燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法及び装置
【課題】 燃料電池発電装置の緊急停止を回避できるようにする。
【解決手段】 燃料電池発電装置の起動時における改質器５の昇温に伴う過剰な内部圧力上昇を防ぐためにバイパスライン２２上のバイパス弁２３を短時間開操作するときと、改質器５に改質水１６の供給を開始するときと、改質器５に原料１０の供給を開始するときと、燃料処理装置４で生成させた改質ガス１７の供給ルートをバイパスライン２２側から固体高分子型燃料電池１側へ切換えるときに、制御器２９により燃料処理装置４のバーナ２５のイグナイタ２８を起動させることで、バーナ２５のバーナ火炎が不安定化する場合にも断火を未然に防止させる。燃料電池発電装置の定常運転時に燃料処理装置４のバーナ温度が低下するときにも、制御器２９により燃料処理装置４のバーナ２５のイグナイタ２８を起動させることで、バーナ２５の断火を未然に防止させる。
【解決手段】 燃料電池発電装置の起動時における改質器５の昇温に伴う過剰な内部圧力上昇を防ぐためにバイパスライン２２上のバイパス弁２３を短時間開操作するときと、改質器５に改質水１６の供給を開始するときと、改質器５に原料１０の供給を開始するときと、燃料処理装置４で生成させた改質ガス１７の供給ルートをバイパスライン２２側から固体高分子型燃料電池１側へ切換えるときに、制御器２９により燃料処理装置４のバーナ２５のイグナイタ２８を起動させることで、バーナ２５のバーナ火炎が不安定化する場合にも断火を未然に防止させる。燃料電池発電装置の定常運転時に燃料処理装置４のバーナ温度が低下するときにも、制御器２９により燃料処理装置４のバーナ２５のイグナイタ２８を起動させることで、バーナ２５の断火を未然に防止させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料（原燃料）を水蒸気改質して、燃料電池へ供給するための水素リッチな改質ガス（燃料ガス）を生成させる燃料処理装置に具備してあるバーナにおけるイグナイタの動作時期をコントロールするための燃料処理装置用バーナのイグナイタ動作制御方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、燃料を用いた他の発電方法に比して熱効率が高く、又、環境汚染が少ないため、有効な発電装置として期待されている。特に、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）は、１００℃以下という低温で発電が行われ、出力密度が高いので、他の形式の燃料電池に比して小型化でき、しかも、電池構成材料の劣化が少ないこと、起動が容易であること、等の長所があることから、近年、小規模な業務用あるいは家庭用等の発電装置として使用されるようになってきている。
【０００３】
上記固体高分子型燃料電池を用いた燃料電池発電装置（ＰＥＦＣ発電装置）の一般的な構成は、以下のようにしてある。すなわち、図４に示す如く、電解質としてフッ素系のイオン交換膜が用いられている固体高分子電解質膜の両面をカソード（空気極）２とアノード（燃料極）３の両ガス拡散電極で挟持させてなるセルを、セパレータ（図示せず）を介し積層してスタックとしてなる構成として固体高分子型燃料電池１を形成する。上記固体高分子型燃料電池１におけるアノード３の入口側には、改質器５、低温シフトコンバータ６、ＣＯ選択酸化反応器（ＣＯ除去器）７を順に備えてなる燃料処理装置４を、途中に加湿器８を備えた改質ガスライン９を介して接続するようにしてある。これにより、燃料供給部より原料供給ライン１１を経て供給される都市ガス（天然ガス）やＬＰＧ、灯油等の原料（原燃料）１０を、該原料供給ライン１１上に設けてある脱硫器１２にて脱硫した後、原料予熱器（原燃料気化器）１３にて予熱してから上記燃料処理装置４へ供給し、この際、たとえば、改質水供給ライン１４上の水蒸発器１５にて水蒸気の状態としてある改質水１６を上記燃料処理装置４へ共に供給することで、該燃料処理装置４の改質器５にておよそ７００℃前後に加熱して水蒸気改質を行わせるようにしてある。この水蒸気改質により得られる改質ガス（燃料ガス）１７は、上記低温シフトコンバータ６に導いてシフト反応させ、更に、上記ＣＯ選択酸化反応器７にてＣＯ除去処理されるようにしてある。しかる後、上記燃料処理装置４より改質ガスライン９を通して送出される改質ガス１７は、加湿器８にて加湿された後、上記固体高分子型燃料電池１のアノード３へ供給されるようにしてある。一方、上記カソード２の入口側には、酸化ガスとして空気１８が、空気ブロワ１９で加圧された後、上記加湿器８を経てから供給されるようにしてある。
【０００４】
かかる構成としてあることにより、上記固体高分子型燃料電池１にて、アノード３側に供給される改質ガス１７中の水素と、カソード２側に供給される空気１８中の酸素とを電気化学反応（燃料電池反応）させて、この際発生する起電力を取り出すようにしてある。 上記固体高分子型燃料電池１による燃料電池反応の後、アノード３の出口より排出されるアノードオフガス２０には未反応の水素が残存している。そのために、上記アノードオフガス２０は、アノードオフガスライン２１を通して上記燃料処理装置４に付設された図示しないバーナへ導いて燃焼させて、上記燃料処理装置４における改質器５の燃焼室に導入し、該改質器５の改質室にて水蒸気改質反応を進行させるための熱源として利用するようにしてある。
【０００５】
なお、上記ＰＥＦＣ発電装置の起動時には、上記燃料処理装置４の改質器５による改質ガス１７の生成が開始されていないため、上記固体高分子型燃料電池１より上記燃料処理装置４の図示しないバーナへアノードオフガス２０が導かれることもない。
【０００６】
そのために、上記燃料処理装置４の図示しないバーナには、上記原料供給ライン１１より分岐させた起動用燃料ライン１１ａの下流側端部を改質器５に接続するようにして、ＰＥＦＣ発電装置の起動時には、燃料供給部より原料供給ライン１１を通して燃料処理装置４へ導かれる都市ガスやＬＰＧ、灯油等の原料１０の一部を、原料供給ライン１１より上記起動用燃料ライン１１ａを経て上記燃料処理装置４の図示しないバーナへ起動用燃料１０ａとして直接供給して燃焼させることにより、上記燃料処理装置４の改質器５を、水蒸気改質反応を進行させるために必要とされる所定温度まで昇温させることができるようにしてある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００７】
ところで、燃料処理装置４の起動初期には、該燃料処理装置４より送り出される改質ガス１７中の一酸化炭素濃度が高いことがあり、このような場合に、一酸化炭素濃度の高い改質ガス１７がそのまま固体高分子型燃料電池１へ供給されると、該固体高分子型燃料電池１が被毒する虞が生じてしまう。
【０００８】
そのために、従来は、たとえば、図５に示す如く、改質ガスライン９の途中位置より分岐させたバイパスライン２２の下流側端部を、アノードオフガスライン２１に接続すると共に、上記改質ガスライン９における上記バイパスライン２２分岐位置よりも下流側に、固体高分子型燃料電池１を遮断するためのスタック遮断弁２３を設けると共に、上記バイパスライン２２に、バイパス弁２４を設けた構成としてある。
【０００９】
なお、２５は燃料処理装置４のバーナである。その他、図５において図４に示したものと同一のものには同一符号が付してある（たとえば、特許文献２参照）。
【００１０】
上記のような構成としてある燃料電池発電装置を起動する場合、通常は、先ず、上記スタック遮断弁２３及びバイパス弁２４の双方を閉じた状態で、上記燃料処理装置４のバーナ２５に、図示しない起動用燃料を供給すると共に、空気ブロワ１９より燃焼用の空気１８を供給し点火させることで、該燃料処理装置４のバーナ２５の燃焼により、燃料処理装置４の改質器５の温度を所定温度まで昇温させる。この改質器５の昇温の際、配管内に水蒸気などが残っていることから、上記改質器５の昇温に伴って、該燃料処理装置４の改質器５の内圧が上昇するが、内圧が過剰に上昇することは好ましくないため、改質器５の内圧の上昇に伴われて上記原料供給ライン１１における改質器５の直ぐ上流側位置における圧力が圧力上昇して、所定圧力、たとえば、５ｋＰａよりも大きくなると、上記バイパスライン２２上のバイパス弁２４を短時間開くことで、上記改質器５の内圧を一旦抜くようにしてある。
【００１１】
その後、上記バーナ２５の燃焼により上記改質器５の温度が所定温度まで昇温されると、該改質器５へ改質水供給ライン１４より水蒸気改質用の水蒸気を発生させるための改質水１６を供給した後、原料供給ライン１１より原料１０を投入することで、改質器５にて、水蒸気改質反応を進行させて水素リッチな改質ガス１７を生成させるようにしてある。なお、上記において、改質器５への改質水１６の供給を先に行い、その後、原料１０の供給を行うのは、スチーム・カーボン比（スチーム／カーボン）の値が低下すると、カーボンが析出する虞が生じるため、このようなカーボンの析出を回避するためである。
【００１２】
上記のようにして燃料処理装置４の改質器５により改質ガス１７を生成させると、先ず、上記スタック遮断弁２３を閉じた状態で、バイパス弁２４のみを開くことで、上記燃料処理装置４の起動初期に発生する一酸化炭素濃度が高い改質ガス１７は、バイパスライン２２を通してアノードオフガスライン２１へ直接導くことで、固体高分子型燃料電池１を迂回させるようにしてある。
【００１３】
その後、燃料処理装置４の運転が安定して、発生した改質ガス１７の組成を確認した後に、上記スタック遮断弁２３を開くと共に、バイパス弁２４を閉じることで、固体高分子型燃料電池１のアノード３への改質ガス１７の供給を開始させると共に、カソード２に空気１８を供給して発電を開始させるようにしてある。
【００１４】
次いで、上記燃料処理装置４のバーナ２５の燃料を、図示しない起動用燃料から、アノードオフガス２０に切換えることで、定常運転に移行させるようにしてある。
【００１５】
一方、燃料電池発電装置を停止させるときには、固体高分子型燃料電池１への改質ガス１７の供給を停止させて発電を停止させると共に、燃料処理装置４では、バーナ２５の燃焼、改質器５への原料１０の供給を止めて運転を停止させた後、原料供給ライン１１に接続してある窒素ガスライン２６から窒素ガス２７を供給して、原料供給ライン１１より、燃料処理装置４、改質ガスライン９、固体高分子型燃料電池１、バイパスライン２２、アノードオフガスライン２１を経てバーナ２５に至るガス配管系を窒素パージするようにしてある。
【００１６】
なお、上記燃料電池発電装置では、燃料処理装置４のバーナ２５は、起動時に該バーナ２５に装備されている図示しないイグナイタ（スパークプラグ）により着火させた後は、燃料電池発電装置の運転を停止するまで常時点火させたまま保持するものであり、万一、燃料電池発電装置の運転途中に上記バーナ２５が断火（失火）した場合は、異常発生として燃料電池発電装置の運転が非常停止させられるようにしてある。
【００１７】
【特許文献１】特開２００７−２６１８２８号公報
【特許文献２】特開平７−８５８８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
ところが、上記図５に示した如き燃料電池発電装置の起動時には、先ず、上記バーナ２５にて図示しない起動用燃料を燃焼させた状態で改質器５の昇温を行っている間に、該改質器５の内部圧力の過剰な上昇を防止するためにバイパスライン２２上のバイパス弁２４が短時間開操作されると、上記バーナ２５へ燃料処理装置４からのガスが、改質ガスライン９、バイパスライン２２、アノードオフガスライン２１を経て上記バーナ２５へ急に導かれるようになることで、バーナ火炎が不安定になる虞がある。
【００１９】
その後、改質器５が所定温度まで昇温された後、燃料処理装置４に改質水供給ライン１４より改質水１６の供給と、原料１０の供給を行って、バイパス弁２４を開くと、上記燃料処理装置４で改質水１６より発生させる水蒸気が、改質ガスライン９、バイパスライン２２、アノードオフガスライン２１を経て上記バーナ２５へ導かれるため、この場合もバーナ火炎が不安定になる虞がある。
【００２０】
次いで、燃料処理装置４による改質ガス１７の生成が安定した後、スタック遮断弁２３を開くと共に、バイパス弁２４を閉じることで、改質ガス１７の供給ルートをバイパスライン２２側から固体高分子型燃料電池１側へ変更すると、該固体高分子型燃料電池１内に残存していたガスがアノードオフガスライン２１を経て上記バーナ２５へ導かれるようになるため、この場合もバーナ火炎が不安定になってしまう虞がある。
【００２１】
したがって、上記のように燃料電池発電装置の起動時には、バーナ火炎が不安定化する要因が多く存在し、これらの要因の１つ１つがバーナの断火に伴う燃料電池発電装置の非常停止に繋がる可能性があるというのが実状である。
【００２２】
又、従来の燃料電池発電装置では、定常運転中は、バーナ温度が通常９００〜１０００℃となっているが、燃料電池発電装置の定常運転中にバーナ２５を積極的に再点火することは全く行われていなかったため、該燃料電池発電装置の定常運転中に何らかの原因により、たとえば、アノードオフガス２０のバーナ２５への供給量が減少したり、一時的に供給停止される等して、一旦バーナ温度が６００℃以下まで低下してしまうと、そのままバーナ２５の断火に繋がる虞が大きいというのが実状であり、そのために、バーナ温度が６００℃以下になった場合は、断火が検知されたと判断して燃料電池発電装置の非常停止処理を行なうようにしてある。
【００２３】
更に、燃料電池発電装置の停止操作時には、バーナ２５の燃焼を停止させた後、原料供給ライン１１より、燃料処理装置４、改質ガスライン９、固体高分子型燃料電池１、バイパスライン２２、アノードオフガスライン２１を経てバーナ２５に至るガス配管系を窒素パージするようにしてあるが、この際、上記ガス配管系内に残存していた改質ガス１７等の可燃性ガスが、上記バーナ２５より未燃状態のまま放出されると、この放出された可燃性ガスが、上記燃料処理装置に装備することが求められている図示しない可燃性ガス検知器により検出されることで、上記燃料電池発電装置の非常停止処理が開始されてしまい、その時点で正常な停止操作が中断されてしまう虞もある。
【００２４】
しかも、上記原料１０として灯油を用いている場合には、燃料電池発電装置の停止操作時に上記バーナ２５に未燃状態で残る原料１０が煤となってバーナ２５や該バーナ２５の図示しないイグナイタに付着すると、次回の起動に支承を来たす可能性も懸念される。
【００２５】
そこで、本発明者等は、燃料電池発電装置が、起動時、定常運転時、停止操作時における上記したような各種の要因により非常停止に至る虞を回避できるようにするための工夫、研究を重ねた結果、上記燃料電池発電装置の起動時、定常運転時、停止操作時に、燃料処理装置のバーナのイグナイタを所要のタイミングで動作させることで、上述した如き各種の要因による燃料電池発電装置の非常停止をいずれも回避できることを見出して本発明をなした。
【００２６】
したがって、本発明の目的とするところは、燃料電池発電装置が非常停止に至る虞を未然に防止するための燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法及び装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、改質器と、低温シフトコンバータと、ＣＯ選択酸化反応器と、起動用燃料又は燃料電池のアノードオフガスを燃焼させるバーナとを備えて原料を改質水により水蒸気改質してなる改質ガスを生成できるようにしてある燃料処理装置に、燃料電池のアノードの入口側をスタック遮断弁を備えた改質ガスラインを介して接続し、且つ該燃料電池のアノードの出口側に、上記燃料処理装置のバーナをアノードオフガスラインを介して接続し、更に、上記改質ガスラインにおけるスタック遮断弁よりも上流側位置と上記アノードオフガスラインとをバイパス弁付きのバイパスラインで接続してなる構成を備えた燃料電池発電装置を、上記燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、該バーナのバーナ火炎が不安定化するときに、上記バーナのイグナイタを起動させるようにする燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法とする。
【００２８】
又、請求項２に対応して、改質器と、低温シフトコンバータと、ＣＯ選択酸化反応器と、起動用燃料又は燃料電池のアノードオフガスを燃焼させるバーナとを備えて原料を改質水により水蒸気改質してなる改質ガスを生成できるようにしてある燃料処理装置に、燃料電池のアノードの入口側をスタック遮断弁を備えた改質ガスラインを介して接続し、且つ該燃料電池のアノードの出口側に、上記燃料処理装置のバーナをアノードオフガスラインを介して接続し、更に、上記改質ガスラインにおけるスタック遮断弁よりも上流側位置と上記アノードオフガスラインとをバイパス弁付きのバイパスラインで接続してなる構成を備えた燃料電池発電装置を、上記燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、該バーナのバーナ火炎が不安定化するときと、上記燃料電池発電装置の定常運転中に上記燃料処理装置のバーナのバーナ温度が所定温度まで低下するときに、該バーナのイグナイタを起動させるようにする燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法とする。
【００２９】
更に、請求項３に対応して、改質器と、低温シフトコンバータと、ＣＯ選択酸化反応器と、起動用燃料又は燃料電池のアノードオフガスを燃焼させるバーナとを備えて原料を改質水により水蒸気改質してなる改質ガスを生成できるようにしてある燃料処理装置に、燃料電池のアノードの入口側をスタック遮断弁を備えた改質ガスラインを介して接続し、且つ該燃料電池のアノードの出口側に、上記燃料処理装置のバーナをアノードオフガスラインを介して接続し、更に、上記改質ガスラインにおけるスタック遮断弁よりも上流側位置と上記アノードオフガスラインとをバイパス弁付きのバイパスラインで接続してなる構成を備えた燃料電池発電装置を、上記燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、該バーナのバーナ火炎が不安定化するときと、上記燃料電池発電装置の定常運転中に上記燃料処理装置のバーナのバーナ温度が所定温度まで低下するときと、上記燃料電池発電装置の停止操作に伴うガス配管系への窒素パージ時に、上記燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法とする。
【００３０】
上述の各構成において、燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、改質ガスライン上のスタック遮断弁及びバイパスライン上のバイパス弁を閉じた状態で上記燃料処理装置の改質器をバーナによる起動用燃料の燃焼熱で昇温させることにより上昇する該改質器の内圧を抜くために、上記バイパスライン上のバイパス弁を短時間開操作することで、上記バーナのバーナ火炎が不安定化するときに、該バーナのイグナイタを起動させるようにする。
【００３１】
又、上記構成において、燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた状態で、該改質器への改質水の供給を開始すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を開操作することで、上記バーナのバーナ火炎が不安定化するときに、該バーナのイグナイタを起動させるようにする。
【００３２】
更に、上記構成において、燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた後、上記改質器への改質水の供給を行い且つバイパスライン上のバイパス弁を開操作した状態で、該改質器への原料の供給を開始することで、上記バーナのバーナ火炎が不安定化するときに、該バーナのイグナイタを起動させるようにする。
【００３３】
更に又、上記構成において、燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、改質ライン上のスタック弁を開操作すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を閉操作することにより、燃料処理装置にて生成される改質ガスの供給ルートをバイパスライン側から燃料電池側に変更することで、上記バーナのバーナ火炎が不安定化するときに、該バーナのイグナイタを起動させるようにようにする。
【００３４】
又、請求項８に対応して、改質器と、低温シフトコンバータと、ＣＯ選択酸化反応器と、起動用燃料又は燃料電池のアノードオフガスを燃焼させるバーナとを備えて原料を改質水により水蒸気改質してなる改質ガスを生成できるようにしてある燃料処理装置に、燃料電池のアノードの入口側をスタック遮断弁を備えた改質ガスラインを介して接続し、且つ該燃料電池のアノードの出口側に、上記燃料処理装置のバーナをアノードオフガスラインを介して接続し、更に、上記改質ガスラインにおけるスタック遮断弁よりも上流側位置と上記アノードオフガスラインとをバイパス弁付きのバイパスラインで接続してなる構成を備えた燃料電池発電装置における上記燃料処理装置のバーナに装備されたイグナイタの動作を制御するための制御器を備えてなり、且つ該制御器を、上記燃料電池発電装置の起動時に上記燃料処理装置のバーナのバーナ火炎が不安定化するときに、上記バーナのイグナイタを起動させる機能を有するものとしてなる構成を有する燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御装置とする。
【００３５】
更に、上記構成における制御器を、燃料電池発電装置の起動時に上記燃料処理装置のバーナのバーナ火炎が不安定化するときと、上記燃料電池発電装置の定常運転中にバーナ温度が所要温度まで低下するときに、上記燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする機能を有するものとした構成とする。
【００３６】
更に又、上記構成における制御器を、燃料電池発電装置の起動時に上記燃料処理装置のバーナのバーナ火炎が不安定化するときと、上記燃料電池発電装置の定常運転中にバーナ温度が所要温度まで低下するときと、上記燃料電池発電装置の停止操作に伴うガス配管系への窒素パージを行うときに、上記燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする機能を有するものとした構成とする。
【００３７】
上述の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御装置の各構成において、制御器を、改質ガスライン上のスタック遮断弁及びバイパスライン上のバイパス弁を閉じた状態で上記燃料処理装置の改質器をバーナによる起動用燃料の燃焼熱で昇温させることで上昇する該改質器の内圧を抜くために、上記バイパスライン上のバイパス弁を短時間開操作するときを、燃料電池発電装置の起動時に上記燃料処理装置のバーナのバーナ火炎が不安定化するときと認識し、且つ燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする機能を有するものとした構成とする。
【００３８】
又、上記構成において、制御器を、改質ガスライン上のスタック遮断弁及びバイパスライン上のバイパス弁を閉じた状態で上記燃料処理装置の改質器をバーナによる起動用燃料の燃焼熱で昇温させることで上昇する該改質器の内圧を抜くために、上記バイパスライン上のバイパス弁を短時間開操作するときと、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた状態で、該改質器への改質水の供給を開始すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を開操作するときを、燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、該バーナのバーナ火炎が不安定化するときと認識し、且つ燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする機能を有するものとした構成とする。
【００３９】
更に、上記構成において、制御器を、改質ガスライン上のスタック遮断弁及びバイパスライン上のバイパス弁を閉じた状態で上記燃料処理装置の改質器をバーナによる起動用燃料の燃焼熱で昇温させることで上昇する該改質器の内圧を抜くために、上記バイパスライン上のバイパス弁を短時間開操作するときと、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた状態で、該改質器への改質水の供給を開始すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を開操作するときと、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた後、上記改質器への改質水の供給を行い且つバイパスライン上のバイパス弁を開操作した状態で、該改質器への原料の供給を開始するときを、燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、該バーナのバーナ火炎が不安定化するときと認識し、且つ燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする機能を有するものとした構成とする。
【００４０】
更に又、上記構成において、制御器を、改質ガスライン上のスタック遮断弁及びバイパスライン上のバイパス弁を閉じた状態で上記燃料処理装置の改質器をバーナによる起動用燃料の燃焼熱で昇温させることで上昇する該改質器の内圧を抜くために、上記バイパスライン上のバイパス弁を短時間開操作するときと、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた状態で、該改質器への改質水の供給を開始すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を開操作するときと、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた後、上記改質器への改質水の供給を行い且つバイパスライン上のバイパス弁を開操作した状態で、該改質器への原料の供給を開始するときと、改質ライン上のスタック弁を開操作すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を閉操作することで、燃料処理装置にて生成される改質ガスの供給ルートをバイパスライン側から燃料電池側に変更するときを、燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、該バーナのバーナ火炎が不安定化するときと認識し、燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする機能を有するものとした構成とする。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
（１）改質器と、低温シフトコンバータと、ＣＯ選択酸化反応器と、起動用燃料又は燃料電池のアノードオフガスを燃焼させるバーナとを備えて原料を改質水により水蒸気改質してなる改質ガスを生成できるようにしてある燃料処理装置に、燃料電池のアノードの入口側をスタック遮断弁を備えた改質ガスラインを介して接続し、且つ該燃料電池のアノードの出口側に、上記燃料処理装置のバーナをアノードオフガスラインを介して接続し、更に、上記改質ガスラインにおけるスタック遮断弁よりも上流側位置と上記アノードオフガスラインとをバイパス弁付きのバイパスラインで接続してなる構成を備えた燃料電池発電装置を、上記燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、該バーナのバーナ火炎が不安定化するときに、上記バーナのイグナイタを起動させるようにする燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法及び装置としてあるので、燃料電池発電装置の起動時に燃料処理装置のバーナのバーナ火炎が不安定化しても、イグナイタを起動することで該バーナの断火を防止できて、このバーナの断火に起因する燃料電池発電装置の非常停止が生じる虞を未然に防止することができる。
（２）具体的には、改質ガスライン上のスタック遮断弁及びバイパスライン上のバイパス弁を閉じた状態で上記燃料処理装置の改質器をバーナによる起動用燃料の燃焼熱で昇温させることで上昇する該改質器の内圧を抜くために、上記バイパスライン上のバイパス弁を短時間開操作すること、及び、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた状態で、該改質器への改質水の供給を開始すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を開操作すること、及び、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた後、上記改質器への改質水の供給を行い且つバイパスライン上のバイパス弁を開操作した状態で、該改質器への原料の供給を開始すること、及び、改質ライン上のスタック弁を開操作すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を閉操作して、燃料処理装置にて生成される改質ガスの供給ルートをバイパスライン側から燃料電池側に変更することで、燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間に上記バーナのバーナ火炎が不安定化するときに、該バーナのイグナイタを起動させるようにした構成とすることにより、燃料電池発電装置の実際の起動時に、燃料処理装置のバーナが断火して非常停止に至る虞を未然に防止するための構成を容易に構築することができる。
（３）上記（１）の構成に、更に、上記燃料電池発電装置の定常運転中に上記燃料処理装置のバーナのバーナ温度が所定温度まで低下すると、該バーナのイグナイタを起動させるようにする方法及び装置とすることにより、上記（１）と同様の効果に加えて、燃料電池発電装置の定常運転時における燃料処理装置のバーナの断火を防止できるため、燃料電池発電装置の定常運転中に、燃料処理装置のバーナの断火に起因して該燃料電池発電装置の非常停止が生じる虞を未然に防止できる。
（４）上記（３）の構成に、更に、上記燃料電池発電装置の停止操作に伴うガス配管系への窒素パージ時に、上記燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする方法及び装置とすることにより、上記（１）（３）と同様の効果に加えて、燃料電池発電装置の停止操作時にガス配管系の窒素パージを行う際には、該ガス配管系内に残存していた可燃性ガスを、該可燃性ガスが上記燃料処理装置のバーナに達する時点で起動しているイグナイタにより着火させて燃焼させることができるため、該燃料処理装置のバーナより可燃性ガスが未燃状態で放出される虞を解消できるため、可燃性ガスが未燃状態で放出されることに起因して非常停止処理が開始される虞を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
【００４３】
図１乃至図３は本発明の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法及び装置の実施の一形態を示すもので、起動用燃料１０ａ又は固体高分子型燃料電池１のアノードオフガス２０を燃焼用燃料として燃焼させることで、改質器５を原料１０の水蒸気改質に必要とされる所要温度まで昇温させることができるようにしてある燃料処理装置４のバーナ２５にイグナイタ２８を装備させて、該バーナ２５に装備されているイグナイタ２８の動作を制御するための制御器２９を備えてなる構成とし、燃料電池発電装置の起動時に上記バーナ２５の火炎が不安定化するとき、及び、燃料電池発電装置の定常運転中にバーナ温度が低下するとき、及び、燃料電池発電装置の停止操作に伴い原料１０と改質ガス１７とアノードオフガス２０のガス配管系に窒素ガス２７をパージするときに、上記制御器２９により上記バーナ２５のイグナイタ２８を起動させるようにする。
【００４４】
詳述すると、上記本発明の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御装置は、図１に示す如き燃料処理装置４を備える。該燃料処理装置４は、所要のケーシング４ａ内に、図４及び図５に示したと同様の改質器５と低温シフトコンバータ６とＣＯ選択酸化反応器７とを備え、更に、上記ケーシング４ａ内にバーナ２５を設けて、該バーナ２５にて、起動用燃料ライン１１ａより供給される起動用燃料１０ａ、又は、アノードオフガスライン２１を通して固体高分子型燃料電池１のアノード３より導かれるアノードオフガス２０を燃焼用燃料として、空気供給ライン３０より供給される燃焼用の空気１８により燃焼させることで、上記改質器５を原料１０の水蒸気改質用の所要温度まで昇温させることができるようにしてある。
【００４５】
上記燃料処理装置４の改質器５の入口側には、図４及び図５に示したと同様に、原料供給ライン１１及び改質水供給ライン１４が接続してあり、上記原料供給ライン１１には、上記改質器５への原料１０の供給開始と停止とを切換えるための原料供給弁３１を設けると共に、上記改質水供給ライン１４には、上記改質器５への改質水１６の供給開始と停止とを切換えるための改質水供給弁３２を設ける。更に、上記原料供給ライン１１の所要個所には、窒素ガス２７の供給開始と停止とを切換えるための窒素供給弁３３付きの窒素ガスライン２６が接続してある。
【００４６】
上記燃料処理装置４のＣＯ選択酸化反応器７の出口側には、図５に示したと同様に、固体高分子型燃料電池１のアノード３の入口側を、スタック遮断弁２３付きの改質ガスライン９を介して接続すると共に、該アノード３の出口側に接続したアノードオフガスライン２１の下流側端部を、上記燃料処理装置４のバーナ２５に接続する。更に、上記改質ガスライン９における上記スタック遮断弁２３よりも上流側の所要個所より分岐させたバイパス弁２４付きのバイパスライン２２の下流側端部を、上記アノードオフガスライン２１に接続する。
【００４７】
上記原料供給ライン１１における改質器５の入口側近傍位置には、該改質器５の入口側圧力を常時計測するための圧力計測器３４を設けて、該圧力計測器３４による圧力計測結果を、上記イグナイタ２８の作動制御用の制御器２９に入力できるようにしてある。
【００４８】
又、上記燃料処理装置４のバーナ２５の近傍位置に、バーナ温度を常時計測するための温度計測器３５を設けて、該温度計測器３５によるバーナ温度の計測結果を、上記制御器２９に入力できるようにしてある。
【００４９】
更に、上記制御器２９は、上記原料供給ライン１１上の原料供給弁３１、改質水供給ライン１４上の改質水供給弁３２、窒素ガスライン上の窒素供給弁３３、改質ガスライン９上のスタック遮断弁２３、及び、バイパスライン２２上のバイパス弁２４のそれぞれの開閉作動と、上記燃料処理装置４のバーナ２５のイグナイタ２８の動作とを連係させる機能を有するものとしてある。
【００５０】
その他、図４及び図５に示したものと同一のものには同一符号が付してある。
【００５１】
以下、燃料電池発電装置の起動時、定常運転時、停止操作時における上記制御器２９による燃料処理装置４のバーナ２５のイグナイタ２８の制御を具体的に説明する。
【００５２】
先ず、燃料電池発電装置を起動する際、従来と同様の手順により、原料供給ライン１１上の原料供給弁３１、改質水供給ライン１４上の改質水供給弁３２、窒素ガスライン２６上の窒素供給弁３３、改質ガスライン９上のスタック遮断弁２３、バイパスライン２２上のバイパス弁２４をすべて閉じた状態で、燃料処理装置４のバーナ２５に、起動用燃料ライン１１ａより供給される起動用燃料１０ａと、空気供給ライン３０より供給される燃焼用の空気１８を供給した状態にて、上記制御器２９は、上記バーナ２５のイグナイタ２８を所要時間起動させるようにしてある。具体的には、たとえば、図２（イ）に線Ａで起動用燃料流量を示す如く、上記バーナ２５への起動用燃料１０ａの投入を開始した後、図２（ロ）に線Ｓ１で示すように、上記制御器２９は、上記イグナイタ２８を約４分間に亘り起動させることで、上記燃料処理装置４のバーナ２５を着火させることができるようにしてある。
【００５３】
次に、上記のようにしてバーナ２５を着火し（図２（イ）に線Ｂでバーナ温度を示す）、該バーナ２５における起動用燃料１０ａの燃焼熱により上記燃料処理装置４の改質器５の昇温を開始させると、上記改質器５の昇温に伴って、該改質器５の内圧が上昇し、この改質器５の内圧の上昇が、上記原料供給ライン１１に設けてある圧力計測器３４により改質器５の入口側圧力の上昇として計測されるようになる。このことに鑑みて、上記制御器２９は、図２（イ）に線Ｃで示す上記圧力計測器３４により計測される改質器５の入口側圧力が、所定圧力、たとえば、５ｋＰａに達すると、先ず、図２（ロ）に線Ｓ２で示すように、上記燃料処理装置４のバーナ２５のイグナイタ２８を起動させ、その後、たとえば、１秒後に、該イグナイタ２８を起動させた状態の下で、上記バイパスライン２２上のバイパス弁２４に対し指令を与えて短時間開操作させることで、上記改質器５の内圧（図２（イ）に線Ｃで示す改質器５の入口側圧力）を一旦抜く機能を有するようにしてある。これにより、上記バイパス弁２４を短時間開操作させると、上記バーナ２５へ、燃料処理装置４からのガスが、改質ガスライン９、バイパスライン２２、アノードオフガスライン２１を経て上記バーナ２５へ急に導かれるようになるため、バーナ火炎が不安定化する虞が生じるが、上記バイパス弁２４が再び閉じられて、上記燃料処理装置４側からのガスが遮断されるまで、上記制御器２９からの指令によりバーナ２５ではイグナイタ２８が起動されたままとなっているため、たとえ該バーナ２５が一時的に断火（失火）するとしても、速やかに再着火されるようになる。
【００５４】
なお、この改質器５の圧力上昇に伴うイグナイタ２８の起動と、バイパス弁２４の短時間の開操作は、改質器５の温度が原料１０の水蒸気改質に必要とされる所定温度に昇温されるまで、改質器５の入口側圧力が５ｋＰａに達するごとに繰り返し行わせるようにしてある。
【００５５】
次いで、上記バーナ２５の燃焼により上記改質器５の温度が上記所定温度まで昇温されると、改質水供給弁３２が開操作されて、図２（イ）に線Ｄで改質水流量を示すように、該改質器５へ改質水供給ライン１４を通して改質水１６が供給され、その後、原料供給弁３１が開操作されて、図２（イ）に線Ｅで原料流量を示すように、上記改質器５へ原料供給ライン１１より原料１０が投入されると、該改質器５にて、水蒸気改質反応により水素リッチな改質ガス１７の生成が開始されるようになる。この際、上記燃料処理装置４の起動初期に発生する一酸化炭素濃度が高い改質ガス１７を、バイパスライン２２を通してアノードオフガスライン２１へ直接導くことで固体高分子型燃料電池１を迂回させるために、上記バイパスライン２２上のバイパス弁２４を開操作しておくと、上記のようにして燃料処理装置４の改質器５へ改質水１６の供給が開始されるときと、原料１０の供給が開始されるときに、上記燃料処理装置４で発生する水蒸気が、改質ガスライン９、バイパスライン２２、アノードオフガスライン２１を経て上記燃料処理装置４のバーナ２５へそれぞれ導かれるようになる。このことに鑑みて、上記制御器２９は、図２（ロ）に線Ｓ３で示すように、上記改質水供給弁３２の開操作による改質器５への改質水１６の供給開始後（投入開始後）、所要時間、たとえば、１分間に亘り上記バーナ２５のイグナイタ２８を起動させる機能を有するようにしてある。更に、上記制御器２９は、図２（ロ）に線Ｓ４で示すように、上記原料供給弁３１の開操作による改質器５への原料１０の供給開始後（投入開始後）、所要時間、たとえば、３分間に亘り上記バーナ２５のイグナイタ２８を起動させる機能を有するようにしてある。これにより、上記改質水供給弁３２の開操作による改質器５への改質水１６の供給開始時や、上記原料供給弁３１の開操作による改質器５への原料１０の供給開始時に、燃料処理装置４で発生する水蒸気が上記燃料処理装置４のバーナ２５へ導かれることで、バーナ火炎が不安定化し、たとえ、バーナ２５が一時的に断火（失火）しても、上記制御器２９からの指令により上記イグナイタ２８が起動状態とされているため、バーナ２５では直ちに再着火が行われるようになる。
【００５６】
その後、上記燃料処理装置４の運転が安定して、発生する改質ガス１７の組成を確認した後、図２（イ）にＦで示す時点で、上記スタック遮断弁２３を開くと共に、バイパス弁２４を閉じることで、改質ガス１７の供給ルートをバイパスライン２２側から固体高分子型燃料電池１側へ変更して、固体高分子型燃料電池１のアノード３への改質ガス１７の供給を開始させると、該固体高分子型燃料電池１内に残存していたガスがアノードオフガスライン２１を経て上記バーナ２５へ導かれてバーナ火炎が不安定化する。このことに鑑みて、上記制御器２９は、図２（ロ）に線Ｓ５で示すように、スタック遮断弁２３の開操作後、所要時間、具体的には、上記スタック遮断弁２３の開操作によりアノード３へ供給される改質ガス１７によって、上記固体高分子型燃料電池１内に残存していたガスが上記バーナ２５まで押し込まれるのに要する時間、たとえば、１分間に亘り、上記バーナ２５のイグナイタ２８を起動させる機能を有するようにしてある。これにより、上記燃料処理装置４で生成する改質ガス１７の固体高分子型燃料電池１のアノード３への供給を開始する際に、該固体高分子型燃料電池１の内部に残留していたガスが上記燃料処理装置４のバーナ２５へ導かれることで、バーナ火炎が不安定化し、たとえ、バーナ２５が一時的に断火（失火）しても、上記制御器２９からの指令により上記イグナイタ２８が起動されているため、該バーナ２５は速やかに再着火されるようになる。
【００５７】
上記のようにして、固体高分子型燃料電池１のアノード３への改質ガス１７の供給を開始した後は、カソード２に図示しない空気供給部より空気を供給することで発電を開始させるようにし、更に、上記燃料処理装置４のバーナ２５の燃料を、起動用燃料ライン１１ａを通して供給される起動用燃料１０ａから、アノードオフガスライン２１を介して上記固体高分子型燃料電池１のアノード３より導かれるアノードオフガス２０に切換えることで、燃料電池発電装置を定常運転に移行させる。
【００５８】
この燃料電池発電装置の定常運転中に、何らかの原因により、たとえば、アノードオフガス２０のバーナ２５への供給量が一時的に減少したり、一時的に供給停止される等して、バーナ温度が低下すると、該バーナ２５の断火に繋がる虞がある。このことに鑑みて、上記制御器２９は、温度計測器３５により計測されるバーナ温度が、通常の９００〜１００℃から、所定の温度範囲、たとえば、７００〜６００℃まで低下すると、イグナイタ２８を起動させる機能を有するようにしてある。これにより、上記固体高分子型燃料電池１のアノード３よりバーナ２５へ供給されるアノードオフガス２０の供給量が一時的に減少したり、一時的に供給停止されたりしても、その後、バーナ２５へのアノードオフガス２０の供給量が復帰した時点で、上記バーナ２５を確実に再着火して正常な燃焼が再開されるようになる。
【００５９】
更に、上記制御器２９は、燃料電池発電装置の停止処理の伴い、固体高分子型燃料電池１への改質ガス１７の供給を停止させて発電を停止させると共に、燃料処理装置４の改質器５への原料１０の供給を止めて運転を停止させた後、窒素ガスライン２６上の窒素供給弁３３を開操作して、原料供給ライン１１より、燃料処理装置４、改質ガスライン９、固体高分子型燃料電池１、バイパスライン２２、アノードオフガスライン２１を経てバーナ２５に至るガス配管系を窒素パージする際、上記燃料改質装置４のバーナ２５のイグナイタ２８を起動させる機能を有するようにしてある。具体的には、図３（イ）にＧで示す時点で、燃料処理装置４の改質器５への原料１０の供給を止めた後、上記ガス配管系をすべて窒素パージするのに要する時間、たとえば、２分間に亘り、上記制御器２９は、図３（ロ）にＳ６で示すように、上記バーナ２５のイグナイタ２８を起動させるようにしてある。これにより、上記原料供給ライン１１より、燃料処理装置４、改質ガスライン９、固体高分子型燃料電池１、バイパスライン２２、アノードオフガスライン２１を経てバーナ２５へ至るガス配管系内に残存している可燃性ガスは、上記窒素ガスライン２６より供給される窒素ガス２７により押されて上記燃料処理装置４のバーナ２５に達した時点で、上記制御器２９からの指令で起動状態とされているイグナイタ２８により着火されて燃焼させられる。よって、上記ガス配管系よりバーナ２５を経て未燃焼の可燃性ガスが放出される虞が解消されるため、燃料処理装置４に装備されている図示しない可燃性ガス検知器の作動に基いて上記燃料電池発電装置の非常停止処理が開始される虞がなくなるため、正常な停止操作が実行されるようになる。
【００６０】
更に、上記したように、燃料電池発電装置の停止操作時に未燃状態の原料１０がバーナより放出される虞がないため、上記原料１０として灯油を用いている場合であっても、原料１０が煤となってバーナ２５やイグナイタ２８に付着する虞を解消できるため、次回の起動に支承を来たす虞は未然に防止されるようになる。
【００６１】
このように、本発明の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法及び装置によれば、燃料電池発電装置の起動時及び定常運転時は、燃料処理装置４のバーナ２５が断火して非常停止に至る虞を未然に防止することができる。又、燃料電池発電装置の停止操作に伴うガス配管系の窒素パージを行う際には、可燃性ガスが未燃状態で放出されることで非常停止処理が開始される虞を未然に防止することができる。
【００６２】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、制御器２９により圧力計測器３４により計測される改質器入口圧力に基いてイグナイタを起動させる場合の基準となる改質器入口側圧力は、改質器５の内圧による影響の受け易さ等に応じて、５ｋＰａ以外の圧力値としてもよい。
【００６３】
制御器２９によるバーナ２５のイグナイタ２８の起動継続時間は、燃料電池発電装置の起動時及び定常運転時におけるバーナ火炎が不安定化すると考えられる現象の継続時間や、該バーナ２５の再着火の容易性に応じて、又、燃料電池発電装置の停止時には、原料供給ライン１１よりバーナ２５に至るガス配管系を窒素パージするのに要する時間に応じて、上記実施の形態で示した継続時間より適宜増減してもよい。
【００６４】
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法及び装置の実施の一形態を示す概要図である。
【図２】図１の装置の燃料電池発電装置起動時における作動状態を示すもので、（イ）は燃料電池発電装置における起動用燃料流量、バーナ温度、改質器入口圧力、改質水流量及び原料流量の時間変位を示す図、（ロ）はイグナイタの起動タイミングを示す図である。
【図３】図１の装置の燃料電池発電装置停止時における作動状態を示すもので、（イ）は燃料電池発電装置におけるバーナ温度、改質器入口圧力及び原料流量の時間変位を示す図、（ロ）はイグナイタの起動タイミングを示す図である。
【図４】従来提案されている燃料電池発電装置の一例を示す概要図である。
【図５】従来提案されている燃料電池発電装置の他の例を示す概要図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ 固体高分子型燃料電池（燃料電池）
３ アノード
４ 燃料処理装置
５ 改質器
６ 低温シフトコンバータ
７ ＣＯ選択酸化反応器
９ 改質ガスライン
１０ 原料
１０ａ 起動用燃料
１６ 改質水
１７ 改質ガス
２０ アノードオフガス
２１ アノードオフガスライン
２２ バイパスライン
２３ スタック遮断弁
２４ バイパス弁
２５ バーナ
２７ 窒素ガス
２８ イグナイタ
２９ 制御器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料（原燃料）を水蒸気改質して、燃料電池へ供給するための水素リッチな改質ガス（燃料ガス）を生成させる燃料処理装置に具備してあるバーナにおけるイグナイタの動作時期をコントロールするための燃料処理装置用バーナのイグナイタ動作制御方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、燃料を用いた他の発電方法に比して熱効率が高く、又、環境汚染が少ないため、有効な発電装置として期待されている。特に、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）は、１００℃以下という低温で発電が行われ、出力密度が高いので、他の形式の燃料電池に比して小型化でき、しかも、電池構成材料の劣化が少ないこと、起動が容易であること、等の長所があることから、近年、小規模な業務用あるいは家庭用等の発電装置として使用されるようになってきている。
【０００３】
上記固体高分子型燃料電池を用いた燃料電池発電装置（ＰＥＦＣ発電装置）の一般的な構成は、以下のようにしてある。すなわち、図４に示す如く、電解質としてフッ素系のイオン交換膜が用いられている固体高分子電解質膜の両面をカソード（空気極）２とアノード（燃料極）３の両ガス拡散電極で挟持させてなるセルを、セパレータ（図示せず）を介し積層してスタックとしてなる構成として固体高分子型燃料電池１を形成する。上記固体高分子型燃料電池１におけるアノード３の入口側には、改質器５、低温シフトコンバータ６、ＣＯ選択酸化反応器（ＣＯ除去器）７を順に備えてなる燃料処理装置４を、途中に加湿器８を備えた改質ガスライン９を介して接続するようにしてある。これにより、燃料供給部より原料供給ライン１１を経て供給される都市ガス（天然ガス）やＬＰＧ、灯油等の原料（原燃料）１０を、該原料供給ライン１１上に設けてある脱硫器１２にて脱硫した後、原料予熱器（原燃料気化器）１３にて予熱してから上記燃料処理装置４へ供給し、この際、たとえば、改質水供給ライン１４上の水蒸発器１５にて水蒸気の状態としてある改質水１６を上記燃料処理装置４へ共に供給することで、該燃料処理装置４の改質器５にておよそ７００℃前後に加熱して水蒸気改質を行わせるようにしてある。この水蒸気改質により得られる改質ガス（燃料ガス）１７は、上記低温シフトコンバータ６に導いてシフト反応させ、更に、上記ＣＯ選択酸化反応器７にてＣＯ除去処理されるようにしてある。しかる後、上記燃料処理装置４より改質ガスライン９を通して送出される改質ガス１７は、加湿器８にて加湿された後、上記固体高分子型燃料電池１のアノード３へ供給されるようにしてある。一方、上記カソード２の入口側には、酸化ガスとして空気１８が、空気ブロワ１９で加圧された後、上記加湿器８を経てから供給されるようにしてある。
【０００４】
かかる構成としてあることにより、上記固体高分子型燃料電池１にて、アノード３側に供給される改質ガス１７中の水素と、カソード２側に供給される空気１８中の酸素とを電気化学反応（燃料電池反応）させて、この際発生する起電力を取り出すようにしてある。 上記固体高分子型燃料電池１による燃料電池反応の後、アノード３の出口より排出されるアノードオフガス２０には未反応の水素が残存している。そのために、上記アノードオフガス２０は、アノードオフガスライン２１を通して上記燃料処理装置４に付設された図示しないバーナへ導いて燃焼させて、上記燃料処理装置４における改質器５の燃焼室に導入し、該改質器５の改質室にて水蒸気改質反応を進行させるための熱源として利用するようにしてある。
【０００５】
なお、上記ＰＥＦＣ発電装置の起動時には、上記燃料処理装置４の改質器５による改質ガス１７の生成が開始されていないため、上記固体高分子型燃料電池１より上記燃料処理装置４の図示しないバーナへアノードオフガス２０が導かれることもない。
【０００６】
そのために、上記燃料処理装置４の図示しないバーナには、上記原料供給ライン１１より分岐させた起動用燃料ライン１１ａの下流側端部を改質器５に接続するようにして、ＰＥＦＣ発電装置の起動時には、燃料供給部より原料供給ライン１１を通して燃料処理装置４へ導かれる都市ガスやＬＰＧ、灯油等の原料１０の一部を、原料供給ライン１１より上記起動用燃料ライン１１ａを経て上記燃料処理装置４の図示しないバーナへ起動用燃料１０ａとして直接供給して燃焼させることにより、上記燃料処理装置４の改質器５を、水蒸気改質反応を進行させるために必要とされる所定温度まで昇温させることができるようにしてある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００７】
ところで、燃料処理装置４の起動初期には、該燃料処理装置４より送り出される改質ガス１７中の一酸化炭素濃度が高いことがあり、このような場合に、一酸化炭素濃度の高い改質ガス１７がそのまま固体高分子型燃料電池１へ供給されると、該固体高分子型燃料電池１が被毒する虞が生じてしまう。
【０００８】
そのために、従来は、たとえば、図５に示す如く、改質ガスライン９の途中位置より分岐させたバイパスライン２２の下流側端部を、アノードオフガスライン２１に接続すると共に、上記改質ガスライン９における上記バイパスライン２２分岐位置よりも下流側に、固体高分子型燃料電池１を遮断するためのスタック遮断弁２３を設けると共に、上記バイパスライン２２に、バイパス弁２４を設けた構成としてある。
【０００９】
なお、２５は燃料処理装置４のバーナである。その他、図５において図４に示したものと同一のものには同一符号が付してある（たとえば、特許文献２参照）。
【００１０】
上記のような構成としてある燃料電池発電装置を起動する場合、通常は、先ず、上記スタック遮断弁２３及びバイパス弁２４の双方を閉じた状態で、上記燃料処理装置４のバーナ２５に、図示しない起動用燃料を供給すると共に、空気ブロワ１９より燃焼用の空気１８を供給し点火させることで、該燃料処理装置４のバーナ２５の燃焼により、燃料処理装置４の改質器５の温度を所定温度まで昇温させる。この改質器５の昇温の際、配管内に水蒸気などが残っていることから、上記改質器５の昇温に伴って、該燃料処理装置４の改質器５の内圧が上昇するが、内圧が過剰に上昇することは好ましくないため、改質器５の内圧の上昇に伴われて上記原料供給ライン１１における改質器５の直ぐ上流側位置における圧力が圧力上昇して、所定圧力、たとえば、５ｋＰａよりも大きくなると、上記バイパスライン２２上のバイパス弁２４を短時間開くことで、上記改質器５の内圧を一旦抜くようにしてある。
【００１１】
その後、上記バーナ２５の燃焼により上記改質器５の温度が所定温度まで昇温されると、該改質器５へ改質水供給ライン１４より水蒸気改質用の水蒸気を発生させるための改質水１６を供給した後、原料供給ライン１１より原料１０を投入することで、改質器５にて、水蒸気改質反応を進行させて水素リッチな改質ガス１７を生成させるようにしてある。なお、上記において、改質器５への改質水１６の供給を先に行い、その後、原料１０の供給を行うのは、スチーム・カーボン比（スチーム／カーボン）の値が低下すると、カーボンが析出する虞が生じるため、このようなカーボンの析出を回避するためである。
【００１２】
上記のようにして燃料処理装置４の改質器５により改質ガス１７を生成させると、先ず、上記スタック遮断弁２３を閉じた状態で、バイパス弁２４のみを開くことで、上記燃料処理装置４の起動初期に発生する一酸化炭素濃度が高い改質ガス１７は、バイパスライン２２を通してアノードオフガスライン２１へ直接導くことで、固体高分子型燃料電池１を迂回させるようにしてある。
【００１３】
その後、燃料処理装置４の運転が安定して、発生した改質ガス１７の組成を確認した後に、上記スタック遮断弁２３を開くと共に、バイパス弁２４を閉じることで、固体高分子型燃料電池１のアノード３への改質ガス１７の供給を開始させると共に、カソード２に空気１８を供給して発電を開始させるようにしてある。
【００１４】
次いで、上記燃料処理装置４のバーナ２５の燃料を、図示しない起動用燃料から、アノードオフガス２０に切換えることで、定常運転に移行させるようにしてある。
【００１５】
一方、燃料電池発電装置を停止させるときには、固体高分子型燃料電池１への改質ガス１７の供給を停止させて発電を停止させると共に、燃料処理装置４では、バーナ２５の燃焼、改質器５への原料１０の供給を止めて運転を停止させた後、原料供給ライン１１に接続してある窒素ガスライン２６から窒素ガス２７を供給して、原料供給ライン１１より、燃料処理装置４、改質ガスライン９、固体高分子型燃料電池１、バイパスライン２２、アノードオフガスライン２１を経てバーナ２５に至るガス配管系を窒素パージするようにしてある。
【００１６】
なお、上記燃料電池発電装置では、燃料処理装置４のバーナ２５は、起動時に該バーナ２５に装備されている図示しないイグナイタ（スパークプラグ）により着火させた後は、燃料電池発電装置の運転を停止するまで常時点火させたまま保持するものであり、万一、燃料電池発電装置の運転途中に上記バーナ２５が断火（失火）した場合は、異常発生として燃料電池発電装置の運転が非常停止させられるようにしてある。
【００１７】
【特許文献１】特開２００７−２６１８２８号公報
【特許文献２】特開平７−８５８８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
ところが、上記図５に示した如き燃料電池発電装置の起動時には、先ず、上記バーナ２５にて図示しない起動用燃料を燃焼させた状態で改質器５の昇温を行っている間に、該改質器５の内部圧力の過剰な上昇を防止するためにバイパスライン２２上のバイパス弁２４が短時間開操作されると、上記バーナ２５へ燃料処理装置４からのガスが、改質ガスライン９、バイパスライン２２、アノードオフガスライン２１を経て上記バーナ２５へ急に導かれるようになることで、バーナ火炎が不安定になる虞がある。
【００１９】
その後、改質器５が所定温度まで昇温された後、燃料処理装置４に改質水供給ライン１４より改質水１６の供給と、原料１０の供給を行って、バイパス弁２４を開くと、上記燃料処理装置４で改質水１６より発生させる水蒸気が、改質ガスライン９、バイパスライン２２、アノードオフガスライン２１を経て上記バーナ２５へ導かれるため、この場合もバーナ火炎が不安定になる虞がある。
【００２０】
次いで、燃料処理装置４による改質ガス１７の生成が安定した後、スタック遮断弁２３を開くと共に、バイパス弁２４を閉じることで、改質ガス１７の供給ルートをバイパスライン２２側から固体高分子型燃料電池１側へ変更すると、該固体高分子型燃料電池１内に残存していたガスがアノードオフガスライン２１を経て上記バーナ２５へ導かれるようになるため、この場合もバーナ火炎が不安定になってしまう虞がある。
【００２１】
したがって、上記のように燃料電池発電装置の起動時には、バーナ火炎が不安定化する要因が多く存在し、これらの要因の１つ１つがバーナの断火に伴う燃料電池発電装置の非常停止に繋がる可能性があるというのが実状である。
【００２２】
又、従来の燃料電池発電装置では、定常運転中は、バーナ温度が通常９００〜１０００℃となっているが、燃料電池発電装置の定常運転中にバーナ２５を積極的に再点火することは全く行われていなかったため、該燃料電池発電装置の定常運転中に何らかの原因により、たとえば、アノードオフガス２０のバーナ２５への供給量が減少したり、一時的に供給停止される等して、一旦バーナ温度が６００℃以下まで低下してしまうと、そのままバーナ２５の断火に繋がる虞が大きいというのが実状であり、そのために、バーナ温度が６００℃以下になった場合は、断火が検知されたと判断して燃料電池発電装置の非常停止処理を行なうようにしてある。
【００２３】
更に、燃料電池発電装置の停止操作時には、バーナ２５の燃焼を停止させた後、原料供給ライン１１より、燃料処理装置４、改質ガスライン９、固体高分子型燃料電池１、バイパスライン２２、アノードオフガスライン２１を経てバーナ２５に至るガス配管系を窒素パージするようにしてあるが、この際、上記ガス配管系内に残存していた改質ガス１７等の可燃性ガスが、上記バーナ２５より未燃状態のまま放出されると、この放出された可燃性ガスが、上記燃料処理装置に装備することが求められている図示しない可燃性ガス検知器により検出されることで、上記燃料電池発電装置の非常停止処理が開始されてしまい、その時点で正常な停止操作が中断されてしまう虞もある。
【００２４】
しかも、上記原料１０として灯油を用いている場合には、燃料電池発電装置の停止操作時に上記バーナ２５に未燃状態で残る原料１０が煤となってバーナ２５や該バーナ２５の図示しないイグナイタに付着すると、次回の起動に支承を来たす可能性も懸念される。
【００２５】
そこで、本発明者等は、燃料電池発電装置が、起動時、定常運転時、停止操作時における上記したような各種の要因により非常停止に至る虞を回避できるようにするための工夫、研究を重ねた結果、上記燃料電池発電装置の起動時、定常運転時、停止操作時に、燃料処理装置のバーナのイグナイタを所要のタイミングで動作させることで、上述した如き各種の要因による燃料電池発電装置の非常停止をいずれも回避できることを見出して本発明をなした。
【００２６】
したがって、本発明の目的とするところは、燃料電池発電装置が非常停止に至る虞を未然に防止するための燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法及び装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、改質器と、低温シフトコンバータと、ＣＯ選択酸化反応器と、起動用燃料又は燃料電池のアノードオフガスを燃焼させるバーナとを備えて原料を改質水により水蒸気改質してなる改質ガスを生成できるようにしてある燃料処理装置に、燃料電池のアノードの入口側をスタック遮断弁を備えた改質ガスラインを介して接続し、且つ該燃料電池のアノードの出口側に、上記燃料処理装置のバーナをアノードオフガスラインを介して接続し、更に、上記改質ガスラインにおけるスタック遮断弁よりも上流側位置と上記アノードオフガスラインとをバイパス弁付きのバイパスラインで接続してなる構成を備えた燃料電池発電装置を、上記燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、該バーナのバーナ火炎が不安定化するときに、上記バーナのイグナイタを起動させるようにする燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法とする。
【００２８】
又、請求項２に対応して、改質器と、低温シフトコンバータと、ＣＯ選択酸化反応器と、起動用燃料又は燃料電池のアノードオフガスを燃焼させるバーナとを備えて原料を改質水により水蒸気改質してなる改質ガスを生成できるようにしてある燃料処理装置に、燃料電池のアノードの入口側をスタック遮断弁を備えた改質ガスラインを介して接続し、且つ該燃料電池のアノードの出口側に、上記燃料処理装置のバーナをアノードオフガスラインを介して接続し、更に、上記改質ガスラインにおけるスタック遮断弁よりも上流側位置と上記アノードオフガスラインとをバイパス弁付きのバイパスラインで接続してなる構成を備えた燃料電池発電装置を、上記燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、該バーナのバーナ火炎が不安定化するときと、上記燃料電池発電装置の定常運転中に上記燃料処理装置のバーナのバーナ温度が所定温度まで低下するときに、該バーナのイグナイタを起動させるようにする燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法とする。
【００２９】
更に、請求項３に対応して、改質器と、低温シフトコンバータと、ＣＯ選択酸化反応器と、起動用燃料又は燃料電池のアノードオフガスを燃焼させるバーナとを備えて原料を改質水により水蒸気改質してなる改質ガスを生成できるようにしてある燃料処理装置に、燃料電池のアノードの入口側をスタック遮断弁を備えた改質ガスラインを介して接続し、且つ該燃料電池のアノードの出口側に、上記燃料処理装置のバーナをアノードオフガスラインを介して接続し、更に、上記改質ガスラインにおけるスタック遮断弁よりも上流側位置と上記アノードオフガスラインとをバイパス弁付きのバイパスラインで接続してなる構成を備えた燃料電池発電装置を、上記燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、該バーナのバーナ火炎が不安定化するときと、上記燃料電池発電装置の定常運転中に上記燃料処理装置のバーナのバーナ温度が所定温度まで低下するときと、上記燃料電池発電装置の停止操作に伴うガス配管系への窒素パージ時に、上記燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法とする。
【００３０】
上述の各構成において、燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、改質ガスライン上のスタック遮断弁及びバイパスライン上のバイパス弁を閉じた状態で上記燃料処理装置の改質器をバーナによる起動用燃料の燃焼熱で昇温させることにより上昇する該改質器の内圧を抜くために、上記バイパスライン上のバイパス弁を短時間開操作することで、上記バーナのバーナ火炎が不安定化するときに、該バーナのイグナイタを起動させるようにする。
【００３１】
又、上記構成において、燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた状態で、該改質器への改質水の供給を開始すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を開操作することで、上記バーナのバーナ火炎が不安定化するときに、該バーナのイグナイタを起動させるようにする。
【００３２】
更に、上記構成において、燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた後、上記改質器への改質水の供給を行い且つバイパスライン上のバイパス弁を開操作した状態で、該改質器への原料の供給を開始することで、上記バーナのバーナ火炎が不安定化するときに、該バーナのイグナイタを起動させるようにする。
【００３３】
更に又、上記構成において、燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、改質ライン上のスタック弁を開操作すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を閉操作することにより、燃料処理装置にて生成される改質ガスの供給ルートをバイパスライン側から燃料電池側に変更することで、上記バーナのバーナ火炎が不安定化するときに、該バーナのイグナイタを起動させるようにようにする。
【００３４】
又、請求項８に対応して、改質器と、低温シフトコンバータと、ＣＯ選択酸化反応器と、起動用燃料又は燃料電池のアノードオフガスを燃焼させるバーナとを備えて原料を改質水により水蒸気改質してなる改質ガスを生成できるようにしてある燃料処理装置に、燃料電池のアノードの入口側をスタック遮断弁を備えた改質ガスラインを介して接続し、且つ該燃料電池のアノードの出口側に、上記燃料処理装置のバーナをアノードオフガスラインを介して接続し、更に、上記改質ガスラインにおけるスタック遮断弁よりも上流側位置と上記アノードオフガスラインとをバイパス弁付きのバイパスラインで接続してなる構成を備えた燃料電池発電装置における上記燃料処理装置のバーナに装備されたイグナイタの動作を制御するための制御器を備えてなり、且つ該制御器を、上記燃料電池発電装置の起動時に上記燃料処理装置のバーナのバーナ火炎が不安定化するときに、上記バーナのイグナイタを起動させる機能を有するものとしてなる構成を有する燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御装置とする。
【００３５】
更に、上記構成における制御器を、燃料電池発電装置の起動時に上記燃料処理装置のバーナのバーナ火炎が不安定化するときと、上記燃料電池発電装置の定常運転中にバーナ温度が所要温度まで低下するときに、上記燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする機能を有するものとした構成とする。
【００３６】
更に又、上記構成における制御器を、燃料電池発電装置の起動時に上記燃料処理装置のバーナのバーナ火炎が不安定化するときと、上記燃料電池発電装置の定常運転中にバーナ温度が所要温度まで低下するときと、上記燃料電池発電装置の停止操作に伴うガス配管系への窒素パージを行うときに、上記燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする機能を有するものとした構成とする。
【００３７】
上述の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御装置の各構成において、制御器を、改質ガスライン上のスタック遮断弁及びバイパスライン上のバイパス弁を閉じた状態で上記燃料処理装置の改質器をバーナによる起動用燃料の燃焼熱で昇温させることで上昇する該改質器の内圧を抜くために、上記バイパスライン上のバイパス弁を短時間開操作するときを、燃料電池発電装置の起動時に上記燃料処理装置のバーナのバーナ火炎が不安定化するときと認識し、且つ燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする機能を有するものとした構成とする。
【００３８】
又、上記構成において、制御器を、改質ガスライン上のスタック遮断弁及びバイパスライン上のバイパス弁を閉じた状態で上記燃料処理装置の改質器をバーナによる起動用燃料の燃焼熱で昇温させることで上昇する該改質器の内圧を抜くために、上記バイパスライン上のバイパス弁を短時間開操作するときと、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた状態で、該改質器への改質水の供給を開始すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を開操作するときを、燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、該バーナのバーナ火炎が不安定化するときと認識し、且つ燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする機能を有するものとした構成とする。
【００３９】
更に、上記構成において、制御器を、改質ガスライン上のスタック遮断弁及びバイパスライン上のバイパス弁を閉じた状態で上記燃料処理装置の改質器をバーナによる起動用燃料の燃焼熱で昇温させることで上昇する該改質器の内圧を抜くために、上記バイパスライン上のバイパス弁を短時間開操作するときと、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた状態で、該改質器への改質水の供給を開始すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を開操作するときと、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた後、上記改質器への改質水の供給を行い且つバイパスライン上のバイパス弁を開操作した状態で、該改質器への原料の供給を開始するときを、燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、該バーナのバーナ火炎が不安定化するときと認識し、且つ燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする機能を有するものとした構成とする。
【００４０】
更に又、上記構成において、制御器を、改質ガスライン上のスタック遮断弁及びバイパスライン上のバイパス弁を閉じた状態で上記燃料処理装置の改質器をバーナによる起動用燃料の燃焼熱で昇温させることで上昇する該改質器の内圧を抜くために、上記バイパスライン上のバイパス弁を短時間開操作するときと、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた状態で、該改質器への改質水の供給を開始すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を開操作するときと、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた後、上記改質器への改質水の供給を行い且つバイパスライン上のバイパス弁を開操作した状態で、該改質器への原料の供給を開始するときと、改質ライン上のスタック弁を開操作すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を閉操作することで、燃料処理装置にて生成される改質ガスの供給ルートをバイパスライン側から燃料電池側に変更するときを、燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、該バーナのバーナ火炎が不安定化するときと認識し、燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする機能を有するものとした構成とする。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
（１）改質器と、低温シフトコンバータと、ＣＯ選択酸化反応器と、起動用燃料又は燃料電池のアノードオフガスを燃焼させるバーナとを備えて原料を改質水により水蒸気改質してなる改質ガスを生成できるようにしてある燃料処理装置に、燃料電池のアノードの入口側をスタック遮断弁を備えた改質ガスラインを介して接続し、且つ該燃料電池のアノードの出口側に、上記燃料処理装置のバーナをアノードオフガスラインを介して接続し、更に、上記改質ガスラインにおけるスタック遮断弁よりも上流側位置と上記アノードオフガスラインとをバイパス弁付きのバイパスラインで接続してなる構成を備えた燃料電池発電装置を、上記燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、該バーナのバーナ火炎が不安定化するときに、上記バーナのイグナイタを起動させるようにする燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法及び装置としてあるので、燃料電池発電装置の起動時に燃料処理装置のバーナのバーナ火炎が不安定化しても、イグナイタを起動することで該バーナの断火を防止できて、このバーナの断火に起因する燃料電池発電装置の非常停止が生じる虞を未然に防止することができる。
（２）具体的には、改質ガスライン上のスタック遮断弁及びバイパスライン上のバイパス弁を閉じた状態で上記燃料処理装置の改質器をバーナによる起動用燃料の燃焼熱で昇温させることで上昇する該改質器の内圧を抜くために、上記バイパスライン上のバイパス弁を短時間開操作すること、及び、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた状態で、該改質器への改質水の供給を開始すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を開操作すること、及び、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた後、上記改質器への改質水の供給を行い且つバイパスライン上のバイパス弁を開操作した状態で、該改質器への原料の供給を開始すること、及び、改質ライン上のスタック弁を開操作すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を閉操作して、燃料処理装置にて生成される改質ガスの供給ルートをバイパスライン側から燃料電池側に変更することで、燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間に上記バーナのバーナ火炎が不安定化するときに、該バーナのイグナイタを起動させるようにした構成とすることにより、燃料電池発電装置の実際の起動時に、燃料処理装置のバーナが断火して非常停止に至る虞を未然に防止するための構成を容易に構築することができる。
（３）上記（１）の構成に、更に、上記燃料電池発電装置の定常運転中に上記燃料処理装置のバーナのバーナ温度が所定温度まで低下すると、該バーナのイグナイタを起動させるようにする方法及び装置とすることにより、上記（１）と同様の効果に加えて、燃料電池発電装置の定常運転時における燃料処理装置のバーナの断火を防止できるため、燃料電池発電装置の定常運転中に、燃料処理装置のバーナの断火に起因して該燃料電池発電装置の非常停止が生じる虞を未然に防止できる。
（４）上記（３）の構成に、更に、上記燃料電池発電装置の停止操作に伴うガス配管系への窒素パージ時に、上記燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする方法及び装置とすることにより、上記（１）（３）と同様の効果に加えて、燃料電池発電装置の停止操作時にガス配管系の窒素パージを行う際には、該ガス配管系内に残存していた可燃性ガスを、該可燃性ガスが上記燃料処理装置のバーナに達する時点で起動しているイグナイタにより着火させて燃焼させることができるため、該燃料処理装置のバーナより可燃性ガスが未燃状態で放出される虞を解消できるため、可燃性ガスが未燃状態で放出されることに起因して非常停止処理が開始される虞を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
【００４３】
図１乃至図３は本発明の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法及び装置の実施の一形態を示すもので、起動用燃料１０ａ又は固体高分子型燃料電池１のアノードオフガス２０を燃焼用燃料として燃焼させることで、改質器５を原料１０の水蒸気改質に必要とされる所要温度まで昇温させることができるようにしてある燃料処理装置４のバーナ２５にイグナイタ２８を装備させて、該バーナ２５に装備されているイグナイタ２８の動作を制御するための制御器２９を備えてなる構成とし、燃料電池発電装置の起動時に上記バーナ２５の火炎が不安定化するとき、及び、燃料電池発電装置の定常運転中にバーナ温度が低下するとき、及び、燃料電池発電装置の停止操作に伴い原料１０と改質ガス１７とアノードオフガス２０のガス配管系に窒素ガス２７をパージするときに、上記制御器２９により上記バーナ２５のイグナイタ２８を起動させるようにする。
【００４４】
詳述すると、上記本発明の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御装置は、図１に示す如き燃料処理装置４を備える。該燃料処理装置４は、所要のケーシング４ａ内に、図４及び図５に示したと同様の改質器５と低温シフトコンバータ６とＣＯ選択酸化反応器７とを備え、更に、上記ケーシング４ａ内にバーナ２５を設けて、該バーナ２５にて、起動用燃料ライン１１ａより供給される起動用燃料１０ａ、又は、アノードオフガスライン２１を通して固体高分子型燃料電池１のアノード３より導かれるアノードオフガス２０を燃焼用燃料として、空気供給ライン３０より供給される燃焼用の空気１８により燃焼させることで、上記改質器５を原料１０の水蒸気改質用の所要温度まで昇温させることができるようにしてある。
【００４５】
上記燃料処理装置４の改質器５の入口側には、図４及び図５に示したと同様に、原料供給ライン１１及び改質水供給ライン１４が接続してあり、上記原料供給ライン１１には、上記改質器５への原料１０の供給開始と停止とを切換えるための原料供給弁３１を設けると共に、上記改質水供給ライン１４には、上記改質器５への改質水１６の供給開始と停止とを切換えるための改質水供給弁３２を設ける。更に、上記原料供給ライン１１の所要個所には、窒素ガス２７の供給開始と停止とを切換えるための窒素供給弁３３付きの窒素ガスライン２６が接続してある。
【００４６】
上記燃料処理装置４のＣＯ選択酸化反応器７の出口側には、図５に示したと同様に、固体高分子型燃料電池１のアノード３の入口側を、スタック遮断弁２３付きの改質ガスライン９を介して接続すると共に、該アノード３の出口側に接続したアノードオフガスライン２１の下流側端部を、上記燃料処理装置４のバーナ２５に接続する。更に、上記改質ガスライン９における上記スタック遮断弁２３よりも上流側の所要個所より分岐させたバイパス弁２４付きのバイパスライン２２の下流側端部を、上記アノードオフガスライン２１に接続する。
【００４７】
上記原料供給ライン１１における改質器５の入口側近傍位置には、該改質器５の入口側圧力を常時計測するための圧力計測器３４を設けて、該圧力計測器３４による圧力計測結果を、上記イグナイタ２８の作動制御用の制御器２９に入力できるようにしてある。
【００４８】
又、上記燃料処理装置４のバーナ２５の近傍位置に、バーナ温度を常時計測するための温度計測器３５を設けて、該温度計測器３５によるバーナ温度の計測結果を、上記制御器２９に入力できるようにしてある。
【００４９】
更に、上記制御器２９は、上記原料供給ライン１１上の原料供給弁３１、改質水供給ライン１４上の改質水供給弁３２、窒素ガスライン上の窒素供給弁３３、改質ガスライン９上のスタック遮断弁２３、及び、バイパスライン２２上のバイパス弁２４のそれぞれの開閉作動と、上記燃料処理装置４のバーナ２５のイグナイタ２８の動作とを連係させる機能を有するものとしてある。
【００５０】
その他、図４及び図５に示したものと同一のものには同一符号が付してある。
【００５１】
以下、燃料電池発電装置の起動時、定常運転時、停止操作時における上記制御器２９による燃料処理装置４のバーナ２５のイグナイタ２８の制御を具体的に説明する。
【００５２】
先ず、燃料電池発電装置を起動する際、従来と同様の手順により、原料供給ライン１１上の原料供給弁３１、改質水供給ライン１４上の改質水供給弁３２、窒素ガスライン２６上の窒素供給弁３３、改質ガスライン９上のスタック遮断弁２３、バイパスライン２２上のバイパス弁２４をすべて閉じた状態で、燃料処理装置４のバーナ２５に、起動用燃料ライン１１ａより供給される起動用燃料１０ａと、空気供給ライン３０より供給される燃焼用の空気１８を供給した状態にて、上記制御器２９は、上記バーナ２５のイグナイタ２８を所要時間起動させるようにしてある。具体的には、たとえば、図２（イ）に線Ａで起動用燃料流量を示す如く、上記バーナ２５への起動用燃料１０ａの投入を開始した後、図２（ロ）に線Ｓ１で示すように、上記制御器２９は、上記イグナイタ２８を約４分間に亘り起動させることで、上記燃料処理装置４のバーナ２５を着火させることができるようにしてある。
【００５３】
次に、上記のようにしてバーナ２５を着火し（図２（イ）に線Ｂでバーナ温度を示す）、該バーナ２５における起動用燃料１０ａの燃焼熱により上記燃料処理装置４の改質器５の昇温を開始させると、上記改質器５の昇温に伴って、該改質器５の内圧が上昇し、この改質器５の内圧の上昇が、上記原料供給ライン１１に設けてある圧力計測器３４により改質器５の入口側圧力の上昇として計測されるようになる。このことに鑑みて、上記制御器２９は、図２（イ）に線Ｃで示す上記圧力計測器３４により計測される改質器５の入口側圧力が、所定圧力、たとえば、５ｋＰａに達すると、先ず、図２（ロ）に線Ｓ２で示すように、上記燃料処理装置４のバーナ２５のイグナイタ２８を起動させ、その後、たとえば、１秒後に、該イグナイタ２８を起動させた状態の下で、上記バイパスライン２２上のバイパス弁２４に対し指令を与えて短時間開操作させることで、上記改質器５の内圧（図２（イ）に線Ｃで示す改質器５の入口側圧力）を一旦抜く機能を有するようにしてある。これにより、上記バイパス弁２４を短時間開操作させると、上記バーナ２５へ、燃料処理装置４からのガスが、改質ガスライン９、バイパスライン２２、アノードオフガスライン２１を経て上記バーナ２５へ急に導かれるようになるため、バーナ火炎が不安定化する虞が生じるが、上記バイパス弁２４が再び閉じられて、上記燃料処理装置４側からのガスが遮断されるまで、上記制御器２９からの指令によりバーナ２５ではイグナイタ２８が起動されたままとなっているため、たとえ該バーナ２５が一時的に断火（失火）するとしても、速やかに再着火されるようになる。
【００５４】
なお、この改質器５の圧力上昇に伴うイグナイタ２８の起動と、バイパス弁２４の短時間の開操作は、改質器５の温度が原料１０の水蒸気改質に必要とされる所定温度に昇温されるまで、改質器５の入口側圧力が５ｋＰａに達するごとに繰り返し行わせるようにしてある。
【００５５】
次いで、上記バーナ２５の燃焼により上記改質器５の温度が上記所定温度まで昇温されると、改質水供給弁３２が開操作されて、図２（イ）に線Ｄで改質水流量を示すように、該改質器５へ改質水供給ライン１４を通して改質水１６が供給され、その後、原料供給弁３１が開操作されて、図２（イ）に線Ｅで原料流量を示すように、上記改質器５へ原料供給ライン１１より原料１０が投入されると、該改質器５にて、水蒸気改質反応により水素リッチな改質ガス１７の生成が開始されるようになる。この際、上記燃料処理装置４の起動初期に発生する一酸化炭素濃度が高い改質ガス１７を、バイパスライン２２を通してアノードオフガスライン２１へ直接導くことで固体高分子型燃料電池１を迂回させるために、上記バイパスライン２２上のバイパス弁２４を開操作しておくと、上記のようにして燃料処理装置４の改質器５へ改質水１６の供給が開始されるときと、原料１０の供給が開始されるときに、上記燃料処理装置４で発生する水蒸気が、改質ガスライン９、バイパスライン２２、アノードオフガスライン２１を経て上記燃料処理装置４のバーナ２５へそれぞれ導かれるようになる。このことに鑑みて、上記制御器２９は、図２（ロ）に線Ｓ３で示すように、上記改質水供給弁３２の開操作による改質器５への改質水１６の供給開始後（投入開始後）、所要時間、たとえば、１分間に亘り上記バーナ２５のイグナイタ２８を起動させる機能を有するようにしてある。更に、上記制御器２９は、図２（ロ）に線Ｓ４で示すように、上記原料供給弁３１の開操作による改質器５への原料１０の供給開始後（投入開始後）、所要時間、たとえば、３分間に亘り上記バーナ２５のイグナイタ２８を起動させる機能を有するようにしてある。これにより、上記改質水供給弁３２の開操作による改質器５への改質水１６の供給開始時や、上記原料供給弁３１の開操作による改質器５への原料１０の供給開始時に、燃料処理装置４で発生する水蒸気が上記燃料処理装置４のバーナ２５へ導かれることで、バーナ火炎が不安定化し、たとえ、バーナ２５が一時的に断火（失火）しても、上記制御器２９からの指令により上記イグナイタ２８が起動状態とされているため、バーナ２５では直ちに再着火が行われるようになる。
【００５６】
その後、上記燃料処理装置４の運転が安定して、発生する改質ガス１７の組成を確認した後、図２（イ）にＦで示す時点で、上記スタック遮断弁２３を開くと共に、バイパス弁２４を閉じることで、改質ガス１７の供給ルートをバイパスライン２２側から固体高分子型燃料電池１側へ変更して、固体高分子型燃料電池１のアノード３への改質ガス１７の供給を開始させると、該固体高分子型燃料電池１内に残存していたガスがアノードオフガスライン２１を経て上記バーナ２５へ導かれてバーナ火炎が不安定化する。このことに鑑みて、上記制御器２９は、図２（ロ）に線Ｓ５で示すように、スタック遮断弁２３の開操作後、所要時間、具体的には、上記スタック遮断弁２３の開操作によりアノード３へ供給される改質ガス１７によって、上記固体高分子型燃料電池１内に残存していたガスが上記バーナ２５まで押し込まれるのに要する時間、たとえば、１分間に亘り、上記バーナ２５のイグナイタ２８を起動させる機能を有するようにしてある。これにより、上記燃料処理装置４で生成する改質ガス１７の固体高分子型燃料電池１のアノード３への供給を開始する際に、該固体高分子型燃料電池１の内部に残留していたガスが上記燃料処理装置４のバーナ２５へ導かれることで、バーナ火炎が不安定化し、たとえ、バーナ２５が一時的に断火（失火）しても、上記制御器２９からの指令により上記イグナイタ２８が起動されているため、該バーナ２５は速やかに再着火されるようになる。
【００５７】
上記のようにして、固体高分子型燃料電池１のアノード３への改質ガス１７の供給を開始した後は、カソード２に図示しない空気供給部より空気を供給することで発電を開始させるようにし、更に、上記燃料処理装置４のバーナ２５の燃料を、起動用燃料ライン１１ａを通して供給される起動用燃料１０ａから、アノードオフガスライン２１を介して上記固体高分子型燃料電池１のアノード３より導かれるアノードオフガス２０に切換えることで、燃料電池発電装置を定常運転に移行させる。
【００５８】
この燃料電池発電装置の定常運転中に、何らかの原因により、たとえば、アノードオフガス２０のバーナ２５への供給量が一時的に減少したり、一時的に供給停止される等して、バーナ温度が低下すると、該バーナ２５の断火に繋がる虞がある。このことに鑑みて、上記制御器２９は、温度計測器３５により計測されるバーナ温度が、通常の９００〜１００℃から、所定の温度範囲、たとえば、７００〜６００℃まで低下すると、イグナイタ２８を起動させる機能を有するようにしてある。これにより、上記固体高分子型燃料電池１のアノード３よりバーナ２５へ供給されるアノードオフガス２０の供給量が一時的に減少したり、一時的に供給停止されたりしても、その後、バーナ２５へのアノードオフガス２０の供給量が復帰した時点で、上記バーナ２５を確実に再着火して正常な燃焼が再開されるようになる。
【００５９】
更に、上記制御器２９は、燃料電池発電装置の停止処理の伴い、固体高分子型燃料電池１への改質ガス１７の供給を停止させて発電を停止させると共に、燃料処理装置４の改質器５への原料１０の供給を止めて運転を停止させた後、窒素ガスライン２６上の窒素供給弁３３を開操作して、原料供給ライン１１より、燃料処理装置４、改質ガスライン９、固体高分子型燃料電池１、バイパスライン２２、アノードオフガスライン２１を経てバーナ２５に至るガス配管系を窒素パージする際、上記燃料改質装置４のバーナ２５のイグナイタ２８を起動させる機能を有するようにしてある。具体的には、図３（イ）にＧで示す時点で、燃料処理装置４の改質器５への原料１０の供給を止めた後、上記ガス配管系をすべて窒素パージするのに要する時間、たとえば、２分間に亘り、上記制御器２９は、図３（ロ）にＳ６で示すように、上記バーナ２５のイグナイタ２８を起動させるようにしてある。これにより、上記原料供給ライン１１より、燃料処理装置４、改質ガスライン９、固体高分子型燃料電池１、バイパスライン２２、アノードオフガスライン２１を経てバーナ２５へ至るガス配管系内に残存している可燃性ガスは、上記窒素ガスライン２６より供給される窒素ガス２７により押されて上記燃料処理装置４のバーナ２５に達した時点で、上記制御器２９からの指令で起動状態とされているイグナイタ２８により着火されて燃焼させられる。よって、上記ガス配管系よりバーナ２５を経て未燃焼の可燃性ガスが放出される虞が解消されるため、燃料処理装置４に装備されている図示しない可燃性ガス検知器の作動に基いて上記燃料電池発電装置の非常停止処理が開始される虞がなくなるため、正常な停止操作が実行されるようになる。
【００６０】
更に、上記したように、燃料電池発電装置の停止操作時に未燃状態の原料１０がバーナより放出される虞がないため、上記原料１０として灯油を用いている場合であっても、原料１０が煤となってバーナ２５やイグナイタ２８に付着する虞を解消できるため、次回の起動に支承を来たす虞は未然に防止されるようになる。
【００６１】
このように、本発明の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法及び装置によれば、燃料電池発電装置の起動時及び定常運転時は、燃料処理装置４のバーナ２５が断火して非常停止に至る虞を未然に防止することができる。又、燃料電池発電装置の停止操作に伴うガス配管系の窒素パージを行う際には、可燃性ガスが未燃状態で放出されることで非常停止処理が開始される虞を未然に防止することができる。
【００６２】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、制御器２９により圧力計測器３４により計測される改質器入口圧力に基いてイグナイタを起動させる場合の基準となる改質器入口側圧力は、改質器５の内圧による影響の受け易さ等に応じて、５ｋＰａ以外の圧力値としてもよい。
【００６３】
制御器２９によるバーナ２５のイグナイタ２８の起動継続時間は、燃料電池発電装置の起動時及び定常運転時におけるバーナ火炎が不安定化すると考えられる現象の継続時間や、該バーナ２５の再着火の容易性に応じて、又、燃料電池発電装置の停止時には、原料供給ライン１１よりバーナ２５に至るガス配管系を窒素パージするのに要する時間に応じて、上記実施の形態で示した継続時間より適宜増減してもよい。
【００６４】
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法及び装置の実施の一形態を示す概要図である。
【図２】図１の装置の燃料電池発電装置起動時における作動状態を示すもので、（イ）は燃料電池発電装置における起動用燃料流量、バーナ温度、改質器入口圧力、改質水流量及び原料流量の時間変位を示す図、（ロ）はイグナイタの起動タイミングを示す図である。
【図３】図１の装置の燃料電池発電装置停止時における作動状態を示すもので、（イ）は燃料電池発電装置におけるバーナ温度、改質器入口圧力及び原料流量の時間変位を示す図、（ロ）はイグナイタの起動タイミングを示す図である。
【図４】従来提案されている燃料電池発電装置の一例を示す概要図である。
【図５】従来提案されている燃料電池発電装置の他の例を示す概要図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ 固体高分子型燃料電池（燃料電池）
３ アノード
４ 燃料処理装置
５ 改質器
６ 低温シフトコンバータ
７ ＣＯ選択酸化反応器
９ 改質ガスライン
１０ 原料
１０ａ 起動用燃料
１６ 改質水
１７ 改質ガス
２０ アノードオフガス
２１ アノードオフガスライン
２２ バイパスライン
２３ スタック遮断弁
２４ バイパス弁
２５ バーナ
２７ 窒素ガス
２８ イグナイタ
２９ 制御器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
改質器と、低温シフトコンバータと、ＣＯ選択酸化反応器と、起動用燃料又は燃料電池のアノードオフガスを燃焼させるバーナとを備えて原料を改質水により水蒸気改質してなる改質ガスを生成できるようにしてある燃料処理装置に、燃料電池のアノードの入口側をスタック遮断弁を備えた改質ガスラインを介して接続し、且つ該燃料電池のアノードの出口側に、上記燃料処理装置のバーナをアノードオフガスラインを介して接続し、更に、上記改質ガスラインにおけるスタック遮断弁よりも上流側位置と上記アノードオフガスラインとをバイパス弁付きのバイパスラインで接続してなる構成を備えた燃料電池発電装置を、上記燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、該バーナのバーナ火炎が不安定化するときに、上記バーナのイグナイタを起動させるようにすることを特徴とする燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法。
【請求項２】
改質器と、低温シフトコンバータと、ＣＯ選択酸化反応器と、起動用燃料又は燃料電池のアノードオフガスを燃焼させるバーナとを備えて原料を改質水により水蒸気改質してなる改質ガスを生成できるようにしてある燃料処理装置に、燃料電池のアノードの入口側をスタック遮断弁を備えた改質ガスラインを介して接続し、且つ該燃料電池のアノードの出口側に、上記燃料処理装置のバーナをアノードオフガスラインを介して接続し、更に、上記改質ガスラインにおけるスタック遮断弁よりも上流側位置と上記アノードオフガスラインとをバイパス弁付きのバイパスラインで接続してなる構成を備えた燃料電池発電装置を、上記燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、該バーナのバーナ火炎が不安定化するときと、上記燃料電池発電装置の定常運転中に上記燃料処理装置のバーナのバーナ温度が所定温度まで低下するときに、該バーナのイグナイタを起動させるようにすることを特徴とする燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法。
【請求項３】
改質器と、低温シフトコンバータと、ＣＯ選択酸化反応器と、起動用燃料又は燃料電池のアノードオフガスを燃焼させるバーナとを備えて原料を改質水により水蒸気改質してなる改質ガスを生成できるようにしてある燃料処理装置に、燃料電池のアノードの入口側をスタック遮断弁を備えた改質ガスラインを介して接続し、且つ該燃料電池のアノードの出口側に、上記燃料処理装置のバーナをアノードオフガスラインを介して接続し、更に、上記改質ガスラインにおけるスタック遮断弁よりも上流側位置と上記アノードオフガスラインとをバイパス弁付きのバイパスラインで接続してなる構成を備えた燃料電池発電装置を、上記燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、該バーナのバーナ火炎が不安定化するときと、上記燃料電池発電装置の定常運転中に上記燃料処理装置のバーナのバーナ温度が所定温度まで低下するときと、上記燃料電池発電装置の停止操作に伴うガス配管系への窒素パージ時に、上記燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにすることを特徴とする燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法。
【請求項４】
燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、改質ガスライン上のスタック遮断弁及びバイパスライン上のバイパス弁を閉じた状態で上記燃料処理装置の改質器をバーナによる起動用燃料の燃焼熱で昇温させることにより上昇する該改質器の内圧を抜くために、上記バイパスライン上のバイパス弁を短時間開操作することで、上記バーナのバーナ火炎が不安定化するときに、該バーナのイグナイタを起動させるようにする請求項１、２又は３記載の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法。
【請求項５】
燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた状態で、該改質器への改質水の供給を開始すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を開操作することで、上記バーナのバーナ火炎が不安定化するときに、該バーナのイグナイタを起動させるようにする請求項４記載の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法。
【請求項６】
燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた後、上記改質器への改質水の供給を行い且つバイパスライン上のバイパス弁を開操作した状態で、該改質器への原料の供給を開始することで、上記バーナのバーナ火炎が不安定化するときに、該バーナのイグナイタを起動させるようにする請求項５記載の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法。
【請求項７】
燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、改質ライン上のスタック弁を開操作すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を閉操作することにより、燃料処理装置にて生成される改質ガスの供給ルートをバイパスライン側から燃料電池側に変更することで、上記バーナのバーナ火炎が不安定化するときに、該バーナのイグナイタを起動させるようにようにする請求項６記載の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法。
【請求項８】
改質器と、低温シフトコンバータと、ＣＯ選択酸化反応器と、起動用燃料又は燃料電池のアノードオフガスを燃焼させるバーナとを備えて原料を改質水により水蒸気改質してなる改質ガスを生成できるようにしてある燃料処理装置に、燃料電池のアノードの入口側をスタック遮断弁を備えた改質ガスラインを介して接続し、且つ該燃料電池のアノードの出口側に、上記燃料処理装置のバーナをアノードオフガスラインを介して接続し、更に、上記改質ガスラインにおけるスタック遮断弁よりも上流側位置と上記アノードオフガスラインとをバイパス弁付きのバイパスラインで接続してなる構成を備えた燃料電池発電装置における上記燃料処理装置のバーナに装備されたイグナイタの動作を制御するための制御器を備えてなり、且つ該制御器を、上記燃料電池発電装置の起動時に上記燃料処理装置のバーナのバーナ火炎が不安定化するときに、上記バーナのイグナイタを起動させる機能を有するものとしたことを特徴とする燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御装置。
【請求項９】
制御器を、燃料電池発電装置の起動時に上記燃料処理装置のバーナのバーナ火炎が不安定化するときと、上記燃料電池発電装置の定常運転中にバーナ温度が所要温度まで低下するときに、上記燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする機能を有するものとした請求項８記載の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御装置。
【請求項１０】
制御器を、燃料電池発電装置の起動時に上記燃料処理装置のバーナのバーナ火炎が不安定化するときと、上記燃料電池発電装置の定常運転中にバーナ温度が所要温度まで低下するときと、上記燃料電池発電装置の停止操作に伴うガス配管系への窒素パージを行うときに、上記燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする機能を有するものとした請求項９記載の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御装置。
【請求項１１】
制御器を、改質ガスライン上のスタック遮断弁及びバイパスライン上のバイパス弁を閉じた状態で上記燃料処理装置の改質器をバーナによる起動用燃料の燃焼熱で昇温させることで上昇する該改質器の内圧を抜くために、上記バイパスライン上のバイパス弁を短時間開操作するときを、燃料電池発電装置の起動時に上記燃料処理装置のバーナのバーナ火炎が不安定化するときと認識し、且つ燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする機能を有するものとした請求項８、９又は１０記載の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御装置。
【請求項１２】
制御器を、改質ガスライン上のスタック遮断弁及びバイパスライン上のバイパス弁を閉じた状態で上記燃料処理装置の改質器をバーナによる起動用燃料の燃焼熱で昇温させることで上昇する該改質器の内圧を抜くために、上記バイパスライン上のバイパス弁を短時間開操作するときと、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた状態で、該改質器への改質水の供給を開始すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を開操作するときを、燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、該バーナのバーナ火炎が不安定化するときと認識し、且つ燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする機能を有するものとした請求項１１記載の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御装置。
【請求項１３】
制御器を、改質ガスライン上のスタック遮断弁及びバイパスライン上のバイパス弁を閉じた状態で上記燃料処理装置の改質器をバーナによる起動用燃料の燃焼熱で昇温させることで上昇する該改質器の内圧を抜くために、上記バイパスライン上のバイパス弁を短時間開操作するときと、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた状態で、該改質器への改質水の供給を開始すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を開操作するときと、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた後、上記改質器への改質水の供給を行い且つバイパスライン上のバイパス弁を開操作した状態で、該改質器への原料の供給を開始するときを、燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、該バーナのバーナ火炎が不安定化するときと認識し、且つ燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする機能を有するものとした請求項１２記載の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御装置。
【請求項１４】
制御器を、改質ガスライン上のスタック遮断弁及びバイパスライン上のバイパス弁を閉じた状態で上記燃料処理装置の改質器をバーナによる起動用燃料の燃焼熱で昇温させることで上昇する該改質器の内圧を抜くために、上記バイパスライン上のバイパス弁を短時間開操作するときと、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた状態で、該改質器への改質水の供給を開始すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を開操作するときと、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた後、上記改質器への改質水の供給を行い且つバイパスライン上のバイパス弁を開操作した状態で、該改質器への原料の供給を開始するときと、改質ライン上のスタック弁を開操作すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を閉操作することで、燃料処理装置にて生成される改質ガスの供給ルートをバイパスライン側から燃料電池側に変更するときを、燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、該バーナのバーナ火炎が不安定化するときと認識し、燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする機能を有するものとした請求項１３記載の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御装置。
【請求項１】
改質器と、低温シフトコンバータと、ＣＯ選択酸化反応器と、起動用燃料又は燃料電池のアノードオフガスを燃焼させるバーナとを備えて原料を改質水により水蒸気改質してなる改質ガスを生成できるようにしてある燃料処理装置に、燃料電池のアノードの入口側をスタック遮断弁を備えた改質ガスラインを介して接続し、且つ該燃料電池のアノードの出口側に、上記燃料処理装置のバーナをアノードオフガスラインを介して接続し、更に、上記改質ガスラインにおけるスタック遮断弁よりも上流側位置と上記アノードオフガスラインとをバイパス弁付きのバイパスラインで接続してなる構成を備えた燃料電池発電装置を、上記燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、該バーナのバーナ火炎が不安定化するときに、上記バーナのイグナイタを起動させるようにすることを特徴とする燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法。
【請求項２】
改質器と、低温シフトコンバータと、ＣＯ選択酸化反応器と、起動用燃料又は燃料電池のアノードオフガスを燃焼させるバーナとを備えて原料を改質水により水蒸気改質してなる改質ガスを生成できるようにしてある燃料処理装置に、燃料電池のアノードの入口側をスタック遮断弁を備えた改質ガスラインを介して接続し、且つ該燃料電池のアノードの出口側に、上記燃料処理装置のバーナをアノードオフガスラインを介して接続し、更に、上記改質ガスラインにおけるスタック遮断弁よりも上流側位置と上記アノードオフガスラインとをバイパス弁付きのバイパスラインで接続してなる構成を備えた燃料電池発電装置を、上記燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、該バーナのバーナ火炎が不安定化するときと、上記燃料電池発電装置の定常運転中に上記燃料処理装置のバーナのバーナ温度が所定温度まで低下するときに、該バーナのイグナイタを起動させるようにすることを特徴とする燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法。
【請求項３】
改質器と、低温シフトコンバータと、ＣＯ選択酸化反応器と、起動用燃料又は燃料電池のアノードオフガスを燃焼させるバーナとを備えて原料を改質水により水蒸気改質してなる改質ガスを生成できるようにしてある燃料処理装置に、燃料電池のアノードの入口側をスタック遮断弁を備えた改質ガスラインを介して接続し、且つ該燃料電池のアノードの出口側に、上記燃料処理装置のバーナをアノードオフガスラインを介して接続し、更に、上記改質ガスラインにおけるスタック遮断弁よりも上流側位置と上記アノードオフガスラインとをバイパス弁付きのバイパスラインで接続してなる構成を備えた燃料電池発電装置を、上記燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、該バーナのバーナ火炎が不安定化するときと、上記燃料電池発電装置の定常運転中に上記燃料処理装置のバーナのバーナ温度が所定温度まで低下するときと、上記燃料電池発電装置の停止操作に伴うガス配管系への窒素パージ時に、上記燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにすることを特徴とする燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法。
【請求項４】
燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、改質ガスライン上のスタック遮断弁及びバイパスライン上のバイパス弁を閉じた状態で上記燃料処理装置の改質器をバーナによる起動用燃料の燃焼熱で昇温させることにより上昇する該改質器の内圧を抜くために、上記バイパスライン上のバイパス弁を短時間開操作することで、上記バーナのバーナ火炎が不安定化するときに、該バーナのイグナイタを起動させるようにする請求項１、２又は３記載の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法。
【請求項５】
燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた状態で、該改質器への改質水の供給を開始すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を開操作することで、上記バーナのバーナ火炎が不安定化するときに、該バーナのイグナイタを起動させるようにする請求項４記載の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法。
【請求項６】
燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた後、上記改質器への改質水の供給を行い且つバイパスライン上のバイパス弁を開操作した状態で、該改質器への原料の供給を開始することで、上記バーナのバーナ火炎が不安定化するときに、該バーナのイグナイタを起動させるようにする請求項５記載の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法。
【請求項７】
燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、改質ライン上のスタック弁を開操作すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を閉操作することにより、燃料処理装置にて生成される改質ガスの供給ルートをバイパスライン側から燃料電池側に変更することで、上記バーナのバーナ火炎が不安定化するときに、該バーナのイグナイタを起動させるようにようにする請求項６記載の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御方法。
【請求項８】
改質器と、低温シフトコンバータと、ＣＯ選択酸化反応器と、起動用燃料又は燃料電池のアノードオフガスを燃焼させるバーナとを備えて原料を改質水により水蒸気改質してなる改質ガスを生成できるようにしてある燃料処理装置に、燃料電池のアノードの入口側をスタック遮断弁を備えた改質ガスラインを介して接続し、且つ該燃料電池のアノードの出口側に、上記燃料処理装置のバーナをアノードオフガスラインを介して接続し、更に、上記改質ガスラインにおけるスタック遮断弁よりも上流側位置と上記アノードオフガスラインとをバイパス弁付きのバイパスラインで接続してなる構成を備えた燃料電池発電装置における上記燃料処理装置のバーナに装備されたイグナイタの動作を制御するための制御器を備えてなり、且つ該制御器を、上記燃料電池発電装置の起動時に上記燃料処理装置のバーナのバーナ火炎が不安定化するときに、上記バーナのイグナイタを起動させる機能を有するものとしたことを特徴とする燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御装置。
【請求項９】
制御器を、燃料電池発電装置の起動時に上記燃料処理装置のバーナのバーナ火炎が不安定化するときと、上記燃料電池発電装置の定常運転中にバーナ温度が所要温度まで低下するときに、上記燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする機能を有するものとした請求項８記載の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御装置。
【請求項１０】
制御器を、燃料電池発電装置の起動時に上記燃料処理装置のバーナのバーナ火炎が不安定化するときと、上記燃料電池発電装置の定常運転中にバーナ温度が所要温度まで低下するときと、上記燃料電池発電装置の停止操作に伴うガス配管系への窒素パージを行うときに、上記燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする機能を有するものとした請求項９記載の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御装置。
【請求項１１】
制御器を、改質ガスライン上のスタック遮断弁及びバイパスライン上のバイパス弁を閉じた状態で上記燃料処理装置の改質器をバーナによる起動用燃料の燃焼熱で昇温させることで上昇する該改質器の内圧を抜くために、上記バイパスライン上のバイパス弁を短時間開操作するときを、燃料電池発電装置の起動時に上記燃料処理装置のバーナのバーナ火炎が不安定化するときと認識し、且つ燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする機能を有するものとした請求項８、９又は１０記載の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御装置。
【請求項１２】
制御器を、改質ガスライン上のスタック遮断弁及びバイパスライン上のバイパス弁を閉じた状態で上記燃料処理装置の改質器をバーナによる起動用燃料の燃焼熱で昇温させることで上昇する該改質器の内圧を抜くために、上記バイパスライン上のバイパス弁を短時間開操作するときと、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた状態で、該改質器への改質水の供給を開始すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を開操作するときを、燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、該バーナのバーナ火炎が不安定化するときと認識し、且つ燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする機能を有するものとした請求項１１記載の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御装置。
【請求項１３】
制御器を、改質ガスライン上のスタック遮断弁及びバイパスライン上のバイパス弁を閉じた状態で上記燃料処理装置の改質器をバーナによる起動用燃料の燃焼熱で昇温させることで上昇する該改質器の内圧を抜くために、上記バイパスライン上のバイパス弁を短時間開操作するときと、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた状態で、該改質器への改質水の供給を開始すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を開操作するときと、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた後、上記改質器への改質水の供給を行い且つバイパスライン上のバイパス弁を開操作した状態で、該改質器への原料の供給を開始するときを、燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、該バーナのバーナ火炎が不安定化するときと認識し、且つ燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする機能を有するものとした請求項１２記載の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御装置。
【請求項１４】
制御器を、改質ガスライン上のスタック遮断弁及びバイパスライン上のバイパス弁を閉じた状態で上記燃料処理装置の改質器をバーナによる起動用燃料の燃焼熱で昇温させることで上昇する該改質器の内圧を抜くために、上記バイパスライン上のバイパス弁を短時間開操作するときと、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた状態で、該改質器への改質水の供給を開始すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を開操作するときと、バーナによる起動用燃料の燃焼熱により改質器を原料の水蒸気改質に必要とされる所定温度まで昇温させた後、上記改質器への改質水の供給を行い且つバイパスライン上のバイパス弁を開操作した状態で、該改質器への原料の供給を開始するときと、改質ライン上のスタック弁を開操作すると共に、バイパスライン上のバイパス弁を閉操作することで、燃料処理装置にて生成される改質ガスの供給ルートをバイパスライン側から燃料電池側に変更するときを、燃料電池発電装置を燃料処理装置のバーナの燃焼により起動させる間、該バーナのバーナ火炎が不安定化するときと認識し、燃料処理装置のバーナのイグナイタを起動させるようにする機能を有するものとした請求項１３記載の燃料処理装置バーナのイグナイタ動作制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２１８０３２（Ｐ２００９−２１８０３２Ａ）
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５８９７３（Ｐ２００８−５８９７３）
【出願日】平成２０年３月１０日（２００８．３．１０）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１０日（２００８．３．１０）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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