WO2002017425A1

WO2002017425A1 - Generateur d'electricite a pile a combustible

Info

Publication number: WO2002017425A1
Application number: PCT/JP2001/006956
Authority: WO
Inventors: Masataka Ozeki; Tomonori Asou; Akira Maenishi; Shinji Miyauchi; Akinari Nakamura
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2000-08-18
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2002-02-28
Also published as: CN1447994A; US20040023088A1; EP1315224A4; EP1315224A1; JP2009259849A; KR100479551B1; US7128991B2; ATE556454T1; CN1274050C; EP1315224B1; KR20030024883A; JP4412899B2; JP5105374B2

Description

明細書燃料電池発電装置技術分

本発明は、燃料ガス生成器に供給する発電原料、燃料電池の燃料極から排出されるオフガスまたは水素生成器で生成される生成ガス（燃料ガス）を、前記燃料ガス生成器を加熱するための燃焼用燃料として利用する燃料電池発電装置に関する。背景技術

従来の燃料電池を用いた発電装置について、図 3および図 4を用いて説明する。図 3は、従来の燃料電池発電装置の構成を示す図である。また、図 4は、従来の燃料電池発電装置の制御回路の構成を示す図である ₍ 図 3の燃料電池 1においては、空気極 2と燃料極 3とが高分子電解質膜 4を挟んで配置され、空気極 2の上流側は空気を供給するブロア 5に連通されている。水素生成器（燃料ガス生成器） 6には天然ガスまたはメタノ一ルなどの原料である発電燃料 Xおよび水蒸気改質反応に必要な水 Yが供給され、得られる燃料ガス Gは切替弁 7を経て燃料極 3に供給され、燃料極 3と接する所定の流路を下流側へ向かって流れる。このとき. 燃料ガス G中の水素のうち必要な量の水素だけが電極反応で消費され、残った水素などはオフガス〇Gとして燃焼器 8に供給される。燃料ガス Gを燃料極 3に供給しない場合には、燃料ガス Gは切替弁 7を経て燃焼器 8に供給される。

通常、燃料電池発電装置が停止している間は、燃料ガス生成器 6および燃料極 3などの燃料ガス Gおよびオフガス O Gの流路は、チッ素などの不活性ガスで満たされている。また、燃料電池発電装置を起動しても. 燃料ガス生成器 6の温度が安定するまでは、燃料ガス G中の一酸化炭素濃度が高い。一酸化炭素は燃料電池 1の高分子電解質膜 4にある電極の触媒を劣化させるため、一酸化炭素濃度が高い燃料ガス Gを燃料電池 1 に送ることはできず、起動後数十分〜数時間の間、燃料ガス Gは切替弁 7を経て燃焼器 8に供給される。起動後数十分〜数時間経過して、燃料ガス生成器 6の温度が安定した後、燃料電池 1にて発電を開始するときに燃料ガス Gは切替弁 7を経て燃料極 3に供給される。

燃焼器 8に供給された燃料ガス Gまたはオフガス 0 Gはフアン 9から供給された空気によって燃焼して燃焼室 1 0に火炎 1 1を形成し、燃焼ガスによって燃料ガス生成器 6を加熱する。燃焼室 1 0の火炎 1 1は、火炎に所定の電圧を印可したときに流れるイオン電流によって火炎検知される。

火炎検知部 1 2は、火炎 1 1と接触するように設けられた耐熱性の導電体 1 3を介して燃焼器 8へ流れるイオン電流を測定すべく、図 4に示すように、火炎 1 1を炎抵抗（R F) として、導電体 1 3と燃焼器 8に所定電圧を印可する直流電源 1 4と、火炎 1 1を流れるイオン電流

( I F) と等価な電流（ I RA) を電圧に変換するための抵抗（RA) 1 5と、抵抗（RA) 1 5の両端の電圧を検知する電圧検知部 1 6と、これらを制御する制御部（図示せず）で構成されている。

図 4に示すように、火炎検知部 1 2の制御部（制御回路）は、炎抵抗

(R F) に流れるイオン電流（ I F) と等価である電流（ I R A) を抵抗（RA) 1 5に流すために、同じ特性を有するトランジスタ（Q 1 ) 1 7および（Q 2) 1 8と、同じ抵抗値を有する抵抗（R 1 ) 1 9および（R 2) 2 0とによってカレントミラ一回路を形成している。したがつて、抵抗（R 1 ) 1 9および（R 2) 2 0に流れる電流（ I R 1 ) および（ I R 2) は等しく、また電流（ I R 1 ) および（ I R 2) と等しい電流が火炎 1 1を流れるイオン電流（ I F) と等価な電流（ I R A) として流れ、抵抗（RA) 1 5の両端に電圧を発生する。すなわち、この火炎検知部 1 2によって火炎 1 1の着火および失火などの燃焼状態が検知される。

このような従来の燃料電池発電装置では、燃料ガス Gおよびオフガス〇Gの炭化水素の濃度は、水蒸気改質反応によって発電原料 X中の炭化水素が水素に転換されているので著しく低い。炭化水素の濃度が小さいと火炎 1 1中のイオン濃度も小さくなって火炎 1 1を流れる電流値も小さくなり、抵抗（RA) 1 5の両端の電圧も小さくなる。つまり火炎検知部 1 2の検知電圧が小さくなり着火時および失火時の状態判別が難しくなるという問題点があった。例えば、失火を着火であると誤判定した場合、燃料ガスを供給し続けることにより、燃焼部が高温（4 0 0 °C以上）状況下では、爆発限界濃度以上になると、爆発着火する危険性がある。また、着火を失火であると誤判定した場合、不要な失火判定による機器動作停止などの不具合が発生し得る。

そこで、本発明は、上記従来技術の有する問題点を解決するために、燃料ガス生成器を加熱する燃焼器の着火および失火の判別を確実に行うことができ、安全に運転できる燃料電池発電装置を提供することを目的とする。発明の開示

本発明は、発電原料と水から水素を主成分とする燃料ガスを生成する燃料ガス生成器、前記燃料ガス生成器に水を供給する水供給器、および前記燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池を備えた燃料電池発電装置であって、前記発電原料、前記燃料ガスおよび前記燃料電池から排出されるオフガスよりなる群から選択される少なくとも 1種の燃焼用燃料（以下、「オフガスなど」とも言う）を燃焼して前記燃料ガス生成器を加熱する燃焼器、ならびに前記燃焼器内に形成される火炎の状態を検知する火炎検知器を備えることを特徴とする燃料電池発電装置に関する。

前記火炎検知器は、火炎のイオン電流に比例した炎検知電流を検知することにより前記火炎の状態を検知するものであるのが有効である。さらに、前記燃料電池発電装置は、前記燃焼用燃料に含まれる炭化水素量に応じて前記炎検知電流の増幅率を所定値に切り換える制御器を有するのが有効である。この制御器は、前記火炎検知器に組み込まれていてもよい。

また、前記燃料電池発電装置は、前記燃料ガス生成器の温度を検知する温度検知器を有し、前記第 1制御部が前記温度検知器による検知温度に応じて前記炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えることができるものであるのが有効である。

また、前記燃料電池発電装置は、前記燃焼器に空気を供給する送風器を有し、前記第 1制御部が前記送風器から前記燃焼器に供給される空気量に応じて火炎検知器の炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えることができるものであるのが有効である。

また、前記第 1制御部が、前記水供給器から前記水素生成器に供給される水量に応じて前記火炎検知器の炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えることができるものであるのも有効である。

また、前記燃料電池発電装置は、前記燃料ガス中の炭化水素の濃度を検知する炭化水素センサーを有し、前記第 1制御部が前記炭化水素センサ一の出力値に基づいて火炎検知器の炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えることができるものであるのが有効である。また、前記第 1制御部が、前記燃料ガス生成器へ送る発電原料供給量に応じて火炎検知器の炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えることができるものであるのが有効である。

また、前記燃料電池発電装置は、前記燃料電池の発電を開始するとき、前記燃料ガスを前記燃料電池に供給するとともに、前記燃焼器の着火動作を行う第 2制御部を有するのが有効である。

さらに、前記第 2制御部が、前記燃焼器の着火動作中は前記火炎検知器に火炎検知をさせないものであるのが有効である。

また、前記第 2制御部が、前記燃料ガスを供給してから所定時間は、前記火炎検知器に火炎検知をさせないものであるのが有効である。

また、前記第 2制御部が、前記燃料ガスを供給してから前記炎検知電流が所定値以上になるまで火炎検知をさせないものであるのが有効である。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の燃料電池発電装置の構成を示す図である。

図 2は、本発明の燃料電池発電装置の制御回路の構成を示す図である: 図 3は、従来の燃料電池発電装置の構成を示す図である。

図 4は、従来の燃料電池発電装置の制御回路の構成を示す図である。発明を実施するための最良の形態

本発明の燃料電池発電装置は、オフガスなどに含まれる炭化水素量に応じて前記炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えて火炎検知を行うことにより、着火レベルと失火（消火）レベルとの差を大きく確保することができ、かつノイズマージンも大きくすることができるため、誤認識および誤判定を回避することができ、着火および失火を確実に判定でき失火判定誤りによる爆発着火およびガス漏れなどの危険や、着火判定誤りによる不要な機器停止動作などを回避できるものである。

以下、本発明の実施の形態について図 1および図 2を用いて詳細に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

図 1は本発明の実施の形態 1における燃料電池発電装置の構成図であり、図 2は本発明の実施の形態 1における燃料電池発電装置の火炎検知部の制御回路の構成図である。

図 1および図 2において、図 3および図 4で示した従来の燃料電池を用いた発電装置と同じ機能を有する構成要素については、同一符号で表し、それらの機能の詳細は上述のとおりであるため省略する。

図 1において、温度検知部 3 0は燃料ガス生成器 6の温度を検知し、ポンプ 3 1は原料水 Yを供給する水供給部である。また、炭化水素センサ一 3 2が燃料ガス G中の炭化水素の濃度を検知する。このような炭化水素センサ一 3 2としては、ガスクロ方式、赤外線吸収式または光音響式などの炭化水素センサーを用いることができる。

燃料極 3から排出されるオフガス 0 Gおよび燃料ガス生成器 6で生成される燃料ガス Gは、それぞれガス供給路 3 3 aおよび 3 3 bから燃焼器 8に供給される。燃焼器 8には送風器であるファン 9が設けられている。第 1制御部 3 4は温度検知部 3 0または炭化水素センサー 3 2の検出値に応じてポンプ 3 1およびファン 9を運転制御する。

また、火炎検知部 3 5の制御回路は、温度検知部 3 0による検知温度に応じて、火炎検知部 3 5の火炎のイオン電流をこれに比例した炎検知電流に変換し、この電流を炎検知電圧として検知し、この電圧の検知信号が火炎検知部 3 5から第 1制御部 3 4に入力され、かつ炎検知電流の増幅率を所定値に切り換える信号を第 1制御部 3 4から火炎検知部 3 5 に出力するように接続されている。図 2に示すように、火炎検知部 3 5の制御回路は、抵抗（R 6 ) 3 6 を介してトランジスタ（Q 3) 3 7に信号を出力してオンまたはオフにし、抵抗（R 8) 3 8を介してトランジスタ（Q 4) 3 9に信号を出力してオンまたはオフにする。そして、トランジスタ (Q 3 ) 3 7がオンの時には、式（ 1 ) ：

R X 1 = R 2 · R 3 / (R 2 +R 3)

で表される抵抗（R 2 ) 2 0および抵抗（R 3 ) 40からなる並列合成抵抗（RX 1 ) に流れる電流による電圧降下と、抵抗（R 1 ) 1 9に流れる電流（ I R 1 ) による電圧降下とが等しくなる。また、トランジスタ（Q 4) 3 9がオンの時には、式（ 2) ：

R X 2 = R 2 · R 4 / (R 2 +R 4)

で表される抵抗（R 2 ) 2 0および抵抗（R 4) 4 1からなる並列合成抵抗（RX 2 ) に流れる電流による電圧降下と、抵抗（R 1) 1 9に流れる電流（ I R 1 ) による電圧降下とが等しくなる。

次に、本発明の燃料電池発電装置の動作および作用について説明する < 燃料ガス生成器 6に原料である発電原料 Xと水 Yを供給すると、水蒸気改質反応により発電原料 Xに含まれる炭化水素が改質されて水素リツチな燃料ガス Gが得られる。この燃料ガス Gはオフガスなどとしてガス供給路 3 3 aまたは 3 3 bから燃焼器 8に供給される。オフガスなどはフアン 9から供給された空気によって燃焼し燃焼室 1 0に火炎 1 1を形成する。火炎 1 1よる燃焼ガスは燃料ガス生成器 6自身を加熱してその温度を上昇させて水蒸気改質反応を持続させる。

火炎 1 1の火炎検知は、第 1制御部 34により、火炎 1 1中のイオンによって流れるイオン電流をイオン電流と比例した炎検知電流に変換し. この電流を炎検知電圧として電圧検知部 1 6で検知し、この検知信号を第 1制御部 3 4に入力し、かつ第 1制御部 3 4から炎検知電流の増幅率を所定値に切り換える信号を火炎検知部 3 5に出力することによって行われる。

第 1制御部 3 4は、温度検知部 3 0により検知される燃料ガス生成器 6の温度が所定温度以上になったとき、抵抗（R 6 ) 3 6を介してトランジス夕（Q 3 ) 3 7に信号を出力してオンにする。このとき、並列合成抵抗（R X 1 ) が、抵抗（R 1 ) 1 9に流れる電流（ I R 1 ) による電圧降下と、並列合成抵抗（RX 1 ) に流れる電流による電圧降下とが等しくなるように接続されているため、トランジスタ（Q 3 ) 3 7がォン時のトランジスタ（Q 2) 1 8のコレク夕電流（ I R 2 ) は、トランジス夕（Q 3) 3 7がオフ時のトランジスタ（Q 2) 1 8のコレクタ電流（ I R 2 ) の R 2 /R X 1倍に増幅される。この増幅されたコレクタ電流（ I R 2 a) が抵抗（RA) 1 5に流れ、この電流は抵抗（RA) 1 5の両端の電圧を電圧検知部 1 6で検知することにより検知できる。また、第 1制御部 34は、温度検知部 3 0により検知される燃料ガス生成器 6の温度が所定温度よりさらに上昇したとき、抵抗（R 8 ) 3 8 を介してトランジスタ（Q 4) 3 9に信号を出力してオンにする。並列合成抵抗（RX 2 ) は、抵抗（R 1 ) 1 9に流れる電流（ I R 1 ) による電圧降下と、並列合成抵抗（RX 2 ) に流れる電流による電圧降下とが等しくなるように接続されているため、トランジスタ（Q 4) 3 9がオン時のトランジスタ（Q 2) 1 8のコレクタ電流（ I R 2 ) は、トランジス夕（Q 4) 3 9がオフ時のトランジスタ（Q 2) 1 8のコレクタ電流（ I R 2) の R 2 /RX 2倍に増幅される。この増幅されたコレク夕電流（ I R 2 b ) が抵抗（R A) 1 5に流れ、抵抗（R A) 1 5の両端の電圧を電圧検知部 1 6で検知することによって前記電流を検知することができる。なお、図 2において、トランジスタ（Q 2 ) のコレクタ電流は I R Aで示した。燃焼器 8により燃料ガス生成器 6の加熱を開始し、燃料ガス生成器 6 の温度が上昇すると、供給されるオフガスなどに含まれる炭化水素の量が少なくなり、火炎 1 1のイオン電流も少なくなつてくる。オフガスなどに含まれる炭化水素の量は燃料ガス生成器 6で水素に転化されなかつた残りの炭化水素の量となるので、転化率が燃料ガス生成器 6の温度の上昇にともなって所定値以上になれば炭化水素の量が少なくなり、火炎 1 1のイオン電流も少なくなる。そこで、第 1制御部 3 4により、炎検知電流の増幅率をトランジスタ Q 3 ( 3 7 ) または Q 4 ( 3 9 ) をオンにすることにより所定値に切り換え、増幅率を大きくすることにより、抵抗（R A ) 1 5の両端の電圧を検知する電圧検知部 1 6によって着火レベルと失火（消火）レベルとの差を必要なだけ確保する。そして、こうすることによってノイズマ一ジンも適正に確保することができるため, 誤認識および誤判定を回避することができ、着火および失火を確実に判定することができる。

また、燃料ガス生成器 6の温度が所定温度よりも高い場合には、ファン 9の送風量が増加するように第 1制御部 3 4によってファン 9を運転制御する。同様に、燃料ガス生成器 6の温度が所定温度よりも低い場合には、ファン 9の送風量が減少するように第 1制御部 3 4によってファン 9を運転制御する。

ファン 9の送風量を減少させるとオフガスなどの燃焼に必要な量以下の量の空気を供給することになるため、空気が不足気味となり、燃料ガス生成器 6が空冷不足となる。そのため、燃料ガス生成器 6の温度が上昇し、燃焼に供されるオフガスなどに含まれる炭化水素量が減少して、火炎 1 1のイオン電流も少なくなる。

逆に、ファン 9の送風量を増加させるとオフガスなどの燃焼に必要な量以上の量の空気を供給することになるため、空気が過剰気味となり、燃料ガス生成器 6が空冷過多となるので、燃料ガス生成器 6の温度が下降し、燃焼に供されるオフガスなどに含まれる炭化水素量が増加する。そのため、火炎 1 1のィォン電流も増加する。すなわち、ファン 9の送風量に応じて、オフガスなどに含まれる炭化水素量を増加または減少させることができ、火炎 1 1のイオン電流も増加または減少する。

第 1制御部 3 4により、トランジスタ（ Q 3 ) 3 7または（ Q 4 ) 3 9をオンすることにより所定値に切り換え、炎検知電流の増幅率を大きくすることにより、電圧検知部 1 6によって検知する抵抗（R A ) 1 5の両端の電圧を増大させて着火レベルと失火（消火）レベルとの差を充分に確保する。そして、ノイズマージンも適正に確保し、誤認識および誤判定を回避することができ、着火および失火を確実に判定することができる。

このような構成にすることにより、送風部（ファン） 9から燃焼器 8 に供給される空気量に応じて火炎検知部 3 5の炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えて確実に火炎の検知を行うことができる。

また、燃料ガス生成器 6の温度が所定温度よりも高い場合には、ボンプ 3 1から供給する水 Yの量が増加するように第 1制御部 3 4によってポンプ 3 1を運転制御する。

ポンプ 3 1の供給量を増加させると、水蒸気改質反応に必要な量以上の量の水が燃料ガス生成器 6に供給されるため、過剰な水の顕熱ゃ蒸発潜熱によって燃料ガス生成器 6の温度を低下させることができ、発電原料の転化率を低減させ、オフガスなどに含まれる炭化水素の濃度を所定値以上としてイオン電流値を測定可能な程度に充分に大きくすることができる。

一方、ポンプ 3 1からの水供給量を減少させると、水蒸気改質反応に必要な量より少ない量の水が燃料ガス生成器 6に供給されることになるため、水の顕熱ゃ蒸発潜熱も少なくなり、燃料ガス生成器 6の温度が上昇し、発電原料の転化率も高くなつて燃焼用燃料に含まれる炭化水素量も減少する。そのため、火炎 1 1のイオン電流も少なくなる。このとき. 第 1制御部 3 4により、トランジスタ（Q 3 ) 3 7または（(3 4 ) 3 9 をオンすることにより増幅率を所定値に切り換え、炎検知電流の増幅率を大きくして、電圧検知部 1 6によって検知する抵抗（R A ) 1 5の両端の電圧を大きくすることができ、着火レベルと失火（消火）レベルとの差を充分に確保することができる。そして、ノイズマージンも適正に確保することができ、誤認識および誤判定を回避することができ、着火および失火を確実に判定することができる。

このような構成にすることにより、燃料ガス生成器 6に供給される水の量に応じて前記火炎検知部 3 5の炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えて火炎検知を行うことができる。

また、炭化水素センサ一 3 2によって燃料ガス Gに含まれる炭化水素の濃度を検知し、第 1制御部 3 4で発電燃料の転化率を算出してもよい, 算出された転化率に応じてファン 9およびポンプ 3 1の少なくとも一方を第 1制御部 3 4で制御するとともに、燃焼用燃料中の炭化水素量に応じて火炎 1 1のイオン電流を変化させる。第 1制御部 3 4により、トランジスタ（Q 3 ) 3 7または（0 4 ) 3 9をオンすることにより増幅率を所定値に切り換え、炎検知電流の増幅率を適正化し、電圧検知部 1 6 によって検知する抵抗（R A ) 1 5の両端の電圧を増大させ、着火レべルと失火（消火）レベルとの差を充分に確保する。そして、ノイズマージンも適正に確保することができ、誤認識および誤判定を回避することができ、着火および失火を確実に判定することができる。

このような構成にすることにより、炭化水素センサー 3 2の出力値に基づいて火炎検知部 3 5の炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えて火炎検知を行うことができる。

また、燃料ガス生成器 6へ送る発電原料供給量から炭化水素の転化率を算出してもよい。算出された転化率に応じてファン 9およびポンプ 3 1の少なくとも一方を第 1制御部 3 4で制御するとともに、発電原料の炭化水素量に応じて火炎 1 1のイオン電流も変化する。第 1制御部 3 4により、トランジスタ（Q 3 ) 3 7または（Q 4 ) 3 9をオンすることにより増幅率を所定値に切り換え、炎検知電流の増幅率を適正化することにより、電圧検知部 1 6によって検知する抵抗（R A ) 1 5の両端の電圧を増大させ、着火レベルと失火（消火）レベルとの差を充分に確保することができる。そして、ノイズマージンも適正に確保することができるので、誤認識および誤判定を回避することができ、着火および失火を確実に判定することができ、失火判定誤りによる爆発着火およびガス漏れなどの危険や、着火判定誤りによる不要な機器停止動作などを回避することができるものである。

このような構成にすることにより、燃料ガス生成器 6へ送る発電原料供給量に応じて火炎検知部 3 5の炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えて火炎検知を行うことができる。

なお、上記においては、第 1制御部 3 4により、炎検知電流の増幅率をトランジスタ（Q 3 ) 3 7または（Q 4 ) 3 9をオンすることにより所定値に切り換えているが、直流電源 1 4の電圧（V A ) を可変することによっても同様の効果が得られることは言うまでもない。

つぎに、本発明に係る燃料電池発電装置は、前記燃料電池の発電を開始するとき、前記燃料ガスを前記燃料電池に供給するとともに、前記燃焼器の着火動作を行う第 2制御部を有するのが有効である。この第 2制御部の機能は、前記第 1制御部に持たせてもよい。

起動後数十分〜数時間の間、燃料ガス Gが切替弁 7を経て燃焼器 8に供給され、燃料電池 1の燃料極 3へ供給されない間、燃料極 3にはチッ素などの不活性ガスが充満したままであり、発電を開始するときに燃料ガスを切替弁 7を経て燃料極 3に供給すると、燃料極 3に充満していた不活性ガスが押し出されて燃焼器 8に到達する。不活性ガスが燃焼器 8 に到達すると燃焼状態が不安定になり、最悪の場合には火炎が消失するが、その後も水素に富んだ燃料ガスが燃焼器 8に送り続けられ、燃焼度の高いガスが燃焼器 8に充満した後、再着火して爆発が起こる可能性がある。しかし、燃料電池 1が発電を開始するときに、燃料ガスを燃料電池 1に供給するとともに、燃焼器 8の着火動作を行うことにより燃焼器 8に供給される燃焼ガスが着火可能な成分になったときに素早く再着火するので、火炎が消失しても爆発に至るような事態は発生しない。

また、前記第 2制御部が、前記燃焼器の着火動作中、前記燃料ガスを前記燃料電池に供給してから所定時間、および前記燃料ガスを前記燃料電池に供給してから前記炎検知電流が所定値以上になるまで火炎検知をさせないのが有効である。

通常、燃焼器 8にて火炎が消失した場合には、燃焼度の高いガスが燃焼器 8を充満した後に再着火して爆発が起こるのを防ぐため、燃料電池発電装置を緊急停止させる必要がある。しかし、発電を開始するために燃料ガスを燃料電池 1に供給したときに、燃焼器 8の火炎が一旦消失しても、燃焼器 8の着火動作が行われていれば安全に素早く再着火が可能である。そのため、短時間の失火を無視して再び火炎が安定になった後に火炎検知を再開することにより、燃料電池発電装置の安全性を低下させることなく、かつ確実に発電開始を行うことが可能になる。

なお、上記実施の形態においては、燃料ガス生成器 6が単一の反応室, すなわち改質器からなる例を示したが、燃料ガス生成器 6は C〇のシフト反応を行う変成器および C〇の酸化反応を行う浄化器を有していてももよい。産業上の利用の可能性

以上のように、従来燃料ガス生成器の水蒸気改質反応による発電原料 X中の炭化水素から水素への転化率に対応して、燃焼用燃料に含まれる炭化水素量が変化して燃焼器のイオン電流が増減してしまうのに対し、本発明によれば、燃焼用燃料に含まれる炭化水素量に応じて火炎検知部の火炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えて火炎検知を行うことによつて、火炎検知が可能なイオン電流を得ることができ、着火レベルと失火（消火）レベルとの差を充分に確保することができる。また、ノイズマージンも適正に確保することができ、誤認識および誤判定を回避することができ、着火および失火を確実に判定することができる。

また、燃料ガス生成器の温度、送風部から燃焼器に供給する空気量、水供給部から燃料ガス生成器に送る水の量、燃料ガス Gに含まれる炭化水素の濃度または燃料ガス生成器へ送る発電原料供給量に応じて火炎検知部の火炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えて火炎検知を行うことにより、着火レベルと失火 (消火) レベルとの差を充分に確保するとともにノイズマージンも適正に確保し、誤認識および誤判定を回避することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 発電原料と水から水素を主成分とする燃料ガスを生成する燃料ガス生成器、前記燃料ガス生成器に水を供給する水供給器、および前記燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池を備えた燃料電池発電装置であって、

前記発電原料、前記燃料ガスおよび前記燃料電池から排出されるオフガスよりなる群から選択される少なくとも 1種の燃焼用燃料を燃焼して前記燃料ガス生成器を加熱する燃焼器、ならびに前記燃焼器内に形成される火炎の状態を検知する火炎検知器を備えることを特徴とする燃料電池発電装置。

2 . 前記火炎検知器が、火炎のイオン電流に比例した炎検知電流を検知することにより前記火炎の状態を検知するものであることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の燃料電池発電装置。

3 . 前記燃焼用燃料に含まれる炭化水素量に応じて前記炎検知電流の増幅率を所定値に切り換える第 1制御部を有することを特徴とする請求の範囲第 1項または第 2項記載の燃料電池発電装置。

4 . 前記燃料ガス生成器の温度を検知する温度検知器を有し、前記第 1制御部が前記温度検知器による検知温度に応じて前記炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 3項のいずれかに記載の燃料電池発電装置。

5 . 前記燃焼器に空気を供給する送風器を有し、前記第 1制御部が前記送風器から前記燃焼器に供給される空気量に応じて火炎検知器の炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えることを特徴とする請求の範囲第 1 項〜第 4項のいずれかに記載の燃料電池発電装置。

6 . 前記第 1制御部が、前記水供給器から前記水素生成器に供給される水量に応じて前記火炎検知器の炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 5項のいずれかに記載の燃料電池発電装置。

7 . 前記燃料ガス中の炭化水素の濃度を検知する炭化水素センサーを有し、前記第 1制御部が前記炭化水素センサーの出力値に基づいて火炎検知器の炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 6項のいずれかに記載の燃料電池発電装置。

8 . 前記第 1制御部が、前記水素生成器へ送る発電原料供給量に応じて火炎検知器の炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 7項のいずれかに記載の燃料電池発電装置。

9 . 前記燃料電池の発電を開始するとき、前記燃料ガスを前記燃料電池に供給するとともに、前記燃焼器の着火動作を行う第 2制御部を有することを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 8項のいずれかに記載の燃料電池発電装置。

1 0 . 前記第 2制御部が、前記燃焼器の着火動作中は前記火炎検知器に火炎検知をさせないことを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 9項のいずれかに記載の燃料電池発電装置。

1 1 . 前記第 2制御部が、前記燃料ガスを前記燃料電池に供給してから所定時間は、前記火炎検知器に火炎検知をさせないことを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 9項のいずれかに記載の燃料電池発電装置。

1 2 . 前記第 2制御部が、前記燃料ガスを前記燃料電池に供給してから前記炎検知電流が所定値以上になるまで火炎検知をさせないことを特徵とする請求の範囲第 1項〜第 9項のいずれかに記載の燃料電池発電装