JP2013129569A - Joint integrated type flame arrestor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃焼室から燃料供給側への火炎の伝播を抑制するジョイント一体型フレームアレスタに関する。 The present invention relates to a joint-integrated frame arrester that suppresses the propagation of a flame from a combustion chamber to a fuel supply side.
従来より、特許文献1にあるように、燃料電池発電システムでは、改質器の燃焼室へ供給される燃料ガスを燃焼させて、改質器の改質触媒を加熱し、水蒸気改質反応に適した温度にしている。また、起動時に水蒸気改質反応に好適な温度に昇温させる際にも燃焼室で燃料ガスを燃焼させる。その際、炭化水素系燃料と空気とを予混合させた状態で燃焼室に送り、燃焼性を向上させることがある。
燃焼させた際に、燃焼速度が予混合ガスの流速を上回ると、火炎が空気と燃料との予混合ガスの供給側に伝播して、異常燃焼や機器の損傷等を招く場合がある。これを抑制するために、燃焼室へ予混合ガスを供給する流路の途中に消炎部材を介装して、供給側へ伝播する火炎を消炎部材で消失させるようにしている。
Conventionally, as disclosed in
If the combustion speed exceeds the flow rate of the premixed gas during combustion, the flame may propagate to the premixed gas supply side of air and fuel, leading to abnormal combustion, equipment damage, and the like. In order to suppress this, a flame extinguishing member is interposed in the middle of the flow path for supplying the premixed gas to the combustion chamber so that the flame propagating to the supply side is extinguished by the extinguishing member.
しかしながら、こうした従来のものでは、燃料ガスの流路を形成する配管の途中に消炎部材を保持する保持容器を介装して、保持容器内に消炎部材を配置している。このため、保持容器の両側に配管を接続する必要があり、特に、他の機器の保守・点検等のために、配管を途中で分離・接続するジョイントを設けると、ジョイントの両側にも配管を接続する必要があり、配管との接続箇所が増えるという問題があった。 However, in such a conventional apparatus, the flame extinguishing member is disposed in the holding container by interposing a holding container holding the flame extinguishing member in the middle of the pipe forming the fuel gas flow path. For this reason, it is necessary to connect piping to both sides of the holding container.In particular, if a joint that separates and connects piping is provided on the way for maintenance and inspection of other equipment, piping is also connected to both sides of the joint. There was a problem that it was necessary to connect, and the number of connections with piping increased.
本発明の課題は、消炎部材を設けても配管との接続箇所の増加を招かないジョイント一体型フレームアレスタを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a joint-integrated frame arrester that does not cause an increase in the number of connection points with piping even if a flame-extinguishing member is provided.
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
燃焼室に連通されたバーナー側パイプが接続される雌側ジョイントと、燃料供給側に連通された供給側パイプが接続される雄側ジョイントとを備え、
また、前記雄側ジョイントの外周にシール部材を取り付けた挿入軸部を設けると共に、前記雌側ジョイントに前記挿入軸部が挿入される挿入孔を形成し、
更に、前記雌側ジョイントの前記挿入孔に前記雄側ジョイントの前記挿入軸部を挿入した際に前記バーナー側パイプと前記供給側パイプとを連通する接続流路を設け、
かつ、前記雌側ジョイントに前記接続流路に介装される消炎部材を設けると共に、前記消炎部材と前記挿入軸部の先端との間の前記接続流路に空間室を設けたことを特徴とするジョイント一体型フレームアレスタがそれである。
In order to achieve this problem, the present invention has taken the following measures in order to solve the problem. That is,
A female side joint to which a burner side pipe communicated with the combustion chamber is connected; and a male side joint to which a supply side pipe communicated with the fuel supply side is connected;
Moreover, while providing an insertion shaft portion with a seal member attached to the outer periphery of the male side joint, forming an insertion hole into which the insertion shaft portion is inserted into the female side joint,
Furthermore, when the insertion shaft portion of the male joint is inserted into the insertion hole of the female joint, a connection flow path is provided for communicating the burner side pipe and the supply side pipe,
And while providing the flame extinguishing member interposed in the said connection flow path in the said female side joint, the space chamber was provided in the said connection flow path between the said flame extinguishing member and the front-end | tip of the said insertion shaft part, It is characterized by the above-mentioned. This is a joint-integrated frame arrester.
前記雌側ジョイントの外周に冷却フィンを設けた構成としてもよい。その際、前記冷却フィンは前記空間室の外側で前記雌側ジョイントの外周に設けた構成とするのがよい。また、前記空間室は前記挿入孔に形成された構成としてもよい。 It is good also as a structure which provided the cooling fin in the outer periphery of the said female side joint. In that case, it is preferable that the cooling fins are provided on the outer periphery of the female joint outside the space chamber. The space chamber may be formed in the insertion hole.
本発明のジョイント一体型フレームアレスタは、雌側ジョイントに消炎部材を設けても、空間室を設けてシール部材への熱影響を抑制するので、ジョイントと一体にフレームアレスタを構成できるので、配管との接続箇所の増加を招かないという効果を奏する。 Since the joint-integrated frame arrester of the present invention provides a space chamber and suppresses the thermal effect on the seal member even if a flame extinguishing member is provided on the female joint, the frame arrester can be configured integrally with the joint, so that the piping and This has the effect of not increasing the number of connection points.
雌側ジョイントに冷却フィンを設けることにより、更に、雄側ジョイントのシール部材への熱影響を低減できる。その冷却フィンを空間室の外側に設けるとより効果的に熱影響を低減できる。また、空間室を雌側ジョイントの挿入孔に形成すると、空間室の形成も容易となる。 By providing cooling fins on the female side joint, the thermal influence on the seal member of the male side joint can be further reduced. If the cooling fin is provided outside the space chamber, the thermal influence can be reduced more effectively. Further, if the space chamber is formed in the insertion hole of the female joint, the space chamber can be easily formed.
以下本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1に示すように、1は燃料電池に用いられる改質器で、改質器1は第1円筒体2を有し、第1円筒体2の内部に燃焼室4が形成されている。燃焼室4にはバーナー6が挿入されており、また、バーナー6の先端側には点火プラグ8の先端が配置されている。点火プラグ8の先端電極部10に対向して接地電極12がバーナー6の先端に配置されている。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIG. 1,
第1円筒体2の外側には隙間を空けて第1円筒体2と同軸上に第2円筒体14が設けられており、第2円筒体14の下端は底板16により閉塞されると共に、第1円筒体2の下端と底板16との間には隙間が形成されている。また、第2円筒体14の上部に流出管31が接続されている。
A second cylindrical body 14 is provided on the outer side of the first
第2円筒体14の外側には隙間を空けて第2円筒体14と同軸上に第3円筒体18が設けられており、第3円筒体18の上端はリング状の蓋板20により閉塞されている。また、第3円筒体18の上端側には燃料ガスの流入管22が接続されており、第2円筒体14と第3円筒体18との間の隙間には改質触媒24が充填されている。
A third cylindrical body 18 is provided on the outer side of the second cylindrical body 14 with a gap therebetween and coaxially with the second cylindrical body 14, and the upper end of the third cylindrical body 18 is closed by a ring-
第3円筒体18の外側には隙間を空けて第3円筒体18と同軸上に第4円筒体26が設けられており、第4円筒体26の下端は底板16から隙間を空けて底板28により閉塞されている。第4円筒体26の上端はリング状の蓋板30により閉塞されており、第4円筒体26の上端側には流出管32が接続されている。
A
バーナー6に供給される予混合ガスに点火プラグ8により点火されると、予混合ガスは燃焼室4内で燃焼し、高温の燃焼ガスは矢印で示すように第1円筒体2の下端から底板16との間の隙間を通り、第1円筒体2と第2円筒体14との間の隙間を上昇して流出管31から排出される。
When the premixed gas supplied to the
また、水蒸気が混合された燃料ガスが流入管22に供給され、改質触媒24の内部を下降しながら、水蒸気により改質される。改質触媒24における改質反応は吸熱反応であり、バーナー6で発生する燃焼熱を吸収して改質反応が進行する。すなわち、バーナー6での燃焼ガスが第1円筒体2と第2円筒体14との間の隙間を通過するときに、燃焼ガスの熱が改質触媒24に吸収され、改質反応が進行する。改質ガスは、第3円筒体18と第4円筒体26との間の隙間を上昇して、流出管32から流出する。
Further, the fuel gas mixed with the steam is supplied to the inflow pipe 22 and reformed by the steam while descending the reforming catalyst 24. The reforming reaction in the reforming catalyst 24 is an endothermic reaction, and the reforming reaction proceeds by absorbing the combustion heat generated by the
バーナー6には、空気室34が設けられており、空気室34には空気供給パイプ36が接続されると共に、空気供給パイプ36に継手部材38を介して接続される図示しないブロワが接続され、空気室34に空気が供給されるように構成されている。
The
更に、バーナー6には、混合ガス室40が設けられており、混合ガス室40とジョイント一体型フレームアレスタ50とを接続するバーナー側パイプ42が設けられている。バーナー側パイプ42は供給側パイプ44とジョイント一体型フレームアレスタ50を介して接続され、供給側パイプ44は空気と燃料ガスとが予め混合された予混合ガスの燃料供給側に接続されている。
Further, the
ジョイント一体型フレームアレスタ50は、図2に示すように、雌側ジョイント51と雄側ジョイント52とを備え、雌側ジョイント51にバーナー側パイプ42が接続されると共に、雄側ジョイント52に供給側パイプ44が接続されている。
As shown in FIG. 2, the joint-integrated
雌側ジョイント51には、その軸方向に一方の端側からバーナー側パイプ42を挿着可能な挿着孔54が形成されており、挿着孔54に連通して連通孔56が形成されている。挿着孔54と連通孔56とは段部57を介して連通されている。 The female joint 51 is formed with an insertion hole 54 into which the burner side pipe 42 can be inserted from one end side in the axial direction, and a communication hole 56 is formed in communication with the insertion hole 54. Yes. The insertion hole 54 and the communication hole 56 are communicated with each other via a stepped portion 57.
挿着孔54には消炎部材58が挿着されると共に、バーナー側パイプ42が挿着されて、消炎部材58を段部57に押圧している。バーナー側パイプ42は雌側ジョイント51に溶接やロー付け等により固定されている。 A flame extinguishing member 58 is inserted into the insertion hole 54 and a burner side pipe 42 is inserted to press the flame extinguishing member 58 against the stepped portion 57. The burner side pipe 42 is fixed to the female side joint 51 by welding or brazing.
消炎部材58は、ワイヤメッシュ、金属製の多孔板、発泡体、ハニカム体等のガスが通過可能な隙間や孔が形成されたもので、炎が消炎部材58の隙間や孔を通過しようとすると温度の低下等により消炎される周知のものである。 The flame extinguishing member 58 is formed with a gap or a hole through which gas can pass, such as a wire mesh, a metal perforated plate, a foam, or a honeycomb body. When the flame tries to pass through the gap or the hole of the flame extinguishing member 58, It is a well-known one that is extinguished by a decrease in temperature or the like.
連通孔56に連通して挿入孔60が雌側ジョイント51の他方の端側に開口して形成されている。雌側ジョイント51の他方の端には、径方向外側に突出した鍔部62が形成されている。
An
雄側ジョイント52には、挿入孔60に挿入可能な挿入軸部64が形成されており、挿入軸部64の外周には周方向に沿って全周に溝66が形成されている。溝66にはOリング等を用いたシール部材68が装着されている。
An insertion shaft portion 64 that can be inserted into the
雄側ジョイント52には、その中程に径方向外側に突出した鍔部70が形成されており、挿入軸部64を挿入孔60に挿入した際には、雌側ジョイント51の鍔部62と雄側ジョイント52の鍔部70との端面同士が密着するように形成されている。
The male joint 52 is formed with a
端面同士が密着した両鍔部62,70には、その外側からばね鋼等により形成された断面コ字状のクリップ部材72が着脱可能に嵌着されて、クリップ部材72の弾性力により雌側ジョイント51と雄側ジョイント52との結合を保持できるように構成されている。
A clip member 72 having a U-shaped cross section formed by spring steel or the like is detachably fitted to both
また、雄側ジョイント52には、その軸方向に挿入軸部64と反対側の端から供給側パイプ44を挿着可能な挿着孔74が形成されている。挿着孔74に連通して、貫通孔76が形成されており、貫通孔76の先端は、挿入軸部64の先端側端面に開口されている。 The male joint 52 has an insertion hole 74 into which the supply pipe 44 can be inserted from the end opposite to the insertion shaft portion 64 in the axial direction. A through-hole 76 is formed in communication with the insertion hole 74, and the tip of the through-hole 76 is opened at the tip end side end surface of the insertion shaft portion 64.
挿入軸部64を挿入孔60に挿入して、両鍔部62,70の端面同士が密着した際には、挿入軸部64の先端は挿入孔60の底部60aにまで達することなく、挿入軸部64の先端と底部60aとの間には空間が確保されるように、挿入軸部64の長さと挿入孔60の深さとが決定されている。貫通孔76、挿入孔60、連通孔56、挿着孔54により接続流路82が形成されて、挿入軸部64を挿入孔60に挿入した際には、接続流路82に消炎部材58が介装されると共に、接続流路82によりバーナー側パイプ42と供給側パイプ44とが連通されるように構成されている。
When the insertion shaft portion 64 is inserted into the
挿入軸部64の先端と挿入孔60の底部60aとの間の挿入孔60に空間室78が形成されて、空間室78が接続流路82に設けられている。空間室78の内径は、挿入孔60と同じ内径である必要はなく、空間室78は挿入孔60よりも小径の孔により形成してもよく、あるいは、大径の孔により形成してもよいが、同径にすると形成が容易である。また、空間室78は消炎部材58と挿入軸部64の先端との間の接続流路82に形成されていればよく、連通孔56を形成するとこなく消炎部材58に続いて空間室78を形成してもよい。
A
更に、雌側ジョイント51には、その外周に冷却フィン80が径方向に突出して形成されている。本実施例では、所定の間隔を空けて3つの冷却フィン80が形成されており、冷却フィン80は空間室78に対応して、空間室78の外側で雌側ジョイント51の外周に形成されている。
Further, the female side joint 51 is formed with
次に、前述した本実施形態のジョイント一体型フレームアレスタ50の作動について説明する。供給側パイプ44に図示しない供給源から予混合ガスが供給されると、予混合ガスが供給側パイプ44、貫通孔76を介して空間室78に流入する。空間室78に流入した予混合ガスは連通孔56、消炎部材58、バーナー側パイプ42を介して混合ガス室40に流入し、混合ガス室40から燃焼室4に送られて燃焼される。
Next, the operation of the above-described joint-integrated
その際、予混合ガスの組成が不適切だったり、着火不良等でバーナー6の燃焼室4内圧力の一時的上昇で予混合ガス流速が一時的に低下するなどの状況により、燃焼速度が予混合ガス流速を上回ると、火炎が混合ガス室40に伝播し、更に、火炎が混合ガス室40からバーナー側パイプ42を介して消炎部材58に達すると、消炎部材58が火炎を消炎して、連通孔56から供給側への火炎の伝播を抑制する。
At this time, the combustion speed may be increased due to an improper composition of the premixed gas, a temporary increase in the pressure in the
火炎が消炎部材58に達すると、消炎部材58の周囲の温度が上昇する。これにより、連通孔56や空間室78内の予混合ガスの温度が上昇し、更に、雄側ジョイント52の挿入軸部64に挿着したシール部材68の温度も上昇する。シール部材68はゴムや樹脂等により形成されているので、耐熱温度は低く、耐熱温度以上にシール部材68の温度が上昇するとシール部材68のシール性が損なわれる。
When the flame reaches the extinguishing member 58, the temperature around the extinguishing member 58 rises. As a result, the temperature of the premixed gas in the communication hole 56 and the
消炎部材58の周囲の温度が上昇すると、連通孔56及び空間室78内の予混合ガスを介してシール部材68に熱が伝わる。空間室78を設けているので、シール部材68に熱が伝わるまでに、消炎部材58や、連通孔56及び空間室78内の予混合ガスから雌側ジョイント51に熱が伝わり、熱が拡散する。そして、雌側ジョイント51の外部に放熱される。
When the temperature around the flame extinguishing member 58 rises, heat is transmitted to the seal member 68 through the premixed gas in the communication hole 56 and the
従って、シール部材68に伝わる熱量が小さくなり、シール部材68の温度上昇が抑制されて、シール部材68の温度が耐熱温度以上になるのを防止する。よって、雌側ジョイント51内に消炎部材58と共にシール部材68が配置されても、シール部材68への熱影響による損傷を防止できる。 Accordingly, the amount of heat transmitted to the seal member 68 is reduced, the temperature rise of the seal member 68 is suppressed, and the temperature of the seal member 68 is prevented from exceeding the heat resistance temperature. Therefore, even if the seal member 68 is arranged together with the flame extinguishing member 58 in the female side joint 51, damage to the seal member 68 due to the thermal effect can be prevented.
このように、雌側ジョイント51に消炎部材58を設けても、空間室78を設けてシール部材68への熱影響を抑制するので、消炎部材58とシール部材68とを接近して設けることができる。よって、燃料供給側から改質器1までの配管との接続箇所の増加を招くことなく、ジョイント機能と消炎機能とを備えたジョイント一体型フレームアレスタ50として構成できる。
Thus, even if the flame extinguishing member 58 is provided in the female side joint 51, the
更に、雌側ジョイント51の外周で、空間室78の外側に冷却フィン80を設けているので、空間室78内の熱が冷却フィン80に伝わり、冷却フィン80から効率よく外部に放熱されるので、シール部材68へ伝わる熱量を更に低減でき、温度上昇を抑えることができる。
Furthermore, since the cooling
以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。 The present invention is not limited to such embodiments as described above, and can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention.
1…改質器 4…燃焼室
6…バーナー 8…点火プラグ
24…改質触媒 34…空気室
36…空気供給パイプ 40…混合ガス室
42…バーナー側パイプ 44…供給側パイプ
50…ジョイント一体型フレームアレスタ
51…雌側ジョイント 52…雄側ジョイント
56…連通孔 58…消炎部材
60…挿入孔 60a…底部
62,70…鍔部 64…挿入軸部
66…溝 68…シール部材
72…クリップ部材 76…貫通孔
78…空間室 80…冷却フィン
82…接続流路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
また、前記雄側ジョイントの外周にシール部材を取り付けた挿入軸部を設けると共に、前記雌側ジョイントに前記挿入軸部が挿入される挿入孔を形成し、
更に、前記雌側ジョイントの前記挿入孔に前記雄側ジョイントの前記挿入軸部を挿入した際に前記バーナー側パイプと前記供給側パイプとを連通する接続流路を設け、
かつ、前記雌側ジョイントに前記接続流路に介装される消炎部材を設けると共に、前記消炎部材と前記挿入軸部の先端との間の前記接続流路に空間室を設けたことを特徴とするジョイント一体型フレームアレスタ。 A female side joint to which a burner side pipe communicated with the combustion chamber is connected; and a male side joint to which a supply side pipe communicated with the fuel supply side is connected;
Moreover, while providing an insertion shaft portion with a seal member attached to the outer periphery of the male side joint, forming an insertion hole into which the insertion shaft portion is inserted into the female side joint,
Furthermore, when the insertion shaft portion of the male joint is inserted into the insertion hole of the female joint, a connection flow path is provided for communicating the burner side pipe and the supply side pipe,
And while providing the flame extinguishing member interposed in the said connection flow path in the said female side joint, the space chamber was provided in the said connection flow path between the said flame extinguishing member and the front-end | tip of the said insertion shaft part, It is characterized by the above-mentioned. Joint-integrated frame arrester.
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