(57)【要約】【課題】停止時と稼働時では熱応力によって外形寸法が変化する燃焼器を安全、且つ確実に支持する燃焼器支持構造を提供する。【解決手段】内部に供給された燃料と空気を燃焼する燃焼部１５と、燃焼することで発生した燃焼ガスを外部に排出する排気管１７を備えた燃焼器１０を固定部材３０の所定の位置に支持する燃焼器支持構造１について、燃焼器本体１１に設けられた本体側固定連結部１８と、固定部材３０に設けられた固定部側固定連結部とを連結し、燃焼器本体１１に設けられた本体側応力吸収連結部１９と、固定部材３０に設けられた固定部側応力吸収連結部３３とを応力吸収部材４０を介して連結する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に供給された燃料と空気を燃焼する燃焼部と、燃焼することで発生した燃焼ガスを外部に排出する排気管を備えた燃焼器を固定部材の所定の位置に支持する燃焼器支持構造であって、
前記燃焼器の燃焼器本体に設けられた本体側固定連結部と、前記固定部材に設けられた固定部側固定連結部とが連結され、
該燃焼器本体に設けられた本体側応力吸収連結部と、該固定部材に設けられた固定部側応力吸収連結部とが応力吸収部材を介して連結されたことを特徴とする燃焼器支持構造。
【請求項２】
前記燃焼器の前記燃焼部よりも空気供給口側に前記本体側固定連結部が設けられつつ、
前記燃焼器の前記燃焼部よりも前記排気管側に前記本体側応力吸収連結部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の燃焼器支持構造。
【請求項３】
前記燃焼ガスが通過する際に内部を流通する液体に当該燃焼ガスの熱を伝える熱交換器が、前記燃焼器の排気口と前記排気管との間に介挿されたことを特徴とする請求項１、または請求項２記載の燃焼器支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼器を所定の位置に支持する燃焼器支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来の燃焼器として、特許文献１に開示された燃焼器がある。これは、空気を内部に供給するための空気用流路と、この空気用流路に配置されて燃料を噴出する噴出口とを備えた燃料ノズルとを具備し、空気流路内に供給された燃料と空気を混合して燃焼室で燃焼し、発生した燃焼ガスを排気管を通じて外部に排出する燃焼器について、燃料ノズルの噴出口に隣接する前記空気用流路内に乱流発生体を設けたり、また、噴出口付近の空気用流路断面積が、噴出口よりも空気の流れに対して下流に位置する空気用流路の下流部分の断面積よりも小さくなるように空気用流路にディフューザ部を設けることで、燃料と空気との混合作用を高めつつ燃焼振動の発生を抑えるものである。
【特許文献１】特開２００２−３６４８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
燃焼器の燃焼室から燃焼ガス下流側は、通過する燃焼ガスの熱によって高温に加熱されて、燃焼器、および排気管などを形成する部材が熱膨張するため、停止して十分に冷えた状態と、稼働中の加熱された状態では、形状が変化してしまう。
【０００４】
しかしながら、燃焼器を実際に稼働させる際に安定した燃焼状態を維持するために燃焼器を所定の位置に固定しなければならないが、稼働中の燃焼器は高温となり、且つ形状が変化するために、安全、且つ確実に燃焼器を支持することが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、内部に供給された燃料と空気を燃焼する燃焼部と、燃焼することで発生した燃焼ガスを外部に排出する排気管を備えた燃焼器を固定部材の所定の位置に支持する燃焼器支持構造に、燃焼器の燃焼器本体に設けられた本体側固定連結部と、固定部材に設けられた固定部側固定連結部とが連結され、燃焼器本体に設けられた本体側応力吸収連結部と、固定部材に設けられた固定部側応力吸収連結部とが応力吸収部材を介して連結されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の燃焼器支持構造によれば、燃焼器本体に設けられた本体側固定連結部と、固定部材に設けられた固定部側固定連結部とが連結され、燃焼器本体に設けられた本体側応力吸収連結部と、固定部材に設けられた固定部側応力吸収連結部とが応力吸収部材を介して連結されたことによって、稼働中の燃焼器が熱膨張した場合にも膨張分が応力吸収部材によって吸収されるので、固定部材と燃焼器に作用する熱応力を緩和することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の燃焼器支持構造について、図面を参照して説明する。図１は支持される燃焼器を示す上面図、図２は、燃焼器を支持する部分を示す拡大図、図３は燃焼器が熱膨張した状態での燃焼器を支持する部分を示す拡大図である。
【０００８】
本実施形態の燃焼器支持構造１に支持される燃焼器１０は、燃料電池車の燃料電池システムを構成し、燃料電池スタック、加湿器などと共に固定部材としてのサブフレーム３０に支持され、このサブフレーム３０に支持された状態で車両の床下部分に設置される。
【０００９】
燃焼器１０は、燃料としての水素ガスを使用し、燃料電池スタックをパージした際に排出されるガスに含まれる排水素を燃焼してから外部に排出するために使用されたり、また、低温外気環境下で燃料電池を起動する際に、まず燃料である水素を燃焼し、発生した燃焼ガスの熱を利用してスタックなどの機器を暖機するために使用される。
【００１０】
図１に示されるように、本実施形態の燃焼器１０は、略円筒形状を有する燃焼器本体１１の一端側端部に設けられた空気供給口１２から空気が供給され、燃焼器本体１１の他端側端部から排気管１７を通じて燃焼ガスが外部に排出される。
【００１１】
燃焼器１０は、空気供給装置（不図示）から燃料電池スタック（不図示）のカソード（不図示）と加湿装置（不図示）を通じて空気が供給される空気供給口１２と、燃料供給装置（不図示）から燃料電池スタックのアノード（不図示）を通じて燃料が供給される燃料供給部１３と、燃焼器本体１１内に供給された空気と燃料を均一に混合する混合部１４と、空気と燃料の混合気を燃焼する燃焼部１５と、燃焼部１５で発生した燃焼ガスが通過する際に内部を循環する燃料電池スタックの冷却水に燃焼ガスの熱を伝える熱交換器２０と、熱交換器２０を通過した燃焼ガスを外部に排出する排気管１７とから構成されている。つまり、燃焼器１０の排気口１６と排気管１７との間に熱交換器２０は介挿されている。
【００１２】
また、燃焼器１０の燃焼部１５よりも空気供給口１２側に位置する空気供給口１２の周縁には、本体側固定連結部としての本体側フランジ１８が形成され、この本体側フランジ１８には、複数のスタッドボルト１８ａが突設されている。そして、加湿装置は、サブフレーム３０に固定されるとともに、燃焼器１０の空気供給口１２に連結される部分に固定部側固定連結部としての固定部側フランジが形成されている。つまり、スタッドボルト１８ａにナット（不図示）を締付け、本体側フランジ１８と固定部側フランジを連結することで、燃焼器１０は加湿装置を介してサブフレーム３０に固定されている。
【００１３】
さらに、燃焼器１０の燃焼部１５よりも排気管１７側に位置する排気管１７の熱交換器２０との連結部近傍、および排気管１７の略中央部分のそれぞれに高剛性を有する本体側応力吸収連結部としての本体側ステー１９が設置されている。そして、サブフレーム３０には、燃焼器１０が固定される際に、本体側ステー１９と対峙する位置に固定部側応力吸収連結部としての高剛性を有する固定側ステー３３が設けられている。
【００１４】
また、応力吸収部材としてのマウント４０は、高剛性を有する２枚の板材４１、４１と、弾力性と伸縮性を備えたエラストマー、およびゴム材などの素材からなる応力吸収部４２とから構成され、２枚の板材４１、４１が応力吸収部４２を挟むように一体に形成されている。さらに、板材４１、４１のそれぞれには、外側に向かってスタッドボルト４１ａが突設されている。
【００１５】
マウント４０は、本体側ステー１９と固定側ステー３３に設けられた取付孔１９ａ、３３ａに挿入されたスタッドボルト４１ａにナット４１ｂを締付けることで本体側ステー１９と固定側ステー３３に締結されている。マウント４０は、燃焼器１０が冷えた状態では、図２に示されるように応力吸収部４２は変形せずに、成形された形状の状態で燃焼器１０を支持している。また、燃焼器１０が稼働し、燃焼部１５が熱せられた状態では、熱膨張によって燃焼部１５、および排気管１７が長手方向に変形し、マウント４０は、図３に示されるように、応力吸収部４２が弾性変形し、熱応力を緩和した状態で燃焼器１０を支持している。
【００１６】
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る燃焼器支持構造１によれば、燃焼器本体１１に設けられた本体側固定連結部１８と、固定部材３０に設けられた固定部側固定連結部とが連結され、燃焼器本体１１に設けられた本体側応力吸収連結部１９と、固定部材３０に設けられた固定部側応力吸収連結部３３とが応力吸収部材４０を介して連結されたことによって、稼働中の燃焼器１０が熱膨張した場合にも膨張分が応力吸収部材４０によって吸収されるので、固定部材３０と燃焼器１０に作用する熱応力を緩和することができ、安全且つ確実に燃焼器１０を支持することができる。
【００１７】
また、前記燃焼器１０の燃焼部１５よりも空気供給口１２側を本体側固定連結部１８で固定し、燃焼器１０の燃焼部１５よりも排気管１７側を本体側応力吸収連結部１９で支持することで、燃焼部１５よりも空気供給口１２側に配設される機器、および配管などに応力吸収機能を持たせる必要が無くなり、装置全体を簡素化することができる。
【００１８】
さらに、燃焼ガスの廃熱を熱交換器２０で吸収し、利用することで機関効率が改善されるとともに、熱交換器２０を通過した燃焼ガスの温度が低下し、排気管１７の温度が低下することにより、応力吸収部材４０に要求される耐熱性能が緩和されるため、様々な素材からなる応力吸収部材４０を用いることが可能になり、応力吸収部材４０のコストを低減することができる。
【００１９】
なお、本実施形態の応力吸収部４２は、弾力性と伸縮性を備えたエラストマー、およびゴム材などの素材で形成されているが、たとえば、弾力性と伸縮性を備えるように金属の薄板を波形に成形し、この波形の薄板で燃焼器１０を支持した場合にも同様の効果を得ることができるとともに、熱交換器２０を設置せず、排気管１７が高温になり、エラストマー、およびゴム材などの素材が使用できないような温度条件下であっても、安全且つ確実に燃焼器を支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態を説明する図であり、燃料電池システムの概略的な構成を示す図である。
【図２】図１に示した燃料電池システムの加湿手段の位置を変えた燃料電池システムの概略的な構成を示す図である。
【図３】従来における、燃料電池システムの概略的な構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１…燃焼器支持構造
１０…燃焼器
１１…燃焼器本体
１２…空気供給口
１５…燃焼部
１６…排気口
１７…排気管
１８…本体側固定連結部
１９…本体側応力吸収連結部
２０…熱交換器
３０…固定部材
３３…固定部側応力吸収連結部
４０…応力吸収部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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