JP4588309B2 - 燃料改質装置の燃焼装置 - Google Patents

Description

本発明は燃料改質装置の燃焼装置に関するものである。

一般に、燃料電池は、水の電気分解とは逆に水素と酸素を結合させて、その時に発生する電気と熱を取り出すものであり、その発電効率の高さや環境への適合性から、家庭用燃料電池コージェネレーションシステムや燃料電池自動車としての開発が盛んに行われているが、そうした燃料電池の燃料となる水素は、ナフサ、灯油等の石油系燃料や都市ガス等を改質器で改質して製造される。

図６は改質器が設けられる設備の一例として、定置式の固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）の全体系統を表わすものであって、１は改質器、２は改質器１から排出される排ガスの熱により水を蒸発させて水蒸気を発生させる水蒸発器、３は前記排ガスの熱によりナフサ等の原燃料を気化させる原燃料気化器、４は改質器１へ供給する原料ガスの脱硫を行う脱硫器、５は改質器１で改質した改質ガスを冷却水で所要温度（およそ２００〜２５０℃前後）に温度降下させＣＯとＨ₂ＯをＣＯ₂とＨ₂に変換する低温シフトコンバータ、６は低温シフトコンバータ５を通過した改質ガスを冷却水で冷却し酸化反応によってＣＯを除去する選択酸化ＣＯ除去器、７は選択酸化ＣＯ除去器６を通過した改質ガスを加湿する加湿器、８はカソード８ａとアノード８ｂを有する固体高分子型燃料電池である。

図６に示される設備においては、水が水蒸発器２で水蒸気とされ、且つナフサ等の原燃料が原燃料気化器３で気化されて原料ガスとされ、前記水蒸気を混合した原料ガスが脱硫器４へ導かれ、該脱硫器４で脱硫された原料ガスが改質器１へ導かれ、該改質器１で改質された改質ガスが低温シフトコンバータ５と選択酸化ＣＯ除去器６と加湿器７とを介して固体高分子型燃料電池８のアノード８ｂへ導かれると共に、空気が加湿器７を介して固体高分子型燃料電池８のカソード８ａへ導かれ、発電が行われるようになっており、又、前記アノード８ｂから排出されるアノードオフガスは、改質器１における燃料ガスとして再利用される一方、前記カソード８ａから排出される水は、固体高分子型燃料電池８と選択酸化ＣＯ除去器６と低温シフトコンバータ５それぞれの冷却水、並びに原料ガスに混合される水蒸気の一部として用いられるようになっている。

従来、前記改質器１と、その関連機器としての水蒸発器２、原燃料気化器３、脱硫器４、低温シフトコンバータ５、及び選択酸化ＣＯ除去器６は、燃料改質装置として一つのユニットにまとめられており、斯かる燃料改質装置としては、例えば特願２００２−１４０１４９号明細書で開示したバーナ燃焼タイプの装置が提案されている。

而して、斯かる燃料改質装置は図７、図８に示され、図中、図６に示すものと同一の符号を付した部分は同一のものを表わしている。図７、図８に示す燃料改質装置では、改質器１とその関連機器（水蒸発器２、原燃料気化器３、脱硫器４、低温シフトコンバータ５、及び選択酸化ＣＯ除去器６）とからなるユニットに対し、内筒９ａと外筒９ｂとの間に真空の断熱層９ｃが形成される真空断熱容器９を被せて覆うことにより、燃料改質装置を構成するようにしている。

上記図示例の場合、前記真空断熱容器９の内筒９ａ自体を改質器１の一部として利用するようにし、該内筒９ａの内部における中心部に、燃焼装置１０から噴射される燃焼ガスが流通する炉筒１１を配置すると共に、該炉筒１１と前記内筒９ａとの間に燃焼ガスの流路１２を形成し、該流路１２内に、内部に改質触媒（図示せず）が装填され原料ガスを流通させてその改質を行うための複数（図８の例では六本）の改質管１３を並設し、改質器１を構成するようにしてある。なお、前記改質管１３は、内管１３ａと外管１３ｂとからなる二重管構造としてあり、原料ガスを内管１３ａと外管１３ｂとの間に形成される空間内を上昇させて前記燃焼ガスと熱交換させた後、その上端で折り返して内管１３ａ内の空間を下降させるようにしてある。

前記改質器１の炉筒１１は、ベースプレート１４から立設されたベース内筒１６の上端部に連結配置してあり、ベースプレート１４の外周端縁から立上がる長さの短いベース外筒１５の上端部に対し、前記真空断熱容器９の下端部を図示していないボルト・ナット等の締結手段により着脱自在となるよう気密に接続し、前記ベースプレート１４とベース内筒１６とベース外筒１５と真空断熱容器９の内筒９ａとで画成され且つ前記燃焼ガスの流路１２に連通する筒状の空間１７内に、前記改質器１の関連機器としての水蒸発器２、原燃料気化器３、脱硫器４、低温シフトコンバータ５、及び選択酸化ＣＯ除去器６を配設するようにしてある。

前記ベース内筒１６の内部には、前記燃焼装置１０へ空気を供給するための空気流路１８を形成すると共に、その軸心部に、前記燃焼装置１０へアノードオフガス等の燃料ガスを供給するための燃料ガス供給管１９を配設し、又、起動時或は定常の燃焼時には、燃焼用燃料供給管２０から前記燃焼装置１０へ燃焼用燃料を供給するようにしてある。

図７、図８の燃料改質装置においては、真空断熱容器９をユニットに被せるだけで断熱層９ｃの施工が行われるため、断熱層９ｃの施工の手間が大幅に軽減され、しかも、改質器１内の触媒交換や点検等のメンテナンスの際には、真空断熱容器９を開放するだけで済み、迅速に作業を行うことができる。

又、容器として内筒９ａと外筒９ｂとの間に真空の断熱層９ｃが形成される真空断熱容器９を採用しているため、断熱性能が極めて高くなり、断熱層９ｃの容積が低減され、装置を小型化することが可能となる一方、放散熱量が抑えられ、熱効率の向上にも役立つこととなる。

更に、真空断熱容器９の内筒９ａ内部を改質器１の燃焼ガスの流路１２としているため、装置全体の構造が単純となり、コストダウンにつながり、更に、前記改質器１を、燃焼装置１０から噴射される燃焼ガスが流通する炉筒１１と、該炉筒１１と真空断熱容器９の内筒９ａとの間に形成される燃焼ガスの流路１２に並設され且つ内部に改質触媒が装填され原料ガスを流通させてその改質を行うための複数の改質管１３とから構成してあるため、改質管１３の多管化と燃焼装置１０での高温燃焼による放射伝熱利用により改質器１の全長を短くすることが可能となり、これに伴って、水蒸発器２、原燃料気化器３、脱硫器４、低温シフトコンバータ５、選択酸化ＣＯ除去器６等の関連機器を改質器１の下側に配置でき、燃料改質装置の高さを低くすることができる。

なお、通常運転時には、改質器１には原燃料から生成した原料ガスが供給され、アノードオフガスである燃料ガスを燃焼させた燃焼ガスは、改質器１と、水蒸発器２並びに原燃料気化器３において原料ガスと熱交換し、およそ２００℃程度に温度が下がり、低温シフトコンバータ５や選択酸化ＣＯ除去器６における反応の温度レベルになるため、前記燃焼ガスの流路となる筒状の空間１７内に低温シフトコンバータ５や選択酸化ＣＯ除去器６等の反応器を剥き出しで配置しても不要な熱交換が起こる心配はない。

こうして、装置の小型化並びに熱効率向上を図ることができ、更に、断熱層９ｃの施工の手間を大幅に低減し得、メンテナンスも容易に行うことができる。

なお、先行技術文献としては例えば特許文献１があるが、本件とは直接関係がない。
特開２００３−２０２０３号公報

上述のように、図７、図８に示すバーナ燃焼式の燃料改質装置は、高性能でメンテナンスが容易であり、種々の優れた利点を有する。しかし、燃料改質装置の起動時には、燃焼装置に導入された起動用の燃料に点火を行う必要があり、点火にはスパークロッドが必要となる。又、スパークロッドに給電を行うためには、例えば、ＡＣ７０００Ｖという高電圧の電流を給電するためのケーブルを敷設しなければならない。

しかしながら、図７、図８に示す燃料改質装置の場合には、通常はケーブルは改質器１の地上高さの低い底部から内部に敷設されるため、高温の改質器１内を通す必要があり、ケーブルの被覆材の材質の選定が難しくなる。又、燃料電池発電システムを設置する場所によっては、地上高さの低い位置にある電気部品に防爆部品を使用する必要があり、容器の底部でのケーブル貫通に、大掛かりな防爆継手を用いる必要がある。

本発明は、上述の実情に鑑み、ケーブルを高温の改質器内に敷設しても、ケーブルの被覆材の材質を問わないようにし、電気部品として防爆部品を不用とした燃料改質装置の燃焼装置を提供することを目的としてなしたものである。

請求項１の発明は、
燃焼ガスを容器の内筒内に配置した炉筒内に上昇させると共に上昇してきた燃焼ガスを前記炉筒と内筒との間の改質管が収納された流路に下降させ、昇降する燃焼ガスにより前記改質管内を流れる原料ガスを改質し得るようにした燃料改質装置の燃焼装置であって、
該燃焼装置は、
空気が送給されるようにした管体の前記炉筒下部に対する接続部の近傍に収納されると共に、起動用の燃料及び空気が導入されるように形成され、しかも、底部が閉塞板により閉塞されたバーナコーンと、
該バーナコーンに前記起動用の燃料を供給し得るよう、前記閉塞板に接続された燃料ガス供給管と、
前記バーナコーン内に収納されてバーナコーン内周面との間、及び前記閉塞板並びに燃料ガス供給管の上端との間に所定の間隔が形成されるよう配置された中子と、
前記バーナコーンに導入された起動用の燃料に点火を行うよう、上端が前記閉塞板に形成した隙間からバーナコーン内に突出したスパークロッドと、
前記閉塞板の下面に設けられて前記スパークロッドが挿入されると共に、前記閉塞板に形成された隙間を覆い且つ点火用の空気を導入する小孔が形成されて前記管体内に配置された遮蔽体と、
前記スパークロッドに給電を行うよう、前記管体内に敷設されたケーブルとを備え、
前記閉塞板に形成された隙間からバーナコーン内に導入される空気の量が点火に必要な最小限となるよう構成したものである。

請求項２の発明においては、
前記中子は、
下部側に形成された太径円筒状部と、
該太径円筒状部の上端に繋がり、上方へ行くに従い太径円筒状部よりも小径となるようテーパが付されたテーパ状部と、
該テーパ状部の上端に繋がり、テーパ状部の上端と同一径の小径円筒状部により形成されている。

本発明においては、燃料改質装置の起動時には、バーナコーン内に起動用の燃料が導入されると共に、スパークロッドの先端が挿入される隙間からは点火に必要な量の空気がバーナコーン内に導入され、管体内に敷設されたケーブルからスパークロッドに対し給電が行われ、スパークロッドのスパークにより燃料に点火が行われる。

本発明の請求項１、２に記載の燃料改質装置の燃焼装置によれば、下記のごとき種々の優れた効果を奏し得る。
Ｉ）点火用のスパークロッドに給電を行うケーブルを高温の改質器内に敷設する場合に、ケーブルは燃焼装置に空気を送給する管体内を通すことができ、且つ空気にはケーブルに結露を生じさせるほどの湿分がなく結露の心配がない。このため、ケーブルの被覆材の材質が問題となることはなく、ケーブルは裸線とすることができるため、コストが安価で、信頼性が向上する。
ＩＩ）最終的なケーブルの貫通部は改質器底部に限定されず、空気を送給するための管体の任意の位置に設定することが可能である。改質器を組立てる都合上、管体内でケーブルの接続が必要となった場合でも、管体は改質管から隔離され、内部には必ず空気による内圧があるため、「内圧防爆」の考え方を適用することができ、ケーブル接続の手段は適宜の手段で自由に行うことができ、更に、ケーブルの貫通位置を任意に設定することができるため、地上高さの低い位置での防爆構造が指定されたような場所に設置する場合においても、電気部品として大型で高価な防爆継手は不用となる。
ＩＩＩ）スパークロッドは遮蔽体に挿入されると共に、スパークロッドの先端が挿通される隙間は遮蔽体により覆われているため、隙間からバーナコーンに流入する空気の量は点火に必要な最小限の量に限定することができ、又大量の空気が隙間からバーナコーン内に流入することがないため、保炎スペース内での燃料ガス及び燃焼用燃料の混合気の拡散量が周方向に一定となり、これにより燃焼装置は定常の燃焼時においても安定した燃焼を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
図１〜図５は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図６〜図８と同一の符号を付した部分は同一のものを表わしており、基本的な構成は図７、図８に示すものと略同様である。而して、本図示例においては、上方から下方へ延在する空気供給管２１が接続されたダクト２２の側部には燃料ガス接続座２３が固設され、ベース内筒１６は、ダクト２２及び燃料ガス接続座２３の上面に搭載されて支持され、固設されている。

ベース内筒１６の上端は炉筒１１の下端に接続されており、ベース内筒１６内の上端部には、燃焼装置１０を構成するバーナコーン２４が、ベース内筒１６に対し同心状で且つ上端部がベース内筒１６の上端部と略同一高さとなるよう収納されている。バーナコーン２４は中空円筒状で上方が開口され、下端は閉塞板２４ａにより閉止されている。バーナコーン２４の外径はベース内筒１６の内径よりも小径であり、バーナコーン２４外周とベース内筒１６との間には、空気供給管２１からダクト２２、ベース内筒１６内の空気流路１８を通って送給された空気２５が流入し得るようになっている。

ベース内筒１６上端部とバーナコーン２４上端部との間には、その間から空気２５が排出されないようリング状の閉塞板２６が固設されており、バーナコーン２４には軸線方向及び周方向へ一定の間隔で複数の空気吹出し孔２４ｂが設けられている。而して、ベース内筒１６内の空気流路１８を経て下方からベース内筒１６とバーナコーン２４との間に送給された空気２５は、空気吹出し孔２４ｂからバーナコーン２４内に導入されるようになっている。本図示例においては、空気吹出し孔２４ｂは直径約１．７ｍｍであり、軸線方向へ４段、周方向へ３０度間隔で合計４８個設けられている。

バーナコーン２４内にはバーナコーン２４に対し同心状で且つ上端がバーナコーン２４の上端よりも若干下方に位置し、下端がバーナコーン２４の下端よりも若干上方に位置するよう、中子２７が収納されている。中子２７は、下部の大径円筒状部２７ａと、大径円筒状部２７ａの上端に一体的に繋がり上方へ行くにつれて大径円筒状部２７ａよりも小径となるようテーパを付されたテーパ状部２７ｂと、テーパ状部２７ｂの上端に一体的に繋がり直径はテーパ状部２７ｂの上端部と同一の小径円筒状部２７ｃを備えている。中子２７は図示の形状に限らず、円筒形、截頭円錐形、釣鐘形等種々の形状とすることができ、又、中空体でも中実体であっても良い。

上部において同心状にベース内筒１６内に収納された燃料ガス供給管１９の上端は、図５に示すように、閉塞板２４ａを貫通して僅かに上方へ突出し、中子２７の下端位置よりも若干下方に位置する。而して、中子２７の下端と燃料ガス供給管１９の上端との間には、アノードオフガスのような燃料ガス２８やナフサ、都市ガス等の燃焼用燃料２９が流通し得るよう、間隙３０が形成されている。燃料ガス供給管１９はベース内筒１６を下方へ延在してその下端は、燃料ガス接続座２３に設けた燃料ガス供給口２３ａに接続されている。

燃料ガス供給管１９内には、燃料ガス供給管１９の長手方向中間部において燃料ガス供給管１９の軸線方向中途部側部を貫通し燃料ガス供給管１９内に延在した燃焼用燃料供給管２０が、燃料ガス供給管１９に対し同心状に収納されて燃料ガス供給管１９上端よりも若干下方位置まで延びている。

バーナコーン２４内周と中子２７外周との間には環状の保炎スペース３１が形成されている。保炎スペース３１の径方向間隔は、炎が良好に保持される間隔とする。

而して、燃料ガス供給管１９を送給されてきた燃料ガス２８と、燃焼用燃料供給管２０を送給されてきた燃焼用燃料２９は、燃料ガス供給管１９内の上端部から間隙３０を通り、バーナコーン２４内の保炎スペース３１へ導入されるようになっている。保炎スペース３１では、間隙３０を通って導入された燃料ガス２８及び燃焼用燃料２９が空気吹出し孔２４ｂから導入された空気２５と協働して燃焼することにより空気吹出し孔２４ｂの部分に炎３２ａ（図３参照）が形成され、燃焼ガス３２が生成されるようになっている。

ベース内筒１６内には、閉塞板２４ａの下方で且つ燃料ガス供給管１９の側部に位置するよう、上端が閉塞板２４ａの下面に接続され、下端が底板３３ａにより塞がれた短管状の遮蔽体３３が、燃料ガス供給管１９と平行に収納されている。又、遮蔽体３３下面には絶縁板兼ガスケット３４が取付けられ、遮蔽体３３側面には１個の小径の空気導入孔（図示せず）が穿設されている。

遮蔽体３３内には底板３３ａ及び絶縁板兼ガスケット３４を貫通してスパークロッド３５が挿入されている。絶縁板兼ガスケット３４は、絶縁板として機能すると共にスパークロッド３５貫通部のガスシールをも行い得るようになつている。又スパークロッド３５の底板３３ａ及び絶縁板兼ガスケット３４に対する貫通部は気密に保持されている。スパークロッド３５の上端は、閉塞板２４ａに穿設した隙間３６に挿通されて僅かにバーナコーン２４内に突出しており、スパークロッド３５の下端には高圧の電流を給電し得るようにしたケーブル３７が接続されている。ケーブル３７はベース内筒１６内を下方へ延在して、その下端はダクト２２内に水平に設けられた伝導ロッド３８に接続されている。又伝導ロッド３８には、空気供給管２１内を挿通されたケーブル３９が接続されており、ケーブル３９は内圧防爆が適用できるよう、空気供給管２１上端に設けた汎用の貫通継手より外方へ導出されている。

閉塞板２４ａに設けた隙間３６を、小径の空気導入孔を有すると共にスパークロッド３５が挿入された遮蔽体３３により覆うのは、定常状態の燃焼時にベース内筒１６からの空気２５が過剰に隙間３６からバーナコーン２４内に導入されないようにすると共に、起動時には点火に必要な最小限の空気２５が隙間３６からバーナコーン２４内に導入されるようにするためである。

なお、図中、４０は炉筒１１内に同心状に収納されて燃焼装置１０上方所定位置から改質管１３の上端よりも若干上方まで延在する中空円筒状で有底の案内筒、４１は案内筒４０の上端に固設された、炉筒１１よりも大径の案内板、４２は改質管１３を包囲するよう、真空断熱容器９の内筒９ａと炉筒１１との間の流路１２内に螺旋状に設けられた螺旋板、４３は原燃料と水蒸気の混合ガスの硫分を脱硫器４で脱硫することにより生成された原料ガス、４３ａは改質ガス、４４は排気である。

次に、上記図示例の作動を説明する。
図６に示す固体高分子型燃料電池８で発電を行うに際しての起動時には、改質器１を加熱する必要がある。この場合は、燃焼用燃料２９を起動用の燃料として燃焼用燃料供給管２０から燃料ガス供給管１９内に吹込み、燃料ガス供給管１９内から間隙３０を介してバーナコーン２４内に導入し、空気２５を遮蔽体３３に設けた小径の空気導入孔を介し隙間３６から保炎スペース３１内に導入し、ケーブル３９，伝導ロッド３８，ケーブル３７から高圧の電流をスパークロッド３５に給電してスパークを発生させ、バーナコーン２４内に供給された燃焼用燃料２９に点火する。

而して、点火して得られたガスは炉筒１１と案内筒４０との間の隙間を上昇させて該隙間から流路１２へ流通させ、改質器１全体を所定の温度に加熱し、加熱後は定常状態の運転に移行する。

定常状態の運転を行って固体高分子型燃料電池８で発電を行う場合には、原料ガスを改質器１で改質する必要がある。このため、図１に示す燃料改質装置においては、水が水蒸発器２で水蒸気とされ、且つナフサ等の原燃料は原燃料気化器３で気化されて原料ガス４３となり、前記水蒸気を混合した原料ガス４３は脱硫器４へ導かれ脱硫され、脱硫された原料ガス４３は改質器１における改質管１３の外管１３ｂと内管１３ａとの間に導かれて上昇し、改質管１３の上端で反転して内管１３ａ内部を下降し、この上昇及び下降の間に、以下で述べるように燃焼ガス３２により加熱されて改質され、改質ガス４３ａとなる。

一方、燃料ガス供給口２３ａから燃料ガス供給管１９に導入された大流量で低カロリーの燃料ガス２８は、上昇して燃料ガス供給管１９の内周壁側（外側）に分布するよう、燃料ガス供給管１９内の上部空間に送給され、燃焼用燃料供給管２０に導入された低流量で高カロリーの燃焼用燃料２９は、燃焼用燃料供給管２０の上端から燃料ガス供給管１９の上部空間内に燃料ガス供給管１９の軸心側（内側）に分布するよう送給される。

而して、燃料ガス２８と燃焼用燃料２９は、燃料ガス供給管１９内の上部空間を混合しつつ上昇し、中子２７下部の間隙３０からバーナコーン２４径方向内周側へ拡散されてバーナコーン２４内の保炎スペース３１にごく低流速で噴射される。このため、燃料ガス２８と燃焼用燃料２９は、保炎スペース３１内に拡散される。

空気２５は空気供給管２１からダクト２２を経てベース内筒１６へ導入され、空気流路１８を上昇してバーナコーン２４の空気吹出し孔２４ｂから保炎スペース３１内に導入される。

保炎スペース３１内では、燃料ガス２８及び燃焼用燃料２９並びに空気２５の混合が促進されて燃焼が行われ、空気吹出し孔２４ｂの部分に炎３２ａが形成され、高温（約１２００℃）の燃焼ガス３２が生成される。

バーナコーン２４の空気吹出し孔２４ｂの数量、直径、段数、円周方向間隔を適切に設定することで、幅広い負荷範囲での燃焼が可能となり、且つ未燃分が生じない完全燃焼が可能となる。

燃焼ガス３２は、炉筒１１と案内筒４０との間の狭い隙間を偏流することなく均一且つ高速で上昇する。上昇時の燃焼ガス３２の流れは、改質管１３を上昇若しくは下降する原料ガス４３及び改質ガス４３ａに対して並行流となる。而して、燃焼ガス３２を炉筒１１と案内筒４０との間の狭い隙間に上方へ向け且つ改質管１３を流れる原料ガス４３と並行流となるよう流すと、燃焼ガス３２による対流伝熱が促進されて炉筒１１が赤熱され、炉筒１１の放射伝熱により改質管１３が加熱される。

炉筒１１と案内筒４０との間の狭い隙間を上端まで上昇した燃焼ガス３２は、案内板４１により反転させられて内筒９ａと炉筒１１との間の流路１２を螺旋板４２に沿って螺旋状に改質管１３を径方向へ横切るように流れつつ下降し、改質管１３を対流伝熱により加熱し、しかる後、水蒸発器２、脱硫器４、低温シフトコンバータ５、原燃料気化器３、選択酸化ＣＯ除去器６が収納されている筒状の空間１７を通ってベース外筒１５下端部に設けられている燃焼ガス排出口１５ａから排気４４として外部に排出される。

改質管１３内を上方及び下方に流れる原料ガス４３及び原料ガス４３の一部が改質されて得られた改質ガス４３ａは、燃焼ガス３２により加熱された炉筒１１の放射伝熱により加熱されると共に、内筒９ａと炉筒１１との間の流路１２を螺旋板４２に沿って螺旋状に改質管１３を径方向へ横切るように流れつつ下降する燃焼ガス３２により対流伝熱により加熱され、改質管１３から送出される際には全体が改質ガス４３ａになる。

本発明の図示例によれば、原料燃焼装置の起動時に点火用のスパークロッド３５に給電を行うケーブル３７を高温の改質器１内に敷設する場合に、ケーブル３７，３９は燃焼装置１０に空気２５を送給する空気供給管２１及びベース内筒１６内を通すことができ、且つ空気２５には湿分がなく結露の心配がない。このため、ケーブル３７，３９の被覆材の材質が問題となることはなく、ケーブル３７，３９は裸線とすることができるため、コストが安価で、信頼性が向上する。なお、空気２５が送給される流路であるベース内筒１６内等は燃料改質装置内において最も温度が低い場所であり、ケーブル３７を通すために最適である。

又、ケーブル３７の最終的な貫通部は改質器１の底部に限定されず、空気２５を送給するためのベース内筒１６の任意の位置に設定することが可能である。改質器１を組立てる都合上、ベース内筒１６内でケーブルの接続が必要となった場合でも、ベース内筒１６は改質管１３から隔離され、内部には必ず空気による内圧があるため、「内圧防爆」の考え方を適用することができ、ケーブル接続の手段は適宜の手段で自由に行うことができ、更に、ケーブル３７の貫通位置を任意に設定することができるため、地上高さの低い位置での防爆構造が指定されたような場所に設置する場合においても、電気部品として大型で高価な防爆継手は不用となる。

スパークロッド３５は遮蔽体３３に挿入されると共に、スパークロッド３５の先端が挿通される隙間３６は遮蔽体３３により覆われているため、隙間３６からバーナコーン２４に流入する空気２５の量は点火に必要な最小限の量に限定することができ、大量の空気２５が隙間からバーナコーン２４内に流入することがないため、燃焼装置１０は定常の燃焼時においても安定した燃焼を行うことができる。

なお、本発明の燃料改質装置の燃焼装置においては、起動用燃料或は燃焼用燃料として、原燃料気化器に送給する原燃料を使用することも、或いは、原燃料とはことなる独立したラインから供給し得るようにした専用の燃料を用いることも可能なこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の燃料改質装置の燃焼装置の実施の形態の一例を示す縦断面図である。 図１の燃焼装置よりも下部の燃料ガス及び燃焼用燃料並びに空気を供給する系統を拡大して示す縦断面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向矢視図である。 図２のＩＶ−ＩＶ方向矢視図である。 図１、図２の燃焼装置及びその近傍の詳細を示す縦断面図である。 改質器が設けられる設備の一例を表わす全体系統図である。 バーナ燃焼タイプの燃料改質装置の一例の縦断面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ方向矢視図である。

符号の説明

９ 真空断熱容器（容器）
９ａ 内筒
１０ 燃焼装置
１１ 炉筒
１２ 流路
１３ 改質管
１６ ベース内筒（空気が送給されるようにした管体）
１９ 燃料ガス供給管
２１ 空気供給管（空気が送給されるようにした管体）
２２ ダクト（空気が送給されるようにした管体）
２４ バーナコーン
２４ａ 閉塞板
２５ 空気
２７ 中子
２９ 燃焼用燃料（起動用の燃料）
３２ 燃焼ガス
３３ 遮蔽体
３５ スパークロッド
３６ 隙間
３７ ケーブル
３９ ケーブル
４３ 原料ガス

Claims (2)

1. 燃焼ガスを容器の内筒内に配置した炉筒内に上昇させると共に上昇してきた燃焼ガスを前記炉筒と内筒との間の改質管が収納された流路に下降させ、昇降する燃焼ガスにより前記改質管内を流れる原料ガスを改質し得るようにした燃料改質装置の燃焼装置であって、
   該燃焼装置は、
   空気が送給されるようにした管体の前記炉筒下部に対する接続部の近傍に収納されると共に、起動用の燃料及び空気が導入されるように形成され、しかも、底部が閉塞板により閉塞されたバーナコーンと、
   該バーナコーンに前記起動用の燃料を供給し得るよう、前記閉塞板に接続された燃料ガス供給管と、
   前記バーナコーン内に収納されてバーナコーン内周面との間、及び前記閉塞板並びに燃料ガス供給管の上端との間に所定の間隔が形成されるよう配置された中子と、
   前記バーナコーンに導入された起動用の燃料に点火を行うよう、上端が前記閉塞板に形成した隙間からバーナコーン内に突出したスパークロッドと、
   前記閉塞板の下面に設けられて前記スパークロッドが挿入されると共に、前記閉塞板に形成された隙間を覆い且つ点火用の空気を導入する小孔が形成されて前記管体内に配置された遮蔽体と、
   前記スパークロッドに給電を行うよう、前記管体内に敷設されたケーブルとを備え、
   前記閉塞板に形成された隙間からバーナコーン内に導入される空気の量が点火に必要な最小限となるよう構成したことを特徴とする燃料改質装置の燃焼装置。
2. 前記中子は、
   下部側に形成された太径円筒状部と、
   該太径円筒状部の上端に繋がり、上方へ行くに従い太径円筒状部よりも小径となるようテーパが付されたテーパ状部と、
   該テーパ状部の上端に繋がり、テーパ状部の上端と同一径の小径円筒状部により形成されている請求項１記載の燃料改質装置の燃焼装置。

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