JP2010257823A - Combustion device of fuel cell system - Google Patents

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和政 ▲高▼田
Kazumasa Takada
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Toyota Motor Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To detect blow-out of a burner surely without inviting increase in cost in a combustion device of a fuel cell system. <P>SOLUTION: The combustion device of the fuel cell system is applied for the fuel cell system equipped with a fuel cell in which power generation is carried out by a fuel supplied to a fuel electrode and an oxidizer gas supplied to an oxidizer electrode. It includes a combustion part equipped with the burner to burn the fuel for the burner by the oxidizer gas for combustion and a combustion gas flow passage in which a combustion gas generated by the burner is circulated, a temperature sensor to detect a temperature of the combustion part, and a sending means of the oxidizer gas for combustion to the burner. As for this combustion device, a combustion instruction is carried out for the burner (step 402), and when the target sending amount is increased or maintained constant, in the case it is detected that the temperature of the combustion part drops and a pressure loss in the front and rear of the burner is reduced (step 405, 406), it is determined that the burner is blown out (step 408). <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池システムの燃焼装置に関する。   The present invention relates to a combustion apparatus for a fuel cell system.

燃料電池システムの燃焼装置の一形式として、特許文献1に示されているものが知られている。特許文献1の図1に示されているように、燃料電池システムの燃焼装置においては、オフガスを燃料として燃焼室9に形成される火炎11のイオン電流に基づいて検知する火炎検知部12を設け、水素生成器6に設けた温度センサー20が所定温度以下となるようにファン10を制御する。この燃焼装置では、水素生成器6を所定温度以下となるように制御するので、水素生成器6の改質反応による原料燃料の転化率を所定値以下にすることができ、燃焼に供される炭化水素を所定値以上とすることができ、火炎11のイオン電流は炭化水素の量が多くなると電流値も大きくなるので、火炎検知部12での検知電圧も高くでき、着火および失火を確実に検知できる。   As a type of a combustion apparatus for a fuel cell system, one disclosed in Patent Document 1 is known. As shown in FIG. 1 of Patent Document 1, the combustion apparatus of the fuel cell system is provided with a flame detector 12 that detects off-gas as fuel and detects the ionic current of the flame 11 formed in the combustion chamber 9. The fan 10 is controlled so that the temperature sensor 20 provided in the hydrogen generator 6 is below a predetermined temperature. In this combustion apparatus, since the hydrogen generator 6 is controlled to be equal to or lower than a predetermined temperature, the conversion rate of the raw material fuel by the reforming reaction of the hydrogen generator 6 can be reduced to a predetermined value or less, and is used for combustion. The hydrocarbon can be set to a predetermined value or more, and the ionic current of the flame 11 increases as the amount of hydrocarbon increases, so that the detection voltage at the flame detector 12 can be increased, and ignition and misfire can be ensured. It can be detected.

燃料電池システムの燃焼装置の他の一形式として、特許文献2に示されているものが知られている。特許文献2の図1に示されているように、燃料電池システムの燃焼装置においては、燃焼装置4のバーナ3に火炎温度測定用温度計9を備え、バーナ3で燃焼する燃料が炭化水素系燃料のみの場合、排水素ガスと炭化水素系燃料の混合物である場合、および排水素ガスのみの場合にそれぞれ対応する温度閾値(T1、T2、T3)を設定し、温度計9で検出した温度と前記温度閾値を対比して火炎検知を行うことにより課題を解決できる。   As another type of combustion apparatus for a fuel cell system, one disclosed in Patent Document 2 is known. As shown in FIG. 1 of Patent Document 2, in the combustion apparatus of the fuel cell system, the burner 3 of the combustion apparatus 4 includes a flame temperature measuring thermometer 9, and the fuel burned in the burner 3 is a hydrocarbon-based fuel. Temperature thresholds (T1, T2, T3) corresponding to the case of only fuel, the mixture of exhaust hydrogen gas and hydrocarbon fuel, and the case of only exhaust hydrogen gas, respectively, are detected by the thermometer 9. And the temperature threshold value can be compared to solve the problem.

特開2002−75412号公報JP 2002-75412 A 特開2004−200020号公報JP 2004-200020 A

上述した特許文献1に記載の燃焼装置においては、火炎検知部12によりイオン電流に基づいて燃焼室9の失火(吹き消え)を判定することができるものの、失火判定のための専用の検知部(火炎検知部12)を設けるためにコスト高となっていた。また、上述した特許文献2に記載の燃焼装置においては、バーナ3に設けられた火炎温度測定用温度計9によりその温度計9で検出した温度に基づいてバーナ3の失火(吹き消え)を判定することができるものの、失火判定のための専用の検知部(火炎温度測定用温度計9)を設けるためにコスト高となっていた。   In the combustion apparatus described in Patent Document 1 described above, although the flame detection unit 12 can determine misfire (blown out) of the combustion chamber 9 based on the ion current, a dedicated detection unit for misfire determination ( It was expensive to provide the flame detector 12). Moreover, in the combustion apparatus described in Patent Document 2 described above, the flame temperature measurement thermometer 9 provided in the burner 3 determines the misfire (blown out) of the burner 3 based on the temperature detected by the thermometer 9. Although it can be performed, it is expensive because a dedicated detection unit (flame temperature measurement thermometer 9) for misfire determination is provided.

本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、燃料電池システムの燃焼装置において、コスト高を招くことなく、バーナの吹き消えを確実に検知することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to reliably detect burn-out of a burner without incurring high costs in a combustion apparatus of a fuel cell system.

上記の課題を解決するため、請求項1に係る発明の構成上の特徴は、燃料極に供給された燃料と酸化剤極に供給された酸化剤ガスにより発電する燃料電池を備えた燃料電池システムに適用される燃焼装置であって、バーナ用燃料を燃焼用酸化剤ガスで燃焼するバーナと、バーナで発生した燃焼ガスが流通する燃焼ガス流路とを備えた燃焼部と、燃焼部の温度を検出する温度センサと、燃焼用酸化剤ガスをバーナに送出する燃焼用酸化剤ガス送出手段と、バーナの前後における圧力損失が減少したことを検知する圧力損失減少検知手段と、燃焼用酸化剤ガス送出手段から送出された燃焼用酸化剤ガスの送出量を検出する送出量検出手段と、送出量検出手段によって実際に検出された実測送出量と燃焼用酸化剤ガス送出手段の目標送出量に基づいて、燃焼用酸化剤ガス送出手段への制御指示値を導出する指示値導出手段と、バーナに対して燃焼指示を行っており、目標送出量が増大または一定に維持されているときに、燃焼部の温度が低下し、かつバーナの前後における圧力損失が減少したことを検知した場合にバーナが吹き消えたと判定する吹き消え検知手段と、を備えたことである。   In order to solve the above-mentioned problem, the constitutional feature of the invention according to claim 1 is that a fuel cell system including a fuel cell that generates electric power using a fuel supplied to the fuel electrode and an oxidant gas supplied to the oxidant electrode. Combustion device applied to the above, a combustion section comprising a burner for burning burner fuel with combustion oxidant gas, a combustion gas flow path through which combustion gas generated in the burner flows, and the temperature of the combustion section , A combustion oxidant gas delivery means for delivering combustion oxidant gas to the burner, a pressure loss reduction detection means for detecting a decrease in pressure loss before and after the burner, and a combustion oxidant A delivery amount detection means for detecting the delivery amount of the combustion oxidant gas delivered from the gas delivery means; an actual delivery amount actually detected by the delivery amount detection means; and a target delivery amount of the combustion oxidant gas delivery means. Based on , An instruction value deriving means for deriving a control instruction value to the combustion oxidant gas delivery means, and a combustion instruction when the combustion instruction is given to the burner and the target delivery amount is increased or kept constant. And a blow-off detection means for determining that the burner has blown out when it is detected that the temperature of the burner has decreased and the pressure loss before and after the burner has decreased.

また請求項2に係る発明の構成上の特徴は、請求項1において、燃料電池システムは、改質用燃料が供給されて改質ガスを生成する改質部をさらに備え、燃料電池の燃料極には、燃料として改質ガスが供給され、バーナには、バーナ用燃料として燃焼用燃料、改質ガス、アノードオフガスの何れかが供給されることである。   According to a second aspect of the present invention, the fuel cell system according to the first aspect further includes a reforming unit that is supplied with reforming fuel and generates reformed gas, and the fuel electrode of the fuel cell. In other words, the reformed gas is supplied as fuel, and the burner is supplied with any one of combustion fuel, reformed gas, and anode off gas as burner fuel.

また請求項3に係る発明の構成上の特徴は、請求項1において、バーナは、燃料電池の燃料極から直接導出されるアノードオフガスを、燃焼用酸化剤ガスとして利用する、燃料電池の酸化剤極から直接導出されるカソードオフガスで燃焼するように構成されることである。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a structural feature of the invention according to claim 1, wherein the burner uses an anode off-gas directly derived from the fuel electrode of the fuel cell as the oxidant gas for combustion. It is configured to burn with cathode off gas derived directly from the pole.

また請求項4に係る発明の構成上の特徴は、請求項1乃至請求項3の何れか一項において、指示値導出手段で導出された制御指示値が減少した場合にバーナの前後における圧力損失が減少したと判断することである。   Further, the structural feature of the invention according to claim 4 is that, in any one of claims 1 to 3, the pressure loss before and after the burner when the control instruction value derived by the instruction value deriving means decreases. It is to judge that has decreased.

上記のように構成した請求項1に係る発明においては、圧力損失減少検知手段が、バーナ用燃料を燃焼用酸化剤ガスで燃焼する、バーナの前後における圧力損失が減少したことを検知する。送出量検出手段が、燃焼用酸化剤ガス送出手段から送出された燃焼用酸化剤ガスの送出量を検出する。指示値導出手段が、送出量検出手段によって実際に検出された実測送出量と燃焼用酸化剤ガス送出手段の目標送出量に基づいて、燃焼用酸化剤ガス送出手段への制御指示値を導出する。吹き消え検知手段が、バーナに対して燃焼指示を行っており、目標送出量が増大または一定に維持されているときに、燃焼部の温度が低下し、かつバーナの前後における圧力損失が減少したことを検知した場合にバーナが吹き消えたと判定する。ところで、バーナが燃焼中であれば、バーナにはバーナ用燃料(少なくともアノードオフガス)が供給されるとともに燃焼用酸化剤ガスが燃焼用酸化剤ガス送出手段によって送出され、バーナで燃焼(火炎)による圧力が生じているため、バーナの前後において大きい圧力損失が発生している。一方、バーナが吹き消えると、バーナでは燃焼による圧力が生じなくなるため、圧力損失は減少する。この現象を利用することにより、バーナの前後における圧力損失が減少したことを検知した場合にバーナが吹き消えたと判定することができる。したがって、本発明によれば、従来のように専用の吹き消え検知部を設けることなく、すなわちコスト高を招くことなく、バーナの吹き消えを確実に検知することができる。   In the invention according to claim 1 configured as described above, the pressure loss reduction detecting means detects that the pressure loss before and after the burner in which the burner fuel is burned with the combustion oxidant gas is reduced. The delivery amount detection means detects the delivery amount of the combustion oxidant gas delivered from the combustion oxidant gas delivery means. The instruction value deriving means derives a control instruction value to the combustion oxidant gas delivery means based on the actually measured delivery amount actually detected by the delivery amount detection means and the target delivery amount of the combustion oxidant gas delivery means. . When the blow-off detection means gives a combustion instruction to the burner, and the target delivery amount is increased or maintained constant, the temperature of the combustion section decreases and the pressure loss before and after the burner decreases. When this is detected, it is determined that the burner has blown out. By the way, if the burner is in combustion, the burner fuel (at least the anode off gas) is supplied to the burner and the combustion oxidant gas is sent out by the combustion oxidant gas delivery means, and the burner burns (flame). Since pressure is generated, large pressure loss occurs before and after the burner. On the other hand, when the burner is blown off, the pressure due to combustion is not generated in the burner, and the pressure loss is reduced. By utilizing this phenomenon, it can be determined that the burner has blown out when it is detected that the pressure loss before and after the burner has decreased. Therefore, according to the present invention, it is possible to reliably detect the blow-out of the burner without providing a dedicated blow-off detection unit as in the prior art, that is, without increasing the cost.

上記のように構成した請求項2に係る発明においては、請求項1において、燃料電池システムは、改質用燃料が供給されて改質ガスを生成する改質部をさらに備え、燃料電池の燃料極には、燃料として改質ガスが供給され、バーナには、バーナ用燃料として燃焼用燃料、改質ガス、アノードオフガスの何れかが供給される。これにより、いわゆる高分子電解質型燃料電池を備えた燃料電池システムにおいて、そのシステムに適合し、かつ、コスト高を招くことなく、バーナの吹き消えを確実に検知することができる。   In the invention according to claim 2 configured as described above, in claim 1, the fuel cell system further includes a reforming section that is supplied with reforming fuel and generates reformed gas, and the fuel for the fuel cell The electrode is supplied with reformed gas as fuel, and the burner is supplied with any one of combustion fuel, reformed gas, and anode off-gas as burner fuel. As a result, in a fuel cell system equipped with a so-called polymer electrolyte fuel cell, it is possible to reliably detect the burn-out of the burner without being expensive and suitable for the system.

上記のように構成した請求項3に係る発明においては、請求項1において、バーナは、燃料電池の燃料極から直接導出されるアノードオフガスを、燃焼用酸化剤ガスとして利用する、燃料電池の酸化剤極から直接導出されるカソードオフガスで燃焼するように構成される。これにより、いわゆる固体酸化物型燃料電池を備えた燃料電池システムにおいて、そのシステムに適合し、かつ、コスト高を招くことなく、バーナの吹き消えを確実に検知することができる。   In the invention according to claim 3 configured as described above, in claim 1, the burner uses the anode off-gas directly derived from the fuel electrode of the fuel cell as the oxidant gas for combustion. It is configured to burn with cathode off-gas derived directly from the agent electrode. As a result, in a fuel cell system including a so-called solid oxide fuel cell, it is possible to reliably detect the burn-out of the burner without being expensive and suitable for the system.

上記のように構成した請求項4に係る発明においては、請求項1乃至請求項3の何れか一項において、指示値導出手段で導出された制御指示値が減少した場合にバーナの前後における圧力損失が減少したと判断する。これにより、燃料電池システムの起動運転中において、燃焼用酸化剤ガス送出手段への制御指示値に基づいて、簡単な構成で、バーナの吹き消えを容易かつ確実に検知することができる。   In the invention according to claim 4 configured as described above, the pressure before and after the burner when the control instruction value derived by the instruction value deriving means decreases in any one of claims 1 to 3. Judge that the loss has decreased. Thereby, during the start-up operation of the fuel cell system, it is possible to easily and reliably detect the burn-out of the burner with a simple configuration based on the control instruction value to the combustion oxidant gas delivery means.

本発明による燃焼装置を適用した燃料電池システムの第1の実施形態の概要を示す概要図である。1 is a schematic diagram showing an outline of a first embodiment of a fuel cell system to which a combustion apparatus according to the present invention is applied. 図1に示すバーナを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the burner shown in FIG. 図1に示す燃料電池システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the fuel cell system shown in FIG. 図3に示す制御装置で実行される制御プログラムの概要を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline | summary of the control program performed with the control apparatus shown in FIG. 図3に示す制御装置で実行される制御プログラム(目標送出量設定のためのプログラム)の概要を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline | summary of the control program (program for target sending amount setting) performed with the control apparatus shown in FIG. 図3に示す制御装置で実行される制御プログラム(燃焼用空気の送出量をフィードバック制御するためのプログラム)の概要を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline | summary of the control program (program for carrying out feedback control of the sending amount of the combustion air) performed with the control apparatus shown in FIG. 図3に示す制御装置で実行される制御プログラム(起動運転中のバーナ吹き消え判定のプログラム)の概要を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline | summary of the control program (program of the burner blow-off determination during starting driving | running | working) performed with the control apparatus shown in FIG. 図3に示す制御装置で実行される制御プログラム(発電運転中のバーナ吹き消え判定のプログラム)の概要を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline | summary of the control program (program of the burner blow-off determination during electric power generation operation) performed with the control apparatus shown in FIG. 本発明による燃焼装置を適用した燃料電池システムの第2の実施形態の概要を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the outline | summary of 2nd Embodiment of the fuel cell system to which the combustion apparatus by this invention is applied. 図9に示す燃料電池(セルおよびセル接続体)の部分断面図である。FIG. 10 is a partial cross-sectional view of the fuel cell (cell and cell connection body) shown in FIG. 9.

1)第1の実施形態
以下、本発明による燃焼装置を適用した燃料電池システムの第1の実施形態について説明する。図1は高分子電解質型燃料電池を備えた燃料電池システムの概要を示す概要図である。この燃料電池システムは燃料電池10とこの燃料電池10に必要な水素ガスを含む改質ガス(燃料ガス)を生成する改質装置20を備えている。
1) First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of a fuel cell system to which a combustion apparatus according to the present invention is applied will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a fuel cell system including a polymer electrolyte fuel cell. The fuel cell system includes a fuel cell 10 and a reformer 20 that generates a reformed gas (fuel gas) containing hydrogen gas necessary for the fuel cell 10.

燃料電池10は、燃料極11と酸化剤極である空気極12と両極11,12間に介在された電解質13を備えており、燃料極11に供給された改質ガスおよび空気極12に供給された酸化剤ガスである空気(カソードエア)を用いて発電するものである。電解質13は高分子電解質であり、燃料電池10は高分子電解質型燃料電池である。なお、空気の代わりに空気の酸素富化したガスを供給するようにしてもよい。   The fuel cell 10 includes a fuel electrode 11, an air electrode 12 that is an oxidant electrode, and an electrolyte 13 interposed between the electrodes 11 and 12, and supplies the reformed gas supplied to the fuel electrode 11 and the air electrode 12. Electric power is generated using air (cathode air), which is the oxidant gas. The electrolyte 13 is a polymer electrolyte, and the fuel cell 10 is a polymer electrolyte fuel cell. Note that air-enriched gas may be supplied instead of air.

改質装置20は、改質用燃料を水蒸気改質し、水素リッチな改質ガスを燃料電池10に供給するものであり、改質部21、冷却部22、一酸化炭素シフト反応部(以下、COシフト部という)23および一酸化炭素浄化部(以下、CO浄化部という)24、燃焼部27、および蒸発部28から構成されている。改質用燃料としては天然ガス、LPGなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料があり、本実施形態においては天然ガスにて説明する。   The reformer 20 steam reforms the reforming fuel and supplies a hydrogen-rich reformed gas to the fuel cell 10. The reformer 20 includes a reforming unit 21, a cooling unit 22, a carbon monoxide shift reaction unit (hereinafter referred to as a “carbon monoxide shift reaction unit”). , A CO shift unit) 23, a carbon monoxide purification unit (hereinafter referred to as a CO purification unit) 24, a combustion unit 27, and an evaporation unit 28. Examples of the reforming fuel include natural gas, gas fuel for reforming such as LPG, and liquid fuel for reforming such as kerosene, gasoline, and methanol. In the present embodiment, description will be made on natural gas.

改質部21は、改質用燃料に改質水が混合された改質用原料である混合ガスから改質ガスを生成して導出するものである。この改質部21は有底円筒状に形成されており、環状筒部内に軸線に沿って延在する環状の折り返し流路21aを備えている。   The reforming unit 21 generates and derives a reformed gas from a mixed gas that is a reforming raw material in which reforming water is mixed with the reforming fuel. The reforming portion 21 is formed in a bottomed cylindrical shape, and includes an annular folded channel 21a extending along the axis in the annular cylindrical portion.

改質部21の折り返し流路21a内には、触媒21b(例えば、RuまたはNi系の触媒)が充填されており、冷却部22から導入された改質用燃料と水蒸気供給管51から導入された水蒸気との混合ガスが触媒21bによって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素ガスが生成されている(いわゆる水蒸気改質反応)。これと同時に、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素と水蒸気が反応して水素ガスと二酸化炭素とに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が生じている。これら生成されたガス(いわゆる改質ガス)は冷却部(熱交換部)22に導出されるようになっている。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応であり、一酸化炭素シフト反応は発熱反応である。   The return channel 21 a of the reforming unit 21 is filled with a catalyst 21 b (for example, a Ru or Ni-based catalyst) and introduced from the reforming fuel introduced from the cooling unit 22 and the steam supply pipe 51. The gas mixture with the steam reacts and is reformed by the catalyst 21b to generate hydrogen gas and carbon monoxide gas (so-called steam reforming reaction). At the same time, a so-called carbon monoxide shift reaction occurs in which carbon monoxide generated in the steam reforming reaction reacts with steam to transform into hydrogen gas and carbon dioxide. These generated gases (so-called reformed gas) are led to a cooling unit (heat exchange unit) 22. The steam reforming reaction is an endothermic reaction, and the carbon monoxide shift reaction is an exothermic reaction.

温度センサ21cは改質部21内の壁面付近(燃焼ガス流路26に接する壁の面付近)に設けられており、改質部21の壁面温度を検出している。温度センサ21cは改質部21の温度を検出するものであるが、バーナ25からの燃焼ガスがあたる場所に設置されているので、温度センサ21cが検出する温度は燃焼ガス(燃焼部)の温度をよく反映している。なお、温度センサ21cの検出結果は、制御装置30に送信されるようになっている。   The temperature sensor 21 c is provided near the wall surface in the reforming unit 21 (near the wall surface in contact with the combustion gas flow path 26), and detects the wall surface temperature of the reforming unit 21. Although the temperature sensor 21c detects the temperature of the reforming part 21, since it is installed in the place where the combustion gas from the burner 25 hits, the temperature detected by the temperature sensor 21c is the temperature of the combustion gas (combustion part). Is well reflected. The detection result of the temperature sensor 21 c is transmitted to the control device 30.

冷却部22は、改質部21から導出された改質ガスと、改質用燃料と改質水(水蒸気)との混合ガスとの間で熱交換が行われる熱交換器(熱交換部)であって、高温である改質ガスを低温である混合ガスによって降温してCOシフト部23に導出するとともに混合ガスを改質ガスによって昇温して改質部21に導出するようになっている。   The cooling unit 22 is a heat exchanger (heat exchange unit) in which heat exchange is performed between the reformed gas derived from the reforming unit 21 and a mixed gas of reforming fuel and reformed water (steam). The temperature of the reformed gas having a high temperature is lowered by the mixed gas having a low temperature and led to the CO shift unit 23, and the temperature of the mixed gas is raised by the reformed gas and led to the reforming unit 21. Yes.

具体的には、冷却部22には図示しない燃料供給源(例えば都市ガス管)に接続された改質用燃料供給管41が接続されている。改質用燃料供給管41には、上流から順番に燃料ポンプ42、脱硫器46および改質用燃料バルブ43が設けられている。改質用燃料バルブ43は改質用燃料供給管41を開閉するものである。燃料ポンプ42は改質用燃料を供給しその供給量を調整する改質用燃料供給手段である。脱硫器46は燃料中の硫黄分(例えば、硫黄化合物)を低減するものである。燃料供給源から供給される燃料のうち改質部21に供給されて改質されるものを改質用燃料といい、バーナ25に供給されて燃焼されるものを燃焼用燃料という。   Specifically, a reforming fuel supply pipe 41 connected to a fuel supply source (not shown) (for example, a city gas pipe) is connected to the cooling unit 22. The reforming fuel supply pipe 41 is provided with a fuel pump 42, a desulfurizer 46, and a reforming fuel valve 43 in order from the upstream. The reforming fuel valve 43 opens and closes the reforming fuel supply pipe 41. The fuel pump 42 is reforming fuel supply means for supplying reforming fuel and adjusting the supply amount. The desulfurizer 46 reduces the sulfur content (for example, sulfur compound) in the fuel. Of the fuel supplied from the fuel supply source, the fuel supplied to the reforming unit 21 and reformed is called reforming fuel, and the fuel supplied to the burner 25 and combusted is called combustion fuel.

また、改質用燃料供給管41の脱硫器46と改質用燃料バルブ43との間にはバーナ25に接続された燃焼用空気供給管64に接続された燃焼用燃料供給管44が接続されている。燃焼用燃料供給管44には燃焼用燃料バルブ45が設けられている。燃焼用燃料バルブ45は燃焼用燃料供給管44を開閉するものである。燃料ポンプ42が駆動され改質用燃料バルブ43が閉じられ燃焼用燃料バルブ45が開かれている場合、バーナ25に燃焼用燃料が供給され、また、燃料ポンプ42が駆動され改質用燃料バルブ43が開かれ燃焼用燃料バルブ45が閉じられている場合、改質部21に改質用燃料が供給される。   A combustion fuel supply pipe 44 connected to a combustion air supply pipe 64 connected to the burner 25 is connected between the desulfurizer 46 and the reforming fuel valve 43 of the reforming fuel supply pipe 41. ing. A combustion fuel valve 45 is provided in the combustion fuel supply pipe 44. The combustion fuel valve 45 opens and closes the combustion fuel supply pipe 44. When the fuel pump 42 is driven and the reforming fuel valve 43 is closed and the combustion fuel valve 45 is opened, combustion fuel is supplied to the burner 25, and the fuel pump 42 is driven and the reforming fuel valve. When 43 is opened and the combustion fuel valve 45 is closed, the reforming fuel is supplied to the reforming unit 21.

さらに、改質用燃料供給管41の改質用燃料バルブ43と冷却部22との間には蒸発部28に接続された水蒸気供給管51が接続されている。蒸発部28から供給された水蒸気が改質用燃料に混合され、その混合ガスが冷却部22を通って改質部21に供給されている。   Further, a steam supply pipe 51 connected to the evaporation section 28 is connected between the reforming fuel valve 43 and the cooling section 22 of the reforming fuel supply pipe 41. The steam supplied from the evaporation unit 28 is mixed with the reforming fuel, and the mixed gas is supplied to the reforming unit 21 through the cooling unit 22.

COシフト部23は、改質部21から冷却部22を通って供給された改質ガス中の一酸化炭素を低減するものすなわち一酸化炭素低減部である。COシフト部23は、内部に上下方向に沿って延在する折り返し流路23aを備えている。折り返し流路23a内には触媒23b(例えば、Cu−Zn系の触媒)が充填されている。COシフト部23においては、冷却部22から導入された改質ガスに含まれる一酸化炭素と水蒸気は、触媒23bにより反応して水素ガスと二酸化炭素ガスとに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が生じている。この一酸化炭素シフト反応は発熱反応である。   The CO shift unit 23 is a unit that reduces carbon monoxide in the reformed gas supplied from the reforming unit 21 through the cooling unit 22, that is, a carbon monoxide reducing unit. The CO shift unit 23 includes a folded channel 23a extending along the vertical direction. The return channel 23a is filled with a catalyst 23b (for example, a Cu—Zn-based catalyst). In the CO shift unit 23, a so-called carbon monoxide shift reaction in which carbon monoxide and water vapor contained in the reformed gas introduced from the cooling unit 22 react with the catalyst 23b to be converted into hydrogen gas and carbon dioxide gas. Has occurred. This carbon monoxide shift reaction is an exothermic reaction.

また、COシフト部23内には、COシフト部23内の温度を測定する温度センサ23cが設けられている。温度センサ23cの検出結果は制御装置30に送信されている。   In the CO shift unit 23, a temperature sensor 23c that measures the temperature in the CO shift unit 23 is provided. The detection result of the temperature sensor 23 c is transmitted to the control device 30.

CO浄化部24は、COシフト部23から供給された改質ガス中の一酸化炭素をさらに低減して燃料電池10に供給するものでありすなわち一酸化炭素低減部である。CO浄化部24は、円筒状に形成されて、蒸発部28の外周壁を覆って当接して設けられている。CO浄化部24の内部には、触媒24a(例えば、RuまたはPt系の触媒)が充填されている。   The CO purifying unit 24 further reduces the carbon monoxide in the reformed gas supplied from the CO shift unit 23 and supplies it to the fuel cell 10, that is, a carbon monoxide reducing unit. The CO purification unit 24 is formed in a cylindrical shape, and is provided so as to cover the outer peripheral wall of the evaporation unit 28. The inside of the CO purification unit 24 is filled with a catalyst 24a (for example, a Ru or Pt catalyst).

また、CO浄化部24内には、CO浄化部24内の温度を測定する温度センサ24bが設けられている。温度センサ24bの検出結果は制御装置30に送信されている。   Further, a temperature sensor 24 b that measures the temperature in the CO purification unit 24 is provided in the CO purification unit 24. The detection result of the temperature sensor 24 b is transmitted to the control device 30.

このCO浄化部24の側壁面下部および側壁面上部には、COシフト部23に接続された接続管89および燃料電池10の燃料極11に接続された改質ガス供給管71がそれぞれ接続されている。接続管89には、酸化用空気供給管61が接続されている。これにより、CO浄化部24には、COシフト部23からの改質ガスと大気からの酸化用空気が導入されるようになっている。なお、酸化用空気供給管61には、上流から順番に酸化用空気ポンプ62および酸化用空気バルブ63が設けられている。酸化用空気ポンプ62は酸化用空気を供給しその供給量を調整するものである。酸化用空気バルブ63は酸化用空気供給管61を開閉するものである。   A connecting pipe 89 connected to the CO shift unit 23 and a reformed gas supply pipe 71 connected to the fuel electrode 11 of the fuel cell 10 are connected to the lower side wall surface and the upper side wall surface of the CO purification unit 24, respectively. Yes. An oxidation air supply pipe 61 is connected to the connection pipe 89. As a result, the reforming gas from the CO shift unit 23 and the oxidizing air from the atmosphere are introduced into the CO purification unit 24. The oxidizing air supply pipe 61 is provided with an oxidizing air pump 62 and an oxidizing air valve 63 in order from the upstream. The oxidizing air pump 62 supplies oxidizing air and adjusts the supply amount. The oxidation air valve 63 opens and closes the oxidation air supply pipe 61.

したがって、CO浄化部24内に導入された改質ガス中の一酸化炭素は、酸化用空気中の酸素と反応(酸化)して二酸化炭素になる。この反応は発熱反応であり、触媒24aによって促進される。これにより、改質ガスは酸化反応によって一酸化炭素濃度がさらに低減されて(10ppm以下)導出され、燃料電池10の燃料極11に供給されるようになっている。   Therefore, carbon monoxide in the reformed gas introduced into the CO purification unit 24 reacts (oxidizes) with oxygen in the oxidizing air to become carbon dioxide. This reaction is an exothermic reaction and is promoted by the catalyst 24a. Thereby, the reformed gas is derived by further reducing the carbon monoxide concentration (10 ppm or less) by the oxidation reaction, and is supplied to the fuel electrode 11 of the fuel cell 10.

燃料電池10の燃料極11の導入口には改質ガス供給管71を介してCO浄化部24が接続されるとともに、燃料極11の導出口にはオフガス供給管72を介してバーナ25が接続されている。バイパス管73は燃料電池10をバイパスして改質ガス供給管71およびオフガス供給管72を直結するものである。改質ガス供給管71にはバイパス管73との分岐点と燃料電池10との間に第1改質ガスバルブ74が設けられている。オフガス供給管72にはバイパス管73との合流点と燃料電池10との間にオフガスバルブ75が設けられている。バイパス管73には第2改質ガスバルブ76が設けられている。   The CO purification unit 24 is connected to the inlet of the fuel electrode 11 of the fuel cell 10 via a reformed gas supply pipe 71, and the burner 25 is connected to the outlet of the fuel electrode 11 via an offgas supply pipe 72. Has been. The bypass pipe 73 bypasses the fuel cell 10 and directly connects the reformed gas supply pipe 71 and the offgas supply pipe 72. The reformed gas supply pipe 71 is provided with a first reformed gas valve 74 between the branch point of the bypass pipe 73 and the fuel cell 10. The off gas supply pipe 72 is provided with an off gas valve 75 between the junction with the bypass pipe 73 and the fuel cell 10. A second reformed gas valve 76 is provided in the bypass pipe 73.

起動運転中には、改質装置20から一酸化炭素濃度の高い改質ガスを燃料電池10に供給するのを回避するため、第1改質ガスバルブ74およびオフガスバルブ75を閉じ第2改質ガスバルブ76を開き、定常運転(発電運転)中には、改質装置20からの改質ガスを燃料電池10に供給するため、第1改質ガスバルブ74およびオフガスバルブ75を開き第2改質ガスバルブ76を閉じている。   During the start-up operation, the first reformed gas valve 74 and the offgas valve 75 are closed to avoid the supply of the reformed gas having a high carbon monoxide concentration from the reformer 20 to the fuel cell 10. During the steady operation (power generation operation), the first reformed gas valve 74 and the offgas valve 75 are opened to supply the reformed gas from the reformer 20 to the fuel cell 10 during the steady operation (power generation operation). Is closed.

また、燃料電池10の空気極12の導入口には、カソード用空気供給管67が接続されるとともに、空気極12の導出口には、排気管82が接続されている。空気極12に空気が供給され、オフガスが排気されるようになっている。なお、カソード用空気供給管67には上流から順にカソード用空気ポンプ68およびカソード用空気バルブ69が設けられている。カソード用空気ポンプ68はカソード用空気を供給しその供給量を調整するものである。カソード用空気バルブ69はカソード用空気供給管67を開閉するものである。   A cathode air supply pipe 67 is connected to the inlet of the air electrode 12 of the fuel cell 10, and an exhaust pipe 82 is connected to the outlet of the air electrode 12. Air is supplied to the air electrode 12, and off-gas is exhausted. The cathode air supply pipe 67 is provided with a cathode air pump 68 and a cathode air valve 69 in order from the upstream. The cathode air pump 68 supplies cathode air and adjusts the supply amount. The cathode air valve 69 opens and closes the cathode air supply pipe 67.

燃焼部27は、燃料極11からのアノードオフガスが少なくとも供給されアノードオフガスを燃焼用空気(燃焼用酸化剤ガス)で燃焼するバーナ25と、バーナ25で発生した燃焼ガスが改質部21および蒸発部26を加熱しながら流通する燃焼ガス流路26とを備えている。本実施形態では、バーナ25には、燃焼用燃料、改質ガス、アノードオフガスの何れかが供給される。   The combustion unit 27 is supplied with at least the anode off-gas from the fuel electrode 11 and burns the anode off-gas with combustion air (combustion oxidant gas), and the combustion gas generated in the burner 25 evaporates the reforming unit 21 and evaporates. And a combustion gas passage 26 that circulates while heating the portion 26. In the present embodiment, the burner 25 is supplied with any of combustion fuel, reformed gas, and anode off gas.

バーナ25は、改質部21の内周壁内に下端部が挿入されて空間をおいて配置されている。このバーナ25は、図2に示すように、基部25aと、基部25aに設けられて基部25aと連通する筒状の燃焼筒25bと、オフガスノズル25cと、温度センサ25eと、点火用電極(イグナイタ)25gと、を備えている。   The lower end of the burner 25 is inserted into the inner peripheral wall of the reforming part 21 and is arranged with a space. As shown in FIG. 2, the burner 25 includes a base 25a, a cylindrical combustion cylinder 25b provided on the base 25a and communicating with the base 25a, an off-gas nozzle 25c, a temperature sensor 25e, an ignition electrode (igniter). ) 25g.

基部25aの側面部には、燃焼用空気供給管64が連結され、燃焼用空気が基部25a内の空間25a1に導入される。燃焼筒25bは、上端(一端)が基部25aの下板部と接続され連通し下方(他端)が開放されている。燃焼筒25bの長手方向の途中(例えば中間より下端側)に円盤状の仕切り板25b1が設けられており、燃焼筒25bを長手方向に仕切っている。   A combustion air supply pipe 64 is connected to the side surface of the base 25a, and combustion air is introduced into the space 25a1 in the base 25a. The upper end (one end) of the combustion cylinder 25b is connected to the lower plate portion of the base portion 25a, and the lower side (the other end) is opened. A disc-shaped partition plate 25b1 is provided in the middle of the combustion cylinder 25b in the longitudinal direction (for example, the lower end side from the middle), and partitions the combustion cylinder 25b in the longitudinal direction.

オフガスノズル25cの基端部は、基部25aの上板部内壁面に接続され接続路25a2と連通している。接続路25a2はオフガス供給管72と連通している。オフガスノズル25cの先端部分は、仕切り板25b1の中央を貫通し、燃焼空間25dまで延びている。オフガスノズル25cの先端部分は閉じられており、先端から少し離れた側面部分に第1噴射口25c1が設けられている。第1噴射口25c1は断面略円形であり、複数(本実施形態では4個)設けられている。   The base end portion of the off-gas nozzle 25c is connected to the inner wall surface of the upper plate portion of the base portion 25a and communicates with the connection path 25a2. The connection path 25a2 communicates with the off gas supply pipe 72. The tip portion of the off-gas nozzle 25c passes through the center of the partition plate 25b1 and extends to the combustion space 25d. The tip portion of the off-gas nozzle 25c is closed, and a first injection port 25c1 is provided on a side surface portion slightly away from the tip. The first injection port 25c1 has a substantially circular cross section, and a plurality (four in this embodiment) are provided.

温度センサ25eは、バーナ25の燃焼空間25d内で生じる火炎25fの輻射温度を検出して、その検出結果を制御装置30に送信するもの(例えば輻射温度計)である。温度センサ25eは、シース熱電対であり、基部25aの上板部を貫通し仕切り板25b1を貫通して燃焼空間25d内に挿入されている。その先端部分(先端25e1からやや後方)が温度計測部である。温度センサ25eの先端25e1は、第1噴射口25c1の仕切り板25b1側の端25c2より仕切り板25b1側となるように設けられているが、これに限定されない。温度センサ25eの温度計測部が火炎25fの輻射温度を計測できる位置であればよい。具体的には、燃焼空間25dの内部で火炎25fの火炎面25f1の外部であればよい。ここで火炎面とは、バーナ用燃料としてのバーナ用燃料ガス(例えばアノードオフガス)の燃焼反応(酸化反応)が起こっている部分とそれ以外の部分の境界面をいう。また、燃焼空間25dは、バーナ用燃料ガスを燃焼させるために設けた部分であり、燃焼筒25b内で仕切り板25b1のオフガスノズル25cの先端が突出した側の空間のことである。なお、本実施形態では、温度センサ25eとして熱電対を用いているが、サーミスタを用いてもよい。   The temperature sensor 25e detects the radiation temperature of the flame 25f generated in the combustion space 25d of the burner 25 and transmits the detection result to the control device 30 (for example, a radiation thermometer). The temperature sensor 25e is a sheath thermocouple, and is inserted into the combustion space 25d through the upper plate portion of the base portion 25a and through the partition plate 25b1. The tip portion (slightly behind the tip 25e1) is a temperature measurement unit. The tip 25e1 of the temperature sensor 25e is provided so as to be closer to the partition plate 25b1 than the end 25c2 of the first injection port 25c1 on the partition plate 25b1 side, but is not limited thereto. Any position where the temperature measuring unit of the temperature sensor 25e can measure the radiation temperature of the flame 25f may be used. Specifically, it suffices if it is outside the flame surface 25f1 of the flame 25f inside the combustion space 25d. Here, the flame surface refers to a boundary surface between a portion where a combustion reaction (oxidation reaction) of a burner fuel gas (for example, anode off gas) as a burner fuel occurs and the other portion. The combustion space 25d is a portion provided for burning the burner fuel gas, and is a space on the side where the tip of the off-gas nozzle 25c of the partition plate 25b1 protrudes in the combustion cylinder 25b. In the present embodiment, a thermocouple is used as the temperature sensor 25e, but a thermistor may be used.

仕切り板25b1のオフガスノズル25cの周りには複数の第2噴射口25b2(実施形態では20個)が設けられている。アノードオフガスおよび改質ガスはオフガス供給管72から接続路25a2を通ってオフガスノズル25cに供給され、第1噴射口25c1から燃焼空間25dに投入される。燃焼用空気は、燃焼用空気供給管64から基部25a内の空間25a1に供給され、燃焼筒25bとオフガスノズル25cとの間を通って、第2噴射口25b2から燃焼空間25dに投入される。燃焼空間25dに投入されたアノードオフガス(または改質ガス)は燃焼用空気によって燃焼し火炎25fを形成する。なお、オフガスノズル25cはオフガス用とともに燃料電池10をバイパスした改質ガス用としても使用される。一方、燃焼用燃料は空気と予混合されて燃焼用空気供給管64から供給される。   A plurality of second injection ports 25b2 (20 in the embodiment) are provided around the off-gas nozzle 25c of the partition plate 25b1. The anode off-gas and the reformed gas are supplied from the off-gas supply pipe 72 through the connection path 25a2 to the off-gas nozzle 25c, and are introduced into the combustion space 25d from the first injection port 25c1. Combustion air is supplied from the combustion air supply pipe 64 to the space 25a1 in the base 25a, passes between the combustion cylinder 25b and the off-gas nozzle 25c, and is introduced into the combustion space 25d from the second injection port 25b2. The anode off gas (or reformed gas) introduced into the combustion space 25d is burned by the combustion air to form a flame 25f. The off-gas nozzle 25c is used not only for off-gas but also for reformed gas that bypasses the fuel cell 10. On the other hand, the combustion fuel is premixed with air and supplied from the combustion air supply pipe 64.

このような構成のバーナ25によれば、第1噴射口25a1から投入されたアノードオフガスまたは改質ガスを、第2噴射口25a2から投入された燃焼用空気で燃焼させる拡散燃焼を行うことができる。さらに、燃焼用燃料を燃焼用空気と予め混合して第2噴射口25a2から投入させて燃焼させる予混合燃焼を行うことができる。   According to the burner 25 having such a configuration, it is possible to perform diffusion combustion in which the anode off-gas or the reformed gas introduced from the first injection port 25a1 is burned by the combustion air input from the second injection port 25a2. . Further, it is possible to perform premixed combustion in which combustion fuel is mixed with combustion air in advance and injected from the second injection port 25a2 for combustion.

点火用電極25gは、基部25aの上板部を貫通し仕切り板25b1を貫通している。点火用電極25gの先端部分は燃焼空間25dまで延びており、オフガスノズル25cの先端部分に火花が飛ぶ距離をおいて配置されている。点火用電力25gは基部25aの上板部および仕切り板25b1の貫通部分にて絶縁して固定されており、点火用電極25gの先端部分からオフガスノズル25cに火花が飛ぶようになっている。点火用電極25gは制御装置30の指令によって火花が飛ぶように制御されている。バーナ25は、制御装置30の指令に応じて点火用電極25gにより着火されるものである。   The ignition electrode 25g penetrates the upper plate portion of the base portion 25a and penetrates the partition plate 25b1. The front end portion of the ignition electrode 25g extends to the combustion space 25d, and is arranged at a distance where sparks fly to the front end portion of the off-gas nozzle 25c. The ignition power 25g is insulated and fixed at the upper plate portion of the base portion 25a and the penetrating portion of the partition plate 25b1, and sparks fly from the tip portion of the ignition electrode 25g to the off-gas nozzle 25c. The ignition electrode 25g is controlled by a command from the control device 30 so that a spark can fly. The burner 25 is ignited by the ignition electrode 25g in accordance with a command from the control device 30.

バーナ25に供給された燃焼用燃料、改質ガスまたはアノードオフガス(これらは可燃ガスであり、バーナ用燃料ガスである。)は、バーナ25に供給された燃焼用空気によって燃焼されて、高温の燃焼ガスが発生する。この燃焼ガスは、図1に示すように、バーナ25と改質部21との間、改質部21と断熱部29との間および断熱部29と蒸発部28との間に形成されて改質部21や蒸発部28を加熱するように配設された燃焼ガス流路26を流通し、排気管81を通って燃焼排ガスとして外部に排出される。燃焼ガス流路26は折り返し流路である。燃焼ガスは改質部21の改質触媒21aを活性温度域となるように加熱し、蒸発部28を水蒸気生成するために加熱する。   Combustion fuel, reformed gas, or anode off-gas supplied to the burner 25 (these are combustible gas and burner fuel gas) are combusted by the combustion air supplied to the burner 25 and are heated to a high temperature. Combustion gas is generated. As shown in FIG. 1, this combustion gas is formed between the burner 25 and the reforming unit 21, between the reforming unit 21 and the heat insulating unit 29, and between the heat insulating unit 29 and the evaporation unit 28. The gas flows through the combustion gas passage 26 disposed so as to heat the mass portion 21 and the evaporation portion 28, and is discharged to the outside through the exhaust pipe 81 as combustion exhaust gas. The combustion gas channel 26 is a folded channel. The combustion gas heats the reforming catalyst 21a of the reforming unit 21 so as to be in the activation temperature range, and heats the evaporation unit 28 to generate water vapor.

なお、燃焼用空気供給管64には、図1に示すように、燃焼用空気ポンプ(燃焼用酸化剤ガス送出手段)65、流量計64aおよび燃焼用空気バルブ66が設けられている。燃焼用空気ポンプ65は大気から燃焼用空気を吸い込みバーナ25に吐出(送出)するものであり、制御装置30の指令に応じてバーナ25に供給する燃焼用空気供給量を調整するものである。流量計64aは、燃焼用空気供給管64を流通する燃焼用空気の単位時間当りの体積または質量を測定するためのものであり、その検出結果は制御装置30に送出されるようになっている。流量計64aは、燃焼用空気ポンプ65の吐出側に設けられているので、燃焼用空気ポンプ65から送出された燃焼用空気の送出量を検出する送出量検出手段である。燃焼用空気バルブ66は、制御装置30の指令に応じて燃焼用空気供給管64を開閉するものである。   As shown in FIG. 1, the combustion air supply pipe 64 is provided with a combustion air pump (combustion oxidant gas delivery means) 65, a flow meter 64a, and a combustion air valve 66. The combustion air pump 65 sucks combustion air from the atmosphere and discharges (sends) the combustion air to the burner 25, and adjusts the amount of combustion air supplied to the burner 25 in accordance with a command from the control device 30. The flow meter 64 a is for measuring the volume or mass of the combustion air flowing through the combustion air supply pipe 64 per unit time, and the detection result is sent to the control device 30. . Since the flow meter 64 a is provided on the discharge side of the combustion air pump 65, the flow meter 64 a is a delivery amount detection means for detecting the delivery amount of the combustion air sent from the combustion air pump 65. The combustion air valve 66 opens and closes the combustion air supply pipe 64 in accordance with a command from the control device 30.

蒸発部28は、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成して冷却部22を介して改質部21に供給するものである。蒸発部28は、円筒状に形成されて燃焼ガス流路26(最外側の燃焼ガス流路)の外周壁を覆って当接して設けられている。   The evaporation unit 28 evaporates the supplied reforming water to generate water vapor, and supplies it to the reforming unit 21 via the cooling unit 22. The evaporating section 28 is formed in a cylindrical shape so as to cover and contact the outer peripheral wall of the combustion gas passage 26 (outermost combustion gas passage).

この蒸発部28の下部(例えば側壁面下部、底面)には改質水タンク(図示省略)に接続された給水管52が接続されている。蒸発部28の上部(例えば側壁面上部)には水蒸気供給管51が接続されている。改質水タンクから導入された改質水は、蒸発部28内を流通する途中にて燃焼ガスからの熱およびCO浄化部24からの熱によって加熱されて、水蒸気となって水蒸気供給管51および冷却部22を介して改質部21へ導出するようになっている。なお、給水管52には、上流から順番に改質水ポンプ53および改質水バルブ54が設けられている。改質水ポンプ53は、蒸発部28に改質水を供給するとともにその改質水供給量を調整するものである。改質水バルブ54は給水管52を開閉するものである。   A water supply pipe 52 connected to a reforming water tank (not shown) is connected to a lower portion (for example, a lower portion of the side wall surface and a bottom surface) of the evaporation section 28. A steam supply pipe 51 is connected to the upper part of the evaporation unit 28 (for example, the upper part of the side wall surface). The reformed water introduced from the reformed water tank is heated by the heat from the combustion gas and the heat from the CO purifying unit 24 in the course of flowing through the evaporation unit 28 to become water vapor and the steam supply pipe 51 and It is led out to the reforming unit 21 via the cooling unit 22. The water supply pipe 52 is provided with a reforming water pump 53 and a reforming water valve 54 in order from the upstream. The reforming water pump 53 supplies reforming water to the evaporation unit 28 and adjusts the reforming water supply amount. The reforming water valve 54 opens and closes the water supply pipe 52.

また、蒸発部28には、蒸発部28内の温度を検出する温度センサ28aが設けられている。温度センサ28aは蒸発部28内の下流部(出口側)に設けることが望ましい。温度センサ28aは蒸発部28の液体の水が存在する部分よりも出口側に設ける必要がある。具体的には、温度センサ28aは蒸発部28内の水面より上部の部分に設けられている。温度センサ28aは、蒸発部28内の水面より上部に設けられた蒸発部出口や蒸発部出口に近い水蒸気供給管51に設けるようにしてもよい。温度センサ28aの検出結果は制御装置30に送信されている。   In addition, the evaporation unit 28 is provided with a temperature sensor 28 a that detects the temperature in the evaporation unit 28. It is desirable to provide the temperature sensor 28a in the downstream part (exit side) in the evaporation part 28. The temperature sensor 28a needs to be provided on the outlet side of the portion of the evaporation unit 28 where liquid water is present. Specifically, the temperature sensor 28 a is provided in a portion above the water surface in the evaporation unit 28. The temperature sensor 28a may be provided in the vaporizer outlet provided above the water surface in the evaporator 28 or in the steam supply pipe 51 near the evaporator outlet. The detection result of the temperature sensor 28 a is transmitted to the control device 30.

また、燃料電池システムは制御装置30を備えており、この制御装置30には、上述した温度センサ21c,23c,24b,25e,28a、流量計64a、各ポンプ42,53,62,65,68、各バルブ43,45,54,63,66,69,74,75,76、および点火用電極25gが接続されている(図3参照)。制御装置30はマイクロコンピュータ(図示省略)を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、CPU、RAMおよびROM(いずれも図示省略)を備えている。CPUは、温度センサ21c,23c,24b,25e,28aからの温度、流量計64aからの流量などに基づいて、各ポンプ42,53,62,65,68、各バルブ43,45,54,63,66,69,74,75,76、および点火用電極25gを制御することにより、燃料電池システムの運転を制御している。RAMは同プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものであり、ROMは前記プログラムを記憶するものである。   The fuel cell system also includes a control device 30. The control device 30 includes the temperature sensors 21c, 23c, 24b, 25e, and 28a, the flow meter 64a, and the pumps 42, 53, 62, 65, and 68 described above. The valves 43, 45, 54, 63, 66, 69, 74, 75, and 76 and the ignition electrode 25g are connected (see FIG. 3). The control device 30 includes a microcomputer (not shown), and the microcomputer includes an input / output interface, a CPU, a RAM, and a ROM (all not shown) connected through a bus. The CPU, based on the temperature from the temperature sensors 21c, 23c, 24b, 25e, 28a, the flow rate from the flow meter 64a, etc., each pump 42, 53, 62, 65, 68, each valve 43, 45, 54, 63. , 66, 69, 74, 75, 76 and the ignition electrode 25g are controlled to control the operation of the fuel cell system. The RAM temporarily stores variables necessary for executing the program, and the ROM stores the program.

次に、上述した燃料電池システムの作動の概要について一例を挙げて図4にて説明する。制御装置30は、図示しない主電源が投入されると、ステップ100にてプログラムを起動しプログラムをステップ102に進める。制御装置30は、ステップ102において、システムの運転を開始するか否かを判定する。制御装置30は、図示しないスタートスイッチが押されて運転が開始される場合や、運転計画にしたがって運転が開始される場合には、システムの起動指示があったとして、ステップ102で「YES」と判定し、改質装置20の暖機(起動シーケンス)を開始する(ステップ104)。そうでなければ、ステップ102で「NO」の判定を繰り返し実行する。   Next, an outline of the operation of the fuel cell system described above will be described with reference to FIG. When main power (not shown) is turned on, control device 30 starts the program at step 100 and advances the program to step 102. In step 102, the control device 30 determines whether or not to start operation of the system. When the start switch (not shown) is pressed and the operation is started, or when the operation is started according to the operation plan, the control device 30 determines “YES” in step 102 as an instruction to start the system. The warming-up (startup sequence) of the reformer 20 is started (step 104). Otherwise, the determination of “NO” is repeatedly executed at step 102.

起動シーケンスは、燃料電池システム、改質装置20の運転を開始させて起動運転(暖機運転)を行う起動制御である。起動運転(暖機運転)は、改質装置20を暖機する運転、すなわち改質部21、COシフト部23およびCO浄化部24の各触媒21b,23b,24aを活性温度域まで暖機する運転であり、改質装置20から導出される改質ガス中の一酸化炭素濃度を所定濃度以下まで低減してその改質ガスを燃料電池10に供給可能(発電運転)になるまで行う運転である。   The start-up sequence is start-up control in which the start-up operation (warm-up operation) is performed by starting the operation of the fuel cell system and the reformer 20. The start-up operation (warm-up operation) is an operation for warming up the reformer 20, that is, warms up the catalysts 21b, 23b, and 24a of the reforming unit 21, the CO shift unit 23, and the CO purification unit 24 to the active temperature range. The operation is performed until the carbon monoxide concentration in the reformed gas derived from the reformer 20 is reduced to a predetermined concentration or less and the reformed gas can be supplied to the fuel cell 10 (power generation operation). is there.

起動シーケンスは、バーナ25の着火から改質装置20の暖機完了までの処理が行われるようになっている。この起動シーケンスは、i)燃焼用燃料によってバーナ25を着火し、ii)燃焼部27が所定温度(300℃)に達したら改質水を投入し、iii)蒸発部28で水蒸気が生成開始したら改質用燃料を投入して燃焼用燃料によるバーナ25の燃焼を改質ガスによる燃焼に切り替え、iv)COシフト部23以降を暖機する。   In the startup sequence, processing from ignition of the burner 25 to completion of warming up of the reformer 20 is performed. In this starting sequence, i) the burner 25 is ignited by the fuel for combustion, ii) the reforming water is introduced when the combustion unit 27 reaches a predetermined temperature (300 ° C.), and iii) when the vaporization unit 28 starts generating steam. The reforming fuel is introduced to switch the combustion of the burner 25 by the combustion fuel to the combustion by the reformed gas. Iv) The CO shift unit 23 and the subsequent parts are warmed up.

制御装置30は、起動指示があると、ステップ104において、起動シーケンスを開始する。すなわち、制御装置30は、燃焼用空気バルブ66を開いて燃焼用空気ポンプ65を駆動して、燃焼用空気をバーナ25に供給する。そして、制御装置30は、バーナ25の点火用電極25gに通電する。さらに、制御装置30は、燃焼用燃料バルブ45を開いて燃料ポンプ42を駆動して、燃焼用燃料をバーナ25に供給する。これにより、バーナ25が着火する。その後、制御装置30は、上述した起動シーケンスのii)以降の処理を実行する。   When there is an activation instruction, the control device 30 starts an activation sequence in step 104. That is, the control device 30 opens the combustion air valve 66 and drives the combustion air pump 65 to supply the combustion air to the burner 25. Then, the control device 30 energizes the ignition electrode 25g of the burner 25. Further, the control device 30 opens the combustion fuel valve 45 and drives the fuel pump 42 to supply the combustion fuel to the burner 25. Thereby, the burner 25 is ignited. Thereafter, the control device 30 executes the processes after ii) of the above-described activation sequence.

制御装置30は、バーナ25が着火すると、ステップ106において、蒸発部28で水蒸気の発生の有無を検知(判定)する。制御装置30は、蒸発部28の温度を検出しその温度(蒸発部温度T1)が所定温度T1−a(例えば100℃)より大きければ水蒸気が発生したことを検知し、そうでなければ検知しない。水蒸気が生成前は、蒸発部温度T1は所定温度T1−a以下であるため、水蒸気は発生していないので、制御装置30は、ステップ106で「YES」と判定し、起動シーケンスを継続する(ステップ108)。   When the burner 25 ignites, the control device 30 detects (determines) whether or not water vapor is generated in the evaporation unit 28 in step 106. The control device 30 detects the temperature of the evaporation unit 28, and detects that water vapor is generated if the temperature (evaporation unit temperature T1) is higher than a predetermined temperature T1-a (for example, 100 ° C.). . Before the water vapor is generated, the evaporation unit temperature T1 is equal to or lower than the predetermined temperature T1-a, and therefore no water vapor is generated. Therefore, the control device 30 determines “YES” in step 106 and continues the activation sequence ( Step 108).

制御装置30は、ステップ108において、燃焼部27の温度T3が所定温度(例えば300℃)に達したら改質水の投入を開始する。このとき、制御装置30は、改質水バルブ54を開いて改質水ポンプ53を駆動させる。さらに制御装置30は、第2改質ガスバルブ76も開いて改質装置20(CO浄化部24)をバーナ25と連通させひいては大気に連通させる。これにより、蒸発部28から改質部21に水蒸気が供給され始めると、その水蒸気は、冷却部22、COシフト部23、CO浄化部24を通って、バイパス管73を経由してバーナ25に供給され、燃焼ガス流路26および排気管81を通って外部に排出される。   In step 108, the control device 30 starts to add reforming water when the temperature T3 of the combustion unit 27 reaches a predetermined temperature (for example, 300 ° C.). At this time, the control device 30 opens the reforming water valve 54 and drives the reforming water pump 53. Further, the control device 30 also opens the second reformed gas valve 76 to allow the reforming device 20 (CO purification unit 24) to communicate with the burner 25 and thus communicate with the atmosphere. As a result, when water vapor starts to be supplied from the evaporation unit 28 to the reforming unit 21, the water vapor passes through the cooling unit 22, the CO shift unit 23, and the CO purification unit 24 to the burner 25 via the bypass pipe 73. The gas is supplied and discharged to the outside through the combustion gas flow path 26 and the exhaust pipe 81.

制御装置30は、改質水の投入開始後、蒸発部28での水蒸気発生を検知するまで(ステップ106で「YES」の判定を繰り返し)、燃焼用燃料によるバーナ25の燃焼を継続し(断続的に継続する場合もある。)、改質水の投入を継続して、起動シーケンスを継続する(ステップ108)。なお、改質水の投入開始はステップ108でなくステップ104で行うようにしてもよい。ステップ108においては、燃焼用燃料によるバーナ25の燃焼、および改質水の投入を継続する。   The control device 30 continues the combustion of the burner 25 by the fuel for combustion until the generation of water vapor in the evaporation unit 28 is detected after the start of the reforming water (the determination of “YES” is repeated in step 106) (intermittent). The start-up sequence is continued (step 108). It should be noted that the start of charging the reforming water may be performed in step 104 instead of step 108. In step 108, the combustion of the burner 25 by the combustion fuel and the introduction of reforming water are continued.

バーナ25が着火されると、その燃焼ガスは燃焼ガス流路26を通過中に改質部21、蒸発部28およびCO浄化部24を加熱している。したがって、蒸発部温度T1も上昇する。起動シーケンス継続中において、蒸発部温度T1が所定温度T1−aより大きくなれば、制御装置30は、水蒸気が発生したことを検知し、プログラムをステップ110に進める。すなわち制御装置30は、改質水の投入開始後、蒸発部28での水蒸気発生を検知すると(ステップ106で「NO」と判定し)、プログラムをステップ110に進める。   When the burner 25 is ignited, the combustion gas heats the reforming unit 21, the evaporation unit 28, and the CO purification unit 24 while passing through the combustion gas channel 26. Therefore, the evaporator temperature T1 also increases. If the evaporation part temperature T1 becomes higher than the predetermined temperature T1-a during the startup sequence, the control device 30 detects that water vapor has been generated and advances the program to step 110. That is, when the controller 30 detects the generation of water vapor in the evaporating unit 28 after starting the introduction of the reforming water (determined “NO” in step 106), the control device 30 advances the program to step 110.

制御装置30は、ステップ110において、バーナ25での燃焼を停止するとともに燃焼部27を燃焼用空気でパージする(燃焼用空気パージモード)。具体的には、制御装置30は、燃料ポンプ42の駆動を停止し燃焼用燃料バルブ45を閉じてバーナ25への燃焼用燃料の供給を停止するとともに、燃焼用空気バルブ66を開いたままに維持し燃焼用空気ポンプ65の駆動を継続してバーナ25への燃焼用空気の供給を継続する。本実施形態の場合、燃焼用空気の供給量はそれまでの供給量(供給量A−0)より多い値(供給量はA−1である)に設定してある。供給量を多くすることで、燃焼部27を効率的にパージするとともに改質部21の熱を蒸発部28に効率よく移動させることができる。なお、このときの改質水の供給量は供給量W−1に維持されている。また、改質部21はバーナ25を通って大気に連通している(開放されている)。   In step 110, the control device 30 stops combustion in the burner 25 and purges the combustion unit 27 with combustion air (combustion air purge mode). Specifically, the control device 30 stops driving the fuel pump 42, closes the combustion fuel valve 45, stops the supply of the fuel for combustion to the burner 25, and keeps the combustion air valve 66 open. The combustion air pump 65 is continuously driven and the combustion air supply to the burner 25 is continued. In the present embodiment, the supply amount of combustion air is set to a value (the supply amount is A-1) larger than the supply amount (supply amount A-0). By increasing the supply amount, the combustion unit 27 can be efficiently purged and the heat of the reforming unit 21 can be efficiently transferred to the evaporation unit 28. In addition, the supply amount of the reforming water at this time is maintained at the supply amount W-1. The reforming unit 21 communicates with the atmosphere through the burner 25 (opened).

制御装置30は、水蒸気発生を検知した時点から所定時間ΔTM−aが経過するまで前述した燃焼用空気パージモードを継続する(ステップ112で「NO」の判定を繰り返す。)。所定時間ΔTM−aは、蒸発部28で生成された水蒸気の最初(先端)の部分が、少なくともバーナ25を通過するまでの時間に相当する値に設定されている。これによれば、水蒸気の発生検知時点から所定時間ΔTM−aだけ経過すれば、生成された水蒸気が、燃料電池システムの運転停止中に改質装置20内に存在する気体(本実施形態においては、停止運転で封入されもしくはパージに使用された改質用燃料を主成分とする気体)、すなわち蒸発部28内からバイパス管73の第2改質ガスバルブ76までに残存(残留)する改質用燃料を主成分とする気体を、バーナ25から燃焼ガス流路26に排出しひいては外部に排出する。   The control device 30 continues the combustion air purge mode described above until the predetermined time ΔTM-a has elapsed from the time when the generation of water vapor is detected (the determination of “NO” is repeated in step 112). The predetermined time ΔTM-a is set to a value corresponding to the time until the first (tip) portion of the water vapor generated in the evaporation section 28 passes through the burner 25 at least. According to this, when a predetermined time ΔTM-a has elapsed since the detection of the generation of water vapor, the generated water vapor is a gas (in the present embodiment, present in the reformer 20 while the fuel cell system is shut down). , Gas mainly composed of reforming fuel enclosed or used for purging in the stop operation), that is, for reforming remaining (residual) from the inside of the evaporation section 28 to the second reformed gas valve 76 of the bypass pipe 73. A gas containing fuel as a main component is discharged from the burner 25 to the combustion gas passage 26 and then discharged to the outside.

なお、制御装置30は、ステップ112において、燃焼用空気パージモードが開始された時点すなわち蒸発部28での水蒸気発生を検知した時点からの経過時間ΔTMが所定時間ΔTM−a以上であるか否かを判定する。   In step 112, the control device 30 determines whether or not the elapsed time ΔTM from the time when the combustion air purge mode is started, that is, when the generation of water vapor in the evaporator 28 is detected is equal to or longer than the predetermined time ΔTM-a. Determine.

制御装置30は、水蒸気発生を検知した時点から所定時間ΔTM−aが経過すると(ステップ112で「YES」と判定する。)、燃焼用空気パージモードを終了し起動シーケンスを再開しバーナ25の再着火を開始する(ステップ114)。具体的には、制御装置30は、改質水の供給(供給量W−1)を継続し燃焼用空気の供給量をA−1からA−0に減少させ、所定時間ΔTM−aが経過した時点から改質用燃料の投入を開始するとともに点火用電極25gへの通電を開始する。   When a predetermined time ΔTM-a has elapsed from the time when the generation of water vapor is detected (determined as “YES” in step 112), the control device 30 ends the combustion air purge mode, restarts the start-up sequence, and restarts the burner 25. Ignition is started (step 114). Specifically, the control device 30 continues to supply the reforming water (supply amount W-1) to decrease the supply amount of combustion air from A-1 to A-0, and the predetermined time ΔTM-a has elapsed. At this point, the reforming fuel starts to be fed and the energization to the ignition electrode 25g is started.

改質用燃料の改質部21への投入が開始されると、改質部21では上述した改質反応により改質ガスの生成が開始され、生成された改質ガスはバイパス管76経由でバーナ25に供給される。なお、改質用燃料の投入開始から改質ガスが燃焼空間25dに流入するまでには、改質用燃料が改質部21に流入するのに必要な時間と、改質部21で生成された改質ガスがバーナ25の燃焼空間25dに流入するのに必要な時間との合計時間が少なくともかかる。したがって、バーナ25で再着火するのは、改質用燃料の投入開始時点から前述した合計時間だけ少なくとも経過した時点である。   When charging of the reforming fuel into the reforming unit 21 is started, generation of reformed gas is started in the reforming unit 21 by the reforming reaction described above, and the generated reformed gas passes through the bypass pipe 76. It is supplied to the burner 25. Note that the time required for the reforming fuel to flow into the reforming unit 21 and the reformed gas generated in the reforming unit 21 from when the reforming fuel is started to flow into the combustion space 25d. It takes at least the total time with the time required for the reformed gas to flow into the combustion space 25d of the burner 25. Therefore, the ignition by the burner 25 is performed at least when the above-mentioned total time has elapsed since the start of the charging of the reforming fuel.

このように、改質用燃料の投入によって改質ガスの生成と、その改質ガスによるバーナ25の再着火による燃焼とによって改質装置20、すなわち改質部21、COシフト部23、CO浄化部24の暖機が行われる。   As described above, the reformer 20, that is, the reforming unit 21, the CO shift unit 23, and the CO purifier is generated by generating the reformed gas by supplying the reforming fuel and burning by reignition of the burner 25 by the reformed gas. The part 24 is warmed up.

制御装置30は、起動シーケンスの完了(暖機運転の完了)を、COシフト部23、CO浄化部24の各温度(いずれかの温度でもよい。)に基づいて判断する。制御装置30は、COシフト部23、CO浄化部24の各温度(いずれかの温度でもよい。)が所定温度以上となれば、改質ガス中の一酸化炭素濃度が所定の濃度以下となったとして、起動シーケンスが完了したと判定する。   The control device 30 determines completion of the start-up sequence (completion of warm-up operation) based on the temperatures (any temperature) of the CO shift unit 23 and the CO purification unit 24. When the temperature of each of the CO shift unit 23 and the CO purification unit 24 (any temperature) is equal to or higher than a predetermined temperature, the control device 30 causes the carbon monoxide concentration in the reformed gas to be equal to or lower than the predetermined concentration. As a result, it is determined that the activation sequence has been completed.

制御装置30は、起動シーケンスが完了したと判定すると(ステップ116で「YES」と判定する)、発電運転を開始する(ステップ118)。具体的には、制御装置30は、第1改質ガスバルブ74およびオフガスバルブ75を開き第2改質ガスバルブ76を閉じてCO浄化部24を燃料電池10の燃料極11の導入口に接続するとともに燃料極11の導出口をバーナ25に接続する。発電運転中には、制御装置30は、最大出力以下の範囲でユーザー負荷に追従するように発電を行うようになっている。   If control device 30 determines that the startup sequence has been completed (determined as “YES” in step 116), it starts power generation operation (step 118). Specifically, the control device 30 opens the first reformed gas valve 74 and the off-gas valve 75 and closes the second reformed gas valve 76 to connect the CO purification unit 24 to the inlet of the fuel electrode 11 of the fuel cell 10. The outlet of the fuel electrode 11 is connected to the burner 25. During the power generation operation, the control device 30 generates power so as to follow the user load within a range of the maximum output or less.

発電運転中の燃料電池システムにおいて、図示しないストップスイッチが押されて運転が停止される場合や、運転計画にしたがって運転が停止される場合には、システムの停止指示があったとして、制御装置30は、ステップ120で「YES」と判定し、停止運転を行う(ステップ122)。制御装置30は、燃料ポンプ42の駆動を停止し改質用燃料の供給を停止し、改質用燃料バルブ43を閉じる。制御装置30は、改質水ポンプ53の駆動を停止し改質水の供給を停止し、改質水バルブ54を閉じる。制御装置30は、酸化用空気ポンプ62の駆動を停止し酸化用空気の供給を停止し、酸化用空気バルブ63を閉じる。制御装置30は、燃焼用空気パージにて改質部21等の温度を所定温度に冷却後に燃焼用空気ポンプ65の駆動を停止し燃焼用空気の供給を停止し、燃焼用空気バルブ66を閉じる。そして、制御装置30は、第1改質ガスバルブ74、オフガスバルブ75、第2改質ガスバルブ76を閉じる。これにより、燃料電池10の発電が停止される。   In a fuel cell system during power generation operation, when a stop switch (not shown) is pressed and the operation is stopped, or when the operation is stopped according to the operation plan, it is determined that there is an instruction to stop the system, and the control device 30 Determines “YES” in step 120 and performs a stop operation (step 122). The control device 30 stops driving the fuel pump 42, stops the supply of reforming fuel, and closes the reforming fuel valve 43. The control device 30 stops the driving of the reforming water pump 53, stops the supply of the reforming water, and closes the reforming water valve 54. The control device 30 stops the driving of the oxidizing air pump 62, stops the supply of the oxidizing air, and closes the oxidizing air valve 63. The control device 30 stops the driving of the combustion air pump 65 after cooling the temperature of the reforming unit 21 and the like to a predetermined temperature by the combustion air purge, stops the supply of the combustion air, and closes the combustion air valve 66. . Then, the control device 30 closes the first reformed gas valve 74, the offgas valve 75, and the second reformed gas valve 76. Thereby, the power generation of the fuel cell 10 is stopped.

その後、改質装置20が降温して内部が負圧になったところで、改質用燃料バルブ43を開いて燃料ポンプ42を駆動して、改質用燃料を改質装置20に供給する。これにより、改質装置20内は改質用燃料で封入される。また、この封入の代わりに改質装置20を改質用燃料でパージするようにしてもよい。何れの場合も燃料電池システムの停止中において改質装置20内は改質用燃料で満たされるので触媒などを酸化雰囲気状態から保護することができる。   Thereafter, when the temperature of the reforming apparatus 20 is lowered and the inside becomes a negative pressure, the reforming fuel valve 43 is opened and the fuel pump 42 is driven to supply the reforming fuel to the reforming apparatus 20. Thereby, the inside of the reformer 20 is sealed with the reforming fuel. Further, instead of this sealing, the reformer 20 may be purged with reforming fuel. In any case, since the inside of the reformer 20 is filled with the reforming fuel while the fuel cell system is stopped, the catalyst and the like can be protected from the oxidizing atmosphere.

さらに、バーナ25の吹き消え検知(判定)について図5〜図7を参照して詳述する。制御装置30は、バーナ25に燃焼用空気を送出する燃焼用空気ポンプ65の目標送出量を設定(導出)する。制御装置30は、図示しない主電源が投入されると、図5に示すステップ200にてプログラムを起動し、所定の短時間毎にステップ202の処理を実行する。制御装置30は、ステップ202において、目標送出量を設定する。   Furthermore, blow-off detection (determination) of the burner 25 will be described in detail with reference to FIGS. The control device 30 sets (derived) a target delivery amount of the combustion air pump 65 that sends combustion air to the burner 25. When the main power supply (not shown) is turned on, the control device 30 starts the program in step 200 shown in FIG. 5 and executes the processing of step 202 every predetermined short time. In step 202, the control device 30 sets a target delivery amount.

起動運転モードにおいては、バーナ25が燃焼中か、燃焼停止中(吹き消え中)かに基づいて目標送出量が設定される。燃焼停止中(吹き消え中)の目標送出量(例えば上述した供給量A−1)は、燃焼中の目標送出量(例えば上述した供給量A−0)より大きい値に設定されている。いずれの目標送出量も、制御装置30に予め記憶されている。
発電運転モードにおいては、消費電力すなわち改質用燃料の投入量に基づいて目標送出量が設定される。
In the start-up operation mode, the target delivery amount is set based on whether the burner 25 is in combustion or is in a state where combustion is stopped (blown out). The target delivery amount (for example, the supply amount A-1 described above) while combustion is stopped (blow-off) is set to a value larger than the target delivery amount during combustion (for example, the supply amount A-0 described above). Any target delivery amount is stored in the control device 30 in advance.
In the power generation operation mode, the target delivery amount is set based on the power consumption, that is, the amount of reforming fuel input.

次に、制御装置30は、燃焼用空気ポンプ65をフィードバック制御により駆動する。すなわち、燃焼用ポンプ65の実際の送出量(実測送出量)が目標送出量となるように燃焼用ポンプ65を駆動させる。制御装置30は、図示しない主電源が投入されると、図6に示すステップ300にてプログラムを起動し、所定の短時間毎にステップ302以降の処理を実行する。制御装置30は、ステップ302において、設定された目標送出量を読み込み、ステップ304において、流量計64aが測定した燃焼用空気の実際の流量(実流量)を読み込む。流量計64aが測定した実流量は、実測送出量と等しいものとする。流量計64aが燃焼用空気65の吐出口の近くに設置されているからである。   Next, the control device 30 drives the combustion air pump 65 by feedback control. That is, the combustion pump 65 is driven so that the actual delivery amount (actual delivery amount) of the combustion pump 65 becomes the target delivery amount. When the main power supply (not shown) is turned on, the control device 30 starts the program at step 300 shown in FIG. 6 and executes the processing after step 302 every predetermined short time. In step 302, the control device 30 reads the set target delivery amount, and in step 304, reads the actual flow rate (actual flow rate) of the combustion air measured by the flow meter 64a. It is assumed that the actual flow rate measured by the flow meter 64a is equal to the actually measured delivery amount. This is because the flow meter 64 a is installed near the discharge port of the combustion air 65.

制御装置30は、実流量が目標送出量と等しい場合には、燃焼用空気ポンプ65にそのときの送出量を維持する旨の指示を出す(ステップ308)。制御装置30は、実流量が目標送出量より小さい場合には、燃焼用空気ポンプ65に送出量を増大する旨の指示を出す(ステップ310)。増大量は所定値に設定されている。すなわち指示値を所定値だけ増大させる。制御装置30は、実流量が目標送出量より大きい場合には、燃焼用空気ポンプ65に送出量を減少する旨の指示を出す(ステップ312)。減少量は所定値に設定されている。すなわち指示値を所定値だけ減少させる。   When the actual flow rate is equal to the target delivery amount, the control device 30 instructs the combustion air pump 65 to maintain the delivery amount at that time (step 308). When the actual flow rate is smaller than the target delivery amount, the control device 30 instructs the combustion air pump 65 to increase the delivery amount (step 310). The increase amount is set to a predetermined value. That is, the instruction value is increased by a predetermined value. When the actual flow rate is larger than the target delivery amount, the control device 30 instructs the combustion air pump 65 to reduce the delivery amount (step 312). The decrease amount is set to a predetermined value. That is, the indicated value is decreased by a predetermined value.

このように、制御装置30は、流量計64aによって実際に検出された実測送出量と燃焼用空気ポンプ65の目標送出量に基づいて、燃焼用空気ポンプ65への制御指示値(単に指示値ともいう。)を導出する(指示値導出手段)。   In this manner, the control device 30 controls the control command value (simply the command value) to the combustion air pump 65 based on the actually measured delivery amount actually detected by the flow meter 64a and the target delivery amount of the combustion air pump 65. (Indicated value deriving means).

そして、制御装置30は、バーナ25の吹き消えの検知処理を行う。最初に起動運転中における吹き消え検知について図7を参照して説明する。制御装置30は、図示しない主電源が投入されると、図7に示すステップ400にてプログラムを起動し、所定の短時間毎にステップ402以降の処理を実行する。制御装置30は、ステップ402において、バーナ25に対する燃焼指示があるか否かを判定する。燃焼指示は、バーナ25を燃焼させるべく出される指示である。この燃焼指示は、例えば、起動運転モードにおいて、起動指示とともに出されたり、再着火のときに出される。ただし、燃焼用空気パージモードにおいては、燃焼指示は出されない。   And the control apparatus 30 performs the blow-off detection process of the burner 25. FIG. First, blow-off detection during start-up operation will be described with reference to FIG. When the main power supply (not shown) is turned on, the control device 30 starts the program at step 400 shown in FIG. 7, and executes the processing after step 402 every predetermined short time. In step 402, control device 30 determines whether there is a combustion instruction for burner 25. The combustion instruction is an instruction issued to burn the burner 25. For example, this combustion instruction is issued together with the start instruction in the start operation mode, or is issued at the time of re-ignition. However, no combustion instruction is issued in the combustion air purge mode.

燃焼用空気パージモードや停止運転モードにおいては、バーナ25を燃焼させる必要はないため、燃焼指示は出されないので、制御装置30は、ステップ402で「NO」と判定し、プログラムをステップ412に進めて、本フローチャートを一旦終了する。一方、起動運転モードでバーナ25を燃焼させる場合や、発電運転モードにおいては、バーナ25を燃焼させるべく燃焼指示が出されるので、制御装置30は、ステップ402で「YES」と判定し、プログラムをステップ404に進める。   In the combustion air purge mode and the stop operation mode, since it is not necessary to burn the burner 25, no combustion instruction is issued. Therefore, the control device 30 determines “NO” in step 402, and advances the program to step 412. This flowchart is temporarily ended. On the other hand, in the case where the burner 25 is burned in the start-up operation mode or in the power generation operation mode, a combustion instruction is issued to burn the burner 25. Therefore, the control device 30 determines “YES” in step 402 and executes the program. Proceed to step 404.

制御装置30は、吹き消え検知中には、燃焼用空気ポンプ65の目標送出量を一定に維持するかまたは所定量増大させることで、燃焼用空気ポンプ65の送出量を一定に維持させるかまたは増大させる(ステップ404)。そして、制御装置30は、バーナ25の前後における圧力損失減少の検知、すなわちバーナ25の吹き消えの検知を行う。なお、燃焼用空気ポンプ65の送出量は増大させるが、燃焼用燃料などのバーナ用燃料ガスの供給量は変化させないでそれまでの供給量を維持する。また、この吹き消え検知処理は、バーナ25が着火された後、火炎が安定してから行うことが望ましい。また、一定に維持するとは、吹き消え検知開始直前の目標送出量をそのまま維持することをいう。また、増大させる所定量は、バーナ25が吹き消えることにより増大する実流量より小さい値に設定されるのが望ましい。大きい値に設定した場合には、フィードバック制御により指示値が増大される恐れがあるからである。   During the blow-off detection, the control device 30 keeps the target delivery amount of the combustion air pump 65 constant or increases it by a predetermined amount so as to keep the delivery amount of the combustion air pump 65 constant or Increase (step 404). Then, the control device 30 detects the pressure loss reduction before and after the burner 25, that is, detects the blow-off of the burner 25. Although the delivery amount of the combustion air pump 65 is increased, the supply amount of the burner fuel gas such as the combustion fuel is not changed, and the supply amount up to that is maintained. Further, it is desirable that the blow-off detection process is performed after the flame is stabilized after the burner 25 is ignited. Moreover, maintaining constant means maintaining the target sending amount just before the start of blow-off detection. Further, it is desirable that the predetermined amount to be increased is set to a value smaller than the actual flow rate that increases when the burner 25 blows off. This is because if the value is set to a large value, the instruction value may be increased by feedback control.

制御装置30は、起動運転中、目標送出量が一定に維持されているか所定の上昇率以内の増大制御時に燃焼部温度が下降し、かつ燃焼用空気ポンプ65への指示値が減少していると吹き消えと判定する。   During the start-up operation, the control device 30 keeps the target delivery amount constant or increases the combustion part temperature during the increase control within a predetermined rate of increase, and the instruction value to the combustion air pump 65 decreases. Judged to blow out.

すなわち、制御装置30は、ステップ405では、後述するステップ504と同様に、温度センサ25eによって検出された燃焼部27の温度を読み込み、その読み込んだ温度に基づいて燃焼部27の温度が一旦下降(低下)したか否かを判定する。制御装置30は、一旦下降した場合に「YES」と判定し、プログラムをステップ406に進め、そうでなければ「NO」と判定し、プログラムをステップ410に進める。   That is, in step 405, the controller 30 reads the temperature of the combustion unit 27 detected by the temperature sensor 25e in step 405, and the temperature of the combustion unit 27 temporarily decreases based on the read temperature (step 405). It is determined whether or not (decrease). Control device 30 determines “YES” when it descends, advances the program to step 406, otherwise determines “NO”, and advances the program to step 410.

制御装置30は、ステップ406において、燃焼用空気ポンプ65への指示値が減少しているか否かを判定することで、バーナ25の前後における圧力損失が減少したことを検知(判定)する。例えば、前回読み込んだ指示値と今回読み込んだ指示値を比較し、今回の指示値が小さい場合には指示値が減少したと判定する。燃焼用空気ポンプ65への指示値が減少している場合、制御装置30は、ステップ406で「YES」と判定し、すなわち、バーナ25の前後における圧力損失が減少したことを検知(判定)する(圧力損失減少検知手段)。ひいては、制御装置30は、ステップ408において、バーナ25が吹き消えたと判定する(吹き消え検知手段)。一方、燃焼用空気ポンプ65への指示値が減少していない場合、制御装置30は、ステップ406で「NO」と判定し、すなわち、バーナ25の前後における圧力損失が減少していないことを検知(判定)する。ひいては、制御装置30は、ステップ410において、バーナ25が吹き消えていないと判定する。   In step 406, the control device 30 detects (determines) that the pressure loss before and after the burner 25 has decreased by determining whether or not the indicated value to the combustion air pump 65 has decreased. For example, the instruction value read last time is compared with the instruction value read this time, and if the current instruction value is small, it is determined that the instruction value has decreased. When the indicated value to the combustion air pump 65 has decreased, the control device 30 determines “YES” in step 406, that is, detects (determines) that the pressure loss before and after the burner 25 has decreased. (Pressure loss reduction detection means). Eventually, the control device 30 determines in step 408 that the burner 25 has been blown off (blow-off detection means). On the other hand, if the indicated value to the combustion air pump 65 has not decreased, the control device 30 determines “NO” in step 406, that is, detects that the pressure loss before and after the burner 25 has not decreased. (judge. As a result, the control apparatus 30 determines in step 410 that the burner 25 is not blown out.

すなわち、制御装置30は、燃焼用空気の送出量をフィードバック制御している結果、燃焼用空気ポンプ65の指示値が減少すれば、バーナ25の火炎が消えることで、バーナ25の前後における圧力損失が減少していると判定し、バーナ25が吹き消えた旨を検知する。一方、燃焼用空気ポンプ65の指示値が減少していなければ、バーナ25の火炎は維持されており、バーナ25の前後における圧力損失が減少していないと判定し、バーナ25が吹き消えていない旨を検知する。   That is, as a result of feedback control of the amount of combustion air delivered, the control device 30 causes the flame of the burner 25 to disappear if the indicated value of the combustion air pump 65 decreases, thereby causing a pressure loss before and after the burner 25. Is determined to have decreased, and it is detected that the burner 25 has blown off. On the other hand, if the indicated value of the combustion air pump 65 has not decreased, it is determined that the flame of the burner 25 is maintained, the pressure loss before and after the burner 25 has not decreased, and the burner 25 has not blown out. Detect the effect.

これは以下の理由による。バーナ25が燃焼中であれば、バーナ25にはバーナ用燃料ガス(少なくともアノードオフガス)が供給されるとともに燃焼用空気が燃焼用空気ポンプ65によって送出され、バーナ25で燃焼(火炎)による圧力が生じているため、バーナ25の前後において大きい圧力損失が発生している。一方、燃焼中のバーナ25が吹き消えると、バーナ25で燃焼(火炎)がなくなるため、バーナ25の前後における圧力損失はそれまでと比べて急激に減少する。すなわち、燃焼用空気ポンプ65とバーナ25の間に存在した比較的圧力の高い燃焼用空気がバーナ25に向けて勢い良く流れる。したがって、流量計64aによって測定される実流量はそれまでより大きい値となる。すると、目標送出量より実流量が大きくなる。また、燃焼用空気ポンプ65への制御指示値はフィードバック制御されているので、目標送出量より実流量が大きくなれば、指示値は減少される。   This is due to the following reason. If the burner 25 is in combustion, the burner fuel gas (at least the anode off-gas) is supplied to the burner 25 and combustion air is sent out by the combustion air pump 65, and the pressure due to combustion (flame) in the burner 25 is increased. Because of this, a large pressure loss occurs before and after the burner 25. On the other hand, if the burning burner 25 is blown off, combustion (flame) disappears in the burner 25, so that the pressure loss before and after the burner 25 decreases more rapidly than before. That is, the combustion air having a relatively high pressure that exists between the combustion air pump 65 and the burner 25 flows toward the burner 25 vigorously. Therefore, the actual flow rate measured by the flow meter 64a is a larger value than before. Then, the actual flow rate becomes larger than the target delivery amount. Further, since the control instruction value to the combustion air pump 65 is feedback-controlled, the instruction value is decreased if the actual flow rate becomes larger than the target delivery amount.

次に、発電運転中における吹き消え検知について図8を参照して説明する。基本的には、起動運転中における吹き消え検知と同様の処理であり、同一の処理については同一符号を付してその説明を省略する。なお、発電運転中における吹き消え検知は、発電の変動時に行うのは望ましくなく、発電量を一定に維持して行うことが望ましい。   Next, blow-off detection during power generation operation will be described with reference to FIG. Basically, the process is the same as the blow-off detection during the start-up operation, and the same process is denoted by the same reference numeral and the description thereof is omitted. Note that the blow-off detection during the power generation operation is not desirably performed when the power generation fluctuates, and is desirably performed while maintaining the power generation amount constant.

図8に示すフローチャートにおいては、図7に示すフローチャートのステップ404の処理に代えて、ステップ502の処理を行っている。   In the flowchart shown in FIG. 8, the process of step 502 is performed instead of the process of step 404 of the flowchart shown in FIG.

制御装置30は、発電運転中、目標送出量が一定に維持されているか所定の上昇率以内の増大制御時に燃焼部温度が下降し、かつ燃焼用空気ポンプ65への指示値が減少していると吹き消えと判定する。   During the power generation operation, the control device 30 keeps the target delivery amount constant or the combustion part temperature decreases during the increase control within a predetermined increase rate, and the indicated value to the combustion air pump 65 decreases. Judged to blow out.

すなわち、制御装置30は、ステップ502では、目標送出量が一定時間(所定時間)固定されているかを判断し、「YES」の場合はステップ504にプログラムを進め、「NO」の場合はプログラムをEND(ステップ412)に進める。このフローは発電運転中に常時実行されているので、ステップ400のSTARTから再度実行される。なお、本実施形態では、ステップ502で目標送出量固定で判断しているが、所定上昇率以内で増大していても良い。また、発電運転中は、目標送出量の状態を検出して判断する。一方、起動運転中は、目標送出量が一定または増大となるように積極的に制御している。   That is, in step 502, the control device 30 determines whether or not the target delivery amount is fixed for a predetermined time (predetermined time). If “YES”, the program proceeds to step 504, and if “NO”, the program is executed. Proceed to END (step 412). Since this flow is always executed during the power generation operation, it is executed again from START in step 400. In this embodiment, it is determined at step 502 that the target delivery amount is fixed, but it may be increased within a predetermined rate of increase. Further, during the power generation operation, the state of the target delivery amount is detected and determined. On the other hand, during the start-up operation, the target delivery amount is actively controlled so as to be constant or increased.

制御装置30は、燃焼用空気ポンプ65の目標送出量が一定時間一定に維持されていた後、燃焼部27の温度が低下した場合に(ステップ502、504でそれぞれ「YES」と判定した場合に)、バーナ25の前後における圧力損失減少の検知、すなわちバーナ25の吹き消えの検知を行う。なお、燃焼用空気ポンプ65の送出量を増大させる場合には、燃焼用燃料などのバーナ用燃料ガスの供給量は変化させないでそれまでの供給量を維持する。また、この吹き消え検知処理は、バーナ25が着火された後、火炎が安定してから行うことが望ましい。また、このときの送出量の増大も、起動運転中の場合と同様に、増大量はバーナ25が吹き消えることにより増大する実流量より小さい値に設定されるのが望ましい。   When the target delivery amount of the combustion air pump 65 is kept constant for a certain period of time and the temperature of the combustion unit 27 decreases (when it is determined “YES” in steps 502 and 504, respectively), the control device 30 ), Pressure loss reduction before and after the burner 25, that is, blow-off detection of the burner 25 is detected. When increasing the delivery amount of the combustion air pump 65, the supply amount of the burner fuel gas such as combustion fuel is not changed, and the supply amount up to that time is maintained. Further, it is desirable that the blow-off detection process is performed after the flame is stabilized after the burner 25 is ignited. Also, the increase in the delivery amount at this time is preferably set to a value smaller than the actual flow rate that increases as the burner 25 blows off, as in the case of the start-up operation.

制御装置30は、ステップ504において、温度センサ25eによって検出された燃焼部27の温度を読み込み、その読み込んだ温度に基づいて燃焼部27の温度が一旦下降(低下)したか否かを判定する。例えば、過去のデータを記憶し、そのデータから一旦下降し再び上昇したか否かを判定する。燃焼部27の温度は、温度センサ21cによって検出された温度(改質部壁面温度)を利用するようにしてもよい。   In step 504, the control device 30 reads the temperature of the combustion unit 27 detected by the temperature sensor 25e, and determines whether or not the temperature of the combustion unit 27 has once decreased (decreased) based on the read temperature. For example, the past data is stored, and it is determined whether or not the data once descends from the data and rises again. As the temperature of the combustion unit 27, the temperature detected by the temperature sensor 21c (the reforming unit wall surface temperature) may be used.

バーナ用燃料ガスの供給量は変化させないで燃焼用空気の送出量を増大させ、その結果燃焼部27の温度は一旦低下することを吹き消え検知の条件とすることで、バーナ25に導入する水蒸気量の変動に伴う圧力損失の変動による影響を抑制することができる。したがって、発電運転中においても吹き消えを検出することができる。   Steam supplied to the burner 25 by increasing the delivery amount of the combustion air without changing the supply amount of the fuel gas for the burner and, as a result, the temperature of the combustion section 27 is once lowered as a condition for detecting blow-off. The influence by the fluctuation | variation of the pressure loss accompanying the fluctuation | variation of quantity can be suppressed. Therefore, blow-off can be detected even during the power generation operation.

上述した実施形態から明らかなように、圧力損失減少検知手段(ステップ406)が、燃料極11からのアノードオフガス、改質ガス、燃焼用燃料が供給されそれらバーナ用可燃ガスを燃焼用空気で燃焼するバーナ25の前後における圧力損失が減少したことを検知する。送出量検出手段(流量計64a)が、燃焼用酸化剤ガス送出手段(燃焼用空気ポンプ65)から送出された燃焼用酸化剤ガスの送出量を検出する。指示値導出手段(図6のフローチャート)が、送出量検出手段(流量計64a)によって実際に検出された実測送出量と燃焼用酸化剤ガス送出手段燃焼用空気ポンプ65の目標送出量に基づいて、燃焼用酸化剤ガス送出手段燃焼用空気ポンプ65への制御指示値を導出する。吹き消え検知手段(ステップ408)が、バーナ25に対して燃焼指示を行っており、目標送出量が増大または一定に維持されているときに、燃焼部27の温度が低下し、かつバーナ25の前後における圧力損失が減少したことを検知した場合にバーナ25が吹き消えたと判定する。ところで、バーナ25が燃焼中であれば、バーナ25にはバーナ用燃料(少なくともアノードオフガス)が供給されるとともに燃焼用酸化剤ガスが燃焼用酸化剤ガス送出手段によって送出され、バーナ25で燃焼(火炎)による圧力が生じているため、バーナ25の前後において大きい圧力損失が発生している。一方、バーナ25が吹き消えると、バーナ25では燃焼による圧力が生じなくなるため、圧力損失は減少する。この現象を利用することにより、バーナ25の前後における圧力損失が減少したことを検知した場合にバーナ25が吹き消えたと判定することができる。したがって、本発明によれば、従来のように専用の吹き消え検知部を設けることなく、すなわちコスト高を招くことなく、バーナ25の吹き消えを確実に検知することができる。   As is clear from the above-described embodiment, the pressure loss reduction detecting means (step 406) is supplied with anode off-gas, reformed gas, and combustion fuel from the fuel electrode 11, and burns the burnable combustible gas with combustion air. It is detected that the pressure loss before and after the burner 25 is reduced. The delivery amount detection means (flow meter 64a) detects the delivery amount of the combustion oxidant gas sent from the combustion oxidant gas delivery means (combustion air pump 65). The instruction value deriving means (flow chart of FIG. 6) is based on the actual delivery amount actually detected by the delivery amount detection means (flow meter 64a) and the target delivery amount of the combustion oxidant gas delivery means combustion air pump 65. Then, the control instruction value to the combustion air pump 65 is derived. When the blow-off detection means (step 408) gives a combustion instruction to the burner 25 and the target delivery amount is increased or kept constant, the temperature of the combustion section 27 decreases and the burner 25 When it is detected that the pressure loss in the front and rear is reduced, it is determined that the burner 25 has blown out. By the way, if the burner 25 is in combustion, the burner fuel (at least the anode off gas) is supplied to the burner 25 and the combustion oxidant gas is sent out by the combustion oxidant gas delivery means and burned in the burner 25 ( A large pressure loss occurs before and after the burner 25 because of the pressure generated by the flame. On the other hand, when the burner 25 is blown off, the pressure due to combustion is not generated in the burner 25, and therefore the pressure loss is reduced. By utilizing this phenomenon, it can be determined that the burner 25 has blown out when it is detected that the pressure loss before and after the burner 25 has decreased. Therefore, according to the present invention, it is possible to reliably detect the blow-off of the burner 25 without providing a dedicated blow-off detection unit as in the prior art, that is, without increasing the cost.

なお、本発明の特徴は、起動運転中でも、発電運転中でも、目標送出量が一定に維持されているか所定上昇率以内の増大制御時に燃焼部温度が下降し、かつポンプの指示値が減少していると吹き消えと判定することである。「燃焼部の温度が低下」とは、所定時間間隔で温度を検知していて温度が下降していると判断できるときである。例えば、時刻tの温度Tが、直前の時刻tn−1の温度Tn−1よりも低い状態が所定時刻続いていると下降していると判断する。また「燃焼指示」は、燃焼中の制御状態であることである。 It should be noted that the feature of the present invention is that, even during start-up operation and power generation operation, the target delivery amount is kept constant or the combustion section temperature decreases during the increase control within a predetermined increase rate, and the pump instruction value decreases. If it is, it is determined that it has blown out. “The temperature of the combustor is decreased” means that the temperature is detected at predetermined time intervals and it can be determined that the temperature is decreasing. For example, the temperature T n at time t n is the temperature T n-1 lower than immediately before time t n-1 is determined to be lowered and continues a predetermined time. The “combustion instruction” is a control state during combustion.

また、燃料電池システムは、改質用燃料が供給されて改質ガスを生成する改質部21をさらに備え、燃料電池10の燃料極11には、燃料として改質ガスが供給され、バーナ25には、バーナ用燃料として燃焼用燃料、改質ガス、アノードオフガスの何れかが供給される。これにより、いわゆる高分子電解質型燃料電池を備えた燃料電池システムにおいて、そのシステムに適合し、かつ、コスト高を招くことなく、バーナ25の吹き消えを確実に検知することができる。   The fuel cell system further includes a reforming unit 21 that is supplied with reforming fuel and generates reformed gas. The fuel electrode 11 of the fuel cell 10 is supplied with reformed gas as fuel, and the burner 25 Is supplied with any one of combustion fuel, reformed gas and anode off-gas as burner fuel. As a result, in the fuel cell system including the so-called polymer electrolyte fuel cell, it is possible to detect the blow-off of the burner 25 without fail in conformity with the system and without increasing the cost.

また、指示値導出手段(図6のフローチャート)で導出された制御指示値が減少した場合に(ステップ406で「YES」と判定)バーナ25の前後における圧力損失が減少したと判断する。これにより、燃料電池システムの起動運転中において、燃焼用酸化剤ガス送出手段(燃焼用空気ポンプ65)への制御指示値に基づいて、簡単な構成で、バーナ25の吹き消えを容易かつ確実に検知することができる。   Further, when the control instruction value derived by the instruction value deriving means (the flowchart of FIG. 6) decreases (determined as “YES” in step 406), it is determined that the pressure loss before and after the burner 25 has decreased. Thereby, during the start-up operation of the fuel cell system, the burner 25 can be blown out easily and reliably with a simple configuration based on the control instruction value to the combustion oxidant gas delivery means (combustion air pump 65). Can be detected.

2)第2の実施形態
次に、本発明による燃焼装置を適用した燃料電池システムの第2の実施形態について説明する。図9は固体酸化物型燃料電池を備えた燃料電池システムの概要を示す概要図である。なお、上述した第1の実施形態と同様な構成部材については同一符号を付してその説明を省略する。
2) Second Embodiment Next, a second embodiment of the fuel cell system to which the combustion apparatus according to the present invention is applied will be described. FIG. 9 is a schematic diagram showing an outline of a fuel cell system including a solid oxide fuel cell. In addition, about the structural member similar to 1st Embodiment mentioned above, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

この燃料電池システムは、燃料電池モジュール100を備えている。燃料電池モジュール100は、ケーシング101、蒸発部128、改質部121および燃料電池110を備えている。   This fuel cell system includes a fuel cell module 100. The fuel cell module 100 includes a casing 101, an evaporation unit 128, a reforming unit 121, and a fuel cell 110.

ケーシング101は、断熱性材料で箱状に形成されている。ケーシング101内には、蒸発部128、改質部121および燃料電池110が配設されている。このとき、蒸発部128、改質部121が燃料電池110の上方に位置するように配設されている。   The casing 101 is formed in a box shape with a heat insulating material. An evaporation unit 128, a reforming unit 121, and a fuel cell 110 are disposed in the casing 101. At this time, the evaporation unit 128 and the reforming unit 121 are disposed above the fuel cell 110.

蒸発部128は、後述する燃焼ガスにより加熱されて、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに、供給された改質用燃料を予熱するものである。蒸発部128は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用燃料を混合して改質部121に供給するものである。改質用燃料としては天然ガス、LPGなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料があり、本実施形態においては天然ガスにて説明する。   The evaporation unit 128 is heated by a combustion gas, which will be described later, evaporates the supplied reforming water to generate water vapor, and preheats the supplied reforming fuel. The evaporation unit 128 mixes the steam generated in this way and the preheated reforming fuel and supplies the mixture to the reforming unit 121. Examples of the reforming fuel include natural gas, gas fuel for reforming such as LPG, and liquid fuel for reforming such as kerosene, gasoline, and methanol. In the present embodiment, description will be made on natural gas.

この蒸発部128には、一端(下端)が水タンク(図示省略)に接続された給水管52の他端が接続されている。給水管52には、改質水ポンプ53が設けられている。改質水ポンプ53は、蒸発部128に改質水を供給するとともにその改質水供給量を調整するものである。   The evaporation section 128 is connected to the other end of a water supply pipe 52 whose one end (lower end) is connected to a water tank (not shown). A reforming water pump 53 is provided in the water supply pipe 52. The reforming water pump 53 supplies reforming water to the evaporation unit 128 and adjusts the reforming water supply amount.

また、蒸発部128には、燃料供給源(図示省略)からの改質用燃料が改質用燃料供給管41を介して供給されている。改質用燃料供給管41には、上流から順番に一対の原料バルブ(図示省略)、燃料ポンプ42、および脱硫器46が設けられている。原料バルブは改質用燃料供給管41を開閉する電磁開閉弁である。燃料ポンプ42は、燃料供給源からの燃料供給量を調整するものである。脱硫器46は改質用燃料中の硫黄分(例えば、硫黄化合物)を除去するものである。   The evaporating unit 128 is supplied with reforming fuel from a fuel supply source (not shown) via the reforming fuel supply pipe 41. The reforming fuel supply pipe 41 is provided with a pair of raw material valves (not shown), a fuel pump 42, and a desulfurizer 46 in order from the upstream. The raw material valve is an electromagnetic on-off valve that opens and closes the reforming fuel supply pipe 41. The fuel pump 42 adjusts the amount of fuel supplied from the fuel supply source. The desulfurizer 46 removes a sulfur content (for example, a sulfur compound) in the reforming fuel.

改質部121は、後述する燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部128から供給された混合ガス(改質用燃料、水蒸気)から改質ガスを生成して導出するものである。改質部121内には、触媒(例えば、RuまたはNi系の触媒)が充填されており、混合ガスが触媒によって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素ガスが生成されている(いわゆる水蒸気改質反応)。これと同時に、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素と水蒸気が反応して水素ガスと二酸化炭素とに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が生じている。これら生成されたガス(いわゆる改質ガス)は燃料電池110の燃料極111に導出されるようになっている。改質ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の天然ガス(メタンガス)を含んでいる。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応であり、一酸化炭素シフト反応は発熱反応である。   The reforming unit 121 is heated by a combustion gas described later and supplied with heat necessary for the steam reforming reaction, so that the reformed gas is converted from the mixed gas (reforming fuel, steam) supplied from the evaporation unit 128. Is generated and derived. The reforming unit 121 is filled with a catalyst (for example, a Ru or Ni-based catalyst), and the mixed gas reacts and is reformed by the catalyst to generate hydrogen gas and carbon monoxide gas (so-called so-called). Steam reforming reaction). At the same time, a so-called carbon monoxide shift reaction occurs in which carbon monoxide generated in the steam reforming reaction reacts with steam to transform into hydrogen gas and carbon dioxide. These generated gases (so-called reformed gas) are led to the fuel electrode 111 of the fuel cell 110. The reformed gas contains hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, water vapor, and unreformed natural gas (methane gas). The steam reforming reaction is an endothermic reaction, and the carbon monoxide shift reaction is an exothermic reaction.

燃料電池110は、燃料極111、空気極112(酸化剤極)、および両極111,112の間に介装された電解質113からなり断面楕円の柱状に形成された複数のセル110aが並設されて構成されている。   The fuel cell 110 includes a fuel electrode 111, an air electrode 112 (oxidant electrode), and an electrolyte 113 interposed between the electrodes 111 and 112, and a plurality of cells 110a formed in a columnar shape having an elliptical cross section. Configured.

セル110aは、図10に示すように、断面が扁平状で全体的に見て楕円柱状の導電性支持基板114を備えている。導電性支持基板114の内部には、適当な間隔で複数の燃料ガス通路114aが軸長方向に貫通して形成されている。導電性支持基板114は、燃料ガス通路114aを流れる燃料ガスを燃料極111まで透過させるためにガス透過性であること、及びインターコネクタ115を介しての集電を行うために導電性であることが要求される。この要求を満たすために、導電性支持基板114は、金属(例えば鉄族金属成分)と希土類酸化物とからなる複合体で形成されている。   As shown in FIG. 10, the cell 110a includes a conductive support substrate 114 having a flat cross section and an elliptical column shape as a whole. In the conductive support substrate 114, a plurality of fuel gas passages 114a are formed penetrating in the axial direction at appropriate intervals. The conductive support substrate 114 is gas permeable to allow the fuel gas flowing through the fuel gas passage 114a to pass to the fuel electrode 111, and is conductive to collect current via the interconnector 115. Is required. In order to satisfy this requirement, the conductive support substrate 114 is formed of a composite made of a metal (for example, an iron group metal component) and a rare earth oxide.

導電性支持基板114は、互いに対向する2つの平坦部と、両平坦部の両端の弧状部とからなっている。一方の平坦部と両側の弧状部を覆うように燃料極111が層状に形成されている。さらに、この燃料極111を覆うように、電解質113が積層されており、この電解質113の上には、燃料極111と対向するように、空気極112が積層されている。また、燃料極111及び電解質113が積層されていない他方の平坦部には、インターコネクタ115が形成されている。燃料極111及び電解質113は、インターコネクタ115の両サイドにまで延びており、導電性支持基板114の表面が外部に露出しないように構成されている。   The conductive support substrate 114 includes two flat portions facing each other and arc-shaped portions at both ends of both flat portions. A fuel electrode 111 is formed in layers so as to cover one flat portion and the arc-shaped portions on both sides. Further, an electrolyte 113 is laminated so as to cover the fuel electrode 111, and an air electrode 112 is laminated on the electrolyte 113 so as to face the fuel electrode 111. An interconnector 115 is formed on the other flat portion where the fuel electrode 111 and the electrolyte 113 are not stacked. The fuel electrode 111 and the electrolyte 113 extend to both sides of the interconnector 115, and are configured so that the surface of the conductive support substrate 114 is not exposed to the outside.

燃料極111は、多孔質の導電性セラミックス(例えば、ニッケル含有安定化ジルコニア)で形成されている。空気極112は、多孔質の導電性セラミックス(例えば、ABO型ペロブスカイト酸化物)で形成されている。電解質113は、ガス不透過性と絶縁性を有するセラミックス(例えば、希土類元素を固溶したジルコニア)で形成されている。インターコネクタ115は、ガス透過性と導電性を有するセラミックス(例えば、ペロブスカイト型酸化物(LaCrO系酸化物))で形成されている。 The fuel electrode 111 is formed of porous conductive ceramics (for example, nickel-containing stabilized zirconia). The air electrode 112 is formed of porous conductive ceramics (for example, ABO 3 type perovskite oxide). The electrolyte 113 is formed of ceramics having gas impermeability and insulating properties (for example, zirconia in which a rare earth element is dissolved). The interconnector 115 is formed of ceramics having gas permeability and conductivity (for example, perovskite oxide (LaCrO 3 oxide)).

隣り合う2つのセル110aは、空間を隔てて設けられ、セル接続体110bにより電気的に接続されている。この空間は上下に貫通しており、カソード用空気(酸化剤ガス)流路110cをとして使用されている。セル接続体110bは、金属材で形成されている。セル接続体110bは、セル110aの空気極112とセル110aのインターコネクタ115とを接続するものである。   Two adjacent cells 110a are provided with a space therebetween and are electrically connected by a cell connector 110b. This space penetrates vertically and is used as a cathode air (oxidant gas) flow path 110c. The cell connector 110b is made of a metal material. The cell connector 110b connects the air electrode 112 of the cell 110a and the interconnector 115 of the cell 110a.

燃料電池110は、アノードマニホールド117上に設けられている。アノードマニホールド117には、改質部121からの改質ガスが改質ガス供給管71を介して供給されるようになっている。セル110aの各燃料ガス通路114aは、その下端(一端)がアノードマニホールド117の燃料導出口に接続されており、その燃料導出口から導出された改質ガスが下端から導入され上端から導出(噴出)されるようになっている。   The fuel cell 110 is provided on the anode manifold 117. The reformed gas from the reforming unit 121 is supplied to the anode manifold 117 via the reformed gas supply pipe 71. Each fuel gas passage 114a of the cell 110a has a lower end (one end) connected to the fuel outlet of the anode manifold 117, and the reformed gas led out from the fuel outlet is introduced from the lower end and led out (spout) from the upper end. ).

また、燃料電池110の側部には、カソード用空気導入部116が設けられている。カソード用空気導入部116には、カソード用空気供給管67が接続されており、カソード用空気が供給されるようになっている。カソード用空気導入部116に供給されたカソード用空気はカソード用空気流路110cの下端から導入され上端から導出(噴出)されるようになっている。   Further, a cathode air introduction section 116 is provided on the side of the fuel cell 110. A cathode air supply pipe 67 is connected to the cathode air introduction section 116 so that cathode air is supplied. The cathode air supplied to the cathode air introduction section 116 is introduced from the lower end of the cathode air passage 110c and led out (spouted) from the upper end.

なお、燃料電池110と蒸発部128(または改質部121)との間(燃焼空間)には、セル110aから噴出されるアノードオフガスをカソード用空気流路110cから噴出されるカソードオフガスで着火させるための着火手段125g(着火用ヒータ)が配設されている。この着火手段125gは点火用電極25gと同様に制御装置30の指示によってオン・オフされる。   In addition, between the fuel cell 110 and the evaporation unit 128 (or the reforming unit 121) (combustion space), the anode off gas ejected from the cell 110a is ignited by the cathode off gas ejected from the cathode air flow channel 110c. An ignition means 125g (ignition heater) is provided. The ignition means 125g is turned on / off in accordance with an instruction from the control device 30 in the same manner as the ignition electrode 25g.

これにより、セル110aから噴出されるアノードオフガスをカソード用空気流路110cから噴出されるカソードオフガスで燃焼させることができる。すなわち、燃料電池110をバーナ125として機能させることができる。   Thereby, the anode off gas ejected from the cell 110a can be burned with the cathode off gas ejected from the cathode air flow path 110c. That is, the fuel cell 110 can function as the burner 125.

また、燃焼空間には、その空間の燃焼温度を検出する温度センサ125eが設けられている。温度センサ125eは、温度センサ25eと同様に燃焼空間の温度を検出するものであり、検出結果は制御装置30に送出されるようになっている。   The combustion space is provided with a temperature sensor 125e that detects the combustion temperature of the space. The temperature sensor 125e detects the temperature of the combustion space in the same manner as the temperature sensor 25e, and the detection result is sent to the control device 30.

また、カソード用空気供給管67には、上述した流量計64aと同様な流量計67aが設けられている。流量計67aは、カソード用空気供給管67を流通する燃焼用空気の単位時間当りの体積または質量を測定するためのものであり、その検出結果は制御装置30に送出されるようになっている。流量計67aは、カソード用空気ポンプ68の吐出側に設けられているので、カソード用空気ポンプ68から送出されたカソード用空気の送出量を検出する送出量検出手段である。   The cathode air supply pipe 67 is provided with a flow meter 67a similar to the flow meter 64a described above. The flow meter 67 a is for measuring the volume or mass per unit time of the combustion air flowing through the cathode air supply pipe 67, and the detection result is sent to the control device 30. . Since the flow meter 67 a is provided on the discharge side of the cathode air pump 68, the flow meter 67 a is a delivery amount detection means for detecting the delivery amount of cathode air sent from the cathode air pump 68.

燃料電池110においては、燃料極111に供給された燃料と空気極112に供給された酸化剤ガスによって発電が行われる。すなわち、燃料極111では、下記化1および化2に示す反応が生じ、空気極112では、下記化3に示す反応が生じている。すなわち、空気極112で生成した酸化物イオン(O2−)が電解質113を透過し、燃料極111で水素と反応することにより電気エネルギーを発生させている。したがって、燃料ガス通路114aおよびカソード用空気流路110bからは、発電に使用されなかった改質ガスおよび酸化剤ガス(空気:カソードオフガス)が導出する。 In the fuel cell 110, power generation is performed by the fuel supplied to the fuel electrode 111 and the oxidant gas supplied to the air electrode 112. That is, the reaction shown in chemical formula 1 and chemical formula 2 below occurs in the fuel electrode 111, and the reaction shown in chemical formula 3 below occurs in the air electrode 112. That is, oxide ions (O 2− ) generated at the air electrode 112 permeate the electrolyte 113 and react with hydrogen at the fuel electrode 111 to generate electric energy. Therefore, the reformed gas and the oxidant gas (air: cathode off gas) that have not been used for power generation are led out from the fuel gas passage 114a and the cathode air passage 110b.

(化1)
+O2−→HO+2e
(Chemical formula 1)
H 2 + O 2− → H 2 O + 2e

(化2)
CO+O2−→CO+2e
(Chemical formula 2)
CO + O 2− → CO 2 + 2e

(化3)
1/2O+2e→O2−
(Chemical formula 3)
1 / 2O 2 + 2e → O 2−

そして、燃料ガス通路114aおよびカソード用空気流路110bから導出した、発電に使用されなかった改質ガスおよび酸化剤ガス(空気)は、燃料電池110と蒸発部128(改質部121)の間の燃焼空間にて燃焼され、その燃焼ガスによって蒸発部128および改質部121が加熱される。さらには、燃料電池モジュール100内を動作温度に加熱している。その後、燃焼ガスは、燃料電池110とケーシング101の間の空間(この空間が燃焼ガス流路126である。)を通り、排気管81を通って燃料電池モジュール100の外に排気される。   Then, the reformed gas and the oxidant gas (air) that are derived from the fuel gas passage 114a and the cathode air passage 110b and that are not used for power generation are between the fuel cell 110 and the evaporation section 128 (the reforming section 121). The evaporating section 128 and the reforming section 121 are heated by the combustion gas. Furthermore, the inside of the fuel cell module 100 is heated to the operating temperature. Thereafter, the combustion gas passes through the space between the fuel cell 110 and the casing 101 (this space is the combustion gas flow path 126), and is exhausted out of the fuel cell module 100 through the exhaust pipe 81.

このように構成した固体酸化物型燃料電池を備えた燃料電池システムのバーナ125の燃焼作動においても、上述した高分子電解質型燃料電池を備えた燃料電池システムのバーナ25の燃焼と同様な制御が行われるので、同様な作用・効果を得ることができる。なお、制御対象は、燃焼用空気ポンプ65に代えてカソード用空気ポンプ68になる。   In the combustion operation of the burner 125 of the fuel cell system including the solid oxide fuel cell configured as described above, the same control as the combustion of the burner 25 of the fuel cell system including the polymer electrolyte fuel cell described above is performed. Since it is performed, the same operation and effect can be obtained. The control target is the cathode air pump 68 instead of the combustion air pump 65.

また、バーナ125は、燃料電池110の燃料極111から直接導出されるアノードオフガスを、燃料電池111の酸化剤極112から直接導出されるカソードオフガス(燃焼用酸化剤ガスとして利用する)で燃焼するように構成される。これにより、いわゆる固体酸化物型燃料電池を備えた燃料電池システムにおいて、そのシステムに適合し、かつ、コスト高を招くことなく、バーナの吹き消えを確実に検知(判定)することができる。   Further, the burner 125 burns the anode off gas directly derived from the fuel electrode 111 of the fuel cell 110 with the cathode off gas (utilized as the oxidant gas for combustion) directly derived from the oxidant electrode 112 of the fuel cell 111. Configured as follows. As a result, in a fuel cell system including a so-called solid oxide fuel cell, it is possible to reliably detect (determine) the burn-out of the burner without being expensive and suitable for the system.

10,110…燃料電池、11,111…燃料極、12,112…空気極、20…改質装置、21,121…改質部、22…冷却部(熱交換部)、23…一酸化炭素シフト反応部(COシフト部)、24…一酸化炭素浄化部(CO浄化部)、25,125…バーナ、25a…基部、25b…燃焼筒、25b1…仕切り板、25b2…第2噴出口、25c…オフガスノズル、25c1…第1噴出口、25e,125e…温度センサ、25g,125g…点火用電極、26,126…燃焼ガス流路、27…燃焼部、28,128…蒸発部、29…断熱部、30…制御装置、41…燃料供給管、42…燃料ポンプ、43…改質用燃料バルブ、44…燃焼用燃料供給管、45…燃焼用燃料バルブ、46…脱硫器、51…水蒸気供給管、52…給水管、53…改質水ポンプ、54…改質水バルブ、61…酸化用空気供給管、62…酸化用空気ポンプ、63…酸化用空気バルブ、64…燃焼用空気供給管、65…燃焼用空気ポンプ、66…燃焼用空気バルブ、67…カソード用空気供給管、68…カソード用空気ポンプ、69…カソード用空気バルブ、71…改質ガス供給管、72…オフガス供給管、73…バイパス管、74…第1改質ガスバルブ、75…オフガスバルブ、76…第2改質ガスバルブ、81,82…排気管、89…接続管。100…燃料電池モジュール、101…ケーシング、110a…セル、110b…セル接続体、110c…カソード用空気流路、114…導電性支持基板、114a…燃料ガス通路、115…インターコネクタ、116…カソード用空気導入部材、117…アノードマニホールド。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,110 ... Fuel cell, 11, 111 ... Fuel electrode, 12, 112 ... Air electrode, 20 ... Reformer, 21, 121 ... Reformer, 22 ... Cooling part (heat exchange part), 23 ... Carbon monoxide Shift reaction part (CO shift part), 24 ... Carbon monoxide purification part (CO purification part), 25, 125 ... Burner, 25a ... Base part, 25b ... Combustion cylinder, 25b1 ... Partition plate, 25b2 ... Second outlet, 25c ... off-gas nozzle, 25c1 ... first outlet, 25e, 125e ... temperature sensor, 25g, 125g ... ignition electrode, 26,126 ... combustion gas flow path, 27 ... combustion part, 28,128 ... evaporation part, 29 ... insulation , 30 ... control device, 41 ... fuel supply pipe, 42 ... fuel pump, 43 ... reforming fuel valve, 44 ... combustion fuel supply pipe, 45 ... combustion fuel valve, 46 ... desulfurizer, 51 ... steam supply Pipe, 52 ... water supply pipe, DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Reform water pump, 54 ... Reform water valve, 61 ... Oxidation air supply pipe, 62 ... Oxidation air pump, 63 ... Oxidation air valve, 64 ... Combustion air supply pipe, 65 ... Combustion air pump , 66 ... Combustion air valve, 67 ... Cathode air supply pipe, 68 ... Cathode air pump, 69 ... Cathode air valve, 71 ... Reformed gas supply pipe, 72 ... Off gas supply pipe, 73 ... Bypass pipe, 74 ... 1st reformed gas valve, 75 ... Off gas valve, 76 ... 2nd reformed gas valve, 81, 82 ... Exhaust pipe, 89 ... Connecting pipe. DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Fuel cell module, 101 ... Casing, 110a ... Cell, 110b ... Cell connection body, 110c ... Cathode air flow path, 114 ... Conductive support substrate, 114a ... Fuel gas passage, 115 ... Interconnector, 116 ... For cathode Air introducing member, 117... Anode manifold.

Claims (4)

燃料極に供給された燃料と酸化剤極に供給された酸化剤ガスにより発電する燃料電池を備えた燃料電池システムに適用される燃焼装置であって、
バーナ用燃料を燃焼用酸化剤ガスで燃焼するバーナと、前記バーナで発生した燃焼ガスが流通する燃焼ガス流路とを備えた燃焼部と、
前記燃焼部の温度を検出する温度センサと、
前記燃焼用酸化剤ガスを前記バーナに送出する燃焼用酸化剤ガス送出手段と、
前記バーナの前後における圧力損失が減少したことを検知する圧力損失減少検知手段と、
前記燃焼用酸化剤ガス送出手段から送出された前記燃焼用酸化剤ガスの送出量を検出する送出量検出手段と、
前記送出量検出手段によって実際に検出された実測送出量と前記燃焼用酸化剤ガス送出手段の目標送出量に基づいて、前記燃焼用酸化剤ガス送出手段への制御指示値を導出する指示値導出手段と、
前記バーナに対して燃焼指示を行っており、前記目標送出量が増大または一定に維持されているときに、前記燃焼部の温度が低下し、かつ前記バーナの前後における圧力損失が減少したことを検知した場合に前記バーナが吹き消えたと判定する吹き消え検知手段と、
を備えたことを特徴とした燃料電池システムの燃焼装置。
A combustion apparatus applied to a fuel cell system including a fuel cell that generates electricity by using a fuel supplied to a fuel electrode and an oxidant gas supplied to an oxidant electrode,
A combustion section comprising a burner for burning the burner fuel with a combustion oxidant gas, and a combustion gas flow path through which the combustion gas generated in the burner flows;
A temperature sensor for detecting the temperature of the combustion section;
Combustion oxidant gas delivery means for delivering the combustion oxidant gas to the burner;
Pressure loss decrease detecting means for detecting that the pressure loss before and after the burner has decreased,
A delivery amount detection means for detecting a delivery amount of the combustion oxidant gas delivered from the combustion oxidant gas delivery means;
Deriving an instruction value for deriving a control instruction value to the combustion oxidant gas delivery means based on the actual delivery quantity actually detected by the delivery quantity detection means and the target delivery quantity of the combustion oxidant gas delivery means Means,
The combustion instruction is given to the burner, and when the target delivery amount is increased or kept constant, the temperature of the combustion section is lowered and the pressure loss before and after the burner is reduced. A blow-off detection means for determining that the burner has blown off when detected,
A combustion apparatus for a fuel cell system comprising:
請求項1において、前記燃料電池システムは、改質用燃料が供給されて改質ガスを生成する改質部をさらに備え、
前記燃料電池の燃料極には、前記燃料として前記改質ガスが供給され、
前記バーナには、前記バーナ用燃料として燃焼用燃料、前記改質ガス、前記アノードオフガスの何れかが供給されることを特徴とした燃料電池システムの燃焼装置。
The fuel cell system according to claim 1, further comprising a reforming unit that is supplied with reforming fuel and generates reformed gas,
The reformed gas is supplied to the fuel electrode of the fuel cell as the fuel,
A combustion apparatus of a fuel cell system, wherein any one of combustion fuel, reformed gas, and anode off-gas is supplied to the burner as the burner fuel.
請求項1において、前記バーナは、前記燃料電池の燃料極から直接導出される前記アノードオフガスを、前記燃焼用酸化剤ガスとして利用する、前記燃料電池の酸化剤極から直接導出されるカソードオフガスで燃焼するように構成されることを特徴とした燃料電池システムの燃焼装置。   2. The burner according to claim 1, wherein the burner is a cathode off-gas directly derived from an oxidant electrode of the fuel cell that uses the anode off-gas directly derived from the fuel electrode of the fuel cell as the oxidant gas for combustion. A combustion apparatus for a fuel cell system, characterized by being configured to burn. 請求項1乃至請求項3の何れか一項において、前記指示値導出手段で導出された制御指示値が減少した場合に前記バーナの前後における圧力損失が減少したと判断することを特徴とした燃料電池システムの燃焼装置。

4. The fuel according to claim 1, wherein when the control command value derived by the command value deriving means decreases, it is determined that the pressure loss before and after the burner has decreased. Battery system combustion device.

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