JP6185237B2 - バーナー及び改質装置 - Google Patents

Description

本発明の一態様は、バーナー及び改質装置に関する。

燃料電池発電システム等に用いられる改質装置は、例えばメタンを主成分とする都市ガスなどの水素成分を含む改質用燃料から、水素ガスを含むガス（改質ガス）を得るものである。改質用燃料から改質ガスを得る改質反応は吸熱反応であるため、一般に、バーナーと点火プラグなどによって生成される炎の熱によって、改質用燃料を加熱し、改質反応を安定に行うようにしている。

改質装置は、例えば特許文献１及び特許文献２に示すように、触媒が充填されている容器を収容し、燃料ガスと空気との混合ガスを点火プラグで点火するバーナーを備えている。

この種のバーナーは、第１区画壁、第２区画壁及び第３区画壁を有している。第１区画壁は、点火プラグを中心として同心円状に配置され、当該点火プラグの外周側に設けられている。第２区画壁は、第１区画壁を中心として同心円状に配置され、当該第１区画壁の外周側に設けられている。第３区画壁は、第２区画壁を中心として同心円状に配置され、当該第２区画壁の外周側に設けられている。

上記構成のバーナーは、点火プラグと第１区画壁との間に空気が流れる第１の空気通路が形成され、第１区画壁と第２区画壁との間に燃料ガスが流れる燃料ガス通路が形成され、第２区画壁と第３区画壁との間に空気が流れる第２の空気通路が形成されている。そして、第１区画壁、第２区画壁及び第３区画壁を上記したように配置することによって、第１の空気通路、燃料通路及び第２の空気通路が同心円状に形成され、燃料ガス及び空気が燃焼室に供給される。

特許文献３にも、特許文献１及び特許文献２と同様の構成のバーナー、すなわち、燃料噴射口と、燃料噴射口に対して同心円状に設けられた２つの空気噴射口とを備えたバーナーが開示されている。

特開２０１２−１０１９６９号公報 特開２００４−１８２４８９号公報 特開２００４−６１１１号公報

点火プラグを所定の位置に取り付ける際に、第１区画壁が取り付けた点火プラグに対して偏っていると、当該点火プラグが第１区画壁に当たり破損することが考えられる。また、このような構成のバーナーは、燃料噴射口を２つの空気噴射口で挟み、内側と外側から空気を供給しているので、空気噴射口に周方向の偏りがあると、燃料に供給する空気量に周方向の偏りが生じ、燃焼に影響を与える懸念がある。外側に位置する第２の空気通路はスペーサなど偏りを矯正する手段が考えられるが、点火プラグ周りの第１の空気流路に対しては、点火プラグは容易に破損しやすいため、点火プラグを取り付けた後に第１区画壁の偏りを矯正することは難しい。

そのため、点火プラグに対して第１区画壁を所定の位置に精度よく設ける必要がある。
本発明の一態様の目的は、点火プラグの外周側に燃料ガス通路と空気通路とを備え、空気通路を形成する部材を、点火プラグに対して所定の位置に精度よく設けることができるバーナー及びそのバーナーを備えた改質装置を提供することである。

本発明の一態様は、燃料ガスと空気との混合ガスに点火を行う棒状の点火プラグを固定し、前記燃料ガスが通る燃料ガス通路と、前記空気が通る空気通路とが形成されているバーナーに関するものである。

そして、このバーナーは、前記点火プラグの一端部を固定するためのプラグ固定用貫通孔が形成された固定本体部を有するプラグ固定部材と、筒状をなし、内周面と外周面との間に前記燃料ガス通路が形成され、前記内周面が前記プラグ固定用貫通孔に対して同心円状となるようにして一端側が前記プラグ固定部材に固定され、他端側が前記プラグ固定部材から離れて位置し、前記プラグ固定部材に固定される前記点火プラグとの隙間に第１の前記空気通路を形成する内側ノズル部材と、前記内側ノズル部材の外周側に設けられ、前記内側ノズル部材との隙間に第２の前記空気通路を形成する外側ノズル部材と、を備えていることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、上記本発明の一態様のバーナーを備えていることを特徴とする改質装置である。

本発明の一態様によれば、点火プラグの外周側に燃料ガス通路と空気通路とを備えるバーナーであって、空気通路を形成する部材、すなわち内側ノズル部材の一端側が点火プラグを固定するプラグ固定部材に固定されている。そして、内側ノズル部材の内周面がプラグ固定用貫通孔に対して同心円状となるように配置されている。これにより、内側ノズル部材及び点火プラグがプラグ固定部材の所定の位置に設けられる構成となる。よって、空気通路を形成する部材を、点火プラグに対して所定の位置に精度よく設けることができるバーナー及びそのバーナーを備えた改質装置を得ることができる。

本発明の一実施形態を示す改質装置の断面図。 本発明の一実施形態を示すバーナーの斜視図。 バーナーの側面図。 バーナーの断面図。 バーナーの分解斜視図。 バーナーの下面図。 本発明の一実施形態を示す点火プラグの側面図。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、改質装置のうちプラグ固定部材が設けられている側を上方向として説明する。
図４は、燃料ガス通路及び空気通路が見える位置でバーナーを上下方向に切断して得られる切断面を概略的に示したものである。
＜改質装置の構成＞
図１に示す改質装置１１は、例えば、図示しない燃料電池発電システムにおいて燃料電池に供給する水素ガスを生成するものであり、メタンを主成分とする都市ガスなどの水素成分を含むガス（以下、改質用燃料と称する）を触媒１２に接触させて水素ガスを含むガス（以下、改質ガスと称する）を得るものである。

改質装置１１は、改質部１３と、バーナー１４と、点火プラグ１５とを備えている。
＜改質部の構成＞
改質部１３は、触媒１２と、バーナー１４の下端部と、点火プラグ１５の下端部とを収容するための容器であり、上方が開放されている。改質部１３は、筺体１６と、燃焼室形成部材１７と、改質体１８と、改質用燃料供給管１９と、改質ガス回収管２０と、燃焼ガス排出管２１とを備えている。

筺体１６は、ステンレス製で上方が開放され、バーナー１４の下端部と点火プラグ１５の下端部と触媒１２が収容可能な有底円筒状をなしている。筺体１６は、筺体用胴部２２と、筺体用底板部２３とを有している。筺体用胴部２２は円筒状である。なお、この実施形態では、筺体用胴部２２の軸方向が改質装置１１の上下方向と一致している。筺体用底板部２３は、筺体用胴部２２の下端側の開口を塞ぐ円盤状の板部材であり、筺体用胴部２２の下端部に溶接により固定されて設けられている。筺体１６の上端側の開口は、後述するバーナー１４によって塞がれている。

燃焼室形成部材１７は、バーナー１４と点火プラグ１５とで生じる炎が収まる燃焼室２４を形成するものであり、筺体１６内の中央に設けられている。燃焼室形成部材１７は、ステンレス製の円筒状の部材から形成され、筺体用胴部２２に対して同心円状に配置されている。燃焼室形成部材１７は、上端にフランジ部２５を有している。フランジ部２５は、燃焼室形成部材１７の外周面から当該燃焼室形成部材１７の径方向外側に広がっている円環状をなしている。

燃焼室形成部材１７には、径方向外側に突出する第１の凸部２６が形成されている。第１の凸部２６は、具体的には、燃焼室形成部材１７の一部を外周側に半球状に膨れ出して形成されたものであり、燃焼室形成部材１７の周方向において複数箇所に形成され（図１では周方向に１箇所のみ図示）、燃焼室形成部材１７の上下方向においても複数箇所に形成されている。

改質体１８は、触媒１２と、改質容器部材３０とを有している。
触媒１２は、貴金属を含む改質用の触媒である。
改質容器部材３０は、触媒１２を収容する容器であり、筺体１６の内周面と燃焼室形成部材１７の外周面との間に設けられている。改質容器部材３０は、ステンレス製であり、内周側壁面部３１と、外周側壁面部３２と、触媒固定部３３と、底部仕切り部３４と、上蓋部３５とを有している。

内周側壁面部３１は、円筒状の部材から形成され、筺体１６の筺体用胴部２２に対して同心円状に配置されている。内周側壁面部３１の下端は、燃焼室形成部材１７の下端よりも下方に位置している。内周側壁面部３１の上端は、燃焼室形成部材１７のフランジ部２５に溶接により固定されている。内周側壁面部３１の内周面には、燃焼室形成部材１７の第１の凸部２６の先端が接触している。これによって、燃焼室形成部材１７と内周側壁面部３１との間に、第１の凸部２６の高さに相当する隙間が確保されるようになっている。

外周側壁面部３２は、円筒状の部材から形成され、内周側壁面部３１の外周側に設けられ、筺体１６の筺体用胴部２２に対して同心円状に配置されている。また、筺体１６と外周側壁面部３２との間にも隙間が形成されるように配置されている。

外周側壁面部３２の上下方向の長さは、内周側壁面部３１の上下方向の長さよりも短い。また、内周側壁面部３１の下端の上下方向の位置と外周側壁面部３２の下端の上下方向の位置がほぼ同じになるように配置されている。すなわち、内周側壁面部３１の上端は、外周側壁面部３２の上端よりも上方に位置している。

内周側壁面部３１と外周側壁面部３２との隙間には、触媒１２が設けられている。なお、内周側壁面部３１と外周側壁面部３２との隙間のうち触媒１２の上方には、隙間が形成されている。

触媒固定部３３は、触媒の上下方向の移動を制限する部材であり、上端固定部３６と、下端固定部３７とを有している。上端固定部３６及び下端固定部３７は、内周側壁面部３１と外周側壁面部３２との隙間を塞ぐ円環状の板部材である。

上端固定部３６は、内周側壁面部３１と外周側壁面部３２との隙間のうち触媒１２の上側に設けられている。上端固定部３６は、内周側壁面部３１に溶接により固定されている。上端固定部３６には、改質用燃料が通過可能な孔３８が形成されている。

下端固定部３７は、内周側壁面部３１と外周側壁面部３２との隙間のうち触媒１２の下側に設けられている。下端固定部３７は、内周側壁面部３１に溶接により固定されている。下端固定部３７には、改質ガスが通過可能な孔３９が形成されている。

下端固定部３７と筺体用底板部２３との間には、隙間が形成されている。
底部仕切り部３４は、内周側壁面部３１の下端側の開口を塞ぐ円盤状の板部材であり、内周側壁面部３１の下端に溶接により固定されて設けられている。底部仕切り部３４と、燃焼室形成部材１７の下端との間には、隙間が形成されている。また、底部仕切り部３４と筺体用底板部２３との間にも、隙間が形成されている。

上蓋部３５は、内周側壁面部３１の外周面と外周側壁面部３２の上端部との隙間を塞ぐ円環状の板部材であり、内周側壁面部３１と外周側壁面部３２とに溶接により固定されている。

上蓋部３５と、上端固定部３６との間には、後述する改質用燃料供給管１９が接続されている。
改質用燃料供給管１９は、改質用燃料を改質体１８内に供給するための配管である。改質用燃料供給管１９は、一端部が図示しない前工程の触媒反応容器に接続され、他端部が改質体１８の外周側壁面部３２の上端固定部３６と上蓋部３５との間に接続されている。

改質ガス回収管２０は、改質ガスを改質装置１１外に排出するための配管である。改質ガス回収管２０は、筺体用胴部２２の上部に接続され、他端部が図示しない後工程の触媒反応容器に接続されている。

燃焼ガス排出管２１は、バーナー１４と点火プラグ１５とで燃焼される燃料ガスと空気との混合ガス（以下、混合ガスと称する）を、改質装置１１外に排出させるための配管である。燃焼ガス排出管２１は、一端部が内周側壁面部３１の上部に接続され、他端部が図示しない排気ガスを利用する装置などに接続されている。
＜バーナーの構成＞
バーナー１４は、図２〜図６にも示すように、混合ガスに点火を行う点火プラグ１５を改質部１３の上部に固定するものである。バーナー１４には、混合ガスのうちの燃料ガスを燃焼室２４に供給するための燃料ガス通路４０と、混合ガスのうちの空気を燃焼室２４に供給するための空気通路、この実施形態の場合、第１の空気通路４１及び第２の空気通路４２とが形成されている。

バーナー１４は、改質部１３の上側に設けられており、改質部１３の上端の開口部を塞いでいる。具体的には、バーナー１４は、燃焼室２４の上端に位置し、燃焼室形成部材１７のフランジ部２５に溶接により固定されている。

バーナー１４は、プラグ固定部材４３と、内側ノズル部材４４と、外側ノズル部材４５とを備えている。
プラグ固定部材４３は、バーナー１４を固定するための基盤となるものであり、筺体１６の上部中央に固定されている。プラグ固定部材４３は、主体となる固定本体部４６を有している。固定本体部４６は、ステンレス製の円柱状であり、筺体１６に対して同心円状に配置されている。

プラグ固定部材４３（固定本体部４６）の中央には、図１及び図４に示すように、プラグ固定用貫通孔４７が形成されている。プラグ固定用貫通孔４７は、点火プラグ１５が固定本体部４６の中心において上下方向に貫通するための孔であり、上下方向に垂直な断面において円形状である。ここで、プラグ固定用貫通孔４７は、筺体１６に対して同心円状に位置している。プラグ固定用貫通孔４７の内周面の上端部には、図４に示すように、ネジ部４８が形成されている。ネジ部４８は、点火プラグ１５がプラグ固定用貫通孔４７に挿入されたときに、図１及び図７に示すように、点火プラグ１５の一端部に形成されている被ネジ部８５と合わさるものである。これにより、点火プラグ１５の一端部（上端部）は、固定本体部４６に固定される。

固定本体部４６には、外周部の一部、例えば図１及び図４においては固定本体部４６のうち点火プラグ１５の左方向に燃料供給用連結孔４９が形成されている。燃料供給用連結孔４９は、２つの入り口と１つの出口とを有する孔である。燃料供給用連結孔４９は、具体的には、固定本体部４６を上下方向に貫通する第１の燃料供給用連結孔５０と、固定本体部４６の左端面から第１の燃料供給用連結孔５０まで延びている第２の燃料供給用連結孔５１とを有している。

燃料供給用連結孔４９の一方の入り口である第１の燃料供給用連結孔５０の上端の開口部には、図２〜図４にも示すように、第１の燃料供給管５２が連結されている。第１の燃料供給管５２には、燃料ガスである天然ガス及び空気の混合ガス（以下、第１の燃料ガスと称する）が供給される構成となっている。また、図１及び図４に示すように、燃料供給用連結孔４９の他方の入り口である第２の燃料供給用連結孔５１の左端の開口部には、第２の燃料供給管５３が連結されている。第２の燃料供給管５３には、燃料ガスであるアノードオフガス、すなわち燃料電池で使用される水素のうち電極反応で反応しなかった水素を含むガス（以下、第２の燃料ガスと称する）が供給される構成となっている。燃料供給用連結孔４９の出口である第１の燃料供給用連結孔５０の下端は、後述する燃料ガス通路４０と連通している。

固定本体部４６には、外周部の一部、例えば図１及び図４においては固定本体部４６のうち点火プラグ１５の右方向に空気供給用連結孔５４が形成されている。空気供給用連結孔５４は、１つの入り口と２つの出口とを有する孔である。空気供給用連結孔５４は、具体的には、固定本体部４６の周方向の側面、図４において固定本体部４６の右端面から点火プラグ１５のプラグ固定用貫通孔４７まで延びている第１の空気供給用連結孔５５と、第１の空気供給用連結孔５５から固定本体部４６の下面まで延びて第２の空気通路４２と連通する第２の空気供給用連結孔５６とを有している。

空気供給用連結孔５４の入り口である第１の空気供給用連結孔５５の右端側の開口部には、空気供給管５７が連結されている。空気供給管５７には、空気が供給される構成となっている。なお、空気供給用連結孔５４の一方の出口である第１の空気供給用連結孔５５の左端側の開口部は、プラグ固定用貫通孔４７と連通している。プラグ固定用貫通孔４７は、後述する第１の空気通路４１と連通している。また、空気供給用連結孔５４の他方の出口である第２の空気供給用連結孔５６の下端は、上述したように第２の空気通路４２と連通している。

内側ノズル部材４４は、ステンレス製の筒状部材であり、軸方向（この場合上下方向）に垂直な断面において内周面が円形状である。ここで、図４に示すように、内側ノズル部材４４の径方向の厚さ部分を三分割し、この内側ノズル部材４４を内周側に位置する内周部６１と、外周側に位置する外周部６２と、内周部６１と外周部６２の間に位置する中央部６３との領域に分けた場合、内側ノズル部材４４の一端側、この実施形態では上端部は、内周部６１が中央部６３及び外周部６２よりも上方に延びている。そして、内側ノズル部材４４のうち内周部６１がプラグ固定部材４３（固定本体部４６）の下端面に溶接により固定されている。

内側ノズル部材４４は、プラグ固定用貫通孔４７に対して同心円状に配置されている。この実施形態では、内側ノズル部材４４の内周面の直径は、プラグ固定用貫通孔４７の直径とほぼ同一である。すなわち、内側ノズル部材４４の内周面と、プラグ固定用貫通孔４７の内周面とが連続した形状となっている。なお、この「連続した形状」とは、内側ノズル部材４４の内周面と、プラグ固定用貫通孔４７の内周面との継ぎ目部分において、設計上の寸法誤差を除き実質的に段差がない形状のことである。

内側ノズル部材４４の他端側である下端部は、プラグ固定部材４３（固定本体部４６）から離れて位置し、燃焼室２４内の上部に位置している。
内側ノズル部材４４の内周面と外周面との間、この実施形態では中央部６３には、燃料ガス通路４０の後半部分を構成する下流側燃料ガス通路６４が形成されている。下流側燃料ガス通路６４は、内側ノズル部材４４の上下方向に延びている貫通孔であり、図４〜図６に示すように、周方向に複数箇所、等間隔に形成されている。なお、燃料ガス通路４０の前半部分を構成する上流側燃料ガス通路６５については、後述する。

内側ノズル部材４４は、点火プラグ１５に対して隙間を設けて配置されている。すなわち、内側ノズル部材４４と点火プラグ１５との隙間には、上述したように、空気供給管５７から供給される空気が通過する第１の空気通路４１が形成された構成となっている。

固定本体部４６の下端面と内側ノズル部材４４の外周側の上端部との間には、上流側燃料ガス通路６５を形成するための燃料ガス通路形成部材６８が設けられている。燃料ガス通路形成部材６８は、上端の開口部が下端の開口部よりも大きい円筒状をなしている。燃料ガス通路形成部材６８の下端の開口部は、内側ノズル部材４４の外周面と同じ円形に形成されている。燃料ガス通路形成部材６８の上端の開口部の縁は、固定本体部４６の下面のうち第１の燃料供給用連結孔５０の下端よりも径方向外側に位置し、かつ、第２の空気供給用連結孔５６の下端よりも径方向内側に位置している。燃料ガス通路形成部材６８は、上端部が固定本体部４６に溶接により固定され、また、燃料ガス通路形成部材６８の下端部には内側ノズル部材４４の上端部が溶接により固定されている。

上流側燃料ガス通路６５の外周側には、第２の空気通路４２の第２の上流側空気通路６７を形成する空気通路形成部材６９が設けられている。空気通路形成部材６９の下方には、第２の空気通路４２の第２の下流側空気通路６６を形成する外側ノズル部材４５が設けられている。

空気通路形成部材６９は、胴部部材７０と、底部部材７１とを有している。
胴部部材７０は、ステンレス製の円筒状の部材である。胴部部材７０の上端の開口部の縁は、固定本体部４６の下面のうち第２の空気供給用連結孔５６の下端よりも径方向外側に位置している。胴部部材７０は、上端部が固定本体部４６に溶接により固定されて設けられている。

底部部材７１は、胴部部材７０の下端の開口部の開口面積を小さくするものであり、胴部部材７０の下端の開口部に溶接により固定されて設けられ、かつ、燃焼室形成部材１７のフランジ部２５に溶接により固定されている。底部部材７１は、ステンレス製の円環状の板部材である。底部部材７１の外周の直径は、胴部部材７０の外周の直径とほぼ同等である。

底部部材７１の径方向に広がる平坦面には、上方に突出する第２の凸部７２が形成されている。第２の凸部７２は、具体的には、図５及び図６にも示すように、底部部材７１の平坦面の一部を上側に半球状に膨れ出して形成されたものであり、底部部材７１の周方向において複数箇所に形成され、第２の凸部７２の頂点が燃料ガス通路形成部材６８に接している。これにより、燃料ガス通路形成部材６８と底部部材７１との間に、第２の凸部７２の高さに相当する隙間が確保されるようになっている。

外側ノズル部材４５は、ステンレス製の円筒状の部材であり、内側ノズル部材４４の外周側に設けられ、上下方向に垂直な断面において内周面が円形状である。外側ノズル部材４５の一端側、この実施形態では上端部は、底部部材７１の内周側の縁に溶接により固定されている。外側ノズル部材４５の他端側である下端部は、プラグ固定部材４３から離れて位置し、燃焼室２４内の上部に位置している。また、外側ノズル部材４５の下端部の上下方向の位置は、内側ノズル部材４４の下端部の上下位置と一致している。

外側ノズル部材４５は、内側ノズル部材４４に対して隙間を設けて配置されている。すなわち、外側ノズル部材４５と内側ノズル部材４４との隙間には、第２の空気通路４２の後半部分である第２の下流側空気通路６６が形成された構成となっている。

外側ノズル部材４５の外周側の下端部には、放電用の電極棒７３が複数個、溶接により固定されて設けられている。電極棒７３は、金属製、例えばニッケルを主成分とする導電体の材料から形成され、点火プラグ１５からの電圧を受ける電極として作用するものである。すなわち、点火プラグ１５と電極棒７３との間で放電が生じる構成となっている。電極棒７３の下端部は、図３及び図４に示すように、折り曲げられ、下端部の先端は、点火プラグ１５の近傍に位置している。
＜点火プラグの構成＞
点火プラグ１５は、棒状、例えば上下方向に長い円柱状をなし、図１及び図７に示すように、点火プラグ導電体部８１と、点火プラグ絶縁体部８２と、プラグ取付部材８３とを備えている。

点火プラグ導電体部８１は、点火プラグ１５の軸方向に延びている棒状の金属製の高圧端子であり、上述した電極棒７３とともに放電用の電極として作用する。
点火プラグ絶縁体部８２は、点火プラグ導電体部８１の外周側を覆う円筒状をなし、絶縁体の材料、例えばセラミックで形成されている。点火プラグ絶縁体部８２は、点火プラグ導電体部８１よりも上下方向の長さが短い。そして、点火プラグ導電体部８１の下端部には、点火プラグ絶縁体部８２で覆われていない部分がある。ここで、点火プラグ導電体部８１のうち下端部すなわち点火プラグ絶縁体部８２で覆われていない部分が、上述したように放電用の電極として作用する。

さらに、点火プラグ導電体部８１の上端部は、点火プラグ絶縁体部８２の上端面から上方に向かって突出している。点火プラグ導電体部８１の上端部には、点火プラグ１５に電圧を印加するための図示しない配線が設けられている。配線の他方側は、図示しない電源に接続されている。

プラグ取付部材８３は、点火プラグ１５をプラグ固定部材４３（固定本体部４６）に固定するためのものであり、点火プラグ絶縁体部８２の上端部に設けられている。プラグ取付部材８３は、プラグ取付部８４と、被ネジ部８５とを備えている。プラグ取付部８４は、点火プラグ１５を回転しながら固定本体部４６のプラグ固定用貫通孔４７に挿入する際に摘むことが可能な筒状をなし、金属材料、例えばステンレス製である。

被ネジ部８５は、外周面にネジ山が形成された筒状のステンレス製の部材である。被ネジ部８５は、上述したように、点火プラグ１５がプラグ固定用貫通孔４７に挿入されたときに、固定本体部４６のネジ部４８と合わさるものである。

なお、点火プラグ１５のプラグ取付部８４の外周には、図１に示すように、金属製の円環状のシール部材８６が設けられている。シール部材８６は、点火プラグ１５がプラグ固定本体部４６のプラグ固定用貫通孔４７に挿入されたときに、点火プラグ１５とプラグ固定部材４３（固定本体部４６）との隙間を塞ぐものである。
＜ガスの流れ＞
上記構成の改質装置１１及びバーナー１４によれば、次のようにしてガスが流れる。

まず、改質部１３に供給されるガスの流れについて説明する。
改質用燃料の供給源から供給される当該改質用燃料は、改質用燃料供給管１９を通り、内周側壁面部３１と外周側壁面部３２との隙間のうち上端固定部３６の上方に供給される。さらに、この改質用燃料は、上端固定部３６の孔３８を通って触媒１２に供給される。改質用燃料が触媒１２に接触することにより、改質反応によって、改質ガスが生成される。生成された改質ガスは、下端固定部３７の孔３９を通り、さらに外周側壁面部３２の外周面と筺体１６の内周面との隙間を通って、改質ガス回収管２０から改質装置１１外に排出され、回収される。

ここで、上記改質反応において、バーナー１４及び点火プラグ１５によって炎が生成され、この炎の熱を受けて、改質用燃料は加熱され、高温に保たれる。その結果、改質反応は安定的に進むようになる。

次に、このバーナー１４に供給されるガスの流れについて説明する。
まず、第１の燃料供給管５２から第１の燃料供給用連結孔５０に供給される第１の燃料ガスは、燃料ガス通路４０、具体的には、燃料ガス通路形成部材６８とプラグ固定部材４３（固定本体部４６）と内側ノズル部材４４とで形成される上流側燃料ガス通路６５を通り（図４参照）、さらに内側ノズル部材４４の下流側燃料ガス通路６４を通って、燃焼室２４に供給される。

また、第２の燃料供給管５３から第２の燃料供給用連結孔５１を通って第１の燃料供給用連結孔５０に供給される第２の燃料ガスも、燃料ガス通路４０すなわち上流側燃料ガス通路６５及び下流側燃料ガス通路６４を通って、燃焼室２４に供給される。

なお、第１の燃料ガス及び第２の燃料ガスは、どちらか一方が燃焼室２４に供給されるように、ガスの供給のオン・オフを制御してもよい。
また、空気供給管５７から第１の空気供給用連結孔５５を通りプラグ固定用貫通孔４７に供給される空気は、第１の空気通路４１、具体的には、点火プラグ１５と内側ノズル部材４４との隙間を通って燃焼室２４に供給される。さらに、図４に示すように、空気供給管５７から第１の空気供給用連結孔５５及び第２の空気供給用連結孔５６に供給される空気は、第２の空気通路４２、具体的には燃料ガス通路形成部材６８と空気通路形成部材６９とから形成される第２の上流側空気通路６７を通り、内側ノズル部材４４と外側ノズル部材４５とから形成される第２の下流側空気通路６６を通って燃焼室２４に供給される。

燃焼室２４に供給された燃料ガス（第１の燃料ガス及び第２の燃料ガスの少なくとも一方）と空気との混合ガスは、点火プラグ１５に電圧が印加されて点火プラグ導電体部８１と電極棒７３との間で生じる放電によって引火される。これにより、燃焼室２４内に炎が生じ、改質用燃料は、上述したように高温に保たれる。

また、燃焼室２４に供給された混合ガスの一部例えば混合ガスが燃焼して生じた燃焼ガスは、燃焼室形成部材１７の外周面と内周側壁面部３１の内周面との隙間を通って、燃焼ガス排出管２１から改質装置１１外に排出される。
＜作用・効果＞
本実施形態によれば、点火プラグ１５の外周側に燃料ガス通路４０と第１の空気通路４１とを備えるバーナー１４であって、第１の空気通路４１を形成する内側ノズル部材４４の一端側が点火プラグ１５を固定するプラグ固定部材４３（固定本体部４６）に固定されている。そして、内側ノズル部材４４の内周面がプラグ固定用貫通孔４７に対して同心円状となるように配置されている。これにより、内側ノズル部材４４及び点火プラグ１５がプラグ固定部材４３の所定の位置に設けられる構成となる。よって、内側ノズル部材４４を、点火プラグ１５に対して所定の位置に精度よく設けることができる。よって、点火プラグ１５取り付け時の破損リスクを低減することができる。

内側ノズル部材４４の内周面が、プラグ固定部材４３（固定本体部４６）のプラグ固定用貫通孔４７に連続しているので、点火プラグ１５をプラグ固定用貫通孔４７に挿入していくことにより、点火プラグ１５の先端が内側ノズル部材４４により一層当たりにくくなり、点火プラグ１５の破損を一層生じにくくできる。

プラグ固定部材４３（固定本体部４６）は、金属、この場合ステンレスで形成されている。また、内側ノズル部材４４は、プラグ固定部材４３に溶接可能な金属、この場合ステンレスで形成され、プラグ固定部材４３に溶接されている。したがって、内側ノズル部材４４をプラグ固定部材４３に容易に固定することができる。

プラグ固定部材４３（固定本体部４６）及び内側ノズル部材４４は、同一の金属、この場合ステンレスで形成されているので、内側ノズル部材４４をプラグ固定部材４３により一層容易に固定することができる。

第２の空気通路４２を形成する空気通路形成部材６９は、内周面がプラグ固定用貫通孔４７に対して同心円状となるように配置されている。また、内側ノズル部材４４もプラグ固定用貫通孔４７に対して同心円状となるように配置されている。したがって、空気通路形成部材６９を、内側ノズル部材４４に対して所定の位置に配置することができる。

さらに、この空気通路形成部材６９の下端部に、外側ノズル部材４５が設けられているので、外側ノズル部材４５も内側ノズル部材４４に対して同心円上に配置された構成となる。したがって、第２の空気通路４２から燃焼室２４に供給される空気を、燃焼室２４において燃料ガスの外側に噴出させ、第１の空気通路４１からの空気とあわせて燃料ガスを挟み込み、良好な燃焼を確保することができる。

内側ノズル部材４４の内周面と外周面との間に、燃料ガス通路４０の後半部分を構成する下流側燃料ガス通路６４が形成されている。したがって、第１の空気通路４１と第２の空気通路４２との間に燃料ガスを噴出させ、良好な燃焼を確保することができる。

内周側壁面部３１の内周面に第１の凸部２６が形成されているので、燃焼室２４と内周側壁面部３１と燃焼室２４との間に、第１の凸部２６の高さに相当する隙間を確保することができ、燃焼室２４から燃焼ガス排出管２１に流れる燃焼ガスを流しやすくすることができる。

底部部材７１の周方向に第２の凸部７２が形成されているので、燃料ガス通路形成部材６８と底部部材７１との間に、第２の凸部７２の高さに相当する隙間を確保することができ、第２の空気通路４２に流れる空気を流しやすくすることができる。
＜その他の実施形態＞
本実施形態は上記に限定されるものではなく、本発明の技術範囲内において種々の形態をとることができる。

例えば、本実施形態では、プラグ固定部材４３と内側ノズル部材４４などの部材を、ステンレスで形成されているとして説明したが、ステンレス以外の金属でもよい。この場合、この金属は、溶接可能な金属である。このような金属でも、本実施形態と同様の作用効果を奏する。

また、固定本体部４６に燃料供給用連結孔４９などの燃料ガス通路４０を形成せず、固定本体部４６とは別部材で燃料ガス通路を構成してもよい。すなわち、プラグ固定部材４３は、固定本体部４６に、ガスが流れる通路などを形成する別部材を設けて構成されていてもよい。

さらに、プラグ固定部材４３と内側ノズル部材４４などの金属部材同士を、適宜ロウ付けによって固定してもよい。
内側ノズル部材４４内に燃料ガス通路４０の下流側燃料ガス通路６４が形成されている構成について説明したが、内側ノズル部材４４を、径方向に３分割した３層の筒部材から構成し、中間に位置する筒状部材に下流側燃料ガス通路を形成する構成としてもよい。

改質装置１１の改質部１３の筺体用胴部２２は、円筒状であるとして説明したが、多角形状や楕円形状など適宜変更できる。
改質装置１１は、燃料電池発電システムに適用して説明したが、他の水素ガスを必要とする装置などにも適用できる。

図面中、１１は改質装置、１４はバーナー、１５は点火プラグ、４０は燃料ガス通路、４１は空気通路（第１の空気通路）、４３はプラグ固定部材、４４は内側ノズル部材、４５は外側ノズル部材、４６は固定本体部、４７はプラグ固定用貫通孔、６４は下流側燃料ガス通路（燃料ガス通路）を示す。

Claims (6)

1. 燃料ガスと空気との混合ガスに点火を行う棒状の点火プラグが挿入されて固定されるように構成され、前記燃料ガスが通る燃料ガス通路と、前記空気が通る空気通路とが形成されているバーナーであって、
   前記点火プラグを挿入してその一端部を固定するためのプラグ固定用貫通孔が形成された固定本体部を有するプラグ固定部材と、
   筒状をなし、内周面と外周面との間に前記燃料ガス通路が形成され、前記内周面が前記プラグ固定用貫通孔に対して同心円状となるようにして一端側が前記プラグ固定部材に直接固定され、他端側が前記プラグ固定部材から離れて位置し、前記プラグ固定部材に固定される前記点火プラグとの隙間に第１の前記空気通路を形成する内側ノズル部材と、
   前記内側ノズル部材の外周側に設けられ、前記内側ノズル部材との隙間に第２の前記空気通路を形成する外側ノズル部材と、
   を備えていることを特徴とするバーナー。
2. 前記プラグ固定用貫通孔の内周面には、前記点火プラグの一端部と螺合可能なネジ部が形成されており、
   前記プラグ固定部材は、前記ネジ部と前記一端部とが螺合されることによって、前記一端部を固定することを特徴とする請求項１に記載のバーナー。
3. 前記内側ノズル部材は、前記一端側が前記プラグ固定用貫通孔に嵌め込まれた状態で、前記プラグ固定部材に固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のバーナー。
4. 前記内側ノズル部材の内周面は、前記プラグ固定部材の前記プラグ固定用貫通孔の内周面に連続していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のバーナー。
5. 前記プラグ固定部材は、金属で形成され、
   前記内側ノズル部材は、前記プラグ固定部材に溶接可能な金属で形成され、前記プラグ固定部材に溶接されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のバーナー。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のバーナーを備えていることを特徴とする改質装置。

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