JPH02192502A - 液体燃料燃焼器 - Google Patents
液体燃料燃焼器Info
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- JPH02192502A JPH02192502A JP1009103A JP910389A JPH02192502A JP H02192502 A JPH02192502 A JP H02192502A JP 1009103 A JP1009103 A JP 1009103A JP 910389 A JP910389 A JP 910389A JP H02192502 A JPH02192502 A JP H02192502A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
- H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
- H01M8/0631—Reactor construction specially adapted for combination reactor/fuel cell
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/50—Fuel cells
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- Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、液体燃料を燃焼させる燃焼器（バーナ）に関
するものであり、特に燃料電池と燃料改質器とが組合わ
された燃料電池発電装置において液体燃料としてメタノ
ールと純水との混合液体燃料を燃焼させる燃焼器に関す
る。
するものであり、特に燃料電池と燃料改質器とが組合わ
された燃料電池発電装置において液体燃料としてメタノ
ールと純水との混合液体燃料を燃焼させる燃焼器に関す
る。
液体燃料を燃焼する燃焼器（バーナ）は種々の加熱機器
において熱エネルギを得る手段として使用されている。
において熱エネルギを得る手段として使用されている。
燃料電池と燃料改質器とが組合わされた燃料電池発電装
置においてもこの燃焼器が燃料改質器に備えられている
。燃料改質器においては燃料電池の燃料として使用され
る改質ガスを、改質原料を改質触媒の下に改質して生成
しており、この改質ガスの生成にあたって改質反応を行
なわせるために改質触媒を改質反応に適した温度にまで
昇温したり、改質反応が吸熱反応であるために連続的に
改質触媒に熱を供給するための燃焼器を備えている。そ
してこの燃焼器の燃料としてはメタノールと純水の混合
液体燃料が使用されている。
置においてもこの燃焼器が燃料改質器に備えられている
。燃料改質器においては燃料電池の燃料として使用され
る改質ガスを、改質原料を改質触媒の下に改質して生成
しており、この改質ガスの生成にあたって改質反応を行
なわせるために改質触媒を改質反応に適した温度にまで
昇温したり、改質反応が吸熱反応であるために連続的に
改質触媒に熱を供給するための燃焼器を備えている。そ
してこの燃焼器の燃料としてはメタノールと純水の混合
液体燃料が使用されている。
ところで液体燃料を燃焼さ音るために燃焼器に液体燃料
を供給する方法としてノズルによる噴霧方式やセラミッ
クス気化方式が知られている。噴霧方式は液体燃料をノ
ズルから噴出させて霧状にし、燃焼空気と混合してイグ
ナイターにより着火して燃焼するものである。一方セラ
ミックス気化方式は多孔性のセラミックスに液体燃料を
含浸し、この含浸された液体燃料を気化してこの気化ガ
スをグローヒータで着火して燃焼するものである。
を供給する方法としてノズルによる噴霧方式やセラミッ
クス気化方式が知られている。噴霧方式は液体燃料をノ
ズルから噴出させて霧状にし、燃焼空気と混合してイグ
ナイターにより着火して燃焼するものである。一方セラ
ミックス気化方式は多孔性のセラミックスに液体燃料を
含浸し、この含浸された液体燃料を気化してこの気化ガ
スをグローヒータで着火して燃焼するものである。
まず、ノズル噴霧方式ではノズルから噴出した液体燃料
が適正な霧化状態になるまでは着火しないため、着火前
には液体燃料が燃焼されずに落下したり、そのまま外部
に放出されるという問題がある。なおノズルからの液体
燃料の霧化状態が良好になった時の着火はイグナイター
で円滑に行なわれる。しかしこの場合燃料の噴出方向の
指向性がよいためにその指向範囲内にイグナイターがあ
れば、即着火する利点はあるが、指向性がよいために逆
に燃焼空気との混合がよくないために、またノズルによ
る噴霧された粒子は比較的大きな液滴であるために燃焼
性が悪く未燃焼で外部に排出される。またメタノールの
未燃焼酸化物は極めて臭気の激しいアルデヒドを生成し
、そのまま放出されて環境に悪影響を与えるという問題
がある。
が適正な霧化状態になるまでは着火しないため、着火前
には液体燃料が燃焼されずに落下したり、そのまま外部
に放出されるという問題がある。なおノズルからの液体
燃料の霧化状態が良好になった時の着火はイグナイター
で円滑に行なわれる。しかしこの場合燃料の噴出方向の
指向性がよいためにその指向範囲内にイグナイターがあ
れば、即着火する利点はあるが、指向性がよいために逆
に燃焼空気との混合がよくないために、またノズルによ
る噴霧された粒子は比較的大きな液滴であるために燃焼
性が悪く未燃焼で外部に排出される。またメタノールの
未燃焼酸化物は極めて臭気の激しいアルデヒドを生成し
、そのまま放出されて環境に悪影響を与えるという問題
がある。
この問題を解決するには、燃料と燃焼空気との混合を充
分行なわせるために、燃焼空気に充分な施回流を与える
等の構造上の工夫が必要となる。またメタノールの燃焼
性は、空燃比（λ）がλ−１より大きく、１に近いとこ
ろが良く、逆に燃焼空気量をそれ以上増しても燃焼ガス
中にＣＯ，アルデヒドが増加し、またλが１に近いλ−
１，２〜１．３では燃焼空気量が比較的少ないために燃
焼性を良くするための充分な施回流が与えられない、ま
た燃料改質器では燃料がメタノールと純水の混合燃料で
あるために燃焼条件はさらに悪（なる、そしてノズル噴
霧方式では燃焼量の可変範囲が小さく使用上の欠点があ
る。
分行なわせるために、燃焼空気に充分な施回流を与える
等の構造上の工夫が必要となる。またメタノールの燃焼
性は、空燃比（λ）がλ−１より大きく、１に近いとこ
ろが良く、逆に燃焼空気量をそれ以上増しても燃焼ガス
中にＣＯ，アルデヒドが増加し、またλが１に近いλ−
１，２〜１．３では燃焼空気量が比較的少ないために燃
焼性を良くするための充分な施回流が与えられない、ま
た燃料改質器では燃料がメタノールと純水の混合燃料で
あるために燃焼条件はさらに悪（なる、そしてノズル噴
霧方式では燃焼量の可変範囲が小さく使用上の欠点があ
る。
一方セラミックス気化方式は一旦着火すると燃料は気化
するために着火後の燃焼性は極めて良くまた気化方式で
あるために燃料の供給量を変えることにより燃焼発熱量
を調整できるという利点が＆ あるが、着火時と消化時につぎのような問題がある０着
火時は、メタノールが一旦多孔性のセラミックスに含浸
され、グローヒータによりメタノールが気化し、着火し
て安定な火炎になるまでに多少時間がかかる。したがっ
て着火性が悪く、着火までに未燃メタノールが外部に放
出される。一方、）ζ 消化時はメタノールの供給ポンプを止めても多孔セラミ
ックスが大きければ大きい程長く続く傾向にあり、プラ
ントの安全性に問題がある。また、着火時メタノールを
着火させる手段として、燃料を気化するために容量の大
きいヒータが必要になり、さらにメタノールと純水の混
合液体燃料を使用する場合などは、グローヒータの容量
を純水の気化熱を考慮してさらに大きくする必要がある
等の問題がある。
するために着火後の燃焼性は極めて良くまた気化方式で
あるために燃料の供給量を変えることにより燃焼発熱量
を調整できるという利点が＆ あるが、着火時と消化時につぎのような問題がある０着
火時は、メタノールが一旦多孔性のセラミックスに含浸
され、グローヒータによりメタノールが気化し、着火し
て安定な火炎になるまでに多少時間がかかる。したがっ
て着火性が悪く、着火までに未燃メタノールが外部に放
出される。一方、）ζ 消化時はメタノールの供給ポンプを止めても多孔セラミ
ックスが大きければ大きい程長く続く傾向にあり、プラ
ントの安全性に問題がある。また、着火時メタノールを
着火させる手段として、燃料を気化するために容量の大
きいヒータが必要になり、さらにメタノールと純水の混
合液体燃料を使用する場合などは、グローヒータの容量
を純水の気化熱を考慮してさらに大きくする必要がある
等の問題がある。
欠
本発明の目的は、液体燃料の着火性、消化性および燃焼
性がよく、さらに燃焼量制御ができる液体燃料燃焼器を
提供することである。
性がよく、さらに燃焼量制御ができる液体燃料燃焼器を
提供することである。
上記課題を解決するために、本発明によれば外部から導
かれた液体燃料を超音波により霧化して噴霧口より噴霧
する超音波振動体と、この振動体の噴霧口に臨み、噴霧
口からの霧化した液体燃料が流入する触媒燃焼器と、前
記超音波振動体を囲み、この振動体の噴霧口の周囲域に
噴出口を備えた燃焼空気供給路とから液体燃料燃焼器を
構成するものとする。
かれた液体燃料を超音波により霧化して噴霧口より噴霧
する超音波振動体と、この振動体の噴霧口に臨み、噴霧
口からの霧化した液体燃料が流入する触媒燃焼器と、前
記超音波振動体を囲み、この振動体の噴霧口の周囲域に
噴出口を備えた燃焼空気供給路とから液体燃料燃焼器を
構成するものとする。
液体燃料は超音波振動体により細かい粒子に霧化されて
噴霧口から噴霧され、この粒子は噴霧口に臨んで配設さ
れた触媒燃焼器に流入し、燃焼空気供給路を経て噴出口
から噴出される燃焼空気と混合して触媒燃焼器の触媒の
作用により瞬時に着火する。そして霧化した液体燃料の
粒子は細かいので触媒燃焼器での燃焼は良好に行われ、
また超音波振動体による液体燃料量の霧化範囲は広いの
火 で、燃焼量も調整できる。また消化時は超音波振動体の
電源回路を開にすれば霧化は瞬時に停止されるので消化
時間も短くすることができる。
噴霧口から噴霧され、この粒子は噴霧口に臨んで配設さ
れた触媒燃焼器に流入し、燃焼空気供給路を経て噴出口
から噴出される燃焼空気と混合して触媒燃焼器の触媒の
作用により瞬時に着火する。そして霧化した液体燃料の
粒子は細かいので触媒燃焼器での燃焼は良好に行われ、
また超音波振動体による液体燃料量の霧化範囲は広いの
火 で、燃焼量も調整できる。また消化時は超音波振動体の
電源回路を開にすれば霧化は瞬時に停止されるので消化
時間も短くすることができる。
以下図面に基づいて本発明の実施例について説明する。
第１図は本発明の実施例による燃焼器の断面図である。
第１図において、燃焼器２は超音と
波振動体３と触媒燃焼器４を一次空気供給路５と二次空
気供給路６とオフガス供給路７とから構成されている。
気供給路６とオフガス供給路７とから構成されている。
超音波振動体３は超音波振動子８とホーン９とからなり
、ホーン９の内部には噴霧口１１を備えた図示しない液
体燃料供給路が設けられ、この供給路を流れる液体燃料
を超音波により霧化するものであり、液体燃料流量の広
い範囲で霧化は可能である。また超音波振動子８には超
音波を発生する電源１２とスイッチ１３とを備えた電源
回路１４が接続されている。
、ホーン９の内部には噴霧口１１を備えた図示しない液
体燃料供給路が設けられ、この供給路を流れる液体燃料
を超音波により霧化するものであり、液体燃料流量の広
い範囲で霧化は可能である。また超音波振動子８には超
音波を発生する電源１２とスイッチ１３とを備えた電源
回路１４が接続されている。
触媒燃焼器４は燃焼触媒の下に燃焼を行なうものであり
、超音波振動体３の直下に噴霧口１１に臨んで配設され
ている。なお、１６は着火用のグローヒータである。
、超音波振動体３の直下に噴霧口１１に臨んで配設され
ている。なお、１６は着火用のグローヒータである。
一次空気供給路５は超音波振動体３の噴霧口１１の周囲
域に噴出口１７を備えて超音波振動体３を囲んで設けら
れている。そして燃料電池の燃料電橋から排出される残
存水素を含むオフガスの供給路７は噴出口１８を備えて
一次空気供給路５を囲んで設けられている。また二次空
気供給路６は噴出口１９を備えてオフガス供給路７を囲
んで設けられている。なお２０は一次空気と二次空気と
の燃焼空気入口、２１はオフガスの入口である。
域に噴出口１７を備えて超音波振動体３を囲んで設けら
れている。そして燃料電池の燃料電橋から排出される残
存水素を含むオフガスの供給路７は噴出口１８を備えて
一次空気供給路５を囲んで設けられている。また二次空
気供給路６は噴出口１９を備えてオフガス供給路７を囲
んで設けられている。なお２０は一次空気と二次空気と
の燃焼空気入口、２１はオフガスの入口である。
このような燃焼°器の構造により液体燃料を着火燃焼す
る方法について以下に説明する。
る方法について以下に説明する。
まず、燃焼空気を燃焼空気入口２０から一次空気供給路
５を経て一次空気のみを燃焼器に供給して噴出口１７か
ら噴出する。そしてグローヒータ１６の回路を閉にして
触媒燃焼器４を１００℃前後に加熱する。つぎに液体燃
料、例えばメタノールと純水との混合液体燃料を超音波
振動体３の燃料供給路に供給し、スイッチ１３を閉にし
て超音波振動体３を超音波振動子８により振動させて混
合液体燃料を霧化状にして噴霧口１１から噴出する。こ
の霧化した混合液体燃料が直下にある触媒燃焼器４に流
入すると、霧化した混合液体燃料は一次空気と混合して
着火して燃焼を開始する０着火以後の燃焼では燃焼量の
増加に応じて二次空気供給路６を経て二次空気を噴出口
１９から噴出させて混合液体燃料と燃焼空気との空燃比
を１．２〜１．４に保ちながら混合液体燃料と燃焼空気
の流量を徐々に熱負荷が必要とする所定量まで増加する
。ここで空燃比を１．２〜１．４に保持するのはメタノ
ールの燃焼性がこの範囲で最も良好であるからである。
５を経て一次空気のみを燃焼器に供給して噴出口１７か
ら噴出する。そしてグローヒータ１６の回路を閉にして
触媒燃焼器４を１００℃前後に加熱する。つぎに液体燃
料、例えばメタノールと純水との混合液体燃料を超音波
振動体３の燃料供給路に供給し、スイッチ１３を閉にし
て超音波振動体３を超音波振動子８により振動させて混
合液体燃料を霧化状にして噴霧口１１から噴出する。こ
の霧化した混合液体燃料が直下にある触媒燃焼器４に流
入すると、霧化した混合液体燃料は一次空気と混合して
着火して燃焼を開始する０着火以後の燃焼では燃焼量の
増加に応じて二次空気供給路６を経て二次空気を噴出口
１９から噴出させて混合液体燃料と燃焼空気との空燃比
を１．２〜１．４に保ちながら混合液体燃料と燃焼空気
の流量を徐々に熱負荷が必要とする所定量まで増加する
。ここで空燃比を１．２〜１．４に保持するのはメタノ
ールの燃焼性がこの範囲で最も良好であるからである。
大
つぎに停止時、すなわち消化時には混合液体燃料の供給
を停止し、供給配管内の残存混合液体燃料がなくなるま
で超音波振動体３を振動させて燃焼を継続する。そして
燃焼が終了したらスイッチ１３を開にして超音波振動体
３の振動の停止、およ量と時間との関係を２５、燃焼空
気量と時間との関係を２６、グローヒータのｏｎ、ｏｆ
ｆと時間との関係を２７、空燃比と時間との関係を２８
、超音波振動体の動作状態と時間との関係を２９、Ｃｏ
（−酸化炭素）濃度との時間との関係を３０に示して
いる。
を停止し、供給配管内の残存混合液体燃料がなくなるま
で超音波振動体３を振動させて燃焼を継続する。そして
燃焼が終了したらスイッチ１３を開にして超音波振動体
３の振動の停止、およ量と時間との関係を２５、燃焼空
気量と時間との関係を２６、グローヒータのｏｎ、ｏｆ
ｆと時間との関係を２７、空燃比と時間との関係を２８
、超音波振動体の動作状態と時間との関係を２９、Ｃｏ
（−酸化炭素）濃度との時間との関係を３０に示して
いる。
このような燃焼において混合液体燃料は超音波振動体３
により極めて細かい粒子に霧化されるので、燃焼空気と
の混合が充分に行なわれ、このため燃焼性が良くなるの
で、未燃焼メタノールが極めて少なく、ｃｏｄ度も着火
時のみ３０で示すように若干生じるが、燃焼中は掻めて
少ない。
により極めて細かい粒子に霧化されるので、燃焼空気と
の混合が充分に行なわれ、このため燃焼性が良くなるの
で、未燃焼メタノールが極めて少なく、ｃｏｄ度も着火
時のみ３０で示すように若干生じるが、燃焼中は掻めて
少ない。
なおオフガス供給路７は燃料電池が発電をし、オフガス
が生じてきた場合、オフガスを燃焼するための通路とし
て使用される。
が生じてきた場合、オフガスを燃焼するための通路とし
て使用される。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、燃焼
器を液体燃料を霧化する超音波振動体と、この霧化した
液体燃料を燃焼する触媒燃焼器と燃焼空気供給路とで構
成したことにより、液体燃料は、燃焼空気との混合が充
分に行なわれる極めて細かい粒子に霧化されて触媒燃焼
器で燃焼されるので液体燃料の着火性、消化性および燃
焼性が向上し、かつ燃焼量の可変が安易であるという効
果がある。また燃焼性が向上することにより液体燃料、
例えばメタノール純水との混合液体の燃焼時、燃焼排ガ
ス中にＣＯ１未燃焼メタノール、アルデヒド等の有害な
ガスが極めて少なくなるので、環境に悪影響を与えない
という効果がある。
器を液体燃料を霧化する超音波振動体と、この霧化した
液体燃料を燃焼する触媒燃焼器と燃焼空気供給路とで構
成したことにより、液体燃料は、燃焼空気との混合が充
分に行なわれる極めて細かい粒子に霧化されて触媒燃焼
器で燃焼されるので液体燃料の着火性、消化性および燃
焼性が向上し、かつ燃焼量の可変が安易であるという効
果がある。また燃焼性が向上することにより液体燃料、
例えばメタノール純水との混合液体の燃焼時、燃焼排ガ
ス中にＣＯ１未燃焼メタノール、アルデヒド等の有害な
ガスが極めて少なくなるので、環境に悪影響を与えない
という効果がある。
第１図は本発明の実施例による液体燃料燃焼器の断面図
、第２図は第１図の燃焼器における液体燃料の燃焼時の
供給燃料量、燃焼空気量、グローヒータ、空燃比、超音
波振動体、燃焼排ガス中のＣＯ濃度の状態を示す図であ
る。 ２：燃焼器、３：超音波振動体、４：触媒燃焼器、５ニ
一次空気供給路、６：二次空気供給路。 ７．１ｒτ； 第１図
、第２図は第１図の燃焼器における液体燃料の燃焼時の
供給燃料量、燃焼空気量、グローヒータ、空燃比、超音
波振動体、燃焼排ガス中のＣＯ濃度の状態を示す図であ
る。 ２：燃焼器、３：超音波振動体、４：触媒燃焼器、５ニ
一次空気供給路、６：二次空気供給路。 ７．１ｒτ； 第１図
Claims (1)
- １）外部から導かれる液体燃料を超音波により霧化して
噴霧口より噴出する超音波振動体と、該振動体の噴霧口
に臨み、噴霧口からの霧化した液体燃料が流入する触媒
燃焼器と、前記超音波振動体を囲み、この振動体の噴霧
口の周囲域に噴出口を備える燃焼空気供給路とからなる
ことを特徴とする液体燃料燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1009103A JPH02192502A (ja) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | 液体燃料燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1009103A JPH02192502A (ja) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | 液体燃料燃焼器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02192502A true JPH02192502A (ja) | 1990-07-30 |
Family
ID=11711293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1009103A Pending JPH02192502A (ja) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | 液体燃料燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02192502A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014222123A (ja) * | 2013-05-13 | 2014-11-27 | 株式会社デンソー | 燃焼装置 |
-
1989
- 1989-01-18 JP JP1009103A patent/JPH02192502A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014222123A (ja) * | 2013-05-13 | 2014-11-27 | 株式会社デンソー | 燃焼装置 |
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