(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
収納容器内に、原燃料を改質する改質器と、前記改質器にて改質された改質ガスと空気とを反応させて発電する固体酸化物形の燃料電池部と、その燃料電池部に隣接して配設されて前記燃料電池部での反応後に残存する改質ガスに酸化剤を混合させて燃焼させる燃焼部とが備えられ、前記燃焼部での燃焼により得られる熱を用いて前記改質器での改質を行う燃料電池装置であって、
前記燃料電池部は、セルを並列状態で複数並べて構成されており、改質ガスが通流する燃料通流部と空気が通流する空気通流部とを有し、
前記燃焼部は、前記燃料通流部を通流した改質ガスと前記空気通流部を通流した空気とを混合して燃焼させる燃焼空間として、前記セルにおける燃料通流方向の下流側端に隣接して備えられ、
前記燃料通流部は、改質ガスをその周囲が囲われた流路内を通流させ、前記セルにおける燃料通流方向の下流側端に配置された燃料噴出部から改質ガスを噴出するように構成され、
前記空気通流部は、空気を前記セルの並設方向で前記燃料通流部と前記燃料通流部との間に形成された空間を通流させるように構成され、
前記燃料電池部において並設された複数の前記セルの周囲を覆い、前記セルの並設方向に直交する方向での前記空気通流部の横側部を閉塞する覆い体を備え、
前記セルにおける燃料通流方向での前記覆い体の下流側端部は、前記セルの下流側端よりも上流側に間隔を隔てた位置に配置されている燃料電池装置。
【請求項２】
前記セルの前記空気通流部側には、空気側電極が備えられ、前記セルにおける燃料通流方向での前記空気側電極の下流側端部が、前記セルの下流側端よりも上流側に間隔を隔てた位置に配置され、前記セルにおける燃料通流方向での前記覆い体の下流側端部は、前記空気側電極の下流側端部を基準として配置されている請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項３】
前記覆い体は、断熱体にて構成されている請求項１又は２に記載の燃料電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、収納容器内に、原燃料を改質する改質器と、前記改質器にて改質された改質ガスと空気とを反応させて発電する固体酸化物形の燃料電池部と、その燃料電池部に隣接して配設されて前記燃料電池部での反応後に残存する改質ガスに酸化剤を混合させて燃焼させる燃焼部とが備えられ、前記燃焼部での燃焼により得られる熱を用いて前記改質器での改質を行う燃料電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のような燃料電池装置として、従来、燃料電池部が、改質ガスが供給されるアノードと空気が供給されるカソードとを有するセルを並列状態で複数並べて構成されているものがある（例えば、特許文献１、２参照。）。この特許文献１、２に記載の装置では、燃焼部が燃料電池部の上方に隣接する空間にて構成されており、その燃焼部では、アノードを通過した改質ガス（アノードオフガス）とカソードを通過した空気（カソードオフガス）とを混合して燃焼させている。
このように、特許文献１、２に記載の装置では、燃料電池部における反応にて消費し切れなかった改質ガス（アノードオフガス）を燃焼させて、その燃焼によって得られる熱を改質器での改質に用いている。そして、燃料電池部における反応にて消費し切れなかった改質ガス（アノードオフガス）を燃焼させる際の酸化剤には、カソードを通過した空気（カソードオフガス）を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２２５４５４号公報
【特許文献２】特開２０１０−６７５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の如く、従来の燃料電池装置では、原燃料を、燃料電池部にて発電に使用するだけでなく、燃焼部での燃焼にも使用している。そして、例えば、供給される原燃料の全体量に対して燃料電池部にて発電に使用する原燃料は、７０〜７５％（以下、この割合を燃料利用率と呼称する）としており、残りの２５〜３０％の原燃料を燃焼部での燃焼に使用している。
【０００５】
最近、電力需要の高まりもあり、発電効率を更に向上させるために、燃料利用率をより高くすることが求められている。しかしながら、原燃料の供給量を同じとして、燃料利用率をより高くする場合には、燃料電池部にて発電に使用される原燃料の量が増加するので、その増加に伴って燃焼部での燃焼に使用される原燃料の量が減少することになる。したがって、上記特許文献１、２に記載の燃料電池装置の如く、燃焼部にて改質ガス（アノードオフガス）を燃焼させる際の酸化剤として、カソードを通過した空気（カソードオフガス）を用いている場合には、燃焼部での燃焼において、その空気（カソードオフガス）の供給量が変化することなく、燃料ガス成分の絶対量が減少して発熱量の低下を招くとともに、燃料ガス成分の濃度減少による燃焼性の悪化を招くことになる。発熱量の低下によって、収納容器の断熱性能及び熱回収性能を高める必要性が生じ、コストアップ及び構成の複雑化を招くことになるばかりでなく、燃焼部での燃焼により十分な熱を得られなくなる可能性もある。また、燃焼性の悪化によっても、十分な熱を得られなくなる可能性があり、更に、排ガス中に多量の未燃成分が残存して、その未燃成分の除去等を行うための排ガス処理触媒への負担が増大するものとなる。
【０００６】
燃料電池装置において燃料利用率は、発電効率を決める重要なパラメータであるので、発電状態により定められることがほとんどである。それに対して、供給される空気の全体量に対して燃料電池部にて発電に使用する空気の割合である空気利用率は、補機動力に費やされたりするものの、流量の変化が発電効率に直接的に影響を与えるものではない。むしろある程度以上の酸素分圧濃度を維持したいことから、空気利用率は低く運転されることが多い。そのために、例えば、燃料利用率を７０％、空気利用率を３５％で運転した場合には、燃焼部での空気比が４．５となり、かなりの希薄燃焼となる。よって、燃焼部での燃焼が過度な希薄燃焼となってしまい、燃焼性の悪化を招くことになる。
【０００７】
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、供給される原燃料の全体量に対して燃料電池部にて発電に使用する原燃料の割合である燃料利用率をより高くしても、燃焼部での燃焼を安定して行い、発熱量の低下及び燃焼性の悪化を防止することができる燃料電池装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、本発明に係る燃料電池装置の特徴構成は、収納容器内に、原燃料を改質する改質器と、前記改質器にて改質された改質ガスと空気とを反応させて発電する固体酸化物形の燃料電池部と、その燃料電池部に隣接して配設されて前記燃料電池部での反応後に残存する改質ガスに酸化剤を混合させて燃焼させる燃焼部とが備えられ、前記燃焼部での燃焼により得られる熱を用いて前記改質器での改質を行う燃料電池装置において、
前記燃料電池部は、セルを並列状態で複数並べて構成されており、改質ガスが通流する燃料通流部と空気が通流する空気通流部とを有し、
前記燃焼部は、前記燃料通流部を通流した改質ガスと前記空気通流部を通流した空気とを混合して燃焼させる燃焼空間として、前記セルにおける燃料通流方向の下流側端に隣接して備えられ、
前記燃料通流部は、改質ガスをその周囲が囲われた流路内を通流させ、前記セルにおける燃料通流方向の下流側端に配置された燃料噴出部から改質ガスを噴出するように構成され、
前記空気通流部は、空気を前記セルの並設方向で前記燃料通流部と前記燃料通流部との間に形成された空間を通流させるように構成され、
前記燃料電池部において並設された複数の前記セルの周囲を覆い、前記セルの並設方向に直交する方向での前記空気通流部の横側部を閉塞する覆い体を備え、
前記セルにおける燃料通流方向での前記覆い体の下流側端部は、前記セルの下流側端よりも上流側に間隔を隔てた位置に配置されている点にある。
【０００９】
本特徴構成によれば、燃料電池部において並設された複数の前記セルの周囲を覆う覆い体を備えることで、セルの並設方向に直交する方向での空気通流部の横側部を閉塞することができる。これにより、空気通流部は、セルの並設方向では燃料通流部にて囲まれており、且つ、セルの並設方向に直交する方向では覆い体にて囲まれており、燃料通流部及び覆い体にて囲まれた空間にて空気を通流させることができる。
【００１０】
燃料通流部を通流した改質ガスを噴出する燃料噴出部は、セルにおける燃料通流方向の下流側端に配置されている。それに対して、空気通流部の横側部を覆う覆い体は、セルにおける燃料通流方向での下流側端部が、燃料噴出部よりも上流側に間隔を隔てた位置に配置されている。
【００１１】
これにより、空気通流部としては、セルの並設方向に直交する方向で、セルにおける燃料通流方向の下流側端との間に空隙が形成されることになる。よって、空気通流部では、通流する空気の全量が、セルにおける燃料通流方向の下流側端から噴出されるのではなく、上述の空隙から流出する空気も存在することになる。その結果、セルにおける燃料通流方向の下流側端から燃焼部に噴出される空気供給量を減少させることができ、燃焼部での燃焼が過度な希薄燃焼になることがなく、燃焼部での燃焼を安定して行うことができる。また、燃焼部に供給される空気量を減少させることができることから、燃料利用率を上昇させても、燃焼部での燃焼において、空気成分に対する燃料ガス成分を相対的に増加させて、燃焼部での燃焼を安定して行い、発熱量の低下及び燃焼性の悪化を防止することができる。ちなみに、空隙から流出した空気は、燃焼部での排ガスに合流させて排気することができる。
【００１２】
本発明に係る燃料電池装置の更なる特徴構成は、前記セルの前記空気通流部側には、空気側電極が備えられ、前記セルにおける燃料通流方向での前記空気側電極の下流側端部が、前記セルの下流側端よりも上流側に間隔を隔てた位置に配置され、前記セルにおける燃料通流方向での前記覆い体の下流側端部は、前記空気側電極の下流側端部を基準として配置されている点にある。
【００１３】
覆い体の下流側端部をセルの下流側端よりも上流側に間隔を隔てた位置に配置させるに当たり、そのセルの下流側端から離れた位置にするほど、セルにおける燃料通流方向で大きな空隙を空気通流部の横側部に形成させることができる。よって、覆い体の下流側端部をセルの下流側端から離れた位置にするほど、燃焼部への空気供給量を減少させることができる。しかしながら、覆い体の下流側端部から離す距離を過剰に大きくすると、セルの下流側端まで通流する空気量が減少して空気側電極に供給される空気量が減少することになり、発電のために利用される空気量の減少を招く可能性がある。
そこで、本特徴構成によれば、空気側電極の下流側端部を基準として、その空気側電極の下流側端部までは十分な空気が供給されるように、覆い体の下流側端部を配置することができる。これにより、発電に寄与する空気側電極には適切に空気を通流させることができながら、燃焼部への空気供給量を減少させることができる。
【００１４】
本発明に係る燃料電池装置の更なる特徴構成は、前記覆い体は、断熱体にて構成されている点にある。
【００１５】
本特徴構成によれば、燃料電池部において並設された複数のセルの周囲を断熱体にて覆うので、燃料電池部からの放熱を防止することができながら、空気通流部における空気の通流方向を規制する部材として断熱体を用いることができ、構成の簡素化及びコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】セルの並設方向視での燃料電池装置の概略断面図
【図２】燃料電池部の要部の斜視図
【図３】セルの並設方向視での燃料電池部の要部の断面図
【図４】実験結果を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１７】
この燃料電池装置１００は、図１に示すように、改質水Ｍ１を用いて原燃料Ｇ１を改質する改質器１と、改質器１にて改質された改質ガスＧ２と空気Ａとを反応させて発電する固体酸化物形の燃料電池部２（セルスタック）と、その燃料電池部２の上方側に隣接して配設されて燃料電池部２での反応後に残存する改質ガスＧ２に酸化剤を混合させて燃焼させる燃焼部３とを備えている。
【００１８】
この燃料電池装置１００は、改質器１や燃料電池部２等の機器に加えて、供給される改質水Ｍ１を用いて水蒸気を生成する蒸発器４を備えており、図外の脱硫器にて脱硫された原燃料Ｇ１と改質水Ｍ１とを混合させて蒸発器４に供給している。また、図示は省略するが、蒸発器４と改質器１とは連通接続されており、その連通接続により蒸発器４にて生成された水蒸気及び原燃料Ｇ１が改質器１に供給されている。改質器１は、蒸発器４にて生成された水蒸気を用いて、図外の脱硫器にて脱硫された原燃料Ｇ１を水蒸気改質するように構成されている。
【００１９】
燃料電池装置１００は、収納容器５を備えており、その収納容器５内に、蒸発器４、改質器１、燃料電池部２、燃焼部３が備えられている。燃料電池部２は、収納容器５の左右方向（図１中Ｘ方向）に間隔を隔てて一対配設されており、それら一対の燃料電池部２の夫々に対して上方側に隣接する空間が燃焼部３として構成されている。
【００２０】
燃料電池部２（セルスタック）は、図１及び図２に示すように、セル９を並列状態で複数並べて構成されており、改質ガスＧ２が下方側から上方側に通流する燃料通流部７と空気Ａが下方側から上方側に通流する空気通流部８とを有している。ここで、図２に示すように、セル９の並設方向をＹ方向とし、セル９の並設方向に直交する方向をＸ方向としており、収納容器５の左右方向とセル９の並設方向に直交する方向とは同一方向となっている。図１は、セル９の並設方向視での燃料電池装置１００の概略断面図を示している。
【００２１】
そして、燃料通流部７を改質ガスＧ２が通流することで燃料側電極（図示省略）に改質ガスＧ２が供給され、空気通流部８を空気Ａが通流することで空気側電極１０（図２参照）に空気Ａが供給され、燃料側電極と空気側電極１０との間にはイットリアをドープしたジルコニア等で構成される固体酸化物電解質（図示省略）が設けられている。
【００２２】
図２に示すように、燃料通流部７は、中空平板状に形成された筒状体にて構成されており、その周囲が囲われた流路内を通流させて燃料噴出部１１から改質ガスＧ２を噴出させるように構成されている。燃料噴出部１１は、セル９における燃料通流方向の下流側端に配置されており、セル９の並設方向に直交する方向（Ｘ方向）に間隔を隔てる状態で燃料通流部７の上端面部に形成された複数の噴出孔にて構成されている。
空気通流部８は、空気Ａをセル９の並設方向（Ｙ方向）で燃料通流部７と燃料通流部７との間（セル９とセル９との間）に形成された空間を通流させるように構成されている。空気通流部８は、その空気Ａの空気通流方向が燃料通流部７における燃料通流方向と同一方向になるように構成されている。そして、空気通流部８において、セル９における燃料通流方向の下流側端に相当する位置が、セル９の並設方向に直交する方向（Ｘ方向）の全長に亘って一連に形成された上方側開口１２にて構成されており、この上方側開口１２から空気通流部８を通流した空気Ａを噴出可能に構成されている。
【００２３】
上述の如く、燃料噴出部１１は、セル９の上端９ａ（セル９における燃料通流方向の下流側端）に配置されている。また、空気通流部８における上方側開口１２も、セル９の上端９ａ（セル９における燃料通流方向の下流側端）に配置されている。このようにして、燃料通流部７は、燃料噴出部１１からその上方側に改質ガスＧ２を噴出しており、空気通流部８は、上方側開口１２からその上方側に空気Ａを噴出している。
【００２４】
燃焼部３は、図１に示すように、複数のセル９の夫々における燃料噴出部１１から噴出される改質ガスＧ２と上方側開口１２から噴出される空気Ａとを混合して燃焼させる燃焼空間として、セル９の上端９ａ（セル９における燃料通流方向の下流側端）に隣接して備えられている。ここで、燃焼部３は、並設された複数のセル９の上端９ａと上方側に隣接する空間のみを燃焼空間としており、セル９の並設方向(Ｙ方向）及びセル９の並設方向と直交する方向（Ｘ方向）において、その燃焼空間に隣接する空間は燃焼空間ではなく、燃焼部３での排ガスＣを排ガス排気路１６に導くための空間として構成されている。
【００２５】
燃焼部３の上部に改質器１及び蒸発器４が配置されており、燃焼部３の燃焼により得られた熱が、改質器１での改質及び蒸発器４での水蒸気の生成に用いられているとともに、空気供給路６にて燃料電池部２に供給する空気Ａの予熱にも用いられている。ちなみに、燃料電池部２での反応によって発熱されるので、その熱も、改質器１での水蒸気改質、蒸発器４での水蒸気の生成及び燃料電池部２に供給する空気Ａの予熱に用いられている。
【００２６】
燃料電池部２には、改質器１から流体供給路１３を通して供給される改質ガスＧ２を受け入れるガスマニホールド１４が備えられている。複数のセル９は、ガスマニホールド１４の上方側に水平方向に並ぶように配置されている。そして、ガスマニホールド１４と複数のセル９における燃料通流部７の夫々とが連通接続されており、ガスマニホールド１４に供給された改質ガスＧ２が各燃料通流部７に対して下方側から供給される。これにより、燃料通流部７では、下方側から上方側に向けて改質ガスＧ２が通流するように構成されている。
【００２７】
燃料電池部２に空気Ａを供給するために、収納容器５内に空気Ａを通流させて空気流出口１５から燃料電池部２に空気Ａを供給する空気供給路６が備えられている。この空気供給路６は、第１空気流路部位６ａと第２空気流路部位６ｂと第３空気流路部位６ｃとから構成されており、第３空気流路部位６ｃの下端部位に空気流出口１５が備えられている。      
【００２８】
第１空気流路部位６ａは、収納容器５の左右方向の一端部（図１中Ｘ方向の右端部）にて収納容器５の外部から空気Ａを受け入れて収納容器５の上端部まで通流させたのち、その空気Ａを収納容器５の左右方向（図１中Ｘ方向）に沿ってその中央部に向けて通流させる。
第２空気流路部位６ｂは、収納容器５の左右方向の他端部（図１中Ｘ方向の左端部）にて収納容器５の外部から空気Ａを受け入れて収納容器５の上端部まで通流させたのち、その空気Ａを収納容器５の左右方向（図１中Ｘ方向）に沿ってその中央部に向けて通流させる。
第３空気流路部位６ｃは、収納容器５の左右方向の中央部において第１空気流路部位６ａの空気Ａと第２空気流路部位６ｂの空気Ａとを合流させて上方側から下方側に向けて通流させる。
【００２９】
このように、収納容器５内に備えられた第１〜第３空気流路部位６ａ〜６ｃを空気Ａが通流することで、燃焼部３での燃焼により得られる熱や燃料電池部２での反応によって発熱される熱によって、燃料電池部２に供給される空気Ａの予熱が行われている。そして、第３空気流路部位６ｃの空気流出口１５から収納容器５の左右方向に向けて噴出される空気Ａは、セル９の横側方から空気通流部８の夫々に流入しており、空気通流部８は、下方側から上方側に向けて空気Ａを通流させるように構成されている。
【００３０】
収納容器５には、燃焼部３での燃焼による排ガスＣを収納容器５の外部に排気させる排ガス排気路１６が備えられている。排ガス排気路１６は、第１排気流路部位１６ａと第２排気流路部位１６ｂと第３排気流路部位１６ｃとから構成されている。
【００３１】
第１排気流路部位１６ａは、収納容器５の左右方向の一端部（図１中Ｘ方向の右端部）において燃焼部３からの排ガスＣを受け入れている。第１排気流路部位１６ａは、その排ガスＣを収納容器５の下端部まで通流させたのち、その混合気を収納容器５の左右方向に沿ってその中央部に通流させている。
第２排気流路部位１６ｂも、第１排気流路部位１６ａと同様に、収納容器５の左右方向の他端部（図２中Ｘ方向の左端部）において排ガスＣを受けており、その排ガスＣを収納容器５の下端部まで通流させたのち、その混合気を収納容器５の左右方向に沿ってその中央部に通流させている。
第３排気流路部位１６ｃは、収納容器５の左右方向の中央部において第１排気流路部位１６ａの排ガスＣと第２排気流路部位１６ｂの排ガスＣとを合流させて、収納容器５の外部に排気させている。
【００３２】
上述の如く、図１及び図２に示すように、燃料電池部２は、複数のセル９を並設して構成されており、その燃料電池部２において並設された複数のセル９の周囲を覆う覆い体１７が備えられている。この覆い体１７は、図２に示すように、セル９の並設方向に直交する方向（Ｘ方向）での空気通流部８の横側部を閉塞するように備えられている。これにより、空気通流部８は、セル９の並設方向（Ｙ方向）では燃料通流部７と燃料通流部７との間（セル９とセル９との間）に形成された空間で、且つ、セル９の並設方向に直交する方向（Ｘ方向）では覆い体１７と覆い体１７との間に形成された空間にて構成されている。
【００３３】
覆い体１７は、断熱体（例えば、アルミナ・シリカ製の耐熱ボード）にて構成されており、並設された複数のセル９の周囲を全周に亘って一連に覆うように構成されている。つまり、セル９の並設方向（Ｙ方向）及びセル９の並設方向に直交する方向（Ｘ方向）の夫々において、セル９の横側部と収納容器５においてそのセル９の横側部と対向する部位（第３空気流路部位６ｃを形成する部位、第１、第２排ガス排気路１６ａ、１６ｂを形成する部位）との間の空間が覆い体１７にて充填されている。
【００３４】
そして、覆い体１７の下端部１７ａ（セル９における燃料通流方向の上流側端部）は、図１に示すように、空気供給路６の空気流出口１５よりも上方側に配置されている。これにより、空気流出口１５から噴出された空気Ａが、燃料通流部７及び覆い体１７にて囲まれた空気通流部８の下方側部位に流入し、その空気通流部８を下方側から上方側に向けて通流している。
【００３５】
また、覆い体１７の上端部１７ｂ（セル９における燃料通流方向の下流側端部）は、平面状に形成されており、図２及び図３に示すように、セル９の上端９ａ（セル９における燃料通流方向の下流側端）から間隔を隔てた位置に配置されている。この実施形態では、例えば、セル９の上端９ａから第１設定距離Ｋ１（Ｋ１＞０）だけ下方側に離れた位置に、覆い体１７の上端部１７ｂを配置させている。また、燃料噴出部１１は、セル９における燃料通流方向の下流側端に配置されているので、この例では、覆い体１７の上端部１７ｂは、燃料噴出部１１からも下方側に第１設定距離Ｋ１だけ間隔を隔てた位置に配置されている。
【００３６】
このように、覆い体１７の上端部１７ｂを、セル９の上端９ａよりも下方側に間隔を隔てた位置とすることで、セル９の並設方向（Ｙ方向）では、セル９の上端９ａまで燃料通流部７にて閉塞されているが、セル９の並設方向に直交する方向（Ｘ方向）では、セル９の上端９ａまで覆い体１７にて閉塞されていない。これにより、覆い体１７の上端部１７ｂの上方側に開放空間１８が形成されており、空気通流部８を通流した空気の一部Ａ１が、セル９の上端９ａまで導かれることなく、開放空間１８を通して上方側に通流するのを許容している。よって、空気通流部８を通流した空気の一部Ａは、セル９の上端９ａに形成された上方側開口１２から上方側に噴出し、残りの一部Ａ１は、開放空間１８を通して上方側に噴出している。
【００３７】
このようにして、空気通流部８を通流する空気Ａの全量を、セル９の上端９ａまで導くのではなく、その一部Ａだけセル９の上端９ａに形成された上方側開口１２から噴出させて、残りの一部Ａ１を開放空間１８を通して燃焼部３の横側方に供給できる。この燃焼部３の横側方の空間は、上述の如く、燃焼部３での排ガスＣを排ガス排気路１６に導くための空間であるので、残りの一部Ａ１を、開放空間１８を介して、燃焼部３での排ガスＣに合流させることができる。したがって、燃焼部３に供給される空気量を減少させることができ、燃焼部３での燃焼が過度な希薄燃焼になることがなく、燃焼部３での燃焼を安定して行うことができる。また、燃焼部３に供給される空気量を減少させることができることから、燃料利用率を上昇させても、燃焼部３での燃焼において、空気成分に対する燃料ガス成分を相対的に増加させて、燃焼部３での燃焼を安定して行うことができる。
【００３８】
上述の如く、覆い体１７の上端部１７ｂをセル９の上端９ａから下方側に間隔を隔てた位置に配置するに当たり、図３に示すように、セル９の空気通流部８側に設けられる空気側電極１０の上端部１０ａ（空気通流部８における空気通流方向での下流側端部）を基準として、覆い体１７の上端部１７ｂを配置させるようにしている。
【００３９】
セル９の空気通流部８側に設けられる空気側電極１０は、その耐久性等を考慮して、空気側電極１０の上端部１０ａ（空気通流部８における空気通流方向での空気側電極１０の下流側端部）が、セル９の上端９ａよりも下方側（セル９における燃料通流方向の上流側）に第２設定距離Ｋ２（Ｋ２＞０）だけ間隔を隔てた位置に配置されている。そこで、この空気側電極１０の上端部１０ａを基準として設定範囲Ｓを設定しており、その設定範囲Ｓ内に覆い体１７の上端部１７ｂを配置させるようにしている。この実施形態では、例えば、図３に示すように、セル９の上端９ａと空気側電極１０の上端部１０ａとの間に覆い体１７の上端部１７ｂを配置させている。ここで、設定範囲Ｓについては、その空気側電極１０の上端部１０ａまでは十分な空気Ａが供給されるように設定されている。その設定範囲Ｓは、例えば、セル９における燃料通流方向において、空気側電極１０の上端部１０ａからセル９の上端９ａまでの間の範囲、或いは、空気側電極１０の上端部１０ａよりも下方側に第３設定距離Ｋ３（例えば、セル９の上端９ａと空気側電極１０の上端部１０ａとの間の距離の１／２）だけ間隔を隔てた位置からセル９の上端９ａまでの間の範囲に設定することができる。
【００４０】
ここで、覆い体１７の上端部１７ｂをセル９の上端９ａから下方側に間隔を隔てた位置に配置することで、供給される原燃料の全体量に対して燃料電池部２にて発電に使用する原燃料の割合、すなわち燃料利用率を上昇させると、燃焼部３での燃焼性がどのように変化するかについて、模擬燃焼試験装置を用いて評価する模擬試験を行った。
【００４１】
この模擬試験では、燃焼部３での温度を計測することで、燃焼部３での燃焼が安定しているか否かを確認しており、図４中の棒グラフで示した領域が、燃焼部３での温度に基づいて、燃焼部３での燃焼が安定していると判別できる領域としている。
また、比較のために、覆い体１７の上端部１７ｂをセル９の上端９ａと同一位置としたものを比較例として用いている。
【００４２】
図４に示すように、模擬試験では、本実施形態の方が、比較例よりも、燃焼部３での燃料が安定していると判断できる領域における燃料利用率（相当Ｕｆ）をより上昇させることができることが確認できた。これにより、覆い体１７の上端部１７ｂをセル９の上端９ａよりも下方側に間隔を隔てた位置に配置することで、燃料利用率をより高くしても、燃焼部３での燃焼を安定させることができることが分かった。
【００４３】
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、燃料電池部２では、下方側から上方側に向けて改質ガスＧ２及び空気Ａを通流させるようにしているが、改質ガスＧ２及び空気Ａを通流させる方向は上下方向に沿うものに限らず、例えば、燃料電池部２の横幅方向に沿うようにすることもでき、適宜変更が可能である。
【００４４】
（２）上記実施形態では、覆い体１７を断熱体にて構成しているが、その他の部材を用いることもできる。
【００４５】
（３）上記実施形態において、セル９としては、燃料通流部及び空気通流部を備えた各種の形状や構成のセルが適応可能であり、その形状や構成については上記実施形態のものに限られない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、収納容器内に、原燃料を改質する改質器と、前記改質器にて改質された改質ガスと空気とを反応させて発電する固体酸化物形の燃料電池部と、その燃料電池部に隣接して配設されて前記燃料電池部での反応後に残存する改質ガスに酸化剤を混合させて燃焼させる燃焼部とが備えられ、前記燃焼部での燃焼により得られる熱を用いて前記改質器での改質を行い、供給される原燃料の全体量に対して燃料電池部にて発電に使用する原燃料の割合である燃料利用率をより高くしても、燃焼部での燃焼を安定して行い、発熱量の低下及び燃焼性の悪化を防止することができる各種の燃料電池装置に適応可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１          改質器
２          燃料電池部
３          燃焼部
５          収納容器
７          燃料通流部
８          空気通流部
９          セル
１０        空気側電極
１１        燃料噴出部
１７        覆い体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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