JP2002168439A - 燃焼機器 - Google Patents
燃焼機器Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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- Fuel Cell (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電力を用いて各部を制御駆動する燃焼装置に
おいて、商用電源を用いる必要がなく、バッテリ充電の
ためのメンテナンスも不要なものを提供する。 【解決手段】 ファンヒータにおいて、混合部１０で
は、都市ガスと空気を取り込んで混合ガスを生成する。
非隔膜式固体電解質型燃料電池からなる発電部２０にお
いて、混合部１０で生成された混合ガスがアノード２２
及びカソード２３上を通過すると、発電部２０では、混
合ガスの一部を用いて発電がなされる。燃焼部３０は、
発電部２０で発電に用いられた後の混合ガス（排ガス）
を燃焼させる燃焼機構である。制御部４０では、発電部
２０で生成する電力を用いて、燃料ガス調節弁１２，エ
アポンプ１３，ファン３３などを駆動制御する。
おいて、商用電源を用いる必要がなく、バッテリ充電の
ためのメンテナンスも不要なものを提供する。 【解決手段】 ファンヒータにおいて、混合部１０で
は、都市ガスと空気を取り込んで混合ガスを生成する。
非隔膜式固体電解質型燃料電池からなる発電部２０にお
いて、混合部１０で生成された混合ガスがアノード２２
及びカソード２３上を通過すると、発電部２０では、混
合ガスの一部を用いて発電がなされる。燃焼部３０は、
発電部２０で発電に用いられた後の混合ガス（排ガス）
を燃焼させる燃焼機構である。制御部４０では、発電部
２０で生成する電力を用いて、燃料ガス調節弁１２，エ
アポンプ１３，ファン３３などを駆動制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料と酸化剤を混
合して燃焼させる燃焼機器に関する。
合して燃焼させる燃焼機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】ストーブやファンヒータといった家庭用
の暖房器具や給湯器などが広く利用されている。これら
はいずれも、燃料と酸化剤を混合して燃焼させる燃焼機
器であって、都市ガスやプロパンガスをはじめとする燃
料供給源から配管を通して送り込まれる燃料を空気と混
合する混合部と、生成した混合ガスをバーナで燃焼させ
て熱を発生するバーナ部とを備え、発生した熱を温風や
温水として外部に供給するようになっている。
の暖房器具や給湯器などが広く利用されている。これら
はいずれも、燃料と酸化剤を混合して燃焼させる燃焼機
器であって、都市ガスやプロパンガスをはじめとする燃
料供給源から配管を通して送り込まれる燃料を空気と混
合する混合部と、生成した混合ガスをバーナで燃焼させ
て熱を発生するバーナ部とを備え、発生した熱を温風や
温水として外部に供給するようになっている。
【０００３】このような燃焼機器においては、燃焼部に
送風するファン、或は混合部において取り込む燃料や空
気の量を調整するためのバルブやポンプなどを備え、商
用電源のコンセントからＡＣコードを介して取り込む電
力、或はバッテリからの電力でこれらを駆動させるよう
にしているものが多い。また、混合部における混合比
を、バーナ部における燃焼出力に適した比率に自動調整
する制御機構を備えたり、タイマーや安全装置などを備
えるものも多く、これらの機構を駆動するのにも、商用
電源やバッテリから供給される電力が用いられている。
送風するファン、或は混合部において取り込む燃料や空
気の量を調整するためのバルブやポンプなどを備え、商
用電源のコンセントからＡＣコードを介して取り込む電
力、或はバッテリからの電力でこれらを駆動させるよう
にしているものが多い。また、混合部における混合比
を、バーナ部における燃焼出力に適した比率に自動調整
する制御機構を備えたり、タイマーや安全装置などを備
えるものも多く、これらの機構を駆動するのにも、商用
電源やバッテリから供給される電力が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような燃焼機器
において、商用電源の電力を用いる場合、その設置場所
は、燃料供給源の配管から近く、且つコンセントから近
いところに限定されてしまう。一方、バッテリからの電
力を用いる場合は、必ずしもコンセントから電力を取り
込む必要はないが、バッテリには蓄えられる電力量には
限りがあるので、充電もしくはバッテリ交換するといっ
た充電メンテナンスが必要である。
において、商用電源の電力を用いる場合、その設置場所
は、燃料供給源の配管から近く、且つコンセントから近
いところに限定されてしまう。一方、バッテリからの電
力を用いる場合は、必ずしもコンセントから電力を取り
込む必要はないが、バッテリには蓄えられる電力量には
限りがあるので、充電もしくはバッテリ交換するといっ
た充電メンテナンスが必要である。
【０００５】本発明は、このような課題に鑑み、電力を
用いて各部を制御駆動する燃焼装置において、商用電源
を用いる必要がなく、バッテリ充電のためのメンテナン
スも不要なものを提供することを目的とする。
用いて各部を制御駆動する燃焼装置において、商用電源
を用いる必要がなく、バッテリ充電のためのメンテナン
スも不要なものを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の燃焼機器においては、燃料と酸化剤を混合
して混合ガスを生成する混合部と、混合器で生成された
混合ガスを用いて発電する発電部と、発電部を通過した
混合ガスを燃焼する燃焼部とを設けることとした。
め、本発明の燃焼機器においては、燃料と酸化剤を混合
して混合ガスを生成する混合部と、混合器で生成された
混合ガスを用いて発電する発電部と、発電部を通過した
混合ガスを燃焼する燃焼部とを設けることとした。
【０００７】この燃焼機器では、発電部で生成される電
力を用いて各部を制御駆動することができるので、電気
的に自立できる。即ち、各部を制御駆動するのに商用電
源を用いる必要がなく、バッテリを充電したり交換した
りする必要もない。また、燃料のエネルギが、発熱だけ
ではなく発電にも利用されるため、省エネ効果を奏す
る。
力を用いて各部を制御駆動することができるので、電気
的に自立できる。即ち、各部を制御駆動するのに商用電
源を用いる必要がなく、バッテリを充電したり交換した
りする必要もない。また、燃料のエネルギが、発熱だけ
ではなく発電にも利用されるため、省エネ効果を奏す
る。
【０００８】発電部としては、非隔膜式燃料電池を用い
ることができる。この場合、アノード側流路とカソード
側流路との間をシールする必要がなく、装置構成が簡素
となるので好ましい。このような燃焼機器においては、
更に、発電部に供給される混合ガス成分と相関関係のあ
る情報（例えば発電部の電圧、電流及び温度）を検出
し、その検出結果に基づいて、混合部に供給する燃料供
給量及び酸化剤供給量の少なくとも一方を制御すること
も可能であって、これによって、混合部で生成する混合
ガスの成分を安定化することができる。
ることができる。この場合、アノード側流路とカソード
側流路との間をシールする必要がなく、装置構成が簡素
となるので好ましい。このような燃焼機器においては、
更に、発電部に供給される混合ガス成分と相関関係のあ
る情報（例えば発電部の電圧、電流及び温度）を検出
し、その検出結果に基づいて、混合部に供給する燃料供
給量及び酸化剤供給量の少なくとも一方を制御すること
も可能であって、これによって、混合部で生成する混合
ガスの成分を安定化することができる。
【０００９】また、このような燃焼機器においては、更
に、発電部から外部に出力する電力を変化させることに
よって燃焼部の燃焼状態を制御することも可能であっ
て、この制御によって、燃焼部の燃焼状態を安定化させ
ることができる。
に、発電部から外部に出力する電力を変化させることに
よって燃焼部の燃焼状態を制御することも可能であっ
て、この制御によって、燃焼部の燃焼状態を安定化させ
ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】〔実施の形態１〕 （燃焼装置の全体構成）図１は、本発明の一実施形態に
係る燃焼装置を示す概略構成図である。図１に示すよう
に、燃焼装置１は、都市ガスと空気を取り込んで混合す
る混合部１０と、混合部１０で生成した混合ガスを用い
て発電する発電部２０と、発電部２０を通過した混合ガ
スを燃焼させる燃焼部３０と、発電部２０で生成される
電力を用いて各部を駆動及び制御する制御部４０とから
構成されている図２は、上記燃焼装置の一具体例を示す
構成図であって、本発明をファンヒータに適用した一例
である。このファンヒータの構成を以下に説明する。
係る燃焼装置を示す概略構成図である。図１に示すよう
に、燃焼装置１は、都市ガスと空気を取り込んで混合す
る混合部１０と、混合部１０で生成した混合ガスを用い
て発電する発電部２０と、発電部２０を通過した混合ガ
スを燃焼させる燃焼部３０と、発電部２０で生成される
電力を用いて各部を駆動及び制御する制御部４０とから
構成されている図２は、上記燃焼装置の一具体例を示す
構成図であって、本発明をファンヒータに適用した一例
である。このファンヒータの構成を以下に説明する。
【００１１】混合部１０は、合流管１１と、合流管１１
に供給する都市ガスの流量を調整するめの燃料ガス調節
弁１２と、合流管１１に空気を送り込むエアポンプ１３
とから構成されている。なお、混合部１０には、この他
に、ブンゼンバーナに用いられているような機構、即ち
ノズルから都市ガスを噴出しながら空気を吸引するエゼ
クタ機構を用いても、同様に実施することができる。ま
た、ここでは燃料として都市ガスを用いる場合を例示す
るが、プロパンガスや石油などを燃料して用いる場合も
同様に実施することができる。
に供給する都市ガスの流量を調整するめの燃料ガス調節
弁１２と、合流管１１に空気を送り込むエアポンプ１３
とから構成されている。なお、混合部１０には、この他
に、ブンゼンバーナに用いられているような機構、即ち
ノズルから都市ガスを噴出しながら空気を吸引するエゼ
クタ機構を用いても、同様に実施することができる。ま
た、ここでは燃料として都市ガスを用いる場合を例示す
るが、プロパンガスや石油などを燃料して用いる場合も
同様に実施することができる。
【００１２】発電部２０は、燃料ガスを空気との混合ガ
スを用いて発電できる燃料電池であって、ここでは、燃
料ガスと空気との混合ガスを用いて発電できる非隔膜式
固体電解質型燃料電池を用いる。図２に示すように、こ
の非隔膜式固体電解質型燃料電池は、固体電解質板２１
の同一表面上に、炭化水素の部分酸化反応に対して触媒
能の違う二つの電極（アノード２２及びカソード２３）
が配設され構成されている。このような構成の発電部２
０において、当該発電部２０を高温（部分酸化がなされ
る温度であって、３００℃程度以上）に保ちながら、混
合部１０で生成された混合ガスがアノード２２及びカソ
ード２３上を通過すると、発電部２０では、混合ガスの
一部を用いて発電がなされる。なお、非隔膜式固体電解
質型燃料電池については、特許公報第２８１０９７７号
などに具体的に記載されている。
スを用いて発電できる燃料電池であって、ここでは、燃
料ガスと空気との混合ガスを用いて発電できる非隔膜式
固体電解質型燃料電池を用いる。図２に示すように、こ
の非隔膜式固体電解質型燃料電池は、固体電解質板２１
の同一表面上に、炭化水素の部分酸化反応に対して触媒
能の違う二つの電極（アノード２２及びカソード２３）
が配設され構成されている。このような構成の発電部２
０において、当該発電部２０を高温（部分酸化がなされ
る温度であって、３００℃程度以上）に保ちながら、混
合部１０で生成された混合ガスがアノード２２及びカソ
ード２３上を通過すると、発電部２０では、混合ガスの
一部を用いて発電がなされる。なお、非隔膜式固体電解
質型燃料電池については、特許公報第２８１０９７７号
などに具体的に記載されている。
【００１３】燃焼部３０は、発電部２０で発電に用いら
れた後の混合ガス（排ガス）を燃焼させる燃焼機構であ
って、ここでは、図２に示すように、燃焼室３１、燃焼
室３１内に排ガスを噴射するノズル部３２、燃焼室３１
及びその周囲に空気を送り込むファン３３、点火装置３
４から構成されている。なお、このような燃焼部３０の
機構は、一般的にファンヒータに用いられているものと
同様である。
れた後の混合ガス（排ガス）を燃焼させる燃焼機構であ
って、ここでは、図２に示すように、燃焼室３１、燃焼
室３１内に排ガスを噴射するノズル部３２、燃焼室３１
及びその周囲に空気を送り込むファン３３、点火装置３
４から構成されている。なお、このような燃焼部３０の
機構は、一般的にファンヒータに用いられているものと
同様である。
【００１４】なお、燃焼部３０で発生する熱で発電部２
０を加熱することができるよう、燃焼部３０から発電部
２０に伝熱される構成になっている（例えば、発電部２
０と燃焼部３０とは隣接して設けられている。）。制御
部４０は、発電部２０で生成する電力を用いて、燃料ガ
ス調節弁１２，エアポンプ１３，ファン３３を駆動制御
する。
０を加熱することができるよう、燃焼部３０から発電部
２０に伝熱される構成になっている（例えば、発電部２
０と燃焼部３０とは隣接して設けられている。）。制御
部４０は、発電部２０で生成する電力を用いて、燃料ガ
ス調節弁１２，エアポンプ１３，ファン３３を駆動制御
する。
【００１５】また、制御部４０には蓄電池４１が接続さ
れており、制御部４０は、燃焼装置１の通常運転時にお
いては、発電部２０で生成する電力を蓄電池４１に供給
して充電する。一方、燃焼装置１の起動時においては、
制御部４０は蓄電池４１からの電力の供給を受けて上記
駆動制御を行う。 （制御部が行う制御動作について）以下、この制御部４
０が行う制御動作と、それに基づく燃焼装置１の動作に
ついて説明する。
れており、制御部４０は、燃焼装置１の通常運転時にお
いては、発電部２０で生成する電力を蓄電池４１に供給
して充電する。一方、燃焼装置１の起動時においては、
制御部４０は蓄電池４１からの電力の供給を受けて上記
駆動制御を行う。 （制御部が行う制御動作について）以下、この制御部４
０が行う制御動作と、それに基づく燃焼装置１の動作に
ついて説明する。
【００１６】起動時：操作者が制御部４０に運転開始を
指示すると、制御部４０は、蓄電池４１の電力を用い
て、燃料ガス調節弁１２を開き、エアポンプ１３を駆動
すると共に、点火装置３４を駆動する。これによって、
混合部１０で混合ガスが生成され、生成された混合ガス
は発電部２０を通過してノズル部３２から噴射され、燃
焼室３１内で燃焼する。
指示すると、制御部４０は、蓄電池４１の電力を用い
て、燃料ガス調節弁１２を開き、エアポンプ１３を駆動
すると共に、点火装置３４を駆動する。これによって、
混合部１０で混合ガスが生成され、生成された混合ガス
は発電部２０を通過してノズル部３２から噴射され、燃
焼室３１内で燃焼する。
【００１７】続いて、制御部４０は、ファン３３を駆動
させる。これによって、燃焼部３０で温風が生成され
る。また、この燃焼熱によって燃焼部３０が昇温するの
に伴い、発電部２０も燃焼部３０からの伝熱によって昇
温する。そして、発電部２０が３００℃程度まで昇温す
ると、発電部２０で発電を開始し通常運転に入る。
させる。これによって、燃焼部３０で温風が生成され
る。また、この燃焼熱によって燃焼部３０が昇温するの
に伴い、発電部２０も燃焼部３０からの伝熱によって昇
温する。そして、発電部２０が３００℃程度まで昇温す
ると、発電部２０で発電を開始し通常運転に入る。
【００１８】通常運転時：通常運転時においては、混合
部１０で生成される混合ガスを用いて発電部２０で発電
しながら、燃焼部３０で燃焼を継続する。この通常運転
時における制御部４０の制御動作について説明する。制
御部４０は、発電部２０で生成する電力を、制御部４０
自体及びファン３３など各部に供給して駆動させると共
に、一部を蓄電池４１に蓄積するよう制御する。
部１０で生成される混合ガスを用いて発電部２０で発電
しながら、燃焼部３０で燃焼を継続する。この通常運転
時における制御部４０の制御動作について説明する。制
御部４０は、発電部２０で生成する電力を、制御部４０
自体及びファン３３など各部に供給して駆動させると共
に、一部を蓄電池４１に蓄積するよう制御する。
【００１９】また、制御部４０は、操作者が設定する出
力設定値に基づいて、混合部１０において取り込む燃料
ガス量及び空気量、並びにファン３３の送風量を調整す
る。混合部１０において取り込む燃料ガス量及び空気量
の調整は、基本的には次のように行う。燃焼部３０にお
いて燃焼効率がよく且つＣＯやＮＯｘの発生が少ない燃
焼状態（最適な燃焼状態）が得られるような燃料ガス量
及び空気量を、操作者が設定する燃焼出力値ごとに予め
求めておいて、これを、燃料ガス量及び空気量の設定値
とする。そして、燃料ガス調節弁１２及びエアポンプ１
３を、この設定値に合うように調整する。
力設定値に基づいて、混合部１０において取り込む燃料
ガス量及び空気量、並びにファン３３の送風量を調整す
る。混合部１０において取り込む燃料ガス量及び空気量
の調整は、基本的には次のように行う。燃焼部３０にお
いて燃焼効率がよく且つＣＯやＮＯｘの発生が少ない燃
焼状態（最適な燃焼状態）が得られるような燃料ガス量
及び空気量を、操作者が設定する燃焼出力値ごとに予め
求めておいて、これを、燃料ガス量及び空気量の設定値
とする。そして、燃料ガス調節弁１２及びエアポンプ１
３を、この設定値に合うように調整する。
【００２０】なお、制御部４０は、発電部２０の性質を
利用して、更に細かい制御をすることもできるが、これ
については後で詳述する。 （燃焼装置１の効果について）以上のように、本実施形
態の燃焼装置１によれば、商用電源から電力供給を受け
なくても電力を生成し、生成した電力を用いて各部を制
御駆動することができ、電気的に自立できることにな
る。
利用して、更に細かい制御をすることもできるが、これ
については後で詳述する。 （燃焼装置１の効果について）以上のように、本実施形
態の燃焼装置１によれば、商用電源から電力供給を受け
なくても電力を生成し、生成した電力を用いて各部を制
御駆動することができ、電気的に自立できることにな
る。
【００２１】従って、商用電源を用いる必要がないの
で、装置の設置場所はコンセントから近いところに限定
されない。また、バッテリ充電のためのメンテナンスも
必要ない。また、燃料の持つエネルギを電力と熱の両方
に有効利用できるので、燃料を単に燃焼させる場合と比
べて省エネ効果を奏する。
で、装置の設置場所はコンセントから近いところに限定
されない。また、バッテリ充電のためのメンテナンスも
必要ない。また、燃料の持つエネルギを電力と熱の両方
に有効利用できるので、燃料を単に燃焼させる場合と比
べて省エネ効果を奏する。
【００２２】（発電部２０を利用した制御について）制
御部４０では、以下に説明するように、発電部２０の
起電力をセンシングして、それに基づいて混合部１０に
おける混合ガスの混合比率を微調整するようにしてもよ
いし、発電部２０における出力を調整することによっ
て、燃焼部３０の燃焼状態を調整することも可能であ
る。
御部４０では、以下に説明するように、発電部２０の
起電力をセンシングして、それに基づいて混合部１０に
おける混合ガスの混合比率を微調整するようにしてもよ
いし、発電部２０における出力を調整することによっ
て、燃焼部３０の燃焼状態を調整することも可能であ
る。
【００２３】について：発電部２０におけるセル電圧
は、発電部２０の運転温度との相関関係が強く、通常、
電流が同じ場合には、運転温度が高いほど高いセル電圧
が得られるが、発電部２０におけるセル電圧と混合ガス
の混合比率との間にも強い相関関係がある。また、発電
部２０におけるセル電圧は、混合ガスの混合比率の変動
に鋭敏に感応して変動する。
は、発電部２０の運転温度との相関関係が強く、通常、
電流が同じ場合には、運転温度が高いほど高いセル電圧
が得られるが、発電部２０におけるセル電圧と混合ガス
の混合比率との間にも強い相関関係がある。また、発電
部２０におけるセル電圧は、混合ガスの混合比率の変動
に鋭敏に感応して変動する。
【００２４】従って、図２に示すように発電部２０に温
度センサ５１を設けると共に、発電部２０における電圧
を測定する電圧計と電流計（不図示）を設けておいて、
発電部２０の運転温度、セル電圧及び電流を常時測定で
きるようにしておけば、制御部４０において、発電部２
０の運転温度測定値、セル電圧測定値及び電流測定値に
基づいて、混合ガスの混合比率を算出することが可能で
あり、混合ガスの混合比率が比較的短い間隔で変動する
場合にも、混合比率の変動を感度よくセンシングするこ
とができる。
度センサ５１を設けると共に、発電部２０における電圧
を測定する電圧計と電流計（不図示）を設けておいて、
発電部２０の運転温度、セル電圧及び電流を常時測定で
きるようにしておけば、制御部４０において、発電部２
０の運転温度測定値、セル電圧測定値及び電流測定値に
基づいて、混合ガスの混合比率を算出することが可能で
あり、混合ガスの混合比率が比較的短い間隔で変動する
場合にも、混合比率の変動を感度よくセンシングするこ
とができる。
【００２５】従って、上記のように制御部４０において
混合ガスの混合比率を常時測定し、測定した混合比率
が、最適混合比率から外れている場合には、最適混合比
率に合うように、燃料ガス調節弁１２及びエアポンプ１
３の一方または両方を微調整する（例えば、最適混合比
率と比べて燃料ガスの割合が多い場合には、燃料ガス調
節弁１２を若干絞り、最適混合比率と比べて燃料ガスの
割合が少ない場合には、燃料ガス調節弁１２を若干緩め
る。）という制御を行えば、混合部１０において生成さ
れる混合比率が何等かの外的な原因で変動しようとして
も、本来の混合比率に近づけるよう制御されるので、混
合ガスの成分は安定化される。よって、最適な燃焼状態
に維持されることになる。
混合ガスの混合比率を常時測定し、測定した混合比率
が、最適混合比率から外れている場合には、最適混合比
率に合うように、燃料ガス調節弁１２及びエアポンプ１
３の一方または両方を微調整する（例えば、最適混合比
率と比べて燃料ガスの割合が多い場合には、燃料ガス調
節弁１２を若干絞り、最適混合比率と比べて燃料ガスの
割合が少ない場合には、燃料ガス調節弁１２を若干緩め
る。）という制御を行えば、混合部１０において生成さ
れる混合比率が何等かの外的な原因で変動しようとして
も、本来の混合比率に近づけるよう制御されるので、混
合ガスの成分は安定化される。よって、最適な燃焼状態
に維持されることになる。
【００２６】なお、ここでは発電部２０に電圧計及び電
流計を設け、測定した電圧及び電流に基づいて混合ガス
の混合比率を制御したが、発電部２０において、混合ガ
スの混合比率との間に相関関係のある情報を得るように
すれば、その情報に基づいて混合ガスの混合比率を制御
することが可能である。例えば、電流計を用いずに開回
路電圧に基づいて混合ガスの混合比率を制御することも
可能である。
流計を設け、測定した電圧及び電流に基づいて混合ガス
の混合比率を制御したが、発電部２０において、混合ガ
スの混合比率との間に相関関係のある情報を得るように
すれば、その情報に基づいて混合ガスの混合比率を制御
することが可能である。例えば、電流計を用いずに開回
路電圧に基づいて混合ガスの混合比率を制御することも
可能である。
【００２７】また、発電部２０の温度と内部抵抗とも相
関関係があるので、発電部２０の内部抵抗を求めれば、
発電部２０の温度情報を得ることができる。従って、温
度センサ５１を設ける代りに電流計を設けて、電圧計で
測定した電圧及び電流計で測定した電流に基づいて混合
ガスの混合比率を制御することも可能である。 について：混合部１０から発電部２０に送られる混合
ガスの量及び混合比率が同じであっても、発電部２０の
出力を増やすと、発電部２０で多くの燃料が消費される
ので、燃焼部３０での燃焼が抑えられることになる。ま
た、この発電部２０の出力変化に感度よく応答して、燃
焼部３０の燃焼状態が変化する。
関関係があるので、発電部２０の内部抵抗を求めれば、
発電部２０の温度情報を得ることができる。従って、温
度センサ５１を設ける代りに電流計を設けて、電圧計で
測定した電圧及び電流計で測定した電流に基づいて混合
ガスの混合比率を制御することも可能である。 について：混合部１０から発電部２０に送られる混合
ガスの量及び混合比率が同じであっても、発電部２０の
出力を増やすと、発電部２０で多くの燃料が消費される
ので、燃焼部３０での燃焼が抑えられることになる。ま
た、この発電部２０の出力変化に感度よく応答して、燃
焼部３０の燃焼状態が変化する。
【００２８】従って、制御部４０において、発電部２０
における出力を微調整することによって、燃焼部３０の
出力を微調整することが可能である。具体的には、例え
ば、図２に示すように、燃焼部３０に温度センサ５２を
設けておいて、燃焼部３０の温度を常時測定できるよう
にしておき、温度センサ５２による測定温度が平均より
高めのときには、発電部２０から蓄電池２０へ供給する
電力を多くし（発電部２０にかかる負荷を大きくす
る。）、当該測定温度が低めのときには発電部２０から
蓄電池４１への電力供給を停止する（発電部２０にかか
る負荷を小さくする。）。
における出力を微調整することによって、燃焼部３０の
出力を微調整することが可能である。具体的には、例え
ば、図２に示すように、燃焼部３０に温度センサ５２を
設けておいて、燃焼部３０の温度を常時測定できるよう
にしておき、温度センサ５２による測定温度が平均より
高めのときには、発電部２０から蓄電池２０へ供給する
電力を多くし（発電部２０にかかる負荷を大きくす
る。）、当該測定温度が低めのときには発電部２０から
蓄電池４１への電力供給を停止する（発電部２０にかか
る負荷を小さくする。）。
【００２９】このように制御すれば、燃焼部３０の燃焼
状態が比較的短い間隔で変動しようとしても、その変化
が抑えられるので、安定した燃焼状態が維持できる。
（本実施形態の変形例について）なお、本実施形態で
は、発電部２０に非隔膜式燃料電池を用いたが、その代
りに発電部２０に一般の燃料電池を用いて、当該燃料電
池のアノード側に混合部１０からの混合ガスを流し、カ
ソード側は別途に空気を供給するようにしても同様に実
施することはできる。但しこの場合は、アノード側流路
とカソード側流路との間をシールする必要がある。これ
に対して、本実施形態のように非隔膜式燃料電池を用い
ると、シールする必要がないのでより簡素な構成とする
ことができる。
状態が比較的短い間隔で変動しようとしても、その変化
が抑えられるので、安定した燃焼状態が維持できる。
（本実施形態の変形例について）なお、本実施形態で
は、発電部２０に非隔膜式燃料電池を用いたが、その代
りに発電部２０に一般の燃料電池を用いて、当該燃料電
池のアノード側に混合部１０からの混合ガスを流し、カ
ソード側は別途に空気を供給するようにしても同様に実
施することはできる。但しこの場合は、アノード側流路
とカソード側流路との間をシールする必要がある。これ
に対して、本実施形態のように非隔膜式燃料電池を用い
ると、シールする必要がないのでより簡素な構成とする
ことができる。
【００３０】また、混合部１０からの配管を分岐して、
一方は発電部２０を経由して燃焼部３０へ導くように
し、他方は燃焼部３０へ直接導くようにしても、同様に
実施することができる。但し、本実施形態のように、混
合部１０生成された混合ガスがすべて発電部２０を通過
するようにした方がすぐれた発電効率が得られる。ま
た、本実施の形態では、ファンヒータを例にとって説明
したが、本発明は、温水器やボイラ、吸収式冷温水機に
も適用できる。
一方は発電部２０を経由して燃焼部３０へ導くように
し、他方は燃焼部３０へ直接導くようにしても、同様に
実施することができる。但し、本実施形態のように、混
合部１０生成された混合ガスがすべて発電部２０を通過
するようにした方がすぐれた発電効率が得られる。ま
た、本実施の形態では、ファンヒータを例にとって説明
したが、本発明は、温水器やボイラ、吸収式冷温水機に
も適用できる。
【００３１】なお、大型のボイラや吸収式冷温水機にも
適用でき、この場合は電気的に自立することまでは難し
いが、燃料の持つエネルギを電力と熱の両方に有効利用
できるため、省エネについての効果を奏する。また、本
実施形態においては、燃焼部３０がバーナ機構である場
合について説明したが、燃焼部３０は、混合ガスを燃焼
できるものであればよく、例えば触媒燃焼器であっても
よいし、混合ガスを燃焼させて動力を得る内燃機関であ
ってもよい。
適用でき、この場合は電気的に自立することまでは難し
いが、燃料の持つエネルギを電力と熱の両方に有効利用
できるため、省エネについての効果を奏する。また、本
実施形態においては、燃焼部３０がバーナ機構である場
合について説明したが、燃焼部３０は、混合ガスを燃焼
できるものであればよく、例えば触媒燃焼器であっても
よいし、混合ガスを燃焼させて動力を得る内燃機関であ
ってもよい。
【００３２】
【発明の効果】以上のように、本発明は、燃焼機器にお
いて、燃料と酸化剤を混合して混合ガスを生成する混合
部と、混合器で生成された混合ガスを用いて発電する発
電部と、発電部を通過した混合ガスを燃焼する燃焼部と
を設けることによって、電気的に自立できるので、設置
場所が商用電源のコンセントに近いところに限られるこ
とがなく、バッテリ充電のためのメンテナンスも必要な
い。
いて、燃料と酸化剤を混合して混合ガスを生成する混合
部と、混合器で生成された混合ガスを用いて発電する発
電部と、発電部を通過した混合ガスを燃焼する燃焼部と
を設けることによって、電気的に自立できるので、設置
場所が商用電源のコンセントに近いところに限られるこ
とがなく、バッテリ充電のためのメンテナンスも必要な
い。
【００３３】また、燃料のエネルギが、発熱だけではな
く発電にも利用される点で省エネ効果を奏する。また、
発電部として、非隔膜式燃料電池を用いれば、装置構成
が簡素となり、より好ましい。このような燃焼機器にお
いて、更に、発電部に供給される混合ガス成分と相関関
係のある情報を検出し、その検出結果に基づいて、混合
部に供給する燃料供給量及び酸化剤供給量の少なくとも
一方を制御することによって、混合部で生成する混合ガ
スの成分を安定化させたり、発電部から外部に出力する
電力変化させることにより燃焼部の燃焼状態を制御する
ことによって、燃焼部の燃焼状態を安定化させることも
可能である。
く発電にも利用される点で省エネ効果を奏する。また、
発電部として、非隔膜式燃料電池を用いれば、装置構成
が簡素となり、より好ましい。このような燃焼機器にお
いて、更に、発電部に供給される混合ガス成分と相関関
係のある情報を検出し、その検出結果に基づいて、混合
部に供給する燃料供給量及び酸化剤供給量の少なくとも
一方を制御することによって、混合部で生成する混合ガ
スの成分を安定化させたり、発電部から外部に出力する
電力変化させることにより燃焼部の燃焼状態を制御する
ことによって、燃焼部の燃焼状態を安定化させることも
可能である。
【図１】本発明の一実施形態に係る燃焼装置を示す概略
構成図である。
構成図である。
【図２】上記燃焼装置の一具体例を示す構成図である。
１ 燃焼装置 １０ 混合部 １２ 燃料ガス調節弁 １３ エアポンプ ２０ 発電部 ３０ 燃焼部 ３１ 燃焼室 ３３ ファン ４０ 制御部 ４１ 蓄電池 ５１ 温度センサ ５２ 温度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/04 Ｈ０１Ｍ 8/04 Ｎ 8/06 8/06 Ｒ 8/12 8/12 (72)発明者 近野 義人 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 米津 育郎 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3K003 EA01 EA02 FA00 FA01 FB04 FB05 GA03 HA02 HA03 5H026 AA06 CV06 5H027 AA06 BA13 BC14 DD00 DD03 DD06 KK22 KK25 KK41 KK46 KK52 KK54 KK56 MM02 MM26
Claims (5)
- 【請求項１】 燃料と酸化剤を混合して混合ガスを生成
する混合部と、 前記混合器で生成された混合ガスを用いて発電する発電
部と、 前記発電部を通過した混合ガスを燃焼する燃焼部とを有
することを特徴とする燃焼機器。 - 【請求項２】 前記発電部は、 非隔膜式燃料電池からなることを特徴とする請求項１記
載の燃焼機器。 - 【請求項３】 前記発電部に供給される混合ガス成分と
相関関係のある情報を検出する検出部と、前記検出部の
検出結果に基づいて前記混合部に供給する燃料供給量及
び酸化剤供給量の少なくとも一方を制御する混合制御部
を備えることを特徴とする請求項１または２記載の燃焼
機器。 - 【請求項４】 前記検出部は、 前記発電部の出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記
発電部の出力電流を検出する電流検出手段と、前記発電
部の温度を検出する温度センサとを備え、 前記混合制御部は、当該電圧検出手段、電流検出手段及
び温度センサが検出した結果に基づいて前記混合部に供
給する燃料供給量及び酸化剤供給量の少なくとも一方を
制御することを特徴とする請求項３記載の燃焼機器。 - 【請求項５】 前記発電部から外部に出力する電力を変
化させることによって前記燃焼部の燃焼状態を制御する
燃焼制御部を備えることを特徴とする請求項１〜４のい
ずれか記載の燃焼機器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000362935A JP3906024B2 (ja) | 2000-11-29 | 2000-11-29 | 燃焼機器 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2000362935A JP3906024B2 (ja) | 2000-11-29 | 2000-11-29 | 燃焼機器 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002168439A true JP2002168439A (ja) | 2002-06-14 |
| JP3906024B2 JP3906024B2 (ja) | 2007-04-18 |
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|---|---|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005038848A (ja) * | 2003-06-26 | 2005-02-10 | Dainippon Printing Co Ltd | 固体酸化物形燃料電池 |
| JP2005243470A (ja) * | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Paloma Ind Ltd | ガス器具 |
| WO2006051830A1 (ja) * | 2004-11-09 | 2006-05-18 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | 燃料電池を用いたコージェネレーションシステム |
| JP2006164962A (ja) * | 2004-11-09 | 2006-06-22 | Dainippon Printing Co Ltd | 燃料電池を用いたコージェネレーションシステム |
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| JP2007042354A (ja) * | 2005-08-02 | 2007-02-15 | Paloma Ind Ltd | 燃料電池の発電方法及びそれに用いるガスバーナ並びにそのガスバーナを備えたガス器具 |
| JP2011044290A (ja) * | 2009-08-20 | 2011-03-03 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法 |
| US8101316B2 (en) | 2003-06-26 | 2012-01-24 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Solid oxide fuel cell |
| JP2012038738A (ja) * | 2004-11-09 | 2012-02-23 | Dainippon Printing Co Ltd | 燃料電池を用いたコージェネレーションシステム |
-
2000
- 2000-11-29 JP JP2000362935A patent/JP3906024B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| US8252479B2 (en) | 2003-06-26 | 2012-08-28 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Solid oxide fuel cell |
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| JP4556041B2 (ja) * | 2004-02-27 | 2010-10-06 | パロマ工業株式会社 | ガス器具 |
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| JP2006164962A (ja) * | 2004-11-09 | 2006-06-22 | Dainippon Printing Co Ltd | 燃料電池を用いたコージェネレーションシステム |
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| JP2006164963A (ja) * | 2004-11-09 | 2006-06-22 | Dainippon Printing Co Ltd | 燃料電池を用いたコージェネレーションシステム |
| US8263272B2 (en) | 2004-11-09 | 2012-09-11 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Cogeneration system using fuel cell |
| WO2006051830A1 (ja) * | 2004-11-09 | 2006-05-18 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | 燃料電池を用いたコージェネレーションシステム |
| JP2007042354A (ja) * | 2005-08-02 | 2007-02-15 | Paloma Ind Ltd | 燃料電池の発電方法及びそれに用いるガスバーナ並びにそのガスバーナを備えたガス器具 |
| JP2011044290A (ja) * | 2009-08-20 | 2011-03-03 | Toyota Motor Corp | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法 |
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| JP3906024B2 (ja) | 2007-04-18 |
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