JP2010286130A - Two-mode combustion burner and fuel cell including the same - Google Patents

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久幸 斎宮
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a burner capable of safely burning gas of which combustion speed is fast, such as off-gas and gas of which combustion speed is not so fast, such as city gas by using the one burner without causing the possibility of flashback, and a fuel cell using the burner. <P>SOLUTION: This two-mode combustion burner includes: a burner inner pipe having one bottomed end, the other opened end and a first gas flow passage formed inside; a burner outer pipe arranged on the outer side of the burner inner pipe, having one bottomed end on the same side as the burner inner pipe and the other end opened in the position in the vicinity of the opening of the burner inner pipe and forming a second gas flow passage between the burner outer pipe and the burner inner pipe; a first gas supply port opened in the first gas flow passage within the burner inner pipe in the vicinity of the bottom of the burner inner pipe; a second gas supply port opened in the second gas flow passage within the burner outer pipe in the vicinity of the bottom of the burner outer pipe; and ignition means arranged at a tip on the opening side of the burner inner pipe and the burner outer pipe. The fuel cell includes the burner. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、二モード燃焼バーナとそれを備えた燃料電池に関するものであり、詳細には、燃焼速度の速い燃料ガスと、そうでない燃料ガスとを、一つのバーナで安全に燃焼させることができる二モード燃焼バーナと、それを備えた燃料電池に関するものである。   The present invention relates to a two-mode combustion burner and a fuel cell including the same, and more specifically, a fuel gas having a high combustion speed and a fuel gas having no combustion speed can be safely burned by one burner. The present invention relates to a two-mode combustion burner and a fuel cell including the same.

例えば、燃料電池においては、供給体制が既に整備されている都市ガスやLPガスなどの炭化水素を原燃料とし、これを改質器で改質して、水素に富む燃料電池用の燃料ガスを連続的に製造することが行われているが、改質器における改質反応は触媒による吸熱反応であるため、改質器を作動させるには、バーナを用いて触媒を加熱し、その温度を上げる必要がある。   For example, in fuel cells, hydrocarbons such as city gas and LP gas, for which supply systems have already been established, are used as raw fuel, and this is reformed by a reformer to produce fuel gas for fuel cells rich in hydrogen. Although the production is continuously performed, the reforming reaction in the reformer is an endothermic reaction by the catalyst. Therefore, to operate the reformer, the catalyst is heated using a burner, and the temperature is set. It is necessary to raise.

この改質器を加熱するバーナの燃料には、例えば特許文献1に開示されているように、通常、燃料電池から排出される未反応の改質ガスであるオフガスが使用されている。しかし、燃料電池の運転開始時には、改質器が作動していないので、オフガスは未だ発生しておらず、オフガスを改質器を加熱するバーナの燃料とすることはできない。そこで、例えば特許文献2においては、燃料電池の運転開始時には、原燃料である都市ガスやLPガスなどの原燃料を燃料としてバーナを燃焼させ、燃料電池が定常運転に至った時点で、バーナの燃料を、都市ガス又はLPガスから、オフガス又は改質ガスに切り換えることが提案されている。   As the fuel for the burner for heating the reformer, for example, as disclosed in Patent Document 1, off-gas that is an unreacted reformed gas discharged from the fuel cell is usually used. However, since the reformer is not operating at the start of the fuel cell operation, no offgas has yet been generated, and the offgas cannot be used as fuel for the burner that heats the reformer. Therefore, in Patent Document 2, for example, at the start of operation of the fuel cell, the burner is burned using raw fuel such as city gas or LP gas as raw fuel, and when the fuel cell reaches steady operation, It has been proposed to switch the fuel from city gas or LP gas to off-gas or reformed gas.

しかし、都市ガス又はLPガスに比べて、オフガス又は改質ガスには水素が多く含まれているため、燃焼速度が速く、逆火を起こし易く、都市ガス又はLPガスと、オフガス又は改質ガスの両者を、一つのバーナで安全に燃焼させることは非常に困難であった。   However, compared to city gas or LP gas, the off gas or reformed gas contains a large amount of hydrogen, so the combustion rate is high and backfire is likely to occur. The city gas or LP gas and the off gas or reformed gas It was very difficult to burn both of them safely with a single burner.

特開2002−250508号公報JP 2002-250508 A 特開2004−214083号公報JP 2004-214083 A

本発明は、従来技術における上記の不都合を解消するために為されたもので、例えば、オフガスや改質ガスなどの燃焼速度の速いガスと、都市ガス又はLPガスなどの燃焼速度がそれほど速くないガスとを、一つのバーナで、逆火の恐れなく、安全に燃焼させることができるバーナと、それを用いる燃料電池を提供することを課題とするものである。   The present invention has been made to solve the above-described disadvantages in the prior art. For example, a gas having a high combustion rate such as off-gas or reformed gas and a combustion rate such as city gas or LP gas are not so high. It is an object of the present invention to provide a burner capable of safely burning gas with one burner without fear of backfire, and a fuel cell using the burner.

本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意開発努力を継続した結果、バーナの構造に改良を加え、一つのバーナにおいて、燃料ガスと燃焼用空気とを予め混合した状態でバーナに供給し燃焼させる予混合燃焼モードと、燃料ガスと燃焼用空気とをバーナ先端部で混合させて燃焼させる先混合燃焼モードとを、燃料ガスの種類に応じて切り換え可能とすることによって、水素に富み燃焼速度が速いオフガス又は改質ガスと、燃焼速度がそれほど速くない都市ガス又はLPガスとを、一つのバーナで、逆火の恐れなく、安全に燃焼させることができることを見出し、本発明を完成した。   As a result of continual development efforts to solve the above-mentioned problems, the present inventors have improved the structure of the burner, and in one burner, fuel gas and combustion air are mixed in advance and supplied to the burner. It is rich in hydrogen by making it possible to switch between the premixed combustion mode that burns and burns and the premixed combustion mode that mixes and burns fuel gas and combustion air at the tip of the burner according to the type of fuel gas. The present invention was completed by finding that off-gas or reformed gas having a high combustion rate and city gas or LP gas having a low combustion rate can be safely burned with one burner without fear of flashback. did.

すなわち、本発明は、一方端が有底で他方端が開口し、内部に第1気体流路を形成するバーナ内管;バーナ内管の外側に配置されたバーナ外管であって、バーナ内管と同じ側の一方端が有底で他方端がバーナ内管の前記開口と近接した位置に開口し、バーナ内管との間に第2気体流路を形成するバーナ外管;バーナ内管の底部近傍でバーナ内管内の第1気体流路に開口する第1気体供給口;バーナ外管の底部近傍でバーナ外管内の第2気体流路に開口する第2気体供給口;バーナ内管及びバーナ外管の開口側先端部に配置された点火手段を備えている二モード燃焼バーナを提供することによって、また、当該バーナを備えている燃料電池を提供することによって、上記の課題を解決するものである。   That is, the present invention relates to a burner inner tube having a bottom at one end and an opening at the other end and forming a first gas flow path therein; a burner outer tube disposed outside the burner inner tube, Burner outer tube having one end on the same side as the tube having a bottom and the other end opened at a position close to the opening of the burner inner tube and forming a second gas flow path between the burner inner tube; A first gas supply port that opens to the first gas flow path in the burner inner pipe near the bottom of the burner; a second gas supply port that opens to the second gas flow path in the burner outer pipe near the bottom of the burner outer pipe; And by providing a two-mode combustion burner provided with ignition means disposed at the opening end of the burner outer tube, and by providing a fuel cell provided with the burner. To do.

本発明の二モード燃焼バーナにおいては、バーナ内管の開口が複数の開口に分割されており、それら複数の開口がバーナ外管の開口内に島状に配置されているのが望ましい。バーナ内管の開口とバーナ外管の開口とをこのような配置とすることによって、第2気体供給路を通過してバーナ外管開口へと向かう燃焼用空気又は燃料ガスは、島状に配置されているバーナ内管開口周辺にも回り込むことができ、バーナ内管開口から噴出する燃料ガス又は燃焼用空気とバーナ先端部で良く混合し、適宜の点火手段で着火すると、効率良く燃焼することになる。   In the two-mode combustion burner of the present invention, it is desirable that the opening of the burner inner pipe is divided into a plurality of openings, and the plurality of openings are arranged in an island shape within the opening of the burner outer pipe. By arranging the opening of the burner inner tube and the opening of the burner outer tube in this way, the combustion air or fuel gas passing through the second gas supply path and going to the burner outer tube opening is arranged in an island shape. It can also go around the burner inner tube opening, mix well with the fuel gas or combustion air ejected from the burner inner tube opening at the tip of the burner, and ignite with appropriate ignition means to burn efficiently become.

本発明の二モード燃焼バーナは、その好ましい態様においては、バーナ内管及びバーナ外管の開口が、気体が通過するに十分な表裏連通した細孔を有する多孔質体を介して外部に開口している。このような構成とするときには、本発明の二モード燃焼バーナは表面燃焼バーナとなり、バーナ表面からの輻射と高温燃焼ガスにより、効率の良い、均一な加熱を実現することができる。バーナ内管及びバーナ外管の開口に設けられる多孔質体としては、燃料ガスと空気との混合ガスを表面燃焼させることができるものであれば、どのような材質のものであっても良いが、例えば、多孔質のセラミックス、セラミックス繊維の集合体、金属繊維の焼結体、耐熱性金属繊維製編物、又は、耐熱性金属繊維製編物と金属製多孔板との積層体を用いることができ、中でも、加工や取り扱いの容易性という観点からは、耐熱性金属繊維製編物を用いるのが最も好ましい。   In a preferred embodiment of the two-mode combustion burner of the present invention, the openings of the burner inner tube and the burner outer tube are opened to the outside through a porous body having pores communicating with the front and back sufficient for gas to pass through. ing. In such a configuration, the two-mode combustion burner of the present invention becomes a surface combustion burner, and efficient and uniform heating can be realized by radiation from the burner surface and high-temperature combustion gas. The porous body provided at the opening of the burner inner tube and the burner outer tube may be made of any material as long as it can surface-combust a mixed gas of fuel gas and air. For example, a porous ceramic, an aggregate of ceramic fibers, a sintered body of metal fibers, a heat-resistant metal fiber knitted fabric, or a laminate of a heat-resistant metal fiber knitted fabric and a metal porous plate can be used. Among these, from the viewpoint of ease of processing and handling, it is most preferable to use a heat-resistant metal fiber knitted fabric.

さらに、本発明の二モード燃焼バーナは、その好ましい態様において、第1気体供給口及び第2気体供給口のいずれか一方又は双方に第1燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスを供給する予混合燃焼モードと、第1気体供給口又は第2気体供給口のいずれか一方に燃焼用空気を供給し、他方に第2燃料ガスを供給する先混合燃焼モードとを切り換える燃焼モード切換装置を備えており、これによって、予混合燃焼モードと先混合燃焼モードとを自在に切り換えて、燃焼速度の速い燃料ガス及びそうでない燃料ガスのいずれでも、一つのバーナで、逆火の恐れなく、安全に燃焼させることができる。因みに、本発明の二モード燃焼バーナが燃料電池における改質器の加熱に使用される場合には、上記第1燃料ガスは燃料電池の原燃料ガスとして用いられる都市ガス又はLPガスなどであり、上記第2燃料ガスは燃料電池からのオフガス又は改質ガスである。   Further, in a preferred mode of the two-mode combustion burner of the present invention, the mixed gas of the first fuel gas and the combustion air is supplied to one or both of the first gas supply port and the second gas supply port. A combustion mode switching device that switches between a mixed combustion mode and a premixed combustion mode in which combustion air is supplied to either the first gas supply port or the second gas supply port and the second fuel gas is supplied to the other. Thus, the premixed combustion mode and the premixed combustion mode can be switched freely, and it is possible to safely use one burner without any fear of flashback, regardless of whether the fuel gas has a high combustion speed or not. Can be burned. Incidentally, when the two-mode combustion burner of the present invention is used for heating a reformer in a fuel cell, the first fuel gas is city gas or LP gas used as raw fuel gas of the fuel cell, The second fuel gas is off gas or reformed gas from the fuel cell.

本発明の二モード燃焼バーナは、主として燃料電池の改質器の加熱に使用されてその効果を発揮するものであるが、本発明の二モード燃焼バーナの使用対象は燃料電池に限られない。本発明の二モード燃焼バーナは、燃焼速度の速い燃料ガスと、燃焼速度がそれほど速くない燃料ガスとを切り換えて燃焼させなければならない状況下にある各種装置に使用することができるものである。   The two-mode combustion burner of the present invention is mainly used for heating the reformer of the fuel cell and exhibits its effect, but the use object of the two-mode combustion burner of the present invention is not limited to the fuel cell. The two-mode combustion burner of the present invention can be used in various devices under the circumstances where it is necessary to switch between a fuel gas having a high combustion speed and a fuel gas having a low combustion speed so as to be burned.

本発明の二モード燃焼バーナによれば、燃焼モードを予混合燃焼モードと先混合燃焼モード間で切り換えることができるので、例えば、燃料電池におけるオフガス又は改質ガスなどの燃焼速度の速い燃料ガスと、都市ガスやLPガスなどの燃焼速度がそれほど速くない燃料ガスとを、一つのバーナで、逆火の恐れなく、安全に燃焼させることができるという利点が得られる。また、本発明の二モード燃焼バーナは、簡単な構造で二モード燃焼を実現することができるので、製造コストの低減を計ることができるという利点を有している。さらに、本発明の二モード燃焼バーナを備えた燃料電池によれば、燃料電池の運転開始時には、都市ガスやLPガスなどの原燃料ガスを用いてバーナを燃焼させて改質器を加熱し、燃料電池が定常運転に達した時には、燃料電池からのオフガス又は改質ガスを用いてバーナを燃焼させ、引き続き改質器を加熱して、安全に燃料電池を連続運転させることができるという利点が得られる。   According to the two-mode combustion burner of the present invention, since the combustion mode can be switched between the premixed combustion mode and the premixed combustion mode, for example, a fuel gas having a high combustion rate such as off-gas or reformed gas in a fuel cell Further, there is an advantage that fuel gas such as city gas or LP gas, which has a low combustion speed, can be safely burned with one burner without fear of backfire. Moreover, since the bimodal combustion burner of the present invention can realize bimodal combustion with a simple structure, it has the advantage that the manufacturing cost can be reduced. Furthermore, according to the fuel cell equipped with the two-mode combustion burner of the present invention, at the start of operation of the fuel cell, the reformer is heated by burning the burner using raw fuel gas such as city gas or LP gas, When the fuel cell reaches a steady operation, there is an advantage that the burner is burned using the off-gas or reformed gas from the fuel cell, and the reformer is continuously heated, so that the fuel cell can be continuously operated safely. can get.

本発明の二モード燃焼バーナの一例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows an example of the two-mode combustion burner of this invention. 図1のX−X’断面図である。It is X-X 'sectional drawing of FIG. 図1のY−Y’断面図である。FIG. 2 is a Y-Y ′ sectional view of FIG. 1. 本発明の二モード燃焼バーナに燃焼モード切換装置を取り付けた状態を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the state which attached the combustion mode switching apparatus to the two-mode combustion burner of this invention. 本発明の二モード燃焼バーナを備える燃料電池の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of a fuel cell provided with the two-mode combustion burner of this invention.

以下、本発明の二モード燃焼バーナを図面を用いて説明するが、本発明が図示のものに限られないことは勿論である。   Hereinafter, the two-mode combustion burner of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the illustrated one.

図1は、本発明の二モード燃焼バーナの一例を示す断面図である。図1において、1は本発明の二モード燃焼バーナ、2はバーナ内管であり、3はバーナ内管2の内部に形成される第1気体流路である。2aは、バーナ内管2の根元側の一方端を閉塞し、バーナ内管2を有底のものとする閉止部材、2b、2b、2bは、バーナ内管2の先端側の他方端の開口である。なお、本明細書において根元側とは、バーナの燃焼室から遠い側を指し、先端側とは、バーナの燃焼室に近い側を指すものとする。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the two-mode combustion burner of the present invention. In FIG. 1, 1 is a two-mode combustion burner according to the present invention, 2 is a burner inner tube, and 3 is a first gas flow path formed inside the burner inner tube 2. 2a is a closing member that closes one end on the base side of the burner inner tube 2, and the bottom member 2b, 2b, 2b is an opening at the other end of the burner inner tube 2 on the front end side. It is. In this specification, the root side refers to the side far from the combustion chamber of the burner, and the tip side refers to the side close to the combustion chamber of the burner.

4は、第1気体流路3に開口する第1気体供給口であり、バーナ内管2の底部近傍に設けられている。本例において、バーナ内管2は円筒形状であるが、バーナ内管2の形状は円筒形状に限られず、閉止部材2aが存在する底部側から、開口2b、2b、2bが存在する先端側に向かって、次第に径が大きくなる円錐台形であっても良い。   Reference numeral 4 denotes a first gas supply port that opens to the first gas flow path 3 and is provided near the bottom of the burner inner tube 2. In this example, the burner inner tube 2 has a cylindrical shape, but the shape of the burner inner tube 2 is not limited to the cylindrical shape, and extends from the bottom side where the closing member 2a exists to the tip side where the openings 2b, 2b and 2b exist. Alternatively, it may be a truncated cone having a gradually increasing diameter.

5はバーナ外管であり、バーナ外管5はバーナ内管2の外側に、バーナ内管2と同軸に配置されており、バーナ内管2との間に第2気体流路6を形成している。5aは、バーナ内管2と同じ側の一方端であるバーナ外管5の根元側を閉塞し、バーナ外管5を有底のものとする閉止部材、5bは、バーナ外管5の他方端である先端側の開口である。図に示すとおり、バーナ外管5の開口5bは、バーナ内管2の開口2b、2b、2bの周囲を取り囲み、バーナ内管2の開口2b、2b、2bと同一面上に開口している。但し、バーナ外管5の開口5bは、バーナ内管2の開口2b、2b、2bと近接した位置に開口していれば良く、その開口位置は、必ずしも、バーナ内管2の開口2b、2b、2bと同一面上になくても良い。例えば、バーナ外管5の先端部をバーナ内管2の先端部よりも若干突出させて、開口5bを、バーナ内管2の開口2b、2b、2bよりも先端側に位置させても良いし、逆に、バーナ内管2の先端部をバーナ外管5の先端部よりも若干突出させて、バーナ内管2の開口2b、2b、2bを、バーナ外管5の開口5bよりも先端側に位置させても良い。   Reference numeral 5 denotes a burner outer pipe. The burner outer pipe 5 is arranged outside the burner inner pipe 2 and coaxially with the burner inner pipe 2, and forms a second gas flow path 6 between the burner inner pipe 2. ing. 5a is a closing member which closes the base side of the burner outer tube 5 which is one end on the same side as the burner inner tube 2 and has the burner outer tube 5 as a bottom, 5b is the other end of the burner outer tube 5 This is an opening on the tip side. As shown in the figure, the opening 5b of the burner outer tube 5 surrounds the periphery of the openings 2b, 2b, 2b of the burner inner tube 2 and opens on the same plane as the openings 2b, 2b, 2b of the burner inner tube 2. . However, the opening 5b of the burner outer tube 5 only needs to be opened at a position close to the openings 2b, 2b, 2b of the burner inner tube 2, and the opening position is not necessarily limited to the openings 2b, 2b of the burner inner tube 2. 2b may not be on the same plane. For example, the tip of the burner outer tube 5 may be slightly protruded from the tip of the burner inner tube 2, and the opening 5b may be positioned on the tip side of the openings 2b, 2b, 2b of the burner inner tube 2. On the contrary, the tip of the burner inner tube 2 is slightly protruded from the tip of the burner outer tube 5 so that the openings 2b, 2b, 2b of the burner inner tube 2 are closer to the tip than the opening 5b of the burner outer tube 5. May be located.

7は、第2気体流路6に開口する第2気体供給口であり、バーナ外管5の底部近傍に設けられている。本例において、バーナ外管5は、バーナ内管2と同じく円筒形状であるが、バーナ外管5の形状は円筒形状に限られず、例えば、閉止部材5aが存在する底部側から、開口5b、5bが存在する先端側に向かって、次第に径が大きくなる円錐台形であっても良い。   Reference numeral 7 denotes a second gas supply port that opens to the second gas flow path 6, and is provided near the bottom of the burner outer tube 5. In this example, the burner outer tube 5 has a cylindrical shape similar to the burner inner tube 2, but the shape of the burner outer tube 5 is not limited to the cylindrical shape. For example, from the bottom side where the closing member 5a exists, the opening 5b, It may be a truncated cone having a diameter that gradually increases toward the tip side where 5b exists.

8はスパークプラグであり、バーナ内管2の内側にバーナ内管2と同軸に配置されている。スパークプラグ8は、その長さ方向の大部分が絶縁シールドで覆われているが、その先端部において電極9が露出している。10はアース電極であり、電極9とアース電極10とで、バーナ内管2及びバーナ外管5の開口側先端部に配置された点火手段を構成している。なお、点火手段は、電極9とアース電極10の組み合わせに限られず、バーナ内管2及びバーナ外管5の開口2b、2b、2b及び開口5bから噴出する燃料ガスと燃焼用空気に点火して、着火させることができるものであれば、どのような機構のものを採用しても良い。   Reference numeral 8 denotes a spark plug, which is arranged on the inner side of the burner inner tube 2 coaxially with the burner inner tube 2. Although most of the spark plug 8 is covered with an insulation shield, the electrode 9 is exposed at the tip. Reference numeral 10 denotes a ground electrode, and the electrode 9 and the ground electrode 10 constitute an ignition means disposed at the opening side end portions of the burner inner tube 2 and the burner outer tube 5. The ignition means is not limited to the combination of the electrode 9 and the ground electrode 10, but ignites the fuel gas and the combustion air ejected from the openings 2b, 2b, 2b and the opening 5b of the burner inner tube 2 and the burner outer tube 5. As long as it can be ignited, any mechanism may be employed.

11は、気体が通過するに十分な表裏連通した細孔を有する多孔質体であり、バーナ内管2及びバーナ外管5の開口2b、2b、2b及び開口5bに取り付けられている。第1気体流路3及び第2気体流路6を通過してきた燃料ガス及び燃焼用空気は、開口2b、2b、2b及び開口5bから、この多孔質体11を通ってバーナ外部へと噴出し、電極9とアース電極10とで構成される点火手段によって着火され、多孔質体11の表面で燃焼することになる。つまり、本例における二モード燃焼バーナ1は表面燃焼バーナである。   11 is a porous body having fine pores communicating with each other enough to allow gas to pass through, and is attached to the openings 2b, 2b, 2b and the opening 5b of the burner inner tube 2 and the burner outer tube 5. The fuel gas and combustion air that have passed through the first gas flow path 3 and the second gas flow path 6 are ejected from the openings 2b, 2b, 2b and the opening 5b to the outside of the burner through the porous body 11. Then, it is ignited by the ignition means composed of the electrode 9 and the earth electrode 10 and burns on the surface of the porous body 11. That is, the two-mode combustion burner 1 in this example is a surface combustion burner.

多孔質体11としては、例えば、多孔質のセラミックス、セラミックス繊維の集合体、金属繊維の焼結体、耐熱性金属繊維製編物、又は、耐熱性金属繊維製編物と金属製多孔板との積層体などを用いることができるが、耐熱性金属繊維製編物が加工性も良く、取り扱いも容易であるので、最も好ましい。   Examples of the porous body 11 include porous ceramics, an aggregate of ceramic fibers, a sintered body of metal fibers, a heat-resistant metal fiber knitted fabric, or a laminate of a heat-resistant metal fiber knitted fabric and a metal porous plate. Although a body etc. can be used, since the heat-resistant metal fiber knitted fabric has good workability and is easy to handle, it is most preferable.

なお、本発明の二モード燃焼バーナ1は必ずしも表面燃焼バーナでなくても良く、多孔質体11を設けずに、通常のバーナと同様に、燃焼ガス及び燃焼用空気を開口2b、2b、2b及び開口5bから直接噴出させて、電極9とアース電極10とで構成される点火手段によって着火するようにしても良い。   Note that the two-mode combustion burner 1 of the present invention is not necessarily a surface combustion burner, and without providing the porous body 11, the combustion gas and the combustion air are opened to the openings 2b, 2b, 2b in the same manner as a normal burner. Alternatively, the gas may be ejected directly from the opening 5b and ignited by an ignition means composed of the electrode 9 and the earth electrode 10.

12a、12bは、それぞれバーナ内管2及びバーナ外管5に取り付けられたフランジであり、13は、フランジ12a、12bを用いてバーナ外管5をバーナ内管2に固定する固定ネジである。また、14は、本発明の二モード燃焼バーナ1を例えば燃料電池の改質器に取り付ける際に利用される取り付け用フランジである。   12a and 12b are flanges attached to the burner inner tube 2 and the burner outer tube 5, respectively, and 13 is a fixing screw for fixing the burner outer tube 5 to the burner inner tube 2 using the flanges 12a and 12b. Reference numeral 14 denotes an attachment flange used when the two-mode combustion burner 1 of the present invention is attached to, for example, a reformer of a fuel cell.

図2は図1のX−X’断面図、図3は図1のY−Y’断面図である。図2、図3に示すとおり、バーナ内管2内に形成される第1気体流路3は、バーナ内管2の先端部において、分割された複数の開口2b、2b、2b・・・となって外部に開口している。図3に示すとおり、バーナ内管2の複数の開口2b、2b、2b・・・は、バーナ外管5の開口5b内に島状に配置されているので、第2気体流路6内を通過してきた燃料ガス又は燃焼用空気は、開口5bの手前で、図中矢印で示すように、開口2b、2b、2b・・・の周囲にも回り込み、開口2b、2b、2b・・・の周囲から外部へと噴出することになる。したがって、開口2b、2b、2b・・・から噴出する燃焼用空気又は燃料ガスとの混合がより速やかに行われることになる。特に、開口2b、2b、2b・・・及び開口5bに多孔質体11が設けられている場合には、多孔質体11の流路抵抗により、第2気体流路6内を通過してきた燃料ガス又は燃焼用空気の開口2b、2b、2b・・・の周囲への回り込みはより十分なものとなり、開口2b、2b、2b・・・から噴出する気体と、開口5bから噴出する気体とは、より効率良く混合されることになる。   2 is a cross-sectional view taken along line X-X ′ of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line Y-Y ′ of FIG. 1. As shown in FIGS. 2 and 3, the first gas flow path 3 formed in the burner inner tube 2 has a plurality of divided openings 2 b, 2 b, 2 b. It is open to the outside. As shown in FIG. 3, the plurality of openings 2 b, 2 b, 2 b... Of the burner inner tube 2 are arranged in an island shape in the opening 5 b of the burner outer tube 5. The fuel gas or combustion air that has passed passes around the openings 2b, 2b, 2b,... As shown by the arrows in the figure before the opening 5b, and the openings 2b, 2b, 2b,. It will be ejected from the surroundings to the outside. Therefore, mixing with the combustion air or fuel gas ejected from the openings 2b, 2b, 2b... Is performed more quickly. In particular, when the porous body 11 is provided in the openings 2b, 2b, 2b... And the opening 5b, the fuel that has passed through the second gas flow path 6 due to the flow path resistance of the porous body 11 The wraparound of the gas or combustion air around the openings 2b, 2b, 2b,... Becomes more sufficient, and the gas ejected from the openings 2b, 2b, 2b,. , It will be mixed more efficiently.

なお、図示の例では、開口2b、2b、2b・・・は、バーナ内管2の垂直断面において、中央に1個と、その周囲に均等に8個、合計9個の開口2bが配置されているが、開口2b、2b、2b・・・の個数や配置は図示のものに限られない。10個以上であっても良いし、7個未満であっても良く、極端な場合には、中央の開口2bをバーナ内管2の径と同じにまで拡大して、1個の開口2bとしても良い。しかし、バーナ内管2の開口2bは、図3に示すように、複数に分割され、バーナ外管5の開口5b内に島状に配置されている方が、開口2bから噴出する気体と開口5bから噴出する気体を効率良く混合させることができるので、好ましい。また、開口2bから噴出する気体と開口5bから噴出する気体を効率良く混合させるという観点からは、開口5b内における開口2b、2b、2b・・・の境界線が長い方が好ましく、図示の例では、複数の開口2b、2b、2b・・・の形状は円形であるが、例えば、長方形や長楕円、弧状、星形などであっても良い。なお、島状とは、複数の開口2b、2b、2b・・・が互いに孤立して存在し、開口5bによって分断されている状態をいうものであり、る。   In the illustrated example, the openings 2b, 2b, 2b... Are arranged in the vertical cross section of the burner inner tube 2 with one opening at the center and eight equally around the opening, for a total of nine openings 2b. However, the number and arrangement of the openings 2b, 2b, 2b... Are not limited to those illustrated. The number may be 10 or more, or may be less than 7. In an extreme case, the central opening 2b is enlarged to the same diameter as the burner inner tube 2 to form one opening 2b. Also good. However, as shown in FIG. 3, the opening 2b of the burner inner tube 2 is divided into a plurality of parts and is arranged in an island shape in the opening 5b of the burner outer tube 5, so that the gas ejected from the opening 2b and the opening Since the gas ejected from 5b can be mixed efficiently, it is preferable. In addition, from the viewpoint of efficiently mixing the gas ejected from the opening 2b and the gas ejected from the opening 5b, it is preferable that the boundary lines of the openings 2b, 2b, 2b. Then, although the shape of the plurality of openings 2b, 2b, 2b... Is circular, it may be, for example, a rectangle, an ellipse, an arc, or a star. The island shape refers to a state in which a plurality of openings 2b, 2b, 2b... Are isolated from each other and divided by the openings 5b.

本発明の二モード燃焼バーナ1は、上述したような構造であるので、例えば、第1気体流入口4又は第2気体流入口7のいずれか、又はその双方から、予め混合した第1燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスを供給し、開口2b、2b、2b・・・及び/又は開口5bから噴出させ、電極9とアース電極10間にスパークを発生させて点火、着火することにより燃焼させると、予混合燃焼モードで燃焼するバーナとなる。また、第1気体流入口4又は第2気体流入口7の一方から、第2燃料ガス又は燃焼用空気のいずれか一方を供給し、第1気体流入口4又は第2気体流入口7の他方から、第2燃料ガス又は燃焼用空気のいずれか他方を供給し、それぞれを、開口2b、2b、2b・・・又は開口5bから噴出させ、電極9とアース電極10間にスパークを発生させて点火、着火することにより燃焼させると、先混合燃焼モードで燃焼するバーナとなる。   Since the two-mode combustion burner 1 of the present invention has the above-described structure, for example, the first fuel gas mixed in advance from either the first gas inlet 4 or the second gas inlet 7, or both of them. Is burned by supplying a mixed gas of gas and combustion air, ejecting from the openings 2b, 2b, 2b... And / or the opening 5b, generating a spark between the electrode 9 and the ground electrode 10, and igniting and igniting. If it does, it will become a burner which burns in premix combustion mode. Further, either one of the second fuel gas and the combustion air is supplied from one of the first gas inlet 4 and the second gas inlet 7, and the other of the first gas inlet 4 and the second gas inlet 7 is supplied. Then, either the second fuel gas or the combustion air is supplied, and each of them is ejected from the openings 2b, 2b, 2b... Or the opening 5b, and a spark is generated between the electrode 9 and the ground electrode 10. When burned by ignition and ignition, the burner burns in the premixed combustion mode.

このように本発明の二モード燃焼バーナ1を先混合燃焼モードで燃焼させる場合には、第2燃料ガスが、例えば、オフガスや改質ガスのように水素に富み、燃焼速度の速い燃料ガスであっても、第1気体流路3又は第2気体流路6内では、未だ燃焼用空気とは混合しておらず、燃焼可能な混合ガスとはなっていないので、バーナ内管2及びバーナ外管5の開口側先端部に配置された点火手段で点火、着火しても、火炎がバーナ内管2又はバーナ外管5内に引き込まれる、いわゆる逆火現象が発生する恐れがなく、安全に燃焼させることが可能である。   Thus, when the two-mode combustion burner 1 of the present invention is burned in the premixed combustion mode, the second fuel gas is a fuel gas rich in hydrogen, such as off-gas or reformed gas, and having a high combustion rate. Even if it exists, in the 1st gas flow path 3 or the 2nd gas flow path 6, since it is not mixed with the combustion air yet and it is not the combustible mixed gas, the burner inner pipe 2 and the burner Even if the ignition means is ignited and ignited by the igniting means disposed at the opening end of the outer tube 5, there is no risk of the so-called backfire phenomenon in which the flame is drawn into the burner inner tube 2 or the burner outer tube 5, and it is safe. It is possible to burn it.

なお、本発明の二モード燃焼バーナ1を先混合燃焼モードで燃焼させる場合、第1気体流入口4又は第2気体流入口7から供給される第2燃料ガスには、燃焼可能な混合ガスとはならない範囲であれば、多少の燃焼用空気を混合しても良い。このように、燃焼可能な混合ガスとならない範囲で、第2燃料ガスと燃焼用空気とを予め混合しておく場合には、バーナ先端部での混合負担が小さくて済み、よりスムースな先混合燃焼が可能になるという利点が得られる。   When the two-mode combustion burner 1 of the present invention is burned in the premixed combustion mode, the second fuel gas supplied from the first gas inlet 4 or the second gas inlet 7 includes a combustible mixed gas and If it is in a range that should not occur, some combustion air may be mixed. As described above, when the second fuel gas and the combustion air are mixed in advance within a range that does not result in a combustible mixed gas, the burden of mixing at the burner tip portion can be reduced, and smoother premixing is possible. The advantage is that combustion is possible.

また、先混合燃焼モードで燃焼させる場合、第2燃料ガス及び燃焼用空気は、第1気体流入口4又は第2気体流入口7のいずれから供給しても良いが、開口から噴出する第2燃料ガスが燃焼用空気に包まれる方が好ましいので、第2燃料ガスは、主として、第1気体流入口4から第1気体流路3内に供給するのが好ましい。   In addition, when burning in the premixed combustion mode, the second fuel gas and the combustion air may be supplied from either the first gas inlet 4 or the second gas inlet 7, but the second gas ejected from the opening. Since it is preferable that the fuel gas is enveloped in the combustion air, the second fuel gas is preferably supplied mainly from the first gas inlet 4 into the first gas flow path 3.

図4は、本発明の二モード燃焼バーナ1に燃焼モード切換装置を取り付けた状態を示す概念図である。図1におけると同じものには同じ符号を付してある。図4において、15は燃焼モード切換装置、16は制御装置、17は燃焼用空気源、18は第1燃料ガス源、19は第2燃料ガス源、20a〜20fは、流量調節機能付きの開閉弁である。制御装置16は、開閉弁20a〜20fを適宜開閉操作して、燃焼用空気源17からの燃焼用空気、第1燃料ガス源18からの第1燃料ガス、及び第2燃料ガス源からの第2燃料ガスを、適宜、二モード燃焼バーナ1の第1気体供給口4又は第2気体供給口7、或いはその双方に供給して、二モード燃焼バーナ1を、予混合燃焼モード又は先混合燃焼モードで燃焼させることができる。   FIG. 4 is a conceptual diagram showing a state in which a combustion mode switching device is attached to the two-mode combustion burner 1 of the present invention. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 4, 15 is a combustion mode switching device, 16 is a control device, 17 is a combustion air source, 18 is a first fuel gas source, 19 is a second fuel gas source, and 20a to 20f are open / close with a flow rate adjusting function. It is a valve. The control device 16 opens and closes the on-off valves 20a to 20f as appropriate, and the combustion air from the combustion air source 17, the first fuel gas from the first fuel gas source 18, and the first fuel gas from the second fuel gas source. Two fuel gases are supplied to the first gas supply port 4 and / or the second gas supply port 7 of the two-mode combustion burner 1 as appropriate, or both, and the two-mode combustion burner 1 is supplied to the premixed combustion mode or the premixed combustion mode. Can be burned in mode.

例えば、第1燃料ガス源18からの第1燃料ガスを用いて、予混合燃焼モードで燃焼させる場合には、制御装置16は、開閉弁20a及び20bを「開」とし、同じく、開閉弁20c及び20dを「開」として、燃焼用空気源17からの燃焼用空気と、第1燃料ガス源18からの第1燃料ガスを、第1気体供給口4及び第2気体供給口7の双方に供給する。開閉弁20a又は20bのいずれか一方、及び開閉弁20c又は20dの対応するいずれか一方のみを「開」として、燃焼用空気と第1燃料ガスを、第1気体供給口4又は第2気体供給口7のいずれか一方のみに供給するようにしても良い。   For example, when the first fuel gas from the first fuel gas source 18 is used for combustion in the premixed combustion mode, the control device 16 sets the on-off valves 20a and 20b to “open”, and similarly the on-off valve 20c. And 20d are “open”, the combustion air from the combustion air source 17 and the first fuel gas from the first fuel gas source 18 are supplied to both the first gas supply port 4 and the second gas supply port 7. Supply. Only one of the on-off valve 20a or 20b and the corresponding one of the on-off valve 20c or 20d is “open”, and the combustion air and the first fuel gas are supplied to the first gas supply port 4 or the second gas supply. You may make it supply only to any one of the opening | mouths 7. FIG.

図4に示すとおり、第1燃料ガス源18から開閉弁20c又は20dを経由する管路は、その先で、燃焼用空気源17と第1気体供給口4又は第2気体供給口7とを結ぶ管路に接続されているので、開閉弁20c又は20dを通過した第1燃料ガスは、その先の管路内で燃焼用空気と混合され、燃焼可能な混合ガスとなり、第1気体供給口4又は第2気体供給口7に供給されることになる。このとき、燃焼用空気源17から供給される燃焼用空気の量は、第1燃料ガスと混合したときに、空気比が1.0乃至はそれを上回る空気比となるように、その流量が調整されていることは勿論である。   As shown in FIG. 4, the pipeline from the first fuel gas source 18 through the on-off valve 20 c or 20 d is connected to the combustion air source 17 and the first gas supply port 4 or the second gas supply port 7 at the tip. Since the first fuel gas that has passed through the on-off valve 20c or 20d is mixed with the combustion air in the previous pipe line and becomes a combustible mixed gas because it is connected to the connecting pipe line, the first gas supply port 4 or the second gas supply port 7 is supplied. At this time, the amount of combustion air supplied from the combustion air source 17 is such that the flow rate is such that when mixed with the first fuel gas, the air ratio is 1.0 or higher. Of course, it is adjusted.

次に、第2燃料ガス源19からの第2燃料ガスを用いて、先混合燃焼モードで燃焼させる場合には、制御装置16は、開閉弁20a又は20bのいずれか一方を「開」、他方を「閉」とし、燃焼用空気源17からの燃焼用空気を第1気体供給口4又は第2気体供給口7のいずれか一方に供給するとともに、開閉弁20e又は20fのいずれか一方を「開」、他方を「閉」として、第2燃料ガス源19からの第2燃料ガスを第1気体供給口4又は第2気体供給口7のいずれか他方に供給する。1気体供給口4又は第2気体供給口7のいずれかにそれぞれ供給された燃焼用空気と第2燃料ガスとは、二モード燃焼バーナ1の先端部で混合され、先混合モードで燃焼することになる。このとき、燃焼用空気源17から供給される燃焼用空気の量は、二モード燃焼バーナ1の先端部で第2燃料ガスと混合したときに、空気比が1.0乃至はそれを上回る空気比となるように、その流量が調整されていることは勿論である。   Next, when the second fuel gas from the second fuel gas source 19 is used for combustion in the premixed combustion mode, the control device 16 "opens" one of the on-off valves 20a and 20b, and the other Is closed, the combustion air from the combustion air source 17 is supplied to either the first gas supply port 4 or the second gas supply port 7, and either the on-off valve 20e or 20f is turned to “ The second fuel gas from the second fuel gas source 19 is supplied to either the first gas supply port 4 or the second gas supply port 7 with “open” and the other “closed”. The combustion air and the second fuel gas respectively supplied to either the 1 gas supply port 4 or the second gas supply port 7 are mixed at the tip of the two-mode combustion burner 1 and burned in the premixed mode. become. At this time, the amount of combustion air supplied from the combustion air source 17 is such that the air ratio is 1.0 or more when mixed with the second fuel gas at the tip of the two-mode combustion burner 1. Of course, the flow rate is adjusted so as to obtain a ratio.

なお、燃焼に必要な空気量の全てを第1気体供給口4又は第2気体供給口7のいずれか一方に供給する代わりに、その一部を、第2燃料ガスに混合した状態で、第1気体供給口4又は第2気体供給口7のいずれか他方に供給するようにしても良い。すなわち、制御装置16は、開閉弁20a及び20bの双方を「開」とし、その一方を通過する燃焼用空気は、燃焼用空気単独で、第1気体供給口4又は第2気体供給口7のいずれか一方に供給し、他方を通過する燃焼用空気は、途中で第2燃料ガスと混合し、混合ガスとして、第1気体供給口4又は第2気体供給口7のいずれか他方に供給する。但し、この場合には、途中で第2燃料ガスと混合される燃焼用空気の量は、空気比を大きく下回るような流量に設定されるのはいうまでもない。   Instead of supplying all of the air amount required for combustion to either the first gas supply port 4 or the second gas supply port 7, a part of the air amount is mixed with the second fuel gas, You may make it supply either the 1 gas supply port 4 or the 2nd gas supply port 7 to the other. That is, the control device 16 sets both the on-off valves 20a and 20b to “open”, and the combustion air passing through one of them is the combustion air alone, the first gas supply port 4 or the second gas supply port 7. Combustion air that is supplied to either one and passes through the other is mixed with the second fuel gas on the way, and supplied to either the first gas supply port 4 or the second gas supply port 7 as a mixed gas. . However, in this case, it goes without saying that the amount of combustion air mixed with the second fuel gas in the middle is set to a flow rate that is much lower than the air ratio.

図5は、本発明の二モード燃焼バーナ1を備える燃料電池の一例を示す概念図である。図5において、1は本発明の二モード燃焼バーナ、15は燃焼モード切換装置、21は改質器、22は燃料電池本体、23は都市ガスなどの原燃料の供給源、24は水蒸気の供給源であり、25は改質器21の内部に充填されている触媒、26は熱風ガイド管、27は一酸化炭素変成・除去器、28は例えばブロアなどの空気供給源である。   FIG. 5 is a conceptual diagram showing an example of a fuel cell including the two-mode combustion burner 1 of the present invention. In FIG. 5, 1 is a two-mode combustion burner according to the present invention, 15 is a combustion mode switching device, 21 is a reformer, 22 is a fuel cell body, 23 is a supply source of raw fuel such as city gas, and 24 is a supply of steam. 25, a catalyst filled in the interior of the reformer 21, 26 a hot air guide tube, 27 a carbon monoxide conversion / removal device, and 28 an air supply source such as a blower.

燃料電池の起動時には、燃焼モード切換装置15は、図示しない開閉弁を操作して、まず、空気供給源28からの燃焼用空気と、源燃料供給源23からの源燃料を、予め混合した状態で、二モード燃焼バーナ1の第1気体供給口4又は第2気体供給口7、若しくはその双方に供給して、二モード燃焼バーナ1を予混合燃焼モードで燃焼させる。   At the start of the fuel cell, the combustion mode switching device 15 operates an on-off valve (not shown) to first mix the combustion air from the air supply source 28 and the source fuel from the source fuel supply source 23 in advance. Thus, the two-mode combustion burner 1 is supplied to the first gas supply port 4 and / or the second gas supply port 7 of the two-mode combustion burner 1, or both, and the two-mode combustion burner 1 is combusted in the premixed combustion mode.

二モード燃焼バーナ1が着火すると、二モード燃焼バーナ1から排出される高温の燃焼ガスは、改質器21の熱風ガイド管26に沿って改質器21内に導かれ、改質器21内の所定の経路を通過して、触媒25を加熱する。触媒25が所定の温度にまで加熱されると、原燃料供給源23からの原燃料(例えば都市ガス)は、必要に応じて、図示しない脱硫器で脱硫された後、水蒸気供給源24からの水蒸気とともに改質器21に供給され、改質器21が運転を開始する。改質器21から生成する改質ガスは、一酸化炭素変成・除去器27を通過して一酸化炭素が除去された後、燃料電池本体22に燃料として供給される。燃料電池本体22には、改質ガスとともに、空気供給源28からの空気が供給され、電気化学反応によって電気が発生する。   When the two-mode combustion burner 1 is ignited, the high-temperature combustion gas discharged from the two-mode combustion burner 1 is guided into the reformer 21 along the hot air guide pipe 26 of the reformer 21, and the inside of the reformer 21. The catalyst 25 is heated through a predetermined path. When the catalyst 25 is heated to a predetermined temperature, the raw fuel (for example, city gas) from the raw fuel supply source 23 is desulfurized by a desulfurizer (not shown) as necessary, and then supplied from the steam supply source 24. It is supplied to the reformer 21 together with the steam, and the reformer 21 starts operation. The reformed gas generated from the reformer 21 is supplied to the fuel cell main body 22 as fuel after the carbon monoxide is removed through the carbon monoxide conversion / removal device 27. The fuel cell body 22 is supplied with air from the air supply source 28 together with the reformed gas, and electricity is generated by an electrochemical reaction.

燃料電池本体22が運転を開始すると、燃料電池本体22からは、未反応の改質ガスであるオフガスが排出されるので、燃焼モード切換装置15は、図示しない開閉弁を切り換えて、二モード燃焼バーナ1への原燃料(例えば都市ガス)の供給を停止し、代わりに、燃料電池本体22から排出されるオフガスを、二モード燃焼バーナ1の第1気体供給口4又は第2気体供給口7のいずれか一方に燃料ガスとして供給する。同時に、燃焼モード切換装置15は、二モード燃焼バーナ1の第1気体供給口4又は第2気体供給口7のいずれか他方に空気供給源28からの燃焼用空気を供給し、二モード燃焼バーナ1を先混合燃焼モードで燃焼させる。なお、先混合燃焼モードにおいて第1気体供給口4又は第2気体供給口7のいずれか一方に供給する燃料ガスは、一酸化炭素変成・除去器27を通過した改質ガスであっても良い。   When the fuel cell body 22 starts operation, off-gas, which is an unreacted reformed gas, is discharged from the fuel cell body 22, so the combustion mode switching device 15 switches the on-off valve (not shown) to perform two-mode combustion. The supply of raw fuel (for example, city gas) to the burner 1 is stopped, and instead, the off gas discharged from the fuel cell main body 22 is used as the first gas supply port 4 or the second gas supply port 7 of the two-mode combustion burner 1. Either of them is supplied as fuel gas. At the same time, the combustion mode switching device 15 supplies combustion air from the air supply source 28 to the other one of the first gas supply port 4 and the second gas supply port 7 of the two-mode combustion burner 1, and the two-mode combustion burner 1 is burned in the premixed combustion mode. The fuel gas supplied to either the first gas supply port 4 or the second gas supply port 7 in the premixed combustion mode may be a reformed gas that has passed through the carbon monoxide shift / removal unit 27. .

燃料電池本体22から排出されるオフガス及び改質ガスは、水素に富み、燃焼速度が速いガスであるが、本発明の二モード燃焼バーナ1において先混合燃焼モードで燃焼するので、逆火の恐れがなく、安全に燃焼させることができる。したがって、本発明の二モード燃焼バーナ1を備える燃料電池は、その運転開始の起動時から、定常運転時まで、安定かつ安全な連続運転が可能である。   The off gas and reformed gas discharged from the fuel cell main body 22 are rich in hydrogen and have a high combustion speed, but burn in the premixed combustion mode in the two-mode combustion burner 1 of the present invention, which may cause a backfire. It can be safely burned. Therefore, the fuel cell including the two-mode combustion burner 1 of the present invention can be stably and safely continuously operated from the start of the operation to the steady operation.

以上説明したように、本発明の二モード燃焼バーナによれば、燃焼速度の速い燃料ガスと、燃焼速度がそれほど速くない燃料ガスとを、一つのバーナで、逆火の恐れなく、安全に燃焼させることができるので、燃料電池における改質器の加熱を始め、広範な用途に利用できるという優れた産業上の利点が得られる。また、本発明の二モード燃焼バーナは構造が簡単であるので、製造コストの低減を計ることができ、広範な用途に利用できるという産業上の利便性を有している。さらに、本発明の二モード燃焼バーナを備えた燃料電池によれば、運転開始の起動時から定常運転時まで、改質器の運転を安定して行うことが可能となり、燃料電池に燃料を安定して供給することが可能になるので、燃料電池の稼働効率が高まり、利便性が増すという産業上の利点が得られる。   As described above, according to the two-mode combustion burner of the present invention, fuel gas having a high combustion rate and fuel gas having a low combustion rate are burned safely with one burner without fear of backfire. Therefore, it is possible to obtain an excellent industrial advantage that it can be used for a wide range of applications including heating of a reformer in a fuel cell. In addition, since the two-mode combustion burner of the present invention has a simple structure, it can reduce the manufacturing cost and has industrial convenience that it can be used for a wide range of applications. Furthermore, according to the fuel cell equipped with the two-mode combustion burner of the present invention, it is possible to stably operate the reformer from the start of operation to the steady operation, and the fuel is stably supplied to the fuel cell. Therefore, it is possible to obtain the industrial advantage that the operation efficiency of the fuel cell is increased and the convenience is increased.

1 二モード燃焼バーナ
2 バーナ内管
2b、5b 開口
3 第1気体流路
4 第1気体供給口
5 バーナ外管
6 第2気体流路
7 第2気体供給口
8 スパークプラグ
9 電極
10 アース電極
11 多孔質体
12a、12b、14 フランジ
13 取付ネジ
15 燃焼モード切換装置
16 制御装置
17 燃焼用空気源
18 第1燃料ガス源
19 第2燃料ガス源
20a〜20f 開閉弁
21 改質器
22 燃料電池本体
23 原燃料供給源
24 水蒸気供給源
25 触媒
26 熱風ガイド管
27 一酸化炭素変成・除去器
28 空気供給源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 2 mode combustion burner 2 Burner inner pipe 2b, 5b Opening 3 1st gas flow path 4 1st gas supply port 5 Burner outer pipe 6 2nd gas flow path 7 2nd gas supply port 8 Spark plug 9 Electrode 10 Earth electrode 11 Porous body 12a, 12b, 14 Flange 13 Mounting screw 15 Combustion mode switching device 16 Control device 17 Combustion air source 18 First fuel gas source 19 Second fuel gas source 20a-20f On-off valve 21 Reformer 22 Fuel cell body 23 Raw Fuel Supply Source 24 Steam Supply Source 25 Catalyst 26 Hot Air Guide Tube 27 Carbon Monoxide Transformer / Remover 28 Air Supply Source

Claims (7)

一方端が有底で他方端が開口し、内部に第1気体流路を形成するバーナ内管;バーナ内管の外側に配置されたバーナ外管であって、バーナ内管と同じ側の一方端が有底で他方端がバーナ内管の前記開口と近接した位置に開口し、バーナ内管との間に第2気体流路を形成するバーナ外管;バーナ内管の底部近傍でバーナ内管内の第1気体流路に開口する第1気体供給口;バーナ外管の底部近傍でバーナ外管内の第2気体流路に開口する第2気体供給口;バーナ内管及びバーナ外管の開口側先端部に配置された点火手段を備えている二モード燃焼バーナ。 Burner inner pipe having one end with a bottom and the other end opened to form a first gas flow passage inside; a burner outer pipe disposed outside the burner inner pipe, on the same side as the burner inner pipe Burner outer tube whose end is bottomed and the other end is opened at a position close to the opening of the burner inner tube and forms a second gas flow path between the burner inner tube; in the burner near the bottom of the burner inner tube 1st gas supply port opened to the 1st gas flow path in a pipe; 2nd gas supply port opened to the 2nd gas flow path in a burner outer pipe near the bottom part of a burner outer pipe; Opening of a burner inner pipe and a burner outer pipe A two-mode combustion burner comprising ignition means arranged at the side tip. バーナ内管の開口が複数の開口に分割されており、それら複数の開口がバーナ外管の開口内に島状に配置されている請求項1記載の二モード燃焼バーナ。 The two-mode combustion burner according to claim 1, wherein the opening of the burner inner pipe is divided into a plurality of openings, and the plurality of openings are arranged in an island shape in the opening of the burner outer pipe. バーナ内管及びバーナ外管の開口が、気体が通過するに十分な表裏連通した細孔を有する多孔質体を介して外部に開口している請求項1又は2記載の二モード燃焼バーナ。 The two-mode combustion burner according to claim 1 or 2, wherein the opening of the burner inner tube and the burner outer tube is opened to the outside through a porous body having pores communicating front and back sufficient for gas to pass therethrough. 多孔質体が、多孔質のセラミックス、セラミックス繊維の集合体、金属繊維の焼結体、耐熱性金属繊維製編物、又は、耐熱性金属繊維製編物と金属製多孔板との積層体である請求項3記載の二モード燃焼バーナ。 The porous body is a porous ceramic, an aggregate of ceramic fibers, a sintered body of metal fibers, a heat-resistant metal fiber knitted fabric, or a laminate of a heat-resistant metal fiber knitted fabric and a metal porous plate. Item 4. The two-mode combustion burner according to item 3. さらに、第1気体供給口及び第2気体供給口のいずれか一方又は双方に第1燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスを供給する予混合燃焼モードと、第1気体供給口又は第2気体供給口のいずれか一方に燃焼用空気を供給し、他方に第2燃料ガスを供給する先混合燃焼モードとを切り換える燃焼モード切換装置を備えている請求項1〜4のいずれかに記載の二モード燃焼バーナ。 Further, a premixed combustion mode for supplying a mixed gas of the first fuel gas and combustion air to one or both of the first gas supply port and the second gas supply port, and the first gas supply port or the second gas. 5. The combustion mode switching device according to claim 1, further comprising a combustion mode switching device that switches between a premixed combustion mode in which combustion air is supplied to one of the supply ports and a second fuel gas is supplied to the other. Mode burning burner. 第1燃料ガスが燃料電池の原燃料ガスであり、第2燃料ガスが燃料電池からのオフガス又は改質ガスである請求項5記載の二モード燃焼バーナ。 The two-mode combustion burner according to claim 5, wherein the first fuel gas is a raw fuel gas of the fuel cell, and the second fuel gas is an off-gas or reformed gas from the fuel cell. 請求項1〜6のいずれかに記載の二モード燃焼バーナを備えている燃料電池。 A fuel cell comprising the two-mode combustion burner according to claim 1.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013182695A (en) * 2012-02-29 2013-09-12 Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp Fuel processing system for fuel cell and combustion apparatus
KR101328255B1 (en) * 2012-05-22 2013-11-14 재단법인 포항산업과학연구원 Burner using more than two gases having a different burning speed
CN105782966A (en) * 2016-03-15 2016-07-20 华中科技大学 Dual-mode pulverized coal burner and boiler burner system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6241510A (en) * 1985-08-19 1987-02-23 Tomoe Shokai:Kk Nozzle for main mixing type gas burner
JPH0828826A (en) * 1994-07-14 1996-02-02 Rinnai Corp Surface combustion burner
JPH08152114A (en) * 1994-11-29 1996-06-11 Sanyo Electric Co Ltd Burner of fuel cell hydrogen manufacturing device
JP2009024993A (en) * 2007-07-23 2009-02-05 Samsung Electronics Co Ltd Fuel reformer burner and fuel cell system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6241510A (en) * 1985-08-19 1987-02-23 Tomoe Shokai:Kk Nozzle for main mixing type gas burner
JPH0828826A (en) * 1994-07-14 1996-02-02 Rinnai Corp Surface combustion burner
JPH08152114A (en) * 1994-11-29 1996-06-11 Sanyo Electric Co Ltd Burner of fuel cell hydrogen manufacturing device
JP2009024993A (en) * 2007-07-23 2009-02-05 Samsung Electronics Co Ltd Fuel reformer burner and fuel cell system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013182695A (en) * 2012-02-29 2013-09-12 Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp Fuel processing system for fuel cell and combustion apparatus
KR101328255B1 (en) * 2012-05-22 2013-11-14 재단법인 포항산업과학연구원 Burner using more than two gases having a different burning speed
CN105782966A (en) * 2016-03-15 2016-07-20 华中科技大学 Dual-mode pulverized coal burner and boiler burner system

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