JP2005257190A

JP2005257190A - 燃焼装置

Info

Publication number: JP2005257190A
Application number: JP2004070411A
Authority: JP
Inventors: Norio Yotsuya; 規夫肆矢; Katsuzo Konakawa; 勝蔵粉川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2005-09-22

Abstract

【課題】燃焼装置の燃焼状態の検知と正常な燃焼を維持すること。
【解決手段】都市ガス、またはＬＰＧ、または燃料電池から排出されるオフガス、またはその混合したガスを燃焼する燃焼部１８の下流側の圧力を検知する圧力検知手段２６と、この圧力検知手段２６のデータを受けて燃焼部１８の燃焼状態の判定と送風手段２１のコントロールを行う制御部２２を備え、火炎１２の検知を行う時に炭化水素の濃度等燃料の成分に左右されないで、余分な燃料を追加せずに燃料電池から排出されるオフガス（未反応水素ガス）のみの燃焼で水素生成器１を加熱するので、水素生成器１の改質効率を向上することができる。また、火炎１２に適正な空気量を供給できるので、排ガスの良好な燃焼装置を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、火炎の検知と正常な燃焼状態の維持を行うようにした燃料電池の水素生成器の加熱に使用する燃焼装置に関するものである。

従来この種の燃焼装置は、火炎の検知にフレームロッド方式を用いている。フレームロッド方式による火炎の検知は、フレームロッドに交流電圧を印加して火炎の整流作用によって生じた直流電流を取り出して判定している。この整流作用は、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や燃料中の炭化水素の濃度が低い場合には、判定に必要な電流が流れない場合がある。この時は、燃料電池から排出される低カロリーガス（未反応水素ガスであるオフガス）に高カロリーガス（原燃料）を混合させて供給し、火炎中のイオンの作用を増大し整流作用を安定させて、フレームロッド方式の火炎検知を正確に行うようにしているものがある（例えば特許文献１参照）。
特開２００１−２０１０４６号公報

しかしながら、前記従来の構成では、低カロリーガスに高カロリーガスを混合させるので、燃料消費量が増加して水素生成器の改質効率を低下させるという課題を有していた。

また、火炎中にフレームロッドを臨ませているので、長期間の使用によりフレームロッドが変形するかあるいはフレームロッドの表面にシリコン等が付着し、所定の電流が流れ
なくなるという課題も有していた。

また、フレームロッドでは、所定の電流が得られないので、火炎に適正な空気量が供給され良好な燃焼が持続しているかどうか判定ができないという課題も有していた。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、水素生成器の改質効率を低下させないで、長期間の使用中も燃焼状態の検知を行うことができ、燃焼部に形成する火炎に適正な空気量を供給する燃料電池の水素生成器の加熱に使用する燃焼装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の燃焼装置は、都市ガス、またはＬＰＧ、または燃料電池から排出される未反応水素ガスであるオフガス、またはその混合したガスを燃焼する燃焼部の下流側の圧力を検知する圧力検知手段と、この圧力検知手段のデータを受けて前記燃焼部の燃焼状態の判定と送風手段のコントロールを行う制御部を備えたものである。

これによって、燃焼状態の検知を行う時に炭化水素の濃度等燃料の成分に左右されないで余分な燃料を追加せず、燃料電池から排出されるオフガスのみの燃焼で、水素生成器を加熱でき、燃料電池に必要な未反応水素ガスを得るために最適の原料と燃料の設定により、水素生成器の改質効率を向上できる。

また、火炎の電流値測定のようにフレームロッドが過熱されないので、長期間の使用にも耐えることができる。

また、燃焼部に形成する火炎に適正な空気量を供給できるので、排ガスの良好な燃焼装置を提供することができる。

本発明の燃焼装置は、水素生成器の改質効率を向上できる。

また、本発明の燃焼装置は、長期間の使用にも耐える燃焼状態の検知方法を提供することができる。

また、本発明の燃焼装置は、排ガスの良好な燃焼状態を維持することができる。

第１の発明は、都市ガス、またはＬＰＧ、または燃料電池から排出される未反応水素ガスであるオフガス、またはその混合したガスを燃焼する燃焼部の下流側の圧力を検知する圧力検知手段と、この圧力検知手段のデータを受けて前記燃焼部の燃焼状態の判定と送風手段のコントロールを行う制御部を備えたことにより、燃焼部の火炎の検知を行う時に炭化水素の濃度等燃料の成分に左右されないで余分な燃料を追加せず、燃料電池から排出されるオフガスのみの燃焼で、水素生成器を加熱し、燃料電池に必要な未反応水素ガスを得るために水素生成器の改質効率を向上することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の燃焼部は、燃料を噴出するディストリビュータと、前記燃料に空気を供給する空気噴出部を備えたことにより、都市ガス、またはＬＰＧ、または燃料電池から排出されるオフガス、またはその混合したガスを燃焼する時に同一のディストリビュータから噴出することにより、構成が簡単になり、低コストの燃焼装置を提供することができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の制御部は、異なる種類の燃料が供給されたときに圧力検知手段の判定範囲を変化するようにしたことにより、発熱量の異なる燃料が供給されても、その燃焼時の燃焼ガスの圧力変化に対応して燃焼状態を判定することができる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の圧力検知手段は、燃焼筒内の圧力を検知したことにより、燃焼部に形成する火炎の燃焼ガスの膨張と収縮を瞬時に受けることになり、圧力検知手段の出力データの精度を向上することができる。

第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明の制御部は、圧力検知手段のデータとあらかじめ制御部内に記憶されたデータとを比較して前記制御部内に記憶されたデータの燃焼状態に誘導するために送風手段に指示を与えるようにしたことにより、正確な空気の流量設定を行うことになり、水素生成器の加熱温度を精度良くコントロールすることができる。

第６の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明の制御部は、圧力検知手段により燃焼部下流側の圧力上昇を検知して、着火状態を判定するようにしたことにより、着火時の燃焼ガスの急激な膨張の検知データと着火直前の燃料供給時の圧力検知データとの差を判定することになり、確実に着火が行われたことを判定することができる。

第７の発明は、特に、第１〜第６のいずれか１つの発明の制御部は、圧力検知手段により燃焼部下流側の圧力降下を把握して、失火状態を判定することにより、失火時に燃焼ガスの圧力が減少した検知データと着火直前の燃料供給時の圧力検知データとの差を判定することになり、確実に失火が起こったことを判定することができる。

第８の発明は、特に、第１〜第７のいずれか１つの発明の制御部は、圧力検知手段のデータとあらかじめ制御部内に記録されたデータとを比較して制御部内に記憶された初期設定値との差が所定の値よりも大きくなるときは、燃焼装置を停止する動作を設けるようにしたことにより、燃焼装置の排気閉塞等による能力低下を把握して、燃焼装置による危険な状態の発生を防止することができる。

第９の発明は、特に、第１〜第８のいずれか１つの発明の制御部は、燃焼部の下流側の温度を測定する温度検知手段のデータにより圧力検知手段のデータを補正して、送風手段に指示を与えるようにしたことにより、正確な通路抵抗を想定し、燃料の発熱量に適した空気量を供給して、水素生成器の加熱温度を所定の温度に保つことができる。

第１０の発明は、特に、第１〜第９のいずれか１つの発明の燃焼装置は、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に搭載するようにしたことにより、燃焼状態の検知を行う時に炭化水素の濃度等燃料の成分に左右されないので、燃料電池に必要な未反応水素ガスを得るためにメタン濃度を減少させ、最適の原料と燃料の設定により、水素生成器の改質効率を向上できる。

第１１の発明は、特に、第１〜第１０のいずれか１つの発明の制御部は、水素生成器の触媒層の温度を測定する触媒温度検知手段のデータにより圧力検知手段のデータを補正して、送風手段に指示を与えるようにしたことにより、燃料の発熱量に適した空気量を供給して、水素生成器の加熱温度を所定の温度に保つことができる。

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。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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態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、本発明の第１の実施の形態における燃焼装置を下流側から見た構造図である。

図１において、１は、都市ガス６（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）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（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）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。

５は、燃焼装置で都市ガス６（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）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の円周方向に設けられ、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。このディストリビュータ９と空気噴出部１０と燃焼室１５で、燃焼部１８を構成している。

１９は、空気１１を供給する空気室で、空気噴出部１０の周囲を囲む形で通路を構成している。空気室１９の上流には、送風ダクト２０を介して送風手段２１が設けられている。送風手段２１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。制御器２２により送風手段２１のコントロールを行うようにしている。

２３は、燃焼装置５によって生じる火炎１２が触媒容器２４に直接触れることを避け、さらに燃焼ガス２５の流路を規定するための燃焼筒である。燃焼ガス２５は、触媒容器２４の周囲に沿って流れ、水素生成器１の外部に排出される。

２６は、燃焼筒２３内を流れる燃焼ガス２５の圧力変化を検知する圧力検知手段で、燃焼筒２３内の燃焼部１８の下流に臨むように設けた圧力連通菅２７を介して圧力検知を行い、火炎１２の熱を直接受けないようにしている。圧力検知手段２６は、弾性受圧素子２８（ダイアフラム式、ベロー式、ブルドン菅式等）と圧力変換器２９（静電容量式、半導体ストレインゲージ式、固有振動式、空気圧式等）で構成され、出力信号に変換している。圧力検知手段２６の信号は、制御器２２に送られ、着火、失火、燃焼筒２３内の通気抵抗等の判定を行う。圧力連通管２７は、その先端を燃焼筒２３の内側を向くように屈曲する構成にして、燃焼ガス２５の膨張、収縮の圧力を受けやすくしている。

３０は、ディストリビュータ９の中央に、ディストリビュータ９を貫通するように設ける挿入通路で、挿入通路３０は、ディストリビュータ９とは、隔離して構成され、燃料ガス８が進入することはない。３１は、挿入通路３０内に挿入する着火用の電極で、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３１の周囲は、絶縁用の絶縁碍子３２で被覆されている。絶縁碍子３２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３１の先端は、燃焼室１５に臨み、ディストリビュータ９の天板３３に火花放電が飛ぶように、位置決めを行っている。

図２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。

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。

まず、燃焼装置５を始動する時は、制御器２２により送風手段２１を作動し、燃焼用の空気１１を送風する。空気１１は、送風ダクト２０を通り空気室１９に流入し、空気噴出部１０の空気噴出孔１４から燃焼室１５に供給される。ここで、ディストリビュータ９のノズル１３から燃焼速度や流量の異なる都市ガス６（またはＬＰＧ）やオフガス７の燃料ガス８を噴出すると、この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、ディストリビュータ９の中央に設けた挿入通路３０から燃焼室１５に臨ませた電極３１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やオフガス７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を加熱していく。

この始動時に燃料ガス８がディストリビュータ９に流入し、燃焼室１５に燃焼用空気１１を供給するところから圧力検知手段２６で検知を開始する。燃焼部１８に火炎１２が形成し、その燃焼ガス２５の膨張により、その圧力が圧力連通菅２７を介して圧力検知手段２６に伝えられる。この圧力上昇を圧力検知手段２６により検知し、その信号を制御器２２に送る。制御器２２では、すでに登録されている水素生成器１の運転時に指示された燃焼ガス２５の圧力検知手段２６の信号データと比較し、燃焼が正常に行われていることを判定する。また、電極３０により着火を行うと着火時の火炎１２の形成時に起きる急激な膨張により、圧力検知手段２６により突出した値として検知し、着火を確認している。

また、火炎１２が形成し定常状態に入ると、その燃料の流量と送風手段２１から供給される空気１１の量により形成する火炎１２の燃焼ガス２５の膨張による通気抵抗を受けて、圧力検知手段２６により監視を行っている。また、通気抵抗の変化に合わせて、送風手段２１を追随するようにコントロールして、定常燃焼を持続させるようにしている。このとき、都市ガス６が１３ＡまたはＬＰＧでは、発熱量が異なり、また排ガス量も異なるので、圧力の検知範囲もそれぞれの燃料に合わせて変化させている。また、オフガス７も同様に発熱量や排ガス量が異なるので、固有の圧力検知範囲を設定している。

以上のように、本実施の形態においては、都市ガス６、またはＬＰＧ、または燃料電池から排出されるオフガス７、またはその混合したガスを燃焼する燃焼部１８の下流側の圧力を検知する圧力検知手段２６と、この圧力検知手段２６のデータを受けて燃焼部１８の燃焼状態の判定と送風手段２１のコントロールを行う制御部２２を備えたことにより、燃焼部１８の火炎１２の検知を行う時に炭化水素の濃度等燃料の成分に左右されないで余分な燃料を追加せず、燃料電池から排出されるオフガスのみの燃焼で、水素生成器１を加熱し、燃料電池に必要な未反応水素ガスを得るために水素生成器１の改質効率を向上することができる。

また、火炎１２の電流値測定のようにフレームロッドが過熱されないので、長期間の使用にも耐えることができる。

また、燃焼部１８に形成する火炎１２に適正な空気量を供給できるので、排ガスの良好な燃焼装置５を提供することができる。

また、燃料ガス８を周囲方向に噴出するディストリビュータ９と、このディストリビュータ９を囲むように周囲から中央方向に空気１１を噴出する空気噴出部１０を設けたことにより、燃料ガス８と空気１１の混合を促進し、火炎１２を短炎化し、燃焼装置５の小型化を行うことができる。

また、火炎１２の炎電流を検知しないので火炎１２の形成する位置にも左右されず、都市ガス６等の炭化水素系の燃料と燃料電池から排出されるオフガス７のそれぞれの燃焼速度に適した火炎１２を形成し、少ない空気１１の量（低酸素過剰率）で燃焼が可能となり、水素生成器１の放熱損失を防止して改質反応を向上することができる。

また、燃焼筒２３の圧力を常に圧力検知手段２６でモニターすることにより、制御器２２に登録してある燃焼ガス２５とその最適な空気１１の量の圧力データと比較して、常に火炎１２が正常かどうかを判定して、良好な燃焼を維持できる。
また、圧力検知手段２６の弾性受圧素子２８は、燃焼筒２３から圧力連通管２７を連通させることにより、温度上昇を防止して耐久性を向上できる。

また、圧力検知手段２６の圧力変換器２９は、制御部２２の内部の同一基板に設置することにより、コンパクト化を図ることができる。

また、圧力連通管２７は、その先端を燃焼筒２３の内側を向くように屈曲する構成にして、燃焼ガス２５の膨張、収縮の圧力を受けやすくしているので、火炎１２の状態変化を瞬時に判定することができる。また、圧力連通管２７は、その先端を燃焼筒２３の内側を向くように屈曲する構成にして、圧力連通管２７が、すすや酸化物の落下により閉塞することを帽子することができる。

（実施の形態２）
図１で、本発明の第２の実施の形態における燃焼装置を説明する。

図１において、制御部２２は、異なる種類の燃料ガス８がディストリビュータ９内に供給されたときに圧力検知手段２６の検知範囲を変化するようにしたことにより、発熱量や燃焼ガス２５量の異なる燃料ガス８が供給され、その燃焼ガス２５の膨張量が大きく異なっても、その圧力変化に対応して圧力検知手段２６の判定範囲（閾値）を変化させて燃焼状態を判定する構成にしている。

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。

まず、制御部２２は、燃料ガス８として都市ガス６（１３Ａ）やＬＰＧとオフガスでは、発熱量や排ガス量も異なり、燃焼ガス２５の流量も異なるので、圧力検知手段２６の圧力の検知範囲もそれぞれの燃料に合わせて変化させている。また、燃料ガス８により設定する空気比も異なり、それにより燃焼ガス２５に含まれる余剰の空気量も異なる。これにより制御部２２は、燃料ガス８の種類による燃焼ガス２５の圧力変化に対応する閾値を予め記憶することにより、燃焼状態を判定するようにしている。

以上のように、本実施例においては、制御部２２は、異なる種類の燃料ガス８が供給されたときに圧力検知手段２６の判定範囲を変化するようにしたことにより、発熱量や空気比の異なる燃料ガス８が供給されても、その燃焼ガス２５の圧力変化に対応して燃焼状態を判定することができる。

（実施の形態３）
図１で、本発明の第３の実施の形態における燃焼装置を説明する。

図１において、圧力検知手段２６は、燃焼筒２３内の圧力を検知するように構成している。

まず、圧力検知手段２６は、燃焼筒２３内の圧力を検知するために圧力連通管２７を燃焼部の下流に設けてある。燃焼筒２３の内部は、空気噴出部１０からの空気１１や燃焼ガス２５の膨張による通気抵抗を大きく受けることになり、圧力変化を起こしやすく、圧力検知手段２６の検知データを瞬時に検知するようにしている。

以上のように、本実施例においては、圧力検知手段２６は、燃焼筒２３内の圧力を検知するようにしたので、空気噴出部１０からの空気１１や燃焼ガス２５の抵抗を大きく受けることになり、圧力検知手段２６の検知データを増幅できその精度を向上することができる。

（実施の形態４）
図１で、本発明の第４の実施の形態における燃焼装置を説明する。

図１において、制御部２２は、圧力検知手段２６のデータとあらかじめ制御部２２内に記憶されたデータとを比較して前記制御部２２内に記憶されたデータの燃焼状態に誘導するために送風手段２１に指示を与えるように構成している。

まず、制御部２２は、圧力検知手段２６で得られた検知データとあらかじめ制御部２２内に記憶された各燃料ガス８の燃焼ガス２５の圧力データとを比較して、そのデータに大きな差（所定のばらつき以上の圧力の差）があれば、前記制御部２２内に記憶された圧力データの燃焼状態に誘導するために送風手段２１に指示を与えて、空気１１の増減を図り、制御部２２内に記憶された圧力データに検知データを近づけていく動作を行うようにしている。

以上のように、本実施例においては、制御部２２は、圧力検知手段２６のデータとあらかじめ制御部２２内に記憶されたデータとを比較して前記制御部２２内に記憶されたデータの燃焼状態に誘導するために送風手段２１に指示を与えるので、燃料ガス８の空気量設定を正確に行うことになり、水素生成器１の加熱温度を良好に維持することができる。

（実施の形態５）
図１で、本発明の第５の実施の形態における燃焼装置を説明する。

図１において、制御部２２は、圧力検知手段２６により燃焼ガス２５の圧力上昇の変移状態を把握して、着火状態を判定するように構成している。

まず、水素生成器１を始動時するとディストリビュータ９に燃料ガス８（始動時は都市ガス６）が流入し、ここで、電極２９により着火を行うと着火時の火炎１２の形成時に起きる燃焼ガス２５の急激な膨張により、圧力検知手段２２により瞬時的な突出したデータとして検知され、着火を確認している。この後は、制御部２２に指示された燃料ガス８量と送風手段２１からの空気１１量による火炎１２の燃焼ガス２５の膨張による通気抵抗により、所定の圧力（着火時の燃料供給圧力よりも低下する）を検知するようにしている。

以上のように、本実施例においては、制御部２２は、圧力検知手段２６により燃焼ガス２５の膨張の圧力上昇を把握して、着火状態を判定するようにしたので、着火時の燃焼ガス２５の急激な膨張の検知データと安定燃焼時の圧力検知データとの差を判定することになり、確実に着火が行われたことを判定することができる。

（実施の形態６）
図１で、本発明の第６の実施の形態における燃焼装置を説明する。

図１において、制御部２２は、圧力検知手段２６により燃焼ガス２５の圧力降下の変移状態を把握して、失火状態を判定するように構成している。

まず、水素生成器１は、制御部２２に指示された燃料流量と空気１１の量による火炎１２の形成による燃焼ガス２５の通路抵抗により、燃焼を維持しているが、ここで燃料の供給が制御部２２の指示から外れて減少し、あるいは空気１１の量が増加して火炎１２が空気過剰になり火炎１２がブローオフすると、燃焼ガス２５の温度が低下し、通気抵抗も低下して、予め記憶された火炎１２不形成時の圧力検知データまで圧力が降下し、その差を判定することで確実に失火が起こったことを判定するようにしている。

以上のように、本実施例においては、圧力検知手段２６により燃焼ガス２５の圧力降下の変移状態を把握して失火状態を判定するので、圧力低下の検知データと火炎１２不形成時の圧力検知データとの差を判定することになり、確実に失火が起こったことを判定することができる。

（実施の形態７）
図１で、本発明の第７の実施の形態における燃焼装置を説明する。

図１において、制御部２２は、圧力検知手段２６のデータとあらかじめ制御部２２内に記憶されたデータとを比較して制御部２２内に記憶された初期設定値との差が所定の値よりも大きくなるときは、燃焼装置５を停止する動作を行うように構成している。

まず、制御部２２は、圧力検知手段２６のデータを評価して、制御部２２に記憶している燃料ガス８と空気１１の所定量で得られる燃焼ガス２５の膨張による通気抵抗から得られたデータ（制御部２２に記憶されている初期時の圧力検知手段２６のデータ）と比較して、初期設定値との差が所定の値よりも大きくなるときは、燃焼装置５に異常が発生したと判定して、燃焼装置５を停止するようにしている。

以上のように、本実施例においては、制御部２２は、圧力検知手段２６のデータとあらかじめ制御部２２内に記憶されたデータとを比較して制御部２２内に記憶された初期設定値との差が所定の値よりも大きくなるときは、燃焼装置５を停止する動作をおこなうので、燃焼装置５の排気閉塞による能力低下を把握して、燃焼装置５による危険な状態の発生を防止することができる。

（実施の形態８）
図３は、本発明の第８の実施の形態における燃焼装置を示す断面図である。

図３において、制御部２２は、燃焼部１８の下流側の温度を測定する温度検知手段３４のデータにより圧力検知手段２６のデータを補正して、送風手段２１に指示を与えるように構成している。ここで、温度検知手段３４は、熱電対やサーミスタで構成し、圧力連通管２７の先端近傍の温度を測定するようにしている。

まず、制御部２２は、圧力検知手段２６により燃焼ガス２５の圧力を検知しながら、温度検知手段３４により燃焼ガス２５の温度を測定し、燃焼ガス２５温度と圧力値により正確に通気抵抗と燃焼ガス２５の膨張量を把握し、送風手段２１に指示を送る。これにより、制御部２２は、燃焼ガス２５の温度変化に対応し、通気抵抗をモニターしながら常に安定した適正な量の空気１１を送風手段２１から供給し、水素生成器１の加熱温度を所定の温度に精度良く保つようにしている。

以上のように、本実施例においては、制御部２２は、燃焼部１８の下流側の温度を測定する温度検知手段３４のデータにより圧力検知手段２６のデータを補正して、送風手段２１に指示を与えるようにしたことにより、変化する通気抵抗に追随して、燃料ガス８の流量に適した空気１１量を供給して、水素生成器１の加熱温度を所定の温度に保つことができる。

（実施の形態９）
図１は、本発明の第９の実施の形態における水素生成器１を示す全体構成図である。

図１において、燃焼装置５は、炭化水素系原料の改質反応により水素を含むオフガス７を生成する水素生成器１に搭載するように構成している。

まず、水素生成器１の加熱時における都市ガス６（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）とオフガス７の燃焼ガス２５の圧力を圧力検知手段２６により検知を行い、圧力の変移状態から燃料投入、着火、定常燃焼、失火、消火等の動作を判定して、安定した燃焼を維持するようにしている。

以上のように、本実施の形態においては、燃焼装置５は、炭化水素系原料の改質反応により水素を含むオフガス７を生成する水素生成器１に搭載するようにしたので、燃焼状態の検知を行う時に炭化水素の濃度等燃料の成分に左右されないで余分な燃料を追加せず、燃料電池に必要な未反応水素ガスを得るためにメタン濃度を減少させ、最適な原料と燃料の設定により、水素生成器の改質効率を向上できる。

また、本実施の燃焼装置５を用いた水素生成器１は、発電負荷が変動した際にも安定した火炎１２を形成して、所定の水素量を生成でき燃料電池発電装置の安定した運転を可能とすることができる。

（実施の形態１０）
図４は、本発明の第１０の実施の形態における燃焼装置を示す断面図である。

図４において、制御部２２は、水素生成器１の触媒層３の温度を測定する触媒温度検知手段３５のデータにより圧力検知手段２６のデータを補正して、送風手段２１に指示を与えるように構成している。ここで、触媒温度検知手段３５は、熱電対やサーミスタで構成している。

まず、制御部２２は、圧力検知手段２６により燃焼ガス２５の圧力を検知しながら、触媒層３の温度測定に用いている触媒温度検知手段３５の温度データから燃焼ガス２５の温度を把握し、圧力値からは通気抵抗を想定し、温度からは燃焼ガス２５の膨張量を想定して、空気１１触媒層３の温度変化に対応し、常に安定した空気１１を送風手段２１で供給し、水素生成器１の加熱温度を所定の温度に保つようにしている。

以上のように、本実施例においては、制御部２２は、触媒層３の温度を測定する触媒。温度検知手段３５のデータにより圧力検知手段２６のデータを補正して、送風手段２１により燃料ガス８に対して正確な空気１１の流量を供給するので、触媒層３の温度変化により変化する通気抵抗に追随して水素生成器１の加熱温度を所定の温度に精度良く保つことができる。

以上のように、本発明にかかる燃焼装置は、燃焼状態の検知を行う時に炭化水素の濃度等燃料の成分に左右されないで、燃料電池から排出されるオフガスを含めて、種類の異なる燃料の炎検知が可能となるので、給湯機や暖房機の熱源にも適用できる。

本発明の実施の形態１〜７、９における燃焼装置の断面図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本発明の実施の形態８における燃焼装置の断面図本発明の実施の形態１０における燃焼装置の断面図

符号の説明

９ディストリビュータ
１０空気噴出部
１８燃焼部
２１送風手段
２２制御部
２６圧力検知部
３４温度検知手段
３５触媒温度検知手段

Claims

都市ガス、またはＬＰＧ、または燃料電池から排出される未反応水素ガスであるオフガス、またはその混合したガスを燃焼する燃焼部の下流側の圧力を検知する圧力検知手段と、この圧力検知手段のデータを受けて前記燃焼部の燃焼状態の判定と送風手段のコントロールを行う制御部を備えた燃焼装置。
燃焼部は、燃料を噴出するディストリビュータと、前記燃料に空気を供給する空気噴出部を備えた請求項１に記載の燃焼装置。
制御部は、異なる種類の燃料が供給されたときに圧力検知手段の判定範囲を変化するようにした請求項１または２に記載の燃焼装置。
圧力検知手段は、燃焼筒内の圧力を検知するようにした請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃焼装置。
制御部は、圧力検知手段のデータとあらかじめ制御部内に記憶されたデータとを比較して前記制御部内に記憶されたデータの燃焼状態に誘導するために送風手段に指示を与えるようにした請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃焼装置。
制御部は、圧力検知手段により燃焼部の下流側の圧力上昇を検知して、着火状態を判定するようにした請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃焼装置。
制御部は、圧力検知手段により燃焼部の下流側の圧力降下を検知して、失火状態を判定するようにした請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃焼装置。
制御部は、圧力検知手段のデータとあらかじめ制御部内に記録されたデータとを比較して制御器部に記憶された初期設定値との差が所定の値よりも大きくなるときは、燃焼装置を停止する動作を設けるようにした請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃焼装置。
制御部は、燃焼部の下流側の温度を測定する温度検知手段のデータにより圧力検知手段のデータを補正して、送風手段に指示を与えるようにした請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃焼装置。
炭化水素系原料の改質反応により水素を含むオフガスを生成する水素生成器に搭載するようにした請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃焼装置。
制御部は、水素生成器の触媒層の温度を測定する触媒温度検知手段のデータにより圧力検知手段のデータを補正して、送風手段に指示を与えるようにした請求項１〜１０のいずれか１項に記載の燃焼装置。