(57)【要約】【課題】バーナの燃焼に関して安全性が確保された燃焼制御装置を提供すること。【解決手段】燃焼室４ａにおいて燃料を燃焼させるバーナ４ｂと、バーナ４ｂに燃料を供給する燃料供給ラインＬ１３４と、温度上昇部２ａと、燃焼室４ａに配置される第１接合点Ｔ１及び温度上昇部２ａに配置される第２接合点Ｔ２とをつなぐ熱電対６と、第２接合点Ｔ２の温度で生じる電圧値が第１接合点Ｔ１の温度で生じる電圧値以下の電圧閾値よりも小さい場合にのみ接点が閉じられ、第２接合点Ｔ２の温度で生じる電圧値が電圧閾値以上の場合にのみ接点が開かれるように構成される有極リレー７と、燃料供給ラインＬ１３４を開閉可能であって、有極リレー７の接点が閉じられた場合に開状態ととなり、有極リレー７の接点が開かれた場合に閉状態となる開閉弁８と、を備える。【選択図】図１
2016058313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
着火により起動され、燃焼室において燃料を燃焼させるバーナと、
前記バーナに燃料を供給する燃料供給ラインと、
前記バーナの起動後に温度が上昇する温度上昇部と、
前記燃焼室に配置される第１接合点と前記温度上昇部に配置される第２接合点とをそれぞれつなぐ２本の金属線を有し、前記第１接合点及び前記第２接合点の温度差により前記第１接合点及び前記第２接合点間に電圧差を生じさせる熱電対と、
前記熱電対における前記２本の金属線いずれかの途中に設けられる有極リレーであって、前記第２接合点の温度で生じる電圧値が前記第１接合点の温度で生じる電圧値以下の電圧閾値よりも小さい場合にのみ接点が閉じられ、前記第２接合点の温度で生じる電圧値が前記電圧閾値以上の場合にのみ接点が開かれるように構成される有極リレーと、
前記燃料供給ラインの途中に設けられ、前記燃料供給ラインを開閉可能な開閉弁であって、前記有極リレーの接点が閉じられた場合に開状態となり、前記有極リレーの接点が開かれた場合に閉状態となる開閉弁と、を備える燃焼制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃焼制御装置を備える燃料電池システムであって、
発電セルとセパレータとが交互に複数積層されて構成される燃料電池スタックを有する燃料電池と、
燃料と水とを反応させて改質ガスを生成する改質器と、
燃料と空気とを反応させて還元性ガスを生成する還元性ガス発生装置と、
起動時において前記還元性ガス発生装置を加温する加温バーナと、
上流側において前記改質器に接続されると共に下流側において前記燃料電池に接続され、前記改質器により生成された改質ガスを前記燃料電池へ向けて流通させる改質ガス供給ラインと、
上流側において前記還元性ガス発生装置に接続されると共に下流側において前記燃料電池に接続され、前記還元性ガス発生装置により生成された還元性ガスを前記燃料電池へ向けて流通させる還元性ガス供給ラインと、を備え、
前記燃焼制御装置における前記バーナは、前記加温バーナであり、
前記燃焼制御装置における前記温度上昇部は、前記バーナの起動後に温度が上昇する前記燃料電池スタックであり、
前記バーナの起動時に、前記熱電対は、前記第２接合点の温度で生じる電圧値が前記電圧閾値よりも小さくなるように構成され、前記バーナの起動後に、前記熱電対は、前記燃料電池スタックの温度が上昇することで、前記第２接合点の温度で生じる電圧値が前記電圧閾値以上になるように構成される、燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１に記載の燃焼制御装置を備えるボイラシステムであって、
前記燃焼室を有するボイラ本体と、
前記ボイラ本体で発生する燃焼ガスを排ガスとして排出する排ガスラインと、を備え、
前記燃焼制御装置における前記温度上昇部は、前記排ガスラインであり、
通常時において、前記熱電対は、前記第２接合点の温度で生じる電圧値が前記電圧閾値よりも小さくなるように構成され、前記排ガスラインの温度が異常な高温時において、前記第２接合点の温度で生じる電圧値が前記電圧閾値以上になるように構成される、ボイラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電対を用いてバーナの燃焼を制御する燃焼制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池と、燃料電池に供給するための還元性ガスを発生させる還元性ガス発生装置と、を備える燃料電池システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の還元性ガス発生装置は、燃料電池のアノードが酸化して劣化することを防止するために、燃料電池を還元雰囲気に保つように、燃料電池に還元性ガスを供給する。還元性ガス発生装置は、燃料電池を起動する際に、還元性ガスを発生させるために燃料ガスを加温するための起動用バーナを有している。
また、ボイラと、ボイラの運転時に燃焼される燃焼用バーナと、を備えるボイラシステムが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−９９２６４号公報
【特許文献２】特開２０１３−７６４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の燃料電池システムにおいては、起動用バーナを燃焼させて燃料ガスを加温するため、起動用バーナの燃焼について安全性が求められる。また、特許文献２に記載のボイラシステムにおいては、ボイラが空焚きになった場合に、燃焼用バーナの燃焼を停止する等の安全性が求められる。
従って、起動用バーナや燃焼用バーナなどのバーナの燃焼に関して、安全性が確保された燃焼制御装置が望まれている。
【０００５】
本発明は、バーナの燃焼に関して安全性が確保された燃焼制御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】
【０００６】
本発明は、着火により起動され、燃焼室において燃料を燃焼させるバーナと、前記バーナに燃料を供給する燃料供給ラインと、前記バーナの起動後に温度が上昇する温度上昇部と、前記燃焼室に配置される第１接合点と前記温度上昇部に配置される第２接合点とをそれぞれつなぐ２本の金属線を有し、前記第１接合点及び前記第２接合点の温度差により前記第１接合点及び前記第２接合点間に電圧差を生じさせる熱電対と、前記熱電対における前記２本の金属線いずれかの途中に設けられる有極リレーであって、前記第２接合点の温度で生じる電圧値が前記第１接合点の温度で生じる電圧値以下の電圧閾値よりも小さい場合にのみ接点が閉じられ、前記第２接合点の温度で生じる電圧値が前記電圧閾値以上の場合にのみ接点が開かれるように構成される有極リレーと、前記燃料供給ラインの途中に設けられ、前記燃料供給ラインを開閉可能な開閉弁であって、前記有極リレーの接点が閉じられた場合に開状態となり、前記有極リレーの接点が開かれた場合に閉状態となる開閉弁と、を備える燃焼制御装置に関する。
【０００７】
また、前記燃焼制御装置を備える燃料電池システムであって、発電セルとセパレータとが交互に複数積層されて構成される燃料電池スタックを有する燃料電池と、燃料と水とを反応させて改質ガスを生成する改質器と、燃料と空気とを反応させて還元性ガスを生成する還元性ガス発生装置と、起動時において前記還元性ガス発生装置を加温する加温バーナと、上流側において前記改質器に接続されると共に下流側において前記燃料電池に接続され、前記改質器により生成された改質ガスを前記燃料電池へ向けて流通させる改質ガス供給ラインと、上流側において前記還元性ガス発生装置に接続されると共に下流側において前記燃料電池に接続され、前記還元性ガス発生装置により生成された還元性ガスを前記燃料電池へ向けて流通させる還元性ガス供給ラインと、を備え、前記燃焼制御装置における前記バーナは、前記加温バーナであり、前記燃焼制御装置における前記温度上昇部は、前記バーナの起動後に温度が上昇する前記燃料電池スタックであり、前記バーナの起動時に、前記熱電対は、前記第２接合点の温度で生じる電圧値が前記電圧閾値よりも小さくなるように構成され、前記バーナの起動後に、前記熱電対は、前記燃料電池スタックの温度が上昇することで、前記第２接合点の温度で生じる電圧値が前記電圧閾値以上になるように構成される、燃料電池システムに関する。
【０００８】
また、前記燃焼制御装置を備えるボイラシステムであって、前記燃焼室を有するボイラ本体と、前記ボイラ本体で発生する燃焼ガスを排ガスとして排出する排ガスラインと、を備え、前記燃焼制御装置における前記温度上昇部は、前記排ガスラインであり、通常時において、前記熱電対は、前記第２接合点の温度で生じる電圧値が前記電圧閾値よりも小さくなるように構成され、前記排ガスラインの温度が異常な高温時において、前記第２接合点の温度で生じる電圧値が前記電圧閾値以上になるように構成される、ボイラシステムに関する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、バーナの燃焼に関して安全性が確保された燃焼制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の燃焼制御装置５を含む第１実施形態の燃料電池システム１を示す概略図である。
【図２】燃焼制御装置５の構成を示す図であって、（ａ）〜（ｃ）は、有極リレー７の動作を説明する図である。
【図３】燃料電池システム１における燃焼制御装置５の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】燃料電池システム１の各動作について、燃焼制御装置５の有極リレー７の主な動作を示す図であって、（ａ）〜（ｃ）は、第１接合点Ｔ１が１０００℃の場合の有極リレー７の動作を説明する図である。
【図５】燃料電池システム１の各動作について、燃焼制御装置５の有極リレー７の主な動作を示す図であって、（ａ）及び（ｂ）は、第１接合点Ｔ１の温度が低下した場合の有極リレー７の動作を説明する図である。
【図６】本発明の燃焼制御装置５Ａを含む第２実施形態のボイラシステム１０を示す概略図である。
【図７】ボイラシステム１０の各動作について、燃焼制御装置５Ａの有極リレー７の主な動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の燃焼制御装置５を含む第１実施形態の燃料電池システム１について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の燃焼制御装置５を含む第１実施形態の燃料電池システム１を示す概略図である。図２は、燃焼制御装置５の構成を示す図であって、（ａ）〜（ｃ）は、有極リレー７の動作を説明する図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態の燃料電池システム１は、燃料電池２と、改質器３と、還元性ガス発生装置４と、燃焼制御装置５と、ファン９と、を備える。また、燃料電池システム１は、空気供給ラインＬ１１０と、水供給ラインＬ１２０と、燃料ガス供給ラインＬ１３０と、改質ガス供給ラインＬ１４０と、還元性ガス供給ラインＬ１５０と、オフガスラインＬ１６０と、を備える。「ライン」とは、流路、経路、管路等の総称である。
【００１３】
空気供給ラインＬ１１０は、上流側供給ラインＬ１１１と、第１下流側供給ラインＬ１１２と、第２下流側供給ラインＬ１１３と、を有する。上流側供給ラインＬ１１１、第１下流側供給ラインＬ１１２及び第２下流側供給ラインＬ１１３には、空気Ａ１が流通する。
【００１４】
上流側供給ラインＬ１１１は、上流側においてファン９に接続されており、下流側において接続部Ｊ１に接続されている。ファン９は、燃料電池２及び還元性ガス発生装置４に空気Ａ１を供給する。上流側供給ラインＬ１１１には、ファン９の駆動により流入する（酸素を含む）空気Ａ１が流通する。
【００１５】
第１下流側供給ラインＬ１１２及び第２下流側供給ラインＬ１１３は、接続部Ｊ１において、上流側供給ラインＬ１１１から分岐されている。
第１下流側供給ラインＬ１１２は、上流側供給ラインＬ１１１に供給された空気Ａ１を還元性ガス発生装置４に向けて供給するラインである。第１下流側供給ラインＬ１１２は、上流側において接続部Ｊ１に接続されており、下流側において還元性ガス発生装置４に接続されている。
【００１６】
第２下流側供給ラインＬ１１３は、上流側供給ラインＬ１１１に供給された空気Ａ１を燃料電池２に向けて供給するラインである。第２下流側供給ラインＬ１１３は、上流側において接続部Ｊ１に接続されており、下流側において燃料電池２に接続されている。
【００１７】
燃料ガス供給ラインＬ１３０は、上流側燃料ガス供給ラインＬ１３１と、第１下流側燃料ガス供給ラインＬ１３２と、第２下流側燃料ガス供給ラインＬ１３３と、燃料供給ラインとしての第３下流側燃料ガス供給ラインＬ１３４と、を有する。上流側燃料ガス供給ラインＬ１３１、第１下流側燃料ガス供給ラインＬ１３２、第２下流側燃料ガス供給ラインＬ１３３及び第３下流側燃料ガス供給ラインＬ１３４には、都市ガス等の燃料ガス（燃料）Ｇ１が流通する。
【００１８】
上流側燃料ガス供給ラインＬ１３１は、上流側において都市ガス等の燃料ガスＧ１の供給源（図示せず）に接続されており、接続部Ｊ２を通り、下流側において接続部Ｊ３に接続されている。
第１下流側燃料ガス供給ラインＬ１３２は、上流側において接続部Ｊ２に接続されており、下流側において改質器３に接続されている。第１下流側燃料ガス供給ラインＬ１３２は、改質器３に燃料ガスＧ１を供給する。
第２下流側燃料ガス供給ラインＬ１３３は、上流側において接続部Ｊ３に接続されており、下流側において還元性ガス発生装置４に接続されている。第２下流側燃料ガス供給ラインＬ１３３は、還元性ガス発生装置４に燃料ガスＧ１を供給する。
第３下流側燃料ガス供給ラインＬ１３４は、上流側において接続部Ｊ３に接続されており、下流側において還元性ガス発生装置４の起動用バーナ４ｂ（後述）に接続されている。第３下流側燃料ガス供給ラインＬ１３４は、起動用バーナ４ｂ（後述）に燃料ガスＧ１を供給する。
【００１９】
改質ガス供給ラインＬ１４０は、上流側において改質器３に接続されており、下流側において燃料電池２に接続されている。改質ガス供給ラインＬ１４０は、改質器３により生成された水素や一酸化炭素、未反応のメタン、未利用の水蒸気などの改質ガスＧ２を燃料電池２へ向けて流通させる。
【００２０】
水供給ラインＬ１２０は、上流側において水Ｗ１の供給源（図示せず）に接続されており、下流側において改質器３に接続されている。水供給ラインＬ１２０には、水Ｗ１が流通する。
【００２１】
還元性ガス供給ラインＬ１５０は、上流側において還元性ガス発生装置４に接続されており、下流側において改質ガス供給ラインＬ１４０の途中の接続部Ｊ４を介して改質ガス供給ラインＬ１４０を経由して燃料電池２に接続されている。還元性ガス供給ラインＬ１５０は、還元性ガス発生装置４により発生（生成）された還元性ガスＧ３を燃料電池２へ向けて流通させる。
【００２２】
オフガスラインＬ１６０は、上流側において燃料電池２に接続されている。オフガスラインＬ１６０は、燃料電池２から排気されるオフガスＧ４（アノードオフガス、カソードオフガス）を流通させるラインである。オフガスラインＬ１６０は、下流側においてオフガスＧ４を燃料電池システム１の外部に排出するラインである。
【００２３】
燃料電池２は、燃料電池であるＳＯＦＣ（固体酸化物型燃料電池）である。燃料電池２は、発電セル（不図示）とセパレータ（不図示）とが交互に複数積層されて構成される温度上昇部としての燃料電池スタック２ａを有している。燃料電池スタック２ａの温度は、燃料電池であるＳＯＦＣが効率よく発電するために、発電中において、５００℃〜１０００℃程度に保たれることが好ましい。燃料電池スタック２ａは、起動用バーナ４ｂの起動後に、温度が上昇する。
【００２４】
燃料電池２には、システムの起動時及びシステムの終了時において、燃料電池２のアノードが酸化して劣化することを防止するために、燃料電池２を還元雰囲気に保つように、還元性ガスＧ３が供給される。
【００２５】
燃料電池２は、システムの起動時において、還元性ガス発生装置４から還元性ガス供給ラインＬ１５０により改質ガス供給ラインＬ１４０の途中の接続部Ｊ４に供給され且つ接続部Ｊ４から改質ガス供給ラインＬ１４０を介して供給される還元性ガスＧ３と、第２下流側供給ラインＬ１１３から供給される空気Ａ１中の酸素と、を反応させることにより、起動される。
【００２６】
燃料電池２は、システムの終了時において、還元性ガス発生装置４から還元性ガス供給ラインＬ１５０により改質ガス供給ラインＬ１４０の途中の接続部Ｊ４に供給され且つ接続部Ｊ４から改質ガス供給ラインＬ１４０を介して供給される還元性ガスＧ３と、第２下流側供給ラインＬ１１３から供給される空気Ａ１中の酸素と、を反応させることにより、終了される。
【００２７】
また、燃料電池２は、システムの起動後の通常運転中において、改質器３から改質ガス供給ラインＬ１４０を介して供給される改質ガスＧ２中の水素と、第２下流側供給ラインＬ１１３から供給される空気Ａ１中の酸素と、を反応させることにより、発電を行う。燃料電池２において発電を行うときの温度である運転温度は、５００℃〜１０００℃と高温である。燃料電池２によって発電された電気は、パワーコンディショナ（図示せず）を介してＤＣ／ＡＣコンバータ（図示せず）に送られ、ＡＣ電圧に変換される。燃料電池２は、オフガスラインＬ１６０を介して、オフガスＧ４（アノードオフガス、カソードオフガス）を排出する。
【００２８】
改質器３には、燃料ガス供給ラインＬ１３０を介して燃料ガスＧ１が供給されると共に、水供給ラインＬ１２０を介して水Ｗ１が供給される。改質器３は、燃料ガスＧ１と水Ｗ１とを反応させて水素を含む改質ガスＧ２を生成する。改質器３によって生成された水素を含む改質ガスＧ２は、改質ガス供給ラインＬ１４０を介して燃料電池２へ供給される。
【００２９】
還元性ガス発生装置４は、燃料電池２へ供給するための還元性ガスＧ３を発生（生成）させる装置である。還元性ガス発生装置４は、燃焼室４ａと、燃焼室４ａに配置される起動用バーナ（バーナ、加温バーナ）４ｂと、を有する。還元性ガス発生装置４は、起動用バーナ４ｂが燃焼室４ａにおいて燃料ガスＧ１を燃焼させることで、燃料ガスＧ１と空気Ａ１とを反応させて還元性ガスＧ３を発生させて、発生させた還元性ガスＧ３を、還元性ガス供給ラインＬ１５０及び改質ガス供給ラインＬ１４０を介して、燃料電池２へ供給する。起動用バーナ４ｂは、着火により起動される。起動用バーナ４ｂは、燃焼室４ａを加温する加温バーナとしても機能し、起動時において、還元性ガス発生装置４を加温する。
【００３０】
燃焼制御装置５は、図１及び図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、熱電対６と、有極リレー７と、開閉弁としての燃料供給開閉弁８と、を有する。
【００３１】
熱電対６は、２本の金属線６１，６２を有する。２本の金属線６１，６２は、それぞれ、異なる材料の金属線で構成される。２本の金属線６１，６２は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、それぞれの端部同士が、燃焼室４ａに配置される第１接合点Ｔ１と、燃料電池２の燃料電池スタック２ａに配置される第２接合点Ｔ２とを、それぞれつなぐ。詳細には、２本の金属線のうちの一方の金属線６１の一端部は、第１接合点Ｔ１において、２本の金属線のうちの他方の金属線６２の一端部と接続されている。２本の金属線６１，６２のうちの一方の金属線６１の他端部は、第２接合点Ｔ２において、２本の金属線６１，６２のうちの他方の金属線６２の他端部と接続されている。
【００３２】
第１接合点Ｔ１は、燃焼室４ａに配置されることにより、燃焼室４ａに配置される起動用バーナ４ｂの温度を感知する。第２接合点Ｔ２は、燃料電池２の燃料電池スタック２ａに取り付けられることにより、燃料電池スタック２ａの温度を感知する。これにより、２本の金属線６１，６２は、第１接合点Ｔ１及び第２接合点Ｔ２の温度差により第１接合点Ｔ１及び第２接合点Ｔ２間に電圧差を生じさせる。
【００３３】
有極リレー７は、熱電対６における２本の金属線６１，６２いずれかの途中に設けられる。本実施形態においては、有極リレー７は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、金属線６１の途中に設けられる。本実施形態においては、有極リレー７は、極性を有しており、第１接合点Ｔ１側がマイナス極（−）となり、第２接合点Ｔ２側がプラス極（＋）になるように配置されている。
【００３４】
第１接合点Ｔ１及び第２接合点Ｔ２の温度差で生じる電圧差により、有極リレー７は、印加電圧の方向について、正極性、逆極性又は平衡状態を有している。有極リレー７の印加電圧の方向により、有極リレー７の接点が開閉される。
【００３５】
有極リレー７の印加電圧が正極性を有している場合とは、有極リレー７における保持電圧（例えば、定格電圧の２０％）を考慮した上で、図２（ａ）に示すように、金属線６２において電流が第１接合点Ｔ１から第２接合点Ｔ２に向かう方向に流れる場合であって、有極リレー７において、プラス極（＋）から有極リレー７の内部を通りマイナス極（−）へ向かう方向へ電流が流れる場合をいう。
【００３６】
有極リレー７の印加電圧の方向が正極性の場合において、有極リレー７は、保持電圧を有しており、第２接合点Ｔ２の温度で生じる電圧値Ｖ２が第１電圧閾値ＶＳ１（電圧閾値）よりも小さい場合にのみ接点が閉じられるように構成される。本実施形態においては、第１電圧閾値ＶＳ１は、第１接合点Ｔ１の温度で生じる電圧値Ｖ１から、有極リレー７の保持電圧（例えば、定格電圧の２０％）の分だけ低い電圧値であって、第１接合点Ｔ１の温度で生じる電圧値Ｖ１以下の電圧値である。
【００３７】
例えば、図２（ａ）に示すように、第１接合点Ｔ１の温度は、１０００℃であり、第２接合点Ｔ２の温度は、２５℃（常温）である。ここで、有極リレー７の第１電圧閾値ＶＳ１は、有極リレー７が保持電圧（例えば、定格電圧の２０％）を有しているため、第１接合点Ｔ１の温度（１０００℃）で生じる電圧値Ｖ１以下の温度（例えば８００℃（第１接合点Ｔ１の温度１０００℃の８０％））で生じる電圧値に設定される。ここでは、第２接合点Ｔ２の温度（２５℃）で生じる電圧値Ｖ２は、第１電圧閾値ＶＳ１よりも小さいため、有極リレー７の接点は閉じられる。
【００３８】
また、有極リレー７の印加電圧が逆極性を有している場合とは、有極リレー７における保持電圧（例えば、定格電圧の２０％）を考慮した上で、図２（ｂ）に示すように、金属線６２において電流が第２接合点Ｔ２から第１接合点Ｔ１に向かう方向に流れる場合であって、有極リレー７において、マイナス極（−）から有極リレー７の内部を通りプラス極（＋）へ向かう方向へ電流（逆電流）が流れる場合をいう。
【００３９】
有極リレー７の印加電圧の方向が逆極性の場合において、有極リレー７は、保持電圧を有しており、第２接合点Ｔ２の温度で生じる電圧値Ｖ２が第１電圧閾値ＶＳ１（電圧閾値）（第１接合点Ｔ１の温度で生じる電圧値Ｖ１以下の電圧値）以上の場合にのみ接点が開かれるように構成される。本実施形態においては、第１電圧閾値ＶＳ１は、前述と同様に、第１接合点Ｔ１の温度で生じる電圧値Ｖ１から、有極リレー７の保持電圧（例えば、定格電圧の２０％）の分だけ低い電圧値であって、第１接合点Ｔ１の温度で生じる電圧値Ｖ１以下の電圧値である。
【００４０】
例えば、図２（ｂ）に示すように、第１接合点Ｔ１の温度は、１０００℃であり、第２接合点Ｔ２の温度は、８０５℃である。ここで、有極リレー７の第１電圧閾値ＶＳ１は、有極リレー７が保持電圧（例えば、定格電圧の２０％）を有しているため、第１接合点Ｔ１の温度（１０００℃）で生じる電圧値Ｖ１以下の温度（例えば８００℃（第１接合点Ｔ１の温度１０００℃の８０％））で生じる電圧値に設定される。ここでは、第２接合点Ｔ２の温度（８０５℃）で生じる電圧値Ｖ２は、第１電圧閾値ＶＳ１以上のため、有極リレー７の接点は開かれる。
【００４１】
また、図２（ｃ）に示すように、有極リレー７が保持電圧（例えば、定格電圧の２０％）を有するため、第２接合点Ｔ２の温度で生じる電圧値Ｖ２が第１電圧閾値ＶＳ１（８００℃）と同じ電圧値の場合には、第１接合点Ｔ１の電圧値Ｖ１と第２接合点Ｔ２の電圧値Ｖ２とが釣り合い、有極リレー７には電流が流れない平衡状態となる。
【００４２】
例えば、図２（ｃ）に示すように、第１接合点Ｔ１の温度は、１０００℃であり、第２接合点Ｔ２の温度は、８００℃である。ここで、有極リレー７の第１電圧閾値ＶＳ１は、有極リレー７が保持電圧（例えば、定格電圧の２０％）を有しているため、第１接合点Ｔ１の温度（１０００℃）で生じる電圧値Ｖ１以下の温度（例えば８００℃（第１接合点Ｔ１の温度１０００℃の８０％））で生じる電圧値に設定される。そのため、第２接合点Ｔ２の温度で生じる電圧値Ｖ２は、第１電圧閾値ＶＳ１と同じ電圧値であるため、有極リレー７の接点は開かれる。
【００４３】
なお、有極リレー７の第１電圧閾値ＶＳ１は、第１接合点Ｔ１の温度で生じる電圧値Ｖ１と同じ電圧値であってもよい。例えば、第１接合点Ｔ１の温度（１０００℃）で生じる電圧値Ｖ１と同じ電圧値であってもよい。この場合には、第１接合点の温度が１０００℃の場合において、有極リレー７は、第２接合点Ｔ２の温度で生じる電圧値Ｖ２が、１０００℃の温度で生じる電圧値Ｖ２よりも小さい場合にのみ接点が閉じられ、第２接合点Ｔ２の温度で生じる電圧値が、１０００℃以上の場合にのみ接点が開かられる。
【００４４】
また、本実施形態においては、起動用バーナ４ｂの起動時に、熱電対６は、第２接合点Ｔ２の温度で生じる電圧値Ｖ２が第１電圧閾値ＶＳ１よりも小さくなるように構成される。また、起動用バーナ４ｂの起動後に、熱電対６は、燃料電池スタック２ａの温度が上昇することで、第２接合点Ｔ２の温度で生じる電圧値Ｖ２が第１電圧閾値ＶＳ１以上になるように構成される。
【００４５】
燃料供給開閉弁８は、図１及び図２に示すように、第３下流側燃料ガス供給ラインＬ１３４の途中に設けられ、第３下流側燃料ガス供給ラインＬ１３４を開閉可能な開閉弁である。燃料供給開閉弁８は、有極リレー７の接点が閉じられた場合に開状態（図２（ａ）参照）となり、有極リレー７の接点が開かれた場合に閉状態（図２（ｂ）及び（ｃ）参照）となる。本実施形態においては、燃料供給開閉弁８の開状態においては、第３下流側燃料ガス供給ラインＬ１３４が開かれるため、第３下流側燃料ガス供給ラインＬ１３４に燃料ガスＧ１を流通させることができる。また、燃料供給開閉弁８の閉状態においては、第３下流側燃料ガス供給ラインＬ１３４が閉じられるため、第３下流側燃料ガス供給ラインＬ１３４に燃料ガスＧ１を流通させることができない。
【００４６】
本実施形態の場合には、図２（ａ）に示すように、有極リレー７の接点が閉じられた場合に、燃料供給開閉弁８は開状態となり、第３下流側燃料ガス供給ラインＬ１３４には燃料ガスＧ１が流通し、燃料ガスＧ１が還元性ガス発生装置４に供給される。
また、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、有極リレー７の接点が開かれた場合に、燃料供給開閉弁８は閉状態となり、第３下流側燃料ガス供給ラインＬ１３４には燃料ガスＧ１が流通されず、還元性ガス発生装置４への燃料ガスＧ１の供給が遮断される。
【００４７】
次に、燃料電池システム１の動作について、図３〜図５を参照して説明する。図３は、燃料電池システム１における燃焼制御装置５の動作を示すタイミングチャートである。図４は、燃料電池システム１の各動作について、燃焼制御装置５の有極リレー７の主な動作を示す図であって、（ａ）〜（ｃ）は、第１接合点Ｔ１が１０００℃の場合の有極リレー７の動作を説明する図である。図５は、燃料電池システム１の各動作について、燃焼制御装置５の有極リレー７の主な動作を示す図であって、（ａ）及び（ｂ）は、第１接合点Ｔ１の温度が低下した場合の有極リレー７の動作を説明する図である。
【００４８】
まず、図３に示すタイミングｔ１において、作業者により自己復帰型の起動スイッチ（不図示）がＯＮにされる。これにより、起動用バーナ４ｂは、着火により起動される。起動用バーナ４ｂの温度が１０００℃に上昇することで、燃焼室４ａの温度が１０００℃に上昇する。燃焼室４ａに配置された第１接合点Ｔ１の温度も、１０００℃に上昇する。ここで、第１電圧閾値ＶＳ１（温度８００℃で生じる電圧値）は、有極リレー７が保持電圧（例えば、定格電圧の２０％）を有しているため、例えば、８００℃（第１接合点Ｔ１の温度１０００℃の８０％）の温度で生じる電圧値に設定されている。
【００４９】
起動用バーナ４ｂの着火直後は、図４（ａ）に示すように、燃料電池スタック２ａの温度が常温（２５℃）であり、第２接合点Ｔ２の温度も常温（２５℃）である。タイミングｔ１において、第２接合点Ｔ２の温度（２５℃）で生じる電圧値Ｖ２は、第１電圧閾値ＶＳ１（８００℃の温度で生じる電圧値）よりも小さい。そのため、有極リレー７は、図４（ａ）に示すように、接点を閉じた状態である。有極リレー７の接点が閉じているため、燃料供給開閉弁８は開状態である。これにより、第３下流側燃料ガス供給ラインＬ１３４において、燃料ガスＧ１は、燃料供給開閉弁８を通り、還元性ガス発生装置４に供給される。タイミングｔ１の後、後述するタイミングｔ５まで、燃料電池スタック２ａの温度は、徐々に上昇している。
【００５０】
タイミングｔ１における起動用バーナ４ｂの着火後、図３に示すタイミングｔ２において、還元性ガス発生装置４は、待機から起動運転に切り替えられる。
【００５１】
図３に示すタイミングｔ３において、還元性ガス発生装置４は、起動運転から定格運転に切り替えられる。ここで、起動用バーナ４ｂが燃料ガスＧ１を燃焼させており、還元性ガス発生装置４の内部の燃焼室４ａが加温されているため、還元性ガス発生装置４が還元性ガスＧ３を発生させる。そして、還元性ガス発生装置４により発生された還元性ガスＧ３は、還元性ガス供給ラインＬ１５０を介して、燃料電池２に供給される。
【００５２】
図３に示すタイミングｔ４において、還元性ガス発生装置４は、定格運転から停止に切り替えられる。還元性ガス発生装置４は、タイミングｔ３〜ｔ４においては、定格運転で運転される。
【００５３】
タイミングｔ１から徐々に上昇した燃料電池スタック２ａの温度は、図３に示すタイミングｔ５に達する直前においては、２５℃から８００℃へ向けて上昇している。そのため、第１接合点Ｔ１及び第２接合点Ｔ２間の温度差が減少して、第１接合点Ｔ１及び第２接合点Ｔ２間の電圧差が減少している。ここで、図４（ｂ）に示すように、タイミングｔ４においては、第２接合点Ｔ２の温度（２５℃から８００℃へ上昇中の温度）で生じる電圧値Ｖ２は、第１電圧閾値ＶＳ１（温度８００℃で生じる電圧値）よりも小さく、有極リレー７の接点は閉じられた状態で保持される。有極リレー７の接点が閉じられた状態で保持されているため、燃料供給開閉弁８も開状態が保持されている。これにより、第３下流側燃料ガス供給ラインＬ１３４において、燃料ガスＧ１は、開状態の燃料供給開閉弁８により、還元性ガス発生装置４に供給される。このように、タイミングｔ１からタイミングｔ５に達する直前までの間においては、燃料ガスＧ１が還元性ガス発生装置４に供給される状態は維持されている。
【００５４】
図３に示すタイミングｔ５において、図４（ｃ）に示すように、燃料電池スタック２ａの温度は、温度８００℃を超えて、例えば８０５℃に達する。燃料電池スタック２ａの温度が８００℃を超えると、図４（ｃ）に示すように、第２接合点Ｔ２の温度（８０５℃）で生じる電圧値Ｖ２は、第１電圧閾値ＶＳ１（温度８００℃で生じる電圧値）以上となる。第２接合点Ｔ２の電圧値Ｖ２が第１電圧閾値ＶＳ１以上となると、有極リレー７の接点は、閉から開となる。有極リレー７の接点が閉から開となると、燃料供給開閉弁８は開状態から閉状態となる。これにより、第３下流側燃料ガス供給ラインＬ１３４において、燃料ガスＧ１は、閉状態の燃料供給開閉弁８により遮断される。そして、還元性ガス発生装置４への燃料ガスＧ１の供給が遮断されて、起動用バーナ４ｂは、燃焼を停止する。
【００５５】
タイミングｔ５の後、起動用バーナ４ｂにおいて燃料ガスＧ１の燃焼が停止されるため、起動用バーナ４ｂの温度（第１接合点Ｔ１の温度）が下がる。また、燃料電池スタック２ａの温度（第２接合点Ｔ２の温度）が８０５℃で維持され、燃料電池２は、通常運転を実行し、発電を行う。燃料電池２は、還元性ガスＧ３の供給が停止した状態において、十分な高温状態となっている。そのため、燃料電池２は、高温状態において、改質器３により生成された改質ガスＧ２が供給されることにより動作される。
【００５６】
図３に示すタイミングｔ６において、燃料電池２の運転を停止させるために、還元性ガス発生装置４を停止から起動運転に切り替える。
【００５７】
タイミングｔ５〜ｔ６の間においては、図５（ａ）に示すように、起動用バーナ４ｂの停止後、起動用バーナ４ｂにおける第１接合点Ｔ１の温度は５０℃以下に下がっている。また、燃料電池スタック２ａにおける第２接合点Ｔ２の温度は、８０５℃で維持されている。そのため、第２接合点Ｔ２の温度（８０５℃）で生じる電圧値Ｖ２は、第２電圧閾値ＶＳ２（４０℃（５０℃の８０％）で生じる電圧値）以上であるため、有極リレー７の接点は開かれた状態で保持される。これにより、還元性ガス発生装置４への燃料ガスＧ１の供給が遮断された状態が保持されて、起動用バーナ４ｂは、燃焼を停止した状態を維持する。
【００５８】
図３に示すタイミングｔ７において、還元性ガス発生装置４を起動運転から定格運転に切り替える。ここで、燃料電池２を停止させる際には、起動用バーナ４ｂを起動せずに、還元性ガス発生装置４を起動させる。燃料電池スタック２ａが高温状態となっているため、燃料電池スタック２ａにおける熱を利用して、還元性ガス発生装置４により還元性ガスＧ３を発生させることができる。燃料電池２を停止させる際には、燃料電池２の燃料電池スタック２ａが高温状態であるため、起動用バーナ４ｂに着火せずに、燃料電池スタック２ａの熱を利用して、還元性ガス発生装置４を定格で運転させることができる。
【００５９】
図３に示すタイミングｔ８において、還元性ガスＧ３が燃料電池２に供給されるため、燃料電池スタック２ａの温度が下がり始める。
図３に示すタイミングｔ９において、燃料電池スタック２ａの温度が第１温度以下になった場合に、還元性ガス発生装置４を定格運転から起動運転に切り替える。
図３に示すタイミングｔ１０において、燃料電池スタック２ａの温度が第１温度よりも低い第２温度以下になった場合に、還元性ガス発生装置４を起動運転から停止に切り替える。
タイミングｔ１０の後、図３に示すタイミングｔ１１において、燃料電池スタック２ａの温度が常温（２５℃）まで下がることで、燃料電池システム１の動作は終了する。
【００６０】
タイミングｔ８〜ｔ１１の間においては、燃料電池スタック２ａにおける第２接合点Ｔ２の温度は、８０５℃から常温（２５℃）まで、徐々に低下する。また、第１接合点Ｔ１の温度は、常温（２５℃）となっている。
ここで、例えばタイミングｔ１０の時点では、図５（ｂ）に示すように、第１接合点Ｔ１の温度が常温（２５℃）であり、第２接合点Ｔ２の温度が５０℃である。第２接合点Ｔ２の温度（５０℃）で生じる電圧値Ｖ２は、第３電圧閾値ＶＳ３（２０℃（２５℃の８０％）で生じる電圧値）以上であるため、有極リレー７の接点は開かれた状態で保持されている。即ち、タイミングｔ８〜ｔ１１においては、還元性ガス発生装置４への燃料ガスＧ１の供給が遮断された状態が維持されて、起動用バーナ４ｂは、燃焼を停止した状態を維持する。
【００６１】
第１実施形態の燃料電池システム１によれば、例えば、以下の効果が奏される。
本実施形態の燃料電池システム１は、燃焼室４ａにおいて燃料ガスＧ１を燃焼させる起動用バーナ４ｂと、起動用バーナ４ｂに燃料ガスＧ１を供給する第３下流側燃料ガス供給ラインＬ１３４と、起動用バーナ４ｂの起動後に温度が上昇する燃料電池スタック２ａと、燃焼室４ａに配置される第１接合点Ｔ１及び燃料電池スタック２ａに配置される第２接合点Ｔ２間に温度差により電圧差を生じさせる熱電対６と、熱電対６の途中に設けられる有極リレー７であって、第２接合点Ｔ２の温度で生じる電圧値Ｖ２が第１電圧閾値ＶＳ１よりも小さい場合にのみ接点が閉じられ、第２接合点Ｔ２の温度で生じる電圧値Ｖ２が第１電圧閾値ＶＳ１以上の場合にのみ接点が開かれるように構成される有極リレー７と、燃料供給ラインＬ１３４を開閉可能な燃料供給開閉弁８であって、有極リレー７の接点が閉じられた場合に開状態となり、有極リレー７の接点が開かれた場合に閉状態となる燃料供給開閉弁８と、を備える燃焼制御装置を備える。
そのため、電気的な制御を実行しなくても、起動用バーナ４ｂの着火後に、起動用バーナ４ｂの起動後に燃料電池スタック２ａの温度が上昇し、一定時間後に、有極リレー７が閉から開に切り替わる。そして、燃料供給開閉弁８が、開状態から閉状態に切り替わり、起動用バーナ４ｂへの燃料供給が停止される。これにより、燃料電池システム１において、安全性の高い燃焼制御を、簡易な構成で実現することができる。
【００６２】
また、本実施形態においては、起動用バーナ４ｂの起動時に、熱電対６において、第２接合点Ｔ２の温度で生じる電圧値Ｖ２が第１電圧閾値ＶＳ１よりも小さくなるように構成され、起動用バーナ４ｂの起動後に、熱電対６において、燃料電池スタック２ａの温度が上昇することで、第２接合点Ｔ２の温度で生じる電圧値Ｖ２が第１電圧閾値ＶＳ１以上になるように構成される。起動用バーナ４ｂは起動時にのみ燃料ガスＧ１を燃焼させればよいため、起動用バーナ４ｂに、起動時からの一定時間のみに、燃料ガスＧ１を供給することにより、燃料ガスＧ１に要するコストを低減できる。
【００６３】
＜第２実施形態＞
次に、図６及び図７により、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、燃焼制御装置５Ａをボイラシステム１０に適用した例である。そのため、第２実施形態の燃焼制御装置５Ａの説明において、第１実施形態の燃焼制御装置５と同様の構成については、詳細な説明を省略する。図６は、本発明の燃焼制御装置５Ａを含む第２実施形態のボイラシステム１０を示す概略図である。図７は、ボイラシステム１０の各動作について、燃焼制御装置５Ａの有極リレー７の主な動作を示す図である。
【００６４】
第２実施形態のボイラシステム１０は、蒸気使用設備（不図示）に供給する蒸気を生成する。第２実施形態のボイラシステム１０は、図６に示すように、ボイラ２０と、燃焼制御装置５Ａと、送風機３０と、を備える。
【００６５】
ボイラ２０は、ボイラ本体２１と、燃焼用バーナ２５と、温度上昇部としての煙道部２７と、エコノマイザ２８と、を備える。ボイラ本体２１は、複数の水管２２と、上部ヘッダ２３と、下部ヘッダ２４と、からなる圧力容器を形成している。ボイラ本体２１は、燃焼室２６を有する。また、ボイラシステム１０は、供給水ラインＬ２１０と、燃料供給ラインＬ２２０と、蒸気取出ラインＬ２３０と、エア供給ラインＬ２４０と、を備える。本明細書における「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。
【００６６】
供給水ラインＬ２１０は、供給水Ｗ１１を、エコノマイザ２８を介してボイラ本体２１に供給するラインである。供給水ラインＬ２１０の上流側の端部は、供給水Ｗ１１の供給源（不図示）に接続されている。供給水ラインＬ２１０の下流側の端部は、ボイラ本体２１の下部ヘッダ２４（後述）に接続されている。
【００６７】
ボイラ本体２１は、上部ヘッダ２３及び下部ヘッダ２４間に鉛直方向に立設された水管２２群より構成され、ボイラ２０の外形の主要部を構成する。ボイラ本体２１には、供給水ラインＬ２１０により供給された供給水Ｗ１１が内部にボイラ水Ｗ１２として貯留される。
【００６８】
複数の水管２２は、ボイラ本体２１の上下方向に延びて配置される。上部ヘッダ２３は、ボイラ本体２１の上部に配置される。上部ヘッダ２３は、例えば、環状の容器により構成される。上部ヘッダ２３には、複数の水管２２の上端部が連結される。上部ヘッダ２３を、「上部管寄せ」ともいう。上部ヘッダ２３には、後述する蒸気取出ラインＬ２３０の一方側の端部が接続される。
【００６９】
下部ヘッダ２４は、ボイラ本体２１の下部に配置される。下部ヘッダ２４は、例えば、環状の容器により構成される。下部ヘッダ２４には、複数の水管２２の下端部が連結される。下部ヘッダ２４を、「下部管寄せ」ともいう。下部ヘッダ２４の側壁の一方には、供給水ラインＬ２１０の端部が接続される。燃焼室２６は、複数の水管２２に囲まれた空間により構成される。
【００７０】
燃焼用バーナ２５は、燃焼室２６において燃料ガスＧ１を燃焼させることによりボイラ本体２１の内部の燃焼室２６を加熱する。燃焼用バーナ２５は、ボイラ本体２１の上部側の中央部に配置される。燃焼用バーナ２５は、燃料噴射ノズル及び空気供給ノズル（いずれも図示せず）を含んで構成される。燃焼用バーナ２５は、燃料噴射ノズルから燃料をボイラ本体２１の燃焼室２６に向けて噴射すると共に、空気供給ノズルから空気をボイラ本体２１の内部に供給して、燃料を燃焼させる。
【００７１】
燃料供給ラインＬ２２０は、燃料ガスＧ１を燃焼用バーナ２５に供給するラインである。燃料供給ラインＬ２２０の上流側の端部は、燃料ガスＧ１の供給源（不図示）に接続されている。燃料供給ラインＬ２２０の下流側の端部は、燃焼用バーナ２５に接続されている。燃料供給ラインＬ２２０には、開閉弁としての燃料供給開閉弁８が設けられている。燃料供給開閉弁８は、燃料供給ラインＬ２２０を開閉することができる。燃料供給開閉弁８における弁体の開閉は、後述する燃焼制御装置５Ａにおける熱電対６及び有極リレー７により制御される。
【００７２】
蒸気取出ラインＬ２３０は、ボイラ２０により生成された蒸気ＳＭを、ボイラ本体２１から取り出して、気水分離器（不図示）などを介して、蒸気使用設備（不図示）へ送出するラインである。燃焼ガスは各水管２２内の水と熱交換し、各水管２２内の水は加熱される。これにより、上部ヘッダ２３から蒸気ＳＭを取り出すことができ、その蒸気ＳＭは気水分離器（図示省略）などを介して、蒸気使用設備（図示省略）へ送られる。蒸気取出ラインＬ２３０の上流側の端部は、ボイラ本体２１の上部ヘッダ２３の上面部に接続されている。蒸気取出ラインＬ２３０の下流側は気水分離器（図示省略）などを介して蒸気使用設備（図示省略）へ接続されている。
【００７３】
エア供給ラインＬ２４０は、ボイラ本体２１の燃焼用バーナ２５に燃焼用の空気Ａ１を供給するラインである。エア供給ラインＬ２４０の上流側の端部は、送風機３０の空気供給口に接続されている。また、エア供給ラインＬ２４０の下流側の端部は、燃焼用バーナ２５に接続されている。
【００７４】
送風機３０は、ボイラ本体２１の燃焼用バーナ２５（後述）に空気Ａ１を供給する装置である。送風機３０の空気供給口には、送風機３０で発生した空気Ａ１を燃焼用バーナ２５へ供給するエア供給ラインＬ２４０が接続されている。
【００７５】
エコノマイザ２８は、ボイラ本体２１の側部に、ボイラ２０において燃料ガスＧ１が燃焼したときに生じる排ガスが通過するように設けられる。エコノマイザ２８は、供給水ラインＬ２１０に設けられ、ボイラ２０において燃料ガスＧ１が燃焼したときに生じる排ガスの廃熱により、ボイラ２０に供給される前の供給水Ｗ１１を予め加熱する設備である。エコノマイザ２８で加熱された供給水Ｗ１１は、供給水ラインＬ２１０を介してボイラ２０のボイラ本体２１の内部に供給される。
【００７６】
煙道部２７は、エコノマイザ２８の上端に設けられる。煙道部２７は、ボイラ本体２１で発生する燃焼ガスを排ガスとして排出する排ガスラインとしても機能する。煙道部（排ガスライン）２７は、エコノマイザ２８を通過した排ガスをボイラ２０の外部へ排出する。煙道部（排ガスライン）２７は、燃焼用バーナ２５の起動後に温度が上昇する。
【００７７】
燃焼制御装置５Ａについて説明する。第２実施形態の燃焼制御装置５Ａについては、主として、第１実施形態の燃焼制御装置５と異なる点を中心に説明し、第１実施形態と同様な構成については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００７８】
燃焼制御装置５Ａは、図６、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、熱電対６と、有極リレー７と、開閉弁としての燃料供給開閉弁８と、を有する。
熱電対６は、２本の金属線６１，６２を有する。２本の金属線６１，６２は、それぞれ、異なる材料の金属線で構成される。２本の金属線６１，６２は、それぞれの端部同士が、燃焼室２６に配置される第１接合点Ｔ１と、煙道部２７に配置される第２接合点Ｔ２とを、それぞれつなぐ。
【００７９】
本実施形態においては、第１接合点Ｔ１は、燃焼室２６に配置されている。第２接合点Ｔ２は、煙道部２７に取り付けられている。
【００８０】
２本の金属線６１，６２は、第１接合点Ｔ１及び第２接合点Ｔ２の温度差により第１接合点Ｔ１及び第２接合点Ｔ２間に電圧差を生じさせる。
【００８１】
有極リレー７は、熱電対６における２本の金属線６１，６２いずれかの途中に設けられる。本実施形態においては、有極リレー７は、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、金属線６１の途中に設けられる。第１接合点Ｔ１及び第２接合点Ｔ２の温度差で生じる電圧差により、有極リレー７は、印加電圧の方向について、正極性又は逆極性を有している。
【００８２】
ここで、第２実施形態の有極リレー７の印加電圧における正極性又は逆極性については、第１実施形態と同様である。また、第２実施形態における図７（ａ）及び（ｂ）は、第１実施形態における図２（ａ）及び（ｂ）に対応し、その動作についても同様である。また、第１電圧閾値ＶＳ１についても同様である。そのため、第２実施形態の有極リレー７における正極性又は逆極性の説明、及び、第１電圧閾値ＶＳ１の説明については、第１実施形態の説明を援用して、その説明を省略する。
【００８３】
本実施形態において、図７（ａ）及び（ｂ）に示す場合には、例えば、第１接合点Ｔ１の温度は、１０００℃であり、第２接合点Ｔ２の温度は、２５℃（常温）（図７（ａ）参照）から８０５℃（図７（ｂ）参照）まで変化する。ここで、第１電圧閾値ＶＳ１は、第１接合点Ｔ１の温度（１０００℃）で生じる電圧値Ｖ１から、有極リレー７の保持電圧の分だけ低い電圧値であって、第１接合点Ｔ１の温度で生じる電圧値Ｖ１以下の電圧値である。第１電圧閾値ＶＳ１（温度８００℃で生じる電圧値）は、有極リレー７が保持電圧（例えば、定格電圧の２０％）を有しているため、例えば、８００℃（第１接合点Ｔ１の温度１０００℃の８０％）の温度で生じる電圧値に設定されている。
【００８４】
例えば、第１接合点Ｔ１の温度が１０００℃の場合においては、図７（ａ）に示すように、第２接合点Ｔ２の温度で生じる電圧値Ｖ２が第１電圧閾値ＶＳ１（例えば、８００℃（第１接合点Ｔ１の温度１０００℃の８０％））よりも小さい場合にのみ、有極リレー７の接点が閉じられ、図７（ｂ）に示すように、第２接合点Ｔ２の温度で生じる電圧値Ｖ２が第１電圧閾値ＶＳ１（例えば、８００℃（第１接合点Ｔ１の温度１０００℃の８０％））以上の場合にのみ、有極リレー７の接点が開かれる。
【００８５】
第２実施形態においては、ボイラ２０の通常運転時において、熱電対６は、第２接合点Ｔ２の温度で生じる電圧値Ｖ２が第１電圧閾値ＶＳ１よりも小さくなるように構成される。また、熱電対６は、煙道部２７の温度が異常な高温時において、第２接合点Ｔ２の温度で生じる電圧値Ｖ２が第１電圧閾値ＶＳ１以上になるように構成される。
【００８６】
なお、有極リレー７の第１電圧閾値ＶＳ１は、第１実施形態と同様に、第１接合点Ｔ１の温度で生じる電圧値Ｖ１と同じ電圧値であってもよい。例えば、第１接合点Ｔ１の温度（１０００℃）で生じる電圧値Ｖ１と同じ電圧値であってもよい。この場合には、第１接合点Ｔ１の温度が１０００℃の場合において、有極リレー７は、第２接合点Ｔ２の温度が、１０００℃よりも小さい場合にのみ接点が閉じられ、第２接合点Ｔ２の温度が、１０００℃以上の場合にのみ接点が閉じられる。
【００８７】
燃料供給開閉弁８は、図６及び図７に示すように、燃料供給ラインＬ２２０の途中に設けられ、燃料供給ラインＬ２２０を開閉可能な開閉弁である。燃料供給開閉弁８は、第１実施形態と同様に、有極リレー７の接点が閉じられた場合に開状態となり、有極リレー７の接点が開かれた場合に閉状態となる。
【００８８】
次に、燃焼制御装置５Ａを含む第２実施形態のボイラシステム１０の動作について説明する。
まず、着火工程においては、作業者により自己復帰型の起動スイッチ（不図示）がＯＮにされる。これにより、燃焼用バーナ２５は、着火により起動される。燃焼用バーナ２５を着火した後は、燃焼用バーナ２５の温度が１０００℃に上昇することで、燃焼室２６の温度が１０００℃に上昇する。燃焼室２６に配置された第１接合点Ｔ１の温度も、１０００℃に上昇する。ここで、第１電圧閾値ＶＳ１（温度８００℃で生じる電圧値）は、有極リレー７が保持電圧（例えば、定格電圧の２０％）を有しているため、例えば、８００℃（第１接合点Ｔ１の温度１０００℃の８０％）の温度で生じる電圧値に設定されている。
【００８９】
燃焼用バーナ２５の着火直後は、煙道部２７の温度が常温（２５℃）であり、第２接合点Ｔ２の温度も常温（２５℃）である。第２接合点Ｔ２の温度（２５℃）で生じる電圧値Ｖ２は、第１電圧閾値ＶＳ１（８００℃の温度で生じる電圧値）よりも小さい。そのため、有極リレー７は、図７（ａ）に示すように、接点を閉じた状態である。有極リレー７の接点が閉じているため、燃料供給開閉弁８は開状態である。これにより、燃料供給ラインＬ２２０において、燃料ガスＧ１は、開状態の燃料供給開閉弁８により、燃焼用バーナ２５に供給される。
【００９０】
次に、定常燃焼工程において、有極リレー７の接点が閉じた状態が保持されるため、燃料供給開閉弁８は開状態となっており、燃焼用バーナ２５に燃料ガスＧ１が供給される状態が維持される。これにより、燃焼用バーナ２５は、定常の燃焼状態で運転される。
【００９１】
定常燃焼工程においては、煙道部２７の温度が上昇して、所定温度で安定する。本実施形態においては、煙道部２７（第２接合点Ｔ２）の温度は、第１電圧閾値ＶＳ１の電圧値を生じさせる温度である８００℃よりも低い温度（例えば、ボイラ２０の通常運転時において、２００℃程度）で維持される。ここで、第１接合点Ｔ１及び第２接合点Ｔ２間の温度差が減少して、第１接合点Ｔ１及び第２接合点Ｔ２間の電圧差が減少し、有極リレー７における電圧差も減少する。しかし、第２接合点Ｔ２の温度で生じる電圧値Ｖ２が第１電圧閾値ＶＳ１よりも小さいため、有極リレー７の接点は閉じられた状態で保持される。このように、本実施形態においては、ボイラ２０の通常運転時において、第２接合点Ｔ２の温度で生じる電圧値Ｖ２は、第１電圧閾値ＶＳ１よりも小さくなるように構成されている。
【００９２】
このような状態で、ボイラ２０の空焚き異常が発生した場合には、第２接合点Ｔ２の煙道部２７の温度が異常な高温となる。煙道部２７（第２接合点Ｔ２）の温度が第１電圧閾値ＶＳ１を超える高温（例えば８０５℃）になると、図７（ｂ）に示すように、第２接合点Ｔ２の温度（８０５℃）で生じる電圧値Ｖ２は、第１電圧閾値ＶＳ１以上となる。このように、本実施形態においては、煙道部２７の温度が異常な高温時において、第２接合点Ｔ２の温度で生じる電圧値Ｖ２は、第１電圧閾値ＶＳ１以上になるように構成されている。
【００９３】
第２接合点Ｔ２の電圧値Ｖ２が第１電圧閾値ＶＳ１以上となると、有極リレー７の接点は、閉から開となる。有極リレー７の接点が閉から開となると、燃料供給開閉弁８は開状態から閉状態となる。これにより、燃料供給ラインＬ２２０において、燃料ガスＧ１は、閉状態の燃料供給開閉弁８により遮断される。そして、燃焼用バーナ２５への燃料ガスＧ１の供給が遮断されて、燃焼用バーナ２５は、燃焼を停止する。
【００９４】
第２実施形態のボイラシステム１０によれば、例えば、以下の効果が奏される。
本実施形態のボイラシステム１０は、燃焼室２６において燃料ガスＧ１を燃焼させる燃焼用バーナ２５と、燃焼用バーナ２５に燃料を供給する燃料供給ラインＬ２２０と、燃焼用バーナ２５の起動後に温度が上昇する煙道部２７と、燃焼室２６に配置される第１接合点Ｔ１及び煙道部２７に配置される第２接合点Ｔ２間に温度差により電圧差を生じさせる熱電対６と、熱電対６の途中に設けられる有極リレー７であって、第２接合点Ｔ２の温度で生じる電圧値Ｖ２が第１電圧閾値ＶＳ１よりも小さい場合にのみ接点が閉じられ、第２接合点Ｔ２の温度で生じる電圧値が第１電圧閾値ＶＳ１以上の場合にのみ接点が開かれるように構成される有極リレー７と、燃料供給ラインＬ２２０を開閉可能な燃料供給開閉弁８であって、有極リレー７の接点が閉じられた場合に開状態となり、有極リレー７の接点が開かれた場合に閉状態となる燃料供給開閉弁８と、を備える。
そして、ボイラ２０の通常運転時において、熱電対６は、第２接合点Ｔ２の温度で生じる電圧値Ｖ２が第１電圧閾値ＶＳ１よりも小さくなるように構成される。また、熱電対６は、煙道部２７の温度が異常な高温時において、第２接合点Ｔ２の温度で生じる電圧値Ｖ２が第１電圧閾値ＶＳ１以上になるように構成される。
【００９５】
そのため、電気的な制御を実行しなくても、煙道部２７が異常な高温になると、有極リレー７が閉から開に切り替わる。そして、燃料供給開閉弁８が開状態から閉状態に切り替わり、燃焼用バーナ２５への燃料供給が停止される。これにより、ボイラ２０の空焚き等の異常時において、電気的な制御を実行しなくても、燃焼用バーナ２５を停止することができる。そのため、ボイラシステム１０において、安全性の高い燃焼制御を、簡易な構成で実現することができる。
【００９６】
以上、好適な実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００９７】
１  燃料電池システム
２  燃料電池
２ａ  燃料電池スタック（温度上昇部）
３  改質器
４  還元性ガス発生装置
４ａ  燃焼室
４ｂ  起動用バーナ（バーナ、加温バーナ）
５，５Ａ  燃焼制御装置
６  熱電対
７  有極リレー
８  燃料供給開閉弁（開閉弁）
１０  ボイラシステム
２１  ボイラ本体
２５  燃焼用バーナ（バーナ）
２６  燃焼室
２７  煙道部（温度上昇部、排ガスライン）
６１，６２  金属線
Ｌ１４０  改質ガス供給ライン
Ｌ１５０  還元性ガス供給ライン
Ｌ１３４  第３下流側燃料ガス供給ライン（燃料供給ライン）
Ｌ２２０  燃料供給ライン
Ａ１  空気
Ｇ１  燃料ガス（燃料）
Ｇ２  改質ガス
Ｇ３  還元性ガス
Ｔ１  第１接合点
Ｔ２  第２接合点
【図１】
2016058313.tif 000003
【図２】
2016058313.tif 000004
【図３】
2016058313.tif 000005
【図４】
2016058313.tif 000006
【図５】
2016058313.tif 000007
【図６】
2016058313.tif 000008
【図７】
2016058313.tif 000009