JP2003187848A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 改質器用バーナにフレームロッド方式火炎検
知手段を採用しても、バーナに原燃料を追加供給せずに
失火の検出などを行うことができる、簡素化され、かつ
高効率な燃料電池システムの提供。 【解決手段】 天然ガスなどの炭化水素系燃料を水素に
改質する改質器と、ＣＯ変成器と、ＣＯ除去器と、水素
によって発電する燃料電池と、燃料電池から排出される
水素ガスを燃焼して前記改質器の改質反応に必要な熱量
を供給する改質器用バーナを備えた燃料電池システムで
あって、前記改質器用バーナにフレームロッド方式火炎
検知手段を備えるとともに火炎検知可能な量の燃料ガス
を含む水素ガスを供給する燃料電池システムにより課題
を解決できる。
知手段を採用しても、バーナに原燃料を追加供給せずに
失火の検出などを行うことができる、簡素化され、かつ
高効率な燃料電池システムの提供。 【解決手段】 天然ガスなどの炭化水素系燃料を水素に
改質する改質器と、ＣＯ変成器と、ＣＯ除去器と、水素
によって発電する燃料電池と、燃料電池から排出される
水素ガスを燃焼して前記改質器の改質反応に必要な熱量
を供給する改質器用バーナを備えた燃料電池システムで
あって、前記改質器用バーナにフレームロッド方式火炎
検知手段を備えるとともに火炎検知可能な量の燃料ガス
を含む水素ガスを供給する燃料電池システムにより課題
を解決できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池システム
に関するものである。
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、天然ガス、都市ガス、メタノー
ル、ＬＰＧ、ブタンなどの炭化水素系燃料を原燃料とし
て水素に改質する改質器と、一酸化炭素を変成するＣＯ
変成器と、一酸化炭素を除去するＣＯ除去器と、水素に
よって発電する燃料電池と、燃料電池から排出される水
素ガスを燃焼して前記改質器の改質反応に必要な熱量を
供給する改質器用バーナを備えた燃料電池システムや、
さらに起動時や停止時に各反応器が安定するまで水素を
燃焼するプロセスガスバーナを備えた小型電源としての
燃料電池システムが提案されている。
ル、ＬＰＧ、ブタンなどの炭化水素系燃料を原燃料とし
て水素に改質する改質器と、一酸化炭素を変成するＣＯ
変成器と、一酸化炭素を除去するＣＯ除去器と、水素に
よって発電する燃料電池と、燃料電池から排出される水
素ガスを燃焼して前記改質器の改質反応に必要な熱量を
供給する改質器用バーナを備えた燃料電池システムや、
さらに起動時や停止時に各反応器が安定するまで水素を
燃焼するプロセスガスバーナを備えた小型電源としての
燃料電池システムが提案されている。
【０００３】図５は、従来の燃料電池システムを示す系
統図である。燃料電池６を用いた燃料電池システムＧＳ
は、例えば、燃料電池６の他に熱回収装置ＲＤを含んで
いる。この熱回収装置ＲＤは、貯湯タンク５０、熱交換
器３２、４６、７１、ポンプ３３、４７、７２とを備え
た温水の循環路などで連結されている。
統図である。燃料電池６を用いた燃料電池システムＧＳ
は、例えば、燃料電池６の他に熱回収装置ＲＤを含んで
いる。この熱回収装置ＲＤは、貯湯タンク５０、熱交換
器３２、４６、７１、ポンプ３３、４７、７２とを備え
た温水の循環路などで連結されている。
【０００４】燃料電池６は、脱硫器２、改質器３、ＣＯ
変成器４、ＣＯ除去器５などからなる燃料ガス供給装置
および空気ポンプ１１、水タンク２１などからなる反応
空気供給装置ならびに燃料極６ａ、空気極６ｋなどの電
極および水タンク２１、ポンプ４８、冷却部６ｃなどか
らなる燃料電池６の冷却装置を備えている。
変成器４、ＣＯ除去器５などからなる燃料ガス供給装置
および空気ポンプ１１、水タンク２１などからなる反応
空気供給装置ならびに燃料極６ａ、空気極６ｋなどの電
極および水タンク２１、ポンプ４８、冷却部６ｃなどか
らなる燃料電池６の冷却装置を備えている。
【０００５】燃料電池６で発電された電力は図示しない
ＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧され、図示しない配電系統
連携インバータを介して商用電源に接続される、一方、
ここから家庭や事務所などの照明や空調機等の他の電気
機器用の電力として供給される。
ＤＣ／ＤＣコンバータで昇圧され、図示しない配電系統
連携インバータを介して商用電源に接続される、一方、
ここから家庭や事務所などの照明や空調機等の他の電気
機器用の電力として供給される。
【０００６】このような燃料電池６を用いた燃料電池シ
ステムＧＳでは、発電と同時に、例えば燃料電池６によ
る発電時に発生する熱を利用して市水から温水を生成
し、この温水を貯湯タンク５０に蓄えて、風呂や台所な
どに供給するなど、燃料電池６に使用される燃料がもつ
エネルギーの有効利用を図っている。
ステムＧＳでは、発電と同時に、例えば燃料電池６によ
る発電時に発生する熱を利用して市水から温水を生成
し、この温水を貯湯タンク５０に蓄えて、風呂や台所な
どに供給するなど、燃料電池６に使用される燃料がもつ
エネルギーの有効利用を図っている。
【０００７】上記の燃料電池システムＧＳの燃料ガス供
給装置では、天然ガス、都市ガス、メタノール、ＬＰ
Ｇ、ブタンなどの原燃料１が脱硫器２に供給され、ここ
で原燃料から硫黄成分が除去される。この脱硫器２を経
た原燃料は、昇圧ポンプ１０で昇圧されて改質器３に供
給される際に、水タンク２１から水ポンプ２２を経て温
水が送られ、熱交換器１７で加熱されて生成した水蒸気
と合流して、供給される。改質器３では、水素、二酸化
炭素、および一酸化炭素を含む改質ガスが生成される。
この改質器３を経たガスは、ＣＯ変成器４に供給され、
ここでは改質ガスに含まれる一酸化炭素が二酸化炭素に
変成される。このＣＯ変成器４を経たガスは、ＣＯ除去
器５に供給され、ここではＣＯ変成器４を経たガス中の
未変成の一酸化炭素が例えば１０ｐｐｍ（容量）以下に
低減され、水素濃度の高い水性ガス（改質ガス）がパイ
プ６４を経て燃料電池６の燃料極６ａに供給される。
給装置では、天然ガス、都市ガス、メタノール、ＬＰ
Ｇ、ブタンなどの原燃料１が脱硫器２に供給され、ここ
で原燃料から硫黄成分が除去される。この脱硫器２を経
た原燃料は、昇圧ポンプ１０で昇圧されて改質器３に供
給される際に、水タンク２１から水ポンプ２２を経て温
水が送られ、熱交換器１７で加熱されて生成した水蒸気
と合流して、供給される。改質器３では、水素、二酸化
炭素、および一酸化炭素を含む改質ガスが生成される。
この改質器３を経たガスは、ＣＯ変成器４に供給され、
ここでは改質ガスに含まれる一酸化炭素が二酸化炭素に
変成される。このＣＯ変成器４を経たガスは、ＣＯ除去
器５に供給され、ここではＣＯ変成器４を経たガス中の
未変成の一酸化炭素が例えば１０ｐｐｍ（容量）以下に
低減され、水素濃度の高い水性ガス（改質ガス）がパイ
プ６４を経て燃料電池６の燃料極６ａに供給される。
【０００８】このとき、水タンク２１から改質器３へ供
給される温水の量を調節することにより改質ガスへの水
分の添加量が調節される。反応空気供給装置では、空気
ポンプ１１から水タンク２１に、空気を供給し、水タン
ク２１内の温水中に反応空気を泡立てつつ気相部５３に
送出することによって加湿が行われる。このようにし
て、燃料電池６における反応が適度に維持されるように
水分を与えられた後の反応空気が水タンク２１からパイ
プ２５を経て燃料電池６の空気極６ｋに供給される。
給される温水の量を調節することにより改質ガスへの水
分の添加量が調節される。反応空気供給装置では、空気
ポンプ１１から水タンク２１に、空気を供給し、水タン
ク２１内の温水中に反応空気を泡立てつつ気相部５３に
送出することによって加湿が行われる。このようにし
て、燃料電池６における反応が適度に維持されるように
水分を与えられた後の反応空気が水タンク２１からパイ
プ２５を経て燃料電池６の空気極６ｋに供給される。
【０００９】燃料電池６では、燃料極６ａに供給された
改質ガス中の水素と、空気ポンプ１１、水タンク２１の
気相部５３を経て空気極６ｋへ供給された空気中の酸素
との電気化学反応によって発電が行われる。燃料電池６
の冷却装置は、この電気化学反応の反応熱などで燃料電
池６が過熱しないようにするため、燃料電池６の電極６
ａ、６ｋに並置された冷却装置であり、冷却部６ｃに水
タンク２１の温水をポンプ４８で冷却水として循環さ
せ、この冷却水で燃料電池６内の温度が発電に適した温
度（例えば７０〜８０℃程度）に保たれるように制御し
ている。
改質ガス中の水素と、空気ポンプ１１、水タンク２１の
気相部５３を経て空気極６ｋへ供給された空気中の酸素
との電気化学反応によって発電が行われる。燃料電池６
の冷却装置は、この電気化学反応の反応熱などで燃料電
池６が過熱しないようにするため、燃料電池６の電極６
ａ、６ｋに並置された冷却装置であり、冷却部６ｃに水
タンク２１の温水をポンプ４８で冷却水として循環さ
せ、この冷却水で燃料電池６内の温度が発電に適した温
度（例えば７０〜８０℃程度）に保たれるように制御し
ている。
【００１０】改質器３における化学反応は吸熱反応であ
るので、加熱しながら化学反応を継続させるための改質
器用バーナ１２を有し、ここにはパイプ１３を介して原
燃料が供給され、パイプ１５を介して、燃料極６ａを経
た未反応水素が供給され、ファン１４を介して空気が供
給される。本燃料電池システムＧＳの始動時には、改質
器用バーナ１２にパイプ１３を介して原燃料が供給され
て燃焼が行われ、起動後に、燃料電池６の温度が安定し
たときに、パイプ１３からの原燃料の供給を減少させ、
パイプ１５を介して燃料極６ａから排出される未反応水
素（オフガス）が供給されて燃焼が継続される。
るので、加熱しながら化学反応を継続させるための改質
器用バーナ１２を有し、ここにはパイプ１３を介して原
燃料が供給され、パイプ１５を介して、燃料極６ａを経
た未反応水素が供給され、ファン１４を介して空気が供
給される。本燃料電池システムＧＳの始動時には、改質
器用バーナ１２にパイプ１３を介して原燃料が供給され
て燃焼が行われ、起動後に、燃料電池６の温度が安定し
たときに、パイプ１３からの原燃料の供給を減少させ、
パイプ１５を介して燃料極６ａから排出される未反応水
素（オフガス）が供給されて燃焼が継続される。
【００１１】一方、ＣＯ変成器４、ＣＯ除去器５で行わ
れる化学反応は発熱反応である。運転中は、発熱反応の
熱により反応温度以上に昇温しないように冷却制御が行
われる。このようにして改質器３、ＣＯ変成器４、ＣＯ
除去器５および燃料電池６では所定の化学反応と発電が
継続される。
れる化学反応は発熱反応である。運転中は、発熱反応の
熱により反応温度以上に昇温しないように冷却制御が行
われる。このようにして改質器３、ＣＯ変成器４、ＣＯ
除去器５および燃料電池６では所定の化学反応と発電が
継続される。
【００１２】上記改質器３とＣＯ変成器４間、ＣＯ変成
器４とＣＯ除去器５間にはそれぞれ熱交換器１８、１９
が接続されている。そして各熱交換器１８、１９には水
タンク２１の温水が、ポンプ２３、２４を介して循環
し、これらの温水で改質器３、ＣＯ変成器４を経たガス
がそれぞれ冷却される。図示しないがＣＯ除去器５と燃
料電池６との間にも熱交換器を接続してＣＯ除去器５を
経たガスを冷却することができる。上記改質器３の排気
系３１には熱交換器１７が接続され、水タンク２１の温
水がポンプ２２を介して供給されると、この熱交換器１
７で水蒸気化し、この水蒸気が原燃料と混合して改質器
３に供給される。
器４とＣＯ除去器５間にはそれぞれ熱交換器１８、１９
が接続されている。そして各熱交換器１８、１９には水
タンク２１の温水が、ポンプ２３、２４を介して循環
し、これらの温水で改質器３、ＣＯ変成器４を経たガス
がそれぞれ冷却される。図示しないがＣＯ除去器５と燃
料電池６との間にも熱交換器を接続してＣＯ除去器５を
経たガスを冷却することができる。上記改質器３の排気
系３１には熱交換器１７が接続され、水タンク２１の温
水がポンプ２２を介して供給されると、この熱交換器１
７で水蒸気化し、この水蒸気が原燃料と混合して改質器
３に供給される。
【００１３】本燃料電池システムＧＳには、プロセスガ
スバーナ（ＰＧバーナ）３４が備えられている。燃料電
池システムＧＳの起動時には、改質器３、ＣＯ変成器
４、ＣＯ除去器５を経た改質ガスの組成が燃料電池６の
運転に適した安定した規定値に達していないので、それ
が安定するまでは、このガスを燃料電池６に供給するこ
とができない。そこで、各反応器が安定するまでは、ガ
ス組成が規定値に達していないガスをこのＰＧバーナ３
４に導いて燃焼させる。３７はＰＧバーナ３４に燃焼用
空気を送るファンである。
スバーナ（ＰＧバーナ）３４が備えられている。燃料電
池システムＧＳの起動時には、改質器３、ＣＯ変成器
４、ＣＯ除去器５を経た改質ガスの組成が燃料電池６の
運転に適した安定した規定値に達していないので、それ
が安定するまでは、このガスを燃料電池６に供給するこ
とができない。そこで、各反応器が安定するまでは、ガ
ス組成が規定値に達していないガスをこのＰＧバーナ３
４に導いて燃焼させる。３７はＰＧバーナ３４に燃焼用
空気を送るファンである。
【００１４】そして、各反応器が安定しガス中のＣＯ濃
度が規定値（例えば、１０ｐｐｍ（容量）以下）に達し
た後、燃料電池６に導入して発電を行う。燃料電池６で
の発電に使用できなかった未反応ガスは、当初ＰＧバー
ナ３４に導いて燃焼し、燃料電池６の温度が安定した後
は、燃料電池６からのオフガスをパイプ１５経由、改質
器３のバーナ１２に導入して燃焼させる。
度が規定値（例えば、１０ｐｐｍ（容量）以下）に達し
た後、燃料電池６に導入して発電を行う。燃料電池６で
の発電に使用できなかった未反応ガスは、当初ＰＧバー
ナ３４に導いて燃焼し、燃料電池６の温度が安定した後
は、燃料電池６からのオフガスをパイプ１５経由、改質
器３のバーナ１２に導入して燃焼させる。
【００１５】すなわち、燃料電池システムＧＳの起動
後、各反応器が温度的に安定するまでは、開閉弁９１が
閉じられ、改質ガスは管路３５および開閉弁３６を経て
ＰＧバーナ３４に供給される。
後、各反応器が温度的に安定するまでは、開閉弁９１が
閉じられ、改質ガスは管路３５および開閉弁３６を経て
ＰＧバーナ３４に供給される。
【００１６】各反応器が温度的に安定した場合、今度は
燃料電池６の温度が作動温度（例えば７０〜８０℃）近
くの温度域で安定するまで、開閉弁９１が開かれ、開閉
弁９２が閉じられて、改質ガスが管路３８および開閉弁
３９を経てＰＧバーナ３４に供給され、そこで燃焼され
る。
燃料電池６の温度が作動温度（例えば７０〜８０℃）近
くの温度域で安定するまで、開閉弁９１が開かれ、開閉
弁９２が閉じられて、改質ガスが管路３８および開閉弁
３９を経てＰＧバーナ３４に供給され、そこで燃焼され
る。
【００１７】燃料電池６の温度が作動温度で安定し、連
続して発電が行われるようになった場合、開閉弁９１、
開閉弁９２が開かれ、開閉弁３６、開閉弁３９が閉じら
れて、燃料電池６を経た未反応ガス（オフガス）は管路
１５を経て改質器用バーナ１２に供給される。
続して発電が行われるようになった場合、開閉弁９１、
開閉弁９２が開かれ、開閉弁３６、開閉弁３９が閉じら
れて、燃料電池６を経た未反応ガス（オフガス）は管路
１５を経て改質器用バーナ１２に供給される。
【００１８】貯湯タンク５０には水道管６１を経て市水
が供給される。この貯湯タンク５０に供給された市水
は、燃料電池システムＧＳから発生する排熱によって加
熱され、この昇温された温水は、温水供給管６２を通じ
て外部に給湯される。例えば排気系３１には、熱交換器
１７の他に、さらに別の熱交換器３２が接続され、この
熱交換器３２には貯湯タンク５０の水が、ポンプ３３を
介して循環し、排熱回収が行われる。
が供給される。この貯湯タンク５０に供給された市水
は、燃料電池システムＧＳから発生する排熱によって加
熱され、この昇温された温水は、温水供給管６２を通じ
て外部に給湯される。例えば排気系３１には、熱交換器
１７の他に、さらに別の熱交換器３２が接続され、この
熱交換器３２には貯湯タンク５０の水が、ポンプ３３を
介して循環し、排熱回収が行われる。
【００１９】またＰＧバーナ３４の排気系４５には、熱
交換器４６が接続され、この熱交換器４６には、ポンプ
４７を介して貯湯タンク５０の水が循環され貯湯タンク
５０に熱回収が行われる。水タンク２１には、ポンプ２
３、２４、４８によって熱交換器１８、１９を経て戻る
水や燃料電池６の冷却部６ｃを循環する冷却水が水管７
３を経て流入する一方、水タンク２１に水を供給する水
補給装置６８が接続されている。水補給装置６８は電動
弁５６と供給タンク６７およびポンプ７４などから構成
されている。供給タンク６７は市水補給装置６９および
燃料電池６から生じる水をパイプ７０を経て一旦貯えて
水タンク２１に水を供給できるようにしたタンクであ
る。
交換器４６が接続され、この熱交換器４６には、ポンプ
４７を介して貯湯タンク５０の水が循環され貯湯タンク
５０に熱回収が行われる。水タンク２１には、ポンプ２
３、２４、４８によって熱交換器１８、１９を経て戻る
水や燃料電池６の冷却部６ｃを循環する冷却水が水管７
３を経て流入する一方、水タンク２１に水を供給する水
補給装置６８が接続されている。水補給装置６８は電動
弁５６と供給タンク６７およびポンプ７４などから構成
されている。供給タンク６７は市水補給装置６９および
燃料電池６から生じる水をパイプ７０を経て一旦貯えて
水タンク２１に水を供給できるようにしたタンクであ
る。
【００２０】燃料電池６から生じる水には、例えば、燃
料電池６の空気極６ｋから排出されたガスを熱交換器７
１に導き、この熱交換器７１中をポンプ７２によって貯
湯タンク５０との間を循環する水で冷却することによっ
て得られたドレン水や燃料極６ａから排出されたガスに
含まれている水がある。
料電池６の空気極６ｋから排出されたガスを熱交換器７
１に導き、この熱交換器７１中をポンプ７２によって貯
湯タンク５０との間を循環する水で冷却することによっ
て得られたドレン水や燃料極６ａから排出されたガスに
含まれている水がある。
【００２１】市水補給装置６９は、電動弁７６を有する
水道管５２を介して水源７８に接続されており、供給タ
ンク６７の水量が減って水位が低下したことを水位計７
９が検知したときに液面制御装置７７が電動弁７６を開
き、水源７８の水圧を利用して水道管５２、水処理装置
（イオン交換樹脂）５１を経て供給タンク６７に水を補
給し、水タンク２１に水を供給するのに支障のない水量
を保持する装置である。水タンク２１には、タンク内の
上部に常に空気部分（気相部）５３が形成されるように
水の水位を保つ液面制御装置ＬＣおよび水タンク２１内
の水温を設定範囲に保つ温度調節装置ＴＣとを有してい
る。
水道管５２を介して水源７８に接続されており、供給タ
ンク６７の水量が減って水位が低下したことを水位計７
９が検知したときに液面制御装置７７が電動弁７６を開
き、水源７８の水圧を利用して水道管５２、水処理装置
（イオン交換樹脂）５１を経て供給タンク６７に水を補
給し、水タンク２１に水を供給するのに支障のない水量
を保持する装置である。水タンク２１には、タンク内の
上部に常に空気部分（気相部）５３が形成されるように
水の水位を保つ液面制御装置ＬＣおよび水タンク２１内
の水温を設定範囲に保つ温度調節装置ＴＣとを有してい
る。
【００２２】液面制御装置ＬＣは、水位計５４と電動弁
５６の制御装置を備えて水タンク２１内の水量を常時監
視しつつ、反応用空気が、水タンク２１の中を通過する
際に適度に加湿されて燃料電池６に供給されるようにタ
ンク内に水を貯え、かつ上部に気相部５３が形成される
ように水量を制御し、水位が低下した場合はポンプ７４
を運転し、電動弁５６の開度を調節して供給タンク６７
からパイプ８４を経て処理水を導入し、水タンク２１内
の水位を設定範囲に保つようにしている。５５は、水位
計５４による水位の検出が泡立ちなどにより不安定にな
るのを防止する消波板である。
５６の制御装置を備えて水タンク２１内の水量を常時監
視しつつ、反応用空気が、水タンク２１の中を通過する
際に適度に加湿されて燃料電池６に供給されるようにタ
ンク内に水を貯え、かつ上部に気相部５３が形成される
ように水量を制御し、水位が低下した場合はポンプ７４
を運転し、電動弁５６の開度を調節して供給タンク６７
からパイプ８４を経て処理水を導入し、水タンク２１内
の水位を設定範囲に保つようにしている。５５は、水位
計５４による水位の検出が泡立ちなどにより不安定にな
るのを防止する消波板である。
【００２３】温度調節装置ＴＣは、燃料電池６の空気極
６ｋに反応空気を供給する際に、水タンク２１内で適度
に加湿が行えるように水の温度を例えば６０〜８０℃の
温度範囲（設定温度）に保つ装置である。６３はバブリ
ング用の多孔板である。
６ｋに反応空気を供給する際に、水タンク２１内で適度
に加湿が行えるように水の温度を例えば６０〜８０℃の
温度範囲（設定温度）に保つ装置である。６３はバブリ
ング用の多孔板である。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】以上のような燃料電池
システムＧＳの改質器用バーナ１２やプロセスガスバー
ナ３４における、安定燃焼の監視や制御など、失火の検
出などのための火炎検知手段には、熱電対により直接温
度を測定する方法や、火炎中に交流電圧を印加して炭化
水素をイオン化し、バーナに向かって流れる微小な電流
を測定するフレームロッド方式（ｆｌａｍｅ ｒｏｄ
ｓｙｓｔｅｍ）などがある。
システムＧＳの改質器用バーナ１２やプロセスガスバー
ナ３４における、安定燃焼の監視や制御など、失火の検
出などのための火炎検知手段には、熱電対により直接温
度を測定する方法や、火炎中に交流電圧を印加して炭化
水素をイオン化し、バーナに向かって流れる微小な電流
を測定するフレームロッド方式（ｆｌａｍｅ ｒｏｄ
ｓｙｓｔｅｍ）などがある。
【００２５】熱電対による失火の検知は、火炎温度を直
接測定し、その温度変化により失火を判断するので、失
火してからの検知時間（判断時間）が数秒必要となり失
火応答性に問題がある上、コスト高になり、またシース
熱電対の場合、シース径が大きくなると温度変化に対す
る反応が鈍くなるため、径の小さい熱電対を使用するこ
とになるが、シースの保護材料が腐食され、特に径０．
５ｍｍのシース熱電対を裸火にさらすと熱電対が切れる
ので耐久性が劣る問題がある。
接測定し、その温度変化により失火を判断するので、失
火してからの検知時間（判断時間）が数秒必要となり失
火応答性に問題がある上、コスト高になり、またシース
熱電対の場合、シース径が大きくなると温度変化に対す
る反応が鈍くなるため、径の小さい熱電対を使用するこ
とになるが、シースの保護材料が腐食され、特に径０．
５ｍｍのシース熱電対を裸火にさらすと熱電対が切れる
ので耐久性が劣る問題がある。
【００２６】一方、フレームロッド方式による火炎検知
は、ガス燃焼火炎検知に用いられる比較的簡単な方法で
ある。フレームロッドに交流電圧を印加し、火炎の整流
作用によって整流されて生じた直流電流を取り出して増
幅し、リレーを作動させて燃料弁を開く回路を作れば、
安全装置として利用できる。しかしながら、火炎の整流
作用が発生するのは、燃料中の炭化水素がイオン化され
ることによるので、燃料中に炭化水素がない場合、また
は燃料中の炭化水素の濃度が低い場合などには、充分な
電流が流れず、したがってそのような場合はこの方式を
使用できないという問題がある。そこでフレームロッド
方式火炎検知手段を用いる場合は、起動後に、燃料電池
６の温度が安定したときに、パイプ１５を介して燃料極
６ａから排出される未反応水素（オフガス）を供給する
とともに、パイプ１３から原燃料を追加供給する必要が
あった。パイプ１３からの原燃料の追加供給は、効率が
低下する上、システムが複雑化するという問題があっ
た。
は、ガス燃焼火炎検知に用いられる比較的簡単な方法で
ある。フレームロッドに交流電圧を印加し、火炎の整流
作用によって整流されて生じた直流電流を取り出して増
幅し、リレーを作動させて燃料弁を開く回路を作れば、
安全装置として利用できる。しかしながら、火炎の整流
作用が発生するのは、燃料中の炭化水素がイオン化され
ることによるので、燃料中に炭化水素がない場合、また
は燃料中の炭化水素の濃度が低い場合などには、充分な
電流が流れず、したがってそのような場合はこの方式を
使用できないという問題がある。そこでフレームロッド
方式火炎検知手段を用いる場合は、起動後に、燃料電池
６の温度が安定したときに、パイプ１５を介して燃料極
６ａから排出される未反応水素（オフガス）を供給する
とともに、パイプ１３から原燃料を追加供給する必要が
あった。パイプ１３からの原燃料の追加供給は、効率が
低下する上、システムが複雑化するという問題があっ
た。
【００２７】本発明の目的は、燃料電池システムＧＳの
改質器用バーナ１２やプロセスガスバーナ３４の火炎検
知手段として、比較的簡単なシステムであるフレームロ
ッド方式を採用しても、バーナに原燃料を追加供給する
必要がなく、バーナにおける安定燃焼の監視や制御など
や失火の検出などを行うことができる上、システムを簡
素化でき、かつ高効率な燃料電池システムを提供するこ
とである。
改質器用バーナ１２やプロセスガスバーナ３４の火炎検
知手段として、比較的簡単なシステムであるフレームロ
ッド方式を採用しても、バーナに原燃料を追加供給する
必要がなく、バーナにおける安定燃焼の監視や制御など
や失火の検出などを行うことができる上、システムを簡
素化でき、かつ高効率な燃料電池システムを提供するこ
とである。
【００２８】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の請求項１記載の燃料電池システムは、炭化水
素系燃料を水素に改質する改質器と、一酸化炭素を変成
するＣＯ変成器と、一酸化炭素を除去するＣＯ除去器
と、水素によって発電する燃料電池と、燃料電池から排
出される水素ガスを燃焼して前記改質器の改質反応に必
要な熱量を供給する改質器用バーナを備えた燃料電池シ
ステムであって、前記改質器用バーナにフレームロッド
方式火炎検知手段を備えるとともに火炎検知可能な量の
燃料ガスを含む水素ガスを供給することを特徴とする。
の本発明の請求項１記載の燃料電池システムは、炭化水
素系燃料を水素に改質する改質器と、一酸化炭素を変成
するＣＯ変成器と、一酸化炭素を除去するＣＯ除去器
と、水素によって発電する燃料電池と、燃料電池から排
出される水素ガスを燃焼して前記改質器の改質反応に必
要な熱量を供給する改質器用バーナを備えた燃料電池シ
ステムであって、前記改質器用バーナにフレームロッド
方式火炎検知手段を備えるとともに火炎検知可能な量の
燃料ガスを含む水素ガスを供給することを特徴とする。
【００２９】前記課題を解決するための本発明の請求項
２記載の燃料電池システムは、炭化水素系燃料を水素に
改質する改質器と、一酸化炭素を変成するＣＯ変成器
と、一酸化炭素を除去するＣＯ除去器と、起動時や停止
時に各反応器が安定するまで水素を燃料電池に供給せず
排熱を回収するために燃焼するバーナと、水素によって
発電する燃料電池と、燃料電池から排出される水素ガス
を燃焼して前記改質器の改質反応に必要な熱量を供給す
る改質器用バーナを備えた燃料電池システムであって、
前記各バーナにフレームロッド方式火炎検知手段を備え
るとともに火炎検知可能な量の燃料ガスを含む水素ガス
を供給することを特徴とする。
２記載の燃料電池システムは、炭化水素系燃料を水素に
改質する改質器と、一酸化炭素を変成するＣＯ変成器
と、一酸化炭素を除去するＣＯ除去器と、起動時や停止
時に各反応器が安定するまで水素を燃料電池に供給せず
排熱を回収するために燃焼するバーナと、水素によって
発電する燃料電池と、燃料電池から排出される水素ガス
を燃焼して前記改質器の改質反応に必要な熱量を供給す
る改質器用バーナを備えた燃料電池システムであって、
前記各バーナにフレームロッド方式火炎検知手段を備え
るとともに火炎検知可能な量の燃料ガスを含む水素ガス
を供給することを特徴とする。
【００３０】本発明の請求項３記載のフレームロッド方
式火炎検知手段を備えた燃料電池システムは、請求項１
あるいは請求項２記載の燃料電池システムにおいて、改
質器に使用する改質触媒が少なくともＲｕおよび／また
はＲｈよりなる貴金属系改質触媒であることを特徴とす
る。
式火炎検知手段を備えた燃料電池システムは、請求項１
あるいは請求項２記載の燃料電池システムにおいて、改
質器に使用する改質触媒が少なくともＲｕおよび／また
はＲｈよりなる貴金属系改質触媒であることを特徴とす
る。
【００３１】本発明の請求項４記載のフレームロッド方
式火炎検知手段を備えた燃料電池システムは、請求項３
記載の燃料電池システムにおいて、改質器の出口ガス中
の燃料ガス濃度が３〜１６容量％であることを特徴とす
る。
式火炎検知手段を備えた燃料電池システムは、請求項３
記載の燃料電池システムにおいて、改質器の出口ガス中
の燃料ガス濃度が３〜１６容量％であることを特徴とす
る。
【００３２】そして本発明の請求項５記載のフレームロ
ッド方式火炎検知手段を備えた燃料電池システムは、請
求項１から請求項４のいずれかに記載の燃料電池システ
ムにおいて、燃料電池から排出される水素ガス中の燃料
ガス濃度が７〜３３容量％であることを特徴とする。
ッド方式火炎検知手段を備えた燃料電池システムは、請
求項１から請求項４のいずれかに記載の燃料電池システ
ムにおいて、燃料電池から排出される水素ガス中の燃料
ガス濃度が７〜３３容量％であることを特徴とする。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。以下の説明および表および図中で、ガス濃
度を％、ｐｐｍで表したが、これらはそれぞれ容量％、
容量ｐｐｍを示す。従来、燃料ガスとしてメタンを用い
た改質器３の改質温度は７００℃以上であり、７００℃
の平衡ガス組成は、Ｓ／Ｃ（スチーム／カーボン比）＝
３および４において、表１に示す通りである。
に説明する。以下の説明および表および図中で、ガス濃
度を％、ｐｐｍで表したが、これらはそれぞれ容量％、
容量ｐｐｍを示す。従来、燃料ガスとしてメタンを用い
た改質器３の改質温度は７００℃以上であり、７００℃
の平衡ガス組成は、Ｓ／Ｃ（スチーム／カーボン比）＝
３および４において、表１に示す通りである。
【００３４】
【表１】
【００３５】表１示した組成のプロセスガスは、ＣＯ変
成器３にてＣＯが１％以下に低減され、ＣＯ除去器５に
て１０ｐｐｍ以下に低減される。ＣＯ除去器５において
は、反応器の手前で空気を添加し、ガス中の水素を極力
消費（燃焼）せず、ＣＯを選択的に酸化させることによ
ってＣＯを除去している（ＣＯ選択酸化）。しかしこの
時副反応として若干のメタン化反応が進行し、水素が消
費されてメタンが生成する。メタンの生成量は空気の投
入量、触媒の反応性によっても異なるが、ＣＯ除去器５
出口におけるメタン濃度は１．５％程度（多くても２％
〜３％）である。このプロセスガスは、燃料電池６にて
水素が消費され、たとえば燃料利用率（Ｕｆ）が７０％
の時は、水素量の７０％が消費され、残りの３０％が燃
料電池６から排出される。そのため、全ガス量は消費さ
れた水素の減少分だけ減少し、メタンの濃度は上昇する
（約２〜３％）。このガスを改質器３の改質反応に必要
な熱媒体としてバーナ１２で燃焼させることにより、改
質触媒に熱を供給している。
成器３にてＣＯが１％以下に低減され、ＣＯ除去器５に
て１０ｐｐｍ以下に低減される。ＣＯ除去器５において
は、反応器の手前で空気を添加し、ガス中の水素を極力
消費（燃焼）せず、ＣＯを選択的に酸化させることによ
ってＣＯを除去している（ＣＯ選択酸化）。しかしこの
時副反応として若干のメタン化反応が進行し、水素が消
費されてメタンが生成する。メタンの生成量は空気の投
入量、触媒の反応性によっても異なるが、ＣＯ除去器５
出口におけるメタン濃度は１．５％程度（多くても２％
〜３％）である。このプロセスガスは、燃料電池６にて
水素が消費され、たとえば燃料利用率（Ｕｆ）が７０％
の時は、水素量の７０％が消費され、残りの３０％が燃
料電池６から排出される。そのため、全ガス量は消費さ
れた水素の減少分だけ減少し、メタンの濃度は上昇する
（約２〜３％）。このガスを改質器３の改質反応に必要
な熱媒体としてバーナ１２で燃焼させることにより、改
質触媒に熱を供給している。
【００３６】従来の水素製造プラントでは、コスト的な
観点から改質触媒としてニッケルアルミナ触媒を使用し
ていた。しかし、燃料電池では小型化、高性能化が要求
されるため、耐コーキング性が高く、高活性な貴金属系
のＲｕ、Ｒｈをアルミナやジルコニアに担持させた触媒
が好ましく使用できる。次に貴金属系触媒が好ましく使
用できる理由を説明する。
観点から改質触媒としてニッケルアルミナ触媒を使用し
ていた。しかし、燃料電池では小型化、高性能化が要求
されるため、耐コーキング性が高く、高活性な貴金属系
のＲｕ、Ｒｈをアルミナやジルコニアに担持させた触媒
が好ましく使用できる。次に貴金属系触媒が好ましく使
用できる理由を説明する。
【００３７】ニッケルアルミナ触媒を燃料電池６の改質
器３で使用する場合は、ＧＨＳＶが５００ｈ-1程度以下
で、かつ改質温度も７００℃以上（８００〜９００℃程
度）でコーキング防止のためＳ／Ｃ＝３．５以上で運転
されていた。それに対してルテニウムアルミナ触媒は、
ニッケルアルミナ触媒に比較して活性が高く、コーキン
グ抑制効果も大きい。本触媒を使用した場合、改質器３
の運転温度（ガス出口触媒温度）が通常の７００℃にお
いては、ＧＨＳＶが１０００ｈ-1程度であっても、出口
ガス組成は平衡ガス組成に達している。またＳ／Ｃ＝
２．０程度ではコーキングは確認されない。さらに、本
発明者等は通常７００℃以上とされている改質温度を５
５０℃程度まで下げても、改質器３出口におけるガス組
成は、ほぼ平衡ガス組成が得られることを見いだした。
器３で使用する場合は、ＧＨＳＶが５００ｈ-1程度以下
で、かつ改質温度も７００℃以上（８００〜９００℃程
度）でコーキング防止のためＳ／Ｃ＝３．５以上で運転
されていた。それに対してルテニウムアルミナ触媒は、
ニッケルアルミナ触媒に比較して活性が高く、コーキン
グ抑制効果も大きい。本触媒を使用した場合、改質器３
の運転温度（ガス出口触媒温度）が通常の７００℃にお
いては、ＧＨＳＶが１０００ｈ-1程度であっても、出口
ガス組成は平衡ガス組成に達している。またＳ／Ｃ＝
２．０程度ではコーキングは確認されない。さらに、本
発明者等は通常７００℃以上とされている改質温度を５
５０℃程度まで下げても、改質器３出口におけるガス組
成は、ほぼ平衡ガス組成が得られることを見いだした。
【００３８】本発明においては、これを活用し、改質器
３における改質温度を下げることにより、残留メタン濃
度を意図的に増加させ、そして燃料電池６からでた濃度
を高められた残留メタンを含む未反応水素を改質器用バ
ーナ１２用燃料として使用すれば、バーナ１２にフレー
ムロッド方式火炎検知手段を採用でき、フレームロッド
方式火炎検知手段を採用しても、バーナに原燃料を追加
供給する必要がなく、システムを簡素化でき、かつ高効
率な燃料電池システムを提供できる。
３における改質温度を下げることにより、残留メタン濃
度を意図的に増加させ、そして燃料電池６からでた濃度
を高められた残留メタンを含む未反応水素を改質器用バ
ーナ１２用燃料として使用すれば、バーナ１２にフレー
ムロッド方式火炎検知手段を採用でき、フレームロッド
方式火炎検知手段を採用しても、バーナに原燃料を追加
供給する必要がなく、システムを簡素化でき、かつ高効
率な燃料電池システムを提供できる。
【００３９】図１にＳ／Ｃ＝３．０におけるプロセスガ
ス（改質器出口、ＣＯ除去器出口、燃料電池出口）中の
メタン濃度（％）を示す。図２にＳ／Ｃ＝２．５におけ
るプロセスガス（改質器出口、ＣＯ除去器出口、燃料電
池出口）中のメタン濃度（％）を示す。図１、２より改
質温度を下げることにより改質器３出口メタン濃度は増
加し、燃料電池６出口メタン濃度が増加することが判
る。これにより改質温度を下げることによりフレームロ
ッド方式火炎検知手段を採用可能となることが判る。
ス（改質器出口、ＣＯ除去器出口、燃料電池出口）中の
メタン濃度（％）を示す。図２にＳ／Ｃ＝２．５におけ
るプロセスガス（改質器出口、ＣＯ除去器出口、燃料電
池出口）中のメタン濃度（％）を示す。図１、２より改
質温度を下げることにより改質器３出口メタン濃度は増
加し、燃料電池６出口メタン濃度が増加することが判
る。これにより改質温度を下げることによりフレームロ
ッド方式火炎検知手段を採用可能となることが判る。
【００４０】すなわち、Ｓ／Ｃ＝３．０、燃料利用率７
０％の場合、改質器３の改質温度が約６３０℃以下、Ｓ
／Ｃ＝３．０、燃料利用率８０％の場合、改質器３の改
質温度が約６４０℃以下であれば、燃料電池６出口ガス
のメタン濃度は約８％以上になる。これらの条件では改
質器３出口ガスのメタン濃度は約３〜４％となる。
０％の場合、改質器３の改質温度が約６３０℃以下、Ｓ
／Ｃ＝３．０、燃料利用率８０％の場合、改質器３の改
質温度が約６４０℃以下であれば、燃料電池６出口ガス
のメタン濃度は約８％以上になる。これらの条件では改
質器３出口ガスのメタン濃度は約３〜４％となる。
【００４１】Ｓ／Ｃ＝２．５、燃料利用率７０％の場
合、改質器３の改質温度が約６５０℃以下、Ｓ／Ｃ＝
２．５、燃料利用率８０％の場合、改質器３の改質温度
が約６６０℃以下であれば、燃料電池６出口ガスのメタ
ン濃度は約８％以上になる。これらの条件では改質器３
出口ガスのメタン濃度は約３〜５％となる。
合、改質器３の改質温度が約６５０℃以下、Ｓ／Ｃ＝
２．５、燃料利用率８０％の場合、改質器３の改質温度
が約６６０℃以下であれば、燃料電池６出口ガスのメタ
ン濃度は約８％以上になる。これらの条件では改質器３
出口ガスのメタン濃度は約３〜５％となる。
【００４２】このように、ＣＯ除去器５でのメタネーシ
ョン反応を考慮し、改質器３の改質温度および燃料電池
６の燃料利用率を調整することにより、燃料電池６出口
の未反応水素中に含まれる残留メタン濃度を、フレーム
ロッド方式火炎検知手段で検知可能な濃度とすることが
できる。フレームロッド方式火炎検知手段で検知可能な
濃度とする以外に、フレームロッドの形状や設置位置な
どを適正化することも当然必要である。
ョン反応を考慮し、改質器３の改質温度および燃料電池
６の燃料利用率を調整することにより、燃料電池６出口
の未反応水素中に含まれる残留メタン濃度を、フレーム
ロッド方式火炎検知手段で検知可能な濃度とすることが
できる。フレームロッド方式火炎検知手段で検知可能な
濃度とする以外に、フレームロッドの形状や設置位置な
どを適正化することも当然必要である。
【００４３】図３は、バーナにフレームロッド方式火炎
検知手段を設置した１例を示す説明図であり、図４は、
他のバーナにフレームロッド方式火炎検知手段を設置し
た例を示す説明図であり。図３において、バーナ１００
のバーナヘッド１０１よりやや下流のバーナヘッド１０
１の近傍のバーナ１００の壁面に絶縁用セラミック１０
２が固定して設置され、絶縁用セラミック１０２を貫通
してフレーム検知用ロッド１０３が装着されており、フ
レーム検知用ロッド１０３の先端部がバーナヘッド１０
１に近接して位置するように固定されている。そしてバ
ーナヘッド１０１と導通している金属部分とフレーム検
知用ロッド１０３との間に交流１００Ｖを印可し、その
間に流れる微小電流を測定するようになっている。
検知手段を設置した１例を示す説明図であり、図４は、
他のバーナにフレームロッド方式火炎検知手段を設置し
た例を示す説明図であり。図３において、バーナ１００
のバーナヘッド１０１よりやや下流のバーナヘッド１０
１の近傍のバーナ１００の壁面に絶縁用セラミック１０
２が固定して設置され、絶縁用セラミック１０２を貫通
してフレーム検知用ロッド１０３が装着されており、フ
レーム検知用ロッド１０３の先端部がバーナヘッド１０
１に近接して位置するように固定されている。そしてバ
ーナヘッド１０１と導通している金属部分とフレーム検
知用ロッド１０３との間に交流１００Ｖを印可し、その
間に流れる微小電流を測定するようになっている。
【００４４】図４において、バーナ１０４の底部壁面に
絶縁用セラミック１０２が固定して設置され、絶縁用セ
ラミック１０２を貫通してフレーム検知用ロッド１０３
が装着されており、フレーム検知用ロッド１０３の先端
部がバーナヘッド１０１の上面に近接して位置するよう
に固定されている。そしてバーナヘッド１０１と導通し
ている金属部分とフレーム検知用ロッド１０３との間に
交流１００Ｖを印可し、その間に流れる微小電流を測定
するようになっている。
絶縁用セラミック１０２が固定して設置され、絶縁用セ
ラミック１０２を貫通してフレーム検知用ロッド１０３
が装着されており、フレーム検知用ロッド１０３の先端
部がバーナヘッド１０１の上面に近接して位置するよう
に固定されている。そしてバーナヘッド１０１と導通し
ている金属部分とフレーム検知用ロッド１０３との間に
交流１００Ｖを印可し、その間に流れる微小電流を測定
するようになっている。
【００４５】燃料電池６の燃料利用率を８０％以上によ
り増加させれば、改質器３の改質温度を６６０℃以上
（Ｓ／Ｃ＝２．５の場合）にしても、火炎検知可能なメ
タン濃度が得られるが、その場合は燃料電池６の燃料流
路に水つまりが発生し、水滴による燃料欠を生じること
がある。また、Ｓ／Ｃ＝２．５以下にする場合、制御の
振れによって水蒸気量が減少することがあり、そのよう
な場合一時的にＳ／Ｃが設定値より低下することがあ
り、コーキングの原因となる。よって安全を見越してＳ
／Ｃは２．５以上で設計することが好ましく、全体を考
慮して、改質温度は６６０℃以下にするのが望ましい。
り増加させれば、改質器３の改質温度を６６０℃以上
（Ｓ／Ｃ＝２．５の場合）にしても、火炎検知可能なメ
タン濃度が得られるが、その場合は燃料電池６の燃料流
路に水つまりが発生し、水滴による燃料欠を生じること
がある。また、Ｓ／Ｃ＝２．５以下にする場合、制御の
振れによって水蒸気量が減少することがあり、そのよう
な場合一時的にＳ／Ｃが設定値より低下することがあ
り、コーキングの原因となる。よって安全を見越してＳ
／Ｃは２．５以上で設計することが好ましく、全体を考
慮して、改質温度は６６０℃以下にするのが望ましい。
【００４６】また、Ｓ／Ｃを低減することによって、改
質に必要な水を蒸発させるための熱量供給量が低減され
るが、改質温度が同じ場合は、改質ガス中のＣＯ濃度が
増加し、ＣＯ低減部に大きな負担が生じ、ＣＯ低減部を
大型化する必要が生じる。一方、改質温度を低減するこ
とにより、ＣＯ濃度は低減し、ＣＯ低減部を大型化する
必要がなくなる。Ｓ／Ｃ＝３．０の場合では、改質温度
を６４０℃程度以下にすれば、ＣＯ低減部を大型化する
必要はなく、ＣＯ濃度の点からも、改質温度は６４０℃
程度以下が望ましい。よって、改質温度は５５０〜６６
０℃、望ましくは６００〜６４０℃程度である。
質に必要な水を蒸発させるための熱量供給量が低減され
るが、改質温度が同じ場合は、改質ガス中のＣＯ濃度が
増加し、ＣＯ低減部に大きな負担が生じ、ＣＯ低減部を
大型化する必要が生じる。一方、改質温度を低減するこ
とにより、ＣＯ濃度は低減し、ＣＯ低減部を大型化する
必要がなくなる。Ｓ／Ｃ＝３．０の場合では、改質温度
を６４０℃程度以下にすれば、ＣＯ低減部を大型化する
必要はなく、ＣＯ濃度の点からも、改質温度は６４０℃
程度以下が望ましい。よって、改質温度は５５０〜６６
０℃、望ましくは６００〜６４０℃程度である。
【００４７】表２に、Ｓ／Ｃ＝３．０の場合の改質器温
度）℃）と改質器３出口および燃料電池６出口のガス中
のメタン濃度（％）との関係を示す。表３に、Ｓ／Ｃ＝
２．５の場合の改質器温度）℃）と改質器３出口および
燃料電池６出口のガス中のメタン濃度（％）との関係を
示す。
度）℃）と改質器３出口および燃料電池６出口のガス中
のメタン濃度（％）との関係を示す。表３に、Ｓ／Ｃ＝
２．５の場合の改質器温度）℃）と改質器３出口および
燃料電池６出口のガス中のメタン濃度（％）との関係を
示す。
【００４８】
【表２】
【００４９】
【表３】
【００５０】表２、３から、改質器３の出口ガス中のメ
タン濃度（燃料ガス濃度）は３〜１６％であり、燃料電
池６から排出される未反応水素ガス中のメタン濃度（燃
料ガス濃度）は７〜３３％であることが判る。
タン濃度（燃料ガス濃度）は３〜１６％であり、燃料電
池６から排出される未反応水素ガス中のメタン濃度（燃
料ガス濃度）は７〜３３％であることが判る。
【００５１】なお、上記実施形態の説明は、本発明を説
明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発
明を限定し、或は範囲を減縮するものではない。又、本
発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範
囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発
明を限定し、或は範囲を減縮するものではない。又、本
発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範
囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【００５２】
【実施例】以下実施例および比較例により本発明をさら
に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。 （実施例１〜３）表４に示す条件で、フレームロッド方
式火炎検知手段を備えた改質器用バーナ１２に原燃料を
追加供給することなく未反応水素ガスのみ供給して、本
発明の燃料電池システムＧＳを運転した結果を表４に合
わせて示す。
に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。 （実施例１〜３）表４に示す条件で、フレームロッド方
式火炎検知手段を備えた改質器用バーナ１２に原燃料を
追加供給することなく未反応水素ガスのみ供給して、本
発明の燃料電池システムＧＳを運転した結果を表４に合
わせて示す。
【００５３】（比較例１〜４）表４に示す条件で、フレ
ームロッド方式火炎検知手段あるいは熱電対を備えた改
質器用バーナ１２に原燃料を追加供給することなく未反
応水素ガスのみ供給して、比較のための燃料電池システ
ムＧＳを運転した結果を表４に合わせて示す。
ームロッド方式火炎検知手段あるいは熱電対を備えた改
質器用バーナ１２に原燃料を追加供給することなく未反
応水素ガスのみ供給して、比較のための燃料電池システ
ムＧＳを運転した結果を表４に合わせて示す。
【００５４】
【表４】
【００５５】実施例１〜３においてはフレームロッド方
式火炎検知手段（１００Ｖ交流印加電圧で約２〜５μア
ンペアを検知）による火炎検知が可能であった。それに
対して比較例１、２、４においてはメタン濃度が低いた
めフレームロッド方式火炎検知手段による火炎検知が非
常に困難で、安定した電流が得られなかった。安定した
電流を得るためにはライン１３から原燃料を追加混入す
る必要があった。一方、熱電対方式を採用した比較例３
においては、温度による火炎検知が可能であったが、径
０．５ｍｍのインコロイ製シース熱電対を使用したため
非常に高価であり、耐熱超合金製インコロイでも裸火さ
らしていると約３５０時間で切れてしまい、火炎検出が
不可能になった。
式火炎検知手段（１００Ｖ交流印加電圧で約２〜５μア
ンペアを検知）による火炎検知が可能であった。それに
対して比較例１、２、４においてはメタン濃度が低いた
めフレームロッド方式火炎検知手段による火炎検知が非
常に困難で、安定した電流が得られなかった。安定した
電流を得るためにはライン１３から原燃料を追加混入す
る必要があった。一方、熱電対方式を採用した比較例３
においては、温度による火炎検知が可能であったが、径
０．５ｍｍのインコロイ製シース熱電対を使用したため
非常に高価であり、耐熱超合金製インコロイでも裸火さ
らしていると約３５０時間で切れてしまい、火炎検出が
不可能になった。
【００５６】
【発明の効果】本発明の請求項１記載の燃料電池システ
ムは、炭化水素系燃料を水素に改質する改質器と、一酸
化炭素を変成するＣＯ変成器と、一酸化炭素を除去する
ＣＯ除去器と、水素によって発電する燃料電池と、燃料
電池から排出される水素ガスを燃焼して前記改質器の改
質反応に必要な熱量を供給する改質器用バーナを備えた
燃料電池システムであって、前記改質器用バーナにフレ
ームロッド方式火炎検知手段を備えるとともに火炎検知
可能な量の燃料ガスを含む水素ガスを供給するので、比
較的簡単なシステムであるフレームロッド方式を採用し
ても、改質器用バーナに原燃料を追加供給する必要がな
く、改質器用バーナにおける安定燃焼の監視や制御など
や失火の検出などを行うことができる上、システムを簡
素化、簡易化でき、かつ、耐久性が高く、高効率で信頼
性の高い燃料電池システムを提供できるという顕著な効
果を奏する。改質器用バーナに原燃料を追加供給する必
要がないので、熱バランスが崩れ、効率が低下するのを
抑制でき、システムを簡素化できる。フレームロッド方
式火炎検知手段は高価で耐久性に問題のある熱電対方式
と異なり、安価で信頼性が高い。
ムは、炭化水素系燃料を水素に改質する改質器と、一酸
化炭素を変成するＣＯ変成器と、一酸化炭素を除去する
ＣＯ除去器と、水素によって発電する燃料電池と、燃料
電池から排出される水素ガスを燃焼して前記改質器の改
質反応に必要な熱量を供給する改質器用バーナを備えた
燃料電池システムであって、前記改質器用バーナにフレ
ームロッド方式火炎検知手段を備えるとともに火炎検知
可能な量の燃料ガスを含む水素ガスを供給するので、比
較的簡単なシステムであるフレームロッド方式を採用し
ても、改質器用バーナに原燃料を追加供給する必要がな
く、改質器用バーナにおける安定燃焼の監視や制御など
や失火の検出などを行うことができる上、システムを簡
素化、簡易化でき、かつ、耐久性が高く、高効率で信頼
性の高い燃料電池システムを提供できるという顕著な効
果を奏する。改質器用バーナに原燃料を追加供給する必
要がないので、熱バランスが崩れ、効率が低下するのを
抑制でき、システムを簡素化できる。フレームロッド方
式火炎検知手段は高価で耐久性に問題のある熱電対方式
と異なり、安価で信頼性が高い。
【００５７】本発明の請求項２記載の燃料電池システム
は、炭化水素系燃料を水素に改質する改質器と、一酸化
炭素を変成するＣＯ変成器と、一酸化炭素を除去するＣ
Ｏ除去器と、起動時や停止時に各反応器が安定するまで
水素を燃料電池に供給せず排熱を回収するために燃焼す
るバーナと、水素によって発電する燃料電池と、燃料電
池から排出される水素ガスを燃焼して前記改質器の改質
反応に必要な熱量を供給する改質器用バーナを備えた燃
料電池システムであって、前記各バーナにフレームロッ
ド方式火炎検知手段を備えるとともに火炎検知可能な量
の燃料ガスを含む水素ガスを供給するので、比較的簡単
なシステムであるフレームロッド方式を採用しても、各
バーナに原燃料を追加供給する必要がなく、各バーナに
おける安定燃焼の監視や制御などや失火の検出などを行
うことができる上、システムを簡素化、簡易化でき、か
つ、耐久性が高く、高効率で信頼性の高い燃料電池シス
テムを提供できるという顕著な効果を奏する。各バーナ
に原燃料を追加供給する必要がないので、熱バランスが
崩れ、効率が低下するのを抑制でき、システムを簡素化
できる。フレームロッド方式火炎検知手段は高価で耐久
性に問題のある熱電対方式と異なり、安価で信頼性が高
い。
は、炭化水素系燃料を水素に改質する改質器と、一酸化
炭素を変成するＣＯ変成器と、一酸化炭素を除去するＣ
Ｏ除去器と、起動時や停止時に各反応器が安定するまで
水素を燃料電池に供給せず排熱を回収するために燃焼す
るバーナと、水素によって発電する燃料電池と、燃料電
池から排出される水素ガスを燃焼して前記改質器の改質
反応に必要な熱量を供給する改質器用バーナを備えた燃
料電池システムであって、前記各バーナにフレームロッ
ド方式火炎検知手段を備えるとともに火炎検知可能な量
の燃料ガスを含む水素ガスを供給するので、比較的簡単
なシステムであるフレームロッド方式を採用しても、各
バーナに原燃料を追加供給する必要がなく、各バーナに
おける安定燃焼の監視や制御などや失火の検出などを行
うことができる上、システムを簡素化、簡易化でき、か
つ、耐久性が高く、高効率で信頼性の高い燃料電池シス
テムを提供できるという顕著な効果を奏する。各バーナ
に原燃料を追加供給する必要がないので、熱バランスが
崩れ、効率が低下するのを抑制でき、システムを簡素化
できる。フレームロッド方式火炎検知手段は高価で耐久
性に問題のある熱電対方式と異なり、安価で信頼性が高
い。
【００５８】本発明の請求項３記載のフレームロッド方
式火炎検知手段を備えた燃料電池システムは、請求項１
あるいは請求項２記載の燃料電池システムにおいて、改
質器に使用する改質触媒が少なくともＲｕおよび／また
はＲｈよりなる貴金属系改質触媒であるので、請求項１
あるいは請求項２記載の燃料電池システムと同じ効果を
奏するとともに、ニッケル系触媒の場合、改質温度を低
減させると反応速度が低下し、平衡ガス組成を得るため
には触媒量を増加させねばならず、ＧＨＳＶを向上でき
ず、さらにコーキングし易くＳ／Ｃ＝３．５以上に維持
する必要があり、水蒸気の蒸発潜熱に多大の熱量を投入
しなければならず、効率の低下になっていたが、ＧＨＳ
Ｖが１０００ｈ-1、かつ７００℃以下の低温領域でも平
衡ガス組成が得られ、改質器を小型化でき、また耐コー
キング性が良好でＳ／Ｃ＝３．５以下においてもコーキ
ングがなく、高効率となるというさらなる顕著な効果を
奏する。Ｒｕおよび／またはＲｈよりなる貴金属系改質
触媒を用い改質温度を低減することによりＣＯ濃度が低
くなるためＣＯ除去器の負担が低減されるというさらな
る顕著な効果を奏する。Ｒｕおよび／またはＲｈよりな
る貴金属系改質触媒を用い改質温度を低減することによ
り、改質器出口のガス中の燃料ガス濃度が高くなり、燃
料電池の燃料利用率が７０％の場合、ＣＯ除去器出口
（燃料電池入口）のガス中の燃料ガス濃度が約３％と高
くなり、燃料電池出口の未反応水素ガス中の燃料ガス濃
度が約７％と高くなり、このガスをフレームロッド方式
火炎検知手段を備えたバーナに供給すれば、バーナに原
燃料を追加供給しないで、バーナにおける安定燃焼の監
視や制御などや失火の検出などを行うことができる。
式火炎検知手段を備えた燃料電池システムは、請求項１
あるいは請求項２記載の燃料電池システムにおいて、改
質器に使用する改質触媒が少なくともＲｕおよび／また
はＲｈよりなる貴金属系改質触媒であるので、請求項１
あるいは請求項２記載の燃料電池システムと同じ効果を
奏するとともに、ニッケル系触媒の場合、改質温度を低
減させると反応速度が低下し、平衡ガス組成を得るため
には触媒量を増加させねばならず、ＧＨＳＶを向上でき
ず、さらにコーキングし易くＳ／Ｃ＝３．５以上に維持
する必要があり、水蒸気の蒸発潜熱に多大の熱量を投入
しなければならず、効率の低下になっていたが、ＧＨＳ
Ｖが１０００ｈ-1、かつ７００℃以下の低温領域でも平
衡ガス組成が得られ、改質器を小型化でき、また耐コー
キング性が良好でＳ／Ｃ＝３．５以下においてもコーキ
ングがなく、高効率となるというさらなる顕著な効果を
奏する。Ｒｕおよび／またはＲｈよりなる貴金属系改質
触媒を用い改質温度を低減することによりＣＯ濃度が低
くなるためＣＯ除去器の負担が低減されるというさらな
る顕著な効果を奏する。Ｒｕおよび／またはＲｈよりな
る貴金属系改質触媒を用い改質温度を低減することによ
り、改質器出口のガス中の燃料ガス濃度が高くなり、燃
料電池の燃料利用率が７０％の場合、ＣＯ除去器出口
（燃料電池入口）のガス中の燃料ガス濃度が約３％と高
くなり、燃料電池出口の未反応水素ガス中の燃料ガス濃
度が約７％と高くなり、このガスをフレームロッド方式
火炎検知手段を備えたバーナに供給すれば、バーナに原
燃料を追加供給しないで、バーナにおける安定燃焼の監
視や制御などや失火の検出などを行うことができる。
【００５９】本発明の請求項４記載のフレームロッド方
式火炎検知手段を備えた燃料電池システムは、請求項３
記載の燃料電池システムにおいて、改質器の出口ガス中
の燃料ガス濃度が３〜１６容量％であるので、請求項３
記載の燃料電池システムと同じ効果を奏するとともに、
バーナにおける安定燃焼の監視や制御などや失火の検出
などをより確実に行うことができるというさらなる効果
を奏する。
式火炎検知手段を備えた燃料電池システムは、請求項３
記載の燃料電池システムにおいて、改質器の出口ガス中
の燃料ガス濃度が３〜１６容量％であるので、請求項３
記載の燃料電池システムと同じ効果を奏するとともに、
バーナにおける安定燃焼の監視や制御などや失火の検出
などをより確実に行うことができるというさらなる効果
を奏する。
【００６０】本発明の請求項５記載のフレームロッド方
式火炎検知手段を備えた燃料電池システムは、請求項１
から請求項４のいずれかに記載の燃料電池システムにお
いて、燃料電池から排出される水素ガス中の燃料ガス濃
度が７〜３３容量％であるので、請求項１〜４記載の燃
料電池システムと同じ効果を奏するとともに、バーナに
おける安定燃焼の監視や制御などや失火の検出などをよ
り確実に行うことができるというさらなる効果を奏す
る。
式火炎検知手段を備えた燃料電池システムは、請求項１
から請求項４のいずれかに記載の燃料電池システムにお
いて、燃料電池から排出される水素ガス中の燃料ガス濃
度が７〜３３容量％であるので、請求項１〜４記載の燃
料電池システムと同じ効果を奏するとともに、バーナに
おける安定燃焼の監視や制御などや失火の検出などをよ
り確実に行うことができるというさらなる効果を奏す
る。
【図１】Ｓ／Ｃ＝３．０におけるプロセスガス中のメタ
ン濃度（％）を示す。
ン濃度（％）を示す。
【図２】Ｓ／Ｃ＝２．５におけるプロセスガス中のメタ
ン濃度（％）を示す。
ン濃度（％）を示す。
【図３】バーナにフレームロッド方式火炎検知手段を設
置した１例を示す説明図である。
置した１例を示す説明図である。
【図４】他のバーナにフレームロッド方式火炎検知手段
を設置した例を示す説明図である。
を設置した例を示す説明図である。
【図５】従来の燃料電池システムを示す系統図である。
３ 改質器
４ ＣＯ変成器
５ ＣＯ除去器
６ 燃料電池
１２ 改質器用バーナ
３４ プロセスガスバーナ
１００ バーナ
１０１ バーナヘッド
１０３ フレーム検知用ロッド
ＧＳ 燃料電池システム
─────────────────────────────────────────────────────
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 Ｙ
(72)発明者 三宅 泰夫
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 上田 雅敏
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 宮井 恵吾
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 秋山 幸徳
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） 4G040 EA03 EA05 EB12
5H027 AA02 BA01 BA09 KK00 KK31
Claims (5)
- 【請求項１】 炭化水素系燃料を水素に改質する改質器
と、一酸化炭素を変成するＣＯ変成器と、一酸化炭素を
除去するＣＯ除去器と、水素によって発電する燃料電池
と、燃料電池から排出される水素ガスを燃焼して前記改
質器の改質反応に必要な熱量を供給する改質器用バーナ
を備えた燃料電池システムであって、 前記改質器用バーナにフレームロッド方式火炎検知手段
を備えるとともに火炎検知可能な量の燃料ガスを含む水
素ガスを供給することを特徴とする燃料電池システム。 - 【請求項２】 炭化水素系燃料を水素に改質する改質器
と、一酸化炭素を変成するＣＯ変成器と、一酸化炭素を
除去するＣＯ除去器と、起動時や停止時に各反応器が安
定するまで水素を燃料電池に供給せず排熱を回収するた
めに燃焼するバーナと、水素によって発電する燃料電池
と、燃料電池から排出される水素ガスを燃焼して前記改
質器の改質反応に必要な熱量を供給する改質器用バーナ
を備えた燃料電池システムであって、 前記各バーナにフレームロッド方式火炎検知手段を備え
るとともに火炎検知可能な量の燃料ガスを含む水素ガス
を供給することを特徴とする燃料電池システム。 - 【請求項３】 改質器に使用する改質触媒が少なくとも
Ｒｕおよび／またはＲｈよりなる貴金属系改質触媒であ
ることを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載の燃
料電池システム。 - 【請求項４】 改質器の出口ガス中の燃料ガス濃度が３
〜１６容量％であることを特徴とする請求項３記載の燃
料電池システム。 - 【請求項５】 燃料電池から排出される水素ガス中の燃
料ガス濃度が７〜３３容量％であることを特徴とする請
求項１から請求項４のいずれかに記載の燃料電池システ
ム。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001386406A JP3863774B2 (ja) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | 燃料電池システム |
| US10/371,186 US7419733B2 (en) | 2001-12-19 | 2003-02-24 | Fuel cell system having a burner with a flame detection rod therein |
| US12/073,860 US7651800B2 (en) | 2001-12-19 | 2008-03-11 | Fuel cell system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001386406A JP3863774B2 (ja) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | 燃料電池システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003187848A true JP2003187848A (ja) | 2003-07-04 |
| JP3863774B2 JP3863774B2 (ja) | 2006-12-27 |
Family
ID=27595565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005116377A (ja) * | 2003-10-09 | 2005-04-28 | Noritz Corp | 燃料電池発電システム |
| JP2007200771A (ja) * | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 燃料電池発電装置の改質触媒温度制御システムおよびその制御方法 |
| DE112007000635T5 (de) | 2006-03-27 | 2009-01-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Reformer |
| JP2010202446A (ja) * | 2009-03-03 | 2010-09-16 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | 水素製造装置及び燃料電池システム |
| WO2011048880A1 (ja) | 2009-10-19 | 2011-04-28 | 株式会社Ｅｎｅｏｓセルテック | 燃料電池システム |
| JP2014197459A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-16 | パナソニック株式会社 | 燃料電池システム |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10324213A1 (de) * | 2003-05-28 | 2004-12-16 | Robert Bosch Gmbh | Brennstoffzellenvorrichtung |
| KR100684737B1 (ko) * | 2005-10-06 | 2007-02-20 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 개질장치 및 이를 포함하는 연료 전지 시스템 |
| JP4933818B2 (ja) * | 2006-04-07 | 2012-05-16 | Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 | 固体酸化物形燃料電池システムの運転方法 |
| JP4692938B2 (ja) * | 2009-05-28 | 2011-06-01 | Ｔｏｔｏ株式会社 | 固体電解質型燃料電池 |
| CN106910912B (zh) | 2015-12-18 | 2020-06-30 | 通用电气公司 | 燃料电池系统及其操作方法及燃料电池发电厂 |
| US10700236B2 (en) * | 2016-03-17 | 2020-06-30 | Apple Inc. | Quantum dot spacing for high efficiency quantum dot LED displays |
| CN107464944B (zh) | 2016-05-27 | 2021-02-02 | 通用电气公司 | 燃料电池系统及其操作方法 |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3914088A (en) * | 1974-10-24 | 1975-10-21 | Roberts Appliance Corp Gordon | Apparatus for, and method of, oxidizing a gaseous mixture containing a combustible component |
| JPH0669881B2 (ja) * | 1984-11-26 | 1994-09-07 | 日揮株式会社 | 炭化水素の水蒸気改質法 |
| JPH0648091B2 (ja) * | 1985-08-30 | 1994-06-22 | 松下電器産業株式会社 | 点火装置 |
| JPH0834106B2 (ja) * | 1986-12-18 | 1996-03-29 | 富士電機株式会社 | 燃料電池発電システムの停止方法 |
| JP2625170B2 (ja) | 1988-03-12 | 1997-07-02 | 東燃株式会社 | 燃料電池用水蒸気改質触媒 |
| JPH0733242B2 (ja) * | 1988-12-15 | 1995-04-12 | 川崎重工業株式会社 | 燃料電池用燃料改質方法 |
| US4943493A (en) * | 1989-04-21 | 1990-07-24 | International Fuel Cells Corporation | Fuel cell power plant |
| JPH05208133A (ja) | 1991-11-28 | 1993-08-20 | Tonen Corp | 水蒸気改質触媒 |
| JP2767742B2 (ja) * | 1994-09-03 | 1998-06-18 | エルジー電子株式会社 | ファンヒータ燃焼装置 |
| CA2259396C (en) * | 1996-07-02 | 2003-08-19 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Fuel-cell power generating system |
| KR20010032469A (ko) * | 1997-11-27 | 2001-04-25 | 도미나가 가즈토 | 알루미나 담체 루테늄 촉매 |
| JP2000007301A (ja) | 1998-06-29 | 2000-01-11 | Ngk Insulators Ltd | 改質反応装置 |
| JP2001201046A (ja) * | 2000-01-18 | 2001-07-27 | Sanyo Electric Co Ltd | 燃焼装置及び燃料電池発電システム |
| AU7228101A (en) * | 2000-07-10 | 2002-01-21 | Global Thermoelectric Inc | Integrated module for solid oxide fuel cell systems |
| US20020071797A1 (en) * | 2000-10-06 | 2002-06-13 | Loffler Daniel G. | Catalytic separator plate reactor and method of catalytic reforming of fuel to hydrogen |
| EP1246287B1 (de) | 2001-03-31 | 2011-05-11 | Viessmann Werke GmbH & Co KG | Kombinierte Kraft- Wärmeanlage mit Gaserzeugungssystem und Brennstoffzellen sowie Verfahren zu ihrem Betrieb |
| CN1466793A (zh) * | 2001-07-26 | 2004-01-07 | ���µ�����ҵ��ʽ���� | 燃料电池系统 |
| US6881508B2 (en) * | 2002-05-30 | 2005-04-19 | Plug Power, Inc. | Apparatus and method for controlling a fuel cell system |
| EP1458044A1 (en) | 2003-02-20 | 2004-09-15 | SANYO ELECTRIC Co., Ltd. | Fuel cell system |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005116377A (ja) * | 2003-10-09 | 2005-04-28 | Noritz Corp | 燃料電池発電システム |
| JP2007200771A (ja) * | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 燃料電池発電装置の改質触媒温度制御システムおよびその制御方法 |
| DE112007000635T5 (de) | 2006-03-27 | 2009-01-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Reformer |
| JP2010202446A (ja) * | 2009-03-03 | 2010-09-16 | Jx Nippon Oil & Energy Corp | 水素製造装置及び燃料電池システム |
| WO2011048880A1 (ja) | 2009-10-19 | 2011-04-28 | 株式会社Ｅｎｅｏｓセルテック | 燃料電池システム |
| JP2014197459A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-16 | パナソニック株式会社 | 燃料電池システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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