CN101950810B - 燃料电池 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种燃料电池，具体为，可向构成电堆的所有单电池均等、有效地供给反应气体。具体为，该燃料电池具备多个单电池(4)和配设在由多个单电池(4)构成的电堆(30)外侧的第一侧壁(71)、(72)。在第一侧壁(71)、(72)上形成有向电堆(30)供给反应气体的孔(713a)。单电池(4)沿着从孔(713a)喷出的反应气体的喷出方向配设为列状。孔(713a)形成为，从此处喷出的反应气体的一部分至少掠过配设在离第一侧壁(71)、(72)最近的位置上的单电池(4)，反应气体的剩余部分未掠过该配设在最近位置上的单电池(4)。

Description

燃料电池
技术领域
本发明涉及一种燃料电池(a fuel cell)，其具备利用反应气体进行工作的多个单电池(a single cell)。
背景技术
以往，作为一种燃料电池，存在具备利用反应气体进行工作的多个单电池的固体电解质型燃料电池(a solid-oxide fuel cell)(以下也称为“SOFC”)。该SOFC能够通过向单电池的阳电极供给作为燃料气体(fuelgas)的氢气，向阴电极供给作为氧化剂气体(oxidant gas)的空气，来引起发电反应。而且，该SOFC通常具有并列设置多个单电池而成的电堆(a cell stack)。
在日本国特开2007-179884号公报(以下称为专利文献1)中记载有这种SOFC的一个例子。专利文献1所记载的燃料电池为，用于向多个单电池供给空气的空气供给管沿上述多个单电池的长度方向平行地配设在上述多个单电池之间。
而且，在日本国特开2008-300276号公报(以下称为专利文献2)中记载有这种SOFC的一个例子。专利文献2所记载的燃料电池具有空气供给管，其配设在收容有多个单电池的发电室(电池室)的壁面上，并向该发电室内突出。通过从形成于该空气供给管的多个喷出孔向单电池送出空气，而向单电池的阴电极供给空气。
而且，在日本国特开2008-34205号公报(以下称为专利文献3)中记载有这种SOFC的一个例子。专利文献3所记载的燃料电池具有反应气体导入构件，其以从两侧面夹着并列设置多个单电池而成的电堆的方式配设在发电室内。从形成在该反应气体导入构件下部的多个开口向发电室内排出空气，以便使空气喷到电堆的侧面。
可是，对于燃料电池要求有效地进行稳定的发电反应。作为满足该要求的一个方法，可以举出向构成电堆的各个单电池均等地供给包含燃料气体及氧化剂气体的反应气体。
但是，在专利文献1中，没有提到任何关于向多个单电池分别均等地供给反应气体的情况。专利文献1所记载的燃料电池需要用于在单电池彼此之间配设空气供给管的空间。该燃料电池很难使发电室更为小型化。在组装该燃料电池时，单电池和空气供给管有可能会碰撞，有可能会产生使单电池破损等不良现象。
专利文献2所记载的燃料电池也与专利文献1所记载的燃料电池一样，需要用于配设空气供给管的空间。在组装专利文献2所记载的燃料电池时，单电池和空气供给管有可能会碰撞，有可能会产生使单电池破损等不良现象。在该燃料电池中，为了使空气均匀地分散于发电室内，在空气供给管上形成有多个喷出孔。但是，未对如下结构进行研讨，即用于向各个配置在喷出孔附近的单电池、离喷出口较远地配置的单电池、或者配置在电堆中间的单电池有效、切实、均等地供给空气的结构。
专利文献3所记载的燃料电池在反应气体导入构件的下部形成有多个开口，从该开口将空气喷到电堆的侧面。该燃料电池也具有与专利文献2所记载的燃料电池一样的课题。具体而言，未对如下结构进行研讨，即用于向各个配置在开口附近的单电池、较远地配置的单电池、或者配置在电堆中间的单电池有效、切实、均等地供给空气的结构。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而进行的，目的在于提供一种燃料电池，不必说可均匀地向收容有多个单电池的室内供给反应气体，还能向构成电堆的所有单电池均匀、有效地供给反应气体。
为了达成该目的，本发明的燃料电池是通过将燃料气体及氧化剂气体的一方作为第一反应气体，将另一方作为第二反应气体来供给而发电的燃料电池。该燃料电池具备电堆和直立设置在该电堆外侧的第一侧壁。
电堆集合有多个单电池，并直立设置为各个单电池的主轴方向相互顺沿。所集合的多个单电池的至少一部分成列地配置，构成列状电池群。
单电池在其内部形成有用于流过第一反应气体的内部流路。单电池使第一反应气体沿从内部流路的一端侧朝向另一端侧的主轴方向流过，同时通过使所述第二反应气体接触其外周部分来引起发电反应。
第一侧壁沿单电池的主轴方向直立设置在电堆的外侧。在第一侧壁上形成有第一孔，其沿列状电池群所包括的单电池成列地排列的方向即排列方向供给第二反应气体。第一孔形成为在排列方向上投影的区域的仅一部分与列状电池群所包括的单电池干涉。从第一孔供给的第二反应气体的一部分掠过列状电池群中的最前方的单电池，另一方面剩余部分未掠过地流向后方的单电池。
在该燃料电池中，由于单电池沿从第一孔喷出的第二反应气体的喷出方向配设为列状而成为列状电池群，并且第二反应气体的一部分至少掠过列状电池群中的最前方的单电池，所以掠过最前方的单电池的反应气体与最前方的单电池接触从而被直接供给。另一方面，第二反应气体中的未掠过最前方的单电池的气体与最前方的单电池相比流向深处。利用通过第二反应气体的一部分掠过最前方的单电池而产生的气流，流向深处的第二反应气体的一部分掠过配设在最前方的单电池后面的后方的单电池。而且，未掠过后方的单电池的第二反应气体与前述一样依次分为掠过部分和未掠过部分，进而到达深处。因而，能够相对于配设在第一侧壁附近的单电池和配设在离开第一侧壁的位置(沿列状电池群的列的里侧位置)上的单电池均等、有效地供给第二反应气体。
另外，“掠过”是指“稍稍接触”。在本发明中，由于第二反应气体的一部分掠过单电池，所以反应气体的一部分稍稍接触该单电池。
在本发明的燃料电池中，还优选第一孔形成为在排列方向上投影的区域不与列状电池群所包括的各个单电池的主轴方向的中心线干涉。
如果从第一孔喷出的第二反应气体与单电池直接接触的部分过大，则在单电池的直接接触第二反应气体的位置上，第二反应气体的流动产生紊乱。如果第二反应气体的流动产生紊乱，则有时第二反应气体很难到达与第二反应气体直接接触的单电池相比排列在列状电池群深处的单电池。因此，为了不使与单电池直接接触的第二反应气体过剩，第一孔形成为不与单电池的主轴方向的中心线干涉。通过使第一孔形成为不与单电池的中心线干涉，能够使从第一孔喷出的第二反应气体中的与单电池直接接触的部分更切实地成为掠过程度。因而，从所述第一孔喷出的第二反应气体中的与该单电池直接接触的部分不会过剩，可切实地成为掠过程度，能够更切实地抑制第二反应气体的流动产生紊乱。因此，能够在前述优点的基础上，向各个单电池更均等、有效地供给第二反应气体。
在本发明的燃料电池中，还优选在电堆外侧具备沿排列方向且沿主轴方向直立设置的第二侧壁。在电堆外侧与第二侧壁相对配置的多个单电池成列地被配置从而形成外侧列状电池群。在第一侧壁上形成有向第二侧壁和外侧列状电池群之间的区域供给第二反应气体的第二孔，其开口面积比第一孔的开口面积小。
在收容有电堆的发电室这样的收容室中，例如从设置在第一侧壁中央附近的第一孔喷出的第二反应气体在收容室内的空间中扩散。通过该扩散，向第一孔附近即收容室中央侧的列状电池群所包括的单电池供给足够的反应气体。另一方面，由于第二侧壁成为阻力，所以从设置在第二侧壁附近的第一孔喷出的气体存在偏向收容室的中央方向而扩散的倾向。还可以想到如下情况，很难向形成在第二侧壁和构成外侧列状电池群的多个单电池之间的区域供给第二反应气体，变得容易产生反应气体不足。产生很难与构成其它的列状电池群的单电池一样，向构成外侧列状电池群的多个单电池供给均等的反应气体的情况。
由于在第一侧壁上还形成有向形成在第二侧壁和外侧列状电池群之间的区域喷出第二反应气体的第二孔，所以还能够从第二孔向该区域供给第二反应气体。由于向该区域供给的第二反应气体的供给量增加，所以能够抑制在该区域产生反应气体不足的状态。能够与其它的单电池一样，也向构成外侧列状电池群的多个单电池均等地供给第二反应气体。
第二孔的开口面积小于第一孔的开口面积。从第二孔供给的第二反应气体的流速与从第一孔供给的第二反应气体相比流速较快。因而，能够以与第二侧壁成为阻力相对抗的形式，向形成在第二侧壁和外侧列状电池群之间的区域供给流速快的第二反应气体。通过如此供给第二反应气体，即使相对于位于外侧列状电池群里侧的单电池，也能够使第二反应气体有效地到达。因此，能够在前述优点的基础上，向各个燃料电池单电池更均等、有效地供给反应气体。
在本发明的燃料电池中，还优选第二孔形成为在排列方向上投影的区域不与外侧列状电池群干涉。
通过如此构成第二孔，从第二孔喷出的第二反应气体至少不会与外侧列状电池群的最前方的单电池直接接触。经过该最前方的单电池的第二反应气体的主流也不会与后方的单电池接触而是直向前进。第二反应气体的主流不会被单电池阻挡，能够降低使第二反应气体到达相当于排列在外侧列状电池群里侧的单电池的位置时的阻力。从第二孔喷出的第二反应气体包括沿其喷出方向流动的主流和向其主流外侧扩散并流动的扩散流。更具体而言，在刚从第二孔喷出之后，由于要在喷出方向上直向前进的速度成分较大，所以与扩散流相比较主流占较多的部分。另一方面，从第二孔喷出并前进到外侧列状电池群附近时，因空气阻力要直向前进的速度成分降低，而要扩散的部分增加，相对地存在扩散流增加的倾向。在本发明的此优选方式中，通过不与单电池接触地喷出第二反应气体的主流，使依次产生的扩散流与构成外侧列状电池群的各单电池依次接触。因而，与排列在第一侧壁附近的单电池一样，也能够使反应气体有效地到达排列在外侧列状电池群深处的单电池。
在本发明的燃料电池中，优选在第一侧壁上形成有向外侧列状电池群供给第二反应气体的第三孔，其形成在与外侧列状电池群相对的位置上。
第二孔形成为在第二反应气体的喷出方向上投影时，不与任意一个单电池干涉。从第二孔供给的第二反应气体的主流不与单电池直接接触，仅扩散流与单电池接触。而且，从第二孔供给的第二反应气体的流速较快，可足够到达构成外侧列状电池群的多个单电池的深处。如此，如果优先使第二反应气体到达深处的单电池，充分提高第二反应气体的流速，则有可能变得很难与构成外侧列状电池群的多个单电池中的跟前侧的单电池直接接触。即使考虑第二反应气体的扩散流，如果第二反应气体不与跟前侧的单电池接触便经过，则也变得很难向跟前侧的单电池供给第二反应气体。
而且，第二孔的开口面积形成为比第一孔的开口面积小，从第二孔喷出的第二反应气体的流速构成为比从第一孔喷出的第二反应气体的流速快。由于根据情况，使流速提高优先，所以从第二孔喷出的第二反应气体的量也有可能不足。
因此，形成第三孔，从该第三孔向构成外侧列状电池群的多个单电池喷出第二反应气体。通过从第三孔喷出第二反应气体，能够使第二反应气体直接与外侧列状电池群跟前侧的单电池接触。由此，可补充向构成外侧列状电池群的单电池喷出的第二反应气体的量。尤其能够有效地抑制配置在外侧列状电池群跟前侧的单电池陷入反应气体不足。
在本发明的燃料电池中，还优选第一孔还形成在与第二侧壁和外侧列状电池群之间的区域相对的位置上。第一孔形成在与所述列状电池群所包括的所述单电池的所述一端侧相对的位置上，其在外侧列状电池群的排列方向上投影的区域的仅一部分与外侧列状电池群所包括的单电池干涉。还优选第二孔形成在相当于外侧列状电池群的另一端侧的位置上。
由于燃料电池在高温环境下发电，所以反应气体被加热从而容易形成上升流。为了利用该上升流，经由第一孔从单电池的一端侧即下部供给第二反应气体。第二反应气体从各个单电池的一端侧向另一端侧，换言之从下向上，有效地供给到高度方向整体。由于第二反应气体刚从第一孔喷出之后具有较高的直向前进性，所以比较不容易扩散。从下部供给的第二反应气体有时未充分扩散至上部便已通过。第二反应气体对配设在第一侧壁侧(跟前侧)的单电池上部的供给有可能会不充分。对于构成外侧列状电池群的单电池中的位于跟前侧的单电池，因第二侧壁的阻力本来第二反应气体的供给就容易不足，在其上部尤其容易发生反应气体不足。因此，通过经由第二孔从单电池上部即另一端侧供给第二反应气体，能够更有效地向电堆整体供给第二反应气体。
在本发明的燃料电池中，还优选向列状电池群供给第二反应气体的第一孔形成在与列状电池群所包括的单电池的一端侧相对的位置上。第一孔形成为在列状电池群的排列方向上投影的区域的仅一部分与外侧列状电池群所包括的单电池干涉。还优选第二孔形成在相当于外侧列状电池群所包括的单电池的一端侧的位置和相当于另一端侧的位置双方上。
通过经由第一孔供给第二反应气体，并利用上升流，能够更有效地向各个单电池的上下方向整体供给第二反应气体。由于能够从下部和上部向容易发生反应气体不足的外侧列状电池群供给第二反应气体，所以能够更有效地向电堆整体供给第二反应气体。
在本发明的燃料电池中，还优选向列状电池群供给第二反应气体的第一孔形成在与列状电池群所包括的单电池的一端侧相对的位置上。第一孔形成为在列状电池群的排列方向上投影的区域的仅一部分与外侧列状电池群所包括的单电池干涉。还优选第二孔形成在相当于外侧列状电池群所包括的单电池的另一端侧的位置上。还优选第三孔形成在与外侧列状电池群所包括的单电池的另一端侧相对的位置上。
通过经由第一孔供给第二反应气体，并利用上升流，能够更有效地向各个单电池的上下方向整体供给第二反应气体。由于第二反应气体刚从第一孔喷出之后具有较高的直向前进性，所以比较不容易扩散。从下部供给的第二反应气体有时未充分扩散至上部便已通过。第二反应气体对配设在第一侧壁侧(跟前侧)的单电池上部的供给有可能会不充分。对于构成外侧列状电池群的单电池中的位于跟前侧的单电池，因第二侧壁的阻力本来第二反应气体的供给就容易不足，在其上部尤其容易发生反应气体不足。因此，通过经由第二孔及第三孔从单电池上部即另一端侧供给第二反应气体，能够更有效地向电堆整体供给第二反应气体。
在本发明的燃料电池中，还优选向列状电池群供给第二反应气体的第一孔形成在与列状电池群所包括的单电池的一端侧相对的位置上。第一孔形成为在列状电池群的排列方向上投影的区域的仅一部分与外侧列状电池群所包括的单电池干涉。还优选第二孔形成在相当于外侧列状电池群所包括的单电池的一端侧的位置和相当于另一端侧的位置双方上。还优选第三孔形成在与外侧列状电池群所包括的单电池的一端侧相对的位置和相当于另一端侧的位置双方上。
通过经由第一孔供给第二反应气体，并利用上升流，能够更有效地向各个单电池的上下方向整体供给反应气体。能够经由第二孔及第三孔从上部及下部向容易发生反应气体不足的外侧列状电池群供给第二反应气体。能够与单电池的配设位置无关地向电堆整体更有效地供给第二反应气体。
在本发明的燃料电池中，还优选在第一侧壁上形成有向第二侧壁和外侧列状电池群之间的区域供给第二反应气体的第四孔。第四孔形成在相当于外侧列状电池群所包括的单电池的一端侧和另一端侧之间的位置上。
经由第一孔向单电池下部喷出反应气体。经由第二孔向外侧列状电池群的尤其容易发生反应气体不足的上部喷出第二反应气体。经由第四孔向配设在外侧列状电池群的单电池的中央部也喷出第二反应气体。因而，能够更有效地向各个单电池的上下方向整体及电堆整体供给第二反应气体。
在本发明的燃料电池中，还优选第四孔的开口面积形成为比第一孔的开口面积小，比第二孔的开口面积大。
通过如此形成的第四孔，能够使从第四孔供给的第二反应气体的流速比从第一孔供给的气体流速快，比从第二孔供给的气体流速慢。换言之，能够使向第二侧壁和外侧列状电池群之间的区域供给的第二反应气体的流速，随着从外侧列状电池群所包括的单电池的一端侧朝向另一端侧而变快。越是容易发生反应气体不足的区域即外侧列状电池群所包括的单电池的上部，则供给流速越快的第二反应气体。因而，能够有效地向各个单电池的上下方向整体供给第二反应气体，在此基础上，能够与单电池的配设位置无关地向电堆整体更有效地供给第二反应气体。
附图说明
图1是表示包括本申请发明的实施方式的燃料电池的燃料电池系统的整体结构的示意结构图。
图2是以去掉了外罩构件的状态表示图1所示的燃料电池模块的立体图。
图3是沿与箭头A方向垂直的面剖切图2所示的燃料电池模块的剖视图。
图4是对沿与箭头B方向垂直的面剖切图2所示的燃料电池模块后的截面的一部分进行模式化表示的剖视模式图。
图5是模式化表示向图4所示的燃料电池供给的空气流的一部分的俯视模式图。
图6是表示图1所示的燃料电池系统的控制结构的框图。
图7是表示图1所示的燃料电池系统起动时的各部温度或各部控制电压的曲线图。
图8是模式化表示本发明其它实施方式的燃料电池的一部分的剖视模式图。
图9是模式化表示本发明其它实施方式的燃料电池的一部分的剖视模式图。
图10是模式化表示本发明其它实施方式的燃料电池的一部分的剖视模式图。
图11是模式化表示本发明其它实施方式的燃料电池的一部分的剖视模式图。
图12是模式化表示本发明其它实施方式的燃料电池的一部分的剖视模式图。
图13是模式化表示本发明其它实施方式的燃料电池的一部分的剖视模式图。
图14是模式化表示本发明其它实施方式的燃料电池的一部分的俯视模式图。
图15是模式化表示向图14所示的燃料电池供给的空气流的一部分的俯视模式图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明实施方式的燃料电池进行说明。另外，以下记载的实施方式是用于说明本发明的示例，本发明并不局限于这些实施方式。因而，只要未脱离其主旨，则能够以各种方式来实施本发明。
参照图1～图7对包括本实施方式的燃料电池的燃料电池系统进行说明。图1是表示包括本申请发明的实施方式的燃料电池的燃料电池系统的整体结构的示意结构图。图2是以去掉了外罩构件的状态表示图1所示的燃料电池模块的立体图。图3是沿与箭头A方向垂直的面剖切图2所示的燃料电池模块的剖视图。图4是对沿与箭头B方向垂直的面剖切图2所示的燃料电池模块后的截面的一部分进行模式化表示的剖视模式图。图5是模式化表示向图4所示的燃料电池供给的空气流的一部分的俯视模式图。图6是表示图1所示的燃料电池系统的控制结构的框图。图7是表示图1所示的燃料电池系统起动时的各部温度或各部控制电压的曲线图。另外，在上述各图中，为了便于说明，各构件的厚度或尺寸、放大及缩小比率等根据情况与实际情况不一致地进行了记载。
如图1所示，包括本发明的燃料电池的燃料电池系统FCS具备燃料电池模块FCM、辅助设备单元ADU、贮水箱WP2、温水制造装置HW。
如图1～图3及图6所示，燃料电池模块FCM具备燃料电池FC、重整器RF、控制箱CB、一氧化碳检测器COD、可燃气体检测器GD1。该燃料电池模块FCM具有外罩构件100(在图3中以双点划线来表示其外形)。该外罩构件100通过正面侧的侧壁、长度方向的一对侧壁、背面侧的侧壁及顶壁而形成为长方体状。而且，在各侧壁的下端部上形成有凸缘部。通过使该凸缘部抵接于基座构件2，而由外罩构件和基座构件2形成密闭的空间。外罩构件和基座构件2通过螺栓101而被固定。螺栓101贯穿外罩构件100上设置的安装孔，并通过贯穿基座构件2上设置的安装孔2a而被固定。
由外罩构件100和基座构件2形成的内部空间通过隔板15而被分隔为两个空间。在该被分隔的空间内，在位于上部的空间配设有燃料电池FC及重整器RF。另一方面，位于下部的空间为排放气体室17。隔板15放置在设置于基座构件2的支撑构件15a上。隔板15被保持为与基座构件2保持规定距离。设置一对支撑构件15a，以便在长度方向两端支撑隔板15。因此，在一对支撑构件15a、15a之间形成有间隙15b(流入口)。流经设置在外罩构件的壁面上的排放气体通路的排放气体从该间隙15b被导入到排放气体室17。被导入到排放气体室17的排放气体从排气口被排出至外部。
而且，在隔板15上放置有贮气箱3。燃料电池FC配设在该贮气箱3上。燃料电池FC是固体电解质型燃料电池。如图1～图3所示，燃料电池FC具备发电室FC1和燃烧室FC2。在发电室FC1中配设有直立设置有多根单电池4而成的电堆30。具体为，电堆30在图2所示的箭头B方向上以列状配设有多根(如图3所示，在本实施方式中为8根)单电池4。在图2所示的箭头A方向上配设有多个(在图4中简易地示出8列)该单电池4的列。
单电池4呈中空的圆筒形。单电池4夹着电解质在内侧设置有燃料极，并在外侧设置有空气极。单电池4构成为能够通过向燃料极侧通入燃料气体，并向空气极侧通入作为氧化剂气体的空气来引起发电反应。另外，在本实施方式中，从贮气箱3向各个单电池4的燃料极供给燃料气体。如后面详细说明的那样，从空气供给孔723a向各个单电池4的空气极供给空气。另外，在本实施方式中，在单电池4的管内(燃料极)流动的气体是对城市煤气等进行重整后的重整气体或氢等燃料气体。在单电池4的管外(空气极)流动的气体是包含氧的空气等氧化剂气体。
本实施方式的燃料电池FC是固体电解质型燃料电池。因此，作为构成电解质的材料例如使用掺杂有从Y、Sc等稀土类元素中选择的至少一种元素的氧化锆、掺杂有从稀土类元素中选择的至少一种元素的二氧化铈、掺杂有从Sr、Mg中选择的至少一种元素的镓酸镧这样的氧离子导电性氧化物。
作为构成燃烧极的材料例如使用Ni和掺杂有从Ca或Y、Sc等稀土类元素中选择的至少一种元素的氧化锆的混合体、Ni和掺杂有从稀土类元素中选择的至少一种元素的二氧化铈的混合体、Ni和掺杂有从Sr、Mg、Co、Fe、Cu中选择的至少一种元素的镓酸镧的混合体这样的材料。
作为构成空气极的材料例如使用掺杂有从Sr、Ca中选择的至少一种元素的锰酸镧、掺杂有从Sr、Co、Ni、Cu中选择的至少一种元素的铁酸镧、掺杂有从Sr、Fe、Ni、Cu中选择的至少一种元素的钴酸镧、银这样的材料。但是，构成电解质、燃料极及空气极的材料并不局限于此。
发电室FC1所发的电通过电力取出线EP1作为发电电力被取出并被利用。燃烧室FC2位于发电室FC1的上部。燃烧室FC2是使通过配置在发电室FC1中的单电池4而在发电反应中利用的剩余燃料气体燃烧的部分。燃料气体在燃烧室FC2中燃烧的结果所产生的排放气体与重整器RF进行热交换。此后，排放气体被输送至后述的排放气体室17，并供给到温水制造装置HW。被供给到温水制造装置HW的排放气体进一步进行热交换，在使自来水升温成为温水后向外部排出。
重整器RF是将被重整气体重整为燃料气体，并向燃料电池FC的发电室FC1供给的部分。作为被重整气体的重整方式存在部分氧化重整反应(POX；Partial Oxidation Reforming)、自热重整反应(ATR；AutoThermal Reforming)、水蒸气重整反应(SR；Steam Reforming)。根据运行状况选择地执行被重整气体的重整方式。重整器RF具备重整部RF1和蒸发部RF2。
重整部RF1是使用从辅助设备单元ADU侧供给的被重整气体和空气以及从蒸发部RF2供给的水蒸气将被重整气体重整为燃料气体的部分。经由配设在燃料电池模块FCM的长度方向一端部上的配管6C供给上述被重整气体和空气以及水蒸气。在该重整部RF1中封入有重整催化剂。作为重整催化剂适合使用在氧化铝的球体表面赋予镍的物质、在氧化铝的球体表面赋予钌的物质。本实施方式的情况中这些重整催化剂为球体。而且，在重整部RF1上连通有配管6D，其用于向贮气箱3供给在重整器RF中重整的燃料气体。该配管6D配设在燃料电池模块FCM的长度方向另一端(与配管6C相对的位置)。
供给到重整部RF1的城市煤气及空气经由供给管6A被导入至燃料电池模块FCM内。而且，从蒸发部RF2供给的水蒸气经由供给管6B被导入至燃料电池模块FCM内的重整部RF1。供给管6A及供给管6B与夹着隔板15设置在配管6C相反侧的混合室15c连接。从供给管6A供给的城市煤气及空气和从供给管6B供给的水蒸气在该混合室15c中混合，并向配管6C供给。另外，蒸发部RF2是使从辅助设备单元ADU侧供给的纯水蒸发为水蒸气，向重整部RF1供给该水蒸气的部分。
在重整器RF的上方设置有流路构件7。流路构件7具有侧壁71(第一侧壁)及侧壁72(第一侧壁)、空气分配室73、空气汇集室74及空气汇集室75、空气流路管76a、76b、77a及77b、侧壁78(第二侧壁)及侧壁79(第二侧壁)。流路构件7分别在长度方向上配置有侧壁71及72，在宽度方向上配置有侧壁78及79。流路构件7通过上述构件形成为箱状。流路构件7直立设置于隔板15，以便覆盖重整器RF及电堆30。
空气分配室73安装在侧壁79的外侧上方。空气分配室73安装在由侧壁71及72和侧壁78及79形成的箱状体的外侧且宽度侧上方。在空气分配室73上连通有用于向此处供给空气的供给管7A。而且，在空气分配室73上连通有空气流路管76a、76b、77a及77b。
空气流路管76a及76b以沿侧壁71的方式配置在由侧壁71及72和侧壁78及79形成的箱状体的内侧且长度侧上方。空气流路管76a配置在侧壁71侧，空气流路管76b配置在空气流路管76a的内侧。空气流路管76a及76b的一端贯穿侧壁79并与空气分配室73连通，另一端与空气汇集室74连通。因而，流入空气分配室73的空气经由空气流路管76a及76b流入空气汇集室74从而再次合流。
空气流路管77a及77b以沿侧壁72的方式配置在由侧壁71及72和侧壁78及79形成的箱状体的内侧且长度侧上方。空气流路管77a配置在侧壁72侧，空气流路管77b配置在空气流路管77a的内侧。空气流路管77a及77b的一端贯穿侧壁79并与空气分配室73连通，另一端与空气汇集室75连通。因而，流入空气分配室73的空气经由空气流路管77a及77b流入空气汇集室75从而再次合流。
空气汇集室74及75安装在侧壁78的内侧上方。空气汇集室74及75安装在由侧壁71及72和侧壁78及79形成的箱状体的内侧且宽度侧上方。空气汇集室74配置为与侧壁71紧贴，且构成为流入空气汇集室74的空气向侧壁71流出。另一方面，空气汇集室75配置为与侧壁72紧贴，且构成为流入空气汇集室75的空气向侧壁72流出。
侧壁71及72各自为双重壁结构，构成为空气能够在各自的内部流动。在侧壁71的与电堆30相对的壁面713上在水平方向(图2所示的箭头A方向)上以规定间隔形成有多个用于向单电池4供给空气的空气供给孔713a(第一孔)。
在相对于壁面713垂直的方向(空气喷出的方向)上对上述空气供给孔713a进行投影时，成为如图4所示的状态。空气供给孔713a形成为与构成电堆30的单电池4干涉。更具体而言，从空气供给孔713a供给的空气掠过构成电堆30的单电池4的多列(在图4中以8列示出)中的配设在离侧壁71最近的位置上的相互邻接的单电池4两者的下部。空气供给孔713a形成在横跨邻接的单电池4之间的位置上。空气供给孔713a形成为，从此处喷出的空气具有掠过单电池4下部的部分和未掠过的部分。另外，从空气供给孔713a喷出的空气向相对于侧壁78及79平行的方向(即相对于壁面713垂直的方向)喷出。
如图4所示，以不与单电池4的轴线X干涉程度的面积且以掠过单电池4的尺寸形成该空气供给孔713a。因而，从空气供给孔713a喷出的空气与单电池4直接接触的部分不会过大，而以掠过程度的量与单电池4直接接触。因此，如图5所示，能够抑制当空气直接接触单电池4时，空气流(以箭头表示)在该位置产生紊乱。能够使空气充分地到达配设在相反侧的侧壁72侧(从侧壁71侧观察为里侧)的单电池4。而且，空气供给孔713a向单电池4的下部(一端侧)喷出空气。从空气供给孔713a喷出的空气成为上升流，能够在各个单电池4的高度方向整体上有效、均等地供给空气。
而且，在壁面713上形成有用于向单电池4供给空气的4个空气供给孔714a(第二孔)。上述空气供给孔714a中的2个形成为，当在相对于壁面713垂直的方向(空气喷出的方向)上投影时，向侧壁78和电堆30之间的区域供给空气。空气供给孔714a形成于如下位置，即与在电堆30中的构成离侧壁78最近的列的单电池4(外侧列状电池群)和侧壁78之间所形成的空间S1(参照图4)相对的位置。在各自相当于单电池4的下部(一端侧)和上部(另一端侧)的位置上各自形成有1个空气供给孔714a。
剩余的2个空气供给孔714a形成为，当在相对于壁面713垂直的方向上投影时，向侧壁79和电堆30之间的区域供给空气。空气供给孔714a形成于如下位置，即与在电堆30中的构成离侧壁79最近的列的单电池4(外侧列状电池群)和侧壁79之间所形成的空间S2(参照图4)相对的位置。在各自相当于单电池4的下部(一端侧)和上部(另一端侧)的位置上各自形成有1个空气供给孔714a。从空气供给孔714a喷出的空气向相对于侧壁78及79平行的方向(即相对于壁面713垂直的方向)喷出。
上述空气供给孔714a具有比空气供给孔713a小的直径。空气供给孔714a的开口面积形成为比空气供给孔713a的开口面积小。空气供给孔714a及空气供给孔713a是对形成在侧壁71内的空气流路和配置有电堆30的空间进行连通的孔。恒定地向形成在侧壁71内的空气流路以大致相同的压力持续供给空气。因而，当形成对形成在侧壁71内的空气流路和配置有电堆30的空间进行连通的孔时，如果该孔的开口面积宽，则喷出流速较慢的空气。另一方面，如果该孔的开口面积窄，则喷出流速较快的空气。因此，从各个空气供给孔714a喷出的空气与从空气供给孔713a喷出的空气相比，以较快的速度喷出。在本实施方式中，如此通过使空气供给孔713a和空气供给孔714a的开口面积不同这样简单的方法，而使从空气供给孔713a喷出的空气流速与从空气供给孔714a喷出的空气流速不同。另外，在本实施方式中，虽然采用在同一空气流路中形成空气供给孔714a和空气供给孔713a的方式，但是空气供给孔713a、714a的形成方式并不局限于此。只要是根据开口面积来改变从空气供给孔713a、714a喷出的空气流速，则形成于不同的空气流路也是优选的方式。上述空气供给孔的形成思想在以下说明的其它空气孔中也是共通的。根据这种构成，能够使空气到达电堆30的深处。能够从空气供给孔714a向容易发生空气不足的空间S1及S2的上部及下部供给流速快的空气。因此，解决了空气不足，能够有效、均等地向电堆30整体供给空气。
而且，在壁面713上形成有用于向单电池4供给空气的4个空气供给孔715a(第三孔)。上述空气供给孔715a中的2个形成于如下位置，即当在相对于壁面713垂直的方向(空气喷出的方向)上投影时，与电堆30中的构成离侧壁78最近的列的单电池4(外侧列状电池群)相对的位置。在相当于单电池4的下部(一端侧)和上部(另一端侧)的位置上各自形成有1个空气供给孔715a。
剩余的2个空气供给孔715a形成于如下位置，即当在相对于壁面713垂直的方向上投影时，与电堆30中的构成离侧壁79最近的列的单电池4(外侧列状电池群)相对的位置。在相当于单电池4的下部(一端侧)和上部(另一端侧)的位置上各自形成有1个空气供给孔715a。从空气供给孔715a喷出的空气向相对于侧壁78及79平行的方向(即相对于壁面713垂直的方向)喷出。
如图4所示，形成为在相对于壁面713垂直的方向(空气喷出的方向)上对空气供给孔715a进行投影时，空气供给孔715a的中心与单电池4的轴线X大致一致。能够在从空气供给孔713a及714a向电堆30中的容易发生反应气体不足的部分(即离侧壁78最近的列及离侧壁79最近的列)供给空气的基础上，还从空气供给孔715a供给空气。因此，解决了空气不足，能够有效、均等地向电堆30整体供给空气。
侧壁72的与电堆30相对的壁面723与壁面713对称。在该壁面723上与壁面713一样，分别形成有与空气供给孔713a一样的空气供给孔723a、与空气供给孔714a一样的空气供给孔724a、与空气供给孔715a一样的空气供给孔725a。在侧壁72的对应于燃烧室FC2的部分上，设置有点火装置插入孔724。用于使燃料气体和空气开始燃烧的点火装置以面对燃烧室FC2内的方式突出于点火装置插入孔724。燃料气体和空气利用该点火装置混合燃烧，各个单电池4从上方被燃烧室FC2加热。而且，介由空气供给孔713a～715a及723a～725a流入的空气也在流过空气流路管76a、76b、77a、77b、侧壁71及72的期间，被燃烧室FC2中的燃烧加热。
控制箱CB将燃料电池系统控制部收容在其内部，并设置有操作装置、显示装置、警报装置。
一氧化碳检测器COD用于检测原本经由排放气体通路等向外部排出的排放气体中的CO是否泄漏在覆盖燃料电池模块FCM及辅助设备单元ADU的外部壳体中。可燃气体检测器GD1是用于检测气体泄漏的器件，安装于燃料电池模块FCM及辅助设备单元ADU。
辅助设备单元ADU是具备用于向燃料电池模块FCM供给水、被重整气体及空气的辅助设备的单元。辅助设备单元ADU具备：作为空气供给部，包括空气鼓风机、流量调节阀等的流量调节单元AP1a及AP1b和电磁阀AP2；作为燃料供给部，包括燃料泵、流量调节阀等的流量调节单元FP1、脱硫器FP2、气体截止阀FP4及FP5；作为供水部，包括水泵、流量调节阀等的流量调节单元WP1；以及可燃气体检测器GD2。
从外部的空气供给源供给来的空气在电磁阀AP2关闭时不供给流量调节单元AP1a、AP1b，而在电磁阀AP2打开时供给流量调节单元AP1a、AP1b。由流量调节单元AP1a调节了流量的空气作为重整用空气通过加热器AH1被加热，被供给与被重整气体的混合部MV。由流量调节单元AP1b调节了流量的空气作为发电用空气通过加热器AH2被加热，被供给燃料电池模块FCM的发电室FC1。向发电室FC1供给的发电用空气被供给单电池4的空气极。
从外部的燃料供给源供给来的城市煤气通过二连电磁阀即气体截止阀FP4及气体截止阀FP5控制其流入。如果气体截止阀FP4、FP5的任意一个都打开，则城市煤气被供给脱硫器FP2。如果气体截止阀FP4、FP5的任意一个关闭，则城市煤气被截止。向脱硫器FP2供给的城市煤气除去硫磺成分成为被重整气体，被供给流量调节单元FP1。由流量调节单元FP1调节了流量的被重整气体被供给与重整用空气的混合部MV。在混合部MV中混合的被重整气体和重整用空气被供给燃料电池模块FCM的重整器RF。
从外部的供水源供给来的自来水在成为纯水后贮存在贮水箱WP2中。贮存在贮水箱WP2中的纯水通过流量调节单元WP1调节流量并向燃料电池模块FCM的重整器RF供给。
可燃气体检测器GD2是用于检测在作为燃料供给部的系统即气体截止阀FP5、气体截止阀FP4、脱硫器FP2、流量调节单元FP1中是否发生了气体泄漏即所谓的向外部放出了粗气体的传感器。
下面，对具有本实施方式的燃料电池FC的燃料电池系统FCS的控制结构进行说明。图6是表示燃料电池系统FCS的控制结构的框图。如图6所示，燃料电池系统FCS具备燃料电池模块FCM、向燃料电池模块FCM供给空气的空气供给部AP、向燃料电池模块FCM供给作为燃料气体的被重整气体的燃料供给部FP、向燃料电池模块FCM供水的供水部WP、从燃料电池模块FCM取出电力的电力取出部EP。空气供给部AP、燃料供给部FP、供水部WP及电力取出部EP收容在辅助设备单元ADU中。
根据从燃料电池系统控制部CS输出的控制信号控制燃料电池模块FCM、空气供给部AP、燃料供给部FP、供水部WP及电力取出部EP。燃料电池系统控制部CS由CPU、ROM及RAM这样的存储器、以及用于收发控制信号或传感器信号的接口构成。在燃料电池系统控制部CS上安装有操作装置CS1、显示装置CS2及警报装置CS3。从操作装置CS1输入的操作指示信号输出至燃料电池系统控制部CS，燃料电池系统控制部CS根据该操作指示信号控制燃料电池模块FCM等。燃料电池系统控制部CS控制的信息或规定的警报信息输出至显示装置CS2及警报装置CS3。燃料电池系统控制部CS收容在控制箱CB中，操作装置CS1、显示装置CS2及警报装置CS3收容在未图示的箱中。
从设置于燃料电池系统FCS各位置的传感器向燃料电池系统控制部CS输出传感器信号。作为向燃料电池系统控制部CS输出信号的传感器，设置有重整器温度传感器DS1、电堆温度传感器DS2、排气温度传感器DS3、重整器内压力传感器DS4、水位传感器DS5、水流量传感器DS6、燃料流量传感器DS7、重整用空气流量传感器DS8、发电用空气流量传感器DS9、电力状态检测部DS10、热水贮存状态检测传感器DS11、一氧化碳检测传感器DS12、可燃气体检测传感器DS13。
重整器温度传感器DS1是用于测定重整器RF的温度的传感器，在本实施方式的情况中设置有2个。电堆温度传感器DS2是用于测定配置于发电室FC1的单电池4的温度的传感器，配置在由多个单电池4构成的电堆附近。排气温度传感器DS3是用于测定从燃烧室FC2排出的排放气体的温度的传感器，配置在从燃烧室FC2经过重整器RF附近直至温水制造装置HW的路径上。重整器内压力传感器DS4是用于测定重整器RF内的压力的传感器。
水位传感器DS5是用于测定贮水箱WP2的水位的传感器，在本实施方式的情况中设置有4个。水流量传感器DS6是用于测定从辅助设备单元ADU向燃料电池模块FCM供给的纯水的流量的传感器。燃料流量传感器DS7是用于测定从辅助设备单元ADU向燃料电池模块FCM供给的被重整气体的流量的传感器。重整用空气流量传感器DS8是用于测定从辅助设备单元ADU向燃料电池模块FCM的重整器RF供给的重整用空气的流量的传感器。发电用空气流量传感器DS9是用于测定从辅助设备单元ADU向燃料电池模块FCM供给的发电用空气的流量的传感器。
电力状态检测部DS10是传感部件的集合体，是检测从燃料电池模块FCM取出的发电电力的状态的部分。热水贮存状态检测传感器DS11是传感部件的集合体，是检测温水制造装置HW的热水贮存状态的部分。
一氧化碳检测传感器DS12是一氧化碳检测器COD所具备的传感器，是检测燃料电池模块FCM内的一氧化碳向壳体内泄漏的传感器。可燃气体检测传感器DS13是可燃气体检测器GD1、GD2所具备的传感器，是检测燃料电池模块FCM及辅助设备单元ADU内的可燃气体泄漏的传感器。
下面，参照图7对燃料电池系统FCS起动时(起动模式)的各种重整反应的转换进行说明。图7是表示燃料电池系统FCS起动时的各部温度或各部控制电压的曲线图。
在本实施例的燃料电池系统FCS的起动模式中，在依次转换燃烧运行、部分氧化重整反应(POX)、第1自热重整反应(ATR1)、第2自热重整反应(ATR2)、水蒸气重整反应(SR)的同时进行重整反应。
部分氧化重整反应(POX)是向重整器RF供给被重整气体和空气而进行的重整反应，进行化学反应式(1)所示的反应。
CmHn+xO2→aCO2+bCO+cH2                            (1)
由于该部分氧化重整反应(POX)是发热反应，所以起动性高，在燃料电池系统FCS的起动初始是合适的重整反应。但是，部分氧化重整反应(POX)的氢收率在理论上较少，而控制发热反应也较难。因此，如果仅在需要向燃料电池模块FCM供热的起动初始阶段中加以利用则POX是理想的重整反应。另外，如果仅着眼于部分氧化重整反应(POX)，则由于较高地设定空速，所以例如在分割形成重整器RF来设置部分氧化重整反应(POX)专用的重整器时，能够使该专用的重整器小型化。
水蒸气重整反应(SR)是向重整器RF供给被重整气体和水蒸气而进行的重整反应，进行化学反应式(2)所示的反应。
CmHn+xH2O→aCO2+bCO+cH2                             (2)
水蒸气重整反应(SR)是氢收率最高的高效反应。但是，由于水蒸气重整反应(SR)是吸热反应，所以需要热源，在与燃料电池系统FCS的起动初始阶段相比温度有一定程度升高的阶段中是合适的重整反应。另外，如果仅着眼于水蒸气重整反应(SR)，则由于较低地设定空速，所以重整器RF存在大型化的倾向。
由第1自热重整反应(ATR1)及第2自热重整反应(ATR2)构成的自热重整反应(ATR)是兼用了部分氧化重整反应(POX)和水蒸气重整反应(SR)的重整反应，是向重整器RF供给被重整气体、空气和水蒸气而进行的重整反应，进行化学反应式(3)所示的反应。
CmHn+xO2+yH2O→aCO2+bCO+cH2                     (3)
自热重整反应(ATR)的氢收率兼用部分氧化重整反应(POX)和水蒸气重整反应(SR)，容易取得反应热平衡，作为连接部分氧化重整反应(POX)和水蒸气重整反应(SR)的反应是合适的重整反应。在本实施例的情况下，先少量供水，进行更接近部分氧化重整反应(POX)的第1自热重整反应(ATR1)，然后在温度上升之后增加供水，进行更接近水蒸气重整反应(SR)的第2自热重整反应(ATR2)。
下面，对燃料电池系统FCS的起动模式进行说明。图7在横轴上采用起动开始后的经过时间，在左纵轴上采用各部的温度。由于是控制电压，所以没有赋予特别的刻度，但是各种电压及温度以越位于图中的上方则越高(供给量增加)的形式进行表示。
首先，控制流量调节单元AP1a、电磁阀AP2、加热器AH1及混合部MV来增加重整用空气，并向重整器RF供给空气。而且，控制流量调节单元FP1、气体截止阀FP4、FP5及混合部MV来增加被重整气体的供给，并向重整器RF供给被重整气体。如此，供给空气和被重整气体，介由点火装置插入孔724由点火装置点火从而执行燃烧运行。此时，如前所述，从空气供给孔713a～715a及723a～725a向发电室FC1供给发电用空气。
如图4及图5所示，从空气供给孔713a(723a)喷出的空气的一部分首先相对于电堆30中的配设在离侧壁71(72)最近的位置上的单电池4(图5所示的单电池4a)的下部以掠过的程度直接接触。从空气供给孔713a(723a)喷出的空气的剩余部分(未掠过的部分)沿着沿图2所示的箭头B方向排列的单电池4的列(列状电池群)流向深处。此时，如图5所示，利用通过空气的一部分掠过单电池4a的下部而产生的气流，从单电池4a向深处流入的空气的一部分掠过配设在单电池4a的下一个里侧位置的单电池4(图5所示的单电池4b)的下部。而且，如图5所示，未掠过单电池4b下部的剩余空气进一步沿单电池4的列(列状电池群)流向深处，且一部分掠过配设在单电池4b的下一个里侧位置的单电池4(图5所示的单电池4c)的下部。而且，剩余的空气同样依次相对于单电池分为掠过部分和未掠过部分，进而到达深处。因而，能够相对于配设在侧壁71(72)附近的单电池4和配设在离开侧壁71(72)的位置(沿单电池列的里侧位置)上的单电池4均等、有效地供给空气。另外，从空气供给孔713a及723a喷出的空气成为上升流，均等地供给到单电池4的下部至上部。
从空气供给孔714a及724a喷出的空气与从空气供给孔713a及723a喷出的空气相比，在空间S1及S2中以高速流至深处。能够与其它区域同样地向容易陷入空气不足的空间S1及S2供给空气。因而，能够与其它单电池4同样地也向电堆30中的容易陷入空气不足的构成离侧壁78及79最近的列的单电池4均等地供给空气。另外，从相当于单电池4下部的位置喷出的空气成为上升流，均等地供给到单电池4的下部至上部。另一方面，从相当于单电池4上部的位置喷出的空气快速地到达尤其容易陷入空气不足的空间S1及S2的上部，补充空气不足，实现向电堆30均等地供给空气的作用。
从空气供给孔715a及725a喷出的空气与电堆30中的离侧壁78及79最近的列中的配设在离侧壁71(72)最近的位置上的单电池4直接接触。因而，也能够有效、均等地向电堆30中的容易陷入空气不足的区域即离侧壁78及79最近的列供给空气。
空气供给孔714a、724a、715a及725a与空气供给孔713a及723a相比直径较小。空气供给孔714a、724a、715a及725a与空气供给孔713a及723a相比开口面积较小。空气供给孔714a、724a、715a及725a与空气供给孔713a及723a相比喷出的空气量较少。通过在对应于前述的容易陷入空气不足的区域或空间的位置上设置直径较小的4个空气供给孔714a、724a、715a及725a，能够确保向上述区域或空间供给的空气量。
如此，发电用空气在均等地供给到收容在发电室FC1内的各个单电池4的同时，还均等地供给到各个单电池4的上下方向。因而，能够发挥良好的发电性能。在后面详细说明的部分氧化重整反应运行(POX运行)、第1自热重整反应(ATR1)、第2自热重整反应(ATR2)、水蒸气重整反应(SR)中也同样均等地供给该发电用空气。
另外，燃烧运行的执行也可以通过使燃烧室FC2的温度上升，并使空气和被重整气体自燃来进行。而且，在发电室FC1上方的燃烧室FC2中，经过重整器RF的燃料气体和发电用空气混合燃烧，燃烧室FC2的温度逐渐上升。
接下来，当重整器RF的温度变为约300℃左右时，进行部分氧化重整反应(POX)。由于部分氧化重整反应(POX)是发热反应，所以各部的温度上升。开始部分氧化重整反应(POX)并经过规定时间后，进一步增加重整用空气的供给量从而进一步进行部分氧化重整反应(POX)。
接下来，以重整器RF的温度达到600℃以上，且电堆30的温度超过约250℃为条件，转入第1自热重整反应(ATR1)。在第1自热重整反应(ATR1)中，减少向重整器RF供给的重整用空气的流量，继续保持向重整器RF供给的被重整气体的流量，向重整器RF供给极微量的纯水。自热重整反应(ATR)是混合部分氧化重整反应(POX)和水蒸气重整反应(SR)的反应，由于可取得热量内部平衡，所以在重整器RF内可热量自足并进行反应。而且，由于第1自热重整反应(ATR1)中空气较多，所以是接近部分氧化重整反应(POX)的反应，是发热占支配地位的反应。
接下来，以重整器RF的温度达到600℃以上，且电堆30的温度超过约400℃为条件，转入第2自热重整反应(ATR2)。在第2自热重整反应(ATR2)中，减少向重整器RF供给的重整用空气的流量，也减少向重整器RF供给的被重整气体的流量，向重整器RF供给微量的纯水。由于第2自热重整反应(ATR2)的空气较少而水较多，所以是接近水蒸气重整反应(SR)的反应，是吸热占支配地位的反应。但是，由于发电室FC1内的温度超过了约400℃，所以即使吸热反应占支配地位也不会导致大幅度的温度降低。
接下来，以重整器RF的温度达到650℃以上，且电堆30的温度超过约600℃为条件，转入水蒸气重整反应(SR)。在水蒸气重整反应(SR)中，截止向重整器RF供给的重整用空气，减少向重整器RF供给的被重整气体的流量，向重整器RF供给规定量的纯水。由于该水蒸气重整反应(SR)是吸热反应，所以在通过来自燃烧室FC2的燃烧热量取得热平衡的同时进行反应。在该阶段中，由于已经是起动的最终阶段，所以发电室FC1内已升温至足够的高温，因此即使以吸热反应为主体也不会导致大幅度的温度降低。而且，即使进行水蒸气重整反应(SR)，在燃烧室FC2中也继续保持燃烧反应。
如上所述，由于按照点火至燃烧工序的进行来转换重整工序，因此发电室FC1内的温度逐渐上升。如果发电室FC1的温度达到了比使燃料电池模块FCM稳定地工作的额定温度(约700℃)低的规定发电温度，则闭合包括燃料电池模块FCM的电路。由此，燃料电池模块FCM开始发电，能够在电路中流动电流并向外部供给电力。通过单电池4的发电，单电池4自身也发热，进而单电池4的温度上升。结果使燃料电池模块FCM工作的额定温度达到例如700～800℃。
此后，为了保持额定温度，供给比单电池4中消耗的燃料气体及空气的量多的量的燃料气体及空气，使燃烧室FC2中的燃烧持续。另外，在发电中以重整效率高的水蒸气重整反应(SR)进行发电。虽然水蒸气重整反应(SR)自身严格来说在400～800℃左右进行，但是在与单电池4的组合中在500～700℃左右进行反应。
另外，在本实施方式中，虽然对在侧壁71上形成有空气供给孔713a～715a，在侧壁72上形成有空气供给孔723a～725a的情况进行了说明，但是空气供给孔的形成方式并不局限于此。例如，如图8所示，也可以不形成空气供给孔714a、715a、724a及725a，而是在侧壁71及72上分别只形成空气供给孔713a及723a。在该结构的情况下，为了向电堆30整体均等地供给空气，优选在空气喷出的方向上投影时，空气供给孔713a还形成在掠过排列在空间S1侧的单电池4而未掠过的部分则朝向空间S1喷出的位置上，以及掠过排列在空间S2侧的单电池4而未掠过的部分则朝向空间S2喷出的位置上。
而且，作为本发明的其它实施方式，例如，如图9所示，也可以在侧壁71上形成图4所示的空气供给孔713a，同时在相当于单电池4下部的位置上形成空气供给孔714a。另外，侧壁72也是同样的结构。
而且，作为本发明的其它实施方式，例如，如图10所示，也可以在侧壁71上形成图9所示的空气供给孔713a及714a，同时在相当于单电池4下部的位置上形成空气供给孔715a。另外，侧壁72也是同样的结构。
而且，作为本发明的其它实施方式，例如，如图11所示，也可以在侧壁71上形成图8所示的空气供给孔713a，同时在相当于单电池4上部的位置上形成空气供给孔714a。另外，侧壁72也是同样的结构。
而且，作为本发明的其它实施方式，例如，如图12所示，也可以在侧壁71上形成图11所示的空气供给孔713a及714a，同时在与空间S1及S2相对且相当于单电池4中央部的位置上分别形成空气供给孔716a。如图12所示，上述空气供给孔716a与空气供给孔713a相比直径较小，而与空气供给孔714a相比直径较大。空气供给孔716a与空气供给孔713a相比开口面积较小，而与空气供给孔714a相比开口面积较大。另外，也可以在侧壁72上也形成与空气供给孔716a同样的空气供给孔726a。如此，在图11所示的结构的基础上，通过在侧壁71上追加形成空气供给孔716a(在侧壁72上形成空气供给孔726a)，能够向空间S1及S2的相当于单电池4中央部的位置喷出空气。因而，还能够向电堆30中的容易陷入空气不足的构成离侧壁78及79最近的列的单电池4的中央部供给空气，能够向电堆30整体均等、更有效地供给空气。而且，空气供给孔的直径形成为越配设在上部的空气供给孔越小。空气供给孔的开口面积形成为越配设在上部的空气供给孔越小。通过如此构成，越靠近上部，则供给流速越快的空气。因此，能够使空气也切实地到达尤其是陷入空气不足的空间S1及S2的上部，因此，能够与单电池4的配设位置无关地均等、更有效地供给空气。
而且，在本实施方式中，虽然对在图2所示的箭头A方向上形成有横跨邻接的2根单电池4的形状的空气供给孔713a及723a的情况进行了说明，但是并不局限于此，也可以采用其它方式。例如，如图13所示，在相对于壁面713垂直的方向(空气喷出的方向)上投影时，空气供给孔713a(723a)也能以从空气供给孔713a(723a)喷出的空气相对于1列单电池4具有掠过部分和未掠过部分的形状(尺寸)来形成。在该结构的情况下，与上述的本实施方式相比空气供给孔713a(723a)的开口面积变小。因此，为了确保从空气供给孔713a(723a)喷出的空气供给量，还优选使空气供给孔713a(723a)的形成数量较多。具体为，也可以形成具有掠过1列单电池4一侧(朝向图13的右侧)的部分的空气供给孔713a(723a)和具有掠过1列单电池4另一侧(朝向图13的左侧)的部分的空气供给孔713a(723a)等，使空气供给孔713a(723a)的形成数量较多。
而且，在本实施方式中，虽然对在燃料电池模块FCM内配设侧壁71及72，并在它们的壁面713及723上形成有空气供给孔的情况进行了说明，但是并不局限于此，也可以根据期望，只在壁面713及723的任意一方上形成空气供给孔。此时，也可以不配设未形成空气供给孔的侧壁。
而且，在本实施方式中，虽然对配设有具有双重壁结构的侧壁71及72的情况进行了说明，但是并不局限于此。如果侧壁71及72具有可形成空气供给孔的壁面，不会在不需要的区域泄漏空气，可向发电室FC1内供给空气，则也可以具备其它结构。例如，也可以在外罩构件100上设置与外罩构件100之间形成密闭空间的侧壁，从形成于侧壁的空气供给孔喷出供给到该密闭空间的空气。
而且，在本实施方式中，虽然对以向相对于壁面713及723垂直的方向(相对于侧壁78及79平行的方向)喷出空气的方式形成各个空气供给孔的情况进行了说明，但是并不局限于此。例如，如图14所示，空气供给孔713a也可以如下形成，为了使从此处喷出的空气向相对于空气流路侧壁71的壁面713倾斜的方向(图14所示的角度α)喷出，使划分空气供给孔713a的内壁相对于壁面713倾斜。此时，沿着从空气供给孔713a喷出的空气的喷出方向相对于壁面713倾斜地以列状配设各个单电池4，空气供给孔713a形成为，从此处喷出的空气具有掠过单电池4的部分和未掠过的部分。在该结构中，如图15所示，从空气供给孔713a喷出的空气沿单电池4的列方向相对于壁面713倾斜地流动，能够得到与前述的方式同样的效果。另外，也可以同样相对于壁面倾斜地形成空气供给孔714a、715a、724a及725a。
而且，在本实施方式中，虽然对配设有圆筒形单电池4的情况进行了说明，但是并不局限于此，单电池4例如也可以为平板型。

Claims (8)

1.一种燃料电池，是通过将燃料气体及氧化剂气体的一方作为第一反应气体，将另一方作为第二反应气体来供给而发电的燃料电池，其特征在于，具备：
电堆，其集合有多个单电池，该单电池在其内部形成有用于流过所述第一反应气体的内部流路，使所述第一反应气体沿从所述内部流路的一端侧朝向另一端侧的主轴方向流过，同时通过使所述第二反应气体接触其外周部分来引起发电反应，
及第一侧壁，沿所述主轴方向直立设置在所述电堆的外侧，
所述单电池直立设置为所述电堆所集合的各个所述单电池的主轴方向相互顺沿，所集合的多个所述单电池的至少一部分成列地配置，构成列状电池群，
在所述第一侧壁上形成有第一孔，其沿所述列状电池群所包括的所述单电池成列地排列的方向即排列方向供给所述第二反应气体，其在所述排列方向上投影的区域的仅一部分与所述列状电池群所包括的所述单电池干涉，
所述第一孔形成为在所述排列方向上投影的区域不与所述列状电池群所包括的所述各个单电池的所述主轴方向的中心线干涉，并构成为从所述第一孔供给的所述第二反应气体的一部分掠过所述列状电池群中的最前方的单电池，另一方面剩余部分未掠过地流向后方的单电池，
而且，在所述电堆的外侧具备沿所述排列方向且沿所述主轴方向直立设置的第二侧壁，在所述电堆的外侧与所述第二侧壁相对配置的多个所述单电池成列地被配置从而形成外侧列状电池群，在所述第一侧壁上形成有向所述第二侧壁和所述外侧列状电池群之间的区域供给所述第二反应气体的第二孔，其开口面积比所述第一孔的开口面积小，且所述第二孔形成为在所述排列方向上投影的区域不与所述外侧列状电池群干涉，
从所述第二孔供给的所述第二反应气体的流速大于从所述第一孔供给的所述第二反应气体的流速。
2.根据权利要求1所述的燃料电池，其为，
在所述第一侧壁上形成有向所述外侧列状电池群供给所述第二反应气体的第三孔，其形成在与所述外侧列状电池群相对的位置上。
3.根据权利要求1所述的燃料电池，其为，
所述第一孔形成在与所述列状电池群所包括的所述单电池的所述一端侧相对的位置上，其在所述外侧列状电池群的排列方向上投影的区域的仅一部分与所述外侧列状电池群所包括的所述单电池干涉，
所述第二孔形成在相当于所述外侧列状电池群的所述另一端侧的位置上。
4.根据权利要求1所述的燃料电池，其为，
向所述列状电池群供给所述第二反应气体的所述第一孔形成在与所述列状电池群所包括的所述单电池的所述一端侧相对的位置上，其形成为在所述列状电池群的排列方向上投影的区域的仅一部分与所述外侧列状电池群所包括的所述单电池干涉，
所述第二孔形成在相当于所述外侧列状电池群所包括的所述单电池的所述一端侧的位置和相当于所述另一端侧的位置双方上。
5.根据权利要求2所述的燃料电池，其为，
向所述列状电池群供给所述第二反应气体的所述第一孔形成在与所述列状电池群所包括的所述单电池的所述一端侧相对的位置上，其形成为在所述列状电池群的排列方向上投影的区域的仅一部分与所述外侧列状电池群所包括的所述单电池干涉，
所述第二孔形成在相当于所述外侧列状电池群所包括的所述单电池的所述另一端侧的位置上，
所述第三孔形成在与所述外侧列状电池群所包括的所述单电池的所述另一端侧相对的位置上。
6.根据权利要求2所述的燃料电池，其为，
向所述列状电池群供给所述第二反应气体的所述第一孔形成在与所述列状电池群所包括的所述单电池的所述一端侧相对的位置上，其形成为在所述列状电池群的排列方向上投影的区域的仅一部分与所述外侧列状电池群所包括的所述单电池干涉，
所述第二孔形成在相当于所述外侧列状电池群所包括的所述单电池的所述一端侧的位置和相当于所述另一端侧的位置双方上，
所述第三孔形成在与所述外侧列状电池群所包括的所述单电池的所述一端侧相对的位置和与所述另一端侧相对的位置双方上。
7.根据权利要求3所述的燃料电池，其为，
在所述第一侧壁上形成有向所述第二侧壁和所述外侧列状电池群之间的区域供给所述第二反应气体的第四孔，其形成在相当于所述外侧列状电池群所包括的所述单电池的所述一端侧和所述另一端侧之间的位置上。
8.根据权利要求7所述的燃料电池，其为，
所述第四孔的开口面积形成为比所述第一孔的开口面积小，比所述第二孔的开口面积大，
向所述第二侧壁和所述外侧列状电池群之间的区域供给的第二反应气体的流速，随着从所述外侧列状电池群所包括的单电池的一端侧朝向另一端侧而变快。
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