JP3225292B2 - Combustion device for fuel cell reformer - Google Patents

Combustion device for fuel cell reformer

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JP3225292B2
JP3225292B2 JP33960390A JP33960390A JP3225292B2 JP 3225292 B2 JP3225292 B2 JP 3225292B2 JP 33960390 A JP33960390 A JP 33960390A JP 33960390 A JP33960390 A JP 33960390A JP 3225292 B2 JP3225292 B2 JP 3225292B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、燃料電池に改質ガスを供給する燃料電池
用改質装置の燃焼装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustion device of a reformer for a fuel cell that supplies a reformed gas to a fuel cell.

[従来の技術] 燃料電池を搭載した電気自動車には例えば燃料電池用
改質装置を備え、燃料電池によって発生する電気を駆動
源として走行するものがある。
[Related Art] Some electric vehicles equipped with a fuel cell include, for example, a reformer for a fuel cell and run using electric power generated by the fuel cell as a driving source.

この燃料電池は水素を空気(酸素)と反応させて水と
電気を発生するようにしたものであり、また燃料電池用
改質装置はこの燃料電池の発電に必要な水素を生成する
ためのものであり、原料ガスを加熱された触媒層に通す
ことによって水素ガス主体の改質ガスに変える。
This fuel cell reacts hydrogen with air (oxygen) to generate water and electricity, and the fuel cell reformer is used to generate hydrogen required for power generation by this fuel cell. The raw material gas is converted into a reformed gas mainly composed of hydrogen gas by passing it through a heated catalyst layer.

この燃料電池用改質装置には燃料ガスを燃焼する燃焼
装置を備えており、気化器で燃料を気化させ、この気化
された燃料ガスを燃焼部へ吐出して空気と混合して噴出
し燃焼させている。この燃焼部は、例えば燃料ガスと空
気との混合を十分行なわせるために、直線状に延ばして
距離を確保したものやさらに複数段となるように仕切板
を設けたものがある。
This fuel cell reformer is equipped with a combustion device that burns fuel gas.The fuel is vaporized by a vaporizer, and the vaporized fuel gas is discharged to a combustion section, mixed with air, and ejected for combustion. Let me. For example, in order to sufficiently mix the fuel gas and the air, the combustion section may be extended linearly to secure a distance, or may be provided with a partition plate so as to have a plurality of stages.

[発明が解決しようとする課題] ところで、燃焼部を直線状に延ばし距離を確保するも
のでは、燃料ガスと空気とを十分に混合させた混合気を
形成するには大型となってしまい、またそのことによっ
て燃焼部の各部における混合気に濃淡が生じる。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, if the combustion section is extended linearly and the distance is secured, it becomes large in order to form an air-fuel mixture in which fuel gas and air are sufficiently mixed. As a result, the air-fuel mixture in each part of the combustion part becomes light and shade.

また、複数段となるように仕切板を設けたものでは、
流れが折返しとなるため通気抵抗が大きくなり、例えば
部分的によどみが発生し、この場合も均一な混合気は期
待できない。
In the case where a partition plate is provided so as to have a plurality of stages,
Since the flow is turned back, the airflow resistance increases, for example, partial stagnation occurs. In this case, a uniform air-fuel mixture cannot be expected.

この発明はかかる点に鑑みてなされたもので、装置を
大型化することなく、燃料ガスと空気との十分で均一な
混合気の形成を可能とする燃料電池用改質装置の燃焼装
置を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above points, and provides a combustion apparatus of a reformer for a fuel cell, which can form a sufficient and uniform mixture of fuel gas and air without increasing the size of the apparatus. It is intended to be.

[課題を解決するための手段] 前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この
発明は、以下のように構成した。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the problems and achieve the object, the present invention is configured as follows.

請求項1に記載の発明は、『原料ガス供給源からの原
料ガスが供給される原料ガス入口部と、供給される原料
ガスを加熱により反応させて得られる改質ガスを燃料電
池へ送る改質ガス出口部とを有する触媒層と、 空気を取り入れる空気取入口を兼ねるものであって、
気化された燃料ガスが供給される燃料ガス入口部を有
し、気化された燃料ガスと取り入れられた空気とを混合
させた混合気を燃焼し前記触媒層を加熱する燃焼部と、 燃料供給源から供給される燃料液体を加熱して気化す
る気化ヒータと、この気化された燃料ガスを前記燃料ガ
ス入口部へ供給する燃料ガス吐出部を有する気化器とを
備える燃料電池用改質装置において、 前記燃焼部は、全周連続のループ状にされると共に混
合気の噴出部が設けられた燃焼バーナーとして形成さ
れ、前記燃料ガス吐出部から気化された燃料ガスの前記
燃料ガス入口部への吐出方向をループの略円周方向とし
たことを特徴とする燃料電池用改質装置の燃焼装置。』
である。
The first aspect of the present invention is directed to a reforming apparatus for supplying a raw material gas supplied from a raw material gas supply source to a fuel cell by supplying a reformed gas obtained by reacting the supplied raw material gas by heating. A catalyst layer having a high quality gas outlet, and an air intake for taking in air,
A combustion section having a fuel gas inlet section to which the vaporized fuel gas is supplied, burning a mixture of the vaporized fuel gas and the taken-in air to heat the catalyst layer, and a fuel supply source A fuel cell reforming apparatus including a vaporizing heater that heats and vaporizes a fuel liquid supplied from a fuel cell, and a vaporizer having a fuel gas discharge unit that supplies the vaporized fuel gas to the fuel gas inlet. The combustion section is formed as a combustion burner having a continuous loop around the entire circumference and provided with an injection section for air-fuel mixture, and discharges vaporized fuel gas from the fuel gas discharge section to the fuel gas inlet section. A combustion device for a reformer for a fuel cell, wherein a direction is substantially a circumferential direction of a loop. 』
It is.

請求項1に記載の発明では、燃焼部は、全周連続のル
ープ状にされると共に混合気の噴出部が設けられた燃焼
バーナーとして形成され、燃料ガス吐出部から気化され
た燃料ガスの燃料ガス入口部への吐出方向をループの略
円周方向としたから、気化器で気化された燃料ガスに円
周方向の流れが生じ、しかも燃焼バーナのループ状で全
周連続状態となり、空気と混合される長さが長くなり、
十分で均一な混合状態となる。
According to the first aspect of the present invention, the combustion section is formed as a combustion burner having a continuous loop around the entire circumference and provided with an injection section for air-fuel mixture, and the fuel of the fuel gas vaporized from the fuel gas discharge section. Since the discharge direction to the gas inlet is set to the substantially circumferential direction of the loop, the fuel gas vaporized by the carburetor flows in the circumferential direction, and furthermore, becomes a continuous state around the circumference in the form of a loop of the combustion burner. The length of mixing becomes longer,
A sufficient and uniform mixing state results.

請求項2に記載の発明は、『前記燃焼部の上方位置
に、前記触媒層と前記気化器を配置し、前記燃焼部によ
り前記触媒層と前記気化器とを加熱するように構成した
ことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池用改質装置
の燃焼装置。』である。
The invention according to claim 2 is that “the catalyst layer and the vaporizer are arranged at a position above the combustion section, and the catalyst layer and the vaporizer are heated by the combustion section. The combustion device of a reformer for a fuel cell according to claim 1, wherein: ].

請求項2に記載の発明では、燃焼部により触媒層と気
化器とを加熱することで、燃焼部が気化ヒータに兼用さ
れる分装置を小型化できる。
According to the second aspect of the present invention, by heating the catalyst layer and the vaporizer by the combustion section, the size of the distributing apparatus in which the combustion section also serves as the vaporization heater can be reduced.

[実施例] 以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に
説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第1図はこの発明の燃焼装置を備える燃料電池用改質
装置を搭載した電気自動車の平面図、第2図はこの発明
の燃焼装置を備える燃料電池用改質装置の平面図、第3
図は第2図のIII−III断面図、第4図はこの発明の燃焼
装置の平面図、第5図は燃料バーナと気化器の組付けた
状態の平面図、第6図は第5図を矢印方向から視た側面
図、第7図は第5図のVII−VII断面図、第8図は燃料バ
ーナの展開図である。
FIG. 1 is a plan view of an electric vehicle equipped with a fuel cell reforming device having the combustion device of the present invention. FIG. 2 is a plan view of a fuel cell reforming device having the combustion device of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 2, FIG. 4 is a plan view of the combustion apparatus of the present invention, FIG. 5 is a plan view of a state in which a fuel burner and a carburetor are assembled, and FIG. 7 is a side view as viewed from the direction of the arrow, FIG. 7 is a sectional view taken along line VII-VII of FIG. 5, and FIG. 8 is a developed view of the fuel burner.

電気自動車1の車体前後方向略中央部の左右には燃料
電池装置2及び3個の蓄電池3がそれぞれ配置されてい
る。燃料電池装置2の後方には原料ガス供給源である原
料タンク4及び液体燃料供給源である燃料タンク5が配
されている。燃料電池装置2から導出する排気管6,7は
車体後方へ延出して車体の後部に開口している。車体後
部の略中央には制御装置8が配置されている。
A fuel cell device 2 and three storage batteries 3 are respectively arranged on the left and right of a substantially central portion of the electric vehicle 1 in the longitudinal direction of the vehicle body. A raw material tank 4 as a raw gas supply source and a fuel tank 5 as a liquid fuel supply source are arranged behind the fuel cell device 2. Exhaust pipes 6, 7 derived from the fuel cell device 2 extend rearward of the vehicle body and open to the rear of the vehicle body. A control device 8 is disposed substantially at the center of the rear part of the vehicle body.

燃料電池装置2の燃料電池9は車体の幅方向中央寄り
であって、且つその長手方向が車体の前後方向に一致す
るように配置され、さらに車体の幅方向外側には燃料電
池用改質装置10が配置されている。
The fuel cell 9 of the fuel cell device 2 is disposed near the center in the width direction of the vehicle body, and its longitudinal direction is aligned with the front-rear direction of the vehicle body. 10 are located.

この燃料電池用改質装置は第2図乃至第8図に示すよ
うに構成されている。
This reformer for a fuel cell is configured as shown in FIG. 2 to FIG.

燃料電池用改質装置10は筒状の上ハウジング11を有し
ており、この上ハウジング11の下部には下ハウジング12
が締付固定されている。上ハウジング11の内部には2枚
の平行な板材がスパイラル状に巻かれて形成された触媒
層13が設けられ、また触媒層13と平行に隣接してスパイ
ラル状の加熱層14が形成されている。
The fuel cell reformer 10 has a cylindrical upper housing 11, and a lower housing 12 is provided below the upper housing 11.
Are fastened and fixed. Inside the upper housing 11, a catalyst layer 13 formed by spirally winding two parallel plate members is provided, and a spiral heating layer 14 is formed adjacent to and parallel to the catalyst layer 13. I have.

この触媒層13と加熱層14との中心部に上下に貫通する
加熱ガス通路15が設けられ、下ハウジング12によって形
成された加熱室16と連通している。また、上ハウジング
11の下方にはスパイラル状の加熱部17が配置され、この
加熱部17は加熱ガス通路15の中に貫通して上方へ延びて
いる。加熱部17には供給ポンプ31の駆動で原料タンク4
から原料が供給され、この加熱部17で加熱されて気化し
原料ガスになる。加熱部17には連結パイプ18を介してパ
イプ19が連結され、このパイプ19は触媒層13に連通され
ている。パイプ19にはスリット19aが形成されており、
このスリット19aが気化された原料ガスの触媒層13への
原料ガス入口部となっている。
A heating gas passage 15 penetrating vertically is provided at the center between the catalyst layer 13 and the heating layer 14, and communicates with a heating chamber 16 formed by the lower housing 12. Also, the upper housing
A heating section 17 having a spiral shape is disposed below the heating section 11, and the heating section 17 extends upward through the heating gas passage 15. The heating unit 17 is driven by the supply pump 31 to drive the raw material tank 4.
Is heated by the heating unit 17 to be vaporized to become a raw material gas. A pipe 19 is connected to the heating unit 17 via a connection pipe 18, and the pipe 19 is connected to the catalyst layer 13. A slit 19a is formed in the pipe 19,
The slit 19a serves as a material gas inlet for the vaporized material gas into the catalyst layer 13.

触媒層13の上部には触媒充填口部20が設けられ、また
改質ガス出口部21が設けられており、原料ガスを触媒層
13で反応させて得られる改質ガスが改質ガス出口部21か
ら燃料電池9へ送られる。この燃料電池9で水素を空気
(酸素)と反応させて水と電気を発生し、モータ等の負
荷22を駆動すると共に、蓄電池3へ充電する。蓄電池3
は負荷22に駆動電圧を与えると共に、制御装置8に駆動
電圧を与えている。
A catalyst filling port 20 is provided above the catalyst layer 13, and a reformed gas outlet 21 is provided.
The reformed gas obtained by the reaction at 13 is sent from the reformed gas outlet 21 to the fuel cell 9. The fuel cell 9 reacts hydrogen with air (oxygen) to generate water and electricity, drives a load 22 such as a motor, and charges the storage battery 3. Storage battery 3
Supplies a drive voltage to the load 22 and a drive voltage to the control device 8.

上ハウジング11の上部には触媒層13に対応する部分に
センサ取付部23が設けられ、このセンサ取付部23に温度
センサ24が取付けられ、この温度センサ24で触媒層13の
温度を検出して制御装置8へ送り、制御情報としてい
る。
At the upper part of the upper housing 11, a sensor mounting portion 23 is provided at a portion corresponding to the catalyst layer 13, and a temperature sensor 24 is mounted on the sensor mounting portion 23, and the temperature of the catalyst layer 13 is detected by the temperature sensor 24. The information is sent to the control device 8 and is used as control information.

下ハウジング12の下部には空気取入口部12aが形成さ
れており、この空気取入口部12aにはファン25が接続さ
れている。このファン25は制御装置8で駆動され、二次
空気が空気取入口部12aから強制的に加熱室16に送られ
る。
An air inlet 12a is formed in a lower portion of the lower housing 12, and a fan 25 is connected to the air inlet 12a. The fan 25 is driven by the control device 8, and secondary air is forcibly sent to the heating chamber 16 from the air inlet 12a.

加熱室16には水素バーナ26及び燃料バーナ27で構成さ
れる燃焼部28が配置され、この水素バーナ26及び燃料バ
ーナ27はそれぞれループ状になっている。水素バーナ26
及び燃料バーナ27は同心円状に配置され、燃料バーナ27
はその内側の対向位置には取付部27a,27bが突出して形
成され、また外側にも取付部27cが突出して形成されて
おり、このそれぞれの取付部27a〜27cが下ハウジング12
に固定されたブラケット29に固定されている。この燃料
バーナ27の上方位置で、その外周に嵌合して水素バーナ
26が取付けられている。
In the heating chamber 16, a combustion section 28 including a hydrogen burner 26 and a fuel burner 27 is arranged, and the hydrogen burner 26 and the fuel burner 27 are each formed in a loop. Hydrogen burner 26
And the fuel burners 27 are arranged concentrically, and the fuel burners 27
The mounting portions 27a and 27b are formed so as to protrude at opposing positions on the inside thereof, and the mounting portions 27c are also formed so as to protrude outside, and the mounting portions 27a to 27c are formed in the lower housing 12.
The bracket 29 is fixed to the bracket 29. At a position above the fuel burner 27, a hydrogen burner
26 are installed.

水素バーナ26は供給パイプ90を介して燃料電池9に接
続されており、燃料電池9から余剰の水素が供給され
る。この水素バーナ26の上部内側には噴射孔26aが形成
されており、この噴射孔26aから水素を噴射して燃焼す
る。
The hydrogen burner 26 is connected to the fuel cell 9 via a supply pipe 90, and surplus hydrogen is supplied from the fuel cell 9. An injection hole 26a is formed inside the upper part of the hydrogen burner 26, and hydrogen is injected from the injection hole 26a to burn.

燃料バーナ27の内側には金網33が設けられ、この金網
33は仕切り板を兼ねたポーラスな伝熱促進体となってい
る。即ち、金網33で二次空気を中央通路34から外周通路
35にも分配でき、燃焼効率が向上すると共に、中央の吹
抜けがなくなり、温度分布がよくなる。また、金網33が
伝熱促進体となっており、輻射熱を受けとり、外部へ熱
を逃がさないため熱効率が向上する。さらに、金網33で
気化器36へ伝熱するので、液化防止効果もある。
A wire mesh 33 is provided inside the fuel burner 27.
33 is a porous heat transfer enhancer that also serves as a partition plate. That is, the secondary air is passed from the central passage 34 to the outer peripheral passage by the wire mesh 33.
It can be distributed to 35, improving the combustion efficiency, eliminating the central blow-through and improving the temperature distribution. Further, the wire mesh 33 serves as a heat transfer enhancer, receives radiant heat, and does not escape heat to the outside, so that thermal efficiency is improved. Further, since the heat is transferred to the vaporizer 36 by the wire mesh 33, there is an effect of preventing liquefaction.

この気化器36は、水素バーナ26及び燃料バーナ27の上
部に位置しこの2箇所に橋渡され燃焼による炎から熱を
受け燃料を気化させる受熱部36aと、燃料バーナ27と略
同レベルに位置し気化した燃料ガスを燃料バーナ27へ吐
出させる燃料ガス吐出部36bと、この両者の間をつなぐ
連結部36cとにより構成されている。この気化器36の連
結部36cは平面視で燃料バーナ27のループの外周より内
側に位置するように配置され、その吐出部36bが下ハウ
ジング12に固定されたブラケット29に取付けられてい
る。
The vaporizer 36 is located above the hydrogen burner 26 and the fuel burner 27, is bridged between these two places, and receives heat from the flame of combustion to vaporize the fuel, and is located at substantially the same level as the fuel burner 27. It comprises a fuel gas discharge portion 36b for discharging the vaporized fuel gas to the fuel burner 27, and a connecting portion 36c for connecting the two. The connecting portion 36c of the carburetor 36 is disposed so as to be located inside the outer periphery of the loop of the fuel burner 27 in plan view, and the discharge portion 36b is attached to the bracket 29 fixed to the lower housing 12.

気化器36の受熱部36aには供給パイプ37が接続され、
供給ポンプ38の駆動で燃料タンク5から燃料例えばメタ
ノールが供給される。気化器36の受熱部36aの中央部36g
には気化ヒータ40が設けられ、この気化ヒータ40で中央
部36gが加熱される。この受熱部36aは水素バーナ26及び
燃料バーナ27の上部に位置して2箇所に橋渡されてお
り、これで通路が長くなり、燃焼部28からの熱を受けて
燃料を効果的に気化させることができる。
A supply pipe 37 is connected to the heat receiving portion 36a of the vaporizer 36,
By driving the supply pump 38, fuel, for example, methanol is supplied from the fuel tank 5. Central part 36g of heat receiving part 36a of vaporizer 36
Is provided with a vaporization heater 40, and the vaporization heater 40 heats a central portion 36g. The heat receiving portion 36a is located above the hydrogen burner 26 and the fuel burner 27 and is bridged at two places, so that the passage becomes long and the fuel from the combustion portion 28 is effectively vaporized by receiving the heat from the combustion portion 28. Can be.

気化ヒータ40駆動初期或いは水素バーナ26及び燃料バ
ーナ27での発熱量が小さいときに駆動され、このときの
温度レベルを検知するヒータ制御スイッチ41が設けられ
ている。ヒータ制御スイッチ41はバイメタルが用いら
れ、気化器ヒータ40と直列接続で蓄電池3と連結され、
このヒータ制御スイッチ41やそのリード線は2次空気の
中央通路34中に配置され、この部分は気化器36の周辺
で、しかも最低温部であり、直接炎にさらされることも
ない。
A heater control switch 41 is provided, which is driven at an early stage of driving the vaporization heater 40 or when the amount of heat generated by the hydrogen burner 26 and the fuel burner 27 is small, and detects a temperature level at this time. The heater control switch 41 is made of a bimetal, is connected to the storage battery 3 in series with the vaporizer heater 40,
The heater control switch 41 and its lead wire are disposed in the central passage 34 for the secondary air, and this portion is located around the vaporizer 36 and at the lowest temperature, and is not directly exposed to the flame.

気化器36の燃料ガス吐出部36bは燃料バーナ27のラッ
パ状形状の燃料ガス入口部27d内に挿入される。燃料ガ
ス吐出部36bからの気化した燃料ガス流により燃料ガス
入口部27dの開口から空気が吸引され、燃料ガス入口部2
7dは空気取入口と燃料ガス入口部を兼ねるものとなる。
燃料ガス入口部27dには挿入される燃料ガス吐出部36bよ
り下流部に絞り部27eが形成されている。
The fuel gas discharge part 36b of the carburetor 36 is inserted into a fuel gas inlet part 27d of a trumpet shape of the fuel burner 27. Air is sucked from the opening of the fuel gas inlet 27d by the vaporized fuel gas flow from the fuel gas outlet 36b, and the fuel gas inlet 2
7d serves both as an air inlet and a fuel gas inlet.
A throttle portion 27e is formed in the fuel gas inlet portion 27d at a portion downstream of the inserted fuel gas discharge portion 36b.

気化器36から気化された燃料ガスの燃料バーナ27への
吐出方向はループの略円周方向となっており、これで燃
料ガスに円周方向の流れが生じる。この気化器36の燃料
ガス吐出部36bと燃料バーナ27の燃料ガス入口部27dとの
間には所定の隙間が形成され、気化器36で気化した燃料
ガスを供給するとき、燃料ガス入口部27d側が負圧にな
り、隙間から一次空気が吸入されて混合される。
The discharge direction of the vaporized fuel gas from the carburetor 36 to the fuel burner 27 is substantially in the circumferential direction of the loop, so that the fuel gas flows in the circumferential direction. A predetermined gap is formed between the fuel gas discharge part 36b of the carburetor 36 and the fuel gas inlet part 27d of the fuel burner 27, and when supplying the fuel gas vaporized by the carburetor 36, The side has a negative pressure, and the primary air is sucked and mixed through the gap.

気化器36及び燃料バーナ27は1ピースのブラケット29
にそれぞれ固定されており、これで燃料ガス吐出部36b
と燃料ガス入口部27dとの間の隙間精度が確保され、そ
の結果一次空気の吸入量の精度確保が容易である。
The carburetor 36 and the fuel burner 27 are a one-piece bracket 29
, Respectively, so that the fuel gas discharge portion 36b
Accuracy of the clearance between the fuel gas inlet 27d and the fuel gas inlet 27d is ensured, and as a result, it is easy to ensure the accuracy of the primary air intake amount.

燃料バーナ27は第5図乃至第8図に示すように、上ケ
ース42と下ケース43とを間に区画プレート44を介在して
接合してフランジ部を溶接して連結され、上側通路45と
下側通路46が形成されている。
As shown in FIGS. 5 to 8, the fuel burner 27 is formed by joining the upper case 42 and the lower case 43 with the partition plate 44 interposed therebetween and welding the flange portion to connect the upper case 42 and the lower case 43 to each other. A lower passage 46 is formed.

この上ケース42の内側にはさらに支持金網47が設けら
れ、この支持金網47でノズル金網48を上ケース42に支持
しており、このノズル金網48から燃料ガスと空気が混合
した混合気が噴出される。すなわちノズル金網48が混合
気の噴出部となる。噴出される混合気は、加熱室16の二
次空気と反応して火炎となる。
A support wire mesh 47 is further provided inside the upper case 42. The support wire mesh 47 supports a nozzle wire mesh 48 on the upper case 42. From the nozzle wire mesh 48, a mixture of fuel gas and air is ejected. Is done. That is, the nozzle wire net 48 serves as a jet portion of the mixture. The jetted air-fuel mixture reacts with the secondary air in the heating chamber 16 to become a flame.

支持金網47はその両端部47aを区画プレート44に当接
して設けられ、この両端部を区画プレート44に当接する
ことで位置決めがされ、燃料バーナ27の製造が容易にな
る。区画プレート44のノズル金網48の位置に対応して下
側通路46と上側通路45とを連通する連通孔49が形成され
ている。
The support wire mesh 47 is provided with its both ends 47a in contact with the partition plate 44, and is positioned by contacting both ends with the partition plate 44, thereby facilitating the manufacture of the fuel burner 27. A communication hole 49 that connects the lower passage 46 and the upper passage 45 is formed corresponding to the position of the nozzle wire netting 48 of the partition plate 44.

このように、気化器36で気化された燃料ガスが、気化
器36の燃料ガス吐出部36bから全周連続のループ状に形
成された燃料バーナ27へ吐出され、この吐出方向はルー
プの略円周方向となっているため、燃料ガスに円周方向
のスムーズな流れが生じ、空気抵抗が小さい。しかも、
ループ状で全周連続状態となっており、空気と混合され
る長さが無限大となり、ミキシング効果があり、十分で
均一な混合状態となる。
As described above, the fuel gas vaporized by the vaporizer 36 is discharged from the fuel gas discharge portion 36b of the vaporizer 36 to the fuel burner 27 formed in a continuous loop around the entire circumference, and the discharge direction is substantially a circle of the loop. Since the fuel gas flows in the circumferential direction, a smooth circumferential flow of the fuel gas occurs, and the air resistance is low. Moreover,
It is in a loop shape and is continuous over the entire circumference, the length of mixing with air becomes infinite, there is a mixing effect, and a sufficient and uniform mixing state is obtained.

しかも、気化器36の燃料ガス吐出部36bから燃料ガス
が、燃料バーナ27の燃料ガス入口部27dより区画プレー
ト44で区画された下側通路46に供給され、区画プレート
44の連通孔49から上側通路45に流れ込むため、区画プレ
ート44により燃料ガスの動圧が減衰されて静圧となり、
燃料バーナ27のノズル金網48に均一に作用するので、混
合気が二次空気として反応してできる炎が均一で安定し
たものとなる。
Further, the fuel gas is supplied from the fuel gas discharge portion 36b of the carburetor 36 to the lower passage 46 partitioned by the partition plate 44 from the fuel gas inlet portion 27d of the fuel burner 27,
Since it flows into the upper passage 45 from the communication hole 49 of 44, the dynamic pressure of the fuel gas is attenuated by the partition plate 44 to become a static pressure,
Since the gas uniformly acts on the nozzle wire net 48 of the fuel burner 27, the flame produced by the reaction of the air-fuel mixture as the secondary air becomes uniform and stable.

また、燃料バーナ27の吐出部では支持金網47とノズル
金網48との二重構造になっているため、燃料ガスの動圧
がさらに減衰されて静圧となり、炎が均一で安定し良好
な燃焼となる。
Further, since the discharge portion of the fuel burner 27 has a double structure of the supporting wire mesh 47 and the nozzle wire mesh 48, the dynamic pressure of the fuel gas is further attenuated to become a static pressure, so that the flame is uniform, stable and good combustion. Becomes

この燃料バーナ27及び水素バーナ26の上方位置には点
火装置50が設けられ、さらに燃焼温度を検出する温度検
出センサ51が設けられ、この温度検出センサ51からの温
度情報で装置の制御を行なうようになっている。
An ignition device 50 is provided at a position above the fuel burner 27 and the hydrogen burner 26, and a temperature detection sensor 51 for detecting a combustion temperature is provided. Control of the device is performed based on temperature information from the temperature detection sensor 51. It has become.

この燃料電池用改室装置の燃焼装置では、気化器36の
受熱部36aには供給ポンプ38の駆動で、燃料タンク5の
燃料が供給パイプ37を介して供給され、この受熱部36a
で燃料が水素バーナ26及び燃料バーナ27からなる燃焼部
28の加熱によって気化させて燃料ガスになる。その燃料
ガスは気化器36の連結部36cから燃料ガス吐出部36bへ流
れて、燃料バーナ27へ吐出されて一次空気と混合され、
さらに二次空気と反応して燃焼する。
In the combustion device of the fuel cell room changing apparatus, the fuel in the fuel tank 5 is supplied to the heat receiving portion 36a of the carburetor 36 through the supply pipe 37 by the drive of the supply pump 38.
Combustion unit whose fuel consists of hydrogen burner 26 and fuel burner 27
It is vaporized by the heating of 28 to become a fuel gas. The fuel gas flows from the connecting portion 36c of the carburetor 36 to the fuel gas discharging portion 36b, is discharged to the fuel burner 27 and is mixed with the primary air,
Further, it reacts with the secondary air and burns.

一方、水素バーナ26には燃料電池9から余剰の水素が
供給パイプ90から供給されて燃焼される。このように水
素バーナ26及び燃料バーナ27の燃焼によって、加熱部17
及び触媒層13が加熱され、この燃焼によって加熱室16で
生成された加熱ガスは加熱ガス通路15を経て加熱層14に
入り、その中心部から外側に向けてスパイラル状に流さ
れながら触媒層13を加熱し、最後に外周の排出部52から
大気へ排出される。
On the other hand, surplus hydrogen is supplied to the hydrogen burner 26 from the fuel cell 9 from the supply pipe 90 and burned. The combustion of the hydrogen burner 26 and the fuel burner 27 in this way causes the heating section 17
The heating gas generated in the heating chamber 16 by the combustion enters the heating layer 14 through the heating gas passage 15 and flows outward from the center thereof in a spiral shape while the catalyst layer 13 is heated. Is heated, and finally discharged from the outer discharge section 52 to the atmosphere.

この加熱部17には供給ポンプ31の駆動によって原料タ
ンク4から原料が供給され、この原料は加熱部17で気化
されて原料ガスとなって、連結パイプ18を介してパイプ
19から触媒層13へ供給される。この触媒層13で原料ガス
が反応して改質ガスが得られ、この改質ガスは改質ガス
出口部21から燃料電池9へ送られ、この燃料電池9で水
素を空気と反応させて水と電気を発生し、モータ等の負
荷22を駆動すると共に、蓄電池3へ充電する。
A raw material is supplied from the raw material tank 4 to the heating unit 17 by driving a supply pump 31, and the raw material is vaporized by the heating unit 17 to become a raw material gas, and the raw material gas is supplied through a connecting pipe 18.
From 19, it is supplied to the catalyst layer 13. The raw material gas reacts in the catalyst layer 13 to obtain a reformed gas. The reformed gas is sent from the reformed gas outlet 21 to the fuel cell 9, where the fuel cell 9 reacts hydrogen with air to produce water. To drive the load 22 such as a motor and to charge the storage battery 3.

第9図は燃料バーナの他の実施例の断面図である。 FIG. 9 is a sectional view of another embodiment of the fuel burner.

この実施例は、燃料バーナ27のノズル金網48を下部の
区画プレート44に当接するまで延ばしており、他は前記
実施例と同様に構成されている。このように、燃料バー
ナ27のノズル金網48を下部まで延ばすことで、ノズル金
網48が伝熱体となり、火炎部の熱を逃がすことができ、
簡単な構造で効果的な炎の逆流防止が可能になる。ま
た、支持金網47及びノズル金網48は、それぞれその両端
部47a,48aを区画プレート44に当接して設けられ、この
両端部47a,48aを区画プレート44に当接することで位置
決めがされ、これで燃料バーナ27の製造が容易になる。
In this embodiment, the nozzle wire mesh 48 of the fuel burner 27 is extended until it comes into contact with the lower partition plate 44, and the other configuration is the same as that of the previous embodiment. In this way, by extending the nozzle wire mesh 48 of the fuel burner 27 to the lower portion, the nozzle wire mesh 48 becomes a heat transfer body, and the heat of the flame portion can be released,
With a simple structure, it is possible to effectively prevent the backflow of the flame. The support wire mesh 47 and the nozzle wire mesh 48 are provided with their ends 47a, 48a in contact with the partition plate 44, respectively, and are positioned by contacting the ends 47a, 48a with the partition plate 44, whereby positioning is performed. The manufacture of the fuel burner 27 becomes easy.

第10図乃至第12図は燃料バーナの区画プレートの他の
実施例の平面図である。
10 to 12 are plan views of another embodiment of the partition plate of the fuel burner.

第10図の区画プレート60は燃料ガスの流れる方向に沿
って幅が広くなるスリット60aが形成され、第11図の区
画プレート61は同径の連通孔61aが燃料ガスの流れる方
向に沿って間隔が狭くなるように形成され、また第12図
の区画プレート62は燃料ガスの流れる方向に沿って径が
大きくなる連通孔62aが等間隔に形成されており、いず
れも燃料ガスが燃料バーナの下側通路から均等に上側通
路へ流れる。
The partition plate 60 in FIG. 10 is formed with a slit 60a that becomes wider along the direction in which the fuel gas flows, and the partition plate 61 in FIG. 11 has communication holes 61a of the same diameter spaced along the direction in which the fuel gas flows. The partition plate 62 in FIG. 12 is formed with communication holes 62a whose diameter increases in the fuel gas flow direction at equal intervals, and in each case, the fuel gas flows below the fuel burner. It flows uniformly from the side passage to the upper passage.

第13図乃至第15図はこの発明の燃焼装置の他の実施例
の概略図であり、第13図では燃料バーナ70と気化器71の
燃料ガス吐出部71aとが同一レベルで、燃料ガス吐出部7
1aが燃料バーナ70の内側の燃料ガス入口部70aから燃料
ガスを流入させるように配置されている。
13 to 15 are schematic views of another embodiment of the combustion apparatus of the present invention. In FIG. 13, the fuel burner 70 and the fuel gas discharge section 71a of the carburetor 71 are at the same level, and the fuel gas discharge is performed. Part 7
1a is arranged so that the fuel gas flows from the fuel gas inlet 70a inside the fuel burner 70.

第14図では燃料バーナ72と気化器73の燃料ガス吐出部
73aとが同様に同一レベルに配置されているが、燃料ガ
ス吐出部73aは燃料バーナ72の外側に配置され、燃料バ
ーナ72の外側の供給口部72aから燃料ガスを流入させ
る。
In FIG. 14, the fuel gas discharge sections of the fuel burner 72 and the carburetor 73 are shown.
Similarly, the fuel gas discharge portion 73a is disposed outside the fuel burner 72, and allows the fuel gas to flow from the supply port 72a outside the fuel burner 72.

第15図では燃料バーナ74に区画プレートが設けられて
おらず、供給口部74aが下側に形成され、この供給口部7
4aに配置された気化器75の燃料ガス吐出部75aから燃料
ガスが流入されるようになっている。このいずれの実施
例の場合でも、気化器71,73,75の燃料ガス吐出部71a,73
a,75aからの燃料ガスの吐出方向は、燃料バーナ70,72,7
4の円周方向となっている。
In FIG. 15, a partition plate is not provided in the fuel burner 74, and a supply port 74a is formed on the lower side.
The fuel gas is introduced from the fuel gas discharge part 75a of the carburetor 75 arranged at 4a. In any of these embodiments, the fuel gas discharge units 71a, 73 of the vaporizers 71, 73, 75
The discharge direction of the fuel gas from the fuel burners 70, 72, 7
4 is the circumferential direction.

このように燃料バーナと気化器との配置は、燃料燃焼
装置が備えられる装置の配置スペースを考慮して行なわ
れる。
As described above, the arrangement of the fuel burner and the carburetor is performed in consideration of the arrangement space of the device provided with the fuel combustion device.

なお、燃料バーナは前記のようなループ状の他に、例
えば楕円状または四角形状等のループ状に形成すること
ができる。
The fuel burner can be formed in a loop shape such as an elliptical shape or a square shape, in addition to the above-described loop shape.

[発明の効果] 前記したように、請求項1に記載の発明では、燃焼部
は、全周連続のループ状にされると共に混合気の噴出部
が設けられた燃焼バーナーとして形成され、燃料ガス吐
出部から気化された燃料ガスの燃料ガス入口部への吐出
方向をループの略円周方向としたから、気化器で気化さ
れた燃料ガスに円周方向の流れが生じ、しかも燃焼バー
ナのループ状で全周連続状態となり、空気と混合される
長さが長くなり、十分で均一な混合状態となる。
[Effect of the Invention] As described above, according to the first aspect of the present invention, the combustion portion is formed as a combustion burner having a continuous loop around the entire circumference and provided with an air-fuel mixture ejection portion, and is provided with a fuel gas. Since the direction of discharge of the fuel gas vaporized from the discharge portion to the fuel gas inlet is substantially in the circumferential direction of the loop, a circumferential flow of the fuel gas vaporized by the carburetor is generated, and the combustion burner loop is formed. In this state, the entire circumference is continuous, the length of mixing with the air is increased, and a sufficient and uniform mixing state is obtained.

請求項2に記載の発明では、燃焼部により触媒層と気
化器とを加熱することで、燃焼部が気化ヒータに兼用さ
れる分装置を小型化できる。
According to the second aspect of the present invention, by heating the catalyst layer and the vaporizer by the combustion section, the size of the distributing apparatus in which the combustion section also serves as the vaporization heater can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の燃焼装置を備える燃料電池用改質装
置を搭載した電気自動車の平面図、第2図はこの発明の
燃焼装置を備える燃料電池用改質装置の平面図、第3図
は第2図のIII−III断面図、第4図はこの発明の燃焼装
置の平面図、第5図は燃料バーナと気化器の組付けた状
態の平面図、第6図は第5図を矢印方向から視た側面
図、第7図は第5図のVII−VII断面図、第8図は燃料バ
ーナの展開図、第9図は燃料バーナの他の実施例の断面
図、第10図乃至第12図は燃料バーナの区画プレートの他
の実施例の平面図、第13図乃至第15図はこの発明の燃焼
装置の他の実施例の概略図である。 図中符号1は電気自動車、2は燃料電池装置、3は蓄電
池、4は原料タンク、5は燃料タンク、8は制御装置、
9は燃料電池、10は燃料電池用改質装置、12aは空気取
入口部、13は触媒層、16は加熱室、17は加熱部、19aは
スリット(原料ガス入口部)、21は改質ガス出口部、2
7,70,72,74は燃料バーナ、27dは燃料ガス入口部、28は
燃焼部、36,71,73,75は気化器、36aは受熱部、40は気化
ヒータ、36b,71a,73a,75aは燃料ガス吐出部、36cは連結
部である。
FIG. 1 is a plan view of an electric vehicle equipped with a fuel cell reforming device including the combustion device of the present invention, FIG. 2 is a plan view of a fuel cell reforming device including the combustion device of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line III-III of FIG. 2, FIG. 4 is a plan view of the combustion apparatus of the present invention, FIG. 5 is a plan view of a state where a fuel burner and a carburetor are assembled, and FIG. 7 is a sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 5, FIG. 8 is a developed view of the fuel burner, FIG. 9 is a sectional view of another embodiment of the fuel burner, FIG. 12 to 12 are plan views of another embodiment of the partition plate of the fuel burner, and FIGS. 13 to 15 are schematic views of another embodiment of the combustion apparatus of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes an electric vehicle, 2 denotes a fuel cell device, 3 denotes a storage battery, 4 denotes a raw material tank, 5 denotes a fuel tank, 8 denotes a control device,
9 is a fuel cell, 10 is a fuel cell reformer, 12a is an air inlet, 13 is a catalyst layer, 16 is a heating chamber, 17 is a heating section, 19a is a slit (source gas inlet), and 21 is reforming. Gas outlet, 2
7, 70, 72, 74 is a fuel burner, 27d is a fuel gas inlet, 28 is a combustion part, 36, 71, 73, 75 is a vaporizer, 36a is a heat receiving part, 40 is a vaporization heater, 36b, 71a, 73a, 75a is a fuel gas discharge part, and 36c is a connection part.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−26326(JP,A) 特開 昭61−171530(JP,A) 特表 平5−501379(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 8/02 - 8/06 H01M 8/06 F02M 27/02 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-3-26326 (JP, A) JP-A-61-171530 (JP, A) JP-A-5-501379 (JP, A) (58) Survey Field (Int.Cl. 7 , DB name) B01J 8/02-8/06 H01M 8/06 F02M 27/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】原料ガス供給源からの原料ガスが供給され
る原料ガス入口部と、供給される原料ガスを加熱により
反応させて得られる改質ガスを燃料電池へ送る改質ガス
出口部とを有する触媒層と、 空気を取り入れる空気取入口を兼ねるものであって、気
化された燃料ガスが供給される燃料ガス入口部を有し、
気化された燃料ガスと取り入れられた空気とを混合させ
た混合気を燃焼し前記触媒層を加熱する燃焼部と、 燃料供給源から供給される燃料液体を加熱して気化する
気化ヒータと、この気化された燃料ガスを前記燃料ガス
入口部へ供給する燃料ガス吐出部を有する気化器とを備
える燃料電池用改質装置において、 前記燃焼部は、全周連続のループ状にされると共に混合
気の噴出部が設けられた燃焼バーナーとして形成され、
前記燃料ガス吐出部から気化された燃料ガスの前記燃料
ガス入口部への吐出方向をループの略円周方向としたこ
とを特徴とする燃料電池用改質装置の燃焼装置。
A source gas inlet for supplying a source gas from a source gas supply source; and a reformed gas outlet for sending a reformed gas obtained by reacting the supplied source gas by heating to a fuel cell. Having a fuel gas inlet portion, which also serves as an air inlet for taking in air, and to which vaporized fuel gas is supplied,
A combustion section that burns a mixture obtained by mixing the vaporized fuel gas and the introduced air to heat the catalyst layer; a vaporization heater that heats and vaporizes a fuel liquid supplied from a fuel supply source; A reformer for a fuel cell, comprising: a vaporizer having a fuel gas discharge unit for supplying a vaporized fuel gas to the fuel gas inlet. Is formed as a combustion burner provided with an ejection portion of
A combustion apparatus for a reformer for a fuel cell, wherein a direction in which fuel gas vaporized from the fuel gas discharge section is discharged to the fuel gas inlet section is substantially a circumferential direction of a loop.
【請求項2】前記燃焼部の上方位置に、前記触媒層と前
記気化器を配置し、前記燃焼部により前記触媒層と前記
気化器とを加熱するように構成したことを特徴とする請
求項1に記載の燃料電池用改質装置の燃焼装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein said catalyst layer and said vaporizer are disposed above said combustion section, and said catalyst section and said vaporizer are heated by said combustion section. 2. The combustion device of the reformer for a fuel cell according to 1.
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