JP2019102132A - 燃料電池装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池セルから放出される余剰の燃料ガスと、余剰の酸化剤ガスとを燃焼させる燃焼部における燃焼の安定化を図る。【解決手段】アノードである内側電極層と電解質層とカソードである外側電極層とがこの順で筒状に積層されて、一端から内側電極層内に供給される燃料ガスと外側電極層の周囲に供給される酸化剤ガスとにより発電する複数の燃料電池セルと、燃料電池セルの他端から放出される余剰の燃料ガスと余剰の酸化剤ガスとを燃焼させる燃焼部と、を備える燃料電池装置であって、燃料電池セルの他端には、余剰の燃料ガスを異なる方向に放出可能な複数の放出口が設けられる。【選択図】図２

Description

本発明は、燃料電池装置に関する。

従来、この種の燃料電池装置としては、内側から外側に向かってアノードである内側電極層と電解質層とカソードである外側電極層とが筒状に積層され、一端から内側電極層内に供給される燃料ガスと、外側電極層の周囲に供給される酸化剤ガスとにより発電するセルと、セルの他端から放出される余剰の燃料ガスと、セルの周囲に存在する余剰の酸化剤ガスとを燃焼させる燃焼部と、を備えるものが提案されている。例えば、特許文献１の燃料電池装置では、燃焼部内に設けられた着火装置に向けて酸化剤ガスを誘導する誘導部材を設けることで、着火するのに十分な量の酸化剤ガスを着火装置に誘導して、燃焼部における着火性を向上させるものとしている。

また、特許文献２の燃料電池装置は、隣り合う燃料電池セルの間から燃料電池セルの軸端よりも上方の空間に亘って配置されて、その空間を閉塞する閉塞部材を備えている。この閉塞部材は、上方に向かうほど互いに近付く一対の傾斜板を含んでおり、その傾斜板に形成された放出口から斜め上方に酸化剤ガスを放出する。また、燃料電池セルの他端からは軸方向上向きに燃料ガスを放出する。これにより、燃料電池セルの他端で燃焼する火炎に酸化剤ガスを安定的に供給して、燃焼部における燃焼を安定させるものとしている。

特開２０１７−６９０６７号公報 特開２０１５−１８５２８０号公報

しかしながら、上述した特許文献１の燃料電池装置では、着火装置に向けて酸化剤ガスを誘導することから、燃焼部全体でみると各燃料電池セルへの酸化剤ガスの供給にムラが生じる可能性がある。このため、着火性を向上させたとしても、着火装置近傍の燃料電池セルとそれ以外の燃料電池セルとの間で燃焼ムラが生じて保炎性が損なわれる可能性がある。また、特許文献２の燃料電池装置では、隣り合う燃料電池セルの間に燃料電池セルの軸端よりも上方に亘って閉塞部材が配置されるため、燃焼の開始時において閉塞部材によって燃料電池セル間の火炎の伝播性が損なわれる可能性がある。このように、保炎性や火炎の伝播性が損なわれると、燃焼部における燃焼が不安定となってしまう。

本発明は、燃料電池セルから放出される余剰の燃料ガスと、余剰の酸化剤ガスとを燃焼させる燃焼部における燃焼の安定化を図ることを主目的とする。

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の燃料電池装置は、アノードである内側電極層と電解質層とカソードである外側電極層とがこの順で筒状に積層されて、一端から前記内側電極層内に供給される燃料ガスと前記外側電極層の周囲に供給される酸化剤ガスとにより発電する複数の燃料電池セルと、前記燃料電池セルの他端から放出される余剰の燃料ガスと余剰の酸化剤ガスとを燃焼させる燃焼部と、を備える燃料電池装置であって、前記燃料電池セルの他端には、余剰の燃料ガスを異なる方向に放出可能な複数の放出口が設けられることを要旨とする。

本発明の燃料電池装置では、燃料電池セルの反応に利用されなかった余剰の燃料ガスを異なる方向に放出可能な複数の放出口が燃料電池セルの他端に設けられる。これにより、燃料ガスの放出口における火炎の向きを様々な方向として、火炎の熱を広範囲に向けて保炎性や火炎の伝播性の向上に繋げることができるから、燃焼部における燃焼の安定化を図ることができる。

本発明の燃料電池装置において、前記燃料電池セルは、前記複数の放出口として、前記燃料電池セルの中心軸に対して所定角度傾いた放出口を含むものとしてもよい。こうすれば、放出口の火炎を隣の燃料電池セル側に向けることができるから、燃焼の開始時において燃料電池セル間の火炎の伝播性を向上させることができる。また、隣り合う燃料電池セルとの火炎間の距離を短くすることができるから、燃焼温度を上昇させて保炎性を向上させることができる。したがって、燃焼部における燃焼をより安定させることができる。

この態様の本発明の燃料電池装置において、水蒸気を利用した改質反応により前記燃料ガスを生成する改質器を備え、前記改質器は、前記燃焼部の上方に配置されており、前記燃料電池セルは、前記複数の放出口として、前記燃料電池セルの軸方向に沿って真上を向いた放出口を含むものとしてもよい。こうすれば、燃焼部における燃焼の安定化を図りつつ、改質器に必要な熱を適切に供給することができる。

本発明の燃料電池装置において、前記複数の放出口は、燃料ガス流路に対して小さく開口したオリフィス構造であるものとしてもよい。こうすれば、放出口から放出される燃料ガスの流速を上げることができるから、火炎の長さを長くすることができる。このため、火炎の伝播性をさらに向上させることができる。また、隣り合う燃料電池セルとの火炎間の距離をより短くすることができるから、保炎性をさらに向上させることができる。

本発明の燃料電池装置において、前記燃料電池セルの他端には、底部の中央が凸曲面状に隆起した隆起部を有する有底円筒状のキャップが取り付けられ、前記燃料電池セルは、前記複数の放出口として、前記キャップの前記隆起部の傾斜面に設けられた放出口を含むものとしてもよい。こうすれば、放出口を打ち抜き加工により形成し隆起部を絞り加工により形成するなどにより、キャップをプレス加工により形成することができるから、複数の放出口が設けられたキャップを簡易な加工で製造することができる。このため、製造コストの増大を招くことなく燃焼の安定化を図ることができる。

本実施形態の発電モジュール１０の構成の概略を示す構成図である。 燃料電池セル４０の構成の概略を示す構成図である。 燃焼部２８の燃焼中の様子を示す説明図である。 変形例の上部キャップ１６０の上面図である。

次に、本発明を実施するための形態について説明する。

図１は本実施形態の発電モジュール１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は燃料電池セル４０の構成の概略を示す構成図である。なお、図２（ａ）は燃料電池セル４０（上部キャップ６０）の上面図であり、図２（ｂ）は燃料電池セル４０の断面図である。発電モジュール１０は、図１に示すように、水蒸気を生成する気化器２２と、天然ガスやＬＰガスなどの原燃料ガスを水蒸気改質反応により改質して水素を含む燃料ガス（改質ガス）を生成する改質器２４と、水素を含む燃料ガスと酸素を含む酸化剤ガスとを反応させて発電する複数の燃料電池セル４０がスタッキングされた燃料電池スタック３０と、燃料ガス供給管２６を介して改質器２４と接続され改質器２４からの燃料ガスを各燃料電池セル４０に分配する燃料ガスマニホールド３４と、酸化剤ガスを各燃料電池セル４０に分配する酸化剤ガスマニホールド３８と、を備え、これらは、モジュールケース１１に収容されている。気化器２２と改質器２４は、例えば、フェライト系ステンレスなどの金属材料により形成されてモジュールケース１１内に設けられた支持板２５に支持（載置）されている。なお、発電モジュール１０は、その発電に伴って発生した熱を回収して給湯する図示しない給湯ユニット（貯湯タンク）と組み合わされることにより、燃料電池システムを構成する。

モジュールケース１１は、断熱性材料により箱形に形成され、原燃料ガス供給管１２と改質水供給管１４と空気供給管１６とが接続されている。原燃料ガス供給管１２は、供給源からの原燃料ガスを気化器２２へ供給する配管であり、その配管には開閉弁やポンプ、流量計、圧力計、脱硫器などが設けられている。改質水供給管１４は、改質水を気化器２２へ供給する配管であり、その配管には改質水タンクやポンプなどが設けられている。空気供給管１６は、酸化剤ガスとしてのエアを酸化剤ガスマニホールド３８へ供給する配管であり、その配管にはエアブロワや流量計などが設けられている。

また、モジュールケース１１には、気化器２２による水蒸気の生成や改質器２４による水蒸気改質反応などに必要な熱を供給するための燃焼部２８が設けられている。支持板２５に支持された気化器２２と改質器２４は、この燃焼部２８の上方に配置されている。燃焼部２８内には、先端に一対の電極（図示略）を有し電極間で火花を発生させることで点火する点火装置２９が設けられている。燃焼部２８は、燃料電池セル４０の発電反応に利用されなかった余剰の燃料ガス（アノードオフガス）および酸化剤ガス（カソードオフガス）を点火装置２９により点火して燃焼させ、支持板２５を介して燃焼熱を伝達させることにより、気化器２２や改質器２４を加熱する。なお、点火装置２９により点火されると、各燃料電池セル４０に火炎を順次伝播させていくことにより、複数の燃料電池セル４０が着火して燃焼部２８全体で燃焼が行われることになる。燃焼部２８の燃焼により生成される燃焼排ガスは、モジュールケース１１の上部に設けられた燃焼排ガス排出管１８を介してケース外へ排出される。燃焼排ガス排出管１８には図示しない熱交換器が接続され、熱交換器は、循環配管を介して貯湯タンクから供給される貯湯水を燃焼排ガスとの熱交換によって加温する。また、熱交換器を通過した燃焼排ガスは、貯湯水との熱交換によって凝縮され、その凝縮水が改質水タンクへ回収される。なお、燃焼部２８をモジュールケース１１内に独立して形成された箱形の空間（燃焼室）として形成し、その空間からモジュールケース１１内を通って燃焼排ガスを排出する燃焼排ガス排出管を設けるものなどとしてもよい。そのようにする場合、支持板２５を、空間を形成する上壁などとすればよい。

燃料電池セル４０は、図２に示すように、酸素イオン伝導体からなる緻密構造の円筒状の電解質層４２と、電解質層４２の内側に積層されたアノードとしての多孔質構造の燃料電極層（内側電極層）４４と、電解質層４２の外側に積層されたカソードとしての多孔質構造の酸化剤電極層（外側電極層）４６と、を備える円筒型の固体酸化物形燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell：ＳＯＦＣ）セルとして構成されている。燃料電池セル４０の上下方向（長手方向）における下端部には燃料電極層４４と電気的に接続される集電用の下部キャップ５０が取り付けられると共に、上端部には燃料電極層４４と電気的に接続される集電用の上部キャップ６０が取り付けられる。燃料電極層４４の内部には燃料ガスが流れる燃料ガス流路４４ａが形成されており、燃料電池セル４０は、燃料ガス流路４４ａと燃料ガスマニホールド３４とが連通するように燃料ガスマニホールド３４の支持板３６に立設されている。

電解質層４２は、例えば、Ｙ，Ｓｃ，Ｃｅなどの希土類元素から選ばれる１種または２種以上をドープした安定化ジルコニア、Ｇｄ，Ｙ，Ｓｍなどの希土類元素から選ばれる１種または２種以上をドープしたセリア、Ｎｉ，Ｓｒ，Ｍｇ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｕから選ばれる１種または２種以上をドープしたランタンガレート、などを用いることができる。

燃料電極層４４は、例えば、ＮｉやＦｅなどの触媒金属とＹ，Ｓｃ，Ｃｅなどの希土類元素から選ばれる１種または２種以上をドープした安定化ジルコニアとの混合体、ＮｉやＦｅなどの触媒金属とＧｄ，Ｙ，Ｓｍなどの希土類元素から選ばれる１種または２種以上をドープしたセリアとの混合体、ＮｉやＦｅなどの触媒金属とＳｒ，Ｍｇ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｕから選ばれる１種または２種以上をドープしたランタンガレートとの混合体、などを用いることができる。

酸化剤電極層４６は、例えば、Ｓｒ，Ｃａから選ばれる１種または２種をドープしたランタンマンガナイト、Ｓｒ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕから選ばれる１種または２種以上をドープしたランタンフェライト、Ｓｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕから選ばれる１種または２種以上をドープしたランタンコバルタイト、Ｓｒ，Ｆｅから選ばれる１種または２種をドープしたバリウムコバルタイト、銀、銀−パラジウム合金、白金、などを用いることができる。

なお、電解質層４２と酸化剤電極層４６との間には、ガドリニウムをドープしたセリア（ＧＤＣ）、イットリアをドープしたセリア（ＹＤＣ）、サマリウムをドープしたセリア（ＳＤＣ）などの希土類をドープしたセリア混合体を用いた反応防止層を設けることも好適である。

下部キャップ５０および上部キャップ６０は、フェライト系ステンレスなどの導電性を有する金属材料により有底円筒状に形成されている。下部キャップ５０は、環状の底部５２と、底部５２の外周側から軸方向に円筒状に延在する外筒部５４と、底部５２の内周側（中央）から外筒部５４とは逆方向に円筒状に延在する内筒部５６とを有し、底部５２と外筒部５４と内筒部５６とが一体的に形成されている。内筒部５６は、燃料電池セル４０が燃料ガスマニホールド３４の支持板３６に立設された状態で燃料ガスマニホールド３４内に挿入され、燃料ガスマニホールド３４からの燃料ガスを燃料ガス流路４４ａ内に導入する。

また、上部キャップ６０は、円状の底部６２と、底部６２の外周側から軸方向に円筒状に延在する外筒部６４と、底部６２の中央から外筒部６４とは逆方向に凸曲面状に隆起した隆起部６６とを有し、底部６２と外筒部６４と隆起部６６とが一体的に形成されている。隆起部６６には、燃料電池セル４０を通過した余剰の燃料ガスを燃焼部２８に放出可能な複数の放出口が設けられている。本実施形態では、隆起部６６の頂面中央に開口した１つの第１放出口６７と、隆起部６６の傾斜面に開口した２つの第２放出口６８とが設けられている。第１放出口６７および第２放出口６８は、開口がφ１ｍｍ未満（例えばφ０．８ｍｍなど）であり、その開口面積が燃料ガス流路４４ａの面積に対して大きく絞られたオリフィス状に構成されている。また、第１放出口６７は、燃料電池セル４０の軸方向に沿って中心軸上に貫通しており、燃料ガスを真上に向けて放出する。第２放出口６８は、燃料電池セル４０の中心軸に対して左右方向に所定角度θ（例えば４５度）ずつ傾いて貫通しており、燃料ガスを斜め方向に向けて放出する。また、第１放出口６７と２つの第２放出口６８は、上部キャップ６０の中心を通る直線Ｌ０上（図２（ａ）参照）となるように設けられている。なお、上部キャップ６０は、底部６２と外筒部６４とを絞り加工により形成し、各放出口６７，６８となる開口を打ち抜き加工により形成し、さらに底部６２の中央部を隆起させて隆起部６６を絞り加工することで、製造される。即ち、上部キャップ６０は、プレス加工により製造することができるから、切削加工などに比べて容易に製造可能である。

下部キャップ５０と上部キャップ６０には、それぞれ電解質層４２と燃料電極層４４の各端部が挿入され、下部キャップ５０の底部５２と上部キャップ６０の底部６２には、燃料電極層４４の端部が当接する。下部キャップ５０の外筒部５４の内周面と燃料電極層４４の外周面との間および上部キャップ６０の外筒部６４の内周面と燃料電極層４４の外周面との間は、導電性接合層４８によって電気的に接続される。導電性接合層４８は、例えば、白金、銀、銅、銀−パラジウム合金などの導電性ペーストやランタンクロマイトなどの導電性セラミックを用いて形成することができる。また、導電性接合層４８として、導電性耐熱接着剤を用いるものとしてもよい。なお、導電性接合層４８と下部キャップ５０との隙間を封止するためのガラスシール層が設けられるものなどとしてもよい。

接続板３２は、例えば、フェライト系ステンレスなどの金属材料により形成され、図１に示すように、互いに隣接する２つの燃料電池セル４０のうち一方の燃料電池セル４０の下部キャップ５０（燃料電極層４４）と他方の燃料電池セル４０の酸化剤電極層４６とを電気的に接続する。複数の燃料電池セル４０は、互いに隣接する２つの燃料電池セル４０が接続板３２を介して連結されることにより、電気的に直列に接続される。

燃料ガスマニホールド３４は、上部が開口した箱型の部材であり、上部の開口を塞いで密閉空間を形成するように支持板３６が接合されている。支持板３６は、複数の貫通孔３６ａが所定間隔で形成されており、それぞれの貫通孔３６ａに下部キャップ５０の内筒部５６が貫通するように燃料電池セル４０が挿入される。また、燃料電池セル４０は、上述した直線Ｌ０が、複数の燃料電池セル４０の並びの方向（列方向）に沿う向きで配置される。このため、隣り合う燃料電池セル４０の第２放出口６８は、互いに向き合うものとなる。燃料ガスマニホールド３４は、挿入された複数の燃料電池セル４０を立設した状態で支持する。これにより、燃料ガスマニホールド３４は、各燃料電池セル４０の燃料ガス流路４４ａと中空の下部キャップ５０の内筒部５６を介して連通し、燃料ガス供給管２６から供給される燃料ガスを各燃料電池セル４０の下端（一端）から燃料ガス流路４４ａに供給（分配）する。燃料ガス流路４４ａに供給された燃料ガスは、燃料ガス流路４４ａを上方に向かって流れながら発電に利用され、余剰の燃料ガスが上端（他端）に取り付けられた上部キャップ６０の第１放出口６７や第２放出口６８から燃焼部２８へ排出される。燃料電池セル４０を通過した余剰の燃料ガスは、上述したように、酸化剤ガスと共に燃焼部２８にて燃焼され、燃焼排ガスとして燃焼排ガス排出管１８へ排出される。支持板３６は、例えば、フェライト系ステンレス鋼やオーステナイト系ステンレス鋼などの金属材料により形成したり、絶縁性セラミックなど絶縁性材料により形成したりすることができる。

燃料電池セル４０と支持板３６との間、すなわち下部キャップ５０の底部５２の外面と支持板３６の上面との間には、ガラスシール部３７が形成されている。ガラスシール部３７は、例えば、アルミナ−シリカ系結晶化ガラスなどの耐熱性およびシール性に優れた結晶化ガラスを用いて形成することができる。

酸化剤ガスマニホールド３８は、空気供給管１６と接続されており、各燃料電池セル４０の酸化剤電極層４６に酸化剤ガス（空気）を分配するための複数の供給口３８ａが形成されている。供給口３８ａから供給された酸化剤ガスは、隣り合う燃料電池セル４０の間、即ち各燃料電池セル４０の酸化剤電極層４６の周囲を上方に向かって流れるものとなる。燃料電池セル４０には下端から燃料電極層４４内の燃料ガス流路４４ａに燃料ガスが供給されており、燃料電極層４４内の燃料ガスと、酸化剤電極層４６の周囲の酸化剤ガスとによる発電が行われる。また、発電に利用されずに燃料電池セル４０の間を通過した余剰の酸化剤ガスは、燃料ガスと共に燃焼部２８にて燃焼される。

次に、こうして構成された発電モジュール１０の動作、特に、燃焼部２８における燃焼について説明する。図３は燃焼部２８の燃焼中の様子を示す説明図である。なお、燃焼部２８における燃焼は、燃料電池システムの起動の際に発電モジュール１０（気化器２２や改質器２４など）の暖機のために行われる。また、発電モジュール１０の発電中に、余剰の燃料ガス（アノードオフガス）および酸化剤ガス（カソードオフガス）を燃焼させて、発電モジュール１０の温度を維持するために行われる。

本実施形態の燃料電池セル４０は、開口の向きが異なる第１放出口６７と複数（２つ）の第２放出口６８とが設けられているから、燃焼時における火炎の範囲を広げることが可能となっている。また、中心軸に対して所定角度（４５度）傾いて開口する第２放出口６８は、隣り合う燃料電池セル４０側にも火炎を向けることができる。さらに、第２放出口６８をオリフィス構造として、放出される燃料ガスの流速を上げるから、第２放出口６８の火炎の長さを長くすることができる。これらのことから、点火装置２９により点火して燃焼を開始する際には、第２放出口６８の火炎により、隣り合う燃料電池セル４０に効率よく火炎を伝播させていくことができ、伝播性を向上させることができる。また、第２放出口６８が設けられないものに比べて、隣り合う燃料電池セル４０との火炎距離Ｌｆ（図３参照）を短くすることができる。この火炎距離Ｌｆは、第２放出口６８の向きだけでなく、第２放出口６８をオリフィス構造として火炎の長さを長くすることにより、さらに短いものとすることができる。火炎距離Ｌｆを短くすることにより、燃料電池セル４０の周辺の燃焼温度を上昇させることができるため、各燃料電池セル４０の第１放出口６７や第２放出口６８の火炎の保炎性を向上させることができる。また、第１放出口６７もオリフィス構造とするから、第２放出口６８と同様に火炎の長さを長くすることができ、第１放出口６７の火炎による熱を支持板２５に伝達しやすくすることができる。また、第２放出口６８の火炎を斜め方向に向けることで、第２放出口６８の火炎は隣り合う燃料電池セル４０側だけでなく、支持板２５にも向かうことになる。これらのことから、第２放出口６８を設けたとしても、支持板２５に熱を適切に供給して気化器２２や改質器２４などに必要な熱を伝達することができるから、気化器２２や改質器２４などで行われる反応の効率を向上させることができる。

以上説明した発電モジュール１０は、燃料電池セル４０の反応に利用されなかった余剰の燃料ガスを放出する複数の放出口として、開口の向きが異なる第１放出口６７と第２放出口６８とが設けられる。これにより、火炎の向きを様々な方向として火炎の熱を広範囲に向けることができるから、燃焼部における燃焼の安定化を図ることができる。

また、発電モジュール１０は、燃料電池セル４０の中心軸に対して所定角度傾いた第２放出口６８が設けられるから、隣り合う燃料電池セル４０側に火炎を向けて、火炎の伝播性を向上させると共に保炎性を向上させることができる。

また、発電モジュール１０は、燃料電池セル４０の軸方向に沿って真上に開口した第１放出口６７が設けられるから、燃焼部２８の上方にある改質器２４などに熱を適切に供給することができる。

また、発電モジュール１０は、第１放出口６７や第２放出口６８をオリフィス構造とすることで、放出される燃料ガスの流速を上げて火炎の長さを長くするから、火炎の伝播性と保炎性をさらに向上させることができる。

また、発電モジュール１０は、上部キャップ６０（隆起部６６、各放出口６７，６８）をプレス加工により製造するから、切削加工などに比べて容易に製造可能であり、製造コストの低減が可能である。

上述した実施形態では、燃料電池セル４０が２つの第２放出口６８を備えるものとしたが、これに限られず、第２放出口６８を３つ以上備えるものなどとしてもよい。図４は、変形例の上部キャップ１６０の上面図である。図示するように、上部キャップ１６０は、直線Ｌ０に直交する直線Ｌ１上に、第１放出口６７を挟んで第２放出口６８が２つ設けられており、計４つの第２放出口６８が設けられている。これにより、同じ列において隣り合う燃料電池セル４０だけでなく、隣り合う列において向かい合う燃料電池セル４０に対する火炎の伝播性などを向上させることができる。

実施形態では、燃料電池セル４０が第１放出口６７と第２放出口６８とを備えるものとしたが、これに限られず、第１放出口６７を備えずに第２放出口６８のみを備えるものとしてもよい。

実施形態では、２つの第２放出口６８が燃料電池セル４０の中心軸に対して所定角度θずつ傾いて開口するものとしたが、これに限られず、異なる角度で傾いて開口するものなど、異なる方向に燃料ガスを放出可能な放出口が設けられるものであればよい。

実施形態では、第１放出口６７や第２放出口６８が燃焼部２８の上方にある気化器２２や改質器２４に対し支持板２５を介して熱を伝達するものとしたが、これに限られず、支持板２５を設けないものとして、支持板２５を介さずに気化器２２や改質器２４に熱を直接的に伝達するものとしてもよい。また、気化器２２や改質器２４に熱を伝達するものに限られず、燃焼部２８の空間を構成する壁に熱を伝達するものであればよい。

本実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。本実施形態では、燃料電池セル４０が「燃料電池セル」に相当し、燃焼部２８が「燃焼部」に相当し、発電モジュール１０が「燃料電池装置」に相当し、第１放出口６７および第２放出口６８が「放出口」に相当する。また、第２放出口６８が「所定角度傾いた放出口」に相当する。また、改質器２４が「改質器」に相当し、第１放出口６７が「軸方向に沿って真上を向いた放出口」に相当する。また、上部キャップ６０が「キャップ」に相当する。

なお、本実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、本実施形態が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、本実施形態は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、燃料電池装置の製造産業などに利用可能である。

１０ 発電モジュール、１１ モジュールケース、１２ 原燃料ガス供給管、１４ 改質水供給管、１６ 空気供給管、１８ 燃焼排ガス排出管、２２ 気化器、２４ 改質器、２５ 支持板、２６ 燃料ガス供給管、２８ 燃焼部、２９ 点火装置、３０ 燃料電池スタック、３２ 接続板、３４ 燃料ガスマニホールド、３６ 支持板、３６ａ 貫通孔、３７ ガラスシール部、３８ 酸化剤ガスマニホールド、３８ａ 供給口、４０ 燃料電池セル、４２ 電解質層、４４ 燃料電極層、４４ａ 燃料ガス流路、４６ 酸化剤電極層、４８ 導電性接合層、５０ 下部キャップ、５２ 底部、５４ 外筒部、５６ 内筒部、６０，１６０ 上部キャップ、６２ 底部、６４ 外筒部、６６ 隆起部、６７ 第１放出口、６８ 第２放出口。

Claims (5)

1. アノードである内側電極層と電解質層とカソードである外側電極層とがこの順で筒状に積層されて、一端から前記内側電極層内に供給される燃料ガスと前記外側電極層の周囲に供給される酸化剤ガスとにより発電する複数の燃料電池セルと、前記燃料電池セルの他端から放出される余剰の燃料ガスと余剰の酸化剤ガスとを燃焼させる燃焼部と、を備える燃料電池装置であって、
   前記燃料電池セルの他端には、余剰の燃料ガスを異なる方向に放出可能な複数の放出口が設けられる
   燃料電池装置。
2. 請求項１に記載の燃料電池装置であって、
   前記燃料電池セルは、前記複数の放出口として、前記燃料電池セルの中心軸に対して所定角度傾いた放出口を含む
   燃料電池装置。
3. 請求項２に記載の燃料電池装置であって、
   水蒸気を利用した改質反応により前記燃料ガスを生成する改質器を備え、
   前記改質器は、前記燃焼部の上方に配置されており、
   前記燃料電池セルは、前記複数の放出口として、前記燃料電池セルの軸方向に沿って真上を向いた放出口を含む
   燃料電池装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の燃料電池装置であって、
   前記複数の放出口は、燃料ガス流路に対して小さく開口したオリフィス構造である
   燃料電池装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の燃料電池装置であって、
   前記燃料電池セルの他端には、底部の中央が凸曲面状に隆起した隆起部を有する有底円筒状のキャップが取り付けられ、
   前記燃料電池セルは、前記複数の放出口として、前記キャップの前記隆起部の傾斜面に設けられた放出口を含む
   燃料電池装置。