(57)【要約】【課題】改質反応部に対する熱源部の熱伝達効率を極大化させ，かつ，システムの体積を最小化することが可能な燃料電池システム用改質装置を提供する。【解決手段】第１本体３１と，第１本体３１の内部に配置される第２本体３２と，第２本体３２の内部に配置されて，熱を発生させる熱源部３５と，第１本体３１と第２本体３２との間の空間に充填される改質触媒３７を含み，改質触媒３７を用いた燃料の改質反応によって，燃料から水素を発生させる改質反応部３９と，第２本体３２に配置され，燃料と酸素とを，熱源部３５に分散供給させるノズル部材６１とを含む，燃料電池システム用改質装置が提供される。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１本体と；
前記第１本体の内部に配置される第２本体と；
前記第２本体の内部に配置されて，熱を発生させる熱源部と；
前記第１本体と前記第２本体との間の空間に充填される改質触媒を含み，前記改質触媒を用いた燃料の改質反応によって，前記燃料から水素を発生させる改質反応部と；
前記第２本体に配置され，前記燃料と酸素とを，前記熱源部に分散供給させるノズル部材と；
を含むことを特徴とする，燃料電池システム用改質装置。
【請求項２】
前記第１本体の内部に配置されて前記第２本体と連結し，前記第２本体で発生した燃焼ガスを前記第１本体の外部に排出させるパス部材を含むことを特徴とする，請求項１に記載の燃料電池システム用改質装置。
【請求項３】
前記ノズル部材は，一側端部が開放され，他側端部が閉鎖されたパイプ形態に構成されて，前記第２本体の内部領域に前記燃料と酸素とを分散供給させるノズルパターンが形成されていることを特徴とする，請求項１に記載の燃料電池システム用改質装置。
【請求項４】
前記ノズル部材の閉鎖端は，前記第２本体の内部に配置されることを特徴とする，請求項３に記載の燃料電池システム用改質装置。
【請求項５】
前記ノズルパターンは，複数のノズル孔で形成されることを特徴とする，請求項３に記載の燃料電池システム用改質装置。
【請求項６】
前記ノズル孔それぞれは，互いに異なる大きさに形成されることを特徴とする，請求項５に記載の燃料電池システム用改質装置。
【請求項７】
前記ノズル孔それぞれは，前記ノズル部材に互いに異なる間隔をおいて形成されることを特徴とする，請求項５に記載の燃料電池システム用改質装置。
【請求項８】
前記パス部材は，コイル形態に構成されることを特徴とする，請求項２に記載の燃料電池システム用改質装置。
【請求項９】
前記第２本体は，両側端部が閉鎖された形態で，一側端部に前記ノズル部材を内部空間に引入れる第１孔が形成され，他側端部に前記燃焼ガスを排出させる第２孔が形成されることを特徴とする，請求項２に記載の燃料電池システム用改質装置。
【請求項１０】
前記パス部材は，前記第２孔に連結設置されることを特徴とする，請求項９に記載の燃料電池システム用改質装置。
【請求項１１】
前記第１本体は，両側端部が閉鎖された形態で，一側端部に前記燃料を注入させる第３孔が形成され，他側端部に前記水素を排出させる第４孔が形成されることを特徴とする，請求項１に記載の燃料電池システム用改質装置。
【請求項１２】
前記第１本体の一側端部に前記パス部材を引出す第５孔が形成されることを特徴とする，請求項１１に記載の燃料電池システム用改質装置。
【請求項１３】
前記改質触媒は，ペレット形態に構成されることを特徴とする，請求項１に記載の燃料電池システム用改質装置。
【請求項１４】
前記熱源部は，前記第２本体の内部に充填される酸化触媒を含むことを特徴とする，請求項１に記載の燃料電池システム用改質装置。
【請求項１５】
前記酸化触媒は，ペレット形態に構成されることを特徴とする，請求項１４に記載の燃料電池システム用改質装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，燃料電池システムに関し，より詳しくは，燃料電池システム用改質装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池（Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）は，メタノール，エタノール，天然ガスのような炭化水素系の燃料に含まれている水素，および別途供給される酸素の化学反応により生じる化学反応エネルギーを，電気エネルギーに直接変換する発電システムである。
【０００３】
このような燃料電池において，近年開発が進んでいる高分子電解質型燃料電池（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ；以下，「ＰＥＭＦＣ」という。）は，他の燃料電池に比べて出力特性が優れており，また，作動温度が低くて，始動および応答が速い特性がある。
【０００４】
ＰＥＭＦＣは，自動車などに搭載される移動体用電源はもちろん，住宅，公共建物などに設置される分散用電源，および電子機器などに搭載される小型電源など，その応用範囲が広い長所がある。このようなＰＥＭＦＣは，システムを構成するために，スタック（ｓｔａｃｋ），改質装置（Ｒｅｆｏｒｍｅｒ），燃料タンク，および燃料ポンプなどを含む。
【０００５】
スタックは，水素と酸素との反応によって電気エネルギーを発生させる燃料電池の本体を構成し，燃料ポンプは，燃料タンクに保存された燃料を改質装置に供給する。
【０００６】
改質装置は，熱エネルギーを用いた改質反応によって燃料を改質して水素を発生させ，発生させた水素をスタックに供給する。改質装置は，通常，熱エネルギーを発生させる熱源部と，熱エネルギーを利用した改質反応によって燃料から水素を発生させる改質反応部とを含む。ここで，熱源部は，酸化触媒による燃料と酸素との酸化反応によって熱エネルギーを発生させる。
【０００７】
しかし，従来の改質装置は，熱源部および改質反応部が別個に分散配置され，熱源部から発生する熱を改質反応部に伝達する構造からなるため，熱源部および改質反応部の熱交換が直接行われず，熱効率の面で不利であった。
【０００８】
また，熱源部と改質反応部とが分散配置されることによって，燃料電池システムの全体の大きさを小さくできない問題点がある。
【０００９】
これに加えて，従来の改質装置は，熱源部に供給される燃料と酸素とが，熱源部の酸化触媒の全領域に均一に分配されず，局部的に分配される。したがって，不均一な酸化反応によって，熱源部に温度勾配が生じる問題が発生する。
【００１０】
したがって，このような熱源部の温度勾配によって，改質装置全体の性能および熱効率が低下する問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで，本発明は，上記問題に鑑みてなされたものであり，本発明の目的とするところは，改質反応部に対する熱源部の熱伝達効率を極大化させ，システムの体積を最小化することができる，燃料電池システム用改質装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために，本発明のある観点によれば，第１本体と，上記第１本体の内部に配置される第２本体と，上記第２本体の内部に配置されて，熱を発生させる熱源部と，上記第１本体と上記第２本体との間の空間に充填される改質触媒を含み，上記改質触媒を用いた燃料の改質反応によって，上記燃料から水素を発生させる改質反応部と，上記第２本体に配置され，上記燃料と酸素とを，上記熱源部に分散供給させるノズル部材とを含む燃料電池システム用改質装置が提供される。
【００１３】
また，上記第１本体の内部に配置されて上記第２本体と連結し，上記第２本体で発生した燃焼ガスを上記第１本体の外部に排出させるパス部材を含むとしてもよい。
【００１４】
また，上記ノズル部材は，一側端部が開放され，他側端部が閉鎖されたパイプ形態に構成されて，上記第２本体の内部領域に上記燃料と酸素とを分散供給させるノズルパターンが形成されているとしてもよい。
【００１５】
また，上記ノズル部材の閉鎖端は，上記第２本体の内部に配置されるとしてもよい。
【００１６】
また，上記ノズルパターンは，複数のノズル孔で形成されるとしてもよい。
【００１７】
また，上記ノズル孔それぞれは，互いに異なる大きさに形成されるとしてもよい。
【００１８】
また，上記ノズル孔それぞれは，上記ノズル部材に互いに異なる間隔をおいて形成されるとしてもよい。
【００１９】
また，上記パス部材は，コイル形態に構成されるとしてもよい。
【００２０】
また，上記第２本体は，両側端部が閉鎖された形態で，一側端部に上記ノズル部材を内部空間に引入れる第１孔が形成され，他側端部に上記燃焼ガスを排出させる第２孔が形成されるとしてもよい。
【００２１】
また，上記パス部材は，上記第２孔に連結設置されるとしてもよい。
【００２２】
また，上記第１本体は，両側端部が閉鎖された形態で，一側端部に上記燃料を注入させる第３孔が形成され，他側端部に上記水素を排出させる第４孔が形成されるとしてもよい。
【００２３】
また，上記第１本体の一側端部に上記パス部材を引出す第５孔が形成されるとしてもよい。
【００２４】
また，上記改質触媒は，ペレット形態に構成されるとしてもよい。
【００２５】
また，上記熱源部は，上記第２本体の内部に充填される酸化触媒を含むとしてもよい。
【００２６】
また，上記酸化触媒は，ペレット形態に構成されるとしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書および図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２８】
図１は，本発明の第１の実施形態に係る改質装置が適用される燃料電池システムの構成を概略的に示すブロック図である。
【００２９】
図１を参照すると，本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システム１００は，燃料を改質して水素を発生させ，この水素を酸素と電気化学的に反応させて電気エネルギーを得るＰＥＭＦＣ方式で構成される。
【００３０】
このような燃料電池システム１００は，メタノール，エタノール，または天然ガスなどのように水素を含む液体，または，気体の燃料を使用することができる。以下では，メタノールのような液体の燃料を使用する燃料電池システム１００を例に挙げて説明する。
【００３１】
また，燃料電池システム１００は，水素と反応する酸素として，別途の保存手段に保存された酸素ガスを使用することができ，また，酸素を含む空気をそのまま使用することもできる。以下では，後者を例に挙げて説明する。
【００３２】
燃料電池システム１００は，水素と酸素との反応によって電気エネルギーを発生させる電気発生部１１と，熱エネルギーによる触媒反応によって燃料から水素を発生させ，この水素を電気発生部１１に供給する改質装置３０と，燃料を改質装置３０に供給する燃料供給源５０と，改質装置３０と電気発生部１１とに空気を供給する空気供給源７０とを含んで構成される。
【００３３】
電気発生部１１は，通常の構造の膜−電極アセンブリ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ；ＭＥＡ）１２を中心に置き，その両面にセパレータ（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ，または，二極式プレート（ｂｉｐｏｌａｒ  ｐｌａｔｅ）ともいう。）１６を配置して構成される最小単位の燃料電池（ｆｕｅｌ  ｃｅｌｌ）で構成される。
【００３４】
第１の実施形態に係る燃料電池システム１００では，図２に示すように，上記のように構成される最小単位の電気発生部１１を複数含み，これらを連続的に配置することによって，電気発生部１１の集合体構造によるスタック１０を構成することができる。このようなスタック１０の構造は，通常のＰＥＭＦＣ方式のスタックの構造と同様であるので，本明細書ではその詳しい説明は省略する。
【００３５】
図１に示す改質装置３０は，改質反応，例えば水蒸気改質，部分酸化改質，または自熱反応（オートサーマル改質）などの触媒反応によって，燃料から水素を発生させる構造からなる。
【００３６】
また，改質装置３０は，熱エネルギーを発生させる熱源部３５，この熱エネルギーを用いた燃料の改質反応によって水素を発生させる改質反応部３９を含む。改質装置３０の具体的な構造については，図３と図４とを参照して後述する。
【００３７】
改質装置３０に燃料を供給する燃料供給源５０は，燃料を保存する燃料タンク５１，燃料タンク５１から燃料を排出させ，この燃料を改質装置３０に供給する燃料ポンプ５３を含む。この時，燃料タンク５１は，熱源部３５および改質反応部３９と連結設置されることができる。
【００３８】
空気供給源７０は，所定のポンピング力で空気を吸入し，この空気を電気発生部１１および熱源部３５に各々供給する空気ポンプ７１を含む。図１に示す第１の実施形態に係る燃料電池システム１００において，空気供給源７０は，単一の空気ポンプ７１によって電気発生部１１および熱源部３５に空気を供給する構造からなるが，係る形態に限定されず，電気発生部１１および熱源部３５に各々連結設置される一対の空気ポンプによって空気を供給する構造からなることもできる。
【００３９】
また，空気供給源７０は，空気ポンプ７１を含むことに限定されず，通常の構造のファン（ｆａｎ）を含むこともできる。
【００４０】
次に，本発明の第１の実施形態に係る改質装置３０の構造を詳しく説明する。図３は，本発明の実施例形態に係る燃料電池システム用改質装置を示す斜視図であり，図４は，図３に示す改質装置の断面図である。
【００４１】
図３と図４とを参照すると，本発明の第１の実施形態に係る改質装置３０は，燃料と空気との酸化触媒反応によって熱エネルギーを発生させる熱源部３５と，この熱エネルギーを利用した改質反応によって燃料から水素を発生させる改質反応部３９とを含んで構成される。
【００４２】
改質装置３０は，互いに独立的な第１空間（Ａ）と第２空間（Ｂ）とを区画形成する二重の円筒管状の形態で構成され，改質反応部３９に対応する第１本体３１，および第１本体３１の内部に配置されて，熱源部３５に対応する第２本体３２を含む。
【００４３】
第１本体３１は，所定の断面積を有し，実質的に両側端部が閉鎖された円形のパイプ形態に構成される。また，第１本体３１は，通常の金属，または非金属の断熱素材からなることができる。
【００４４】
第２本体３２は，第１本体３１の断面積より相対的に小さい断面積を有し，実質的に両側端部が閉鎖された円形のパイプ形態に構成される。また，第２本体３２は，その外周面および第１本体３１の内周面が一定の間隔で離隔するように，第１本体３１の内部中心方向に配置される。
【００４５】
したがって，第１の実施形態に係る改質装置３０は，第２本体３２の内部に第１空間（Ａ）を形成し，第１本体３１と第２本体３２との間に第２空間（Ｂ）が形成される。
【００４６】
上記構成によって，改質装置３０は，第２本体３２の内部の第１空間（Ａ）に酸化触媒３４を充填形成し，この酸化触媒３４による燃料と空気との酸化反応によって熱エネルギーを発生させる熱源部３５と，第１本体３１と第２本体３２との間の第２空間（Ｂ）に改質触媒３７を充填形成し，この改質触媒３７による燃料の改質反応によって水素を発生させる改質反応部３９とを含むことができる。
【００４７】
第２本体３２の一側端部には，第１孔３２ａが形成され，他側端部には第２孔３２ｂが形成されている。ここで，第１孔３２ａは，後述するノズル部材６１を第２本体３２の内部の第１空間（Ａ）に引入れるためのものである。第２孔３２ｂは，酸化触媒３４による燃料と空気との酸化反応によって燃焼する燃焼ガスを排出させるためのものである。
【００４８】
上記ような熱源部３５において，酸化触媒３４は，燃料と空気とを酸化燃焼させて，改質反応部３９における改質反応に必要な温度範囲，約２００〜３００℃の熱源を発生させるためのものである。酸化触媒３４としては，アルミナ（Ａｌ２Ｏ３），シリカ（ＳｉＯ２），またはチタニア（ＴｉＯ２）からなるペレット（ｐｅｌｌｅｔ）形態の担体に，白金（Ｐｔ），ルテニウム（Ｒｕ）のような触媒物質を担持して形成される。
【００４９】
第１本体３１の一側端部には，第３孔３１ａが形成され，他側端部には第４孔３１ｂが形成されている。ここで，第３孔３１ａは，燃料タンク５１から供給される燃料を第１本体３１と第２本体３２との間の第２空間（Ｂ）に注入させるためのものである。また，第４孔３１ｂは，改質触媒３７による燃料の改質反応によって発生する水素を排出させるためのものである。
【００５０】
第３孔３１ａは，パイプライン（Ｐ１）を通じて燃料タンク５１と連結設置され，第４孔３１ｂは，パイプライン（Ｐ２）を通じてスタック１０の電気発生部１１と連結設置される。
【００５１】
上記ような改質反応部３９において，改質触媒３７は，熱源部３５で発生する熱源を吸熱して燃料の改質反応を促進させるためのものである。改質触媒３７としては，アルミナ（Ａｌ２Ｏ３），シリカ（ＳｉＯ２），またはチタニア（ＴｉＯ２）からなるペレット（ｐｅｌｌｅｔ）形態の担体に，銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ），白金（Ｐｔ）のような触媒物質を担持して形成される。
【００５２】
また，上記ように構成される改質装置３０には，熱源部３５の燃料と空気との局部的な酸化反応によって発生するホットスポット（ｈｏｔ−ｓｐｏｔ）現象を防止するノズル部材６１が提供される。ここで，ホットスポット（ｈｏｔ−ｓｐｏｔ）現象とは，空気が酸化触媒３４の全領域に均一に分散供給されずに酸化触媒３４の任意の領域に集中することによって，燃料と空気との局部的な酸化反応によって熱源部３５の任意の領域で熱エネルギーが集中的に発生する現象である。
【００５３】
第１の実施形態に係るノズル部材６１は，ホットスポット現象を防止するために，燃料と空気とを第２本体３２の第１空間（Ａ）に噴射し，この燃料と空気とが酸化触媒３４に均一に分散されるようにする機能を果たす。具体的には，ノズル部材６１は，第２本体３２の内部中心方向に配置され，一側端部は開放端として形成され，他側端部は閉鎖端として形成されているパイプ形態に構成される。
【００５４】
また，ノズル部材６１は，第２本体３２の第１孔３２ａを通じて引入れられて，第２本体３２の第１空間（Ａ）に位置し，閉鎖端が第１空間（Ａ）に位置するように設置される。また，ノズル部材６１の開放端は，燃料タンク５１と空気ポンプ７１とに連結設置される。
【００５５】
ノズル部材６１には，燃料と空気とを酸化触媒に分散させるためのノズルパターン６５が形成されており，このノズルパターン６５は，第２本体３２の第１空間（Ａ）内に位置するノズル部材６１の全領域に対応するようにノズル部材６１の本体６１ａに形成される，複数のノズル孔６５ａからなる。ここで，複数のノズル孔６５ａは，第２本体３２の第１空間（Ａ）内に位置するノズル部材６１の全領域に対して同一な大きさ，および一定の間隔に形成されてもよい。
【００５６】
一方，改質装置３０には，本発明の第１の実施形態に係るパス部材６２が提供される。パス部材６２は，熱源部３５で発生する熱エネルギーを改質反応部３９に均一に伝達する熱伝達ユニットとしての機能を果たす。
【００５７】
パス部材６２は，熱源部３５から排出される燃焼ガスの排出経路，つまり第１本体３１と第２本体３２との間の第２空間（Ｂ）を経由して外部に引出されるパスを形成するパイプ形態に構成される。
【００５８】
このようなパス部材６２は，一側端部が第２本体３２の第２孔３２ｂに連結され，他側端部は，第２空間（Ｂ）を経由して第１本体３１の一側端部を貫いて外部に引出される構造に形成される。このため，第１本体３１の一側端部には，パス部材６２の他側端部を外部に引出す第５孔６２ａが形成されている。
【００５９】
また，パス部材６２は，コイル形態で，第１本体３１の内周面に接触するように配置される。したがって，パス部材６２は，第１本体３１と第２本体３２との間の第２空間（Ｂ）に対して，熱源部３５を中心にこの熱源部３５の最外側に位置する改質触媒３７まで熱エネルギーを均一に伝達することができる。
【００６０】
次に，上記のように構成される本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システム１００の改質装置３０の作用を詳しく説明する。
【００６１】
燃料電池システム１００の作用時には，燃料ポンプ５３が稼動して，燃料タンク５１に保存された燃料がノズル部材６１に供給される。これと同時に，空気ポンプ７１が稼動して，空気がノズル部材６１に供給される。この時，燃料と空気とは，燃料ポンプ５３と空気ポンプ７１との同時稼動によって，ノズル部材６１に同時に供給される。また，燃料ポンプ５３と空気ポンプ７１との順次的稼動によって，ノズル部材６１に燃料と空気とを順次に供給してもよい。
【００６２】
この過程で，燃料と空気とは，第１の実施形態に係るノズル部材６１のノズルパターン６５を通じて第２本体３２の第１空間（Ａ）に噴射される。ノズルパターン６５のノズル孔６５ａを通じて酸化触媒３４に均一に分散されることにより，燃料と空気とは，酸化触媒３４と接触しながら，均一に酸化反応を起こすようになる。
【００６３】
熱源部３５では，酸化触媒３４を用いた燃料と空気との酸化反応によって，燃料と空気とが燃焼し，改質反応部３９の改質反応に必要な予め設定された温度範囲，例えば２００〜３００℃の熱エネルギーを発生させる。この時，燃料と空気とが，ノズル部材６１のノズルパターン６５を通じて第２本体３２の内部の酸化触媒３４に均一に分散供給されることによって，熱源部３５では，酸化触媒３４の全領域において，均一に酸化反応が起こる。したがって，第１の実施形態に係る改質装置３０では，熱源部３５の全領域でホットスポット（ｈｏｔ−ｓｐｏｔ）現象が発生しない。すなわち，第１の実施形態に係る改質装置３０は，熱源部３５全体の温度勾配を減少させて，均一な温度分布の熱エネルギーを改質反応部３９に供給することができる。
【００６４】
上記ような過程を経た後で，第２本体３２の内部で燃料と空気とが酸化燃焼することによって発生する比較的高い温度の燃焼ガスは，第２本体３２の第２孔３２ｂを通じて排出される。
【００６５】
第１の実施形態に係る改質装置３０における燃焼ガスは，パス部材６２が，第１本体３１の内周面に対してコイル形態のパスを構成し，第１本体３１を貫いて外部に引出されるので，このパス部材６２に沿って第１本体３１と第２本体３２との間の第２空間（Ｂ）を経由して改質装置３０の外部に排出される。したがって，パス部材６２は，燃焼ガスそのものの熱エネルギーによって所定の温度に加熱されて，熱エネルギーを放出するので，改質反応部３９の改質触媒３７に対して付加的に熱エネルギーを供給するようになる。特に，第１の実施形態に係る改質装置３０は，パス部材６２が，コイル形態で第１本体３１の内周面に接触するように配置されることによって，第１本体３１と第２本体３２との間の第２空間（Ｂ）に対して，熱源部３５を中心にこの熱源部３５の最外側に位置する改質触媒３７まで熱エネルギーを均一に伝達することができるようになる。したがって，改質反応部３９は，全領域で均一な温度分布を維持することができるようになる。
【００６６】
上記の状態で，燃料ポンプ５３の稼動によって燃料タンク５１に保存された燃料を，パイプライン（Ｐ１）を通じて第１本体３１と第２本体３２との間の第２空間（Ｂ）に供給する。すると，改質反応部３９では，上記過程を通じて熱源部３５で発生された熱エネルギーが吸熱され，この熱エネルギーを用いた燃料の改質反応によって，燃料から水素が発させる。
【００６７】
次に，発生された水素をパイプライン（Ｐ２）を通じてスタック１０の電気発生部１１に供給し，これと同時に，空気ポンプ７１の稼動によって，空気を電気発生部１１に供給する。すると，電気発生部１１では，水素と空気中に含まれている酸素との電気化学的な反応によって，予め設定された容量の電気エネルギーが発生される。
【００６８】
以上，本発明の第１の実施形態に係る改質装置３０の構造について説明したが，次に，改質装置の他の実施形態について説明する。図５は，本発明の第２の実施形態に係る燃料電池システムの改質装置の断面図である。
【００６９】
第２の実施形態に係る改質装置３０Ａは，第１の実施形態に係る改質装置３０と基本的に同一な構造を備えるが，第１の実施形態に係る改質装置３０とは異なり，ノズル部材７２のノズルパターン７３であるノズル孔７３ａの大きさが，その本体７１ａの部位別に異なる構造をとる。
【００７０】
図５を参照すると，ノズル部材７２は，第２本体７５の第１孔７５ａ側に位置するノズル孔７３ａの大きさをｄ１，第２本体７５の第２孔７５ｂ側に位置するノズル孔７３´ａの大きさをｄ２，第１孔７５ａ側と第２孔７５ｂ側との間の領域に位置するノズル孔７３´´ａの大きさをｄ３とする場合，ノズル孔７３ａと７３´ａと７３´´ａとの大きさがｄ１＞ｄ２＞ｄ３を満たすように形成される。ここで，改質装置３０Ａにおいて，第１孔７５ａ側の領域をａ，第２孔７５ｂ側の領域をｂ，そして，第１孔７５ａ側と第２孔７５ｂ側との間の領域をｃとする。
【００７１】
第２の実施形態に係る改質装置３０Ａにおいて上記ように，ノズル部材７２の全領域に対してノズル孔７３ａ，７３´ａ，７３´´ａの大きさを互いに異なるように形成する理由は，ａ領域，ｂ領域，ｃ領域の各領域において，それぞれ状態が異なるためである。具体的には，ａ領域では燃料と空気とが予熱されていない状態であるため，この部分で最も低い温度範囲の熱エネルギーを発生させ，また，ｂ領域では酸化触媒を経た燃料と空気との濃度が次第に小さくなるので，ａ領域より相対的に高い温度範囲の熱エネルギーを発生させ，そして，ｃ領域では，燃料と空気との予熱が極大化されて，燃料と空気との濃度が相対的に高いので，ｂ領域より相対的に高い温度範囲の熱エネルギーを発生させる。つまり，第２の実施形態に係る改質装置３０Ａは，熱源部７７のａ領域，ｂ領域，ｃ領域の各領域それぞれに供給される燃料と空気との量を調節して，熱源部７７のａ領域，ｂ領域，ｃ領域の各領域それぞれの熱エネルギーの温度分布を均一にすることができる。
【００７２】
また，本発明の実施形態に係る改質装置は，さらに他の実施形態をとることもできる。図６は，本発明の第３の実施形態に係る改質装置を示す断面図である。
【００７３】
図６を参照すると，第３の実施形態に係るノズル部材８１は，ノズルパターン８３であるノズル孔８３ａ，８３´ａ，８３´´ｂを，ノズル部材８１の各領域ごとに互いに異なる間隔をおいて形成されることもできる。
【００７４】
つまり，改質装置３０Ｂにおける領域を，図５に示す第２の実施形態に係る改質装置３０Ａのａ領域，ｂ領域，ｃ領域と同様の，ａ´領域，ｂ´領域，ｃ´領域とすると，ａ´領域に位置するノズル孔８３ａの間の間隔をｄ４，ｂ´領域に位置するノズル孔８３´ａの間の間隔をｄ５，ｃ´領域に位置するノズル孔８３´´ａの間の間隔をｄ６とする場合，第２の実施形態のような熱エネルギーの温度分布を満たすようにするために，ノズル孔８３ａ，８３´ａ，８３´´ａの間の間隔がｄ６＞ｄ５＞ｄ４を満たすようにする。
【００７５】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７６】
例えば，図３に示す改質装置３０は円筒形として示しているが，改質装置３０を直方体で形成すること，そして，パス部材６２を略コイル形態で形成することなどは，当業者が容易に変更し得る程度のことであり，本発明の等価範囲に属するものと理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システムを概略的に示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係るスタックを示す分解斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムの改質装置を示す斜視図である。
【図４】図３に示す改質装置の断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る改質装置を示す断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る改質装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１００    燃料電池システム
１０      スタック
１１      電気発生部
３０，３０Ａ，３０Ｂ  改質装置
３１      第１本体
３２，７５            第２本体
３４      酸化触媒
３５，７７            熱源部
３７      改質触媒
３９      改質反応部
５０      燃料供給源
５１      燃料タンク
５３      燃料ポンプ
６１，７２，８１      ノズル部材
６２      パス部材
７０      空気供給源
７１      空気ポンプ
【図１】
2006302899.tif 000003
【図２】
2006302899.tif 000004
【図３】
2006302899.tif 000005
【図４】
2006302899.tif 000006
【図５】
2006302899.tif 000007
【図６】
2006302899.tif 000008