JP7299802B2 - Combustor and fuel cell module - Google Patents

Combustor and fuel cell module Download PDF

Info

Publication number
JP7299802B2
JP7299802B2 JP2019157602A JP2019157602A JP7299802B2 JP 7299802 B2 JP7299802 B2 JP 7299802B2 JP 2019157602 A JP2019157602 A JP 2019157602A JP 2019157602 A JP2019157602 A JP 2019157602A JP 7299802 B2 JP7299802 B2 JP 7299802B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
fuel
fuel gas
combustor
fuel cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019157602A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021036489A (en
Inventor
文雄 坪井
卓哉 松尾
修平 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Morimura SOFC Technology Co Ltd
Original Assignee
Morimura SOFC Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Morimura SOFC Technology Co Ltd filed Critical Morimura SOFC Technology Co Ltd
Priority to JP2019157602A priority Critical patent/JP7299802B2/en
Priority to DE102020122350.1A priority patent/DE102020122350A1/en
Publication of JP2021036489A publication Critical patent/JP2021036489A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7299802B2 publication Critical patent/JP7299802B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/44Details; Accessories
    • F23G5/46Recuperation of heat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/06Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)

Description

本発明は、燃焼器、及び、燃料電池モジュールに関する。 The present invention relates to combustors and fuel cell modules.

従来より、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させることにより発電する燃料電池モジュールにおいて、燃料電池セルにおいて発電に使用されなかった残余燃料ガスを燃焼器において燃料させさる構成が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a fuel cell module that generates power by reacting a fuel gas and an oxidant gas, a configuration is known in which residual fuel gas that has not been used for power generation in fuel cells is used as fuel in a combustor.

例えば、特許文献1には、このような燃料電池モジュールにおける燃焼器の構成として、燃料電池セルで使用されなかった残燃料ガスを先端から噴出する燃料路管と、燃料路管よりも上方において酸素含有ガスを燃料路管の上方に案内する分離壁とを備えた燃焼器が開示されている。 For example, Patent Literature 1 discloses, as a configuration of a combustor in such a fuel cell module, a fuel passage pipe for ejecting residual fuel gas not used in the fuel cell from its tip, and an oxygen gas pipe above the fuel passage pipe. A combustor is disclosed that includes a separation wall that directs contained gases up a fuel line tube.

特開2018-169080号公報JP 2018-169080 A

しかしながら、特許文献1に記載された構成では、酸化剤含有ガスを分離壁により急峻な角度で燃焼路管の上方に案内するため、案内される酸素含有ガスの流速が高く、燃焼器における燃焼が不安定になるという問題がある。 However, in the configuration described in Patent Document 1, the oxidant-containing gas is guided above the combustion passage pipe at a steep angle by the separation wall, so the flow velocity of the guided oxygen-containing gas is high, and combustion in the combustor is suppressed. There is a problem of instability.

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、安定した燃焼が実現できる燃焼器を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a combustor capable of achieving stable combustion.

本発明の燃焼器は、燃料電池セルにおける発電反応に使用されなかった残余燃料ガスと酸化剤ガスが供給され、酸化剤ガスとともに残余燃料ガスを燃焼させるための燃焼器であって、上方に向かって延び、上端の燃料ガス噴出ポートから残余燃料ガスを噴出する燃料ガス噴出部を備え、酸化剤ガスは燃料ガス噴出ポートと同じ高さ又は下方において噴出され、酸化剤ガスは燃料ガス噴出部の側壁に沿うような向きに案内される、ことを特徴とする。 The combustor of the present invention is supplied with residual fuel gas and oxidant gas that have not been used in the power generation reaction in the fuel cell, and is a combustor for combusting the residual fuel gas together with the oxidant gas. and a fuel gas ejection portion for ejecting residual fuel gas from the fuel gas ejection port at the upper end, the oxidizing gas is ejected at the same height as or below the fuel gas ejection port, and the oxidizing gas is ejected from the fuel gas ejection portion. It is characterized in that it is guided along the side wall.

上記構成の本発明によれば、酸化剤ガスが燃料ガス噴出部の側壁に沿うような向きに案内されるため、酸化剤ガスが燃料ガス噴出部の炎に直接吹き付けられることを抑止でき、安定した燃焼が実現される。 According to the present invention having the above configuration, the oxidant gas is guided in a direction along the side wall of the fuel gas ejection portion, so that the oxidant gas can be prevented from being directly blown onto the flame of the fuel gas ejection portion, and the fuel gas is stabilized. combustion is achieved.

本発明において、好ましくは、さらに、内部空間に酸化剤ガスが供給され、供給された酸化剤ガスを案内する酸化剤ガス案内部を備え、酸化剤ガス案内部は、燃料ガス噴出部を形成する側壁に向かって酸化剤ガスを案内する。 In the present invention, preferably, an oxidant gas is supplied to the internal space, and an oxidant gas guide part for guiding the supplied oxidant gas is further provided, the oxidant gas guide part forming a fuel gas ejection part. Guide the oxidant gas toward the sidewall.

上記構成の本発明によれば、酸化剤ガス案内部に案内された酸化剤ガスは燃料ガス噴出部に衝突した後、燃料ガス噴出部の側壁に沿うような向きに流れる。これにより、酸化剤ガスを燃料ガス噴出部の側壁に沿うような向きに案内することが可能になる。 According to the present invention having the above configuration, the oxidant gas guided by the oxidant gas guide portion collides with the fuel gas ejection portion and then flows along the side wall of the fuel gas ejection portion. This makes it possible to guide the oxidant gas along the side wall of the fuel gas ejection portion.

また、本発明において、好ましくは、燃料ガス噴出ポートの開口面積よりも、酸化剤ガスが内部空間から噴出される酸化剤ガス噴出ポートの開口面積の方が大きい。
上記構成の本発明によれば、酸化剤ガスが十分に供給されるため、安定した燃焼が実現される。
Further, in the present invention, preferably, the opening area of the oxidizing gas ejection port through which the oxidizing gas is ejected from the internal space is larger than the opening area of the fuel gas ejection port.
According to the present invention configured as described above, a sufficient amount of oxidant gas is supplied, so that stable combustion is realized.

また、本発明において、好ましくは、噴出された酸化剤ガスは、燃料電池セルにおける発電反応に使用されなかった残余酸化剤ガスである。
上記構成の本発明によれば、新たに外部から酸化剤ガスを供給するための構成(配管等)を設ける必要がなくなる。
Further, in the present invention, preferably, the ejected oxidant gas is residual oxidant gas that has not been used in the power generation reaction in the fuel cell.
According to the present invention having the above configuration, there is no need to newly provide a configuration (such as a pipe) for supplying the oxidant gas from the outside.

また、本発明において、好ましくは、燃料ガス噴出部に供給される残余燃料ガスは、燃料電池セルにおける発電反応に使用されなかった残余燃料ガスに酸化剤ガスが予混合されていない。
上記構成の本発明によれば、燃料ガスのが濃度が高い状態で燃料ガス噴出ポートから噴出されるため、より安定した燃焼が実現される。
Further, in the present invention, preferably, the residual fuel gas supplied to the fuel gas ejection portion is not premixed with the residual fuel gas that has not been used in the power generation reaction in the fuel cell.
According to the present invention having the above configuration, since the fuel gas is jetted from the fuel gas jetting port in a state of high concentration, more stable combustion is realized.

また、本発明において、このましくは、燃料ガス噴出部には、複数の燃料ガス噴出ポートが一列に並ぶように設けられている。
上記構成の本発明によれば、列方向に均一な燃焼を実現することができるとともに、燃焼器で発生した熱をより効率よく、改質器の加熱等に利用することができる。
In the present invention, preferably, the fuel gas ejection portion is provided with a plurality of fuel gas ejection ports arranged in a row.
According to the present invention having the above configuration, it is possible to realize uniform combustion in the row direction, and more efficiently utilize the heat generated in the combustor for heating the reformer and the like.

本発明の燃料電池モジュールは、燃料電池セルと、燃料電池セルにおける発電反応に使用されなかった残余燃料ガスを酸化剤ガスとともに燃焼させる上記の燃焼器と、燃焼器の上方に配置され、燃焼器の燃焼熱により、原燃料ガスを改質して燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成する改質器と、を備える。
上記構成の本発明によれば、燃焼器における安定した燃焼が実現されるため、改質器において確実に原燃料ガスの改質を行うことができる。
The fuel cell module of the present invention comprises a fuel cell, the combustor for combusting the residual fuel gas not used in the power generation reaction in the fuel cell together with the oxidant gas, and the combustor disposed above the combustor. a reformer that reforms the raw fuel gas with the heat of combustion to generate the fuel gas to be supplied to the fuel cell.
According to the present invention having the above configuration, stable combustion is realized in the combustor, so that the raw fuel gas can be reliably reformed in the reformer.

本発明において、好ましくは、さらに、燃焼器及び改質器が収容されたハウジングを有し、燃料電池セルはハウジングと独立してハウジングの外部に配置されている。
上記構成の本発明によれば、燃料電池セルに対する燃焼器による熱影響を低減できる。
Preferably, the present invention further comprises a housing containing the combustor and the reformer, and the fuel cell is arranged outside the housing independently of the housing.
According to the present invention configured as described above, the thermal effect of the combustor on the fuel cell can be reduced.

本発明によれば、安定した燃焼が実現できる燃焼器を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the combustor which can implement|achieve stable combustion can be provided.

本発明の第1実施形態による燃料電池モジュールの概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel cell module according to a first embodiment of the invention; FIG. 図1に示す燃料電池モジュールの改質・加熱器の鉛直断面図である。FIG. 2 is a vertical sectional view of a reformer/heater of the fuel cell module shown in FIG. 1; 図1に示す燃料電池モジュールの燃焼器を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a combustor of the fuel cell module shown in FIG. 1; 図1に示す燃料電池モジュールの燃焼器を示す分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view showing a combustor of the fuel cell module shown in FIG. 1; 本発明の第1実施形態による燃料電池モジュールの燃焼器における残余燃料ガス及び残余酸化剤ガスの流れを示す鉛直断面図である。FIG. 4 is a vertical sectional view showing the flow of residual fuel gas and residual oxidant gas in the combustor of the fuel cell module according to the first embodiment of the present invention; 本発明の第2実施形態による燃料電池モジュールの改質・加熱器の鉛直断面図である。FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of a reformer/heater for a fuel cell module according to a second embodiment of the present invention; 図6に示す燃料電池モジュールの燃焼器を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a combustor of the fuel cell module shown in FIG. 6; 図6に示す燃料電池モジュールの燃焼器を示す分解斜視図である。FIG. 7 is an exploded perspective view showing a combustor of the fuel cell module shown in FIG. 6; 本発明の第2実施形態による燃料電池モジュールの燃焼器における残余燃料ガス及び残余酸化剤ガスの流れを示す鉛直断面図である。FIG. 6 is a vertical sectional view showing the flow of residual fuel gas and residual oxidant gas in the combustor of the fuel cell module according to the second embodiment of the present invention;

<第1実施形態>
以下、本発明の第1実施形態による燃料電池モジュールをの図面を参照しながら、詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施形態による燃料電池モジュールの概略構成を示す図である。なお、図1において、燃料ガス(原燃料ガス及び残余燃料ガスを含む)の流れを一点鎖線で示し、空気(残余酸化剤ガスを含む)の流れを実線で示し、排気ガスの流れを破線で示す。
図1に示すように、本発明の実施形態による燃料電池モジュール1は、発電反応を行う燃料電池セルスタック2と、この燃料電池セルスタック2に、原燃料ガスを改質した燃料ガス、及び加熱した酸化剤ガスである空気を供給する流体供給装置4と、を有する。流体供給装置4は、蒸発器4a及び改質・加熱器4bから構成されている。
<First embodiment>
Hereinafter, a fuel cell module according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a fuel cell module according to a first embodiment of the invention. In FIG. 1, the flow of fuel gas (including raw fuel gas and residual fuel gas) is indicated by a dashed line, the flow of air (including residual oxidant gas) is indicated by a solid line, and the flow of exhaust gas is indicated by a dashed line. show.
As shown in FIG. 1, a fuel cell module 1 according to an embodiment of the present invention includes a fuel cell stack 2 that performs a power generation reaction, a fuel gas obtained by reforming raw fuel gas, and a heating and a fluid supply device 4 for supplying air, which is an oxidant gas. The fluid supply device 4 is composed of an evaporator 4a and a reformer/heater 4b.

蒸発器4aには、水を供給するための水供給用配管20と、原燃料ガスを供給するための原燃料ガス供給配管22と、排気ガスを排出するための排気ガス排出管23が接続されている。また、蒸発器4aには、改質・加熱器4bのハウジング6から蒸発器4aへ排気ガスを供給する排気ガス配管26と、蒸発器4aから改質器10へ混合ガスを供給する混合ガス導管28とが接続されている。 A water supply pipe 20 for supplying water, a raw fuel gas supply pipe 22 for supplying raw fuel gas, and an exhaust gas discharge pipe 23 for discharging exhaust gas are connected to the evaporator 4a. ing. The evaporator 4a also includes an exhaust gas pipe 26 for supplying exhaust gas from the housing 6 of the reformer/heater 4b to the evaporator 4a, and a mixed gas conduit for supplying a mixed gas from the evaporator 4a to the reformer 10. 28 are connected.

蒸発器4aは、排気ガス配管26を通じて供給された排気ガスの熱により、水供給用配管20から供給された水を蒸発させて水蒸気を生成すると共に、この水蒸気を原燃料ガス供給配管22から供給された原燃料ガスと混合するように構成されている。蒸発器4aにおいて水蒸気と混合された原燃料ガスは、混合ガス導管28を通じて改質器10に供給される。なお、水を加熱した排気ガスは排気ガス排出管23を通じて外部に排出される。 The evaporator 4a evaporates the water supplied from the water supply pipe 20 by the heat of the exhaust gas supplied through the exhaust gas pipe 26 to generate steam, and supplies this steam from the raw fuel gas supply pipe 22. It is configured to be mixed with the raw fuel gas supplied. The raw fuel gas mixed with steam in the evaporator 4 a is supplied to the reformer 10 through the mixed gas conduit 28 . The exhaust gas that has heated the water is discharged to the outside through the exhaust gas discharge pipe 23 .

改質・加熱器4bはハウジング6を備えており、このハウジング6が燃料電池セルスタック2の上方に鉛直方向に並べて配置されている。これらの燃料電池セルスタック2、及びハウジング6は、断熱材8によって包囲されているとともに、燃料電池セルスタック2とハウジング6との間にも断熱材8が設けられているため、燃料電池セルスタック2は、ハウジング6(流体供給装置4)から熱的に隔離されている。この燃料電池セルスタック2及びハウジング6を包囲している断熱材8は、燃料電池モジュール1の最表面を構成しており、断熱材8の外側を覆う金属製の容器等は設けられていてもよいが、設けられていなくてもよい。また、ハウジング6によって密閉された空間内には、改質器10、燃焼器12が収容されている。 The reformer/heater 4 b has a housing 6 , which is arranged vertically above the fuel cell stack 2 . The fuel cell stack 2 and the housing 6 are surrounded by a heat insulating material 8, and the heat insulating material 8 is also provided between the fuel cell stack 2 and the housing 6, so that the fuel cell stack 2 is thermally isolated from housing 6 (fluid supply device 4). The heat insulating material 8 surrounding the fuel cell stack 2 and the housing 6 constitutes the outermost surface of the fuel cell module 1. Even if a metal container or the like covering the outside of the heat insulating material 8 is provided, Good, but need not be provided. A reformer 10 and a combustor 12 are accommodated in a space sealed by the housing 6 .

ハウジング6は、二重壁構造となっており内壁と外壁の間に空気流路6Aが形成されている。ハウジング6の天面には空気供給パイプ24が接続されており、外部から空気供給パイプ24を通じて酸化剤ガスとしての空気が供給される。空気流路6Aに供給された空気(酸化剤ガス)は、空気流路6Aを流れる間に、燃焼器12の燃焼熱により加熱される。空気流路6A内において加熱された空気は、酸化剤ガス供給通路32を介して燃料電池セルスタック2に供給される。 The housing 6 has a double wall structure, and an air flow path 6A is formed between the inner wall and the outer wall. An air supply pipe 24 is connected to the top surface of the housing 6 , and air as an oxidant gas is supplied from the outside through the air supply pipe 24 . The air (oxidant gas) supplied to the air flow path 6A is heated by the combustion heat of the combustor 12 while flowing through the air flow path 6A. The air heated in the air flow path 6A is supplied to the fuel cell stack 2 through the oxidant gas supply passage 32 .

改質・加熱器4bと燃料電池セルスタック2との間には、改質器10から燃料電池セルスタック2の燃料ガスを供給する燃料供給通路30が設けられ、ハウジング6の空気流路6Aから加熱された空気を燃料電池セルスタック2に供給する酸化剤ガス供給通路32が設けられている。また、改質・加熱器4bと燃料電池セルスタック2との間には、燃料電池セルスタック2において発電に使用されなかったオフガスである残燃料ガスを燃焼器12に供給するための燃料排出通路34と、燃料電池セルスタック2において発電に使用されなかった酸化剤ガスを燃焼器12に供給するための酸化剤ガス排出通路36が接続されている。 A fuel supply passage 30 is provided between the reformer/heater 4b and the fuel cell stack 2 to supply the fuel gas from the reformer 10 to the fuel cell stack 2. An oxidant gas supply passage 32 is provided for supplying heated air to the fuel cell stack 2 . Between the reformer/heater 4b and the fuel cell stack 2, there is a fuel discharge passage for supplying the combustor 12 with residual fuel gas, which is off-gas that has not been used for power generation in the fuel cell stack 2. 34 and an oxidant gas discharge passage 36 for supplying the combustor 12 with the oxidant gas that has not been used for power generation in the fuel cell stack 2 .

改質器10には、改質触媒(図示せず)が充填されており、蒸発器4aから混合ガス導管28を通じて水蒸気が混合された原燃料ガスが供給され、燃焼器12の燃焼熱により原燃料ガスを水蒸気改質して、水素を豊富に含む燃料ガスを生成するように構成されている。改質器10において生成された燃料ガスは燃料電池セルスタック2に送られ、燃料電池セルスタック2において発電に使用される。この燃料ガスは、改質器10と燃料電池セルスタック2の間に延びる燃料供給通路30を介して燃料電池セルスタック2に供給される。ここで、改質器10はハウジング6内に収容され、ハウジング6は断熱材8によって包囲されているので、燃料ガスを供給する燃料供給通路30は、ハウジング6及び断熱材8を貫通して燃料電池セルスタック2へ延びている。 The reformer 10 is filled with a reforming catalyst (not shown), and the raw fuel gas mixed with steam is supplied from the evaporator 4 a through the mixed gas conduit 28 . It is configured to steam reform the fuel gas to produce a hydrogen-rich fuel gas. The fuel gas produced in the reformer 10 is sent to the fuel cell stack 2 and used in the fuel cell stack 2 for power generation. This fuel gas is supplied to the fuel cell stack 2 through a fuel supply passage 30 extending between the reformer 10 and the fuel cell stack 2 . Here, since the reformer 10 is housed in the housing 6 and the housing 6 is surrounded by the heat insulating material 8, the fuel supply passage 30 for supplying the fuel gas passes through the housing 6 and the heat insulating material 8 to supply the fuel. It extends to the battery cell stack 2 .

燃焼器12は、燃料電池セルスタック2において発電に使用されずに残った残余燃料ガス及び残余空気を燃焼させるように構成されている。燃料電池セルスタック2において発電に使用されずに残った燃料は、燃焼器12と燃料電池セルスタック2の間に延びる燃料排出通路34を介して燃焼器12へ排出される。この燃料排出通路34も、ハウジング6及び断熱材8を貫通して燃料電池セルスタック2から燃焼器12へ延びている。燃焼器12へ排出された残余燃料は、燃焼器12によって燃焼され、燃焼器12の上方に配置された改質器10を加熱する。これにより、改質器10内の改質触媒(図示せず)が水蒸気改質可能な温度に加熱される。 The combustor 12 is configured to combust residual fuel gas and residual air left in the fuel cell stack 2 without being used for power generation. Fuel remaining in the fuel cell stack 2 without being used for power generation is discharged to the combustor 12 through a fuel discharge passage 34 extending between the combustor 12 and the fuel cell stack 2 . This fuel discharge passage 34 also extends from the fuel cell stack 2 to the combustor 12 through the housing 6 and the heat insulator 8 . Residual fuel discharged to combustor 12 is combusted by combustor 12 to heat reformer 10 disposed above combustor 12 . As a result, a reforming catalyst (not shown) in the reformer 10 is heated to a temperature at which steam reforming is possible.

一方、発電用の酸化剤ガスである空気も外部から空気供給パイプ24を通じてハウジング6に供給され、空気流路6Aを通る間に燃焼器12の燃焼熱によって加熱され、高温になった状態で燃料電池セルスタック2へ供給される。流体供給装置4において加熱された発電用の空気は、ハウジング6から延びる酸化剤ガス供給通路32を介して燃料電池セルスタック2に供給される。この酸化剤ガス供給通路32も、ハウジング6を包囲する断熱材8を貫通してハウジング6から燃料電池セルスタック2へ延びている。 On the other hand, air, which is an oxidant gas for power generation, is also supplied to the housing 6 from the outside through the air supply pipe 24, and is heated by the combustion heat of the combustor 12 while passing through the air flow path 6A. It is supplied to the battery cell stack 2 . The air for power generation heated in the fluid supply device 4 is supplied to the fuel cell stack 2 through the oxygen-containing gas supply passage 32 extending from the housing 6 . This oxygen-containing gas supply passage 32 also penetrates the heat insulating material 8 surrounding the housing 6 and extends from the housing 6 to the fuel cell stack 2 .

燃料電池セルスタック2は、平板型セルスタックであり、複数の長方形の平板型燃料電池セルを積層して構成されている。燃料電池セルスタック2は、ハウジング6の外部に独立して設けられている。各燃料電池セルは、酸化物イオン導電体で構成された平板状の電解質の両面に、燃料極及び空気極(酸化剤ガス極)の電極を夫々設けることにより構成され、各燃料電池セルの間にはセパレータが配置されている。各燃料電池セルには、燃料供給通路30及び酸化剤ガス供給通路32を通じて燃料ガス及び酸化剤ガスが供給され、燃料電池セルによる発電が行われる。 The fuel cell stack 2 is a flat plate cell stack, and is configured by stacking a plurality of rectangular flat plate fuel cells. The fuel cell stack 2 is independently provided outside the housing 6 . Each fuel cell is constructed by providing a fuel electrode and an air electrode (oxidant gas electrode) on both sides of a flat electrolyte made of an oxide ion conductor. is placed a separator. A fuel gas and an oxidant gas are supplied to each fuel cell through a fuel supply passage 30 and an oxidant gas supply passage 32, and power generation is performed by the fuel cell.

燃料電池セルスタック2に供給され、発電に使用されずに残った残余の燃料ガスは、上述の通り、燃料排出通路34を介して燃焼器12へ排出される。また、燃料電池セルスタック2に供給され、発電に使用されずに残った残余の空気は、酸化剤ガス排出通路36を介して燃焼器12へ排出される。この酸化剤ガス排出通路36も、ハウジング6を包囲する断熱材8を貫通して燃料電池セルスタック2から燃焼器12へ延びている。燃焼器12へ排出された残余空気は、燃焼器12における燃焼に使用される。燃焼により生成された燃焼ガスは、排気ガスとして排気ガス配管26を通じて蒸発器4aに排出される。蒸発器4aに排出された排気ガスは、水を蒸発するのに用いられた後に、排気ガス排出管23から外部に排出される。 The residual fuel gas supplied to the fuel cell stack 2 and left without being used for power generation is discharged to the combustor 12 through the fuel discharge passage 34 as described above. Also, the remaining air that has been supplied to the fuel cell stack 2 and has not been used for power generation is discharged to the combustor 12 through the oxidant gas discharge passage 36 . This oxidant gas discharge passage 36 also penetrates the heat insulating material 8 surrounding the housing 6 and extends from the fuel cell stack 2 to the combustor 12 . The residual air discharged to combustor 12 is used for combustion in combustor 12 . Combustion gas generated by combustion is discharged to the evaporator 4a through an exhaust gas pipe 26 as exhaust gas. The exhaust gas discharged to the evaporator 4a is discharged to the outside through an exhaust gas discharge pipe 23 after being used to evaporate water.

次に、本実施形態における燃焼器12の構成について説明する。図2は、図1に示す燃料電池モジュールの改質・加熱器の鉛直断面図である。また、図3及び図4は図1に示す燃料電池モジュールの燃焼器を示し、図3は斜視図、図4は分解斜視図である。なお、図2~図4においてハウジング6の空気流路6A(外壁)は省略しており、また、図3及び図4ではハウジングの底部のみを示す。
図2~図4に示すように、燃焼器12は残余燃料ガス及び残余酸化剤ガスを噴出するマニホールドからなり、このマニホールドは、ハウジング6の底面6a上に配置された第1の燃焼器形成部材42及び第2の燃焼器形成部材44により構成される。ハウジング6の底面6aには、酸化剤ガス排出通路36が接続される酸化剤ガス開口6Bと、燃料排出通路34が接続される燃料開口6Cとが形成されている。
Next, the configuration of the combustor 12 in this embodiment will be described. 2 is a vertical sectional view of the reformer/heater of the fuel cell module shown in FIG. 1. FIG. 3 and 4 show the combustor of the fuel cell module shown in FIG. 1, FIG. 3 being a perspective view, and FIG. 4 being an exploded perspective view. 2 to 4, the air flow path 6A (outer wall) of the housing 6 is omitted, and only the bottom portion of the housing is shown in FIGS.
As shown in FIGS. 2 to 4, the combustor 12 consists of a manifold for ejecting residual fuel gas and residual oxidant gas. 42 and a second combustor-forming member 44 . The bottom surface 6a of the housing 6 is formed with an oxidizing gas opening 6B to which the oxidizing gas discharge passage 36 is connected, and a fuel opening 6C to which the fuel discharge passage 34 is connected.

第1の燃焼器形成部材42は、長方形状の平板部42Aと、平板部42Aに下方に向かって立設された管状部42Bとを有する。管状部42Bは平板部42Aの中央に形成された開口に接続されている。なお、第1の燃焼器形成部材42の管状部42Bは、燃料排出通路34の一部を構成する。 The first combustor-forming member 42 has a rectangular flat plate portion 42A and a tubular portion 42B erected downward from the flat plate portion 42A. The tubular portion 42B is connected to an opening formed in the center of the flat plate portion 42A. Note that the tubular portion 42B of the first combustor forming member 42 forms part of the fuel discharge passage 34 .

第2の燃焼器形成部材44は、平坦な矩形の環状の縁部49と、縁部49から上方に向かって突出する酸化剤ガス案内部46と、酸化剤ガス案内部46の幅方向中央に長手方向に延びるように形成された燃料ガス噴出部48と、を有する。
縁部49は平坦であり、外形がハウジング6の底面6aと略等しくなっている。
The second combustor forming member 44 includes a flat rectangular annular edge portion 49 , an oxidizing gas guide portion 46 protruding upward from the edge portion 49 , and a central portion in the width direction of the oxidizing gas guide portion 46 . and a fuel gas ejection portion 48 formed to extend in the longitudinal direction.
The edge portion 49 is flat and has an outer shape substantially equal to the bottom surface 6 a of the housing 6 .

酸化剤ガス案内部46は、縁部の内側において平面視矩形状に上方に向かって立設された側壁部46Aと、側壁部46Aの上方を閉鎖する平板状の平板部46Bとを有する。側壁部46Aと平板部46Bとの角部は湾曲状に面取りされている。また、平板部46Bの幅方向の両側には、それぞれ上方に向かって突出するように酸化剤ガス噴出部47が形成されている。酸化剤ガス噴出部47は、平板部46Bから矩形状に上方に突出する部分である。酸化剤ガス噴出部47は、中央側の燃料ガス噴出部48に対向する部分が開口しており、酸化剤ガス噴出ポート47Aが形成されている。本実施形態では、燃料ガス噴出部48の両側に複数の(5つの)酸化剤ガス噴出部47が長手方向に等間隔で整列するように設けられている。 The oxidizing gas guide portion 46 has a side wall portion 46A that is rectangular in plan view and extends upward inside the edge portion, and a flat plate portion 46B that closes the upper side of the side wall portion 46A. Corners between the side wall portion 46A and the flat plate portion 46B are curved and chamfered. Oxidant gas ejection portions 47 are formed on both sides of the flat plate portion 46B in the width direction so as to protrude upward. The oxidant gas ejection portion 47 is a portion that protrudes upward in a rectangular shape from the flat plate portion 46B. The oxidizing gas ejection part 47 has an open portion facing the fuel gas ejection part 48 on the central side, and an oxidizing gas ejection port 47A is formed. In this embodiment, a plurality of (five) oxidant gas ejection portions 47 are provided on both sides of the fuel gas ejection portion 48 so as to be aligned at regular intervals in the longitudinal direction.

燃料ガス噴出部48は、酸化剤ガス案内部46の平板部46Bから上方に突出する側壁部48Aと、側壁部48Aの上方を閉鎖する天面部48Bとを備える。燃料ガス噴出部48は、ハウジング6の内部空間の長手方向に略全長にわたって延びている。側壁部48Aは、長手方向に延びるような細長形状の環状に形成されている。側壁部48Aは、平板部46Bに対して垂直に立設されている。天面部48Bには、幅方向の中央に一列に並設された円形の開口部が形成されている。各開口部の周縁には円筒状の円筒側壁部48Dが形成されており、この円筒側壁部48Dの上端に燃料ガス噴出ポート48Cが形成されている。燃料ガス噴出ポート48Cは長手方向に等間隔に設けられている。 The fuel gas ejection portion 48 includes a side wall portion 48A projecting upward from the flat plate portion 46B of the oxidizing gas guide portion 46, and a top surface portion 48B closing the upper side of the side wall portion 48A. The fuel gas ejection portion 48 extends substantially over the entire length of the interior space of the housing 6 in the longitudinal direction. The side wall portion 48A is formed in an elongated annular shape extending in the longitudinal direction. The side wall portion 48A stands vertically with respect to the flat plate portion 46B. The top surface portion 48B is formed with circular openings arranged in a line in the center in the width direction. A cylindrical side wall portion 48D is formed around the periphery of each opening, and a fuel gas ejection port 48C is formed at the upper end of the cylindrical side wall portion 48D. The fuel gas ejection ports 48C are provided at regular intervals in the longitudinal direction.

各燃料ガス噴出ポート48Cの周縁には円筒状の円筒側壁部48Dが形成されている。なお、燃料ガス噴出部48の側壁部48Aは、本実施形態では鉛直になっている。 A cylindrical side wall portion 48D is formed around the periphery of each fuel gas ejection port 48C. Note that the side wall portion 48A of the fuel gas ejection portion 48 is vertical in this embodiment.

第2の燃焼器形成部材44は、縁部49がハウジング6の底面6aに当接するように配置されており、縁部49とハウジング6の底面6aとが溶接接続されている。また、第1の燃焼器形成部材42は、管状部42Bがハウジング6の底面6aの燃料開口6Cを貫通するように配置されている。さらに、第1の燃焼器形成部材42の平板部42Aが、第2の燃焼器形成部材44の平板部46Bの燃料ガス噴出部48の周囲に溶接接続されている。 The second combustor forming member 44 is arranged such that the edge portion 49 contacts the bottom surface 6a of the housing 6, and the edge portion 49 and the bottom surface 6a of the housing 6 are welded. Further, the first combustor forming member 42 is arranged such that the tubular portion 42B penetrates the fuel opening 6C in the bottom surface 6a of the housing 6. As shown in FIG. Furthermore, the flat plate portion 42A of the first combustor forming member 42 is welded around the fuel gas ejection portion 48 of the flat plate portion 46B of the second combustor forming member 44 .

このような構成により、ハウジング6の底面6aと、第2の燃焼器形成部材44の酸化剤ガス案内部46との間には、内部空間として酸化剤ガス供給空間50が形成される。酸化剤ガス供給空間50は、底面6aの酸化剤ガス開口6Bを通じて、酸化剤ガス排出通路36と連通している。また、酸化剤ガス供給空間50は、酸化剤ガス噴出ポート47Aを通じてハウジング6の内部空間と連通している。酸化剤ガス噴出ポート47Aの開口面積(総開口面積)は、燃料ガス噴出ポート48Cの開口面積(総開口面積)よりも大きくなっている。なお、本実施形態では、酸化剤ガス供給空間50には、酸化剤ガス排出通路36を介して燃料電池セルスタック2において発電に使用されなかった残余酸化剤ガスが供給されるが、これに限らず、外部から直接酸化剤ガスを供給することも可能である。 With such a configuration, an oxidant gas supply space 50 is formed as an internal space between the bottom surface 6 a of the housing 6 and the oxidant gas guide portion 46 of the second combustor forming member 44 . The oxidant gas supply space 50 communicates with the oxidant gas discharge passage 36 through the oxidant gas opening 6B in the bottom surface 6a. Also, the oxidant gas supply space 50 communicates with the internal space of the housing 6 through the oxidant gas ejection port 47A. The opening area (total opening area) of the oxidant gas ejection port 47A is larger than the opening area (total opening area) of the fuel gas ejection port 48C. In the present embodiment, residual oxidant gas that has not been used for power generation in the fuel cell stack 2 is supplied to the oxidant gas supply space 50 via the oxidant gas discharge passage 36, but this is not the only option. It is also possible to supply the oxidant gas directly from the outside without needing to do so.

また、第1の燃焼器形成部材42の平板部42Aと、第2の燃焼器形成部材44の燃料ガス噴出部48との間には、燃料ガス供給空間52が形成される。燃料ガス供給空間52は、燃料排出通路34と連通している。また、燃料ガス供給空間52は、燃料ガス噴出ポート48Cを通じてハウジング6の内部空間と連通している。燃料ガス噴出部48は酸化剤ガス案内部46の平板部46Bに対して上方に向かって延びており、上端の燃料ガス噴出ポート48Cは、酸化剤ガス噴出ポート47Aよりも上方に位置している。 A fuel gas supply space 52 is formed between the flat plate portion 42A of the first combustor forming member 42 and the fuel gas ejection portion 48 of the second combustor forming member 44 . The fuel gas supply space 52 communicates with the fuel discharge passage 34 . Further, the fuel gas supply space 52 communicates with the internal space of the housing 6 through the fuel gas ejection port 48C. The fuel gas ejection portion 48 extends upward with respect to the flat plate portion 46B of the oxidant gas guide portion 46, and the fuel gas ejection port 48C at the upper end is positioned above the oxidant gas ejection port 47A. .

全体として、第1の燃焼器形成部材42及び第2の燃焼器形成部材44は、幅方向の中心を対称面として面対称な構成となっている。そして、燃料ガス噴出ポート48Cは対称面に沿うように一列に配置されている。なお、本実施形態では、燃料ガス噴出ポート48Cは対称面に沿うように一列に配置されているが、これに限らず、例えば、ジグザグの線上に一列に配置してもよい。要するに本実施形態における一列とは、幅方向の同じ断面内に複数の燃料ガス噴出ポートが位置することがない状態をいう。 As a whole, the first combustor forming member 42 and the second combustor forming member 44 have a symmetrical configuration with the center in the width direction as a plane of symmetry. The fuel gas ejection ports 48C are arranged in a row along the plane of symmetry. In this embodiment, the fuel gas ejection ports 48C are arranged in a row along the plane of symmetry, but they may be arranged in a row along a zigzag line, for example. In short, the term "single row" in this embodiment refers to a state in which a plurality of fuel gas injection ports are not positioned within the same cross section in the width direction.

図5は、本発明の第1実施形態による燃料電池モジュールの燃焼器における残余燃料ガス及び残余酸化剤ガスの流れを示す鉛直断面図である。燃料ガス供給空間52には、燃料排出通路34を通じて燃料電池セルスタック2において発電に使用されなかった残余燃料ガスが供給される。図5に示すように、燃料ガス供給空間52に供給された残余燃料ガスは、燃料ガス噴出部48の上端の燃料ガス噴出ポート48Cから鉛直上方に向かってハウジング6の内部空間に噴出される。 FIG. 5 is a vertical sectional view showing the flow of residual fuel gas and residual oxidant gas in the combustor of the fuel cell module according to the first embodiment of the present invention. Residual fuel gas that has not been used for power generation in the fuel cell stack 2 is supplied to the fuel gas supply space 52 through the fuel discharge passage 34 . As shown in FIG. 5, the residual fuel gas supplied to the fuel gas supply space 52 is jetted vertically upward into the internal space of the housing 6 from the fuel gas jetting port 48C at the upper end of the fuel gas jetting portion 48.

これに対して、酸化剤ガス供給空間50には、酸化剤ガス排出通路36を通じて燃料電池セルスタック2において発電に使用されなかった残余酸化剤ガスが供給される。酸化剤ガス排出通路36を通じて酸化剤ガス供給空間50に供給された残余酸化剤ガスは、第1の燃焼器形成部材42の平板部42Aに衝突し、水平方向に外方に向かって流れる。そして、酸化剤ガスは、酸化剤ガス案内部46の側壁部46A及び平板部46Bにより酸化剤ガス噴出部47に送られる。そして、酸化剤ガスは、酸化剤ガス噴出部47により案内されて、酸化剤ガス噴出ポート47Aから燃料ガス噴出部48の側壁部48Aに向かってハウジング6の内部空間に噴出される。酸化剤ガス噴出ポート47Aから燃料ガス噴出部48の側壁部48Aに向かって噴出された残余酸化剤ガスは側壁部48Aに衝突する。そして、残余酸化剤ガスは、側壁部48Aに沿うように上方に向かって案内される。側壁部48Aに沿って流れる残余酸化剤ガスの流速は、酸化剤ガス噴出ポート47Aの開口面積を変更するなどの方法により調整することができる。 On the other hand, residual oxidant gas that has not been used for power generation in the fuel cell stack 2 is supplied to the oxidant gas supply space 50 through the oxidant gas discharge passage 36 . The residual oxidant gas supplied to the oxidant gas supply space 50 through the oxidant gas discharge passage 36 collides with the flat plate portion 42A of the first combustor forming member 42 and flows outward in the horizontal direction. Then, the oxidant gas is sent to the oxidant gas ejection portion 47 by the side wall portion 46A and the flat plate portion 46B of the oxidant gas guide portion 46 . Then, the oxidant gas is guided by the oxidant gas ejection portion 47 and ejected from the oxidant gas ejection port 47A toward the side wall portion 48A of the fuel gas ejection portion 48 into the internal space of the housing 6 . The residual oxidant gas ejected from the oxidant gas ejection port 47A toward the side wall portion 48A of the fuel gas ejection portion 48 collides with the side wall portion 48A. Then, the residual oxidant gas is guided upward along the side wall portion 48A. The flow velocity of the residual oxidizing gas flowing along the side wall portion 48A can be adjusted by a method such as changing the opening area of the oxidizing gas ejection port 47A.

このようにして噴出された残余燃料ガスは、着火装置(図示せず)により着火され、残余酸化剤ガスとともに燃焼する。そして、残余燃料ガスが燃焼することにより発生した燃焼熱により、改質器10が加熱され、また、ハウジング6の空気流路6Aを流れる空気が加熱される。 The residual fuel gas ejected in this manner is ignited by an ignition device (not shown) and combusted together with the residual oxidant gas. Combustion heat generated by burning the residual fuel gas heats the reformer 10 and also heats the air flowing through the air flow path 6A of the housing 6 .

以上説明したように、第1実施形態によれば以下の効果が奏される。
本実施形態によれば、残余酸化剤ガスは燃料ガス噴出ポート48Cの下方において噴出され、噴出された酸化剤ガスが、燃料ガス噴出部48の側壁部48Aに沿うような向きに案内される。このように酸化剤ガスが燃料ガス噴出部48の側壁部48Aに沿うような向きに案内されるため、酸化剤ガスが燃料ガス噴出部48の炎に直接吹き付けられることを抑止でき、安定した燃焼が実現される。
As described above, according to the first embodiment, the following effects are achieved.
According to this embodiment, the residual oxidant gas is ejected below the fuel gas ejection port 48</b>C, and the ejected oxidant gas is guided along the side wall portion 48</b>A of the fuel gas ejection portion 48 . Since the oxidant gas is guided along the side wall portion 48A of the fuel gas ejection portion 48 in this way, the oxidant gas can be prevented from being directly blown onto the flame of the fuel gas ejection portion 48, and stable combustion can be achieved. is realized.

また、本実施形態によれば、酸化剤ガス案内部46が、燃料ガス噴出部48を形成する側壁部48Aに向かって酸化剤ガスを案内するため、酸化剤ガス案内部46に案内された酸化剤ガスが燃料ガス噴出部48に衝突した後、燃料ガス噴出部48の側壁部48Aに沿うような向きに流れる。これにより、酸化剤ガスを燃料ガス噴出部48の側壁部48Aに沿うような向きに案内することが可能になる。 Further, according to the present embodiment, since the oxidant gas guide portion 46 guides the oxidant gas toward the side wall portion 48A forming the fuel gas ejection portion 48, the oxidant gas guided by the oxidant gas guide portion 46 is oxidized. After the agent gas collides with the fuel gas ejection portion 48 , it flows along the side wall portion 48 A of the fuel gas ejection portion 48 . This makes it possible to guide the oxidant gas along the side wall portion 48A of the fuel gas ejection portion 48 .

また、本実施形態によれば、燃料ガス噴出ポート48Cの開口面積よりも、酸化剤ガス噴出ポート47Aの開口面積の方が大きい。これにより、酸化剤ガスが十分に供給されるため、安定した燃焼が実現される。 Further, according to this embodiment, the opening area of the oxidizing gas ejection port 47A is larger than the opening area of the fuel gas ejection port 48C. As a result, the oxidant gas is sufficiently supplied, and stable combustion is realized.

また、本実施形態によれば、酸化剤ガス噴出ポート47Aから噴出された酸化剤ガスが、燃料電池セルスタック2における発電反応に使用されなかった残余酸化剤ガスであるため、新たに外部から酸化剤ガスを供給するための構成(配管等)を設ける必要がなくなる。 Further, according to the present embodiment, since the oxidant gas ejected from the oxidant gas ejection port 47A is the residual oxidant gas that has not been used in the power generation reaction in the fuel cell stack 2, it is newly oxidized from the outside. This eliminates the need to provide a structure (such as piping) for supplying the agent gas.

また、本実施形態では、燃料ガス噴出部48に供給される残余燃料ガスは、燃料電池セルスタック2における発電反応に使用されなかった残余燃料ガスに酸化剤ガスが予混合されていないため、残余燃料ガスの濃度が高い状態で燃料ガス噴出ポート48Cから噴出されるため、より安定した燃焼が実現される。 In addition, in the present embodiment, the residual fuel gas supplied to the fuel gas ejection part 48 is not premixed with the residual fuel gas that has not been used in the power generation reaction in the fuel cell stack 2, and thus the residual fuel gas is not premixed with the oxidant gas. Since the fuel gas is ejected from the fuel gas ejection port 48C in a state where the concentration of the fuel gas is high, more stable combustion is realized.

また、本実施形態では、燃料ガス噴出部48には、複数の燃料ガス噴出ポート48Cが一列に並ぶように設けられているため、列方向に均一な燃焼を実現することができるとともに、燃焼器12で発生した熱をより効率よく、改質器10の加熱等に利用することができる。 In addition, in the present embodiment, the fuel gas ejection portion 48 is provided with a plurality of fuel gas ejection ports 48C arranged in a line. The heat generated in 12 can be used more efficiently for heating the reformer 10 and the like.

また、本実施形態の燃料電池モジュール1によれば、燃焼器12における安定した燃焼が実現されるため、改質器10において確実に原燃料ガスの改質を行うことができる。 Further, according to the fuel cell module 1 of the present embodiment, stable combustion in the combustor 12 is realized, so that the raw fuel gas can be reformed reliably in the reformer 10 .

また、本実施形態では、燃料電池セルスタック2がハウジング6と独立してハウジング6の外部に配置されているため、燃料電池セルスタック2に対する燃焼器12による熱影響を低減できる。 Further, in this embodiment, the fuel cell stack 2 is arranged outside the housing 6 independently of the housing 6, so that the thermal influence of the combustor 12 on the fuel cell stack 2 can be reduced.

<第2実施形態>
以下、本発明の第2実施形態による燃料電池モジュールについて説明する。第2実施形態による燃料電池モジュールの構成は、燃焼器の構成のみが第1実施形態と異なっている。なお、第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
<Second embodiment>
A fuel cell module according to a second embodiment of the present invention will be described below. The configuration of the fuel cell module according to the second embodiment differs from that of the first embodiment only in the configuration of the combustor. In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, the same code|symbol is attached|subjected and detailed description is abbreviate|omitted.

図6は、本発明の第2実施形態による燃料電池モジュールの改質・加熱器の鉛直断面図である。また、図7及び図8は図6に示す燃料電池モジュールの燃焼器を示し、図7は斜視図、図8は分解斜視図である。なお、図6~図8においてハウジング6の空気流路6A(外壁)は省略しており、また、図7及び図ではハウジングの底部のみを示す。 FIG. 6 is a vertical sectional view of a reformer/heater for a fuel cell module according to a second embodiment of the present invention. 7 and 8 show the combustor of the fuel cell module shown in FIG. 6, FIG. 7 being a perspective view, and FIG. 8 being an exploded perspective view. 6 to 8, the air flow path 6A (outer wall) of the housing 6 is omitted, and only the bottom portion of the housing is shown in FIGS.

図6~図8に示すように、燃焼器112は残余燃料ガス及び残余酸化剤ガスを噴出するマニホールドからなり、このマニホールドは、ハウジング6の底面6a上に配置された第1の燃焼器形成部材142及び第2の燃焼器形成部材144により構成される。ハウジング6の底面6aには、酸化剤ガス排出通路36が接続される酸化剤ガス開口6Bと、燃料排出通路34が接続される燃料開口6Cとが形成されている。 As shown in FIGS. 6 to 8, the combustor 112 consists of a manifold for ejecting residual fuel gas and residual oxidant gas. 142 and a second combustor-forming member 144 . The bottom surface 6a of the housing 6 is formed with an oxidizing gas opening 6B to which the oxidizing gas discharge passage 36 is connected, and a fuel opening 6C to which the fuel discharge passage 34 is connected.

第1の燃焼器形成部材142は、長方形状の平板部142Aと、平板部142Aに下方に向かって立設された管状部142Bと、平板部142Aを覆うように設けられた燃料ガス噴出部148と、平板部142Aの長手方向両端部の下面に設けられた台座部143と、を有する。管状部142Bは平板部142Aの中央に形成された開口に接続されている。なお、第1の燃焼器形成部材142の管状部142Bは、燃料排出通路34を構成する。燃料ガス噴出部148は、平板部142Aの周縁に沿って立設された側壁部148Aと、側壁部148Aの上面を覆うように設けられた天面部148Bと、を備える。側壁部148Aは、平板部142Aに対して垂直に立設されている。幅方向両側の側壁部148Aと天面部148Bの角部は面取りされている。天面部148Bには、幅方向の中央に一列に並設された円形の開口部が形成されている。各開口部の周縁には円筒状の円筒側壁部148Dが形成されており、この円筒状の円筒側壁部148Dの上端に燃料ガス噴出ポート148Cが形成されている。これら燃料ガス噴出ポート148Cは長手方向に等間隔に設けられている。なお、燃料ガス噴出部148の側壁部148A及び円筒側壁部148Dは、本実施形態では鉛直になっている。 The first combustor forming member 142 includes a rectangular flat plate portion 142A, a tubular portion 142B erected downward from the flat plate portion 142A, and a fuel gas ejection portion 148 provided to cover the flat plate portion 142A. and a pedestal portion 143 provided on the lower surface of both ends in the longitudinal direction of the flat plate portion 142A. The tubular portion 142B is connected to an opening formed in the center of the flat plate portion 142A. Note that the tubular portion 142B of the first combustor forming member 142 constitutes the fuel discharge passage 34 . The fuel gas ejection portion 148 includes a side wall portion 148A standing along the periphery of the flat plate portion 142A, and a top surface portion 148B provided to cover the upper surface of the side wall portion 148A. The side wall portion 148A stands vertically with respect to the flat plate portion 142A. The corners of the side wall portion 148A and the top surface portion 148B on both sides in the width direction are chamfered. The top surface portion 148B has circular openings arranged in a line in the center in the width direction. A cylindrical side wall portion 148D is formed around the periphery of each opening, and a fuel gas ejection port 148C is formed at the upper end of the cylindrical side wall portion 148D. These fuel gas ejection ports 148C are provided at regular intervals in the longitudinal direction. Note that the side wall portion 148A and the cylindrical side wall portion 148D of the fuel gas ejection portion 148 are vertical in this embodiment.

第2の燃焼器形成部材144は、平坦な環状の縁部149と、縁部149から上方に向かって突出する酸化剤ガス案内部146と、を有する。
縁部149は平坦であり、外形がハウジング6の底面6aと略等しくなっている。
The second combustor forming member 144 has a flat annular edge 149 and an oxidizing gas guide 146 projecting upward from the edge 149 .
The edge portion 149 is flat and has an outer shape substantially equal to the bottom surface 6 a of the housing 6 .

酸化剤ガス案内部146は、縁部の内側において平面視矩形状に上方に向かって立設された側壁部146Aと、側壁部146Aの上方を閉鎖する平板状の平板部146Bとを有する。幅方向両側の側壁部146Aと平板部146Bとの角部は面取りされている。また、平板部146Bの幅方向中央には、複数の酸化剤ガス噴出開口147が形成されている。酸化剤ガス噴出開口147は、平板部146Bの幅方向の中央に長手方向に等間隔で一列に整列するように設けられている。各酸化剤ガス噴出開口147は、幅方向に延びる長孔形状となっており、酸化剤ガス噴出開口147の幅及び長さは、燃料ガス噴出ポート148Cの直径よりも大きくなっている。また、酸化剤ガス噴出開口147は、燃料ガス噴出ポート148Cに対応する位置に形成されている。 The oxidant gas guide portion 146 has a side wall portion 146A that is rectangular in plan view and stands upward inside the edge portion, and a flat plate portion 146B that closes the upper side of the side wall portion 146A. The corners of the side wall portions 146A and the flat plate portion 146B on both sides in the width direction are chamfered. In addition, a plurality of oxidizing gas ejection openings 147 are formed in the widthwise center of the flat plate portion 146B. The oxidizing gas ejection openings 147 are arranged in a line at equal intervals in the longitudinal direction at the center in the width direction of the flat plate portion 146B. Each oxidizing gas ejection opening 147 has an elongated shape extending in the width direction, and the width and length of the oxidizing gas ejection opening 147 are larger than the diameter of the fuel gas ejection port 148C. Also, the oxidizing gas ejection opening 147 is formed at a position corresponding to the fuel gas ejection port 148C.

第2の燃焼器形成部材144は、縁部149がハウジング6の底面6aに当接するように配置されており、縁部149とハウジング6の底面6aとが溶接接続されている。第1の燃焼器形成部材142は台座部143がハウジング6の底面6aに接地されている。第1の燃焼器形成部材142は、管状部142Bがハウジング6の底面6aの燃料開口6Cを貫通するように配置されている。このように配置した状態において、各燃料ガス噴出ポート148Cは、対応する酸化剤ガス噴出開口147の中央に位置している。燃料ガス噴出ポート148Cの円筒状の円筒側壁部148Dの上端の高さは、第2の燃焼器形成部材144の平板状の平板部146Bの高さと等しくなっている。酸化剤ガス噴出開口147と、燃料ガス噴出ポート148Cの円筒状の円筒側壁部148Dの間の隙間が、酸化剤ガスが噴出される酸化剤ガス噴出ポート147Aとして機能する。また、燃料ガス噴出部148の天面部148Bと、第2の燃焼器形成部材144の平板状の平板部146Bとの間には隙間が形成されている。 The second combustor forming member 144 is arranged such that the edge 149 contacts the bottom surface 6a of the housing 6, and the edge 149 and the bottom surface 6a of the housing 6 are welded. The base portion 143 of the first combustor forming member 142 is grounded to the bottom surface 6 a of the housing 6 . The first combustor forming member 142 is arranged such that the tubular portion 142B passes through the fuel opening 6C in the bottom surface 6a of the housing 6. As shown in FIG. With this arrangement, each fuel gas ejection port 148</b>C is positioned at the center of the corresponding oxidizing gas ejection opening 147 . The height of the upper end of the cylindrical side wall portion 148D of the fuel gas ejection port 148C is equal to the height of the flat plate portion 146B of the second combustor forming member 144. As shown in FIG. A gap between the oxidant gas ejection opening 147 and the cylindrical side wall portion 148D of the fuel gas ejection port 148C functions as an oxidant gas ejection port 147A through which the oxidant gas is ejected. A gap is formed between the top surface portion 148B of the fuel gas ejection portion 148 and the flat plate portion 146B of the second combustor forming member 144 .

このような構成により、ハウジング6の底面6aと、第2の燃焼器形成部材144の酸化剤ガス案内部146との間には、内部空間として酸化剤ガス供給空間150が形成される。酸化剤ガス供給空間150は、底面6aの酸化剤ガス開口6Bを通じて、酸化剤ガス排出通路36と連通している。また、酸化剤ガス供給空間150は、酸化剤ガス噴出ポート147Aを通じてハウジング6の内部空間と連通している。酸化剤ガス噴出ポート147Aの開口面積(総開口面積)は、燃料ガス噴出ポート148Cの開口面積(総開口面積)よりも大きくなっている。なお、本実施形態では、酸化剤ガス供給空間150には、酸化剤ガス排出通路36を介して燃料電池セルスタック2において発電に使用されなかった残余酸化剤ガスが供給されるが、これに限らず、外部から直接酸化剤ガスを供給することも可能である。 With such a configuration, an oxidant gas supply space 150 is formed as an internal space between the bottom surface 6 a of the housing 6 and the oxidant gas guide portion 146 of the second combustor forming member 144 . The oxidizing gas supply space 150 communicates with the oxidizing gas discharge passage 36 through the oxidizing gas opening 6B in the bottom surface 6a. Also, the oxidizing gas supply space 150 communicates with the internal space of the housing 6 through the oxidizing gas ejection port 147A. The opening area (total opening area) of the oxidizing gas ejection port 147A is larger than the opening area (total opening area) of the fuel gas ejection port 148C. In the present embodiment, residual oxidant gas that has not been used for power generation in the fuel cell stack 2 is supplied to the oxidant gas supply space 150 via the oxidant gas discharge passage 36, but this is not the only option. It is also possible to supply the oxidant gas directly from the outside without needing to do so.

また、第1の燃焼器形成部材142の平板部142Aと、燃料ガス噴出部148との間には、燃料ガス供給空間152が形成される。燃料ガス供給空間152は、燃料排出通路34と連通している。また、燃料ガス供給空間152は、燃料ガス噴出ポート148Cを通じてハウジング6の内部空間と連通している。燃料ガス噴出部148の燃料ガス噴出ポート148Cの円筒側壁部148Dは上方に向かって延びており、上端の燃料ガス噴出ポート148Cは、酸化剤ガス噴出ポート147Aと同じ高さに位置している。全体として、第1の燃焼器形成部材142及び第2の燃焼器形成部材144は、幅方向の中心を対称面として面対称な構成となっている。そして、燃料ガス噴出ポート148Cは対称面に沿うように一列に配置されている。 A fuel gas supply space 152 is formed between the flat plate portion 142A of the first combustor forming member 142 and the fuel gas ejection portion 148 . The fuel gas supply space 152 communicates with the fuel discharge passage 34 . Further, the fuel gas supply space 152 communicates with the internal space of the housing 6 through the fuel gas ejection port 148C. A cylindrical side wall portion 148D of a fuel gas ejection port 148C of the fuel gas ejection portion 148 extends upward, and the upper end fuel gas ejection port 148C is positioned at the same height as the oxygen-containing gas ejection port 147A. As a whole, the first combustor forming member 142 and the second combustor forming member 144 have a symmetrical configuration with the center in the width direction as a plane of symmetry. The fuel gas ejection ports 148C are arranged in a row along the plane of symmetry.

図9は、本発明の第2実施形態による燃料電池モジュールの燃焼器における残余燃料ガス及び残余酸化剤ガスの流れを示す鉛直断面図である。燃料ガス供給空間152には、燃料排出通路34を通じて燃料電池セルスタック2において発電に使用されなかった残余燃料ガスが供給される。図9に示すように、燃料ガス供給空間152に供給された残余燃料ガスは、燃料ガス噴出部148の上端の燃料ガス噴出ポート148Cから鉛直上方に向かってハウジング6の内部空間に噴出される。 FIG. 9 is a vertical sectional view showing the flow of residual fuel gas and residual oxidant gas in the combustor of the fuel cell module according to the second embodiment of the invention. Residual fuel gas that has not been used for power generation in the fuel cell stack 2 is supplied to the fuel gas supply space 152 through the fuel discharge passage 34 . As shown in FIG. 9, the residual fuel gas supplied to the fuel gas supply space 152 is jetted vertically upward into the internal space of the housing 6 from the fuel gas jetting port 148C at the upper end of the fuel gas jetting portion 148. As shown in FIG.

これに対して、酸化剤ガス供給空間150には、酸化剤ガス排出通路36を通じて燃料電池セルスタック2において発電に使用されなかった残余酸化剤ガスが供給される。酸化剤ガス排出通路36を通じて酸化剤ガス供給空間150に供給された残余酸化剤ガスは、第1の燃焼器形成部材142の平板部142Aに衝突し、水平方向に外方に向かって流れる。そして、酸化剤ガスは、酸化剤ガス案内部146の側壁部146A及び平板部146Bにより酸化剤ガス噴出ポート47Aに向かって案内される。酸化剤ガス案内部146により案内された残余酸化剤ガスは、燃料ガス噴出部148の円筒側壁部148Dに衝突する。そして、残余酸化剤ガスは、燃料ガス噴出部148の円筒側壁部148Dに沿うように上方に向かって案内され、酸化剤ガス噴出ポート147Aからハウジング6の内部空間に噴射される。燃料ガス噴出部148の円筒側壁部148Dに沿って流れる残余酸化剤ガスの流速は、酸化剤ガス噴出ポート47Aの開口面積を変更するなどの方法により調整することができる。 On the other hand, residual oxidant gas that has not been used for power generation in the fuel cell stack 2 is supplied to the oxidant gas supply space 150 through the oxidant gas discharge passage 36 . The residual oxidant gas supplied to the oxidant gas supply space 150 through the oxidant gas discharge passage 36 collides with the flat plate portion 142A of the first combustor forming member 142 and flows outward in the horizontal direction. Then, the oxidant gas is guided toward the oxidant gas ejection port 47A by the side wall portion 146A and the flat plate portion 146B of the oxidant gas guide portion 146. As shown in FIG. The residual oxidant gas guided by the oxidant gas guide portion 146 collides with the cylindrical side wall portion 148D of the fuel gas ejection portion 148 . The remaining oxygen-containing gas is then guided upward along the cylindrical side wall portion 148D of the fuel gas ejection portion 148 and ejected into the internal space of the housing 6 from the oxygen-containing gas ejection port 147A. The flow velocity of the residual oxidant gas flowing along the cylindrical side wall portion 148D of the fuel gas ejection portion 148 can be adjusted by a method such as changing the opening area of the oxidant gas ejection port 47A.

このようにして噴出された残余燃料ガスは、着火装置(図示せず)により着火され、残余酸化剤ガスとともに燃焼する。そして、残余燃料ガスが燃焼することにより発生した燃焼熱により、改質器10が加熱され、また、ハウジング6の空気流路6Aを流れる空気が加熱される。 The residual fuel gas ejected in this manner is ignited by an ignition device (not shown) and combusted together with the residual oxidant gas. Combustion heat generated by burning the residual fuel gas heats the reformer 10 and also heats the air flowing through the air flow path 6A of the housing 6 .

以上説明したように、第2実施形態によれば以下の効果が奏される。
本実施形態によれば、残余酸化剤ガスは燃料ガス噴出ポート148Cと同じ高さから噴出され、残余酸化剤ガスは燃料ガス噴出部148の側壁部48Aに沿うような向きに案内される。このように酸化剤ガスが燃料ガス噴出部148の円筒側壁部148Dに沿うような向きに案内されるため、酸化剤ガスが燃料ガス噴出部148の炎に直接吹き付けられることを抑止でき、安定した燃焼が実現される。
As described above, according to the second embodiment, the following effects are achieved.
According to this embodiment, the residual oxidizing gas is jetted from the same height as the fuel gas jetting port 148C, and the residual oxidizing gas is guided along the side wall portion 48A of the fuel gas jetting portion 148. FIG. Since the oxidant gas is guided along the cylindrical side wall portion 148D of the fuel gas ejection portion 148 in this way, the oxidant gas can be prevented from being directly blown onto the flame of the fuel gas ejection portion 148, and stable combustion can be achieved. Combustion is achieved.

また、本実施形態によれば、酸化剤ガス案内部146が、燃料ガス噴出部148の円筒側壁部48Dに向かって酸化剤ガスを案内するため、酸化剤ガス案内部146に案内された酸化剤ガスが燃料ガス噴出部148に衝突した後、燃料ガス噴出部148の円筒側壁部148Dに沿うような向きに流れる。これにより、酸化剤ガスを燃料ガス噴出部148の円筒側壁部148Dに沿うような向きに案内することが可能になる。 Further, according to the present embodiment, since the oxidant gas guide portion 146 guides the oxidant gas toward the cylindrical side wall portion 48D of the fuel gas ejection portion 148, the oxidant gas guided by the oxidant gas guide portion 146 After colliding with the fuel gas ejection portion 148 , the gas flows along the cylindrical side wall portion 148</b>D of the fuel gas ejection portion 148 . This makes it possible to guide the oxidant gas along the cylindrical side wall portion 148</b>D of the fuel gas ejection portion 148 .

また、本実施形態によれば、燃料ガス噴出ポート148Cの開口面積よりも、酸化剤ガス噴出ポート147Aの開口面積の方が大きい。これにより、酸化剤ガスが十分に供給されるため、安定した燃焼が実現される。 Further, according to this embodiment, the opening area of the oxidizing gas ejection port 147A is larger than the opening area of the fuel gas ejection port 148C. As a result, the oxidant gas is sufficiently supplied, and stable combustion is realized.

また、本実施形態によれば、酸化剤ガス噴出ポート147Aから噴出された酸化剤ガスが、燃料電池セルスタック2における発電反応に使用されなかった残余酸化剤ガスであるため、新たに外部から酸化剤ガスを供給するための構成(配管等)を設ける必要がなくなる。 Further, according to the present embodiment, since the oxidant gas ejected from the oxidant gas ejection port 147A is the residual oxidant gas that has not been used in the power generation reaction in the fuel cell stack 2, it is newly oxidized from the outside. This eliminates the need to provide a structure (such as piping) for supplying the agent gas.

また、本実施形態では、燃料ガス噴出部148に供給される残余燃料ガスは、燃料電池セルスタック2における発電反応に使用されなかった残余燃料ガスに酸化剤ガスが予混合されていないため、残余燃料ガスの濃度が高い状態で燃料ガス噴出ポート148Cから噴出されるため、より安定した燃焼が実現される。 In addition, in the present embodiment, the residual fuel gas supplied to the fuel gas ejection part 148 is not premixed with the residual fuel gas that has not been used in the power generation reaction in the fuel cell stack 2, and therefore the residual fuel gas is not premixed with the oxidant gas. Since the fuel gas is ejected from the fuel gas ejection port 148C in a state where the concentration of the fuel gas is high, more stable combustion is realized.

また、本実施形態では、燃料ガス噴出部148には、複数の燃料ガス噴出ポート148Cが一列に並ぶように設けられているため、列方向に均一な燃焼を実現することができるとともに、燃焼器112で発生した熱をより効率よく、改質器10の加熱等に利用することができる。 In addition, in the present embodiment, the fuel gas ejection portion 148 is provided with a plurality of fuel gas ejection ports 148C arranged in a line. The heat generated in 112 can be used more efficiently for heating the reformer 10 and the like.

また、本実施形態の燃料電池モジュール1によれば、燃焼器112における安定した燃焼が実現されるため、改質器10において確実に原燃料ガスの改質を行うことができる。 Further, according to the fuel cell module 1 of the present embodiment, stable combustion in the combustor 112 is realized, so that the raw fuel gas can be reformed reliably in the reformer 10 .

また、本実施形態では、燃料電池セルスタック2がハウジング6と独立してハウジング6の外部に配置されているため、燃料電池セルスタック2に対する燃焼器112による熱影響を低減できる。 Further, in this embodiment, the fuel cell stack 2 is arranged outside the housing 6 independently of the housing 6, so that the thermal influence of the combustor 112 on the fuel cell stack 2 can be reduced.

1 燃料電池モジュール
2 燃料電池セルスタック
4 流体供給装置
4a 蒸発器
4b 改質・加熱器
6 ハウジング
6A 空気流路
6B 酸化剤ガス開口
6C 燃料開口
6a 底面
8 断熱材
10 改質器
12 燃焼器
20 水供給用配管
22 原燃料ガス供給配管
23 排気ガス排出管
24 空気供給パイプ
26 排気ガス配管
28 混合ガス導管
30 燃料供給通路
32 酸化剤ガス供給通路
34 燃料排出通路
36 酸化剤ガス排出通路
42 第1の燃焼器形成部材
42A 平板部
42B 管状部
44 第2の燃焼器形成部材
46 酸化剤ガス案内部
46A 側壁部
46B 平板部
47 酸化剤ガス噴出部
47A 酸化剤ガス噴出ポート
48 燃料ガス噴出部
48A 側壁部
48B 天面部
48C 燃料ガス噴出ポート
48D 円筒側壁部
49 縁部
50 酸化剤ガス供給空間
52 燃料ガス供給空間
112 燃焼器
142 第1の燃焼器形成部材
142A 平板部
142B 管状部
143 台座部
144 第2の燃焼器形成部材
146 酸化剤ガス案内部
146A 側壁部
146B 平板部
147 酸化剤ガス噴出開口
147A 酸化剤ガス噴出ポート
148 燃料ガス噴出部
148A 側壁部
148B 天面部
148C 燃料ガス噴出ポート
148D 円筒側壁部
149 縁部
150 酸化剤ガス供給空間
152 燃料ガス供給空間
1 Fuel cell module 2 Fuel cell stack 4 Fluid supply device 4a Evaporator 4b Reformer/heater 6 Housing 6A Air flow path 6B Oxidant gas opening 6C Fuel opening 6a Bottom surface 8 Heat insulating material 10 Reformer 12 Combustor 20 Water Supply pipe 22 Raw fuel gas supply pipe 23 Exhaust gas discharge pipe 24 Air supply pipe 26 Exhaust gas pipe 28 Mixed gas pipe 30 Fuel supply passage 32 Oxidant gas supply passage 34 Fuel discharge passage 36 Oxidant gas discharge passage 42 First Combustor forming member 42A Flat plate portion 42B Tubular portion 44 Second combustor forming member 46 Oxidant gas guide portion 46A Side wall portion 46B Flat plate portion 47 Oxidant gas ejection portion 47A Oxidant gas ejection port 48 Fuel gas ejection portion 48A Side wall portion 48B top surface portion 48C fuel gas ejection port 48D cylindrical side wall portion 49 edge portion 50 oxidant gas supply space 52 fuel gas supply space 112 combustor 142 first combustor forming member 142A flat plate portion 142B tubular portion 143 pedestal portion 144 second Combustor forming member 146 Oxidant gas guide portion 146A Side wall portion 146B Flat plate portion 147 Oxidant gas ejection opening 147A Oxidant gas ejection port 148 Fuel gas ejection portion 148A Side wall portion 148B Top surface portion 148C Fuel gas ejection port 148D Cylindrical side wall portion 149 Rim Part 150 Oxidant gas supply space 152 Fuel gas supply space

Claims (7)

燃料電池セルにおける発電反応に使用されなかった残余燃料ガスと酸化剤ガスが供給され、前記酸化剤ガスとともに前記残余燃料ガスを燃焼させるための燃焼器であって、
上方に向かって延びる側壁を有し、上端の燃料ガス噴出ポートから前記残余燃料ガスを噴出する燃料ガス噴出部を備え
記酸化剤ガスは前記燃料ガス噴出ポート下方において噴出され、
前記酸化剤ガスは前記燃料ガス噴出部の前記側壁に沿うような向きに案内され、
さらに、内部空間に酸化剤ガスが供給され、供給された前記酸化剤ガスを案内する酸化剤ガス案内部を備え、
前記酸化剤ガス案内部は、前記燃料ガス噴出部を形成する前記側壁に向かって前記酸化剤ガスを案内する、
ことを特徴とする燃焼器。
A combustor for supplying a residual fuel gas and an oxidant gas that have not been used in a power generation reaction in a fuel cell and combusting the residual fuel gas together with the oxidant gas,
a fuel gas ejection part having a side wall extending upward and ejecting the residual fuel gas from a fuel gas ejection port at the upper end ;
The oxidant gas is ejected below the fuel gas ejection port,
the oxidant gas is guided in a direction along the side wall of the fuel gas ejection portion ;
further comprising an oxidizing gas guide portion for supplying an oxidizing gas to the internal space and guiding the supplied oxidizing gas;
The oxidizing gas guide section guides the oxidizing gas toward the sidewall forming the fuel gas ejection section.
A combustor characterized by:
前記燃料ガス噴出ポートの開口面積よりも、前記酸化剤ガスが前記内部空間から噴出される酸化剤ガス噴出ポートの開口面積の方が大きい、
請求項に記載の燃焼器。
The opening area of the oxidizing gas ejection port through which the oxidizing gas is ejected from the internal space is larger than the opening area of the fuel gas ejection port.
The combustor of claim 1 .
前記噴出された酸化剤ガスは、前記燃料電池セルにおける発電反応に使用されなかった残余酸化剤ガスである、
請求項1又は2に記載の燃焼器。
The ejected oxidant gas is residual oxidant gas that has not been used in the power generation reaction in the fuel cell.
A combustor according to claim 1 or 2 .
前記燃料ガス噴出部に供給される前記残余燃料ガスは、燃料電池セルにおける発電反応に使用されなかった残余燃料ガスに酸化剤ガスが予混合されていない、
請求項1~の何れか1項に記載の燃焼器。
The residual fuel gas supplied to the fuel gas ejection part is not premixed with the residual fuel gas that has not been used in the power generation reaction in the fuel cell, and the oxidant gas is not premixed.
The combustor according to any one of claims 1-3 .
前記燃料ガス噴出部には、複数の燃料ガス噴出ポートが一列に並ぶように設けられている、
請求項1~の何れか1項に記載の燃焼器。
The fuel gas ejection part is provided with a plurality of fuel gas ejection ports arranged in a row,
The combustor according to any one of claims 1-4 .
燃料電池セルと、
前記燃料電池セルにおける発電反応に使用されなかった残余燃料ガスを酸化剤ガスとともに燃焼させる請求項1~の何れか1項に記載の燃焼器と、
前記燃焼器の上方に配置され、前記燃焼器の燃焼熱により、原燃料ガスを改質して前記燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成する改質器と、を備える、
燃料電池モジュール。
a fuel cell;
The combustor according to any one of claims 1 to 5 , wherein residual fuel gas that has not been used in the power generation reaction in the fuel cell is combusted together with the oxidant gas;
a reformer disposed above the combustor for reforming the raw fuel gas by combustion heat of the combustor to generate fuel gas to be supplied to the fuel cell;
fuel cell module.
さらに、前記燃焼器及び前記改質器が収容されたハウジングを有し、
前記燃料電池セルは前記ハウジングと独立して前記ハウジングの外部に配置されている、
請求項に記載の燃料電池モジュール。
further comprising a housing containing the combustor and the reformer;
The fuel cell is arranged outside the housing independently of the housing,
The fuel cell module according to claim 6 .
JP2019157602A 2019-08-30 2019-08-30 Combustor and fuel cell module Active JP7299802B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019157602A JP7299802B2 (en) 2019-08-30 2019-08-30 Combustor and fuel cell module
DE102020122350.1A DE102020122350A1 (en) 2019-08-30 2020-08-26 COMBUSTION DEVICE AND FUEL CELL MODULE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019157602A JP7299802B2 (en) 2019-08-30 2019-08-30 Combustor and fuel cell module

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021036489A JP2021036489A (en) 2021-03-04
JP7299802B2 true JP7299802B2 (en) 2023-06-28

Family

ID=74564739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019157602A Active JP7299802B2 (en) 2019-08-30 2019-08-30 Combustor and fuel cell module

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7299802B2 (en)
DE (1) DE102020122350A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070003896A1 (en) 2005-07-01 2007-01-04 Andreas Kaupert Wall structure for a burner
JP2017033652A (en) 2015-07-29 2017-02-09 アイシン精機株式会社 Solid oxide type fuel battery stack, solid oxide type fuel battery module and solid oxide type fuel battery system
JP2017147220A (en) 2016-02-16 2017-08-24 パナソニックIpマネジメント株式会社 High-temperature operation type fuel battery module
JP2017212203A (en) 2016-05-19 2017-11-30 パナソニックIpマネジメント株式会社 High-temperature operation fuel cell system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070003896A1 (en) 2005-07-01 2007-01-04 Andreas Kaupert Wall structure for a burner
JP2017033652A (en) 2015-07-29 2017-02-09 アイシン精機株式会社 Solid oxide type fuel battery stack, solid oxide type fuel battery module and solid oxide type fuel battery system
JP2017147220A (en) 2016-02-16 2017-08-24 パナソニックIpマネジメント株式会社 High-temperature operation type fuel battery module
JP2017212203A (en) 2016-05-19 2017-11-30 パナソニックIpマネジメント株式会社 High-temperature operation fuel cell system

Also Published As

Publication number Publication date
DE102020122350A1 (en) 2021-03-04
JP2021036489A (en) 2021-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10122027B2 (en) High-temperature operating fuel-cell module
EP3246976B1 (en) High-temperature fuel cell system
US11050067B2 (en) Fuel cell system
JP7263212B2 (en) Fuel cell module and fluid supply device used therefor
JP2017050072A (en) Combustor and fuel battery module
JP7299802B2 (en) Combustor and fuel cell module
JP6308825B2 (en) Reformer
JP6474023B2 (en) Solid oxide fuel cell device
JP6153066B2 (en) Solid oxide fuel cell device
JP7186146B2 (en) fuel cell module
JP7186147B2 (en) fuel cell module
JP6628084B2 (en) Solid oxide fuel cell device
JP2019164895A (en) Device for fuel cell
JP7175871B2 (en) fuel cell module
JP5446471B2 (en) Fuel cell system reformer
JP7053323B2 (en) Fuel cell equipment
JP6450202B2 (en) Fuel cell module
JP7053324B2 (en) Fuel cell equipment
JP7094168B2 (en) Combustor and fuel cell module
JP2024021573A (en) Burner
JP5946014B2 (en) Fuel cell unit
JP6804363B2 (en) Solid electrolyte fuel cell module
JP6361468B2 (en) Fuel cell device
JP2020098742A (en) Fuel battery module
JP2020098743A (en) Fuel cell module

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20200110

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220322

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230119

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230130

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230303

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230518

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230616

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7299802

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150