JP2010257823A - Combustion device of fuel cell system - Google Patents
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Abstract
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
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.
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
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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-
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
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-
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
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
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
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
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
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
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
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
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,
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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tnの温度Tn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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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、ABO3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(LaCrO3系酸化物))で形成されている。
The
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
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
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
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
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
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
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
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
(化1)
H2+O2−→H2O+2e−
(Chemical formula 1)
H 2 + O 2− → H 2 O + 2e −
(化2)
CO+O2−→CO2+2e−
(Chemical formula 2)
CO + O 2− → CO 2 + 2e −
(化3)
1/2O2+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
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
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
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
Claims (4)
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:
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.
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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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016134370A (en) * | 2015-01-22 | 2016-07-25 | 本田技研工業株式会社 | Fuel battery module |
JP2019039607A (en) * | 2017-08-25 | 2019-03-14 | トヨタ自動車株式会社 | Hydrogen gas burner device |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08197240A (en) * | 1995-01-25 | 1996-08-06 | Koike Sanso Kogyo Co Ltd | Flame detecting device in gas working torch |
JP2001189162A (en) * | 2000-01-05 | 2001-07-10 | Tokyo Gas Co Ltd | Fuel cell system |
JP2005257190A (en) * | 2004-03-12 | 2005-09-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Combustion device |
-
2009
- 2009-04-27 JP JP2009107753A patent/JP2010257823A/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08197240A (en) * | 1995-01-25 | 1996-08-06 | Koike Sanso Kogyo Co Ltd | Flame detecting device in gas working torch |
JP2001189162A (en) * | 2000-01-05 | 2001-07-10 | Tokyo Gas Co Ltd | Fuel cell system |
JP2005257190A (en) * | 2004-03-12 | 2005-09-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Combustion device |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016134370A (en) * | 2015-01-22 | 2016-07-25 | 本田技研工業株式会社 | Fuel battery module |
JP2019039607A (en) * | 2017-08-25 | 2019-03-14 | トヨタ自動車株式会社 | Hydrogen gas burner device |
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