JP4202734B2 - 改質装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池発電装置等に適用する改質装置に係り、特に改質器バーナから生成される燃焼ガスの温度分布が均一となるように改良を加えた改質装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水素ガス等の燃料と酸素ガス等の酸化剤との電気化学反応によって、直接電気エネルギを発生させる燃料電池は、取扱う作動流体が比較的低温であり、出力密度が高く、起動時間が比較的短く、構造自体が小型化、軽量化が可能である点からして車載用電源、モバイル用電源、定置用分散電源等への適用が進められており、その成果が期待されている。
【０００３】
このように、期待度の高い燃料電池、例えば家庭用の電源として用いる燃料電池発電装置は、都市ガス、ＬＰＧなどの炭化水素系燃料を原燃料として用い、改質装置で原燃料を水素リッチな燃料改質ガスに改質させる際、水蒸気改質が比較的多く採用されており、その概略構成として図８に示すものがある。
【０００４】
燃料電池発電装置は、原燃料Ｆに水蒸気を加えて水蒸気改質を行う燃料改質系１と、水蒸気改質によって生成された燃料改質ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）を処理する一酸化炭素処理系１ａと、この一酸化炭素処理系１ａで一酸化炭素（ＣＯ）を処理した燃料改質ガスに酸化剤、例えば空気と化学反応させて発電を行う発電系２とを備えた構成になっている。
【０００５】
燃料改質系１は、起動運転用バーナ３とメイン（発電運転）用バーナ４とを設け、器内に改質管５ａを収容する改質装置５と、水蒸気を発生させる熱交換器６とを備え、起動運転時、原燃料Ｆを原燃料供給ライン７を介して起動運転用バーナ３に供給する一方、例えば、ブロアで大気から吸い込んだ空気Ａを予混合空気供給ライン８を介して起動運転用バーナ３に供給し、ここで点火プラグ９にてスパークを飛ばし火炎を形成する。
【０００６】
起動運転時、燃焼ガスは主に改質装置５内の改質管５ａを昇温するために利用され、その排ガスは排ガス供給系１０を介して原燃料を改質するのに必要な水蒸気を生成するために熱交換器６に熱源として供給される。ここで、発生した水蒸気を原燃料Ｆに加えて改質用燃料供給ライン１１を介して改質管５ａに供給し、改質触媒の下、水素リッチな燃料改質ガスに改質する。
【０００７】
また、一酸化炭素処理系１ａは、一酸化炭素変成器１２および一酸化炭素除去器１３を備え、燃料改質系１の改質装置５から供給される水素リッチな燃料改質ガスに含まれる一酸化炭素ＣＯを一酸化炭素変成器１２で水蒸気シフト反応によって、その濃度を低減させ、さらに一酸化炭素除去器１３で取り込んだ空気と選択酸化させ、その濃度をより一層低減させた後、発電系２に供給する。
【０００８】
一方、発電系２は、燃料電池本体１４と燃料オフガスライン１５とを備え、一酸化炭素処理系１ａで一酸化炭素濃度を低減させた燃料改質ガスを燃料電池本体１４のアノード電極（図示せず）に供給し、ここでカソード電極（図示せず）からの、例えば酸素ガス等の酸化剤と電気化学的に反応させ、その際に発生する電力を取り出す。
【０００９】
燃料改質ガスと酸化剤とが反応し、電力が発生すると、燃料改質系は、改質装置５の起動運転用バーナ３からメイン用バーナ４に切り替えるとともに、燃料電池本体１４で反応中、未反応となった改質ガスを燃料オフガスとして燃料オフガスライン１５を介してメイン（発電運転）用バーナ４に供給し、空気供給ライン１６から供給された空気Ａとで燃焼ガスを生成し、改質装置５内の改質管５ａをより一層加熱させて水素リッチな改質ガスの生成を促進させ、燃料の有効活用を図っている。
【００１０】
このように、従来の燃料電池発電装置では、未反応の改質ガスを巧みに利用して原燃料Ｆから水素リッチなガスへの改質をより効果的に促進させ、電気出力密度を高めていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図８に示した従来の燃料電池発電装置には、幾つかの問題点が含まれており、その一つに改質装置５のバーナがある。
【００１２】
従来、改質装置５は、燃料供給源の相違から上述のとおり、用途、機能の異なる起動運転用バーナ３とメイン用バーナ４との二つの異なる種類のバーナを備えていたが、これら二つのうち、一つが設置上、構造上の制約を受け、容器の軸方向に対し、傾斜させて設置していた。
【００１３】
しかし、バーナを容器の軸方向に対し、傾斜させて設置すると、改質装置５は、バーナから燃焼ガスを生成する際、温度分布が不均一になり、局所的に熱応力が高くなり、損傷を誘発するおそれがあった。また、温度分布が不均一になると、燃焼振動を発生させる要因にもなっていた。
【００１４】
また、改質装置５に起動運転用バーナ３とメイン用バーナ４との二種類のバーナを備えている場合、燃料の切替に際し、バーナの点火を確認するまでの間、二つのバーナの重複運転が行われたため、燃焼ガスの温度が異常に高温化し、温度分布のばらつきがより一層高くなり、上述の不具合、不都合な問題点が発生する危険度合が高くなっていた。
【００１５】
このため、一つのバーナで種類の異なる燃料を適宜に使い分け、構造をコンパクトにして燃焼ガス温度分布の均一化を図ることのできる改質装置５の実現が望まれていた。なお、一つのバーナで種類の異なる燃料を使い分ける発明として、例えば、特開２０００−１４３２０５号公報（特許文献１）や特開２０００−１４３２０７号公報（特許文献２）が公表されているが、本発明に適用できるかは不明である。
【００１６】
【特許文献１】
特開２０００−１４３２０５号公報
【００１７】
【特許文献２】
特開２０００−１４３２０７号公報
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、従来の複数のバーナを一つにまとめて構造をコンパクトにし、燃焼ガス温度分布の均一化を図ってより効率よく改質触媒層側に熱を伝えることが可能になり、改質装置の長寿命化を可能にすることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る改質装置は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、器内に触媒を充填した改質管を収容し、燃料ガスと空気の混合気を点火プラグで点火するバーナを備えた改質装置において、前記バーナは、中央に点火プラグを備えるとともに、この点火プラグと同心的に配置され、その外側に設けた第１区画壁との間に空気を流す第１空気通路と、前記第１区画壁と同心的に配置され、その外側に設けた第２区画壁との間に燃料ガスを流す燃料通路と、前記第２区画壁と同心的に配置され、その外側に設けた第３区画壁との間に空気を流す第２空気通路とを備え、前記第１空気通路と第２空気通路とは、共通の供給口から前記バーナに供給された空気が案内され、前記燃料通路は、起動運転時および発電運転時において使用される異なる種類の燃料ガスを燃焼させることができるものである。
【００１９】
本発明に係る改質装置は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載したように、器内に触媒を充填した改質管を収容し、燃料ガスと空気の混合気を点火プラグで点火するバーナを備えた改質装置において、前記バーナは、中央に点火プラグを備えるとともに、この点火プラグと同心的に配置され、その外側に設けた第１区画壁との間に空気を流す第１空気通路と、前記第１区画壁の内部に設けられ、入口から出口に向って前記点火プラグの軸線に対し、傾斜させた燃料通路と、前記第１区画壁の外側に設けた第２区画壁との間に空気を流す第２空気通路とを備え、前記第１空気通路と第２空気通路には、共通の供給口から前記バーナに供給された空気が案内され、前記燃料通路には、起動運転時および発電運転時において使用される異なる種類の燃料ガスが供給されるものである。
【００２０】
また、本発明に係る改質装置は、上述の目的を達成するために、請求項３に記載したように、第１空気通路は、その断面をリング状細孔に形成したものである。
【００２１】
また、本発明に係る改質装置は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載したように、第１空気通路は、その断面を四辺形状細孔に形成したものである。
【００２２】
また、本発明に係る改質装置は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載したように、燃料通路は、その断面をリング状細孔に形成したものである。
【００２３】
また、本発明に係る改質装置は、上述の目的を達成するために、請求項６に記載したように、燃料通路は、その断面を円状細孔に形成したものである。
【００２４】
また、本発明に係る改質装置は、上述の目的を達成するために、請求項７に記載したように、第２空気通路は、その断面をリング状細孔に形成したものである。
【００２５】
また、本発明に係る改質装置は、上述の目的を達成するために、請求項８に記載したように、第２空気通路は、その断面を四辺形状細孔に形成したものである。
【００２６】
本発明に係る改質装置は、上述の目的を達成するために、請求項９に記載したように、少なくとも前記点火プラグの電極と前記第１区画壁との間で火花をスパークさせる着火装置と、前記燃料ガスの燃焼により生成された化学イオンを検出し、前記燃焼ガスの火炎の吹消えの有無を検知する火炎検出装置とをさらに備えたものである。
【００２７】
本発明に係る改質装置は、上述の目的を達成するために、請求項１０に記載したように、前記火炎検出装置は、前記燃料ガスの燃焼により生成された化学イオンを検出するイオン検出器をさらに備えたものである。
【００２８】
本発明に係る改質装置は、上述の目的を達成するために、請求項１１に記載したように、前記起動運転時において使用される燃料ガスから前記発電運転時において使用される燃料ガスに切り替える燃料ガス切替系をさらに備えたものである
【００２９】
本発明に係る改質装置は、上述の目的を達成するために、請求項１２に記載したように、前記改質装置から供給された燃料改質ガスを用いて発電を行う燃料電池本体をさらに備え、前記燃料ガス切替系は、前記燃料電池本体の電気出力側に設けられた負荷検出器と、前記起動運転時において使用される燃料ガスを前記バーナに供給する起動燃料供給ラインに設けられた起動燃料用調節弁と、前記燃料ガスに混合される前記空気を前記起動燃料供給ラインに供給する予混合供給ラインに設けられた予混合空気用調節弁と、前記燃料電池本体から供給された未反応の前記燃料改質ガスを前記バーナに供給する燃料オフガスラインに設けられた燃料オフガス用調節弁と、前記負荷検出器で検出された検出信号に基づいて弁開閉演算信号を演算し、前記弁開閉演算信号を前記起動用調節弁、前記予混合空気用調節弁および前記燃料オフガス用調節弁に与える演算制御部とを備えたものである。
【００３０】
本発明に係る改質装置は、上述の目的を達成するために、請求項１３に記載したように、前記演算制御部は、前記起動運転から前記発電運転に移行する際、前記起動燃料用調節弁および予混合空気用調節弁に弁閉信号を与えるとともに、前記燃料オフガス用調節弁に弁開信号を与える構成にしたものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る改質装置を、例えば燃料電池発電装置に適用した実施形態として、図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【００３２】
図３は、本発明に係る改質装置を組み込んだ燃料電池発電装置の一例を示す概略系統図である。
【００３３】
本実施形態に係る燃料電池発電装置は、原燃料Ｆに水蒸気を加えて水蒸気改質を行う燃料改質系１６と、水蒸気改質によって生成された水素リッチな燃料改質ガスに含まれ、触媒等を被毒させる一酸化炭素ＣＯの濃度を軽減させる一酸化炭素処理系１６ａと、この一酸化炭素処理系１６ａで一酸化炭素を処理した燃料改質ガスに酸化剤、例えば空気中の酸素ガスと化学反応させて発電を行う発電系１７系と、起動運転時、原燃料Ｆを使用し、発電運転時、発電系１７からの未反応の燃料改質ガスを燃料改質系１６に供給して切り替える燃料ガス切替系１７ａとを備えて構成されている。
【００３４】
燃料改質系１６は、器内の頭部側にバーナ１８を設け、器内の底部側に改質触媒を充填した改質管１９を収容する改質装置２０と、水蒸気を発生させる熱交換器２１とを備え、起動運転時、起動燃料供給ライン２２を介して供給される原燃料Ｆに、例えば、ブロアから予混合気供給ライン２３を介して供給される空気を加えて予混合し、その予混合気を改質装置２０のバーナ１８に供給するとともに、ブロアから燃焼用空気供給ライン２４を介してバーナ１８に燃焼用空気を供給し、ここで、点火プラグ２５にてスパークを飛ばし火炎を形成する。
【００３５】
また、燃料改質系１６は、改質装置２０の器内温度を、例えば約６００℃〜７００℃に高める間に、燃焼ガスの排ガスを排ガス供給系２６を介して熱交換器２１に供給し、ここで、例えば発電系１７から生成された水を加熱させて水蒸気を発生させ、発生した水蒸気を原燃料Ｆに加えて改質用燃料供給ライン２７を介して改質装置２０の改質管１９に供給し、例えば貴金属系またはニッケル系等の改質触媒の下、水素リッチな燃料改質ガスに改質させる。
【００３６】
また、一酸化炭素処理系１６ａは、一酸化炭素変成器２８、一酸化炭素除去器２９を備え、燃料改質系１６の改質装置２０から供給される水素リッチな燃料改質ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）を一酸化炭素変成器２８で水蒸気によるシフト反応させてその濃度を低減させ、さらに一酸化炭素除去器２９で取り込んだ空気と選択酸化させ、その濃度をより一層低減させた後、発電系１７に供給する。
【００３７】
また、発電系１７は、燃料電池本体３０、燃料オフガスライン３１を備え、一酸化炭素処理系１６ａからの燃料改質ガスを燃料電池本体３０のアノード電極（図示せず）に供給し、ここで、カソード電極（図示せず）からの、例えば酸素ガス等の酸化剤を電気化学的に反応させ、その際に発生する電力を取り出す。
【００３８】
また、燃料ガス切替系１７ａは、起動燃料供給ライン２２に設けた起動燃料用調節弁３２、予混合空気供給ライン２３に設けた予混合空気用調節弁３３、燃料オフガスライン３１に設けた燃料オフガス用調節弁３４、燃料電池本体３０に設けた負荷検出器３５、演算制御部３６を備え、燃料電池本体３０が発電を開始したとき、負荷検出器３５からの負荷信号を基に演算制御部３６で弁開閉信号を演算し、演算した弁開閉信号のうち、弁閉信号を起動燃料用調節弁３２、予混合空気用調節弁３３のそれぞれに与えて各調節弁３２，３３を閉鎖させるとともに、弁開信号を燃料オフガス用調節弁３４に与えて燃料オフガス用調節弁３４を弁開させ、発電運転時、燃料電池本体３０からの未反応への燃料改質ガスを用いて改質装置２０の燃焼ガスを生成し、器内をより安定した温度に保つことができる構成になっている。
【００３９】
一方、起動燃料供給ライン２２からの原燃料Ｆまたは燃料オフガスライン３１からの未反応の燃料改質ガスを用いて燃焼ガスを生成するバーナ１８は、図１および図２に示すように、例えば円筒状の筒体３７の中央に点火プラグ２５を備えるとともに、この点火プラグ２５と同心的に配置され、その外側に設けた第１区画壁３８との間に空気を流す、例えばリング状細孔の第１空気通路３９と、第１区画壁３８と同心的に配置され、その外側に設けた第２区画壁４０との間に原燃料Ｆまたは燃料改質ガスを流す、例えばリング状細孔の燃料通路４１と、第２区画壁４０と同心的に配置され、その外側に設けた第３区画壁４２との間に空気を流す、例えばリング状細孔の第２空気通路４３とを備え、原燃料Ｆまたは燃料改質ガスを間に挟んで、その内外側の両側を空気で囲い、空気と燃料との混合を良好にさせて、分布にむらのない燃焼ガスを生成させる構成になっている。
【００４０】
このように、本実施形態は、バーナ１８の筒体３７に、燃料通路４１を境に内外側の両側に第１空気通路３９と第２空気通路４３とを形成し、空気と燃料との混合を良好にさせる構成にしたので、バーナ１８から生成される燃焼ガスの温度分布を偏りのない均一な分布に維持させることができる。
【００４１】
なお、本実施形態は、第１空気通路３９、燃料通路４１、および第２空気通路４３のそれぞれの断面を、例えばリング状細孔に形成したが、この例に限らず、例えば、図４に示すように、第１空気通路３９をリング状細孔にし、燃料通路４１を円状細孔にし、第２空気通路４３をリング状細孔にしてもよく、また、例えば、図６に示すように、第１空気通路３９を四辺形状細孔にし、燃料通路４１を円状細孔にし、第２空気通路４３を筒体３７の縁辺に沿って四辺形状細孔にしてもよい。
【００４２】
また、本実施形態は、バーナ１８の筒体３７に、燃料通路４１を境に内外側の両側に第１空気通路３９と第２空気通路４３とを形成した、いわゆる空気／燃料／空気の三層状の通路に構成したが、この例に限らず、空気と燃料とを適宜組み合せた四層状またはそれ以上の層状の通路に構成してもよい。
【００４３】
図５は、本実施形態に係るバーナ１８の第３実施形態を示す縦断面図である。
【００４４】
本実施形態に係るバーナ１８は、例えば円筒状の筒体３７の中央に点火プラグ２５を備えるとともに、この点火プラグ２５と同心的に配置され、その外側に設けた第１区画壁３８との間に空気を流す、例えばリング状細孔の第１空気通路３９と、第１区画壁３８内部に設けられ、入口から出口に向って点火プラグ２５の軸線に対し傾斜させ、原燃料Ｆまたは燃料改質ガスを流す燃料通路４１と、第１区画壁３８の外側に設けた第２区画壁４０との間で、かつ軸線に平行な第２空気通路４３とを備え、第１実施形態と同様に、原燃料Ｆまたは燃料改質ガスを間に挟んで、その内外側の両側を空気で囲い、空気と燃料との混合を良好にさせ、かつ火炎を短くさせるとともに、温度分布にむらのない燃焼ガスを生成させる構成にしたものである。
【００４５】
このように、本実施形態は、バーナ１８の筒体３７に、燃料通路４１を境に内外側の両側に第１空気通路３９と第２空気通路４３とを形成するとともに、燃料通路４１を入口から出口に向って点火プラグ２５の軸線に対し傾斜させる構成にしたので、バーナ１８から生成される燃焼ガスの火炎を短くさせるとともに、温度分布をより一層偏りのない均一な分布に維持させることができる。
【００４６】
図７は、本実施形態に係るバーナ１８の第５実施形態を示す概念図である。
【００４７】
従来、バーナ１８は、起動運転用バーナ３および発電運転用バーナ４と機能別にわかれており、起動運転用バーナにのみ、着火装置と火炎検出装置が組込まれていた。このため、起動運転時は、燃焼ガスの火炎の吹消えの有無を火炎検出装置により確認可能であったが、燃料を原燃料Ｆから未反応の燃料改質ガスに切替えた後、火炎検出装置は使用できないため、改質装置内の燃焼空間に設置された温度測定器の温度が予め定められた温度よりも低くなることを監視し、予め定められた温度よりも低くなったとき、火炎の吹消えと見做し、再度、点火スイッチをＯＮさせていた。
【００４８】
しかし、本実施形態に係るバーナ１８に、着火装置４４に火炎検出装置４５を組み込んだことにより、起動、発電運転時のいかなるときでも、火炎の吹消えを絶えず監視し、また吹消えた場合、即座に点火させる機能を備えている。
【００４９】
その構成を以下に記載する。起動運転時、燃焼ガスを生成する場合、着火装置４４の点火スイッチ４６を数秒間ＯＮにし、トランス４７からの電流を点火プラグ２５に与え、電極４８から発生するスパークで起動燃料供給ライン２２からの原燃料Ｆおよび予混合空気供給ライン２３からの空気の予混合気と燃焼用空気供給ライン２４からの空気Ａとを点火させ、燃焼ガスを生成する。その後、火炎検出器４５内のスイッチ５２をＯＮにすると、燃焼ガス内で発生したイオンを検出端５０からの信号に基づいて検出するイオン検出器５１で火炎の吹消えの有無が絶えず確認できる。そして、発電運転時、燃料オフガスライン３１からの未反応の燃料改質ガスを用いて燃焼ガスを生成する場合、起動燃料供給ライン２２からの予混合気を起動用調節弁３２および予混合空気用調節弁３３で遮断し、その後、燃料オフガス用調節弁３４を開にし、燃料の切替えを実施する。この際、一時的に火炎が吹消えたとしても燃焼空間内は非常に高温であり、かつ未反応の燃料改質ガスは水素リッチなガスであるため、火炎が形成される。仮に完全に失火したとしても、火炎検出器で火炎の状況を検知しているため、点火スイッチ４６を再度、ＯＮすることで火炎を確実に持続させ、安定した運転を行わせることができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上の説明の通り、本発明に係る改質装置は、バーナを燃料通路を境にその内外側の両側に空気通路を形成し、燃料を挟んで両側に空気を流し、燃料と空気との混合を良好にさせる構成にしたので、燃焼ガス温度にむらのない均一な分布にすることができる。
【００５１】
また、本発明に係る改質装置は、バーナに火炎検出装置を設け、この火炎検出装置によって燃料に含まれるイオンを検出し、燃料が流れているかの有無を検出する構成にしたので、運転中絶えず燃焼ガスの火炎の状況を監視し、吹消えを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る改質装置に適用するバーナの第１実施形態を示す縦断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視方向から見た平面図。
【図３】本発明に係る改質装置を組み込んだ燃料電池発電装置を示す概略系統図。
【図４】本発明に係る改質装置に適用するバーナの第２実施形態を示す平面図。
【図５】本発明に係る改質装置に適用するバーナの第３実施形態を示す縦断面図。
【図６】本発明に係る改質装置に適用するバーナの第４実施形態を示す平面図。
【図７】本発明に係る改質装置に適用するバーナの第５実施形態を示す概念図。
【図８】従来の改質装置を組み込んだ燃料電池発電装置を示す概略系統図。
【符号の説明】
１ 燃料改質系
１ａ 一酸化炭素処理系
２ 発電系
３ 起動運転用バーナ
４ メイン用バーナ
５ 改質装置
５ａ 改質管
６ 熱交換器
７ 原燃料供給ライン
８ 予混合空気供給ライン
９ 点火プラグ
１０ 排ガス供給系
１１ 改質用燃料供給ライン
１２ 一酸化炭素変成器
１３ 一酸化炭素除去器
１４ 燃料電池本体
１５ 燃料オフガスライン
１６ 燃料改質系
１６ａ 一酸化炭素処理系
１７ 発電系
１７ａ 燃料ガス切替系
１８ バーナ
１９ 改質管
２０ 改質装置
２１ 熱交換器
２２ 起動燃料供給ライン
２３ 予混合空気供給ライン
２４ 燃焼用空気供給ライン
２５ 点火プラグ
２６ 排ガス供給系
２７ 改質用燃料供給ライン
２８ 一酸化炭素変成器
２９ 一酸化炭素除去器
３０ 燃料電池本体
３１ 燃料オフガスライン
３２ 起動燃料用調節弁
３３ 予混合空気用調節弁
３４ 燃料オフガス用調節弁
３５ 負荷検出器
３６ 演算制御部
３７ 筒体
３８ 第１区画壁
３９ 第１空気通路
４０ 第２区画壁
４１ 燃料通路
４２ 第３区画壁
４３ 第２空気通路
４４ 着火装置
４５ 火炎検出装置
４６ 点火スイッチ
４７ トランス
４８ 電極
５０ 検出端
５１ イオン検出器
５２ スイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池発電装置等に適用する改質装置に係り、特に改質器バーナから生成される燃焼ガスの温度分布が均一となるように改良を加えた改質装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水素ガス等の燃料と酸素ガス等の酸化剤との電気化学反応によって、直接電気エネルギを発生させる燃料電池は、取扱う作動流体が比較的低温であり、出力密度が高く、起動時間が比較的短く、構造自体が小型化、軽量化が可能である点からして車載用電源、モバイル用電源、定置用分散電源等への適用が進められており、その成果が期待されている。
【０００３】
このように、期待度の高い燃料電池、例えば家庭用の電源として用いる燃料電池発電装置は、都市ガス、ＬＰＧなどの炭化水素系燃料を原燃料として用い、改質装置で原燃料を水素リッチな燃料改質ガスに改質させる際、水蒸気改質が比較的多く採用されており、その概略構成として図８に示すものがある。
【０００４】
燃料電池発電装置は、原燃料Ｆに水蒸気を加えて水蒸気改質を行う燃料改質系１と、水蒸気改質によって生成された燃料改質ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）を処理する一酸化炭素処理系１ａと、この一酸化炭素処理系１ａで一酸化炭素（ＣＯ）を処理した燃料改質ガスに酸化剤、例えば空気と化学反応させて発電を行う発電系２とを備えた構成になっている。
【０００５】
燃料改質系１は、起動運転用バーナ３とメイン（発電運転）用バーナ４とを設け、器内に改質管５ａを収容する改質装置５と、水蒸気を発生させる熱交換器６とを備え、起動運転時、原燃料Ｆを原燃料供給ライン７を介して起動運転用バーナ３に供給する一方、例えば、ブロアで大気から吸い込んだ空気Ａを予混合空気供給ライン８を介して起動運転用バーナ３に供給し、ここで点火プラグ９にてスパークを飛ばし火炎を形成する。
【０００６】
起動運転時、燃焼ガスは主に改質装置５内の改質管５ａを昇温するために利用され、その排ガスは排ガス供給系１０を介して原燃料を改質するのに必要な水蒸気を生成するために熱交換器６に熱源として供給される。ここで、発生した水蒸気を原燃料Ｆに加えて改質用燃料供給ライン１１を介して改質管５ａに供給し、改質触媒の下、水素リッチな燃料改質ガスに改質する。
【０００７】
また、一酸化炭素処理系１ａは、一酸化炭素変成器１２および一酸化炭素除去器１３を備え、燃料改質系１の改質装置５から供給される水素リッチな燃料改質ガスに含まれる一酸化炭素ＣＯを一酸化炭素変成器１２で水蒸気シフト反応によって、その濃度を低減させ、さらに一酸化炭素除去器１３で取り込んだ空気と選択酸化させ、その濃度をより一層低減させた後、発電系２に供給する。
【０００８】
一方、発電系２は、燃料電池本体１４と燃料オフガスライン１５とを備え、一酸化炭素処理系１ａで一酸化炭素濃度を低減させた燃料改質ガスを燃料電池本体１４のアノード電極（図示せず）に供給し、ここでカソード電極（図示せず）からの、例えば酸素ガス等の酸化剤と電気化学的に反応させ、その際に発生する電力を取り出す。
【０００９】
燃料改質ガスと酸化剤とが反応し、電力が発生すると、燃料改質系は、改質装置５の起動運転用バーナ３からメイン用バーナ４に切り替えるとともに、燃料電池本体１４で反応中、未反応となった改質ガスを燃料オフガスとして燃料オフガスライン１５を介してメイン（発電運転）用バーナ４に供給し、空気供給ライン１６から供給された空気Ａとで燃焼ガスを生成し、改質装置５内の改質管５ａをより一層加熱させて水素リッチな改質ガスの生成を促進させ、燃料の有効活用を図っている。
【００１０】
このように、従来の燃料電池発電装置では、未反応の改質ガスを巧みに利用して原燃料Ｆから水素リッチなガスへの改質をより効果的に促進させ、電気出力密度を高めていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図８に示した従来の燃料電池発電装置には、幾つかの問題点が含まれており、その一つに改質装置５のバーナがある。
【００１２】
従来、改質装置５は、燃料供給源の相違から上述のとおり、用途、機能の異なる起動運転用バーナ３とメイン用バーナ４との二つの異なる種類のバーナを備えていたが、これら二つのうち、一つが設置上、構造上の制約を受け、容器の軸方向に対し、傾斜させて設置していた。
【００１３】
しかし、バーナを容器の軸方向に対し、傾斜させて設置すると、改質装置５は、バーナから燃焼ガスを生成する際、温度分布が不均一になり、局所的に熱応力が高くなり、損傷を誘発するおそれがあった。また、温度分布が不均一になると、燃焼振動を発生させる要因にもなっていた。
【００１４】
また、改質装置５に起動運転用バーナ３とメイン用バーナ４との二種類のバーナを備えている場合、燃料の切替に際し、バーナの点火を確認するまでの間、二つのバーナの重複運転が行われたため、燃焼ガスの温度が異常に高温化し、温度分布のばらつきがより一層高くなり、上述の不具合、不都合な問題点が発生する危険度合が高くなっていた。
【００１５】
このため、一つのバーナで種類の異なる燃料を適宜に使い分け、構造をコンパクトにして燃焼ガス温度分布の均一化を図ることのできる改質装置５の実現が望まれていた。なお、一つのバーナで種類の異なる燃料を使い分ける発明として、例えば、特開２０００−１４３２０５号公報（特許文献１）や特開２０００−１４３２０７号公報（特許文献２）が公表されているが、本発明に適用できるかは不明である。
【００１６】
【特許文献１】
特開２０００−１４３２０５号公報
【００１７】
【特許文献２】
特開２０００−１４３２０７号公報
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、従来の複数のバーナを一つにまとめて構造をコンパクトにし、燃焼ガス温度分布の均一化を図ってより効率よく改質触媒層側に熱を伝えることが可能になり、改質装置の長寿命化を可能にすることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る改質装置は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、器内に触媒を充填した改質管を収容し、燃料ガスと空気の混合気を点火プラグで点火するバーナを備えた改質装置において、前記バーナは、中央に点火プラグを備えるとともに、この点火プラグと同心的に配置され、その外側に設けた第１区画壁との間に空気を流す第１空気通路と、前記第１区画壁と同心的に配置され、その外側に設けた第２区画壁との間に燃料ガスを流す燃料通路と、前記第２区画壁と同心的に配置され、その外側に設けた第３区画壁との間に空気を流す第２空気通路とを備え、前記第１空気通路と第２空気通路とは、共通の供給口から前記バーナに供給された空気が案内され、前記燃料通路は、起動運転時および発電運転時において使用される異なる種類の燃料ガスを燃焼させることができるものである。
【００１９】
本発明に係る改質装置は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載したように、器内に触媒を充填した改質管を収容し、燃料ガスと空気の混合気を点火プラグで点火するバーナを備えた改質装置において、前記バーナは、中央に点火プラグを備えるとともに、この点火プラグと同心的に配置され、その外側に設けた第１区画壁との間に空気を流す第１空気通路と、前記第１区画壁の内部に設けられ、入口から出口に向って前記点火プラグの軸線に対し、傾斜させた燃料通路と、前記第１区画壁の外側に設けた第２区画壁との間に空気を流す第２空気通路とを備え、前記第１空気通路と第２空気通路には、共通の供給口から前記バーナに供給された空気が案内され、前記燃料通路には、起動運転時および発電運転時において使用される異なる種類の燃料ガスが供給されるものである。
【００２０】
また、本発明に係る改質装置は、上述の目的を達成するために、請求項３に記載したように、第１空気通路は、その断面をリング状細孔に形成したものである。
【００２１】
また、本発明に係る改質装置は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載したように、第１空気通路は、その断面を四辺形状細孔に形成したものである。
【００２２】
また、本発明に係る改質装置は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載したように、燃料通路は、その断面をリング状細孔に形成したものである。
【００２３】
また、本発明に係る改質装置は、上述の目的を達成するために、請求項６に記載したように、燃料通路は、その断面を円状細孔に形成したものである。
【００２４】
また、本発明に係る改質装置は、上述の目的を達成するために、請求項７に記載したように、第２空気通路は、その断面をリング状細孔に形成したものである。
【００２５】
また、本発明に係る改質装置は、上述の目的を達成するために、請求項８に記載したように、第２空気通路は、その断面を四辺形状細孔に形成したものである。
【００２６】
本発明に係る改質装置は、上述の目的を達成するために、請求項９に記載したように、少なくとも前記点火プラグの電極と前記第１区画壁との間で火花をスパークさせる着火装置と、前記燃料ガスの燃焼により生成された化学イオンを検出し、前記燃焼ガスの火炎の吹消えの有無を検知する火炎検出装置とをさらに備えたものである。
【００２７】
本発明に係る改質装置は、上述の目的を達成するために、請求項１０に記載したように、前記火炎検出装置は、前記燃料ガスの燃焼により生成された化学イオンを検出するイオン検出器をさらに備えたものである。
【００２８】
本発明に係る改質装置は、上述の目的を達成するために、請求項１１に記載したように、前記起動運転時において使用される燃料ガスから前記発電運転時において使用される燃料ガスに切り替える燃料ガス切替系をさらに備えたものである
【００２９】
本発明に係る改質装置は、上述の目的を達成するために、請求項１２に記載したように、前記改質装置から供給された燃料改質ガスを用いて発電を行う燃料電池本体をさらに備え、前記燃料ガス切替系は、前記燃料電池本体の電気出力側に設けられた負荷検出器と、前記起動運転時において使用される燃料ガスを前記バーナに供給する起動燃料供給ラインに設けられた起動燃料用調節弁と、前記燃料ガスに混合される前記空気を前記起動燃料供給ラインに供給する予混合供給ラインに設けられた予混合空気用調節弁と、前記燃料電池本体から供給された未反応の前記燃料改質ガスを前記バーナに供給する燃料オフガスラインに設けられた燃料オフガス用調節弁と、前記負荷検出器で検出された検出信号に基づいて弁開閉演算信号を演算し、前記弁開閉演算信号を前記起動用調節弁、前記予混合空気用調節弁および前記燃料オフガス用調節弁に与える演算制御部とを備えたものである。
【００３０】
本発明に係る改質装置は、上述の目的を達成するために、請求項１３に記載したように、前記演算制御部は、前記起動運転から前記発電運転に移行する際、前記起動燃料用調節弁および予混合空気用調節弁に弁閉信号を与えるとともに、前記燃料オフガス用調節弁に弁開信号を与える構成にしたものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る改質装置を、例えば燃料電池発電装置に適用した実施形態として、図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【００３２】
図３は、本発明に係る改質装置を組み込んだ燃料電池発電装置の一例を示す概略系統図である。
【００３３】
本実施形態に係る燃料電池発電装置は、原燃料Ｆに水蒸気を加えて水蒸気改質を行う燃料改質系１６と、水蒸気改質によって生成された水素リッチな燃料改質ガスに含まれ、触媒等を被毒させる一酸化炭素ＣＯの濃度を軽減させる一酸化炭素処理系１６ａと、この一酸化炭素処理系１６ａで一酸化炭素を処理した燃料改質ガスに酸化剤、例えば空気中の酸素ガスと化学反応させて発電を行う発電系１７系と、起動運転時、原燃料Ｆを使用し、発電運転時、発電系１７からの未反応の燃料改質ガスを燃料改質系１６に供給して切り替える燃料ガス切替系１７ａとを備えて構成されている。
【００３４】
燃料改質系１６は、器内の頭部側にバーナ１８を設け、器内の底部側に改質触媒を充填した改質管１９を収容する改質装置２０と、水蒸気を発生させる熱交換器２１とを備え、起動運転時、起動燃料供給ライン２２を介して供給される原燃料Ｆに、例えば、ブロアから予混合気供給ライン２３を介して供給される空気を加えて予混合し、その予混合気を改質装置２０のバーナ１８に供給するとともに、ブロアから燃焼用空気供給ライン２４を介してバーナ１８に燃焼用空気を供給し、ここで、点火プラグ２５にてスパークを飛ばし火炎を形成する。
【００３５】
また、燃料改質系１６は、改質装置２０の器内温度を、例えば約６００℃〜７００℃に高める間に、燃焼ガスの排ガスを排ガス供給系２６を介して熱交換器２１に供給し、ここで、例えば発電系１７から生成された水を加熱させて水蒸気を発生させ、発生した水蒸気を原燃料Ｆに加えて改質用燃料供給ライン２７を介して改質装置２０の改質管１９に供給し、例えば貴金属系またはニッケル系等の改質触媒の下、水素リッチな燃料改質ガスに改質させる。
【００３６】
また、一酸化炭素処理系１６ａは、一酸化炭素変成器２８、一酸化炭素除去器２９を備え、燃料改質系１６の改質装置２０から供給される水素リッチな燃料改質ガスに含まれる一酸化炭素（ＣＯ）を一酸化炭素変成器２８で水蒸気によるシフト反応させてその濃度を低減させ、さらに一酸化炭素除去器２９で取り込んだ空気と選択酸化させ、その濃度をより一層低減させた後、発電系１７に供給する。
【００３７】
また、発電系１７は、燃料電池本体３０、燃料オフガスライン３１を備え、一酸化炭素処理系１６ａからの燃料改質ガスを燃料電池本体３０のアノード電極（図示せず）に供給し、ここで、カソード電極（図示せず）からの、例えば酸素ガス等の酸化剤を電気化学的に反応させ、その際に発生する電力を取り出す。
【００３８】
また、燃料ガス切替系１７ａは、起動燃料供給ライン２２に設けた起動燃料用調節弁３２、予混合空気供給ライン２３に設けた予混合空気用調節弁３３、燃料オフガスライン３１に設けた燃料オフガス用調節弁３４、燃料電池本体３０に設けた負荷検出器３５、演算制御部３６を備え、燃料電池本体３０が発電を開始したとき、負荷検出器３５からの負荷信号を基に演算制御部３６で弁開閉信号を演算し、演算した弁開閉信号のうち、弁閉信号を起動燃料用調節弁３２、予混合空気用調節弁３３のそれぞれに与えて各調節弁３２，３３を閉鎖させるとともに、弁開信号を燃料オフガス用調節弁３４に与えて燃料オフガス用調節弁３４を弁開させ、発電運転時、燃料電池本体３０からの未反応への燃料改質ガスを用いて改質装置２０の燃焼ガスを生成し、器内をより安定した温度に保つことができる構成になっている。
【００３９】
一方、起動燃料供給ライン２２からの原燃料Ｆまたは燃料オフガスライン３１からの未反応の燃料改質ガスを用いて燃焼ガスを生成するバーナ１８は、図１および図２に示すように、例えば円筒状の筒体３７の中央に点火プラグ２５を備えるとともに、この点火プラグ２５と同心的に配置され、その外側に設けた第１区画壁３８との間に空気を流す、例えばリング状細孔の第１空気通路３９と、第１区画壁３８と同心的に配置され、その外側に設けた第２区画壁４０との間に原燃料Ｆまたは燃料改質ガスを流す、例えばリング状細孔の燃料通路４１と、第２区画壁４０と同心的に配置され、その外側に設けた第３区画壁４２との間に空気を流す、例えばリング状細孔の第２空気通路４３とを備え、原燃料Ｆまたは燃料改質ガスを間に挟んで、その内外側の両側を空気で囲い、空気と燃料との混合を良好にさせて、分布にむらのない燃焼ガスを生成させる構成になっている。
【００４０】
このように、本実施形態は、バーナ１８の筒体３７に、燃料通路４１を境に内外側の両側に第１空気通路３９と第２空気通路４３とを形成し、空気と燃料との混合を良好にさせる構成にしたので、バーナ１８から生成される燃焼ガスの温度分布を偏りのない均一な分布に維持させることができる。
【００４１】
なお、本実施形態は、第１空気通路３９、燃料通路４１、および第２空気通路４３のそれぞれの断面を、例えばリング状細孔に形成したが、この例に限らず、例えば、図４に示すように、第１空気通路３９をリング状細孔にし、燃料通路４１を円状細孔にし、第２空気通路４３をリング状細孔にしてもよく、また、例えば、図６に示すように、第１空気通路３９を四辺形状細孔にし、燃料通路４１を円状細孔にし、第２空気通路４３を筒体３７の縁辺に沿って四辺形状細孔にしてもよい。
【００４２】
また、本実施形態は、バーナ１８の筒体３７に、燃料通路４１を境に内外側の両側に第１空気通路３９と第２空気通路４３とを形成した、いわゆる空気／燃料／空気の三層状の通路に構成したが、この例に限らず、空気と燃料とを適宜組み合せた四層状またはそれ以上の層状の通路に構成してもよい。
【００４３】
図５は、本実施形態に係るバーナ１８の第３実施形態を示す縦断面図である。
【００４４】
本実施形態に係るバーナ１８は、例えば円筒状の筒体３７の中央に点火プラグ２５を備えるとともに、この点火プラグ２５と同心的に配置され、その外側に設けた第１区画壁３８との間に空気を流す、例えばリング状細孔の第１空気通路３９と、第１区画壁３８内部に設けられ、入口から出口に向って点火プラグ２５の軸線に対し傾斜させ、原燃料Ｆまたは燃料改質ガスを流す燃料通路４１と、第１区画壁３８の外側に設けた第２区画壁４０との間で、かつ軸線に平行な第２空気通路４３とを備え、第１実施形態と同様に、原燃料Ｆまたは燃料改質ガスを間に挟んで、その内外側の両側を空気で囲い、空気と燃料との混合を良好にさせ、かつ火炎を短くさせるとともに、温度分布にむらのない燃焼ガスを生成させる構成にしたものである。
【００４５】
このように、本実施形態は、バーナ１８の筒体３７に、燃料通路４１を境に内外側の両側に第１空気通路３９と第２空気通路４３とを形成するとともに、燃料通路４１を入口から出口に向って点火プラグ２５の軸線に対し傾斜させる構成にしたので、バーナ１８から生成される燃焼ガスの火炎を短くさせるとともに、温度分布をより一層偏りのない均一な分布に維持させることができる。
【００４６】
図７は、本実施形態に係るバーナ１８の第５実施形態を示す概念図である。
【００４７】
従来、バーナ１８は、起動運転用バーナ３および発電運転用バーナ４と機能別にわかれており、起動運転用バーナにのみ、着火装置と火炎検出装置が組込まれていた。このため、起動運転時は、燃焼ガスの火炎の吹消えの有無を火炎検出装置により確認可能であったが、燃料を原燃料Ｆから未反応の燃料改質ガスに切替えた後、火炎検出装置は使用できないため、改質装置内の燃焼空間に設置された温度測定器の温度が予め定められた温度よりも低くなることを監視し、予め定められた温度よりも低くなったとき、火炎の吹消えと見做し、再度、点火スイッチをＯＮさせていた。
【００４８】
しかし、本実施形態に係るバーナ１８に、着火装置４４に火炎検出装置４５を組み込んだことにより、起動、発電運転時のいかなるときでも、火炎の吹消えを絶えず監視し、また吹消えた場合、即座に点火させる機能を備えている。
【００４９】
その構成を以下に記載する。起動運転時、燃焼ガスを生成する場合、着火装置４４の点火スイッチ４６を数秒間ＯＮにし、トランス４７からの電流を点火プラグ２５に与え、電極４８から発生するスパークで起動燃料供給ライン２２からの原燃料Ｆおよび予混合空気供給ライン２３からの空気の予混合気と燃焼用空気供給ライン２４からの空気Ａとを点火させ、燃焼ガスを生成する。その後、火炎検出器４５内のスイッチ５２をＯＮにすると、燃焼ガス内で発生したイオンを検出端５０からの信号に基づいて検出するイオン検出器５１で火炎の吹消えの有無が絶えず確認できる。そして、発電運転時、燃料オフガスライン３１からの未反応の燃料改質ガスを用いて燃焼ガスを生成する場合、起動燃料供給ライン２２からの予混合気を起動用調節弁３２および予混合空気用調節弁３３で遮断し、その後、燃料オフガス用調節弁３４を開にし、燃料の切替えを実施する。この際、一時的に火炎が吹消えたとしても燃焼空間内は非常に高温であり、かつ未反応の燃料改質ガスは水素リッチなガスであるため、火炎が形成される。仮に完全に失火したとしても、火炎検出器で火炎の状況を検知しているため、点火スイッチ４６を再度、ＯＮすることで火炎を確実に持続させ、安定した運転を行わせることができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上の説明の通り、本発明に係る改質装置は、バーナを燃料通路を境にその内外側の両側に空気通路を形成し、燃料を挟んで両側に空気を流し、燃料と空気との混合を良好にさせる構成にしたので、燃焼ガス温度にむらのない均一な分布にすることができる。
【００５１】
また、本発明に係る改質装置は、バーナに火炎検出装置を設け、この火炎検出装置によって燃料に含まれるイオンを検出し、燃料が流れているかの有無を検出する構成にしたので、運転中絶えず燃焼ガスの火炎の状況を監視し、吹消えを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る改質装置に適用するバーナの第１実施形態を示す縦断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視方向から見た平面図。
【図３】本発明に係る改質装置を組み込んだ燃料電池発電装置を示す概略系統図。
【図４】本発明に係る改質装置に適用するバーナの第２実施形態を示す平面図。
【図５】本発明に係る改質装置に適用するバーナの第３実施形態を示す縦断面図。
【図６】本発明に係る改質装置に適用するバーナの第４実施形態を示す平面図。
【図７】本発明に係る改質装置に適用するバーナの第５実施形態を示す概念図。
【図８】従来の改質装置を組み込んだ燃料電池発電装置を示す概略系統図。
【符号の説明】
１ 燃料改質系
１ａ 一酸化炭素処理系
２ 発電系
３ 起動運転用バーナ
４ メイン用バーナ
５ 改質装置
５ａ 改質管
６ 熱交換器
７ 原燃料供給ライン
８ 予混合空気供給ライン
９ 点火プラグ
１０ 排ガス供給系
１１ 改質用燃料供給ライン
１２ 一酸化炭素変成器
１３ 一酸化炭素除去器
１４ 燃料電池本体
１５ 燃料オフガスライン
１６ 燃料改質系
１６ａ 一酸化炭素処理系
１７ 発電系
１７ａ 燃料ガス切替系
１８ バーナ
１９ 改質管
２０ 改質装置
２１ 熱交換器
２２ 起動燃料供給ライン
２３ 予混合空気供給ライン
２４ 燃焼用空気供給ライン
２５ 点火プラグ
２６ 排ガス供給系
２７ 改質用燃料供給ライン
２８ 一酸化炭素変成器
２９ 一酸化炭素除去器
３０ 燃料電池本体
３１ 燃料オフガスライン
３２ 起動燃料用調節弁
３３ 予混合空気用調節弁
３４ 燃料オフガス用調節弁
３５ 負荷検出器
３６ 演算制御部
３７ 筒体
３８ 第１区画壁
３９ 第１空気通路
４０ 第２区画壁
４１ 燃料通路
４２ 第３区画壁
４３ 第２空気通路
４４ 着火装置
４５ 火炎検出装置
４６ 点火スイッチ
４７ トランス
４８ 電極
５０ 検出端
５１ イオン検出器
５２ スイッチ
Claims (13)
- 器内に触媒を充填した改質管を収容し、燃料ガスと空気の混合気を点火プラグで点火するバーナを備えた改質装置において、
前記バーナは、
中央に点火プラグを備えるとともに、この点火プラグと同心的に配置され、その外側に設けた第１区画壁との間に空気を流す第１空気通路と、
前記第１区画壁と同心的に配置され、その外側に設けた第２区画壁との間に燃料ガスを流す燃料通路と、
前記第２区画壁と同心的に配置され、その外側に設けた第３区画壁との間に空気を流す第２空気通路とを備え、
前記第１空気通路と第２空気通路には、共通の供給口から前記バーナに供給された空気が案内され、
前記燃料通路には、起動運転時および発電運転時において使用される異なる種類の燃料ガスが供給されることを特徴とする改質装置。 - 器内に触媒を充填した改質管を収容し、燃料ガスと空気の混合気を点火プラグで点火するバーナを備えた改質装置において、
前記バーナは、
中央に点火プラグを備えるとともに、この点火プラグと同心的に配置され、その外側に設けた第１区画壁との間に空気を流す第１空気通路と、
前記第１区画壁の内部に設けられ、入口から出口に向って前記点火プラグの軸線に対し、傾斜させた燃料通路と、
前記第１区画壁の外側に設けた第２区画壁との間に空気を流す第２空気通路とを備え、
前記第１空気通路と第２空気通路には、共通の供給口から前記バーナに供給された空気が案内され、
前記燃料通路には、起動運転時および発電運転時において使用される異なる種類の燃料ガスが供給されることを特徴とする改質装置。 - 第１空気通路は、その断面をリング状細孔に形成したことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の改質装置。
- 第１空気通路は、その断面を四辺形状細孔に形成したことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の改質装置。
- 燃料通路は、その断面をリング状細孔に形成したことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の改質装置。
- 燃料通路は、その断面を円状細孔に形成したことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の改質装置。
- 第２空気通路は、その断面をリング状細孔に形成したことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の改質装置。
- 第２空気通路は、その断面を四辺形状細孔に形成したことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の改質装置。
- 少なくとも前記点火プラグの電極と前記第１区画壁との間で火花をスパークさせる着火装置と、
前記燃料ガスの燃焼により生成された化学イオンを検出し、前記燃焼ガスの火炎の吹消えの有無を検知する火炎検出装置とをさらに備えたことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の改質装置。 - 前記火炎検出装置は、前記燃料ガスの燃焼により生成された化学イオンを検出するイオン検出器をさらに備えたことを特徴とする請求項９記載の改質装置。
- 前記起動運転時において使用される燃料ガスから前記発電運転時において使用される燃料ガスに切り替える燃料ガス切替系をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の改質装置。
- 前記改質装置から供給された燃料改質ガスを用いて発電を行う燃料電池本体をさらに備え、
前記燃料ガス切替系は、
前記燃料電池本体の電気出力側に設けられた負荷検出器と、
前記起動運転時において使用される燃料ガスを前記バーナに供給する起動燃料供給ラインに設けられた起動燃料用調節弁と、
前記燃料ガスに混合される前記空気を前記起動燃料供給ラインに供給する予混合供給ラインに設けられた予混合空気用調節弁と、
前記燃料電池本体から供給された未反応の前記燃料改質ガスを前記バーナに供給する燃料オフガスラインに設けられた燃料オフガス用調節弁と、
前記負荷検出器で検出された検出信号に基づいて弁開閉演算信号を演算し、前記弁開閉演算信号を前記起動用調節弁、前記予混合空気用調節弁および前記燃料オフガス用調節弁に与える演算制御部とを備えたことを特徴とする請求項１１記載の改質装置。 - 前記演算制御部は、前記起動運転から前記発電運転に移行する際、前記起動燃料用調節弁および予混合空気用調節弁に弁閉信号を与えるとともに、前記燃料オフガス用調節弁に弁開信号を与える構成にしたことを特徴とする請求項１２記載の改質装置。
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