(57)【要約】【課題】装置全体の小型化を達成しつつ、かつ、新たな部材を追加することなく、電気加熱触媒の伝熱や輻射熱の影響を低減して電極の取付部分の高温化を効果的に防止するようにした水素燃焼器を提供する。【解決手段】空気と水素ガスを混合器１０で混合した混合ガスを加熱燃焼する電気加熱触媒２０は、中心部に接続した一方の電極２４を混合ガスの導入方向に一旦延設した後にケーシング３０の外方へと取り出す際に、この電極２４の混合ガス導入方向への延設部分２４ｂを混合器１０の混合板１２，１３に貫通させた後にケーシング３０の外方に取り出すことにより、電極２４を長くして電気加熱触媒２０からの伝熱を低減し、混合板１２，１３で輻射熱を遮断して取付部分２４ｃの高温化を防止し、かつ、電気加熱触媒２０と混合器１０との間隔を狭くして水素燃焼器の装置全体を小型化する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された空気と水素ガスを通過させて混合する混合板（１１，１２，１３）を内蔵した混合器（１０）と、この混合器（１０）で混合した混合ガスを導入して加熱燃焼する電気加熱触媒（２０）と、を備え、
電気加熱触媒（２０）の中心部に接続した一方の電極（２４）を、混合ガスの導入方向に一旦延設した後にケーシング（３０）の外方へと取り出すようにした水素燃焼器であって、
前記電極（２４）の混合ガス導入方向への延設部分（２４ｂ）を、混合器（１０）の混合板（１１，１２，１３）に貫通させた後にケーシング（３０）の外方に取り出すことを特徴とする水素燃焼器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素ガスの触媒による酸化反応熱を発生させるようにした水素燃焼器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の水素燃焼器としては、水素ガスと空気の混合ガスを触媒に触れさせて酸化発熱させ、この熱を熱源として取り出すようになっているが、始動時には触媒を酸化反応に適した温度にするため、触媒に導入する混合ガスを電気加熱触媒で予め加熱燃焼させて、その燃焼ガスで触媒を加熱するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この場合、前記電気加熱触媒は、ガスを通過させる多数のセルを巻層間に形成しつつ板状体を渦巻き状に巻回し、その中心部に一方の電極を配置するとともに外周部に他方の電極を配置して、両電極間に通電することにより触媒部分を発熱させる構造となっている。
【０００４】
また、前記電気加熱触媒の上流側には、供給される水素ガスと空気をむら無く混合するための混合器を配置して、電気加熱触媒内で混合ガスにヒートスポットが発生するのを防止するようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１２２３１１号公報（第４頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の水素燃焼器では、電気加熱触媒の中心部に配設した一方の電極は、混合ガスの導入方向（上流側）に一旦延設した後、その先端部を直角に折曲してケーシングの外方に取り出すようになっている。
【０００７】
このとき、前記電極を混合ガスの導入方向に延設した際に、上流側に配置した混合器に達する手前でケーシング方向に折曲するようになっており、また、ケーシングから取り出した電極は絶縁部材を介してこのケーシングに取り付けるようになっている。
【０００８】
従って、電気加熱触媒と混合器との間には、前記電極を取り出すためのスペースが必要になるとともに、電極を電気加熱触媒の上流側に取り出す場合にあっても、この電気加熱触媒からの伝熱に加えて輻射熱が大きく影響するため、電極の取付部分が高温化してしまう。
【０００９】
このため、この電極の取付部分の温度が、例えば２００゜Ｃ程度以下ならば絶縁部材として安価なゴムパッキンを使用できるのであるが、前記触媒の輻射熱が加わることにより電極の取付部分は２００゜Ｃを越えてしまい、絶縁部材として高価なセラミック製の絶縁碍子を用いざるを得なくなる。
【００１０】
また、触媒の輻射熱による影響を避けるためには、電極を電気加熱触媒から更に延長して取付部分を大きく遠ざける必要があり、これによって電気加熱触媒と混合器との間隔が大きくなるため、水素燃焼器の装置全体の大型化を余儀なくされてしまう。
【００１１】
そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて、装置全体の小型化を達成しつつ、かつ、新たな部材を追加することなく、電気加熱触媒の伝熱や輻射熱の影響を低減して電極の取付部分の高温化を効果的に防止するようにした水素燃焼器を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために本発明は、供給された空気と水素ガスを通過させて混合する混合板を内蔵した混合器と、この混合器で混合した混合ガスを導入して加熱燃焼する電気加熱触媒と、を備えて、電気加熱触媒の中心部に接続した一方の電極を、混合ガスの導入方向に一旦延設した後にケーシングの外方へと取り出すようにした水素燃焼器であって、前記電極の混合ガス導入方向への延設部分を、混合器の混合板に貫通させた後にケーシングの外方に取り出すようになっている。
【００１３】
【発明の効果】
このように構成した本発明の水素燃焼器によれば、電気加熱触媒の中心部に接続した一方の電極を混合ガスの導入方向に延設するようになっているが、その延設部分を混合器の混合板に貫通させた後にケーシングの外方に取り出したことにより、電気加熱触媒と混合器との間隔を大きくすることなく電極を長くとることができるとともに、貫通した混合板によって電気加熱触媒の輻射熱を効果的に遮断することができる。
【００１４】
従って、電極を長くできることにより、これの取付部分に作用する電気加熱触媒からの伝熱を低減できるとともに、輻射熱をも遮断できることにより電極の取付部分の高温化を防止でき、その取付部分に安価な絶縁部材を用いることができる。
【００１５】
また、このように電極を長くできるにもかかわらず、電気加熱触媒と混合器との間隔を大きくする必要がないことから、水素燃焼器の装置全体を小型化することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１〜図５は本発明の水素燃焼器の一実施形態を示し、図１は水素燃焼器の混合器および電気加熱触媒を示す斜視図、図２は図１中Ａ−Ａ線に沿った断面図、図３は図２中Ｂ−Ｂ線に沿った断面図、図４は図２中Ｃ−Ｃ線に沿った断面図、図５は電気加熱触媒の斜視図である。
【００１８】
本実施形態の水素燃焼器は、水素ガスを燃料として燃焼熱を発生させる装置であり、水素供給源（圧縮水素タンク）から供給される水素ガスと送風機からの空気とを、図１，図２に示す混合器１０で均一な混合ガスとし、これを電気加熱触媒２０で加熱燃焼した際に発生する燃焼ガスを、この電気加熱触媒２０の下流側（図中右側）に設けた図外の燃焼触媒に送って、この燃焼触媒を触媒反応に十分な温度に加熱するようになっている。
【００１９】
そして、十分に加熱された燃焼触媒で更に混合ガスを酸化反応させて高熱の燃焼ガスを発生し、この燃焼ガスを熱交換器に通して熱交換媒体（純水）と熱交換し、この熱交換媒体によって燃焼媒体で発生する燃焼熱を取り出すようになっている。（特開２００２−１２２３１１号公報参照）
前記混合器１０は、図１，図２に示すように、水素ガスと空気の混合ガスが導入される円筒状のケーシング３０内に、複数（本実施形態では３枚）の第１，第２，第３混合板１１，１２，１３を、それぞれの面方向がケーシング１の中心軸と直角を成すように配置しつつ、各混合板１１，１２，１３間に適宜間隔を設けて取り付けることにより構成してある。
【００２０】
混合ガスの導入方向に対して最上流側（図中左側）に配置した第１混合板１１は、中央部に大径Ｄ１の開口部１１ａを設けたドーナツ形状に形成するとともに、中間部に配置した第２混合板１２は、図３にも示すように周囲に４個の中径Ｄ２の開口部１２ａを設けて形成し、そして、最下流側（図中右側）に配置した第３混合板１３は、図４にも示すように小径Ｄ３の開口部１３ａを多数（本実施形態では１８個）設けて形成してある。例えば、ケーシング３０の内径５７．５ｍｍに対して、Ｄ１は３５ｍｍ、Ｄ２は１９ｍｍ、Ｄ３は９ｍｍとする。
【００２１】
そして、図中左方から流入した混合ガスは、第１混合板１１の開口部１１ａを通過した後、第２混合板１２の開口部１２ａで分流され、更に第３混合板１３の開口部１３ａによって細分流される間に、混合ガスは攪拌されて水素ガスと酸素とがむら無く混合されて電気加熱触媒２０に供給される。
【００２２】
電気加熱触媒２０は、図５に示すように白金（Ｐｔ）１％、残部アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなる触媒を担持した平板２１と波板２２を重ねて巻回して、複数箇所をロー付けした後にケーシング３０に圧入して構成し、平板２１と波板２２との間に混合ガスを通過させる多数のセル２３を形成してある。
【００２３】
そして、電気加熱触媒２０の中心部に一方の電極２４を取り付けるとともに、外周部に他方の電極２５を取り付け、水素燃焼器の始動時にこれら両電極２４，２５間に電流を印加することにより、電気加熱触媒２０を発熱させるようになっている。
【００２４】
一方の電極２４は、電気加熱触媒２０から混合ガスの導入方向（図中左方）に一旦延設した後に、その先端部２４ａを絶縁部材２６を介してケーシング３０の外方へと取り出してあり、また、他方の電極２５は、絶縁部材２７を介してケーシング３０の外方へと取り出してある。
【００２５】
ここで、本実施形態にあっては、図１，図２に示すように混合ガス導入方向に延設した一方の電極２４の延設部分２４ｂを、混合器１０の第２，第３混合板１２，１３の中心部に形成した中心孔１２ｂ，１３ｂに貫通させた後に、その先端部２４ａを第１，第２混合板１１，１２間で直角に折曲してケーシング３０の外方に取り出すようになっている。（請求項１）
以上の構成により本実施形態の水素燃焼器によれば、電気加熱触媒２０の中心部に接続した一方の電極２４の延設部分２４ｂを、混合器１０の第２，第３混合板１２，１３に貫通させた後にケーシング３０の外方に取り出すようにしたので、電気加熱触媒２０と混合器１０（この実施形態では第３混合板１３）との間隔Ｓ（図２参照）を大きくすることなく電極２４を長くとることができる。
【００２６】
従って、このように電極２４を長くすることにより、電気加熱触媒２０の発生熱が電極２４の先端部２４ａまで伝熱される量を減少できることから、絶縁部材２６を介してケーシング３０に取り付けた電極２４の取付部分２４ｃが高温化するのを防止することができる。
【００２７】
また、電極２４の延設部分２４ｂが第２，第３混合板１２，１３を貫通して混合器１０内に進入しているため、電極２４の先端部２４ａに電気加熱触媒２０の輻射熱が影響するのを遮断することができる。
【００２８】
尚、延設部分２４ｂが貫通する混合板は、第２，第３混合板１２，１３に限ることなく、第３混合板１３のみ、または全ての（第１，第２，第３）混合板１１，１２，１３を貫通させてもよい。
【００２９】
従って、一方の電極２４の取付部分２４ｃに作用する電気加熱触媒２０からの伝熱を低減し、かつ、輻射熱をも遮断できることにより、電極２４の取付部分２４ｃの高温化を防止でき、その取付部分２４ｃに安価な絶縁部材２６、例えばゴムパッキンを用いることができるようになる。
【００３０】
また、このように電極２４を長くしたにもかかわらず、電気加熱触媒２０と混合器１０との間隔Ｓを大きくする必要がないことから、水素燃焼器の装置全体を小型化することができる。
【００３１】
ところで、本発明の水素燃焼器は前記実施形態に例をとって説明したが、この実施形態に限ることなく、例えば混合器１０の混合板の数や構造、および電気加熱触媒２０の触媒部分の構造は前記実施形態に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で他の実施形態を各種採ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における水素燃焼器の混合器および電気加熱触媒を示す斜視図。
【図２】図１中Ａ−Ａ線に沿った断面図。
【図３】図２中Ｂ−Ｂ線に沿った断面図。
【図４】図２中Ｃ−Ｃ線に沿った断面図。
【図５】本発明の一実施形態における電気加熱触媒の斜視図である。
【符号の説明】
１０  混合器
１１  第１混合板
１２  第２混合板
１３  第３混合板
２０  電気加熱媒体
２４  一方の電極
２４ａ  先端部
２４ｂ  延設部
２４ｃ  取付部分
【図１】
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【図２】
2004163032.tif 000004
【図３】
2004163032.tif 000005
【図４】
2004163032.tif 000006
【図５】
2004163032.tif 000007