JP2014074528A - 筐体の貫通部構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】押さえ部103の凸部103b内には、点火ヒータ32が挿着された碍子体33の鍔部33bが位置している。押さえ部103は、取付基部102の上フランジ部122にねじ止めされて、碍子体33の鍔部33bを下方に押圧する。碍子体33の鍔部33bの下面と取付基部102の下フランジ部123の第2張り出し部133の上面との間には鍔部シール材105が介装されている。取付基部102の下フランジ部123の第1張り出し部131の下面と筐体2の上面との間のシール性は、溶接により確保される。筐体2内の排ガスが筐体2と碍子体33との間の隙間を通って第2空間107b内に達しても、第2空間107b内からの排ガスのリークが、下フランジ部123と筐体2との溶接固定と、鍔部シール材105とによって抑制される。
【選択図】図11
Description
また、特許文献1では、筐体(外壁)に部品挿入孔が貫通形成されており、この部品挿入孔に、鍔部を有する碍子管(段付き碍子管)が差し込まれている。この碍子管の鍔部と筐体との間にはシール材(シールパッキン)が介装されている。
また、特許文献1では、碍子管の鍔部のうちシール材に接触する側と反対の側の表面に固定板の一部が接触しており、この固定板の他の一部を筐体の外面に接触させてねじ止めすることで、碍子管を筐体に固定している。
しかしながら、筐体の厚さを厚くするほど、筐体の重量が増大する。これによって材料費が増大するので、この結果、製造コストが増大しかねない。
尚、以下説明のうち、本発明の第1〜第16実施形態の説明では、本発明の「一側」及び「他側」が、それぞれ、「下側」及び「上側」に対応するが、本発明の「一側」及び「他側」の対応関係はこれに限らず、「一側」が「他側」の反対の側であればよい。
筐体2は、金属により形成された箱状の外枠体である。
原燃料供給通路11は金属製の配管12を含んで構成される。配管12は、筐体2に予め貫通形成された部品挿入孔13に挿入されて筐体2を貫通する。この配管12が貫通する筐体2の貫通部14では、配管12を筐体2に溶接せずにシール性(気密性)を確保するべく、本発明に係る筐体の貫通部構造が適用され得る。
改質水供給通路15は金属製の配管16を含んで構成される。配管16は、筐体2に予め貫通形成された部品挿入孔17に挿入されて筐体2を貫通する。この配管16が貫通する筐体2の貫通部18では、配管16を筐体2に溶接せずにシール性を確保するべく、本発明に係る筐体の貫通部構造が適用され得る。
改質部温度測定部19は、金属製の保護管20と、この保護管20内に配置される熱電対(図示せず)とを含んで構成される。保護管20は、筐体2に予め貫通形成された部品挿入孔21に挿入されて筐体2を貫通する。この保護管20が貫通する筐体2の貫通部22では、保護管20を筐体2に溶接せずに保護管20を筐体2との間のシール性を確保するべく、本発明に係る筐体の貫通部構造が適用され得る。
空気極: 1/2O2+2e−→O2−(固体電解質) ・・・(1)
燃料極: O2−(固体電解質)+H2→H2O+2e− ・・・(2)
電流取出部材24は、その外装部が碍子体25で覆われている。電流取出部材24は、筐体2に予め貫通形成された部品挿入孔26に挿入されて筐体2を貫通する。この電流取出部材24が貫通する筐体2の貫通部27では、電流取出部材24と筐体2との間の絶縁性を碍子体25で確保しつつ、碍子体25と筐体2との間のシール性を確保するべく、本発明に係る筐体の貫通部構造が適用され得る。
発電部温度測定部28は、金属製の保護管29と、この保護管29内に配置される熱電対(図示せず)とを含んで構成される。保護管29は、筐体2に予め貫通形成された部品挿入孔30に挿入されて筐体2を貫通する。この保護管29が貫通する筐体2の貫通部31では、保護管29を筐体2に溶接せずに保護管29と筐体2との間のシール性を確保するべく、本発明に係る筐体の貫通部構造が適用され得る。
点火ヒータ32は、その外装部が碍子体33で覆われている。点火ヒータ32は、筐体2に予め貫通形成された部品挿入孔34に挿入されて筐体2を貫通する。この点火ヒータ32が貫通する筐体2の貫通部35では、点火ヒータ32と筐体2との間の絶縁性を碍子体33で確保しつつ、碍子体33と筐体2との間のシール性を確保するべく、本発明に係る筐体の貫通部構造が適用され得る。
燃焼部温度測定部36は、金属製の保護管37と、この保護管37内に配置される熱電対(図示せず)とを含んで構成される。保護管37は、筐体2に予め貫通形成された部品挿入孔38に挿入されて筐体2を貫通する。この保護管37が貫通する筐体2の貫通部39では、保護管37を筐体2に溶接せずにシール性を確保するべく、本発明に係る筐体の貫通部構造が適用され得る。
碍子体33は、円筒状の本体部33aと、この本体部33aの外周面より全周にわたって半径方向外方に突出する鍔部33bと、から成る。
碍子体33の本体部33aは、筐体2の外部より筐体2の部品挿入孔34に挿入されて、筐体2を貫通する。
また、碍子体33と点火ヒータ32とが、本発明の「貫通部品」を構成する。
取付基部102は所定の肉厚を有して、その上面が、押さえ部103の下面との合わせ面になっている。
取付基部102は、その下面が筐体2の上面に面接触して、下端部が筐体2の上面に溶接固定されている。
取付基部102の内方には、外周縁部104上に碍子体33の鍔部33bが位置している。
押さえ部103の内側縁部の下面は、碍子体33の鍔部33bの上面に面接触している。
このときに、固定部101は、鍔部2を収容する空間107を外周縁部104と共に区画形成している。
しかしながら、袋ナットの溶接箇所は排ガスにより高温になるので、袋ナットの材料として高価な耐熱性材料を用いる必要があり、それゆえ、製造コストが増大しかねない。また、固定板の固定に使用されるねじの本数分の袋ナットを気密溶接する必要があるので、相当の溶接時間を要し、また、当該溶接の気密性検査にも相当の時間を要する虞がある。
図2Aに示した第1実施形態では、鍔部シール材105が、碍子体33の鍔部33bと外周縁部104との間に介装されている一方、図3に示す本実施形態では、鍔部シール材105が、碍子体33の鍔部33bと押さえ部103との間に介装されている。
また本実施形態によれば、固定部シール材108は、取付基部102と押さえ部103との間に介装される。これにより、固定部101の別体構造に起因する排ガスのリークを抑制することができる。
図3に示した第2実施形態では、鍔部シール材105と固定部シール材108が別体で形成されている一方、図4に示す本実施形態では、鍔部シール材105と固定部シール材108とが、シール材110により、一体で形成されている。すなわち、シール材110は、鍔部シール材105として機能する部分と、固定部シール材108として機能する部分と、を含んで構成されている。
本実施形態では、取付基部102は、円筒状の壁部121と、壁部121の上端部より半径方向内方に張り出す上フランジ部122と、壁部121の下端部より半径方向外方に張り出す下フランジ部123と、を含んで構成される。
取付基部102は、その下フランジ部123の下面が筐体2の上面に面接触して、下フランジ部123の外側縁部123aにて、筐体2の上面に溶接固定されている。
上フランジ部122には、押さえ部103の各貫通孔103aに対応する位置に、ねじ孔124が貫通形成されている。
本実施形態では、上フランジ部122が、壁部121の上端部より半径方向外方に張り出す一方、下フランジ部123が、壁部121の下端部より半径方向内方に張り出す。
上フランジ部122には、押さえ部103の各貫通孔103aに対応する位置に、ねじ孔124が貫通形成されている。
下フランジ部123は、壁部121の下端部から半径方向内方に張り出す第1張り出し部131と、第1張り出し部131の内側縁部131aに下端部が接続して、下側から上側に向かって延在する円筒部132と、円筒部132の上端部から半径方向内方に張り出す第2張り出し部133と、を含んで構成される。
下フランジ部123の第2張り出し部133の上面には、鍔部シール材105の下面が面接触している。
本実施形態では、取付基部102は、円筒状の壁部121と、壁部121の上端部より半径方向内方に張り出す上フランジ部122と、壁部121の下端部より半径方向外方に張り出す下フランジ部123と、を含んで構成される。
取付基部102は、その下フランジ部123の下面が筐体2の上面に面接触して、下フランジ部123の外側縁部123aにて、筐体2の上面に溶接固定されている。
本実施形態では、上フランジ部122が、壁部121の上端部より半径方向外方に張り出す一方、下フランジ部123が、壁部121の下端部より半径方向内方に張り出す。
上フランジ部122には、押さえ部103の各貫通孔103aに対応する位置に、ねじ孔124が貫通形成されている。
本実施形態では、鍔部シール材105と固定部シール材108とが別体である。
下フランジ部123は、壁部121の下端部から半径方向内方に張り出す第1張り出し部131と、第1張り出し部131の内側縁部131aに下端部が接続して、下側から上側に向かって延在する円筒部132と、円筒部132の上端部から半径方向内方に張り出す第2張り出し部133と、を含んで構成される。
下フランジ部123の第2張り出し部133の上面には、碍子体33の鍔部33bの下面が面接触している。
押さえ部103の中央部には、上方に突出する凸部103bが形成され、この凸部103b内に、碍子体33の鍔部33bが位置している。
第2空間107bは、取付基部102の下フランジ部123の円筒部132及び第2張り出し部133と、筐体2(外周縁部104)とにより区画形成されている。
第3空間107cは、取付基部102の壁部121、下フランジ部123の第1張り出し部131、及び円筒部132と、押さえ部103とにより区画形成されている。
碍子体33の鍔部33bの下面には、碍子体33の本体部33aの周囲を囲むように、円環状の凹部33cが形成されている。このように凹部33cを形成することにより、碍子体33の軽量化を実現することができる。
また、前述の第1〜第10実施形態では、押さえ部103の表面が平滑面でなくてもよい。すなわち、例えば、前述のようなビード103cが形成されていてもよい。
給湯器200は、筐体2内に、燃焼部4と、熱交換部201とを配置して構成される。換言すれば、筐体2は、燃焼部4と、熱交換部201とを内包している。
また、筐体2には、吸気口41’及び排気口42’が予め設けられている。
燃焼部4で生成された排ガスは、熱交換部201及び排気口42’を経て、筐体2外に排出される。
燃料供給通路202は金属製の配管203を含んで構成される。配管203は、筐体2に予め貫通形成された部品挿入孔204に挿入されて筐体2を貫通する。この配管203が貫通する筐体2の貫通部205では、配管203を筐体2に溶接せずにシール性を確保するべく、図1の貫通部14と同様の貫通部構造が適用され得る。
熱回収水供給通路206は金属製の配管207を含んで構成される。配管207は、筐体2に予め貫通形成された部品挿入孔208に挿入されて筐体2を貫通する。この配管207が貫通する筐体2の貫通部209では、配管207を筐体2に溶接せずにシール性を確保するべく、図1の貫通部18と同様の貫通部構造が適用され得る。
熱回収水排出通路210は金属製の配管211を含んで構成される。配管211は、筐体2に予め貫通形成された部品挿入孔212に挿入されて筐体2を貫通する。この配管211が貫通する筐体2の貫通部213では、配管211を筐体2に溶接せずにシール性を確保するべく、図1の貫通部18と同様の貫通部構造が適用され得る。
筐体2の内部には、内挿部材である箱状のケース60が配置されており、このケース60内に、改質部3と、燃焼部4と、発電部5とが配置されている。換言すれば、改質部3、燃焼部4、及び発電部5は、ケース60の内部空間60aに配置されている。
ケース60は、金属製である。
筐体2の内面とケース60の外面との間には、全周にわたって、空間63が形成されている。
二重管64の内管64aは、その一端がケース60の排気口62に接続されている。
空間63は、ケース60の吸気口61を介して、ケース60の内部空間60aにつながっている。
ケース60の内部空間60aは、ケース60の排気口62を介して、内管64a内の空間64dにつながっている。
ここでは、図9に示した第8実施形態での筐体2の貫通部35の構造を、図14に示した燃料電池装置の第2例に適用した場合の、筐体2の貫通部35の構造について説明する。
ケース60には、筐体2の部品挿入孔34に対応する位置に、取付凸部66が設けられている。
ケース60の部品挿入孔34’は、筐体2の部品挿入孔34に連続している。
ケース60は、その取付凸部66の蓋部68が、筐体2に溶接固定される。
ここでは、図3に示した第2実施形態での筐体2の貫通部35の構造の変形例を、図14に示した燃料電池装置の第2例に適用した場合の、筐体2の貫通部35の構造について説明する。
本実施形態では、取付基部102の上面と筐体2の上面との間の距離が、碍子体33の鍔部33bの上面と筐体2の上面との間の距離に等しい。換言すれば、筐体2の上面を基準面として、取付基部102の高さが、碍子体33の鍔部33bの高さに等しい。それゆえ、固定部シール材108の厚さと鍔部シール材105の厚さとを等しくすることができる。
筐体2には、その内部と空間107とを連通する複数の連通孔151が予め貫通形成されている。
取付凸部66は、ケース60の上面(外面)より上方に延在する円筒状の壁部67と、壁部67の上側開口を塞ぐように配置されて筐体2の下面(内面)との合わせ面を形成する板状の蓋部68とを含んで構成される。蓋部68には、部品挿入孔34’が貫通形成されている。
ケース60の蓋部68には、シール材152の貫通孔154に対応する位置に、ねじ孔155が予め貫通形成されている。
ケース60の部品挿入孔34’と、シール材152の部品挿入孔153と、筐体2の部品挿入孔34とは、直列に連続している。
本実施形態では、図9に示した第8実施形態での筐体2の貫通部35の構造の変形例を、図16に示した第13実施形態での筐体2の貫通部35の構造に適用している。
また本実施形態では、鍔部シール材105と固定部シール材108とが別体である。
ここでは、図10に示した第9実施形態での筐体2の貫通部35の構造を、図14に示した燃料電池装置の第2例に適用した場合の、筐体2の貫通部35の構造について説明する。
筐体2及び下フランジ部123の第1張り出し部131には、筐体2の内部と空間107とを連通するように、複数の連通孔151’が予め貫通形成されている。
取付凸部66は、ケース60の上面(外面)より上方に延在する円筒状の壁部67と、壁部67の上側開口を塞ぐように配置されて筐体2の下面(内面)との合わせ面を形成する板状の蓋部68とを含んで構成される。蓋部68には、部品挿入孔34’が貫通形成されている。
ケース60の蓋部68には、シール材152の貫通孔154に対応する位置に、ねじ孔155が予め貫通形成されている。
ケース60の部品挿入孔34’と、シール材152の部品挿入孔153と、筐体2の部品挿入孔34とは、直列に連続している。
本実施形態では、図11に示した第10実施形態での筐体2の貫通部35の構造の変形例を、図18に示した第15実施形態での筐体2の貫通部35の構造に適用している。
また、押さえ部103の貫通孔103a近傍の下面と取付基部102の上フランジ部122の上面との間には、固定部シール材108が介装されており、更に、固定部シール材108と鍔部シール材105とが、シール材110により一体で形成されている。すなわち、シール材110は、鍔部シール材105として機能する部分と、固定部シール材108として機能する部分と、を含んで構成されている。
尚、第3空間107cに関しては、シール材110のうち鍔部シール材105として機能する部分と、固定部シール材108として機能する部分との双方が、取付基部102と押さえ部103とによって挟持されることで、シール性が確保されている。
筐体2の内部には、燃焼部4にて生成された高温の排ガスを浄化して排気口42に導く排ガス処理部80が配置されている。
排ガス処理部80では、排ガス中に含まれる一酸化炭素や水素などの成分が、排ガス浄化触媒82により浄化処理される。
電気ヒータ83は、その外装部が碍子体84で覆われている。電気ヒータ83は、筐体2に予め貫通形成された部品挿入孔85と、ケース81に予め貫通形成された部品挿入孔85’とに挿入されて、筐体2及びケース81を貫通する。この電気ヒータ83が貫通する筐体2の貫通部86については、電気ヒータ83と筐体2及びケース81との間の絶縁性を碍子体84で確保しつつ、碍子体84と筐体2との間のシール性を確保するべく、前述の図14に示した燃料電池装置の第2例に適用された、本発明に係る筐体の貫通部構造を、採用することが可能である。この場合には、ケース81が、ケース60と同様に筐体2に固定される。また、碍子体84内に挿着される電気ヒータ83が、本発明の「電気部品」に対応する。また、碍子体84に鍔部(図示せず)を設けて、碍子体84と電気ヒータ83とにより、本発明の「貫通部品」を構成すればよい。
排ガス処理部温度測定部87は、金属製の保護管88と、この保護管88内に配置される熱電対(図示せず)とを含んで構成される。保護管88は、筐体2に予め貫通形成された部品挿入孔89と、ケース81に予め貫通形成された部品挿入孔89’とに挿入されて、筐体2及びケース81を貫通する。この保護管88が貫通する筐体2の貫通部90では、保護管88を筐体2に溶接せずにシール性を確保するべく、前述の図14に示した燃料電池装置の第2例に適用された、本発明に係る筐体の貫通部構造を、採用することが可能である。この場合には、ケース81が、ケース60と同様に筐体2に固定される。本発明の「部品本体部」として機能する保護管88に、その外周面より外方に突出する鍔部(図示せず)を設けることで、この鍔部、保護管88、及び熱電対(図示せず)により、本発明の「貫通部品」を構成すればよい。
2 筐体
3 改質部
4 燃焼部
5 発電部
11 原燃料供給通路
12 配管
13、13’ 部品挿入孔
14 貫通部
15 改質水供給通路
16 配管
17、17’ 部品挿入孔
18 貫通部
19 改質部温度測定部
20 保護管
21、21’ 部品挿入孔
22 貫通部
24 電流取出部材(電気部品)
25 碍子体
26、26’ 部品挿入孔
27 貫通部
28 発電部温度測定部
29 保護管
30、30’ 部品挿入孔
31 貫通部
32 点火ヒータ(電気部品)
33 碍子体
33a 本体部(部品本体部)
33b 鍔部
33c 凹部
33d 凸部
34、34’ 部品挿入孔
35 貫通部
36 燃焼部温度測定部
37 保護管
38、38’ 部品挿入孔
39 貫通部
41、41’ 吸気口
42、42’ 排気口
50 燃料電池
51 改質ガス供給通路
60 ケース(内挿部材)
60a 内部空間
61 吸気口
62 排気口
63 空間
64 二重管
64a 内管
64b 外管
64c、64d 空間
66 取付凸部
67 壁部
68 蓋部
80 排ガス処理部
81 ケース(内挿部材)
82 排ガス浄化触媒
83 電気ヒータ(電気部品)
84 碍子体
85、85’ 部品挿入孔
86 貫通部
87 排ガス処理部温度測定部
88 保護管
89、89’ 部品挿入孔
90 貫通部
101 固定部
102 取付基部
102a ねじ穴
103 押さえ部
103a 貫通孔
103b 凸部
103c ビード
104 外周縁部
105 鍔部シール材
106 ねじ
107 空間
107a 第1空間
107b 第2空間
107c 第3空間
108 固定部シール材
110 シール材
121 壁部
122 上フランジ部
123 下フランジ部
123a 外側縁部
123b 内側縁部
124 ねじ孔
131 第1張り出し部
131a 内側縁部
131b 外側縁部
132 円筒部
133 第2張り出し部
134 空間
141 ねじ穴
150 ねじ(締結部材)
151、151’ 連通孔
152 シール材
153 部品挿入孔
154 貫通孔
155 ねじ孔
200 給湯器
201 熱交換部
202 燃料供給通路
203 配管
204 部品挿入孔
205 貫通部
206 熱回収水供給通路
207 配管
208 部品挿入孔
209 貫通部
210 熱回収水排出通路
211 配管
212 部品挿入孔
213 貫通部
Claims (10)
- 燃料を燃焼させる燃焼部を内包して、部品挿入孔が予め貫通形成された筐体の貫通部構造であって、
外部より前記筐体の部品挿入孔に挿入されて前記筐体を貫通する部品本体部、及び、この部品本体部の外周面より突出する鍔部を含んで構成される貫通部品と、
前記筐体の外面における前記部品挿入孔の外周縁部を囲むように配置されて前記筐体の外面に一側が固定される取付基部、及び、この取付基部の他側に固定されて前記鍔部を前記他側から前記一側に向けて押圧する押さえ部を含んで構成されて、前記鍔部を収容する空間を前記外周縁部と共に区画形成する固定部と、
前記鍔部と前記固定部との間に介装されるか、又は、前記鍔部と前記外周縁部との間に介装される鍔部シール材と、
を備えることを特徴とする筐体の貫通部構造。 - 前記取付基部と前記押さえ部との間に介装される固定部シール材を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の筐体の貫通部構造。
- 前記鍔部シール材は、前記鍔部と前記固定部との間に介装され、
前記筐体には、その内部と前記空間とを連通する連通孔が予め貫通形成され、
この連通孔に挿入されて前記筐体を貫通する締結部材により、前記筐体と、その内部に配置される内挿部材とが互いに締結固定されることを特徴とする請求項2に記載の筐体の貫通部構造。 - 前記鍔部シール材は、前記鍔部と前記押さえ部との間に介装されることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の筐体の貫通部構造。
- 前記固定部シール材と前記鍔部シール材とは一体に形成されることを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれか1つに記載の筐体の貫通部構造。
- 前記取付基部は、その前記一側から前記他側に向かって延在する筒状の壁部と、この壁部の前記他側から前記壁部の外方又は内方に張り出す第1フランジ部とを含んで構成され、この第1フランジ部に前記押さえ部が固定されることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1つに記載の筐体の貫通部構造。
- 前記取付基部は、前記壁部のうち前記第1フランジ部と前記筐体との間の部分より前記壁部の内方に張り出す第2フランジ部を更に含んで構成され、
前記鍔部は、前記押さえ部と前記第2フランジ部とにより挟持され、
前記第2フランジ部は、前記筐体との間に間隙を有することを特徴とする請求項6に記載の筐体の貫通部構造。 - 前記貫通部品は、前記鍔部及び筒状の前記部品本体部から成る碍子体と、前記部品本体部内に挿着される電気部品と、を含んで構成されることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1つに記載の筐体の貫通部構造。
- 前記筐体は、水素含有燃料と酸化剤とを用いて発電する燃料電池を更に内包し、
前記燃焼部では、前記燃料電池での余剰の水素含有燃料を前記燃料として燃焼させることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1つに記載の筐体の貫通部構造。 - 前記取付基部の前記一側は、前記筐体の外面に溶接固定されることを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれか1つに記載の筐体の貫通部構造。
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