專利名稱：燃料電池發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于將從供給燃料氣體發(fā)生器的發(fā)電原料、燃料電池的燃料極排出的廢氣或氫發(fā)生器生成的生成氣體(燃料氣體)作為用于加熱上述燃料氣體發(fā)生器的燃燒用燃料加以利用的燃料電池發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
利用圖3和圖4說明使用現(xiàn)有的燃料電池的發(fā)電裝置。圖3是現(xiàn)有的燃料電池發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)的示意圖。此外，圖4是現(xiàn)有燃料電池發(fā)電裝置的控制電路結(jié)構(gòu)的示意圖。
在圖3的燃料電池1中，空氣極2和燃料極3夾持高分子電解質(zhì)膜4而配置，空氣極2的上游與供給空氣的鼓風(fēng)機(jī)5連通。向氫發(fā)生器(燃料氣體發(fā)生器)6提供天然氣或甲醇等作為原料的發(fā)電燃料X及水蒸氣改質(zhì)反應(yīng)所需要的水Y，所獲得的燃料氣體G經(jīng)由轉(zhuǎn)換閥7提供給該燃料極3，并沿毗連燃料極3的規(guī)定通道向下游流動(dòng)。這時(shí)，燃料氣體G中的氫在電極反應(yīng)中只被消耗掉需要量的氫，剩余的氫等作為廢氣OG提供給燃燒器8。當(dāng)不將燃料氣體G提供給燃料極3時(shí)，燃料氣體G經(jīng)由轉(zhuǎn)換閥7提供給燃燒器8。
通常，燃料電池發(fā)電裝置停止期間，燃料氣體發(fā)生器6及燃料極3等燃料氣體G及廢氣OG的通道由氮等惰性氣體填充。另外，即使起動(dòng)燃料電池發(fā)電裝置，在燃料氣體發(fā)生器6的溫度穩(wěn)定下來之前，燃料氣體G中的一氧化碳濃度很高。由于一氧化碳致使燃料電池1的高分子電解質(zhì)膜4上電極的催化劑劣化，所以不能將一氧化碳濃度高的燃料氣體G送入燃料電池1，在起動(dòng)后數(shù)十分鐘～數(shù)小時(shí)期間，燃料氣體G經(jīng)由轉(zhuǎn)換閥7提供給燃燒器8。起動(dòng)后經(jīng)過數(shù)十分鐘～數(shù)小時(shí)，燃料氣體發(fā)生器6的溫度穩(wěn)定下來之后，在燃料電池1中，燃料氣體G在開始發(fā)電時(shí)經(jīng)由轉(zhuǎn)換閥7提供給燃料極3。
提供給燃燒器8的燃料氣體G和廢氣OG借助于風(fēng)扇9提供的空氣而燃燒。在燃燒室10形成火焰11，并由燃燒氣體加熱燃料氣體發(fā)生器6。燃燒室10的火焰11通過當(dāng)施加火焰所規(guī)定的電壓時(shí)流動(dòng)的離子電流來檢測(cè)火焰。
火焰檢測(cè)部12由下列部分構(gòu)成為了通過以與火焰11接觸方式設(shè)置的耐熱性導(dǎo)電體13來測(cè)量流向燃燒器8的離子電流而如圖4所示將火焰11作為火焰電阻(RF)向?qū)щ婓w13和燃燒器8施加規(guī)定電壓的直流電源14；用于把與流經(jīng)火焰11的離子電流(IF)等效的電流(IRA)變換為電壓的電阻(RA)15；檢測(cè)電阻(RA)15兩端電壓的電壓檢測(cè)部16；和控制上述部件的控制部(未圖示)。
如圖4所示，火焰檢測(cè)部12的控制部(控制電路)為了使與流經(jīng)火焰電阻(RF)的離子電流(IF)等效的電流(IRA)流過電阻(RA)15，由具有相同特性的晶體管(Q1)17及(Q2)18、具有相同電阻值的電阻(R1)19及(R2)20形成電流鏡電路。因此，流經(jīng)電阻(R1)19及(R2)20的電流(IR1)及(IR2)相等，再有，與電流(IR1)及(IR2)相等的電流作為與流經(jīng)火焰11的離子電流(IF)等效的電流(IRA)流動(dòng)，并在電阻(RA)15的兩端產(chǎn)生電壓。也就是說，利用該火焰檢測(cè)部12檢測(cè)火焰11的發(fā)火和熄火等燃燒狀態(tài)。
在上述現(xiàn)有的燃料電池發(fā)電裝置中，由于利用水蒸氣改質(zhì)反應(yīng)使發(fā)電原料X中的炭化氫轉(zhuǎn)換成氫，致使燃料氣體G及廢氣OG的炭化氫濃度顯著降低。如果炭化氫濃度小則火焰11中的離子濃度也減小，流經(jīng)火焰11的電流值也減小，從而電阻(RA)15兩端的電壓也減小。即，存在火焰檢測(cè)部12的檢測(cè)電壓減小，發(fā)火及熄火時(shí)的狀態(tài)判別變得困難的問題點(diǎn)。例如，當(dāng)將熄火誤判斷為發(fā)火時(shí)，由于繼續(xù)供給燃料氣體，燃燒部在高溫(400℃以上狀況下)一旦超過爆炸臨界濃度則存在爆炸發(fā)火的危險(xiǎn)性。再者，當(dāng)將發(fā)火誤判斷為熄火時(shí)，可能發(fā)生由于無用的熄火判斷所引發(fā)的機(jī)器動(dòng)作停止等不良現(xiàn)象。
因此，本發(fā)明旨在為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題點(diǎn)，而提供一種能夠準(zhǔn)確判斷加熱燃料氣體發(fā)生器的燃燒器的發(fā)火及熄火且能夠安全運(yùn)轉(zhuǎn)的燃料電池發(fā)電裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種燃料電池發(fā)電裝置，具有從發(fā)電燃料和水中生成以氫為主要成分的燃料氣體之燃料氣體發(fā)生器；給上述燃料氣體發(fā)生器供水的水供給器；及利用上述燃料氣體和氧化劑氣體進(jìn)行發(fā)電的燃料電池，其特征在于，具有燃燒從上述發(fā)電原料、上述燃料氣體及上述燃料電池中排出的廢氣所構(gòu)成的組中所選擇的至少一種燃燒用燃料(以下，也稱之為“廢氣等”)來加熱上述燃料氣體發(fā)生器的燃燒器及檢測(cè)形成于上述燃燒器內(nèi)的火焰狀態(tài)的火焰檢測(cè)器。
上述火焰檢測(cè)器通過檢測(cè)與火焰的離子電流成比例的火焰檢測(cè)電流來檢測(cè)上述火焰的狀態(tài)。
而且，上述燃料電池發(fā)電裝置具有按照上述燃燒用燃料中所包含的炭化氫量將上述火焰檢測(cè)電流的放大率切換為規(guī)定值的控制器。該控制器亦可安裝在上述火焰檢測(cè)器上。
還有，上述燃料電池發(fā)電裝置具有檢測(cè)上述燃料氣體發(fā)生器溫度的溫度檢測(cè)器，上述第1控制部能夠按照上述溫度檢測(cè)器的檢測(cè)溫度將上述火焰檢測(cè)電流的放大率切換為規(guī)定值。
此外，上述燃料電池發(fā)電裝置具有向上述燃燒器提供空氣的送風(fēng)器，上述第1控制部能夠按照從上述送風(fēng)器提供給上述燃燒器的空氣量將火焰檢測(cè)器的火焰檢測(cè)電流的放大率切換到規(guī)定值。
此外，上述第1控制部也能夠按照從上述水供給器提供給上述氫發(fā)生器的水量將火焰檢測(cè)器的火焰檢測(cè)電流的放大率切換到規(guī)定值。
另外，上述燃料電池發(fā)電裝置具有檢測(cè)上述燃料氣體中的炭化氫濃度的炭化氫傳感器，上述第1控制部能夠根據(jù)上述炭化氫傳感器的輸出值將火焰檢測(cè)器的火焰檢測(cè)電流的放大率切換到規(guī)定值。
另外，上述第1控制部能夠按照送往上述燃料氣體發(fā)生器的發(fā)電原料供給量將火焰檢測(cè)器的火焰檢測(cè)電流的放大率切換到規(guī)定值。
另外，上述燃料電池發(fā)電裝置具有在開始上述燃料電池的發(fā)電時(shí)，能夠?qū)⑸鲜鋈剂蠚怏w提供給上述燃料電池的同時(shí)控制上述燃燒器的發(fā)火動(dòng)作的第2控制部。
而且，上述第2控制部在上述燃燒器的發(fā)火動(dòng)作時(shí)，能夠使上述火焰檢測(cè)器并不檢測(cè)火焰。
還有，上述第2控制部在自提供上述燃料氣體后規(guī)定時(shí)間內(nèi)能夠使上述火焰檢測(cè)器并不檢測(cè)火焰。
再者，上述第2控制部自提供上述燃料氣體后到上述火焰檢測(cè)電流超過規(guī)定值之前能夠使其不進(jìn)行火焰檢測(cè)。
附圖的簡(jiǎn)單說明

圖1是本發(fā)明的燃料電池發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2是本發(fā)明的燃料電池發(fā)電裝置的控制電路結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖3是現(xiàn)有的燃料電池發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖4是現(xiàn)有的燃料電池發(fā)電裝置的控制電路結(jié)構(gòu)的示意圖。
實(shí)施發(fā)明的最優(yōu)形態(tài)本發(fā)明的燃料電池發(fā)電裝置，按照包含在廢氣等中的炭化氫量切換上述火焰檢測(cè)電流的放大率為規(guī)定值來進(jìn)行火焰檢測(cè)，這樣就能夠確保發(fā)火電平和熄火(滅火)電平的差很大，并且由于噪聲容限也能夠變大，所以可以避免誤認(rèn)識(shí)和誤判斷，從而能夠準(zhǔn)確判斷發(fā)火及熄火，避免由于熄火判斷錯(cuò)誤所造成的爆炸發(fā)火及氣體泄露等危險(xiǎn)，或由于發(fā)火判斷錯(cuò)誤所造成的不必要的機(jī)器停止動(dòng)作等。
以下，利用圖1和圖2詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)，但本發(fā)明并不局限于此。
圖1是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的燃料電池發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)圖，圖2是本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的燃料電池發(fā)電裝置的火焰檢測(cè)部的控制電路之結(jié)構(gòu)圖。
在圖1和圖2中，與圖3及圖4所示的使用現(xiàn)有的燃料電池的發(fā)電裝置具有相同功能的要素均采用相同符號(hào)來表示，它們的詳細(xì)功能如上述那樣，故而予以省略。
在圖1中，溫度檢測(cè)部30檢測(cè)燃料氣體發(fā)生器6的溫度，泵31是供給原料水Y的水供給部。此外，炭化氫傳感器32檢測(cè)燃料氣體G中的炭化氫的濃度。作為這樣的炭化氫傳感器32可以采用氣體色譜式、紅外線吸收式或光聲式等炭化氫傳感器。
從燃料極3排出的廢氣OG及在燃料氣體發(fā)生器6生成的燃料氣體G分別由氣體供給通道33a及33b供給燃燒器8。在燃燒器8設(shè)置有作為送風(fēng)器的風(fēng)扇9。第1控制部34按照溫度檢測(cè)部30或炭化氫傳感器32的檢測(cè)值來控制泵31及風(fēng)扇9的運(yùn)轉(zhuǎn)。
此外，火焰檢測(cè)部35的控制電路以下述方式連接按照溫度檢測(cè)部的檢測(cè)溫度將火焰檢測(cè)部35的火焰的離子電流變換成與之成比例的火焰檢測(cè)電流，并將該電流作為火焰檢測(cè)電壓檢測(cè)，該電壓檢測(cè)信號(hào)從火焰檢測(cè)部35輸入至第1控制部34，而且，將切換火焰檢測(cè)電流的放大率為規(guī)定值的信號(hào)從第1控制部34輸出至火焰檢測(cè)部35。
如圖2所示，火焰檢測(cè)部35的控制電路通過電阻(R6)36將信號(hào)輸出至晶體管(Q3)37使其導(dǎo)通或截止，通過電阻(R8)38將信號(hào)輸出至晶體管(Q4)39使其導(dǎo)通或截止。而且，晶體管(Q3)37導(dǎo)通時(shí)，流經(jīng)由式子(1)RX1＝R2·R3/(R2+R3)所表示的電阻(R2)20及電阻(R3)40所組成的并聯(lián)合成電阻(RX1)的電流所引發(fā)的電壓降與流經(jīng)電阻(R1)19的電流(IR1)所引發(fā)的電壓降相等。并且，晶體管(Q4)39導(dǎo)通時(shí)，流經(jīng)由式子(2)RX2＝R2·R4/(R2+R4)所表示的電阻(R2)20及電阻(R4)41所組成的并聯(lián)合成電阻(RX2)的電流所引發(fā)的電壓降與流經(jīng)電阻(R1)19的電流(IR1)所引發(fā)的電壓降相等。
其次，說明本發(fā)明的燃料電池發(fā)電裝置的動(dòng)作及作用。如果將作為原料的發(fā)電原料X和水Y提供給燃料氣體發(fā)生器6，則由于水蒸氣的改質(zhì)反應(yīng)，包含在發(fā)電原料X中的炭化氫被改質(zhì)，從而可以獲得含大量氫的燃料氣體G。該燃料氣體G作為廢氣從氣體供給通道33a或33b供給燃燒器8。廢氣等在從風(fēng)扇9供給的空氣作用下燃燒并在燃燒室10形成火焰11?；鹧?1的燃燒氣體加熱燃料氣體發(fā)生器6自身，使其溫度上升，從而使水蒸氣改質(zhì)反應(yīng)得以持續(xù)。
火焰11的火焰檢測(cè)按照下述方式進(jìn)行通過第1控制部34將火焰11中的離子所產(chǎn)生的流動(dòng)離子電流變換成與離子電流成比例的火焰檢測(cè)電流，將該電流作為火焰檢測(cè)電壓在電壓檢測(cè)部16檢測(cè)，該檢測(cè)信號(hào)輸入到第1控制部34，并且從第1控制部34將切換火焰檢測(cè)電流的放大率為規(guī)定值的信號(hào)輸出到火焰檢測(cè)部35。
第1控制部34當(dāng)溫度檢測(cè)部30檢測(cè)的燃料氣體發(fā)生器6的溫度超過規(guī)定溫度時(shí)，通過電阻(R6)36將信號(hào)輸出至晶體管(Q3)37使其導(dǎo)通。這時(shí)，因?yàn)椴⒙?lián)合成電阻(RX1)是以流經(jīng)電阻(R1)19的電流(IR1)所引發(fā)的電壓降與流經(jīng)并聯(lián)合成電阻(RX1)的電流所引發(fā)的電壓降相等的方式被連接的，所以晶體管(Q3)37導(dǎo)通時(shí)的晶體管(Q2)18的集電極電流(IR2)被放大至晶體管(Q3)37截止時(shí)的晶體管(Q2)18的集電極電流(IR2)的R2/RX1倍。該放大的集電極電流(IR2a)流經(jīng)電阻(RA)15，該電流能夠通過在電壓檢測(cè)部16檢測(cè)電阻(RA)15兩端的電壓來檢測(cè)出。
另外，第1控制部34當(dāng)溫度檢測(cè)部所檢測(cè)的燃料氣體發(fā)生器6的溫度進(jìn)一步上升到超過規(guī)定溫度時(shí)，通過電阻(R8)38將信號(hào)輸出到晶體管(Q4)39使其導(dǎo)通。因?yàn)椴⒙?lián)合成電阻(RX2)是以流經(jīng)電阻(R1)19的電流(IR1)所引發(fā)的電壓降與流經(jīng)并聯(lián)合成電阻(RX2)的電流所引發(fā)的電壓降相等的方式連接的，所以晶體管(Q4)39導(dǎo)通時(shí)的晶體管(Q2)18的集電極電流(IR2)被放大至晶體管(Q4)39截止時(shí)的晶體管(Q2)18的集電極電流(IR2)的R2/RX2倍。該放大后的集電極電流(IR2b)流經(jīng)電阻(RA)15，上述電流可以通過在電壓檢測(cè)部16檢測(cè)電阻(RA)15兩端的電壓來檢測(cè)出。此外，在圖2中，晶體管(Q2)的集電極電流用IRA表示。
利用燃燒器8開始加熱燃料氣體發(fā)生器6，如果燃料氣體發(fā)生器6的溫度上升，則包含于供給的廢氣等中的炭化氫的量減少，火焰11的離子電流也減少。包含于廢氣等中的炭化氫量是未在燃料發(fā)生器6中轉(zhuǎn)化為氫的殘余的炭化氫的量，所以轉(zhuǎn)化率隨著燃料氣體發(fā)生器6的溫度上升一旦超過規(guī)定值則炭化氫的量減少，火焰11的離子電流也減少。于是，通過第1控制部34使晶體管Q3(37)或Q4(39)導(dǎo)通，將火焰檢測(cè)電流的放大率切換到規(guī)定值；由通過增大放大率來檢測(cè)電阻(RA)15兩端電壓的電壓檢測(cè)部16必要地確保發(fā)火電平和熄火(滅火)電平之差。這樣，噪聲容限也能夠適當(dāng)?shù)赜枰源_保，因而能夠避免誤認(rèn)識(shí)及誤判斷，作到準(zhǔn)確地判斷發(fā)火和熄火。
另外，當(dāng)燃料氣體發(fā)生器6的溫度高于規(guī)定溫度時(shí)，由第1控制部34控制風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)以便增加風(fēng)扇9的送風(fēng)量。同樣，當(dāng)燃料氣體發(fā)生器6的溫度低于規(guī)定溫度時(shí)，由第1控制部34控制風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)以便減少風(fēng)扇9的送風(fēng)量。
如果減少風(fēng)扇9的送風(fēng)量，則空氣供給量低于廢氣燃燒所必須的量，造成空氣不足，致使燃料氣體發(fā)生器6氣冷不足。因此，燃料氣體發(fā)生器6的溫度上升，用于燃燒的廢氣等中所包含的炭化氫量減少，火焰11的離子電流也減少。
相反，如果增加風(fēng)扇9的送風(fēng)量，則空氣供給量高于廢氣燃燒所必須的量，造成空氣過剩，燃料氣體發(fā)生器6氣冷過多，所以，燃料氣體發(fā)生器6的溫度下降，用于燃燒的廢氣等中所包含的炭化氫量增加。因此，火焰11的離子電流也增加。即，根據(jù)風(fēng)扇9的送風(fēng)量可以增加或減少包含于廢氣中的炭化氫量，從而火焰11的離子電流也增加或減少。
借助于第1控制部34使晶體管(Q3)37或(Q4)39導(dǎo)通來切換到規(guī)定值，通過增大火焰檢測(cè)電流的放大率來增大由電壓檢測(cè)部16所檢測(cè)的電阻(RA)15兩端的電壓，從而充分確保發(fā)火電平和熄火(滅火)電平之差。而且，噪聲容限也能夠予以適當(dāng)確保，從而能夠避免誤認(rèn)識(shí)及誤判斷，作到準(zhǔn)確判斷發(fā)火及熄火。
借助于上述結(jié)構(gòu)，根據(jù)從送風(fēng)部(風(fēng)扇)9提供給燃燒器8的空氣量將火焰檢測(cè)部35的火焰檢測(cè)電流的放大率切換到規(guī)定值，從而能夠準(zhǔn)確進(jìn)行火焰的檢測(cè)。
另外，當(dāng)燃料氣體發(fā)生器6的溫度高于規(guī)定溫度時(shí)，由第1控制部34控制泵31的運(yùn)轉(zhuǎn)以便增加從泵31供給的水Y的量。
一旦增加泵31的供給量，則由于超過水蒸氣改質(zhì)反應(yīng)所需要量的水被提供給燃料氣體發(fā)生器6，所以可以利用過剩水的顯熱或蒸發(fā)潛熱來降低燃料氣體發(fā)生器6的溫度，降低發(fā)電原料的轉(zhuǎn)化率，從而包含于廢氣等中的炭化氫的濃度設(shè)定為規(guī)定值以上，就可以充分增大離子電流值到能夠測(cè)量的程度。
另一方面，一旦減少從泵31的水供給量，則由于少于水蒸氣改質(zhì)反應(yīng)所需要量的水被提供給燃料氣體發(fā)生器6，造成水的顯熱或蒸發(fā)潛熱也減少，燃料氣體發(fā)生器6的溫度上升，發(fā)電原料的轉(zhuǎn)化率提高，包含于燃燒用燃料中的炭化氫量也減少。所以，火焰11的離子電流也減少。此時(shí)，通過第1控制部34，使晶體管(Q3)37或(Q4)39導(dǎo)通將放大率切換為規(guī)定值，增大火焰檢測(cè)電流的放大率，從而可以增大由電壓檢測(cè)部16檢測(cè)的電阻(RA)15的兩端電壓，從而能夠充分確保發(fā)火電平和熄火(滅火)電平的差。而且，噪聲容限也能夠予以確保，從而能夠避免誤認(rèn)識(shí)及誤判斷，作到能夠準(zhǔn)確判斷發(fā)火及熄火。
借助于上述結(jié)構(gòu)，根據(jù)提供給燃料氣體發(fā)生器6的水量，能夠?qū)⑸鲜龌鹧鏅z測(cè)部35的火焰檢測(cè)電流的放大率切換到規(guī)定值來進(jìn)行火焰檢測(cè)。
此外，利用炭化氫傳感器32檢測(cè)燃料氣體G中所包含的炭化氫的濃度，亦可在第1控制部34計(jì)算出發(fā)電燃料的轉(zhuǎn)化率。根據(jù)計(jì)算出的轉(zhuǎn)化率由第1控制部34控制風(fēng)扇9及泵31中的至少一者，同時(shí)，根據(jù)燃燒用燃料中的炭化氫量改變火焰11的離子電流。通過第1控制部34使晶體管(Q3)37或(Q4)39導(dǎo)通，將放大率切換到規(guī)定值，將火焰檢測(cè)電流的放大率控制在適當(dāng)程度，并增大由電壓檢測(cè)部16檢測(cè)的電阻(RA)15兩端的電壓，從而充分確保發(fā)火電平和熄火(滅火)電平的差。并且噪聲容限也能夠予以確保，由此能夠避免誤認(rèn)識(shí)和誤判斷，作到準(zhǔn)確地判斷發(fā)火及熄火。
借助于上述結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)炭化氫傳感器32的輸出值將火焰檢測(cè)部35的火焰檢測(cè)電流的放大率切換到規(guī)定值來進(jìn)行火焰檢測(cè)。
此外，亦可從送往燃料氣體發(fā)生器6的發(fā)電原料供給量計(jì)算出炭化氫的轉(zhuǎn)化率。根據(jù)計(jì)算出的轉(zhuǎn)化率由第1控制部34控制風(fēng)扇9及泵31的至少一者，同時(shí)，根據(jù)發(fā)電原料的炭化氫量也可改變火焰11的離子電流。通過第1控制部34使晶體管(Q3)37或(Q4)39導(dǎo)通將放大率切換到規(guī)定值，通過將火焰檢測(cè)電流的放大率控制在適當(dāng)?shù)某潭?，增大由電壓檢測(cè)部16所檢測(cè)的電阻(RA)15兩端的電壓，從而充分確保發(fā)火電平和熄火(滅火)電平之差。并且，噪聲容限也能夠予以適當(dāng)確保，所以可以避免誤認(rèn)識(shí)及誤判斷，能夠作到準(zhǔn)確地判斷發(fā)火及熄火，并能夠避免由于熄火判斷錯(cuò)誤引發(fā)的爆炸發(fā)火及氣體泄露等危險(xiǎn)或由于發(fā)火判斷錯(cuò)誤所造成的不必要的機(jī)器停止動(dòng)作等。
借助于上述結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)送往燃料氣體發(fā)生器6的發(fā)電原料供給量，將火焰檢測(cè)部35的火焰檢測(cè)電流的放大率切換到規(guī)定值來進(jìn)行火焰檢測(cè)。
而且，上述中，雖然通過第1控制部34使晶體管(Q3)37或(Q4)39導(dǎo)通來切換到規(guī)定值，但是，當(dāng)然亦可通過改變直流電源14的電壓(VA)獲得同樣的效果。
其次，本發(fā)明所涉及的燃料電池發(fā)電裝置，具有當(dāng)上述燃料電池的發(fā)電開始時(shí)，將上述燃料氣體提供給上述燃料電池的同時(shí)進(jìn)行上述燃燒器的發(fā)火動(dòng)作的第2控制部。亦可使第1控制部具有該第2控制部的功能。
起動(dòng)后數(shù)十分鐘～數(shù)小時(shí)期間，燃料氣體G經(jīng)由轉(zhuǎn)換閥7提供給燃燒器8，在不給燃料電池1的燃料極3提供期間，燃料極3始終充滿氮等惰性氣體，當(dāng)發(fā)電開始時(shí)，一旦燃料氣體經(jīng)由轉(zhuǎn)換閥7提供給燃料極3，則充滿燃料極3的惰性氣體被壓出并到達(dá)燃燒器8。惰性氣體一旦到達(dá)燃燒器8則燃燒狀態(tài)變得不穩(wěn)定，在最壞的情形造成火焰消失，但其后含大量氫的燃料氣體繼續(xù)送往燃燒器8，燃燒度高的氣體充滿燃燒器8后，再次發(fā)火可能引起爆炸。但是，當(dāng)燃料電池1開始發(fā)電時(shí)，將燃料氣體提供給燃料電池1的同時(shí)進(jìn)行燃燒器8的發(fā)火動(dòng)作，這樣，當(dāng)提供給燃燒器8的燃燒氣體變成可能發(fā)火的成分時(shí)，迅速再次發(fā)火，所以即使火焰消失也不至于發(fā)生爆炸。
再者，上述第2控制部在上述燃燒器的發(fā)火動(dòng)作中，將上述燃料氣體提供給上述燃料電池后規(guī)定時(shí)間，及其將上述燃料氣體提供給上述燃料電池之后上述火焰檢測(cè)電流達(dá)到規(guī)定值以上之前可以使其不進(jìn)行火焰檢測(cè)。
通常，當(dāng)燃燒器8火焰消失時(shí)，為了防止燃燒度高的氣體充滿燃燒器8后再次發(fā)火而發(fā)生爆炸，所以需要使燃料電池發(fā)電裝置緊急停止。但是，為了開始發(fā)電而將燃料氣體提供給燃料電池1時(shí)，即便燃燒器8的火焰萬一消失，只要燃燒器8進(jìn)行發(fā)火動(dòng)作，則能夠迅速地再次發(fā)火。因此，忽視短時(shí)間的熄火，火焰再次穩(wěn)定后，重新進(jìn)行火焰檢測(cè)，這樣就無需降低燃料電池裝置的安全性就能夠可靠地開始發(fā)電。
另外，上述實(shí)施形態(tài)中，列舉了燃料氣體發(fā)生器6由單一反應(yīng)室即改質(zhì)器構(gòu)成的例子，但燃料氣體發(fā)生器6亦可具有進(jìn)行CO的轉(zhuǎn)移反應(yīng)的變換器及進(jìn)行CO氧化反應(yīng)的凈化器。
產(chǎn)業(yè)上使用的可能性如上所述，按照由以往燃料氣體發(fā)生器的水蒸氣改質(zhì)反應(yīng)的發(fā)電原料X中的炭化氫轉(zhuǎn)化為氫的轉(zhuǎn)化率，包含于燃燒用燃料中的炭化氫量發(fā)生變化，從而燃燒器的離子電流發(fā)生增減，對(duì)此，根據(jù)本發(fā)明，按照包含于燃燒用燃料的炭化氫量將火焰檢測(cè)部的火焰檢測(cè)電流的放大率切換為規(guī)定值來進(jìn)行火焰檢測(cè)，由此，可以獲得能夠進(jìn)行火焰檢測(cè)的離子電流，并能夠充分確保發(fā)火電平和熄火(滅火)電平之差。并且也可以適當(dāng)確保噪聲容限，避免誤認(rèn)識(shí)及誤判斷，作到準(zhǔn)確判斷出發(fā)火和熄火。
再有，根據(jù)燃料氣體發(fā)生器的溫度、從送風(fēng)部供給燃燒器的空氣量、自水供給部供給燃料氣體發(fā)生器的水量、包含于燃料氣體G中的炭化氫濃度或送往燃料氣體發(fā)生器的發(fā)電原料供給量將火焰檢測(cè)部的火焰檢測(cè)電流的放大率切換到規(guī)定值來進(jìn)行火焰檢測(cè)，據(jù)此，充分確保發(fā)火電平和熄火(滅火)電平之差的同時(shí)也能夠適當(dāng)確保噪聲容限，從而能夠避免誤認(rèn)識(shí)及誤判斷。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池發(fā)電裝置，具有從發(fā)電燃料和水中生成以氫為主要成分的燃料氣體之燃料氣體發(fā)生器；給上述燃料氣體發(fā)生器供水的水供給器；及利用上述燃料氣體和氧化劑氣體進(jìn)行發(fā)電的燃料電池，其特征在于，具有燃燒從上述發(fā)電原料、上述燃料氣體及上述燃料電池中排出的廢氣所構(gòu)成的組中所選擇的至少一種燃燒用燃料來加熱上述燃料氣體發(fā)生器的燃燒器及檢測(cè)形成于上述燃燒器內(nèi)的火焰狀態(tài)的火焰檢測(cè)器。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池發(fā)電裝置，其特征在于所述火焰檢測(cè)器通過檢測(cè)與上述火焰的離子電流成比例的火焰檢測(cè)電流來檢測(cè)所述火焰的狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的燃料電池發(fā)電裝置，其特征在于上述燃料電池發(fā)電裝置具有按照上述燃燒用燃料中所包含的炭化氫的量將上述火焰檢測(cè)電流的放大率切換為規(guī)定值的第1控制部。
4.如權(quán)利要求1～權(quán)利要求3的任意一項(xiàng)所述的燃料電池發(fā)電裝置，其特征在于上述燃料電池發(fā)電裝置具有檢測(cè)上述燃料氣體發(fā)生器溫度的溫度檢測(cè)器，上述第1控制部能夠按照上述溫度檢測(cè)器的檢測(cè)溫度將上述火焰檢測(cè)電流的放大率切換為規(guī)定值。
5.如權(quán)利要求1～權(quán)利要求4的任意一項(xiàng)所述的燃料電池發(fā)電裝置，其特征在于上述燃料電池發(fā)電裝置具有向上述燃燒器提供空氣的送風(fēng)器，上述第1控制部能夠按照從上述送風(fēng)器提供給上述燃燒器的空氣量將火焰檢測(cè)器的火焰檢測(cè)電流的放大率切換到規(guī)定值。
6.如權(quán)利要求1～權(quán)利要求5的任意一項(xiàng)所述的燃料電池發(fā)電裝置，其特征在于上述第1控制部也能夠按照從上述水供給器提供給上述氫發(fā)生器的水量將火焰檢測(cè)器的火焰檢測(cè)電流的放大率切換到規(guī)定值。
7.如權(quán)利要求1～權(quán)利要求6的任意一項(xiàng)所述的燃料電池發(fā)電裝置，其特征在于上述燃料電池發(fā)電裝置具有檢測(cè)上述燃料氣體中的炭化氫濃度的炭化氫傳感器，上述第1控制部能夠根據(jù)上述炭化氫傳感器的輸出值將火焰檢測(cè)器的火焰檢測(cè)電流的放大率切換為規(guī)定值。
8.如權(quán)利要求1～權(quán)利要求7的任意一項(xiàng)所述的燃料電池發(fā)電裝置，其特征在于上述第1控制部能夠按照送往上述燃料氣體發(fā)生器的發(fā)電原料供給量將火焰檢測(cè)器的火焰檢測(cè)電流的放大率切換到規(guī)定值。
9.如權(quán)利要求1～權(quán)利要求8的任意一項(xiàng)所述的燃料電池發(fā)電裝置，其特征在于上述燃料電池發(fā)電裝置具有在開始上述燃料電池的發(fā)電時(shí)，將上述燃料氣體提供給上述燃料電池的同時(shí)控制上述燃燒器的發(fā)火動(dòng)作的第2控制部。
10.如權(quán)利要求1～權(quán)利要求9的任意一項(xiàng)所述的燃料電池發(fā)電裝置，其特征在于上述第2控制部在上述燃燒器的發(fā)火動(dòng)作時(shí)，使上述火焰檢測(cè)器并不檢測(cè)火焰。
11.如權(quán)利要求1～權(quán)利要求9的任意一項(xiàng)所述的燃料電池發(fā)電裝置，其特征在于上述第2控制部在將上述燃料氣體提供給上述燃料電池后規(guī)定時(shí)間內(nèi)使上述火焰檢測(cè)器并不檢測(cè)火焰。
12.如權(quán)利要求1～權(quán)利要求9的任意一項(xiàng)所述的燃料電池發(fā)電裝置，其特征在于上述第2控制部在將上述燃料氣體提供給上述燃料電池后到上述火焰檢測(cè)電流超過規(guī)定值之前使其不進(jìn)行火焰檢測(cè)。
全文摘要
為了提供一種能夠準(zhǔn)確判斷加熱燃料氣體發(fā)生器的燃燒器的發(fā)火及熄火且能夠安全運(yùn)行的燃料電池發(fā)電裝置，在具有從發(fā)電原料和水中生成以氫為主要成分的燃料氣體的燃料氣體發(fā)生器、給上述燃料氣體發(fā)生器供水的水供給器、及其利用上述燃料氣體和氧化劑進(jìn)行發(fā)電的燃料電池的燃料電池發(fā)電裝置上設(shè)置有燃燒從上述發(fā)電原料、上述燃料氣體及上述燃料電池中排出的廢氣所構(gòu)成的組中所選擇的至少一種燃燒用燃料來加熱上述燃料氣體發(fā)生器的燃燒器及檢測(cè)形成于上述燃燒器內(nèi)的火焰狀態(tài)的火焰檢測(cè)器。
文檔編號(hào)H01M8/06GK1447994SQ01814337
公開日2003年10月8日 申請(qǐng)日期2001年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月18日
發(fā)明者尾關(guān)正高, 麻生智倫, 前西晃, 宮內(nèi)伸二, 中村彰成 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社