(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
改質ガスと酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、
前記燃料電池から導出されるアノードオフガスを燃焼させる燃焼部と、
前記燃焼部によって加熱され、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成する蒸発部と、
前記燃焼部によって加熱され、前記水蒸気と改質用原料とから前記改質ガスを生成する改質部と、
前記改質水を貯える貯水器と、
前記貯水器から前記改質水を汲み上げ前記蒸発部に向けて吐出する改質水ポンプと、
を備えた燃料電池システムであって、
前記蒸発部と前記改質部とを互いに連通して内包し、底部を加熱されるハウジングと、
前記蒸発部の上流側を画成するように前記ハウジング内に設けられ、多数の孔が貫設された多孔板と、
前記改質部と前記多孔板との間に設けられた粒状体層と、
前記改質水ポンプから吐出された前記改質水が前記多孔板を伝って前記ハウジングの前記底部に向けて移動するように、後端が前記改質水ポンプの吐出口に接続され先端が前記多孔板に近接した状態で対向して開口された改質水供給管と、を備え、
前記多孔板には、前記改質水供給管の先端が侵入する凹部が形成されている燃料電池システム。
【請求項２】
前記改質水供給管は、先端が前記多孔板と所定距離離間した状態で対向して開口された請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記改質用原料は、前記蒸発部に前記多孔板の上流側で供給される請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記改質用原料を前記蒸発部に供給する改質用原料供給管は、前記改質水供給管の外周を覆う状態で前記ハウジングに固定され前記蒸発部に開口する請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記ハウジングは、Ｕ字状に形成され、一端に前記改質水供給管および前記改質用原料供給管が接続され、他端に前記改質ガスを送出する改質ガス送出管が接続される請求項４に記載の燃料電池システム。
【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する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、改質ガスと酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、燃料電池から導出されるアノードオフガスを燃焼させる燃焼部と、燃焼部によって加熱され、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成する蒸発部と、燃焼部によって加熱され、水蒸気と改質用原料とから前記改質ガスを生成する改質部と、を備える。蒸発部は、加熱された底部に向けて改質水供給管の先端からの改質水が滴下する範囲にセラミックボール等の複数の粒状体が配置されている。改質水供給管から滴下した改質水は、粒状体に接触し、その表面を伝って広がることで、表面積が大きくなり蒸発しやすくなるため、突沸が抑制されて、改質用原料を安定的に蒸発部へ供給できる。更に、粒状体が、改質水供給管及び改質用原料を蒸発部に供給する改質用原料供給管の少なくとも一方の内部へ侵入することによる目詰まりを防止するために、改質水供給管及び改質用原料供給管の少なくとも一方の先端が網状部材に覆われている。（例えば、特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２１６２８３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この様な構成即ち複数の粒状体が充填された粒状体層に改質水供給管の先端を配置した構成では、改質水供給管が加熱された粒状体と直接に接触又は網状部材を介して接触するため、改質水供給管は、加熱された粒状体からの熱伝導により、改質水供給管の内部で改質水の突沸が生じることとなる。この様に突沸が発生すると、急激に多量の水蒸気が発生して、圧力が急激に上昇するため、蒸発部に改質用原料ガスの必要量が流入できなくなり、燃料電池の作動が不安定となる。
【０００５】
そこで、本発明は、粒状体を充填した粒状体層と、改質水供給管の先端とは区画して、改質水供給管の先端から滴下された改質水の水滴の突沸及び改質水供給管の内部における改質水の突沸を抑制できる燃料電池システム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】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に係る燃料電池システムは、改質ガスと酸化剤ガスとにより発電する燃料電池と、前記燃料電池から導出されるアノードオフガスを燃焼させる燃焼部と、前記燃焼部によって加熱され、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成する蒸発部と、前記燃焼部によって加熱され、前記水蒸気と改質用原料とから前記改質ガスを生成する改質部と、前記改質水を貯える貯水器と、前記貯水器から前記改質水を汲み上げ前記蒸発部に向けて吐出する改質水ポンプと、を備えた燃料電池システムであって、前記蒸発部と前記改質部とを互いに連通して内包し、底部を加熱されるハウジングと、前記蒸発部の上流側を画成するように前記ハウジング内に設けられ、多数の孔が貫設された多孔板と、前記改質部と前記多孔板との間に設けられた粒状体層と、前記改質水ポンプから吐出された前記改質水が前記多孔板を伝って前記ハウジングの前記底部に向けて移動するように、後端が前記改質水ポンプの吐出口に接続され先端が前記多孔板に近接した状態で対向して開口された改質水供給管と、を備え、前記多孔板には、前記改質水供給管の先端が侵入する凹部が形成されていることを要旨とする。
【０００７】
これによれば、粒状体層と改質水供給管の先端とは、多孔板にて区画され、改質水供給管の先端から滴下された改質水の水滴が多孔板を伝わりながらハウジングの加熱された底部に向けて移動するので、改質水供給管の先端から滴下された改質水の水滴は受熱面積を増やしながら加熱されることにより、蒸発し易くなるため、滴下された改質水の水滴の突沸を抑制できる。改質水供給管の先端は、粒状体層及び加熱された多孔板とは接触しないため、粒状体層及び加熱された多孔板からの熱伝導を受けないことにより、改質水供給管の内部における改質水の突沸を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態における燃料電池システムの概要図である。
【図２】図１に示す蒸発部及び改質部を示す斜視図である。
【図３】図１に示す蒸発部及び改質部の側断面及びその近傍を一部切り欠いて示す図である。
【図４】図３に示す蒸発部の変形例を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明による燃料電池システムの一実施形態について説明する。図１に示すように、燃料電池システムは、発電ユニット１０および貯湯槽２１を備えている。発電ユニット１０は、筐体１０ａ、筐体１０ａの内部には燃料電池モジュール１１、熱交換器１２、インバータ装置１３、貯水器１４、および制御装置１５を備えている。
【００１０】
燃料電池モジュール１１は、後述するように燃料電池３４を少なくとも含んで構成されるものである。燃料電池モジュール１１は、改質用原料、改質水および酸化剤ガスとして空気であるカソードエアが供給されている。改質用原料としては天然ガス、ＬＰガスなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料がある。本実施形態においては天然ガスにて説明する。具体的には、燃料電池モジュール１１は、一端が供給源Ｇｓ例えば都市ガス（天然ガス）のガス供給管に接続されて改質用原料が供給される改質用原料供給管１１ａの他端が接続されている。改質用原料供給管１１ａは、原料ポンプ１１ａ１が設けられている。さらに、燃料電池モジュール１１は、一端が貯水器１４に接続されて改質水が供給される改質水供給管１１ｂの他端が接続されている。改質水供給管１１ｂは、改質水ポンプ１１ｂ２が設けられている。さらに、燃料電池モジュール１１は、一端がカソードエアブロワ１１ｃ１に接続されてカソードエアが供給されるカソードエア供給管１１ｃの他端が接続されている。
【００１１】
熱交換器１２は、燃料電池モジュール１１から排気される燃焼排ガスが供給されるとともに貯湯槽２１からの貯湯水が供給され、燃焼排ガスと貯湯水とが熱交換する熱交換器である。具体的には、貯湯槽２１は、貯湯水を貯湯するものであり、貯湯水が循環する（図にて矢印の方向に循環する）貯湯水循環ライン２２が接続されている。貯湯水循環ライン２２上には、貯湯槽２１の下端から上端に向かって順番に貯湯水循環ポンプ２２ａ、ラジエータ２２ｂおよび熱交換器１２が配設されている。熱交換器１２は、燃料電池モジュール１１からの排気管１１ｄが接続（貫設）されている。熱交換器１２は、貯水器１４に接続されている凝縮水供給管１２ａが接続されている。
【００１２】
熱交換器１２において、燃料電池モジュール１１からの燃焼排ガスは、排気管１１ｄを通って熱交換器１２内に導入され、貯湯水との間で熱交換が行われ凝縮されるとともに冷却される。凝縮後の燃焼排ガスは、排気管１１ｄを通り、そして、後述するように燃焼排ガス用排気口１０ｅから筐体１０ａの外部へ排出される。また、凝縮された凝縮水は、熱交換器１２から凝縮水供給管１２ａを通って貯水器１４に供給される。なお、貯水器１４は、凝縮水をイオン交換樹脂によって純水化するようになっている。
【００１３】
燃料電池システムは、熱交換器１２にて生じた凝縮水が供給された貯水器１４から溢れ出た水は、オーバーフローライン１４ａを介して水受け部材１４ｂにて受け止められ、排水管１４ｃから、筐体１０ａの外部に排水される。
【００１４】
排気管１１ｄは、熱交換器１２の下流側で分岐して水受け部材１４ｂに連通するドレン管路１２ｂが設けられている。
【００１５】
上述した熱交換器１２、貯湯槽２１および貯湯水循環ライン２２から、排熱回収システム２０が構成されている。排熱回収システム２０は、燃料電池モジュール１１の排熱を貯湯水に回収して蓄える。
【００１６】
インバータ装置１３は、燃料電池３４から出力される直流電圧を入力し所定の交流電圧に変換して、交流の系統電源１６ａおよび外部電力負荷１６ｃ（例えば電化製品）に接続されている電源ライン１６ｂに出力する。また、インバータ装置１３は、系統電源１６ａからの交流電圧を電源ライン１６ｂを介して入力し所定の直流電圧に変換して補機（各ポンプ、ブロワなど）や制御装置１５に出力する。なお、制御装置１５は、補機を駆動して燃料電池システムの運転を制御する。
【００１７】
燃料電池モジュール１１は、ケーシング３１、蒸発部３２、改質部３３および燃料電池３４を備えている。ケーシング３１は、断熱性材料で箱状に形成されている。蒸発部３２は、後述する燃焼ガスにより加熱されて、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに、供給された改質用原料を予熱するものである。蒸発部３２は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用原料を混合して改質部３３に供給するものである。
【００１８】
蒸発部３２には、一端（下端）が貯水器１４に接続された改質水供給管１１ｂの他端が接続されている。また、蒸発部３２には、一端が供給源Ｇｓに接続された改質用原料供給管１１ａが接続されている。
【００１９】
改質部３３は、後述する燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部３２から供給された混合ガス（改質用原料、水蒸気）から改質ガスを生成して改質ガス送出管３８から導出するものである。
【００２０】
燃料電池３４は、燃料極、空気極（酸化剤極）、および両極の間に介装された電解質からなる複数のセル３４ａが積層されて構成されている。本実施形態の燃料電池は、固体酸化物形燃料電池であり、電解質として固体酸化物の一種である酸化ジルコニウムを使用している。燃料電池３４の燃料極には、燃料として水素、一酸化炭素、メタンガスなどが供給される。動作温度は４００〜１０００℃程度である。なお、４００℃以下でも定格以下の発電量の発電は、可能である。また、６００℃で発電開始を許可している。水素だけではなく天然ガスや石炭ガスなども直接燃料として用いることが可能である。この場合、改質部３３は省略することができる。
【００２１】
セル３４ａの燃料極側には、燃料である改質ガスが流通する燃料流路３４ｂが形成されている。セル３４ａの空気極側には、酸化剤ガスである空気（カソードエア）が流通する空気流路３４ｃが形成されている。
【００２２】
燃料電池３４は、マニホールド３５上に設けられている。マニホールド３５には、改質部３３からの改質ガスが改質ガス送出管３８を介して供給される。燃料流路３４ｂは、その下端（一端）がマニホールド３５の燃料導出口に接続されており、その燃料導出口から導出される改質ガスが下端から導入され上端から導出されるようになっている。カソードエアブロワ１１ｃ１によって送出されたカソードエアは、カソードエア供給管１１ｃを介して供給され、空気流路３４ｃの下端から導入され上端から導出されるようになっている。
【００２３】
カソードエアブロワ１１ｃ１は、電気モータ１１ｃ２により駆動されるもので、電気モータ１１ｃ２の駆動デューティは、制御装置１５にて演算される。カソードエア供給管１１ｃのカソードエアブロワ１１ｃ１の下流側に設けられた流量センサ１１ｃ３は、カソードエアブロワ１１ｃ１が吐出するカソードエア流量を検出する。流量センサ１１ｃ３は、その検出結果を制御装置１５に送信するようになっている。
【００２４】
燃焼部３６は、燃料電池３４と蒸発部３２および改質部３３との間に設けられている。燃焼部３６は、燃料電池３４からのアノードオフガス（燃料オフガス）が燃料電池３４からのカソードオフガス（酸化剤オフガス）により燃焼されて、燃焼ガス（火炎３７）にて蒸発部３２及び改質部３３を加熱する。
【００２５】
燃焼部３６には、アノードオフガスを着火させるための一対の着火ヒータ３６ａ１，３６ａ２が設けられている。燃焼部３６で生じた燃焼排ガスは、燃料電池モジュール１１から排気管１１ｄ通って熱交換器１２に至る。
【００２６】
筐体１０ａには、外気を吸い込むための吸気口１０ｃ、筐体１０ａ内の空気を外部に排出するための換気用排気口１０ｄ、および熱交換器１２からの燃焼排ガスを外部に排出するための燃焼排ガス用排気口１０ｅが形成されている。吸気口１０ｃには、逆止弁５４が設けられている。逆止弁５４は、外部から筐体１０ａ内への空気の流れは許容するが、逆方向の流れを規制するものである。
【００２７】
換気用排気口１０ｄには、換気ファン５５が設けられている。換気ファン５５は筐体１０ａ内の空気（換気排気）を外部に送出するものである。
【００２８】
次に、図１に示した蒸発部３２及び改質部３３の構成を図２に基づいて説明する。図２に示す如く、蒸発部３２及び改質部３３が、互いに連通して、略Ｕ字状のハウジング３９の長手方向に沿って順次配され、ハウジング３９に内包される。ハウジング３９の一端側には、改質用原料供給管１１ａと改質水供給管１１ｂが設けられる。ハウジング３９の他端側に改質ガス送出管３８が設けられる。
【００２９】
図３に示す如く、ハウジング３９の底部３９ａは、前述の燃焼部３６におけるアノードオフガスの燃焼より発生する燃焼ガス（火炎３７）にて加熱される。従って、蒸発部３２及び改質部３３は火炎３７にて加熱される。
【００３０】
図３に示す如く、蒸発部３２の上流側３２ｂを画成するように、多数の孔３２ａ１が貫設された多孔板３２ａが、ハウジング３９の底部３９ａに立設されてハウジング３９内に設けられる。改質部３３と多孔板３２ａとの間に、複数の粒状体３２ｄが充填された粒状体層３２ｃが設けられる。粒状体３２ｄは、セラミック例えばアルミナ製の球体で構成される。多孔板３２ａは、金属、例えば、ステンレス鋼で形成され、粒状体３２ｄの粒径よりも小さい径の孔３２ａ１が複数形成されたパンチングメタルである。粒状体層３２ｃと改質水供給管１１ｂの先端１１ｂ１とは、多孔板３２ａにて区画される。
【００３１】
図３に示す如く、改質水供給管１１ｂの先端１１ｂ１は、多孔板３２ａから所定距離Ｌ離間して配されている。所定距離Ｌは、改質水供給管１１ｂの先端１１ｂ１からの改質水の水滴がハウジング３９の底部３９ａに直接に滴下することを避けることができ、また、改質水供給管１１ｂが多孔板３２ａから熱伝導を避けることができる程度の距離である。所定距離Ｌは、具体的には０．１〜１０ミリメートル、殊に１ミリメートル〜３ミリメートルである。但しこれに限定されるものではなく、適宜変更可能である。
【００３２】
改質用原料を蒸発部３２に供給する改質用原料供給管１１ａは、図３に示す如く、改質水供給管１１ｂの外周を覆う状態でハウジング３９に固定され蒸発部３２に開口する。改質用原料は、蒸発部３２に多孔板３２ａの上流側３２ｂで供給される。
【００３３】
蒸発部３２は、前述の如くハウジング３９の底部３９ａが加熱されることにより、ハウジング３９及び底部３９ａに立設された多孔板３２ａの温度が高くなっている。改質水供給管１１ｂの先端１１ｂ１から蒸発部３２の上流側３２ｂに供給される改質水は、間欠的に滴下する水滴である。改質水供給管１１ｂの先端１１ｂ１は、前述の如く多孔板３２ａから所定距離Ｌ離間して構成であるため、改質水供給管１１ｂの先端１１ｂ１から供給される改質水は、直接にハウジング３９の底部３９ａに滴下することなく、多孔板３２ａに滴下される。
【００３４】
改質水供給管１１ｂの先端１１ｂ１から多孔板３２ａに滴下された改質水の水滴は、多孔板３２ａの表面に接触する。そして、改質水が多孔板３２ａの表面にて加熱されることにより、改質水の水滴の一部が蒸発するため、水蒸気が生成される。さらに、蒸発していない一部の改質水の水滴は、多孔板３２ａを伝いながら、より高温側であるハウジング３９の底部３９ａへ向けて移動する。この移動により、蒸発していない一部の改質水の水滴は、夫々が繋がって水の流れと変化して、受熱面積を増やしながら加熱されることにより、蒸発し易くなるもので、ハウジング３９の底部３９ａに辿り着くまでには、蒸発して、水蒸気がさらに生成される。この様にして、改質水供給管１１ｂの先端１１ｂ１から蒸発部３２に供給される改質水の突沸が抑制される。
【００３５】
なお、改質水供給管１１ｂの先端１１ｂ１から供給された改質水が多孔板３２ａの孔３２ａ１を貫通して粒状体層３２ｃに到達しても、加熱された粒状体３２ｄの表面に接触する。改質水が粒状体３２ｄの表面にて加熱されることにより、改質水の水滴の一部が蒸発するため、水蒸気が生成される。さらに、蒸発していない一部の改質水の水滴は、粒状体３２ｄの表面を伝い、受熱面積を増やしながら加熱されることにより、蒸発し易くなるもので、ハウジング３９の底部３９ａに辿り着くまでには、蒸発して、水蒸気がさらに生成される。
【００３６】
次に、改質水供給管１１ｂの先端１１ｂ１と多孔板３２ａとの距離Ｌを水平方向に、夫々１ミリメートル、３ミリメートル、１５ミリメート及び３０ミリメートルとして、改質水供給管１１ｂの先端１１ｂ１から改質水の水滴を滴下した場合、蒸発部３２の上流側３２ｂにおける圧力Ｐの測定結果を以下に示す。
【００３７】
距離Ｌが１ミリメートルの場合、圧力Ｐの測定結果は、微変するタイミングも見受けられるが概ね変動なしであった。従って、距離Ｌが１ミリメートルの場合、改質水の突沸が抑制されていると判断される。
【００３８】
又、距離Ｌが３ミリメートルの場合、圧力Ｐの測定結果は前述の距離Ｌが１ミリメートルの場合と同様に微変するタイミングも見受けられるが概ね変動なしであった。従って、距離Ｌが３ミリメートルの場合と同様に改質水の突沸が抑制されていると判断される。
【００３９】
なお、距離Ｌを１５ミリメートルとした場合、圧力Ｐの測定結果は、前述の距離Ｌが１ミリメートルの場合に比較して、略１０倍の圧力変動を改質水の水滴が滴下したタイミングに応じて繰り返した。従って、距離Ｌを１５ミリメートルとした場合は、改質水の突沸が抑制されていないと判断される。
【００４０】
さらに、距離Ｌを３０ミリメートルとした場合、圧力Ｐの測定結果は、前述の距離Ｌを１ミリメートルとした場合に比較して、略５０倍の圧力変動を改質水の水滴が滴下したタイミングに応じて繰り返した。従って、距離Ｌが３０ミリメートルとした場合、前述の距離Ｌを１５ミリメートルとした場合と同様に改質水の突沸を抑制されていないと判断される。
【００４１】
以上の距離Ｌと圧力Ｐとの測定結果に基づき、改質水供給管１１ｂの先端１１ｂ１と多孔板３２ａとの距離Ｌを１ミリメートル乃至３ミリメートルは、改質水供給管１１ｂの先端１１ｂ１から滴下された水滴が、ハウジング３９の底部３９ａへ直接に滴下することなく多孔板３２ａを伝わりながらハウジング３９の底部３９ａに向けて移動できるとともに改質水供給管１１ｂは多孔板３２ａから熱伝導を避け得るものと判断される。これにより、改質水供給管１１ｂから滴下された水滴の突沸及び改質水供給管の１１ｂ内部における改質水の突沸を抑制できる。
【００４２】
前述の如く、改質用原料供給管１１ａは、図３に示す如く、改質水供給管１１ｂの外周を覆う状態でハウジング３９に固定され蒸発部３２に開口するので、底部３９ａが加熱されたハウジング３９と改質水供給管１１ｂとの間には、改質用原料供給管１１ａが介在するため、改質水供給管１１ｂは、改質用原料により、ハウジング３９と接触せず、ハウジング３９からの熱伝導を避けることができ、改質水供給管１１ｂ内における改質水の突沸を抑制できる。
【００４３】
また、蒸発部３２は、改質用原料供給管１１ａを介して供給された改質用原料を予熱するものである。そして、蒸発部３２は、改質水を蒸発させて生成された水蒸気（改質用水蒸気）と予熱された改質用原料を粒状体３２ｄが充填された粒状体層３２ｃにて混合して例えばパンチングメタル等に形成した仕切板３９ｂの貫通孔３９ｂ１を介して改質部３３へ導出するものである。
【００４４】
改質部３３は、水蒸気（改質用水蒸気）と改質用原料とから改質ガスを生成するものである。改質部３３は、触媒３３ａを備え，触媒３３ａは、例えば、ＲｕまたはＮｉ系の触媒であり、ハウジング３９内に充填されている。ここで、改質部３３は、前述の燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部３２から供給された混合ガス（改質用原料、改質用水蒸気）から改質ガスを生成する。具体的には、混合ガスが触媒３３ａによって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素ガスが生成されている（いわゆる水蒸気改質反応）。これと同時に、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素と水蒸気が反応して、水素ガスと二酸化炭素とに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が生じている。これら生成された改質ガス（アノードガス）は改質ガス送出管３８を介して燃料電池装置３４に導出されるようになっている。アノードガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の天然ガス（メタンガス）、改質に使用されなかった改質水（水蒸気）を含んでいる。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応であり、一酸化炭素シフト反応は発熱反応である。この改質部３３における一酸化炭素シフト反応にて発生する熱によっても、蒸発部３２の多孔板３２ａが加熱されている。
【００４５】
次に、蒸発部３２の変形例を図４に基づいて説明する。本変形例は図３に示した蒸発部３２の多孔板３２ａとは、凹部３２ａ２を設けた点のみが相違する。凹部３２ａ２は、改質水供給管１１ｂの先端１１ｂ１に対向して多孔板３２ａに設けられる。改質水供給管１１ｂの先端１１ｂ１が、凹部３２ａ２にて囲繞されることにより、改質水が改質水供給管１１ｂの先端１１ｂ１からハウジング３９の底部３９ａに直接に滴下するのを防止できる。凹部３２ａ２を設けることにより、改質水供給管１１ｂの先端１１ｂ１から多孔板３２ａに向けての改質水の供給が容易となる。
【００４６】
また、上述した実施形態において、ハウジング３９は、蒸発部３２と改質部３３とを内包し、蒸発部３２と改質部３３とを仕切板３９ｂを介して連通させているが、これに代えて、蒸発部３２と改質部３３を夫々別のハウジング内に設けて、両ハウジング内をパイプで連通するようにすることも可能である。
【００４７】
また、上述した実施形態において、蒸発部３２と改質部３３とは略Ｕ字状に配置されているが、これに代えて、蒸発部３２と改質部３３とを直線状に配置することも可能である。
【００４８】
上述のように、本実施形態に係る燃料電池システムによれば、改質ガスと酸化剤ガスとにより発電する燃料電池３４と、燃料電池３４から導出されるアノードオフガスを燃焼させる燃焼部３６と、燃焼部３６によって加熱され、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成する蒸発部３２と、燃焼部３６によって加熱され、水蒸気と改質用原料とから改質ガスを生成する改質部３３と、改質水を貯える貯水器１４と、貯水器１４から改質水を汲み上げ蒸発部３３に向けて吐出する改質水ポンプ１１ｂ２と、を備えた燃料電池システムであって、蒸発部３２と改質部３３とを互いに連通して内包し、底部３９ａを加熱されるハウジング３９と、蒸発部３２の上流側３２ｂを画成するようにハウジング３９内に設けられ、多数の孔３２ａ１が貫設された多孔板３２ａと、改質部３３と多孔板３２ａとの間に設けられた粒状体層３２ｃと、改質水ポンプ１１ｂ２から吐出された改質水が多孔板３２ａを伝ってハウジング３９の底部３９ａに向けて移動するように、後端が改質水ポンプ１１ｂ２の吐出口に接続され先端１１ｂ１が多孔板３２ａに近接した状態で対向して開口された改質水供給管１１ｂと、を備えたので、粒状体層３２ｃと改質水供給管１１ｂの先端１１ｂ１とは、多孔板３２ａにて区画され、改質水供給管１１ｂの先端１１ｂ１から滴下された改質水の水滴が多孔板３２を伝わりながらハウジング３９の加熱された底部３９ａに向けて移動するので、改質水供給管１１ｂの先端１１ｂ１から滴下された改質水の水滴は受熱面積を増やしながら加熱されることにより、蒸発し易くなるため、滴下された改質水の水滴の突沸を抑制できる。改質水供給管１１ｂ１の先端は、粒状体層３２ｃ及び加熱された多孔板３２ａとは接触しないため、粒状体層３２ｃ及び加熱された多孔板３２ａからの熱伝導を受けないことにより、改質水供給管１１ｂの内部における改質水の突沸を抑制できる。
【００４９】
上述のように、本実施形態に係る燃料電池システムによれば、改質水供給管１１ｂは、先端１１ｂ１が多孔板３２ａと所定距離離間した状態で対向して開口されるので、改質水供給管１１ｂの先端１１ｂ１から滴下された水滴が、ハウジング３９の底部３９ａへ直接に滴下することなく多孔板３２ａを伝わりながらハウジング３９の底部３９ａに向けて移動できるとともに改質水供給管１１ｂは多孔板３２ａから熱伝導を避け得る。これにより、改質水供給管１１ｂから滴下された水滴の突沸及び改質水供給管の１１ｂ内部における改質水の突沸を抑制できる。
【００５０】
上述のように、本実施形態に係る燃料電池システムによれば、改質用原料は、蒸発部３２に多孔板３２ａの上流側３２ｂで供給されるので、改質用原料により、蒸発部３２の上流側３２ａで生じた水蒸気を粒状体層３２ｃ及び改質部３３へ向けての送出が容易となる。
【００５１】
上述のように、本実施形態に係る燃料電池システムによれば、改質用原料を蒸発部３２に供給する改質用原料供給管１１ａは、改質水供給管１１ｂの外周を覆う状態でハウジング３９に固定され蒸発部３２に開口するので、改質水供給管１１ｂは改質用原料供給管１１ａの改質用原料により、加熱されたハウジング３９から熱伝導を避け得ることができ、改質水供給管の１１ｂの内部における改質水の突沸を抑制できる。
【００５２】
上述のように、本実施形態に係る燃料電池システムによれば、ハウジング３９は、Ｕ字状に形成され、一端に前記改質水供給管１１ｂおよび改質用原料供給管１１ａが接続され、他端に改質ガスを送出する改質ガス送出管３８が接続されるので、改質ガス送出管３８と蒸発部３２の改質水供給管１１ｂと改質用原料供給管１１ａとを同じ面側から設けることができるようになり、配管箇所の集約ができる。
【００５３】
上述のように、本実施形態に係る燃料電池システムによれば、多孔板３２ａには、改質水供給管１１ｂの先端１１ｂ１が侵入する凹部３２ａ２が形成されているので、改質水供給管１１ｂの先端１１ｂ１が凹部３２ａ２にて囲繞されることにより、改質水が改質水供給管１１ｂの先端１１ｂ１からハウジング３９の底部３９ａ直接に滴下するのを防止できる。凹部３２ａ２を設けることにより、改質水供給管１１ｂの先端１１ｂ１から多孔板３２ａに向けての改質水の供給が容易となる。
【００５４】
なお、複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合せることが可能であることは、明らかである。
【符号の説明】
【００５５】
１１ａ…改質用原料供給管、１１ｂ…改質水供給管、１１ｂ１…改質水供給管の先端、３２…蒸発部、３２ａ…多孔体、３２ａ１…多孔体の孔、３２ａ２…多孔体の凹部、３２ｂ…蒸発部の上流側、３２ｃ…粒状体層、３２ｄ…粒状体、３３…改質部、３４…燃料電池、３６…燃焼部、３８…改質ガス送出管、３９…ハウジング、３９ａ…ハウジングの底部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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