(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
碍子に貫通形成された挿入孔に放電棒を貫通して挿入した改質器用点火プラグにおいて、
前記碍子に前記挿入孔と連接し外部に向かって拡径するテーパ孔を形成すると共に、前記放電棒の外周と前記碍子の前記挿入孔内周との間に封止部材及び耐熱性芯出し部材を配置し、前記テーパ孔側から注入した封着ガラスを溶融して固化したことを特徴とする改質器用点火プラグ。
【請求項２】
前記碍子に前記テーパ孔と連接し外部に開口した注入孔を形成したことを特徴とする請求項１に記載の改質器用点火プラグ。
【請求項３】
締着部材に貫通形成された挿入孔に前記碍子を貫通して挿入し、前記締着部材に前記挿入孔と連接し外部に向かって拡径するテーパ孔を形成すると共に、前記碍子の外周と前記締着部材の前記挿入孔内周との間に封止部材を配置し、前記テーパ孔側から注入した封着ガラスを溶融して固化したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の改質器用点火プラグ。
【請求項４】
前記締着部材に前記テーパ孔と連接し外部に開口した注入孔を形成したことを特徴とする請求項３に記載の改質器用点火プラグ。
【請求項５】
前記放電棒の外周表面を荒くしたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の改質器用点火プラグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の改質器に供給される燃料に点火する際に用いられる改質器用点火プラグに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１に示すように、碍子の中空部に電極としての金属芯を貫通挿入し、碍子と金属芯とを固着するための接着剤として無機系接着剤と有機系接着剤とを用いている。中空部の一端に無機系接着剤を封入することで耐熱性を高めると共に、他端に有機系接着剤を封入して、気密性を保持するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０１８３４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、中空部の内周と金属芯の外周との間の隙間が狭く、接着剤の封入が困難で、製造が容易でないという問題があった。
本発明の課題は、製造が容易な改質器用点火プラグを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、
碍子に貫通形成された挿入孔に放電棒を貫通して挿入した改質器用点火プラグにおいて、
前記碍子に前記挿入孔と連接し外部に向かって拡径するテーパ孔を形成すると共に、前記放電棒の外周と前記碍子の前記挿入孔内周との間に封止部材を配置し、前記テーパ孔側から注入した封着ガラスを溶融して固化したことを特徴とする改質器用点火プラグがそれである。
【０００６】
前記碍子に前記テーパ孔と連接し外部に開口した注入孔を形成した構成としてもよい。また、前記放電棒の外周と前記碍子の前記挿入孔内周との間に耐熱性芯出し部材を配置した構成としてもよい。あるいは、締着部材に貫通形成された挿入孔に前記碍子を貫通して挿入し、前記締着部材に前記挿入孔と連接し外部に向かって拡径するテーパ孔を形成すると共に、前記碍子の外周と前記締着部材の前記挿入孔内周との間に封止部材を配置し、前記テーパ孔側から注入した封着ガラスを溶融して固化した構成としてもよい。また、前記締着部材に前記テーパ孔と連接し外部に開口した注入孔を形成した構成としてもよい。更に、前記放電棒の外周表面を荒くした構成としてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の改質器用点火プラグは、挿入孔に連接してテーパ孔を形成したので、注入される封着ガラスを挿入孔に導き、挿入孔内の空気が外部に抜けやすく、挿入孔に空気層が残るを防止でき、製造が容易であるという効果を奏する。
【０００８】
また、注入孔を形成することにより、注入孔からオーバーフローしないように注入すればよく、注入作業を行いやすいと共に、固化した封着ガラスの径方向外側のエッジが鋭角に形成されることがなく、エッジの欠けや剥離を防止することができる。更に、耐熱性芯出し部材を設けることにより、放電棒を碍子の中心に保持できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態としての改質器用点火プラグを用いた改質器の要部断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の改質器用点火プラグの拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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の先端が挿入されており、また、バーナー６の先端側には改質器用点火プラグ８の先端が配置されている。改質器用点火プラグ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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
バーナー６に供給される燃料ガスに改質器用点火プラグ８により点火されると、燃料ガスは燃焼室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排出される。
【００１５】
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。
【００１６】
次に、本実施形態の改質器用点火プラグ８について、図２によって説明する。５１はアルミナ等の絶縁性セラミックを用いた碍子で、碍子５１にはその軸方向に挿入孔５２が形成されている。碍子５１の一方の端には、挿入孔５２に連接して外部に向かって拡径するテーパ孔５４が形成されている。
【００１７】
テーパ孔５４に連接して注入孔５６が形成されており、注入孔５６は外部に開口されている。注入孔５６は、本実施形態では、ストレート状に形成されて、碍子５１の端面と直交して形成されている。
【００１８】
挿入孔５２には導電性の良い金属を用いた放電棒５８が挿入されており、放電棒５８の一方の端には径方向外側に突き出た先端電極部１０が設けられている。先端電極部１０は放電棒５８に溶接等により取り付けてもよく、あるいは、放電棒５８の先端を鍛造等により成形して形成してもよい。
【００１９】
放電棒５８は碍子５１の長さよりも長く形成されており、放電棒５８は挿入孔５２、テーパ孔５４、注入孔５６を貫通して碍子５１の外部に突出されている。挿入孔５２の内径は、放電棒５８の外径よりも大きく、挿入孔５２の内周と放電棒５８の外周との間に隙間が形成されるように構成されている。先端電極部１０は注入孔５６やテーパ孔５４と反対側となるように、先端電極部１０が設けられていない端から放電棒５８が挿入孔５２に貫通して挿入される。
【００２０】
放電棒５８には、挿入孔５２に挿入前に、封止部材６０と耐熱性芯出し部材６２とが予め取り付けられる。封止部材６０は金属製あるいはガラス繊維製等の耐熱性を有する粘着シートやロープを巻き付けて形成したもの、あるいは、シリカとアルミナを混合したものを塗布して形成したものを用いればよい。
【００２１】
後述する封着ガラス７４を注入する際に、封着ガラス７４が流れ落ちないように封止でき、また、封着ガラス７４を溶融する際の加熱時にも封着ガラス７４が流れ落ちないように封止できるものであればよい。封止部材６０は、放電棒５８を挿入孔５２に挿入した際に、封止部材６０がテーパ孔５４よりも下側で挿入孔５２内に配置される位置に挿入前に取り付けられる。
【００２２】
耐熱性芯出し部材６２は金属製あるいはガラス繊維製等の耐熱性を有する粘着シート等を巻き付けて形成すればよく、放電棒５８に均一な厚さで巻付けできるもので構成すればよい。シート等を巻き付けた放電棒５８を挿入孔５２に挿入した際に、放電棒５８を挿入孔５２のほぼ中心に保持できるような材質やシートの厚さ、硬さ等を選択すればよい。また、後述する封着ガラス７４を溶融する際の加熱により溶融しない耐熱性を有するものであればよい。耐熱性芯出し部材６２の取付位置は、放電棒５８を挿入孔５２に挿入した際に、先端電極部１０の近傍となる位置がよい。
【００２３】
封止部材６０と耐熱性芯出し部材６２とを取り付けた放電棒５８を挿入孔５２に挿入する。放電棒５８は、その表面を予め荒く形成してもよく、特に、挿入した際に、注入孔５６から封止部材６０が取り付けられている位置に至る範囲で表面を荒く形成するのがよい。例えば、放電棒５８の表面に、浅い溝を周方向に複数形成したり、あるいは、傷を付けたりして、表面を荒くしてもよい。放電棒５８の表面に後述する封着ガラス７４が付着した際に、封着ガラス７４が溝や傷内に入り込んで、接着性や気密性を向上できればよい。
【００２４】
本実施形態では、碍子５１を金属製の締着部材６４に取り付けており、締着部材６４は外形が六角の六角部６４ａと、雄ねじが形成されたねじ部６４ｂとを備えている。また、締着部材６４の軸方向中心には、挿入孔６６が形成されており、締着部材６４の一方の端には、挿入孔６６に連接して外部に向かって拡径するテーパ孔６８が形成されている。
【００２５】
テーパ孔６８に連接して注入孔７０が形成されており、注入孔７０は外部に開口されている。注入孔７０は、本実施形態では、ストレート状に形成されて、締着部材６４の端面と直交して形成されている。碍子５１は挿入孔６６、テーパ孔６８、注入孔７０を貫通して締着部材６４の両側外部に突出されている。挿入孔６６の内径は、碍子５１の外径よりも大きく、挿入孔６６の内周と碍子５１の外周との間に隙間が形成されるように構成されている。
【００２６】
碍子５１には、挿入孔６６に挿入前に、封止部材７２が予め取り付けられる。封止部材７２は、セラミックファイバロープ、金属製あるいはガラス繊維製等の耐熱性を有する粘着シートを巻き付けて形成したもの、あるいは、シリカとアルミナを混合したものを塗布して形成したものを用いればよい。後述する封着ガラス７６を注入する際に、封着ガラス７６が流れ落ちないように封止でき、また、封着ガラス７６を溶融する際の加熱時にも封着ガラス７６が流れ落ちないように封止できるものであればよい。
【００２７】
挿入孔５２に放電棒５８を挿入した後、注入孔５６から封着ガラス７４を注入する。封着ガラス７４はガラス粉末と清浄な水または有機溶媒とを混練してスラリー状としたもので、流動性があり、注入孔５６から注入することにより、封着ガラス７４は注入孔５６からテーパ孔５４に流入し、更に、挿入孔５２内に流入する。
【００２８】
挿入孔５２内に流入した封着ガラス７４は封止部材６０により流下を阻止され、挿入孔５２に封着ガラス７４が充満する。挿入孔５２に充満した後、テーパ孔５４内に充満し、更に、注入孔５６内に充満する。注入孔５６まで封着ガラス７４が充満した際には、注入を終了する。
【００２９】
注入時に、封着ガラス７４を碍子５１の上端面に達するまで完全に充満させる必要はなく、挿入された封着ガラス７４がテーパ孔５４を超えて注入孔５６内に達する高さまで注入されていれば足りる。
【００３０】
また、同様に、締着部材６４の挿入孔６６に碍子５１を挿入した後、注入孔７０から封着ガラス７６をする。封着ガラス７６は、前述したと同様、ガラス粉末と清浄な水または有機溶媒とを混練してスラリー状としたもので、流動性があり、注入孔７０から注入することにより、封着ガラス７６は注入孔７０からテーパ孔６８に流入し、更に、挿入孔６６内に流入する。
【００３１】
挿入孔６６内に流入した封着ガラス７６は封止部材７２により流下を阻止され、挿入孔６６に封着ガラス７６が充満する。挿入孔６６に充満した後、テーパ孔６８内に充満し、更に、注入孔７０内に充満する。注入孔７０まで封着ガラス７６が充満した際には、注入を終了する。
【００３２】
注入時に、封着ガラス７６を締着部材６４の上端面に達するまで完全に充満させる必要はなく、挿入された封着ガラス７６がテーパ孔６８を超えて注入孔７０内に達する高さまで注入されていれば足りる。
【００３３】
封着ガラス７４，７６を注入する際に、挿入孔５２，６６よりも径の大きな注入孔５６，７０に注入するので、注入作業を行いやすい。注入孔５６，７０から封着ガラス７４，７６がオーバーフローしないように、注入孔５６，７０内に達したときには注入を終了すればよく、この点でも注入作業が行いやすい。
【００３４】
また、テーパ孔５４，６８が注入された封着ガラス７４，７６を注入孔５６，７０から径の小さな挿入孔５２，６６に導き、挿入孔５２，６６内の空気を外部に抜けやすくする。よって、挿入孔５２，６６に空気層が残るを防止できる。
【００３５】
封着ガラス７４，７６を注入した後、炉内で加熱させて、封着ガラス７４，７６を溶融させた後、冷却して固化させる。その際、液体分の蒸発とガラス粉末の粒子間の空隙が溶融することで、封着ガラス７４，７６の体積が減少して、各注入孔５６，７０及び各テーパ孔５４，６８内の封着ガラス７４，７６の高さが挿入孔５２，６６側に低下しても、各挿入孔５２，６６内の封着ガラス７４，７６により、気密性は確保される。尚、放電棒５８の先端には、電極端子７８が螺着される。
【００３６】
改質器用点火プラグ８を改質器１に取り付けて、放電棒５８と接地電極１２との間に電圧を印加すると、先端電極部１０と接地電極１２との間でスパークが発生し、供給される燃料ガスに点火される。
【００３７】
スパークの適切な発生には、先端電極部１０と接地電極１２との間に適切なギャップを設けることが必要である。本実施形態では、放電棒５８に耐熱性芯出し部材６２を設けているので、放電棒５８は碍子５１の芯上に保持され、適切なギャップを形成するように組み立てることができる。
【００３８】
注入孔５６，７０内で固化した封着ガラス７４，７６は、その径方向外側のエッジが注入孔５６，７０の縦壁に沿って円柱状に形成されるので、エッジが鋭角に形成されることがなく、エッジの欠けや剥離を防止することができる。即ち、注入孔５６，７０を形成することなく、テーパ孔５４，６８と挿入孔５２，６６とを形成した場合には、テーパ孔５４，６８内で固化した封着ガラス７４，７６は、その径方向外側のエッジが鋭角に形成される。このため、エッジの欠けや剥離が生じやすい。
【００３９】
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】
【００４０】
１…改質器    ４…燃焼室
６…バーナー    ８…改質器用点火プラグ
１０…先端電極部    １２…接地電極
２４…改質触媒      ５１…碍子
５２，６６…挿入孔    ５４，６８…テーパ孔
５６，７０…注入孔    ５８…放電棒
６０，７２…封止部材    ６２…耐熱性芯出し部材
６４…締着部材    ７４，７６…封着ガラス
【図１】
0005757853.tif 000002
【図２】
0005757853.tif 000003