JPH0483702A

JPH0483702A - 燃料電池発電装置の改質装置

Info

Publication number: JPH0483702A
Application number: JP19386590A
Authority: JP
Inventors: Toru Otani; 徹大谷; Atsushi Aono; 青野　敦
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-07-24
Filing date: 1990-07-24
Publication date: 1992-03-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、メインバーナを着火するパイロットバーナ
のパイロットバーナ火炎の有無を検出する検出部を有す
る燃料電池発電装置の改質装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第５図は燃料電池発電装置の基本的構成を示す構成図で
あり、燃料電池発電装置は、改質装置（１）、−酸化炭
素変成器（２）および燃料電池本体（３）を有している
。改質袋Ｗ（１）は、改質反応の温度維持と反応熱を供
給する燃焼器（４）と炭化水素燃料である天然ガスを水
蒸気改質する改質炉（５）とを備えている。

燃料電池発電装置始動に当たっては、まず、燃焼器（４
）より在来の燃料、例えば都市ガスを燃焼することによ
り、予備燃焼を行い、改質炉（５）の反応管（６）が改
質に行うのに十分な温度になるまで加熱する。所定の温
度に達した後、改質原料ガス（都市ガス＋水蒸気）を反
応管（６）に導入し、改質装置（１１）で改質された改
質ガスは、−酸化炭素変成器（２）により一酸化炭素が
水素と二酸化炭素に変成され、水素成分を多く含む燃料
ガスとなる。この燃料ガスは燃料電池本体（３）に供給
され、酸化剤である空気（酸素）と電解室（図示せず）
を通して反応し、空気出力を得る。

燃料電池本体（３）内では、電気出力に見合って水素分
が消費され、排出ガスは未消費の水素を２０〜３０％含
む低カロリーの可燃ガスとなる。

この低カロリー可燃ガスである！池オフガスを再び改質
装置（１）の燃焼器（４）に導入して燃焼させ、改質反
応の熱供給に利用している。この電池オフガスで燃焼さ
せる際には都市ガスによる予備燃焼は停止している。こ
のように、燃料電池発電装置では、その改質装置（１）
の燃焼ガスとして在来の都市ガスから電池オフガスまで
燃焼できる燃焼器（４）が用いられている。

第６図にその燃焼器（４）のバーナ部を示す。

（７）はメインバーナ（８）を着火するためのパイロッ
トバーナ、（１０）はパイロットバーナ火炎（９）の火
炎検出用の火炎検知電極である。パイロットバーナ（７
）には燃料ガスをパイロットバーナ（７）に導く配管が
接続されており、燃料ガス導入と同時にパイロットバー
ナ火炎（９）の付近にパイロットバーナ燃焼用空気が吹
き付けられるようになっている。

次に、動作について説明する。改質装置（１）の予備燃
焼に際しては、放電電極（図示せず）からパイロットバ
ーナ（７）に対して放電し、燃料ガスおよび空気をパイ
ロットバーナ（７）に導入することによりパイロットバ
ーナ（７）が着火する。バーナ火炎に対して、火炎内に
挿入された火炎検知電極（１０）とパイロットバーナ（
７）との間に電圧を加えることにより火炎内に電流が流
れ、着火がｉｉ認される。その後、メインバーナ（８）
に都市ガスおよび空気を導入し、パイロットバーナ火炎
（９）と接触することにより、メインバーナ（８）の着
火が行われる。その後、改質炉（５）が設定温度に達し
たら、メインバーナ（８）への都市ガスの導入を停止し
、改質炉（５）に改質原料ガスを導入することにより、
改質ガスが燃料電池本体（３）を通り、電池オフガスと
して、再びメインバーナ（８）に戻る。

この間、電池オフガスが戻ってくる間、メインバーナ（
８）は着火していない。また、負荷が急変したような場
合、燃料電池本体（３）に流れる改質ガスと発電負荷と
のバランスがくずれ、−時的に極度に低カロリーの電池
オフガスが戻り、メインバーナ（８）が失火する場合も
ある。このなめ、パイロットバーナ（７）は常に着火状
態においておく必要があり、また、着火確認の信頼性が
十分に高い必要性がある。火炎検出の方法は、パイロッ
トバーナ（ア）と火炎検知電極（１０）との間に電圧を
印加し、その間に流れる電流を検出して設定値と比較す
ることにより着火検出が行われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の燃料電池発電装置の改質装置では、電池オフガス
に含まれる有機物がパイロットバーナ（７）、メインバ
ーナ（８）で燃焼し火炎検知電極（１０）に絶縁体とし
て付着し、また改質炉（５）の断熱材の粉塵が火炎検知
電［！（１０）に付着する結果、パイロットバーナ（７
）と火炎検知電極（１０）との間に火炎電流が流れず、
パイロットバーナ（７）の火炎検出ができないという問
題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたちのて、パイロットバーナ火炎の有無検出の信頼性
が向上する燃料電池発電装置の改質装置を得ることを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る第１の発明の燃料電池発電装置の改質装
置は、パイロットバーナの火炎に指向して電磁波検出器
を設けたものである。

また、第２の発明の燃料電池発電装置の改質装置は、パ
イロットバーナの火炎の内外に先端部がそれぞれ位置し
て第１および第２の温度計を設けたものである。

〔作　用〕

この第１の発明においては、パイロットバーナの火炎か
ら発生する電磁波を電磁波検出器が検出してパイロット
バーナの火炎の有無を知ることができる。

また、第２の発明においては、パイロットバーナの火炎
が消失したときにはパイロットバーナの火炎内外では温
度差が生じず、そのことから火炎の有無を知ることがで
きる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示すもので第４図および
第５図と同一または相当部分は同一符号を付し、その説
明は省略する。図において、（２０）はパイロットバー
ナ火炎（９）に向けて空気を送るための空気配管、（２
１）は空気配管（２０）の端部に設けられパイロットバ
ーナ火炎（９）を紫外線として検出する電磁波検出器と
しての紫外線検出器である。

上記の燃料電池発電装置の改質装置では、燃料ガスが燃
料配管（１１）を通じてパイロットバーナ（７）に導入
されると同時に、空気が空気配管（２０）を通じてパイ
ロットバーナ（７）の付近に吹き付けられ、また着火用
放電電極からパイロットバーナ（８）に対して放電する
と同時にパイロットバーナ（７）は着火する。このとき
、紫外線検出器（２１）はパイロットバーナ火炎（９）
から発生した紫外線を検知し、着火信号を発する。

なお、紫外線検出器（２１）の耐熱温度は一般に１００
℃前後であること、またその検出部に粉塵が付着すると
紫外線の透過量が減り誤検出することから一般的に紫外
線検出器を使用する場合は、検出部にエアパージを行い
、検出部の冷却、粉塵付着の防止を行っているが、この
実施例によれば、改買器（１）の改質炉（５）内の行温
度上昇時は必ずパイロットバーナ（７）は着火しており
、パイロット燃焼空気が検出部に流れているために紫外
線検出器り２１）の冷却および改質炉（５）内がらの粉
塵付着を防止することができる。

第２図はこの発明の第２の発明の一実施例を示す要部断
面図であり、図において、（３０）は第３図に示すよう
に先端部がパイロットバーナ火炎（９）に位置した温度
計としての第１の熱電対、（３１）は先端部がパイロッ
トバーナ火炎（９）の外に位置した温度計としての第２
の熱電対である。

このものの場合には、パイロットバーナ火炎（９）とそ
の外部の間の温度差が第４図に示すように２５０℃程度
あり、一方パイロットバーナ火炎（９）が消失したとき
にはパイロットバーナ火炎（９）の内外で温度差がない
ことにより、第１の熱電対（３０）と第２の熱電対（３
１）との間で温度差がないときはパイロットバーナ火炎
（９）が消失していることが解る。

なお、第１の発明の一実施例では、空気配管（２０）に
同軸上に紫外線検出器（２１）を設けたが、燃料配管に
同軸上に紫外線検出器を取り付けてもよい。また、電磁
波検出器として紫外線検出器を用いたが、勿論このもの
に限定されるものではなく、例えば赤外線検出器であっ
てもよい。

また、第２の発明の一実施例では温度計として熱電対を
用いたが、勿論このものに限定されるものではなく、例
えば抵抗温度計であってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の第１の発明の燃料電池
発電装置の改質装置によれば、パイロットバーナ火炎の
有無を電磁波検出器で検出できるようになっているので
、例えば電池オフガスに含まれる有機物の燃焼物の影響
受けるようなことはなく、信頼性が向上するという効果
がある。

また、この発明の第２の発明の燃料電池発電装置の改質
装置によれば、パイロットバーナ火炎の有無を火炎の内
外の温度をそれぞれ検出する温度計で検出できるように
なっているので、第１の発明と同様に信頼性が向上する
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の発明の一実施例による燃料電
池発電装置の改質装置の要部断面図、第２図は第２の発
明の一実施例による燃料電池発電装置の改質装置の要部
断面図、第３図は第２図のパイロットバーナ火炎と熱電
対どの位１関係を示す図、第４図はパイロットバーナ火
炎内外の温度を示す図、第５図は燃料電池発電装置の概
略構成図、第６図は従来の改質装置の一例を示す要部断
面図である。図において、（１）は改質装置、（４）は燃焼器、（７
）はパイロットバーナ、（８）はメインバーナ、（９）
はパイロットバーナ火炎、（２１）は紫外線検出器、（
３０）は第１の熱電対、（３１）は第２の熱電対である
。なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）炭化水素燃料を水蒸気と反応させ改質ガスを製造
する改質炉と、メインバーナとメインバーナを着火する
パイロットバーナとを含み前記改質炉内を所定の温度に
加熱する燃焼器とを備えた燃料電池発電装置の改質装置
において、前記パイロットバーナの火炎に指向して設け
られ火炎から発生する電磁波を検出し火炎の有無を検出
する電磁波検出器を有することを特徴とする燃料電池発
電装置の改質装置。
（２）炭化水素燃料を水蒸気と反応させ改質ガスを製造
する改質炉と、メインバーナとメインバーナを着火する
パイロットバーナとを含み前記改質炉内を所定の温度に
加熱する燃焼器とを備えた燃料電池発電装置の改質装置
において、前記パイロットバーナの火炎の内外に先端部
がそれぞれ位置しており火炎の内外の温度差により火炎
の有無を検出する第１および第２の温度計とを有するこ
とを特徴とする燃料電池発電装置の改質装置。