WO2008023729A1

WO2008023729A1 - Combustion apparatus, fuel treatment device, and fuel cell power generating system

Info

Publication number: WO2008023729A1
Application number: PCT/JP2007/066268
Authority: WO
Inventors: Hideo Ohara; Masataka Ozeki
Original assignee: Panasonic Corporation
Priority date: 2006-08-22
Filing date: 2007-08-22
Publication date: 2008-02-28
Also published as: JPWO2008023729A1; US20090305098A1; US8846268B2; JP5147701B2; CN101501400B; CN101501400A

Description

明細書

燃焼装置、燃料処理装置、及び燃料電池発電システム

技術分野

[0001] 本発明は、燃焼装置、燃料処理装置、及び燃料電池発電システムに関する。

背景技術

[0002] 従来の燃焼装置は主として、そのガス供給路と一次側（ガスインフラ側）のガス供給部とをガス配管を介して接続し、前記燃焼装置にガスを供給し、燃焼による熱を給湯等に利用する。

[0003] 図 7は、従来の燃焼装置の構成を示すブロック図である。図 7に示すように、従来の燃焼装置は、一般的に燃焼器 101と、その熱を水等に伝達する熱交換器 102と、燃焼器 101および熱交換器 102のそれぞれにガス、燃焼用空気、熱回収用水等を供給制御する制御部品と、それら制御部品を制御する制御ユニット 103とを有している

[0004] さらに、ガス配管と燃焼装置のガス供給路 104とを接続する部位の下流側にガス遮断弁 105が設けられており、燃焼装置は、ガス遮断弁 105、燃焼器 101及び熱交換器 102等を含めた全体を金属等で構成された筐体 100で覆うように構成されていることが一般的である。すなわち、ガス遮断弁 105が、筐体 100の内部に燃焼器 101や熱交換器 102等とともに配置されていた (例えば、特許文献 1参照。）。

[0005] こうした燃焼装置のガス漏洩に対する対策は、前記燃焼装置内にガス漏れ検知ュニット 107が設置され、ガス漏れを検知した検知信号によって、燃焼装置の制御ュニット 103が前記ガス遮断弁を遮断することでガス漏れを防止する構成がとられている特許文献 1：特開平 4 292744号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 上記のようにガス漏洩を検知し、ガス遮断弁 105の下流側に位置する 2次側 (燃焼装置側）へのガス供給を遮断する場合、ガス遮断弁 105が正常な場合には問題は生じないが、ガス遮断弁 105が故障している場合は、ガス遮断弁 105自体からガス供給路 104の外部にガスが漏洩 (外部漏洩)することがあり得る。尚、この外部漏洩に対して内部漏洩とは、ガス遮断弁 105を閉止状態にした場合であっても、ガス遮断弁 105 が壊れているためガス供給路 104が閉止されず、ガス供給路 104内を通じて燃焼器 101側に可燃性ガスが供給される状態を示すものである。

[0007] このような外部漏洩が発生した場合、ガス遮断弁 105が筐体 100の内部に燃焼器 1 01や熱交換器 102等とともに配置されているため、外部漏洩したガスが筐体 100内に充満し筐体内の体積が可燃範囲のガス混合気で充満され、爆燃気範囲となったガスカ燃焼器 101のパーナ本体の高温化や、制御ユニット 103内のリレー回路や高圧部で発生するスパークにより着火するおそれがあり、安全性が低下する場合があつた。

[0008] 本発明は、上記従来の燃焼装置の課題を考慮し、ガス遮断弁等のガス遮断部からガス供給路の外部へのガス漏洩が発生した場合であっても、発火等の危険事象を回避し、安全性を保つことが可能な燃焼装置、燃料処理装置、及び燃料電池発電システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0009] 上記目的を達成するために、第 1の本発明は、

可燃性ガスを供給するためのガス供給路と、

前記ガス供給路より供給される可燃性ガスを燃焼させるためのパーナ本体と、前記パーナ本体の燃焼の制御を行う制御器と、

前記パーナ本体の上流側の前記ガス供給路上に設けられ、前記制御器により制御される 1以上のガス遮断弁と、を備え、

前記ガス遮断弁が 1つの場合は、

前記ガス遮断弁と、前記パーナ本体及び前記制御器とは空間的に仕切られており前記ガス遮断弁が複数の場合は、

前記複数のガス遮断弁のうち、少なくとも前記ガス供給路の最上流の前記ガス遮断弁と、前記パーナ本体及び前記制御器とは空間的に仕切られている、燃焼装置であ [0010] 又、第 2の本発明は、

前記パーナ本体及び前記制御器を覆うように設けられた筐体を備え、前記パーナ本体及び前記制御器と空間的に仕切られた前記ガス遮断弁は、前記筐体の外部に配置されている、第 1の本発明の燃焼装置である。

[0011] 又、第 3の本発明は、

前記パーナ本体、前記制御器、及び前記 1以上のガス遮断弁を覆うように設けられた筐体と、

前記筐体内の、前記パーナ本体及び前記制御器と、前記パーナ本体及び前記制御器と空間的に仕切られた前記ガス遮断弁との間に形成された隔壁とを備え、前記筐体及び前記隔壁によって、前記パーナ本体及び前記制御器と空間的に仕切られた前記ガス遮断弁を含む第 1の空間と、前記パーナ本体及び前記制御器を含む第 2の空間が形成されている、第 1の本発明の燃焼装置である。

[0012] 又、第 4の本発明は、

前記第 1の空間が大気と連通する第 1の連通口を備えた、第 3の本発明の燃焼装置である。

[0013] 又、第 5の本発明は、

前記第 2の空間が大気と連通する第 2の連通口とを備えた、第 3の本発明の燃焼装置である。

[0014] 又、第 6の本発明は、

前記第 2の連通口より前記第 2の空間内のガスを大気に排出するための換気器を備え、

前記換気器によって前記第 2の空間内のガスが強制的に排気される、第 5の本発明の燃焼装置である。

[0015] 又、第 7の本発明は、

前記可燃性ガスは、付臭成分を含んでいる、第 1の本発明の燃焼装置である。

[0016] 又、第 8の本発明は、

前記付臭成分を除去するために前記ガス供給路に設けられた付臭成分除去器を備え、

前記付臭成分除去器は、

前記ガス遮断弁が 1つの場合、前記ガス遮断弁の下流側に設けられており、前記ガス遮断弁が複数の場合、前記ガス供給路の最上流の前記ガス遮断弁の下流側に設けられている、第 7の本発明の燃焼装置である。

[0017] 又、第 9の本発明は、

前記パーナ本体及び前記制御器側の空間に設けられ、該空間内に漏洩した前記可燃性ガスを検知する可燃性ガスセンサを備え、

前記制御器は、

前記可燃性ガスセンサの検出値に基づいて前記 1以上のガス遮断弁を遮断するように制御する、第 1の本発明の燃焼装置である。

[0018] 又、第 10の本発明は、

第 1〜9のいずれかの本発明の燃焼装置と、

前記燃焼装置の加熱により原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器とを備えた、燃料処理装置である。

[0019] 又、第 11の本発明は、

第 10の本発明の燃料処理装置と、

前記燃料処理装置より送出される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池とを備える燃料電池発電システムである。

発明の効果

[0020] 本発明によれば、ガス遮断弁等のガス遮断部からガス供給路の外部へのガス漏洩が発生した場合であっても、発火等の危険事象を回避し、安全性を保つことが可能な燃焼装置、燃料処理装置、及び燃料電池発電システムを提供することを目的とす図面の簡単な説明

[0021] [図 1]本発明にかかる実施の形態 1における燃焼装置と従来例の概略構成を示したブロック図

[図 2]本発明にかかる実施の形態 1の変形例における燃焼装置の概略構成を示したブロック図

[図 3]本発明に力、かる実施の形態 2における燃焼装置の概略構成を示したブロック図 [図 4]本発明に力、かる実施の形態 3における燃焼装置の概略構成を示したブロック図 [図 5]本発明に力、かる実施の形態 4における燃料処理装置の概略構成を示したプロック図

[図 6]本発明に力、かる実施の形態 5における燃料電池コージェネレーションシステムの概略構成を示したブロック図

[図 7]従来の燃焼装置の概略構成を示したブロック図

符号の説明

1 ガス供給路

2 ガス遮断弁

3 ガス流量調整ユニット

4 燃焼器

5 燃焼空気供給ユニット

6 熱交換器

7 熱媒体供給ユニット

8 筐体

9 ガス漏洩検知ユニット

10 制御ユニット

11 筐体

11a, l ib ブロック

12 隔壁

13 換気ファン

14 吸気口

15 燃料処理器

16 燃焼器

17 分配器

18 水供給ユニット 19 スタック

20 空気供給ユニット

発明を実施するための最良の形態

[0023] 以下、図面を参照して本発明に力、かる実施の形態の内容を説明する。

[0024] (実施の形態 1)

図 1は、本発明の実施の形態 1に係る燃焼装置の概略構成を示したブロック図である。本実施の形態の燃焼装置は、ガスインフラ側からの可燃性ガスを供給するガス供給路 1と、供給された可燃性ガスを燃焼するための、本発明のパーナ本体の一例に相当する燃焼器 4とを備えている。この燃焼器 4の上流側のガス供給路 1には、燃焼器 4に供給する可燃性ガスの流量を調整するガス流量調整ユニット 3が配置されている。更に、このガス流量調整ユニット 3の上流側のガス供給路 1には、可燃性ガスを遮断するためのガス遮断弁 2が配置されている。このガス遮断弁 2は、ノーマルクローズ型の弁であり、停電等の際には閉止状態となり、燃焼器 4へ可燃性ガスが供給されることを防ぐことが出来る。

[0025] 又、可燃性ガスの流量に応じた燃焼用空気を燃焼器 4に供給するための燃焼空気供給ユニット 5と、燃焼器 4で燃焼した燃焼ガスが導入される熱交換器 6が設けられている。このような燃焼ガスの導入により、燃焼ガスから熱交換器 6に吸熱された熱を利用するために、熱媒体を熱交換器 6に供給する熱媒体供給ユニット 7が設けられている。更に、上記ガス遮断弁 2、ガス流量調整ユニット 3、燃焼器 4、及び燃料空気供給ユニット 5等の動作を制御することで、燃焼器 4の燃焼動作を制御する制御ユニット 1 0が設けられている。

[0026] 尚、上述した、ガス流量調整ユニット 3、燃焼器 4、燃焼空気供給ユニット 5、熱交換器 6、熱媒体供給ユニット 7、及び制御ユニット 10は、金属で形成された筐体 8で覆われている。この筐体 8内には、ガス漏洩を監視するためのガス漏洩検知ユニット 9が配置されている。このガス漏洩検知ユニット 9は、可燃性ガスセンサを有しており、ガス漏洩検知ユニット 9が、この可燃性ガスセンサによる検出値によってガスが漏洩しているか否かを判断し、ガスが漏洩していると判断した場合には、制御ユニット 10は、ガス遮断弁 2を動作させ、インフラ側からのガス供給が遮断される。尚、ガス遮断弁 2は、上記筐体 8の外部に配置されている。

[0027] 次に、本実施の形態の燃焼装置の動作について説明する。

[0028] 上記燃焼装置によれば、通常の燃焼動作においては、制御ユニット 10が、ガス遮断弁 2を開放することで可燃性ガスはガス供給路 1からガス遮断弁 2を通過し、ガス流量調節ユニット 3にて所定量が計量され下流の燃焼器 4に供給される。一方、計量供給されたガスに応じた燃焼用の空気が制御ユニット 10の制御により燃焼空気供給ュニット 5から燃焼器 4に供給され燃焼器 4で燃焼が行われる。燃焼した高温のガスは、下流の熱交換器 6にお!/、て水等の熱媒体に熱交換され排気される。熱交換された水は、お湯として利用される。

[0029] また、本燃焼装置の燃焼動作を停止する場合は、制御ユニット 10が、ガス遮断弁 1 0を閉止し、可燃性ガスの燃焼器 4への供給を停止するとともに、燃焼空気供給ュニット 5から燃焼器 4への燃焼用空気の供給も停止する。

[0030] 上述したようにガス遮断弁 2を除!/、て、本実施の形態の燃焼装置は金属でできた筐体 8で覆われており、その内部にはガス漏洩検知ユニット 9が設けられ、ガスの外部漏洩が監視されている。万一、上記燃焼装置の燃焼動作中にガス漏洩が発生した場合は、ガス漏洩検知ユニット 9は、可燃性ガス漏洩を検知し、検知信号を制御ユニット 10に供給する。検知信号を受けると、制御ユニット 10は、燃焼空気供給ユニット 5からの燃焼用空気供給を停止させるとともに、ガス遮断弁 2を遮断させ、可燃性ガスの供給を停止することにより、継続したガスの漏洩を防止し、拡大被害の防止を図る。

[0031] ここで、通常の燃焼装置の燃焼動作の停止や可燃性ガスの漏洩等によりガス遮断弁を閉じても、ガス遮断弁 2自体が故障し、ガス遮断弁 2からガス供給路 1の外部へのガス漏洩を遮断できない場合、従来の筐体（図 1の二点鎖線で示された筐体 100) では、ガス遮断弁 2が筐体 8の内部にあるため、筐体 100内にガスが充満するおそれ力 ^sある。

[0032] それに対して、本実施の形態の燃焼装置では、筐体 8の外側にガス遮断弁 2が配置されるように構成されているため、万一ガス遮断弁 2が故障し、ガス遮断弁 2から外部にリークが発生しても、漏洩ガスが筐体 8内に充満しない。更に、高温化した燃焼器 4及び制御ユニット 10内のリレー回路や高圧部分等の可燃性ガスの着火源が筐体 8に覆われ、ガス遮断弁 2と空間的に仕切られているため、可燃性の漏洩ガスは、この着火源と接触せず、燃焼装置の系外へ拡散するため安全性を保つことが可能となる。

[0033] し力、もガスには付臭剤がついているためガス漏洩が発生した場合には使用者が臭いでガスの漏洩を早期に発見することが可能となるため、安全性が向上し、商品性が向上することとなる。

[0034] 尚、ガス遮断弁 2の上流側のガス供給路 1にマイコンガスメータが設けられている場合、ガス遮断弁 2からガス供給路 1の外部にガス漏洩が生じた場合であっても、漏洩量が一定以上であれば、マイコンガスメータの保護動作機能により、マイコンガスメータ内に設けられているガス遮断弁によってガス供給路が速やかに遮断される。

[0035] しかしながら、ガス遮断弁からの外部漏洩量が微少である場合には、保護動作機能が速やかには作動せず、例えば、 30日程度の日数が経過しないとガス供給路が遮断されない。このような場合、従来の燃焼装置のように燃焼器および制御ユニットがガス遮断弁と同一の空間内に存在する場合、同様に筐体内への漏洩量によっては、高温化したバーナー本体や制御ユニット内のリレー回路や高圧部で発生したスパークにより着火するおそれがある。

[0036] このように、本実施の形態の燃焼装置では、通常の保護動作機能を有するマイコンガスメータが設けられている場合であっても対応困難な場合があるガス遮断弁からのガスの外部漏洩の問題に対して、より安全性を保つ効果を発揮することが出来る。

[0037] 尚、本実施の形態では、ガス遮断弁が 1つしか設けられていないが、漏洩をより確実に防止するためにガス遮断弁が複数個設けられた構成としても良い。これらの複数のガス遮断弁は、同時に開閉の制御が行われる。

[0038] 図 2は、ガス遮断弁が複数設けられた場合の一例としてガス遮断弁を 2つ設けた燃焼装置の構成図である。

[0039] 図 2に示す燃焼装置では、ガス遮断弁 2とガス流量調整ユニット 3の間に、更にガス遮断弁 2'が設けられている。このガス遮断弁 2'は、筐体 8内に配置されている。

[0040] このように複数のガス遮断弁が配置されることによって、筐体 8内のガス遮断弁 2'が故障した場合であっても、上流側のガス遮断弁 2が故障して!/、なければガス遮断弁 2 が閉止されることによってガス供給路 1が閉止し、ガス供給路 1内のガス流れを停止することが出来るため、ガス遮断弁 2'からの外部漏洩を防ぐことが可能となる。

[0041] 一方、ガス遮断弁 2が故障して、ガス遮断弁 2から外部漏洩した場合には、外部漏洩を止めることは出来ないが、ガス遮断弁 2が筐体 8の外部に配置されているため、漏洩ガスが筐体 8内に充満しないため、筐体 8内部の高温化した燃焼器 4及び制御ユニット 10内のリレー回路や高圧部分等により着火することが抑制されるため、安全性を確保出来る。

[0042] 又、ガス遮断弁 2'が、ガス遮断弁 2とガス流量調整ユニット 3の間ではなぐガス流量調整ユニット 3と燃焼器 4の間に設けられていても良いし、ガス遮断弁 2と同様に、ガス遮断弁 2'も筐体 8外に配置されて!/、ても良レ、。

[0043] なお、ガス流量調整ユニット 3と燃焼器 4の間にもガス遮断弁 2'を配置し、合計 3個のガス遮断弁が配置された構成であっても良ぐ燃焼器 4に至るガス供給路 1上に設けられるガス遮断弁の数は限定されるものではない。要するに、複数のガス遮断弁がガス供給路 1に設けられて!/、る場合、少なくとも最上流のガス供給路 1のガス遮断弁が筐体 8の外部に配置されておりさえすればよい。これは、最上流のガス遮断弁が故障していない場合は、最上流のガス遮断弁よりも下流のガス遮断弁が故障しても、最上流のガス遮断弁を遮断することで最上流のガス遮断弁より下流のガス供給路内のガス流れが停止し、下流側のガス遮断弁からの可燃性ガス漏洩が抑制される力最上流のガス遮断弁が故障すると、このガス遮断弁からの可燃性ガス漏洩を抑止することができないためである。尚、このガス供給路 1の最上流のガス遮断弁は、その下流のガス遮断弁とともに制御ユニット 10によって開閉制御が行われるものであり、上記マイコンガスメーター内のガス遮断弁に相当するものではない。

[0044] (実施の形態 2)

図 3は、本発明に力、かる実施の形態 2の燃焼装置のブロック図である。

[0045] 本実施の形態 2の燃焼装置の基本的構成は、実施の形態 1と同じであるが、筐体の構成が異なっている。そのため、本相違点を中心に説明する。尚、実施の形態 1と同一の構成要素につレ、ては同一符号を付してレ、る。

[0046] 本実施の形態 2の燃焼装置では、実施の形態 1と異なり、筐体 11が気密的に隔離された 2つのブロック l la、 l ibに分割されており、ガス遮断弁 2とそれ以外の構成部品（ガス流量調整ユニット 3、燃焼器 4、燃焼空気供給ユニット 5、熱交換器 6、及び熱媒体供給ユニット 7、ガス漏洩検知ユニット 9、及び制御ユニット 10)がそれぞれ別のブロック l la、 l ib内に配置されている。尚、本発明の第 1の空間の一例は、本実施の形態のブロック 11aに相当し、本発明の第 2の空間の一例は、本実施の形態のブロック l ibに相当する。

[0047] このような構成の燃焼装置において、前述したガス遮断弁 2からガス供給路 1の外部への可燃性ガス漏洩が発生した場合、ガス遮断弁 2が格納されて!/、るブロック 1 la にのみ可燃性ガスが漏洩することになる。一方、燃焼器 4や制御ユニット 10内は、可燃性ガスが漏洩するブロック 11a内には存在せず、ブロック l ib内に配置されているため、漏洩した可燃性ガスが燃焼部 4の高温部や制御ユニット 10内のリレー回路または高圧部で発生したスパークに接触し、着火することを抑制することが可能となる。

[0048] そのため、ガス遮断弁 2からガス供給路 1の外部に可燃性ガスが漏洩した場合であつても、安全性を保つことが可能となる。

[0049] さらに、ガス遮断弁 2が配置されているブロック 11aは気密体であるため可燃性ガスの漏洩が進み、ブロック 11 a内の圧力がガス供給圧力とつりあった時点で可燃性ガスの漏洩は止まるためさらに安全性を担保することが可能である。

[0050] 又、ガス遮断弁 2が筐体 11で保護されているため、ガス遮断弁 2を外部からの衝撃や風雨等による腐食等から保護することが可能となる。

[0051] 尚、ブロック 11aを大気と連通させることにより、実施の形態 1と同様に燃焼装置の系外へ漏洩した可燃性ガスを拡散させても良レヽ。

[0052] (実施の形態 3)

図 4は、本発明に力、かる実施の形態 3の燃焼装置のブロック図である。

[0053] 本実施の形態 3の燃焼装置の基本的構成は、実施の形態 2と同じであるが、ブロック l la、 l ibが密閉されていない点が異なる。そのため、本相違点を中心に説明する。尚、実施の形態 2と同一の構成要素については同一符号を付している。

[0054] 本実施の形態 3の燃焼装置では、実施の形態 2における 2つのブロック l la、 l ib のおのおのに換気ファン 13と、換気に伴う吸気口 14が設けられている。なお、本発明の第 1の連通口は、ブロック 1 1a内の空間が大気と連通し、ブロック 11a内に漏洩した可燃性ガスが大気に拡散排気されることが可能となる筐体 11に設けられた開口部であり、一例としては、本実施の形態のブロック 11aに設けられている換気ファン 13の換気口（図示せず）が挙げられる。また、ブロック 11aに設けられている換気ファン 13 が停止している場合は、ブロック 11aに設けられている吸気口 14力ももブロック 11a内のガス大気に拡散排気されるので、吸気口 14も本発明の通気口として機能する。

[0055] 一方、本発明の第 2の連通口の一例は、ブロック l ib内の空間が大気と連通し、ブロック 1 lb内に漏洩した可燃性ガスが大気に拡散排気されることが可能となる筐体 11 に設けられた開口部であり、本実施の形態のブロック l ibに設けられている換気ファン 13の換気口（図示せず）が通気口の一例として挙げられる。また、ブロック l ibに設けられて!/、る換気ファン 13が停止して!/、る場合は、ブロック 1 lbに設けられて!/、る吸気口 14からもブロック 1 la内のガス大気に拡散排気されるので、吸気口 14も本発明の通気口として機能する。また、本発明の換気器の一例は、本実施の形態の換気フアン 13に相当する。

[0056] このような構成の燃焼装置において、ガス遮断弁 2からガス供給路 1の外部へ可燃性ガス漏洩が発生した場合、ガス遮断弁 2が格納されているブロック 1 laにのみ可燃性ガスが漏洩する力ブロック 1 laは常時換気されて!/、るため漏洩した可燃性ガスは希釈された状態で換気ファン 13を介して燃焼装置の系外へ拡散排気される。更に、燃焼器 16や制御ユニット 10は、ガスが漏洩したブロック 11a内には存在せず、ブロック l ib内に配置されているため、漏洩した可燃性ガスが燃焼器 16等の高温部や制御ユニット 10内のリレー回路や高圧部分等の着火源に接触することを抑制することが出来る。

[0057] 以上より、ガス遮断弁 2からガス供給路 1の外部へと可燃性ガスの漏洩が発生した場合であっても、安全性を保つことが可能となる。

[0058] また、他方のブロック l ibの換気を行うことで、ブロック l ib内の系からブロック l ib の空間内への可燃性ガス漏洩が生じた場合にも、ブロック 1 lb外へと漏洩した可燃性ガスを拡散排気することが出来るため、より安全性を保つことが可能となる。

[0059] 尚、ブロック 11aに換気ファン 13がない場合でも、吸気口 14等で外気と連通した部位があれば、漏洩したガスは大気へ拡散排気されるため、ブロック 11a内に充満することはなく、燃焼装置の系外へ拡散するため、安全性を保つことが可能となる。しかもガスには付臭剤がつ!/、て!/、るためガス漏洩が発生した場合には、使用者が臭!/、でガスの漏洩を早期に発見することが可能となり安全性が向上し、商品性を向上することとなる。

[0060] 又、ブロック 11aと共に、ブロック l ibにも換気ファン 13を設けない構成としてもよい、ブロック 11aより拡散してブロック l ib側の吸気口 14を介してブロック l ib内に流入してくる可燃性ガスを大気に排気することを可能とするため、ブロック l ib側には換気ファン 13を設けた方力より好ましい。

[0061] 又、ブロック 11aを換気ファン 13及び吸気口 14を設けずに密閉空間とし、ブロック 1 lb側に、吸気口 14のみ若しくは換気ファン 13と吸気口 14を設けても良い。

[0062] (実施の形態 4)

図 5は、本発明に係る実施の形態 4における燃料処理装置のブロック図である。本実施の形態 4の燃料処理装置は、実施の形態 3の燃焼装置を用いたものであり、実施の形態 3と同一の構成要素については、同一符号を付している。

[0063] 本実施の形態の燃焼装置は、ガスインフラ側からのメタン等の少なくとも炭素元素及び水素元素から構成される有機化合物を含む可燃性の原料ガスを供給するガス供給路 1と、供給された原料ガスを用いて改質反応によって水素含有ガスを生成するための燃料処理器 15を備えている。この燃料処理器 15では、水蒸気を用いた水蒸気改質法や、空気を用いた部分酸化改質法や、両方を併用したオートサーマル法等によって水素を発生することが出来る。

[0064] この燃料処理器 15の上流側のガス供給路 1には、供給される原料ガス中の付臭成分である硫黄を除去するための、本発明の付臭成分除去器の一例として脱硫器 27 が設けられている。この脱硫器 27の上流側のガス供給路 1には、燃料処理器 15に供給するガスの流量を調整するガス流量調整ユニット 3が配置されている。更に、このガス流量調整ユニット 3の上流側のガス供給路 1には、ガスの供給を遮断するためのガス遮断弁 2が配置されている。なお、上記ガス流量調整ユニット 3は、脱硫器 27の下流側に設けられても構わなレ、。 [0065] 上記燃料処理器 15を加熱するための燃焼器 16が設けられており、燃料処理器 15 の下流側には、燃料処理器 15によって生成された水素含有ガスを燃料処理機の系外と燃焼器 16側へ分配する分配器 17が配置されて!/、る。

[0066] また、分配器 17で分配され、燃焼器 16に供給される水素含有ガス流量に応じた燃焼用空気を燃焼器 16に供給する燃焼空気供給ユニット 5が設けられている。燃焼器 16で燃焼した燃焼ガスは、燃料処理器 15に導かれ、燃料処理器 15に必要な熱を供給し、その後排気ガスとして排気される。

[0067] 上記ガス遮断弁 2、ガス流量調整ユニット 3、燃料処理器 15、分配器 17、燃焼器 16 、及び燃焼空気供給ユニット 5の動作等、燃焼器の動作だけでなく燃料処理装置全体の動作を制御するための制御ユニット 26が設けられている。

[0068] 本実施の形態 4の燃料処理装置には、実施の形態 3と同様に、構成部品を覆うように、筐体 11が設けられており、筐体 11は、内側に形成された隔壁 12によって気密的に隔離された 2つのブロック l la、 l ibに分割されている。一方のブロック 11 aには、構成部品のうち制御ユニット 26により動作が制御されるガス遮断弁 2のみが配置されており、他方のブロック l ibには、ガス流量調整ユニット 3、燃料処理器 15、分配器 1 7、燃焼器 16、燃焼空気供給ユニット 5、及び制御ユニット 26が設けられている。これらブロック l la、 l ibには、各々に換気ファン 13と、換気に伴う吸気口 14が搭載されている。

[0069] また、ブロック l ib内には、その内部のガス漏洩を監視するガス漏洩検知ユニット 9 が配置されており、ガス漏洩検知ユニット 9によるガス検知信号に基づいて制御ュニット 26がガス遮断弁 2を動作させ、インフラ側からのガスの供給が遮断される。

[0070] このような構成の燃料処理装置において、ガス遮断弁 2からガス供給路 1の外部へとガス漏洩が発生した場合、ガス遮断弁 2が格納されているブロック 11aにのみ原料ガスが漏洩する力ブロック 11aは常時換気されているため、漏洩した原料ガスは希釈された状態で燃料処理装置の系外へ拡散排気される。更に、燃焼器 16等の高温部は、原料ガスが漏洩したブロック 11a内には存在せず、ブロック l ib内に配置されている。

[0071] このため、ガス遮断弁 2からガス供給路 1の外部へ可燃性ガスが漏洩した場合であつても、高温で原料を改質する燃料処理器 15を加熱する燃焼器 16 (パーナ本体）に漏洩した可燃性ガスが接触したり、リレー回路や高圧部でスパークを発生する制御ュニット 26に漏洩した可燃性ガスが接触することを防止できるため、安全性の確保された燃料処理装置を提供することが可能となる。

[0072] また、他方のブロック l ibには、 700°C弱の高温で燃料を改質する燃料処理器 15 やリレー回路や高圧部でスパークを発生する制御ユニット 26が配置されているので、そのブロック l ibの換気も行うことで、ガス遮断弁 2以外のブロック l ib内の系力、ら原料ガスや水素含有ガスの漏洩が生じた場合にも、外部へと漏洩ガスを排気することが出来るため、より安全性を保つことが可能となる。

[0073] 尚、ブロック 11aに換気ファン 13がない場合でも、吸気口 14等のように外気と連通した部位があれば、漏洩したガスは大気へ拡散排気されるため、筐体 18a内に充満することはなぐシステム系外へ拡散するため安全性を保つことが出来る。しかもガスには付臭剤がっレ、てレ、るためガス漏洩が発生した場合には使用者が臭レ、でガスの漏洩を早期に発見することが可能となり安全性が向上し、商品性を向上することとな

[0074] 又、ブロック 11aと共に、ブロック l ibにも換気ファン 13を設けない構成としても良い

1S ブロック 11aより拡散してブロック l ib側の吸気口 14よりブロック l ib内に流入してくるガスを大気に排気することを可能とするため、ブロック l ib側には換気ファン 13 を設けた方がより好ましい。

[0075] 又、本実施の形態では、ガス遮断弁 2と他の構成部品 (燃焼器 16、燃料処理器 15 等）が、筐体 11及び隔壁 12で形成された別々のブロック l l a、 l ibに配置され、それぞれのブロック l la、 l ib毎に換気ファン 13及び吸気口 14が設けられている構成について説明したが、実施の形態 2において説明したように、換気ファン 13及び吸気口 14が設けられていない構成であっても良い（図 2参照）。更に、実施の形態 1において説明したように、ガス遮断弁 2が筐体に覆われずに、外気に曝されている構成であつてもよいし（図 1参照）、ガス供給器 1に制御ユニット 26により制御されるガス遮断弁を複数備え、少なくとも最上流のガス遮断弁がブロック 11a内に設けられる構成であつてもよい。 [0076] 又、ブロック 11aを換気ファン 13及び吸気口 14を設けずに密閉空間とし、ブロック 1 lb側に、吸気口 14のみ若しくは換気ファン 13と吸気口 14を設けても良い。

[0077] (実施の形態 5)

図 6は、本発明の燃料電池発電システムの一例としての実施の形態 5における燃料

[0078] 本実施の形態の燃料電池コージェネレーションシステムは、実施の形態 4の燃料処理装置を用いたシステムであり、実施の形態 4と同一の構成要素については、同一符号を付している。

[0079] 本実施の形態 5の燃料電池コージェネレーションシステムの燃料処理器 15において用いられている改質方法は、水蒸気改質方法であるため、燃料処理器 15に水蒸気を供給するための水供給ユニット 18が設けられている。

[0080] また、燃料処理器 15の下流側には、高分子電解質膜、アノード、力ソード、及びセパレータ等から構成されたセルが積層された燃料電池スタック 19が設けられている。燃料処理器 15によって生成された水素含有ガスが燃料電池スタック 19のアノードに供給される。一方、燃料電池スタック 19の力ソードに空気を供給するための空気供給ユニット 20が設けられている。また、燃料電池スタック 19で発生した電力を取り出すための電力取出ユニット 21と、燃料電池スタック 19で発生した熱を回収するための熱回収ユニット 22が設けられて!/、る。

[0081] また、上記構成部品を制御駆動するための電源 23、制御用ァクチユエータ 24、及び燃焼器 16の燃焼動作を含むシステム全体の動作を制御する制御ユニット 25が設けられている。

[0082] 本実施の形態 5の燃料電池コージェネレーションシステムは、実施の形態 4の燃料処理装置と同様に、構成部品を覆うように、筐体 11が設けられており、筐体 11は、内側に形成された隔壁 12によって気密的に隔離された 2つのブロック l la、 l ibに分割されている。一方のブロック 11aには、構成部品のうち制御ユニット 25に制御されるガス遮断弁 2のみが配置されており、他方のブロック l ibには、ガス流量調整ユニット 3 、燃焼空気供給ユニット 5、燃料処理器 15、燃焼器 16、燃料電池スタック 19、空気供給ユニット 20、電力取出ユニット 21、熱回収ユニット 22、電源 23、制御用ァクチユエータ 24、及び制御ユニット 25が配置されている。これらブロック l la、 l ibには、各々に換気ファン 13と、換気に伴う吸気口 14が搭載されている。

[0083] また、ブロック l ib内には、その内部のガス漏洩を監視するガス漏洩検知ユニット 9 が設けられており、このガス漏洩検知ユニット 9によるガス漏洩検知信号に基づいて制御ユニット 25がガス遮断弁 2を動作させ、インフラ側からの原料ガス供給が遮断される。尚、制御ユニット 25は他の構成部品（ガス流量調整ユニット 3等）の制御も行つている。

[0084] 上記構成の燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、ガス遮断弁 2から原料ガス漏洩が発生した場合であっても、ガス遮断弁 2と、電源、制御用ァクチユエータである電気デバイス、制御ユニット 25に存在するリレー回路、及び燃料処理器等の高温部品とが、別々のブロック l la、 l ibに配置されているため、漏洩ガスが高温部品に接触したり制御ユニット 25内のリレー回路や高圧部で発生するスパークと接触して発火、ひいては爆発等が起こることを抑制することが出来る。

[0085] そのため、ガス遮断弁 2から原料ガスが漏洩した場合であっても、安全性を保つことが可能となる。

[0086] 尚、実施の形態 4と同様に、ブロック 11aに換気ファン 13がない場合でも、吸気口 1 4等のように外気と連通した部位があれば、漏洩した原料ガスは大気へ拡散排気されるため、筐体 18a内に充満することはなぐシステム系外へ拡散するため安全性を保つことが出来る。し力、もガスには付臭剤がついているためガス漏洩が発生した場合には臭いで原料ガスの漏洩を早期に発見することが可能となり安全性が向上し、商品性を向上することとなる。

[0087] 又、ブロック 11aと共に、ブロック l ibにも換気ファン 13を設けない構成としても良い

1S ブロック 11aより拡散してブロック l ib側の吸気口 14よりブロック l ib内に流入してくるガスを大気に排気することを可能とするためブロック l ib側には換気ファン 13を設けた方がより好ましい。

[0088] 又、本実施の形態では、ガス遮断弁 2と他の構成部品 (燃焼器 16、燃料処理器 15 等）が、筐体 11及び隔壁 12で形成された別々のブロック l l a、 l ibに配置され、それぞれのブロック l la、 l ib毎に換気ファン 13及び吸気口 14が設けられている構成について説明したが、実施の形態 2において説明したように、換気ファン 13及び吸気口 14が設けられていない構成であっても良い（図 2参照）。更に、実施の形態 1において説明したように、ガス遮断弁 2が筐体に覆われずに、外気に曝されている構成であつてもよいし（図 1参照）、ガス供給器 1に制御ユニット 26により制御されるガス遮断弁を複数備え、少なくとも最上流のガス遮断弁がブロック 11a内に設けられる構成であつてもよい。

[0089] 又、ブロック 11aを換気ファン 13及び吸気口 14を設けずに密閉空間とし、ブロック 1 lb側に、吸気口 14のみ若しくは換気ファン 13と吸気口 14を設けても良い。

[0090] 又、実施の形態 4、 5において説明した脱硫器 27は、ガス流量調整ユニット 3と燃料処理器 15の間に設けられているが、燃料処理器 15の触媒の被毒を防止出来ればよいため、燃料処理器 15の上流側であれば、ブロック l ibの内外問わず、いずれの位置に設けられていても良い。但し、ガス遮断弁 2からガスが外部漏洩した場合に、臭いでガスの漏洩を早期に発見するために、ガス遮断弁 2の下流側に脱硫器 27を設けた方が好ましい。

[0091] 又、実施の形態 4、 5では、ガスインフラから供給される可燃性ガスに付臭成分として硫黄が含まれているため、脱硫器 27が設けられている力付臭成分として例えば、窒素を含むイソ二トリル化合物が用いられて!/、る場合には、このような窒素成分を含む付臭剤を除去する除去器を設ければよぐ付臭剤の種類によって適切な除去器を設ければ良い。又、燃料処理器 15や燃料電池スタック 19内に設けられている触媒に影響を与えない付臭剤であれば、除去器を設ける必要はない。

[0092] 又、上記実施の形態 3〜5では、ブロック 11aとブロック l ibのそれぞれの換気ファン 13は筐体 11の同じ面に設けられており、その面に対向する面にそれぞれの吸気口 14が設けられている力 S、この位置に限定されるものではない。但し、ガス遮断弁 2 から外部漏洩が発生し、換気ファン 13から排出されたガス力ブロック l ibに出来るだけ吸い込まれないようにするために、ブロック 11aの換気ファン 13と同一面や、ブロック 1 l aの換気ファン 13の近傍にブロック 1 lbの吸気口 14を設けな!/、方が好まし!/、。

[0093] 又、実施の形態 2〜5においても、図 2における記載と同様に、燃焼器 4、 16に至るガス供給路 1の!/、ずれかの位置に、ガス遮断弁が複数個設けられて!/、ても良レ、。 [0094] このように複数のガス遮断弁が設けられた場合には、臭いでガスの漏洩を早期に発見するために、実施の形態 4 5における脱硫器 27は、複数のガス遮蔽弁のうち、少なくとも最上流のガス遮蔽弁の下流側に設けた方が好ましい。尚、このガス供給路 1 の最上流のガス遮断弁は、その下流のガス遮断弁とともに制御ユニット 10 25 26 によって開閉制御が行われるものであり、マイコンガスメーター内のガス遮断弁に相当するものではない。

[0095] 又、実施の形態;!〜 5では、制御ユニット 10 25 26と燃焼器 4は、同じ筐体 8内に配置されているが、隔壁などを設けることによって制御ユニットと燃焼器の間が空間的に仕切られていても良い。

[0096] 又、実施の形態 1 5では、ガス漏洩検知ユニット 9による検出信号に基づいてガス漏洩検知ユニット 9が漏洩の有無を判定して!/、る力ガス漏洩検知ユニット 9が制御ユニット 10 25 26 検出ィ直を送信し、その検出ィ直力、ら制卸ユニット 10 25 26カ漏洩の有無を判定するようにしてもょレ、。

産業上の利用可能性

[0097] 本発明の燃焼装置によれば、ガス遮断弁等からガス供給路の外部へのガス漏洩が発生した場合であっても、発火等の危険事象を回避し、安全性を保つことが可能な効果を有し、水素を発生する燃料処理装置、及び燃料電池コージェネレーションシステム等として有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 可燃性ガスを供給するためのガス供給路と、

前記ガス遮断弁が 1つの場合は、

前記複数のガス遮断弁のうち、少なくとも前記ガス供給路の最上流の前記ガス遮断弁と、前記パーナ本体及び前記制御器とは空間的に仕切られている、燃焼装置。

[2] 前記パーナ本体及び前記制御器を覆うように設けられた筐体を備え、

前記パーナ本体及び前記制御器と空間的に仕切られた前記ガス遮断弁は、前記筐体の外部に配置されている、請求の範囲第 1項記載の燃焼装置。

[3] 前記パーナ本体、前記制御器、及び前記 1以上のガス遮断弁を覆うように設けられた筐体と、

前記筐体内の、前記パーナ本体及び前記制御器と、前記パーナ本体及び前記制御器と空間的に仕切られた前記ガス遮断弁との間に形成された隔壁とを備え、前記筐体及び前記隔壁によって、前記パーナ本体及び前記制御器と空間的に仕切られた前記ガス遮断弁を含む第 1の空間と、前記パーナ本体及び前記制御器を含む第 2の空間が形成されている、請求の範囲第 1項記載の燃焼装置。

[4] 前記第 1の空間が大気と連通する第 1の連通口を備えた、請求の範囲第 3項記載の燃焼装置。

[5] 前記第 2の空間が大気と連通する第 2の連通口とを備えた、請求の範囲第 3項記載の燃焼装置。

[6] 前記第 2の連通口より前記第 2の空間内のガスを大気に排出するための換気器を備え、前記換気器によって前記第 2の空間内のガスが強制的に排気される、請求の範囲第 5項記載の燃焼装置。

[7] 前記可燃性ガスは、付臭成分を含んでいる、請求の範囲第 1項記載の燃焼装置。

[8] 前記付臭成分を除去するために前記ガス供給路に設けられた付臭成分除去器を備え、

前記付臭成分除去器は、

前記ガス遮断弁が 1つの場合、前記ガス遮断弁の下流側に設けられており、前記ガス遮断弁が複数の場合、前記ガス供給路の最上流の前記ガス遮断弁の下流側に設けられている、請求の範囲第 7項記載の燃焼装置。

[9] 前記パーナ本体及び前記制御器側の空間に設けられ、該空間内に漏洩した前記可燃性ガスを検知する可燃性ガスセンサを備え、

前記制御器は、

前記可燃性ガスセンサの検出値に基づいて前記 1以上のガス遮断弁を遮断するように制御する、請求の範囲第 1項記載の燃焼装置。

[10] 請求の範囲第 1項〜第 9項のいずれかに記載の燃焼装置と、

前記燃焼装置の加熱により原料を改質して水素含有ガスを生成する改質器とを備えた、燃料処理装置。

[11] 請求の範囲第 10項記載の燃料処理装置と、

前記燃料処理装置より送出される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池とを備える燃料電池発電システム。