(57)【要約】【課題】  固体酸化物型の燃料電池を用いた発電装置において、燃料電池セルの改質ガス通路の閉塞、及び、燃料極の破損を防止できる技術を提供する。【解決手段】  本発明は、固体酸化物型の燃料電池を用いる発電装置２として具現化される。燃料ガスを水蒸気改質させて改質ガスとする改質器２６と、改質ガスを酸素含有ガスと反応させて発電する固体酸化物型の燃料電池セル４０と、改質器２６を加熱する加熱体６４を備え、加熱体６４によって加熱された改質器２６で改質及び熱交換した改質ガスを燃料電池セル４０に供給する。【選択図】図２
2010267394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体酸化物型の燃料電池を用いる発電装置であり、
燃料ガスを水蒸気改質して改質ガスとする改質器と、
改質ガスを酸素含有ガスと反応させて発電する固体酸化物型の燃料電池セルと、
改質器を加熱する加熱体を備え、
加熱体によって加熱された改質器で改質ならびに加熱された改質ガスを燃料電池セルに供給することを特徴とする発電装置。
【請求項２】
加熱体は、改質前の燃料ガスと水が供給される入口側の加熱量よりも改質後の改質ガスが送り出される出口側の加熱量が大きくなるように改質器を加熱することを特徴とする請求項１の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体酸化物を利用する燃料電池によって発電する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体酸化物を利用する燃料電池は効率が高く、数キロワットから数十キロワットの発電装置に適しているものと期待されている。固体酸化物を利用する燃料電池は作動温度が６００℃以上と高いため、この温度まで上昇させる必要がある。
【０００３】
固体酸化物を利用する燃料電池を用いた発電装置の例が特許文献１に開示されている。
特許文献１の発電装置は、燃料ガスを水蒸気改質した改質ガスを酸素含有ガスと反応させて発電する固体酸化物型の燃料電池セルを備えている。この発電装置は、燃料電池セル群を収容するセル群収容室内に、燃料電池セルを側方から加熱するための加熱体を設けている。前記加熱体は燃料ガスを燃焼させて熱を発生させ、その熱で燃料電池セルの側面を加熱し、燃料電池セルの温度を作動温度まで上昇させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２３５２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の発電装置では、実際の使用時に、燃料ガスを水蒸気改質して改質ガスとする改質器が備えられる場合がある。その場合、前記改質器は、燃料電池セルが行う発電によって発生した熱と、発電に使用されなかった余剰の改質ガス（オフガス）を燃焼させて発生した熱と、前記加熱体によって燃料電池セルを加熱した後の余熱とによって加熱されるように配置される。発電開始前には、加熱体で燃料電池セルを加熱し、その余熱で改質器を加熱する。発電装置を起動させてから、燃料電池セルと改質器の双方が安定した作動温度に達するまでの間は、燃料電池セルの単位時間当たりの温度上昇幅が改質器の単位時間当たりの温度上昇幅を上回るため、燃料電池セルの温度が改質器の温度より高い状態となる。
【０００６】
そのような状態下で発電を開始する場合、改質器が十分な作動温度に達していない状態で改質運転を行うこととなる。そのため燃料ガスの改質が不十分となり、炭化水素分が残存した状態の不完全な改質ガスが燃料電池セルに供給されてしまうこととなる。改質ガスに残存した炭化水素分は煤となって燃料電池セルの改質ガス通路を閉塞してしまう。そして燃料電池セルの発電能力を低下させてしまう。
【０００７】
一方、改質器が十分な作動温度に達するまで改質運転を待機させると、改質器が作動温度に達する前に燃料電池セルが作動温度に達してしまう。このとき、燃料電池セルの改質ガス通路には、周囲の空気が入り込む。その空気に含まれる酸素が改質ガス通路の周壁を構成する燃料極に含まれるニッケル成分と反応してニッケル成分が酸化してしまい、燃料極が破損してしまう。
【０００８】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、燃料電池セルの改質ガス通路の閉塞、及び、燃料極の破損を防止できる発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、固体酸化物型の燃料電池を用いる発電装置として具現化される。この発電装置は、燃料ガスを水蒸気改質して改質ガスとする改質器と、改質ガスを酸素含有ガスと反応させて発電する固体酸化物型の燃料電池セルと、改質器を加熱する加熱体を備えており、加熱体で加熱された改質器で改質ならびに加熱された改質ガスを燃料電池セルに供給する。
【００１０】
上記装置によると、加熱体によって改質器を加熱できるので、発電装置を起動させた後、速やかに改質器の温度を作動温度まで上昇させることができる。加熱した改質器を通過することで加熱された改質ガスを燃料電池セルに供給するため、燃料電池セルを加熱することもできる。発電装置を起動してから、改質器と燃料電池セルの双方が安定した作動温度に達するまでの間は、改質器の単位時間当たりの温度上昇幅が、燃料電池セルの単位時間当たりの温度上昇幅を上回り、改質器の温度が燃料電池セルの温度より高い状態となる。
そのため、燃料電池セルが作動温度に達する前に、改質器が作動温度に達する。燃料電池セルが作動温度に達する前に、十分に改質した改質ガスを燃料電池セルに供給することができる。十分に改質された改質ガスには煤の原因となる炭化水素分が含まれず、煤で燃料電池セルの改質ガス通路が閉塞してしまうこともなくなる。
また、燃料電池セルが作動温度に達する前に、即ち、燃料電池セルの燃料極が酸化する温度に上昇する前に、燃料電池セルの改質ガス通路内に改質ガスが供給されるため、燃料極に含まれるニッケルが酸化して燃料極が破損してしまうこともなくなる。
よって、燃料電池セルを破損させることなく、速やかに燃料電池を起動させることができる。
さらに、加熱された改質器で改質及び熱交換された高温の改質ガスを燃料電池セルに供給できるため、燃料電池セルにおける発電を効率よく行うこともできる。
【００１１】
上記発電装置では、加熱体は、改質前の燃料ガスと水が供給される入口側の加熱量よりも改質後の改質ガスが送り出される出口側の加熱量が大きくなるように改質器を加熱することが好ましい。
【００１２】
出口側の加熱量が入口側の加熱量より大きくなるように改質器を加熱できるので、改質器において十分に改質された改質ガスが出口側で冷えて炭化水素分を含むものに戻ってしまうおそれがない。燃料電池セルに好適な改質ガスを安定して供給できるようになる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、煤の発生によって改質ガス通路を閉塞させることなく、且つ、燃料電池セルを破損させることなく、燃料電池を起動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施例の発電装置の正面断面を模式的に示す図。
【図２】第１実施例の発電装置の側面断面を模式的に示す図。
【図３】燃料電池セルの断面を模式的に示す図。
【図４】第２実施例の発電装置の側面断面を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に説明する実施例の技術的特徴を列挙する。
（形態１）  加熱体は、改質器に供給する燃料ガスと同種のガスを燃焼するバーナであって、バーナによって加熱された高温気体を改質器に当てて改質器を加熱する。
（形態２）  加熱体は燃料ガスを燃焼させて火炎を形成する形態の燃焼バーナ、例えばブンゼン燃焼バーナとする。
（形態３）  加熱体は燃料ガスを表面燃焼させる形態の燃焼バーナ、例えば耐熱セラミックプレートを備える赤外線バーナとする。
（形態４）  加熱体は、改質器、又は、改質器と燃料電池セルの双方が好適な作動温度に到達した場合に停止する。
（形態５）  発電装置は、排ガス通過室内を通過する排ガスと、酸素含有ガス通過室内を通過する酸素含有ガスとの間で熱交換を行う熱交換器を備える。
【実施例】
【００１６】
（第１実施例）  第１実施例について説明する。
図１は本実施例に係る発電装置の正面断面を模式的に示す図であり、図２は発電装置の側面断面を模式的に示す図である。図３は燃料電池セルの断面を模式的に示す図である。
図１、図２に示すように、発電装置２は、断熱材で形成された箱状の本体ケーシング４を備える。本体ケーシング４の内部は間仕切り板６によって、バーナ６４を収容するバーナ収容室８と、発電ユニット側空間１０とに区画されている。発電ユニット側空間１０の内部は更に、複数のセルスタック２４等を収容するセル群収容室１２と、セル群収容室１２内で発生した排ガスを通過させる排ガス通過室１４と、発電に用いられる酸素含有ガスを通過させる酸素含有ガス通過室１６とに区画されている。セル群収容室１２は、発電ユニット側空間１０内の最も内側の空間として設けられている。排ガス通過室１４は、前記セル群収容室１２の外側に設けられている。酸素含有ガス通過室１６は、前記排ガス通過室１４の外側に設けられている。
【００１７】
前記セル群収容室１２は、内側ケーシング１８と２枚の邪魔板２０の内側に形成される空間である。内側ケーシング１８は、前記発電ユニット側空間１０内部を区画する上方を開放した箱状部材である。邪魔板２０は、板状の部材であって、その上端は本体ケーシング４の内側上面に取り付けられ、その下端は内側ケーシング１８の内側に差し込まれて配置されている。邪魔板２０の上端部付近には、排ガス通過孔２２が開口され、発電によって生じた高温の排ガスを、セル群収容室１２から前記排ガス通過室１４へと送り出せるようにしてある。
【００１８】
セル群収容室１２内には、複数のセルスタック２４、改質器２６、改質ガス供給管２８、改質ガス室３０及び導入管３２、マニホールド３４が収容される。
前記各セルスタック２４は、図２、図３に示すように、燃料電池セル４０が複数個配列されて構成されている。
【００１９】
燃料電池セル４０及びセルスタック２４の構造を、図３を用いて具体的に説明する。図３に示すように、個々の燃料電池セル４０の断面は楕円形状であり、楕円柱形状に形成された燃料極４０ａの周面の半分強が固体電解質層４０ｂで覆われ、残りの周面がインターコネクタ４０ｄで覆われ、固体電解質層４０ｂの外側を酸素極４０ｃが覆っている。燃料極４０ａの内部にはセルスタック２４が延びる方向（図１、図２の上下方向）に貫通する複数の改質ガス通路４２が並列に形成されている。この燃料電池セル４０は、この改質ガス通路４２に後述する改質ガスが供給されると、供給された改質ガスを周囲の酸素含有ガスと反応させて発電する。本実施例では改質ガスは水素と一酸化炭素からなる。また、酸素含有ガスとしては空気が用いられる。発電反応によって水蒸気と二酸化炭素からなる排ガスが生じる。この発電反応は発熱を伴うため、発生する排ガスは高温となる。
【００２０】
燃料極４０ａは多孔質であり、ニッケル（Ｎｉ）を一成分とするニッケル／ＹＳＺサーメット（混合焼結体）からなる。固体電解質層４０ｂは緻密質であり、ジルコニア（ＺｒＯ２）にイットリア（Ｙ２Ｏ３）を加えた混合物からなる。酸素極４０ｃは多孔質であり、ペロブスカイト型酸化物であるＬＳＭ（Ｌａ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３）からなる。インターコネクタ４０ｄは導電性セラミックからなる。
【００２１】
隣合う燃料電池セル４０の一方の酸素極４０ｃと他方の燃料電池セル４０のインターコネクタ４０ｄとの間に、集電部材４４が介装されている。集電部材４４は、蛇腹上に折り畳まれた導電性金属部材である。一方の燃料電池セル４０の酸素極４０ｃは、集電部材４４とインターコネクタ４０ｄを介して、他方の燃料電池セル４０の燃料極４０ａに電気的に接続されている。上記構造の燃料電池セル４０が多数本直列に接続されてセルスタック２４が形成されている。蛇腹状の集電部材４４は、図３における上下方向および紙面の垂直方向に酸素含有ガスが通過することを禁止しない。
【００２２】
各燃料電池セル４０の上端部では、改質ガス通路４２が開放されており、発電のために消費されなかった余剰の改質ガス、いわゆるオフガスが放出される。各セルスタック２４の上端近傍には、それぞれ図示しないスパーク電極が配設されており、スパーク電極が火花放電することによって、各セルスタック２４の先端から流出するオフガスが周囲の酸素含有ガスと反応して燃焼する。
【００２３】
各セルスタック２４は、図１、図２に示すように、夫々セル群収容室１２内の下部に設けられたマニホールド３４上に立設されている。本実施例では、図１に示すように、セルスタック２４を３列に配置しているが、セルスタック２４の配置数は３列に限るものではなく、これより多くても少なくても良い。
【００２４】
マニホールド３４は、内部に図示しない改質ガス流路を備え、かつ、上面に、マニホールド３４内部を流れる改質ガスを前記燃料電池セル４０の改質ガス通路４２内に供給するための細孔が複数開口されている。なお、本実施例では、マニホールド３４の下方には導入管３２を介して改質ガス室３０が設けられている。このため、改質器２６から改質ガス供給管２８を通じて供給される改質ガスは、改質ガス室３０、導入管３２を介してマニホールド３４に供給される。改質器２６からの改質ガスを、改質ガス室３０と導入管３２を介してマニホールド３４に供給することにより、各燃料電池セル４０に均等に改質ガスを供給しやすくなる。
【００２５】
改質器２６は、燃料ガスを水蒸気改質して、燃料電池セル４０にける発電反応に使用する改質ガスを供給するものである。この改質器２６は、セルスタック２４の上端部の上方に配置されており、前記セルスタック２４の先端部で燃焼されるオフガスの燃焼熱を改質に利用できるようにしてある。
改質器２６には外部から燃料ガス及び水蒸気を供給するための燃料ガス供給路４６と水蒸気供給路４８が備えられている。本実施例では、燃料ガスには例えばメタンを主成分とするガスを使用する。このようなガスとしては例えば都市ガスが挙げられる。
改質器２６は、金属製の扁平な箱型のケーシングと、その内部で蛇行する経路が形成されており、その経路内に改質触媒が充填されている。外部から供給された燃料ガスと水蒸気の混合ガスは、改質器２６内を通過する間に、改質触媒によって水素と一酸化炭素からなる改質ガスに改質される。この改質反応は吸熱を伴うものである。そのため、改質器２６は好適な温度に加熱されている必要がある。本実施例のようにメタンを主成分とする燃料ガスの好適な改質温度は６００℃以上であるため、改質器２６が６００℃以上になるように加熱されていることが好ましい。なお、改質後の改質ガスは、改質器２６からの熱を受けることによって高温となる。この改質器２６の加熱は、バーナ６４の燃焼熱及び上記したオフガスの燃焼熱を用いて行われる。
改質器２６で改質された高温の改質ガスは、改質ガス供給管２８を通って改質ガス室３０に送り込まれ、改質ガス室３０、導入管３２、マニホールド３４を通過して各燃料電池セル４０の改質ガス通路４２内へと送り込まれる。
【００２６】
セル群収容室１２の外側には、上記燃料電池セル４０での発電反応及びオフガスの燃焼によって発生した高温の排ガスを通過させる排ガス通過室１４が設けられている。
この排ガス通過室１４は、図１に示すような、内側ケーシング１８と外側ケーシング５０との間に設けられる空間であって、セル群収容室１２の底面及び一対の側面を覆うようにして設けられている。
外側ケーシング５０は、前記発電ユニット側空間１０内部の、内側ケーシング１８の外側を区画する上方が開放した箱状部材である。図１に示すように、外側ケーシング５０の側壁の上端は内側に折り曲げられ、更に底面に向かって折り曲げられ、内側壁５０ａ、外側壁５０ｂ、上端縁５０ｃを形成している。内側壁５０ａは、内側ケーシング１８内に差し込まれて備えられている。
内側壁５０ａの上端付近には排ガス通過孔５２が開口され、上記邪魔板２０の排ガス通過孔２２とダクト５４で連通されている。従って、セル群収容室１２内で発生した排ガスは、邪魔板２０の排ガス通過孔２２からダクト５４及び排ガス通過孔５２を通って排ガス通過室１４内に供給される。
外側ケーシング５０の外側壁５０ｂには熱交換用の複数枚のフィン５６が備えられている。各フィン５６は、半分が排ガス通過室１４内に突出するように備えられ、他の半分が酸素含有ガス通過室１６内に突出するように備えられている。
外側ケーシング５０の底面５０ｄには、外部と連通した排ガス排出管５８が設けられ、排ガス通過室１４を通過してきた排ガスを外部に排出可能としている。
従って、燃料電池セル４０での発電反応及びオフガスの燃焼によって発生した高温の排ガスは、改質器２６を加熱した後、邪魔板２０の排ガス通過孔２２からダクト５４を通って排ガス通過室１４の上部に流入する。排ガス通過室１４の上部から流入した排ガスは、フィン５６で熱交換を行いながら排ガス通過室１４内を下方に向けて流れる。改質器２６の加熱及びフィン５６による熱交換によって排ガスの温度は下げられる。フィン５６での熱交換を終えた排ガスは、排ガス通過室１４の底面５０ｄの排ガス排出管５８から排出される。
【００２７】
排ガス通過室１４の外側には、上記燃料電池セル４０での発電反応及びオフガスの燃焼に用いられる酸素含有ガスを通過させる酸素含有ガス通過室１６が設けられている。
この酸素含有ガス通過室１６は、図１に示すように、外側ケーシング５０の外側壁５０ｂ、上端縁５０ｃ、底面５０ｄと本体ケーシング４の内側との間、及び、外側ケーシング５０の内側壁１と邪魔板２０との間に設けられる空間である。
上記のように、酸素含有ガス通過室１６内には、上記外側ケーシング５０の外側壁５０ｂに備えられた複数枚のフィン５６の半分が突出している。
本体ケーシング４の底面には、外部と連通した酸素含有ガス供給管６０が設けられ、外部の酸素含有ガスとしての空気を酸素含有ガス通過室１６内に供給可能としている。
酸素含有ガス供給管６０から酸素含有ガス通過室１６内に供給された酸素含有ガスは、フィン５６で熱交換を行いながら酸素含有ガス通過室１６内を上方に向けて流れる。フィン５６による熱交換によって酸素含有ガスは加熱される。フィン５６での熱交換を終えた酸素含有ガスは、外側ケーシング５０の上端縁５０ｃと本体ケーシング４の内側との間、及び、外側ケーシング５０の内側壁５０ａと邪魔板２０との間の空間を通り、セル群収容室１２内へ供給される。セル群収容室１２内に供給された酸素含有ガスは、燃料電池セル４０での発電反応や、オフガスの燃焼に利用される。
【００２８】
間仕切り板６で本体ケーシング４の内部を区画して設けられたバーナ収容室８内には、図２に示すように、さらにバーナ燃焼ガス通路６２が配設され、そのバーナ燃焼ガス通路６２の下端にバーナ６４が配置されている。
バーナ燃焼ガス通路６２は、バーナ収容室８内に上下方向に配設された管路であり、その上端は間仕切り板６に取り付けられ、前記セル群収容室１２と連通された噴出し口６６とされている。この噴出し口６６は改質器２６の出口側に対向して設けられている。ここに言う「改質器２６の出口側」とは、改質後の改質ガスが改質ガス供給管２８から送り出される側を言う。
バーナ燃焼ガス通路６２の下端付近にはバーナ６４が備えられている。バーナ燃焼ガス通路６２の下端には、外部から燃焼用空気をバーナ６４に供給する燃焼用空気供給管６８と、外部から燃料ガスをバーナ６４に供給する燃料ガス供給管７０とが備えられている。
本実施例で用いられるバーナ６４は、燃料ガスを燃焼させて火炎を形成する形態の燃焼バーナである。このようなバーナ６４としては例えばブンゼン燃焼バーナが挙げられる。また、バーナ６４の燃料となる燃料ガスは、前記改質器２６に供給される燃料ガスと同じものが用いられる。従って、バーナ６４専用の燃料を準備する必要はない。図２に示すように、バーナ６４で燃料ガスを燃焼させると火炎が形成され、燃焼排ガスが噴出し口６６から噴き出されて改質器２６の出口側に当てられ、改質器２６を加熱する。
上記バーナ６４の燃焼排ガスによって改質器２６を加熱できるので、起動直後から改質器２６が安定した作動温度で連続運転されるまでの間に、改質器２６を速やかに作動温度まで上昇させることができる。また、作動開始後の改質器２６の温度を燃料電池セル４０の温度より高くすることもできるので、燃料電池セル４０が作動温度に達する前に十分に改質された改質ガスを改質ガス通路４２内に供給することができ、燃料電池セル４０の燃料極４０ａを保護することもできる。
【００２９】
前記セル群収容室１２、排ガス通過室１４、酸素含有ガス通過室１６、バーナ収容室８の各室を収容している本体ケーシング４は、６面すべて断熱材で形成された箱状の筐体である。
【００３０】
なお、図示していないが、本実施例の発電装置では、前記集電部材で互いに接続されたセルスタック２４から、発電した電力を取り出す電力取出線が伸びている。電力取出線は、本体ケーシング４を貫通して外部の図示しない制御基板まで伸びている。
【００３１】
以下、発電装置２の動作について説明する。
発電装置２を作動させると、同時にバーナ６４が作動する。バーナ６４によって燃料ガスを燃焼させると、燃焼によって生じた燃焼排ガスが噴出し口６６から噴出されて改質器２６に当てられ、改質器２６が燃料電池セル４０に先行して加熱される。そのため、改質器２６の単位時間当たりの温度上昇幅は、燃料電池セル４０の単位時間当たりの温度上昇幅より大きくなる。改質器２６の温度が、燃料電池セル４０の温度より高くなる。この時点では、改質器２６は未だ作動していないため、燃料電池セル４０の改質ガス通路４２内には空気が入り込んでいる。しかし、燃料電池セル４０が未だ好適な作動温度である６００℃以上に達していないため、改質ガス通路４２内に入り込んだ空気によって燃料極４０ａが酸化することはない。なお、上記燃焼排ガスは改質器２６を加熱した後、邪魔板２０の排ガス通過孔２２からダクト５４を通って排ガス通過室１４内に入り、排ガス排出管５８から外部に排出される。
【００３２】
上記のように、改質器２６の温度上昇は燃料電池セル４０の温度上昇より速いため、改質器２６が、燃料電池セル４０より先に好適な作動温度である６００℃以上に達する。改質器２６が６００℃以上に達したら、改質器２６を作動させ、改質器２６に燃料ガスと水蒸気を供給して改質運転を開始させる。好適な作動温度に達した改質器２６は、好適な改質反応を行うことができる。このとき、改質後の改質ガスは、煤の原因となる炭化水素分を含まない、一酸化炭素と水素を主成分とする好適な改質ガスとなる。この好適な改質ガスは、改質ガス供給管２８、改質ガス室３０、導入管３２、マニホールド３４を経て各燃料電池セル４０の改質ガス通路４２内に供給される。なお、この時点では燃料電池セル４０は未だ好適な作動温度である６００℃以上に達していないため、発電反応を十分に行えない。一方、改質ガス通路４２内には上記の改質ガスが供給されているため、改質ガス通路４２内に入り込んでいた空気は改質ガスによって追い出される。燃料電池セル４０の温度がある程度上がっても、周囲の酸素によって燃料極４０ａが酸化することもない。
【００３３】
燃料電池セル４０の温度も好適な作動温度である６００℃以上に達すれば、各燃料電池セル４０は、改質ガス通路４２内に供給されている改質ガスを周囲の酸素含有ガスと反応させて発電反応を行う。発電した電力は、図示しない電力取出線によって本体ケーシング４外へ取り出される。また、発電反応によって水蒸気と二酸化炭素からなる高温の排ガスが生じる。また、発電のために消費されなかったオフガスは、各燃料電池セル４０の上端部で燃焼させる。このオフガスの燃焼によっても高温の排ガスが生じる。発電反応及びオフガスの燃焼によって生じた高温の排ガスは、改質器２６に当てられて、改質器２６の温度を好適な作動温度範囲内に保つために利用される。
このように、改質器２６と燃料電池セル４０の双方が好適な作動温度で安定して連続運転される状態となったときは、バーナ６４の燃焼を停止させる。
【００３４】
上記改質器２６を加熱した後の排ガスは、邪魔板２０の排ガス通過孔２２からダクト５４を通って排ガス通過室１４の上部に流入する。排ガス通過室１４の上部から流入した排ガスは、フィン５６で熱交換を行いながら排ガス通過室１４内を下方に向けて流れる。改質器２６の加熱及びフィン５６による熱交換によって排ガスの温度は下げられる。フィン５６での熱交換を終えた排ガスは、排ガス通過室１４の底面の排ガス排出管５８から排出される。
【００３５】
このとき、酸素含有ガス供給管６０から酸素含有ガス通過室１６内に供給された酸素含有ガスは、フィン５６で熱交換を行いながら酸素含有ガス通過室１６内を上方に向けて流れる。このフィン５６による熱交換によって酸素含有ガスは予熱される。予熱された酸素含有ガスはセル群収容室１２内へ供給される。セル群収容室１２内に供給された酸素含有ガスは、燃料電池セル４０での発電反応や、オフガスの燃焼に利用される。
【００３６】
上記のように、改質器２６と燃料電池セル４０の双方が好適な作動温度で安定して連続運転される状態となると、発電反応及びオフガスの燃焼によって生じた高温の排ガスによって改質器２６を加熱することができる。また、排出する排ガスと供給する酸素含有ガスとの間で熱交換を行うことによって、燃料電池セル４０に供給される酸素含有ガスを予熱することができ、燃料電池セル４０の温度を下がりにくくすることができる。その結果、発電装置２は熱自立する。
【００３７】
（第２実施例）  発電装置の第２実施例について説明する。
前記第１実施例では、本体ケーシング４内にはバーナ６４を収容するためのバーナ収容室８が設けられていた。
本実施例では、図４に示すように、バーナ１６４を、燃料ガスを表面燃焼させる形態の燃焼バーナとした。このような燃焼バーナとしては、例えば耐熱セラミックプレートを備える赤外線バーナがある。本実施例のバーナ１６４は、前記第１実施例記載のバーナ１６４のように火炎が非常に短いため、設置スペースが少なくすむ。本実施例では、バーナ１６４は、本体ケーシング４の改質器２６の側方部分に形成された貫通孔部１６６内に設けられ、改質器２６を出口側から加熱できるようにしてある。本体ケーシング４の貫通孔部１６６には、バーナ１６４に燃焼用空気と燃料ガスを夫々供給する燃焼用空気供給管１６８とガス供給管１７０が備えられている。従って、本実施例の発電装置２では、バーナ設置のためのバーナ収容室８、バーナ燃焼ガス通路６２が省略され、装置全体の小型化が図られている。
【００３８】
（第３実施例）  改質器２６を加熱する加熱体は、上記各実施例記載のような各種バーナに限らず、例えばシーズヒータ等のヒータを用いることもできる。その場合、ヒータは改質器２６の出口側の直上に配置する等して、改質器２６に接近させて加熱できるようにすることもできる。
【００３９】
（その他の実施例）  上記各実施例では、バーナ６４、１６４及びヒータ（以下、単に加熱体とする。）を停止させるのは改質器２６及び燃料電池セル４０の双方が好適な作動温度に達した後としているが、加熱体の動作を停止させるタイミングはこれには限られない。
従って、例えば、改質器２６が好適な作動温度に達した時点で、燃料電池セル４０の温度にかかわらず停止させることもできる。一方、改質器２６と燃料電池セル４０の双方が好適な作動温度に達した後も加熱体の運転を継続させることもできる。
【００４０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は、複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４１】
２  発電装置
４  本体ケーシング
６  間仕切り板
８  バーナ収容室
１０  発電ユニット側空間
１２  セル群収容室
１４  排ガス通過室
１６  酸素含有ガス通過室
１８  内側ケーシング
２０  邪魔板
２４  セルスタック
２６  改質器
２８  改質ガス供給管
３０  改質ガス室
３２  導入管
３４  マニホールド
４０  燃料電池セル
４０ａ  燃料極
４０ｂ  固体電解質層
４０ｃ  酸素極
４０ｄ  インターコネクタ
４２  改質ガス通路
４４  集電部材
５０  外側ケーシング
５４  ダクト
５６  フィン
５８  排ガス排出管
６０  酸素含有ガス供給管
６２  バーナ燃焼ガス通路
６４  バーナ
６６  噴出し口
【図１】
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【図２】
2010267394.tif 000004
【図３】
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【図４】
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