(57)【要約】【課題】フレームロッドを容易に脱着できる水素生成装置を提供すること。【解決手段】バーナユニット５は、火炎を検知する電極線３０と電極線３０を絶縁するフランジ３１と円柱部３２とを有するフレームロッド２９と、フランジ３１を挟んでフレームロッド２９の移動を禁止するブラケット３３と固定金具３４と、ブラケット３３を配設する炎孔板２４と連続する炎孔板フランジ３５とを有し、ブラケット３３は、略コの字形であり、向かい合う側部３６に固定金具３４の挿入部３７を挿入可能とする開口部３８を有し、開口部３８の開口３９は電極線３０の反対側に形成することにより、固定金具３４の挿入部３７とブラケット３３の開口部３８との固着を抑制することができ、フレームロッド２９の脱着が容易となる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料と水とを供給して改質反応により水素含有ガスを生成する改質部と、
前記改質部を加熱するバーナユニットとを備え、
前記バーナユニットは、
火炎部を形成する炎孔板と、
前記火炎部に燃料を供給する燃料供給部と、
前記火炎部に空気を供給する空気供給部と、
前記火炎部に点火する点火器と、
火炎を検知する電極線と前記電極線を絶縁するフランジと円柱部とを有するフレームロッドと、
前記フランジを挟んで前記フレームロッドの移動を禁止するブラケットと固定金具と、
前記ブラケットを配設する前記炎孔板と連続する炎孔板フランジとを有し、
前記ブラケットは、略コの字形であり、向かい合う側部に前記固定金具の挿入部を挿入可能とする開口部を有し、
前記開口部の開口は前記電極線の反対側に形成することを特徴とする水素生成装置。
【請求項２】
前記ブラケットと前記フランジとの間にパッキンを配設することを特徴とする請求項１に記載の水素生成装置。
【請求項３】
前記開口部は、前記開口部に前記挿入部を挿入後、前記挿入部が当接することで前記挿入部の挿入方向と反対方向への移動を禁止する凸部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の水素生成装置。
【請求項４】
前記固定金具、若しくは、前記ブラケットは、前記フランジが当接することで前記フランジの回転を禁止するガイドを少なくとも一つ有することを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の水素生成装置。
【請求項５】
前記バーナユニットと同心を成す筒を有し、
前記固定金具の前記筒側に有する前記ガイドと前記筒との距離は、前記挿入部が前記開口部に挿入し始める位置から開口部の最も奥に挿入する位置までの距離より短いことを特徴とする請求項４に記載の水素生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化石原料等から一酸化炭素濃度の低い水素含有ガスを生成する水素生成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
分散型エネルギー供給源として、小型で高効率な発電を可能とする燃料電池スタック（以下、単に「燃料電池」という）を用いた燃料電池発電システムの開発が進められている。燃料電池発電システムは、発電部の本体である燃料電池に、水素含有ガスと酸素含有ガスとを供給して、水素と酸素との電気化学反応を進行させて発生させた化学的なエネルギーを、電気的なエネルギーとして取り出して発電するシステムである。
【０００３】
一般的に、水素含有ガスはインフラストラクチャーから供給されていない。そこで、従来の燃料電池発電システムには、既存のインフラストラクチャーから供給される都市ガス又はＬＰＧ等を原料とし、Ｒｕ触媒やＮｉ触媒を用いて６００〜７００℃の温度で水蒸気と改質反応させる改質部を備えた水素生成装置が設けられている。なお、改質反応により得られる水素含有ガスには、通常、原料に由来する一酸化炭素が含まれ、その濃度が高いと燃料電池の発電特性を低下させる。そこで、水素生成装置には、改質部の他に、２００℃〜３５０℃の温度で一酸化炭素と水蒸気との変成反応を進行させて一酸化炭素を低減させる、Ｃｕ−Ｚｎ系触媒や貴金属系触媒を備える変成部、及び、１００℃〜２００℃の温度で一酸化炭素を選択的に酸化反応させて、さらに一酸化炭素を低減させる、Ｒｕ触媒やＰｔ触媒を備える選択酸化部等の反応部が設けられる。また、燃料電池発電システムの効率向上のため、燃料電池の発電時にアノードから排出される水素含有ガス（以下、「燃料」と言う）は、水素生成装置のバーナユニットで燃焼させ、改質部、変成部、選択酸化部の加熱に用いられることが多い。なお、バーナユニットには、燃料が好適に燃焼しているかどうかを判別するために、火炎状態を検知するフレームロッドが設けられている。
【０００４】
ところで、燃料電池発電システムの効率をさらに向上させるためには、水素生成装置を小型化して、放熱量を低減する必要があり、水素生成装置を小型化するためには、水素生成装置の中央に位置するバーナユニットを小型化する必要があった。したがって、フレームロッドの固定部を、火炎部に曝される位置に配設しなければならなかった。
【０００５】
図１１は、従来の燃焼装置におけるフレームロッドの固定構成を示す概略図である（例えば、特許文献１参照）。図１１に示すように、従来は、フレームロッド２９のフランジ３１を固定金具３４と被固定部５２とで挟み込み、ねじ５３を介して固定金具３４を被固定部５２に固定することが一般的であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３９２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のフレームロッド２９の固定構成を、水素生成装置におけるバーナユニットに適用した場合、ねじが火炎部に曝され、高温（９００〜１０００℃）によるねじの被固定部への固着、ねじ、及び、被固定部の熱膨張・収縮によるねじ山の潰れ、ねじ先端部の酸化等により、被固定部からのねじの取り外しが不可能となり、サービスメンテ等フレームロッド交換時にフレームロッドが取り外せなくなり、バーナユニット全体を交
換するという費用と時間のロスを発生するという課題を有していた。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、フレームロッドを容易に脱着することができる水素生成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】
【０００９】
上記従来の課題を解決するため、本発明の水素生成装置は、原料と水とを供給して改質反応により水素含有ガスを生成する改質部と、改質部を加熱するバーナユニットとを備え、バーナユニットは、火炎部を形成する炎孔板と、火炎部に燃料を供給する燃料供給部と、火炎部に空気を供給する空気供給部と、火炎部に点火する点火器と、火炎を検知する電極線と電極線を絶縁するフランジと円柱部とを有するフレームロッドと、フランジを挟んでフレームロッドの移動を禁止するブラケットと固定金具と、ブラケットを配設する炎孔板と連続する炎孔板フランジとを有し、ブラケットは、略コの字形であり、向かい合う側部に固定金具の挿入部を挿入可能とする開口部を有し、開口部の開口は電極線の反対側に形成するとしたものである。
【００１０】
これによって、挿入部及び開口部が火炎部に曝されない位置となり、挿入部と開口部との固着を抑制することができる。また、フレームロッドのフランジを固定金具とブラケットとで挟み込み、開口部への挿入部の挿入によって固定金具をブラケットに固定するため、ねじが不要となり、ねじが被固定部から外れなくなる事象の発生を防止することができる。したがって、フレームロッドを容易に脱着することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の水素生成装置におけるフレームロッドの固定構成によれば、固定金具の挿入部とブラケットの開口部との固着を抑制することができる。また、ねじが不要となり、ねじが被固定部から外れなくなる事象の発生を防止することができる。したがって、フレームロッドの脱着が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における水素生成装置を用いた燃料電池システムの概略構成図
【図２】本発明の実施の形態１における水素生成装置を構成する改質器の概略構成図
【図３】本発明の実施の形態１における水素生成装置を構成するバーナユニットの概略構成図
【図４】本発明の実施の形態１における水素生成装置を構成するフレームロッドの概略構成図
【図５】本発明の実施の形態１における水素生成装置を構成するブラケットの概略構成図
【図６】本発明の実施の形態１における水素生成装置を構成する固定金具の概略構成図
【図７】本発明の実施の形態１における水素生成装置を構成するパッキンの概略構成図
【図８】本発明の実施の形態１における水素生成装置を構成する開口部に挿入部を挿入する動作を段階的に示す概略図
【図９】本発明の実施の形態１における水素生成装置を構成するフランジがガイドに当接している状態を示す概略構成図
【図１０】本発明の実施の形態１における水素生成装置を構成する開口部に挿入部を挿入する動作を段階的に示す概略図
【図１１】従来の一般的なフレームロッドの概略固定構成図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の発明は、原料と水とを供給して改質反応により水素含有ガスを生成する改質部と、改質部を加熱するバーナユニットとを備え、バーナユニットは、火炎部を形成する炎孔板と、火炎部に燃料を供給する燃料供給部と、火炎部に空気を供給する空気供給部と、火炎部に点火する点火器と、火炎を検知する電極線と電極線を絶縁するフランジと円柱部とを有するフレームロッドと、フランジを挟んでフレームロッドの移動を禁止するブラケットと固定金具と、ブラケットを配設する炎孔板と連続する炎孔板フランジとを有し、ブラケットは、略コの字形であり、向かい合う側部に固定金具の挿入部を挿入可能とする開口部を有し、開口部の開口は電極線の反対側に形成することにより、挿入部及び開口部が火炎部に曝されない位置となり、挿入部と開口部との固着を抑制することができる。また、フレームロッドのフランジを固定金具とブラケットとで挟み込み、開口部への挿入部の挿入によって固定金具をブラケットに固定するため、ねじが不要となり、ねじが被固定部から外れなくなる事象の発生を防止することができる。したがって、フレームロッドを容易に脱着することができる。
【００１４】
第２の発明は、特に、第１の発明の水素生成装置のブラケットとフランジとの間にパッキンを配設することにより、圧縮されたパッキンの復元力によりフランジが固定金具に押し当てられ、フレームロッド固定の確実性を向上することができる。また、圧縮されたパッキンにより、フランジとブラケットとの間のシール性がさらに向上し、空気室からブラケット孔、または、炎孔板フランジ孔と、円柱部との隙間を流通して、フランジとブラケットとの間を流通する空気流量をさらに抑制することができる。また、固定金具、及び、ブラケットの熱膨張・収縮によるフランジへの負荷がパッキンにより吸収され、フランジの破損を抑制することができる。したがって、成形上寸法ばらつきの大きい碍子から成るフランジの寸法精度を緩和することができ、フレームロッドの低コスト化を図ることができる。
【００１５】
第３の発明は、特に、第１、または、第２の発明の水素生成装置の開口部は、開口部に挿入部を挿入後、挿入部が当接することで挿入部の挿入方向と反対方向への移動を禁止する凸部を有することにより、開口部からの挿入部の外れを抑制することができ、フレームロッド固定の確実性を向上することができる。
【００１６】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の水素生成装置の固定金具、若しくは、ブラケットは、フランジが当接することでフランジの回転を禁止するガイドを少なくとも一つ有することにより、フランジの回転を抑制することができ、フレームロッド固定の確実性を向上することができる。
【００１７】
第５の発明は、特に、第４の発明の水素生成装置のバーナユニットと同心を成す筒を有し、固定金具の筒側に有するガイドと筒との距離は、挿入部が開口部に挿入し始める位置から開口部の最も奥に挿入する位置までの距離より短いことにより、開口部からの挿入部の外れを抑制することができ、フレームロッド固定の確実性を向上することができる。
【００１８】
以下、本発明を実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この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）
〈燃料電池システムの構成〉
図１は、本発明の実施の形態１に係る水素生成装置を用いた燃料電池システムの概略構成図、図２は、本発明の実施の形態１に係る水素生成装置における改質器の概略構成図を示すものである。
【００２０】
燃料電池システム１００は、水素含有ガスを生成する水素生成装置１と、水素生成装置１から供給される水素含有ガスを用いて発電を行う燃料電池２と、水素生成装置１から燃料電池２へ切換弁３ａを介して水素ガスを供給する水素ガス供給経路４と、燃料電池２で排出される燃料を水素生成装置１のバーナユニット５へ切換弁３ｂを介して供給する燃料供給経路６とを備えている。切換弁３ａは燃料電池バイパス経路７により切換弁３ｂに接続されている。なお、燃料電池２は、一般的な固体高分子型の燃料電池と同等の構成なので、その他の構成の詳細な説明は省略する。
【００２１】
水素生成装置１は、水素生成装置１に水を供給する水供給部８と、硫黄成分を含む炭化水素系の原料を通過させて、原料に含まれる硫黄成分を吸着して除去する脱硫部９と、脱硫部９を通過させた後の原料と水供給部８から供給される水とを用いて水素含有ガスを生成させる改質器１０と、脱硫部９に供給される原料流量を制御するための原料供給部１１と、原料供給部１１や水供給部８等の動作を制御する運転制御部１２とを備えている。
【００２２】
改質器１０は、水供給部８から供給される水を蒸発させるとともに、原料と水蒸気の混合ガスを予熱する蒸発部１３と、原料と水蒸気との改質反応を進行させる改質部１４と、改質部１４で生成した水素含有ガス中の一酸化炭素と水蒸気とを変成反応させて、水素含有ガスの一酸化炭素濃度を低減させる変成部１５を有している。また、変成部１５を通過した後の水素含有ガス中に残留する一酸化炭素を、選択酸化空気供給部１６から変成部１５を通過した後の水素含有ガスに供給される選択酸化空気を用いて、主に酸化させて除去する選択酸化部１７とを有している。改質部１４にはＲｕ系の改質触媒、変成部１５にはＣｕ−Ｚｎ系の変成触媒、選択酸化部１７にはＲｕ系の選択酸化触媒が設けられている。
【００２３】
また、改質器１０は、改質部１４、変成部１５、選択酸化部１７における各反応に必要な熱を供給するためのバーナユニット５を備えている。バーナユニット５には、燃料を供給する燃料供給経路６と空気を供給する燃焼ファン１８が配設されている。燃料は、水素ガス供給経路４から燃料電池バイパス経路７を介して、あるいは、燃料電池２を経て燃料供給経路６からバーナユニット５に供給される。
【００２４】
また、改質部１４と蒸発部１３は、バーナユニット５で発生した燃焼排ガスから、内筒１９の壁面を介して熱を供給される構成となっている。なお、改質部１４、変成部１５、選択酸化部１７の構成において、一般的な構成と同様な構成部分についての図示、及び、詳細な説明は省略する。
【００２５】
脱硫部９に供給される炭化水素系の原料は、炭化水素等の少なくとも炭素及び水素元素から構成される有機化合物を含む原料であればよく、例えばメタンを主成分とする都市ガス、天然ガス、ＬＰＧ等である。ここでは、原料の供給源として都市ガスのガスインフラライン２０を用い、そのガスインフラライン２０に脱硫部９が接続されている。脱硫部９は、上流側及び下流側に配置された脱硫接続部２１に着脱可能な形状を有しており、脱硫部９の硫黄成分に対する吸着量が飽和して吸着特性が低下すると、新しい脱硫部９に交換できる構成となっている。脱硫部９には、都市ガス中の付臭成分である硫黄化合物を吸着させる、ゼオライト系吸着除去剤が充填されている。また、脱硫接続部２１は、原料の流通を制御する弁機能も有し、例えば構成に電磁弁が設けられる。なお、脱硫部９は、水添脱硫を用いた構成としてもよい。
【００２６】
水供給部８は、流量調節機能を有するポンプを有している。原料供給部１１は、脱硫部９と改質器１０とを接続する原料供給経路２２に配置され、改質器１０に供給される原料流量を制御することによって、ガスインフラライン２０から脱硫部９に供給される原料の流量を制御している。なお、原料供給部１１は、脱硫部９に供給される原料流量を制御できればよく、原料供給部１１の下流側に配置されていてもよい。原料供給部１１はブース
ターポンプを有しており、例えば入力する電流パルス、入力電力等を制御することにより、脱硫部９に供給される原料流量を調節する機能を有している。
【００２７】
運転制御部１２は、改質器１０の水素含有ガスの運転動作を制御する制御部であり、ここでは、原料供給部１１から改質器１０に供給される原料供給量、水供給部８から改質器１０に供給される水供給量等の制御、切換弁３ａ、３ｂなどの動作の制御を行う。また、燃料電池２の運転動作も制御する（詳細な動作説明は省略する）。なお、運転制御部１２は、半導体メモリやＣＰＵ等により、改質器１０の運転動作シーケンス、原料積算流量など運転情報等を記憶し、状況に応じた適切な動作条件を演算し、かつ、水供給部８や原料供給部１１等の運転に必要な構成に動作条件を指令する。
【００２８】
〈燃料電池システムの運転動作〉
以上のように構成された燃料電池システム１００について、以下その動作（起動、発電、停止）を、水素生成装置１の動作を中心に説明する。
【００２９】
先ず、停止状態から水素生成装置１を起動させる場合、運転制御部１２からの指令により、原料は原料供給部１１から原料供給経路２２を通して改質器１０へ供給される。蒸発部１３、改質部１４、変成部１５、選択酸化部１７を経た原料は、水素ガス供給経路４、燃料電池バイパス経路７を介して燃料供給経路６からバーナユニット５へ供給され、バーナユニット５で点火されて改質器１０の加熱が開始する。
【００３０】
バーナユニット５での加熱開始の後に、水供給部８を動作させて改質器１０に水を供給し、水と原料との改質反応を開始させる。本実施の形態では、メタンを主成分とする都市ガス（１３Ａ）を原料とする。水供給部８からの水供給量は、都市ガスの平均分子式中の炭素原子数１モルに対して水蒸気が３モル程度になるように制御される（Ｓ／Ｃ＝３程度）。さらに、選択酸化空気供給部１６を動作させて改質器１０に選択酸化空気を供給する。選択酸化空気供給部１６からの選択酸化空気供給量は、水素含有ガスに含まれる酸素量が一酸化炭素の約２倍のモル数となるよう制御される。改質器１０では、改質部１４で水蒸気改質反応、変成部１５で変成反応、選択酸化部１７で一酸化炭素の選択酸化反応を進行させる。この時、改質部１４、変成部１５，選択酸化部１７が各反応に適した温度になるように、バーナユニット５の燃焼を制御する。
【００３１】
一酸化炭素濃度を所定濃度（本実施の形態では、ドライガスベースで２０ｐｐｍ以下）まで低減させた後、切換弁３ａ、３ｂを動作させ、水素ガス供給経路４を通して水素含有ガスを燃料電池２に供給することにより、燃料電池２において発電動作が行われる。また、燃料電池２で排出される燃料は、燃料供給経路６を通り、バーナユニット５へ供給される。
【００３２】
燃料電池システム１００の運転を停止させる場合、運転制御部１２からの指令により、切換弁３ａ、３ｂを動作させて、燃料電池２に供給している水素含有ガスを、燃料電池バイパス経路７を通してバーナユニット５に供給する。その後、水供給部８と原料供給部１１と選択酸化空気供給部１６の動作を停止させて、水と原料と選択酸化空気の供給を停止させ、水素生成装置１の動作を停止させる。なお、水素生成装置１の停止動作には、切換弁３ａ、３ｂを動作させて改質器１０を封止する動作や、改質器１０が降温して体積減少する量に相当する量の原料を供給する動作等、改質器１０内に外気の混入を防止する動作を併設して行うことが好ましい。
【００３３】
次に、本発明の実施の形態１に係る水素生成装置１におけるバーナユニット５の特徴的な構成について、図２、及び、図３〜１０を参照しながら説明する。
【００３４】
〈バーナユニットの構成〉
図３は、バーナユニット５の概略構成図である。バーナユニット５は、火炎部２３を形成する炎孔板２４と火炎部２３に燃料を供給する燃料供給部２５と火炎部２３に空気を供給する空気供給部２６と火炎部２３に点火する点火器２７とを有し、火炎部２３に燃料及び空気を供給する際、点火器２７と被放電部２８との間に電圧を印加して放電させることにより、火炎部２３に点火し、火炎を形成する。
【００３５】
図４は、フレームロッド２９の概略構成図である。火炎部２３には、フレームロッド２９の電極線３０が挿入されている。フレームロッド２９は、火炎を検知する電極線３０と、電極線３０を絶縁するフランジ３１と円柱部３２とから成る。フレームロッド２９は、火炎の導電性を利用して火炎の有無を検知するデバイスであり、電極線３０が火炎中にある状態で、電極線３０と炎孔板２４、または、炎孔板２４と接する被放電部２８との間に電圧を印加すると、火炎中のイオンの働きにより、電極線３０と炎孔板２４、または、被放電部２８との間にある火炎中を電流が流れ、電極線３０を電流が流れる仕組みである。
【００３６】
〈フレームロッドの固定構成〉
次に、フレームロッド２９の固定構成を説明する。
【００３７】
図５、図６、図７は、それぞれフレームロッド２９を固定するブラケット３３、固定金具３４、パッキン４６の概略構成図である。
【００３８】
バーナユニット５は、さらに、フランジ３１を挟んでフレームロッド２９の移動を禁止するブラケット３３と固定金具３４と、ブラケット３３を配設する炎孔板２４と連続する炎孔板フランジ３５とを有し、ブラケット３３は、略コの字形であり、向かい合う側部３６に固定金具３４の挿入部３７を挿入可能とする開口部３８を有し、開口部３８の開口３９は電極線３０の反対側に形成する。
【００３９】
開口部３８は、開口部３８に挿入部３７を挿入後、挿入部３７が当接することで挿入部３７の挿入方向と反対方向への移動を禁止する凸部４０を有する。
【００４０】
固定金具３４、若しくは、ブラケット３３は、フランジ３１が当接することでフランジ３１の回転を禁止するガイド４１を有する。
【００４１】
なお、ブラケット３３、及び、炎孔板フランジ３５は、それぞれ円柱部３２を通すためのブラケット孔４２、炎孔板フランジ孔４３を、また、固定金具３４は、円柱部３２を通すための切り欠き４４を有する。
【００４２】
また、ブラケット３３とフランジ３１との間には、空気室４５からブラケット孔４２または炎孔板フランジ孔４３と、円柱部３２との隙間を流通して、ブラケット３３とフランジ３１との間を流通する空気流量をさらに抑制するためのパッキン４６を配設している。なお、パッキン４６は、円柱部３２を通すためのパッキン孔４７を有する。
【００４３】
また、バーナユニット５と同心を成す筒４８を有し、固定金具３４の筒４８側に有する背面ガイド４９が筒４８に当接することにより、固定金具３４の挿入方向と反対方向への移動を禁止する。なお、背面ガイド４９と筒４８との距離Ｌａは、挿入部３７が開口部３８に挿入し始める位置から開口部３８の最も奥に挿入する位置までの距離Ｌｂより短く設定する（Ｌａ＜Ｌｂ）。
【００４４】
〈フレームロッドの固定動作〉
次に、フレームロッド２９の固定動作を説明する。
【００４５】
図８は、開口部３８に挿入部３７を挿入する動作を段階的に示す概略図である。なお、便宜上、フレームロッド２９はフランジ３１のみを記載し、円柱部３２と電極線３０とは省略している。
【００４６】
図８（Ａ）は、開口部３８に挿入部３７を挿入する前の状態を示す。
【００４７】
ブラケット３３とフランジ３１との間に配設したパッキン４６には負荷が掛っていないため、パッキン４６は原形を保持している。なお、ここでは、パッキン４６の厚みＮ１を例えば、２．０ｍｍとし、パッキン４６の材質は高温に対して耐熱性のあるセラミックファイバを使用している。
【００４８】
図８（Ｂ）は、開口部３８に挿入部３７を挿入するためにパッキン４６を圧縮している状態を示す。
【００４９】
ブラケット３３と固定金具３４とで、パッキン４６と共にフランジ３１を挟み込むことにより、伸縮性のあるパッキン４６の厚みＮ２は例えば０．５ｍｍの厚みに圧縮される。
【００５０】
図８（Ｃ）は、開口部３８に挿入部３７を挿入している状態を示す。
【００５１】
パッキン４６の厚みＮ２を０．５ｍｍの厚みに圧縮することにより、開口部３８に挿入部３７を挿入することが可能となる。
【００５２】
図８（Ｄ）は、開口部３８の最も奥に挿入部３７を挿入した状態を示す。
【００５３】
挿入部３７が、開口部３８に対して高さＭ（例えば、０．５ｍｍ）の凸部４０を越えて開口部３８に当接するため、パッキン４６に掛る負荷が軽減され、パッキン４６の厚みＮ３は例えば１．０ｍｍの厚みに圧縮される。このとき、パッキン４６の復元力により、フランジ当接面５０が固定金具当接面５１に押し当てられることにより、フランジ３１つまりフレームロッド２９が固定される。
【００５４】
以上のように、本実施の形態においては、ブラケット３３は、略コの字形であり、向かい合う側部３６に固定金具３４の挿入部３７を挿入可能とする開口部３８を有し、開口部３８の開口３９は電極線３０の反対側に形成することにより、挿入部３７及び開口部３８が火炎部２３に曝されない位置となり、挿入部３７と開口部３８との固着を抑制することができる。また、フレームロッド２９のフランジ３１を固定金具３４とブラケット３３とで挟み込み、開口部３８への挿入部３７の挿入によって固定金具３４をブラケット３３に固定するため、ねじが不要となり、ねじの被固定部への固着、ねじ山の潰れ、ねじ先端部の酸化等により、ねじが被固定部から外れなくなる事象の発生を防止することができる。したがって、フレームロッド２９を容易に脱着することができる。
【００５５】
また、本実施の形態においては、ブラケット３３とフランジ３１との間にパッキン４６を配設することにより、圧縮されたパッキン４６の復元力によりフランジ３１が固定金具３４に押し当てられ、フレームロッド２９固定の確実性を向上することができる。また、圧縮されたパッキン４６により、フランジ３１とブラケット３３との間のシール性がさらに向上し、空気室４５からブラケット孔４２または炎孔板フランジ孔４３と、円柱部３２との隙間を流通して、フランジ３１とブラケット３３との間を流通する空気流量をさらに抑制することができる。また、固定金具３４及びブラケット３３の熱膨張・収縮によるフランジ３１への負荷がパッキン４６により吸収され、フランジ３１の破損を抑制することができる。したがって、成形上寸法ばらつきの大きい碍子から成るフランジ３１の寸法精
度を緩和することができ、フレームロッド２９の低コスト化を図ることができる。
【００５６】
なお、本実施の形態では、パッキン４６の材質をセラミックファイバとしているが、耐熱性、及び、収縮性がある材料であれば良く、セラミックファイバに限定されるものではない。また、フレームロッド２９固定の確実性、または、フランジ３１とブラケット３３との間のシール性が緩和できる場合、あるいは、フランジ３１の寸法精度を高く設定できる場合は、パッキン４６を配設しなくても良い。また、パッキン４６の圧縮前後の厚みは、本実施の形態に限定されるものではなく、フレームロッド２９固定の確実性、または、フランジ３１とブラケット３３との間のシール性、あるいは、フランジ３１の寸法精度により決定すれば良い。
【００５７】
また、本実施の形態においては、開口部３８は、開口部３８に挿入部３７を挿入後、挿入部３７が当接することで挿入部３７の挿入方向と反対方向への移動を禁止する凸部４０を有することにより、開口部３８からの挿入部３７の外れを抑制することができ、フレームロッド２９固定の確実性を向上することができる。
【００５８】
なお、本実施の形態では、開口部３８に対して凸部４０の高さＭを０．５ｍｍと設定しているが、これに限定されるものではなく、開口部３８からの挿入部３７の外れを抑制することができる寸法に設定すれば良い。また、開口部３８から挿入部３７が外れない構成（例えば、パッキン４６を配設し、パッキン４６の復元力によりフランジ３１が固定金具３４に押し当てられている）であれば、凸部４０を設けなくても良い。あるいは、フレームロッド２９固定の確実性が緩和できる場合は、凸部４０を設けなくても良い。
【００５９】
また、図９（Ａ）は、フランジ３１がブラケット３３のガイド４１に当接している状態、図９（Ｂ）は、フランジ３１が固定金具３４のガイド４１に当接している状態を示す。
【００６０】
本実施の形態においては、固定金具３４、若しくは、ブラケット３３は、フランジ３１が当接することでフランジ３１の回転を禁止するガイド４１を有することにより、フランジ３１の回転を抑制することができ、フレームロッド２９固定の確実性を向上することができる。
【００６１】
なお、本実施の形態では、固定金具３４は、ガイド４１を３箇所有しているが、これに限定されるものではなく、フランジ３１の回転を抑制することができる数のガイド４１を設定すれば良い。また、本実施の形態では、ブラケット３３は、ガイド４１を２箇所有しているが、これに限定されるものではなく、フランジ３１の回転を抑制することができる数のガイド４１を設定すれば良い。また、本実施の形態では、側部３６がガイド４１の役割を兼ねているが、これに限定されるものではなく、側部３６とガイド４１とを別々に有しても良い。また、フレームロッド２９固定の確実性の高い構成（例えば、パッキン４６を配設し、パッキン４６の復元力によりフランジ３１が固定金具に押し当てられている）であれば、ガイド４１を設けなくても良い。あるいは、フレームロッド２９固定の確実性が緩和できる場合は、ガイド４１を設けなくても良い。
【００６２】
また、本実施の形態においては、バーナユニット５と同心を成す筒４８を有し、固定金具３４の筒４８側に有する背面ガイド４９と筒４８との距離Ｌａは、挿入部３７が開口部３８に挿入し始める位置から開口部３８の最も奥に挿入する位置までの距離Ｌｂより短いことにより、開口部３８からの挿入部３７の外れを抑制することができ、フレームロッド２９固定の確実性を向上することができる。
【００６３】
なお、本実施の形態では、筒４８を有しているが、これに限定されるものではなく、改質触媒の内側に配設されている内筒１９を筒４８として代用しても良い。また、フレーム
ロッド２９固定の確実性の高い構成（例えば、パッキン４６を配設し、パッキン４６の復元力によりフランジ３１が固定金具３４に押し当てられている）であれば、筒４８を設けなくても良い。
【００６４】
次に、本発明の実施の形態１に係る水素生成装置１におけるフレームロッド２９の特徴的な固定構成の変形例について、図１０を参照しながら説明する。
【００６５】
本実施の形態１とは、開口部３８に挿入部３７を挿入する方向が水平方向ではなく、斜め方向である点が異なる。
【００６６】
次に、フレームロッド２９の固定動作を説明する。
【００６７】
図１０は、開口部３８に挿入部３７を挿入する動作を段階的に示す概略図である。なお、便宜上、フレームロッド２９はフランジ３１のみを記載し、円柱部３２と電極線３０とは省略している。
【００６８】
図１０（Ａ）は、開口部３８に挿入部３７を挿入する前の状態を示す。
【００６９】
ブラケット３３とフランジ３１との間に配設したパッキン４６には負荷が掛っていないため、パッキン４６は原形を保持している。なお、ここでは、パッキン４６の厚みＯ１を例えば、２．０ｍｍとしている。
【００７０】
図１０（Ｂ）は、開口部３８に挿入部３７を挿入するためにパッキン４６を圧縮しながら、開口部３８に挿入部３７を挿入している状態を示す。
【００７１】
ブラケット３３と固定金具３４とで、パッキン４６と共にフランジ３１を挟み込むことにより、伸縮性のあるパッキン４６の厚みＯ２は１．７ｍｍの厚みに圧縮され、開口部３８に挿入部３７の一部を挿入することが可能となる。なお、さらにパッキン４６を圧縮し、パッキン４６の厚みを小さくすることにより、さらに開口部３８の奥に挿入部３７を挿入することが可能となる。
【００７２】
図１０（Ｃ）は、開口部３８の最も奥に挿入部３７を挿入した状態を示す。
【００７３】
挿入部３７が、開口部３８に対して高さＭ（例えば、０．５ｍｍ）の凸部４０を越えて開口部３８に当接し、パッキン４６の厚みＯ３は１．０ｍｍの厚みに圧縮される。このとき、パッキン４６の復元力により、フランジ当接面５０が固定金具当接面５１に押し当てられることにより、フランジ３１つまりフレームロッド２９が固定される。
【００７４】
以上のように、本実施の形態の変形例においては、開口部３８に挿入部３７を斜めに挿入するため、パッキン４６を圧縮しながら開口部３８に挿入部３７を挿入できる。したがって、容易に開口部３８に挿入部３７を挿入することができ、作業工数を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上のように、本発明に係る水素生成装置におけるフレームロッドの固定構成によれば、固定金具の挿入部とブラケットの開口部との固着を抑制することができ、フレームロッドの脱着が容易となる。したがって、燃料電池システム、及び、燃焼機器等の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００７６】
１  水素生成装置
２  燃料電池
３ａ  切換弁
３ｂ  切換弁
４  水素ガス供給経路
５  バーナユニット
６  燃料供給経路
７  燃料電池バイパス経路
８  水供給部
９  脱硫部
１０  改質器
１１  原料供給部
１２  運転制御部
１３  蒸発部
１４  改質部
１５  変成部
１６  選択酸化空気供給部
１７  選択酸化部
１８  燃焼ファン
１９  内筒
２０  ガスインフラライン
２１  脱硫接続部
２２  原料供給経路
２３  火炎部
２４  炎孔板
２５  燃料供給部
２６  空気供給部
２７  点火器
２８  被放電部
２９  フレームロッド
３０  電極線
３１  フランジ
３２  円柱部
３３  ブラケット
３４  固定金具
３５  炎孔板フランジ
３６  側部
３７  挿入部
３８  開口部
３９  開口
４０  凸部
４１  ガイド
４２  ブラケット孔
４３  炎孔板フランジ孔
４４  切り欠き
４５  空気室
４６  パッキン
４７  パッキン孔
４８  筒
４９  背面ガイド
５０  フランジ当接面
５１  固定金具当接面
５２  被固定部
５３  ねじ
１００  燃料電池システム
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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