JP4830528B2 - Hydrogen generator and fuel cell system having the same - Google Patents

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Description

本発明は、COセンサの燃焼不良検知の精度を維持するための構成を提供した燃料電池システムの水素生成器に関するものである。   The present invention relates to a hydrogen generator for a fuel cell system that provides a configuration for maintaining the accuracy of detection of combustion failure of a CO sensor.

従来この種のCOセンサは、ガス給湯器等のバーナの燃焼排ガスが流動する排気路中のCO濃度を検出するように備えられ、CO濃度検知の精度を維持するために定期的にCOセンサの温度を上昇させてクリーニング(ヒートクリーニング)を行うようにしている。クリーニングのタイミングは、ガス給湯器等の燃焼開始時に行うと、燃焼中に行われるため、COセンサの周囲に燃焼排ガスが存在し、燃焼排ガス中のHC等の物質により、COセンサの付着物質の除去が不十分になるので、燃焼停止検出手段により燃焼運転動作の停止信号を検出したときにCOセンサへの通電量を多くしてCOセンサの温度をクリーニングの温度まで高めてクリーニングを行うことにより、COセンサのクリーニングを効率良く、確実に行うことができ、燃焼運転動作やCO安全動作を長期間にわたって的確に行うことができるように構成しているものがある(例えば特許文献1参照)。
特許第3453441号公報
Conventionally, this type of CO sensor is provided to detect the CO concentration in an exhaust passage through which the combustion exhaust gas of a burner such as a gas water heater flows, and periodically in order to maintain the accuracy of CO concentration detection. The temperature is raised to perform cleaning (heat cleaning). Since the cleaning timing is performed during combustion when the gas water heater or the like is started, combustion exhaust gas exists around the CO sensor, and substances such as HC in the combustion exhaust gas cause the adhering substance of the CO sensor. Since the removal becomes insufficient, when the stop signal of the combustion operation is detected by the combustion stop detection means, the amount of energization to the CO sensor is increased and the temperature of the CO sensor is increased to the cleaning temperature to perform cleaning. Some sensors are configured so that the CO sensor can be efficiently and reliably cleaned, and the combustion operation and the CO safe operation can be accurately performed over a long period of time (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent No. 3453441

しかしながら、前記従来の構成では、ガス給湯器等の燃焼運転動作の停止した状態で、COセンサのクリーニングを行いその性能の維持を図っているので、そのガス給湯器等の使用状態によるが、1日に何回も燃焼運転動作が停止する機会が得られるので、クリーニングも十分に行うことができる可能性がある。   However, in the conventional configuration, since the CO sensor is cleaned and the performance is maintained in a state where the combustion operation of the gas water heater or the like is stopped, the performance is maintained depending on the use state of the gas water heater or the like. Since there is an opportunity to stop the combustion operation many times a day, there is a possibility that the cleaning can be sufficiently performed.

しかし、燃料電池システムの水素生成器の加熱用に使用する燃焼装置は、燃焼運転動作を停止する機会がガス給湯器等に比較して非常に少ない。これは、燃料電池システムは、発電装置であり、連続で運転することが多く、燃焼運転停止動作も1週間や1月といった期間になる場合がある。水素生成器の燃焼装置では、起動時には都市ガス(13A)やLPGを燃焼させ、発電時には燃料電池から戻ったオフガス(水素主体の混合ガス)を燃焼させるので、クリーニングの機会が減少することはCOセンサの付着物質が増加してCO濃度検知の精度が低下し、また検知不良を起こすという課題を有していた。   However, the combustion apparatus used for heating the hydrogen generator of the fuel cell system has very few opportunities to stop the combustion operation compared to a gas water heater or the like. This is because the fuel cell system is a power generator, and is often operated continuously, and the combustion operation stop operation may be in a period of one week or one month. In the combustion apparatus of the hydrogen generator, city gas (13A) and LPG are combusted at startup, and off-gas (mixed gas mainly composed of hydrogen) returned from the fuel cell is combusted at the time of power generation. There is a problem in that the amount of substances attached to the sensor increases, the accuracy of CO concentration detection decreases, and a detection failure occurs.

また、オフガス中に含まれる水蒸気が多いので、燃焼排ガスの水蒸気量が増加し、COセンサに水分が吸収され、ゼロ点がずれ、正確なCO濃度検知が行われないという課題を有していた。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、水素生成器の加熱用燃焼装置の燃焼運転動作中でもCOセンサのクリーニングを行い、長期間にわたって燃焼装置を停止しないでCOセンサによる燃焼不良検知を精度良く行うようにした水素生成器を提供することを目的とする。
Further, since the water vapor contained in the off gas is large, the amount of water vapor in the combustion exhaust gas is increased, the water is absorbed by the CO sensor, the zero point is shifted, and accurate CO concentration detection is not performed. .
The present invention solves the above-mentioned conventional problems. The CO sensor is cleaned even during the combustion operation of the hydrogen generator heating combustion device, and the combustion failure is detected by the CO sensor without stopping the combustion device for a long period of time. An object of the present invention is to provide a hydrogen generator that can perform with high accuracy.

前記従来の課題を解決するために、本発明の水素生成器は、炭化水素系原料の改質反応により水素を含む生成ガスを生成する改質部と、前記改質部に設けられた燃焼装置と、前記燃焼装置の燃焼排ガスの成分検知を行うCOセンサと、前記COセンサのクリーニング動作を行うときに前記COセンサの周囲に空気を供給し、燃焼排ガスを排除するための空気供給部を備えたものである。   In order to solve the conventional problems, a hydrogen generator according to the present invention includes a reforming unit that generates a product gas containing hydrogen by a reforming reaction of a hydrocarbon-based raw material, and a combustion apparatus provided in the reforming unit. And a CO sensor that detects the component of the combustion exhaust gas of the combustion device, and an air supply unit that supplies air around the CO sensor when the cleaning operation of the CO sensor is performed and excludes the combustion exhaust gas. It is a thing.

これによって、水素生成器の加熱用燃焼装置の燃焼運転動作を停止することなく、COセンサのクリーニングを行い、COセンサの付着物や水分を除去して長期間にわたってCOセンサによる加熱用燃焼装置の燃焼不良検知を精度良く行うことができる。   As a result, the CO sensor is cleaned without stopping the combustion operation of the hydrogen generator heating combustion device, and the CO sensor deposits and moisture are removed, and the CO sensor heating combustion device is removed over a long period of time. Combustion failure detection can be performed with high accuracy.

本発明の水素生成器は、COセンサのクリーニングのために加熱用燃焼装置の燃焼運転動作を停止することがないので、長期間にわたって燃料電池システムにより発電を継続して行うことができる。   Since the hydrogen generator of the present invention does not stop the combustion operation of the heating combustion device for cleaning the CO sensor, power generation can be continuously performed by the fuel cell system for a long period of time.

第1の発明は、炭化水素系原料の改質反応により水素を含む生成ガスを生成する改質部と、この改質部の加熱用の燃焼装置と、この燃焼装置の燃焼排ガスの成分検知を行うCOセンサと、このCOセンサのクリーニング動作を行うときにCOセンサの周囲に空気を供給し、燃焼排ガスを排除するための空気供給部を備えたことにより、水素生成器の加熱用燃焼装置の燃焼運転動作を停止することなく、COセンサのクリーニングを行い、COセンサの付着物や水分を除去して長期間にわたってCOセンサによる加熱用燃焼装置の燃焼不良検知を精度良く行うことができる。
第2の発明は、特に、空気供給部は、COセンサのクリーニング動作の終了後にCOセンサのゼロ点補正を行うためにCOセンサの周囲に空気を供給し、燃焼排ガスを排除することにより、COセンサの周囲や内部に残留する残留する燃焼排ガスまたはクリーニングにより生成する成分を排除し、新鮮な空気を供給してゼロ点補正の精度を向上することができる。
According to a first aspect of the present invention, a reforming unit that generates a product gas containing hydrogen by a reforming reaction of a hydrocarbon-based raw material, a combustion device for heating the reforming unit, and component detection of combustion exhaust gas of the combustion device are performed. A CO sensor to be performed and an air supply unit for supplying air around the CO sensor to eliminate combustion exhaust gas when performing the cleaning operation of the CO sensor are provided. Without stopping the combustion operation, it is possible to clean the CO sensor, remove deposits and moisture on the CO sensor, and accurately detect defective combustion in the combustion apparatus for heating by the CO sensor over a long period of time.
In the second aspect of the invention, in particular, the air supply unit supplies air around the CO sensor in order to perform zero correction of the CO sensor after completion of the cleaning operation of the CO sensor, and eliminates the combustion exhaust gas. The remaining combustion exhaust gas remaining around or inside the sensor or components generated by cleaning can be eliminated, and fresh air can be supplied to improve the accuracy of zero point correction.

第3の発明は、特に、空気供給部は、燃焼装置の燃焼動作を維持しながら、COセンサのクリーニング動作を行うときにCOセンサの周囲に空気を供給することにより、燃焼排ガスをCOセンサの周囲から排除して、新鮮な空気によりクリーニング動作を行い、燃焼装置の燃焼動作中でもCOセンサのクリーニング動作を行うことで、燃焼装置を停止しないで、水素生成器の連続運転を行うことができる。
第4の発明は、特に、空気供給部は、排気ダクトにCOセンサを臨ませるために設けた挿入通路内に空気を供給し、燃焼排ガスをCOセンサの周囲から排除することにより、新鮮な空気により挿入通路内の燃焼排ガスを排気ダクトに押し出すことで、COセンサの周囲に新鮮な空気を充満させ、COセンサのクリーニング動作を確実に行うことができる。
In the third aspect of the invention, in particular, the air supply unit supplies the air around the CO sensor when performing the cleaning operation of the CO sensor while maintaining the combustion operation of the combustion device. The hydrogen generator can be continuously operated without stopping the combustion device by removing it from the surroundings, performing the cleaning operation with fresh air, and performing the CO sensor cleaning operation even during the combustion operation of the combustion device.
In the fourth invention, in particular, the air supply unit supplies fresh air to the exhaust duct by supplying air into an insertion passage provided for the CO sensor to face the exhaust duct, and removing combustion exhaust gas from the surroundings of the CO sensor. By extruding the combustion exhaust gas in the insertion passage to the exhaust duct, fresh air is filled around the CO sensor, and the cleaning operation of the CO sensor can be performed reliably.

第5の発明は、特に、空気供給部は、排気ダクトにCOセンサを臨ませ、燃焼排ガスの一部を取り込むためにCOセンサの周囲に設けたセンサキャップに空気を供給し、センサキャップ内から燃焼排ガスを排除することにより、新鮮な空気によりセンサキャップ内の燃焼排ガスを排気ダクトに押し出すことで、センサキャップ内のCOセンサの周囲に新鮮な空気を充満させ、COセンサのクリーニング動作を確実に行うことができる。   In the fifth aspect of the invention, in particular, the air supply unit faces the CO sensor in the exhaust duct, supplies air to a sensor cap provided around the CO sensor in order to capture a part of the combustion exhaust gas, and from the inside of the sensor cap. By excluding the combustion exhaust gas, the fresh exhaust air pushes the combustion exhaust gas in the sensor cap into the exhaust duct, so that the CO sensor in the sensor cap is filled with fresh air and the CO sensor cleaning operation is ensured. It can be carried out.

第6の発明は、特に、空気供給部は、燃焼装置の送風手段により空気の供給を行うことにより、水素生成器の既存の構成部品で空気の導入を行うことができるので、新たなコストアップを防止することができる。   In the sixth aspect of the invention, in particular, the air supply unit can introduce air with the existing components of the hydrogen generator by supplying air with the air blowing means of the combustion device. Can be prevented.

また、燃焼装置の送風手段を用いるので、送風圧力や送風量の供給能力に余力があり、空気供給部に所定の空気を導入することができる。   Further, since the blowing means of the combustion apparatus is used, there is a surplus in the supply capability of the blowing pressure and the blowing amount, and predetermined air can be introduced into the air supply unit.

第7の発明は、特に、空気供給部は、独立した供給空気送風手段により空気の供給を行うことにより、一定の空気量を維持できるので供給空気送風手段を構成や制御方法で簡素化することができる。   In the seventh aspect of the invention, in particular, since the air supply unit can maintain a constant amount of air by supplying air with an independent supply air blowing unit, the supply air blowing unit can be simplified with a configuration and a control method. Can do.

また、空気供給部に対して専用の空気供給を行うので、故障した時に水素生成器の他の部分に影響を与えないでメンテナンスを行うことができる。   In addition, since dedicated air is supplied to the air supply unit, maintenance can be performed without affecting other parts of the hydrogen generator when a failure occurs.

第8の発明は、特に、空気供給部は、水素生成器の選択酸化部の選択酸化空気供給手段により空気の供給を行うことにより、燃料電池システムの既存の構成部品で空気の供給を行うことができるので、新たなコストアップを防止することができる。   In the eighth aspect of the invention, in particular, the air supply unit supplies air with the existing components of the fuel cell system by supplying air with the selective oxidation air supply means of the selective oxidation unit of the hydrogen generator. Therefore, a new cost increase can be prevented.

また、選択酸化空気手段により、一定の圧力で所定の空気量の供給を維持できるので、構成や制御方法で簡素化することができる。   Further, since the supply of a predetermined amount of air can be maintained at a constant pressure by the selective oxidizing air means, the configuration and the control method can be simplified.

第9の発明は、特に、空気供給部は、空気弁を介して選択酸化部の冷却用空気の供給を行うことにより、燃料電池システムの既存の構成部品に空気の供給を行うことができるので、新たなコストアップを防止することができる。   In the ninth aspect of the invention, in particular, the air supply unit can supply air to the existing components of the fuel cell system by supplying cooling air for the selective oxidation unit via the air valve. New cost increases can be prevented.

また、冷却用空気は、選択酸化部の温度により供給をコントロールされるので、空気弁の開閉という簡素化された構成で行うことができる。   Further, since the supply of the cooling air is controlled by the temperature of the selective oxidation unit, it can be performed with a simplified configuration of opening and closing the air valve.

第10の発明は、特に、空気供給部は、燃料電池のカソードに空気を供給するカソード空気供給手段により空気の供給を行うことにより、燃料電池システムの既存の構成部品で空気の供給を行うことができるので、新たなコストアップを防止することができる。   In the tenth aspect of the invention, in particular, the air supply unit supplies air with the existing components of the fuel cell system by supplying air with the cathode air supply means for supplying air to the cathode of the fuel cell. Therefore, a new cost increase can be prevented.

また、カソード空気の一部を空気供給管に送るので、熱交換器で加熱した空気を供給することになり、空気による燃焼排ガス中の水蒸気の結露を軽減して、COセンサの水蒸気によるCO濃度検知不良を防止することができる。   In addition, since a part of the cathode air is sent to the air supply pipe, the air heated by the heat exchanger is supplied, reducing the condensation of water vapor in the combustion exhaust gas by the air, and the CO concentration by the water vapor of the CO sensor. Detection failure can be prevented.

第11の発明は、特に、空気供給部は、燃料電池のパージガスの置換空気供給手段により空気の供給を行うことにより、燃料電池システムの既存の構成部品で空気の供給を行うことができるので、新たなコストアップを防止することができる。   In the eleventh aspect of the invention, in particular, the air supply unit can supply air with the existing components of the fuel cell system by supplying air with the replacement air supply means of the purge gas of the fuel cell. New cost increase can be prevented.

また、パージガスの置換空気供給手段は、燃料電池のカソード(空気極)のパージだけに使用し、燃料電池の発電中は作動していないので、空気供給管の空気の供給に有効な活用を図ることができる。   Further, the purge gas replacement air supply means is used only for purging the cathode (air electrode) of the fuel cell and is not activated during power generation of the fuel cell, so that it is effectively utilized for supplying air from the air supply pipe. be able to.

第12の発明は、特に、空気供給部は、燃焼装置のポストパージ時に、COセンサの周囲に空気量を供給するようにして、水素生成器を冷却するときに排気される高温の空気を空気供給部から供給する空気で冷却し、COセンサが高温の雰囲気に置かれることを防止してCOセンサの寿命を向上することができる。   In the twelfth aspect of the invention, in particular, the air supply unit supplies the amount of air around the CO sensor at the time of post-purge of the combustion device so that the high-temperature air exhausted when cooling the hydrogen generator is air. It is possible to improve the life of the CO sensor by cooling with the air supplied from the supply unit and preventing the CO sensor from being placed in a high temperature atmosphere.

第13の発明は、特に、燃料電池システムに搭載するようにしたことにより、水素生成器の加熱用燃焼装置の燃焼運転動作を停止することなく、COセンサのクリーニングを行い、COセンサの付着物や水分を除去するので、燃料電池システムを長期間にわたって連続運転してもCOセンサによる加熱用燃焼装置の燃焼不良検知を長期間に精度良く行うことができ、水素生成器の燃焼排ガス中のCO濃度が上昇した時に、燃料電池システムの停止処理を確実に行うができる。     In the thirteenth aspect of the invention, in particular, since the fuel cell system is mounted, the CO sensor is cleaned without stopping the combustion operation of the combustion apparatus for heating the hydrogen generator, and the CO sensor deposits are removed. In addition, even if the fuel cell system is continuously operated over a long period of time, it is possible to accurately detect the combustion failure of the heating combustion device using the CO sensor over a long period of time, and the CO in the exhaust gas of the hydrogen generator When the concentration rises, the fuel cell system can be reliably stopped.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
図1、図2は、本発明の第1の実施の形態における水素生成器(改質部)の構成図であ
る。
(Embodiment 1)
1 and 2 are configuration diagrams of a hydrogen generator (reforming unit) according to the first embodiment of the present invention.

図1において、1は、都市ガス(またはLPGまたは炭化水素系燃料)を原料として燃料電池システムに供給する水素を生成する改質部であり、2は、脱硫装置(図示なし)で処理を行った後の都市ガス(または、LPGまたは炭化水素系燃料)と水蒸気とからなる原料ガス、3は、ニッケルもしくはルテニウムを主成分とする触媒を充填した触媒層で、この触媒層3で原料ガス2を水蒸気改質反応させることにより、水素と二酸化炭素および一酸化炭素からなる生成ガス4を生成する。この生成反応は700℃程度の高温で生じる吸熱反応であるため、燃焼装置5により高温の燃焼ガスを供給して原料ガス2と触媒層3を加熱している。改質部1と生成ガス4から一酸化炭素を除去するための変成部(図示なし)や選択酸化部(図示なし)とで水素生成器6を構成している。   In FIG. 1, 1 is a reforming unit that generates hydrogen to be supplied to a fuel cell system using city gas (or LPG or hydrocarbon fuel) as a raw material, and 2 is a treatment in a desulfurization apparatus (not shown). 3 is a raw material gas composed of city gas (or LPG or hydrocarbon fuel) and water vapor, and 3 is a catalyst layer filled with a catalyst mainly composed of nickel or ruthenium. Is subjected to a steam reforming reaction to produce a product gas 4 composed of hydrogen, carbon dioxide and carbon monoxide. Since this generation reaction is an endothermic reaction that occurs at a high temperature of about 700 ° C., the combustion gas is supplied from the combustion device 5 to heat the raw material gas 2 and the catalyst layer 3. A hydrogen generator 6 is configured by the reforming unit (not shown) and the selective oxidation unit (not shown) for removing carbon monoxide from the reforming unit 1 and the product gas 4.

燃焼装置5は、で都市ガス7(またはLPG)や燃料電池から排出されるオフガス8(未反応水素ガス)、または都市ガス7(またはLPG)とオフガス8を混合して、燃料ガス9としてディストリビュータ10から噴出し、空気噴出部11の周囲から空気12を供給することにより、火炎13を形成し燃焼を行う。円管状のディストリビュータ10の先端には、燃料ガス9を噴出する複数個のノズル14がディストリビュータ10の円周方向に設けられ、燃料ガス9を放射状に噴出する構成としている。空気噴出部11は、複数個の空気噴出孔15を空気噴出部11の側面に略直角に設けている。空気噴出部11は、ディストリビュータ10を中心として、火炎13の出口方向に徐々に拡大するようにカップ状に燃焼室16を形成し、燃焼用の空気12を燃焼室16内に供給する構成としている。   The combustion device 5 is a distributor of the city gas 7 (or LPG), the off gas 8 (unreacted hydrogen gas) discharged from the fuel cell, or the city gas 7 (or LPG) and the off gas 8 as a fuel gas 9. By ejecting from 10 and supplying air 12 from the periphery of the air ejection part 11, a flame 13 is formed and combustion is performed. A plurality of nozzles 14 for ejecting the fuel gas 9 are provided at the tip of the circular distributor 10 in the circumferential direction of the distributor 10 so that the fuel gas 9 is ejected radially. The air ejection part 11 is provided with a plurality of air ejection holes 15 at substantially right angles on the side surfaces of the air ejection part 11. The air ejection part 11 is configured to form a combustion chamber 16 in a cup shape so as to gradually expand in the direction of the outlet of the flame 13 around the distributor 10 and supply combustion air 12 into the combustion chamber 16. .

空気噴出孔15は、上下方向の配列を千鳥状に設けている。ディストリビュータ10のノズル14は、空気噴出部11の空気噴出孔15の最下段に設ける空気噴出孔17とほぼ対向する位置になるように配置している。また、空気噴出部11の底部には複数個の下部空気噴出孔18を設け、ディストリビュータ10の軸方向と平行方向に空気12の一部を噴出する構成としている。   The air ejection holes 15 are arranged in a staggered manner in the vertical direction. The nozzle 14 of the distributor 10 is disposed so as to be substantially opposed to the air ejection hole 17 provided at the lowest stage of the air ejection hole 15 of the air ejection section 11. In addition, a plurality of lower air ejection holes 18 are provided at the bottom of the air ejection section 11 so that a part of the air 12 is ejected in a direction parallel to the axial direction of the distributor 10.

19は、空気12を供給する空気室で、空気噴出部11の周囲を囲む形で通路を構成している。 空気室19の上流には、送風ダクト20を介して送風手段21が設けられている。送風手段21は、空気12を供給する送風機で構成され、羽根車には高圧を出せるターボファンやラジアルファン等を用い、それをモータで回転させるようにしている。制御部22により送風手段21のコントロールを行うようにしている。   Reference numeral 19 denotes an air chamber that supplies the air 12, and configures a passage so as to surround the periphery of the air ejection portion 11. A blowing means 21 is provided upstream of the air chamber 19 via a blowing duct 20. The blower means 21 is constituted by a blower that supplies air 12, and a turbo fan, a radial fan, or the like that can generate a high pressure is used as the impeller, which is rotated by a motor. The air blower 21 is controlled by the controller 22.

23は、燃焼装置5によって生じる火炎13が触媒容器24に直接触れることを避け、さらに燃焼ガス25の流路を規定するための燃焼筒である。燃焼ガス25は、触媒容器24の周囲に沿って流れ、改質器1の外部に排出される。   Reference numeral 23 denotes a combustion cylinder for avoiding the flame 13 generated by the combustion device 5 from directly touching the catalyst container 24 and further defining the flow path of the combustion gas 25. The combustion gas 25 flows along the periphery of the catalyst container 24 and is discharged to the outside of the reformer 1.

26は、ディストリビュータ10の中央に、ディストリビュータ10を貫通するように設ける挿入通路で、挿入通路26は、ディストリビュータ10とは、隔離して構成され、燃料ガス9が進入することはない。27は、挿入通路26内に挿入する着火用の電極で、耐熱性のカンタル線やエスイット線で構成している。電極27の周囲は、絶縁用の絶縁碍子28で被覆されている。絶縁碍子28は、耐熱性のアルミナ、シリカ等のセラミック材で形成し、その表面は、ガラス成分からなる釉薬が塗布されている。電極27の先端は、燃焼室16に臨み、ディストリビュータ10の天板29に火花放電が飛ぶように、位置決めを行っている。電極27の火花放電の動作は、制御器22によりコントロールしている。   An insertion passage 26 is provided in the center of the distributor 10 so as to penetrate the distributor 10. The insertion passage 26 is configured to be separated from the distributor 10, and the fuel gas 9 does not enter. An ignition electrode 27 is inserted into the insertion passage 26, and is composed of a heat-resistant Kanthal wire or an esit wire. The periphery of the electrode 27 is covered with an insulating insulator 28 for insulation. The insulator 28 is formed of a ceramic material such as heat-resistant alumina or silica, and the surface thereof is coated with a glaze made of a glass component. The tip of the electrode 27 faces the combustion chamber 16 and is positioned so that spark discharges fly to the top plate 29 of the distributor 10. The operation of the spark discharge of the electrode 27 is controlled by the controller 22.

30は、炎検知手段で、耐熱性のカンタル線やエスイット線でフレームロッドを構成し、火炎13の有無を検知している。炎検知手段30の周囲は、絶縁用の絶縁碍子31で被
覆されている。絶縁碍子31は、耐熱性のアルミナ、シリカ等のセラミック材で形成し、その表面は、ガラス成分からなる釉薬が塗布されている。炎検知手段30の先端は、燃焼室16に臨み、曲率をもって屈曲し、空気噴出部11の内壁に沿って、所定の間隙を有しながら、火炎13中に臨むように位置を決められている。炎検知手段30の装着は、空気噴出部11の上部に設ける燃焼筒23の下部の一部を拡管して設ける空間32から炎検知手段30の先端を延長して、空気噴出部11の内壁に沿って臨ませている。制御部22の指示により、炎検知手段30に交流もしくは直流の電圧を印加して、火炎13中のイオン電流を検知している。炎検知手段30のデータは、電圧値または電流値として判定を行っている。炎検知手段30の動作は、制御器22によりコントロールしている。
Reference numeral 30 denotes flame detection means, which constitutes a frame rod with a heat-resistant Kanthal wire or an sweat wire, and detects the presence or absence of the flame 13. The periphery of the flame detection means 30 is covered with an insulating insulator 31 for insulation. The insulator 31 is formed of a ceramic material such as heat-resistant alumina or silica, and a glaze composed of a glass component is applied to the surface thereof. The tip of the flame detection means 30 faces the combustion chamber 16, bends with a curvature, and is positioned so as to face the flame 13 while having a predetermined gap along the inner wall of the air ejection portion 11. . The flame detection means 30 is mounted by extending the tip of the flame detection means 30 from the space 32 provided by expanding a part of the lower part of the combustion cylinder 23 provided at the upper part of the air ejection part 11, on the inner wall of the air ejection part 11. Along the way. In accordance with an instruction from the control unit 22, an alternating current or direct current voltage is applied to the flame detection means 30 to detect an ion current in the flame 13. The data of the flame detection means 30 is determined as a voltage value or a current value. The operation of the flame detection means 30 is controlled by the controller 22.

33は、触媒容器24の周囲に設けられた排ガス通路で、燃焼ガス25が触媒容器24に沿って流れるように改質器1の上方に出口34を設け、燃焼ガス25を改質器1の外部に燃焼排ガス35として排出している。出口34には、筒状の排気ダクト36が連接されている。この排気ダクト36の他方は、熱交換器(図示無し)に連結し、燃焼排ガス35の熱を回収し、熱効率の低下を防止している。   33 is an exhaust gas passage provided around the catalyst container 24, and an outlet 34 is provided above the reformer 1 so that the combustion gas 25 flows along the catalyst container 24. It is discharged outside as combustion exhaust gas 35. A cylindrical exhaust duct 36 is connected to the outlet 34. The other of the exhaust duct 36 is connected to a heat exchanger (not shown) to recover the heat of the combustion exhaust gas 35 and prevent a decrease in thermal efficiency.

37は、排気ダクト36の途中に設けたCOセンサで、排気ダクト36に臨まされた検知部分に燃焼排ガス35の一部を取り込んで、成分を直接測定している。COセンサ37は、制御器22によりコントロールしている。   Reference numeral 37 denotes a CO sensor provided in the middle of the exhaust duct 36, which takes a part of the combustion exhaust gas 35 into a detection portion facing the exhaust duct 36 and directly measures the component. The CO sensor 37 is controlled by the controller 22.

ここで、COセンサ37の構成を図2(a)、(b)により説明する。図2(a)はCOセンサの回路図を示しており、COセンサ37は、CO検知素子38と温度補償素子39と2個の抵抗素子40,41がブリッジ回路に接続され、CO検知素子38と抵抗素子40との接続部と、温度補償素子39と抵抗素子41との接続部との間に直流電源Eが供給され、電流が流れることで高温(200〜400℃程度)に加熱される。CO検知素子38と温度補償素子39は、白金線にアルミナ担体を構成しており、CO検知素子では、アルミナ担体と酸化触媒(例えば、白金や酸化スズ等)を焼結し、その表面に接触する未燃ガスが触媒作用によって燃焼するようになっている。このとき、温度補償素子39は、アルミナ担体にアルミナとガラスの混合物を焼結していて接触燃焼しないようにしているため、CO検知素子38と温度補償素子39の素子温度に差が生じる。白金線は、温度により抵抗値が変化するので、燃焼排ガス中のCO濃度が大になるほど、CO検知素子38と温度補償素子39の抵抗値の差が大となる。これにより、燃焼排ガス35中のCO濃度に応じた出力値Vが、ブリッジ回路における、CO検知素子38と温度補償素子39との接続部と抵抗素子40,41の接続部から出力される。   Here, the configuration of the CO sensor 37 will be described with reference to FIGS. FIG. 2A shows a circuit diagram of the CO sensor. The CO sensor 37 includes a CO detection element 38, a temperature compensation element 39, and two resistance elements 40 and 41 connected to a bridge circuit. The DC power source E is supplied between the connecting portion between the resistor element 40 and the resistor element 40, and the connecting portion between the temperature compensation element 39 and the resistor element 41, and is heated to a high temperature (about 200 to 400 ° C.) when a current flows. . The CO detection element 38 and the temperature compensation element 39 constitute an alumina carrier on a platinum wire. In the CO detection element, the alumina carrier and an oxidation catalyst (for example, platinum or tin oxide) are sintered and contacted with the surface. The unburned gas is burned by the catalytic action. At this time, since the temperature compensation element 39 is made by sintering a mixture of alumina and glass on an alumina carrier so as not to be in contact combustion, there is a difference in element temperature between the CO detection element 38 and the temperature compensation element 39. Since the resistance value of the platinum wire changes depending on the temperature, the difference between the resistance values of the CO detection element 38 and the temperature compensation element 39 increases as the CO concentration in the combustion exhaust gas increases. As a result, the output value V corresponding to the CO concentration in the combustion exhaust gas 35 is output from the connection portion between the CO detection element 38 and the temperature compensation element 39 and the connection portion between the resistance elements 40 and 41 in the bridge circuit.

図2(b)はCOセンサの一部切り欠き斜視図であり、COセンサは、金属製(例えば、ステンレス等)のケース42内にCO検知素子38と温度補償素子39を収納し、ケース42の一部に開口した燃焼排ガス35の取り入れ口43から流入する燃焼排ガス35の一部を受けてCO濃度の検知を行う。取り入れ口43には、メッシュ状の蓋が取り付けられ、ゴミ、水滴等の進入を防止している。CO検知素子38と温度補償素子39のケース42内での固定は、耐熱性のある樹脂材料(例えば、フェノール樹脂等)で構成する台座44を設け、そこで白金線を支えるようにしてCO検知素子38と温度補償素子39を空中に露出するように配置している。CO検知素子38と温度補償素子39の間には、台座44から仕切り部45を立設して、CO検知素子38と温度補償素子39の周囲に燃焼排ガス35の同一条件の流れが並行に流れるようにしている。台座44や仕切り部45は、白金線の絶縁を行い、形状の精度を向上させるために樹脂材料で構成している。   FIG. 2B is a partially cutaway perspective view of the CO sensor. The CO sensor houses a CO detection element 38 and a temperature compensation element 39 in a case 42 made of metal (for example, stainless steel). The CO concentration is detected by receiving a part of the combustion exhaust gas 35 flowing in from the intake 43 of the combustion exhaust gas 35 opened in a part of the exhaust gas. A mesh-shaped lid is attached to the intake port 43 to prevent entry of dust, water droplets and the like. The CO detection element 38 and the temperature compensation element 39 are fixed in the case 42 by providing a pedestal 44 made of a heat-resistant resin material (for example, phenol resin), and supporting the platinum wire there. 38 and the temperature compensation element 39 are arranged so as to be exposed in the air. A partition 45 is erected from the pedestal 44 between the CO detection element 38 and the temperature compensation element 39, and the flow under the same conditions of the combustion exhaust gas 35 flows in parallel around the CO detection element 38 and the temperature compensation element 39. I am doing so. The pedestal 44 and the partition 45 are made of a resin material in order to insulate the platinum wire and improve the accuracy of the shape.

また、図1において、COセンサ37は、CO量が所定の閾値を超えて燃焼状態が不良と判定できた時に燃料ガス9の供給を停止し、燃焼装置5を停止させる指示を行うようにしている。COセンサ37は、排気ダクト36に装着するときにその先端の検知部分を排
気ダクト36に挿入し、信号や電源の接続部分は、外部に露出し放熱を促進して温度上昇を防止している。COセンサ37の排気ダクト36への装着は、COセンサ37のケース42の一部と排気ダクト36の外周との間にパッキン46(例えば、耐熱性のテフロン(登録商標)等の樹脂で構成する)を挟み込み、ベルト(図示なし)等で固定するようにしている。
Further, in FIG. 1, the CO sensor 37 instructs to stop the combustion apparatus 5 by stopping the supply of the fuel gas 9 when the CO amount exceeds a predetermined threshold value and it is determined that the combustion state is poor. Yes. When the CO sensor 37 is attached to the exhaust duct 36, a detection portion at the tip thereof is inserted into the exhaust duct 36, and a signal or power connection portion is exposed to the outside to promote heat dissipation and prevent a temperature rise. . The CO sensor 37 is mounted on the exhaust duct 36 by using a packing 46 (for example, heat-resistant Teflon (registered trademark)) between a part of the case 42 of the CO sensor 37 and the outer periphery of the exhaust duct 36. ) And is fixed with a belt (not shown) or the like.

47は、排気ダクト36の途中に連通する空気供給部で、送風手段21から送風管48を介して新鮮空気49を排気ダクト36内に導入している。空気供給部47は、排気ダクト36のCOセンサ37装着部分の上流(燃焼排ガス35の流れに対して上流であり、例えば、燃焼排ガス35が上昇する流れのときは、COセンサ37の下方に設けることになる)に設けている。送風管48の途中には、開閉弁50が設けられている。   Reference numeral 47 denotes an air supply unit that communicates with the exhaust duct 36 and introduces fresh air 49 into the exhaust duct 36 from the blower unit 21 through the blower pipe 48. The air supply unit 47 is provided upstream of the CO sensor 37 mounting portion of the exhaust duct 36 (upstream of the flow of the combustion exhaust gas 35. For example, when the combustion exhaust gas 35 is rising, the air supply unit 47 is provided below the CO sensor 37. Will be). An on-off valve 50 is provided in the middle of the blower pipe 48.

制御器22により、COセンサ37のクリーニング動作を行うときは、燃焼装置5の燃焼動作中に、開閉弁50を開放し、新鮮空気49を排気ダクト36内に導入し、排気ダクト36中に流通する燃焼排ガス35を新鮮空気49で排除し、COセンサ37の周囲に燃焼排ガス35が流入しないようにしている。開閉弁50は、電動式のバルブまたはダンパーで構成している。制御器22は、COセンサ37のクリーニング動作を燃焼装置5の連続燃焼時間の積算時間から一定時間ごとに行うか、または、日々の定刻ごとにきめられた時間ごとに行うかインプットされている。COセンサ37のクリーニングは、CO検知素子38と抵抗素子40との接続部と、温度補償素子39と抵抗素子41との接続部との間に直流電源Eが供給され、電流が流れることで高温(200〜400℃程度)に加熱されている状態を更に電流を増加させ高温(450〜600℃)にすることで、COセンサのCO検知素子38や温度補償素子39の付着物や水分を除去するようにしている。   When performing the cleaning operation of the CO sensor 37 by the controller 22, the on-off valve 50 is opened during the combustion operation of the combustion device 5, fresh air 49 is introduced into the exhaust duct 36, and flows into the exhaust duct 36. The combustion exhaust gas 35 is removed with fresh air 49 so that the combustion exhaust gas 35 does not flow around the CO sensor 37. The on-off valve 50 is constituted by an electric valve or a damper. The controller 22 is input to perform the cleaning operation of the CO sensor 37 at regular intervals from the integration time of the continuous combustion time of the combustion device 5 or at regular intervals determined every day. The cleaning of the CO sensor 37 is performed by supplying a direct current power source E between a connection portion between the CO detection element 38 and the resistance element 40 and a connection portion between the temperature compensation element 39 and the resistance element 41, and a high current flows. By increasing the current to a high temperature (450 to 600 ° C.) while heating the state being heated to (about 200 to 400 ° C.), the deposits and moisture on the CO detection element 38 and the temperature compensation element 39 of the CO sensor are removed. Like to do.

51は、触媒層3の温度を検知する温度検知部で、水素生成器6を作動しているときは、
制御部22が、この温度検知部51により、触媒層3の温度を一定に維持するように燃焼装置5の能力のコントロールを行っている。温度検知部51は、サーミスタやサーモカップルで構成している。温度検知部51は、触媒層3の密閉性を保つために触媒層3の触媒容器24の外壁の一部の温度を測定するようにしている。
51 is a temperature detection part which detects the temperature of the catalyst layer 3, and when operating the hydrogen generator 6,
The control unit 22 controls the ability of the combustion device 5 so that the temperature of the catalyst layer 3 is kept constant by the temperature detection unit 51. The temperature detection unit 51 is composed of a thermistor and a thermocouple. The temperature detector 51 measures the temperature of a part of the outer wall of the catalyst container 24 of the catalyst layer 3 in order to maintain the sealing property of the catalyst layer 3.

52は、断熱材で、改質部1の放熱を減少させ、熱効率を向上させるために改質部1の周囲に設けている。断熱材52は、グラスウールやセラミック繊維等の耐熱材料で構成している。   A heat insulating material 52 is provided around the reforming unit 1 in order to reduce heat radiation of the reforming unit 1 and improve thermal efficiency. The heat insulating material 52 is made of a heat resistant material such as glass wool or ceramic fiber.

以上のように構成された水素生成器6について、以下その動作、作用を説明する。   About the hydrogen generator 6 comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

まず、水素生成器6の起動時は、制御部22により送風手段21を作動し、燃焼用の空気12を送風する。空気12は、送風ダクト20を通り空気室19に流入し、空気噴出部11の空気噴出孔15から燃焼室16に供給される。ここで、ディストリビュータ10のノズル14から燃焼速度や流量の異なる都市ガス7(またはLPGまたは炭化水素系燃料)の燃料ガス9を噴出すると、このディストリビュータ10から放射状に噴出された燃料ガス9と略対向する最下段の空気噴出孔17から供給された空気12とが衝突し混合する。この時、ディストリビュータ10の中央に、ディストリビュータ10を貫通するように設ける挿入通路26から燃焼室16に臨ませた電極27により、火花放電が行なわれ、燃料ガス9に着火が行なわれる。燃料ガス9は空気噴出部11の開口部方向へ流れて行くが、空気噴出部11の形状を図示したようにカップ状としているため、燃料ガス9の流路断面積が連続的に拡大し、それによって燃料ガス9の流速が減少し、その流速が都市ガス7の燃焼速度と同等またはそれ以下となった場所で、部分的な予混合の火炎13を生じて燃焼する。この燃焼により改質器1の触媒層3を加熱し、水蒸気改質反応を促進し生成ガス
4を発生させる。
First, when the hydrogen generator 6 is activated, the air blower 21 is operated by the control unit 22 to blow the combustion air 12. The air 12 passes through the blower duct 20 and flows into the air chamber 19, and is supplied to the combustion chamber 16 from the air ejection holes 15 of the air ejection section 11. Here, when the fuel gas 9 of the city gas 7 (or LPG or hydrocarbon fuel) having a different combustion speed or flow rate is ejected from the nozzle 14 of the distributor 10, the fuel gas 9 ejected radially from the distributor 10 is substantially opposed to the fuel gas 9. The air 12 supplied from the lowermost air ejection hole 17 collides and mixes. At this time, spark discharge is performed by the electrode 27 facing the combustion chamber 16 from the insertion passage 26 provided in the center of the distributor 10 so as to penetrate the distributor 10, and the fuel gas 9 is ignited. Although the fuel gas 9 flows in the direction of the opening of the air ejection part 11, since the shape of the air ejection part 11 is cup-shaped as shown in the figure, the flow path cross-sectional area of the fuel gas 9 continuously increases, As a result, the flow velocity of the fuel gas 9 is reduced, and a partially premixed flame 13 is generated and burned at a place where the flow velocity is equal to or lower than the combustion speed of the city gas 7. This combustion heats the catalyst layer 3 of the reformer 1 to promote the steam reforming reaction and generate the product gas 4.

また、燃料電池システムの発電時は、水素生成器6から燃料電池(図示なし)に供給された生成ガス4の残りとして排出されるオフガス8(未反応水素ガス)を燃料ガス9として使用し、改質器1の触媒層3を加熱し、水蒸気改質反応を促進していく。   During power generation of the fuel cell system, off-gas 8 (unreacted hydrogen gas) discharged as the remainder of the product gas 4 supplied from the hydrogen generator 6 to the fuel cell (not shown) is used as the fuel gas 9. The catalyst layer 3 of the reformer 1 is heated to promote the steam reforming reaction.

このとき、COセンサ37で燃焼排ガス35中のCO濃度を連続測定し、火炎13の状態を評価する。例えば、送風手段21が排気閉塞や給気閉塞により火炎13が空気不足になりCOを発生すると、COセンサ37で検知してその信号を制御器22に送る。制御部22では、その信号が所定の値(例えばJIS等で規定されるCOの最大排出量に相当する閾値の信号)を超える時は、燃焼装置5の燃焼状態を不良と判定し、燃焼装置5を停止させる指示を行う。また、制御部22は、水素生成器6や燃料電池システムに対しても停止動作の指示を行うようにしている。また、気温の低下や燃料ガス9の供給不良による供給量の減少により、火炎13が空気過剰になりCOを発生しても、同じようにCOセンサ37の信号の評価を行い、燃焼状態の判定を行うようにしている。また、炎検知手段30では、火炎13のイオン電流を測定し、電圧値または電流値として制御部22により所定のデータ信号が得られているかを判定し、異常があれば燃焼装置5を停止させ安全を確保するようにしている。   At this time, the CO concentration in the combustion exhaust gas 35 is continuously measured by the CO sensor 37, and the state of the flame 13 is evaluated. For example, when the air blower 21 is exhausted or the supply air is blocked, the flame 13 becomes short of air and generates CO, and the CO sensor 37 detects the signal and sends the signal to the controller 22. The control unit 22 determines that the combustion state of the combustion device 5 is defective when the signal exceeds a predetermined value (for example, a threshold signal corresponding to the maximum amount of CO emission defined by JIS or the like), and the combustion device 5 is instructed to stop. In addition, the control unit 22 instructs the hydrogen generator 6 and the fuel cell system to perform a stop operation. Further, even if the flame 13 becomes excessive in air due to a decrease in the supply amount due to a decrease in temperature or a supply failure of the fuel gas 9, the signal of the CO sensor 37 is similarly evaluated to determine the combustion state. Like to do. The flame detection means 30 measures the ionic current of the flame 13 and determines whether a predetermined data signal is obtained by the control unit 22 as a voltage value or a current value. If there is an abnormality, the combustion apparatus 5 is stopped. We are trying to ensure safety.

燃焼装置5の燃焼動作が継続中に、制御器22は、所定の積算時間または時刻になると開閉弁50を開放し、新鮮空気49を排気ダクト36内に導入し、排気ダクト36中に流通する燃焼排ガス35を新鮮空気49で排除し、COセンサ37の周囲に燃焼排ガス35が流入しないようにしている。この新鮮空気49中でCO検知素子38と抵抗素子40との接続部と、温度補償素子39と抵抗素子41との接続部との間に直流電源Eが供給され、電流が流れるが、この電流を増加させ高温(450〜600℃)にすることで、COセンサのCO検知素子38や温度補償素子39の付着物や水分を除去するようにして、COセンサのクリーニングを燃焼装置5の燃焼動作中に定期的に行い、COセンサ37の検知性能を長期間維持するようにしている。   While the combustion operation of the combustion device 5 continues, the controller 22 opens the on-off valve 50 when a predetermined integration time or time is reached, introduces fresh air 49 into the exhaust duct 36, and circulates in the exhaust duct 36. The combustion exhaust gas 35 is removed with fresh air 49 so that the combustion exhaust gas 35 does not flow around the CO sensor 37. In this fresh air 49, a DC power source E is supplied between the connection part of the CO detection element 38 and the resistance element 40 and the connection part of the temperature compensation element 39 and the resistance element 41, and a current flows. Is increased to a high temperature (450 to 600 ° C.) to remove the deposits and moisture on the CO detection element 38 and the temperature compensation element 39 of the CO sensor, and the CO sensor is cleaned by the combustion operation of the combustion device 5. The detection performance of the CO sensor 37 is maintained for a long time.

以上のように、本実施の形態においては、水素生成器6の加熱用燃焼装置5の燃焼運転動作を停止することなく、COセンサ37のクリーニングを行い、COセンサ37の付着物や水分を除去して長期間にわたってCOセンサ37による加熱用燃焼装置5の燃焼不良検知を精度良く行うことができる。   As described above, in the present embodiment, the CO sensor 37 is cleaned without stopping the combustion operation of the heating combustion device 5 of the hydrogen generator 6, and the deposits and moisture on the CO sensor 37 are removed. Thus, it is possible to accurately detect the combustion failure of the heating combustion device 5 by the CO sensor 37 over a long period of time.

また、燃焼装置5をCOセンサ37のクリーニング動作のために停止する必要がないので、水素生成器6の連続運転が可能となり水素の生成を長期間維持することができる。   Further, since it is not necessary to stop the combustion device 5 for the cleaning operation of the CO sensor 37, the hydrogen generator 6 can be continuously operated, and the production of hydrogen can be maintained for a long time.

また、クリーニング動作を行うときに新鮮空気49を空気12から分配するので、送風機の能力を十分に利用して新鮮空気49を増加し、COセンサ37の周囲から燃焼排ガス35を排除して、不純物の含まれない新鮮空気49中の酸素によりクリーニングを確実に行うことができる。   In addition, since fresh air 49 is distributed from the air 12 when performing the cleaning operation, the fresh air 49 is increased by fully utilizing the capacity of the blower, and the combustion exhaust gas 35 is excluded from the surroundings of the CO sensor 37, thereby improving the impurities. Cleaning can be surely performed by oxygen in the fresh air 49 that is not contained.

また、送風管48の途中に開閉弁50を設けて、クリーニング動作以外は、送風管48を閉止するので、燃焼装置5作動時の燃焼排ガス35の送風管48への逆流を防止して燃焼排ガス35のCO濃度検知精度の低下を防止することができる。   In addition, since the opening / closing valve 50 is provided in the middle of the blower pipe 48 and the blower pipe 48 is closed except for the cleaning operation, the combustion exhaust gas 35 during the operation of the combustion device 5 is prevented from flowing back to the blower pipe 48. It is possible to prevent the 35 CO concentration detection accuracy from being lowered.

また、COセンサ37は、接触燃焼式を採用しているので、燃焼排ガス35中の水素成分にも感度があるので、オフガス8の燃焼状態が変化して、燃料ガス9中の水素が多量にスリップしても燃焼装置5の燃焼不良として判定し、安全性を確保することができる。   In addition, since the CO sensor 37 employs a contact combustion type, the hydrogen component in the combustion exhaust gas 35 is also sensitive, so the combustion state of the off gas 8 changes and a large amount of hydrogen in the fuel gas 9 is present. Even if it slips, it determines with the combustion failure of the combustion apparatus 5, and safety | security can be ensured.

また、火炎13の有無を炎検知手段30で判定しているので、急激な燃焼状態の変化による失火を評価でき、COセンサ37の測定の時間遅れを補完して燃焼状態の急変にも対応することができる。   Further, since the flame detection means 30 determines the presence or absence of the flame 13, misfire due to a sudden change in the combustion state can be evaluated, and the time delay of the measurement of the CO sensor 37 is complemented to cope with a sudden change in the combustion state. be able to.

また、燃焼装置5の燃焼排ガス35の成分検知を行うCOセンサ37と、このCOセンサ37の信号から燃焼装置5の燃焼状態が不良と判定できた時に燃焼装置5を停止させる制御部22を備えたので、燃焼用の空気12の変動や燃料ガス9の変動により火炎13が燃焼不良になった時に、COセンサ37により燃焼排ガス35の成分を直接測定することにより、燃焼不良状態が判定できるので、精度良く燃焼装置5を停止し、水素生成器6(燃料電池システム)の安全性を確保することができる。   In addition, a CO sensor 37 that detects a component of the flue gas 35 of the combustion device 5 and a control unit 22 that stops the combustion device 5 when the combustion state of the combustion device 5 can be determined to be defective from the signal of the CO sensor 37 are provided. Therefore, when the flame 13 becomes defective due to fluctuations in the combustion air 12 or the fuel gas 9, the CO sensor 37 can directly determine the components of the combustion exhaust gas 35 so that the poor combustion state can be determined. The combustion apparatus 5 can be stopped with high accuracy, and the safety of the hydrogen generator 6 (fuel cell system) can be ensured.

また、燃料ガス9を周囲方向に噴出するディストリビュータ10と、このディストリビュータ10を囲むように周囲から中央方向に空気12を噴出する空気噴出部11を設けたので、燃料ガス9と空気12の混合を促進し、火炎13を短炎化し、水素生成器6の小型化を行うことができる。   Further, since the distributor 10 for injecting the fuel gas 9 in the peripheral direction and the air injection portion 11 for injecting the air 12 from the periphery toward the center so as to surround the distributor 10 are provided, the mixing of the fuel gas 9 and the air 12 is performed. The flame 13 can be shortened and the hydrogen generator 6 can be downsized.

また、燃料ガス9と空気12が混合を促進するためにノズル14と最下段の空気噴出孔17を略対向して配置しているので、この部分では燃焼速度が速く燃焼しやすい水素が空気と十分に混合し、火炎13は常に安定した状態を維持し、燃焼排ガス35の特性を向上できる。   Further, since the nozzle 14 and the lowermost air ejection hole 17 are arranged substantially opposite to promote the mixing of the fuel gas 9 and the air 12, in this part, the hydrogen that is easy to burn and the combustion speed is high is the air. Mixing sufficiently, the flame 13 always maintains a stable state, and the characteristics of the combustion exhaust gas 35 can be improved.

また、下部空気噴出孔18を介して空気12を燃料ガス9に対して下方から交差する位置から噴出するので、燃料ガス9と空気12の混合をより良好にすることができる。この空気12は、単にガスの混合を良くするのみではなく、燃焼ガス9の流量に対して空気12の流量が相対的に過剰に供給した場合でも火炎13を保つ作用が認められ、燃焼の安定化に大きな効果を有している。   Further, since the air 12 is ejected from the position intersecting the fuel gas 9 from below through the lower air ejection hole 18, the mixing of the fuel gas 9 and the air 12 can be further improved. This air 12 not only improves the gas mixing, but also maintains the flame 13 even when the flow rate of the air 12 is relatively excessively supplied with respect to the flow rate of the combustion gas 9, thereby stabilizing the combustion. It has a great effect on conversion.

また、ディストリビュータ10のノズル14から都市ガス7(またはLPGまたは炭化水素系燃料)や燃料電池より戻るオフガス8の異なる燃料を噴出できるので、構成が簡単になりコストを低減することができる。   Further, since the city gas 7 (or LPG or hydrocarbon fuel) or the different offgas 8 fuel returning from the fuel cell can be ejected from the nozzle 14 of the distributor 10, the configuration is simplified and the cost can be reduced.

また、ディストリビュータ10からは常に都市ガス7(またはLPGまたは炭化水素系燃料)またはオフガス8が噴出するので、ディストリビュータ10が冷却され、火炎13で過熱されず、長期間の使用に耐えることができる。   Further, since the city gas 7 (or LPG or hydrocarbon fuel) or the off gas 8 is always ejected from the distributor 10, the distributor 10 is cooled and is not overheated by the flame 13, and can be used for a long period of time.

なお、COセンサ37で検知してその信号を制御部22に送り、制御部22では、その信号が所定の値(例えばJIS等で規定されるCOの最大排出量に相当する信号による閾値)を超える時は、燃焼装置5の燃焼状態を不良と判定し、燃焼装置5を停止させる指示を行うが、制御部22により、COセンサ37の信号が所定の値よりも低い値で、送風手段21をコントロールして(例えば、所定の値よりも低いCOの値でも空気12を増加させてCO濃度を低減し、CO濃度が上昇するごとにこの動作を繰り返す)、送風手段21の能力の限界になった時にCOセンサ37が前記の所定の値を超える場合は、燃焼装置5を停止するようにすることも可能である。
また、空気供給部47は、COセンサ37のクリーニング動作の終了後にCOセンサ37のゼロ点補正を行うためにCOセンサ37の周囲に空気を供給し、燃焼排ガス35を排除するようにしている。
The signal is detected by the CO sensor 37 and sent to the control unit 22, and the control unit 22 sets a predetermined value (for example, a threshold value based on a signal corresponding to the maximum discharge amount of CO defined by JIS or the like). When exceeding, the combustion state of the combustion device 5 is determined to be defective and an instruction to stop the combustion device 5 is issued. However, the control unit 22 sets the signal of the CO sensor 37 to a value lower than a predetermined value, and the blowing unit 21. (For example, even if the CO value is lower than a predetermined value, the air 12 is increased to reduce the CO concentration, and this operation is repeated each time the CO concentration increases) If the CO sensor 37 exceeds the predetermined value at the time, the combustion device 5 may be stopped.
The air supply unit 47 supplies air around the CO sensor 37 to eliminate the combustion exhaust gas 35 in order to perform zero point correction of the CO sensor 37 after the cleaning operation of the CO sensor 37 is completed.

以上のように構成された水素生成器6について、以下その動作、作用について説明する。   About the hydrogen generator 6 comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

燃焼装置5の燃焼動作中に、COセンサ37のゼロ点補正動作を行うときは、送風管48の途中に設けた開閉弁50を開放し、送風ダクト20から空気12の一部を送風管48に導入し、排気ダクト36内のCOセンサ37装着位置の上流から新鮮空気49として供給し、COセンサ37の上流で燃焼排ガス35の流れを新鮮空気49で変化させ、COセンサ37の周囲から燃焼排ガス35を除去して行うようにしている。制御器22では、新鮮空気49中でのCOセンサ37の出力値をゼロ点として再設定している。   When the zero point correction operation of the CO sensor 37 is performed during the combustion operation of the combustion device 5, the opening / closing valve 50 provided in the middle of the blower pipe 48 is opened, and a part of the air 12 is blown from the blower duct 20. Is supplied as fresh air 49 from upstream of the CO sensor 37 mounting position in the exhaust duct 36, and the flow of the combustion exhaust gas 35 is changed by the fresh air 49 upstream of the CO sensor 37, and combustion is performed from around the CO sensor 37. The exhaust gas 35 is removed to carry out. In the controller 22, the output value of the CO sensor 37 in the fresh air 49 is reset as a zero point.

以上のように、本実施の形態においては、COセンサ37に燃焼排ガス35が到達する前に新鮮空気49でCOセンサ37の周囲を充満するので、新鮮空気49をベースとしたゼロ点を精度よく再設定でき、COセンサ37の長期間の連続使用に対してCOセンサ37の劣化を防止し、長期間にわたってCO濃度検知の精度を維持することができる。   As described above, in the present embodiment, the fresh air 49 fills the periphery of the CO sensor 37 before the combustion exhaust gas 35 reaches the CO sensor 37. Therefore, the zero point based on the fresh air 49 is accurately set. The CO sensor 37 can be prevented from being deteriorated against long-term continuous use of the CO sensor 37, and the accuracy of CO concentration detection can be maintained over a long period of time.

また、クリーニング動作の終了後にCOセンサ37の周囲に新鮮空気49を供給するので、COセンサ37の周囲や内部に残留する残留する燃焼排ガス35またはクリーニングにより生成する成分を排除してゼロ点補正の精度を向上することができる。   In addition, since fresh air 49 is supplied around the CO sensor 37 after the cleaning operation is completed, the remaining flue gas 35 remaining around or inside the CO sensor 37 or components generated by the cleaning are eliminated, and zero point correction is performed. Accuracy can be improved.

また、空気供給部47は、排気ダクト36に送風管48を連通させる簡素な構成なので、コストアップも低く抑えることができる。   Moreover, since the air supply part 47 is a simple structure which connects the ventilation duct 48 to the exhaust duct 36, the cost increase can also be suppressed low.

なお、COセンサ37のゼロ点補正を行うときに、初期のゼロ点の出力値とその後定期的に行うゼロ点補正のゼロ点出力値の変異を比較するようにすれば、COセンサ37の劣化状況が判定でき、変異が所定の値を超えることでCOセンサ37の交換時期を指示することも可能である。   Note that when the zero point correction of the CO sensor 37 is performed, if the variation of the initial zero point output value and the zero point output value of the zero point correction periodically performed thereafter are compared, the deterioration of the CO sensor 37 will occur. The situation can be determined, and it is possible to instruct the replacement timing of the CO sensor 37 when the variation exceeds a predetermined value.

さらに、空気供給部47は、燃焼装置5の燃焼動作を維持しながら、COセンサ37のクリーニング動作を行うときにCOセンサ37の周囲に新鮮空気49を供給するようにしている。   Further, the air supply unit 47 supplies fresh air 49 around the CO sensor 37 when performing the cleaning operation of the CO sensor 37 while maintaining the combustion operation of the combustion device 5.

以上のように構成された水素生成器6について、以下その動作、作用について説明する。燃焼装置5の燃焼動作中にCOセンサ37のクリーニング動作を行うときは、送風管48の途中に設けた開閉弁50を開放し、送風ダクト20から空気12の一部を送風管48に導入し、排気ダクト36内のCOセンサ37装着位置の上流から新鮮空気49として供給し、COセンサ37の上流で燃焼排ガス35の流れを新鮮空気49で変化させ、COセンサ37の周囲から燃焼排ガス35を除去して行うようにしている。これにより、燃焼装置5を停止することなく、COセンサ37のクリーニング動作をおこなうようにしている。   About the hydrogen generator 6 comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below. When the cleaning operation of the CO sensor 37 is performed during the combustion operation of the combustion device 5, the opening / closing valve 50 provided in the middle of the blower pipe 48 is opened, and a part of the air 12 is introduced into the blower pipe 48 from the blower duct 20. Then, fresh air 49 is supplied from upstream of the CO sensor 37 mounting position in the exhaust duct 36, the flow of the combustion exhaust gas 35 is changed by the fresh air 49 upstream of the CO sensor 37, and the combustion exhaust gas 35 is discharged from around the CO sensor 37. It is done by removing. Thereby, the cleaning operation of the CO sensor 37 is performed without stopping the combustion device 5.

以上のように、本実施の形態においては、燃焼排ガス35をCOセンサ37の周囲から排除して、新鮮空気49によりクリーニング動作を行い、燃焼装置5の燃焼動作中でもCOセンサ37のクリーニング動作を行うことで、燃焼装置5を停止しないで、水素生成器6の連続運転を行うことができる。   As described above, in the present embodiment, the combustion exhaust gas 35 is excluded from the surroundings of the CO sensor 37, the cleaning operation is performed with the fresh air 49, and the cleaning operation of the CO sensor 37 is performed even during the combustion operation of the combustion device 5. Thus, the hydrogen generator 6 can be continuously operated without stopping the combustion device 5.

また、燃焼装置5をCOセンサ37のクリーニング動作のために停止する必要がないので、水素生成器6の連続運転が可能となり水素の生成を長期間維持することができる。
さらに、図1において、空気供給部47は、燃焼装置5の送風手段21により新鮮空気49の供給を行うようにしている。空気供給部47は、送風管48を介して燃焼装置5に送風手段21を用いて燃焼用の空気12を供給する送風ダクト20の途中から分岐し、排気ダクト36に連結している。
以上のように構成された水素生成器6について、以下その動作、作用について説明する。
Further, since it is not necessary to stop the combustion device 5 for the cleaning operation of the CO sensor 37, the hydrogen generator 6 can be continuously operated, and the production of hydrogen can be maintained for a long time.
Further, in FIG. 1, the air supply unit 47 supplies fresh air 49 by the air blowing means 21 of the combustion device 5. The air supply unit 47 branches from the middle of the blower duct 20 that supplies the combustion air 12 to the combustion device 5 using the blower 21 via the blower pipe 48 and is connected to the exhaust duct 36.
About the hydrogen generator 6 comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

燃焼装置5の燃焼動作中にCOセンサのクリーニング動作を行うときは、送風管48の途中に設けた開閉弁50を開放し、送風ダクト20から空気12の一部を送風管48に供給し、この送風管48を介して排気ダクト36に新鮮空気49を導入し、COセンサ37の周囲から燃焼排ガス35を排除している。この時、送風手段21は、制御部22により、燃焼装置5の燃焼動作に必要な空気12に加えて、新鮮空気49を送るように送風手段21のコントロールを行うようにしている。
以上のように、本実施の形態においては、空気供給部47は、燃焼装置5の送風手段21により新鮮空気49の供給を行うことにより、燃焼装置5の既存の構成部品である送風手段21で、新鮮空気49の供給を行うことができるので、構成も簡単で新たなコストアップを防止することができる。
When performing the cleaning operation of the CO sensor during the combustion operation of the combustion device 5, the opening / closing valve 50 provided in the middle of the blower pipe 48 is opened, a part of the air 12 is supplied from the blower duct 20 to the blower pipe 48, Fresh air 49 is introduced into the exhaust duct 36 through the blower pipe 48, and the combustion exhaust gas 35 is excluded from the surroundings of the CO sensor 37. At this time, the air blowing means 21 is controlled by the control unit 22 so as to send fresh air 49 in addition to the air 12 necessary for the combustion operation of the combustion device 5.
As described above, in the present embodiment, the air supply unit 47 supplies the fresh air 49 by the blower unit 21 of the combustion device 5, so that the blower unit 21 that is an existing component of the combustion device 5 is used. Since the fresh air 49 can be supplied, the configuration is simple and a new cost increase can be prevented.

また、燃焼装置5の送風手段21を用いるので、送風圧力や送風量の能力に余力があり、空気供給部47に所定の新鮮空気49を導入することができる。     Further, since the blowing means 21 of the combustion device 5 is used, there is a surplus in the ability of blowing pressure and blowing amount, and the predetermined fresh air 49 can be introduced into the air supply unit 47.

(実施の形態2)
図3は、本発明の第2の実施の形態における水素生成器6を示す部分断面図である。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing the hydrogen generator 6 in the second embodiment of the present invention.

図3において、空気供給部47は、排気ダクト36にCOセンサ37を臨ませるために設けた挿入通路53内に新鮮空気49を供給し、燃焼排ガス35をCOセンサ37の周囲から排除するようにしている。COセンサ37の取り付けは、挿入通路53の取り付け部54にパッキン55(例えば、耐熱性のテフロン(登録商標)等の樹脂を使用している)を介してCOセンサ37をビス等で固定するようにしている。挿入通路53は、COセンサ37の装着時にその組み立て性の向上のため設けている。   In FIG. 3, the air supply unit 47 supplies fresh air 49 into an insertion passage 53 provided to allow the CO sensor 37 to face the exhaust duct 36, and excludes the combustion exhaust gas 35 from the surroundings of the CO sensor 37. ing. The CO sensor 37 is attached so that the CO sensor 37 is fixed to the attachment portion 54 of the insertion passage 53 with a screw or the like via a packing 55 (for example, a resin such as heat-resistant Teflon (registered trademark)). I have to. The insertion passage 53 is provided to improve the assemblability when the CO sensor 37 is mounted.

以上のように構成された水素生成器6について、以下その動作、作用について説明する。   About the hydrogen generator 6 comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

燃焼装置5の燃焼動作中にCOセンサ37のクリーニング動作を行うときは、送風管48の途中に設けた開閉弁50を開放し、送風ダクト20から空気12の一部を送風管48に供給し、この送風管48を介して排気ダクト36に設けた挿入通路53内に新鮮空気49を供給し、挿入通路53に侵入する高温の燃焼排ガス35を排除することで挿入通路53内のCOセンサ37の周囲を新鮮空気で充満し、クリーニング動作を行うようにしている。   When the cleaning operation of the CO sensor 37 is performed during the combustion operation of the combustion device 5, the opening / closing valve 50 provided in the middle of the blower pipe 48 is opened, and a part of the air 12 is supplied from the blower duct 20 to the blower pipe 48. The fresh air 49 is supplied into the insertion passage 53 provided in the exhaust duct 36 through the blower pipe 48 to remove the high-temperature combustion exhaust gas 35 that enters the insertion passage 53, thereby the CO sensor 37 in the insertion passage 53. The surroundings are filled with fresh air and the cleaning operation is performed.

以上のように、本実施の形態においては、新鮮空気49により挿入通路53内の燃焼排ガス35を排気ダクト36に押し出すことで、COセンサ37の周囲に新鮮空気49を充満させ、COセンサ37のクリーニング動作を確実に行うので、ことができる
挿入通路53に侵入する燃焼排ガス35を排除するので、COセンサ37の劣化を防止し、長期間にわたってCO濃度検知の精度を維持することができる。
As described above, in this embodiment, the fresh air 49 pushes the combustion exhaust gas 35 in the insertion passage 53 to the exhaust duct 36, so that the fresh air 49 is filled around the CO sensor 37, and the CO sensor 37 Since the cleaning operation is performed reliably, the combustion exhaust gas 35 entering the insertion passage 53 can be eliminated, so that the deterioration of the CO sensor 37 can be prevented and the accuracy of CO concentration detection can be maintained over a long period of time.

(実施の形態3)
図4は、本発明の第3の実施の形態における水素生成器6を示す部分断面図である。
(Embodiment 3)
FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing the hydrogen generator 6 in the third embodiment of the present invention.

図4において、空気供給部47は、排気ダクト36にCOセンサ37を臨ませ、燃焼排ガス35の一部を取り込むためにCOセンサ37の周囲に設けたセンサキャップ56に新鮮空気49を供給し、COセンサ37のクリーニング動作を行うようにしている。センサキャップ56は、COセンサ37に燃焼排ガス35の一部を取り込むときにその流速を押さえ、均一な流れを形成するために設けている。センサキャップ56は、挿入通路53にパッキン55を介してCOセンサ37と友締めにより固定するようにしている。   In FIG. 4, the air supply unit 47 faces the CO sensor 37 to the exhaust duct 36, supplies fresh air 49 to a sensor cap 56 provided around the CO sensor 37 in order to capture a part of the combustion exhaust gas 35, The cleaning operation of the CO sensor 37 is performed. The sensor cap 56 is provided to suppress the flow rate when a part of the combustion exhaust gas 35 is taken into the CO sensor 37 and form a uniform flow. The sensor cap 56 is fixed to the insertion passage 53 with the CO sensor 37 through the packing 55 by close tightening.

以上のように構成された水素生成器6について、以下その動作、作用について説明する。   About the hydrogen generator 6 comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

燃焼装置5の燃焼動作中にCOセンサ37のクリーニング動作を行うときは、送風管48の途中に設けた開閉弁50を開放し、送風ダクト20から空気12の一部を送風管48に供給し、この送風管48を介して挿入通路53内に設けたセンサキャップ56内に新鮮空気49を供給し、センサキャップ56内に侵入する燃焼排ガス35を排気ダクトに押し出すことで、センサキャップ56内のCOセンサ37の周囲に新鮮空気49を充満させるようにしてクリーニング動作を確実に行うようにしている。   When the cleaning operation of the CO sensor 37 is performed during the combustion operation of the combustion device 5, the opening / closing valve 50 provided in the middle of the blower pipe 48 is opened, and a part of the air 12 is supplied from the blower duct 20 to the blower pipe 48. The fresh air 49 is supplied into the sensor cap 56 provided in the insertion passage 53 through the blower pipe 48, and the combustion exhaust gas 35 entering the sensor cap 56 is pushed out into the exhaust duct, so that the inside of the sensor cap 56 The cleaning operation is surely performed by filling fresh air 49 around the CO sensor 37.

以上のように、本実施の形態においては、センサキャップ56内に新鮮空気49を供給するので、短時間で新鮮空気49によりCOセンサ37の周囲を新鮮空気49で置換し、確実にCOセンサ37のクリーニング動作を行うことができる。   As described above, in the present embodiment, since the fresh air 49 is supplied into the sensor cap 56, the fresh air 49 replaces the surroundings of the CO sensor 37 with the fresh air 49 in a short time, and the CO sensor 37 is surely received. The cleaning operation can be performed.

また、センサキャップ56内に残る燃焼排ガス35を新鮮空気49で定期的に置換するので、COセンサ37の周囲を定期的に掃除して、CO濃度検知のばらつきを低減することができる。   In addition, since the combustion exhaust gas 35 remaining in the sensor cap 56 is periodically replaced with fresh air 49, the surroundings of the CO sensor 37 can be periodically cleaned to reduce variation in CO concentration detection.

(実施の形態4)
図5は、本発明の第4の実施の形態における水素生成器6を示す断面図である。
(Embodiment 4)
FIG. 5 is a sectional view showing a hydrogen generator 6 in the fourth embodiment of the present invention.

図5において、空気供給部47は、独立した供給空気送風手段57により新鮮空気49の供給を行うようにしている。供給空気送風手段57は、新鮮空気49を導入する送風機で構成され、羽根車には高圧を出せるターボファンやラジアルファン等を用い、それをモータで回転させるようにしている。制御部22により供給空気送風手段57のコントロールを行うようにしている。   In FIG. 5, the air supply unit 47 supplies fresh air 49 by an independent supply air blowing means 57. The supply air blowing means 57 is constituted by a blower that introduces fresh air 49, and a turbo fan or a radial fan that can generate a high pressure is used as an impeller, which is rotated by a motor. The controller 22 controls the supply air blowing means 57.

以上のように構成された水素生成器6について、以下その動作、作用について説明する。   About the hydrogen generator 6 comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

燃焼装置5の燃焼動作中にCOセンサのクリーニング動作を行うときは、供給空気送風手段57により、新鮮空気49を空気供給部47から送風管48を介して排気ダクト36内に供給している。制御部22は、供給空気供給手段57をオンオフするような簡単なコントロールで一定の状態に維持するようにしている。   When the CO sensor cleaning operation is performed during the combustion operation of the combustion device 5, the fresh air 49 is supplied from the air supply unit 47 into the exhaust duct 36 through the air supply pipe 47 by the supply air blowing means 57. The controller 22 keeps the supply air supply means 57 in a constant state by simple control such as turning on and off.

以上のように、本実施の形態においては、空気供給部47は、独立した供給空気送風手段57により新鮮空気49の供給を行うことにより、一定の空気量で新鮮空気49を維持できるので供給空気送風手段57を構成や制御方法で簡素化することができる。   As described above, in the present embodiment, the air supply unit 47 can maintain the fresh air 49 with a constant amount of air by supplying the fresh air 49 by the independent supply air blowing means 57, so that the supply air The air blowing means 57 can be simplified by the configuration and the control method.

また、空気供給部47に対して、単独で新鮮空気49の供給を行うので、故障した時に水素生成器6の他の部分に影響を与えないで交換のメンテナンス等を行うことができる。   In addition, since fresh air 49 is supplied to the air supply unit 47 alone, replacement maintenance or the like can be performed without affecting other parts of the hydrogen generator 6 when a failure occurs.

なお、供給空気供給手段57を送風機で構成するとあるが、高圧を出せるポンプやブースターを使用することも可能である。   Although the supply air supply means 57 is constituted by a blower, it is also possible to use a pump or a booster capable of producing a high pressure.

なお、燃焼装置5の燃焼動作中にクリーニング動作を停止しているときは、送風管48に燃焼排ガス35が逆流しないように、送風管48の途中に開閉弁50を設け、送風管48を閉止することも可能である。   When the cleaning operation is stopped during the combustion operation of the combustion device 5, an opening / closing valve 50 is provided in the middle of the blower pipe 48 so that the combustion exhaust gas 35 does not flow backward in the blower pipe 48, and the blower pipe 48 is closed. It is also possible to do.

なお、燃焼装置5の燃焼動作中にクリーニング動作を停止しているときは、送風管48
に燃焼排ガス35が逆流しないように、COセンサ37のCO検知に影響を与えないような量の新鮮空気49を送風管48から排気ダクト36に導入することも可能である。
When the cleaning operation is stopped during the combustion operation of the combustion device 5, the blower pipe 48 is used.
In order to prevent the combustion exhaust gas 35 from flowing backward, it is possible to introduce an amount of fresh air 49 from the blower pipe 48 into the exhaust duct 36 so as not to affect the CO detection of the CO sensor 37.

(実施の形態5)
図6は、本発明の第5の実施の形態における水素生成器6を示す断面図である。
(Embodiment 5)
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a hydrogen generator 6 according to the fifth embodiment of the present invention.

図6において、空気供給部47は、水素生成器6の選択酸化部58の選択酸化空気供給手段59により、選択酸化用空気61の一部から新鮮空気49の供給を行うようにしている。水素生成器6は、改質部1と生成ガス4から一酸化炭素を除去するための変成部60や選択酸化部58とで構成している。選択酸化空気供給手段59は、この選択酸化部58に選択酸化用空気61を供給して生成ガス4中のCO(一酸化炭素を酸化してその濃度を低下させている)を除去している。
選択酸化部58と選択酸化空気供給手段59は、選択酸化空気供給管62で連通している。
選択酸化空気供給管62の途中に選択酸化空気弁63が設けられている。選択酸化空気弁63は、電動式のバルブやダンパーで構成している。選択酸化空気弁63と選択酸化空気供給手段59の途中の選択酸化空気供給管62から送風管48が分岐され、空気供給部47に連結されている。この構成により、選択酸化供給手段59から新鮮空気49を空気供給部47に送るようにしている。選択酸化供給手段59は、選択酸化用空気61を供給するために供給圧力が取れるポンプまたはブースターまたは送風機等で構成している。
In FIG. 6, the air supply unit 47 supplies fresh air 49 from a part of the selective oxidation air 61 by the selective oxidation air supply means 59 of the selective oxidation unit 58 of the hydrogen generator 6. The hydrogen generator 6 is constituted by a reforming unit 60 and a selective oxidation unit 58 for removing carbon monoxide from the reforming unit 1 and the product gas 4. The selective oxidizing air supply means 59 supplies the selective oxidizing air 61 to the selective oxidizing unit 58 to remove CO (oxidizes carbon monoxide to reduce its concentration) in the product gas 4. .
The selective oxidation air 58 and the selective oxidation air supply means 59 communicate with each other through a selective oxidation air supply pipe 62.
A selective oxidation air valve 63 is provided in the middle of the selective oxidation air supply pipe 62. The selective oxidation air valve 63 is constituted by an electric valve or a damper. A blowing pipe 48 is branched from a selective oxidizing air supply pipe 62 in the middle of the selective oxidizing air valve 63 and the selective oxidizing air supply means 59, and is connected to the air supply unit 47. With this configuration, fresh air 49 is sent from the selective oxidation supply means 59 to the air supply unit 47. The selective oxidation supply means 59 is configured by a pump, a booster, a blower or the like that can take supply pressure to supply the selective oxidation air 61.

以上のように構成された水素生成器6について、以下その動作、作用について説明する。   About the hydrogen generator 6 comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

燃焼装置5の燃焼動作中にCOセンサ37のクリーニング動作を行うときは、制御部22の指示により、送風管48の途中に設けた開閉弁50を開放し、選択酸化空気供給手段59により選択酸化空気供給管62と送風管48を介して、新鮮空気49を空気供給部47から排気ダクト36内に導入して、COセンサ37の周囲の燃焼排ガス35を排除する。この時、選択酸化空気供給手段59は、制御部22により、選択酸化用空気61に加えて、新鮮空気49を送るように選択酸化空気供給手段59のコントロールを行うようにしている。   When the cleaning operation of the CO sensor 37 is performed during the combustion operation of the combustion device 5, the opening / closing valve 50 provided in the middle of the blower pipe 48 is opened by the instruction of the control unit 22 and the selective oxidation air supply means 59 performs the selective oxidation. Fresh air 49 is introduced from the air supply unit 47 into the exhaust duct 36 through the air supply pipe 62 and the blower pipe 48 to eliminate the combustion exhaust gas 35 around the CO sensor 37. At this time, the selective oxidation air supply means 59 controls the selective oxidation air supply means 59 so that the fresh air 49 is sent in addition to the selective oxidation air 61 by the control unit 22.

燃焼装置5の燃焼作動中にCOセンサ37のクリーニング動作を停止しているときは、選択酸化空気弁63を開放して選択酸化用空気61を選択酸化部58に供給する。このとき、送風管48の途中に設けた開閉弁50を閉止し、燃焼排ガス35が送風管48に逆流しないようにしている。以後、燃料電池システムにより発電が行われる間、選択酸化空気供給手段59により、選択酸化用空気61を供給するようにしている。   When the cleaning operation of the CO sensor 37 is stopped during the combustion operation of the combustion device 5, the selective oxidation air valve 63 is opened and the selective oxidation air 61 is supplied to the selective oxidation unit 58. At this time, the on-off valve 50 provided in the middle of the blower pipe 48 is closed so that the combustion exhaust gas 35 does not flow backward to the blower pipe 48. Thereafter, the selective oxidation air supply means 59 supplies the selective oxidation air 61 while power generation is performed by the fuel cell system.

以上のように、本実施の形態においては、空気供給部47は、水素生成器6の選択酸化部58の選択酸化空気供給手段59により新鮮空気49の導入を行うことにより、燃料電池システムの既存の構成部品で新鮮空気49の供給を行うことができるので、新たなコストアップを防止することができる。   As described above, in the present embodiment, the air supply unit 47 introduces the fresh air 49 by the selective oxidation air supply means 59 of the selective oxidation unit 58 of the hydrogen generator 6, so that the existing fuel cell system is provided. Since fresh air 49 can be supplied with these components, it is possible to prevent a new cost increase.

また、選択酸化空気供給手段59により、一定の圧力で所定の空気量の新鮮空気49を供給維持できるので、構成や制御方法で簡素化することができる。
(実施の形態6)
図7は、本発明の第6の実施の形態における水素生成器のシステム図を示す。
In addition, since the selective air supply means 59 can supply and maintain the fresh air 49 having a predetermined amount of air at a constant pressure, the configuration and the control method can be simplified.
(Embodiment 6)
FIG. 7 shows a system diagram of the hydrogen generator in the sixth embodiment of the present invention.

図7において、空気供給部47は、選択酸化部58の冷却用空気65の一部から新鮮空気49の供給を行うようにしている。供給空気送風手段66は、空気弁64を介して選択
酸化部58の冷却用空気65の供給を行うようにしている。空気弁64は、電動式のバルブやダンパーで構成している。供給空気送風手段66と空気供給部47を連通する送風管48の途中に新鮮空気供給管67を分岐している。この新鮮空気供給管67を分岐している地点と空気供給部47の間の送風管48に開閉弁50を設けている。新鮮空気供給管67の他方は、選択酸化部58の周囲に設ける冷却空気通路68に連通している。この冷却空気通路68と送風管48の間の新鮮空気供給管67に空気弁64を設けている。また、選択酸化部58の温度を所定の温度範囲に保つために、制御部22により空気弁64を開閉して冷却用空気65の供給をコントロールしている。供給空気送風手段66は、冷却用空気65を供給するために供給圧力が取れるポンプまたはブースターまたは送風機等で構成している。69は、選択酸化部58の温度検知部で、熱電対またはサーミスタで構成している。
In FIG. 7, the air supply unit 47 supplies fresh air 49 from a part of the cooling air 65 of the selective oxidation unit 58. The supply air blowing means 66 supplies the cooling air 65 of the selective oxidation unit 58 via the air valve 64. The air valve 64 is configured by an electric valve or a damper. A fresh air supply pipe 67 is branched in the middle of a blow pipe 48 that communicates the supply air blowing means 66 and the air supply section 47. An opening / closing valve 50 is provided in the air supply pipe 48 between the point where the fresh air supply pipe 67 is branched and the air supply section 47. The other side of the fresh air supply pipe 67 communicates with a cooling air passage 68 provided around the selective oxidation unit 58. An air valve 64 is provided in the fresh air supply pipe 67 between the cooling air passage 68 and the blower pipe 48. Further, in order to keep the temperature of the selective oxidation unit 58 in a predetermined temperature range, the control unit 22 controls the supply of the cooling air 65 by opening and closing the air valve 64. The supply air blowing means 66 is composed of a pump, a booster, a blower or the like that can take supply pressure to supply the cooling air 65. Reference numeral 69 denotes a temperature detection unit of the selective oxidation unit 58, which is a thermocouple or a thermistor.

以上のように構成された水素生成器6について、以下その動作、作用について説明する。   About the hydrogen generator 6 comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

燃焼装置5の燃焼動作中にCOセンサ37のクリーニング動作を行うときは、制御部22の指示により、開閉弁50を開放して、供給空気送風手段66により送風管48を介して、新鮮空気49を空気供給部47から排気ダクト36内に導入して、COセンサ37の周囲から燃焼排ガス35を排除している。   When the cleaning operation of the CO sensor 37 is performed during the combustion operation of the combustion device 5, the open / close valve 50 is opened according to an instruction from the control unit 22, and the fresh air 49 is supplied by the supply air blowing means 66 through the blowing pipe 48. Is introduced into the exhaust duct 36 from the air supply unit 47 to eliminate the combustion exhaust gas 35 from the periphery of the CO sensor 37.

燃焼装置5が燃焼動作している時は、制御部22では、選択酸化部58の温度を温度検知部69で測定し、温度が所定の範囲を越えたときに、空気弁64を開放し冷却用空気65を冷却空気通路68に供給するようにしている。以後、燃料電池システムにより発電が行われる間、供給空気送風手段66により、冷却用空気65を供給するようにしている。また、冷却用空気65は、選択酸化部58の温度が低下したときは、空気弁64を閉止し、空気弁65を開閉することを繰り返すか供給空気送風手段66をオンオフして、選択酸化部58の温度を一定の範囲に保つようにしている。   When the combustion apparatus 5 is in a combustion operation, the control unit 22 measures the temperature of the selective oxidation unit 58 by the temperature detection unit 69, and when the temperature exceeds a predetermined range, the air valve 64 is opened to cool the unit. The working air 65 is supplied to the cooling air passage 68. Thereafter, the cooling air 65 is supplied by the supply air blowing means 66 while power generation is performed by the fuel cell system. Further, when the temperature of the selective oxidation unit 58 decreases, the cooling air 65 repeatedly closes the air valve 64 and opens and closes the air valve 65 or turns on and off the supply air blowing means 66 to turn on and off the selective oxidation unit. The temperature of 58 is kept within a certain range.

空気弁64が閉止していても供給空気送風手段66により、新鮮空気供給管67を介して空気供給部47に新鮮空気49を供給している。   Even when the air valve 64 is closed, the fresh air 49 is supplied to the air supply unit 47 via the fresh air supply pipe 67 by the supply air blowing means 66.

以上のように、本実施の形態においては、空気供給部47は、選択酸化部58の冷却用空気65の供給を行う供給空気送風手段66により、新鮮空気49の供給を行うことにより、燃料電池システムの既存構成部品使用して共通化することができるので、新たなコストアップを防止することができる。   As described above, in the present embodiment, the air supply unit 47 supplies the fresh air 49 by the supply air blowing means 66 that supplies the cooling air 65 of the selective oxidation unit 58, thereby providing a fuel cell. Since existing components of the system can be used and shared, new cost increases can be prevented.

また、供給空気送風手段66は、燃焼装置5の作動中は、選択酸化部58の冷却用空気67の供給のみを行うので一定の空気を供給するという簡単なコントロールが可能であり、
空気供給部47に新鮮空気49を供給するときも容易に行うことができる。
Further, since the supply air blowing means 66 only supplies the cooling air 67 of the selective oxidation unit 58 during the operation of the combustion apparatus 5, it can be controlled simply to supply a constant amount of air.
When the fresh air 49 is supplied to the air supply part 47, it can carry out easily.

また、冷却用空気65は、選択酸化部58の温度により供給をコントロールされるので、空気弁64の開閉または供給空気送風手段66のオンオフという簡素化された構成で行うことができる。
(実施の形態7)
図8は、本発明の第7の実施の形態における水素生成器のシステム図を示す。
Further, the supply of the cooling air 65 is controlled by the temperature of the selective oxidizer 58, so that it can be performed with a simplified configuration in which the air valve 64 is opened and closed or the supply air blowing means 66 is turned on and off.
(Embodiment 7)
FIG. 8 shows a system diagram of the hydrogen generator in the seventh embodiment of the present invention.

図8において、空気供給部47は、燃料電池のカソード70にカソード空気71を供給するカソード空気供給手段72により新鮮空気49の供給を行うようにしている。カソード空気用供給手段72は、送風機で構成され、羽根車には高圧を出せるターボファンやラ
ジアルファン等を用い、それをモータで回転させるようにしている。制御部22によりカソード空気用供給手段72のコントロールを行うようにしている。カソード空気供給手段72は、カソード空気供給管73を介してカソード71の入口74に連通している。このカソード空気供給管73の途中から送風管48を分岐し、カソード空気71の一部を新鮮空気49として空気供給部47から排気ダクト36内に導入して、COセンサ37の周囲の燃焼排ガス35を排除している。送風管48の分岐した部分とカソード70の入口74との間のカソード空気供給管73の途中に空気開閉弁75を設けて、カソード70でカソード空気71を必要とする以外は、空気開閉弁75を閉止してカソード70を密閉状態に保つようにしている。カソード空気供給管73から送風管48を分岐する地点と空気供給部47の間に、開閉弁50を設け、燃焼装置5が燃焼動作し、COセンサ37のクリーニング動作を行わないときは、開閉弁50を閉止し、カソード空気71が空気供給部47から流出しないようにしている。
In FIG. 8, the air supply unit 47 supplies fresh air 49 by cathode air supply means 72 that supplies cathode air 71 to the cathode 70 of the fuel cell. The cathode air supply means 72 is constituted by a blower, and uses a turbo fan, a radial fan, or the like that can generate a high pressure as an impeller, and rotates the motor with a motor. The control unit 22 controls the cathode air supply means 72. The cathode air supply means 72 communicates with an inlet 74 of the cathode 71 through a cathode air supply pipe 73. The blower pipe 48 is branched from the middle of the cathode air supply pipe 73, a part of the cathode air 71 is introduced as fresh air 49 into the exhaust duct 36 from the air supply section 47, and the combustion exhaust gas 35 around the CO sensor 37 is introduced. Is eliminated. An air on / off valve 75 is provided except that an air on / off valve 75 is provided in the middle of the cathode air supply pipe 73 between the branched portion of the blower pipe 48 and the inlet 74 of the cathode 70 and the cathode 70 requires the cathode air 71. Is closed to keep the cathode 70 sealed. When the on-off valve 50 is provided between the point where the air supply pipe 47 branches from the cathode air supply pipe 73 and the air supply section 47 and the combustion device 5 performs the combustion operation and the cleaning operation of the CO sensor 37 is not performed, the on-off valve 50 is closed so that the cathode air 71 does not flow out of the air supply unit 47.

以上のように構成された水素生成器6について、以下その動作、作用について説明する。   About the hydrogen generator 6 comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

燃焼装置5の燃焼動作中に、COセンサ37のクリーニング動作を行うときは、制御部22の指示により、開閉弁50を開放して、カソード空気供給手段72により送風管48を介して、新鮮空気49を空気供給部47から排気ダクト36内に供給して、COセンサ37の周囲の燃焼排ガス35を排除している。制御部22では、カソード70にカソード空気71を供給するときは、空気開閉弁75を開放するようにしている。カソード70にカソード空気71が必要ない時は、空気開閉弁75を閉止している。燃焼装置5が作動している時は、カソード空気供給手段72によりカソード空気71を連続して供給し、COセンサ37のクリーニング動作を行わないときは、送風管48の開閉弁50を閉止している。   When the cleaning operation of the CO sensor 37 is performed during the combustion operation of the combustion device 5, the on-off valve 50 is opened by the instruction of the control unit 22, and fresh air is supplied via the blower pipe 48 by the cathode air supply means 72. 49 is supplied from the air supply unit 47 into the exhaust duct 36 to eliminate the combustion exhaust gas 35 around the CO sensor 37. In the control unit 22, when supplying the cathode air 71 to the cathode 70, the air opening / closing valve 75 is opened. When the cathode air 71 is not necessary for the cathode 70, the air on-off valve 75 is closed. When the combustion device 5 is operating, the cathode air 71 is continuously supplied by the cathode air supply means 72. When the cleaning operation of the CO sensor 37 is not performed, the opening / closing valve 50 of the blower pipe 48 is closed. Yes.

以上のように、本実施の形態においては、空気供給部47は、燃料電池システムの既存の構成部品であるカソード空気供給手段72で、新鮮空気49の供給を行うことができるので、構成も簡単で新たなコストアップを防止することができる。   As described above, in the present embodiment, the air supply unit 47 can supply the fresh air 49 by the cathode air supply means 72 which is an existing component of the fuel cell system, and thus the configuration is simple. This can prevent a new cost increase.

また、カソード空気71の一部を空気供給管73に送るので、熱交換器(図示なし)で加熱した新鮮空気49を供給することになり、新鮮空気49による燃焼排ガス35中の水蒸気の結露を軽減して、COセンサ37の水蒸気によるCO濃度検知不良を防止することができる。
(実施の形態8)
図9は、本発明の第8の実施の形態における水素生成器のシステム図を示す。
Further, since a part of the cathode air 71 is sent to the air supply pipe 73, the fresh air 49 heated by a heat exchanger (not shown) is supplied, and the dew condensation of the water vapor in the combustion exhaust gas 35 by the fresh air 49 is caused. The CO concentration detection failure due to the water vapor of the CO sensor 37 can be prevented.
(Embodiment 8)
FIG. 9 shows a system diagram of the hydrogen generator in the eighth embodiment of the present invention.

図9において、空気供給部47は、燃料電池のパージガス76の置換空気供給手段77により新鮮空気49の供給を行うようにしている。置換空気供給手段77は、パージガス76を置換空気78で押し出すために供給圧力が取れるポンプまたはブースターまたは送風機等で構成している。置換空気供給手段77は、カソード空気供給管73の途中から分岐する置換空気供給管79によりカソード70の入口74と連通している。これにより、置換空気供給手段77に供給される置換空気78によりカソード70内のパージガス76を押し出し、カソード70内を置換空気78で満たすようにしている。置換空気供給管79の途中に置換空気弁80を設け、燃料電池システムの発電前や発電終了後に行うカソード70のパージガス76の排出処理時に開放している。それ以外の時は、置換空気弁80を閉止している。この置換空気弁80と置換空気供給手段77の間の置換空気供給管79から送風管48を分岐し、置換空気78の一部を新鮮空気49として空気供給部47から排気ダクト36内に供給して、COセンサ37の周囲から燃焼排ガス35を排除するようにしている。置換空気供給管79から送風管48を分岐する地点と空気供給部47の間に
開閉弁50を設けている。この開閉弁50と置換空気弁80は、電動式のバルブやダンパーで構成している。
In FIG. 9, the air supply unit 47 supplies fresh air 49 by the replacement air supply means 77 of the purge gas 76 of the fuel cell. The replacement air supply means 77 is configured by a pump, a booster, a blower, or the like that can take supply pressure to push the purge gas 76 with the replacement air 78. The replacement air supply means 77 communicates with the inlet 74 of the cathode 70 through a replacement air supply pipe 79 branched from the middle of the cathode air supply pipe 73. Thereby, the purge gas 76 in the cathode 70 is pushed out by the replacement air 78 supplied to the replacement air supply means 77 so that the cathode 70 is filled with the replacement air 78. A replacement air valve 80 is provided in the middle of the replacement air supply pipe 79 and is opened during the discharge process of the purge gas 76 of the cathode 70 before or after the power generation of the fuel cell system. At other times, the replacement air valve 80 is closed. A blower pipe 48 is branched from a replacement air supply pipe 79 between the replacement air valve 80 and the replacement air supply means 77, and a part of the replacement air 78 is supplied as fresh air 49 from the air supply unit 47 into the exhaust duct 36. Thus, the combustion exhaust gas 35 is excluded from the surroundings of the CO sensor 37. An on-off valve 50 is provided between a point where the blower pipe 48 branches from the replacement air supply pipe 79 and the air supply unit 47. The on-off valve 50 and the replacement air valve 80 are constituted by electric valves and dampers.

以上のように構成された水素生成器6について、以下その動作、作用について説明する。   About the hydrogen generator 6 comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

燃焼装置5の燃焼動作中に、COセンサ37のクリーニング動作を行うときは、制御部22の指示により、送風管47の開閉弁50を開放し、置換空気供給手段77により送風管47を介して、新鮮空気49を空気供給部47から排気ダクト36内に導入して、COセンサ37の周囲から燃焼排ガス35を排除している。   When the cleaning operation of the CO sensor 37 is performed during the combustion operation of the combustion device 5, the opening / closing valve 50 of the blower pipe 47 is opened by the instruction of the control unit 22, and the replacement air supply means 77 passes the blower pipe 47 through the blower pipe 47. The fresh air 49 is introduced into the exhaust duct 36 from the air supply unit 47 to exclude the combustion exhaust gas 35 from the periphery of the CO sensor 37.

制御部22では、燃料電池システムの発電前や発電終了後に行うカソード70のパージガス76の排出処理時に置換空気弁80を開放し、置換空気78をカソード70に供給している。それ以外の時は、置換空気弁80を閉止し、COセンサ37のクリーニング動作と同時に行わないようにしている。   In the control unit 22, the replacement air valve 80 is opened and the replacement air 78 is supplied to the cathode 70 during the discharge process of the purge gas 76 of the cathode 70 before or after the power generation of the fuel cell system. At other times, the replacement air valve 80 is closed so that the CO sensor 37 is not simultaneously cleaned.

以上のように、本実施の形態においては、空気供給部47は、カソード70のパージガス76の置換空気供給手段77により供給空気49の供給を行うので、燃料電池システムの既存の構成部品である置換空気供給手段77を共用化することで、新たなコストアップを防止することができる。   As described above, in the present embodiment, the air supply unit 47 supplies the supply air 49 by the replacement air supply means 77 of the purge gas 76 of the cathode 70, so that the replacement is an existing component of the fuel cell system. By sharing the air supply means 77, new cost increases can be prevented.

また、置換空気供給手段78は、燃料電池のカソード70のパージガス76の排出処理だけに使用し、燃料電池の発電中は作動していないので、空気供給部47から新鮮空気49の供給を行うことで、有効な活用を図ることができる。   Further, the replacement air supply means 78 is used only for discharging the purge gas 76 of the cathode 70 of the fuel cell and is not operated during the power generation of the fuel cell, so that the fresh air 49 is supplied from the air supply unit 47. Therefore, it can be used effectively.

(実施の形態9)
図10は、本発明の第9の実施の形態における水素生成器6を示す断面図である。
図10において、空気供給部47は、燃焼装置5のポストパージ時に、COセンサ37の周囲に新鮮空気49を供給するようにして、水素生成器6を冷却するときに排気される高温の排気空気81を空気供給部47から供給する新鮮空気49で冷却している。制御器22により、改質部1の温度検知部52が所定の温度に低下するまで新鮮空気49の供給を行うようにしている。
以上のように構成された水素生成器6について、以下その動作、作用について説明する。
(Embodiment 9)
FIG. 10 is a sectional view showing the hydrogen generator 6 in the ninth embodiment of the present invention.
In FIG. 10, the air supply unit 47 supplies hot air 49 around the CO sensor 37 at the time of post-purging of the combustion device 5, so that the high-temperature exhaust air exhausted when the hydrogen generator 6 is cooled. 81 is cooled by fresh air 49 supplied from the air supply unit 47. The controller 22 supplies the fresh air 49 until the temperature detection unit 52 of the reforming unit 1 decreases to a predetermined temperature.
About the hydrogen generator 6 comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

制御部22により、燃焼装置5を停止し水素生成器6のポストパージ動作に入る前に送風管48の途中に設けた開閉弁50を開放し、送風ダクト20から空気12の一部を分配して新鮮空気49として排気ダクト36に供給する。このとき、改質器1に設けた触媒層3の温度検知部52によりポストパージ中の触媒層3の温度をモニターし、触媒層3が所定の温度(水素生成器6を停止するときは、触媒層を高温のまま放置すると触媒層3に炭素析出して触媒が劣化するので、急速に100〜150℃程度まで冷却する必要がある)になるまで、ポストパージ動作を続け、この間、排気ダクト36に排出する高温の排気空気81を空気導入部47から導入する新鮮空気49で希釈し、冷却し、COセンサ37の温度上昇を防止している。
以上のように、本実施の形態においては、空気導入部47は、燃焼装置5のポストパージ時に、COセンサ37の周囲に新鮮空気49を供給するようにして、水素生成器6を冷却するときに排気される高温の排気空気81を冷却し、COセンサ37が高温の雰囲気に置かれることを防止してCOセンサ37の劣化を防止し、長期間にわたってCO濃度検知の精度を維持することができる。
また、既存の温度検知部52を応用して冷却空気49導入のタイミングを容易にコントロールすることができ、新たな温度検知部品の追加というコストアップ要因を防止すること
ができる。
(実施の形態10)
図11は、本発明の第10の実施の形態における燃料電池システムを示す全体構成図である。
図11において、空気供給部47により、COセンサ37のクリーニング動作を行うために、COセンサ37の周囲に新鮮空気49を導入する水素生成器6を燃料電池システム82に搭載するようにしている。燃料電池システム82は、高分子電解質型燃料電池83や給湯装置(図示無し)等で構成している。水素生成器は実施の形態1〜5に示すいずれかのものを用いることができる。
The controller 22 stops the combustion device 5 and opens the on-off valve 50 provided in the middle of the blower pipe 48 before starting the post-purge operation of the hydrogen generator 6 to distribute a part of the air 12 from the blower duct 20. The fresh air 49 is supplied to the exhaust duct 36. At this time, the temperature detection unit 52 of the catalyst layer 3 provided in the reformer 1 monitors the temperature of the catalyst layer 3 during the post purge, and the catalyst layer 3 has a predetermined temperature (when the hydrogen generator 6 is stopped) If the catalyst layer is left at a high temperature, carbon is deposited on the catalyst layer 3 and the catalyst deteriorates. Therefore, the post-purge operation is continued until it is necessary to rapidly cool to about 100 to 150 ° C. The hot exhaust air 81 discharged to 36 is diluted with fresh air 49 introduced from the air introduction portion 47 and cooled to prevent the temperature of the CO sensor 37 from rising.
As described above, in the present embodiment, the air introduction unit 47 cools the hydrogen generator 6 by supplying the fresh air 49 around the CO sensor 37 during the post purge of the combustion device 5. It is possible to cool the hot exhaust air 81 exhausted to a high temperature and prevent the CO sensor 37 from being placed in a high temperature atmosphere to prevent the deterioration of the CO sensor 37 and maintain the accuracy of CO concentration detection over a long period of time. it can.
In addition, it is possible to easily control the timing of introducing the cooling air 49 by applying the existing temperature detection unit 52, and it is possible to prevent the cost increase factor of adding a new temperature detection component.
(Embodiment 10)
FIG. 11 is an overall configuration diagram showing a fuel cell system according to a tenth embodiment of the present invention.
In FIG. 11, in order to perform the cleaning operation of the CO sensor 37 by the air supply unit 47, the hydrogen generator 6 for introducing fresh air 49 around the CO sensor 37 is mounted on the fuel cell system 82. The fuel cell system 82 includes a polymer electrolyte fuel cell 83, a hot water supply device (not shown), and the like. Any of the hydrogen generators shown in Embodiments 1 to 5 can be used.

以上のように構成された水素生成器6について、以下その動作、作用について説明する。   About the hydrogen generator 6 comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

燃焼装置5の燃焼作動中に、COセンサ37のクリーニング動作を行うときは、制御部22の指示により、送風管47の開閉弁50を開放し、新鮮空気49を空気導入部47から排気ダクト36内に導入して、COセンサ37の周囲から燃焼排ガス35を排除し、COセンサ37のクリーニング動作を確実に行うようにしている。
以上のように、本実施の形態においては、燃料電池システム82に搭載するようにしたことにより、水素生成器6の加熱用燃焼装置5の燃焼運転動作を停止することなく、COセンサ37のクリーニング動作を行い、COセンサ37の付着物や水分を除去するので、燃料電池システムを長期間にわたって連続運転してもCOセンサによる加熱用燃焼装置の燃焼不良検知を長期間に精度良く行うことができ、水素生成器6の燃焼排ガス中のCO濃度が上昇した時に、燃料電池システムの停止処理を確実に行うができる。
When the cleaning operation of the CO sensor 37 is performed during the combustion operation of the combustion device 5, the opening / closing valve 50 of the blower pipe 47 is opened by the instruction of the control unit 22, and the fresh air 49 is discharged from the air introduction unit 47 to the exhaust duct 36. The combustion exhaust gas 35 is removed from the surroundings of the CO sensor 37 and the cleaning operation of the CO sensor 37 is performed reliably.
As described above, in the present embodiment, the CO sensor 37 is cleaned without stopping the combustion operation of the heating combustion device 5 of the hydrogen generator 6 by being mounted on the fuel cell system 82. Because it operates and removes the deposits and moisture from the CO sensor 37, even if the fuel cell system is continuously operated over a long period of time, it can accurately detect the combustion failure of the heating combustion device using the CO sensor over a long period of time. When the CO concentration in the combustion exhaust gas of the hydrogen generator 6 increases, the fuel cell system can be reliably stopped.

以上のように、本発明にかかる水素生成器は、加熱用燃焼装置のCOセンサの周囲に空気供給部から新鮮空気を導入し、燃焼装置の燃焼動作中にCOセンサのクリーニング動作を行い、長期間にわたって燃焼不良検知を精度良く行うことができるので、給湯機や暖房機の熱源にも適用できる。   As described above, the hydrogen generator according to the present invention introduces fresh air from the air supply unit around the CO sensor of the combustion apparatus for heating, and performs the cleaning operation of the CO sensor during the combustion operation of the combustion apparatus. Since combustion failure detection can be accurately performed over a period of time, it can be applied to a heat source of a water heater or a heater.

本発明の実施の形態1における水素生成器の構成図Configuration diagram of a hydrogen generator in Embodiment 1 of the present invention (a)本発明の水素生成器におけるCOセンサの回路図(b)同、COセンサの一部切り欠き斜視図(A) Circuit diagram of the CO sensor in the hydrogen generator of the present invention (b) Same as above, partially cut away perspective view of the CO sensor 本発明の実施の形態2における水素生成器の部分断面図Partial sectional view of a hydrogen generator in Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施の形態3における水素生成器の構成図Configuration diagram of a hydrogen generator in Embodiment 3 of the present invention 本発明の実施の形態4における水素生成器の構成図Configuration diagram of a hydrogen generator in Embodiment 4 of the present invention 本発明の実施の形態5における水素生成器の構成図Configuration diagram of a hydrogen generator in Embodiment 5 of the present invention 本発明の実施の形態6における水素生成器のシステム図System diagram of hydrogen generator in Embodiment 6 of the present invention 本発明の実施の形態7における水素生成器のシステム図System diagram of hydrogen generator in Embodiment 7 of the present invention 本発明の実施の形態8における水素生成器のシステム図System diagram of hydrogen generator in Embodiment 8 of the present invention 本発明の実施の形態9における水素生成器のシステム図System diagram of hydrogen generator in Embodiment 9 of the present invention 本発明の実施の形態10における燃料電池システムの構成図Configuration diagram of fuel cell system in Embodiment 10 of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

1 改質部
4 生成ガス
5 燃焼装置
6 水素生成器
35 燃焼排ガス
37 COセンサ
47 空気供給部
48 送風管
49 新鮮空気
50 開閉弁




DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reformation part 4 Product gas 5 Combustion apparatus 6 Hydrogen generator 35 Combustion exhaust gas 37 CO sensor 47 Air supply part 48 Blower pipe 49 Fresh air 50 On-off valve




Claims (13)

炭化水素系原料の改質反応により水素を含む生成ガスを生成する改質部と、前記改質部に設けられた燃焼装置と、前記燃焼装置の燃焼排ガスの成分検知を行うCOセンサと、前記COセンサのクリーニング動作を行うときに前記COセンサの周囲に空気を供給し、燃焼排ガスを排除するための空気供給部を備えた水素生成器。 A reforming unit that generates a product gas containing hydrogen by a reforming reaction of a hydrocarbon-based raw material, a combustion device provided in the reforming unit, a CO sensor that detects a component of combustion exhaust gas of the combustion device, and A hydrogen generator provided with an air supply unit for supplying air around the CO sensor and eliminating combustion exhaust gas when performing a cleaning operation of the CO sensor. 空気供給部は、COセンサのクリーニング動作の終了後にCOセンサのゼロ点補正を行うためにCOセンサの周囲に空気を供給し、燃焼排ガスを排除する請求項1に記載の水素生成器。 2. The hydrogen generator according to claim 1, wherein the air supply unit supplies air around the CO sensor in order to correct the zero point of the CO sensor after the completion of the cleaning operation of the CO sensor to exclude combustion exhaust gas. 空気供給部は、燃焼装置の燃焼動作を維持しながら、COセンサのクリーニング動作を行うときにCOセンサの周囲に空気を供給する請求項1または2に記載の水素生成器。 The hydrogen generator according to claim 1 or 2, wherein the air supply unit supplies air around the CO sensor when performing the cleaning operation of the CO sensor while maintaining the combustion operation of the combustion device. 空気供給部は、排気ダクトにCOセンサを臨ませるために設けた挿入通路内に空気を供給し、燃焼排ガスをCOセンサの周囲から排除する請求項1または3に記載の水素生成器。 The hydrogen generator according to claim 1 or 3, wherein the air supply unit supplies air into an insertion passage provided to allow the CO sensor to face the exhaust duct and excludes combustion exhaust gas from the surroundings of the CO sensor. 空気供給部は、排気ダクトにCOセンサを臨ませ、燃焼排ガスの一部を取り込むためにCOセンサの周囲に設けたセンサキャップに空気を供給し、センサキャップ内から燃焼排ガスを排除する請求項1〜4のいずれか1項に記載の水素生成器。 The air supply unit faces a CO sensor in an exhaust duct, supplies air to a sensor cap provided around the CO sensor in order to capture a part of the combustion exhaust gas, and excludes the combustion exhaust gas from the sensor cap. The hydrogen generator of any one of -4. 空気供給部は、燃焼装置の送風手段により空気の供給を行う請求項1〜5のいずれか1項に記載の水素生成器。 The hydrogen generator according to any one of claims 1 to 5, wherein the air supply unit supplies air by a blower of the combustion device. 空気供給部は、独立した供給空気送風手段により空気の供給を行う請求項1〜6のいずれか1項に記載の水素生成器。 The hydrogen generator according to claim 1, wherein the air supply unit supplies air by an independent supply air blowing unit. 空気供給部は、水素生成器の選択酸化部の選択酸化空気供給手段により空気の供給を行う請求項1〜7のいずれか1項に記載の水素生成器。 The hydrogen generator according to any one of claims 1 to 7, wherein the air supply unit supplies air by a selective oxidation air supply unit of a selective oxidation unit of the hydrogen generator. 空気供給部は、空気弁を介して選択酸化部の冷却用空気の供給を行う請求項1〜8のいずれか1項に記載の水素生成器。 The hydrogen generator according to claim 1, wherein the air supply unit supplies cooling air for the selective oxidation unit via an air valve. 空気供給部は、燃料電池のカソードに空気を供給するカソード空気供給手段により空気の供給を行う請求項1〜9のいずれか1項に記載の水素生成器。 The hydrogen generator according to any one of claims 1 to 9, wherein the air supply unit supplies air by cathode air supply means for supplying air to a cathode of the fuel cell. 空気供給部は、燃料電池のパージガスの置換空気供給手段により空気の供給を行う請求項1〜10のいずれか1項に記載の水素生成器。 The hydrogen generator according to any one of claims 1 to 10, wherein the air supply unit supplies air by means of a replacement air supply means for purge gas of the fuel cell. 空気供給部は、燃焼装置のポストパージ時に、COセンサの周囲に空気量を供給するようにした請求項1〜11のいずれか1項に記載の水素生成器。 The hydrogen generator according to any one of claims 1 to 11, wherein the air supply unit supplies an amount of air around the CO sensor during post-purge of the combustion device. 請求項1〜12のいずれか1項に記載の水素生成器を有する燃料電池システム。






A fuel cell system comprising the hydrogen generator according to any one of claims 1 to 12.






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