JP4556688B2 - 水素生成器 - Google Patents

Description

本発明は、正確な燃焼不良検知を行うようにＣＯセンサを配置した燃料電池の水素生成器に関するものである。

従来この種のＣＯセンサは、ガス給湯器等の燃焼室から出る排気ガスの流れを避ける排気トップの隅部空間の収容室内に収容され、この収容室の天井壁部にヒータを設け、ヒータよりとり結露が収容室の内壁に派生することを防止しているものがある（例えば特許文献１参照）。
特開平８−３５６５５号公報

しかしながら、前記従来の構成では、燃料電池システムから戻るオフガス（水素ガスやメタンの混合ガス）を燃料とする場合、オフガス中に含まれる水蒸気が多いので、その結露を防止しようとすると、ヒータでの加熱量が多くなり消費電力が増加するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、水素生成器の消費電力を増加させないで、加熱用バーナの燃焼不良検知を精度良く行うようにした水素生成器を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の水素生成器は、炭化水素系原料の改質反応により水素を含む改質ガスを生成する水素生成器と、この水素生成器の加熱用バーナと、この加熱用バーナの排気ガスの成分検知を行うＣＯセンサと、このＣＯセンサを臨ませ、前記水素生成器の排気ガス出口に連通して設けた排気ダクトと、この排気ダクトの一部に設けた排水部を備えたものである。

これによって、オフガス中に含まれる水蒸気とオフガスが燃焼して生成する水分が排気ガス中に多量に含まれても、排気ダクトに設けた排水部により、排気ダクト内の結露水を排出し、ＣＯセンサが結露水で浸水することなく、ＣＯ濃度検知の精度低下を防止することができる。

また、排気ガスの結露防止に余分な電力を消費しないので、燃料電池システムの省電力性を維持することができる。

本発明の水素生成器は、ＣＯセンサの排気ガス中の結露水の影響を防止して、水素生成器の加熱用バーナの燃焼不良検知を精度良く行うことがで、安全性を確保できる。

第１の発明は、炭化水素系原料の改質反応により水素を含む改質ガスを生成する水素生成器と、この水素生成器の加熱用バーナと、この加熱用バーナの排気ガスの成分検知を行うＣＯセンサと、このＣＯセンサを臨ませ、前記水素生成器の排気ガス出口に連通して設けた排気ダクトと、この排気ダクトの一部に設けた排水部を備えたことにより、オフガス中に含まれる水蒸気とオフガスが燃焼して生成する水分が排気ガス中に多量に含まれても、排気ダクトに設けた排水部により、排気ダクト内の結露水を排出し、ＣＯセンサが結露水で浸水することがなく、ＣＯ濃度検知の精度低下を防止することができる。

また、排気ガスの結露防止に余分な電力を消費しないので、燃料電池システムの省電力性を維持することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の排気ダクトは、水素生成器の排気ガス出口との接合部の下流に略垂直に立ち上げて設けた垂直通路と、この垂直通路の途中にＣＯセンサを臨ませたことにより、排気ダクトの内壁に付着する結露水が排気ダクトの下方に短時間で降下し、ＣＯセンサに滞留しないので、結露水の影響を防止することができる。

第３の発明は、特に、第１の発明または第２の発明の排気ダクトは、その通路の一方を水素生成器の排気ガス出口と接合部し、他方を熱交換器と接合したことにより、排気ガス中の水分を排気ダクトで結露水として分離し、更に熱交換器で凝縮水として分離するので、排熱を回収して燃料電池システムの熱効率を向上することができる。

第４の発明は、特に、第１〜３の発明のいずれかの発明の排気ダクトは、垂直通路の下流にジャバラ状の自在通路を設けたことにより、水素生成器の組み立て時またはメンテナンス時に排気ダクトの着脱が自在となり、短時間で作業を行うことができる。

第５の発明は、特に、第１〜４の発明のいずれかの発明の排気ダクトは、垂直通路の下流にＯリングでシールした着脱自在の継手を設けたことにより、水素生成器の組み立て時またはメンテナンス時に排気ダクトの着脱が自在となり、短時間で作業を行うことができる。

第６の発明は、特に、第１〜５の発明のいずれかの発明の排水部は、垂直通路の下部に設けたことにより、排気ダクト内の結露水を速やかに排出することができる。

第７の発明は、特に、第１〜６の発明のいずれかの発明の排水部は、一方を排気ダクトに接合し、他方を凝縮水タンクに接合する排水管で構成したことにより、排気ダクト内で回収した結露水を凝縮タンクに貯めて燃料電池システムの各部で再利用するので、燃料電池システムの熱効率を向上することができる。

第８の発明は、特に、第１〜７の発明のいずれかの発明の水素生成器を燃料電池システムに搭載するようにしたことにより、オフガス燃焼時の結露水の影響を防止するので、ＣＯセンサのＣＯ濃度検知精度の低下を防止し、燃料電池システムのＣＯ発生を防止して、安全性を確保することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における水素生成器の全体構成図である。

図２は、本発明の第１の実施の形態における水素生成器の要部拡大図である。

図１、図２において、１は、都市ガス（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）を原料として燃料電池システムに供給する水素を生成する水素生成器であり、２は、脱硫装置（図示なし）で処理を行った後の都市ガス（または、ＬＰＧまたは炭化水素系燃料）と水蒸気とからなる原料ガス、３は、ニッケルもしくはルテニウムを主成分とする触媒を充填した触媒層で、この触媒層３で原料ガス２を反応させることにより、水素と二酸化炭素および一酸化炭素からなる改質ガス４を生成する。この生成反応は７００℃程度の高温で生じる吸熱反応であるため、加熱用バーナ５により高温の燃焼ガスを供給して原料ガス２と触媒層３を加熱している。

加熱用バーナ５は、都市ガス６（またはＬＰＧ）や燃料電池システムから排出されるオフガス７（未反応水素ガス）、または都市ガス６（またはＬＰＧ）とオフガス７を混合して、燃料ガス８としてディストリビュータ９から噴出し、空気噴出部１０の周囲から空気１１を供給することにより、火炎１２を形成し燃焼を行う。円管状のディストリビュータ９の先端には、燃料ガス８を噴出する複数個のノズル１３がディストリビュータ９の円周方向に設けられ、燃料ガス８を放射状に噴出する構成としている。空気噴出部１０は、複数個の空気噴出孔１４を空気噴出部１０の側面に略直角に設けている。空気噴出部１０は、ディストリビュータ９を中心として、火炎１２の出口方向に徐々に拡大するようにカップ状に燃焼室１５を形成し、燃焼用の空気１１を燃焼室１５内に供給する構成としている。空気噴出孔１４は、上下方向の配列を千鳥状に設けている。ディストリビュータ９のノズル１３は、空気噴出部１０の空気噴出孔１４の最下段に設ける空気噴出孔１６とほぼ対向する位置になるように配置している。また、空気噴出部１０の底部には複数個の下部空気噴出孔１７を設け、ディストリビュータ９の軸方向と平行方向に空気１１の一部を噴出する構成としている。

１８は、空気１１を供給する空気室で、空気噴出部１０の周囲を囲む形で通路を構成している。 空気室１８の上流には、送風ダクト１９を介して送風手段２０が設けられている。送風手段２０は、空気１１を供給する送風機で構成され、羽根車には高圧を出せるターボファンやラジアルファン等を用い、それをモータで回転させるようにしている。制御部２１により送風手段２０のコントロールを行うようにしている。

２２は、加熱用バーナ５によって生じる火炎１２が触媒容器２３に直接触れることを避け、さらに燃焼ガス２４の流路を規定するための燃焼筒である。燃焼ガス２４は、触媒容器２３の周囲に沿って流れ、水素生成器１の外部に排出される。

２５は、ディストリビュータ９の中央に、ディストリビュータ９を貫通するように設ける挿入通路で、挿入通路２５は、ディストリビュータ９とは、隔離して構成され、燃料ガス８が進入することはない。２６は、挿入通路２５内に挿入する着火用の電極で、耐熱性のカンタル線やエスイット線で構成している。電極２６の周囲は、絶縁用の絶縁碍子２７で被覆されている。絶縁碍子２７は、耐熱性のアルミナ、シリカ等のセラミック材で形成し、その表面は、ガラス成分からなる釉薬が塗布されている。電極２６の先端は、燃焼室１５に臨み、ディストリビュータ９の天板２８に火花放電が飛ぶように、位置決めを行っている。

２９は、炎検知手段で、耐熱性のカンタル線やエスイット線でフレームロッドを構成し、火炎１２の有無を検知している。炎検知手段２９の周囲は、絶縁用の絶縁碍子３０で被覆されている。絶縁碍子３０は、耐熱性のアルミナ、シリカ等のセラミック材で形成し、その表面は、ガラス成分からなる釉薬が塗布されている。炎検知手段２９の先端は、燃焼室１５に臨み、曲率をもって屈曲し、空気噴出部１０の内壁に沿って、所定の間隙を有しながら、火炎１２中に臨むように位置を決められている。炎検知手段２９の装着は、空気噴出部１０の上部に設ける燃焼筒２２の下部の一部を拡管して設ける空間３１から炎検知手段２９の先端を延長して、空気噴出部１０の内壁に沿って臨ませている。制御部２１の指示により、炎検知手段２９に交流もしくは直流の電圧を印加して、火炎１２中のイオン電流を検知している。炎検知手段２９のデータは、電圧値または電流値として判定を行っている。

３２は、触媒容器２３の周囲に設けられた排ガス通路で、燃焼ガス２４が触媒容器２３に沿って流れるように水素生成器１の上方に出口３３を設け、燃焼ガス２４を水素生成器１の外部に排気ガス３４として排出している。出口３３には、耐熱材料で構成された筒状の排気ダクト３５が連接されている。（排気ダクト３５は、排気ガス３４の成分や水蒸気の腐食に耐えるようにステンレス、例えばＳＵＳ３１０Ｓ等で製作されている）この排気ダクト３５の他方は、熱交換器（図示無し）に連結し、排気ガス３４の熱を回収し、熱効率の低下を防止している。

３６は、排気ダクト３５の途中に設けたＣＯセンサで、排気ダクト３５に臨まされた検知部分に排気ガス３４の一部を取り込んで、成分を直接測定している。ＣＯセンサ３６は、接触燃焼式のＣＯセンサで構成し、高温の排気ガス３４中のＣＯ濃度を測定して、その信号を制御器２１に送る。制御器２１では、信号の大きさにより火炎１２から発生するＣＯ量を換算して燃焼状態を評価し、ＣＯ量が所定の閾値超えて燃焼状態が不良と判定できた時に燃料ガス８の供給を停止し、加熱用バーナ５を停止させる指示を行うようにしている。ＣＯセンサ３６は、排気ダクト３５に装着するときにその先端の検知部分を排気ダクト３５に挿入し、信号や電源の接続部分は、外部に露出し放熱を促進して温度上昇を防止している。また、接触燃焼式では、排気ガス３４中のＣＯを検知部分で触媒燃焼させその温度上昇を電気抵抗に変換して電圧出力として取り出すようにしている。

排気ダクト３５は、水素生成器１の出口３３に連接する部分の下流に垂直またはそれに近い角度で立ち上げた垂直通路３７を設けている。この垂直通路３７の下流には、傾斜を設けた傾斜通路３８が設けられ、その端部が熱交換器（図示なし）に接合するような角度で構成している。ＣＯセンサ３６は、この垂直通路３７の側壁に水平またはそれに近い角度で装着され、先端の検知部分が垂直通路３７内に臨まされている。垂直通路３７の下部には、排水部３９が設けられ、排気ダクト３５内の結露水を排気ダクト３５の外に排出し、排気ダクト３５内に結露水が溜まらないようにしている。排水部３９の位置は、垂直通路３７の最下端に取り付け下方に結露水を排出するか、または側壁の下部に取り付け横方向に結露水を排出するというような配置にしている。ＣＯセンサ３６の垂直通路３７への装着は、耐熱性のパッキン４０を介して行われ、排気ガス３４の漏れを防止するようにしている。パッキン４０は、繊維状のセラミックやテフロン（登録商標）等の耐熱樹脂で構成されている。また、ＣＯセンサ３６の排気ダクト３５への取り付けは、ＣＯセンサ３６に設けられている取り付けフランジをとも締めする形でパッキン４０を挟み込んで装着されている。このとき、排気ダクト３５側には、ＣＯセンサ３６の取り付けフランジを受けるフランジ部を溶接するか、またはフランジ部分を有する金属のバンドを設けている。

水素生成器１と排気ダクト３５に周囲は、グラスウールや繊維状のセラミック等の断熱部４１で覆われ、水素生成器１の放熱を防止するようにしている。また、断熱部４１により、排気ダクト３５の温度低下も防止され、結露水の発生を軽減するようにしている。排気ダクト３５の周囲の断熱部４１の中で、ＣＯセンサ３６の装着部分は、ＣＯセンサ３６の電源線や信号線が通る部分に開放部分４２を設け、放熱することで、ＣＯセンサ３６の温度が過剰に上昇しないようにしている。

以上のように構成された水素生成器について、以下その動作、作用を説明する。

まず、起動時は、制御部２１により送風手段２０を作動し、燃焼用の空気１１を送風する。空気１１は、送風ダクト１９を通り空気室１８に流入し、空気噴出部１０の空気噴出孔１４から燃焼室１５に供給される。ここで、ディストリビュータ９のノズル１３から燃焼速度や流量の異なる都市ガス６（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）の燃料ガス８を噴出すると、このディストリビュータ９から放射状に噴出された燃料ガス８と略対向する最下段の空気噴出孔１６から供給された空気１１とが衝突し混合する。この時、ディストリビュータ９の中央に、ディストリビュータ９を貫通するように設ける挿入通路２５から燃焼室１５に臨ませた電極２６により、火花放電が行なわれ、燃料ガス８に着火が行なわれる。燃料ガス８は空気噴出部１０の開口部方向へ流れて行くが、空気噴出部１０の形状を図示したようにカップ状としているため、燃料ガス８の流路断面積が連続的に拡大し、それによって燃料ガス８の流速が減少し、その流速が都市ガス６の燃焼速度と同等またはそれ以下となった場所で、部分的な予混合の火炎１２を生じて燃焼する。この燃焼により水素生成器１の触媒層３を加熱し、改質反応を促進し水素ガスを発生させる。

また、発電時は、水素生成器１から燃料電池システム（図示なし）に供給された水素ガスの残りとして排出されるオフガス７（未反応水素ガス）を燃料ガス８として使用し、水素生成器１の触媒層３を加熱し、改質反応を促進していく。

これらの排気ガス３４は、水素生成器１の排ガス通路３２から出口３３を介して排気ダクト３５の垂直通路３７に導かれ、傾斜通路３８と熱交換器（図示なし）を通過して燃料電池システムの外部に排出される。

このとき、垂直通路３７に設けたＣＯセンサ３６で排気ガス３４中のＣＯ濃度を連続測定し、火炎１２の状態を評価する。例えば、送風手段２０が排気閉塞や給気閉塞により火炎１２が空気不足になりＣＯを発生すると、ＣＯセンサ３６で検知してその信号を制御器２１に送る。制御器２１では、その信号が所定の値（例えばＪＩＳ等で規定されるＣＯの最大排出量に相当する信号による閾値）を超える時は、加熱用バーナ５の燃焼状態を不良と判定し、加熱用バーナ５を停止させる指示を行う。また、制御器２１は、水素生成器１や燃料電池システムに対しても停止動作の指示を行うようにしている。また、気温の低下や燃料ガス８の供給不良による供給量の減少により、火炎１２が空気過剰になりＣＯを発生しても、同じように排ガスセンサ３６の信号の評価を行い、燃焼状態の判定を行うようにしている。

このとき、排気ガス３４中に水蒸気が多く含まれると、排気ダクト３５の内壁で結露し、その結露水が垂直通路３７や傾斜通路３８を伝わり垂直通路３７の下部に溜まると、排水部３９から排気ダクト３５の外に排出され、排気ダクト３５の閉塞やＣＯセンサの浸水を防止して、加熱用バーナ５の安定燃焼を維持しながら、燃焼不良検知の精度を向上している。

ＣＯセンサ３６は、水素生成器１が作動している間は連続通電され、安定したＣＯ濃度検知性能を維持するようにしている。

以上のように、本実施の形態においては、水素生成器１の排気ガス３４の出口３３に連通して設けた排気ダクト３５に排水部３９を設けたので、オフガス７中に含まれる水蒸気とオフガス７が燃焼して生成する水分が排気ガス３４中に多量に含まれても、排気ダクト３５に設けた排水部３９により、排気ダクト３５内の結露水を排出し、ＣＯセンサ３６が結露水で浸水することなく、ＣＯ濃度検知の制度低下を防止することができる。

また、排気ガス３４の結露防止に余分な電力を消費しないので、燃料電池システムの省電力性を維持することができる。

また、ＣＯセンサ３６の信号から加熱用バーナ５の燃焼状態が不良と判定できた時に加熱用バーナ５を停止させる制御器２１を備えたので、燃焼用空気１１の変動や燃料ガス８の変動により火炎１２が燃焼不良になった時に、ＣＯセンサ３６により排気ガス３４の成分を直接測定し、精度良く加熱用バーナ５を停止し、水素生成器１の安全性を確保することができる。

また、ＣＯセンサ３６は、接触燃焼式を採用しているので、高温の排ガス３４中のＣＯ濃度を測定でき、加熱用バーナ５がどのような燃料ガス８で燃焼しても、また燃料ガス８の流量が変化して排気ガス３４の温度が高低しても燃焼状態の評価を行うことができる。

また、ＣＯセンサ３６は、作動温度が３８０〜４００℃と高く、連続作動しているので、水蒸気量の多いオフガス７の排気ガス３４中でも水蒸気の影響を受けないでＣＯ濃度の測定を行うことができる。

また、ＣＯセンサ３６は、接触燃焼式を採用しているので、排気ガス３４中の水素成分にも感度があるので、オフガス７の燃焼状態が変化して、燃料ガス８中の水素が多量にスリップしても加熱用バーナ５の燃焼不良として判定し、安全性を確保することができる。

（実施の形態２）
図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態における水素生成器１の要部を示す構成図と断面図である。

図２において、排気ダクト３５は、水素生成器１の排気ガス３４の出口３３との接合部の下流に略垂直に立ち上げて設けた垂直通路３７と、この垂直通路３７の途中にＣＯセンサ３６を臨ませて構成している。排気ガス３４は、排気ダクト３５の内部を下方から上方に移動するように構成している。

以上のように構成された燃焼装置について、以下その動作、作用について説明する。

排気ダクト３５の内壁に水蒸気が結露し、結露水として内壁を伝わって、降下しても垂直通路３７にＣＯセンサ３６を臨ませているので、垂直の内壁を結露水が短時間で下方に移動し、ＣＯセンサ３６に付着し、滞留することが無く、ＣＯセンサ３６の内部に結露水が浸入してＣＯ濃度検知の性能を低下させないようにしている。

また、排気ガス３４は、垂直通路３７の下部から流入し、上昇しながら移動し、結露水の降下を押さえ込みながら分散させ、結露水が排気ダクト３５の局部に集中しないようにしている。

以上のように、本実施の形態においては、排気ダクト３５の内壁に付着する結露水が排気ダクト３５の下方に短時間で降下し、ＣＯセンサ３６に浸入しないので、結露水の影響を防止することができ、ＣＯ濃度検知の性能を正常に維持することができる。

また、排気ガス３４の流れを垂直通路３７の下部から上昇させるので、結露水が局部に集中せず、ＣＯセンサ３６への結露水の落下を防止することができる。

また、ＣＯセンサ３６は、接触燃焼式を採用しているので、作動温度が３８０〜４００℃と高く、連続作動しているので、結露水の除去は難しいが、水蒸気量の多いオフガス７の排気ガス３４中でも水蒸気の影響を受けないでＣＯ濃度の測定を行うことができる。

（実施の形態３）
図３本発明の第３の実施の形態における水素生成器１を示す断面図である。

図３において、排気ダクト３５は、その通路の一方を水素生成器１の排気ガス３４の出口３３と接合部し、他方を熱交換器４３と接合した構成にしている。

以上のように構成された燃焼装置について、以下その動作、作用について説明する。

排気ガス３４中の水蒸気は、一部が排気ダクト３５で結露水として分離する。他のものは、排気ダクト３５の下流に設けた熱交換器４３で排気ガス３４の温度を低下させることで、凝縮水として分離され、水蒸気を取り除かれた排気ガス３４が燃料電池システムの外部に輩出される。凝縮水は、凝縮水タンク（図示なし）で回収され、燃料電池システム内で再利用される。

以上のように、本実施の形態においては、排気ガス３４中の水分を熱交換器４３で凝縮水として分離するときに、排熱を回収して貯湯タンク（図示無し）用の湯を再加熱して、燃料電池システムの熱効率を向上することができる。

また、回収した凝縮水を冷却水等に再利用できるので、省資源化を図ることができる。

（実施の形態４）
図４は、本発明の第４の実施の形態における水素生成器１を示す断面図である。

図４において、排気ダクト３５は、垂直通路３７の下流にジャバラ状の自在通路４４を設けた構成にしている。自在通路４４は、排気ガス３４の成分や水蒸気の腐食に耐えるために、ステンレス製の筒の肉厚部分を波型に成型し、破断しないで曲げられるように構成している。垂直数路３７と自在通路４４は、溶接で結合され、排気ガス３４が漏れないようにしている。

以上のように構成された水素生成器１について、以下その動作、作用について説明する。

ジャバラ状の自在通路４４により、水素生成器１を燃料電池システムに組み込む時に、例えば、熱交換器４３との結合では、自在通路４４の端部を動かすことができ、短時間で位置合わせを行い、作業を終了するようにしている。

以上のように、本実施の形態においては、排気ダクト３５は、垂直通路３７の下流にジャバラ状の自在通路４４を設けたので、水素生成器１の組み立て時またはメンテナンス時に排気ダクト３５の着脱が自在となり、短時間で作業を行うことができる。

また、自在通路４４で、位置あわせを行えるので、組み立て上のばらつきを修正でき、燃料電池システムの他の部品、例えば熱交換器４３等の再組み立てを行う必要が無く、作業効率の低下を防止することができる。

（実施の形態５）
図５は、本発明の第５の実施の形態における水素生成器１を示す断面図である。

図５において、排気ダクト３５は、垂直通路３７の下流にＯリング４６でシールした着脱自在の継手４５を設けた構成にしている。垂直通路３７の端部を傾斜させ位置あわせを行い、この端部または継手４５の端部側にＯリング４６を装着し、そこで垂直通路３７と継手４５を結合するときにシールし、排気ガス３４が漏れないようにして、継手４５側を回転できるようにしている。継手４４は、排気ガス３４の成分や水蒸気の腐食に耐えるために、ステンレス製の筒で構成し、Ｏリング４６は、テフロン（登録商標）等の耐熱性の材料で形成している。

以上のように構成された水素生成器１について、以下その動作、作用について説明する。

継手４５により、水素生成器１を燃料電池システムに組み込む時に、例えば、熱交換器４３との結合では、継手４５を垂直通路３７に対して回転することができ、短時間で位置あわせを行い、作業を終了するようにしている。

以上のように、本実施の形態においては、排気ダクト３５は、垂直通路３７の下流にＯリング４６でシールした着脱自在の継手４５を設けたので、水素生成器１の組み立て時またはメンテナンス時に排気ダクト３５の着脱が自在となり、短時間で作業を行うことができる。

また、継手４５で、位置あわせを行えるので、組み立て上のばらつきを修正でき、燃料電池システムの他の部品、例えば熱交換器４３等の再組み立てを行う必要が無く、作業効率の低下を防止することができる。

（実施の形態６）
図２は、本発明の第６の実施の形態における水素生成器１を示す断面図である。

図２において、排水部３９は、垂直通路３７の下部に設けた構成にしている。排水部３９の位置は、垂直通路３７の最下端に取り付け下方に結露水を排出するか、または側壁の下部に取り付け横方向に結露水を排出するというような配置にしている。

以上のように構成された水素生成器１について、以下その動作、作用について説明する。

排気ダクト３５内に結露した水蒸気は、結露水となって垂直通路３７の内壁を伝わって降下し、垂直通路３７の下部に到達し、そこに溜まる。その水量が所定の量になるとその水圧（水圧以外に排気ガス３４の圧力や毛細管の作用もある）により排出部３９から押し出され、排出される。排気ダクト３５に垂直通路３７を設けたので、結露水を短時間で、垂直通路３７の下部に集め、他の内壁部分に結露水を滞留させないようにしている。

以上のように、本実施の形態においては、排水部３９は、垂直通路３７の下部に設けたことにより、排気ダクト３５内の結露水を速やかに排出することができる。

結露水がＣＯセンサ３６に浸入しないので、ＣＯ濃度検知性能の低下を防止することができる。

なお、排気ダクト３５から結露水が水素生成器１の排気ガス３４の出口３３に逆流しないように、垂直通路３７の下部の底面を出口３３よりも下に設けることも可能である。

（実施の形態７）
図６は、本発明の第７の実施の形態における水素生成器１を示す断面図である。

図６において、排水部３９は、一方を排気ダクト３５に接合し、他方を凝縮水タンク４７に接合する排水管４８で構成している。

以上のように構成された水素生成器１について、以下その動作、作用について説明する。

排気ダクト３５内で形成した結露水は、排気ダクト３５の下部に溜まり、排水部３９から配水管４８を介して凝縮水タンク４７に送られ、その結露水は、燃料電池システムの各部で使用する水（例えば、スタック（図示無し）の冷却や水素生成器１の触媒層３への供給等）に使用している。

以上のように、本実施の形態においては、排水部３９は、一方を排気ダクト３５に接合し、他方を凝縮水タンク４７に接合する排水管４８で構成したことにより、排気ダクト３５内で回収した結露水を凝縮タンク４７に貯めて燃料電池システムの各部で再利用するので、省資源化を図ることができる。

また、結露水を燃料電池システムの外部に放出しないので、放熱を防止でき燃料電池システムの熱効率を低下させないようにできる。

（実施の形態８）
図７は、本発明の第８の実施の形態における水素生成器１を搭載した燃料電池システム４９を示す全体構成図である。

図７において、水素生成器１を燃料電池システム４９に搭載するようにしている。

以上のように構成された水素生成器１について、以下その動作、作用について説明する。

オフガス７中に含まれる水蒸気とオフガス７が燃焼して生成する水分が排気ガス３４中に多量に含まれて、排気ダクト３５内に溜まっても、排気ダクト３５に設けた排水部３９から排気ダクト３５内の結露水を常時排出し、ＣＯセンサが結露水で浸水しないようにしている。

以上のように、本実施の形態においては、水素生成器１を燃料電池システム４９に搭載するようにしたことにより、オフガス７燃焼時の結露水の影響を防止するので、ＣＯセンサ３６のＣＯ濃度検知精度の低下を防止し、燃料電池システム４９のＣＯ発生を防止して、安全性を確保することができる。

また、排気ガス３４の結露防止に余分な電力を消費しないので、燃料電池システム４９の省電力性を維持することができる。

以上のように、本発明にかかる水素生成器１は、その排気ガス３４中に水蒸気を多く含むオフガス７の燃焼不良検知を行えるので、そのＣＯセンサ３６の取り付け方法は、ガス給湯器等で、燃焼量が小さく結露の多いものにも適用することができる。

本発明の実施の形態１の水素生成器の断面図 （ａ）本発明の実施の形態１、２、６における水素生成器の要部拡大図（ｂ）同器の要部断面図 本発明の実施の形態３における水素生成器の要部拡大図 本発明の実施の形態４における水素生成器の要部拡大図 本発明の実施の形態５における水素生成器の要部拡大図 本発明の実施の形態７における水素生成器の要部拡大図 本発明の実施の形態８における水素生成器の要部拡大図

符号の説明

１ 水素生成器
５ 加熱用バーナ
３３ 出口
３４ 排気ガス
３５ 排気ダクト
３６ ＣＯセンサ
３７ 垂直通路
３８ 傾斜通路
３９ 排水部
４３ 熱交換器
４４ 自在通路
４５ 継手
４６ Ｏリング
４７ 凝縮水タンク
４８ 排水管
４９ 燃料電池システム

Claims (8)

1. 炭化水素系原料の改質反応により水素を含む改質ガスを生成する水素生成器と、この水素生成器の加熱用バーナと、この加熱用バーナの排気ガスの成分検知を行うＣＯセンサと、
   このＣＯセンサを臨ませ、前記水素生成器の排気ガスの出口に連通して設けた排気ダクトと、この排気ダクトの一部に設けた排水部を備えた水素生成器。
2. 排気ダクトは、水素生成器の排気ガスの出口との接合部の下流に略垂直に立ち上げて設けた垂直通路と、この垂直通路の途中にＣＯセンサを臨ませた請求項１に記載の水素生成器。
3. 排気ダクトは、その通路の一方を水素生成器の排気ガスの出口と接合し、他方を熱交換器と接合した請求項１または２に記載の水素生成器。
4. 排気ダクトは、垂直通路の下流にジャバラ状の自在通路を設けた請求項１〜３のいずれか１項に記載の水素生成器。
5. 排気ダクトは、垂直通路の下流にＯリングでシールした着脱自在の継手を設けた請求項１〜４のいずれか１項に記載の水素生成器。
6. 排水部は、垂直通路の下部に設けた請求項１〜５のいずれか１項に記載の水素生成器。
7. 排水部は、一方を排気ダクトに接合し、他方を凝縮水タンクに接合する排水管で構成した請求項１〜６のいずれか１項に記載の水素生成器。
8. 燃料電池システムに搭載するようにした請求項１〜７のいずれか１項に記載の水素生成器。

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