JP7052416B2 - Combustion device and fuel cell system - Google Patents

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Description

本発明は、燃焼装置及び燃焼装置を用いた燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a combustion device and a fuel cell system using the combustion device.

従来から、例えば、下記特許文献1に開示された燃焼装置及び燃料電池システム(以下、単に「従来装置」と称呼する。)が知られている。この従来装置は、燃焼器における燃料の燃焼状態を検出する燃焼状態検出器によって燃焼器において燃料が燃焼状態である旨の検出信号が入力された場合、インターロック装置が燃焼器に燃料を供給する燃料供給器に対する燃料供給用電源からの電力供給を遮断しないように構成されている。 Conventionally, for example, a combustion device and a fuel cell system disclosed in Patent Document 1 below (hereinafter, simply referred to as "conventional device") are known. In this conventional device, when a detection signal indicating that the fuel is in the combustion state is input by the combustion state detector that detects the combustion state of the fuel in the combustor, the interlock device supplies the fuel to the combustor. It is configured so as not to cut off the power supply from the fuel supply power source to the fuel supply device.

特開2006-236615号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-236615

ところで、上記従来装置においては、タイマによって燃焼器が燃焼状態から非燃焼状態に変化したときからの経過時間をカウントし、タイマから出力されるタイマ経過信号がHi信号となった場合、インターロック装置を構成するインターロック回路として用いられるラッチ回路がインターロック作動信号を保持する。しかしながら、上記従来装置では、ラッチ回路はタイマの作動に拘わらず信号の書き換えが可能であるため、ラッチ回路によって保持されるインターロック作動信号は、ノイズ等のエッジの影響を受ける虞がある。この場合、上記従来装置においては、動作が不安定になる場合がある。 By the way, in the above-mentioned conventional device, the elapsed time from the time when the combustor changes from the burning state to the non-burning state by the timer is counted, and when the timer progress signal output from the timer becomes a Hi signal, the interlock device. The latch circuit used as the interlock circuit constituting the above holds the interlock operation signal. However, in the above-mentioned conventional device, since the latch circuit can rewrite the signal regardless of the operation of the timer, the interlock operation signal held by the latch circuit may be affected by edges such as noise. In this case, the operation of the conventional device may become unstable.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。即ち、本発明の目的は、安定した動作が可能な燃焼装置及び燃焼装置を用いた燃料電池システムを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems. That is, an object of the present invention is to provide a combustion device capable of stable operation and a fuel cell system using the combustion device.

上記の課題を解決するため、請求項1に係る燃焼装置の発明は、燃料を供給する燃料供給器と、燃料供給器が燃料を供給しているか否かを検出する燃料供給検出器と、燃料供給器から供給された燃料を燃焼させる燃焼器と、燃焼器における燃料の燃焼及び非燃焼を検出する燃焼状態検出器と、燃料供給検出器から燃料供給器が燃料を供給していることを表す燃料供給信号を取得し、且つ、燃焼状態検出器から燃焼器が非燃焼であることを表す非燃焼信号を取得した時からカウントアップを開始し、燃焼状態検出器から燃焼器が非燃焼から燃焼に移行したことを表す燃焼完了信号を入力したときにカウントアップを終了するタイマと、燃料供給器へ電力を供給する燃料供給用電源と、タイマのカウントアップに基づいて、予め設定された所定時間が経過するまでに燃焼完了信号の入力によってタイマがカウントアップを終了しない場合に、燃焼器が非燃焼であり失火したことを表す失火信号オフからオンに切り替えることにより、燃料供給器への燃料供給用電源からの電力供給を遮断するインターロック回路と、を備えた燃焼装置であって、インターロック回路は、少なくともタイマのカウントアップに基づく所定時間が経過するまでは、失火信号のオフからオンへの書き換え可能な状態に維持され、タイマのカウントアップに基づく所定時間の経過後に失火信号のオフからオンへの書き換えが禁止される状態に切り替わるIn order to solve the above problems, the invention of the combustion device according to claim 1 is a fuel supply device for supplying fuel, a fuel supply detector for detecting whether or not the fuel supply device is supplying fuel, and a fuel. A combustor that burns the fuel supplied from the feeder, a combustion state detector that detects the combustion and non-combustion of the fuel in the combustor, and a fuel feeder that supplies fuel from the fuel supply detector. The count-up is started from the time when the fuel supply signal is acquired and the non-combustion signal indicating that the combustor is non-combustion is acquired from the combustion state detector, and the combustor burns from non-combustion from the combustion state detector. A timer that ends the count-up when a combustion completion signal indicating that it has shifted to is input, a fuel supply power supply that supplies power to the fuel supply device, and a preset predetermined time based on the count-up of the timer. If the timer does not finish counting up due to the input of the combustion completion signal by the time the combustion is completed , the misfire signal indicating that the combustor is non-combustion and has misfired is switched from off to on to supply fuel to the fuel supply device. It is a combustion device equipped with an interlock circuit that cuts off the power supply from the power supply, and the interlock circuit changes from off to on of the misfire signal at least until a predetermined time based on the count-up of the timer elapses . Is maintained in a rewritable state, and after a predetermined time elapses based on the count-up of the timer, the state is switched to a state in which rewriting from off to on of the misfire signal is prohibited .

又、上記の課題を解決するため、請求項4に係る燃料電池システムの発明は、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、前記燃焼装置を備えて、改質用原料と改質水とから燃料を生成して燃料電池に燃料を供給する改質部と、燃料電池からの燃料オフガスと酸化剤ガスとを燃焼させて燃焼排ガスを導出する燃焼部と、改質用原料の供給源に接続された改質用原料供給管に設けられて供給源から改質部に改質用原料を圧送する改質用原料供給装置と、燃焼排ガスに含まれている水蒸気を凝縮して凝縮水を生成する凝縮器と、改質部の上方且つ凝縮器の下方に配置され、凝縮器から供給された凝縮水を改質水として貯水する改質水タンクと、改質水タンクに接続されて改質水タンク内の改質水を自重により落水させて改質部に供給する改質水供給管と、燃料電池の発電を統括して制御する制御装置と、を備える。 Further, in order to solve the above problems, the invention of the fuel cell system according to claim 4 includes a fuel cell that generates power by fuel and an oxidant gas, the combustion device, and a reforming raw material and reforming water. A reforming unit that generates fuel from the fuel and supplies fuel to the fuel cell, a combustion unit that burns fuel off gas and oxidant gas from the fuel cell to derive combustion exhaust gas, and a supply source for reforming raw materials. A reforming raw material supply device that is installed in the reforming raw material supply pipe connected to and pumps the reforming raw material from the supply source to the reforming section, and condensed water that condenses the steam contained in the combustion exhaust gas. It is connected to the reforming water tank, which is located above the reforming section and below the condenser, and stores the condensed water supplied from the condenser as reforming water. It is equipped with a reforming water supply pipe that drops the reforming water in the reforming water tank by its own weight and supplies it to the reforming section, and a control device that controls the power generation of the fuel cell.

これらによれば、燃焼装置のインターロック回路は、燃料供給信号が出力され、且つ、非燃焼信号が出力されている場合、即ち、タイマが作動している場合において、失火信号の書き換えが可能となり書き換えた失火信号を保持することができる。換言すれば、タイマが作動していない場合、即ち、燃料供給信号及び非燃焼信号のうちの少なくとも一方が出力されていない場合には、インターロック回路は信号の書き換えを受け付けない。従って、インターロック回路においては、失火信号の書き換え及び保持可能な期間が限られるため、保持している失火信号がノイズ等の影響を受ける可能性を低減することができる。これにより、例えば、インターロック回路の誤動作を低減することができて、燃焼装置及び燃焼装置を用いた燃料電池システムを安定して動作させることができる。 According to these, the interlock circuit of the combustion device can rewrite the misfire signal when the fuel supply signal is output and the non-combustion signal is output, that is, when the timer is operating. The rewritten misfire signal can be retained. In other words, if the timer is not running, that is, if at least one of the fuel supply signal and the non-combustion signal is not output, the interlock circuit will not accept signal rewriting. Therefore, in the interlock circuit, since the rewriting and holding period of the misfire signal is limited, the possibility that the holding misfire signal is affected by noise or the like can be reduced. Thereby, for example, the malfunction of the interlock circuit can be reduced, and the combustion device and the fuel cell system using the combustion device can be stably operated.

実施形態に係る燃焼装置の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the combustion apparatus which concerns on embodiment. 図1のラッチ回路の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the latch circuit of FIG. 図1の燃焼装置の動作を説明するためのタイムチャートである。It is a time chart for demonstrating the operation of the combustion apparatus of FIG. 実施形態の変形例に係り、図1の燃焼装置を用いた燃料電池システムの構成を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a fuel cell system using the combustion device of FIG. 1 according to a modified example of the embodiment.

以下、本発明の実施形態に係る燃焼装置100について図面を参照しながら説明する。尚、以下の実施形態及び変形例の相互において、互いに同一又は均等である部分には、図中、同一の符号を付してある。又、説明に用いる各図は、概念図であり、各部の形状は必ずしも厳密なものではない場合がある。 Hereinafter, the combustion device 100 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments and modifications, the parts that are the same or equal to each other are designated by the same reference numerals in the drawings. Further, each figure used for explanation is a conceptual diagram, and the shape of each part may not always be exact.

燃焼装置100は、図1に示すように、燃料供給器101と、燃料供給検出器102と、燃焼器103と、燃焼状態検出器104と、制御装置105と、駆動回路106と、燃料供給用電源107と、インターロック装置110と、を備えている。燃料供給器101は、燃料、例えば、天然ガス、プロパンガス、水素リッチなガス等を燃焼器103に供給するものである。燃料供給器101は、燃料の供給又は遮断を行うようになっており、例えば、電磁弁である。燃料供給器101は、マイクロコンピュータを備えた制御装置105から出力される信号であって燃料を供給する開信号So(電圧Hi)又は燃料の供給を遮断する閉信号Ss(電圧Lo)に応じて駆動回路106が作動することにより、開閉するようになっている。 As shown in FIG. 1, the combustion device 100 includes a fuel supply device 101, a fuel supply detector 102, a combustor 103, a combustion state detector 104, a control device 105, a drive circuit 106, and a fuel supply device. It includes a power supply 107 and an interlocking device 110. The fuel supply device 101 supplies fuel, for example, natural gas, propane gas, hydrogen-rich gas, or the like to the combustor 103. The fuel supply device 101 is designed to supply or shut off fuel, and is, for example, a solenoid valve. The fuel supply device 101 is a signal output from a control device 105 equipped with a microcomputer, and is in response to an open signal So (voltage Hi) for supplying fuel or a closed signal Ss (voltage Lo) for cutting off fuel supply. When the drive circuit 106 is operated, it opens and closes.

燃料供給検出器102は、燃料供給器101によって燃料が供給されているか否かを検出するものであり、例えば、燃料供給器101を作動させる駆動回路106の作動状態(駆動電流等)を検出するロジック回路(オア回路等)やセンサが用いられる。尚、制御装置105は、アンサーバック回路105aから燃料が供給されているか否かをアンサーバックとして入力するようになっている。 The fuel supply detector 102 detects whether or not fuel is being supplied by the fuel supply device 101. For example, the fuel supply detector 102 detects the operating state (drive current, etc.) of the drive circuit 106 that operates the fuel supply device 101. Logic circuits (or circuits, etc.) and sensors are used. The control device 105 inputs whether or not fuel is supplied from the answerback circuit 105a as an answerback.

燃焼器103は、燃料供給器101から供給された燃料を燃焼させるものであり、例えば、ガスバーナが用いられる。燃焼状態検出器104は、燃焼器103における燃料の燃焼状態を検出するものであり、例えば、燃焼によって上昇する温度を検出する温度センサや火炎を検出する火炎センサ等が用いられる。燃焼状態検出器104は、例えば、燃焼器103における温度を表す燃焼状態検出信号Snをインターロック装置110に出力するようになっている。燃料供給用電源107は、燃料供給器101が作動するための電力を供給又は遮断するものであり、インターロック装置110が接続されるようになっている。燃料供給用電源107は、後述するように、インターロック装置110から出力信号であるインターロック作動信号が出力されると、駆動回路106を介して燃料供給器101へ供給される電力を遮断する。 The combustor 103 burns the fuel supplied from the fuel supply device 101, and for example, a gas burner is used. The combustion state detector 104 detects the combustion state of the fuel in the combustor 103, and for example, a temperature sensor that detects a temperature that rises due to combustion, a flame sensor that detects a flame, or the like is used. The combustion state detector 104 outputs, for example, a combustion state detection signal Sn indicating the temperature in the combustor 103 to the interlock device 110. The fuel supply power supply 107 supplies or cuts off the electric power for operating the fuel supply device 101, and the interlock device 110 is connected to the power supply 107. As will be described later, when the interlock operation signal, which is an output signal, is output from the interlock device 110, the fuel supply power supply 107 cuts off the electric power supplied to the fuel supply device 101 via the drive circuit 106.

インターロック装置110は、燃焼器103に対して燃料が供給されているにも拘らず燃焼していない失火状態を検出した場合に燃料供給器101による燃料の供給を遮断する安全装置である。インターロック装置110は、増幅器111と、比較器112と、インバータ113と、タイマ側アンド回路114と、タイマ115と、インターロック回路を構成するラッチ回路116と、インターロック回路を構成するロジック回路としてのラッチ側アンド回路117と、を備えている。 The interlock device 110 is a safety device that shuts off the fuel supply by the fuel supply device 101 when a misfire state in which fuel is supplied to the combustor 103 but is not combusted is detected. The interlock device 110 includes an amplifier 111, a comparator 112, an inverter 113, a timer side and circuit 114, a timer 115, a latch circuit 116 that constitutes an interlock circuit, and a logic circuit that constitutes an interlock circuit. The latch side and circuit 117 of the above is provided.

増幅器111は、燃焼状態検出器104に接続されており、燃焼状態検出器104から出力された燃焼状態検出信号Snを増幅して比較器112に出力するものである。比較器112は、増幅器111によって増幅された燃焼状態検出信号Sn(電圧)と基準信号(電圧)とを比較するものである。比較器112は、燃焼状態検出信号Sn(電圧)が、燃焼状態を表す燃焼温度に対応して設定された基準信号(電圧)以上の場合にHiとなり、基準信号(電圧)未満の場合にLoとなる比較判定信号Shをインバータ113に出力する。 The amplifier 111 is connected to the combustion state detector 104, and amplifies the combustion state detection signal Sn output from the combustion state detector 104 and outputs it to the comparator 112. The comparator 112 compares the combustion state detection signal Sn (voltage) amplified by the amplifier 111 with the reference signal (voltage). The comparator 112 becomes Hi when the combustion state detection signal Sn (voltage) is equal to or higher than the reference signal (voltage) set corresponding to the combustion temperature indicating the combustion state, and Lo when it is less than the reference signal (voltage). The comparison determination signal Sh is output to the inverter 113.

インバータ113は、比較器112から出力された比較判定信号Shを反転させた反転信号Shiをタイマ側アンド回路114に出力する。即ち、インバータ113は、燃焼器103において燃料が燃焼していて比較判定信号ShがHiの場合に反転信号ShiをLoとして出力し、燃焼器103において燃料が燃焼していない非燃焼であって比較判定信号ShがLoの場合に非燃焼信号として反転信号ShiをHiとして出力する。尚、燃焼状態検出器104に対して増幅器111、比較器112及びインバータ113を含めて「燃焼状態検出器」として構成することも可能である。 The inverter 113 outputs an inverted signal Shi obtained by inverting the comparison determination signal Sh output from the comparator 112 to the timer side and circuit 114. That is, the inverter 113 outputs the inversion signal Shi as Lo when the fuel is burned in the combustor 103 and the comparison determination signal Sh is Hi, and the comparison is made in the non-combustion where the fuel is not burned in the combustor 103. When the determination signal Sh is Lo, the inversion signal Shi is output as Hi as a non-combustion signal. It is also possible to configure the combustion state detector 104 as a "combustion state detector" by including the amplifier 111, the comparator 112 and the inverter 113.

タイマ側アンド回路114は、制御装置105が駆動回路106に出力する開信号So(電圧Hi)及び閉信号Ss(電圧Lo)を入力するとともに、インバータ113から出力された反転信号Shi(電圧Hi又は電圧Lo)を入力する。そして、タイマ側アンド回路114は、開信号So(電圧Hi)を入力し且つ反転信号Shi(電圧Hi)を入力した場合、タイマ115にカウント開始信号Scを出力する。一方、タイマ側アンド回路114は、閉信号Ss(電圧Lo)及び反転信号Shi(電圧Lo)のうちの少なくとも一方を入力した場合、タイマ115にリセット信号Srを出力する。 The timer side and circuit 114 inputs an open signal So (voltage Hi) and a closed signal Ss (voltage Lo) output to the drive circuit 106 by the control device 105, and an inverting signal Shi (voltage Hi or voltage Hi) output from the inverter 113. Input the voltage Lo). Then, when the open signal So (voltage Hi) and the inverting signal Shi (voltage Hi) are input, the timer side and circuit 114 outputs the count start signal Sc to the timer 115. On the other hand, the timer side and circuit 114 outputs a reset signal Sr to the timer 115 when at least one of the closed signal Ss (voltage Lo) and the inverting signal Shi (voltage Lo) is input.

タイマ115は、タイマ側アンド回路114からカウント開始信号Scを入力した場合にカウントアップを開始して、ラッチ回路116にカウント信号Stを出力する。又、タイマ115は、タイマ側アンド回路114からリセット信号Srを入力した場合にカウントをリセットする。これにより、タイマ115は、燃焼器103が燃料を燃焼する前の非燃焼においてタイマ側アンド回路114からカウント開始信号Scを入力することによってカウントアップを開始し、その後においてタイマ側アンド回路114からリセット信号Srを入力することによってカウントアップを終了してリセットする。 The timer 115 starts counting up when the count start signal Sc is input from the timer side and circuit 114, and outputs the count signal St to the latch circuit 116. Further, the timer 115 resets the count when the reset signal Sr is input from the timer side and circuit 114. As a result, the timer 115 starts counting up by inputting the count start signal Sc from the timer side and circuit 114 in the non-combustion before the combustor 103 burns the fuel, and then resets from the timer side and circuit 114. By inputting the signal Sr, the count-up is terminated and reset.

カウント信号Stは、カウントアップしているときに電圧Hiとなり、リセット信号Srが入力されてカウントアップを終了したとき、又は、カウント値が予め設定された所定時間Tdを超えてタイムオーバとなったときに電圧Loとなる。ここで、所定時間Tdは、燃焼器103が非燃焼から燃焼に移行するまでに要する時間(燃焼器103が再着火を繰り返す時間も含む)に基づいて決定される。 The count signal St becomes a voltage Hi when the count is up, and when the reset signal Sr is input and the count up is completed, or when the count value exceeds a preset predetermined time Td, the time is over. Sometimes it becomes a voltage Lo. Here, the predetermined time Td is determined based on the time required for the combustor 103 to transition from non-combustion to combustion (including the time required for the combustor 103 to repeat reignition).

インターロック回路としてのラッチ回路116は、図2に示すように、フリップフロップ回路とS-Rラッチ回路とから構成された周知のラッチ回路である。尚、ラッチ回路116のフリップフロップ回路としては、例えば、74HC74等を用いることができ、その作動についての説明を省略する。ラッチ回路116は、イネーブル端子116aとクロック端子116bとが設けられている。イネーブル端子116aは、ロジック回路としてのラッチ側アンド回路117が接続される。クロック端子116bは、図示を省略するクロック発生器が接続されており、クロック発生器によって発生されたクロック信号が入力される。 As shown in FIG. 2, the latch circuit 116 as an interlock circuit is a well-known latch circuit composed of a flip-flop circuit and an SR latch circuit. As the flip-flop circuit of the latch circuit 116, for example, 74HC74 or the like can be used, and the description of the operation thereof will be omitted. The latch circuit 116 is provided with an enable terminal 116a and a clock terminal 116b. The enable terminal 116a is connected to the latch side and circuit 117 as a logic circuit. A clock generator (not shown) is connected to the clock terminal 116b, and a clock signal generated by the clock generator is input.

ラッチ回路116は、後述するように、タイマ115から所定時間Tdの経過に伴うカウント信号Stの変化(電圧Hiから電圧Loへの変化)に応じて出力信号を保持する。この場合、ラッチ回路116が保持する出力信号は、燃焼器103に燃料が供給されているにも拘らず非燃焼であると判定される、即ち、失火状態を表す失火信号Seである。そして、ラッチ回路116は、出力信号として失火信号Seを保持した場合には、燃料供給用電源107に対して燃料供給器101への電力の供給を遮断するインターロック作動信号Sinを出力する。 As will be described later, the latch circuit 116 holds an output signal according to a change in the count signal St (change from voltage Hi to voltage Lo) with the passage of a predetermined time Td from the timer 115. In this case, the output signal held by the latch circuit 116 is determined to be non-combustion despite the fact that fuel is supplied to the combustor 103, that is, a misfire signal Se indicating a misfire state. Then, when the misfire signal Se is held as an output signal, the latch circuit 116 outputs an interlock operation signal Sin that cuts off the supply of electric power to the fuel supply device 101 to the fuel supply power supply 107.

ラッチ回路116が失火信号Seを保持してインターロック作動信号Sinを出力すれば、燃料供給用電源107は燃料供給器101への電力の供給を遮断する。このようにラッチ回路116が失火信号Seを保持して電力の供給が遮断された状態は、燃焼装置100における全体の電源を一旦遮断する等、特別な操作が行われない限り、燃料供給用電源107は電力の供給を再開しないため、燃料供給が完全に停止され、その結果、燃焼器103における立ち消え時(失火時)の安全が確保される。 When the latch circuit 116 holds the misfire signal Se and outputs the interlock operation signal Sin, the fuel supply power supply 107 cuts off the power supply to the fuel supply device 101. In the state where the latch circuit 116 holds the misfire signal Se and the power supply is cut off, the fuel supply power supply is not performed unless a special operation such as temporarily cutting off the entire power supply in the combustion device 100 is performed. Since the 107 does not restart the power supply, the fuel supply is completely stopped, and as a result, the safety of the combustor 103 at the time of extinguishing (misfire) is ensured.

インターロック回路を構成するロジック回路としてのラッチ側アンド回路117は、ラッチ回路116のイネーブル端子116aに接続され、イネーブル端子116aにラッチ回路116を信号書き換え可能状態、即ち、イネーブル状態とするイネーブル信号Sw(電圧Hi)を出力する。ラッチ側アンド回路117は、タイマ側アンド回路114と同様に構成される。 The latch side and circuit 117 as a logic circuit constituting the interlock circuit is connected to the enable terminal 116a of the latch circuit 116, and the latch circuit 116 is signal rewritable to the enable terminal 116a, that is, the enable signal Sw is enabled. (Voltage Hi) is output. The latch side and circuit 117 is configured in the same manner as the timer side and circuit 114.

即ち、ラッチ側アンド回路117は、制御装置105が駆動回路106に出力する開信号So(電圧Hi)及び閉信号Ss(電圧Lo)を入力するとともに、インバータ113から出力された反転信号Shi(電圧Hi又は電圧Lo)を入力する。そして、ラッチ側アンド回路117は、開信号So(電圧Hi)を入力し且つ反転信号Shi(電圧Hi)を入力している場合、ラッチ回路116のイネーブル端子116aにイネーブル信号Sw(電圧Hi)を出力する。 That is, the latch side and circuit 117 inputs the open signal So (voltage Hi) and the closed signal Ss (voltage Lo) output to the drive circuit 106 by the control device 105, and the inverting signal Shi (voltage) output from the inverter 113. Enter Hi or voltage Lo). When the latch side and circuit 117 inputs the open signal So (voltage Hi) and the inverting signal Shi (voltage Hi), the latch side AND circuit 117 sends the enable signal Sw (voltage Hi) to the enable terminal 116a of the latch circuit 116. Output.

一方、ラッチ側アンド回路117は、閉信号Ss(電圧Lo)及び反転信号Shi(電圧Lo)のうちの少なくとも一方を入力した場合、ラッチ回路116を信号書き換え不能状態、即ち、ディセーブル状態とするようにイネーブル信号Sw(電圧Lo)を出力する。これにより、ラッチ側アンド回路117がイネーブル端子116aに対してイネーブル信号Sw(電圧Hi)を出力してラッチ回路116がイネーブル状態となるのは、タイマ115がカウントアップして作動しているときのみとなる。 On the other hand, when at least one of the closed signal Ss (voltage Lo) and the inverting signal Shi (voltage Lo) is input, the latch side and circuit 117 puts the latch circuit 116 in a signal rewritable state, that is, in a disabled state. The enable signal Sw (voltage Lo) is output as described above. As a result, the latch-side AND circuit 117 outputs the enable signal Sw (voltage Hi) to the enable terminal 116a, and the latch circuit 116 is enabled only when the timer 115 counts up and operates. It becomes.

次に、上記のように構成された燃焼装置100の作動について、図3に示すタイムチャートを用いて説明する。燃焼装置100は、通常の燃焼時においては、燃料供給用電源107から燃料供給器101へ電力が供給される。そして、時刻t1において、制御装置105が駆動回路106に対して開信号So(電圧Hi)を出力することにより駆動回路106が燃料供給器101を開となるように作動させ、燃料供給器101が燃料供給用電源107からの電力を利用して燃焼器103に燃料を供給する。この場合、時刻t1において、制御装置105には、燃料供給器101が開であることを示すアンサーバックが入力される。 Next, the operation of the combustion device 100 configured as described above will be described with reference to the time chart shown in FIG. In the combustion device 100, electric power is supplied from the fuel supply power source 107 to the fuel supply device 101 during normal combustion. Then, at time t1, the control device 105 outputs an open signal So (voltage Hi) to the drive circuit 106 to operate the drive circuit 106 so that the fuel supply device 101 is opened, and the fuel supply device 101 operates. Fuel is supplied to the combustor 103 by using the electric power from the fuel supply power source 107. In this case, at time t1, an answerback indicating that the fuel supply device 101 is open is input to the control device 105.

又、時刻t1においては、未だ燃焼器103が燃料を燃焼していない。このため、燃焼状態検出器104が出力した燃焼状態検出信号Snが増幅器111を介して比較器112に出力されると、比較器112は比較判定信号Sh(電圧Lo)をインバータ113に出力する。これにより、インバータ113は比較判定信号Sh(電圧Lo)を反転した反転信号Shi(電圧Hi)をタイマ側アンド回路114に出力する。 Further, at time t1, the combustor 103 has not yet burned the fuel. Therefore, when the combustion state detection signal Sn output by the combustion state detector 104 is output to the comparator 112 via the amplifier 111, the comparator 112 outputs the comparison determination signal Sh (voltage Lo) to the inverter 113. As a result, the inverter 113 outputs an inverted signal Shi (voltage Hi) in which the comparison determination signal Sh (voltage Lo) is inverted to the timer side and circuit 114.

そして、時刻t1においては、タイマ側アンド回路114に開信号So(電圧Hi)と反転信号Shi(電圧Hi)とが入力されるため、タイマ側アンド回路114はタイマ115にカウント開始信号Scを出力する。従って、タイマ115は、時刻t1において、カウントアップを開始し、ラッチ回路116にカウント信号St(電圧Hi)を出力する。 Then, at time t1, since the open signal So (voltage Hi) and the inverting signal Shi (voltage Hi) are input to the timer side and circuit 114, the timer side and circuit 114 outputs the count start signal Sc to the timer 115. do. Therefore, the timer 115 starts the count-up at time t1 and outputs the count signal St (voltage Hi) to the latch circuit 116.

ところで、ラッチ回路116には、イネーブル端子116aにイネーブル信号Swを出力するロジック回路としてのラッチ側アンド回路117が接続されている。そして、ラッチ側アンド回路117には、タイマ側アンド回路114と同様に、開信号So及び反転信号Shiが入力される。これにより、ラッチ側アンド回路117は、開信号So(電圧Hi)及び反転信号Shi(電圧Hi)を入力すると、イネーブル信号Sw(電圧Hi)を出力する。 By the way, the latch side AND circuit 117 as a logic circuit for outputting the enable signal Sw to the enable terminal 116a is connected to the latch circuit 116. Then, the open signal So and the inverting signal Shi are input to the latch side and circuit 117 as in the timer side and circuit 114. As a result, the latch side and circuit 117 outputs the enable signal Sw (voltage Hi) when the open signal So (voltage Hi) and the inverting signal Shi (voltage Hi) are input.

従って、図3に示すように、時刻t1にて、タイマ側アンド回路114はタイマ115に対してカウント信号St(電圧Hi)を出力し、ラッチ側アンド回路117はラッチ回路116に対してイネーブル信号Sw(電圧Hi)を出力する。これにより、ラッチ回路116は、タイマ115の作動に合わせて、信号の書き換え及び保持が可能となるイネーブル状態となる。尚、時刻t1において、カウント信号Stが電圧Loから電圧Hiに変化し、イネーブル信号Swが電圧Loから電圧Hiに変化する。この場合、ラッチ回路116においては、イネーブル状態に移行すると同時にカウント信号Stのエッジ(電圧Loから電圧Hiへの変化)が入力されることになり、カウント信号Stのエッジに応じた信号の書き換えが行われない。 Therefore, as shown in FIG. 3, at time t1, the timer-side and circuit 114 outputs a count signal St (voltage Hi) to the timer 115, and the latch-side and circuit 117 outputs an enable signal to the latch circuit 116. Sw (voltage Hi) is output. As a result, the latch circuit 116 is in an enable state in which the signal can be rewritten and held in accordance with the operation of the timer 115. At time t1, the count signal St changes from voltage Lo to voltage Hi, and the enable signal Sw changes from voltage Lo to voltage Hi. In this case, in the latch circuit 116, the edge of the count signal St (change from voltage Lo to voltage Hi) is input at the same time as the transition to the enable state, and the signal is rewritten according to the edge of the count signal St. Not done.

通常時においては、燃焼器103は燃料が供給されると供給された燃料を燃焼する。これにより、燃焼器103において燃料が燃焼されると、図3に示すように、燃焼状態検出信号Sn(電圧)が温度上昇に応じて増加し、時刻t3にて一点鎖線により示す燃焼温度に対応する閾値(電圧)を超える。これにより、比較器112は、時刻t3にて、燃焼状態検出信号Sn(電圧)が基準信号(電圧)を超えたことに伴って、比較判定信号Sh(電圧Hi)をインバータ113に出力する。インバータ113においては、比較器112はから出力された比較判定信号Sh(電圧Hi)を反転し、燃焼器103において燃料の燃焼が完了した燃焼完了信号である反転信号Shi(電圧Lo)をタイマ側アンド回路114に出力する。 In normal times, the combustor 103 burns the supplied fuel when it is supplied. As a result, when the fuel is burned in the combustor 103, as shown in FIG. 3, the combustion state detection signal Sn (voltage) increases as the temperature rises, and corresponds to the combustion temperature indicated by the one-point chain line at time t3. Exceeds the threshold (voltage) to be used. As a result, the comparator 112 outputs the comparison determination signal Sh (voltage Hi) to the inverter 113 when the combustion state detection signal Sn (voltage) exceeds the reference signal (voltage) at time t3. In the inverter 113, the comparator 112 inverts the comparison determination signal Sh (voltage Hi) output from, and the inversion signal Shi (voltage Lo), which is a combustion completion signal in which the combustion of the fuel is completed in the combustor 103, is set on the timer side. Output to AND circuit 114.

タイマ側アンド回路114においては、時刻t3において、開信号(電圧Hi)と燃焼完了信号である反転信号(電圧Lo)が入力される。従って、タイマ側アンド回路114は、時刻t3にて、タイマ115に対してリセット信号Srを出力する。これにより、タイマ115はカウントアップを終了し、ラッチ回路116にカウント信号St(電圧Lo)を出力する。 In the timer side and circuit 114, an open signal (voltage Hi) and an inverting signal (voltage Lo), which is a combustion completion signal, are input at time t3. Therefore, the timer side and circuit 114 outputs the reset signal Sr to the timer 115 at time t3. As a result, the timer 115 ends the count-up and outputs the count signal St (voltage Lo) to the latch circuit 116.

同様に、ラッチ側アンド回路117においても、時刻t3において、開信号(電圧Hi)と燃焼完了信号である反転信号(電圧Lo)が入力される。従って、ラッチ側アンド回路117は、時刻t3にて、ラッチ回路116に対してイネーブル信号Sw(電圧Lo)を出力する。これにより、ラッチ回路116はイネーブル状態から信号の書き換えや保持が禁止されるディセーブル状態になる。尚、この場合、ラッチ回路116においては、ディセーブル状態に移行すると同時にカウント信号Stのエッジ(電圧Hiから電圧Loへの変化)が入力されることになり、カウント信号Stのエッジに応じた信号の書き換えが行われない。 Similarly, also in the latch side and circuit 117, an open signal (voltage Hi) and an inverting signal (voltage Lo) which is a combustion completion signal are input at time t3. Therefore, the latch side and circuit 117 outputs the enable signal Sw (voltage Lo) to the latch circuit 116 at time t3. As a result, the latch circuit 116 goes from the enabled state to the disabled state in which rewriting or holding of the signal is prohibited. In this case, in the latch circuit 116, the edge of the count signal St (change from voltage Hi to voltage Lo) is input at the same time as the state shifts to the disabled state, and the signal corresponding to the edge of the count signal St. Is not rewritten.

従って、通常時においては、燃焼器103において燃料が正常に燃焼されているため、ラッチ回路116に失火信号Seが保持されることがない。これにより、インターロック装置110は作動することがない。 Therefore, in the normal state, since the fuel is normally burned in the combustor 103, the misfire signal Se is not held in the latch circuit 116. As a result, the interlock device 110 does not operate.

一方、開信号So(電圧Hi)に従って燃料が供給されているにも拘らず燃焼器103において燃料が燃焼されず非燃焼となる異常時においては、図3にて破線により示すように、時刻t2以降で燃焼状態検出信号Sn(電圧)が閾値(電圧)を超えることがない。従って、異常時においては、図3にて破線により示すように、比較器112は継続して比較判定信号Sh(電圧Lo)をインバータ113に出力しており、その結果、インバータ113は継続して反転信号Shi(電圧Hi)をタイマ側アンド回路114及びラッチ側アンド回路117に出力する。 On the other hand, in the abnormal time when the fuel is supplied according to the open signal So (voltage Hi) but the fuel is not burned in the combustor 103 and becomes non-combustion, as shown by the broken line in FIG. 3, the time t2 After that, the combustion state detection signal Sn (voltage) does not exceed the threshold value (voltage). Therefore, in the event of an abnormality, as shown by the broken line in FIG. 3, the comparator 112 continuously outputs the comparison determination signal Sh (voltage Lo) to the inverter 113, and as a result, the inverter 113 continuously outputs the comparison determination signal Sh (voltage Lo). The inverting signal Shi (voltage Hi) is output to the timer side AND circuit 114 and the latch side AND circuit 117.

ところで、タイマ側アンド回路114は時刻t4において未だリセット信号Srを出力しないため、タイマ115は時刻t1からカウントアップして時刻t4にて所定時間Tdを経過する。この場合、図3にて破線により示すように、タイマ115は、所定時間Tdを経過することに伴って、カウント信号St(電圧Hi)からカウント信号St(電圧Lo)をラッチ回路116に出力する。一方で、図3にて破線により示すように、ラッチ側アンド回路117は時刻t4において未だイネーブル信号Sw(電圧Hi)を出力しているため、ラッチ回路116はイネーブル状態である。従って、ラッチ回路116は、図3にて破線により示すように、タイマ115から出力されているカウント信号Stのエッジ(電圧Hiから電圧Loへの変化)に応じて書き換えを行い、失火信号Seを保持する。尚、失火信号Seを保持している場合、ラッチ回路116は、燃料供給用電源107に対して燃料供給器101への電力の供給を遮断するインターロック作動信号Sinを出力する。 By the way, since the timer side and circuit 114 does not yet output the reset signal Sr at the time t4, the timer 115 counts up from the time t1 and elapses the predetermined time Td at the time t4. In this case, as shown by the broken line in FIG. 3, the timer 115 outputs the count signal St (voltage Lo) from the count signal St (voltage Hi) to the latch circuit 116 as the predetermined time Td elapses. .. On the other hand, as shown by the broken line in FIG. 3, the latch side and circuit 117 still outputs the enable signal Sw (voltage Hi) at time t4, so that the latch circuit 116 is in the enabled state. Therefore, as shown by the broken line in FIG. 3, the latch circuit 116 rewrites according to the edge of the count signal St output from the timer 115 (change from voltage Hi to voltage Lo) to generate a misfire signal Se. Hold. When the misfire signal Se is held, the latch circuit 116 outputs an interlock operation signal Sin that cuts off the supply of electric power to the fuel supply device 101 to the fuel supply power supply 107.

制御装置105は、燃焼状態検出信号Snに基づき、図3にて破線により示すように、時刻t5にて開信号So(電圧Hi)に代えて閉信号Ss(電圧Lo)を出力する。これにより、燃料供給器101が閉になり、制御装置105にアンサーバックが入力される。 Based on the combustion state detection signal Sn, the control device 105 outputs a closed signal Ss (voltage Lo) instead of the open signal So (voltage Hi) at time t5, as shown by the broken line in FIG. As a result, the fuel supply device 101 is closed, and the answerback is input to the control device 105.

閉信号Ss(電圧Lo)は、タイマ側アンド回路114及びラッチ側アンド回路117に入力される。これにより、タイマ側アンド回路114は、時刻t5にて、閉信号Ss(電圧Lo)及び反転信号Shi(電圧Hi)を入力しているため、タイマ115に対してリセット信号Srを出力する。従って、タイマ115は、リセット信号Srに従い、時刻t5以降においてカウントをリセットする。 The closing signal Ss (voltage Lo) is input to the timer side and circuit 114 and the latch side and circuit 117. As a result, since the timer side and circuit 114 inputs the closed signal Ss (voltage Lo) and the inverting signal Shi (voltage Hi) at time t5, the reset signal Sr is output to the timer 115. Therefore, the timer 115 resets the count after the time t5 according to the reset signal Sr.

一方、ラッチ側アンド回路117は、時刻t5にて、閉信号(電圧Lo)及び反転信号Shi(電圧Hi)を入力しているため、図3にて破線により示すように、ラッチ回路116のイネーブル端子116aに対して、イネーブル信号Sw(電圧Lo)を出力する。従って、ラッチ回路116は、イネーブル信号Sw(電圧Lo)に従い、時刻t5以降においてディセーブル状態になる。これにより、ラッチ回路116においては、保持している失火信号Seの書き換えが禁止された状態で保持される。ここで、時刻t5にて、タイマ側アンド回路114はタイマ115に対してリセット信号Srを出力し、ラッチ側アンド回路117はラッチ回路116に対してイネーブル信号Sw(電圧Lo)を出力する。これにより、ラッチ回路116は、タイマ115の作動に合わせて、信号の書き換え及び保持が禁止されるディセーブル状態となる。 On the other hand, since the latch side and circuit 117 inputs the closed signal (voltage Lo) and the inverting signal Shi (voltage Hi) at time t5, the latch circuit 116 is enabled as shown by the broken line in FIG. The enable signal Sw (voltage Lo) is output to the terminal 116a. Therefore, the latch circuit 116 is disabled after the time t5 according to the enable signal Sw (voltage Lo). As a result, in the latch circuit 116, the rewriting of the misfire signal Se that is being held is prohibited. Here, at time t5, the timer side and circuit 114 outputs the reset signal Sr to the timer 115, and the latch side and circuit 117 outputs the enable signal Sw (voltage Lo) to the latch circuit 116. As a result, the latch circuit 116 is put into a disabled state in which rewriting and holding of the signal are prohibited in accordance with the operation of the timer 115.

以上の説明からも理解できるように、上記実施形態の燃焼装置100は、燃料を供給する燃料供給器101と、燃料供給器101が燃料を供給しているか否かを検出する燃料供給検出器102と、燃料供給器101から供給された燃料を燃焼させる燃焼器103と、燃焼器103における燃料の燃焼及び非燃焼を検出する燃焼状態検出器104と、燃料供給検出器102から燃料供給器101が燃料を供給していることを表す燃料供給信号としての開信号So(電圧Hi)を取得し、且つ、燃焼状態検出器104から燃焼器103が非燃焼であることを表す非燃焼信号としての反転信号Shi(電圧Hi)を取得した時からカウントアップを開始し、燃焼状態検出器104から燃焼器103が非燃焼から燃焼に移行したことを表す燃焼完了信号としての反転信号Shi(電圧Lo)を入力したときにカウントアップを終了するタイマ115と、燃料供給器101へ電力を供給する燃料供給用電源107と、タイマ115のカウントアップに基づいて、予め設定された所定時間Tdが経過するまでに反転信号Shi(電圧Lo)に応じてタイマ115がカウントアップを終了しない場合に燃料供給器101への燃料供給用電源107からの電力供給を遮断するインターロック回路としてのラッチ回路116と、を備えた燃焼装置であって、ラッチ回路116は、燃料供給検出器102から開信号So(電圧Hi)が出力され、且つ、燃焼状態検出器104から反転信号Shi(電圧Hi)が出力されている場合に、タイマ115から所定時間Tdの経過に伴う出力であるカウント信号St(電圧Lo)への変化に応じて燃焼器103が非燃焼であり失火したことを表す失火信号Seの書き換え及び保持可能な状態に維持される。 As can be understood from the above description, the combustion device 100 of the above embodiment has a fuel supply device 101 for supplying fuel and a fuel supply detector 102 for detecting whether or not the fuel supply device 101 is supplying fuel. A combustor 103 that burns the fuel supplied from the fuel supply device 101, a combustion state detector 104 that detects combustion and non-combustion of the fuel in the combustor 103, and a fuel supply device 101 from the fuel supply detector 102. An open signal So (voltage Hi) is acquired as a fuel supply signal indicating that fuel is being supplied, and an inversion as a non-combustion signal indicating that the combustor 103 is non-combustion from the combustion state detector 104. The count-up is started from the time when the signal Shi (voltage Hi) is acquired, and the inverting signal Shi (voltage Lo) as a combustion completion signal indicating that the combustion state detector 104 has shifted from non-combustion to combustion is transmitted from the combustion state detector 104. A timer 115 that ends the count-up when input, a fuel supply power supply 107 that supplies power to the fuel supply device 101, and a preset predetermined time Td based on the count-up of the timer 115. A latch circuit 116 as an interlock circuit that cuts off the power supply from the fuel supply power supply 107 to the fuel supply device 101 when the timer 115 does not finish counting up in response to the inverting signal Shi (voltage Lo) is provided. In the combustion device, the latch circuit 116 outputs an open signal So (voltage Hi) from the fuel supply detector 102 and an inverting signal Shi (voltage Hi) from the combustion state detector 104. In addition, the misfire signal Se, which indicates that the combustor 103 is non-combustion and has misfired, can be rewritten and held in response to a change from the timer 115 to the count signal St (voltage Lo), which is an output with the passage of a predetermined time Td. It is maintained in a state.

この場合、インターロック回路は、失火信号Seを保持するラッチ回路116と、開信号So(電圧Hi)が燃料供給検出器102からタイマ115に出力されており、且つ、反転信号Shi(電圧Hi)が燃焼状態検出器104からタイマ115に出力されている場合に合わせて、失火信号Seの書き換え及び保持可能な状態にラッチ回路116を維持するロジック回路としてのラッチ側アンド回路117と、を備えることができる。この場合、ラッチ側アンド回路117は、燃料供給検出器102、及び、増幅器111、比較器112、インバータ113を介して燃焼状態検出器104に接続されるとともに、ラッチ回路116のイネーブル端子116aに接続されており、開信号So(電圧Hi)を燃料供給検出器102から入力し、且つ、反転信号Shi(電圧Hi)を燃焼状態検出器104(より具体的には、インバータ113)から入力している場合において、失火信号Seの書き換え及び保持可能な状態にラッチ回路116を維持するためのイネーブル信号Swをイネーブル端子116aに出力することができる。 In this case, in the interlock circuit, the latch circuit 116 for holding the misfire signal Se and the open signal So (voltage Hi) are output from the fuel supply detector 102 to the timer 115, and the inverting signal Shi (voltage Hi). Is provided with a latch side and circuit 117 as a logic circuit for maintaining the latch circuit 116 in a rewritable and holdable state of the misfire signal Se in accordance with the case where is output from the combustion state detector 104 to the timer 115. Can be done. In this case, the latch side and circuit 117 is connected to the combustion state detector 104 via the fuel supply detector 102, the amplifier 111, the comparator 112, and the inverter 113, and is also connected to the enable terminal 116a of the latch circuit 116. The open signal So (voltage Hi) is input from the fuel supply detector 102, and the inverting signal Shi (voltage Hi) is input from the combustion state detector 104 (more specifically, the inverter 113). If so, the enable signal Sw for maintaining the latch circuit 116 in a state in which the misfire signal Se can be rewritten and held can be output to the enable terminal 116a.

これらによれば、燃焼装置100のインターロック回路を構成するラッチ回路116は、燃料供給信号としての開信号So(電圧Hi)が出力され、且つ、非燃焼信号としての反転信号Shi(電圧Hi)が出力されている場合、即ち、タイマ115が作動している場合において、失火信号Seの書き換えが可能となり書き換えた失火信号Seを保持することができる。換言すれば、タイマ115が作動していない場合、即ち、開信号So(電圧Hi)及び反転信号Shi(電圧Hi)のうちの少なくとも一方が出力されていない場合には、ラッチ回路116は失火信号Seの書き換えを受け付けない。 According to these, the latch circuit 116 constituting the interlock circuit of the combustion device 100 outputs an open signal So (voltage Hi) as a fuel supply signal and an inverting signal Shi (voltage Hi) as a non-combustion signal. Is output, that is, when the timer 115 is operating, the misfire signal Se can be rewritten and the rewritten misfire signal Se can be held. In other words, when the timer 115 is not operating, that is, when at least one of the open signal So (voltage Hi) and the inverting signal Shi (voltage Hi) is not output, the latch circuit 116 is a misfire signal. Rewriting of Se is not accepted.

より具体的に、インターロック回路を構成するラッチ側アンド回路117は、燃料供給信号としての開信号So(電圧Hi)を入力し、且つ、非燃焼信号としての反転信号Shi(電圧Hi)を入力している場合、ラッチ回路116のイネーブル端子116aにイネーブル信号Sw(電圧Hi)を出力することができる。即ち、ラッチ側アンド回路117は、タイマ115が作動している場合に限り、ラッチ回路116において信号の書き換え及び保持可能となるイネーブル状態とするイネーブル信号Sw(電圧Hi)をイネーブル端子116aに出力することができる。従って、ラッチ回路116においては、失火信号Seの書き換え及び保持可能な期間が、タイマ115が作動している場合に限られるため、保持している失火信号Seがノイズ等の影響を受ける可能性を低減することができる。 More specifically, the latch side and circuit 117 constituting the interlock circuit inputs an open signal So (voltage Hi) as a fuel supply signal and an inversion signal Shi (voltage Hi) as a non-combustion signal. If so, the enable signal Sw (voltage Hi) can be output to the enable terminal 116a of the latch circuit 116. That is, the latch side and circuit 117 outputs the enable signal Sw (voltage Hi) in the enable state that enables rewriting and holding of the signal in the latch circuit 116 only when the timer 115 is operating to the enable terminal 116a. be able to. Therefore, in the latch circuit 116, the rewriting and holding period of the misfire signal Se is limited to the case where the timer 115 is operating, so that the holding misfire signal Se may be affected by noise or the like. Can be reduced.

これにより、ラッチ回路116に保持された失火信号Seがノイズ等の影響によって意図せず消去されたり、又は、失火信号Seを保持していないにも拘らずノイズ等の影響を受けて意図せず書き込まれたりする可能性を低減することができる。従って、インターロック回路、より具体的には、ラッチ回路116の誤動作を低減することができて、燃焼装置100を安定して動作させることができる。 As a result, the misfire signal Se held in the latch circuit 116 is unintentionally erased due to the influence of noise or the like, or is unintentionally affected by noise or the like even though the misfire signal Se is not held. The possibility of being written can be reduced. Therefore, the malfunction of the interlock circuit, more specifically, the latch circuit 116 can be reduced, and the combustion device 100 can be operated stably.

(変形例)
上記実施形態における燃焼装置100は、燃料電池システムに適用することができる。以下、燃焼装置100を燃料電池システムに適用した変形例を説明する。
(Modification example)
The combustion device 100 in the above embodiment can be applied to a fuel cell system. Hereinafter, a modified example in which the combustion device 100 is applied to the fuel cell system will be described.

燃焼装置100を適用することができる燃料電池システム1は、図4に示すように、発電ユニット10及び貯湯槽21を備えている。発電ユニット10は、筐体10a、燃料電池モジュール11、熱交換器12、インバータ装置13、水精製器14、改質水タンク15及び制御装置16を備えている。 As shown in FIG. 4, the fuel cell system 1 to which the combustion device 100 can be applied includes a power generation unit 10 and a hot water storage tank 21. The power generation unit 10 includes a housing 10a, a fuel cell module 11, a heat exchanger 12, an inverter device 13, a water purifier 14, a reforming water tank 15, and a control device 16.

貯湯槽21は、密封式且つ耐圧式の容器である。貯湯槽21内の温度分布は、基本的には、温度の異なる二層に分かれている。上層は比較的温度が高い層(例えば、50℃以上)であり、下層は比較的温度が低い層(例えば、20℃~40℃)である。上下各層は、それぞれほぼ同一温度である。貯湯槽21は、貯湯水を貯湯するものであり、貯湯水が循環する(図にて矢印の方向に循環する)貯湯水循環ライン22が接続されている。 The hot water storage tank 21 is a sealed and pressure-resistant container. The temperature distribution in the hot water storage tank 21 is basically divided into two layers having different temperatures. The upper layer is a layer having a relatively high temperature (for example, 50 ° C. or higher), and the lower layer is a layer having a relatively low temperature (for example, 20 ° C. to 40 ° C.). The upper and lower layers have almost the same temperature. The hot water storage tank 21 stores hot water, and a hot water storage water circulation line 22 through which the hot water is circulated (circulated in the direction of the arrow in the figure) is connected.

燃料電池モジュール11、熱交換器12、インバータ装置13、水精製器14、改質水タンク15、制御装置16及び貯湯槽21は、筐体10a内に収容されている。尚、貯湯槽21は、発電ユニット10と別体、即ち、筐体10aの外に設けるようにしても良い。 The fuel cell module 11, the heat exchanger 12, the inverter device 13, the water purifier 14, the reforming water tank 15, the control device 16, and the hot water storage tank 21 are housed in the housing 10a. The hot water storage tank 21 may be provided separately from the power generation unit 10, that is, outside the housing 10a.

燃料電池モジュール11は、後述するように、改質部33、燃料電池34及び燃焼装置100を少なくとも含んで構成されるものである。燃料電池モジュール11は、改質用原料、改質水及び酸化剤ガス(カソードガス)としての空気(カソードエア)が供給されている。改質用原料としては、天然ガス、LPガス等の改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノール等の改質用液体燃料である。尚、本実施形態においては、改質用原料として、天然ガスを用いる場合を例示する。具体的には、燃料電池モジュール11は、一端が供給源Gs(例えば、都市ガス(天然ガス)のガス供給管)に接続されて改質用原料が供給される改質用原料供給管11aの他端が、後述する蒸発部32に接続されている。改質用原料供給管11aは、改質用原料を蒸発部32に圧送する改質用原料ポンプ11a1が設けられている。 As will be described later, the fuel cell module 11 includes at least a reforming unit 33, a fuel cell 34, and a combustion device 100. The fuel cell module 11 is supplied with a reforming raw material, reforming water, and air (cathode air) as an oxidant gas (cathode gas). The reforming raw material is a reforming gas fuel such as natural gas or LP gas, or a reforming liquid fuel such as kerosene, gasoline or methanol. In this embodiment, a case where natural gas is used as a raw material for reforming is exemplified. Specifically, the fuel cell module 11 has a reforming raw material supply pipe 11a in which one end is connected to a supply source Gs (for example, a gas supply pipe of city gas (natural gas)) to supply a reforming raw material. The other end is connected to the evaporation unit 32, which will be described later. The reforming raw material supply pipe 11a is provided with a reforming raw material pump 11a1 that pumps the reforming raw material to the evaporation unit 32.

又、燃料電池モジュール11は、一端が改質水タンク15に接続されて改質水が供給される改質水供給管11bの他端が蒸発部32(改質部33)に接続されている。改質水供給管11bは、改質水ポンプ11b2が設けられている。更に、燃料電池モジュール11は、一端がカソードエアブロワ11c1(酸化剤ガスポンプ)に接続されてカソードエア(酸化剤ガスであって、例えば、空気)が供給されるカソードエア供給管11cの他端が接続されている。 Further, in the fuel cell module 11, one end is connected to the reforming water tank 15 and the other end of the reforming water supply pipe 11b to which the reforming water is supplied is connected to the evaporation unit 32 (reforming unit 33). .. The reforming water supply pipe 11b is provided with a reforming water pump 11b2. Further, the fuel cell module 11 has one end connected to the cathode air blower 11c1 (oxidizing agent gas pump) and the other end of the cathode air supply pipe 11c to which the cathode air (oxidizing agent gas, for example, air) is supplied. It is connected.

熱交換器12は、燃料電池モジュール11から排気される燃焼排ガス(後述する改質部33及び燃料電池34の各排熱を含んでいる)が供給されるとともに貯湯槽21からの貯湯水が供給され、燃焼排ガスと貯湯水(循環水)との間で熱交換が行われる熱交換器である。又、熱交換器12は、燃焼排ガスと貯湯水との間で熱交換が行われ、燃焼排ガスに含まれている水蒸気を凝縮して凝縮水を生成する凝縮器でもある。ここで、貯槽水は、熱交換器12を経ることで燃焼排ガスの排熱を回収する熱媒体(排熱回収水)である。 The heat exchanger 12 is supplied with combustion exhaust gas (including the exhaust heat of each of the reforming unit 33 and the fuel cell 34, which will be described later) exhausted from the fuel cell module 11, and is supplied with hot water stored from the hot water storage tank 21. It is a heat exchanger in which heat is exchanged between the combustion exhaust gas and the hot water (circulating water). Further, the heat exchanger 12 is also a condenser in which heat exchange is performed between the combustion exhaust gas and the hot water storage water, and the water vapor contained in the combustion exhaust gas is condensed to generate condensed water. Here, the storage tank water is a heat medium (waste heat recovery water) that recovers the exhaust heat of the combustion exhaust gas by passing through the heat exchanger 12.

熱交換器12は、燃料電池モジュール11からの排気管11dが接続(貫設)されている。熱交換器12の底部には、水精製器14を介して改質水タンク15に接続されている凝縮水供給管12aが接続されている。 An exhaust pipe 11d from the fuel cell module 11 is connected (penetrated) to the heat exchanger 12. A condensed water supply pipe 12a connected to the reforming water tank 15 via a water purifier 14 is connected to the bottom of the heat exchanger 12.

このように構成された熱交換器12においては、燃料電池モジュール11からの燃焼排ガスは、排気管11dを通って熱交換器12内に導入され、流通する貯湯水との間で熱交換が行われ凝縮されるとともに冷却される。その後、燃焼排ガスは、排気管11dを通って燃焼排ガス用排気口10dから筐体10aの外部に排出される。又、凝縮された凝縮水は、自重で落水し、凝縮水供給管12aを通って水精製器14から改質水タンク15に供給される。一方、熱交換器12に流入した貯湯水は、加熱され、貯湯槽21に向けて流出される。排気管11dには、熱交換器12の下流側から分岐して改質水タンク15の水受け部材15bに連通するドレン管路12bが設けられている。 In the heat exchanger 12 configured in this way, the combustion exhaust gas from the fuel cell module 11 is introduced into the heat exchanger 12 through the exhaust pipe 11d and exchanges heat with the circulating hot water. It is condensed and cooled. After that, the combustion exhaust gas is discharged to the outside of the housing 10a from the combustion exhaust gas exhaust port 10d through the exhaust pipe 11d. Further, the condensed condensed water falls by its own weight and is supplied from the water purifier 14 to the reformed water tank 15 through the condensed water supply pipe 12a. On the other hand, the hot water stored in the heat exchanger 12 is heated and flows out toward the hot water storage tank 21. The exhaust pipe 11d is provided with a drain pipe line 12b that branches from the downstream side of the heat exchanger 12 and communicates with the water receiving member 15b of the reforming water tank 15.

ここで、上述した熱交換器12、貯湯槽21及び貯湯水循環ライン22から、排熱回収システム20が構成されている。貯湯水循環ライン22上には、貯湯槽21の下端から上端に向かって順番に貯湯水循環ポンプ22a(循環水ポンプ)、ラジエータ22b及び熱交換器12が配設されている。排熱回収システム20は、燃料電池モジュール11の排熱を貯湯水に回収して蓄える。貯湯水循環ポンプ22aは、貯湯槽21の下層から貯湯水を汲み出し、貯湯水循環ライン22を構成する貯湯水供給管22cを介して熱交換器12に供給する。 Here, the waste heat recovery system 20 is configured from the heat exchanger 12, the hot water storage tank 21, and the hot water storage water circulation line 22 described above. On the hot water storage water circulation line 22, a hot water storage water circulation pump 22a (circulating water pump), a radiator 22b, and a heat exchanger 12 are arranged in order from the lower end to the upper end of the hot water storage tank 21. The waste heat recovery system 20 collects and stores the waste heat of the fuel cell module 11 in the hot water storage water. The hot water storage water circulation pump 22a draws hot water from the lower layer of the hot water storage tank 21 and supplies it to the heat exchanger 12 via the hot water storage water supply pipe 22c constituting the hot water storage water circulation line 22.

ラジエータ22bは、冷却ファン22b1及び冷却ファン22b1を回転駆動する電動モータ22b2を有する空冷式のラジエータであり、貯湯水供給管22cに設けられている。ラジエータ22bは、貯湯水循環ポンプ22aから熱交換器12に向けて供給される貯湯水を、後述するように制御装置16により作動が制御されて冷却する。 The radiator 22b is an air-cooled radiator having an electric motor 22b2 that rotationally drives the cooling fan 22b1 and the cooling fan 22b1, and is provided in the hot water storage water supply pipe 22c. The radiator 22b cools the hot water stored water supplied from the hot water storage water circulation pump 22a toward the heat exchanger 12 by controlling the operation by the control device 16 as described later.

インバータ装置13は、燃料電池34から出力される直流電力(電圧)を入力し所定の交流電力(電圧)に変換して、交流の系統電源17a及び外部電力負荷17c(例えば、電化製品や照明器具等)に接続されている電源ライン17bに出力する。インバータ装置13は、燃料電池34から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置である。外部電力負荷17cは、系統電源17aからの電力及びインバータ装置13からの電力が供給される負荷装置である。又、インバータ装置13は、系統電源17aからの交流電力(電圧)を、電源ライン17bを介して入力し所定の直流電力(電圧)に変換し、改質用原料ポンプ11a1、改質水ポンプ11b2、カソードエアブロワ11c1、貯湯水循環ポンプ22a、ラジエータ22b、燃焼装置100の燃料供給器101や制御装置16、燃焼装置100の制御装置105に出力する。即ち、インバータ装置13は、上述した燃焼装置100における燃料供給用電源107に相当する。 The inverter device 13 inputs DC power (voltage) output from the fuel cell 34 and converts it into predetermined AC power (voltage), so that the AC system power supply 17a and the external power load 17c (for example, electric appliances and lighting equipment) Etc.), and output to the power supply line 17b connected to. The inverter device 13 is a power conversion device that converts DC power supplied from the fuel cell 34 into AC power. The external power load 17c is a load device to which power from the system power supply 17a and power from the inverter device 13 are supplied. Further, the inverter device 13 inputs the AC power (voltage) from the system power supply 17a via the power supply line 17b and converts it into a predetermined DC power (voltage), and converts the reforming raw material pump 11a1 and the reforming water pump 11b2. , The cathode air blower 11c1, the hot water storage water circulation pump 22a, the radiator 22b, the fuel supply 101 and the control device 16 of the combustion device 100, and the control device 105 of the combustion device 100. That is, the inverter device 13 corresponds to the fuel supply power supply 107 in the above-mentioned combustion device 100.

水精製器14は、凝縮水をイオン交換樹脂によって純水化するようになっている。水精製器14は、改質水タンク15と連通しており、純水化された凝縮水が改質水タンク15に供給されるようになっている。 The water purifier 14 purifies the condensed water with an ion exchange resin. The water purifier 14 communicates with the reforming water tank 15, and the purified condensed water is supplied to the reforming water tank 15.

改質水タンク15は、水精製器14から供給される凝縮水を、蒸発部32を介して改質部33に供給する改質水として、貯水するものである。尚、改質水タンク15は、供給された凝縮水が溢れ出た場合、オーバーフローライン15aを介して水受け部材15bによって受け止められ、排水管15cから筐体10aの外部に排水される。 The reforming water tank 15 stores the condensed water supplied from the water purifier 14 as the reforming water supplied to the reforming unit 33 via the evaporation unit 32. When the supplied condensed water overflows, the reforming water tank 15 is received by the water receiving member 15b via the overflow line 15a and drained from the drain pipe 15c to the outside of the housing 10a.

改質水タンク15内には、改質水タンク15内に貯水された改質水の水量(水位:以下、「タンク水位」とも称呼する。)を検出する水位センサ15dが配設されている。ここで、水位センサ15dは、例えば、フロート式のセンサであり、フロートの上下量を可変抵抗(ポテンショメータ)により抵抗値に変換し、抵抗値の上下動によって水位(残水量)を検出する方式のセンサである。 In the reforming water tank 15, a water level sensor 15d for detecting the amount of reformed water stored in the reforming water tank 15 (water level: hereinafter, also referred to as “tank water level”) is arranged. .. Here, the water level sensor 15d is, for example, a float type sensor, in which the vertical amount of the float is converted into a resistance value by a variable resistance (potentiometer), and the water level (residual water amount) is detected by the vertical movement of the resistance value. It is a sensor.

制御装置16は、燃料電池システム1の運転を統括して制御する。制御装置16は、マイクロコンピュータ(図示省略)を有している。マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、CPU、RAM、ROM及びタイマ(何れも図示省略)を備えている。CPUは、燃料電池システム1の統括運転を実施している。RAMは各種プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものであり、ROMは各種プログラムを記憶するものである。 The control device 16 controls the operation of the fuel cell system 1 in an integrated manner. The control device 16 has a microcomputer (not shown). The microcomputer includes an input / output interface, a CPU, a RAM, a ROM, and a timer (all of which are not shown) connected via a bus. The CPU carries out the integrated operation of the fuel cell system 1. The RAM temporarily stores variables necessary for executing various programs, and the ROM stores various programs.

又、燃料電池モジュール11は、ケーシング31、蒸発部32、改質部33及び燃料電池34を備えている。ケーシング31は、断熱性材料で箱状に形成されている。蒸発部32は、後述する燃焼ガスにより加熱されて、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに、供給された改質用原料を予熱するものである。蒸発部32は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用原料とを混合して改質部33に供給するものである。 Further, the fuel cell module 11 includes a casing 31, an evaporation unit 32, a reforming unit 33, and a fuel cell 34. The casing 31 is made of a heat insulating material and is formed in a box shape. The evaporation unit 32 is heated by a combustion gas described later to evaporate the supplied reforming water to generate steam, and preheats the supplied reforming raw material. The evaporation unit 32 mixes the steam generated in this way with the preheated reforming raw material and supplies it to the reforming unit 33.

蒸発部32には、一端が供給源Gsに接続された改質用原料供給管11aが接続されている。又、蒸発部32には、一端(下端)が改質水タンク15に接続された改質水供給管11bの他端が接続されている。 A reforming raw material supply pipe 11a whose one end is connected to the supply source Gs is connected to the evaporation unit 32. Further, the other end of the reforming water supply pipe 11b whose one end (lower end) is connected to the reforming water tank 15 is connected to the evaporation unit 32.

改質部33は、後述する燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部32から供給された混合ガス(改質用原料、水蒸気)から水蒸気を含む改質ガス(アノードガス)を生成して改質ガス送出管36から導出するものである。改質部33内には、触媒(例えば、Ru又はNi系の触媒)が充填されており、混合ガスが触媒によって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素等を含んだガスが生成される(水蒸気改質反応)。改質ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の天然ガス(メタンガス)、改質に使用されなかった改質水(水蒸気)を含んでいる。このように、改質部33は改質用原料(原燃料)と改質水とから改質ガス(燃料)を生成して燃料電池34に改質ガスを供給する。尚、水蒸気改質反応は吸熱反応である。 The reforming unit 33 is heated by a combustion gas described later and is supplied with the heat required for the steam reforming reaction, so that the reforming unit 33 contains steam from the mixed gas (raw material for reforming, steam) supplied from the evaporating unit 32. It generates a reformed gas (anode gas) and derives it from the reformed gas delivery pipe 36. The reforming unit 33 is filled with a catalyst (for example, a Ru or Ni-based catalyst), and the mixed gas reacts with the catalyst to reform and generate a gas containing hydrogen gas, carbon monoxide, and the like. (Steam reforming reaction). The reformed gas includes hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, steam, unreformed natural gas (methane gas), and reformed water (steam) that was not used for reforming. In this way, the reforming unit 33 generates a reforming gas (fuel) from the reforming raw material (raw fuel) and the reforming water, and supplies the reforming gas to the fuel cell 34. The steam reforming reaction is an endothermic reaction.

燃料電池34は、燃料極、空気極(酸化剤極)及び両極の間に介装された電解質からなる複数のセル34aが積層されて構成されている。本実施形態の燃料電池34は、固体酸化物形燃料電池であり、電解質として固体酸化物の一種である酸化ジルコニウムを使用している。燃料電池34の燃料極には、燃料としての改質ガス、即ち、水素、一酸化炭素、メタンガス等が供給される。動作温度は400~1000℃程度である。尚、400℃以下でも定格以下の発電量の発電は可能である。又、600℃で発電開始を許可している。水素だけではなく天然ガスや石炭ガス等も直接燃料として用いることが可能である。この場合、改質部33は省略することができる。 The fuel cell 34 is configured by stacking a plurality of cells 34a composed of a fuel electrode, an air electrode (oxidizing agent electrode), and an electrolyte interposed between the two electrodes. The fuel cell 34 of the present embodiment is a solid oxide fuel cell, and uses zirconium oxide, which is a kind of solid oxide, as an electrolyte. A reformed gas as a fuel, that is, hydrogen, carbon monoxide, methane gas, or the like is supplied to the fuel electrode of the fuel cell 34. The operating temperature is about 400 to 1000 ° C. Even at 400 ° C. or lower, it is possible to generate electricity with a power generation amount below the rating. In addition, the start of power generation is permitted at 600 ° C. Not only hydrogen but also natural gas, coal gas and the like can be directly used as fuel. In this case, the reforming unit 33 can be omitted.

セル34aの燃料極側には、燃料である改質ガス(アノードガス)が流通する燃料流路34bが形成されている。セル34aの空気極側には、酸化剤ガス(カソードガス)である空気(カソードエア)が流通する空気流路34cが形成されている。 A fuel flow path 34b through which a reformed gas (anode gas), which is a fuel, flows is formed on the fuel electrode side of the cell 34a. An air flow path 34c through which air (cathode air), which is an oxidizing agent gas (cathode gas), flows is formed on the air electrode side of the cell 34a.

燃料電池34は、マニホールド35上に設けられている。マニホールド35には、改質部33からの改質ガス(アノードガス)が改質ガス送出管36を介して供給される。燃料流路34bは、その下端(一端)がマニホールド35の燃料導出口に接続されており、その燃料導出口から導出される改質ガスが下端から導入され上端から導出されるようになっている。カソードエアブロワ11c1によって送出されたカソードエアはカソードエア供給管11cを介して供給され、空気流路34cの下端から導入され上端から導出されるようになっている。 The fuel cell 34 is provided on the manifold 35. The reforming gas (anode gas) from the reforming unit 33 is supplied to the manifold 35 via the reforming gas delivery pipe 36. The lower end (one end) of the fuel flow path 34b is connected to the fuel outlet of the manifold 35, and the reforming gas led out from the fuel outlet is introduced from the lower end and led out from the upper end. .. The cathode air delivered by the cathode air blower 11c1 is supplied through the cathode air supply pipe 11c, is introduced from the lower end of the air flow path 34c, and is led out from the upper end.

カソードエアブロワ11c1は、電動モータ11c2により駆動されるもので、電動モータ11c2の駆動デューティは、制御装置16によって演算される。カソードエア供給管11cのカソードエアブロワ11c1の下流側に設けられた流量センサ11c3は、カソードエアブロワ11c1が吐出するカソードエア流量を検出する。流量センサ11c3は、検出結果を制御装置16に送信するようになっている。 The cathode air blower 11c1 is driven by the electric motor 11c2, and the drive duty of the electric motor 11c2 is calculated by the control device 16. The flow rate sensor 11c3 provided on the downstream side of the cathode air blower 11c1 of the cathode air supply pipe 11c detects the cathode air flow rate discharged by the cathode air blower 11c1. The flow rate sensor 11c3 transmits the detection result to the control device 16.

燃料電池34においては、燃料極に供給された燃料である改質ガス(アノードガス)と空気極に供給された酸化剤ガス(カソードガス)とによって発電が行われる。即ち、燃料極では、下記化1及び化2に示す反応が生じ、空気極では、下記化3に示す反応が生じている。具体的には、空気極で生成した酸化物イオン(O2-)が電解質を透過し、燃料極で水素と反応することにより電気エネルギーを発生させている。そして、燃料流路34b及び空気流路34cからは、発電に使用されなかった改質ガス及び酸化剤ガスが導出する。尚、反応によって燃料電池34内に生じた水(HO)は、水精製器14を介して改質水タンク15に送出される。
(化1)
+O2-→HO+2e
(化2)
CO+O2-→CO+2e
(化3)
1/2O+2e→O2-
In the fuel cell 34, power is generated by the reforming gas (anode gas) which is the fuel supplied to the fuel electrode and the oxidant gas (cathode gas) supplied to the air electrode. That is, at the fuel electrode, the reactions shown in Chemical formulas 1 and 2 below occur, and at the air electrode, the reactions shown in Chemical formula 3 below occur. Specifically, oxide ions (O 2- ) generated at the air electrode permeate the electrolyte and react with hydrogen at the fuel electrode to generate electrical energy. Then, the reforming gas and the oxidant gas that were not used for power generation are derived from the fuel flow path 34b and the air flow path 34c. The water ( H2O ) generated in the fuel cell 34 by the reaction is sent to the reformed water tank 15 via the water purifier 14.
(Chemical 1)
H 2 + O 2- → H 2 O + 2e-
(Chemical 2)
CO + O 2- → CO 2 + 2e-
(Chemical 3)
1 / 2O 2 + 2e- → O 2-

発電に使用されなかった改質ガス(燃料オフガスとしてのアノードオフガス)は、燃料流路34bから燃焼装置100(燃料電池34と改質部33との間に形成された空間)に導出される。同様に、発電に使用されなかった酸化剤ガス(カソードエアとしてのカソードオフガス)は、空気流路34cから燃焼装置100に導出される。 The reformed gas (anode off gas as the fuel off gas) not used for power generation is led out from the fuel flow path 34b to the combustion device 100 (the space formed between the fuel cell 34 and the reforming portion 33). Similarly, the oxidant gas (cathode off gas as the cathode air) that was not used for power generation is led out to the combustion device 100 from the air flow path 34c.

燃焼装置としての燃焼装置100は、アノードオフガスがカソードオフガスにより燃焼されて、燃焼ガス(火炎)にて蒸発部32及び改質部33を加熱する。更には、燃料電池モジュール11内を動作温度に加熱している。燃焼装置100には、アノードオフガスを着火させるための燃焼器としての一対の着火ヒータ103,103が設けられている。燃焼装置100で生じた燃焼排ガスは、電気化学反応によって燃料電池34内に生じた水とともに燃料電池モジュール11から排気管11dを通って熱交換器12に至る。 In the combustion device 100 as a combustion device, the anode off gas is burned by the cathode off gas, and the evaporation unit 32 and the reforming unit 33 are heated by the combustion gas (flame). Further, the inside of the fuel cell module 11 is heated to the operating temperature. The combustor 100 is provided with a pair of ignition heaters 103 and 103 as combustors for igniting the anode off-gas. The combustion exhaust gas generated by the combustion device 100 reaches the heat exchanger 12 from the fuel cell module 11 through the exhaust pipe 11d together with the water generated in the fuel cell 34 by the electrochemical reaction.

燃料電池システム1に燃焼装置100が適用された場合においても、上述したように、開信号Soに従い燃料供給器101が燃料(アノードオフガス)を着火ヒータ103,103に供給し、燃焼器としての着火ヒータ103,103による燃焼が燃焼状態検出器104によって検出されて燃焼状態検出信号Snが出力される。 Even when the combustion device 100 is applied to the fuel cell system 1, as described above, the fuel supply unit 101 supplies fuel (anode off gas) to the ignition heaters 103 and 103 according to the open signal So, and ignites as a combustor. Combustion by the heaters 103 and 103 is detected by the combustion state detector 104, and the combustion state detection signal Sn is output.

そして、上述したように、所定時間Tdが経過するまでに着火ヒータ103,103が着火することがなく失火状態であれば、換言すれば、燃焼完了信号が出力されなければ、タイマ115がカウント信号St(電圧Lo)を出力する。これにより、ラッチ回路116は、失火信号Seを保持する。ラッチ回路116が失火信号Seを保持した状態では、インターロック装置110がインターロック作動信号Sinをインバータ装置13に出力する。これにより、燃料供給用電源107に相当するインバータ装置13から燃料供給器101への電力供給が遮断される。 Then, as described above, if the ignition heaters 103 and 103 do not ignite and are in a misfire state by the time Td elapses for a predetermined time, in other words, if the combustion completion signal is not output, the timer 115 is a count signal. Outputs St (voltage Lo). As a result, the latch circuit 116 holds the misfire signal Se. When the latch circuit 116 holds the misfire signal Se, the interlock device 110 outputs the interlock operation signal Sin to the inverter device 13. As a result, the power supply from the inverter device 13 corresponding to the fuel supply power supply 107 to the fuel supply device 101 is cut off.

従って、燃料電池からの燃料オフガスと酸化剤ガスとを燃焼させて燃焼排ガスを導出する燃焼装置100を、燃料(アノードガス)と酸化剤ガス(カソードガス)とにより発電する燃料電池34と、供給源Gsから改質用原料供給管11aを介して供給された改質用原料と改質水を蒸発させた水蒸気とから燃料(アノードガス)を生成して燃料電池34に燃料を供給する改質部33と、燃焼排ガスに含まれている水蒸気を凝縮して凝縮水を生成する凝縮器としての熱交換器12と、熱交換器12から供給された凝縮水を改質水として貯水する改質水タンク15と、燃料電池34の発電を統括して制御する制御装置16と、を備えた燃料電池システム1に適用された場合であっても、上記実施形態と同様に燃料電池システム1を安定して動作させることができる。 Therefore, the combustion device 100 that burns the fuel off gas and the oxidant gas from the fuel cell to derive the combustion exhaust gas is supplied with the fuel cell 34 that generates power by the fuel (anodic gas) and the oxidant gas (cathode gas). Reformation that generates fuel (anodide gas) from the reforming raw material supplied from the source Gs via the reforming raw material supply pipe 11a and the steam vapor obtained by evaporating the reforming water to supply fuel to the fuel cell 34. The unit 33, the heat exchanger 12 as a condenser that condenses the water vapor contained in the combustion exhaust gas to generate condensed water, and the reforming that stores the condensed water supplied from the heat exchanger 12 as reforming water. Even when applied to the fuel cell system 1 including the water tank 15 and the control device 16 that controls the power generation of the fuel cell 34 in an integrated manner, the fuel cell system 1 is stabilized as in the above embodiment. Can be operated.

本発明の実施にあたっては、上記実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて、種々の変形が可能である。 The practice of the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and various modifications are possible as long as the object of the present invention is not deviated.

1…燃料電池システム、10…発電ユニット、10a…筐体、11…燃料電池モジュール、11a…改質用原料供給管、11a1…改質用原料ポンプ、11b…改質水供給管、11b2…改質水ポンプ、11c…カソードエア供給管、11c1…カソードエアブロワ、11c2…電動モータ、11c3…流量センサ、11d…排気管、12…熱交換器、12a…凝縮水供給管、12b…ドレン管路、13…インバータ装置、14…水精製器、15…改質水タンク、15a…オーバーフローライン、15b…水受け部材、15c…排水管、15d…水位センサ、16…制御装置、17a…系統電源、17b…電源ライン、17c…外部電力負荷、20…排熱回収システム、21…貯湯槽、22…貯湯水循環ライン、22a…貯湯水循環ポンプ、22b…ラジエータ、22b1…冷却ファン、22b2…電動モータ、22c…貯湯水供給管、31…ケーシング、32…蒸発部、33…改質部、34…燃料電池、34a…セル、34b…燃料流路、34c…空気流路、35…マニホールド、36…改質ガス送出管、100…燃焼装置、101…燃料供給器、102…燃料供給検出器、103…燃焼器、104…燃焼状態検出器、105…制御装置、105a…アンサーバック回路、106…駆動回路、107…燃料供給用電源、110…インターロック装置、111…増幅器、112…比較器、113…インバータ、114…タイマ側アンド回路、115…タイマ、116…ラッチ回路(インターロック回路)、116a…イネーブル端子、116b…クロック端子、117…ラッチ側アンド回路(ロジック回路)、Gs…供給源、Sc…カウント開始信号、Se…失火信号、Sh…比較判定信号、Shi…反転信号、Sin…インターロック作動信号、Sn…燃焼状態検出信号、So…開信号、Sr…リセット信号、Ss…閉信号、St…カウント信号、Sw…イネーブル信号、Td…所定時間 1 ... fuel cell system, 10 ... power generation unit, 10a ... housing, 11 ... fuel cell module, 11a ... reforming raw material supply pipe, 11a1 ... reforming raw material pump, 11b ... reforming water supply pipe, 11b2 ... modified Quality water pump, 11c ... cathode air supply pipe, 11c1 ... cathode air blower, 11c2 ... electric motor, 11c3 ... flow sensor, 11d ... exhaust pipe, 12 ... heat exchanger, 12a ... condensed water supply pipe, 12b ... drain pipe , 13 ... inverter device, 14 ... water purifier, 15 ... reforming water tank, 15a ... overflow line, 15b ... water receiving member, 15c ... drain pipe, 15d ... water level sensor, 16 ... control device, 17a ... system power supply, 17b ... Power supply line, 17c ... External power load, 20 ... Exhaust heat recovery system, 21 ... Hot water storage tank, 22 ... Hot water storage water circulation line, 22a ... Hot water storage water circulation pump, 22b ... Radiator, 22b1 ... Cooling fan, 22b2 ... Electric motor, 22c ... Hot water storage pipe, 31 ... Casing, 32 ... Evaporation part, 33 ... Reforming part, 34 ... Fuel cell, 34a ... Cell, 34b ... Fuel flow path, 34c ... Air flow path, 35 ... Manifold, 36 ... Remodeling Gas delivery pipe, 100 ... combustion device, 101 ... fuel supply device, 102 ... fuel supply detector, 103 ... combustor, 104 ... combustion state detector, 105 ... control device, 105a ... answerback circuit, 106 ... drive circuit, 107 ... Fuel supply power supply, 110 ... Interlock device, 111 ... Amplifier, 112 ... Comparer, 113 ... Inverter, 114 ... Timer side and circuit, 115 ... Timer, 116 ... Latch circuit (interlock circuit), 116a ... Enable Terminal, 116b ... Clock terminal, 117 ... Latch side and circuit (logic circuit), Gs ... Supply source, Sc ... Count start signal, Se ... Misfire signal, Sh ... Comparison judgment signal, Shi ... Inversion signal, Shin ... Interlock operation Signal, Sn ... Burning state detection signal, So ... Open signal, Sr ... Reset signal, Ss ... Closed signal, St ... Count signal, Sw ... Enable signal, Td ... Predetermined time

Claims (4)

燃料を供給する燃料供給器と、
前記燃料供給器が前記燃料を供給しているか否かを検出する燃料供給検出器と、
前記燃料供給器から供給された前記燃料を燃焼させる燃焼器と、
前記燃焼器における前記燃料の燃焼及び非燃焼を検出する燃焼状態検出器と、
前記燃料供給検出器から前記燃料供給器が前記燃料を供給していることを表す燃料供給信号を取得し、且つ、前記燃焼状態検出器から前記燃焼器が非燃焼であることを表す非燃焼信号を取得した時からカウントアップを開始し、前記燃焼状態検出器から前記燃焼器が前記非燃焼から前記燃焼に移行したことを表す燃焼完了信号を入力したときに前記カウントアップを終了するタイマと、
前記燃料供給器へ電力を供給する燃料供給用電源と、
前記タイマの前記カウントアップに基づいて、予め設定された所定時間が経過するまでに前記燃焼完了信号に応じて前記タイマが前記カウントアップを終了しない場合に、前記燃焼器が前記非燃焼であり失火したことを表す失火信号をオフからオンに書き換えることにより、前記燃料供給器への前記燃料供給用電源からの電力供給を遮断するインターロック回路と、を備えた燃焼装置であって、
前記インターロック回路は、
少なくとも前記タイマの前記カウントアップに基づく前記所定時間が経過するまでは、前記失火信号のオフからオンへの書き換え可能な状態に維持され、前記タイマの前記カウントアップに基づく前記所定時間の経過後に前記失火信号のオフからオンへの書き換えが禁止される状態に移行する、燃焼装置。
A fuel supply device that supplies fuel and
A fuel supply detector that detects whether or not the fuel supply device supplies the fuel, and a fuel supply detector.
A combustor that burns the fuel supplied from the fuel supply device, and
A combustion state detector that detects combustion and non-combustion of the fuel in the combustor,
A fuel supply signal indicating that the fuel supply device is supplying the fuel is acquired from the fuel supply detector, and a non-combustion signal indicating that the combustor is non-combustion is obtained from the combustion state detector. A timer that starts the count-up from the time when the above is acquired and ends the count-up when the combustion completion signal indicating that the combustor has shifted from the non-combustion to the combustion is input from the combustion state detector.
A fuel supply power source that supplies electric power to the fuel supply device,
If the timer does not finish the count-up in response to the combustion completion signal by the elapse of a preset predetermined time based on the count-up of the timer , the combustor is non-combustion and misfires. A combustion device including an interlock circuit that cuts off the power supply from the fuel supply power source to the fuel supply device by rewriting the misfire signal indicating that the combustion has occurred from off to on.
The interlock circuit is
At least until the predetermined time based on the count-up of the timer elapses, the misfire signal is maintained in a rewritable state from off to on, and the predetermined time based on the count-up of the timer is maintained. A combustion device that shifts to a state in which rewriting of the misfire signal from off to on is prohibited after a lapse of time .
前記インターロック回路は、
前記失火信号のオフからオンへの書き換え可能なラッチ回路と、
前記燃料供給信号が前記燃料供給検出器から前記タイマに出力されており、且つ、前記非燃焼信号が前記燃焼状態検出器から前記タイマに出力されている場合に合わせて、前記失火信号のオフからオンへの書き換え可能な状態に前記ラッチ回路を維持するロジック回路と、を備えた、請求項1に記載の燃焼装置。
The interlock circuit is
The rewritable latch circuit from off to on of the misfire signal,
When the fuel supply signal is output from the fuel supply detector to the timer and the non-combustion signal is output from the combustion state detector to the timer, the misfire signal is turned off . The combustion apparatus according to claim 1, further comprising a logic circuit that maintains the latch circuit in a rewritable state to be turned on .
前記ロジック回路は、
前記燃料供給検出器及び前記燃焼状態検出器に接続されるとともに、前記ラッチ回路のイネーブル端子に接続されており、
前記燃料供給信号を前記燃料供給検出器から入力し、且つ、前記非燃焼信号を前記燃焼状態検出器から入力している場合において、前記失火信号のオフからオンへの書き換え可能な状態に前記ラッチ回路を維持するためのイネーブル信号を前記イネーブル端子に出力するアンド回路である、請求項2に記載の燃焼装置。
The logic circuit is
It is connected to the fuel supply detector and the combustion state detector, and is also connected to the enable terminal of the latch circuit.
When the fuel supply signal is input from the fuel supply detector and the non-combustion signal is input from the combustion state detector, the misfire signal can be rewritten from off to on. The combustion apparatus according to claim 2, which is an AND circuit that outputs an enable signal for maintaining the latch circuit to the enable terminal.
前記燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
改質用原料と改質水とから前記燃料を生成して前記燃料電池に前記燃料を供給する改質部と、
前記燃料電池からの燃料オフガスと酸化剤ガスとを燃焼させて燃焼排ガスを導出する、請求項1乃至請求項3のうちの何れか一項に記載した燃焼装置と、
前記燃焼排ガスに含まれている水蒸気を凝縮して凝縮水を生成する凝縮器と、
前記凝縮器から供給された前記凝縮水を前記改質水として貯水する改質水タンクと、
前記燃料電池の発電を統括して制御する制御装置と、を備えた燃料電池システム。
A fuel cell that generates electricity from the fuel and the oxidant gas,
A reforming unit that generates the fuel from the reforming raw material and the reforming water and supplies the fuel to the fuel cell.
The combustion apparatus according to any one of claims 1 to 3, which burns the fuel off gas and the oxidant gas from the fuel cell to derive the combustion exhaust gas.
A condenser that condenses the water vapor contained in the combustion exhaust gas to generate condensed water,
A reforming water tank that stores the condensed water supplied from the condenser as the reforming water, and
A fuel cell system including a control device that controls the power generation of the fuel cell in an integrated manner.
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