(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に連通されたバーナー側パイプが接続される雌側ジョイントと、燃料供給側に連通された供給側パイプが接続される雄側ジョイントとを備え、
また、前記雄側ジョイントの外周にシール部材を取り付けた挿入軸部を設けると共に、前記雌側ジョイントに前記挿入軸部が挿入される挿入孔を形成し、
前記バーナー側パイプと前記供給側パイプとの分離及び接続が、前記挿入孔に対する前記挿入軸部の抜去及び挿入でのみ実現され、
更に、前記雌側ジョイントの前記挿入孔に前記雄側ジョイントの前記挿入軸部を挿入した際に前記バーナー側パイプと前記供給側パイプとを連通する接続流路を設け、
かつ、前記雌側ジョイントに前記接続流路に介装される消炎部材を設けると共に、前記消炎部材と前記挿入軸部の先端との間の前記接続流路に空間室を設けたことを特徴とするジョイント一体型フレームアレスタ。
【請求項２】
前記雌側ジョイントの外周に冷却フィンを設けたことを特徴とする請求項１に記載のジョイント一体型フレームアレスタ。
【請求項３】
前記冷却フィンは前記空間室の外側で前記雌側ジョイントの外周に設けたことを特徴とする請求項２に記載のジョイント一体型フレームアレスタ。
【請求項４】
前記空間室は前記挿入孔に形成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のジョイント一体型フレームアレスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室から燃料供給側への火炎の伝播を抑制するジョイント一体型フレームアレスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１にあるように、燃料電池発電システムでは、改質器の燃焼室へ供給される燃料ガスを燃焼させて、改質器の改質触媒を加熱し、水蒸気改質反応に適した温度にしている。また、起動時に水蒸気改質反応に好適な温度に昇温させる際にも燃焼室で燃料ガスを燃焼させる。その際、炭化水素系燃料と空気とを予混合させた状態で燃焼室に送り、燃焼性を向上させることがある。
燃焼させた際に、燃焼速度が予混合ガスの流速を上回ると、火炎が空気と燃料との予混合ガスの供給側に伝播して、異常燃焼や機器の損傷等を招く場合がある。これを抑制するために、燃焼室へ予混合ガスを供給する流路の途中に消炎部材を介装して、供給側へ伝播する火炎を消炎部材で消失させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１０８８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、こうした従来のものでは、燃料ガスの流路を形成する配管の途中に消炎部材を保持する保持容器を介装して、保持容器内に消炎部材を配置している。このため、保持容器の両側に配管を接続する必要があり、特に、他の機器の保守・点検等のために、配管を途中で分離・接続するジョイントを設けると、ジョイントの両側にも配管を接続する必要があり、配管との接続箇所が増えるという問題があった。
【０００５】
本発明の課題は、消炎部材を設けても配管との接続箇所の増加を招かないジョイント一体型フレームアレスタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
燃焼室に連通されたバーナー側パイプが接続される雌側ジョイントと、燃料供給側に連通された供給側パイプが接続される雄側ジョイントとを備え、
また、前記雄側ジョイントの外周にシール部材を取り付けた挿入軸部を設けると共に、前記雌側ジョイントに前記挿入軸部が挿入される挿入孔を形成し、
更に、前記雌側ジョイントの前記挿入孔に前記雄側ジョイントの前記挿入軸部を挿入した際に前記バーナー側パイプと前記供給側パイプとを連通する接続流路を設け、
かつ、前記雌側ジョイントに前記接続流路に介装される消炎部材を設けると共に、前記消炎部材と前記挿入軸部の先端との間の前記接続流路に空間室を設けたことを特徴とするジョイント一体型フレームアレスタがそれである。
【０００７】
前記雌側ジョイントの外周に冷却フィンを設けた構成としてもよい。その際、前記冷却フィンは前記空間室の外側で前記雌側ジョイントの外周に設けた構成とするのがよい。また、前記空間室は前記挿入孔に形成された構成としてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のジョイント一体型フレームアレスタは、雌側ジョイントに消炎部材を設けても、空間室を設けてシール部材への熱影響を抑制するので、ジョイントと一体にフレームアレスタを構成できるので、配管との接続箇所の増加を招かないという効果を奏する。
【０００９】
雌側ジョイントに冷却フィンを設けることにより、更に、雄側ジョイントのシール部材への熱影響を低減できる。その冷却フィンを空間室の外側に設けるとより効果的に熱影響を低減できる。また、空間室を雌側ジョイントの挿入孔に形成すると、空間室の形成も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態としてのジョイント一体型フレームアレスタを用いた改質器の断面図である。
【図２】本実施形態のジョイント一体型フレームアレスタの拡大断面図である。
【図３】本実施形態の雌側ジョイントと雄側ジョイントとの結合前の拡大正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すように、１は燃料電池に用いられる改質器で、改質器１は第１円筒体２を有し、第１円筒体２の内部に燃焼室４が形成されている。燃焼室４にはバーナー６が挿入されており、また、バーナー６の先端側には点火プラグ８の先端が配置されている。点火プラグ８の先端電極部１０に対向して接地電極１２がバーナー６の先端に配置されている。
【００１２】
第１円筒体２の外側には隙間を空けて第１円筒体２と同軸上に第２円筒体１４が設けられており、第２円筒体１４の下端は底板１６により閉塞されると共に、第１円筒体２の下端と底板１６との間には隙間が形成されている。また、第２円筒体１４の上部に流出管３１が接続されている。
【００１３】
第２円筒体１４の外側には隙間を空けて第２円筒体１４と同軸上に第３円筒体１８が設けられており、第３円筒体１８の上端はリング状の蓋板２０により閉塞されている。また、第３円筒体１８の上端側には燃料ガスの流入管２２が接続されており、第２円筒体１４と第３円筒体１８との間の隙間には改質触媒２４が充填されている。
【００１４】
第３円筒体１８の外側には隙間を空けて第３円筒体１８と同軸上に第４円筒体２６が設けられており、第４円筒体２６の下端は底板１６から隙間を空けて底板２８により閉塞されている。第４円筒体２６の上端はリング状の蓋板３０により閉塞されており、第４円筒体２６の上端側には流出管３２が接続されている。
【００１５】
バーナー６に供給される予混合ガスに点火プラグ８により点火されると、予混合ガスは燃焼室４内で燃焼し、高温の燃焼ガスは矢印で示すように第１円筒体２の下端から底板１６との間の隙間を通り、第１円筒体２と第２円筒体１４との間の隙間を上昇して流出管３１から排出される。
【００１６】
また、水蒸気が混合された燃料ガスが流入管２２に供給され、改質触媒２４の内部を下降しながら、水蒸気により改質される。改質触媒２４における改質反応は吸熱反応であり、バーナー６で発生する燃焼熱を吸収して改質反応が進行する。すなわち、バーナー６での燃焼ガスが第１円筒体２と第２円筒体１４との間の隙間を通過するときに、燃焼ガスの熱が改質触媒２４に吸収され、改質反応が進行する。改質ガスは、第３円筒体１８と第４円筒体２６との間の隙間を上昇して、流出管３２から流出する。
【００１７】
バーナー６には、空気室３４が設けられており、空気室３４には空気供給パイプ３６が接続されると共に、空気供給パイプ３６に継手部材３８を介して接続される図示しないブロワが接続され、空気室３４に空気が供給されるように構成されている。
【００１８】
更に、バーナー６には、混合ガス室４０が設けられており、混合ガス室４０とジョイント一体型フレームアレスタ５０とを接続するバーナー側パイプ４２が設けられている。バーナー側パイプ４２は供給側パイプ４４とジョイント一体型フレームアレスタ５０を介して接続され、供給側パイプ４４は空気と燃料ガスとが予め混合された予混合ガスの燃料供給側に接続されている。
【００１９】
ジョイント一体型フレームアレスタ５０は、図２に示すように、雌側ジョイント５１と雄側ジョイント５２とを備え、雌側ジョイント５１にバーナー側パイプ４２が接続されると共に、雄側ジョイント５２に供給側パイプ４４が接続されている。
【００２０】
雌側ジョイント５１には、その軸方向に一方の端側からバーナー側パイプ４２を挿着可能な挿着孔５４が形成されており、挿着孔５４に連通して連通孔５６が形成されている。挿着孔５４と連通孔５６とは段部５７を介して連通されている。
【００２１】
挿着孔５４には消炎部材５８が挿着されると共に、バーナー側パイプ４２が挿着されて、消炎部材５８を段部５７に押圧している。バーナー側パイプ４２は雌側ジョイント５１に溶接やロー付け等により固定されている。
【００２２】
消炎部材５８は、ワイヤメッシュ、金属製の多孔板、発泡体、ハニカム体等のガスが通過可能な隙間や孔が形成されたもので、炎が消炎部材５８の隙間や孔を通過しようとすると温度の低下等により消炎される周知のものである。
【００２３】
連通孔５６に連通して挿入孔６０が雌側ジョイント５１の他方の端側に開口して形成されている。雌側ジョイント５１の他方の端には、径方向外側に突出した鍔部６２が形成されている。
【００２４】
雄側ジョイント５２には、挿入孔６０に挿入可能な挿入軸部６４が形成されており、挿入軸部６４の外周には周方向に沿って全周に溝６６が形成されている。溝６６にはＯリング等を用いたシール部材６８が装着されている。
【００２５】
雄側ジョイント５２には、その中程に径方向外側に突出した鍔部７０が形成されており、挿入軸部６４を挿入孔６０に挿入した際には、雌側ジョイント５１の鍔部６２と雄側ジョイント５２の鍔部７０との端面同士が密着するように形成されている。
【００２６】
端面同士が密着した両鍔部６２，７０には、その外側からばね鋼等により形成された断面コ字状のクリップ部材７２が着脱可能に嵌着されて、クリップ部材７２の弾性力により雌側ジョイント５１と雄側ジョイント５２との結合を保持できるように構成されている。
【００２７】
また、雄側ジョイント５２には、その軸方向に挿入軸部６４と反対側の端から供給側パイプ４４を挿着可能な挿着孔７４が形成されている。挿着孔７４に連通して、貫通孔７６が形成されており、貫通孔７６の先端は、挿入軸部６４の先端側端面に開口されている。
【００２８】
挿入軸部６４を挿入孔６０に挿入して、両鍔部６２，７０の端面同士が密着した際には、挿入軸部６４の先端は挿入孔６０の底部６０ａにまで達することなく、挿入軸部６４の先端と底部６０ａとの間には空間が確保されるように、挿入軸部６４の長さと挿入孔６０の深さとが決定されている。貫通孔７６、挿入孔６０、連通孔５６、挿着孔５４により接続流路８２が形成されて、挿入軸部６４を挿入孔６０に挿入した際には、接続流路８２に消炎部材５８が介装されると共に、接続流路８２によりバーナー側パイプ４２と供給側パイプ４４とが連通されるように構成されている。
【００２９】
挿入軸部６４の先端と挿入孔６０の底部６０ａとの間の挿入孔６０に空間室７８が形成されて、空間室７８が接続流路８２に設けられている。空間室７８の内径は、挿入孔６０と同じ内径である必要はなく、空間室７８は挿入孔６０よりも小径の孔により形成してもよく、あるいは、大径の孔により形成してもよいが、同径にすると形成が容易である。また、空間室７８は消炎部材５８と挿入軸部６４の先端との間の接続流路８２に形成されていればよく、連通孔５６を形成するとこなく消炎部材５８に続いて空間室７８を形成してもよい。
【００３０】
更に、雌側ジョイント５１には、その外周に冷却フィン８０が径方向に突出して形成されている。本実施例では、所定の間隔を空けて３つの冷却フィン８０が形成されており、冷却フィン８０は空間室７８に対応して、空間室７８の外側で雌側ジョイント５１の外周に形成されている。
【００３１】
次に、前述した本実施形態のジョイント一体型フレームアレスタ５０の作動について説明する。供給側パイプ４４に図示しない供給源から予混合ガスが供給されると、予混合ガスが供給側パイプ４４、貫通孔７６を介して空間室７８に流入する。空間室７８に流入した予混合ガスは連通孔５６、消炎部材５８、バーナー側パイプ４２を介して混合ガス室４０に流入し、混合ガス室４０から燃焼室４に送られて燃焼される。
【００３２】
その際、予混合ガスの組成が不適切だったり、着火不良等でバーナー６の燃焼室４内圧力の一時的上昇で予混合ガス流速が一時的に低下するなどの状況により、燃焼速度が予混合ガス流速を上回ると、火炎が混合ガス室４０に伝播し、更に、火炎が混合ガス室４０からバーナー側パイプ４２を介して消炎部材５８に達すると、消炎部材５８が火炎を消炎して、連通孔５６から供給側への火炎の伝播を抑制する。
【００３３】
火炎が消炎部材５８に達すると、消炎部材５８の周囲の温度が上昇する。これにより、連通孔５６や空間室７８内の予混合ガスの温度が上昇し、更に、雄側ジョイント５２の挿入軸部６４に挿着したシール部材６８の温度も上昇する。シール部材６８はゴムや樹脂等により形成されているので、耐熱温度は低く、耐熱温度以上にシール部材６８の温度が上昇するとシール部材６８のシール性が損なわれる。
【００３４】
消炎部材５８の周囲の温度が上昇すると、連通孔５６及び空間室７８内の予混合ガスを介してシール部材６８に熱が伝わる。空間室７８を設けているので、シール部材６８に熱が伝わるまでに、消炎部材５８や、連通孔５６及び空間室７８内の予混合ガスから雌側ジョイント５１に熱が伝わり、熱が拡散する。そして、雌側ジョイント５１の外部に放熱される。
【００３５】
従って、シール部材６８に伝わる熱量が小さくなり、シール部材６８の温度上昇が抑制されて、シール部材６８の温度が耐熱温度以上になるのを防止する。よって、雌側ジョイント５１内に消炎部材５８と共にシール部材６８が配置されても、シール部材６８への熱影響による損傷を防止できる。
【００３６】
このように、雌側ジョイント５１に消炎部材５８を設けても、空間室７８を設けてシール部材６８への熱影響を抑制するので、消炎部材５８とシール部材６８とを接近して設けることができる。よって、燃料供給側から改質器１までの配管との接続箇所の増加を招くことなく、ジョイント機能と消炎機能とを備えたジョイント一体型フレームアレスタ５０として構成できる。
【００３７】
更に、雌側ジョイント５１の外周で、空間室７８の外側に冷却フィン８０を設けているので、空間室７８内の熱が冷却フィン８０に伝わり、冷却フィン８０から効率よく外部に放熱されるので、シール部材６８へ伝わる熱量を更に低減でき、温度上昇を抑えることができる。
【００３８】
以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。
【符号の説明】
【００３９】
１…改質器    ４…燃焼室
６…バーナー    ８…点火プラグ
２４…改質触媒    ３４…空気室
３６…空気供給パイプ    ４０…混合ガス室
４２…バーナー側パイプ    ４４…供給側パイプ
５０…ジョイント一体型フレームアレスタ
５１…雌側ジョイント    ５２…雄側ジョイント
５６…連通孔    ５８…消炎部材
６０…挿入孔    ６０ａ…底部
６２，７０…鍔部    ６４…挿入軸部
６６…溝    ６８…シール部材
７２…クリップ部材    ７６…貫通孔
７８…空間室    ８０…冷却フィン
８２…接続流路
【図１】
0005766108.tif 000002
【図２】
0005766108.tif 000003
【図３】
0005766108.tif 000004