JPH02251010A - 改質装置用燃焼装置の火炎検出装置 - Google Patents

改質装置用燃焼装置の火炎検出装置

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Publication number
JPH02251010A
JPH02251010A JP1073106A JP7310689A JPH02251010A JP H02251010 A JPH02251010 A JP H02251010A JP 1073106 A JP1073106 A JP 1073106A JP 7310689 A JP7310689 A JP 7310689A JP H02251010 A JPH02251010 A JP H02251010A
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JP
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flame
flame detection
flames
electric current
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JP1073106A
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Inventor
Tatsuya Ikeda
辰弥 池田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0612Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
    • H01M8/0625Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
    • H01M8/0631Reactor construction specially adapted for combination reactor/fuel cell
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
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  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Control Of Combustion (AREA)

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〕 この発明は燃料電池発電装置の燃料改質器用燃焼装置に
関し、特に着火手段の火炎検出装置に関するものである
〔従来の技術〕
燃料電池発電装置の基本的な構成を簡単・模式化して第
4図に示す。基本的な構成要素としては改質装置(9)
とCO転化器(901)及び発電セル本体(902)で
あり、改質装置(9)には改質反応の温度維持と反応熱
の供給のための燃焼器(904)と、改質炉(C)内部
には改質触媒が充填されている改質反応管(903)が
収納されている。燃料電池発電装置の始動は、まず改質
用燃焼器(904)で在来の燃料例えば都市ガス(13
A)と燃焼用空気を供給して予熱燃焼を行なう。反応管
(903)が反応を進行させるに十分な所定の温度に達
した後、改質原料ガス(通常は都市ガス(13A)又は
メタノール)十水蒸気(H2O)を反応管(903)に
導入する。改質装置(9)にて改質され水素(H2)分
を多く含む改質ガスはCO転化器(901)を通り、未
反応のCOとH2Oより更にH2が富化された燃料ガス
となり発電セル本体(902)に供給される。発電セル
本体(902)ではこのH2富化改質ガスと酸化剤の空
気とが電解質を通して反応し電気出力を得ると同時に改
質ガス中のH2分は消費され電池オフガスとなって排出
される。
しかしこの電池オフガスには未消費のH2分が約加〜3
0VO1%程度残っており、その他はH2OやCO2の
不活成ガスという低カロリー可燃ガスである。この低カ
ロリー可燃ガスである電池オフガスを再び改質用燃焼器
(904)に導入して燃焼させ改質反応の熱供給に利用
して燃料電池発電装置の効率を高いものにしている。
なお、低カロリーオフガス燃焼が行なわれる時点では、
予熱燃焼はすでに停止している。
また、供給される燃料ガスの種類(低カロリオフガスか
高カロリー都市ガスかなど)や量に応じて供給される燃
焼用空気の量も調節されるのは言うまでもない。
また、燃焼装置としては、例えば特願昭63−7785
3号に示すものがあり、その概略を第5図に示す。第5
図(a)は要部断面図、第5図(b)は第5図(a)を
改質炉側から見た平面図である。図において、(C)は
改質炉であり、改質反応管(図示せず)が収納される3
(B)は改質炉(C)に隣接して設けられ燃焼用空気(
201)が供給される空気室、(A)はこの空気室CB
)に隣接して設けられ燃料ガス(101)が供給される
燃料室である。(no)は燃料管であり、一端が燃料室
(A)に開口し、他端が改質炉(C)に開口して燃料ガ
ス(101)を改質炉(C)に噴出して炎孔部となる。
(1)〜(5)はそれぞれ壁である。また、第5図(a
)では複雑となるため図示していないが、空気室CB)
と改質炉(C)を仕切る壁には燃料管(110)と隣接
して複数個の空気噴出孔が設けられており、この空気噴
出孔と燃料管(110)の分散の様子を第5図(b)に
示す。第5図(b)は第5図(a)を改質炉(C)側か
ら見た平面図であり、図において、(210)は空気噴
出孔を示す。この例では、燃料管(110)の炎孔部に
隣接して多数の空気噴出孔(210)を設けた大板(2
11)が空気室CB)と改質炉(C)を仕切る壁(3)
に例えば溶接などにより接合され、燃料管(110)と
空気噴出孔(210)を多数集合させて一つのメインバ
ーナを構成している。また燃料管(110)はその内径
が数量例えば5關であり、燃料室(A)と空気室(B)
とを仕切る壁(5)に例えば溶接などにより隙間のない
ように固定され、炎孔部分が改質炉(C)内に数闘以下
程度突出するように配置されている。さらに、例えば周
囲に4個配置されたメインバーナの中央部には、着火手
段すなわちメインバーナ着火用のパイロットノ(−す0
])が取り付けられており、その先端のパイロット火炎
孔(402)の近傍にはパイロット火炎(403)の着
火用放電電極61)が設置されると共に、パイロット火
炎(403)の火炎検知電極←のがパイロット火炎(4
03)に挿入されるように設置されている。なお、壁(
4)の空気室(B)に接する位置にはパイロット火炎(
403)用の2次空気孔(220)が開けられている。
(401)はパイロット火炎(403)用の燃料である
次に、動作について説明する。燃料電池発電装置の始動
時は、まず、在来の燃料、例えば都市ガス(13A)を
用いて予熱燃焼を行なデ。すなわち、空気源、例えば送
風機から燃焼用空気(201)を空気室CB)に導入し
、続いて放電電極いりによりパイロットバーナ(ロ)に
対して放電スパークを飛ばしながらパイロットバーナ(
4])に都市ガス燃料(401)と2次空気孔(220
)からの燃焼用空気(201)を導入することによりパ
イロットバーナ(6)が着火する。
パイロットバーナQ)の着火によりパイロット火炎(4
03)が生じ、そのパイロット火炎(403)中に挿入
された火炎検知電極62とパイロットバーナ(L4])
トの間に電圧を印加することにより火炎内を電流が流れ
、その電流値により着火検知され、着火が確認される。
着火が確認されると、燃料室(A)に予熱用の都市ガス
(13A)が導入され燃料管(110)を通り、空気噴
出孔(210)から噴出される燃焼用空気と拡散混合し
てパイロット火炎(403)と接触することによって着
火し、メインバーナ上に燃焼火炎(102)が形成され
改質炉(C)を予熱する。その後、改質炉(C)が所定
温度に達したら、燃料室(ハ)への都市ガス(13A)
の導入を停止する。予熱完了後は予熱燃焼は停止し第4
図に示す改質反応管(903)に原料ガス+H,0が導
入されH2富化された改質ガスは発電セル(902)に
導入され発電を開始する。発電後の未消費H2分を含む
電池オフガス(101)は再び改質用燃焼器(904)
に供給され、燃料室(A)から燃料管(110)を通り
メインバーナ上で低カロリーオフガス燃焼が行なわれる
。この際、燃焼用空気(201)が供給されていること
は言うまでもない。
ところで、電池オフガス(101)が燃料室(A)に戻
ってくる間、メインバーナが着火していない又は負荷が
急変した様な場合、発電セル(902)に流通する燃料
ガスと発電負荷とのバランスが崩れ、−時的に極度に低
カロリーの電池オフガス(101)が戻り、メインバー
ナが失火する場合もある。このため、パイロットバーナ
0])は常に着火状態においておく必要があり、又、着
火確認の信頼性が十分に高い必要性がある。パイロット
バーナ(41)の着火確認としては、パイロット火炎(
403)中に挿入配置された火炎検知電極6つとパイロ
ットバーナ(4])との間に電圧を印加し、その間に流
れる電流を検出し設定値と比較し、その電流値により着
火検出を行っている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら上述した従来装置は、第5図(b)に示す
ように、パイロットバーナθ])の複数のパイロット火
炎(403)のうち、一つのパイロット火炎(403)
の着火検出しかできず、他のパイロット火炎(403)
の着火検出ができなかった。又、これを解決するために
改良されたものを第6図、第7図に示すものがある。即
ち、複数のパイロット火炎(403)に各々火炎検知電
極6カを配置し、電源−により、各々の火炎検知電極←
功とパイロットバーナ0])との間に電圧を印加し、各
々の間に流れる電流を各電流増巾兼電流計0])により
検出し、各検出器102によりそれぞれ検出した各電流
値と各設定値と比較して火炎状態を検出するようにして
いる。火炎と電流(イオン電流)との関係は第7図に示
す関係となっている。従って、検出し1こ電流値が設定
値(しきい値)あるいは設定値以上であれば、安定した
パイロット火炎(403)であることが確認できる。し
かし、この場合は、各パイロット火炎(403)に対応
しtコ火炎検知電極6の、電流増巾兼電流計(6])、
検出器Gのを複数組設ける必要があり、構造が複雑とな
ると共に高価なものとなっていた。
この発明は上記のような課題を解決するためになされた
ものであり、構造が簡単で安価な改質装置用燃焼装置の
火炎検出装置を提供するものである。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る改質装置用燃焼装置の火炎検出装置は、
一端側が着火手段の複数の火炎に連通ずるように配設さ
れ他端側か改質炉外に延在する1個の火炎検知電極と、
この火炎検知電極と着火手段との間に流れる電流値によ
り着火手段の火炎状態を検出する検出器とを設けたもの
である。
〔作用〕
この発明における改質装置用燃焼装置の火炎検出装置は
、着火手段の複数の火炎に連通する1個の火炎検知電極
と着火手段との間に流れる電流値により複数の火炎状態
を検出する。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を第1図に基づいて説明する
。第1図において、(4])はパイロットノ< −す、
(403)はパイロット火炎、(へ)は一端側(531
a)が複数のパイロット火炎(403)に連通ずるよう
に配設され他端側(図示せず)が改質炉外に延在する1
個の火炎検知電極であり、図は一例として一端側(53
a)が円環状に形成されている。−は1個の火炎検知電
極−とパイロットバーナ(41)との間に電圧を印加す
る電源、@1)は火炎検知電極(へ)とパイロットバー
ナ(4])との間に流れる電流を検出する電流増巾兼電
流計、りっは電流増巾兼電流計01)により検出された
電流値と設定値とを比較し、その電流値により複数のパ
イロット火炎(403)の着火状態を検出する検出器で
ある。
次に動作について説明する。電源■により、1個の火炎
検知電極(至)とパイロットバーナ(4υとの間に電圧
を印加することによりパイロット火炎(403)内を電
流(イオン電流)が流れる。この電流は、火炎量により
第2図に示すような関係がある。基本的にイオン電流は
オームの法則に従い、パイロット火炎(403) 1本
より4本を同一電源より流した場合にはイオン7E流は
4倍流れる。この電流値を電流増巾兼電流計I6])に
より検出し、検知器Oノにより検出した電流値と設定値
(しきい値)とを比較し、その電流値により複数のパイ
ロット火炎(403)の着火状態を検出するようにして
いる。以上のように、火炎検知電極(至)、電流増巾兼
電流計69、検出器02が1組だけで、パイロットバー
ナ0])の複数のパイロット火炎(403)の着火状態
を検出して確認できる。火炎検知電極(至)は円環状に
構成したことにより4本のパイロット火炎(403)が
同二電極に当たり、抵抗値が1/4となる。1本の火炎
の抵抗値は約10Ω程度であり、途中の抵抗は問題とな
らない。
尚、上記実施例では火炎検知電極輪を円環状に配した場
合について述べたが、途中に区切りが入ったC字状のも
のでもよく、又、第3図に示すように、上下方向の火炎
のゆれを考慮した組型構造からなる火炎検知電極(へ)
としてもよい。要するに、複数の火炎を同一の火炎検知
電極に当てることにより、複数の火炎を1台の火炎検知
電極側と検出器!9とで検出する構造であればよい。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明した通り、一端側が着火手段の複数
の火炎に連通ずるように配設され他端側が改質炉外に延
在する1個の火炎検知電極と、この火炎検知電極と着火
手段との間に流れる電流値により着火手段の火炎状態を
検出する検出器とを設けたことにより、複数の火炎を1
個の火炎検知電極と検出器により検出できるので、構造
が簡単で安価な火炎検出装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による改質装置用燃焼装置
の火炎検出装置を示す系統図、第2図はこの発明に係る
火炎量と電流との関係を示す特性図、第3図はこの発明
に係る火炎検知電極の他の実施例を示す斜視図、第4図
は一般的な燃料電池システムを示す系統図、第5図(a
)及び(ロ)は従来の改質装置用燃焼装置の火炎検出装
置を示す要部断面図及び改質炉側から見た平面図、第6
図は従来の他の改質装置用燃焼装置の火炎検出装置を示
す系統図、第7図は従来の火炎量と電流との関係を示す
特性図である。 図において、αυは着火手段、(403)は火炎、(至
)は火炎検知電極、Oのは検出器である。 尚、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  改質反応管が収納される改質炉に供給される燃料に複
    数の火炎により点火する着火手段を有する改質装置用燃
    焼装置において、一端側が上記着火手段の複数の火炎に
    連通するように配設され、他端側が上記改質炉外に延在
    する1個の火炎検知電極と、上記着火手段と上記火炎検
    知電極との間に流れる電流値により上記着火手段の火炎
    状態を検出する検知器とを備えたことを特徴とする改質
    装置用燃焼装置の火炎検出装置。
JP1073106A 1989-03-23 1989-03-23 改質装置用燃焼装置の火炎検出装置 Pending JPH02251010A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005116377A (ja) * 2003-10-09 2005-04-28 Noritz Corp 燃料電池発電システム
JP2006225212A (ja) * 2005-02-18 2006-08-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 水素製造装置
JP2010067547A (ja) * 2008-09-12 2010-03-25 Toto Ltd 燃料電池モジュール

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