(57)【要約】【課題】コンパクトな構成で、安定した先混合燃焼を迅速且つ確実に得ることを可能にする。【解決手段】起動用燃焼器２６を構成する筐体３０には、原燃料入口管３２、空気入口管３４及び燃焼ガス排気管３６が設けられる。原燃料入口管３２に連通する原燃料供給室４２と、空気入口管３４に連通する空気供給室４４とは、２層構造である。原燃料供給室４２は、仕切り用壁部５２が配置されたチャンバ５６であり、前記仕切り用壁部５２には、空気供給室４４に連通するスリット５８が設けられる。スリット５８を形成する仕切り用壁部５２の側面には、複数の原燃料通過孔部６０が形成される。【選択図】図３
2016119242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池を複数積層した燃料電池スタックに、前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスを混合して生成された燃焼ガスを供給する燃料電池用燃焼器であって、
前記燃焼器は、筐体を有し、
前記筐体には、前記燃料ガスを導入させる燃料ガス入口と、
前記酸化剤ガスを導入させる酸化剤ガス入口と、
前記燃焼ガスを導出させる燃焼ガス排出口と、
前記燃料ガス入口に連通し、前記燃料ガスが充填される燃料ガス供給部と、
前記酸化剤ガス入口に連通し、前記酸化剤ガスが充填されるとともに、前記燃料ガス供給部と２層構造に構成される酸化剤ガス供給部と、
が設けられ、
前記燃料ガス供給部は、仕切り用壁部が配置されたチャンバであり、
前記仕切り用壁部には、前記酸化剤ガス供給部に連通するスリットが設けられるとともに、前記スリットを形成する前記仕切り用壁部の側面には、前記チャンバから前記スリットに前記燃料ガスを通過させる燃料ガス通過孔部が、該スリットの延在方向に沿って複数形成され、
前記酸化剤ガスは、前記酸化剤ガス入口、前記酸化剤ガス供給部及び前記スリットに流動して前記燃料ガスと混合されることを特徴とする燃料電池用燃焼器。
【請求項２】
燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池を複数積層した燃料電池スタックと、
前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスを混合して燃焼ガスを生成し、前記燃焼ガスを前記燃料電池スタックに供給する燃焼器と、
を備える燃料電池モジュールであって、
前記燃焼器は、筐体を有し、
前記筐体には、前記燃料ガスを導入させる燃料ガス入口と、
前記酸化剤ガスを導入させる酸化剤ガス入口と、
前記燃焼ガスを導出させる燃焼ガス排出口と、
前記燃料ガス入口に連通し、前記燃料ガスが充填される燃料ガス供給部と、
前記酸化剤ガス入口に連通し、前記酸化剤ガスが充填されるとともに、前記燃料ガス供給部と２層構造に構成される酸化剤ガス供給部と、
が設けられ、
前記燃料ガス供給部は、仕切り用壁部が配置されたチャンバであり、
前記仕切り用壁部には、前記酸化剤ガス供給部に連通するスリットが設けられるとともに、前記スリットを形成する前記仕切り用壁部の側面には、前記チャンバから前記スリットに前記燃料ガスを通過させる燃料ガス通過孔部が、該スリットの延在方向に沿って複数形成され、
前記酸化剤ガスは、前記酸化剤ガス入口、前記酸化剤ガス供給部及び前記スリットに流動して前記燃料ガスと混合されることを特徴とする燃料電池モジュール。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池モジュールにおいて、前記スリットは、少なくとも１つの折り返し部を設ける第１直線スリット部及び第２直線スリット部を有し、
前記燃料ガス通過孔部は、前記折り返し部の両側、前記第１直線スリット部の両側及び前記第２直線スリット部の両側に、それぞれ対向して複数設けられることを特徴とする燃料電池モジュール。
【請求項４】
請求項２又は３記載の燃料電池モジュールにおいて、前記燃料ガス供給部は、前記筐体内に配置されるケーシング部材を備え、
前記ケーシング部材は、前記筐体の内壁面との間に隙間を有して配置されるとともに、該ケーシング部材の１つの面には、前記内壁面とは異なる前記筐体の別の内壁面に該ケーシング部材を保持するための保持板が固定されることを特徴とする燃料電池モジュール。
【請求項５】
請求項４記載の燃料電池モジュールにおいて、前記燃料ガス供給部は、前記スリットの内方に位置し、該スリットの直線部分と平行し且つ前記スリットから離間して直線状に延在する中央直線スリットを設けることを特徴とする燃料電池モジュール。
【請求項６】
請求項５記載の燃料電池モジュールにおいて、前記中央直線スリットには、該中央直線スリットに沿って延在する整流板が配設されるとともに、
前記整流板は、前記中央直線スリットの延在方向に沿った正面視でＹ字形状を有することを特徴とする燃料電池モジュール。
【請求項７】
請求項６記載の燃料電池モジュールにおいて、前記中央直線スリットは、前記整流板が配置されることにより第１中央直線スリット部と第２中央直線スリット部とに分割されるとともに、
前記ケーシング部材と前記筐体の前記内壁面との隙間の幅寸法、前記スリットの幅寸法、前記第１中央直線スリット部の幅寸法及び前記第２中央直線スリット部の幅寸法は、同一の寸法に設定されることを特徴とする燃料電池モジュール。
【請求項８】
請求項７記載の燃料電池モジュールにおいて、前記隙間、前記スリットの直線部分、前記第１中央直線スリット部及び前記第２中央直線スリット部は、互いに平行することを特徴とする燃料電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池を複数積層した燃料電池スタックに、燃焼ガスを供給する燃料電池用燃焼器及び燃料電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）は、固体電解質に酸化物イオン導電体、例えば、安定化ジルコニアを用いている。固体電解質の両側にアノード電極とカソード電極とを配設した電解質・電極接合体（以下、ＭＥＡともいう）は、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持されている。燃料電池は、通常、電解質・電極接合体とセパレータとが所定数だけ積層された燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
ＳＯＦＣでは、運転温度が比較的高温であるため、積層された複数の燃料電池を予め所望の温度に昇温させる必要がある。この種の昇温技術として、例えば、特許文献１に開示された固体酸化物形燃料電池のオフガス燃焼装置及びオフガス燃焼方法が知られている。
【０００４】
このオフガス燃焼装置では、燃料電池バンドルの先端から排出される燃料極オフガスと、空気極オフガスとを、早期に混合しないように、各々を延伸させる仕切り板からなる混合抑制領域と、後期においては燃料極オフガスと空気極オフガスとの混合を促進させるように、前記仕切り板の上部に形成された孔部を有する混合促進領域と、を有している。
【０００５】
これによれば、固体酸化物形燃料電池バンドルの先端部における燃料極オフガスと空気極オフガスの混合を抑制することができる、としている。従って、燃焼による発熱位置を燃料電池バンドルの先端部から遠ざけ、燃料電池バンドルの熱分布差を軽減することにより燃料電池バンドルの寿命を長くすることが可能になる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１１３８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の特許文献１では、燃料電池バンドルの先端近傍においては、混合を抑制するような混合抑制領域を形成し、前記燃料電池バンドルの先端近傍外においては、混合を促進するような混合促進領域を形成している。このため、オフガス燃焼装置全体が相当に大型化するとともに、構成が複雑化するという問題がある。
【０００８】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、コンパクトな構成で、安定した燃焼ガスを迅速且つ確実に得ることが可能な燃料電池用燃焼器及び燃料電池モジュール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、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池を複数積層した燃料電池スタックに、前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスを混合して生成された燃焼ガスを供給する燃料電池用燃焼器に関するものである。
【００１０】
さらに、本発明は、燃料電池スタックと燃焼器とを備える燃料電池モジュールに関するものである。
【００１１】
燃焼器は、筐体を有し、前記筐体には、燃料ガスを導入させる燃料ガス入口と、酸化剤ガスを導入させる酸化剤ガス入口と、燃焼ガスを導出させる燃焼ガス排出口とが設けられている。そして、燃料ガス入口に連通し、燃料ガスが充填される燃料ガス供給部と、酸化剤ガス入口に連通し、酸化剤ガスが充填される酸化剤ガス供給部とは、２層構造に構成されている。
【００１２】
燃料ガス供給部は、仕切り用壁部が配置されたチャンバである。仕切り用壁部には、酸化剤ガス供給部に連通するスリットが設けられている。スリットを形成する仕切り用壁部の側面には、チャンバから前記スリットに燃料ガスを通過させる燃料ガス通過孔部が、該スリットの延在方向に沿って複数形成されている。酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口、酸化剤ガス供給部及びスリットに流動して燃料ガスと混合されている。
【００１３】
また、スリットは、少なくとも１つの折り返し部を設ける第１直線スリット部及び第２直線スリット部を有することが好ましい。その際、燃料ガス通過孔部は、折り返し部の両側、第１直線スリット部の両側及び第２直線スリット部の両側に、それぞれ対向して複数設けられることが好ましい。
【００１４】
このため、スリット内全体に亘って安定した燃焼ガスが確実に得られるとともに、燃焼器全体のコンパクト化が容易に遂行可能になる。しかも、スリットは、折り返し部を介して第１直線スリット部及び第２直線スリット部を有することにより、構成の簡素化及び小型化が容易に図られる。
【００１５】
さらに、燃料ガス供給部は、筐体内に配置されるケーシング部材を備えることが好ましい。その際、ケーシング部材は、筐体の内壁面との間に隙間を有して配置されるとともに、該ケーシング部材の１つの面には、前記内壁面とは異なる前記筐体の別の内壁面に該ケーシング部材を保持するための保持板が固定されることが好ましい。
【００１６】
従って、比較的高温な燃焼部である燃料ガス供給部と、比較的低温な外板である筐体とは、保持板のみにより接続されている。これにより、ケーシング部材と筐体とは、個別に熱変形することができ、両者の間で大きな熱応力が発生することを有効に抑制することができる。
【００１７】
さらにまた、燃料ガス供給部は、スリットの内方に位置し、該スリットの直線部分と平行し且つ前記スリットから離間して直線状に延在する中央直線スリットを設けることが好ましい。このため、中央直線スリットから燃料ガス供給部に供給される酸化剤ガスと燃料ガスとが混合することにより、燃焼ガスの生成が一層促進される。
【００１８】
また、中央直線スリットには、該中央直線スリットに沿って延在する整流板が配設されるとともに、前記整流板は、前記中央直線スリットの延在方向に沿った正面視でＹ字形状を有することが好ましい。従って、整流板の両側に配置されている第１直線スリット部及び第２直線スリット部には、酸化剤ガスを円滑且つ均一に供給することができる。これにより、安定した燃焼ガスの生成が一層確実に遂行される。
【００１９】
さらに、中央直線スリットは、整流板が配置されることにより第１中央直線スリット部と第２中央直線スリット部とに分割されることが好ましい。その際、ケーシング部材と筐体の内壁面との隙間の幅寸法、スリットの幅寸法、第１中央直線スリット部の幅寸法及び第２中央直線スリット部の幅寸法は、同一の寸法に設定されることが好ましい。
【００２０】
このため、チャンバ内では、全体に亘って均一且つ良好な燃焼が遂行され、コンパクトな構成で、安定した先混合燃焼が迅速に遂行される。先混合燃焼とは、燃料ガスと酸化剤ガスとを別々に供給し、火口で混合して燃焼させるものをいう。
【００２１】
さらにまた、隙間、スリットの直線部分、第１中央直線スリット部及び第２中央直線スリット部は、互いに平行することが好ましい。従って、コンパクト且つ簡単な構成で、良好な燃焼が遂行可能になる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口から酸化剤ガス供給部を介してスリットに流動する一方、燃料ガスは、燃料ガス入口から燃料ガス供給部及び燃料ガス通過孔部を介して前記スリットに流動している。これにより、酸化剤ガス及び燃料ガスを所望の燃焼位置であるスリットに確実に導くことができる。このため、コンパクトな構成で、安定した燃焼ガスを迅速且つ確実に得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池モジュールの概略構成説明図である。
【図２】前記燃料電池モジュールの概略斜視説明図である。
【図３】前記燃料電池モジュールを構成する起動用燃焼器の要部斜視説明図である。
【図４】前記起動用燃焼器の、図３中、ＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】前記起動用燃焼器の平面説明図である。
【図６】前記起動用燃焼器を構成する原燃料供給室及び空気供給室の概略斜視説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係る燃料電池モジュール１０は、定置用の他、車載用等の種々の用途に用いられる。燃料電池モジュール１０は、燃料ガス（水素ガスにメタン、一酸化炭素が混合した気体）と酸化剤ガス（空気）との電気化学反応により発電する燃料電池スタック１２を備える。
【００２５】
燃料電池スタック１２は、図２に示すように、平板状の固体酸化物形燃料電池１４を備え、複数の前記燃料電池１４は、鉛直方向（矢印Ａ方向）（又は水平方向）に積層される。燃料電池１４の積層方向両端には、エンドプレート１６ａ、１６ｂが配置され、前記燃料電池１４に積層方向に沿って締め付け荷重を付与する。燃料電池１４の積層方向両端には、出力端子１８ａ、１８ｂが設けられ、外部に電力を供給することができる。
【００２６】
燃料電池１４は、例えば、安定化ジルコニア等の酸化物イオン導電体で構成される電解質の両面に、カソード電極及びアノード電極が設けられた電解質・電極接合体（ＭＥＡ）を備える。電解質・電極接合体の両側には、カソードセパレータとアノードセパレータとが配設される。カソードセパレータには、カソード電極に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス流路が形成されるとともに、アノードセパレータには、アノード電極に燃料ガスを供給する燃料ガス流路が形成される。
【００２７】
図１及び図２に示すように、燃料電池モジュール１０は、燃料電池スタック１２に隣接して配置される改質器２０を備えるとともに、前記改質器２０の内部には、排ガス燃焼器２２が配置される。改質器２０は、炭化水素を主体とする原燃料（例えば、都市ガス）と水蒸気との混合ガスを改質し、燃料電池スタック１２に供給される燃料ガスを生成する。排ガス燃焼器２２は、燃料電池スタック１２から排出される燃料ガスである燃料排ガスと酸化剤ガスである酸化剤排ガスとを燃焼させ、燃焼ガスを発生させる。
【００２８】
改質器２０には、燃料電池スタック１２とは反対側に隣接して空気予熱器２４及び起動用燃焼器（本発明に係る燃焼器）２６が配置されるとともに、前記空気予熱器２４には、蒸発器２８が積層される。空気予熱器２４は、燃焼ガスとの熱交換により酸化剤ガスを昇温させるとともに、燃料電池スタック１２に前記酸化剤ガスを供給する。起動用燃焼器２６は、原燃料（燃料ガス）と酸化剤ガスとを燃焼させて燃焼ガスを発生させる。蒸発器２８は、水を蒸発させるとともに、水蒸気を改質器２０に供給する。
【００２９】
図３に示すように、起動用燃焼器２６は、直方体形状の筐体３０を有する。筐体３０の長手方向（矢印Ｂ方向）の一端面３０ａには、原燃料を導入させる原燃料入口管（燃料ガス入口）３２が設けられる。筐体３０の長手方向の他端面３０ｂには、酸化剤ガスを導入させる空気入口管（酸化剤ガス入口）３４と、燃焼ガスを導出させる燃焼ガス排気管（燃焼ガス排出口）３６とが設けられる。燃焼ガス排気管３６は、空気予熱器２４の燃焼ガス配管（図示せず）に接続されるとともに、改質器２０の昇温ライン（図示せず）に接続される。
【００３０】
筐体３０の一端面３０ａには、原燃料と酸化剤ガスとの混合ガスを点火させるグロープラグ３８と、失火を検知する失火センサ４０とが装着される。グロープラグ３８は、後述する第１直線スリット部５８ａの上方に配置される一方、原燃料入口管３２は、後述する第２直線スリット部５８ｂに近接して配置される。
【００３１】
図３及び図４に示すように、筐体３０内には、原燃料入口管３２に連通し、原燃料が充填される原燃料供給室（燃料ガス供給部）４２と、空気入口管３４に連通し、空気が充填される空気供給室（酸化剤ガス供給部）４４とが設けられる。原燃料供給室４２と空気供給室４４とは、２層構造に構成され、本実施形態では、前記空気供給室４４は、前記原燃料供給室４２の下方に配置される。なお、原燃料供給室４２と空気供給室４４とは、水平方向に配置されてもよく、又は、傾斜して配置されてもよい。
【００３２】
原燃料供給室４２には、筐体３０内に配置されるケーシング部材４６が配置される。ケーシング部材４６は、矢印Ｂ方向に長尺な直方体形状を有する。ケーシング部材４６の１つの面、例えば、底面４６ｔには、筐体３０の底面（他の内壁面）３０ｔから離間した状態で、前記ケーシング部材４６を保持するための一対の保持板４８が固定される（図４参照）。
【００３３】
ケーシング部材４６は、底面３０ｔから上方に離間して配置されることにより、前記ケーシング部材４６の底面４６ｔと前記底面３０ｔとの間には、空気供給室４４が形成される。図４及び図５に示すように、ケーシング部材４６は、筐体３０の内壁面３０ｃ、３０ｄとの間に隙間５０ａ、５０ｂを有して配置される。
【００３４】
図３及び図４に示すように、ケーシング部材４６は、仕切り用壁部５２及び仕切り用中央壁部５４が配置されたチャンバ５６を形成する。仕切り用壁部５２は、矢印Ｂ方向一端で折り返すＵ字状を有し、矢印Ｂ方向に平行に延在する。なお、仕切り用壁部５２は、１つの折り返し部を有しているが、これに限定されるものではなく、例えば、２つ以上の折り返し部を有してもよい。
【００３５】
仕切り用壁部５２には、空気供給室４４に連通するスリット５８が矢印Ａ方向（上下方向）に貫通して形成される。図５に示すように、スリット５８は、１つの折り返し部５８ｒを設ける第１直線スリット部５８ａ及び第２直線スリット部５８ｂを有する。仕切り用壁部５２は、例えば、ケーシング部材４６の底面４６ｔに固着される２枚の板部材により構成され、前記２枚の板部材の長手方向両端が固着されることにより、Ｕ字状のスリット５８が形成される。
【００３６】
図５及び図６に示すように、仕切り用壁部５２の両側面５２ａ、５２ｂには、チャンバ５６からスリット５８に原燃料を通過させる原燃料通過孔部（燃料ガス通過孔部）６０が、前記スリット５８の延在方向に沿って複数形成される。原燃料通過孔部６０は、折り返し部５８ｒの両側、第１直線スリット部５８ａの両側及び第２直線スリット部５８ｂの両側に、それぞれ対向して複数設けられる。空気は、空気入口管３４、空気供給室４４及びスリット５８に流動して原燃料と混合される。
【００３７】
仕切り用中央壁部５４は、ケーシング部材４６の幅方向（矢印Ｃ方向）中央に配置され、矢印Ｂ方向に延在する。仕切り用中央壁部５４には、空気供給室４４に連通する中央直線スリット６２が矢印Ａ方向（上下方向）に貫通して形成される。中央直線スリット６２は、第１直線スリット部５８ａ及び第２直線スリット部５８ｂの中間位置に且つこれらと平行して直線状に延在する。
【００３８】
図４に示すように、ケーシング部材４６の上部には、前記ケーシング部材４６の外壁部と仕切り用壁部５２の外側の側面５２ａとに固定される上板部４６ｕ１が設けられる。ケーシング部材４６の上部には、さらに仕切り用壁部５２の内側の側面５２ｂと仕切り用中央壁部５４とに固定される上板部４６ｕ２が設けられる。ケーシング部材４６内では、チャンバ５６が上下を閉塞されて形成される一方、第１直線スリット部５８ａ、第２直線スリット部５８ｂ及び中央直線スリット６２は、上下に開放される。
【００３９】
中央直線スリット６２には、該中央直線スリット６２に沿って延在する整流板６４が配設されるとともに、前記整流板６４は、中央直線スリット６２の延在方向に沿った正面視でＹ字形状を有する。整流板６４は、中央直線スリット６２に挿入される挿入板部６４ｓを有し、前記挿入板部６４ｓの上端には、左右上方に傾斜して延在する傾斜部６４ａ、６４ｂが設けられる。
【００４０】
中央直線スリット６２は、整流板６４が配置されることにより、第１中央直線スリット部６２ａと第２中央直線スリット部６２ｂとに分割される。図４及び図５に示すように、ケーシング部材４６と筐体３０の内壁面３０ｃ、３０ｄとの間の隙間５０ａ、５０ｂの幅寸法ａ１、スリット５８の幅寸法ａ２、第１中央直線スリット部６２ａ及び第２中央直線スリット部６２ｂの幅寸法ａ３は、同一の寸法に設定される（ａ１＝ａ２＝ａ３）。
【００４１】
隙間５０ａ、５０ｂと、第１直線スリット部５８ａ及び第２直線スリット部５８ｂと、第１中央直線スリット部６２ａ及び第２中央直線スリット部６２ｂとは、互いに平行する。
【００４２】
このように構成される燃料電池モジュール１０の動作について、以下に説明する。
【００４３】
燃料電池モジュール１０の起動時には、空気及び原燃料が起動用燃焼器２６に供給される。具体的には、図３に示すように、例えば、都市ガス（ＣＨ4、Ｃ2Ｈ6、Ｃ3Ｈ8、Ｃ4Ｈ10を含む）等の原燃料は、原燃料入口管３２を通って原燃料供給室４２に導入され、チャンバ５６に充填される。
【００４４】
一方、空気は、空気入口管３４を通って空気供給室４４に充填される。このため、空気供給室４４に充填された空気は、ケーシング部材４６に形成されたスリット５８及び中央直線スリット６２に導入されるとともに、前記ケーシング部材４６と筐体３０との間の隙間５０ａ、５０ｂに導入される。
【００４５】
その際、スリット５８には、チャンバ５６に充填されている原燃料が、複数の原燃料通過孔部６０を通って導入されている（図４参照）。従って、スリット５８では、空気と原燃料との混合ガスが生成され、この混合ガスは、グロープラグ３８の作用下に点火されることにより、燃焼が開始されてスリット５８全体に焼ガスが生成される。
【００４６】
また、中央直線スリット６２には、整流板６４が配設されており、前記中央直線スリット６２は、第１中央直線スリット部６２ａ及び第２中央直線スリット部６２ｂに分割されている。これにより、中央直線スリット６２に導入された空気は、第１中央直線スリット部６２ａ及び第２中央直線スリット部６２ｂに分流されて上昇する。空気は、さらに傾斜部６４ａ、６４ｂの案内作用下に、スリット５８を構成する第１直線スリット部５８ａ及び第２直線スリット部５８ｂに向かって流動し、燃焼位置に供給される。
【００４７】
さらにまた、隙間５０ａ、５０ｂに導入された空気は、ケーシング部材４６の側面から前記ケーシング部材４６の上方に回り込んで、第１直線スリット部５８ａ、第２直線スリット部５８ｂ及び折り返し部５８ｒに向かって流動し、燃焼位置に供給される。このため、スリット５８では、全域に亘って原燃料と空気との混合ガスが得られ、この混合ガスが良好に燃焼して燃焼ガスが生成される。燃焼ガスは、燃焼ガス排気管３６に排出され、空気予熱器２４の燃焼ガス配管に供給されるとともに、前記空気予熱器２４には、酸化剤ガスとしての空気が供給されている。
【００４８】
空気予熱器２４では、空気が燃焼ガスにより加熱（熱交換）され、高温になった空気は、燃料電池スタック１２の酸化剤ガス系流路に供給される。従って、燃料電池スタック１２は、加熱された高温の空気により昇温される。また、燃焼ガスは、改質器２０の昇温用熱源として使用された後、外部に排出される。なお、燃焼ガスは、蒸発器２８の昇温用熱源として使用することもできる。
【００４９】
燃料電池スタック１２及び改質器２０が、それぞれ設定温度に昇温されると、起動用燃焼器２６への原燃料及び空気の供給が停止される。一方、蒸発器２８には、水と原燃料とが供給される。これにより、水が蒸発して水蒸気が生成され、この水蒸気と原燃料との混合ガスは、改質器２０に導入される。改質器２０では、混合ガスが水蒸気改質され、Ｃ2+の炭化水素が除去（改質）されてメタンを主成分とする改質ガスが得られる。
【００５０】
改質ガスは、燃料電池スタック１２の燃料ガス系流路に供給されるとともに、空気予熱器２４で昇温された空気は、前記燃料電池スタック１２の酸化剤ガス系流路に供給される。このため、各燃料電池１４では、酸素と空気との化学反応により発電が行われる。
【００５１】
燃料電池スタック１２から排出される燃料ガスである燃料排ガスと酸化剤ガスである酸化剤排ガスとは、排ガス燃焼器２２に導入される。この排ガス燃焼器２２では、燃料排ガスと酸化剤排ガスとが燃焼され、燃焼ガスが発生する。
【００５２】
この場合、本実施形態では、図３に示すように、空気は、空気入口管３４から空気供給室４４を介してスリット５８に流動している。一方、原燃料は、原燃料入口管３２から原燃料供給室４２及び複数の原燃料通過孔部６０を介してスリット５８に流動している。
【００５３】
従って、空気及び原燃料を所望の燃焼位置であるスリット５８に確実に導くことができ、グロープラグ３８により着火して燃焼ガスを良好に発生させることが可能になる。これにより、起動用燃焼器２６（すなわち、燃料電池モジュール１０）は、コンパクトな構成で、安定した燃焼ガスを迅速且つ確実に得ることができるという効果が得られる。
【００５４】
また、図５及び図６に示すように、スリット５８は、１つの折り返し部５８ｒを設ける第１直線スリット部５８ａ及び第２直線スリット部５８ｂを有している。その際、原燃料通過孔部６０は、折り返し部５８ｒの両側、第１直線スリット部５８ａの両側及び第２直線スリット部５８ｂの両側に、それぞれ対向して複数設けられている。
【００５５】
このため、スリット５８内全体に亘って安定した燃焼ガスが確実に得られるとともに、起動用燃焼器２６全体のコンパクト化が容易に遂行可能になる。しかも、スリット５８は、折り返し部５８ｒを介して第１直線スリット部５８ａ及び第２直線スリット部５８ｂを有することにより、構成の簡素化及び小型化が容易に図られる。
【００５６】
さらに、原燃料供給室４２は、筐体３０内に配置されるケーシング部材４６を備えている。その際、ケーシング部材４６は、筐体３０の内壁面３０ｃ、３０ｄとの間に隙間５０ａ、５０ｂを有して配置されている。そして、ケーシング部材４６の底面４６ｔには、前記ケーシング部材４６を筐体３０の底面３０ｔから離間した状態で保持するための一対の保持板４８が固定されている。
【００５７】
従って、比較的高温な燃焼部である原燃料供給室４２と比較的低温な外板である筐体３０とは、一対の保持板４８のみにより接続されている。これにより、ケーシング部材４６と筐体３０とは、個別に熱変形することができ、両者の間で大きな熱応力が発生することを有効に抑制することができ、部品の損傷を阻止することが可能になる。
【００５８】
さらにまた、原燃料供給室４２は、スリット５８の内方に位置して中央直線スリット６２を設けている。この中央直線スリット６２は、スリット５８の直線部分である第１直線スリット部５８ａ及び第２直線スリット部５８ｂの中間位置に且つこれらと平行して直線状に延在している。このため、中央直線スリット６２から原燃料供給室４２に導入される空気が第１直線スリット部５８ａ及び第２直線スリット部５８ｂに供給されることにより、燃焼ガスの生成が一層促進される。
【００５９】
また、中央直線スリット６２には、該中央直線スリット６２に沿って延在する整流板６４が配設されるとともに、前記整流板６４は、前記中央直線スリット６２の延在方向に沿った正面視でＹ字形状を有している。従って、整流板６４の両側に配置されている第１直線スリット部５８ａ及び第２直線スリット部５８ｂには、空気を円滑且つ均一に供給することができる。これにより、安定した燃焼ガスの生成が一層確実に遂行される。
【００６０】
さらに、中央直線スリット６２は、整流板６４が配置されることにより、第１中央直線スリット部６２ａと第２中央直線スリット部６２ｂとに分割されている。その際、ケーシング部材４６と筐体３０の内壁面３０ｃ、３０ｄとの隙間５０ａ、５０ｂの幅寸法ａ１、スリット５８の幅寸法ａ２、第１中央直線スリット部６２ａ及び第２中央直線スリット部６２ｂの幅寸法ａ３は、同一の寸法に設定されている。
【００６１】
このため、スリット５８内では、全体に亘って均一且つ良好な燃焼が遂行され、コンパクトな構成で、安定した先混合燃焼が迅速に遂行される。先混合燃焼とは、原燃料と空気とを別々に供給し、火口であるスリット５８で混合して燃焼させるものをいう。
【００６２】
さらにまた、隙間５０ａ、５０ｂと、第１直線スリット部５８ａ及び第２直線スリット部５８ｂと、第１中央直線スリット部６２ａ及び第２中央直線スリット部６２ｂとは、互いに平行している。従って、コンパクト且つ簡単な構成で、良好な燃焼が遂行可能になる。
【符号の説明】
【００６３】
１０…燃料電池モジュール            １２…燃料電池スタック
１４…燃料電池                      ２０…改質器
２２…排ガス燃焼器                  ２４…空気予熱器
２６…起動用燃焼器                  ２８…蒸発器
３０…筐体                          ３０ｔ、４６ｔ…底面
３２…原燃料入口管                  ３４…空気入口管
３６…燃焼ガス排気管                ３８…グロープラグ
４０…失火センサ                    ４２…原燃料供給室
４４…空気供給室                    ４６…ケーシング部材
４８…保持板                        ５０ａ、５０ｂ…隙間
５２…仕切り用壁部                  ５４…仕切り用中央壁部
５８…スリット                      ５８ａ、５８ｂ…直線スリット部
５８ｒ…折り返し部                  ６０…原燃料通過孔部
６２…中央直線スリット              ６２ａ、６２ｂ…中央直線スリット部
６４…整流板
【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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