(57)【要約】【課題】燃焼装置５により、水素生成器１の加熱時に触媒層３の炭素析出を防止しながら、所定の温度まで加熱速度をコントロールすること。【解決手段】ディストリビュータ９と空気噴出部１０で囲まれる燃焼室１５と、空気噴出部１０の上流側に設ける空気室１８と、空気室１８と独立して設ける外側空気室２０と、外側空気室２０の空気１１を流出させる空気流出部２８と、外側空気室２０に供給する空気１１を制御する空気制御器２３を備え、空気制御器２３は、外側空気室２０に供給した空気１１により、燃焼ガス３１を冷却する動作を行わせたものである。これによって、燃焼装置５は、水素生成器１の触媒層３に窒素パージを行わないで、水蒸気の投入のみで加熱を続ける時に、良好な燃焼を維持しながら、急激な温度上昇による触媒層３の炭素析出を防止して、触媒層３の耐久性を向上することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を周囲に噴出するディストリビュータと、このディストリビュータに向かって空気を噴出する空気噴出部と、この空気噴出部と前記ディストリビュータとで囲むように形成した燃焼室と、前記空気噴出部の上流側に設けた空気室と、この空気室と独立して設けた外側空気室と、この外側空気室の空気を流出する空気流出部と、前記外側空気室に供給する空気量を制御する空気制御器とを備え、前記空気制御器は、前記外側空気室に供給した空気により燃焼ガスが冷却されるように制御する燃焼装置。
【請求項２】
炭化水素系原料の改質反応によって水素を含む改質ガスを生成する水素生成器を備え、空気制御器は、前記水素生成器を加熱する時に、外側空気室に空気を供給し、空気流出部から流出する空気によって前記水素生成器の加熱速度を制御する請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
空気制御器は、水素生成器が所定の温度に到達した時、外側空気室に供給する空気を停止する請求項１又は２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
空気制御器は、燃料電池から排出されるオフガスを燃焼させる時、外側空気室に供給する空気を停止する請求項１、２又は３に記載の燃焼装置。
【請求項５】
空気制御器は、外側空気室に逆流防止のために空気を供給する請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃焼装置。
【請求項６】
空気制御器は、燃焼装置の停止時に、外側空気室に空気を供給する請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃焼装置。
【請求項７】
空気流出部は、燃焼室の外部に設けられる請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃焼装置。
【請求項８】
空気流出部は、複数個の透孔を有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃焼装置。
【請求項９】
燃焼室の上方に燃焼筒を設け、空気流出部は、前記燃焼筒の内側に配設される請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の水素生成器に用いる燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の燃焼装置としては、外周壁にファンを介して燃焼用空気が供給される炎孔を有し、その内側に燃焼室を有したバーナヘッドと、燃焼室に二重管を使用して高カロリーガスと低カロリーガス（オフガス）を供給し、共通の炎孔を用いて燃焼可能に構成されている形態のものがある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１８５１８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来技術では、燃料電池の水素生成器を加熱する時に、実際の使用状態を想定して、水素生成器の触媒層に窒素パージを行わないで、水蒸気の投入のみで加熱を続けると、触媒層の急激な温度上昇により、触媒層に炭素析出が生じ、触媒を損傷して長期間の使用に耐えられなくなる。そこで、燃焼装置を空気過剰の状態で運転し、その余剰空気により触媒層を冷却し、触媒層の急激な温度上昇を防止する方法を採用しようとすると、燃焼装置の空気過剰率が大きすぎて、火炎の保炎が不安定になり、多量の一酸化炭素が発生するという課題があった。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、水素生成器の触媒層を冷却する時に空気過剰率が大きくなる場合でも、火炎の保炎を乱さずに一酸化炭素の発生も防止する燃焼装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の燃焼装置は、空気噴出部の上流側に設ける空気室と独立して外側空気室を設け、外側空気室の空気を流出させる空気流出部と、外側空気室に供給する空気を制御する空気制御器を備えたものである。
【０００６】
これによって、空気噴出部の空気室と独立した外側空気室から燃焼ガスを冷却する空気を供給するため、火炎を空気過剰状態としないで燃焼ガスだけを空気過剰状態にし、水素生成器の触媒層を冷却するようにしている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の燃焼装置は、燃焼ガスを余剰の空気で希釈しても火炎の保炎を乱さずに一酸化炭素の発生を防止することができる。これによって、水素生成器の触媒層に窒素パージを行わずに水蒸気の投入のみで加熱を続ける時、良好な燃焼を維持しながら、且つ触媒層の急激な温度上昇による触媒層の炭素析出を防止し、触媒層の耐久性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、燃料を周囲に噴出するディストリビュータと、ディストリビュータに向かって空気を噴出する空気噴出部と、空気噴出部とディストリビュータで囲むように形成した燃焼室と、空気噴出部の上流側に設ける空気室と、空気室と独立して設ける外側空気室と、外側空気室の空気を流出させる空気流出部と、外側空気室に供給する空気を制御する空気制御器とを備え、空気制御器は、外側空気室に供給した空気により燃焼ガスを冷却し、火炎を空気過剰状態としないで燃焼ガスだけを空気過剰状態にすると水素生成器の触媒層を冷却するようになり、また火炎の保炎を乱さずに一酸化炭素の発生も防止することができる。これによって水素生成器の触媒層に窒素パージを行わないで、水蒸気の投入のみで加熱を続ける時、良好な燃焼を維持しながら触媒層急激な温度上昇による触媒層の炭素析出を防止し、触媒層の耐久性を向上することができる。
【０００９】
第２の発明は、空気制御器は、炭化水素系原料の水蒸気改質反応により、水素を含む改質ガスを生成する水素生成器を加熱する時、外側空気室に空気を供給し空気流出部から流出する動作を行うことにより、その空気量により水素生成器の温度上昇をコントロールするようになり、水素生成器の加熱時に最適の温度に保ちながら加熱速度を制御し、改質用の触媒層を炭素析出から保護することができる。
【００１０】
第３の発明は、空気制御器は、水素生成器が所定の温度に到達した時、外側空気室に供給する空気を停止する動作を行うことにより、燃焼ガスの冷却を停止し、余剰の空気の流入を停止するようになり、水素生成器の冷却による放熱損失を防止し、燃料ガスの消費を低減することができる。
【００１１】
第４の発明は、空気制御器は、燃料電池から排出されるオフガスを燃焼させる時に、外側空気室に供給する空気を停止する動作を行うことにより、燃焼ガスに余剰の空気が供給されないようになり、オフガス燃焼時に水素生成器の効率を向上することができる。
【００１２】
第５の発明は、空気制御器は、外側空気室に逆流防止のために空気を導入する動作を行うことにより、外側空気室を介して常時空気が流出するようになり、多量の空気が流出していない時でも高温の燃焼ガスが外側空気室に逆流することなく、構造体の熱による損傷を防止することができる。
【００１３】
第６の発明は、空気制御器は、燃焼装置の停止時に、外側空気室に空気を導入する動作を行うことにより、多量の空気が流入し水素生成器の触媒層を冷却するようになり、短時間で水素生成器の温度を低下し、安全を確保することができる。
【００１４】
第７の発明は、空気流出部は、燃焼室の外部に設けたことにより、燃焼室側に流入する余剰の空気を防止するようになり、火炎の保炎の乱れや冷却による一酸化炭素の発生を防止することができる。
【００１５】
第８の発明は、空気流出部は、複数個の透孔で構成したことにより、均一な空気の流れが水素生成器の触媒層に沿って流れるようになり、触媒層の冷却を加速し、触媒層の温度コントロールを精度良く行うことができる。
【００１６】
第９の発明は、空気流出部は、燃焼室の上方に設ける燃焼筒の内側に配置したことにより、空気は燃焼筒の内壁に沿って空気が流れ、燃焼ガスの流れを乱さないようになり、燃焼が完結した部分で空気と燃焼ガスが混合し、燃焼ガスの特性の悪化を防止することができる。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における燃料電池装置に用いられる水素生成器の全体構成図である。また、図２は、本発明の実施の形態１における燃焼装置の部分断面図である。また、図３は、本発明の実施の形態１における燃焼装置を下流側から見た構造図である。また、図４は、本発明の実施の形態１における燃焼装置の動作を示す図である。
【００２０】
図１、図２において、１は、都市ガス（またはＬＰＧ）を原料として燃料電池発電装置に供給する水素を生成する水素生成器であり、２は、脱硫装置（図示なし）で処理を行った後の都市ガスと水蒸気とからなる原料ガス、３は、ニッケルもしくはルテニウムを主成分とする触媒を充填した触媒層で、この触媒層３で原料ガス２を水蒸気改質反応させることにより、水素と二酸化炭素および一酸化炭素からなる生成ガス４を生成する。この生成反応は７００℃程度の高温で生じる吸熱反応であるため、燃焼装置５により高温の燃焼ガスを供給して原料ガス２と触媒層３を加熱している。
【００２１】
５は、燃焼装置で都市ガス６（またはＬＰＧ）や燃料電池から排出されるオフガス７（未反応水素ガス）、または都市ガス６とオフガス７を混合して、燃料ガス８としてディストリビュータ９から噴出し、空気噴出部１０の周囲から燃焼用の空気１１を供給することにより、火炎１２を形成し燃焼を行なう。円管状のディストリビュータ９の先端には、燃料ガス８を噴出する複数個のノズル１３がディストリビュータ９の半径方向に設けられ、燃料ガス８を放射状に噴出する構成としている。空気噴出部１０は、複数個の空気噴出孔１４を空気噴出部１０の側面に略直角に設けている。空気噴出部１０は、ディストリビュータ９を中心として、火炎１２の出口方向に徐々に拡大するようにカップ状に燃焼室１５を形成し、燃焼用の空気１１を燃焼室１５内に供給する構成としている。空気噴出孔１４は、上下方向の配列を千鳥状に設けている。ディストリビュータ９のノズル１３は、空気噴出部１０の空気噴出孔１４の最下段に設ける空気噴出孔１６とほぼ対向する位置になるように配置している。また、空気噴出部１０の底部には複数個の下部空気噴出孔１７を設け、ディストリビュータ９の軸方向と平行方向に空気１１の一部を噴出する構成としている。
【００２２】
１８は、空気１１を供給する空気室で、空気室１８は、その外側に隔壁１９により独立した区画として外側空気室２０を構成している。空気室１８には、管状の送風通路２１が、外側空気室２０には、管状の外側送風通路２２が連通している。送風通路２１と外側送風通路２２の端部には、空気制御器２３が連結され、制御器２４のコントロールにより外側送風通路２２に導入する空気１１のコントロールをおこなっている。
【００２３】
空気制御器２３は、開閉によって外側送風通路２２の送風の入り切りをおこなうダンパ２５と、このダンパ２５を駆動する駆動装置２６とで構成されている。ダンパ２５は、板面を回転させて外側送風通路２２を開閉するか、あるいは板面を外側送風通路２２の入り口に押し当てる構成で設けられている。駆動装置２６はステッピングモータやソレノイドやモータと歯車、カム等を用いて、ダンパ２５の動作を行うように構成されている。空気制御器２３の上流には、送風手段２７が設けられている。送風手段２７は、空気１１を供給する送風機で構成され、羽根車には高圧を出せるターボファンやラジアルファン等を用い、それをモータで回転させるようにしている。
【００２４】
２８は、外側空気室２０の端部に設けた複数個の透孔で構成する空気流出部で、この空気流出部２８は、燃焼室１５の外部に開口している。
【００２５】
２９は、燃焼装置５によって生じる火炎１２が触媒容器３０に直接触れることを避け、さらに燃焼ガス３１の流路を規定するための燃焼筒である。燃焼筒２９の上部は、開口され（または複数個の透孔が上部に開口）、燃焼ガス３１は、この開口より排出され、触媒容器３０の周囲に沿って流れ、水素生成器１の外部に排出される。前記の空気流出部２８は、燃焼筒２９の内側に配置するように構成している。
【００２６】
３２は、着火用の電極で、耐熱性のカンタル線やエスイット線で構成している。電極３２の周囲は、絶縁用の絶縁碍子３３で被覆されている。絶縁碍子３３は、耐熱性のアルミナ、シリカ等のセラミック材で形成し、その表面は、ガラス成分からなる釉薬が塗布されている。電極３２の先端は、ディストリビュータ９の略中央に挿入通路３４を設け、その挿入通路３４から燃焼室１５に臨むように挿入している。電極３２の先端からディストリビュータ９の天板部分に火花放電が飛ぶように、位置決めをおこなっている。
【００２７】
３５は、炎検知手段で、耐熱性のカンタル線やエスイット線でフレームロッドを構成している。炎検知手段３５の周囲は、絶縁用の絶縁碍子３６で被覆されている。絶縁碍子３６は、耐熱性のアルミナ、シリカ等のセラミック材で形成し、その表面は、ガラス成分からなる釉薬が塗布されている。炎検知手段３５の先端は、燃焼室１５に臨み、曲率をもって屈曲し、空気噴出部１０の内壁に沿って、所定の間隙を有しながら、火炎１２中に臨むように位置を決められている。炎検知手段３５の装着は、空気噴出部１０の上部に設ける燃焼筒２９の内側下部から炎検知手段３５の先端を延長している。制御器２４の指示により、炎検知手段３５に交流もしくは直流の電圧を印加して、火炎１２中のイオン電流を検知している。炎検知手段３５のデータは、電圧値または電流値として判定を行っている。また、燃焼装置５の一部よりグランド線３７を引き出している。
【００２８】
３８は、水素生成器１の外周に設けるアルミナ、シリカ等で形成する断熱層である。
【００２９】
図３において、ディストリビュータ９のみはノズル１３の位置をわかりやすくするために、ノズル１３の位置の断面を図示している。図中、中心部から周囲方向への放射状の矢印Ａはノズル１３から噴出される燃料ガス８の噴出方向を表わし、また逆に中心方向への矢印Ｂは空気噴出孔１４のうち破線Ｃで示した最下段の空気噴出孔１６から噴出される空気１１の噴出方向を表わしている。このように、本発明では燃料ガス８の噴出方向と空気１１の噴出方向が直線上に位置するように構成している。更に、本発明では下部空気噴出孔１７から噴出される空気１１が上記燃料ガス８の噴出方向の矢印Ａに交差する位置に下部空気噴出孔１７を配置している。
【００３０】
以上のように構成された燃焼装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００３１】
まず、図４（ａ）において、水素生成器１の触媒層３を冷却して、水素生成器１の温度コントロールを行う時は、送風手段２７により供給され空気１１は、制御器２４の指示を受けた空気制御器２３の駆動装置２７がダンパ２５を作動して外側送風通路２２を開放するので、そこから外側空気室２０に流入して空気流出部２８から燃焼室１５の外部に噴出される。また、常時開放されている送風通路２１を介して空気１１の一部が空気室１８に流入して空気噴出孔１４から燃焼室１５に噴出される。
【００３２】
この時、燃焼室１５側では、ディストリビュータ９から放射状に噴出された燃料ガス８と略対向する最下段の空気噴出孔１７から供給された空気１１とが衝突し混合する。燃料ガス８は空気噴出部１０の開口部方向へ流れて行くが、空気噴出部１０の形状を図示したようにカップ状としているため燃料ガス８の流路断面積が連続的に拡大し、それによって燃料ガス８の流速が減少し、その流速が都市ガス６の燃焼速度と同等またはそれ以下となった場所で、部分的な予混合火炎１２を生じて燃焼する。この燃焼により水素生成器１の触媒層３を加熱するようにしている。火炎１２の燃焼状態は、炎検知手段３５により、モニターされて、異常がなければ、燃焼を継続していく。
【００３３】
また、燃焼室１５の外部に設けた空気流出部２８から噴出する空気流により、燃焼ガス３１が希釈され、この温度が低下した燃焼ガス３１が触媒容器３０に沿って流れ、触媒層３の急激な温度上昇を防止するようにしている。
【００３４】
図４（ｂ）において、水素生成器１を起動する時、また、水素生成器１が所定の温度（水素生成器１内の触媒層３の炭素析出を防止ししながら、徐々に温度上昇を行った後の触媒層３の温度）に到達した時、また、燃料電池から排出されるオフガス７（未反応水素ガス）を燃焼する時は、送風手段２７により供給され空気１１は、制御器２４の指示を受けた空気制御器２３の駆動装置２６がダンパ２５を作動して外側送風通路２２を閉止するので、外側空気室２０の端部に設ける空気流出部２８から燃焼室１５の外部に噴出される空気１１を停止する。また、常時開放されている送風通路２１を介して空気１１が空気室１８に流入して空気噴出孔１４から燃焼室１５に噴出される。
【００３５】
この時、燃焼室１５側では、ディストリビュータ９から放射状に噴出された燃料ガス８と略対向する最下段の空気噴出孔１７から供給された空気１１とが衝突し混合する。この時、水素生成器１を起動する場合は、燃焼室１５に臨ませた着火用の電極３２により、火花放電が行なわれ、燃料ガス８に着火が行なわれる。燃料ガス８は空気噴出部１０の開口部方向へ流れて行くが、空気噴出部１０の形状を図示したようにカップ状としているため燃料ガス８の流路断面積が連続的に拡大し、それによって燃料ガス８の流速が減少し、その流速が都市ガス６の燃焼速度と同等またはそれ以下となった場所で、部分的な予混合火炎１２を生じて燃焼する。この燃焼により水素生成器１の触媒層３を加熱するようにしている。
【００３６】
また、ディストリビュータ９から放射状に噴出されたオフガス７と略対向する最下段の空気噴出孔１６や下部空気室２０の下流に設けられた空気噴出孔１４から供給される加速された空気１１とが衝突するので、オフガス７中の燃焼速度の速い水素がこの部分で燃焼可能となり火炎１２を生じて燃焼する。この燃焼により水素生成器１の触媒層３を加熱するようにしている。
【００３７】
また、燃焼室１５の外部に設けた空気流出部２８から噴出する空気１１を停止して、燃焼ガス３１の温度低下を防止し、余剰の空気１１により、水素生成器１の温度が低下しないようにしている。
【００３８】
以上のように、本実施の形態においては、燃料を周囲に噴出するディストリビュータ９と、ディストリビュータ９に向かって空気１１を噴出する空気噴出部１０と、空気噴出部１０とディストリビュータ９で囲むように形成した燃焼室１５と、空気噴出部１０の上流側に設ける空気室１８と、空気室１８と独立して設ける外側空気室２０と、外側空気室２０の空気１１を流出させる空気流出部２８と、外側空気室２０に供給する空気１１を制御する空気制御器２３を備え、空気制御器２３は、外側空気室２０に供給した空気１１により、燃焼ガス３１を冷却する動作を行わせたことにより、火炎１２を空気過剰としないで燃焼ガス３１だけを空気過剰状態にして水素生成器１の触媒層３を冷却するようになり、火炎１２の保炎を乱さずに一酸化炭素の発生も防止するので、水素生成器１の触媒層３に窒素パージを行わないで、水蒸気の投入のみで加熱を続ける時に、良好な燃焼を維持しながら、急激な温度上昇による触媒層３の炭素析出を防止して、触媒層３の耐久性を向上することができる。
【００３９】
また、燃料ガス８と空気１１が混合を促進するためにノズル１３と最下段の空気噴出孔１６を略対向して配置しているため、この部分では燃焼速度が速く燃焼しやすい水素が空気と十分に混合し、火炎１２は常に安定した保炎を得ることができる。
【００４０】
また、下部空気噴出孔１７を介して空気１１をノズル１３から噴出する燃料ガス８に対して下方から交差する位置から噴出するので、燃料ガス８と空気１１の混合をより良好にすることができる。この空気１１は、単にガスの混合を良くするのみではなく、燃料ガス８の流量に対して空気１１の流量が相対的に過剰に供給した場合でも火炎１２を保つ作用が認められ、燃焼の安定化に大きな効果を有している。
【００４１】
また、点火用の電極３２の装着を簡素化するので、製造コストを低減できる。
【００４２】
また、電極３２とディストリビュータ９を一体化させるので、火花放電の大きさや位置を精度よく設定でき、燃料ガス８への着火を確実に行なうことができる。
【００４３】
また、都市ガス６（またはＬＰＧ）の燃焼量が変化してもテーパ状の空気噴出部１０が構成する燃焼室１５内に火炎１２を収納させて、安定に燃焼を継続することができる。
【００４４】
（実施の形態２）
図１は、本発明の実施の形態２における燃焼装置を示す断面図である。図１において、空気制御器２３は、炭化水素系原料の改質反応により水素を含む改質ガスを生成する水素生成器１を加熱する時に、外側空気室２０に空気１１を供給し、空気流出部２８から流出する動作を行う構成としている。
【００４５】
以上のように構成された燃焼装置について、以下その動作、作用について説明する。
【００４６】
まず、燃焼室１５の外部に設けた空気流出部２８から噴出する空気１１により、燃焼ガス３１が希釈され、この温度が低下した燃焼ガス３１が触媒容器３０に沿って流れ、触媒層３の急激な温度上昇を防止するようにしている。これにより、水素生成器１の起動時に最適の温度に保ちながら加熱速度を制御するようにしている。
【００４７】
以上のように、本実施の形態においては、空気流出部２８の空気１１により水素生成器１の温度上昇をコントロールすることにより、水素生成器１の水蒸気改質用の触媒層３を炭素析出から保護することができる。
【００４８】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における燃焼装置を示す部分断面図である。図５において、空気制御器２３は、水素生成器１が所定の温度に到達した時に、外側空気室２０に供給する空気１１を停止する動作を行う構成としている。
【００４９】
以上のように構成された燃焼装置について、以下その動作、作用について説明する。
【００５０】
まず、水素生成器１が所定の温度（水素生成器１内の触媒層３の炭素析出を防止ししながら、徐々に温度上昇を行った後の触媒層３の温度）に到達すると、燃焼室１５の外部に設けた空気流出部２８から噴出する空気１１を停止して、燃焼ガス３１の温度低下を防止し、余剰の空気１１により、水素生成器１の温度が低下しないようにしている。
【００５１】
以上のように、本実施の形態においては、燃焼ガス３１の冷却を停止し、余剰の空気１１の流入を停止するようになり、水素生成器１の冷却による放熱損失を防止し、燃料ガス８の消費を低減し、水素生成器１の改質効率を向上することができる。
【００５２】
（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４における燃焼装置を示す部分断面図である。図５において、空気制御器２３は、燃料電池から排出されるオフガス７を燃焼させる時に、外側空気室２０に供給する空気１１を停止する動作を行う構成としている。
【００５３】
以上のように構成された燃焼装置について、以下その動作、作用について説明する。
【００５４】
まず、燃焼室１５の外部に設けた空気流出部２８から噴出する空気１１を停止して、燃焼ガス３１の温度低下を防止し、余剰の空気１１により、水素生成器１の温度が低下しないようにしている。
【００５５】
以上のように、本実施の形態においては、燃焼ガス３１の冷却を停止し、燃焼ガス３１に余剰の空気が供給されないようになり、オフガス７の燃焼時に水素生成器１の冷却による放熱損失を防止し、オフガス７の燃焼を特性が良好な範囲で空気不足側に設定し、空気１１の量を減少させ、水素生成器１の効率を向上することができる。
【００５６】
（実施の形態５）
図６は、本発明の実施の形態５における燃焼装置を示す部分断面図である。図６において、空気制御器２３は、外側空気室２０に逆流防止のための空気１１を導入するために、空気制御器２３のダンパ２５に複数個の透孔３９を設け、ダンパ２５を閉止しても空気１１が外側空気室２０に流入する動作を行う構成としている。
【００５７】
以上のように構成された燃焼装置について、以下その動作、作用について説明する。
【００５８】
まず、空気制御器２３のダンパ２５を閉止しても透孔３９から少量の空気１１（水素生成器１の触媒層３の温度を大きく低下させない程度の量）が外側空気室２０に流入し、常時、空気流出部２８から流出するようになり、多量の空気１１が流出していない時でも高温の燃焼ガス３１が外側空気室２０に逆流することを防止している。
【００５９】
以上のように、本実施の形態においては、高温の燃焼ガス３１が外側空気室２０に逆流することがなくなることにより、外側空気室２０およびその他の構造体の熱による損傷を防止することができる。
【００６０】
また、燃焼ガス３１の外側空気室２０への逆流を防止するので、火炎１２の巻き込みによる燃焼特性の悪化を防止することができる。
【００６１】
なお、ダンパ２５に透孔３９を設けるのではなく、ダンパ２５を完全に閉止しないで、間隙を設けることにより、空気１１を外側空気室２０に供給して燃焼ガス３１の逆流を防止することも可能である。
【００６２】
（実施の形態６）
図７は、本発明の実施の形態３における燃焼装置を示す部分断面図である。図６において、空気制御器２３は、燃焼装置の停止時に、外側空気室２０に空気１１を導入する動作を行う構成としている。
【００６３】
以上のように構成された燃焼装置について、以下その動作、作用について説明する。
【００６４】
まず、燃焼装置５の停止時に、空気制御器２３により、外側空気室２０に空気１１を供給して空気流出孔２８から流出するとともに、空気室１８にも空気１１を供給して空気噴出部１０の空気噴出孔１４の全体から空気１１を燃焼室１５に流入させ、多量の空気１１が水素生成器１の触媒層３を冷却するようにしている。
【００６５】
また送風手段２７により、空気１１の送風量も増加させ、燃焼装置５や水素生成器１の冷却を促進している。
【００６６】
以上のように、本実施の形態においては、多量の空気１１で水素生成器１の触媒層３を冷却することにより、短時間で水素生成器１の温度を低下し、安全を確保することができる。
【００６７】
（実施の形態７）
図２は、本発明の実施の形態７における燃焼装置を示す部分断面図である。図２において、空気流出部２８は、外側空気室２０の端部の燃焼室１５の外部に設けた構成としている。
【００６８】
以上のように構成された燃焼装置について、以下その動作、作用について説明する。
【００６９】
まず、外側空気室２０に供給された空気１１は、燃焼室１５の外部に設けた空気流出部２８から流出し、この空気１１は、燃焼室１５内に形成する火炎１２に直接供給されないで、火炎１２の下流側の燃焼が完結した燃焼ガス３１に供給され、火炎１２の保炎を乱さないで、燃焼ガス３１を空気過剰状態にして水素生成器１の触媒層３を冷却するようになる。
【００７０】
以上のように、本実施の形態においては、燃焼室１５側に流入する余剰の空気１１を防止することにより、火炎１２の保炎の乱れや冷却による一酸化炭素の発生を防止し、良好な燃焼を維持しながら水素生成器１の触媒層３を冷却することができる。
【００７１】
（実施の形態８）
図２は、本発明の実施の形態８における燃焼装置の部分断面図である。また、図８は、本発明の実施の形態８における燃焼装置を示す構造図である。図２、図８において、空気流出部２３は、外側空気室２０の端部に燃焼室１５の外部に向けて、複数個の透孔で配列する構成としている。
【００７２】
以上のように構成された燃焼装置について、以下その動作、作用について説明する。
【００７３】
まず、外側空気室２０に供給された空気１１は、複数個の透孔で構成された空気流出部２８から均一化され、分散して、燃焼室１５の外部から燃焼室１５の上方に噴出し、その流れが、水素生成器の１触媒層３に沿って流れるようになり、触媒層３の冷却を加速するようになる。
【００７４】
また、空気１１は、複数個の流れを形成することにより、燃焼ガス３１に沿って流れる時に、空気１１と燃焼ガス３１の混合を促進するようになる。
【００７５】
以上のように、本実施の形態においては、空気流出部２８により、均一な複数個の空気１１の流れを形成することにより、水素生成器１の触媒層３に均一な空気１１を沿わせることとなり、触媒層３の温度コントロールを精度良く行うことができ、また、空気１１と燃焼ガス３１の混合を促進して、均一な温度の燃焼ガス３１を形成することができる。
【００７６】
（実施の形態９）
図１は、本発明の実施の形態９における水素生成器１の全体構成図を示すものである。
【００７７】
図１において、空気流出部２８は、燃焼室１５の上方に設ける燃焼筒２９の内側に配置する構成としている。
【００７８】
以上のように構成された燃焼装置について、以下その動作、作用について説明する。
【００７９】
まず、空気１１は燃焼筒２９の内壁に沿って流れ、上部の開口された部分から排出し、燃焼ガス３１の流れを乱さないようにすることにより、燃焼が完結した部分で空気１１と燃焼ガス３１が混合するようにしている。
【００８０】
また、水素生成器１の触媒層３を長い距離に渡って冷却するようにしている。
【００８１】
以上のように、本実施の形態においては、空気流出部２８を燃焼筒２９の内側に配置することにより、燃焼ガス３１の流れを乱さないようにして燃焼ガス３１の特性の悪化を防止すると共に、水素生成器１の触媒層３を長い距離に渡って均一に冷却するので冷却効果が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
以上のように、本発明にかかる燃焼装置は、天然ガス等の炭化水素系の燃料である都市ガス（またはＬＰＧ）と燃料電池から排出される水素を多量に含んだオフガスに対して、水素生成器の加熱時における改質触媒層の炭素析出を防止して改質触媒層の耐久性を向上することが可能となるり、よって炭化水素系の原料の改質反応により水素を含む改質ガスを生成して発電する燃料電池等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施の形態１、２、９における水素生成器の全体構成を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態１、７、８における燃焼装置の部分断面図
【図３】本発明の実施の形態１における燃焼装置の構造を示す上面図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態１における燃焼装置のダンパー開時の動作を示す断面図（ｂ）同燃焼装置のダンパー閉時の動作を示す断面図
【図５】本発明の実施の形態３、４における燃焼装置の部分断面図
【図６】本発明の実施の形態５における燃焼装置の部分断面図
【図７】本発明の実施の形態６における水素生成器の全体構成を示す断面図
【図８】本発明の実施の形態８における燃焼装置の構造を示す上面図
【符号の説明】
【００８４】
９  ディストリビュータ
１０  空気噴出部
１１  空気
１５  燃焼室
１８  空気室
２０  外側空気室
２４  空気制御器
２８  空気流出部
２９  燃焼筒
３１  燃焼ガス
【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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