(57)【要約】触媒作用により、燃料ガスを用いて改質ガスを生成する燃料改質器２０である。燃焼室２４に配置された燃焼ノズル３０と、排気管１５と、ガス流通空隙２５と、外側改質部４３と、燃料ガス導入管１０と、改質ガス導出管１１とを備える。燃焼室２４に柱状突出部４０が設けられている。
2014156013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒作用により、燃料ガスを用いて改質ガスを生成する燃料改質器であって、
第１端と第２端との間を筒状に延びる燃焼室を内部に有する本体部と、
前記燃焼室の第１端側に配置され、燃焼ガスの噴射によって火炎を生じる燃焼ノズルと、
第２端側に配置され、当該燃焼室で生じる排気ガスを排出する排気管と、
前記燃焼室の内部と隔絶された状態で当該燃焼室の外殻に沿って設けられたガス流通空隙と、
前記ガス流通空隙に改質触媒を充填して形成された外側改質部と、
前記外側改質部の上流側に位置し、前記ガス流通空隙に燃料ガスを導入する燃料ガス導入管と、
前記外側改質部の下流側に位置し、前記ガス流通空隙から改質ガスを導出する改質ガス導出管と、
を備え、
前記燃焼室の内部にあって、当該燃焼室と隔絶された内部空間を有するとともに前記燃料ガス導入管と前記ガス流通空隙とに連通するように、前記外側改質部と空隙を隔てて設けられ、第２端側から前記燃焼ノズルに向かって突出する柱状突出部が設けられている燃料改質器。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料改質器において、
前記柱状突出部の内部空間に改質触媒を充填することにより、柱状改質部が形成されている燃料改質器。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の燃料改質器において、
前記燃料ガス導入管が、前記柱状突出部の内部空間に差し込まれ、燃料ガスを流出させる先端部が、改質触媒に覆われた状態で前記柱状突出部の突出部分に配置されている燃料改質器。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載の燃料改質器において、
前記柱状突出部の突端と、前記燃焼ノズルの先端とが、燃焼空間を隔てて対向している燃料改質器。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料改質器において、
前記燃焼ノズルから前記柱状突出部の突端方向に向かう火炎を規制する規制部と、
前記燃焼ノズルから該周囲方向に向けて前記燃焼ガスを噴射するための開口部と、
を備える燃料改質器。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一つに記載の燃料改質器において、
前記外側改質部と前記柱状突出部との間の空隙に、熱伝導性を有する伝熱部材が、通気可能な状態で嵌め込まれている燃料改質器。
【請求項７】
請求項１に記載の燃料改質器において、
先端部から水が流出する導水管を更に備え、
前記導水管の先端部を前記柱状突出部の内部空間に差し込むことにより、水蒸気を発生する蒸発部が形成され、前記燃料ガス導入管が第２端側で前記ガス流通空隙に接続されている燃料改質器。
【請求項８】
燃料電池であって、
請求項１〜請求項７のいずれか一つに記載の燃料改質器を備え、
発電セルを有し、
前記発電セルに、前記燃料改質器で生成されるガスが供給される燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に燃料電池に用いられる燃料改質器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に、燃料電池の一例を示す。この燃料電池１０１は、固体酸化物形燃料電池であり、都市ガス等の燃料ガス、水及び空気を用いて発電する。燃料電池１０１には、蒸発器１０２や空気予熱器１０３、燃料改質器１０４、バーナー１０５、発電セル１０６などが備えられている。【０００３】
蒸発器１０２は、水を加熱して水蒸気を発生させる。発生した水蒸気は、脱硫等の処理が行われた燃料ガスと混合され、燃料改質器１０４に送られる。燃料ガスと水蒸気との混合ガスは、燃料改質器１０４において水素を主とする高温の改質ガスに改質され、発電セル１０６に供給される。【０００４】
空気は、空気予熱器１０３において加熱された後、発電セル１０６に供給される。定常運転時には、高温の改質ガス及び空気の供給により、発電セル１０６は、７００℃〜９００℃の範囲内にある所定の運転温度域に保持される。【０００５】
発電セル１０６は、化学反応によって起電力を生じる複数の単セルで構成されている。例えば、平板型であれば、薄板状の単セルを多数積層したセル積層体が備えられている。セル積層体では、高温の運転温度の下で、改質ガスが各単セルのアノード側を通過し、空気が各単セルのカソード側を通過する間に、各単セルで化学反応が生じて起電力が発生する。その起電力を各単セルから取り出すことによって発電が行われる。【０００６】
発電セル１０６から排出される変質した高温の改質ガス及び空気は、バーナー１０５に送られる。バーナー１０５では、これら改質ガスと空気とが混合されて燃焼し、それによって燃料改質器１０４を加熱する。バーナー１０５で生じる排ガスは、空気予熱器１０３に送られ、熱交換によって空気を加熱した後、排出される。【０００７】
燃料改質器の具体的な構成は、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されている。【０００８】
特許文献１には、改質触媒が、燃料改質器の中央部分に配置されている燃料改質器が開示されている。【０００９】
詳しくは、燃料改質器の内部に縦長な燃焼ガス流路が設けられていて、その燃焼ガス流路の中心部に、下向きに突出した反応管が設置されている。反応管の下方には、火炎を生じる燃焼器が設置されていて、反応管の突端部分は、燃焼器と対向している。【００１０】
燃焼ガス流路の周囲は、空気が流れる空気流路となっており、改質触媒は、反応管の内部にのみ配置されている。反応管は２重管構造であり、改質触媒は、反応管の外周部分にのみ配置され、反応管の突端部分には配置されていない。【００１１】
特許文献２には、改質触媒が、燃料改質器の周囲に配置されている燃料改質器が開示されている。【００１２】
詳しくは、バーナーを収容した中空円筒状の燃焼筒が、燃料改質器の中央に設置されていて、その周囲に円筒状の改質触媒層が配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特許第２５２８８３６号公報
【特許文献２】特開２００４−２９９９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
燃料改質器では、改質触媒を機能させるために高温にする必要がある。更に、効率よく改質を行うためには、高温下で、水蒸気を含む燃料ガスを改質触媒に十分に接触させる必要がある。【００１５】
それに対し、特許文献１や特許文献２の燃料改質器は、いずれも構造が複雑であるうえ、改質が効率的とはいえず、改良の余地がある。【００１６】
例えば、特許文献１の燃料改質器の場合、改質触媒は反応管の周囲だけであるため、改質触媒の量が少なくて燃料ガスとの十分な接触が得られないうえに、燃焼器の熱も改質触媒に伝わり難い。【００１７】
その点、特許文献２の燃料改質器は、特許文献１の燃料改質器に比べて改質触媒の量が多いため、より効率的に改質できるが、バーナーの熱が改質触媒に間接的にしか伝わらない。【００１８】
そこで本発明の主たる目的は、簡素な構造でもって効率的に改質できる燃料改質器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
開示する燃料改質器は、触媒作用により、燃料ガスを用いて改質ガスを生成する燃料改質器である。第１端と第２端との間を筒状に延びる燃焼室を内部に有する本体部と、前記燃焼室の第１端側に配置され、燃焼ガスの噴射によって火炎を生じる燃焼ノズルと、第２端側に配置され、当該燃焼室で生じる排気ガスを排出する排気管と、前記燃焼室の内部と隔絶された状態で当該燃焼室の外殻に沿って設けられたガス流通空隙と、前記ガス流通空隙に改質触媒を充填して形成された外側改質部と、前記外側改質部の上流側に位置し、前記ガス流通空隙に燃料ガスを導入する燃料ガス導入管と、前記外側改質部の下流側に位置し、前記ガス流通空隙から改質ガスを導出する改質ガス導出管と、を備える。【００２０】
そして、前記燃焼室の内部にあって、当該燃焼室と隔絶された内部空間を有するとともに前記燃料ガス導入管と前記ガス流通空隙とに連通するように、柱状突出部が、前記外側改質部と空隙を隔てて設けられいる。【００２１】
この燃料改質器によれば、燃焼ノズルで生じた火炎は成長して第２端側に向かいながら燃焼室の中央部に集中する。そのため、燃焼ノズルから第２端側に位置する外側改質部の部分は、燃焼熱が伝わり難く、加熱が非効率になり易い傾向がある。【００２２】
それに対し、柱状突出部を設けたことで、高温の排ガス流は、柱状突出部の突端に衝突し、外側改質部に沿って円筒状に拡がる空隙に流入する。従って、排ガス流の燃焼熱を、外側改質部に効率よく伝えることができる。【００２３】
具体的には、前記柱状突出部の内部空間に改質触媒を充填することにより、柱状改質部が形成されている。前記燃料ガス導入管が、前記柱状突出部の内部空間に差し込まれ、燃料ガスを流出させる先端部が、改質触媒に覆われた状態で前記柱状突出部の突出部分に配置されている。【００２４】
この場合、燃料ガスは、高温の排ガス流が衝突する柱状突出部の突端部分で柱状改質部に流出するため、燃料ガスの導入直後が最も改質され易くなっている。従って、効率的に改質できる。【００２５】
しかも、柱状突出部の突端部分は、燃焼熱が効率よく改質触媒に吸熱されるため、隔壁部の過度な加熱を抑制することができる。従って、耐熱性も向上する。【００２６】
燃料ガスは、柱状改質部及び外側改質部の双方を通過しながら改質されるため、効率よく改質ガスを生成することができる。【００２７】
より具体的には、前記柱状突出部の突端と、前記燃焼ノズルの先端とが、燃焼空間を隔てて対向している。【００２８】
従って、火炎を十二分に成長させることができ、効率よく燃焼させることができる。【００２９】
また、前記燃焼ノズルから前記柱状突出部の突端方向に向かう火炎を規制する規制部と、前記燃焼ノズルから該周囲方向に向けて前記燃焼ガスを噴射するための開口部と、を備える。【００３０】
そうすれば、燃焼ノズルの周囲に向かって火炎が生じるので、外側改質部を効率的に加熱できる。【００３１】
前記外側改質部と前記柱状突出部との間の空隙に、熱伝導性を有する伝熱部材が、通気可能な状態で嵌め込まれているようにするとよい。【００３２】
そうすれば、空隙を通過する間に排ガス流の燃焼熱は、伝熱部材を介して外側改質部と柱状突出部の内部の柱状改質部とに伝わるため、よりいっそう効率よく改質できる。【００３３】
また、開示の燃料改質器には、蒸発器を組み込むことができる。【００３４】
具体的には、先端部から水が流出する導水管を更に備え、前記導水管の先端部を前記柱状突出部の内部空間に差し込むことにより、水蒸気を発生する蒸発部が形成され、前記燃料ガス導入管が第２端側で前記ガス流通空隙に接続されている。【００３５】
この燃料改質器によれば、蒸発器を別途設ける必要がなくなる。従って、よりいっそう構造の簡素化が図れる。【００３６】
これら燃料改質器を備えた燃料電池によれば、燃焼熱の利用効率の向上が図れる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の燃料改質器によれば、簡素な構造でありながら、多量の改質触媒に燃焼熱をバランスよく供給することができるので、効率よく改質ガスを生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】一般的な燃料電池の構成を示す概略図である。
【図２】本実施形態の燃料電池の構成を示す概略図である。
【図３】本実施形態の燃料改質器を示す概略斜視図である。
【図４】本実施形態の燃料改質器の概略断面図である。
【図５】図４におけるＸ−Ｘ線から見た概略断面図である。
【図６】変形例の燃料電池の構成を示す概略図である。
【図７】変形例の燃料改質器の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。
【００４０】
（燃料電池）
図２に、本実施形態の燃料電池１の構成を示す。この燃料電池１は、平板型の固体酸化物形燃料電池１である。燃料改質器２０を除けば、燃料電池１の基本的な構成は、上述した燃料電池１０１と大差は無い。
【００４１】
すなわち、この燃料電池１には、蒸発器２や空気予熱器３、燃料改質器２０、セルスタック４などが備えられていて、都市ガス等の燃料ガス、水及び空気を用い、セルスタック４から起電力を取り出して発電する。
【００４２】
蒸発器２は、水を加熱して水蒸気を発生させる。発生した水蒸気は、脱硫等の処理が行われた燃料ガスに混合され、燃料ガス導入管１０を通じて燃料改質器２０に送られる。従って、本実施形態で燃料改質器２０に導入される燃料ガスは、水蒸気を含む。
【００４３】
燃料改質器２０には、高温下で機能する改質触媒が備えられていて、その触媒作用により、燃料ガスは、水素を主とする高温の改質ガスに改質される。生成された改質ガスは、改質ガス導出管１１を通じてセルスタック４へ送られる。
【００４４】
空気予熱器３は、外気を加熱して高温の空気（加熱空気）を発生させる。発生した加熱空気は、空気導入管１２を通じてセルスタック４に導入される。セルスタック４で変質した高温の改質ガス（アノード流出ガス（アノードオフガス）、燃焼ガスの一例）は、アノード側排出管１３を通じて燃料改質器２０に送られる。セルスタック４で変質した高温の空気（カソード流出ガス（カソードオフガス））は、カソード側排出管１４を通じて燃料改質器２０に送られる。
【００４５】
アノード流出ガスには余剰の水素が含まれるため、アノード流出ガスがカソード流出ガスと混合されると発火し、燃焼する。燃料改質器２０で生じる排気ガスは、排気管１５を通じて空気予熱器３に送られ、空気を加熱した後、排出される。
【００４６】
（燃料改質器）
この燃料電池１では、バーナーと改質器とが燃料改質器２０に一体に組み込まれ、構造が簡素化されていて、効率的な改質が行えるように工夫されている。
【００４７】
図３に、燃料改質器２０の要部の外観を示す。燃料改質器２０は、外観が縦長な円柱状の本体部２１を有している。燃料ガス導入管１０は、本体部２１の上端面の略中央に接続されている。排気管１５は、本体部２１の上端面の周辺部分に接続されている。
【００４８】
改質ガス導出管１１、アノード側排出管１３及びカソード側排出管１４は、本体部２１の下側の側面に互いに離れて接続されている。燃料改質器２０は、耐熱性素材で構成されている。
【００４９】
図４に、燃料改質器２０の内部を示す。本体部２１は、概略、熱伝導性の内筒体２２と、内筒体２２よりもひとまわり大きな外筒体２３と、で構成された２重構造になっている。内筒体２２の内側に、下端２４ａ（第１端）と上端２４ｂ（第２端）との間を、中心軸Ｊに沿って円筒状に延びる燃焼室２４が形成されている。
【００５０】
燃焼室２４の内部には、燃焼ノズル３０や柱状突出部４０、伝熱部材５０などが配置されている。なお、ドットは改質触媒を、メッシュは伝熱部材５０を表している。
【００５１】
外筒体２３は、円筒状の外側側壁部２３ａと、外側側壁部２３ａの上端を塞ぐ外側上端壁部２３ｂと、外側側壁部２３ａの下端を塞ぐ外側下端壁部２３ｃとを有し、本体部２１の外殻を構成している。内筒体２２は、円筒状の内側側壁部２２ａと、内側側壁部２２ａの上端を塞ぐ内側上端壁部２２ｂと、内側側壁部２２ａの下端を塞ぐ内側下端壁部２２ｃとを有し、燃焼室２４の外殻を構成している。
【００５２】
内側側壁部２２ａは、外側側壁部２３ａよりも径が小さく形成されていて、内側側壁部２２ａ及び外側側壁部２３ａは、中心軸Ｊを中心にして同心円状に内外に配置されている。従って、内側側壁部２２ａと外側側壁部２３ａとの間には、円筒状の空隙（筒状空隙２５ａ）が形成されている。
【００５３】
また、内側側壁部２２ａは、外側側壁部２３ａよりも軸方向に短く形成されていて、外側上端壁部２３ｂと内側上端壁部２２ｂとの間、及び、外側下端壁部２３ｃと内側下端壁部２２ｃとの間にも空隙が形成されている（上部空隙２５ｂ及び下部空隙２５ｃ）。
【００５４】
筒状空隙２５ａ、上部空隙２５ｂ及び下部空隙２５ｃは互いに連通し、燃焼室２４の外殻に沿ったガス流通空隙２５を構成している。
【００５５】
燃焼室２４の周囲に位置する筒状空隙２５ａには、改質触媒が充填されており、円筒形状を有する外側改質部４３が形成されている。
【００５６】
排気管１５は、ガス流通空隙２５の上部空隙２５ｂを貫通して燃焼室２４の内部に突出している。排気管１５の先端は、燃焼室２４の上端の隅に開口している。
【００５７】
改質ガス導出管１１は、外筒体２３の下部に接続され、下部空隙２５ｃに連通している。燃料ガス導入管１０は、外筒体２３の上部に接続され、改質ガス導出管１１と外側改質部４３を隔てた位置において、ガス流通空隙２５に連通するように接続されている（詳細は後述）。
【００５８】
アノード側排出管１３は、ガス流通空隙２５の筒状空隙２５ａを貫通して燃焼室２４の内部に突出し、燃焼ノズル３０に接続されている。燃焼ノズル３０は、燃焼室２４の中心部位の下端側に配置されて上向きに延びている。アノード側排出管１３は、その燃焼ノズル３０の下端部に接続されている。
【００５９】
燃焼ノズル３０は、円管形状を有している。燃焼ノズル３０の先端部分３０ａは塞がれていて、燃焼ノズル３０の側面部分に複数の噴射孔３１が放射状に形成されている。従って、高温のアノード流出ガスは、アノード側排出管１３を通じて燃焼ノズル３０に送り込まれ、各噴射孔３１から、燃焼ノズル３０の周囲に向けて放射状に噴射される。
【００６０】
なお、火炎の全てが柱状突出部４０に向かわなければよいため、燃焼ノズル３０の先端部分３０ａには、多少の孔があってもよい。すなわち、燃焼ノズル３０から柱状突出部４０に向かわないようにする規制部（ここでは塞がれた燃焼ノズル３０の先端部分３０ａが該当）と、燃焼ノズル３０からその周囲に向けて燃焼ガスを噴射する開口部（ここでは噴射孔３１が該当）とがあればよい。
【００６１】
従って、例えば、燃焼ノズル３０自体にそのような機能がない場合には、燃焼ノズル３０に対して規制部及び開口部を構成する部材を、燃焼室２４に配置してもよい。
【００６２】
カソード側排出管１４は、ガス流通空隙２５の筒状空隙２５ａを貫通して燃焼室２４の内部に突出している。カソード側排出管１４の先端は、燃焼ノズル３０の下端部の近傍に開口している。従って、高温のカソード流出ガスは、カソード側排出管１４を通じて燃焼室２４の下端部に送り込まれ、燃焼室２４を上昇する。
【００６３】
それにより、カソード流出ガスと噴射されたアノード流出ガスとが合流して着火し、燃焼ノズル３０の周囲に、外側改質部４３に向かう火炎が生じる。それにより、外側改質部４３の下部を効率的に加熱できる。
【００６４】
カソード流出ガス及びアノード流出ガスの上昇により、火炎は、成長しながら上昇し、燃焼室２４の中央部に集中する。そのため、燃焼ノズル３０の上方は、成長した火炎が集まって高温になる。それに対し、その周辺部である、外側改質部４３の中間からその上の部分は、燃焼熱が伝わり難く、加熱が非効率になり易い傾向がある。そこで、この燃料改質器２０では、柱状突出部４０を設けて、燃焼熱を外側改質部４３の中間からその上の部分に伝わり易くしている。
【００６５】
具体的には、燃焼室２４の上部に、内側側壁部２２ａで区画された外側改質部４３と円筒状の空隙を隔てて同心状に柱状突出部４０が設けられている。柱状突出部４０は、上端側から燃焼ノズル３０に向かって下向きに突出し、その円板状の突端面は、燃焼ノズル３０の先端と燃焼空間４１を隔てて対向している。
【００６６】
燃焼ノズル３０の上方に燃焼空間４１が確保されているため、火炎を十二分に成長させことができる。そして、燃焼空間４１で高温になって上昇する排ガス流は、柱状突出部４０の突端面に衝突し、外側改質部４３の中間からその上の部分に沿って円筒状に拡がる空隙（排ガス流路４２）に流入する。
【００６７】
従って、排ガス流の燃焼熱を、外側改質部４３の中間からその上の部分に効率よく伝えることができる。
【００６８】
更に、この燃料改質器２０では、より効率的に改質が行えるように、柱状突出部４０に柱状改質部４６が設けられている。
【００６９】
具体的には、柱状突出部４０は、柱状突出部４０の外殻を構成する有底円筒状の隔壁部４４を有している。隔壁部４４は、熱伝導性の素材からなり、内側上端壁部２２ｂの内面に一体に取り付けられていて、隔壁部４４の上部の開口は内側上端壁部２２ｂで塞がれている。隔壁部４４の内側に面する内側上端壁部２２ｂの周辺部には、通気開口４５が開口している（図５参照）。隔壁部４４の内部は、この通気開口４５を介して上部空隙２５ｂと連通している。
【００７０】
上部空隙２５ｂにおける柱状突出部４０と外側改質部４３との境界部分には、金属メッシュや不織布などの流出防止部材が配置されている。それにより、柱状突出部４０の内部に充填された改質触媒が、ガスの流動によって筒状改質部４３の側に向かわないようにしている。
【００７１】
隔壁部４４の内部には、改質触媒が隈無く充填されている。それにより、隔壁部４４の内部に円柱形状の柱状改質部４６が形成されている。
【００７２】
燃料ガス導入管１０は、上部空隙２５ｂを貫通して柱状突出部４０の内部に延び、柱状改質部４６に差し込まれている。燃料ガス導入管１０の先端に設けられている、燃料ガスの流出する導入口１０ａは、改質触媒に覆われた状態で柱状突出部４０の突端部分に配置され、下向きに開口している。
【００７３】
燃料ガス導入管１０を通じて燃料改質器２０に導入される燃料ガスは、導入口１０ａから柱状改質部４６に放出される。導入口１０ａは、高温の排ガス流が衝突する柱状突出部４０の突端部分にあり、改質触媒に埋まった状態で下向きに開口しているため、燃焼熱が最も伝わり易く、燃料ガスの導入直後が最も改質され易くなっている。従って、効率的に改質できる。
【００７４】
しかも、柱状突出部４０の突端部分は、燃焼熱が効率よく改質触媒に吸熱されるため、隔壁部４４の過度な加熱を抑制することができる。従って、耐熱性も向上する。
【００７５】
燃料ガスは、改質ガスに改質されながら柱状改質部４６の内部を上昇し、通気開口４５から上部空隙２５ｂに入り込む。部分的に改質された燃料ガスは、上部空隙２５ｂで均質化された後、筒状空隙２５ａに入り込み、外側改質部４３で更に改質されながら下部空隙２５ｃに向かって流れる。
【００７６】
そうして、全体的に燃料ガスが改質されて生成された改質ガスは、下部空隙２５ｃを経て改質ガス導出管１１から導出される。
【００７７】
従って、燃料ガスは、効率的に燃焼熱が伝わるように構成された柱状改質部４６及び外側改質部４３の双方を通過するため、効率よく改質ガスを生成することができる。
【００７８】
この燃料改質器２０では、更に効率的に改質できるように伝熱部材５０が配置されている。
【００７９】
図４及び図５に示すように、伝熱部材５０は、熱伝導性に優れた素材からなり、外側改質部４３と柱状突出部４０との間の排ガス流路４２に、通気可能な状態で嵌め込まれている。
【００８０】
詳しくは、伝熱部材５０は、周方向につづら折りされた円筒状の部材であり、内側側壁部２２ａを介して、外側改質部４３と柱状突出部４０との双方と接するように、排ガス流路４２に嵌め込まれている。従って、空隙を通過する間に排ガス流の燃焼熱は、伝熱部材５０を介して外側改質部４３と柱状突出部４０の内部の柱状改質部４６とに伝わるため、よりいっそう効率よく改質できる。
【００８１】
更に、柱状突出部４０の突端部分は、伝熱部材５０から突出し、排ガス流路４２の下側が伝熱部材５０から露出するように配置されている。
【００８２】
ここでいう突出とは、柱状突出部４０の突端近傍の外周部分と燃焼室２４の内壁との間に、伝熱部材５０が嵌め込まれていない空間が形成されるように、伝熱部材５０の端面（下端２４ａ側）から柱状突出部４０の突端部分が露出して、下端２４ａに向かって突出している。
【００８３】
従って、柱状突出部４０の突端部分に衝突した排ガス流を円滑に排ガス流路４２に導くことができ、柱状改質部４６、外側改質部４３及び伝熱部材５０の全周にわたってバランスよく燃焼熱を伝えることができる。また、柱状突出部４０で排ガス流の燃焼熱が奪われるため、伝熱部材５０に過度な燃焼熱が加わるのを防ぐことができ、伝熱部材５０の劣化を抑制することができる。
【００８４】
（変形例）
図６に、変形例の燃料電池１’の構成を示す。この燃料電池１’では、燃料改質器２０’に蒸発器２の機能が組み込まれている点で先の燃料電池１と異なっており、燃料改質器２０’には、水蒸気を含まない燃料ガス（無加水燃料ガス）が直接供給される。
【００８５】
図６に示すように、この燃料電池１’では、先の燃料電池１と比べて蒸発器２が省略されている。従って、その分、構造を簡素にできる。なお、先の燃料電池１と同じ機能の部材については、同じ符号を用いてその説明は省略する。
【００８６】
図７に、燃料改質器２０’を示す。この燃料改質器２０’もまた、先の燃料改質器２０と基本的な構成は同じである。先の燃料改質器２０と同じ機能の部材については、同じ符号を用いてその説明は省略し、異なる点について詳細に説明する。
【００８７】
この燃料改質器２０’では、柱状突出部４０を構成している隔壁部４４の内部は中空になっており、そこに、先端部から水が流出する導水管６０が差し込まれている。
【００８８】
具体的には、導水管６０は、上部空隙２５ｂを貫通して柱状突出部４０の内部に延び、水が流出する導水口６０ａは、柱状突出部４０の内部に配置されている。従って、導水管６０を通じて燃料改質器２０’に導入される水は、導水口６０ａから隔壁部４４の内部に放出される。なお、隔壁部４４の内部には、水が分散するようにステンレスウールなどを充填してもよい。
【００８９】
導水口６０ａから流出する水は、直ぐに吸熱して気化し、水蒸気になる。すなわち、隔壁部４４の内部は、水蒸気を発生する蒸発部６１として機能する。この場合も気化熱として燃焼熱が吸熱されるため、隔壁部４４の過度な加熱を抑制することができる。
【００９０】
発生した水蒸気は、通気開口４５を通じて上部空隙２５ｂに流入する。この上部空隙２５ｂに、無加水燃料ガスを導入する燃料ガス導入管１０が接続されている。従って、上部空隙２５ｂにおいて燃料ガスは水蒸気と混合される。
【００９１】
水蒸気を含んだ燃料ガスは、筒状空隙２５ａに入り込み、外側改質部４３で改質されながら下部空隙２５ｃに向かって流れる。そうして、生成された改質ガスは、下部空隙２５ｃを経て改質ガス導出管１１から導出される。
【００９２】
（その他）
燃料改質器の設置方向は仕様に応じて適宜変更できる。例えば、上下逆向きや横置きしてもよく、斜めに設置してもよい。ガス流通空隙２５の上部空隙２５ｂ及び下部空隙２５ｃにも改質触媒が充填されていてもよい。伝熱部材５０の構成は適宜選択できる。例えば、繊維状であってもよいし、多孔質状であってもよい。
【００９３】
燃料ガス及び水蒸気は、燃料改質器に別々に供給し、柱状突出部４０の内部で混合してもよい。
【００９４】
下部空隙２５ｃは無くてもよい。すなわち、内筒体２２の内側下端壁部２２ｃを省略し、円筒状の内側側壁部２２ａを下方に延ばして外側下端壁部２３ｃと接合し、外側下端壁部２３ｃで内側側壁部２２ａの下端を塞ぐようにしてもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１、１’  燃料電池
１０  燃料ガス導入管
１１  改質ガス導出管
１２  空気導入管
１３  アノード側排出管
１４  カソード側排出管
１５  排気管
２０、２０’  燃料改質器
２１  本体部
２２  内筒体
２３  外筒体
２４  燃焼室
２４ａ  下端（第１端）
２４ｂ  上端（第２端）
２５  ガス流通空隙
３０  燃焼ノズル
３１  噴射孔
４０  柱状突出部
４１  燃焼空間
４３  外側改質部
４６  柱状改質部
５０  伝熱部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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