(57)【要約】【課題】燃料電池の水素生成器の改質効率を低下させないで燃焼装置の正確な火炎の検知を行うこと。【解決手段】燃料を噴出するディストリビュータ９と、前記燃料に空気１１を供給する空気噴出部１０と、前記ディストリビュータ９と空気噴出部１０とで構成する燃焼室１５と、この燃焼室１５に臨まされた炎検知手段２９を備え、前記炎検知手段１５は、供給される燃料の種類ごとに閾値を変化させて炎検知を行うことにより、火炎１２の検知を行う時に燃料ごとに正確な炎検知の判定を行い、炭化水素の濃度等に左右されないので、余分な燃料を追加せずに燃料電池から排出されるオフガス７（未反応水素ガス）のみで燃焼を行い、燃料電池に必要な未反応水素ガスを得るための改質効率を向上することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を噴出するディストリビュータと、前記燃料に空気を供給する空気噴出部と、前記ディストリビュータと前記空気噴出部とで構成する燃焼室と、この燃焼室に臨むように設けられた炎検知手段とを備え、前記炎検知手段は、供給される燃料の種類ごとに閾値を変化させて炎検知を行う燃焼装置。
【請求項２】
燃料は、都市ガス、またはＬＰＧ、または燃料電池から排出されるオフガス（未反応水素ガス）、または都市ガスやＬＰＧとオフガスを混合したガス体とした請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
炎検知手段は、フレームロッドにより火炎の電圧値または電流値を検知して燃焼状態を評価する請求項１または２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
炎検知手段は、燃料が都市ガスまたはＬＰＧから燃料電池より排出されるオフガスに切り替わるときに所定の時間だけ閾値を解除する請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃焼装置。
【請求項５】
炎検知手段のデータを評価し、異常があれば所定のデータが得られるように空気供給手段に指示を与える制御部を備えた請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃焼装置。
【請求項６】
燃料が定格よりも少なく供給されたときに、燃料の流量にあわせて炎検知手段の閾値を変化させて炎検知を行う請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃焼装置。
【請求項７】
炎検知手段のデータを評価し、初期設定値との差が所定の値よりも大きくなるときは、燃焼装置を停止するように指示を与える制御部を備えた請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃焼装置。
【請求項８】
炭化水素系原料の改質反応により水素を含む改質ガスを生成する水素生成器に搭載した請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正確な火炎の検知を行うようにした燃料電池の水素生成器の加熱に使用する燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の燃焼装置は、火炎の検知にフレームロッド方式を用いている。フレームロッド方式による火炎の検知は、フレームロッドに交流電圧を印加して、火炎の整流作用によって生じた直流電流を取り出して判定を行っている。この整流作用は、燃料中の炭化水素がイオン化されることによるので、燃料中に炭化水素がない場合や燃料中の炭化水素の濃度が低い場合には、判定に必要な電流が流れない場合がある。この時は、燃料電池から排出される低カロリーガス（オフガス（未反応水素ガス））に高カロリーガス（原燃料）を混合させて供給し、火炎中のイオンの作用を増大し整流作用を安定させて、フレームロッド方式の火炎検知を正確に行うようにしているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２０１０４６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、低カロリーガス（オフガス（未反応水素ガス））に高カロリーガス（原燃料）を混合させるので、水素生成器を同じように加熱するのに燃料消費量が増加して水素生成器の効率を低下させるという課題を有していた。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、水素生成器の効率を低下させないで、火炎の検知を行うようにした燃焼装置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】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の燃焼装置は、燃料を噴出するディストリビュータと、前記燃料に空気を供給する空気噴出部と、前記ディストリビュータと空気噴出部とで構成する燃焼室と、この燃焼室に臨まされた炎検知手段を備え、前記炎検知手段は、供給される燃料の種類ごとに閾値を変化させて炎検知を行うようにしたものである。
【０００６】
これによって、火炎の検知を行う時に燃料ごとに正確な炎検知の判定を行い、炭化水素の濃度等に左右されないで余分な燃料を追加せず、燃料電池から排出されるオフガス（未反応水素ガス）のみで燃焼を行い、水素生成器を加熱でき、燃料電池に必要な未反応水素ガスを得るための改質効率を向上できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の燃焼装置は、燃料電池に必要な未反応水素ガスを得るための改質効率を低下させないで、火炎の検知を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、燃料を噴出するディストリビュータと、前記燃料に空気を供給する空気噴出部と、前記ディストリビュータと空気噴出部とで構成する燃焼室と、この燃焼室に臨まされた炎検知手段を備え、前記炎検知手段は、供給される燃料の種類ごとに閾値を変化させて炎検知を行うようにしたことにより、それぞれの燃料により炭化水素の濃度等が変化し、火炎の形成する位置が変化しても、燃料ごとの電圧値（電流値）の検出範囲に合わせて閾値を決めているので、電圧値上昇のための特別な成分設定の必要が無くなり、燃料電池に必要な未反応水素ガスを得るために余分な燃料消費を行わないで、水素生成器の改質効率を向上できる。
【０００９】
第２の発明は、特に、燃料は、都市ガス、またはＬＰＧ、または燃料電池から排出されるオフガス（未反応水素ガス）または都市ガスやＬＰＧとオフガスを混合したガス体としたことにより、燃料電池の水素生成器を加熱する燃料として炭化水素系の燃料ガスと燃料電池から排出されるオフガスを同一のディストリビュータから噴出し、同一の燃焼室に火炎を形成し炎検知を行うことになり、燃焼装置の構成が簡単になり、低コストの燃焼装置を提供することができる。
【００１０】
第３の発明は、特に、炎検知手段は、フレームロッドにより火炎の電圧値または電流値を検知して燃焼状態を評価するようにしたことにより、構成が簡単で燃焼機器に多く使用され、低コストの炎検知手段を用いることになり、低コストの燃焼装置を提供することができる。
【００１１】
第４の発明は、特に、炎検知手段は、燃料が都市ガスまたはＬＰＧから燃料電池より排出されるオフガスに切り替わるときに所定の時間だけ閾値を解除するようにしたことにより、オフガスに切り替わるときの燃料の不均一な成分の供給による不安定な火炎の検知を一時停止することになり、フレームロッドの一時的な誤動作を防止することができる。
【００１２】
第５の発明は、特に、炎検知手段のデータを評価して、異常があれば所定のデータに戻るように空気供給手段に指示を与える制御部を備えたことにより、本来の燃料流量と空気量により形成する火炎から得られる電圧値または電流値が大きくはずれている場合は、空気供給手段を可変して燃料に対する空気比を調節して所定の電圧値または電流値に戻す動作を行うことになり、燃焼状態を常に安定した状態に保つことができる。
【００１３】
第６の発明は、特に、燃料が定格よりも少なく供給されたときに、燃料の流量にあわせて炎検知手段の閾値を変化させて炎検知を行うようにしたことにより、燃料を少なく供給することで火炎の形成状態が変化して火炎検知手段の検知データが変動しても検知が可能となり、燃料の少ない燃焼でも燃焼状態を常に安定した状態に保つことができる。
【００１４】
第７の発明は、特に、炎検知手段のデータを評価して、初期設定値との差が所定の値よりも大きくなるときは、燃焼装置を停止するように指示を与える制御部を備えたことにより、本来の燃料流量と空気量により形成する火炎から得られる電圧値（電流値）が大きくはずれている場合は、火炎の形成に異常が発生したとして燃焼装置を緊急停止することになり、燃焼装置の各部の破損や劣化による能力低下を把握して、燃焼装置による危険な状態の発生を防止することができる。
【００１５】
第８の発明は、特に、炭化水素系原料の改質反応により水素を含むオフガスを生成する水素生成器に搭載するようにしたことにより、燃料ごとの電圧値（電流値）の検出範囲に合わせて閾値を決めているので、火炎の検知を行う時に燃料ごとに正確な炎検知の判定を行い、電圧値または電流値の上昇のために余分な燃料の追加の必要が無くなり、燃料電池に必要な未反応水素ガスを得るための水素生成器の改質効率を向上できる。
【００１６】
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。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における燃料電池に用いられる水素生成器の全体構成図である。また、図２は、本発明の実施の形態１における燃焼装置の部分断面図である。また、図３は、本発明の実施の形態１における燃焼装置を下流側から見た構造図である。また図４は、本発明の実施の形態１における炎検知手段の電圧値を示す線図である。
【００１８】
図１、図２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発電装置に供給する水素を生成する水素生成器であり、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。
【００１９】
５は、燃焼装置で都市ガス６（天然ガス）や燃料電池から排出されるオフガス７（未反応水素ガス）、または都市ガス６とオフガス７を混合して、燃料ガス８としてディストリビュータ９から噴出し、空気噴出部１０の周囲から空気１１を供給することにより、火炎１２を形成し燃焼を行う。円管状のディストリビュータ９の先端には、燃料ガス８を噴出する複数個のノズル１３がディストリビュータ９の円周方向に設けられ、燃料ガス８を放射状に噴出する構成としている。空気噴出部１０は、複数個の空気噴出孔１４を空気噴出部１０の側面に略直角に設けている。空気噴出部１０は、ディストリビュータ９を中心として、火炎１２の出口方向に徐々に拡大するようにカップ状に燃焼室１５を形成し、燃焼用の空気１１を燃焼室１５内に供給する構成としている。空気噴出孔１４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９のノズル１３は、空気噴出部１０の空気噴出孔１４の最下段に設ける空気噴出孔１６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１０の底部には複数個の下部空気噴出孔１７を設け、ディストリビュータ９の軸方向と平行方向に空気１１の一部を噴出する構成としている。
【００２０】
１８は、空気１１を供給する空気室で、空気噴出部１０の周囲を囲む形で通路を構成している。 空気室１８の上流には、送風ダクト１９を介して送風手段２０が設けられている。送風手段２０は、空気１１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２１により送風手段２０のコントロールを行うようにしている。
【００２１】
２２は、燃焼装置５によって生じる火炎１２が触媒容器２３に直接触れることを避け、さらに燃焼ガス２４の流路を規定するための燃焼筒である。燃焼ガス２４は、触媒容器２３の周囲に沿って流れ、水素生成器１の外部に排出される。
【００２２】
２５は、ディストリビュータ９の中央に、ディストリビュータ９を貫通するように設ける挿入通路で、挿入通路２５は、ディストリビュータ９とは、隔離して構成され、燃料ガス８が進入することはない。２６は、挿入通路２５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２６の周囲は、絶縁用の絶縁碍子２７で被覆されている。絶縁碍子２７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２６の先端は、燃焼室１５に臨み、ディストリビュータ９の天板２８に火花放電が飛ぶように、位置決めを行っている。
【００２３】
２９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ている。炎検知手段２９の周囲は、絶縁用の絶縁碍子３０で被覆されている。絶縁碍子３０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２９の先端は、燃焼室１５に臨み、曲率をもって屈曲し、空気噴出部１０の内壁に沿って、所定の間隙を有しながら、火炎１２中に臨むように位置を決められている。炎検知手段２９の装着は、空気噴出部１０の上部に設ける燃焼筒３１の下部の一部を拡管して設ける空間３２から炎検知手段２９の先端を延長して、空気噴出部１０の内壁に沿って臨ませている。制御部２１の指示により、炎検知手段２９に交流もしくは直流の電圧を印加して、火炎中のイオン電流を検知している。炎検知手段２９のデータは、電圧値ま０たは電流値として判定を行っている。また、燃焼装置５の一部よりグランド線３３を引き出している。
【００２４】
図３において、ディストリビュータ９のみはノズル１３の位置をわかりやすくするために、ノズル１３の位置の断面を図示している。図中、中心部から周囲方向への放射状の矢印Ａはノズル１３から噴出される燃料ガス８の噴出方向を表わし、また逆に中心方向への矢印Ｂは空気噴出孔１４のうち破線Ｃで示した最下段の空気噴出孔１６から噴出される空気１１の噴出方向を表わしている。このように、本発明では燃料ガス８の噴出方向と空気１１の噴出方向が直線上に位置するように構成している。更に、本発明では下部空気噴出孔１７から噴出される空気１１が上記燃料ガス８の噴出方向の矢印Ａに交差する位置に下部空気噴出孔１７を配置している。
【００２５】
図４において、都市ガス６（１３ＡまたはＬＰＧ）と燃料電池から排出されるオフガス７（未反応水素ガス）で燃焼を行い、炎検知を行うと、燃料の種類により電圧値の大きさが異なり、都市ガス６とオフガス７では、電圧の判定範囲（閾値）を変化させる必要があることがわかる。
【００２６】
以上のように構成された燃焼装置について、以下その動作、作用を説明する。まず、燃焼装置５を始動する時は、制御部２１により送風手段２０を作動し、燃焼用の空気１１を送風する。空気１１は、送風ダクト１９を通り空気室１８に流入し、空気噴出部１０の空気噴出孔１４から燃焼室１５に供給される。ここで、ディストリビュータ９のノズル１３から燃焼速度や流量の異なる都市ガス６（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）やオフガス７の燃料ガス８を噴出すると、このディストリビュータ９から放射状に噴出された燃料ガス８と略対向する最下段の空気噴出孔１６から供給された空気１１とが衝突し混合する。この時、ディストリビュータ９の中央に、ディストリビュータ９を貫通するように設ける挿入通路２５から燃焼室１５に臨ませた電極２６により、火花放電が行なわれ、燃料ガス８に着火が行なわれる。燃料ガス８は空気噴出部１０の開口部方向へ流れて行くが、空気噴出部１０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８の流路断面積が連続的に拡大し、それによって燃料ガス８の流速が減少し、その流速が都市ガス６やオフガス７の燃焼速度と同等またはそれ以下となった場所で、部分的な予混合火炎１２を生じて燃焼する。この燃焼により水素生成器１の触媒層３を加熱していく。
【００２７】
ここで、始動から所定の時間は燃料ガス８として都市ガス６（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）を供給して燃焼を行う。炎検知手段２９により、火炎１２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２１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している。都市ガス６は、燃料中に炭化水素が多いので、イオン電流が多く流れ、電圧値または電流値が大きく測定できる。また、水素生成器１が充分に加熱され、原料ガス２からオフガス７が発生すると燃料電池装置（図示なし）により発電を開始し、発電に使用されないオフガス７の残りを燃料ガス８として供給し燃焼を行う。オフガス７は、その成分の主体が水素のため炭化水素の濃度が少ないので、イオン電流が減少し電圧値または電流値が小さく測定できる。制御部２１は、都市ガス６からオフガス７に燃料ガス８が切り替わるときに炎検知手段２９の安定燃焼を判定するための電圧値または電流値の閾値を変化させて、例えばオフガス７は、都市ガス６よりも電圧値または電流値を小さい値の範囲で、安定燃焼の範囲を設定し、閾値を設定して、燃焼状態を監視している。制御部２１は、火炎検知手段２９の検知データが閾値を越えるときは、火炎１２が異常になったとして、燃焼装置５を停止するか、送風手段２０を作動し火炎１２の空気比を変化させて、火炎検知手段２９の検知データが閾値内に戻る指示を行うようにしている。
【００２８】
以上のように、本実施の形態においては、燃料を噴出するディストリビュータ９と、前記燃料に空気を供給する空気噴出部１０と、前記ディストリビュータ９と空気噴出部１０とで構成する燃焼室１５と、この燃焼室１５に臨まされた炎検知手段２９を備え、炎検知手段２９は、供給される燃料の種類ごとに閾値を変化させて炎検知を行うようにしたことにより、それぞれの燃料により炭化水素の濃度等が変化し、火炎１２の形成する位置が変化しても、燃料ごとの電圧値（電流値）の検出範囲に合わせて閾値を決めているので、電圧値（電流値）上昇のための特別な成分設定の必要が無くなり、燃料電池に必要な未反応水素ガスを得るために余分な燃料（炭化水素系の燃料）の消費を行わないで、水素生成器の改質効率を向上できる。
【００２９】
また、本実施の形態では、燃料ガス８を周囲方向に噴出するディストリビュータ９と、このディストリビュータ９を囲むように周囲から中央方向に空気１１を噴出する空気噴出部１０を設けたことにより、燃料ガス８と空気１１の混合を促進し、火炎１２を短炎化し、燃焼装置５の小型化を行うことができる。
【００３０】
また、燃料ガス８と空気１１が混合を促進するためにノズル１３と最下段の空気噴出孔１６を略対向して配置しているため、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１２は常に安定して存在することができる。
【００３１】
また、下部空気噴出孔１７を介して空気１１を燃料ガス８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８と空気１１の混合をより良好にすることができる。この空気１１は、単にガスの混合を良くするのみではなく、燃焼ガス８の流量に対して空気１１の流量が相対的に過剰に供給した場合でも火炎１２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。
【００３２】
また、ディストリビュータ９のノズル１３から都市ガス６（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）や燃料電池発電装置より戻るオフガス７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、またディストリビュータ９からは常に都市ガス６（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）またはオフガス７が噴出するので、ディストリビュータ９が冷却され、火炎１２で過熱されず、長期間の使用に耐えることができる。
【００３３】
（実施の形態２）
図１、図２は、本発明の実施の形態２における燃焼装置を示す断面図である。図１、図２において、燃料を噴出するディストリビュータ９と、前記燃料に空気１１を供給する空気噴出部１０と、前記ディストリビュータ９と空気噴出部１０とで構成する燃焼室１５と、この燃焼室１５に臨まされた炎検知手段２９を備え、燃料は、都市ガス６（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）、または燃料電池から排出されるオフガス７（未反応水素ガス）、または都市ガス６（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）とオフガス７を混合したガス体として、ディストリビュータ９から噴出する構成にしている。
【００３４】
以上のように構成された燃焼装置について、以下その動作、作用について説明する。
【００３５】
まず、都市ガス６（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）または燃料電池から排出されるオフガス７（未反応水素ガス）または都市ガス６（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）とオフガス７を混合したガス体が、燃料電池の水素生成器を加熱する燃焼装置５の燃料として同一のディストリビュータ９のノズル１３から噴出し、同一の燃焼室１５に火炎１２を形成し、炎検知手段２９によりその火炎１２の炎電圧（または電流）の測定を行うようにしている。
【００３６】
以上のように、本実施の形態においては、都市ガス６（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）または燃料電池から排出されるオフガス７（未反応水素ガス）または都市ガス６（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）とオフガス７を混合したガス体を同一のディストリビュータ９のノズル１３から噴出し、同一の燃焼室１５に火炎１２を形成し炎検知を行うことになり、燃焼装置５の構成が簡単になり、低コストの燃焼装置５を提供することができる。
【００３７】
また、燃料ガス８を同一のディストリビュータ９から噴出することで、ディストリビュータ９からは常に都市ガス６（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）またはオフガス７が噴出するので、ディストリビュータ９が冷却され、火炎１２で過熱されず、長期間の使用に耐えることができる。
【００３８】
（実施の形態３）
図１、図２は、本発明の実施の形態３における燃焼装置を示す断面図である。図１、図２において、炎検知手段２９は、フレームロッドの先端を燃焼室１５に臨ませ、曲率をもって屈曲し、空気噴出部１０の内壁に沿って、所定の間隙を有しながら、火炎１２中に臨むように位置を決められ、火炎１２の電圧値または電流値を検知して燃焼状態を評価するようにしている。
【００３９】
以上のように構成された燃焼装置について、以下その動作、作用について説明する。
【００４０】
火炎１２が形成され、フレームロッドに交流または直流の電圧を印加するとイオン電流が流れ、電圧値または電流値として取り出し、その電圧値（電流値）の大きさで火炎１２の燃焼状態を判定するようにしている。
【００４１】
また、燃料の種類により電圧値（電流値）の定常値が異なるので、その判定する電圧値（電流値）の範囲も異なり、それぞれの燃料に合わせた閾値を設定して、燃焼状態を正確に把握するようにしている。
【００４２】
以上のように、本実施例においては、構成が簡単で燃焼機器に多く使用され信頼性のあるフレームロッドを炎検知手段２９に用いるので、低コストの燃焼装置５を提供することができる。
【００４３】
（実施の形態４）
図１、図２は、本発明の実施の形態４における燃焼装置を示す断面図である。図１、図２において、炎検知手段２９は、燃料が都市ガス６（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）または燃料電池から排出されるオフガス７（未反応水素ガス）または都市ガス６（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）とオフガス７を混合した燃料ガス８に切り替わるときに所定の時間だけ閾値を解除するように構成している。
【００４４】
以上のように構成された燃焼装置について、以下その動作、作用について説明する。
【００４５】
まず、燃料電池の始動時には、水素生成器１の加熱のために燃焼装置５に燃料の都市ガス６（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）が送られ炎検知手段２９により火炎１２の燃焼状態を監視している。その後燃料電池の発電が開始され、燃焼装置５の燃料をオフガス７に切り替えるときに残留している都市ガスと６とオフガス７の成分が混合して不均一な成分の燃料として供給される。このため不安定な火炎１２が形成され、炎検知手段２９のデータは、ばらつきが大きくなり、安定しないので、炎検知を一時停止することにより、オフガス７による火炎１２が安定する時間の経過後、炎検知を再開して炎検知手段２９により火炎１２の燃焼状態を監視するようにしている。
【００４６】
以上のように、本実施の形態においては、燃料が都市ガス６（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）から燃料電池から排出されるオフガス７（未反応水素ガス）または都市ガス６（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）とオフガス７を混合した燃料ガス８に切り替わるときに所定の時間だけ炎検知手段２９の閾値を解除するので、フレームロッドの一時的な誤動作を防止することができる。
【００４７】
また、本実施の形態では炎検知手段２９の閾値を解除している時間内に、電極２６からディストリビュータ９の天板２８に火花放電が飛ぶようにすることにより、炎検知手段２９の監視が行われない時間帯に火炎１２が失火しないようにすることができ、安定した燃焼状態を持続することもできる。
【００４８】
（実施の形態５）
図１、２は、本発明の実施の形態５における燃焼装置を示す断面図である。図５は、本発明の実施の形態５における炎検知手段の電圧値を示す線図である。図１、図２、図５において、炎検知手段２９のデータを評価して、異常があれば所定のデータが得られる設定に戻すように空気供給手段２０に指示を与える制御部２１を備えた構成にしている。
【００４９】
以上のように構成された燃焼装置について、以下その動作、作用について説明する。
【００５０】
まず、火炎１２から得られる炎検知手段２９のデータを評価して、制御部２１より指示する燃料供給手段（図示なし、この場合は、ガバナやブースターを示す）と空気供給手段２０のそれぞれの燃料ガス８と空気１１の所定量で得られるデータ（制御部２１に記憶されている定常時の安定な燃焼状態の領域を示すデータ）と比較して異常があれば、制御部２１により空気供給手段２０に指示を行う。例えば、図５のように、オフガスの燃焼時のフレームロッド電圧を示す。図５において、制御部２１に記憶されている所定のデータよりも電圧値（電流値）が低く、外れている場合は、空気供給手段２０を作動して空気１１を増加させ、電圧値（電流値）がさらに低下すれば、火炎１２が空気過剰であると判定し、空気供給手段２０の空気１１の供給量を減らし、また電圧値（電流値）が高く、所定のデータに近づく場合は、火炎１２が空気不足であると判定し、空気１１の供給量を増やし、所定の電圧値（電流値）に戻す動作を行い、燃料に対する空気比を調節して燃焼状態を常に安定した状態に保つようにしている。なお、この空気供給手段２０の動作は、空気１１を減少させても可能であるが、その場合は、空気不足側での空気供給手段２０の安定性と燃焼特性の悪化を考慮して精度を向上する必要がある。
【００５１】
以上のように、本実施例においては、炎検知手段２９のデータを評価して、本来の燃料流量と空気量により形成する火炎１２から得られる電圧値（電流値）が大きくはずれている場合は、空気供給手段２０を可変して燃料に対する空気比を調節して所定の電圧値（電流値）戻す動作を行うので、燃焼状態を常に安定した状態に保つことができる。
【００５２】
また、図５のような電圧（電流）の変移曲線は、燃料の種類、燃料の流量当により、それぞれの固有の状態を示すので、それらのデータを制御部２１に記憶することにより、安定した燃焼状態を維持することができる。
【００５３】
（実施の形態６）
図１、２は、本発明の実施の形態６における燃焼装置を示す断面図である。図６は、本発明の実施の形態６における炎検知手段の電圧値を示す線図である。図１、図２、図６において、燃料が定格よりも少なく供給されるときに、燃料の流量にあわせて炎検知手段２９の閾値を変化させて炎検知を行うように構成している。
【００５４】
以上のように構成された燃焼装置について、以下その動作、作用について説明する。
【００５５】
まず、燃料電池の発電量を抑制する運転を行うときは、オフガス７の量も減らし、水素生成器１の加熱量も減らす必要があり、その時、燃焼装置５には、燃料が定格よりも少なく供給され、火炎１２の大きさや形成位置も定格時とは異なる。例えば、図６のように火炎検知手段２９の検知する電圧値（電流値）も低下する。そこで、燃料の減少する流量にあわせて、炎検知手段２９の閾値を電圧値（電流値）の低い領域に変化させて炎検知を行うことにより、燃料を少なく供給する時でも火炎検知手段２９の検知が可能となり、燃料の少ない燃焼でも燃焼状態を常に安定した状態に保つようにしている。
【００５６】
以上のように、本実施の形態においては、燃料が定格よりも少なく供給されたときに、燃料の流量にあわせて炎検知手段２９の閾値を変化させて炎検知を行うようにしたので、火炎検知手段２９の検知が可能となり、燃料の少ない燃焼でも燃焼状態を常に安定した状態に保つことができる。
【００５７】
（実施の形態７）
図１、図２は、本発明の実施の形態７における燃焼装置を示す断面図である。図１、図２において、炎検知手段２９のデータを評価して初期設定値との差が所定の値よりも大きくなるときは、燃焼装置５を停止するように指示を与える制御部２１を備えた構成にしている。
【００５８】
以上のように構成された燃焼装置について、以下その動作、作用について説明する。
【００５９】
まず、制御部２１は、火炎１２から得られる炎検知手段２９のデータを評価して、制御部２１より指示する燃料供給手段（図示なし、この場合は、ガバナやブースターを示す）と空気供給手段２０のそれぞれの燃料ガス８と空気１１の所定量で得られるデータ（制御部２１に記憶されている初期時の炎検知手段のデータ）と比較して、初期設定値との差が所定の値よりも大きくなるときは、燃焼装置５に異常が発生したと判定して、燃焼装置５を停止するようにしている。
【００６０】
以上のように、本実施の形態においては、炎検知手段２９のデータを評価して、初期設定値との差が所定の値よりも大きくなるときは、燃焼装置５を停止するように指示を与える制御部２１を備えたので、火炎１２の形成に異常が発生したとして燃焼装置５を緊急停止することになり、燃焼装置５の各部の破損や劣化による能力低下を把握して、燃焼装置５による危険な状態の発生を防止することができる。
【００６１】
また、初期設定値との差が所定の値よりも大きくなる場合の判定で、ばらつきによる変動との差の判定が困難である場合は、初期設定値との差が時間の経過と共に徐々に大きくなるようなデータの蓄積をもって判定を行えば、より正確に燃焼装置５の寿命の判定を行うことが可能である。
【００６２】
（実施の形態８）
図１は、本発明の実施の形態８における水素生成器１を示す全体構成図である。図１において、燃焼装置５を炭化水素系原料の改質反応により水素を含むオフガス７を生成する水素生成器１に搭載し、燃料ごとの電流値（電圧値）の検出範囲に合わせて閾値を設定構成している。
【００６３】
以上のように構成された燃焼装置について、以下その動作、作用について説明する。
【００６４】
まず、水素生成器１の始動時における都市ガス６（またはＬＰＧまたは炭化水素系燃料）の供給による火炎１２の形成と燃料電池の発電時おけるオフガス７の供給による火炎１２の形成のそれぞれに合わせて、最良燃焼状態に合わせて電圧値（電流値）の閾値を決めて燃料ごとに正確な炎検知の判定を行うようにしている。
【００６５】
以上のように、本実施の形態においては、燃料ごとの電圧値（電流値）の検出範囲に合わせて閾値を決めているので、電圧値（電流値）上昇のための余分な燃料の追加の必要が無くなり、燃料電池に必要な未反応水素ガスを得るための水素生成器１の改質効率を向上できる。
【００６６】
また、本実施の形態では、燃焼装置５を用いた水素生成器１は、発電負荷が変動した際にも安定した火炎１２を形成して、所定の水素量を生成でき燃料電池発電装置の安定した運転を可能とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上のように、本発明にかかる燃焼装置は、燃焼状態の検知を行う時に炭化水素の濃度等燃料の成分に左右されないので、燃料電池から排出されるオフガス（未反応水素ガス）を含めて、種類の異なる燃料の炎検知が可能となるので、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】
【００６８】
【図１】本発明の実施の形態１〜８における燃焼装置の断面図
【図２】本発明の実施の形態１〜７における燃焼装置の断面図
【図３】本発明の実施の形態１における燃焼装置の動作図
【図４】本発明の実施の形態１における炎検知手段の電圧値を示す線図
【図５】本発明の実施の形態５における炎検知手段の電圧値を示す線図
【図６】本発明の実施の形態６における炎検知手段の電圧値を示す線図
【符号の説明】
【００６９】
９  ディストリビュータ
１０  空気噴出部
１５  燃焼室
２９  炎検知手段
【図１】
2005090856.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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