(57)【要約】【課題】放電が安定して発生する信頼性の高い水素を含むガスを製造するガス製造装置を提供する。【解決手段】電極部１からの花火放電６を受けるために内側に向けて凹状の内面を有する受け部８をアース部３に設け、電極部１の先端部を受け部８の内側に臨むように配置して、電極部１の先端部から受け部の内面までの距離をほぼ同一にした触媒層昇温装置を備えたことを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室を有するケーシングと、前記燃焼室に臨む部材に取り付けられて前記燃焼室内に配置された電極部と、前記燃焼室内に配置されて前記電極部とは離して設けられたアース部と、前記電極部とアース部に向けて燃料ならびに空気あるいは酸素を供給する手段と、前記燃焼室内に配置された触媒層とを備え、
前記電極部に高電圧を印加して前記アース部との間に花火放電を発生させて、供給された前記燃料に着火して燃焼し、その燃焼熱で前記触媒層を昇温する触媒層昇温装置において、
前記電極部からの花火放電を受けるために内側に向けて凹状の内面を有する受け部を前記アース部に設け、前記電極部の先端部を前記受け部の内側に臨むように配置して、電極部の先端部から前記受け部の各内面までの距離をほぼ同一にしたことを特徴とする触媒層昇温装置。
【請求項２】
請求項１記載の触媒層昇温装置において、前記受け部に放電点となるエッジ部を多数設けたことを特徴とする触媒層昇温装置。
【請求項３】
請求項２記載の触媒層昇温装置において、前記エッジ部が前記受け部に設けた多数の透孔、スリッまたは切り込みによって形成されていることを特徴とする触媒層昇温装置。
【請求項４】
請求項１記載の触媒層昇温装置において、前記受け部の内面に複数の突起部を設け、前記電極部の先端部から前記各突起部までの距離をほぼ同一にしたことを特徴とする触媒昇温装置。
【請求項５】
燃焼室を有するケーシングと、前記燃焼室に臨む部材に取り付けられて前記燃焼室内に配置された電極部と、前記燃焼室内に配置されて前記電極部とは離して設けられたアース部と、前記電極部とアース部に向けて燃料ならびに空気あるいは酸素を供給する手段と、前記燃焼室内に配置された触媒層とを備え、
前記電極部に高電圧を印加して前記アース部との間に花火放電を発生させて、供給された燃料に着火して燃料を燃焼し、その燃焼熱で前記触媒層を昇温する触媒層昇温装置において、
前記電極部からの花火放電を受ける平面状の受け部を前記アース部に設け、その受け部の前記電極部と対向する側に、前記電極部の先端部からの距離がほぼ同一になるように複数の突起部を設置したことを特徴とする触媒層昇温装置。
【請求項６】
燃焼室を有するケーシングと、前記燃焼室に臨む部材に取り付けられて前記燃焼室内に配置された電極部と、前記燃焼室内に配置されて前記電極部とは離して設けられたアース部と、前記電極部とアース部に向けて燃料ならびに空気あるいは酸素を供給する手段と、前記燃焼室内に配置された触媒層とを備え、
前記電極部に高電圧を印加して前記アース部との間に花火放電を発生させて、供給された燃料に着火して燃料を燃焼して、その燃焼熱で前記触媒層を昇温する触媒層昇温装置において、
前記電極部からの花火放電を受ける受け部をアース部に設け、その受け部は電極部側に向けて放射状に配置されて前記電極部の先端部からの距離がほぼ同じ複数の突起部を有することを特徴とする触媒層昇温装置。
【請求項７】
燃焼室を有するケーシングと、前記燃焼室に臨む部材に取り付けられて前記燃焼室内に配置された電極部と、前記燃焼室内に配置されて前記電極部とは離して設けられたアース部と、前記電極とアース部に向けて燃料ならびに空気あるいは酸素を供給する手段と、前記燃焼室内に配置された触媒層とを備え、
前記電極部に高電圧を印加して、前記アース部との間に花火放電を発生させて、供給された燃料に着火して燃料を燃焼して、その燃焼熱で前記触媒層を昇温する触媒層昇温装置において、
前記電極部からの花火放電を受ける受け部を前記アース部に設け、その受け部は電極部側に向けて複数の段差部を有し、前記電極部の先端部からの各段差部までの距離がほぼ同じであることを特徴とする触媒層昇温装置。
【請求項８】
燃焼室を有するケーシングと、前記燃焼室に臨む部材に取り付けられて前記燃焼室内に配置された電極部と、前記燃焼室内に配置されて前記電極部とは離して設けられたアース部と、前記電極部とアース部に向けて燃料ならびに空気あるいは酸素を供給する手段と、前記燃焼室内に配置された触媒層とを備え、
前記電極部に高電圧を印加して,前記アース部との間に花火放電を発生させて、供給された燃料に着火して燃料を燃焼して、その燃焼熱で前記触媒層を昇温する触媒層昇温装置において、
前記アース部の先端部からの距離がほぼ同じ複数の突起部を前記電極部の先端部に設けたことを特徴とする触媒層昇温装置。
【請求項９】
請求項１ないし８記載のいずれか１項記載の触媒層昇温装置において、前記燃焼室に臨む部材がケーシングであることを特徴とする触媒層昇温装置。
【請求項１０】
触媒層昇温装置と、その触媒層昇温装置内の前記触媒層に水素を含むガスを製造するための原料ガスを供給する手段とを備え、
前記触媒層昇温装置で触媒層を所定の温度まで昇温して、その触媒層に前記原料ガスを供給して改質反応により水素を含むガスを製造する装置において、
前記触媒層昇温装置が前記請求項１ないし９のいずれか１項記載の触媒層昇温装置であることを特徴とする水素を含むガス製造装置。
【請求項１１】
水素を含むガスを製造するガス製造装置と、そのガス製造装置で製造された水素を含むガスを導入するアノードと空気または酸素を導入するカソードとを有する燃料電池とを備えた燃料電池システムにおいて、
前記ガス製造装置が前記請求項１０記載のガス製造装置であることを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒層昇温装置、およびそれを備えた水素を含むガス製造装置、ならびにそれを備えた例えば家庭用固体高分子形燃料電池などの燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１７と図１８は、内燃機関に装着される点火装置として従来提案された一例を示す図で（下記特許文献１参照）、図１７は点火トーチの正面図、図１８は図１７の拡大Ａ矢視図である。
【０００３】
この点火トーチにおいて、主体金具１０２に絶縁体１０３が取り付けられ、その絶縁体１０３の上端側には端子１０４が、下端側には中心電極１０５が装着され、両者は導通している。
【０００４】
また、主体金具１０２の下端側にはＬ字状の外側電極１０６が設けられ、その外側電極１０６の水平辺部１０６ａは、中心電極１０５とプラグ軸線上で所定間隔を維持して対向し、両電極１０５，１０６の対向面間において放電が行われる。
【０００５】
図１８に示すように放電を容易にするために、中心電極１０５の外側電極１０６と対向する面にコ字形の溝１０７が、外側電極１０６の中心電極１０５と対向する面に貫通孔１０８が、それぞれ形成されている。溝１０７の幅ならびに長さは貫通孔１０８の幅ならびに長さと略同寸となっており、貫通孔１０８の奥側には貫通孔１０８の幅よりも大きい円形の開口部１０９が設けられている。
【０００６】
この電極部（高電圧部）とアース部が一体となった点火トーチを燃料電池システムの改質器に内蔵すると、次のような問題を生じる。
【０００７】
後述するように燃料電池システムの改質器には、液体燃料、水蒸気ならびに反応用空気が供給されて、燃焼触媒（改質触媒）の存在下で改質反応が生じ、４０％〜５０％程度の水素を含む改質ガスが生成する。
【０００８】
前記燃焼触媒層を所定の温度まで昇温するのに、改質器内に触媒層昇温装置が設けられている。その触媒層昇温装置に点火トーチと保炎器を設置して、例えば都市ガスやＬＰＧなどの燃料と空気または酸素を投入し、点火トーチを放電させて保炎器内で燃料に着火させる。
【０００９】
その燃焼熱により燃焼触媒を５００℃〜８００℃程度に昇温させた後、燃焼場を燃焼触媒層に移行させて燃焼させることで燃焼触媒層を所定の温度まで昇温させるシステムになっている。
【００１０】
前記触媒層昇温装置に前述の点火トーチを設置すると、図１９に示すように中心電極１０５（電極部）と外側電極１０６（アース部）との距離が短いため、燃料を燃焼した際に発生するカーボンあるいは水分などの導電性物質１１０が中心電極１０５や外部電極１０６の周辺に付着すると短絡し易く、点火トーチの機能が阻害されるという問題がある。
【００１１】
この導電性物質の付着による短絡が起き難い構造にするため、図２０に示すような触媒層昇温装置が検討されていた。この触媒層昇温装置１１１は、改質器のケーシング１１２の側壁にプラグ本体１１３がセラミック製ねじなどの電気絶縁性を有する取り付け手段１１４により水平方向に取り付け・固定されている。
【００１２】
プラグ本体１１３の先端部には、放電部以外の所を絶縁碍子１１５で覆った電極部１１６が設けられている。この電極部１１６とは別体のアース部１１７が電極部１１６から離れた所に設置されている。
【００１３】
前記プラグ本体１１３の下方には、円筒形をして周壁の上部側に多数の孔１１８を開設した保炎器１１９が設置され、この保炎器１１９には、例えば都市ガスやＬＰＧなどのガス燃料１２０を供給する燃料供給管１２１と、空気（または酸素）１２２を供給する空気供給管１２３が接続されている。
【００１４】
前記プラグ本体１１３の上方には燃焼触媒層１２４が設置され、この燃焼触媒層１２４と保炎器１１９の間が燃焼室１２５となっている。従ってこの燃焼室１２５内に、電極部１１６とアース部１１７が配置されている。
【００１５】
ガス燃料１２０と空気１２２が所定の割合で保炎器１１９内に供給されると混合され、その混合ガス１２６が保炎器１１９の各孔１１８から燃焼室１２５内に噴出される。一方、電極部１１６に高電圧を印加することにより、アース部１１７との間で花火放電１２７が発生し、それによって混合ガス１２６に着火する。この着火により順次供給するガス燃料１２０が燃焼室１２５で燃焼し、その燃焼熱で燃焼触媒層１２４が昇温する。
【特許文献１】特開平７−１３５０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
この触媒層昇温装置１１１は電極部１１６とアース部１１７は独立して離れているため、導電性物質の付着による短絡は起き難い構造であるが、燃焼室１２５での燃焼によりケーシング１１２が熱変形することがある。
【００１７】
図２１は、ケーシング１１２が変形した場合を示す図である。ケーシング１１２にはプラグ本体１１３が取り付けられているため、ケーシング１１２の変形に伴って電極部1１６とアース部１１７との距離Ｌが変化する場合があり、そのために放電が困難となり、点火性能が不安定となる。このような状態になると、結局、改質反応が安定して行われず、水素を含むガスの製造ならびに燃料電池システムの信頼性が低下する。
【００１８】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、花火放電が常に安定して行われ、信頼性の高い触媒層昇温装置および水素を含むガス製造装置ならびに燃料電池システムを提供することをことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、燃焼室を有するケーシングと、前記燃焼室に臨む部材に取り付けられて前記燃焼室内に配置された電極部と、前記燃焼室内に配置されて前記電極部とは離して設けられたアース部と、前記燃焼室内に燃料ならびに空気或いは酸素を供給する手段と、前記燃焼室内に配置された触媒層とを備え、
前記電極部に高電圧を印加して前記アース部との間に花火放電を発生させて、供給された前記燃料に着火して燃焼し、その燃焼熱で前記触媒層を昇温する触媒層昇温装置を対象とするものである。
【００２０】
そして前記電極部からの花火放電を受けるために内側に向けて凹状の内面を有する受け部を前記アース部に設け、前記電極部の先端部を前記受け部の内側に臨むように配置して、電極部の先端部から前記受け部の各内面までの距離をほぼ同一にしたことを特徴とするものである。
【００２１】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記受け部に放電点となるエッジ部が多数設けられていることを特徴とするものである。
【００２２】
本発明の第３の手段は前記第２の手段において、前記エッジ部が前記受け部に設けられた多数の透孔、スリットあるいは切り込みによって形成されていることを特徴とするものである。
【００２３】
本発明の第４の手段は前記第１の手段において、前記受け部の内面に複数の突起部を設け、前記電極部の先端部から前記各突起部までの間の距離がほぼ同一であることを特徴とする者である。
【００２４】
本発明の第５の手段は前記触媒層昇温装置において、前記電極部からの花火放電を受ける平面状の受け部を前記アース部に設け、その受け部の前記電極部と対向する側に、前記電極部の先端部からの距離がほぼ同一になるように複数の突起部を設置したことを特徴とするものである。
【００２５】
本発明の第６の手段は前記触媒層昇温装置において、前記電極部からの花火放電を受ける受け部を前記アース部に設け、その受け部は電極部側に向けて放射状に配置されて前記電極部の先端部からの距離がほぼ同じ複数の突起部を有していることを特徴とするものである。
【００２６】
本発明の第７の手段は前記触媒層昇温装置において、前記電極部からの花火放電を受ける受け部を前記アース部に設け、その受け部は電極部側に向けて複数の段差部を有し、前記電極部の先端部からの各段差部までの距離がほぼ同じであることを特徴とするものである。
【００２７】
本発明の第８の手段は前記触媒層昇温装置において、前記アース部の先端部からの距離がほぼ同じ複数の突起部を前記電極部の先端部に設けたことを特徴とするものである。
【００２８】
本発明の第９の手段は前記第１ないし第８の手段において、前記燃焼室に臨む部材がケーシングであることを特徴とするものである。
【００２９】
本発明の第１０の手段は、触媒層昇温装置と、その触媒層昇温装置に水素を含むガスを製造するための原料ガスを供給する手段を備え、前記触媒層昇温装置で触媒層を所定の温度まで昇温して、その触媒層に前記原料ガスを供給して改質反応により水素を含むガスを製造する装置において、前記触媒層昇温装置が前記第１ないし第９の手段の触媒層昇温装置であることを特徴とするものである。
【００３０】
本発明の第１１の手段において、水素を含むガスを製造する装置と、そのガス製造装置で製造された水素を含むガスを導入するアノードと空気または酸素を導入するカソードとを有する燃料電池を備えた燃料電池システムにおいて、前記ガス製造装置が前記第１０の手段のガス製造装置であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明は前述のように、電極部とアース部が独立して離れた構造になっているため、燃焼時に発生するカーボンあるいは水分等の導電性物質の付着があっても、両極間が短絡し難い装置となる。
【００３２】
また、燃焼室内の温度変化に伴う熱変形により電極部が傾いた場合でも、電極部とアース部との距離を放電可能な範囲内で維持できるため、放電性の安定化が図れ、確実に着火が行える。
【００３３】
このようなことから動作信頼性に優れた触媒層昇温装置、ガス製造装置ならびに燃料電池システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態について図面とともに説明する。図１は第１の実施形態に係る改質器における点火トーチを備えた触媒層昇温装置の概略構成図、図２はその昇温装置に用いるアース部の拡大正面図、図３はその昇温装置に用いる保炎器の拡大斜視図、図４はその改質器を備えた固体高分子形燃料電池システムの系統図である。
【００３５】
まず、図４を用いて本発明の実施形態に係る部分酸化水蒸気改質式固体高分子型燃料電池システムの全体の系統について説明する。
【００３６】
燃料タンク５１に貯留されている例えば液化石油ガス、ナフサ、灯油、軽油、ジメチルエーテルなどの液体燃料５２が燃料供給管５３から燃料供給ポンプ５４、燃料遮断弁５５を通って改質器５６に供給される。
【００３７】
改質器５６に供給された液体燃料５２は、同時に供給された水蒸気５７や反応用空気（オートサーマル式改質器の場合）５８と下記の改質反応を起して、水素リッチな改質ガスを生成する。
【００３８】
ＣｍＨｎ＋（2ｍ＋1／2ｎ）Ｏ2⇒ＣＯ２＋1／2Ｈ2Ｏ      ［燃焼反応］
ＣｍＨ（２ｍ＋２）＋ｍＨ２Ｏ⇔ｍＣＯ＋（2ｍ＋１）Ｈ2      ［改質反応］
ＣＯ＋Ｈ2Ｏ⇒ＣＯ2＋Ｈ２                              ［ＣＯ転化反応］
生成した改質ガスの組成例を示せば、次の通りである。  
Ｈ2：４０％〜５０％        ＣＯ2：１０％〜２５％
ＣＯ：５％〜１５％          Ｎ2：２５％〜３５％
ＣＨ４：０．５％〜３％
このように改質ガス中にＣＯ（一酸化炭素）が含まれており、この改質ガスをそのまま燃料電池５９のアノード６０に供給すると、電極に担持している貴金属系触媒に悪影響をおよぼす。
【００３９】
そのためＣＯ転化器６１の触媒上で残存水蒸気とのＣＯ転化反応を行い、さらに選択酸化空気６２と混合した後にＣＯ選択酸化器６３の触媒上でＣＯの選択的酸化反応を行い、許容濃度（約１０ｐｐｍ以下）までＣＯ濃度を下げる。
【００４０】
この低ＣＯ濃度改質ガスを燃料電池５９のアノード６０に供給し、一方、カソード６４にはカソード空気６５を供給して、高分子電解膜６６を介してアノード６０とカソード６４の間で電気化学反応が生じて、電力を発生する。電解膜６６は電気化学反応に伴って発熱するため冷却水６７が供給され、それによって温水６８が得られて施設などへ給湯される。
【００４１】
アノード６０で反応する水素量は供給した改質ガス中の水素の７０％〜８０％程度であり、未反応の水素を含んだガスは燃料電池５９から排出される。排出されたアノード排ガス６９は燃焼器７０に導入され、燃焼用空気７１の供給で燃焼し、生成した燃焼ガス７２が燃焼器７０から排出される。
【００４２】
この燃焼器７０には水７３と反応用空気５８が供給され、燃焼器７０内で発生した熱により水７３は水蒸気５７となって改質器５６に供給され、一方、反応用空気５８は予熱されて改質器５６に供給されて、発電効率の向上に寄与する。
【００４３】
燃料電池５９に供給されたカソード空気６５のうち未反応のものは、排空気７４として燃料電池５９から排出される。燃料電池５９で発生した電力はインバータ７５により交流電力７６として取り出され、電力供給先に送られる。
【００４４】
前記改質器５６内の所定位置には触媒層昇温装置７７が設置されており、その概略構成を図１ないし図３とともに説明する。
【００４５】
図１に示すようにケーシング１０の一方の側壁に点火トーチのプラグ本体５が、例えばセラミック製ねじなどの電気絶縁性を有する取り付け手段７により水平方向に片持ち状に固定されている。
【００４６】
プラグ本体５の先端部側に、放電部分以外を絶縁碍子２で覆った電極部１が設けられている。この電極部１とは別体になって、離れた位置にアース部３が垂直方向に立設されている。
【００４７】
アース部３は例えばステンレス鋼、インコイル、インコネルなどのように耐熱性に優れた金属から構成され、電極１と対向して花火放電を受ける受け部８と、それを支持する支持部４とから構成されている。
【００４８】
本実施形態の場合、前記受け部８は内側に凹状の曲面を有する椀形（半球形）に成形されて、その受け部８の内側に臨むように電極部１の先端部が配置され、受け部８の内周曲面が電極部１の先端からほぼ同一距離となるように、受け部８の曲率半径、アース部３の高さならびに設置位置が設定されている。本実施形態の場合、電極部１の先端部と受け部８の内面との距離は、０．３ｃｍ〜１．０ｃｍ程度に調整されている。
【００４９】
本実施形態の場合、図１ならびに図２に示すように受け部８のほぼ全体にわたって多数の透孔１４が形成されている。このように受け部８を多孔板にすることにより、各透孔１４の周縁エッジ部が放電点となるので、放電の安定性が確保できる。本実施形態では透孔１４を形成したが、その代わりに縦形、横形あるいは斜めの多数のスリットまたは切り込みを形成してもよい。
【００５０】
このように点火トーチは、電極部１を有するプラグ本体５と、それとは別体のアース部３とから構成されている。点火トーチの下方に保炎器１１が設置され、点火トーチの上方に燃焼触媒層１２が設置されている。保炎器１１と燃焼触媒層１２の間が燃焼室９となり、その燃焼室９内に前記点火トーチが設置されている。
【００５１】
保炎器１１は図３に示すように円筒状あるいは角筒状をして、その両端の開口部は塞がれて、上部に貫通した孔１３が複数列設けられている。保炎器１１の一方の端部には、都市ガスやＬＰＧなどのガス燃料１５を供給する燃料供給管１６と、空気（或いは酸素）１７を供給する空気供給管１８が接続されている。
【００５２】
供給管１６，１８により保炎器１１内に所定の割合で供給されたガス燃料１５と空気（あるいは酸素）は直ちに混合され、その混合ガス１９が孔１３から燃焼室９内に噴射される。
【００５３】
一方、点火トーチの電極部１には例えば１５ｋＶ程度の高電圧が印加され、それによってアース部３の受け部８との間で花火放電６が生じ、前記混合ガス１９に着火する。この着火により順次供給される混合ガス１９が燃焼し、その燃焼熱により燃焼触媒層１２を５００℃〜８００℃に昇温させた後、燃焼場を燃焼触媒層１２に移行させて燃焼させることにより、燃焼触媒層１２が更に昇温する。
【００５４】
このようにして燃焼触媒層１２を所定の温度条件まで高めてから、図４で示したように液体燃料５２、水蒸気５７、反応用空気５８などを改質器５６に供給して改質反応を行い、水素を含む改質ガスを製造する。
【００５５】
改質ガスを長時間連続して製造していると燃焼室９の内部は次第に温度が上がり、その熱的な影響でケーシング１０の取り付け手段７付近にも多少の歪（変形）２１が生じる。
【００５６】
そのために電極部１が図５のように図１の状態から上方（あるいは下方）に傾いた場合でも、椀状（半球状）の受け部８を設置しているため、アース部３との放電距離は実質的に変化しないかあるいは変化しても少ない。従って安定した花火放電６が常に確保できる。また他の実施形態でも同様であるが、受け部８により広い放電面積を確保することができ、そのため放電が容易で安定している。
【００５７】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る触媒層昇温装置の概略構成図である。前記第１の実施形態と相違する点は、孔１４が形成されていない受け部８を用いた点である。このように孔１４のない受け部８を用いても影響のない程度の放電性能が得られることが確認されている。
【００５８】
また、孔１４が形成されていない受け部８の内面にプレス加工などにより電極部１側に向けて突出した凸部を形成するか、あるいは受け面８に電極部１側に向けて多数の切り起し片を設けて、放電の安定性を図ることもできる。
【００５９】
図７ならびに図８は、本発明の第３の実施形態に係る触媒層昇温装置の概略構成図である。前記第２の実施形態と相違する点は、椀形（半球形）をした受け部８の内面に多数のほぼ同じ長さを有する突起部２０ａ〜２０ｅが受け部８の内面に沿って立設され、各突起部２０ａ〜２０ｅの先端部は電極部１の方を向いている。
【００６０】
従って電極部１の先端部と各突起部２０ａ〜２０ｅの先端部の距離は等しく保たれている。そのため図８に示すように、ケーシング１０の取り付け手段７付近に歪（変形）２１が生じて、電極部１が上方（あるいは下方）に傾いた場合、突起部２０ａ〜２０ｅのうちの最も近い突起部２０ｂに向けて花火放電６が発生する。
【００６１】
図９ならびに図１０は、本発明の第４の実施形態に係る触媒層昇温装置の概略構成図である。本実施形態の場合、受け部８がフラットで、その片面に電極部１側へ向けて突出した多数の突起部２０ａ〜２０ｅが設けられている。この突起部２０ａ〜２０ｅは、図９に示すように水平状態にある電極部１に最も近い中央の突起部２０ｃが最も短く、それから上，下方向に行くに従って徐々に長くなっており、それらが電極部１の先端部から見てほぼ同一の距離になるように、各突起部２０ａ〜２０ｅの長さならびに設置位置などが設定されている。
【００６２】
そのため図１０に示すように、ケーシング１０の取り付け部７付近に歪（変形）２１が生じて、電極部1が上方（あるいは下方）に傾いた場合、突起部２０ａ〜２０ｅのうちの最も近い突起部２０ｂに向けて花火放電６が発生する。この実施形態において受け部８は平板で構成されるため、製作が容易である。
【００６３】
図１１ならびに図１２は、本発明の第５の実施形態に係る触媒層昇温装置の概略構成図である。本実施形態の場合、受け部８の一個所から電極部１側に向けて多数の突起部２０ａ〜２０ｅが放射状に延びている。この突起部２０ａ〜２０ｅは、図１１に示すように水平状態にある電極部１に最も近い中心の突起部２０ｃが最も短く、それから上，下方向に行くに従って徐々に長くなっており、それらが電極部１の先端部から見てほぼ同一の距離になるように、各突起部２０ａ〜２０ｅの長さならびに方向が設定されている。
【００６４】
そのため図１２に示すように、ケーシング１０の取り付け部７付近に歪（変形）２１が生じ、電極部１が上方（あるいは下方）に傾いた場合、突起部２０ａ〜２０ｅのうちの最も近い突起部２０ｂに向けて花火放電６が発生する。
【００６５】
本実施形態の場合、全ての突起部２０ａ〜２０ｅを一個所でまとめて溶接・固定しているため、突起部２０ａ〜２０ｅの溶接作業量が低減できる。
【００６６】
前記第３ないし第５の実施形態において、突起部２０ａ〜２０ｅは板状のものでもピン状のものであっても構わない。またこれらの実施形態において、支持部４と受け部８は連続した１枚の板状のものでも構わない。
【００６７】
図１３ならびに図１４は、本発明の第６の実施形態に係る触媒層昇温装置の概略構成図である。本実施形態の場合、受け部８は中実状をしており、それの電極部１と対向する側が中央部が低くなるように凹んでおり、それによって複数の段差部（エッジ部）２２ａ〜２２ｆが形成されている。
【００６８】
図１３に示すように、水平状態にある電極部１に最も近い中央部の段差部２２ｃ，２２ｄから上，下方向に他の段差部２２ａ，２２ｂ，２２ｅ，２２ｆが階段状に設けられて、各段差部２２ａ〜２２ｆが点線で示すように電極部１の先端部から見てほぼ同一の距離になるように、各段差部２２ａ〜２２ｆの高さならびに位置が設定されている。
【００６９】
そのため図１４に示すように、ケーシング１０の取り付け部７付近に歪（変形）
２１が生じ、電極部１が上方（あるいは下方）に傾いた場合、段差部２２ａ〜２２ｆのうちの最も近い段差部２２ｂに向けて花火放電６が発生する。
【００７０】
本実施形態では中実状の受け部８を用いたが、電極部1の先端部から見てほぼ同一の距離になるように、各段差部２２ａ〜２２ｆを形成した板材の受け部8を用いることもできる。
【００７１】
図１５ならびに図１６は、本発明の第７の実施形態に係る触媒層昇温装置の概略構成図である。本実施形態の場合、アース部３はピン状をして、垂直方向に立設している。一方、電極部１の先端部には、アース部３側に向けてピン状あるいは平板状の突起部２３ａ,２３ｂが複数放射状に設置されている。
【００７２】
この突起部２３ａ，２３ｂは図１５に示すように、アース３の先端部から見てほぼ同一の距離になるように設けられている。そのため図１６に示すように、ケーシング１０の取り付け部７付近に歪（変形）２１が生じ、電極部１が上方（あるいは下方）に傾いた場合、突起部２３ａ，２３ｂのうちの最も近い突起部２３ｂとアース部３の間で花火放電６が発生する。
【００７３】
前記実施形態では燃焼触媒層を昇温する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の触媒層の昇温にも適用可能である。
【００７４】
また前記実施形態では水素含有ガスを燃料電池システムに用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の技術分野にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る運転前の触媒層昇温装置の概略構成図である。
【図２】その実施形態に用いるアース部の拡大正面図である。
【図３】その実施形態に用いる保炎器の拡大斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る燃料電池システムの系統図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る触媒層昇温装置の運転によってケーシングに歪を生じた場合の状態を示す概略構成図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る運転前の触媒層昇温装置の概略構成図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る運転前の触媒層昇温装置の概略構成図である。
【図８】その触媒層昇温装置の運転によりケーシングに歪を生じた場合の状態を示す概略構成図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る運転前の触媒層昇温装置の概略構成図である。
【図１０】その触媒層昇温装置の運転によりケーシングに歪を生じた場合の状態を示す概略構成図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る運転前の触媒層昇温装置の概略構成図である。
【図１２】その触媒層昇温装置の運転によりケーシングに歪を生じた場合の状態を示す概略構成図である。
【図１３】本発明の第６の実施形態に係る運転前の触媒層昇温装置の概略構成図である。
【図１４】その触媒層昇温装置の運転によりケーシングに歪を生じた場合の状態を示すが略構成図である。
【図１５】本発明の第７の実施形態に係る運転前の触媒層昇温装置の概略構成図である。
【図１６】その触媒層昇温装置の運転によりケーシングに歪を生じた場合の状態を示す概略構成図である。
【図１７】従来提案された内燃機関用点火プラグの正面図である。
【図１８】図１７の拡大Ａ矢視図である。
【図１９】その点火プラグの中心電極と外側電極に導電性物質が付着した状態を示す一部拡大正面図である。
【図２０】従来検討した触媒層昇温装置の運転前の概略構成図である。
【図２１】その触媒層昇温装置の運転によりケーシングに歪を生じた場合の状態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００７６】
１：電極部、２：絶縁碍子、３：アース部、４：支持部、５：プラグ本体、６：火花放電、７：取り付け手段、８：受け部、９：燃焼室、１０：ケーシング、１１：保炎器、１２：燃焼触媒層、１３：孔、１４：透孔、１５：ガス燃料、１６：燃料供給管、１７：空気、１８：空気供給管、１９：混合ガス、２０ａ〜２０ｅ：突起部、２１：歪、２２ａ〜２２ｅ：段差部、２３ａ，２３ｂ：突起部、５１：燃料タンク、５２：液体燃料、５３：燃料供給管、５４：燃料供給ポンプ、５５：燃料遮断弁、５６：改質器、５７：水蒸気、５８：反応用空気、５９：燃料電池、６０：アノード、６１：ＣＯ転化器、６２：選択酸化空気、６３：ＣＯ選択酸化器、６４：カソード、６５：カソード空気、６６：電解層、６７：冷却水、６８：温水、６９：アノード排ガス、７０：燃焼器、７１：燃焼用空気、７２：燃焼ガス、７３：水、７４：排空気、７５：インバータ、７６：交流電力、７７：触媒層昇温装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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