaxially with respect to the exhaust gas streamline, so Since the exhaust gas flowing into the exhaust gas is discharged from the outlet as it is, the exhaust gas in the sensor cap can be replaced in a short time, the detection speed of the CO sensor can be increased, and the combustion failure can be detected with high accuracy.

また、ＣＯセンサには、排気ガスの流れの一部が流入し、均一な流れを保つので、燃焼不良検知を精度良く行うことができる。 In addition, since a part of the exhaust gas flow flows into the CO sensor and maintains a uniform flow, it is possible to accurately detect the combustion failure.

第５の発明は、特に、第１〜４の発明のいずれかの発明のセンサキャップは、入口から流入する排気ガスが、そのまま出口から流出しないように入口と出口の間に仕切りを設けたことにより、入口からセンサキャップ内に流入した排気ガスが仕切りに衝突し拡散するので、センサキャップ内に均一な排気ガスが分散し、流速も低下し、燃焼不良検知を精度良く行うことができる。 In the fifth invention, in particular, the sensor cap according to any one of the first to fourth inventions is provided with a partition between the inlet and the outlet so that the exhaust gas flowing in from the inlet does not flow out of the outlet as it is. As a result, the exhaust gas flowing into the sensor cap from the inlet collides with the partition and diffuses, so that the uniform exhaust gas is dispersed in the sensor cap, the flow velocity is reduced, and the combustion failure can be detected with high accuracy.

第６の発明は、特に、第１〜５の発明のいずれかの発明のセンサキャップは、排気ダクトに挿入する時に排気ダクトに設けた挿入管を介して装着したことにより、排気ガスの流れに対してＣＯセンサの位置決めを精度良くおこなうので、組み立て上のばらつきを防止して燃焼不良検知を精度良く行うことができる。 In the sixth aspect of the invention, in particular, the sensor cap according to any one of the first to fifth aspects of the invention is attached to the exhaust gas flow by being attached via an insertion pipe provided in the exhaust duct when being inserted into the exhaust duct. On the other hand, since the positioning of the CO sensor is performed with high accuracy, variations in assembly can be prevented and combustion failure can be detected with high accuracy.

第７の発明は、特に、第１〜６の発明のいずれかの発明の排気ダクトの挿入管は、排気ダクト内に突出する突き出し部を設けたことにより、排気ダクトの内壁を伝わる結露水を避けるので、センサが結露水で浸水することがなく、ＣＯ濃度検知の制度低下を防止することができる。 In the seventh invention, in particular, the insertion pipe of the exhaust duct according to any one of the first to sixth inventions is provided with a protruding portion protruding into the exhaust duct, so that the dew condensation water transmitted through the inner wall of the exhaust duct is reduced. As a result, the sensor is not submerged with condensed water, and a system degradation of CO concentration detection can be prevented.

第８の発明は、特に、第１〜７の発明のいずれかの発明のセンサキャップは、一方を有底で形成した円筒形状で構成され、他方からＣＯセンサの検知部分を挿入したことにより、排気ダクト内の排気ガスの流れを妨げないので、排気ダクトの抵抗の増加を防止し、送風手段の負荷を軽減することができる。 In the eighth aspect of the invention, in particular, the sensor cap according to any one of the first to seventh aspects of the present invention is configured in a cylindrical shape with one bottomed, and by inserting the detection portion of the CO sensor from the other side, Since the flow of the exhaust gas in the exhaust duct is not hindered, an increase in the resistance of the exhaust duct can be prevented and the load on the blowing means can be reduced.

第９の発明は、特に、第１〜８の発明のいずれかの発明の排気ダクトは、水素生成器の排気ガス出口との接合部の下流に略垂直に立ち上げて設けた垂直通路と、この垂直通路の途中にセンサキャップを臨ませたことにより、排気ダクトの内壁に付着する結露水が排気ダクトの下方に短時間で降下し、センサキャップに滞留しないので、結露水の影響を防止することができる。 According to a ninth aspect of the present invention, in particular, the exhaust duct according to any one of the first to eighth aspects of the present invention includes a vertical passage that is provided substantially vertically at the downstream of the joint with the exhaust gas outlet of the hydrogen generator, By having the sensor cap in the middle of this vertical passage, the condensed water adhering to the inner wall of the exhaust duct falls in a short time below the exhaust duct and does not stay in the sensor cap, thus preventing the influence of the condensed water. be able to.

第１０の発明は、特に、第１〜９の発明のいずれかの発明の水素生成器を燃料電池システムに搭載するようにしたことにより、オフガス燃焼時の結露水の影響を防止するので、ＣＯセンサのＣＯ濃度検知精度の低下を防止し、燃料電池システムのＣＯ発生を防止して、安全性を確保することができる。 In the tenth aspect of the invention, in particular, since the hydrogen generator according to any one of the first to ninth aspects of the invention is mounted on the fuel cell system, the influence of condensed water during off-gas combustion is prevented. It is possible to prevent a decrease in the CO concentration detection accuracy of the sensor, to prevent CO generation in the fuel cell system, and to ensure safety.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における水素生成器の全体構成図である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a hydrogen generator according to a first embodiment of the present invention.

図２は、本発明の第１の実施の形態における水素生成器の要部拡大図である。 FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the hydrogen generator in the first embodiment of the present invention.

図１、図２において、１は、都市ガス（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）を原料として燃料電池発電装置に供給する水素を生成する水素生成器であり、２は、脱硫装置（図示なし）で処理を行った後の都市ガス（または、ＬＰＧまたは炭化水素系燃料）と水蒸気とからなる原料ガス、３は、ニッケルもしくはルテニウムを主成分とする触媒を充填した触媒層で、この触媒層３で原料ガス２を反応させることにより、水素と二酸化炭素および一酸化炭素からなる生成ガス４を生成する。この生成反応は７００℃程度の高温で生じる吸熱反応であるため、加熱用バーナ５により高温の燃焼ガスを供給して原料ガス２と触媒層３を加熱している。 1 and 2, reference numeral 1 denotes a hydrogen generator that generates hydrogen supplied from a city gas (or LPG or hydrocarbon fuel) to a fuel cell power generation device, and 2 denotes a desulfurization device (not shown). 3 is a raw material gas composed of city gas (or LPG or hydrocarbon fuel) and water vapor after being treated in step 3, and 3 is a catalyst layer filled with a catalyst mainly composed of nickel or ruthenium. By reacting the raw material gas 2 with, a product gas 4 composed of hydrogen, carbon dioxide and carbon monoxide is produced. Since this generation reaction is an endothermic reaction occurring at a high temperature of about 700 ° C., a high-temperature combustion gas is supplied by the heating burner 5 to heat the raw material gas 2 and the catalyst layer 3.

加熱用バーナ５は、都市ガス６（またはＬＰＧ）や燃料電池システムから排出されるオフガス７（未反応水素ガス）、または都市ガス６（またはＬＰＧ）とオフガス７を混合して、燃料ガス８としてディストリビュータ９から噴出し、空気噴出部１０の周囲から空気１１を供給することにより、火炎１２を形成し燃焼を行う。円管状のディストリビュータ９の先端には、燃料ガス８を噴出する複数個のノズル１３がディストリビュータ９の円周方向に設けられ、燃料ガス８を放射状に噴出する構成としている。空気噴出部１０は、複数個の空気噴出孔１４を空気噴出部１０の側面に略直角に設けている。空気噴出部１０は、ディストリビュータ９を中心として、火炎１２の出口方向に徐々に拡大するようにカップ状に燃焼室１５を形成し、燃焼用の空気１１を燃焼室１５内に供給する構成としている。空気噴出孔１４は、上下方向の配列を千鳥状に設けている。ディストリビュータ９のノズル１３は、空気噴出部１０の空気噴出孔１４の最下段に設ける空気噴出孔１６とほぼ対向する位置になるように配置している。また、空気噴出部１０の底部には複数個の下部空気噴出孔１７を設け、ディストリビュータ９の軸方向と平行方向に空気１１の一部を噴出する構成としている。 The heating burner 5 mixes the city gas 6 (or LPG), the off gas 7 (unreacted hydrogen gas) discharged from the fuel cell system, or the city gas 6 (or LPG) and the off gas 7 to form a fuel gas 8. By ejecting from the distributor 9 and supplying air 11 from the periphery of the air ejection part 10, a flame 12 is formed and combustion is performed. A plurality of nozzles 13 for ejecting the fuel gas 8 are provided in the circumferential direction of the distributor 9 at the tip of the circular tubular distributor 9, and the fuel gas 8 is ejected radially. The air ejection part 10 is provided with a plurality of air ejection holes 14 at substantially right angles on the side surfaces of the air ejection part 10. The air ejection unit 10 is configured to form a combustion chamber 15 in a cup shape so as to gradually expand in the outlet direction of the flame 12 around the distributor 9 and supply combustion air 11 into the combustion chamber 15. . The air ejection holes 14 are arranged in a staggered manner in the vertical direction. The nozzle 13 of the distributor 9 is disposed so as to be substantially opposed to the air ejection hole 16 provided at the lowermost stage of the air ejection hole 14 of the air ejection section 10. In addition, a plurality of lower air ejection holes 17 are provided at the bottom of the air ejection section 10 so that a part of the air 11 is ejected in a direction parallel to the axial direction of the distributor 9.

１８は、空気１１を供給する空気室で、空気噴出部１０の周囲を囲む形で通路を構成している。空気室１８の上流には、送風ダクト１９を介して送風手段２０が設けられている。送風手段２０は、空気１１を供給する送風機で構成され、羽根車には高圧を出せるターボファンやラジアルファン等を用い、それをモータで回転させるようにしている。制御部２１により送風手段２０のコントロールを行うようにしている。 Reference numeral 18 denotes an air chamber that supplies the air 11, and configures a passage so as to surround the periphery of the air ejection part 10. A blowing means 20 is provided upstream of the air chamber 18 via a blowing duct 19. The blower unit 20 is configured by a blower that supplies air 11, and a turbo fan, a radial fan, or the like that can generate a high pressure is used as the impeller, and the impeller is rotated by a motor. The control unit 21 controls the air blowing means 20.

２２は、加熱用バーナ５によって生じる火炎１２が触媒容器２３に直接触れることを避け、さらに燃焼ガス２４の流路を規定するための燃焼筒である。燃焼ガス２４は、触媒容器２３の周囲に沿って流れ、水素生成器１の外部に排出される。 Reference numeral 22 denotes a combustion cylinder for avoiding the flame 12 generated by the heating burner 5 from directly touching the catalyst container 23 and further defining the flow path of the combustion gas 24. The combustion gas 24 flows along the periphery of the catalyst container 23 and is discharged to the outside of the hydrogen generator 1.

２５は、ディストリビュータ９の中央に、ディストリビュータ９を貫通するように設ける挿入通路で、挿入通路２５は、ディストリビュータ９とは、隔離して構成され、燃料ガス８が進入することはない。２６は、挿入通路２５内に挿入する着火用の電極で、耐熱性のカンタル線やエスイット線で構成している。電極２６の周囲は、絶縁用の絶縁碍子２７で被覆されている。絶縁碍子２７は、耐熱性のアルミナ、シリカ等のセラミック材で形成し、その表面は、ガラス成分からなる釉薬が塗布されている。電極２６の先端は、燃焼室１５に臨み、ディストリビュータ９の天板２８に火花放電が飛ぶように、位置決めを行っている。 Reference numeral 25 denotes an insertion passage provided at the center of the distributor 9 so as to penetrate the distributor 9. The insertion passage 25 is configured to be separated from the distributor 9, and the fuel gas 8 does not enter. An ignition electrode 26 is inserted into the insertion passage 25 and is composed of a heat-resistant Kanthal wire or an esit wire. The periphery of the electrode 26 is covered with an insulating insulator 27 for insulation. The insulator 27 is formed of a ceramic material such as heat-resistant alumina or silica, and a glaze made of a glass component is applied to the surface thereof. The tip of the electrode 26 faces the combustion chamber 15 and is positioned so that spark discharges fly to the top plate 28 of the distributor 9.

２９は、炎検知手段で、耐熱性のカンタル線やエスイット線でフレームロッドを構成し、火炎１２の有無を検知している。炎検知手段２９の周囲は、絶縁用の絶縁碍子３０で被覆されている。絶縁碍子３０は、耐熱性のアルミナ、シリカ等のセラミック材で形成し、その表面は、ガラス成分からなる釉薬が塗布されている。炎検知手段２９の先端は、燃焼室１５に臨み、曲率をもって屈曲し、空気噴出部１０の内壁に沿って、所定の間隙を有しながら、火炎１２中に臨むように位置を決められている。炎検知手段２９の装着は、空気噴出部１０の上部に設ける燃焼筒２２の下部の一部を拡管して設ける空間３１から炎検知手段２９の先端を延長して、空気噴出部１０の内壁に沿って臨ませている。制御部２１の指示により、炎検知手段２９に交流もしくは直流の電圧を印加して、火炎１２中のイオン電流を検知している。炎検知手段２９のデータは、電圧値または電流値として判定を行っている。 Reference numeral 29 denotes flame detection means, which constitutes a frame rod with a heat-resistant Kanthal wire or an sweat wire, and detects the presence or absence of the flame 12. The periphery of the flame detection means 29 is covered with an insulator 30 for insulation. The insulator 30 is formed of a ceramic material such as heat-resistant alumina or silica, and a glaze composed of a glass component is applied to the surface thereof. The tip of the flame detection means 29 faces the combustion chamber 15, bends with a curvature, and is positioned so as to face the flame 12 while having a predetermined gap along the inner wall of the air ejection part 10. . The flame detection means 29 is mounted by extending the tip of the flame detection means 29 from the space 31 provided by expanding a part of the lower part of the combustion cylinder 22 provided at the upper part of the air ejection part 10 to the inner wall of the air ejection part 10. Along the way. In accordance with an instruction from the control unit 21, an alternating current or direct current voltage is applied to the flame detection means 29 to detect an ionic current in the flame 12. The data of the flame detection means 29 is determined as a voltage value or a current value.

３２は、触媒容器２３の周囲に設けられた排ガス通路で、燃焼ガス２４が触媒容器２３に沿って流れるように水素生成器１の上方に出口３３を設け、燃焼ガス２４を水素生成器１の外部に排気ガス３４として排出している。出口３３には、筒状の排気ダクト３５が連接されている。この排気ダクト３５の他方は、熱交換器（図示無し）に連結し、排気ガス３４の熱を回収し、熱効率の低下を防止している。排気ダクト３５は、排気ガス３４が排気ダクト３５の下から上に移動するように配置されている。 32 is an exhaust gas passage provided around the catalyst container 23, and an outlet 33 is provided above the hydrogen generator 1 so that the combustion gas 24 flows along the catalyst container 23, and the combustion gas 24 is supplied to the hydrogen generator 1. The exhaust gas 34 is discharged to the outside. A cylindrical exhaust duct 35 is connected to the outlet 33. The other of the exhaust duct 35 is connected to a heat exchanger (not shown) to recover the heat of the exhaust gas 34 and prevent a decrease in thermal efficiency. The exhaust duct 35 is arranged so that the exhaust gas 34 moves from the bottom to the top of the exhaust duct 35.

３６は、排気ダクト３５の途中に設けたＣＯセンサで、排気ダクト３５には、有底筒状のセンサキャップ３７を介して装着されている。ＣＯセンサ３６は、検知部分に排気ガス３４の一部を取り込んで、成分を直接測定している。ＣＯセンサ３６は、接触燃焼式のＣＯセンサで構成し、高温の排気ガス３４中のＣＯ濃度を測定して、その信号を制御器２１に送る。制御器２１では、信号の大きさにより火炎１２から発生するＣＯ量を換算して燃焼状態を評価し、ＣＯ量が所定の閾値超えて燃焼状態が不良と判定できた時に燃料ガス８の供給を停止し、加熱用バーナ５を停止させる指示を行うようにしている。また、ＣＯセンサ３６の信号線や電源線の接続部分は、外部に露出し放熱を促進して温度上昇を防止している。また、接触燃焼式では、排気ガス３４中のＣＯを検知部分で触媒燃焼させその温度上昇を電気抵抗に変換して電圧出力として取り出すようにしている。 Reference numeral 36 denotes a CO sensor provided in the middle of the exhaust duct 35, and is attached to the exhaust duct 35 via a bottomed cylindrical sensor cap 37. The CO sensor 36 takes a part of the exhaust gas 34 into the detection portion and directly measures the component. The CO sensor 36 is a contact combustion type CO sensor, measures the CO concentration in the high-temperature exhaust gas 34, and sends the signal to the controller 21. The controller 21 evaluates the combustion state by converting the amount of CO generated from the flame 12 based on the magnitude of the signal, and supplies the fuel gas 8 when the amount of CO exceeds a predetermined threshold value and it is determined that the combustion state is defective. An instruction to stop and stop the heating burner 5 is made. Further, the signal sensor and power line connection portions of the CO sensor 36 are exposed to the outside to promote heat dissipation and prevent temperature rise. In the contact combustion type, CO in the exhaust gas 34 is catalytically combusted at the detection portion, and the temperature rise is converted into electric resistance so as to be taken out as a voltage output.

センサキャップ３７は、その開放部分からＣＯセンサ３６の検知部分を収納し、その先端を排気ダクト３５に挿入するように構成している。センサキャップ３７は、有底側を排気ダクト３５内に挿入し、その部分に複数個の透孔３８設けている。複数個の透孔３８は、排気ガス３４をセンサキャップ３７内に流入させるものと、センサキャップ３７外に放出させるもので構成している。ＣＯセンサ３６のセンサキャップ３７への装着は、耐熱性のパッキン３９を介して行われ、排気ガス３４の漏れを防止するようにしている。また、センサキャップ３７の排気ダクト３５への装着は、同じようにパッキン３９介して行われている。パッキン３９は、繊維状のセラミックやテフロン（登録商標）等の耐熱樹脂で構成されている。 The sensor cap 37 is configured to house the detection portion of the CO sensor 36 from the open portion and insert the tip of the detection portion into the exhaust duct 35. The sensor cap 37 is inserted into the exhaust duct 35 at the bottomed side, and a plurality of through holes 38 are provided in that portion. The plurality of through holes 38 are configured to allow the exhaust gas 34 to flow into the sensor cap 37 and to discharge the exhaust gas 34 to the outside of the sensor cap 37. The CO sensor 36 is attached to the sensor cap 37 through a heat-resistant packing 39 so as to prevent the exhaust gas 34 from leaking. The sensor cap 37 is attached to the exhaust duct 35 through the packing 39 in the same manner. The packing 39 is made of a heat-resistant resin such as fibrous ceramic or Teflon (registered trademark).

センサキャップ３７は、開放部分にフランジを構成しており、ＣＯセンサ３６に設けられている取り付けフランジをとも締めする形でパッキン３９を挟み込んで装着されている。 The sensor cap 37 forms a flange at an open portion, and is attached by sandwiching a packing 39 so as to be tightened together with a mounting flange provided on the CO sensor 36.

排気ダクト３５側には、これらのフランジを受けるフランジ部を溶接するか、またはフランジ部分を有する金属のバンドを設けている。 On the exhaust duct 35 side, a flange portion for receiving these flanges is welded or a metal band having a flange portion is provided.

水素生成器１と排気ダクト３５に周囲は、グラスウールや繊維状のセラミック等の断熱部４０で覆われ、水素生成器１の放熱を防止するようにしている。また、断熱部４０により、排気ダクト３５の温度低下も防止され、結露水の発生を軽減するようにしている。排気ダクト３５の周囲の断熱部４０の中で、ＣＯセンサ３６の装着部分は、ＣＯセンサ３６の電源線や信号線が通る部分に開放部分４１を設け、放熱することで、ＣＯセンサ３６の温度が過剰に上昇しないようにしている。 The periphery of the hydrogen generator 1 and the exhaust duct 35 is covered with a heat insulating portion 40 such as glass wool or fibrous ceramic so as to prevent heat dissipation of the hydrogen generator 1. Moreover, the heat insulation part 40 prevents the temperature of the exhaust duct 35 from being lowered, and reduces the generation of condensed water. In the heat insulating portion 40 around the exhaust duct 35, the CO sensor 36 is mounted on the portion where the power line and the signal line of the CO sensor 36 pass, and an open portion 41 is provided to dissipate the heat so that the temperature of the CO sensor 36 is increased. Is not going to rise excessively.

以上のように構成された水素生成器について、以下その動作、作用を説明する。 The operation and action of the hydrogen generator configured as described above will be described below.

まず、起動時は、制御部２１により送風手段２０を作動し、燃焼用の空気１１を送風する。空気１１は、送風ダクト１９を通り空気室１８に流入し、空気噴出部１０の空気噴出孔１４から燃焼室１５に供給される。ここで、ディストリビュータ９のノズル１３から燃焼速度や流量の異なる都市ガス６（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）の燃料ガス８を噴出すると、このディストリビュータ９から放射状に噴出された燃料ガス８と略対向する最下段の空気噴出孔１６から供給された空気１１とが衝突し混合する。この時、ディストリビュータ９の中央に、ディストリビュータ９を貫通するように設ける挿入通路２５から燃焼室１５に臨ませた電極２６により、火花放電が行なわれ、燃料ガス８に着火が行なわれる。燃料ガス８は空気噴出部１０の開口部方向へ流れて行くが、空気噴出部１０の形状を図示したようにカップ状としているため、燃料ガス８の流路断面積が連続的に拡大し、それによって燃料ガス８の流速が減少し、その流速が都市ガス６の燃焼速度と同等またはそれ以下となった場所で、部分的な予混合の火炎１２を生じて燃焼する。この燃焼により水素生成器１の触媒層３を加熱し、改質反応を促進し水素ガスを発生させる。 First, at the time of start-up, the air blower 20 is operated by the control unit 21 to blow the combustion air 11. The air 11 passes through the blower duct 19 and flows into the air chamber 18 and is supplied to the combustion chamber 15 from the air ejection hole 14 of the air ejection section 10. Here, when the fuel gas 8 of city gas 6 (or LPG or hydrocarbon fuel) having a different combustion speed or flow rate is ejected from the nozzle 13 of the distributor 9, the fuel gas 8 ejected radially from the distributor 9 is substantially opposed to the fuel gas 8. The air 11 supplied from the lowermost air ejection hole 16 collides with and mixes. At this time, spark discharge is performed by the electrode 26 facing the combustion chamber 15 from the insertion passage 25 provided so as to penetrate the distributor 9 in the center of the distributor 9, and the fuel gas 8 is ignited. Although the fuel gas 8 flows in the direction of the opening of the air ejection part 10, the shape of the air ejection part 10 is cup-shaped as shown in the figure, so that the cross-sectional area of the flow path of the fuel gas 8 continuously increases, As a result, the flow velocity of the fuel gas 8 is reduced, and a partially premixed flame 12 is generated and burned at a place where the flow velocity is equal to or less than the combustion speed of the city gas 6. The combustion heats the catalyst layer 3 of the hydrogen generator 1 to promote the reforming reaction and generate hydrogen gas.

また、発電時は、水素生成器１から燃料電池（図示なし）に供給された水素ガスの残りとして排出されるオフガス７（未反応水素ガス）を燃料ガス８として使用し、水素生成器１の触媒層３を加熱し、改質反応を促進していく。 During power generation, off-gas 7 (unreacted hydrogen gas) discharged as the remainder of the hydrogen gas supplied from the hydrogen generator 1 to the fuel cell (not shown) is used as the fuel gas 8. The catalyst layer 3 is heated to promote the reforming reaction.

これらの排気ガス３４は、水素生成器１の排ガス通路３２から出口３３を介して排気ダクト３５に導かれ、排熱回収及び凝縮水回収のための熱交換器（図示なし）を通過して燃料電池システムの外部に排出される。排気ガス３４の一部は、排気ダクト３５に挿入されたセンサキャップ３７の透孔３８の一部からセンサキャップ３７内に流入し、ＣＯセンサ３６に供給される。排気ガス３４は、センサキャップ３７内に流入することで、流速が低下し、均一な流れになり、ＣＯセンサ３６のＣＯ濃度検知の精度を向上している。 These exhaust gases 34 are led from the exhaust gas passage 32 of the hydrogen generator 1 through the outlet 33 to the exhaust duct 35, and pass through a heat exchanger (not shown) for exhaust heat recovery and condensate recovery to produce fuel. It is discharged outside the battery system. A part of the exhaust gas 34 flows into the sensor cap 37 from a part of the through hole 38 of the sensor cap 37 inserted in the exhaust duct 35 and is supplied to the CO sensor 36. The exhaust gas 34 flows into the sensor cap 37, so that the flow velocity is reduced and the exhaust gas 34 becomes a uniform flow, and the accuracy of CO concentration detection of the CO sensor 36 is improved.

このとき、ＣＯセンサ３６で排気ガス３４中のＣＯ濃度を連続測定し、火炎１２の状態を評価する。例えば、送風手段２０が排気閉塞や給気閉塞により火炎１２が空気不足になりＣＯを発生すると、ＣＯセンサ３６で検知してその信号を制御器２１に送る。制御器２１では、その信号が所定の値（例えばＪＩＳ等で規定されるＣＯの最大排出量に相当する信号による閾値）を超える時は、加熱用バーナ５の燃焼状態を不良と判定し、加熱用バーナ５を停止させる指示を行う。また、制御器２１は、水素生成器１や燃料電池システムに対しても停止動作の指示を行うようにしている。また、気温の低下や燃料ガス８の供給不良による供給量の減少により、火炎１２が空気過剰になりＣＯを発生しても、同じようにＣＯセンサ３６の信号の評価を行い、燃焼状態の判定を行うようにしている。 At this time, the CO concentration in the exhaust gas 34 is continuously measured by the CO sensor 36, and the state of the flame 12 is evaluated. For example, when the air blower 20 is exhausted or the supply air is blocked and the flame 12 becomes short of air and generates CO, the CO sensor 36 detects the signal and sends the signal to the controller 21. The controller 21 determines that the combustion state of the heating burner 5 is defective when the signal exceeds a predetermined value (for example, a threshold value based on a signal corresponding to the maximum discharge amount of CO stipulated in JIS or the like). An instruction to stop the burner 5 is given. Further, the controller 21 instructs the hydrogen generator 1 and the fuel cell system to perform a stop operation. Further, even if the flame 12 becomes excessive in air due to a decrease in the supply amount due to a decrease in the temperature or a supply failure of the fuel gas 8, the CO sensor 36 is evaluated in the same manner to determine the combustion state even if CO is generated due to excess air. Like to do.

このとき、発電時のオフガス７の燃焼では、排気ガス３４中に水蒸気が多く含まれ、排気ダクト３５の内壁で結露し、その結露水が排気ダクト３５の内壁を伝わりセンサキャップ３７の周囲に到達するが、ＣＯセンサ３６をセンサキャップ３７で覆い、ＣＯセンサ３６に直接結露水が浸入するのを防止している。また、センサキャップ３７内に水蒸気が進入しても透孔３８を介して排気ガス３４の入出を行い、短時間に排気ガス３４をセンサキャップ３７内から排出して、ＣＯセンサ３６に水蒸気が付着しないようにしている。 At this time, in the combustion of the off gas 7 during power generation, the exhaust gas 34 contains a large amount of water vapor, and condensation occurs on the inner wall of the exhaust duct 35, and the condensed water travels along the inner wall of the exhaust duct 35 and reaches the periphery of the sensor cap 37. However, the CO sensor 36 is covered with a sensor cap 37 to prevent the dew condensation water from entering the CO sensor 36 directly. Further, even if water vapor enters the sensor cap 37, the exhaust gas 34 enters and exits through the through hole 38, and the exhaust gas 34 is discharged from the sensor cap 37 in a short time, so that the water vapor adheres to the CO sensor 36. I try not to.

また、排気ガス３４は、排気ダクト３５の内部を上昇する形で移動し、排気ダクト３５を伝わる結露水を下から押し上げるようにして分散し、センサキャップ３７近傍に局部的に結露水が集中して落下しないようにしている。 Further, the exhaust gas 34 moves in an upward manner inside the exhaust duct 35 and is dispersed by pushing up the condensed water transmitted through the exhaust duct 35 from below, so that the condensed water is concentrated locally in the vicinity of the sensor cap 37. To prevent it from falling.

以上のように、本実施の形態においては、排気ダクト３５にＣＯセンサ３６を臨ませる時にＣＯセンサ３６の周囲にその先端を排気ダクト３５内に突出したセンサキャップ３７設け、このセンサキャップ３７に複数個の透孔３８を設けたので、オフガス７中に含まれる水蒸気とオフガス７が燃焼して生成する水分が排気ガス３４中に多量に含まれても、センサキャップ３７に設ける複数個の透孔３８から排気ガス３４がセンサキャップ内に流入し、排気ガス３４の結露水により透孔３８が詰まることが無く、ＣＯセンサ３６のＣＯ濃度検知不良を防止できる。 As described above, in the present embodiment, when the CO sensor 36 is made to face the exhaust duct 35, the sensor cap 37 is provided around the CO sensor 36 so that the tip of the CO sensor 36 protrudes into the exhaust duct 35. Since the plurality of through holes 38 are provided, the plurality of through holes provided in the sensor cap 37 even if the exhaust gas 34 contains a large amount of water vapor generated by combustion of the water vapor and the off gas 7 contained in the off gas 7. Exhaust gas 34 flows from 38 into the sensor cap, and the through hole 38 is not clogged by the dew condensation water of the exhaust gas 34, so that the CO concentration detection failure of the CO sensor 36 can be prevented.

また、センサキャップ３７の先端を排気ダクト３５内に突出させたので、高温の排気ガス３４の熱を常時受けてセンサキャップ３７の温度も上昇するので、センサキャップ３７内に挿入したＣＯセンサ３６の周囲も温度が上昇し、排気ガス３４中の水蒸気の結露を防止することができる。 Since the tip of the sensor cap 37 protrudes into the exhaust duct 35, the heat of the high temperature exhaust gas 34 is constantly received and the temperature of the sensor cap 37 also rises. Therefore, the CO sensor 36 inserted into the sensor cap 37 The temperature of the surroundings also rises and condensation of water vapor in the exhaust gas 34 can be prevented.

また、排気ガス３４の一部をセンサキャップ３７の透孔３８を介してセンサキャップ３７内に流入させるので、排気ガス３４の流れの流速を低下させ、均一化でき、ＣＯセンサ３６のＣＯ濃度検知の精度を向上することができる。 Further, since a part of the exhaust gas 34 flows into the sensor cap 37 through the through hole 38 of the sensor cap 37, the flow rate of the exhaust gas 34 can be reduced and made uniform, and the CO concentration of the CO sensor 36 can be detected. Accuracy can be improved.

ＣＯセンサ３６をセンサキャップ３７で覆っているので、排気ダクト３５の内壁を伝わる結露水が直接ＣＯセンサ３６に浸入することを防止し、ＣＯセンサ３６の検知性能の低下を防止することができる。 Since the CO sensor 36 is covered with the sensor cap 37, it is possible to prevent the condensed water transmitted through the inner wall of the exhaust duct 35 from directly entering the CO sensor 36 and to prevent the detection performance of the CO sensor 36 from deteriorating.

センサキャップ３７に設ける透孔３８により、排気ガス３４の流入と排出を行うので、
排気ガス３４を短時間で通過させ、検知の速度を速めてＣＯ濃度検知と判定を向上することができる。 Since the exhaust gas 34 flows in and out through the through hole 38 provided in the sensor cap 37,
The exhaust gas 34 can be passed in a short time, and the detection speed can be increased to improve the detection and determination of the CO concentration.

また、ＣＯセンサ３６は、接触燃焼式を採用しているので、高温の排ガス３４中のＣＯ濃度を測定できるので、加熱用バーナ５がどのような燃料ガス８で燃焼しても、また燃料ガス８の流量が変化して排気ガス３４の温度が高低しても燃焼状態の評価を行うことができる。 Further, since the CO sensor 36 employs a contact combustion type, the CO concentration in the high temperature exhaust gas 34 can be measured. Therefore, no matter what fuel gas 8 the combustion burner 5 burns with, the fuel gas Even if the flow rate of 8 changes and the temperature of the exhaust gas 34 is high or low, the combustion state can be evaluated.

また、ＣＯセンサ３６は、作動温度が３８０〜４００℃と高く、連続作動しているので、水蒸気量の多いオフガス７の排気ガス３４中でも水蒸気の影響を受けないでＣＯ濃度の測定を行うことができる。 Further, since the CO sensor 36 has a high operating temperature of 380 to 400 ° C. and operates continuously, the CO concentration can be measured without being affected by water vapor even in the exhaust gas 34 of the off-gas 7 having a large water vapor amount. it can.

また、火炎１２の有無を炎検知手段２９で判定しているので、急激な燃焼状態の変化による失火を評価でき、ＣＯセンサ３６の測定の時間遅れを補完して燃焼状態の急変にも対応することができる。 Further, since the flame detection means 29 determines the presence or absence of the flame 12, misfire due to a sudden change in the combustion state can be evaluated, and the time delay of the measurement of the CO sensor 36 is complemented to cope with a sudden change in the combustion state. be able to.

また、ＣＯセンサ３６は、接触燃焼式を採用しているので、排気ガス３４中の水素成分にも感度があるので、オフガス７の燃焼状態が変化して、燃料ガス８中の水素が多量にスリップしても加熱用バーナ５の燃焼不良として判定し、安全性を確保することができる。 In addition, since the CO sensor 36 employs a contact combustion type, the hydrogen component in the exhaust gas 34 is also sensitive, so the combustion state of the off gas 7 changes and a large amount of hydrogen in the fuel gas 8 is present. Even if it slips, it determines with the combustion failure of the heating burner 5, and safety | security can be ensured.

また、加熱用バーナ５を停止し、水素生成器１の運転を停止するときにポストパージ動作を行うが、そのときに触媒層３の冷却を行うために水素生成器１の出口３３から高温の空気１１が排出される。ＣＯセンサ３６は、センサキャップ３７で覆われているので、空気１１の温度よりも低い温度に雰囲気が維持され、長期の多数の停止動作が行われてもＣＯセンサ３６の熱的劣化を防止することができる。 Further, when the heating burner 5 is stopped and the operation of the hydrogen generator 1 is stopped, a post-purge operation is performed. At that time, in order to cool the catalyst layer 3, a high temperature is discharged from the outlet 33 of the hydrogen generator 1. Air 11 is discharged. Since the CO sensor 36 is covered with the sensor cap 37, the atmosphere is maintained at a temperature lower than the temperature of the air 11, and thermal deterioration of the CO sensor 36 is prevented even if a long period of many stop operations are performed. be able to.

（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における水素生成器１を示す断面図である。 (Embodiment 2)
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the hydrogen generator 1 according to the second embodiment of the present invention.

図３において、透孔３８は、排気ガス３４の上流側に設けた入口４３と下流側に設けた出口４４で構成している。 In FIG. 3, the through hole 38 includes an inlet 43 provided on the upstream side of the exhaust gas 34 and an outlet 44 provided on the downstream side.

以上のように構成された燃焼装置について、以下その動作、作用について説明する。 About the combustion apparatus comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

排気ガス３４の流れの中で、上流側に入口４３を設けてセンサキャップ３７に衝突する排気ガス３４を取り込みやすくしている。また、下流側に出口４４を設けて排気ガス３４の流れによる負圧を利用してセンサキャップ３７内の排気ガス３４を排出するようにしている。 In the flow of the exhaust gas 34, an inlet 43 is provided on the upstream side so that the exhaust gas 34 colliding with the sensor cap 37 can be easily taken in. Further, an outlet 44 is provided on the downstream side, and the exhaust gas 34 in the sensor cap 37 is discharged using negative pressure due to the flow of the exhaust gas 34.

以上のように、本実施の形態においては、透孔３８は、排気ガス３４の上流側に設けた入口４３と下流側に設けた出口４４で構成したことにより、入口４３に排気ガス３５の流れをセンサキャップ３７内に効率よく取り込み、出口４４から排出するので、短時間でセンサキャップ３７内の排気ガス３４を置換し、ＣＯセンサ３６の検知速度を速め、燃焼不良検知を精度良く行うことができる。 As described above, in the present embodiment, the through hole 38 is constituted by the inlet 43 provided on the upstream side of the exhaust gas 34 and the outlet 44 provided on the downstream side, so that the flow of the exhaust gas 35 to the inlet 43. Is efficiently taken into the sensor cap 37 and discharged from the outlet 44, so that the exhaust gas 34 in the sensor cap 37 can be replaced in a short time, the detection speed of the CO sensor 36 can be increased, and combustion failure detection can be performed with high accuracy. it can.

（実施の形態３）
図４本発明の第３の実施の形態における水素生成器１を示す断面図である。 (Embodiment 3)
4 is a cross-sectional view showing a hydrogen generator 1 in a third embodiment of the present invention.

図４において、排気ガス３４の入口４３は、排気ガス３４の流れに対して対向の位置に開口した構成にしている。 In FIG. 4, the inlet 43 of the exhaust gas 34 is configured to open at a position facing the flow of the exhaust gas 34.

以上のように構成された水素生成器１について、以下その動作、作用について説明する。 About the hydrogen generator 1 comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

排気ガス３４の入口４３を排気ガス３４の流れに対して対向の位置に開口して、均一な排気ガス３４の流れの中からポイントを決めて排気ガス３４をセンサキャップ３７内に取り込むようにしている。排気ガス３４に対向する位置なので、センサキャップ３７に衝突する排気ガス３４の勢いも強く、入口４３の開口によりセンサキャップ３７内部と排気ガス３４の速度差を大きく取り、排気ガス３４の流速を低下させ均一な流れを形成するようにしている。 The inlet 43 of the exhaust gas 34 is opened at a position opposite to the flow of the exhaust gas 34, and a point is determined from the uniform flow of the exhaust gas 34 so that the exhaust gas 34 is taken into the sensor cap 37. Yes. Since the exhaust gas 34 faces the exhaust gas 34, the momentum of the exhaust gas 34 that collides with the sensor cap 37 is strong. And a uniform flow is formed.

以上のように、本実施の形態においては、排気ガス３４の入口４３は、排気ガス３４の流れに対して対向の位置に開口したことにより、排気ガス３４をセンサキャップ３７内に効率よく取り込み、ＣＯセンサ３６の検知速度を速め、燃焼不良検知を精度良く行うことができる。 As described above, in the present embodiment, the inlet 43 of the exhaust gas 34 is opened at a position opposite to the flow of the exhaust gas 34, so that the exhaust gas 34 is efficiently taken into the sensor cap 37. The detection speed of the CO sensor 36 can be increased, and the combustion failure can be accurately detected.

また、排ガス３４の流速を低下するので、均一な流れを形成しＣＯ濃度検知の精度を向上できる。 Moreover, since the flow velocity of the exhaust gas 34 is reduced, a uniform flow can be formed and the accuracy of CO concentration detection can be improved.

また、排気ガス３４は、排気ダクト３５の内部を上昇するように構成されているので、入口４３は、センサキャップ３７の側壁の下部に設けられ、センサキャップ３７に結露水が流入しても入口４３から排気ダクト３５内に落下して排出されるので、ＣＯセンサ３６が、結露水に浸入されることを防止できる。 In addition, since the exhaust gas 34 is configured to rise inside the exhaust duct 35, the inlet 43 is provided at the lower part of the side wall of the sensor cap 37, and the inlet even if condensed water flows into the sensor cap 37. 43 drops into the exhaust duct 35 and is discharged, so that the CO sensor 36 can be prevented from entering the condensed water.

（実施の形態４）
図５は、本発明の第４の実施の形態における水素生成器１を示す断面図である。 (Embodiment 4)
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a hydrogen generator 1 according to the fourth embodiment of the present invention.

図５において、排気ガス３４の入口４３と出口４４は、排気ガス３４の流線に対して略同軸上に配置した構成にしている。 In FIG. 5, the inlet 43 and the outlet 44 of the exhaust gas 34 are arranged substantially coaxially with respect to the streamline of the exhaust gas 34.

排気ガス３４は、センサキャップ３７の透孔３８の入口４３から流入すると、排気ガス３４の流線を乱さないように入口４３と同軸上に設けられた出口４４から排出される。排気ガス３４の一部は、センサキャップ３７に流入したときに周囲に拡散し、膨張してＣＯセンサ３６に供給され、ＣＯセンサ３６のＣＯ濃度検知を行うようにしている。 When the exhaust gas 34 flows in from the inlet 43 of the through hole 38 of the sensor cap 37, the exhaust gas 34 is discharged from an outlet 44 provided coaxially with the inlet 43 so as not to disturb the streamline of the exhaust gas 34. A part of the exhaust gas 34 diffuses around when it flows into the sensor cap 37, expands and is supplied to the CO sensor 36, and the CO concentration of the CO sensor 36 is detected.

以上のように、本実施の形態においては、透孔３８の中で排気ガス３４の入口３４と出口４４は、排気ガス３４の流線に対して略同軸上に配置したことにより、入口４３からセンサキャップ３７内に流入した排気ガス３４をそのままの流れで出口４４から排出するので、短時間でセンサキャップ３７内の排気ガスを置換し、ＣＯセンサ３６の検知速度を速め、燃焼不良検知を精度良く行うことができる。 As described above, in the present embodiment, the inlet 34 and the outlet 44 of the exhaust gas 34 in the through hole 38 are arranged substantially coaxially with respect to the flow line of the exhaust gas 34, so Since the exhaust gas 34 that has flowed into the sensor cap 37 is discharged from the outlet 44 as it is, the exhaust gas in the sensor cap 37 is replaced in a short time, the detection speed of the CO sensor 36 is increased, and combustion failure detection is accurate. Can be done well.

また、ＣＯセンサ３６には、排気ガス３４の流れの一部が流入し、流速を低下させられ均一な流れを保つので、燃焼不良検知を精度良く行うことができる。 In addition, since a part of the flow of the exhaust gas 34 flows into the CO sensor 36 and the flow velocity is reduced to maintain a uniform flow, it is possible to accurately detect the combustion failure.

（実施の形態５）
図６は、本発明の第５の実施の形態における水素生成器１を示す断面図である。 (Embodiment 5)
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a hydrogen generator 1 according to a fifth embodiment of the present invention.

図６において、センサキャップ３７は、透孔３８の入口４３から流入する排気ガス３４が、そのまま出口４４から流出しないように入口４３と出口４４の間に仕切り４５を設けた構成にしている。仕切り４５は、ほぼ同軸上に設けられている入口４３と出口４４の開口よりも大きな面積で流れを遮断するようにセンサキャップ３７の有低部分より平板状に突出させている。 In FIG. 6, the sensor cap 37 is configured such that a partition 45 is provided between the inlet 43 and the outlet 44 so that the exhaust gas 34 flowing from the inlet 43 of the through hole 38 does not flow out of the outlet 44 as it is. The partition 45 protrudes in a flat plate shape from the lower portion of the sensor cap 37 so as to block the flow in an area larger than the openings of the inlet 43 and the outlet 44 provided substantially coaxially.

センサキャップ３７の入口４３から流入する排気ガス３４が、仕切り４５に衝突し、センサキャップ３７内に拡散する。排気ガス３４は、仕切り４５とセンサキャップ３７に挿入されているＣＯセンサ３６検知部分の間を抜けて出口４４から排出される。このとき、排気ガス３４の一部は、ＣＯセンサ３６に供給され、ＣＯセンサ３６のＣＯ濃度検知を行うようにしている。 The exhaust gas 34 flowing from the inlet 43 of the sensor cap 37 collides with the partition 45 and diffuses into the sensor cap 37. The exhaust gas 34 passes between the partition 45 and the CO sensor 36 detection portion inserted in the sensor cap 37 and is discharged from the outlet 44. At this time, a part of the exhaust gas 34 is supplied to the CO sensor 36 so that the CO concentration of the CO sensor 36 is detected.

以上のように、本実施の形態においては、センサキャップ３７は、入口４３から流入する排気ガス３４が、そのまま出口４４から流出しないように入口４３と出口４４の間に仕切り４５を設けたことにより、入口４３からセンサキャップ３７内に流入した排気ガス３４が仕切り４５に衝突し拡散するので、センサキャップ３７内に均一な排気ガス３４が分散し、流速も低下し、燃焼不良検知を精度良く行うことができる。 As described above, in the present embodiment, the sensor cap 37 is provided with the partition 45 between the inlet 43 and the outlet 44 so that the exhaust gas 34 flowing from the inlet 43 does not flow out of the outlet 44 as it is. Since the exhaust gas 34 flowing into the sensor cap 37 from the inlet 43 collides with the partition 45 and diffuses, the uniform exhaust gas 34 is dispersed in the sensor cap 37, the flow velocity is lowered, and the combustion failure is accurately detected. be able to.

（実施の形態６）
図７は、本発明の第６の実施の形態における水素生成器１を示す断面図である。 (Embodiment 6)
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a hydrogen generator 1 according to a sixth embodiment of the present invention.

図７において、センサキャップ３７は、排気ダクト３５に挿入する時に排気ダクト３５に設けた挿入管４６を介して装着した構成にしている。挿入管４６のセンサキャップ３７を挿入する部分にフランジを設け、センサキャップ３７とＣＯセンサ３６の取り付けフランジととも締めを行って装着するようにしている。 In FIG. 7, the sensor cap 37 is mounted via an insertion pipe 46 provided in the exhaust duct 35 when being inserted into the exhaust duct 35. A flange is provided in a portion where the sensor cap 37 of the insertion tube 46 is inserted, and the sensor cap 37 and the mounting flange of the CO sensor 36 are both tightened and attached.

センサキャップ３７は、挿入管４６をガイドにして排気ダクト３５内の位置決めを容易に行えるようにしている。また、挿入管４６でセンサキャップ３７を支え、センサキャップ３７とＣＯセンサ３６の検知部分を保護するようにしている。 The sensor cap 37 can be easily positioned in the exhaust duct 35 using the insertion tube 46 as a guide. Further, the sensor cap 37 is supported by the insertion tube 46, and the detection portions of the sensor cap 37 and the CO sensor 36 are protected.

以上のように、本実施の形態においては、センサキャップ３７は、排気ダクト３５に挿入する時に排気ダクト３５に設けた挿入管４６を介して装着したことにより、排気ガス３４の流れに対してＣＯセンサ３６の位置決めを精度良くおこなうので、組み立て上のばらつきを防止して燃焼不良検知を精度良く行うことができる。 As described above, in the present embodiment, the sensor cap 37 is attached via the insertion pipe 46 provided in the exhaust duct 35 when being inserted into the exhaust duct 35, so that the CO 2 flows with respect to the flow of the exhaust gas 34. Since the positioning of the sensor 36 is performed with high accuracy, it is possible to prevent variations in assembly and detect combustion failure with high accuracy.

また、挿入管４６により、センサキャップ３７とＣＯセンサ３６を保護できるので、外的な作用を受けてもＣＯセンサ３６のＣＯ濃度検知の性能を保つことができる。 Further, since the sensor cap 37 and the CO sensor 36 can be protected by the insertion tube 46, the CO concentration detection performance of the CO sensor 36 can be maintained even when subjected to an external action.

（実施の形態７）
図８は、本発明の第７の実施の形態における水素生成器１を示す断面図である。 (Embodiment 7)
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the hydrogen generator 1 according to the seventh embodiment of the present invention.

図８において、排気ダクト３５の挿入管４６は、排気ダクト３５内に突出する突き出し部４７を設けた構成にしている。突き出し部４７は、センサキャップ３７の透孔３８の入口４３と出口４４を塞がないような位置に設けている。 In FIG. 8, the insertion pipe 46 of the exhaust duct 35 is configured to have a protruding portion 47 that projects into the exhaust duct 35. The protruding portion 47 is provided at a position that does not block the inlet 43 and the outlet 44 of the through hole 38 of the sensor cap 37.

排気ダクト３５の内壁を伝わる結露水を突き出し部４７で避け、センサキャップ３７内に結露水が流入しないようにしている。 Condensed water that travels along the inner wall of the exhaust duct 35 is avoided by the protruding portion 47 so that the condensed water does not flow into the sensor cap 37.

以上のように、本実施の形態においては、排気ダクト３５の挿入管４７は、排気ダクト３５内に突出する突き出し部４７を設けたことにより、排気ダクト３５の内壁を伝わる結露水を避けるので、ＣＯセンサ３６が結露水で浸水することがなく、ＣＯ濃度検知の制度低下を防止することができる。 As described above, in the present embodiment, the insertion pipe 47 of the exhaust duct 35 is provided with the protruding portion 47 that protrudes into the exhaust duct 35, thereby avoiding dew condensation water transmitted along the inner wall of the exhaust duct 35. The CO sensor 36 is not submerged with condensed water, and the CO concentration detection system can be prevented from lowering.

なお、突き出し部４７は、排気ダクト３５に大きく突出させて排気ダクト３５内の排気抵抗を増加させないようにするために、センサキャップ３７の透孔３８の入口４３と出口４４を塞がないように、突き出し部４７の端部に開口を避ける切り欠きを設けることも可能である。 Note that the protrusion 47 does not block the inlet 43 and the outlet 44 of the through hole 38 of the sensor cap 37 in order to prevent the exhaust duct 35 from protruding greatly and increasing the exhaust resistance in the exhaust duct 35. It is also possible to provide a notch at the end of the protruding portion 47 to avoid opening.

（実施の形態８）
図９は、本発明の第８の実施の形態における水素生成器１を示す断面図である。 (Embodiment 8)
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a hydrogen generator 1 according to an eighth embodiment of the present invention.

図９において、センサキャップ３７は、一方を有底で形成した円筒形状で構成され、他方からＣＯセンサ３６の検知部分を挿入した構成にしている。排気ガス３４の入口４３と出口４４は、円筒の側面の曲面側に設けられ手いる。 In FIG. 9, the sensor cap 37 is formed in a cylindrical shape with one having a bottom, and the detection portion of the CO sensor 36 is inserted from the other. The inlet 43 and the outlet 44 of the exhaust gas 34 are provided on the curved surface side of the cylindrical side surface.

排気ダクト３５内の排気ガス３５の流れ（ほぼ垂直に上昇する流れ）の中で、円筒形状の曲面の側壁により、流線を大きく乱さないようにしている。 In the flow of the exhaust gas 35 in the exhaust duct 35 (flow that rises substantially vertically), the streamline is prevented from being greatly disturbed by the cylindrical curved side wall.

以上のように、本実施の形態においては、センサキャップ３７は、一方を有底で形成した円筒形状で構成され、他方からＣＯセンサ３６の検知部分を挿入したことにより、排気ダクト３５内の排気ガス３４の流れを妨げないので、排気ダクト３５の抵抗の増加を防止し、送風手段２０の負荷を軽減することができる。 As described above, in the present embodiment, the sensor cap 37 is configured in a cylindrical shape with one bottomed, and the detection portion of the CO sensor 36 is inserted from the other side, so that the exhaust in the exhaust duct 35 is inserted. Since the flow of the gas 34 is not hindered, an increase in the resistance of the exhaust duct 35 can be prevented and the load on the blower 20 can be reduced.

また、排気ガス３４の流れを乱さないので、排気ガス３４の片寄りによるＣＯ濃度検知のばらつきを防止して、正確な検知を維持できる。 Further, since the flow of the exhaust gas 34 is not disturbed, variation in CO concentration detection due to the deviation of the exhaust gas 34 can be prevented, and accurate detection can be maintained.

なお、センサキャップ３７の有低部分も半球状の面を排気ダクト３５内に突出させて構成させ、排気ガス３４の流線を乱さないようにすることも可能である。 It is also possible to configure the low and high portions of the sensor cap 37 by projecting a hemispherical surface into the exhaust duct 35 so as not to disturb the streamline of the exhaust gas 34.

（実施の形態９）
図１０は、本発明の第９の実施の形態における水素生成器１の要部を示す断面図である。 (Embodiment 9)
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a main part of the hydrogen generator 1 according to the ninth embodiment of the present invention.

図１０において、排気ダクト３５は、水素生成器１の排気ガス３４の出口３３との接合部の下流に略垂直に立ち上げて設けた垂直通路４８と、この垂直通路４８の途中にセンサキャップ３７を臨ませて構成している。排気ガス３４は、排気ダクト３５の内部を下方から上方に移動するように構成している。 In FIG. 10, the exhaust duct 35 is provided with a vertical passage 48 that is provided to rise substantially vertically downstream of the junction with the outlet 33 of the exhaust gas 34 of the hydrogen generator 1, and a sensor cap 37 in the middle of the vertical passage 48. It is made to face. The exhaust gas 34 is configured to move from below to above in the exhaust duct 35.

排気ダクト３５の内壁に水蒸気が結露し、結露水として内壁を伝わって、降下しても垂直通路４８にセンサキャップ３７を臨ませているので、垂直の内壁を結露水が短時間で下方に移動し、センサキャップ３７に付着し、滞留することが無く、センサキャップ３７の内部に結露水が流入してＣＯセンサ３６のＣＯ濃度検知の性能を低下させないようにしている。 Water vapor condenses on the inner wall of the exhaust duct 35, travels through the inner wall as condensed water, and the sensor cap 37 faces the vertical passage 48 even when it descends, so the condensed water moves down the vertical inner wall in a short time. In addition, the sensor cap 37 does not adhere and stay, and dew condensation water does not flow into the sensor cap 37 so that the CO concentration detection performance of the CO sensor 36 is not deteriorated.

また、排気ガス３４は、垂直通路４８の下部から流入し、上昇しながら移動し、結露水の降下を押さえ込みながら分散させ、結露水が排気ダクト３５の局部に集中しないようにしている。 Further, the exhaust gas 34 flows in from the lower part of the vertical passage 48, moves while rising, and is dispersed while suppressing the fall of the dew condensation water so that the dew condensation water is not concentrated on the local part of the exhaust duct 35.

以上のように、本実施の形態においては、排気ダクト３５の内壁に付着する結露水が排気ダクト３５の下方に短時間で降下し、センサキャップ３７に流入しないので、結露水の影響を防止することができ、ＣＯセンサ３６のＣＯ濃度検知の性能を正常に維持することができる。 As described above, in the present embodiment, the condensed water adhering to the inner wall of the exhaust duct 35 descends in a short time below the exhaust duct 35 and does not flow into the sensor cap 37, thereby preventing the influence of the condensed water. Therefore, the CO concentration detection performance of the CO sensor 36 can be maintained normally.

また、排気ガス３４の流れを垂直通路４８の下部から上昇させるので、結露水が局部に集中せず、センサキャップ３７への結露水の落下を防止することができる。 Further, since the flow of the exhaust gas 34 is raised from the lower part of the vertical passage 48, the condensed water does not concentrate on the local area, and the condensed water can be prevented from falling to the sensor cap 37.

（実施の形態１０）
図１１は、本発明の第１０の実施の形態における水素生成器１を示す全体構成図である。 (Embodiment 10)
FIG. 11 is an overall configuration diagram showing the hydrogen generator 1 according to the tenth embodiment of the present invention.

図１１において、排気ダクト３５にセンサキャップ３７を介して、ＣＯセンサ３６を装着した水素生成器１を燃料電池システムに搭載するように構成している。また、制御器２１は、ＣＯセンサ３６の信号から加熱用バーナ５の燃焼状態を不良と判定し、水素生成器１を停止するとともに、この水素生成器１が搭載された燃料電池システム４９を停止するようにしている。燃料電池システム４９は、高分子電解質型燃料電池５０や給湯装置（図示無し）等で構成している。 In FIG. 11, the hydrogen generator 1 in which the CO sensor 36 is attached to the exhaust duct 35 via the sensor cap 37 is mounted on the fuel cell system. Further, the controller 21 determines that the combustion state of the heating burner 5 is defective from the signal of the CO sensor 36, stops the hydrogen generator 1, and stops the fuel cell system 49 in which the hydrogen generator 1 is mounted. Like to do. The fuel cell system 49 includes a polymer electrolyte fuel cell 50, a hot water supply device (not shown), and the like.

オフガス７中に含まれる水蒸気とオフガス７が燃焼して生成する水分が排気ガス３４中に多量に含まれて、排気ダクト３５内に溜まっても、排気ダクト３５に設けた排水部３９から排気ダクト３５内の結露水を常時排出し、ＣＯセンサが結露水で浸水しないようにしている。 Even if the water vapor contained in the off gas 7 and the moisture produced by the combustion of the off gas 7 are contained in the exhaust gas 34 in a large amount and accumulate in the exhaust duct 35, the exhaust duct is discharged from the drain 39 provided in the exhaust duct 35. The condensed water in 35 is always discharged so that the CO sensor is not immersed in the condensed water.

以上のように、本実施の形態においては、水素生成器１を燃料電池システム４９に搭載するようにしたことにより、オフガス７燃焼時の結露水の影響を防止するので、ＣＯセンサ３６のＣＯ濃度検知精度の低下を防止し、燃料電池システム４９のＣＯ発生を防止して、安全性を確保することができる。 As described above, in the present embodiment, since the hydrogen generator 1 is mounted on the fuel cell system 49, the influence of condensed water during off-gas 7 combustion is prevented, so the CO concentration of the CO sensor 36 is reduced. It is possible to prevent a decrease in detection accuracy, prevent CO generation in the fuel cell system 49, and ensure safety.

また、排気ガス３４の結露防止に余分な電力を消費しないので、燃料電池システム４９の省電力性を維持することができる。 Further, since no extra power is consumed to prevent condensation of the exhaust gas 34, the power saving performance of the fuel cell system 49 can be maintained.

以上のように、本発明にかかる水素生成器１は、その排気ガス３４中に水蒸気を多く含むオフガス７の燃焼不良検知を行えるので、そのＣＯセンサ３６の取り付け方法は、ガス給湯器等で、燃焼量が小さく結露の多いものにも適用することができる。 As described above, since the hydrogen generator 1 according to the present invention can detect the combustion failure of the off-gas 7 containing a lot of water vapor in the exhaust gas 34, the CO sensor 36 is attached by a gas water heater or the like. It can also be applied to those with a small amount of combustion and high condensation.

本発明の実施の形態１における水素生成器の断面図Sectional drawing of the hydrogen generator in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態１における水素生成器の要部拡大図The principal part enlarged view of the hydrogen generator in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態２における水素生成器の要部拡大図The principal part enlarged view of the hydrogen generator in Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態３における水素生成器の要部拡大図The principal part enlarged view of the hydrogen generator in Embodiment 3 of this invention （ａ）本発明の実施の形態４における水素生成器の要部拡大図（ｂ）同器の側断面図(A) The principal part enlarged view of the hydrogen generator in Embodiment 4 of this invention (b) Side sectional drawing of the same device （ａ）本発明の実施の形態５における水素生成器の要部拡大図（ｂ）同器の側断面図(A) The principal part enlarged view of the hydrogen generator in Embodiment 5 of this invention (b) Side sectional drawing of the same device 本発明の実施の形態６における水素生成器の要部拡大図The principal part enlarged view of the hydrogen generator in Embodiment 6 of this invention 本発明の実施の形態７における水素生成器の要部拡大図The principal part enlarged view of the hydrogen generator in Embodiment 7 of this invention （ａ）本発明の実施の形態８における水素生成器の要部拡大図（ｂ）同器の側断面図(A) The principal part enlarged view of the hydrogen generator in Embodiment 8 of this invention (b) Side sectional drawing of the same device （ａ）本発明の実施の形態９における水素生成器の要部拡大図（ｂ）同器の側断面図(A) The principal part enlarged view of the hydrogen generator in Embodiment 9 of this invention (b) Side sectional drawing of the same device 本発明の実施の形態１０における水素生成器の要部拡大図The principal part enlarged view of the hydrogen generator in Embodiment 10 of this invention

Explanation of symbols

１水素生成器
５加熱用バーナ
３５排気ダクト
３６ＣＯセンサ
３７センサキャップ
３８透孔
４３入口
４４出口
４５仕切り
４６挿入管
４７突き出し部
４８垂直通路
４９燃料電池システム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hydrogen generator 5 Heating burner 35 Exhaust duct 36 CO sensor 37 Sensor cap 38 Through-hole 43 Inlet 44 Outlet 45 Partition 46 Insertion pipe 47 Protrusion part 48 Vertical passage 49 Fuel cell system

Claims

A hydrogen generator for generating a reformed gas containing hydrogen by a reforming reaction of a hydrocarbon-based raw material; a heating burner for the hydrogen generator; a CO sensor for detecting the CO concentration in the exhaust gas of the heating burner; An exhaust duct that faces the CO sensor, a sensor cap that is provided around the CO sensor when the CO sensor faces the exhaust duct, and a tip that protrudes into the exhaust duct, and a plurality of transparent caps that are provided on the sensor cap. Hydrogen generator with holes.

The hydrogen generator according to claim 1, wherein the through hole is configured by an inlet provided on the upstream side of the exhaust gas and an outlet provided on the downstream side.

The hydrogen generator according to claim 1 or 2, wherein an inlet of the exhaust gas is opened at a position opposed to a flow of the exhaust gas.

The hydrogen generator according to any one of claims 1 to 3, wherein an inlet and an outlet of the exhaust gas are arranged substantially coaxially with respect to a flow line of the exhaust gas.

The hydrogen generator according to any one of claims 1 to 4, wherein the sensor cap is provided with a partition between the inlet and the outlet so that the exhaust gas flowing in from the inlet does not flow out of the outlet as it is.

The hydrogen generator according to claim 1, wherein the sensor cap is attached via an insertion pipe provided in the exhaust duct when the sensor cap is inserted into the exhaust duct.

The hydrogen generator according to any one of claims 1 to 6, wherein the insertion pipe of the exhaust duct is provided with a protruding portion protruding into the exhaust duct.

The hydrogen generator according to any one of claims 1 to 7, wherein the sensor cap is formed in a cylindrical shape having one bottom and a CO sensor detection portion is inserted from the other.

9. The exhaust duct according to claim 1, wherein the exhaust duct has a vertical passage that is substantially vertically raised downstream of a joint with the exhaust gas outlet of the hydrogen generator, and a sensor cap that faces the middle of the vertical passage. The hydrogen generator according to claim 1.

The hydrogen generator according to claim 1, wherein the hydrogen generator is mounted on a fuel cell system.