JPH0435690Y2 - - Google Patents
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- JPH0435690Y2 JPH0435690Y2 JP1987175123U JP17512387U JPH0435690Y2 JP H0435690 Y2 JPH0435690 Y2 JP H0435690Y2 JP 1987175123 U JP1987175123 U JP 1987175123U JP 17512387 U JP17512387 U JP 17512387U JP H0435690 Y2 JPH0435690 Y2 JP H0435690Y2
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- Japan
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- exhaust gas
- fuel
- air
- furnace
- oxidation catalyst
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Classifications
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Gas Burners (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この考案は、燃料ガスと空気の混合ガスを酸化
触媒層で接触燃焼させて高温の燃焼排ガスを発生
させる酸化触媒型バーナー、とくに燃料電池の燃
料排ガスおよび空気排ガスを利用する燃料改質装
置用酸化触媒型バーナーに関する。
触媒層で接触燃焼させて高温の燃焼排ガスを発生
させる酸化触媒型バーナー、とくに燃料電池の燃
料排ガスおよび空気排ガスを利用する燃料改質装
置用酸化触媒型バーナーに関する。
燃料電池発電装置の燃料改質装置では、改質器
を通過する原料ガスを加熱して水素リツチに改質
している。この改質装置への熱の供給に関して
は、発電装置の起動時には、併置されたバーナー
により改質器の加熱を行うが、発電装置が定常運
転状態になると、前記電池本体の燃料極及び空気
極より別々に排出されるそれぞれ水素及び酸素の
残つた排ガスを利用して改質器を加熱することが
できる。
を通過する原料ガスを加熱して水素リツチに改質
している。この改質装置への熱の供給に関して
は、発電装置の起動時には、併置されたバーナー
により改質器の加熱を行うが、発電装置が定常運
転状態になると、前記電池本体の燃料極及び空気
極より別々に排出されるそれぞれ水素及び酸素の
残つた排ガスを利用して改質器を加熱することが
できる。
以下これを図にしたがつて説明する。
第４図は燃料電池発電装置を示すブロツク図
で、燃料ガスは燃料改質装置１６内の改質器１８
を通つて水素リツチに改質されて、電池本体１７
の燃料極に供給される。同時に酸化剤としての空
気は電池本体１７の空気極に供給され、燃料極、
マトリツクス層、空気極で電気化学的に反応して
発電される。
で、燃料ガスは燃料改質装置１６内の改質器１８
を通つて水素リツチに改質されて、電池本体１７
の燃料極に供給される。同時に酸化剤としての空
気は電池本体１７の空気極に供給され、燃料極、
マトリツクス層、空気極で電気化学的に反応して
発電される。
発電に使用した後、燃料極と空気極より別々に
出る排ガスは、それぞれその成分中に水素と酸素
が残つているため、別々に集められて燃料排ガス
ライン１４、空気排ガスライン１５を通つて燃料
改質装置１６を構成している酸化触媒型バーナー
（以下バーナーとも呼ぶ）２１に導かれ燃焼され
る。ここで発生した熱が改質器１８の加熱に使用
される。
出る排ガスは、それぞれその成分中に水素と酸素
が残つているため、別々に集められて燃料排ガス
ライン１４、空気排ガスライン１５を通つて燃料
改質装置１６を構成している酸化触媒型バーナー
（以下バーナーとも呼ぶ）２１に導かれ燃焼され
る。ここで発生した熱が改質器１８の加熱に使用
される。
第５図は従来のバーナーの実施例を示す構造図
で、図示されていない電池本体より、燃料排ガス
ライン１４、空気排ガスライン１５を通つて、両
方の排ガスがバーナー２１の外部にあるスタテツ
クミキサー１３に導かれ、ここで混合されて混合
ガスとなり、入口１２よりノズル装置２３に入
り、バーナー２１の炉内で、ノズル孔２２より放
出される。このバーナーは耐火材７で炉内を覆わ
れており、ノズル孔２２より出た混合ガスの流れ
を整流するイナードボール層２、この混合ガスと
接触して燃焼する酸化触媒層３、及び高温燃焼排
ガスを外部へ供給する炉出口部６を備えている。
で、図示されていない電池本体より、燃料排ガス
ライン１４、空気排ガスライン１５を通つて、両
方の排ガスがバーナー２１の外部にあるスタテツ
クミキサー１３に導かれ、ここで混合されて混合
ガスとなり、入口１２よりノズル装置２３に入
り、バーナー２１の炉内で、ノズル孔２２より放
出される。このバーナーは耐火材７で炉内を覆わ
れており、ノズル孔２２より出た混合ガスの流れ
を整流するイナードボール層２、この混合ガスと
接触して燃焼する酸化触媒層３、及び高温燃焼排
ガスを外部へ供給する炉出口部６を備えている。
第５図に示す従来のバーナー２１では、ノズル
装置２３、ノズル孔２２の形状によつて、ガスの
流れに偏流が生じ、ガスが触媒層３と接触して燃
焼する際、燃え易いガスや、多量のガスの通ると
ころは温度が上昇し、燃えにくいガスや、少量の
ガスの通るところは温度が上昇せず温度差が生
じ、温度が高くなつたところの酸化触媒の寿命が
短くなるという欠点があつた。
装置２３、ノズル孔２２の形状によつて、ガスの
流れに偏流が生じ、ガスが触媒層３と接触して燃
焼する際、燃え易いガスや、多量のガスの通ると
ころは温度が上昇し、燃えにくいガスや、少量の
ガスの通るところは温度が上昇せず温度差が生
じ、温度が高くなつたところの酸化触媒の寿命が
短くなるという欠点があつた。
また炉出口部６より出る高温燃焼ガスは、ガス
の供給孔停止など、何らかの原因で本来炉出口部
６より外部に供給されるべきところ、逆に炉体内
に逆流する、いわゆる逆火現象により、ノズル孔
２２の方向に逆流することがある。この場合ノズ
ル装置２３よりスタテツクミキサー１３間の配管
内で、混合ガスが爆発的に燃焼するバツクフアイ
ヤーが発生し、配管の破損などを招く危険性があ
つた。またこのバツクフアイヤーは混合ガスが存
在するところでは、何らかの着火源（例えば静電
気火花など）がある場合にも起こりうる。
の供給孔停止など、何らかの原因で本来炉出口部
６より外部に供給されるべきところ、逆に炉体内
に逆流する、いわゆる逆火現象により、ノズル孔
２２の方向に逆流することがある。この場合ノズ
ル装置２３よりスタテツクミキサー１３間の配管
内で、混合ガスが爆発的に燃焼するバツクフアイ
ヤーが発生し、配管の破損などを招く危険性があ
つた。またこのバツクフアイヤーは混合ガスが存
在するところでは、何らかの着火源（例えば静電
気火花など）がある場合にも起こりうる。
この考案の目的は、別々に供給される２つの排
ガスの混合を十分に行わせることにより、酸化触
媒層において均一に燃焼がなされて、触媒の寿命
低下を防止するバーナーを提供することを目的と
する。
ガスの混合を十分に行わせることにより、酸化触
媒層において均一に燃焼がなされて、触媒の寿命
低下を防止するバーナーを提供することを目的と
する。
上記問題点を解決するために、この考案によれ
ば燃料極と空気極とその間に配置されたマトリツ
クスとよりなり、燃料極には改質器を介して改質
された燃料ガスが供給され、空気極には空気が供
給されて発電する燃料電池本体の燃料極より排出
される燃料排ガスと、空気極より排出される空気
排ガスとを炉体内に導入し、その炉体内ではその
軸方向の中間部で区画するごとく配置された整流
層、およびこの整流層より高温燃焼排ガスを炉体
外に供給する炉出口部側に互いに平行に酸化触媒
層を配置し、整流層を通過した前記燃料排ガス及
び空気排ガスが混合したガスが酸化触媒層を通過
燃焼して発生する高温燃焼排ガスを前記改質器に
供給する酸化触媒型バーナーにおいて、この炉体
内に前記燃料排ガス及び空気排ガスを別々に供給
する一対のノズル装置が、外周面にその軸方向に
沿つて配列されたノズル孔列を有し端部を塞いだ
２つのパイプからなり、炉体内で、反炉出口部側
に整流層と平行に互いに所定の間隔を保持して平
行に配置されるとともに、前記一対のノズル装置
から別々に放出される燃料排ガス及び空気排ガス
が反炉出口部側の炉内壁近傍で衝突混合するよう
に、ノズル孔列が互いに対向する斜上方に向けて
開口するものとする。
ば燃料極と空気極とその間に配置されたマトリツ
クスとよりなり、燃料極には改質器を介して改質
された燃料ガスが供給され、空気極には空気が供
給されて発電する燃料電池本体の燃料極より排出
される燃料排ガスと、空気極より排出される空気
排ガスとを炉体内に導入し、その炉体内ではその
軸方向の中間部で区画するごとく配置された整流
層、およびこの整流層より高温燃焼排ガスを炉体
外に供給する炉出口部側に互いに平行に酸化触媒
層を配置し、整流層を通過した前記燃料排ガス及
び空気排ガスが混合したガスが酸化触媒層を通過
燃焼して発生する高温燃焼排ガスを前記改質器に
供給する酸化触媒型バーナーにおいて、この炉体
内に前記燃料排ガス及び空気排ガスを別々に供給
する一対のノズル装置が、外周面にその軸方向に
沿つて配列されたノズル孔列を有し端部を塞いだ
２つのパイプからなり、炉体内で、反炉出口部側
に整流層と平行に互いに所定の間隔を保持して平
行に配置されるとともに、前記一対のノズル装置
から別々に放出される燃料排ガス及び空気排ガス
が反炉出口部側の炉内壁近傍で衝突混合するよう
に、ノズル孔列が互いに対向する斜上方に向けて
開口するものとする。
酸化触媒型バーナー炉内において、燃料電池本
体より別々に供給された燃料排ガスと空気排ガス
の混合は、前記２つのガスを衝突させ、流れ方向
を変えて、乱流をおこさせると、均一に混合でき
ることに着目して、端部を塞ぎ、ガス流量に見合
つた数のノズル孔をあけた一対のノズル装置を備
え、これらノズル孔からのガス放出方向は、燃料
排ガス及び空気排ガスが互いに反炉出口部側にあ
る炉内壁近傍で衝突して一次混合出来るように、
ノズル孔列は互いに対向する斜上方に向けて開口
させる。一次混合したガスはさらに炉内壁に衝突
して流れ方向を変えて乱流することで二次混合を
おこし、酸化触媒層へ均一ガス流となつて供給さ
せて、均一な燃焼が可能となる。
体より別々に供給された燃料排ガスと空気排ガス
の混合は、前記２つのガスを衝突させ、流れ方向
を変えて、乱流をおこさせると、均一に混合でき
ることに着目して、端部を塞ぎ、ガス流量に見合
つた数のノズル孔をあけた一対のノズル装置を備
え、これらノズル孔からのガス放出方向は、燃料
排ガス及び空気排ガスが互いに反炉出口部側にあ
る炉内壁近傍で衝突して一次混合出来るように、
ノズル孔列は互いに対向する斜上方に向けて開口
させる。一次混合したガスはさらに炉内壁に衝突
して流れ方向を変えて乱流することで二次混合を
おこし、酸化触媒層へ均一ガス流となつて供給さ
せて、均一な燃焼が可能となる。
これによつてガスの偏流による触媒層内の温度
差がなくなり、触媒の寿命低下を防止できる。
差がなくなり、触媒の寿命低下を防止できる。
第１図は本考案を示すバーナーの構造図で、１
はバーナー全体を表わし、耐火材７で炉内を覆わ
れている。４と５は本考案による一対をなしたノ
ズル装置で、４には燃料排ガスが５には空気排ガ
スが供給される。
はバーナー全体を表わし、耐火材７で炉内を覆わ
れている。４と５は本考案による一対をなしたノ
ズル装置で、４には燃料排ガスが５には空気排ガ
スが供給される。
このノズル装置はその構造を第２図に示すごと
く、一端を塞いだパイプにノズル孔８Ａ、あるい
は８Ｂを配列したガス入口９及び１０より別個に
ガスを供給する。第１図で２は酸化触媒層３に供
給する混合ガスを整流するイナートボール層、６
は触媒層３を通過した高温燃料排ガスの出口部、
１１は反出口部側の炉内壁を示す。
く、一端を塞いだパイプにノズル孔８Ａ、あるい
は８Ｂを配列したガス入口９及び１０より別個に
ガスを供給する。第１図で２は酸化触媒層３に供
給する混合ガスを整流するイナートボール層、６
は触媒層３を通過した高温燃料排ガスの出口部、
１１は反出口部側の炉内壁を示す。
ガス入口９及び１０より供給された燃料排ガス
と空気排ガスは、一次のノズル装置４及び５のノ
ズル孔８Ａ、及び８Ｂよりそれぞれ対向して斜め
上方に吹き出し、炉内壁に到達する前に、互いに
衝突しあつて炉内１９のところで一次混合をす
る。そのあと、この混合ガスは反出口側炉内壁１
１に衝突して方向をかへて乱流となる。乱流とな
つたガスは炉内２０のところなどで二次混合し、
均一に混合されたガスの流れがイナートボール層
２で整流されて、酸化触媒層３に入りここで燃焼
して高温燃焼排ガスとなつて出口部６より外に出
て、熱源として前記改質装置に供給される。
と空気排ガスは、一次のノズル装置４及び５のノ
ズル孔８Ａ、及び８Ｂよりそれぞれ対向して斜め
上方に吹き出し、炉内壁に到達する前に、互いに
衝突しあつて炉内１９のところで一次混合をす
る。そのあと、この混合ガスは反出口側炉内壁１
１に衝突して方向をかへて乱流となる。乱流とな
つたガスは炉内２０のところなどで二次混合し、
均一に混合されたガスの流れがイナートボール層
２で整流されて、酸化触媒層３に入りここで燃焼
して高温燃焼排ガスとなつて出口部６より外に出
て、熱源として前記改質装置に供給される。
第３図は本考案によるノズル装置の他の実施例
を示す構造図であり、同じ機能を示すものは第２
図と同じ番号をつけてある。端部を塞いだ一対の
パイプよりなるノズル装置は、ノズル孔の形状を
説明の便宜上丸い孔で示したが、特に指定するも
のではない。また一対のパイプ４及び５に対向し
て備えられたノズル孔は、第２図に示すごとく、
お互いに対称の配列にしても、第３図のノズル孔
８Ｃ及び８Ｄのごとく、少しずれた配列にしてよ
い。
を示す構造図であり、同じ機能を示すものは第２
図と同じ番号をつけてある。端部を塞いだ一対の
パイプよりなるノズル装置は、ノズル孔の形状を
説明の便宜上丸い孔で示したが、特に指定するも
のではない。また一対のパイプ４及び５に対向し
て備えられたノズル孔は、第２図に示すごとく、
お互いに対称の配列にしても、第３図のノズル孔
８Ｃ及び８Ｄのごとく、少しずれた配列にしてよ
い。
本考案によると、均一に混合したガスが酸化触
媒層を通過するので、触媒層における燃焼ムラが
改良されて、触媒層の寿命をのばすことが可能な
うえに、燃料ガスと空気ガスをバーナー炉内で混
合させることにより、もしも逆火が起こつた場合
でも、耐火材で覆われた炉内の混合室で起きるの
で、事故にいたらず、安全である。一方従来の実
施例で示した、炉外のスタテイツクミキサーでガ
スを混合し、配管を通して混合ガスを炉内に入れ
る構造と比較すると、炉外に設置するスタテイツ
クミキサーが不用となり、従来逆火が起きた場
合、炉外の混合ガスが入つた配管が爆発破損する
事故の可能性をとり除くことができる。
媒層を通過するので、触媒層における燃焼ムラが
改良されて、触媒層の寿命をのばすことが可能な
うえに、燃料ガスと空気ガスをバーナー炉内で混
合させることにより、もしも逆火が起こつた場合
でも、耐火材で覆われた炉内の混合室で起きるの
で、事故にいたらず、安全である。一方従来の実
施例で示した、炉外のスタテイツクミキサーでガ
スを混合し、配管を通して混合ガスを炉内に入れ
る構造と比較すると、炉外に設置するスタテイツ
クミキサーが不用となり、従来逆火が起きた場
合、炉外の混合ガスが入つた配管が爆発破損する
事故の可能性をとり除くことができる。
第１図は本考案の実施例を示すバーナーの構造
断面図、第２図は本考案の実施例で、バーナー炉
内に備えられたノズル装置の平面図、第３図は本
考案の他の実施例を示すノズル装置の平面図、第
４図は燃料発電装置におけるバーナーの使用状況
を説明するブロツク図、第５図は従来の実施例を
示すバーナーの構造断面図である。 １，２１……酸化触媒型バーナー、２……整流
層、３……酸化触媒層、４，５……ノズ ル装
置、６……炉出口部、７……耐火材、８Ａ，８
Ｂ，８Ｃ，８Ｄ……ノズル孔、９……燃料排ガス
入口、１０……空気排ガス入口、１１……炉内
壁、１９……一次混合ガス、２０……二次混合ガ
ス。
断面図、第２図は本考案の実施例で、バーナー炉
内に備えられたノズル装置の平面図、第３図は本
考案の他の実施例を示すノズル装置の平面図、第
４図は燃料発電装置におけるバーナーの使用状況
を説明するブロツク図、第５図は従来の実施例を
示すバーナーの構造断面図である。 １，２１……酸化触媒型バーナー、２……整流
層、３……酸化触媒層、４，５……ノズ ル装
置、６……炉出口部、７……耐火材、８Ａ，８
Ｂ，８Ｃ，８Ｄ……ノズル孔、９……燃料排ガス
入口、１０……空気排ガス入口、１１……炉内
壁、１９……一次混合ガス、２０……二次混合ガ
ス。
Claims (1)
- 燃料極と空気極とその間に配置されたマトリツ
クスとよりなり、燃料極には改質器を介して改質
された燃料ガスが供給され、空気極には空気が供
給されて発電する燃料電池本体の燃料極より排出
される燃料排ガスと、空気極より排出される空気
排ガスとを炉体内に導入し、その炉体内ではその
軸方向の中間部で区画するごとく配置された整流
層、およびこの整流層より高温燃焼排ガスを炉体
外に供給する炉出口部側に互いに平行に酸化触媒
層を配置し、整流層を通過した前記燃料排ガス及
び空気排ガスが混合したガスが酸化触媒層を通過
燃焼して発生する高温燃焼排ガスを前記改質器に
供給する酸化触媒型バーナーにおいて、この炉体
内に前記燃料排ガス及び空気排ガスを別々に供給
する一対のノズル装置が、外周面にその軸方向に
沿つて配列されたノズル孔列を有し端部を塞いだ
２つのパイプからなり、炉体内で、反炉出口部側
に整流層と平行に互いに所定の間隔を保持して平
行に配置されるとともに、前記一対のノズル装置
から別々に放出される燃料排ガス及び空気排ガス
が反炉出口部側の炉内壁近傍で衝突混合するよう
に、ノズル孔列が互いに対向する斜上方に向けて
開口することを特徴とする酸化触媒型バーナー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987175123U JPH0435690Y2 (ja) | 1987-11-17 | 1987-11-17 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987175123U JPH0435690Y2 (ja) | 1987-11-17 | 1987-11-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01136236U JPH01136236U (ja) | 1989-09-19 |
| JPH0435690Y2 true JPH0435690Y2 (ja) | 1992-08-24 |
Family
ID=31466937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1987175123U Expired JPH0435690Y2 (ja) | 1987-11-17 | 1987-11-17 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0435690Y2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6232005B1 (en) * | 1997-11-20 | 2001-05-15 | General Motors Corporation | Fuel cell system combustor |
| JP5342763B2 (ja) * | 2007-10-26 | 2013-11-13 | 京セラ株式会社 | 燃料電池装置 |
-
1987
- 1987-11-17 JP JP1987175123U patent/JPH0435690Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01136236U (ja) | 1989-09-19 |
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