(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電原料と水から水素を主成分とする燃料ガスを生成する燃料ガス生成器、前記燃料ガス生成器に水を供給する水供給器、および前記燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池を備えた燃料電池発電装置であって、
前記発電原料、前記燃料ガスおよび前記燃料電池から排出されるオフガスよりなる群から選択される少なくとも１種の燃焼用燃料を燃焼して前記燃料ガス生成器を加熱する燃焼器、前記燃焼器内に形成される火炎の状態を前記火炎のイオン電流に比例した炎検知電流を検知することにより検知する火炎検知器、ならびに前記燃焼用燃料に含まれる炭化水素量に応じて前記炎検知電流の増幅率を所定値に切り換える第１制御部を備えることを特徴とする燃料電池発電装置。
【請求項２】
発電原料と水から水素を主成分とする燃料ガスを生成する燃料ガス生成器、前記燃料ガス生成器に水を供給する水供給器、および前記燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池を備えた燃料電池発電装置であって、
前記発電原料、前記燃料ガスおよび前記燃料電池から排出されるオフガスよりなる群から選択される少なくとも１種の燃焼用燃料を燃焼して前記燃料ガス生成器を加熱する燃焼器、前記燃焼器内に形成される火炎の状態を前記火炎のイオン電流に比例した炎検知電流を検知することにより検知する火炎検知器、前記燃料ガス生成器の温度を検知する温度検知器、ならびに前記温度検知器による検知温度に応じて前記炎検知電流の増幅率を所定値に切り換える第１制御部を備えることを特徴とする燃料電池発電装置。
【請求項３】
発電原料と水から水素を主成分とする燃料ガスを生成する燃料ガス生成器、前記燃料ガス生成器に水を供給する水供給器、および前記燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池を備えた燃料電池発電装置であって、
前記発電原料、前記燃料ガスおよび前記燃料電池から排出されるオフガスよりなる群から選択される少なくとも１種の燃焼用燃料を燃焼して前記燃料ガス生成器を加熱する燃焼器、前記燃焼器内に形成される火炎の状態を前記火炎のイオン電流に比例した炎検知電流を検知することにより検知する火炎検知器、前記燃焼器に空気を供給する送風器、ならびに前記送風器から前記燃焼器に供給される空気量に応じて火炎検知器の炎検知電流の増幅率を所定値に切り換える第１制御部を備えることを特徴とする燃料電池発電装置。
【請求項４】
発電原料と水から水素を主成分とする燃料ガスを生成する燃料ガス生成器、前記燃料ガス生成器に水を供給する水供給器、および前記燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池を備えた燃料電池発電装置であって、
前記発電原料、前記燃料ガスおよび前記燃料電池から排出されるオフガスよりなる群から選択される少なくとも１種の燃焼用燃料を燃焼して前記燃料ガス生成器を加熱する燃焼器、前記燃焼器内に形成される火炎の状態を前記火炎のイオン電流に比例した炎検知電流を検知することにより検知する火炎検知器、ならびに前記水供給器から前記燃料ガス生成器に供給される水量に応じて前記火炎検知器の炎検知電流の増幅率を所定値に切り換える第１制御部を備えることを特徴とする燃料電池発電装置。
【請求項５】
発電原料と水から水素を主成分とする燃料ガスを生成する燃料ガス生成器、前記燃料ガス生成器に水を供給する水供給器、および前記燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池を備えた燃料電池発電装置であって、
前記発電原料、前記燃料ガスおよび前記燃料電池から排出されるオフガスよりなる群から選択される少なくとも１種の燃焼用燃料を燃焼して前記燃料ガス生成器を加熱する燃焼器、前記燃焼器内に形成される火炎の状態を前記火炎のイオン電流に比例した炎検知電流を検知することにより検知する火炎検知器、前記燃料ガス中の炭化水素の濃度を検知する炭化水素センサー、ならびに前記炭化水素センサーの出力値に基づいて火炎検知器の炎検知電流の増幅率を所定値に切り換える第１制御部を備えることを特徴とする燃料電池発電装置。
【請求項６】
発電原料と水から水素を主成分とする燃料ガスを生成する燃料ガス生成器、前記燃料ガス生成器に水を供給する水供給器、および前記燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池を備えた燃料電池発電装置であって、
前記発電原料、前記燃料ガスおよび前記燃料電池から排出されるオフガスよりなる群から選択される少なくとも１種の燃焼用燃料を燃焼して前記燃料ガス生成器を加熱する燃焼器、前記燃焼器内に形成される火炎の状態を前記火炎のイオン電流に比例した炎検知電流を検知することにより検知する火炎検知器、ならびに前記燃料ガス生成器へ送る発電原料供給量に応じて火炎検知器の炎検知電流の増幅率を所定値に切り換える第１制御部を備えることを特徴とする燃料電池発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガス生成器に供給する発電原料、燃料電池の燃料極から排出されるオフガスまたは水素生成器で生成される生成ガス（燃料ガス）を、前記燃料ガス生成器を加熱するための燃焼用燃料として利用する燃料電池発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池を用いた発電装置について、図３および図４を用いて説明する。図３は、従来の燃料電池発電装置の構成を示す図である。また、図４は、従来の燃料電池発電装置の制御回路の構成を示す図である。図３の燃料電池１においては、空気極２と燃料極３とが高分子電解質膜４を挟んで配置され、空気極２の上流側は空気を供給するブロア５に連通されている。水素生成器（燃料ガス生成器）６には天然ガスまたはメタノールなどの原料である発電燃料Ｘおよび水蒸気改質反応に必要な水Ｙが供給され、得られる燃料ガスＧは切替弁７を経て燃料極３に供給され、燃料極３と接する所定の流路を下流側へ向かって流れる。このとき、燃料ガスＧ中の水素のうち必要な量の水素だけが電極反応で消費され、残った水素などはオフガスＯＧとして燃焼器８に供給される。燃料ガスＧを燃料極３に供給しない場合には、燃料ガスＧは切替弁７を経て燃焼器８に供給される。
【０００３】
通常、燃料電池発電装置が停止している間は、燃料ガス生成器６および燃料極３などの燃料ガスＧおよびオフガスＯＧの流路は、チッ素などの不活性ガスで満たされている。また、燃料電池発電装置を起動しても、燃料ガス生成器６の温度が安定するまでは、燃料ガスＧ中の一酸化炭素濃度が高い。一酸化炭素は燃料電池１の高分子電解質膜４にある電極の触媒を劣化させるため、一酸化炭素濃度が高い燃料ガスＧを燃料電池１に送ることはできず、起動後数十分〜数時間の間、燃料ガスＧは切替弁７を経て燃焼器８に供給される。起動後数十分〜数時間経過して、燃料ガス生成器６の温度が安定した後、燃料電池１にて発電を開始するときに燃料ガスＧは切替弁７を経て燃料極３に供給される。
【０００４】
燃焼器８に供給された燃料ガスＧまたはオフガスＯＧはファン９から供給された空気によって燃焼して燃焼室１０に火炎１１を形成し、燃焼ガスによって燃料ガス生成器６を加熱する。燃焼室１０の火炎１１は、火炎に所定の電圧を印加したときに流れるイオン電流によって火炎検知される。
【０００５】
火炎検知部１２は、火炎１１と接触するように設けられた耐熱性の導電体１３を介して燃焼器８へ流れるイオン電流を測定すべく、図４に示すように、火炎１１を炎抵抗（ＲＦ）として、導電体１３と燃焼器８に所定電圧を印加する直流電源１４と、火炎１１を流れるイオン電流（ＩＦ）と等価な電流（ＩＲＡ）を電圧に変換するための抵抗（ＲＡ）１５と、抵抗（ＲＡ）１５の両端の電圧を検知する電圧検知部１６と、これらを制御する制御部（図示せず）で構成されている。
【０００６】
図４に示すように、火炎検知部１２の制御部（制御回路）は、炎抵抗（ＲＦ）に流れるイオン電流（ＩＦ）と等価である電流（ＩＲＡ）を抵抗（ＲＡ）１５に流すために、同じ特性を有するトランジスタ（Ｑ１）１７および（Ｑ２）１８と、同じ抵抗値を有する抵抗（Ｒ１）１９および（Ｒ２）２０とによってカレントミラー回路を形成している。したがって、抵抗（Ｒ１）１９および（Ｒ２）２０に流れる電流（ＩＲ１）および（ＩＲ２）は等しく、また電流（ＩＲ１）および（ＩＲ２）と等しい電流が火炎１１を流れるイオン電流（ＩＦ）と等価な電流（ＩＲＡ）として流れ、抵抗（ＲＡ）１５の両端に電圧を発生する。すなわち、この火炎検知部１２によって火炎１１の着火および失火などの燃焼状態が検知される。
【０００７】
このような従来の燃料電池発電装置では、燃料ガスＧおよびオフガスＯＧの炭化水素の濃度は、水蒸気改質反応によって発電原料Ｘ中の炭化水素が水素に転換されているので著しく低い。炭化水素の濃度が小さいと火炎１１中のイオン濃度も小さくなって火炎１１を流れる電流値も小さくなり、抵抗（ＲＡ）１５の両端の電圧も小さくなる。つまり火炎検知部１２の検知電圧が小さくなり着火時および失火時の状態判別が難しくなるという問題点があった。例えば、失火を着火であると誤判定した場合、燃料ガスを供給し続けることにより、燃焼部が高温（４００℃以上）状況下では、爆発限界濃度以上になると、爆発着火する危険性がある。また、着火を失火であると誤判定した場合、不要な失火判定による機器動作停止などの不具合が発生し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、上記従来技術の有する問題点を解決するために、燃料ガス生成器を加熱する燃焼器の着火および失火の判別を確実に行うことができ、安全に運転できる燃料電池発電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】
【０００９】
本発明は、発電原料と水から水素を主成分とする燃料ガスを生成する燃料ガス生成器、前記燃料ガス生成器に水を供給する水供給器、および前記燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池を備えた燃料電池発電装置であって、前記発電原料、前記燃料ガスおよび前記燃料電池から排出されるオフガスよりなる群から選択される少なくとも１種の燃焼用燃料（以下、「オフガスなど」とも言う）を燃焼して前記燃料ガス生成器を加熱する燃焼器、ならびに前記燃焼器内に形成される火炎の状態を検知する火炎検知器を備えることを特徴とする燃料電池発電装置に関する。
【００１０】
前記火炎検知器は、火炎のイオン電流に比例した炎検知電流を検知することにより前記火炎の状態を検知するものであるのが有効である。
さらに、前記燃料電池発電装置は、前記燃焼用燃料に含まれる炭化水素量に応じて前記炎検知電流の増幅率を所定値に切り換える第１制御部を有するのが有効である。この第１制御部は、前記火炎検知器に組み込まれていてもよい。
【００１１】
また、前記燃料電池発電装置は、前記燃料ガス生成器の温度を検知する温度検知器を有し、前記第１制御部が前記温度検知器による検知温度に応じて前記炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えることができるものであるのが有効である。
また、前記燃料電池発電装置は、前記燃焼器に空気を供給する送風器を有し、前記第１制御部が前記送風器から前記燃焼器に供給される空気量に応じて火炎検知器の炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えることができるものであるのが有効である。
【００１２】
また、前記第１制御部が、前記水供給器から前記燃料ガス生成器に供給される水量に応じて前記火炎検知器の炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えることができるものであるのも有効である。
また、前記燃料電池発電装置は、前記燃料ガス中の炭化水素の濃度を検知する炭化水素センサーを有し、前記第１制御部が前記炭化水素センサーの出力値に基づいて火炎検知器の炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えることができるものであるのが有効である。
【００１３】
また、前記第１制御部が、前記燃料ガス生成器へ送る発電原料供給量に応じて火炎検知器の炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えることができるものであるのが有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の燃料電池発電装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の燃料電池発電装置の制御回路の構成を示す図である。
【図３】従来の燃料電池発電装置の構成を示す図である。
【図４】従来の燃料電池発電装置の制御回路の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の燃料電池発電装置は、オフガスなどに含まれる炭化水素量に応じて前記炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えて火炎検知を行うことにより、着火レベルと失火（消火）レベルとの差を大きく確保することができ、かつノイズマージンも大きくすることができるため、誤認識および誤判定を回避することができ、着火および失火を確実に判定でき、失火判定誤りによる爆発着火およびガス漏れなどの危険や、着火判定誤りによる不要な機器停止動作などを回避できるものである。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図１および図２を用いて詳細に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
図１は本発明の実施の形態１における燃料電池発電装置の構成図であり、図２は本発明の実施の形態１における燃料電池発電装置の火炎検知部の制御回路の構成図である。
【００１８】
図１および図２において、図３および図４で示した従来の燃料電池を用いた発電装置と同じ機能を有する構成要素については、同一符号で表し、それらの機能の詳細は上述のとおりであるため省略する。
図１において、温度検知部３０は燃料ガス生成器６の温度を検知し、ポンプ３１は原料水Ｙを供給する水供給部である。また、炭化水素センサー３２が燃料ガスＧ中の炭化水素の濃度を検知する。このような炭化水素センサー３２としては、ガスクロ方式、赤外線吸収式または光音響式などの炭化水素センサーを用いることができる。
【００１９】
燃料極３から排出されるオフガスＯＧおよび燃料ガス生成器６で生成される燃料ガスＧは、それぞれガス供給路３３ａおよび３３ｂから燃焼器８に供給される。燃焼器８には送風器であるファン９が設けられている。第１制御部３４は温度検知部３０または炭化水素センサー３２の検出値に応じてポンプ３１およびファン９を運転制御する。
【００２０】
また、火炎検知部３５の制御回路は、温度検知部３０による検知温度に応じて、火炎検知部３５の火炎のイオン電流をこれに比例した炎検知電流に変換し、この電流を炎検知電圧として検知し、この電圧の検知信号が火炎検知部３５から第１制御部３４に入力され、かつ炎検知電流の増幅率を所定値に切り換える信号を第１制御部３４から火炎検知部３５に出力するように接続されている。
【００２１】
図２に示すように、火炎検知部３５の制御回路は、抵抗（Ｒ６）３６を介してトランジスタ（Ｑ３）３７に信号を出力してオンまたはオフにし、抵抗（Ｒ８）３８を介してトランジスタ（Ｑ４）３９に信号を出力してオンまたはオフにする。そして、トランジスタ（Ｑ３）３７がオンの時には、式（１）：
ＲＸ１＝Ｒ２・Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３）
で表される抵抗（Ｒ２）２０および抵抗（Ｒ３）４０からなる並列合成抵抗（ＲＸ１）に流れる電流による電圧降下と、抵抗（Ｒ１）１９に流れる電流（ＩＲ１）による電圧降下とが等しくなる。また、トランジスタ（Ｑ４）３９がオンの時には、式（２）：
ＲＸ２＝Ｒ２・Ｒ４／（Ｒ２＋Ｒ４）
で表される抵抗（Ｒ２）２０および抵抗（Ｒ４）４１からなる並列合成抵抗（ＲＸ２）に流れる電流による電圧降下と、抵抗（Ｒ１）１９に流れる電流（ＩＲ１）による電圧降下とが等しくなる。
【００２２】
次に、本発明の燃料電池発電装置の動作および作用について説明する。燃料ガス生成器６に原料である発電原料Ｘと水Ｙを供給すると、水蒸気改質反応により発電原料Ｘに含まれる炭化水素が改質されて水素リッチな燃料ガスＧが得られる。この燃料ガスＧはオフガスなどとしてガス供給路３３ａまたは３３ｂから燃焼器８に供給される。オフガスなどはファン９から供給された空気によって燃焼し燃焼室１０に火炎１１を形成する。火炎１１よる燃焼ガスは燃料ガス生成器６自身を加熱してその温度を上昇させて水蒸気改質反応を持続させる。
【００２３】
火炎１１の火炎検知は、第１制御部３４により、火炎１１中のイオンによって流れるイオン電流をイオン電流と比例した炎検知電流に変換し、この電流を炎検知電圧として電圧検知部１６で検知し、この検知信号を第１制御部３４に入力し、かつ第１制御部３４から炎検知電流の増幅率を所定値に切り換える信号を火炎検知部３５に出力することによって行われる。
【００２４】
第１制御部３４は、温度検知部３０により検知される燃料ガス生成器６の温度が所定温度以上になったとき、抵抗（Ｒ６）３６を介してトランジスタ（Ｑ３）３７に信号を出力してオンにする。このとき、並列合成抵抗（ＲＸ１）が、抵抗（Ｒ１）１９に流れる電流（ＩＲ１）による電圧降下と、並列合成抵抗（ＲＸ１）に流れる電流による電圧降下とが等しくなるように接続されているため、トランジスタ（Ｑ３）３７がオン時のトランジスタ（Ｑ２）１８のコレクタ電流（ＩＲ２）は、トランジスタ（Ｑ３）３７がオフ時のトランジスタ（Ｑ２）１８のコレクタ電流（ＩＲ２）のＲ２／ＲＸ１倍に増幅される。この増幅されたコレクタ電流（ＩＲ２ａ）が抵抗（ＲＡ）１５に流れ、この電流は抵抗（ＲＡ）１５の両端の電圧を電圧検知部１６で検知することにより検知できる。
【００２５】
また、第１制御部３４は、温度検知部３０により検知される燃料ガス生成器６の温度が所定温度よりさらに上昇したとき、抵抗（Ｒ８）３８を介してトランジスタ（Ｑ４）３９に信号を出力してオンにする。並列合成抵抗（ＲＸ２）は、抵抗（Ｒ１）１９に流れる電流（ＩＲ１）による電圧降下と、並列合成抵抗（ＲＸ２）に流れる電流による電圧降下とが等しくなるように接続されているため、トランジスタ（Ｑ４）３９がオン時のトランジスタ（Ｑ２）１８のコレクタ電流（ＩＲ２）は、トランジスタ（Ｑ４）３９がオフ時のトランジスタ（Ｑ２）１８のコレクタ電流（ＩＲ２）のＲ２／ＲＸ２倍に増幅される。この増幅されたコレクタ電流（ＩＲ２ｂ）が抵抗（ＲＡ）１５に流れ、抵抗（ＲＡ）１５の両端の電圧を電圧検知部１６で検知することによって前記電流を検知することができる。な
お、図２において、トランジスタ（Ｑ２）のコレクタ電流はＩＲＡで示した。
【００２６】
燃焼器８により燃料ガス生成器６の加熱を開始し、燃料ガス生成器６の温度が上昇すると、供給されるオフガスなどに含まれる炭化水素の量が少なくなり、火炎１１のイオン電流も少なくなってくる。オフガスなどに含まれる炭化水素の量は燃料ガス生成器６で水素に転化されなかった残りの炭化水素の量となるので、転化率が燃料ガス生成器６の温度の上昇にともなって所定値以上になれば炭化水素の量が少なくなり、火炎１１のイオン電流も少なくなる。そこで、第１制御部３４により、炎検知電流の増幅率をトランジスタＱ３（３７）またはＱ４（３９）をオンにすることにより所定値に切り換え、増幅率を大きくすることにより、抵抗（ＲＡ）１５の両端の電圧を検知する電圧検知部１６によって着火レベルと失火（消火）レベルとの差を必要なだけ確保する。そして、こうすることによっ
てノイズマージンも適正に確保することができるため、誤認識および誤判定を回避することができ、着火および失火を確実に判定することができる。
【００２７】
また、燃料ガス生成器６の温度が所定温度よりも高い場合には、ファン９の送風量が増加するように第１制御部３４によってファン９を運転制御する。同様に、燃料ガス生成器６の温度が所定温度よりも低い場合には、ファン９の送風量が減少するように第１制御部３４によってファン９を運転制御する。
【００２８】
ファン９の送風量を減少させるとオフガスなどの燃焼に必要な量以下の量の空気を供給することになるため、空気が不足気味となり、燃料ガス生成器６が空冷不足となる。そのため、燃料ガス生成器６の温度が上昇し、燃焼に供されるオフガスなどに含まれる炭化水素量が減少して、火炎１１のイオン電流も少なくなる。
【００２９】
逆に、ファン９の送風量を増加させるとオフガスなどの燃焼に必要な量以上の量の空気を供給することになるため、空気が過剰気味となり、燃料ガス生成器６が空冷過多となるので、燃料ガス生成器６の温度が下降し、燃焼に供されるオフガスなどに含まれる炭化水素量が増加する。そのため、火炎１１のイオン電流も増加する。すなわち、ファン９の送風量に応じて、オフガスなどに含まれる炭化水素量を増加または減少させることができ、火炎１１のイオン電流も増加または減少する。
【００３０】
第１制御部３４により、トランジスタ（Ｑ３）３７または（Ｑ４）３９をオンすることにより所定値に切り換え、炎検知電流の増幅率を大きくすることにより、電圧検知部１６によって検知する抵抗（ＲＡ）１５の両端の電圧を増大させて着火レベルと失火（消火）レベルとの差を充分に確保する。そして、ノイズマージンも適正に確保し、誤認識および誤判定を回避することができ、着火および失火を確実に判定することができる。
【００３１】
このような構成にすることにより、送風部（ファン）９から燃焼器８に供給される空気量に応じて火炎検知部３５の炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えて確実に火炎の検知を行うことができる。
また、燃料ガス生成器６の温度が所定温度よりも高い場合には、ポンプ３１から供給する水Ｙの量が増加するように第１制御部３４によってポンプ３１を運転制御する。
【００３２】
ポンプ３１の供給量を増加させると、水蒸気改質反応に必要な量以上の量の水が燃料ガス生成器６に供給されるため、過剰な水の顕熱や蒸発潜熱によって燃料ガス生成器６の温度を低下させることができ、発電原料の転化率を低減させ、オフガスなどに含まれる炭化水素の濃度を所定値以上としてイオン電流値を測定可能な程度に充分に大きくすることができる。
【００３３】
一方、ポンプ３１からの水供給量を減少させると、水蒸気改質反応に必要な量より少ない量の水が燃料ガス生成器６に供給されることになるため、水の顕熱や蒸発潜熱も少なくなり、燃料ガス生成器６の温度が上昇し、発電原料の転化率も高くなって燃焼用燃料に含まれる炭化水素量も減少する。そのため、火炎１１のイオン電流も少なくなる。このとき、第１制御部３４により、トランジスタ（Ｑ３）３７または（Ｑ４）３９をオンすることにより増幅率を所定値に切り換え、炎検知電流の増幅率を大きくして、電圧検知部１６によって検知する抵抗（ＲＡ）１５の両端の電圧を大きくすることができ、着火レベルと失火（消火）レベルとの差を充分に確保することができる。そして、ノイズマージンも適正に確保することができ、誤認識および誤判定を回避することができ、着火および失火を確実に判定することができる。
【００３４】
このような構成にすることにより、燃料ガス生成器６に供給される水の量に応じて前記火炎検知部３５の炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えて火炎検知を行うことができる。
【００３５】
また、炭化水素センサー３２によって燃料ガスＧに含まれる炭化水素の濃度を検知し、第１制御部３４で発電燃料の転化率を算出してもよい。算出された転化率に応じてファン９およびポンプ３１の少なくとも一方を第１制御部３４で制御するとともに、燃焼用燃料中の炭化水素量に応じて火炎１１のイオン電流を変化させる。第１制御部３４により、トランジスタ（Ｑ３）３７または（Ｑ４）３９をオンすることにより増幅率を所定値に切り換え、炎検知電流の増幅率を適正化し、電圧検知部１６によって検知する抵抗（ＲＡ）１５の両端の電圧を増大させ、着火レベルと失火（消火）レベルとの差を充分に確保する。そして、ノイズマージンも適正に確保することができ、誤認識および誤判定を回避することができ、着火および失火を確実に判定することができる。
【００３６】
このような構成にすることにより、炭化水素センサー３２の出力値に基づいて火炎検知部３５の炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えて火炎検知を行うことができる。
【００３７】
また、燃料ガス生成器６へ送る発電原料供給量から炭化水素の転化率を算出してもよい。算出された転化率に応じてファン９およびポンプ３１の少なくとも一方を第１制御部３４で制御するとともに、発電原料の炭化水素量に応じて火炎１１のイオン電流も変化する。第１制御部３４により、トランジスタ（Ｑ３）３７または（Ｑ４）３９をオンすることにより増幅率を所定値に切り換え、炎検知電流の増幅率を適正化することにより、電圧検知部１６によって検知する抵抗（ＲＡ）１５の両端の電圧を増大させ、着火レベルと失火（消火）レベルとの差を充分に確保することができる。そして、ノイズマージンも適正に確保することができるので、誤認識および誤判定を回避することができ、着火および失火を確実に判定することができ、失火判定誤りによる爆発着火およびガス漏れなどの危険や、着火判定誤りによる不要な機器停止動作などを回避することができるものである。
【００３８】
このような構成にすることにより、燃料ガス生成器６へ送る発電原料供給量に応じて火炎検知部３５の炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えて火炎検知を行うことができる。
【００３９】
なお、上記においては、第１制御部３４により、炎検知電流の増幅率をトランジスタ（Ｑ３）３７または（Ｑ４）３９をオンすることにより所定値に切り換えているが、直流電源１４の電圧（ＶＡ）を可変することによっても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４０】
つぎに、本発明に係る燃料電池発電装置は、前記燃料電池の発電を開始するとき、前記燃料ガスを前記燃料電池に供給するとともに、前記燃焼器の着火動作を行う第２制御部を有するのが有効である。この第２制御部の機能は、前記第１制御部に持たせてもよい。
【００４１】
起動後数十分〜数時間の間、燃料ガスＧが切替弁７を経て燃焼器８に供給され、燃料電池１の燃料極３へ供給されない間、燃料極３にはチッ素などの不活性ガスが充満したままであり、発電を開始するときに燃料ガスを切替弁７を経て燃料極３に供給すると、燃料極３に充満していた不活性ガスが押し出されて燃焼器８に到達する。不活性ガスが燃焼器８に到達すると燃焼状態が不安定になり、最悪の場合には火炎が消失するが、その後も水素に富んだ燃料ガスが燃焼器８に送り続けられ、燃焼度の高いガスが燃焼器８に充満した後、再着火して爆発が起こる可能性がある。しかし、燃料電池１が発電を開始するときに、燃料ガスを燃料電池１に供給するとともに、燃焼器８の着火動作を行うことにより燃焼器８に供給される燃焼ガスが着火可能な成分になったときに素早く再着火するので、火炎が消失しても爆発に至るような事態は発生しない。
【００４２】
また、前記第２制御部が、前記燃焼器の着火動作中、前記燃料ガスを前記燃料電池に供給してから所定時間、および前記燃料ガスを前記燃料電池に供給してから前記炎検知電流が所定値以上になるまで火炎検知をさせないのが有効である。
【００４３】
通常、燃焼器８にて火炎が消失した場合には、燃焼度の高いガスが燃焼器８を充満した後に再着火して爆発が起こるのを防ぐため、燃料電池発電装置を緊急停止させる必要がある。しかし、発電を開始するために燃料ガスを燃料電池１に供給したときに、燃焼器８の火炎が一旦消失しても、燃焼器８の着火動作が行われていれば安全に素早く再着火が可能である。そのため、短時間の失火を無視して再び火炎が安定になった後に火炎検知を再開することにより、燃料電池発電装置の安全性を低下させることなく、かつ確実に発電開始を行うことが可能になる。
【００４４】
なお、上記実施の形態においては、燃料ガス生成器６が単一の反応室、すなわち改質器からなる例を示したが、燃料ガス生成器６はＣＯのシフト反応を行う変成器およびＣＯの酸化反応を行う浄化器を有していてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、従来燃料ガス生成器の水蒸気改質反応による発電原料Ｘ中の炭化水素から水素への転化率に対応して、燃焼用燃料に含まれる炭化水素量が変化して燃焼器のイオン電流が増減してしまうのに対し、本発明によれば、燃焼用燃料に含まれる炭化水素量に応じて火炎検知部の火炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えて火炎検知を行うことによって、火炎検知が可能なイオン電流を得ることができ、着火レベルと失火（消火）レベルとの差を充分に確保することができる。また、ノイズマージンも適正に確保することができ、誤認識および誤判定を回避することができ、着火および失火を確実に判定することができる。
【００４６】
また、燃料ガス生成器の温度、送風部から燃焼器に供給する空気量、水供給部から燃料ガス生成器に送る水の量、燃料ガスＧに含まれる炭化水素の濃度または燃料ガス生成器へ送る発電原料供給量に応じて火炎検知部の火炎検知電流の増幅率を所定値に切り換えて火炎検知を行うことにより、着火レベルと失火（消火）レベルとの差を充分に確保するとともにノイズマージンも適正に確保し、誤認識および誤判定を回避することができる。
【図１】
0005105374.tif 000002
【図２】
0005105374.tif 000003
【図３】
0005105374.tif 000004
【図４】
0005105374.tif 000005