(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素系原料の改質反応により水素を含む生成ガスを生成する改質部と、前記改質部に設けられた燃焼装置と、前記燃焼装置の燃焼排ガスの成分検知を行うＣＯセンサと、前記ＣＯセンサのクリーニング動作を行うときに前記ＣＯセンサの周囲に空気を供給し、燃焼排ガスを排除するための空気供給部を備えた水素生成器。
【請求項２】
空気供給部は、ＣＯセンサのクリーニング動作の終了後にＣＯセンサのゼロ点補正を行うためにＣＯセンサの周囲に空気を供給し、燃焼排ガスを排除する請求項１に記載の水素生成器。
【請求項３】
空気供給部は、燃焼装置の燃焼動作を維持しながら、ＣＯセンサのクリーニング動作を行うときにＣＯセンサの周囲に空気を供給する請求項１または２に記載の水素生成器。
【請求項４】
空気供給部は、排気ダクトにＣＯセンサを臨ませるために設けた挿入通路内に空気を供給し、燃焼排ガスをＣＯセンサの周囲から排除する請求項１または３に記載の水素生成器。
【請求項５】
空気供給部は、排気ダクトにＣＯセンサを臨ませ、燃焼排ガスの一部を取り込むためにＣＯセンサの周囲に設けたセンサキャップに空気を供給し、センサキャップ内から燃焼排ガスを排除する請求項１〜４のいずれか１項に記載の水素生成器。
【請求項６】
空気供給部は、燃焼装置の送風手段により空気の供給を行う請求項１〜５のいずれか１項に記載の水素生成器。
【請求項７】
空気供給部は、独立した供給空気送風手段により空気の供給を行う請求項１〜６のいずれか１項に記載の水素生成器。
【請求項８】
空気供給部は、水素生成器の選択酸化部の選択酸化空気供給手段により空気の供給を行う請求項１〜７のいずれか１項に記載の水素生成器。
【請求項９】
空気供給部は、空気弁を介して選択酸化部の冷却用空気の供給を行う請求項１〜８のいずれか１項に記載の水素生成器。
【請求項１０】
空気供給部は、燃料電池のカソードに空気を供給するカソード空気供給手段により空気の供給を行う請求項１〜９のいずれか１項に記載の水素生成器。
【請求項１１】
空気供給部は、燃料電池のパージガスの置換空気供給手段により空気の供給を行う請求項１〜１０のいずれか１項に記載の水素生成器。
【請求項１２】
空気供給部は、燃焼装置のポストパージ時に、ＣＯセンサの周囲に空気量を供給するようにした請求項１〜１１のいずれか１項に記載の水素生成器。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の水素生成器を有する燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＯセンサの燃焼不良検知の精度を維持するための構成を提供した燃料電池システムの水素生成器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種のＣＯセンサは、ガス給湯器等のバーナの燃焼排ガスが流動する排気路中のＣＯ濃度を検出するように備えられ、ＣＯ濃度検知の精度を維持するために定期的にＣＯセンサの温度を上昇させてクリーニング（ヒートクリーニング）を行うようにしている。クリーニングのタイミングは、ガス給湯器等の燃焼開始時に行うと、燃焼中に行われるため、ＣＯセンサの周囲に燃焼排ガスが存在し、燃焼排ガス中のＨＣ等の物質により、ＣＯセンサの付着物質の除去が不十分になるので、燃焼停止検出手段により燃焼運転動作の停止信号を検出したときにＣＯセンサへの通電量を多くしてＣＯセンサの温度をクリーニングの温度まで高めてクリーニングを行うことにより、ＣＯセンサのクリーニングを効率良く、確実に行うことができ、燃焼運転動作やＣＯ安全動作を長期間にわたって的確に行うことができるように構成しているものがある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３４５３４４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の構成では、ガス給湯器等の燃焼運転動作の停止した状態で、ＣＯセンサのクリーニングを行いその性能の維持を図っているので、そのガス給湯器等の使用状態によるが、１日に何回も燃焼運転動作が停止する機会が得られるので、クリーニングも十分に行うことができる可能性がある。
【０００４】
しかし、燃料電池システムの水素生成器の加熱用に使用する燃焼装置は、燃焼運転動作を停止する機会がガス給湯器等に比較して非常に少ない。これは、燃料電池システムは、発電装置であり、連続で運転することが多く、燃焼運転停止動作も１週間や１月といった期間になる場合がある。水素生成器の燃焼装置では、起動時には都市ガス（１３Ａ）やＬＰＧを燃焼させ、発電時には燃料電池から戻ったオフガス（水素主体の混合ガス）を燃焼させるので、クリーニングの機会が減少することはＣＯセンサの付着物質が増加してＣＯ濃度検知の精度が低下し、また検知不良を起こすという課題を有していた。
【０００５】
また、オフガス中に含まれる水蒸気が多いので、燃焼排ガスの水蒸気量が増加し、ＣＯセンサに水分が吸収され、ゼロ点がずれ、正確なＣＯ濃度検知が行われないという課題を有していた。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、水素生成器の加熱用燃焼装置の燃焼運転動作中でもＣＯセンサのクリーニングを行い、長期間にわたって燃焼装置を停止しないでＣＯセンサによる燃焼不良検知を精度良く行うようにした水素生成器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】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の水素生成器は、炭化水素系原料の改質反応により水素を含む生成ガスを生成する改質部と、前記改質部に設けられた燃焼装置と、前記燃焼装置の燃焼排ガスの成分検知を行うＣＯセンサと、前記ＣＯセンサのクリーニング動作を行うときに前記ＣＯセンサの周囲に空気を供給し、燃焼排ガスを排除するための空気供給部を備えたものである。
【０００７】
これによって、水素生成器の加熱用燃焼装置の燃焼運転動作を停止することなく、ＣＯセンサのクリーニングを行い、ＣＯセンサの付着物や水分を除去して長期間にわたってＣＯセンサによる加熱用燃焼装置の燃焼不良検知を精度良く行うことができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の水素生成器は、ＣＯセンサのクリーニングのために加熱用燃焼装置の燃焼運転動作を停止することがないので、長期間にわたって燃料電池システムにより発電を継続して行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、炭化水素系原料の改質反応により水素を含む生成ガスを生成する改質部と、この改質部の加熱用の燃焼装置と、この燃焼装置の燃焼排ガスの成分検知を行うＣＯセンサと、このＣＯセンサのクリーニング動作を行うときにＣＯセンサの周囲に空気を供給し、燃焼排ガスを排除するための空気供給部を備えたことにより、水素生成器の加熱用燃焼装置の燃焼運転動作を停止することなく、ＣＯセンサのクリーニングを行い、ＣＯセンサの付着物や水分を除去して長期間にわたってＣＯセンサによる加熱用燃焼装置の燃焼不良検知を精度良く行うことができる。
第２の発明は、特に、空気供給部は、ＣＯセンサのクリーニング動作の終了後にＣＯセンサのゼロ点補正を行うためにＣＯセンサの周囲に空気を供給し、燃焼排ガスを排除することにより、ＣＯセンサの周囲や内部に残留する残留する燃焼排ガスまたはクリーニングにより生成する成分を排除し、新鮮な空気を供給してゼロ点補正の精度を向上することができる。
【００１０】
第３の発明は、特に、空気供給部は、燃焼装置の燃焼動作を維持しながら、ＣＯセンサのクリーニング動作を行うときにＣＯセンサの周囲に空気を供給することにより、燃焼排ガスをＣＯセンサの周囲から排除して、新鮮な空気によりクリーニング動作を行い、燃焼装置の燃焼動作中でもＣＯセンサのクリーニング動作を行うことで、燃焼装置を停止しないで、水素生成器の連続運転を行うことができる。
第４の発明は、特に、空気供給部は、排気ダクトにＣＯセンサを臨ませるために設けた挿入通路内に空気を供給し、燃焼排ガスをＣＯセンサの周囲から排除することにより、新鮮な空気により挿入通路内の燃焼排ガスを排気ダクトに押し出すことで、ＣＯセンサの周囲に新鮮な空気を充満させ、ＣＯセンサのクリーニング動作を確実に行うことができる。
【００１１】
第５の発明は、特に、空気供給部は、排気ダクトにＣＯセンサを臨ませ、燃焼排ガスの一部を取り込むためにＣＯセンサの周囲に設けたセンサキャップに空気を供給し、センサキャップ内から燃焼排ガスを排除することにより、新鮮な空気によりセンサキャップ内の燃焼排ガスを排気ダクトに押し出すことで、センサキャップ内のＣＯセンサの周囲に新鮮な空気を充満させ、ＣＯセンサのクリーニング動作を確実に行うことができる。
【００１２】
第６の発明は、特に、空気供給部は、燃焼装置の送風手段により空気の供給を行うことにより、水素生成器の既存の構成部品で空気の導入を行うことができるので、新たなコストアップを防止することができる。
【００１３】
また、燃焼装置の送風手段を用いるので、送風圧力や送風量の供給能力に余力があり、空気供給部に所定の空気を導入することができる。
【００１４】
第７の発明は、特に、空気供給部は、独立した供給空気送風手段により空気の供給を行うことにより、一定の空気量を維持できるので供給空気送風手段を構成や制御方法で簡素化することができる。
【００１５】
また、空気供給部に対して専用の空気供給を行うので、故障した時に水素生成器の他の部分に影響を与えないでメンテナンスを行うことができる。
【００１６】
第８の発明は、特に、空気供給部は、水素生成器の選択酸化部の選択酸化空気供給手段により空気の供給を行うことにより、燃料電池システムの既存の構成部品で空気の供給を行うことができるので、新たなコストアップを防止することができる。
【００１７】
また、選択酸化空気手段により、一定の圧力で所定の空気量の供給を維持できるので、構成や制御方法で簡素化することができる。
【００１８】
第９の発明は、特に、空気供給部は、空気弁を介して選択酸化部の冷却用空気の供給を行うことにより、燃料電池システムの既存の構成部品に空気の供給を行うことができるので、新たなコストアップを防止することができる。
【００１９】
また、冷却用空気は、選択酸化部の温度により供給をコントロールされるので、空気弁の開閉という簡素化された構成で行うことができる。
【００２０】
第１０の発明は、特に、空気供給部は、燃料電池のカソードに空気を供給するカソード空気供給手段により空気の供給を行うことにより、燃料電池システムの既存の構成部品で空気の供給を行うことができるので、新たなコストアップを防止することができる。
【００２１】
また、カソード空気の一部を空気供給管に送るので、熱交換器で加熱した空気を供給することになり、空気による燃焼排ガス中の水蒸気の結露を軽減して、ＣＯセンサの水蒸気によるＣＯ濃度検知不良を防止することができる。
【００２２】
第１１の発明は、特に、空気供給部は、燃料電池のパージガスの置換空気供給手段により空気の供給を行うことにより、燃料電池システムの既存の構成部品で空気の供給を行うことができるので、新たなコストアップを防止することができる。
【００２３】
また、パージガスの置換空気供給手段は、燃料電池のカソード（空気極）のパージだけに使用し、燃料電池の発電中は作動していないので、空気供給管の空気の供給に有効な活用を図ることができる。
【００２４】
第１２の発明は、特に、空気供給部は、燃焼装置のポストパージ時に、ＣＯセンサの周囲に空気量を供給するようにして、水素生成器を冷却するときに排気される高温の空気を空気供給部から供給する空気で冷却し、ＣＯセンサが高温の雰囲気に置かれることを防止してＣＯセンサの寿命を向上することができる。
【００２５】
第１３の発明は、特に、燃料電池システムに搭載するようにしたことにより、水素生成器の加熱用燃焼装置の燃焼運転動作を停止することなく、ＣＯセンサのクリーニングを行い、ＣＯセンサの付着物や水分を除去するので、燃料電池システムを長期間にわたって連続運転してもＣＯセンサによる加熱用燃焼装置の燃焼不良検知を長期間に精度良く行うことができ、水素生成器の燃焼排ガス中のＣＯ濃度が上昇した時に、燃料電池システムの停止処理を確実に行うができる。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２７】
（実施の形態１）
図１、図２は、本発明の第１の実施の形態における水素生成器（改質部）の構成図であ
る。
【００２８】
図１において、１は、都市ガス（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）を原料として燃料電池システムに供給する水素を生成する改質部であり、２は、脱硫装置（図示なし）で処理を行った後の都市ガス（または、ＬＰＧまたは炭化水素系燃料）と水蒸気とからなる原料ガス、３は、ニッケルもしくはルテニウムを主成分とする触媒を充填した触媒層で、この触媒層３で原料ガス２を水蒸気改質反応させることにより、水素と二酸化炭素および一酸化炭素からなる生成ガス４を生成する。この生成反応は７００℃程度の高温で生じる吸熱反応であるため、燃焼装置５により高温の燃焼ガスを供給して原料ガス２と触媒層３を加熱している。改質部１と生成ガス４から一酸化炭素を除去するための変成部（図示なし）や選択酸化部（図示なし）とで水素生成器６を構成している。
【００２９】
燃焼装置５は、で都市ガス７（またはＬＰＧ）や燃料電池から排出されるオフガス８（未反応水素ガス）、または都市ガス７（またはＬＰＧ）とオフガス８を混合して、燃料ガス９としてディストリビュータ１０から噴出し、空気噴出部１１の周囲から空気１２を供給することにより、火炎１３を形成し燃焼を行う。円管状のディストリビュータ１０の先端には、燃料ガス９を噴出する複数個のノズル１４がディストリビュータ１０の円周方向に設けられ、燃料ガス９を放射状に噴出する構成としている。空気噴出部１１は、複数個の空気噴出孔１５を空気噴出部１１の側面に略直角に設けている。空気噴出部１１は、ディストリビュータ１０を中心として、火炎１３の出口方向に徐々に拡大するようにカップ状に燃焼室１６を形成し、燃焼用の空気１２を燃焼室１６内に供給する構成としている。
【００３０】
空気噴出孔１５は、上下方向の配列を千鳥状に設けている。ディストリビュータ１０のノズル１４は、空気噴出部１１の空気噴出孔１５の最下段に設ける空気噴出孔１７とほぼ対向する位置になるように配置している。また、空気噴出部１１の底部には複数個の下部空気噴出孔１８を設け、ディストリビュータ１０の軸方向と平行方向に空気１２の一部を噴出する構成としている。
【００３１】
１９は、空気１２を供給する空気室で、空気噴出部１１の周囲を囲む形で通路を構成している。 空気室１９の上流には、送風ダクト２０を介して送風手段２１が設けられている。送風手段２１は、空気１２を供給する送風機で構成され、羽根車には高圧を出せるターボファンやラジアルファン等を用い、それをモータで回転させるようにしている。制御部２２により送風手段２１のコントロールを行うようにしている。
【００３２】
２３は、燃焼装置５によって生じる火炎１３が触媒容器２４に直接触れることを避け、さらに燃焼ガス２５の流路を規定するための燃焼筒である。燃焼ガス２５は、触媒容器２４の周囲に沿って流れ、改質器１の外部に排出される。
【００３３】
２６は、ディストリビュータ１０の中央に、ディストリビュータ１０を貫通するように設ける挿入通路で、挿入通路２６は、ディストリビュータ１０とは、隔離して構成され、燃料ガス９が進入することはない。２７は、挿入通路２６内に挿入する着火用の電極で、耐熱性のカンタル線やエスイット線で構成している。電極２７の周囲は、絶縁用の絶縁碍子２８で被覆されている。絶縁碍子２８は、耐熱性のアルミナ、シリカ等のセラミック材で形成し、その表面は、ガラス成分からなる釉薬が塗布されている。電極２７の先端は、燃焼室１６に臨み、ディストリビュータ１０の天板２９に火花放電が飛ぶように、位置決めを行っている。電極２７の火花放電の動作は、制御器２２によりコントロールしている。
【００３４】
３０は、炎検知手段で、耐熱性のカンタル線やエスイット線でフレームロッドを構成し、火炎１３の有無を検知している。炎検知手段３０の周囲は、絶縁用の絶縁碍子３１で被
覆されている。絶縁碍子３１は、耐熱性のアルミナ、シリカ等のセラミック材で形成し、その表面は、ガラス成分からなる釉薬が塗布されている。炎検知手段３０の先端は、燃焼室１６に臨み、曲率をもって屈曲し、空気噴出部１１の内壁に沿って、所定の間隙を有しながら、火炎１３中に臨むように位置を決められている。炎検知手段３０の装着は、空気噴出部１１の上部に設ける燃焼筒２３の下部の一部を拡管して設ける空間３２から炎検知手段３０の先端を延長して、空気噴出部１１の内壁に沿って臨ませている。制御部２２の指示により、炎検知手段３０に交流もしくは直流の電圧を印加して、火炎１３中のイオン電流を検知している。炎検知手段３０のデータは、電圧値または電流値として判定を行っている。炎検知手段３０の動作は、制御器２２によりコントロールしている。
【００３５】
３３は、触媒容器２４の周囲に設けられた排ガス通路で、燃焼ガス２５が触媒容器２４に沿って流れるように改質器１の上方に出口３４を設け、燃焼ガス２５を改質器１の外部に燃焼排ガス３５として排出している。出口３４には、筒状の排気ダクト３６が連接されている。この排気ダクト３６の他方は、熱交換器（図示無し）に連結し、燃焼排ガス３５の熱を回収し、熱効率の低下を防止している。
【００３６】
３７は、排気ダクト３６の途中に設けたＣＯセンサで、排気ダクト３６に臨まされた検知部分に燃焼排ガス３５の一部を取り込んで、成分を直接測定している。ＣＯセンサ３７は、制御器２２によりコントロールしている。
【００３７】
ここで、ＣＯセンサ３７の構成を図２（ａ）、（ｂ）により説明する。図２（ａ）はＣＯセンサの回路図を示しており、ＣＯセンサ３７は、ＣＯ検知素子３８と温度補償素子３９と２個の抵抗素子４０，４１がブリッジ回路に接続され、ＣＯ検知素子３８と抵抗素子４０との接続部と、温度補償素子３９と抵抗素子４１との接続部との間に直流電源Ｅが供給され、電流が流れることで高温（２００〜４００℃程度）に加熱される。ＣＯ検知素子３８と温度補償素子３９は、白金線にアルミナ担体を構成しており、ＣＯ検知素子では、アルミナ担体と酸化触媒（例えば、白金や酸化スズ等）を焼結し、その表面に接触する未燃ガスが触媒作用によって燃焼するようになっている。このとき、温度補償素子３９は、アルミナ担体にアルミナとガラスの混合物を焼結していて接触燃焼しないようにしているため、ＣＯ検知素子３８と温度補償素子３９の素子温度に差が生じる。白金線は、温度により抵抗値が変化するので、燃焼排ガス中のＣＯ濃度が大になるほど、ＣＯ検知素子３８と温度補償素子３９の抵抗値の差が大となる。これにより、燃焼排ガス３５中のＣＯ濃度に応じた出力値Ｖが、ブリッジ回路における、ＣＯ検知素子３８と温度補償素子３９との接続部と抵抗素子４０，４１の接続部から出力される。
【００３８】
図２（ｂ）はＣＯセンサの一部切り欠き斜視図であり、ＣＯセンサは、金属製（例えば、ステンレス等）のケース４２内にＣＯ検知素子３８と温度補償素子３９を収納し、ケース４２の一部に開口した燃焼排ガス３５の取り入れ口４３から流入する燃焼排ガス３５の一部を受けてＣＯ濃度の検知を行う。取り入れ口４３には、メッシュ状の蓋が取り付けられ、ゴミ、水滴等の進入を防止している。ＣＯ検知素子３８と温度補償素子３９のケース４２内での固定は、耐熱性のある樹脂材料（例えば、フェノール樹脂等）で構成する台座４４を設け、そこで白金線を支えるようにしてＣＯ検知素子３８と温度補償素子３９を空中に露出するように配置している。ＣＯ検知素子３８と温度補償素子３９の間には、台座４４から仕切り部４５を立設して、ＣＯ検知素子３８と温度補償素子３９の周囲に燃焼排ガス３５の同一条件の流れが並行に流れるようにしている。台座４４や仕切り部４５は、白金線の絶縁を行い、形状の精度を向上させるために樹脂材料で構成している。
【００３９】
また、図１において、ＣＯセンサ３７は、ＣＯ量が所定の閾値を超えて燃焼状態が不良と判定できた時に燃料ガス９の供給を停止し、燃焼装置５を停止させる指示を行うようにしている。ＣＯセンサ３７は、排気ダクト３６に装着するときにその先端の検知部分を排
気ダクト３６に挿入し、信号や電源の接続部分は、外部に露出し放熱を促進して温度上昇を防止している。ＣＯセンサ３７の排気ダクト３６への装着は、ＣＯセンサ３７のケース４２の一部と排気ダクト３６の外周との間にパッキン４６（例えば、耐熱性のテフロン（登録商標）等の樹脂で構成する）を挟み込み、ベルト（図示なし）等で固定するようにしている。
【００４０】
４７は、排気ダクト３６の途中に連通する空気供給部で、送風手段２１から送風管４８を介して新鮮空気４９を排気ダクト３６内に導入している。空気供給部４７は、排気ダクト３６のＣＯセンサ３７装着部分の上流（燃焼排ガス３５の流れに対して上流であり、例えば、燃焼排ガス３５が上昇する流れのときは、ＣＯセンサ３７の下方に設けることになる）に設けている。送風管４８の途中には、開閉弁５０が設けられている。
【００４１】
制御器２２により、ＣＯセンサ３７のクリーニング動作を行うときは、燃焼装置５の燃焼動作中に、開閉弁５０を開放し、新鮮空気４９を排気ダクト３６内に導入し、排気ダクト３６中に流通する燃焼排ガス３５を新鮮空気４９で排除し、ＣＯセンサ３７の周囲に燃焼排ガス３５が流入しないようにしている。開閉弁５０は、電動式のバルブまたはダンパーで構成している。制御器２２は、ＣＯセンサ３７のクリーニング動作を燃焼装置５の連続燃焼時間の積算時間から一定時間ごとに行うか、または、日々の定刻ごとにきめられた時間ごとに行うかインプットされている。ＣＯセンサ３７のクリーニングは、ＣＯ検知素子３８と抵抗素子４０との接続部と、温度補償素子３９と抵抗素子４１との接続部との間に直流電源Ｅが供給され、電流が流れることで高温（２００〜４００℃程度）に加熱されている状態を更に電流を増加させ高温（４５０〜６００℃）にすることで、ＣＯセンサのＣＯ検知素子３８や温度補償素子３９の付着物や水分を除去するようにしている。
【００４２】
５１は、触媒層３の温度を検知する温度検知部で、水素生成器６を作動しているときは、
制御部２２が、この温度検知部５１により、触媒層３の温度を一定に維持するように燃焼装置５の能力のコントロールを行っている。温度検知部５１は、サーミスタやサーモカップルで構成している。温度検知部５１は、触媒層３の密閉性を保つために触媒層３の触媒容器２４の外壁の一部の温度を測定するようにしている。
【００４３】
５２は、断熱材で、改質部１の放熱を減少させ、熱効率を向上させるために改質部１の周囲に設けている。断熱材５２は、グラスウールやセラミック繊維等の耐熱材料で構成している。
【００４４】
以上のように構成された水素生成器６について、以下その動作、作用を説明する。
【００４５】
まず、水素生成器６の起動時は、制御部２２により送風手段２１を作動し、燃焼用の空気１２を送風する。空気１２は、送風ダクト２０を通り空気室１９に流入し、空気噴出部１１の空気噴出孔１５から燃焼室１６に供給される。ここで、ディストリビュータ１０のノズル１４から燃焼速度や流量の異なる都市ガス７（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）の燃料ガス９を噴出すると、このディストリビュータ１０から放射状に噴出された燃料ガス９と略対向する最下段の空気噴出孔１７から供給された空気１２とが衝突し混合する。この時、ディストリビュータ１０の中央に、ディストリビュータ１０を貫通するように設ける挿入通路２６から燃焼室１６に臨ませた電極２７により、火花放電が行なわれ、燃料ガス９に着火が行なわれる。燃料ガス９は空気噴出部１１の開口部方向へ流れて行くが、空気噴出部１１の形状を図示したようにカップ状としているため、燃料ガス９の流路断面積が連続的に拡大し、それによって燃料ガス９の流速が減少し、その流速が都市ガス７の燃焼速度と同等またはそれ以下となった場所で、部分的な予混合の火炎１３を生じて燃焼する。この燃焼により改質器１の触媒層３を加熱し、水蒸気改質反応を促進し生成ガス
４を発生させる。
【００４６】
また、燃料電池システムの発電時は、水素生成器６から燃料電池（図示なし）に供給された生成ガス４の残りとして排出されるオフガス８（未反応水素ガス）を燃料ガス９として使用し、改質器１の触媒層３を加熱し、水蒸気改質反応を促進していく。
【００４７】
このとき、ＣＯセンサ３７で燃焼排ガス３５中のＣＯ濃度を連続測定し、火炎１３の状態を評価する。例えば、送風手段２１が排気閉塞や給気閉塞により火炎１３が空気不足になりＣＯを発生すると、ＣＯセンサ３７で検知してその信号を制御器２２に送る。制御部２２では、その信号が所定の値（例えばＪＩＳ等で規定されるＣＯの最大排出量に相当する閾値の信号）を超える時は、燃焼装置５の燃焼状態を不良と判定し、燃焼装置５を停止させる指示を行う。また、制御部２２は、水素生成器６や燃料電池システムに対しても停止動作の指示を行うようにしている。また、気温の低下や燃料ガス９の供給不良による供給量の減少により、火炎１３が空気過剰になりＣＯを発生しても、同じようにＣＯセンサ３７の信号の評価を行い、燃焼状態の判定を行うようにしている。また、炎検知手段３０では、火炎１３のイオン電流を測定し、電圧値または電流値として制御部２２により所定のデータ信号が得られているかを判定し、異常があれば燃焼装置５を停止させ安全を確保するようにしている。
【００４８】
燃焼装置５の燃焼動作が継続中に、制御器２２は、所定の積算時間または時刻になると開閉弁５０を開放し、新鮮空気４９を排気ダクト３６内に導入し、排気ダクト３６中に流通する燃焼排ガス３５を新鮮空気４９で排除し、ＣＯセンサ３７の周囲に燃焼排ガス３５が流入しないようにしている。この新鮮空気４９中でＣＯ検知素子３８と抵抗素子４０との接続部と、温度補償素子３９と抵抗素子４１との接続部との間に直流電源Ｅが供給され、電流が流れるが、この電流を増加させ高温（４５０〜６００℃）にすることで、ＣＯセンサのＣＯ検知素子３８や温度補償素子３９の付着物や水分を除去するようにして、ＣＯセンサのクリーニングを燃焼装置５の燃焼動作中に定期的に行い、ＣＯセンサ３７の検知性能を長期間維持するようにしている。
【００４９】
以上のように、本実施の形態においては、水素生成器６の加熱用燃焼装置５の燃焼運転動作を停止することなく、ＣＯセンサ３７のクリーニングを行い、ＣＯセンサ３７の付着物や水分を除去して長期間にわたってＣＯセンサ３７による加熱用燃焼装置５の燃焼不良検知を精度良く行うことができる。
【００５０】
また、燃焼装置５をＣＯセンサ３７のクリーニング動作のために停止する必要がないので、水素生成器６の連続運転が可能となり水素の生成を長期間維持することができる。
【００５１】
また、クリーニング動作を行うときに新鮮空気４９を空気１２から分配するので、送風機の能力を十分に利用して新鮮空気４９を増加し、ＣＯセンサ３７の周囲から燃焼排ガス３５を排除して、不純物の含まれない新鮮空気４９中の酸素によりクリーニングを確実に行うことができる。
【００５２】
また、送風管４８の途中に開閉弁５０を設けて、クリーニング動作以外は、送風管４８を閉止するので、燃焼装置５作動時の燃焼排ガス３５の送風管４８への逆流を防止して燃焼排ガス３５のＣＯ濃度検知精度の低下を防止することができる。
【００５３】
また、ＣＯセンサ３７は、接触燃焼式を採用しているので、燃焼排ガス３５中の水素成分にも感度があるので、オフガス８の燃焼状態が変化して、燃料ガス９中の水素が多量にスリップしても燃焼装置５の燃焼不良として判定し、安全性を確保することができる。
【００５４】
また、火炎１３の有無を炎検知手段３０で判定しているので、急激な燃焼状態の変化による失火を評価でき、ＣＯセンサ３７の測定の時間遅れを補完して燃焼状態の急変にも対応することができる。
【００５５】
また、燃焼装置５の燃焼排ガス３５の成分検知を行うＣＯセンサ３７と、このＣＯセンサ３７の信号から燃焼装置５の燃焼状態が不良と判定できた時に燃焼装置５を停止させる制御部２２を備えたので、燃焼用の空気１２の変動や燃料ガス９の変動により火炎１３が燃焼不良になった時に、ＣＯセンサ３７により燃焼排ガス３５の成分を直接測定することにより、燃焼不良状態が判定できるので、精度良く燃焼装置５を停止し、水素生成器６（燃料電池システム）の安全性を確保することができる。
【００５６】
また、燃料ガス９を周囲方向に噴出するディストリビュータ１０と、このディストリビュータ１０を囲むように周囲から中央方向に空気１２を噴出する空気噴出部１１を設けたので、燃料ガス９と空気１２の混合を促進し、火炎１３を短炎化し、水素生成器６の小型化を行うことができる。
【００５７】
また、燃料ガス９と空気１２が混合を促進するためにノズル１４と最下段の空気噴出孔１７を略対向して配置しているので、この部分では燃焼速度が速く燃焼しやすい水素が空気と十分に混合し、火炎１３は常に安定した状態を維持し、燃焼排ガス３５の特性を向上できる。
【００５８】
また、下部空気噴出孔１８を介して空気１２を燃料ガス９に対して下方から交差する位置から噴出するので、燃料ガス９と空気１２の混合をより良好にすることができる。この空気１２は、単にガスの混合を良くするのみではなく、燃焼ガス９の流量に対して空気１２の流量が相対的に過剰に供給した場合でも火炎１３を保つ作用が認められ、燃焼の安定化に大きな効果を有している。
【００５９】
また、ディストリビュータ１０のノズル１４から都市ガス７（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）や燃料電池より戻るオフガス８の異なる燃料を噴出できるので、構成が簡単になりコストを低減することができる。
【００６０】
また、ディストリビュータ１０からは常に都市ガス７（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）またはオフガス８が噴出するので、ディストリビュータ１０が冷却され、火炎１３で過熱されず、長期間の使用に耐えることができる。
【００６１】
なお、ＣＯセンサ３７で検知してその信号を制御部２２に送り、制御部２２では、その信号が所定の値（例えばＪＩＳ等で規定されるＣＯの最大排出量に相当する信号による閾値）を超える時は、燃焼装置５の燃焼状態を不良と判定し、燃焼装置５を停止させる指示を行うが、制御部２２により、ＣＯセンサ３７の信号が所定の値よりも低い値で、送風手段２１をコントロールして（例えば、所定の値よりも低いＣＯの値でも空気１２を増加させてＣＯ濃度を低減し、ＣＯ濃度が上昇するごとにこの動作を繰り返す）、送風手段２１の能力の限界になった時にＣＯセンサ３７が前記の所定の値を超える場合は、燃焼装置５を停止するようにすることも可能である。
また、空気供給部４７は、ＣＯセンサ３７のクリーニング動作の終了後にＣＯセンサ３７のゼロ点補正を行うためにＣＯセンサ３７の周囲に空気を供給し、燃焼排ガス３５を排除するようにしている。
【００６２】
以上のように構成された水素生成器６について、以下その動作、作用について説明する。
【００６３】
燃焼装置５の燃焼動作中に、ＣＯセンサ３７のゼロ点補正動作を行うときは、送風管４８の途中に設けた開閉弁５０を開放し、送風ダクト２０から空気１２の一部を送風管４８に導入し、排気ダクト３６内のＣＯセンサ３７装着位置の上流から新鮮空気４９として供給し、ＣＯセンサ３７の上流で燃焼排ガス３５の流れを新鮮空気４９で変化させ、ＣＯセンサ３７の周囲から燃焼排ガス３５を除去して行うようにしている。制御器２２では、新鮮空気４９中でのＣＯセンサ３７の出力値をゼロ点として再設定している。
【００６４】
以上のように、本実施の形態においては、ＣＯセンサ３７に燃焼排ガス３５が到達する前に新鮮空気４９でＣＯセンサ３７の周囲を充満するので、新鮮空気４９をベースとしたゼロ点を精度よく再設定でき、ＣＯセンサ３７の長期間の連続使用に対してＣＯセンサ３７の劣化を防止し、長期間にわたってＣＯ濃度検知の精度を維持することができる。
【００６５】
また、クリーニング動作の終了後にＣＯセンサ３７の周囲に新鮮空気４９を供給するので、ＣＯセンサ３７の周囲や内部に残留する残留する燃焼排ガス３５またはクリーニングにより生成する成分を排除してゼロ点補正の精度を向上することができる。
【００６６】
また、空気供給部４７は、排気ダクト３６に送風管４８を連通させる簡素な構成なので、コストアップも低く抑えることができる。
【００６７】
なお、ＣＯセンサ３７のゼロ点補正を行うときに、初期のゼロ点の出力値とその後定期的に行うゼロ点補正のゼロ点出力値の変異を比較するようにすれば、ＣＯセンサ３７の劣化状況が判定でき、変異が所定の値を超えることでＣＯセンサ３７の交換時期を指示することも可能である。
【００６８】
さらに、空気供給部４７は、燃焼装置５の燃焼動作を維持しながら、ＣＯセンサ３７のクリーニング動作を行うときにＣＯセンサ３７の周囲に新鮮空気４９を供給するようにしている。
【００６９】
以上のように構成された水素生成器６について、以下その動作、作用について説明する。燃焼装置５の燃焼動作中にＣＯセンサ３７のクリーニング動作を行うときは、送風管４８の途中に設けた開閉弁５０を開放し、送風ダクト２０から空気１２の一部を送風管４８に導入し、排気ダクト３６内のＣＯセンサ３７装着位置の上流から新鮮空気４９として供給し、ＣＯセンサ３７の上流で燃焼排ガス３５の流れを新鮮空気４９で変化させ、ＣＯセンサ３７の周囲から燃焼排ガス３５を除去して行うようにしている。これにより、燃焼装置５を停止することなく、ＣＯセンサ３７のクリーニング動作をおこなうようにしている。
【００７０】
以上のように、本実施の形態においては、燃焼排ガス３５をＣＯセンサ３７の周囲から排除して、新鮮空気４９によりクリーニング動作を行い、燃焼装置５の燃焼動作中でもＣＯセンサ３７のクリーニング動作を行うことで、燃焼装置５を停止しないで、水素生成器６の連続運転を行うことができる。
【００７１】
また、燃焼装置５をＣＯセンサ３７のクリーニング動作のために停止する必要がないので、水素生成器６の連続運転が可能となり水素の生成を長期間維持することができる。
さらに、図１において、空気供給部４７は、燃焼装置５の送風手段２１により新鮮空気４９の供給を行うようにしている。空気供給部４７は、送風管４８を介して燃焼装置５に送風手段２１を用いて燃焼用の空気１２を供給する送風ダクト２０の途中から分岐し、排気ダクト３６に連結している。
以上のように構成された水素生成器６について、以下その動作、作用について説明する。
【００７２】
燃焼装置５の燃焼動作中にＣＯセンサのクリーニング動作を行うときは、送風管４８の途中に設けた開閉弁５０を開放し、送風ダクト２０から空気１２の一部を送風管４８に供給し、この送風管４８を介して排気ダクト３６に新鮮空気４９を導入し、ＣＯセンサ３７の周囲から燃焼排ガス３５を排除している。この時、送風手段２１は、制御部２２により、燃焼装置５の燃焼動作に必要な空気１２に加えて、新鮮空気４９を送るように送風手段２１のコントロールを行うようにしている。
以上のように、本実施の形態においては、空気供給部４７は、燃焼装置５の送風手段２１により新鮮空気４９の供給を行うことにより、燃焼装置５の既存の構成部品である送風手段２１で、新鮮空気４９の供給を行うことができるので、構成も簡単で新たなコストアップを防止することができる。
【００７３】
また、燃焼装置５の送風手段２１を用いるので、送風圧力や送風量の能力に余力があり、空気供給部４７に所定の新鮮空気４９を導入することができる。
【００７４】
（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における水素生成器６を示す部分断面図である。
【００７５】
図３において、空気供給部４７は、排気ダクト３６にＣＯセンサ３７を臨ませるために設けた挿入通路５３内に新鮮空気４９を供給し、燃焼排ガス３５をＣＯセンサ３７の周囲から排除するようにしている。ＣＯセンサ３７の取り付けは、挿入通路５３の取り付け部５４にパッキン５５（例えば、耐熱性のテフロン（登録商標）等の樹脂を使用している）を介してＣＯセンサ３７をビス等で固定するようにしている。挿入通路５３は、ＣＯセンサ３７の装着時にその組み立て性の向上のため設けている。
【００７６】
以上のように構成された水素生成器６について、以下その動作、作用について説明する。
【００７７】
燃焼装置５の燃焼動作中にＣＯセンサ３７のクリーニング動作を行うときは、送風管４８の途中に設けた開閉弁５０を開放し、送風ダクト２０から空気１２の一部を送風管４８に供給し、この送風管４８を介して排気ダクト３６に設けた挿入通路５３内に新鮮空気４９を供給し、挿入通路５３に侵入する高温の燃焼排ガス３５を排除することで挿入通路５３内のＣＯセンサ３７の周囲を新鮮空気で充満し、クリーニング動作を行うようにしている。
【００７８】
以上のように、本実施の形態においては、新鮮空気４９により挿入通路５３内の燃焼排ガス３５を排気ダクト３６に押し出すことで、ＣＯセンサ３７の周囲に新鮮空気４９を充満させ、ＣＯセンサ３７のクリーニング動作を確実に行うので、ことができる
挿入通路５３に侵入する燃焼排ガス３５を排除するので、ＣＯセンサ３７の劣化を防止し、長期間にわたってＣＯ濃度検知の精度を維持することができる。
【００７９】
（実施の形態３）
図４は、本発明の第３の実施の形態における水素生成器６を示す部分断面図である。
【００８０】
図４において、空気供給部４７は、排気ダクト３６にＣＯセンサ３７を臨ませ、燃焼排ガス３５の一部を取り込むためにＣＯセンサ３７の周囲に設けたセンサキャップ５６に新鮮空気４９を供給し、ＣＯセンサ３７のクリーニング動作を行うようにしている。センサキャップ５６は、ＣＯセンサ３７に燃焼排ガス３５の一部を取り込むときにその流速を押さえ、均一な流れを形成するために設けている。センサキャップ５６は、挿入通路５３にパッキン５５を介してＣＯセンサ３７と友締めにより固定するようにしている。
【００８１】
以上のように構成された水素生成器６について、以下その動作、作用について説明する。
【００８２】
燃焼装置５の燃焼動作中にＣＯセンサ３７のクリーニング動作を行うときは、送風管４８の途中に設けた開閉弁５０を開放し、送風ダクト２０から空気１２の一部を送風管４８に供給し、この送風管４８を介して挿入通路５３内に設けたセンサキャップ５６内に新鮮空気４９を供給し、センサキャップ５６内に侵入する燃焼排ガス３５を排気ダクトに押し出すことで、センサキャップ５６内のＣＯセンサ３７の周囲に新鮮空気４９を充満させるようにしてクリーニング動作を確実に行うようにしている。
【００８３】
以上のように、本実施の形態においては、センサキャップ５６内に新鮮空気４９を供給するので、短時間で新鮮空気４９によりＣＯセンサ３７の周囲を新鮮空気４９で置換し、確実にＣＯセンサ３７のクリーニング動作を行うことができる。
【００８４】
また、センサキャップ５６内に残る燃焼排ガス３５を新鮮空気４９で定期的に置換するので、ＣＯセンサ３７の周囲を定期的に掃除して、ＣＯ濃度検知のばらつきを低減することができる。
【００８５】
（実施の形態４）
図５は、本発明の第４の実施の形態における水素生成器６を示す断面図である。
【００８６】
図５において、空気供給部４７は、独立した供給空気送風手段５７により新鮮空気４９の供給を行うようにしている。供給空気送風手段５７は、新鮮空気４９を導入する送風機で構成され、羽根車には高圧を出せるターボファンやラジアルファン等を用い、それをモータで回転させるようにしている。制御部２２により供給空気送風手段５７のコントロールを行うようにしている。
【００８７】
以上のように構成された水素生成器６について、以下その動作、作用について説明する。
【００８８】
燃焼装置５の燃焼動作中にＣＯセンサのクリーニング動作を行うときは、供給空気送風手段５７により、新鮮空気４９を空気供給部４７から送風管４８を介して排気ダクト３６内に供給している。制御部２２は、供給空気供給手段５７をオンオフするような簡単なコントロールで一定の状態に維持するようにしている。
【００８９】
以上のように、本実施の形態においては、空気供給部４７は、独立した供給空気送風手段５７により新鮮空気４９の供給を行うことにより、一定の空気量で新鮮空気４９を維持できるので供給空気送風手段５７を構成や制御方法で簡素化することができる。
【００９０】
また、空気供給部４７に対して、単独で新鮮空気４９の供給を行うので、故障した時に水素生成器６の他の部分に影響を与えないで交換のメンテナンス等を行うことができる。
【００９１】
なお、供給空気供給手段５７を送風機で構成するとあるが、高圧を出せるポンプやブースターを使用することも可能である。
【００９２】
なお、燃焼装置５の燃焼動作中にクリーニング動作を停止しているときは、送風管４８に燃焼排ガス３５が逆流しないように、送風管４８の途中に開閉弁５０を設け、送風管４８を閉止することも可能である。
【００９３】
なお、燃焼装置５の燃焼動作中にクリーニング動作を停止しているときは、送風管４８
に燃焼排ガス３５が逆流しないように、ＣＯセンサ３７のＣＯ検知に影響を与えないような量の新鮮空気４９を送風管４８から排気ダクト３６に導入することも可能である。
【００９４】
（実施の形態５）
図６は、本発明の第５の実施の形態における水素生成器６を示す断面図である。
【００９５】
図６において、空気供給部４７は、水素生成器６の選択酸化部５８の選択酸化空気供給手段５９により、選択酸化用空気６１の一部から新鮮空気４９の供給を行うようにしている。水素生成器６は、改質部１と生成ガス４から一酸化炭素を除去するための変成部６０や選択酸化部５８とで構成している。選択酸化空気供給手段５９は、この選択酸化部５８に選択酸化用空気６１を供給して生成ガス４中のＣＯ（一酸化炭素を酸化してその濃度を低下させている）を除去している。
選択酸化部５８と選択酸化空気供給手段５９は、選択酸化空気供給管６２で連通している。
選択酸化空気供給管６２の途中に選択酸化空気弁６３が設けられている。選択酸化空気弁６３は、電動式のバルブやダンパーで構成している。選択酸化空気弁６３と選択酸化空気供給手段５９の途中の選択酸化空気供給管６２から送風管４８が分岐され、空気供給部４７に連結されている。この構成により、選択酸化供給手段５９から新鮮空気４９を空気供給部４７に送るようにしている。選択酸化供給手段５９は、選択酸化用空気６１を供給するために供給圧力が取れるポンプまたはブースターまたは送風機等で構成している。
【００９６】
以上のように構成された水素生成器６について、以下その動作、作用について説明する。
【００９７】
燃焼装置５の燃焼動作中にＣＯセンサ３７のクリーニング動作を行うときは、制御部２２の指示により、送風管４８の途中に設けた開閉弁５０を開放し、選択酸化空気供給手段５９により選択酸化空気供給管６２と送風管４８を介して、新鮮空気４９を空気供給部４７から排気ダクト３６内に導入して、ＣＯセンサ３７の周囲の燃焼排ガス３５を排除する。この時、選択酸化空気供給手段５９は、制御部２２により、選択酸化用空気６１に加えて、新鮮空気４９を送るように選択酸化空気供給手段５９のコントロールを行うようにしている。
【００９８】
燃焼装置５の燃焼作動中にＣＯセンサ３７のクリーニング動作を停止しているときは、選択酸化空気弁６３を開放して選択酸化用空気６１を選択酸化部５８に供給する。このとき、送風管４８の途中に設けた開閉弁５０を閉止し、燃焼排ガス３５が送風管４８に逆流しないようにしている。以後、燃料電池システムにより発電が行われる間、選択酸化空気供給手段５９により、選択酸化用空気６１を供給するようにしている。
【００９９】
以上のように、本実施の形態においては、空気供給部４７は、水素生成器６の選択酸化部５８の選択酸化空気供給手段５９により新鮮空気４９の導入を行うことにより、燃料電池システムの既存の構成部品で新鮮空気４９の供給を行うことができるので、新たなコストアップを防止することができる。
【０１００】
また、選択酸化空気供給手段５９により、一定の圧力で所定の空気量の新鮮空気４９を供給維持できるので、構成や制御方法で簡素化することができる。
（実施の形態６）
図７は、本発明の第６の実施の形態における水素生成器のシステム図を示す。
【０１０１】
図７において、空気供給部４７は、選択酸化部５８の冷却用空気６５の一部から新鮮空気４９の供給を行うようにしている。供給空気送風手段６６は、空気弁６４を介して選択
酸化部５８の冷却用空気６５の供給を行うようにしている。空気弁６４は、電動式のバルブやダンパーで構成している。供給空気送風手段６６と空気供給部４７を連通する送風管４８の途中に新鮮空気供給管６７を分岐している。この新鮮空気供給管６７を分岐している地点と空気供給部４７の間の送風管４８に開閉弁５０を設けている。新鮮空気供給管６７の他方は、選択酸化部５８の周囲に設ける冷却空気通路６８に連通している。この冷却空気通路６８と送風管４８の間の新鮮空気供給管６７に空気弁６４を設けている。また、選択酸化部５８の温度を所定の温度範囲に保つために、制御部２２により空気弁６４を開閉して冷却用空気６５の供給をコントロールしている。供給空気送風手段６６は、冷却用空気６５を供給するために供給圧力が取れるポンプまたはブースターまたは送風機等で構成している。６９は、選択酸化部５８の温度検知部で、熱電対またはサーミスタで構成している。
【０１０２】
以上のように構成された水素生成器６について、以下その動作、作用について説明する。
【０１０３】
燃焼装置５の燃焼動作中にＣＯセンサ３７のクリーニング動作を行うときは、制御部２２の指示により、開閉弁５０を開放して、供給空気送風手段６６により送風管４８を介して、新鮮空気４９を空気供給部４７から排気ダクト３６内に導入して、ＣＯセンサ３７の周囲から燃焼排ガス３５を排除している。
【０１０４】
燃焼装置５が燃焼動作している時は、制御部２２では、選択酸化部５８の温度を温度検知部６９で測定し、温度が所定の範囲を越えたときに、空気弁６４を開放し冷却用空気６５を冷却空気通路６８に供給するようにしている。以後、燃料電池システムにより発電が行われる間、供給空気送風手段６６により、冷却用空気６５を供給するようにしている。また、冷却用空気６５は、選択酸化部５８の温度が低下したときは、空気弁６４を閉止し、空気弁６５を開閉することを繰り返すか供給空気送風手段６６をオンオフして、選択酸化部５８の温度を一定の範囲に保つようにしている。
【０１０５】
空気弁６４が閉止していても供給空気送風手段６６により、新鮮空気供給管６７を介して空気供給部４７に新鮮空気４９を供給している。
【０１０６】
以上のように、本実施の形態においては、空気供給部４７は、選択酸化部５８の冷却用空気６５の供給を行う供給空気送風手段６６により、新鮮空気４９の供給を行うことにより、燃料電池システムの既存構成部品使用して共通化することができるので、新たなコストアップを防止することができる。
【０１０７】
また、供給空気送風手段６６は、燃焼装置５の作動中は、選択酸化部５８の冷却用空気６７の供給のみを行うので一定の空気を供給するという簡単なコントロールが可能であり、
空気供給部４７に新鮮空気４９を供給するときも容易に行うことができる。
【０１０８】
また、冷却用空気６５は、選択酸化部５８の温度により供給をコントロールされるので、空気弁６４の開閉または供給空気送風手段６６のオンオフという簡素化された構成で行うことができる。
（実施の形態７）
図８は、本発明の第７の実施の形態における水素生成器のシステム図を示す。
【０１０９】
図８において、空気供給部４７は、燃料電池のカソード７０にカソード空気７１を供給するカソード空気供給手段７２により新鮮空気４９の供給を行うようにしている。カソード空気用供給手段７２は、送風機で構成され、羽根車には高圧を出せるターボファンやラ
ジアルファン等を用い、それをモータで回転させるようにしている。制御部２２によりカソード空気用供給手段７２のコントロールを行うようにしている。カソード空気供給手段７２は、カソード空気供給管７３を介してカソード７１の入口７４に連通している。このカソード空気供給管７３の途中から送風管４８を分岐し、カソード空気７１の一部を新鮮空気４９として空気供給部４７から排気ダクト３６内に導入して、ＣＯセンサ３７の周囲の燃焼排ガス３５を排除している。送風管４８の分岐した部分とカソード７０の入口７４との間のカソード空気供給管７３の途中に空気開閉弁７５を設けて、カソード７０でカソード空気７１を必要とする以外は、空気開閉弁７５を閉止してカソード７０を密閉状態に保つようにしている。カソード空気供給管７３から送風管４８を分岐する地点と空気供給部４７の間に、開閉弁５０を設け、燃焼装置５が燃焼動作し、ＣＯセンサ３７のクリーニング動作を行わないときは、開閉弁５０を閉止し、カソード空気７１が空気供給部４７から流出しないようにしている。
【０１１０】
以上のように構成された水素生成器６について、以下その動作、作用について説明する。
【０１１１】
燃焼装置５の燃焼動作中に、ＣＯセンサ３７のクリーニング動作を行うときは、制御部２２の指示により、開閉弁５０を開放して、カソード空気供給手段７２により送風管４８を介して、新鮮空気４９を空気供給部４７から排気ダクト３６内に供給して、ＣＯセンサ３７の周囲の燃焼排ガス３５を排除している。制御部２２では、カソード７０にカソード空気７１を供給するときは、空気開閉弁７５を開放するようにしている。カソード７０にカソード空気７１が必要ない時は、空気開閉弁７５を閉止している。燃焼装置５が作動している時は、カソード空気供給手段７２によりカソード空気７１を連続して供給し、ＣＯセンサ３７のクリーニング動作を行わないときは、送風管４８の開閉弁５０を閉止している。
【０１１２】
以上のように、本実施の形態においては、空気供給部４７は、燃料電池システムの既存の構成部品であるカソード空気供給手段７２で、新鮮空気４９の供給を行うことができるので、構成も簡単で新たなコストアップを防止することができる。
【０１１３】
また、カソード空気７１の一部を空気供給管７３に送るので、熱交換器（図示なし）で加熱した新鮮空気４９を供給することになり、新鮮空気４９による燃焼排ガス３５中の水蒸気の結露を軽減して、ＣＯセンサ３７の水蒸気によるＣＯ濃度検知不良を防止することができる。
（実施の形態８）
図９は、本発明の第８の実施の形態における水素生成器のシステム図を示す。
【０１１４】
図９において、空気供給部４７は、燃料電池のパージガス７６の置換空気供給手段７７により新鮮空気４９の供給を行うようにしている。置換空気供給手段７７は、パージガス７６を置換空気７８で押し出すために供給圧力が取れるポンプまたはブースターまたは送風機等で構成している。置換空気供給手段７７は、カソード空気供給管７３の途中から分岐する置換空気供給管７９によりカソード７０の入口７４と連通している。これにより、置換空気供給手段７７に供給される置換空気７８によりカソード７０内のパージガス７６を押し出し、カソード７０内を置換空気７８で満たすようにしている。置換空気供給管７９の途中に置換空気弁８０を設け、燃料電池システムの発電前や発電終了後に行うカソード７０のパージガス７６の排出処理時に開放している。それ以外の時は、置換空気弁８０を閉止している。この置換空気弁８０と置換空気供給手段７７の間の置換空気供給管７９から送風管４８を分岐し、置換空気７８の一部を新鮮空気４９として空気供給部４７から排気ダクト３６内に供給して、ＣＯセンサ３７の周囲から燃焼排ガス３５を排除するようにしている。置換空気供給管７９から送風管４８を分岐する地点と空気供給部４７の間に
開閉弁５０を設けている。この開閉弁５０と置換空気弁８０は、電動式のバルブやダンパーで構成している。
【０１１５】
以上のように構成された水素生成器６について、以下その動作、作用について説明する。
【０１１６】
燃焼装置５の燃焼動作中に、ＣＯセンサ３７のクリーニング動作を行うときは、制御部２２の指示により、送風管４７の開閉弁５０を開放し、置換空気供給手段７７により送風管４７を介して、新鮮空気４９を空気供給部４７から排気ダクト３６内に導入して、ＣＯセンサ３７の周囲から燃焼排ガス３５を排除している。
【０１１７】
制御部２２では、燃料電池システムの発電前や発電終了後に行うカソード７０のパージガス７６の排出処理時に置換空気弁８０を開放し、置換空気７８をカソード７０に供給している。それ以外の時は、置換空気弁８０を閉止し、ＣＯセンサ３７のクリーニング動作と同時に行わないようにしている。
【０１１８】
以上のように、本実施の形態においては、空気供給部４７は、カソード７０のパージガス７６の置換空気供給手段７７により供給空気４９の供給を行うので、燃料電池システムの既存の構成部品である置換空気供給手段７７を共用化することで、新たなコストアップを防止することができる。
【０１１９】
また、置換空気供給手段７８は、燃料電池のカソード７０のパージガス７６の排出処理だけに使用し、燃料電池の発電中は作動していないので、空気供給部４７から新鮮空気４９の供給を行うことで、有効な活用を図ることができる。
【０１２０】
（実施の形態９）
図１０は、本発明の第９の実施の形態における水素生成器６を示す断面図である。
図１０において、空気供給部４７は、燃焼装置５のポストパージ時に、ＣＯセンサ３７の周囲に新鮮空気４９を供給するようにして、水素生成器６を冷却するときに排気される高温の排気空気８１を空気供給部４７から供給する新鮮空気４９で冷却している。制御器２２により、改質部１の温度検知部５２が所定の温度に低下するまで新鮮空気４９の供給を行うようにしている。
以上のように構成された水素生成器６について、以下その動作、作用について説明する。
【０１２１】
制御部２２により、燃焼装置５を停止し水素生成器６のポストパージ動作に入る前に送風管４８の途中に設けた開閉弁５０を開放し、送風ダクト２０から空気１２の一部を分配して新鮮空気４９として排気ダクト３６に供給する。このとき、改質器１に設けた触媒層３の温度検知部５２によりポストパージ中の触媒層３の温度をモニターし、触媒層３が所定の温度（水素生成器６を停止するときは、触媒層を高温のまま放置すると触媒層３に炭素析出して触媒が劣化するので、急速に１００〜１５０℃程度まで冷却する必要がある）になるまで、ポストパージ動作を続け、この間、排気ダクト３６に排出する高温の排気空気８１を空気導入部４７から導入する新鮮空気４９で希釈し、冷却し、ＣＯセンサ３７の温度上昇を防止している。
以上のように、本実施の形態においては、空気導入部４７は、燃焼装置５のポストパージ時に、ＣＯセンサ３７の周囲に新鮮空気４９を供給するようにして、水素生成器６を冷却するときに排気される高温の排気空気８１を冷却し、ＣＯセンサ３７が高温の雰囲気に置かれることを防止してＣＯセンサ３７の劣化を防止し、長期間にわたってＣＯ濃度検知の精度を維持することができる。
また、既存の温度検知部５２を応用して冷却空気４９導入のタイミングを容易にコントロールすることができ、新たな温度検知部品の追加というコストアップ要因を防止すること
ができる。
（実施の形態１０）
図１１は、本発明の第１０の実施の形態における燃料電池システムを示す全体構成図である。
図１１において、空気供給部４７により、ＣＯセンサ３７のクリーニング動作を行うために、ＣＯセンサ３７の周囲に新鮮空気４９を導入する水素生成器６を燃料電池システム８２に搭載するようにしている。燃料電池システム８２は、高分子電解質型燃料電池８３や給湯装置（図示無し）等で構成している。水素生成器は実施の形態１〜５に示すいずれかのものを用いることができる。
【０１２２】
以上のように構成された水素生成器６について、以下その動作、作用について説明する。
【０１２３】
燃焼装置５の燃焼作動中に、ＣＯセンサ３７のクリーニング動作を行うときは、制御部２２の指示により、送風管４７の開閉弁５０を開放し、新鮮空気４９を空気導入部４７から排気ダクト３６内に導入して、ＣＯセンサ３７の周囲から燃焼排ガス３５を排除し、ＣＯセンサ３７のクリーニング動作を確実に行うようにしている。
以上のように、本実施の形態においては、燃料電池システム８２に搭載するようにしたことにより、水素生成器６の加熱用燃焼装置５の燃焼運転動作を停止することなく、ＣＯセンサ３７のクリーニング動作を行い、ＣＯセンサ３７の付着物や水分を除去するので、燃料電池システムを長期間にわたって連続運転してもＣＯセンサによる加熱用燃焼装置の燃焼不良検知を長期間に精度良く行うことができ、水素生成器６の燃焼排ガス中のＣＯ濃度が上昇した時に、燃料電池システムの停止処理を確実に行うができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
以上のように、本発明にかかる水素生成器は、加熱用燃焼装置のＣＯセンサの周囲に空気供給部から新鮮空気を導入し、燃焼装置の燃焼動作中にＣＯセンサのクリーニング動作を行い、長期間にわたって燃焼不良検知を精度良く行うことができるので、給湯機や暖房機の熱源にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明の実施の形態１における水素生成器の構成図
【図２】（ａ）本発明の水素生成器におけるＣＯセンサの回路図（ｂ）同、ＣＯセンサの一部切り欠き斜視図
【図３】本発明の実施の形態２における水素生成器の部分断面図
【図４】本発明の実施の形態３における水素生成器の構成図
【図５】本発明の実施の形態４における水素生成器の構成図
【図６】本発明の実施の形態５における水素生成器の構成図
【図７】本発明の実施の形態６における水素生成器のシステム図
【図８】本発明の実施の形態７における水素生成器のシステム図
【図９】本発明の実施の形態８における水素生成器のシステム図
【図１０】本発明の実施の形態９における水素生成器のシステム図
【図１１】本発明の実施の形態１０における燃料電池システムの構成図
【符号の説明】
【０１２６】
１  改質部
４  生成ガス
５  燃焼装置
６  水素生成器
３５  燃焼排ガス
３７  ＣＯセンサ
４７  空気供給部
４８  送風管
４９  新鮮空気
５０  開閉弁
【図１】
0004830528.tif 000002
【図２】
0004830528.tif 000003
【図３】
0004830528.tif 000004
【図４】
0004830528.tif 000005
【図５】
0004830528.tif 000006
【図６】
0004830528.tif 000007
【図７】
0004830528.tif 000008
【図８】
0004830528.tif 000009
【図９】
0004830528.tif 000010
【図１０】
0004830528.tif 000011
【図１１】
0004830528.tif 000012