(57)【要約】【課題】酸化剤ガス供給部材などの低温化と、気化器や改質器の低温化とを抑制する。【解決手段】酸化剤ガスが内部空間４０ｓを流れる酸化剤ガス供給部材４０は、気化器３５との間に間隙を有して気化器３５に対向する。オフガス燃焼部２０は、セルスタック１１から排出されるオフガスを燃焼させる。気化器３５と酸化剤ガス供給部材４０とにより区画される第１排ガス流路部１１１では、オフガス燃焼部２０からの排ガスが気化器３５と酸化剤ガス供給部材４０との間を流れる。第１排ガス流路部１１１は、断熱材１０１と複数の伝熱板１０２とを備える。断熱材１０１は、気化器３５と酸化剤ガス供給部材４０との間に配置され、かつ、気化器３５との間に間隙を有して気化器３５に対向する。伝熱板１０２は、気化器３５の外面のうち断熱材１０１に対向する部分に設けられて、排ガスから熱を吸収して気化器３５に伝える。【選択図】図２
2016021309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水が導入され、水を蒸発させて水蒸気を生成する気化器と、
前記気化器からの水蒸気を用いて燃料を改質して、水素を含有する改質ガスを生成する改質器と、
酸化剤ガスが流れる内部空間を備え、かつ、前記気化器との間に間隙を有して前記気化器に対向する容積部材と、
前記容積部材からの酸化剤ガス中の酸素と、前記改質器からの改質ガス中の水素とを反応させて発電を行う複数の燃料電池セルと、
前記燃料電池セルから排出されるオフガスを燃焼させるオフガス燃焼部と、
前記気化器と前記容積部材とにより区画され、かつ、前記オフガス燃焼部からの排ガスが前記気化器と前記容積部材との間を流れる排ガス流路部と、
を含んで構成され、
前記排ガス流路部は、
前記気化器と前記容積部材との間に配置され、かつ、前記気化器との間に間隙を有して前記気化器に対向する断熱部と、
前記気化器の外面のうち前記断熱部に対向する部分に設けられて、排ガスから熱を吸収して前記気化器に伝える伝熱部と、を備える、
燃料電池装置。
【請求項２】
前記伝熱部は、前記気化器の外面より前記排ガス流路部の内方に張り出している、請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項３】
前記伝熱部は、一端部が前記気化器の外面に固定されて、前記排ガス流路部における排ガスの流れ方向に沿って延在する少なくとも１枚の金属製の板状部材を含んで構成される、請求項１又は請求項２に記載の燃料電池装置。
【請求項４】
前記伝熱部は金属製のメッシュ状部材を含んで構成される、請求項１又は請求項２に記載の燃料電池装置。
【請求項５】
前記伝熱部は、複数の排ガス流通路を備えた金属製のハニカム構造を有する、請求項１又は請求項２に記載の燃料電池装置。
【請求項６】
前記排ガス流路部は、前記伝熱部に設けられて、前記排ガス流路部における排ガスの流れ方向と交差する方向に延在する金属板を更に含んで構成される、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の燃料電池装置。
【請求項７】
前記金属板は前記オフガス燃焼部に対向する、請求項６に記載の燃料電池装置。
【請求項８】
前記断熱部は、前記容積部材の外面のうち、前記気化器に対向する部分に設けられる、請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の燃料電池装置。
【請求項９】
前記断熱部は、前記容積部材との間に間隙を有して前記容積部材に対向する、請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の燃料電池装置。
【請求項１０】
前記容積部材は、酸化剤ガスを前記燃料電池セルに供給する酸化剤ガス供給部材である、請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載の燃料電池装置。
【請求項１１】
前記容積部材は、排ガスの熱を酸化剤ガスによって回収する熱交換器を構成する、請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載の燃料電池装置。
【請求項１２】
流入口より流入する燃料を改質して、水素を含有する改質ガスを生成する改質器と、
酸化剤ガスが流れる内部空間を備え、かつ、前記改質器との間に間隙を有して前記改質器に対向する容積部材と、
前記容積部材からの酸化剤ガス中の酸素と、前記改質器からの改質ガス中の水素とを反応させて発電を行う複数の燃料電池セルと、
前記燃料電池セルから排出されるオフガスを燃焼させるオフガス燃焼部と、
前記改質器と前記容積部材とにより区画され、かつ、前記オフガス燃焼部からの排ガスが前記改質器と前記容積部材との間を流れる排ガス流路部と、
を含んで構成され、
前記排ガス流路部は、
前記改質器と前記容積部材との間に配置され、かつ、前記改質器との間に間隙を有して前記改質器に対向する断熱部と、
前記改質器の外面のうち前記断熱部に対向する部分に設けられて、排ガスから熱を吸収して前記改質器に伝える伝熱部と、を備える、
燃料電池装置。
【請求項１３】
前記伝熱部は、前記改質器の外面より前記排ガス流路部の内方に張り出している、請求項１２に記載の燃料電池装置。
【請求項１４】
前記断熱部は、前記改質器の流入口側部分と前記容積部材との間に配置され、かつ、前記改質器の流入口側部分との間に間隙を有して前記改質器の流入口側部分に対向し、
前記伝熱部は、前記改質器の流入口側部分の外面のうち前記断熱部に対向する部分に設けられる、請求項１２又は請求項１３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、燃料電池装置に関し、特に固体酸化物形の燃料電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池装置は、燃料電池システムの中核をなすもので、例えば、水蒸気を用いて燃料を改質して、水素を含有する改質ガスを生成する改質器と、酸化剤ガス中の酸素と改質ガス中の水素とを反応させて発電を行う複数の燃料電池セルと、燃料電池セルの上端部（燃料電池セルの反応ガスの流れ方向における下流端部）から排出されるオフガス（未反応の改質ガス）を燃焼させるオフガス燃焼部と、を含んで構成される。
また、燃料電池装置は、水が導入され、水を蒸発させて水蒸気を生成する気化器を更に含んで構成可能であり、この気化器により改質器への水蒸気の供給がなされ得る。
【０００３】
一方、複数の燃料電池セルに酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給部材は、例えば、気化器との間に間隙を有して気化器に対向するように配置される。酸化剤ガスは、この酸化剤ガス供給部材の内部空間を流れる。
また、気化器と酸化剤ガス供給部材とによって排ガス流路部が区画される。オフガス燃焼部にて生成される排ガスは、この排ガス流路部（気化器と酸化剤ガス供給部材との間の間隙）を流れる。
このような燃料電池装置は、特許文献１に開示されている。
【０００４】
特許文献１では、改質器の流入口側部分に気化器を形成することで、気化器と改質器とを一体的に形成している。気化器では改質用水を気化させて水蒸気を発生させている。改質器では、気化器で発生した水蒸気を用いて、燃料を水蒸気改質反応により反応させている。
また、特許文献１では、酸化剤ガス供給部材の外面のうち、気化器に対向する部分に断熱シート（断熱材）を配置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１２９２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、気化器については、その温度が水の気化熱により低下しかねない。それゆえ、酸化剤ガス供給部材については、そのうち気化器に対向する部分が輻射冷却により冷却され、その結果、酸化剤ガス供給部材内を流れる酸化剤ガスの温度が低下する虞がある。
この対策として、特許文献１に記載のように、酸化剤ガス供給部材の外面のうち、気化器に対向する部分に断熱シートを配置することにより、酸化剤ガス供給部材及びその内部を流れる酸化剤ガスの熱が気化器によって奪われることを抑制することができる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のように断熱シートを酸化剤ガス供給部材の外面に配置すると、この断熱シートによって、酸化剤ガス供給部材から気化器への熱移動が抑制されるので、気化器の温度が低下しかねない。
この点は、吸熱反応である水蒸気改質反応が行われる改質器においても同様である。この場合において、酸化剤ガス供給部材の外面のうち、改質器（特に、改質器の流入口側部分）に対向する部分に断熱シートを配置すると、この断熱シートによって、酸化剤ガス供給部材から改質器への熱移動が抑制されるので、改質器の温度が低下しかねない。
【０００８】
本発明は、このような実状に鑑み、酸化剤ガス供給部材などの容積部材の低温化を抑制すると共に、気化器や改質器の低温化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そのため本発明の第１態様では、燃料電池装置は、水が導入され、水を蒸発させて水蒸気を生成する気化器と、気化器からの水蒸気を用いて燃料を改質して、水素を含有する改質ガスを生成する改質器と、酸化剤ガスが流れる内部空間を備え、かつ、気化器との間に間隙を有して気化器に対向する容積部材と、容積部材からの酸化剤ガス中の酸素と、改質器からの改質ガス中の水素とを反応させて発電を行う複数の燃料電池セルと、燃料電池セルから排出されるオフガスを燃焼させるオフガス燃焼部と、気化器と容積部材とにより区画され、かつ、オフガス燃焼部からの排ガスが気化器と容積部材との間を流れる排ガス流路部と、を含んで構成される。排ガス流路部は、気化器と容積部材との間に配置され、かつ、気化器との間に間隙を有して気化器に対向する断熱部と、気化器の外面のうち断熱部に対向する部分に設けられて、排ガスから熱を吸収して気化器に伝える伝熱部と、を備える。
【００１０】
本発明の第２態様では、流入口より流入する燃料を改質して、水素を含有する改質ガスを生成する改質器と、酸化剤ガスが流れる内部空間を備え、かつ、改質器との間に間隙を有して改質器に対向する容積部材と、容積部材からの酸化剤ガス中の酸素と、改質器からの改質ガス中の水素とを反応させて発電を行う複数の燃料電池セルと、燃料電池セルから排出されるオフガスを燃焼させるオフガス燃焼部と、改質器と容積部材とにより区画され、かつ、オフガス燃焼部からの排ガスが改質器と容積部材との間を流れる排ガス流路部と、を含んで構成される。排ガス流路部は、改質器と容積部材との間に配置され、かつ、改質器との間に間隙を有して改質器に対向する断熱部と、改質器の外面のうち断熱部に対向する部分に設けられて、排ガスから熱を吸収して改質器に伝える伝熱部と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の第１態様によれば、排ガス流路部は、気化器と容積部材との間に配置され、かつ、気化器との間に間隙を有して気化器に対向する断熱部を備える。これにより、容積部材、及び、その内部を流れる酸化剤ガスの熱が気化器によって奪われることを抑制することができる。
また、本発明の第１態様によれば、排ガス流路部は、気化器の外面のうち断熱部に対向する部分に設けられて、排ガスから熱を吸収して気化器に伝える伝熱部を更に備える。この伝熱部によって、高温の排ガスから気化器への熱移動を促進することができるので、気化器の温度低下を抑制することができる。
【００１２】
本発明の第２態様によれば、排ガス流路部は、改質器と容積部材との間に配置され、かつ、改質器との間に間隙を有して改質器に対向する断熱部を備える。これにより、容積部材、及び、その内部を流れる酸化剤ガスの熱が改質器によって奪われることを抑制することができる。
また、本発明の第２態様によれば、排ガス流路部は、改質器の外面のうち断熱部に対向する部分に設けられて、排ガスから熱を吸収して改質器に伝える伝熱部を更に備える。この伝熱部によって、高温の排ガスから改質器への熱移動を促進することができるので、改質器の温度低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態における燃料電池装置の正面縦断面図
【図２】同上実施形態における燃料電池装置の水平断面図
【図３】同上実施形態における排ガス流路部の伝熱部の概略構成を示す斜視図
【図４】本発明の第２実施形態における排ガス流路部の伝熱部の概略構成を示す斜視図
【図５】本発明の第３実施形態における排ガス流路部の伝熱部の概略構成を示す平面図
【図６】本発明の第４実施形態における排ガス流路部の伝熱部の概略構成を示す斜視図
【図７】本発明の第５実施形態における排ガス流路部の伝熱部の概略構成を示す斜視図
【図８】本発明の第６実施形態における燃料電池装置の正面縦断面図
【図９】同上実施形態における排ガス流路部の伝熱部の概略構成を示す斜視図
【図１０】本発明の第７実施形態における燃料電池装置の長側面断面図
【図１１】同上実施形態における燃料電池装置の短側面断面図
【図１２】本発明の第８実施形態における排ガス流路部の伝熱部の概略構成を示す斜視図
【図１３】同上実施形態における排ガス流路部の伝熱部の概略構成を示す下面図
【図１４】本発明の第９実施形態における排ガス流路部の伝熱部の概略構成を示す下面図
【図１５】本発明の第１０実施形態における排ガス流路部の伝熱部の概略構成を示す下面図
【図１６】本発明の第１１実施形態における排ガス流路部の伝熱部の概略構成を示す下面図
【図１７】本発明の第１２実施形態における排ガス流路部の伝熱部の概略構成を示す斜視図
【図１８】本発明の第１３実施形態における排ガス流路部の伝熱部の概略構成を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の第１実施形態を示す燃料電池装置の正面縦断面図であり、図２のＩＩ−ＩＩ断面に対応している。図２は燃料電池装置の水平断面図であり、図１のＩ−Ｉ断面のうち、後述する第２のケース５、第３のケース７、改質装置３０、酸化剤ガス供給部材４０、内部断熱材５０の左側部５１、右側部５２、断熱材１０１、及び伝熱板１０２を示している。
燃料電池装置１を構成する筐体２は、筐体２の最外側を構成する直方体状の第１のケース３と、第１のケース３内に第１の空隙４を隔てて収納される直方体状の第２のケース５と、第２のケース５内に第２の空隙６を隔てて収納される溝形状（コ字形状）の第３のケース７と、を含んで構成される。これらのケース３、５、７は金属製である。
【００１６】
第１のケース３は、直方体状で、上面３ａ、底面３ｂ、左右一対の長側面３ｃ、３ｄ、前後一対の短側面（図示せず）を有している。尚、本実施形態では、第１のケース３において、一方の短側面（後述する第２のケース５の短側面５ｅ側の短側面）を正面（前面）とし、他方の短側面（後述する第２のケース５の短側面５ｆ側の短側面）を背面（後面）とし、これら一対の短側面同士を結ぶ方向を前後方向、長側面３ｃと長側面３ｄとを結ぶ方向を左右方向という。
第２のケース５は、直方体状で、上面５ａ、底面５ｂ、左右一対の長側面５ｃ、５ｄ、前後一対の短側面５ｅ、５ｆを有している。
この第２のケース５は、第１のケース３より一回り小さく、第１のケース３と第２のケース５との間には、前記第１の空隙４として、上面３ａ、５ａ間、底面３ｂ、５ｂ間、長側面３ｃ、５ｃ間、長側面３ｄ、５ｄ間に、それぞれ空隙が形成される。これらの空隙は後述するようにカソード用酸化剤ガス（例えば空気）の流通空間をなす。
【００１７】
第３のケース７は、上部開放の溝形状（コ字形状）で、底面７ｂと２つの長側面７ｃ、７ｄとから構成されている。
第３のケース７の底面７ｂ及び長側面７ｃ、７ｄの前後方向の長さは第２のケース５の底面５ｂ及び長側面５ｃ、５ｄの前後方向の長さとほぼ等しく、第３のケース７の底面７ｂ及び長側面７ｃ、７ｄの前後方向の両端部は、第２のケース５の短側面５ｅ、５ｆに接合される。
第３のケース７の上側の開口部は、空隙を隔てて、第２のケース５の上面５ａに相対する。また、第３のケース７の底面７ｂ及び長側面７ｃ、７ｄは、空隙を隔てて、第２のケース５の底面５ｂ及び長側面５ｃ、５ｄに相対する。
従って、第２のケース５と第３のケース７との間には、前記第２の空隙６として、底面５ｂ、７ｂ間、長側面５ｃ、７ｃ間、長側面５ｄ、７ｄ間に、それぞれ空隙が形成される。これらの空隙は後述するように排ガスの流通空間をなす。
【００１８】
燃料電池装置１は、筐体２内、特に第３のケース７内に、水素を含有する改質ガスと酸化剤ガス（空気）とを反応させて発電を行う複数の燃料電池セル１０と、複数の燃料電池セル１０の上端部から排出されるオフガスを燃焼させて燃料電池セル１０を高温状態に維持するオフガス燃焼部２０とを備える。
燃料電池装置１はまた、第３のケース７内に、燃料を改質して改質ガスを生成し、この改質ガスを燃料電池セル１０のアノード（燃料極）に供給する改質装置３０と、燃料電池セル１０のカソード（酸化剤極）に酸化剤ガス（空気）を供給する酸化剤ガス供給部材４０とを備える。改質装置３０は、気化器３５と改質器３６とを備える。ここで、改質装置３０の流入口側部分に気化器３５が形成されている。
【００１９】
燃料電池セル１０は、上下方向に延びるセル支持体の表面に、アノード（燃料極）、固体酸化物からなる電解質、カソード（酸化剤極）を積層してなる。セル支持体は、その延在方向に沿って内部に燃料通路が形成されると共に、多孔質である。よって、アノードにはセル支持体内部から改質ガスが供給される。カソードには外部から酸化剤ガスが供給される。
電解質は、高温下で酸化物イオンを伝導する。アノードは、酸化物イオンと燃料中の水素とを反応させて、電子及び水を発生させる。カソードは、例えば、空気中の酸素と電子とを反応させて、酸化物イオンを発生させる。
従って、燃料電池セル１０のカソードにて、下記（１）式の電極反応が生起され、アノードにて、下記（２）式の電極反応が生起されて、発電がなされる。
【００２０】
カソード：  １／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−（電解質）    ・・・（１）
アノード：  Ｏ２−（電解質）＋Ｈ２→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−   ・・・（２）
【００２１】
燃料電池装置１には前述のような燃料電池セル１０が多数備えられ、これらは電気的に直列及び／又は並列に接続されて、燃料電池セル１０の組み立て体であるセルスタック１１を構成している。燃料電池セル１０の形状及び配列は任意に選択することができるため、図中のセルスタック１１については、それらを省略して概略的に示している。セルスタック１１は、台座１３上に配置されている。
ここで、燃料電池セル１０（セルスタック１１）への改質ガスの供給は、台座１３側（セルスタック１１の下端部側）からなされ、台座１３は改質ガスの分配機能を有している。尚、台座１３には、改質装置３０から改質ガスが供給される。
【００２２】
燃料電池セル１０（セルスタック１１）への酸化剤ガス（空気）の供給は、複数の燃料電池セル１０を２つのグループに分割するように、燃料電池セル１０間の隙間に配置した酸化剤ガス供給部材４０を介してなされる。
また、セルスタック１１の上端部側はオフガス（未反応の改質ガス）の排出部となり、オフガスは余剰の酸化剤ガス供給下で燃焼する。従って、セルスタック１１の上端部近傍がオフガス燃焼部２０となる。
【００２３】
改質装置３０は酸化剤ガス供給部材４０を避けるように形成されており、平面視で溝形状（コ字形状）をなしている。
本実施形態では、オフガス燃焼部２０での燃焼熱によって加熱されるように、改質装置３０が、第３のケース７内でセルスタック１１の上方に配置される。
【００２４】
改質装置３０は、前後方向に延在する直方体状の左側ケーシング３１及び右側ケーシング３２と、これらケーシングの後端部同士を連結する中央後側ケーシング３３とを備えている。これらのケーシングは金属製である。
左側ケーシング３１と右側ケーシング３２とは、水平面上に互いに平行に配置されている。左側ケーシング３１は、セルスタック１１の左側部分の上方に配置され、右側ケーシング３２は、セルスタック１１の右側部分の上方に配置される。左側ケーシング３１と右側ケーシング３２とは、互いの内部空間が、中央後側ケーシング３３の内部空間を介して連通している。
ここで、酸化剤ガス供給部材４０は、改質装置３０の左側ケーシング３１の右側方に配置されている。また、酸化剤ガス供給部材４０は、改質装置３０の右側ケーシング３２の左側方に配置されている。
【００２５】
改質装置３０を構成する気化器３５は、右側ケーシング３２の前側部（例えば前端から略中央までの部分）に配置されている。改質装置３０を構成する改質器３６は、右側ケーシング３２のうち気化器３５を除いた部分と、中央後側ケーシング３３と、左側ケーシング３１とからなる部分に配置されている。すなわち、改質装置３０の右側ケーシング３２については、その前側に気化器３５が配置されて、後側に改質器３６が配置されている。
右側ケーシング３２の前端（気化器３５の前端）には流入口３７が設けられている。この流入口３７には、原燃料・改質用水供給配管３８の後端が接続されている。尚、原燃料・改質用水供給配管３８は第２のケース５の短側面５ｅ及び第１のケース３の短側面（図示せず）を貫通している。
左側ケーシング３１の前端には改質ガス流出口（図示せず）が設けられている。また、この改質ガス流出口からセルスタック１１の台座１３へ改質ガスを供給するための供給配管（図示せず）が設けられている。
【００２６】
気化器３５には、例えばアルミナボールなどの伝熱部材が充填されており、改質器３６には、改質触媒が充填されている。
気化器３５では、原燃料・改質用水供給配管３８から流入口３７を介して流入した燃料（原燃料）と改質用水とが、オフガス燃焼部２０における燃焼熱と、セルスタック１１の発電による発熱とを受けて加熱される。この加熱により、気化器３５では、燃料が水蒸気改質反応に適した温度まで昇温されると共に、改質用水が気化されて水蒸気が発生する。
すなわち、気化器３５は、水が導入され、水を蒸発させて水蒸気を生成する。
【００２７】
改質触媒が充填されている改質器３６では、気化器３５から供給される水蒸気を用いて、水蒸気改質反応によって、燃料を改質して、水素リッチな改質ガスを生成する。この改質反応は吸熱反応であり、オフガス燃焼部２０における燃焼熱とセルスタック１１の発電による発熱とが利用される。尚、改質器３６では、水蒸気改質反応に替えて、部分酸化反応又は自己熱改質反応など、更にはこれらの改質反応の組み合わせなど、水素発生手法として公知な手法によって改質ガスを生成してもよい。
【００２８】
ここで、燃料（原燃料）としては、例えば、炭化水素系燃料が用いられる。炭化水素系燃料としては、分子中に炭素と水素とを含む化合物（酸素等、他の元素を含んでいてもよい）若しくはそれらの混合物が用いられ、例えば、炭化水素類、アルコール類、エーテル類、バイオ燃料が挙げられる。具体的には、炭化水素類として、メタン、エタン、プロパン、ブタン、天然ガス、ＬＰＧ（液化石油ガス）、都市ガス、ガソリン、ナフサ、灯油、軽油が挙げられる。アルコール類として、メタノール、エタノールが挙げられる。エーテル類として、ジメチルエーテルが挙げられる。バイオ燃料として、バイオガス、バイオエタノール、バイオディーゼル、バイオジェットが挙げられる。
【００２９】
次に前記第１の空隙４と酸化剤ガス供給部材４０とを含むカソード用酸化剤ガス流路について説明する。
第１のケース３と第２のケース５との間の第１の空隙４は、第１のケース３の４面の内側（上面３ａ、５ａ間、底面３ｂ、５ｂ間、長側面３ｃ、５ｃ間、長側面３ｄ、５ｄ間）に形成されて、筐体２の外部からセルスタック１１のカソードへ供給する酸化剤ガス（空気）の流通空間をなす。すなわち、上面３ａ、５ａ間の空隙４ａ、底面３ｂ、５ｂ間の空隙４ｂ、長側面３ｃ、５ｃ間の空隙４ｃ、長側面３ｄ、５ｄ間の空隙４ｄにより、酸化剤ガスの流通空間が形成される。
そして、この酸化剤ガスの流通空間に連通させて、第１のケース３の底面３ｂに筐体２の外部からの酸化剤ガス入口管４１が接続される。
【００３０】
また、この酸化剤ガスの流通空間からセルスタック１１への酸化剤ガス出口として、第２のケース５の上面５ａに前後方向に延びるスリット４２が形成される。このスリット４２から第２のケース５内を経て第３のケース７内へ酸化剤ガス供給部材４０が挿入配置されている。
酸化剤ガス供給部材４０は、内部空間４０ｓを有する上面開口の扁平な矩形の容器で、燃料電池セル１０間の隙間に配置され、上面側の開口部は第１のケース３内の酸化剤ガス流通空間と連通している。そして、扁平な矩形の容器の底部近傍の側面に複数の酸化剤ガス噴出口４４が形成され、酸化剤ガス噴出口４４はセルスタック１１に相対している。
従って、筐体２外の酸化剤ガス供給源からの酸化剤ガス（空気）は、酸化剤ガス入口管４１から第１のケース３と第２のケース５との間の空隙、特に底面３ｂ、５ｂ間の空隙４ｂに流入した後、長側面３ｃ、５ｃ間の空隙４ｃ、長側面３ｄ、５ｄ間の空隙４ｄを経て、上面３ａ、５ａ間の空隙４ａに流入する。そして、スリット４２部から酸化剤ガス供給部材４０の内部空間４０ｓに流入し、酸化剤ガス噴出口４４から噴出して、セルスタック１１のカソードに供給される。
ここで、酸化剤ガス供給部材４０が、本発明の「容積部材」に対応する。すなわち、酸化剤ガス供給部材４０は、酸化剤ガスが流れる内部空間４０ｓを備える。また、酸化剤ガス供給部材４０は、気化器３５との間に間隙を有して気化器３５に対向している。また、酸化剤ガス供給部材４０は、酸化剤ガスをセルスタック１１（複数の燃料電池セル１０）に供給する。
【００３１】
次に前記第２の空隙６を含む排ガス流路について説明する。
排ガス流路については、オフガス燃焼部２０にて生成された排ガスが改質装置３０の外面に沿って流れた後に、前記第２の空隙６、及び、後述する排ガス出口管４５を介して、外部に排出されるように構成されている。
第３のケース７内のセルスタック１１の上端部近傍のオフガス燃焼部２０にてオフガスが燃焼し、第３のケース７はオフガス燃焼部２０を区画する。そして、オフガスの燃焼によって排ガスが発生し、排ガスは、改質装置３０の外面（ケーシング３１〜３３の外面）に沿って流れて、これにより対流伝熱が生じる。この後、排ガスは、第３のケース７の上面側の開口部から第２のケース５内に排出される。
第２のケース５と第３のケース７との間の第２の空隙６は、第２のケース５の３面の内側（底面５ｂ、７ｂ間、長側面５ｃ、７ｃ間、長側面５ｄ、７ｄ間）に形成されて、オフガス燃焼部２０から筐体２の外部へ排出する排ガスの流通空間をなす。すなわち、底面５ｂ、７ｂ間の空隙６ｂ、長側面５ｃ、７ｃ間の空隙６ｃ、長側面５ｄ、７ｄ間の空隙６ｄにより、排ガスの流通空間が形成される。
【００３２】
そして、この排ガスの流通空間に連通させて、第２のケース５の底面５ｂに外部への排ガス出口管４５が接続される。尚、排ガス出口管４５は第１のケース３の底面３ｂを貫通している。
従って、第３のケース７内のオフガス燃焼部２０からの排ガスは、改質装置３０の外面（ケーシング３１〜３３の外面）、及び、酸化剤ガス供給部材４０の外面のうちオフガス燃焼部２０の上方に位置する部分に沿って流れ、第３のケース７の上面側の開口部から、第２のケース５と第３のケース７との間の空隙、特に長側面５ｃ、７ｃ間の空隙６ｃ、及び、長側面５ｄ、７ｄ間の空隙６ｄへ流入した後、底面５ｂ、７ｂ間の空隙６ｂへ流入して、排ガス出口管４５より筐体２外へ排出される。
【００３３】
ここで、前述の排ガス流路のうち、互いに対向する気化器３５の左側面３５Ｌ（改質装置３０の右側ケーシング３２の左側面３２Ｌの前側部）と、酸化剤ガス供給部材４０の右側面４０Ｒとによって区画される部分を、第１排ガス流路部１１１として以下説明する。
すなわち、第１排ガス流路部１１１は、気化器３５と酸化剤ガス供給部材４０とにより区画される。また、第１排ガス流路部１１１では、オフガス燃焼部２０からの排ガスが気化器３５と酸化剤ガス供給部材４０との間を流れる。
【００３４】
前述のように、筐体２内をカソード用酸化剤ガスと排ガスとが流れる過程で、すなわち、酸化剤ガス（空気）が第１のケース３と第２のケース５との間を第２のケース５の底面５ｂ、長側面５ｃ、５ｄ、上面５ａの外壁に沿って流れ、排ガスが第２のケース５と第３のケース７との間を第２のケース５の上面５ａ、長側面５ｃ、５ｄ、底面５ｂの内壁に沿って流れる過程で、第２のケース５の底面５ｂ、長側面５ｃ、５ｄ、上面５ａを介して、カソード用酸化剤ガスと排ガスとの熱交換がなされ、カソード用酸化剤ガスを十分に加熱する一方、排ガスを冷却することができる。
【００３５】
第３のケース７の内面には、内部断熱材５０が内張されている。内部断熱材５０は、例えば、金属よりも熱伝導率が低いセラミックファイバーを含んで構成される。内部断熱材５０は、左側部５１、右側部５２、及び下側部５３を含んで構成され、溝形状（コ字形状）の断面を有して前後方向に延在している。
内部断熱材５０の左側部５１は、その前後方向の長さが、第３のケース７の長側面７ｃの前後方向の長さとほぼ等しい。左側部５１は、第３のケース７の左側の長側面７ｃの内壁に面接触するように配置されている。
内部断熱材５０の右側部５２は、その前後方向の長さが、第３のケース７の長側面７ｄの前後方向の長さとほぼ等しい。右側部５２は、第３のケース７の右側の長側面７ｄの内壁に面接触するように配置されている。
内部断熱材５０の下側部５３は、その前後方向の長さが、第３のケース７の底面７ｂの前後方向の長さとほぼ等しい。下側部５３は、第３のケース７の底面７ｂと台座１３との間に介装されている。
【００３６】
尚、内部断熱材５０の左側部５１の上端と、内部断熱材５０の右側部５２の上端とについては、各々が、改質装置３０の上面（ケーシング３１〜３３の上面）より上方に位置することが好ましい。より多くの排ガスが改質装置３０の周囲を通過してから前述の第２の空隙６に流れ込むようにすることで、より効果的に排ガスの熱を改質装置３０に伝熱することができるからである。
【００３７】
次に、第１排ガス流路部１１１の構成について、図１及び図２に加えて図３を用いて説明する。
図３は、第１排ガス流路部１１１の伝熱部（伝熱板１０２）を示す。
【００３８】
第１排ガス流路部１１１は、左右方向に厚みを有するシート状の断熱材１０１と、少なくとも１枚（図では４枚）の金属製の伝熱板１０２（板状部材）とを備える。尚、本実施形態では伝熱板１０２の枚数が４枚であるとして以下説明するが、伝熱板１０２の枚数はこれに限らない。
【００３９】
断熱材１０１は、例えば、金属よりも熱伝導率が低いセラミックファイバーを含んで構成される。断熱材１０１は、酸化剤ガス供給部材４０の右側面４０Ｒのうち、気化器３５の左側面３５Ｌ（改質装置３０の右側ケーシング３２の左側面３２Ｌの前側部）に対向する部分に設けられている。本実施形態では、断熱材１０１は、側面視で、気化器３５の左側面３５Ｌよりも大きな面積の矩形状をなしている。ここで、断熱材１０１が本発明の「断熱部」に対応する。すなわち、第１排ガス流路部１１１は前記「断熱部」を備える。また、断熱材１０１は、気化器３５と酸化剤ガス供給部材４０との間に配置されている。また、断熱材１０１は、気化器３５との間に間隙を有して気化器３５に対向している。
【００４０】
４枚の伝熱板１０２は、各々の右側端部（一端部）が、気化器３５の左側面３５Ｌ（外面）に固定されており、左側端部（他端部）が断熱材１０１に接触している。尚、伝熱板１０２の左側端部（他端部）については、断熱材１０１に接触していなくてもよい。
４枚の伝熱板１０２は、前後方向に互いに間隔を空けて１列に並んでおり、各々が、第１排ガス流路部１１１における排ガスの流れ方向Ｆに沿って延在している。また、伝熱板１０２は、上面視で、気化器３５の左側面３５Ｌに交差するように（特に本実施形態では直交するように）配置されている。
【００４１】
ここで、伝熱板１０２は、本発明の「伝熱部」を構成するものであり、排ガスから熱を吸収して気化器３５に伝える。すなわち、第１排ガス流路部１１１は前記「伝熱部」を備える。また、伝熱板１０２は、気化器３５の左側面３５Ｌより、第１排ガス流路部１１１の内方に張り出している。また、伝熱板１０２は、気化器３５の左側面３５Ｌのうち、断熱材１０１に対向する部分に設けられている。
【００４２】
本実施形態によれば、燃料電池装置１は、水が導入され、水を蒸発させて水蒸気を生成する気化器３５と、気化器３５からの水蒸気を用いて燃料を改質して、水素を含有する改質ガスを生成する改質器３６と、酸化剤ガスが流れる内部空間４０ｓを備え、かつ、気化器３５との間に間隙を有して気化器３５に対向する酸化剤ガス供給部材４０（容積部材）と、酸化剤ガス供給部材４０からの酸化剤ガス中の酸素と、改質器３６からの改質ガス中の水素とを反応させて発電を行う複数の燃料電池セル１０と、燃料電池セル１０から排出されるオフガスを燃焼させるオフガス燃焼部２０と、気化器３５と酸化剤ガス供給部材４０とにより区画され、かつ、オフガス燃焼部２０からの排ガスが気化器３５と酸化剤ガス供給部材４０との間を流れる第１排ガス流路部１１１と、を含んで構成される。第１排ガス流路部１１１は、気化器３５と酸化剤ガス供給部材４０との間に配置され、かつ、気化器３５との間に間隙を有して気化器３５に対向する断熱材１０１（断熱部）と、気化器３５の左側面３５Ｌ（外面）のうち断熱材１０１に対向する部分に設けられて、排ガスから熱を吸収して気化器３５に伝える伝熱板１０２（伝熱部）と、を備える。従って、断熱材１０１を備えることにより、酸化剤ガス供給部材４０、及び、その内部を流れる酸化剤ガスの熱が気化器３５によって奪われることを抑制することができる。また、伝熱板１０２を備えることにより、この伝熱板１０２によって、高温の排ガスから気化器３５への熱移動を促進することができるので、気化器３５の温度低下を抑制することができる。
【００４３】
また、本実施形態によれば、断熱材１０１（断熱部）は、酸化剤ガス供給部材４０（容積部材）の右側面４０Ｒ（外面）のうち、気化器３５に対向する部分に設けられる。これにより、酸化剤ガス供給部材４０内を流れる酸化剤ガスの熱が気化器３５によって局所的に奪われることを抑制することができるので、複数の燃料電池セル１０に供給される酸化剤ガスの温度分布を均一化することができる。
従って、本実施形態によれば、複数の燃料電池セル１０に供給される酸化剤ガスの温度分布が均一化されると共に、伝熱板１０２（伝熱部）により気化器３５の温度低下が抑制されるので、気化器３５の下方に位置する燃料電池セル１０の局所的な温度低下が抑制され、この結果、燃料電池スタック１１の温度分布を均一化することができ、ひいては、燃料電池スタック１１の良好な発電効率を得ることができる。
【００４４】
また、本実施形態によれば、伝熱板１０２（伝熱部）は、気化器３５の左側面３５Ｌ（外面）より第１排ガス流路部１１１の内方に張り出している。これにより、伝熱板１０２は、そのほぼ全体で排ガスの熱を吸収することができるので、排ガスから熱を効率的に吸収して気化器３５に伝熱することができる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、伝熱板１０２（伝熱部）は、気化器３５の左側面３５Ｌ（外面）のうち、断熱材１０１（断熱部）に対向する部分に設けられる。これにより、酸化剤ガス供給部材４０から気化器３５への熱移動が断熱材１０１によって抑制されても、排ガスから熱が伝熱板１０２を介して気化器３５に伝えられるので、気化器３５の温度低下を抑制することができる。
【００４６】
また、本実施形態によれば、第１排ガス流路部１１１の伝熱部は、右側端部（一端部）が気化器３５の左側面３５Ｌ（外面）に固定されて、第１排ガス流路部１１１における排ガスの流れ方向Ｆに沿って延在する少なくとも１枚の金属製の伝熱板１０２（板状部材）を含んで構成される。これにより、比較的簡素な構成で、伝熱板１０２を介して排ガスから熱を吸収して気化器３５に伝えることができる。
【００４７】
また、本実施形態によれば、容積部材は、酸化剤ガスを燃料電池セル１０に供給する酸化剤ガス供給部材４０である。これにより、比較的簡素な構成で酸化剤ガスを燃料電池セル１０に供給することができる。
【００４８】
図４は、本発明の第２実施形態における第１排ガス流路部１１１の伝熱部（伝熱部材１０４）の概略構成を示す。
図１〜図３に示した第１実施形態と異なる点について説明する。
【００４９】
本実施形態では、伝熱板１０２の代わりとして、６面が金属製のメッシュ状部材１０３によって構成される直方体状の金属製の伝熱部材１０４が、気化器３５の左側面３５Ｌ（右側ケーシング３２の左側面３２Ｌの前側部）に固定されている。
伝熱部材１０４は、その内外がメッシュ状部材１０３を介して連通している。それゆえ、伝熱部材１０４の内部を排ガスが流れることができる。
【００５０】
ここで、伝熱部材１０４は、本発明の「伝熱部」を構成するものであり、排ガスから熱を吸収して気化器３５に伝える。また、伝熱部材１０４は、気化器３５の左側面３５Ｌ（外面）より第１排ガス流路部１１１の内方に張り出している。また、伝熱部材１０４は、気化器３５の左側面３５Ｌのうち、断熱材１０１に対向する部分に設けられている。
【００５１】
特に本実施形態によれば、伝熱部材１０４（伝熱部）は金属製のメッシュ状部材１０３を含んで構成される。これにより、比較的簡素な構成で、伝熱部材１０４を介して排ガスから熱を吸収して気化器３５に伝えることができる。
【００５２】
図５は、本発明の第３実施形態における第１排ガス流路部１１１の伝熱部（伝熱部材１０５）の概略構成を示す平面図である。
図１〜図３に示した第１実施形態と異なる点について説明する。
【００５３】
本実施形態では、伝熱板１０２の代わりとして、金属製の伝熱部材１０５が、気化器３５の左側面３５Ｌ（右側ケーシング３２の左側面３２Ｌの前側部）に固定されている。
伝熱部材１０５は、上面及び下面が開口した金属製の矩形筒状体１０６と、その内部に配置された金属製のハニカム構造部１０７とにより構成されている。
ハニカム構造部１０７は、複数の排ガス流通路１０８を備える。排ガス流通路１０８は、各々が上下方向に延在して、各々の上面及び下面がそれぞれ開口している。それゆえ、伝熱部材１０５の各排ガス流通路１０８内を排ガスが流れることができる。
【００５４】
ここで、伝熱部材１０５は、本発明の「伝熱部」を構成するものであり、排ガスから熱を吸収して気化器３５に伝える。また、伝熱部材１０５は、気化器３５の左側面３５Ｌ（外面）より第１排ガス流路部１１１の内方に張り出している。また、伝熱部材１０５は、気化器３５の左側面３５Ｌのうち、断熱材１０１に対向する部分に設けられている。
【００５５】
特に本実施形態によれば、伝熱部材１０５（伝熱部）は、複数の排ガス流通路１０８を備えた金属製のハニカム構造部１０７（ハニカム構造）を有する。これにより、比較的簡素な構成で、伝熱部材１０５を介して排ガスから熱を吸収して気化器３５に伝えることができる。
【００５６】
図６は、本発明の第４実施形態における第１排ガス流路部１１１の伝熱部（伝熱板１０２及び１０９）の概略構成を示す。
図１〜図３に示した第１実施形態と異なる点について説明する。
【００５７】
本実施形態では、伝熱板１０２と、気化器３５の左側面３５Ｌ（右側ケーシング３２の左側面３２Ｌの前側部）との間に、金属製の伝熱板１０９が介装されている。
伝熱板１０９は、側面視で、気化器３５の左側面３５Ｌよりも大きな面積の矩形状をなしている。また、伝熱板１０９は、第１排ガス流路部１１１における排ガスの流れ方向Ｆに沿って延在している。
【００５８】
伝熱板１０９は、その右側面が、気化器３５の左側面３５Ｌ（外面）に面接触した状態で固定されている。また、伝熱板１０９の左側面には伝熱板１０２の右側端部（一端部）が固定されている。
伝熱板１０９の上端部と、第２のケース５の上面５ａの内壁との間には、図示しない空隙が形成されており、この空隙を排ガスが流れる。
【００５９】
ここで、伝熱板１０２及び１０９は、本発明の「伝熱部」を構成するものであり、排ガスから熱を吸収して気化器３５に伝える。また、伝熱板１０２及び１０９は、気化器３５の左側面３５Ｌ（外面）より第１排ガス流路部１１１の内方に張り出している。
【００６０】
特に本実施形態によれば、伝熱板１０２と、気化器３５の左側面３５Ｌ（右側ケーシング３２の左側面３２Ｌの前側部）との間に、金属製の伝熱板１０９が介装されている。これにより、前述の第１実施形態よりも大きな面積で排ガスからの熱を吸収することができるので、排ガスからの熱を前述の第１実施形態よりも効率的に吸収して気化器３５に伝えることができる。
【００６１】
尚、本実施形態では、伝熱板１０２と、気化器３５の左側面３５Ｌ（右側ケーシング３２の左側面３２Ｌの前側部）との間に、伝熱板１０９が介装されているが、伝熱板１０９の配置はこれに限らない。例えば、前述の伝熱部材１０４又は１０５と、気化器３５の左側面３５Ｌ（右側ケーシング３２の左側面３２Ｌの前側部）との間に、伝熱板１０９が介装されてもよい。
【００６２】
図７は、本発明の第５実施形態における第１排ガス流路部１１１の伝熱部（伝熱板１０２及び１１０）の概略構成を示す。
図１〜図３に示した第１実施形態と異なる点について説明する。
【００６３】
本実施形態では、複数（図では４枚）の伝熱板１０２からなる伝熱部の左側下端部に、金属製の伝熱板１１０（金属板）の右側上端部が固定されている。
伝熱板１１０は、第１排ガス流路部１１１を構成するものであり、第１排ガス流路部１１１における排ガスの流れ方向Ｆに交差する方向に延在している。特に本実施形態では、伝熱板１１０は、第１排ガス流路部１１１における排ガスの流れ方向Ｆに直交する方向（すなわち水平方向）に延在している。
伝熱板１１０の右側端部と、気化器３５の左側面３５Ｌ（右側ケーシング３２の左側面３２Ｌの前側部）との間には空隙１１０ａが形成されており、この空隙１１０ａを排ガスが流れる。
【００６４】
伝熱板１１０は平面視で矩形状をなしている。伝熱板１１０は、その上面が断熱材１０１の下面に接触可能である。それゆえ、断熱材１０１は、その下方から伝熱板１１０によって支持され得る。
また、伝熱板１１０については、その下面が、オフガス燃焼部２０に対向するように配置され、好ましくは、オフガス燃焼部２０の燃焼火炎に対向するように配置される。
ここで、伝熱板１１０は、排ガスからの熱に加えて、オフガス燃焼部２０からの燃焼熱を吸収し、伝熱板１０２を介して、気化器３５に伝熱する。
【００６５】
特に本実施形態によれば、第１排ガス流路部１１１は、伝熱板１０２（伝熱部）に設けられて、第１排ガス流路部１１１における排ガスの流れ方向Ｆと交差する方向に延在する金属製の伝熱板１１０（金属板）を更に含んで構成される。これにより、比較的大きな面積で排ガスからの熱を吸収することができるので、排ガスからの熱を効率的に吸収して気化器３５に伝えることができる。
【００６６】
また、本実施形態によれば、伝熱板１１０（金属板）は、その下面がオフガス燃焼部２０に対向する。これにより、排ガスからの熱に加えて、オフガス燃焼部２０からの燃焼熱を効率的に吸収して気化器３５に伝えることができるので、気化器３５の温度低下を良好に抑制することができる。
【００６７】
尚、本実施形態では、複数の伝熱板１０２からなる伝熱部の下端部に伝熱板１１０を設けているが、伝熱板１１０の配置はこれに限らない。例えば、前述の伝熱部材１０４からなる伝熱部の下端部、又は、前述の伝熱部材１０５からなる伝熱部の下端部に、伝熱板１１１０を設けてもよい。
【００６８】
図８は、本発明の第６実施形態を示す燃料電池装置の正面縦断面図である。図９は、本実施形態における第２排ガス流路部１１２の伝熱部（伝熱板１０２ａ）及び第３排ガス流路部１１３の伝熱部（伝熱板１０２ｂ）の概略構成を示す。
図１〜図３に示した第１実施形態と異なる点について説明する。
【００６９】
燃料電池セル１０の組み立て体であるセルスタック１２１が台座１３上に配置されている。
また、セルスタック１２１の上端部側はオフガス（未反応の改質ガス）の排出部となり、オフガスは余剰の酸化剤ガス供給下で燃焼する。従って、セルスタック１２１の上端部近傍がオフガス燃焼部２０となる。
【００７０】
改質装置１３０は、オフガス燃焼部２０での燃焼熱によって加熱されるように、第３のケース７内でセルスタック１２１の上方に配置される。
改質装置１３０は、前後方向に延在する直方体状で金属製のケーシング１３１を備えている。改質装置１３０のケーシング１３１については、その前側に気化器３５が配置されて、後側に改質器３６が配置されている。ケーシング１３１の前端（気化器３５の前端）には流入口３７が設けられている。この流入口３７には、原燃料・改質用水供給配管３８の後端が接続されている。ケーシング１３１の後端（改質器３６の後端）には改質ガス流出口（図示せず）が設けられている。また、この改質ガス流出口からセルスタック１２１の台座１３へ改質ガスを供給するための供給配管（図示せず）が設けられている。
【００７１】
燃料電池セル１０（セルスタック１２１）への酸化剤ガス（空気）の供給は、左右一対の酸化剤ガス供給部材４０ａ、４０ｂを介してなされる。左側の酸化剤ガス供給部材４０ａは、セルスタック１２１と内部断熱材５０の左側部５１との間に配置されている。右側の酸化剤ガス供給部材４０ｂは、セルスタック１２１と内部断熱材５０の右側部５２との間に配置されている。ここで、左側の酸化剤ガス供給部材４０ａは、隣接する内部断熱材５０の左側部５１に面接触している。また、右側の酸化剤ガス供給部材４０ｂは、隣接する内部断熱材５０の右側部５２に面接触している。
【００７２】
酸化剤ガス供給部材４０ａ、４０ｂは、それぞれ、酸化剤ガス供給部材４０と同様に内部空間４０ｓを有する扁平な矩形の容器で構成されており、その底部近傍の側面に複数の酸化剤ガス噴出口４４が形成されている。酸化剤ガス噴出口４４はセルスタック１２１に相対している。
ここで、酸化剤ガス供給部材４０ａ、４０ｂが、本発明の「容積部材」に対応する。すなわち、酸化剤ガス供給部材４０ａ、４０ｂの各々は、酸化剤ガスが流れる内部空間４０ｓを備える。また、酸化剤ガス供給部材４０ａ、４０ｂの各々は、気化器３５との間に間隙を有して気化器３５に対向している。また、酸化剤ガス供給部材４０ａ、４０ｂは、酸化剤ガスをセルスタック１２１（複数の燃料電池セル１０）に供給する。
【００７３】
酸化剤ガス供給部材４０ａ、４０ｂには、各々の上部の扁平部を貫通させて、開口部である複数の排ガス流通路４０ｃを設けている。酸化剤ガス供給部材４０ａ、４０ｂの各々の複数の排ガス流通路４０ｃは、前後方向に沿って直列に互いに間隔を空けて配置されている。尚、複数の排ガス流通路４０ｃは、互いにほぼ同等の内径を有する。
【００７４】
酸化剤ガス供給部材４０ａの排ガス流通路４０ｃを介して、第２の空隙６ｃと改質装置１３０近傍の空間とが連通している。また、酸化剤ガス供給部材４０ｂの排ガス流通路４０ｃを介して、第２の空隙６ｄと改質装置１３０近傍の空間とが連通している。
【００７５】
尚、排ガス流通路４０ｃについては、改質装置１３０の上面（ケーシング１３１の上面）より上方に位置することが好ましい。より多くの排ガスが改質装置１３０の周囲を通過してから排ガス流通路４０ｃに流れ込むようにすることで、より効果的に排ガスの熱を改質装置１３０に伝熱することができるからである。
【００７６】
ここで、オフガス燃焼部２０から改質装置１３０（ケーシング１３１）の近傍を経て第２の隙間６ｃに至る排ガス流路のうち、互いに対向する気化器３５の左側面３５Ｌ（改質装置１３０のケーシング１３１の左側面１３１Ｌの前側部）と、酸化剤ガス供給部材４０ａの右側面とによって区画される部分を、第２排ガス流路部１１２とする。また、オフガス燃焼部２０から改質装置１３０（ケーシング１３１）の近傍を経て第２の隙間６ｄに至る排ガス流路のうち、互いに対向する気化器３５の右側面３５Ｒ（改質装置１３０のケーシング１３１の右側面１３１Ｒの前側部）と、酸化剤ガス供給部材４０ｂの左側面とによって区画される部分を、第３排ガス流路部１１３とする。
【００７７】
第２排ガス流路部１１２は、左右方向に厚みを有するシート状の断熱材１０１ａと、少なくとも１枚（図では４枚）の金属製の伝熱板１０２ａ（板状部材）とを備える。
断熱材１０１ａは、例えば、金属よりも熱伝導率が低いセラミックファイバーを含んで構成される。断熱材１０１ａは、酸化剤ガス供給部材４０ａの右側面のうち、気化器３５の左側面３５Ｌ（ケーシング１３１の左側面１３１Ｌの前側部）に対向する部分に設けられている。本実施形態では、断熱材１０１ａは、側面視で、気化器３５の左側面３５Ｌよりも大きな面積の矩形状をなしている。ここで、断熱材１０１ａが本発明の「断熱部」に対応する。すなわち、第２排ガス流路部１１２は前記「断熱部」を備える。
【００７８】
４枚の伝熱板１０２ａは、各々の右側端部（一端部）が、気化器３５の左側面３５Ｌ（外面）に固定されており、左側端部（他端部）が断熱材１０１ａに接触している。尚、伝熱板１０２ａの左側端部（他端部）については、断熱材１０１ａに接触していなくてもよい。
４枚の伝熱板１０２ａは、前後方向に互いに間隔を空けて１列に並んでおり、各々が、第２排ガス流路部１１２における排ガスの流れ方向Ｆに沿って延在している。また、伝熱板１０２ａは、上面視で、気化器３５の左側面３５Ｌ（ケーシング１３１の左側面１３１Ｌの前側部）に交差するように（特に本実施形態では直交するように）配置されている。
ここで、伝熱板１０２ａは、本発明の「伝熱部」を構成するものであり、排ガスから熱を吸収して気化器３５に伝える。すなわち、第２排ガス流路部１１２は前記「伝熱部」を備える。また、伝熱板１０２ａは、気化器３５の左側面３５Ｌ（外面）より第２排ガス流路部１１２の内方に張り出している。また、伝熱板１０２ａは、気化器３５の左側面３５Ｌのうち、断熱材１０１ａに対向する部分に設けられている。
【００７９】
第３排ガス流路部１１３は、左右方向に厚みを有するシート状の断熱材１０１ｂと、少なくとも１枚（図では４枚）の金属製の伝熱板１０２ｂ（板状部材）とを備える。
断熱材１０１ｂは、例えば、金属よりも熱伝導率が低いセラミックファイバーを含んで構成される。断熱材１０１ｂは、酸化剤ガス供給部材４０ｂの左側面のうち、気化器３５の右側面３５Ｒ（ケーシング１３１の右側面１３１Ｒの前側部）に対向する部分に設けられている。本実施形態では、断熱材１０１ｂは、側面視で、気化器３５の右側面３５Ｒよりも大きな面積の矩形状をなしている。ここで、断熱材１０１ｂが本発明の「断熱部」に対応する。すなわち、第３排ガス流路部１１３は前記「断熱部」を備える。
【００８０】
４枚の伝熱板１０２ｂは、各々の左側端部（一端部）が、気化器３５の右側面３５Ｒ（外面）に固定されており、右側端部（他端部）が断熱材１０１ｂに接触している。尚、伝熱板１０２ｂの右側端部（他端部）については、断熱材１０１ｂに接触していなくてもよい。
４枚の伝熱板１０２ｂは、前後方向に互いに間隔を空けて１列に並んでおり、各々が、第３排ガス流路部１１３における排ガスの流れ方向Ｆに沿って延在している。また、伝熱板１０２ｂは、上面視で、気化器３５の右側面３５Ｒ（ケーシング１３１の右側面１３１Ｒの前側部）に交差するように（特に本実施形態では直交するように）配置されている。
ここで、伝熱板１０２ｂは、本発明の「伝熱部」を構成するものであり、排ガスから熱を吸収して気化器３５に伝える。すなわち、第３排ガス流路部１１３は前記「伝熱部」を備える。また、伝熱板１０２ｂは、気化器３５の右側面３５Ｒより第３排ガス流路部１１３の内方に張り出している。また、伝熱板１０２ｂは、気化器３５の右側面３５Ｒのうち、断熱材１０１ｂに対向する部分に設けられている。
【００８１】
特に本実施形態によれば、第２排ガス流路部１１２及び第３排ガス流路部１１３は、それぞれ、断熱材１０１ａ及び１０１ｂ（断熱部）を備える。これにより、酸化剤ガス供給部材４０ａ及び４０ｂ内を流れる酸化剤ガスの熱が気化器３５によって局所的に奪われることを抑制することができるので、複数の燃料電池セル１０に供給される酸化剤ガスの温度分布を均一化することができる。
また、本実施形態によれば、第２排ガス流路部１１２及び第３排ガス流路部１１３は、それぞれ、伝熱板１０２ａ及び１０２ｂ（伝熱部）を備える。これら伝熱板１０２ａ及び１０２ｂによって、高温の排ガスから気化器３５への熱移動を促進することができるので、気化器３５の温度低下を抑制することができる。
従って、本実施形態によれば、複数の燃料電池セル１０に供給される酸化剤ガスの温度分布が均一化されると共に、気化器３５の温度低下が抑制されるので、気化器３５の下方に位置する燃料電池セル１０の局所的な温度低下が抑制され、この結果、燃料電池スタック１２１の温度分布を均一化することができ、ひいては、燃料電池スタック１２１の良好な発電効率を得ることができる。
【００８２】
尚、本実施形態では、排ガスから熱を吸収して気化器３５に伝える伝熱部が伝熱板１０２ａ及び１０２ｂにより構成されているが、伝熱部の構成はこれに限らない。例えば、伝熱部として、前述の伝熱部材１０４又は１０５を用いてもよい。また、本実施形態においても、前述の伝熱板１０９及び１１０を設置可能であることは言うまでもない。
【００８３】
また、前述の第１〜第６実施形態において、改質用水の流入によって低温になりかねない気化器３５の流入口３７側の部分のみに前述の伝熱部（伝熱板１０２、１０２ａ、１０２ｂ、１０９、伝熱部材１０４、１０５）を設け、酸化剤ガス供給部材４０、４０ａ、４０ｂのうち、この伝熱部に対向する部分のみに前述の断熱部（断熱材１０１、１０１ａ、１０１ｂ）を設けてもよい。
【００８４】
次に、前述の第１〜第６実施形態の変形例について説明する。
前述の第１〜第６実施形態と異なる点について説明する。
本変形例では、図示しない気化器が燃料電池装置１の第１のケース３外に設けられて、改質装置３０又は１３０が改質器３６のみで構成される。また、改質器３６の前端に前述の流入口３７が設けられている。ここで、改質器３６に供給される水蒸気については、第１のケース３外に設けられた気化器から、配管３８及び流入口３７を介して、改質器３６内に流入する。この場合において、改質器３６の流入口３７側の部分（流入口側部分）では、吸熱反応である水蒸気改質反応が比較的起こりやすいことから、低温になりかねない。そこで、前述の気化器３５に設けた伝熱部と同様の伝熱部を、改質器３６の流入口側部分に設ける。尚、本変形例では、改質器３６の流入口側部分が、図１〜図９にて符号３５で示されている部分に対応する。
【００８５】
本変形例によれば、燃料電池装置１は、流入口３７より流入する燃料を改質して、水素を含有する改質ガスを生成する改質器３６と、酸化剤ガスが流れる内部空間４０ｓを備え、かつ、改質器３６との間に間隙を有して改質器３６に対向する酸化剤ガス供給部材４０、４０ａ、４０ｂ（容積部材）と、酸化剤ガス供給部材４０、４０ａ、４０ｂからの酸化剤ガス中の酸素と、改質器３６からの改質ガス中の水素とを反応させて発電を行う複数の燃料電池セル１０と、燃料電池セル１０から排出されるオフガスを燃焼させるオフガス燃焼部２０と、改質器３６と酸化剤ガス供給部材４０、４０ａ、４０ｂとにより区画され、かつ、オフガス燃焼部２０からの排ガスが改質器３６と酸化剤ガス供給部材４０、４０ａ、４０ｂとの間を流れる排ガス流路部（第１排ガス流路部１１１、第２排ガス流路部１１２、第３排ガス流路部１１３）と、を含んで構成される。この排ガス流路部は、改質器３６と酸化剤ガス供給部材４０、４０ａ、４０ｂとの間に配置され、かつ、改質器３６との間に間隙を有して改質器３６に対向する断熱部（断熱材１０１、１０１ａ、１０１ｂ）と、改質器３６の外面のうち断熱部（断熱材１０１、１０１ａ、１０１ｂ）に対向する部分に設けられて、排ガスから熱を吸収して改質器３６に伝える伝熱部（伝熱板１０２、１０２ａ、１０２ｂ、１０９、伝熱部材１０４、１０５）と、を備える。従って、断熱部を備えることにより、酸化剤ガス供給部材４０、４０ａ、４０ｂ、及び、その内部を流れる酸化剤ガスの熱が改質器３６によって奪われることを抑制することができる。また、伝熱部を備えることにより、この伝熱部によって、高温の排ガスから改質器３６への熱移動を促進することができるので、改質器３６の温度低下を抑制することができる。
【００８６】
また、本変形例によれば、伝熱部（伝熱板１０２、１０２ａ、１０２ｂ、１０９、伝熱部材１０４、１０５）は、改質器３６の外面より排ガス流路部１１１、１１２、１１３の内方に張り出している。これにより、伝熱部は、そのほぼ全体で排ガスの熱を吸収することができるので、排ガスから熱を効率的に吸収して改質器３６に伝熱することができる。
【００８７】
また、本変形例によれば、断熱部（断熱材１０１、１０１ａ、１０１ｂ）は、改質器３６の流入口側部分と酸化剤ガス供給部材４０、４０ａ、４０ｂ（容積部材）との間に配置され、かつ、改質器３６の流入口側部分との間に間隙を有して改質器３６の流入口側部分に対向する。また、伝熱部（伝熱板１０２、１０２ａ、１０２ｂ、１０９、伝熱部材１０４、１０５）は、改質器３６の流入口側部分の外面のうち断熱部（伝熱板１０２、１０２ａ、１０２ｂ、１０９、伝熱部材１０４、１０５）に対向する部分に設けられる。これにより、改質器３６の流入口側部分の温度低下を抑制することができるので、改質器３６の流入口側部分の下方に位置する燃料電池セル１０の温度低下が抑制され、ひいては、セルスタックの温度分布を均一化することができる。
【００８８】
図１０は、本発明の第７実施形態を示す燃料電池装置の長側面断面図である。図１１は燃料電池装置の短側面断面図であり、図１０のＩＩＩ−ＩＩＩ断面に対応している。
【００８９】
燃料電池装置２０１を構成する金属製の筐体であるケース２０３は、直方体状である。
ケース２０３は、上面２０３ａ、底面２０３ｂ、左右一対の長側面２０３ｃ、２０３ｄ、前後一対の短側面２０３ｅ、２０３ｆを有している。尚、本実施形態では、ケース２０３において、短側面２０３ｅを正面（前面）とし、短側面２０３ｆを背面（後面）とし、短側面２０３ｅと短側面２０３ｆとを結ぶ方向を前後方向、長側面２０３ｃと長側面２０３ｄとを結ぶ方向を左右方向という。
【００９０】
燃料電池装置２０１は、ケース２０３内に、セルスタック１２１と、気化器２２０と、改質器２３０と、熱交換器２４０とを備える。
本実施形態では、セルスタック１２１の上方に改質器２３０が位置し、改質器２３０の上方に熱交換器２４０が位置し、熱交換器２４０の上方に気化器２２０が位置する。ここで、セルスタック１２１、改質器２３０、熱交換器２４０、及び、気化器２２０については、各々が、ケース２０３内に、長側面２０３ｃ、２０３ｄ、短側面２０３ｅ、２０３ｆの各々の内壁と空隙を隔てて収納されている。
【００９１】
セルスタック１２１は、前述の第６実施形態と同様の燃料電池セル１０の組み立て体であり、台座１３上に配置されている。尚、台座１３には、改質器２３０から改質ガスが供給される。
セルスタック１２１への酸化剤ガス（空気）の供給は、熱交換器２４０から、左右一対の酸化剤ガス供給部材２５０ａ、２５０ｂを介してなされる。尚、図１０では、図示簡略化のため、酸化剤ガス供給部材２５０ａ、２５０ｂの図示を省略している。
【００９２】
酸化剤ガス供給部材２５０ａは、内部空間２５０ｃを有する上部開口の扁平な矩形の容器であり、長側面２０３ｃの内壁に沿うように設けられている。酸化剤ガス供給部材２５０ａの上部の開口部は熱交換器２４０の流出口２４４ａに連通している。そして、扁平な矩形の容器の下部の側面に複数の酸化剤ガス噴出口２５１ａが形成され、酸化剤ガス噴出口２５１ａはセルスタック１２１に相対している。
【００９３】
酸化剤ガス供給部材２５０ｂは、内部空間２５０ｄを有する上部開口の扁平な矩形の容器であり、長側面２０３ｄの内壁に沿うように設けられている。酸化剤ガス供給部材２５０ｂの上部の開口部は熱交換器２４０の流出口２４４ｂに連通している。そして、扁平な矩形の容器の下部の側面に複数の酸化剤ガス噴出口２５１ｂが形成され、酸化剤ガス噴出口２５１ｂはセルスタック１２１に相対している。
【００９４】
セルスタック１２１の上端部側はオフガス（未反応の改質ガス）の排出部となり、オフガスは余剰の酸化剤ガス供給下で燃焼する。従って、セルスタック１２１の上端部近傍がオフガス燃焼部２０となる。
本実施形態では、オフガス燃焼部２０での燃焼熱によって加熱されるように、改質器２３０が、ケース２０３内でセルスタック１２１の上方に配置される。
【００９５】
改質器２３０は、前後方向に延在する直方体状のケーシング２３１を備えている。ケーシング２３１は金属製であり、このケーシング内には改質触媒が充填されている。ケーシング２３１の前端には流入口２３２が設けられている。この流入口２３２には、原燃料供給配管２３３の後端が接続されている。尚、原燃料供給配管２３３はケース２０３の短側面２０３ｅを貫通している。
ケーシング２３１の後部には改質ガス流出口２３４が設けられている。また、この改質ガス流出口２３４からセルスタック１２１の台座１３へ改質ガスを供給するための供給配管２３５が設けられている。
【００９６】
改質器２３０と熱交換器２４０との間には、ケース２０３内を上下に仕切る金属製の仕切板２３８が設けられている。仕切板２３８には、その後部に開口部２３９が形成されている。ケース２０３の内部空間のうち、気化器２２０及び熱交換器２４０を含む上側の内部空間は、改質器２３０及びセルスタック１２１を含む下側の内部空間と、開口部２３９を介して連通している。ここで、前述の酸化剤ガス供給部材２５０ａ、２５０ｂと、後述する改質用水蒸気供給配管２２５とは、仕切板２３８を上下に貫通している。
【００９７】
熱交換器２４０は、前後方向に延在する直方体状のケーシング２４１を備えている。ケーシング２４１は金属製である。このケーシングの内部空間を酸化剤ガスが流れる。ケーシング２４１の前端には流入口２４２が設けられている。この流入口２４２には、酸化剤ガス供給配管２４３の後端が接続されている。尚、酸化剤ガス供給配管２４３はケース２０３の短側面２０３ｅを貫通している。
ケーシング２４１の左右両側部には、それぞれ、流出口２４４ａ、２４４ｂが設けられている。従って、ケーシング２４１の内部空間は、流出口２４４ａ、２４４ｂを介して、酸化剤ガス供給部材２５０ａの内部空間２５０ｃと、酸化剤ガス供給部材２５０ｂの内部空間２５０ｄと、に連通している。
【００９８】
気化器２２０は、前後方向に延在する直方体状のケーシング２２１を備えている。ケーシング２２１は金属製であり、このケーシング内には、例えばアルミナボールなどの伝熱部材が充填されている。ケーシング２２１の後端には流入口２２２が設けられている。この流入口２２２には、改質用水供給配管２２３の前端が接続されている。尚、改質用水供給配管２２３はケース２０３の短側面２０３ｆを貫通している。
ケーシング２２１の前端には改質用水蒸気流出口２２４が設けられている。また、この改質用水蒸気流出口２２４から下方に延びて、仕切板２３８を貫通し、更に、ケース２０３内における原燃料供給配管２３３の途中部分に接続するように、改質用水蒸気供給配管２２５が設けられている。
【００９９】
気化器２２０では、改質用水供給配管２２３から流入口２２２を介して流入した改質用水が、オフガス燃焼部２０からの排ガスの熱を受けて加熱される。この加熱により、気化器２２０では改質用水が気化されて水蒸気が発生する。すなわち、気化器２２０は、水が導入され、水を蒸発させて水蒸気を生成する。
【０１００】
改質器２３０では、気化器２２０から改質用水蒸気供給配管２２５及び原燃料供給配管２３３を介して供給される水蒸気を用いて、水蒸気改質反応によって、燃料（原燃料）を改質して、水素リッチな改質ガスを生成する。この改質反応は吸熱反応であり、オフガス燃焼部２０における燃焼熱とセルスタック１２１の発電による発熱とが利用される。尚、改質器２３０では、水蒸気改質反応に替えて、部分酸化反応又は自己熱改質反応など、更にはこれらの改質反応の組み合わせなど、水素発生手法として公知な手法によって改質ガスを生成してもよい。尚、燃料（原燃料）の詳細については、前述の第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１０１】
ケース２０３外の酸化剤ガス供給源からの酸化剤ガス（空気）は、酸化剤ガス供給配管２４３から熱交換器２４０（ケーシング２４１）の内部空間に流入する。ケーシング２４１内を酸化剤ガス（空気）がケーシング２４１の内壁に沿って流れ、排ガスがケーシング２４１の外壁に沿って流れる過程で、ケーシング２４１を介して、酸化剤ガスと排ガスとの熱交換がなされる。それゆえ、熱交換器２４０では、高温の排ガスの熱が酸化剤ガスによって回収されて、この結果、酸化剤ガスの温度が上昇する。
熱交換器２４０にて昇温された酸化剤ガスは、流出口２４４ａ、２４４ｂから酸化剤ガス供給部材２５０ａの内部空間２５０ｃと酸化剤ガス供給部材２５０ｂの内部空間２５０ｄとに流入し、酸化剤ガス噴出口２５１ａ、２５１ｂから噴出して、セルスタック１２１のカソードに供給される。
【０１０２】
ここで、熱交換器２４０のケーシング２４１が、本発明の「容積部材」に対応する。すなわち、ケーシング２４１は、酸化剤ガスが流れる内部空間を備える。また、ケーシング２４１は、気化器２２０との間に間隙を有して気化器２２０に対向している。また、ケーシング２４１は、排ガスの熱を酸化剤ガスによって回収する熱交換器２４０を構成する。
【０１０３】
次に、オフガス燃焼部２０から、後述する排ガス出口管２０４に至る排ガス流路について説明する。
オフガス燃焼部２０にて生成された排ガスは、改質器２３０の外面に沿って流れた後に、仕切板２３８の開口部２３９を通って、熱交換器２４０の後方に至る。熱交換器２４０の後方に至った排ガスは、熱交換器２４０の上面２４０ａ（ケーシング２４１の上面２４１ａ）と気化器２２０の下面２２０ａ（ケーシング２２１の下面２２１ａ）との間の間隙を、後側から前側に向かって流れて、気化器２２０の前方に至る。気化器２２０の前方に至った排ガスは、ケース２０３の上面２０３ａの内壁と、気化器２２０の上面（ケーシング２２１の上面）との間の間隙を、前側から後側に向かって流れて、排ガス出口管２０４を介して、ケース２０３外に排出される。ここで、排ガス出口管２０４は、ケース２０３の上面２０３ａに接続されてケース２０３外とケース２０３内とを連通する。
【０１０４】
ここで、前述の排ガス流路のうち、互いに対向する気化器２２０の下面２２０ａ（ケーシング２２１の下面２２１ａ）と、熱交換器２４０の上面２４０ａ（ケーシング２４１の上面２４１ａ）とによって区画される部分を、第４排ガス流路部１１４として以下説明する。
すなわち、第４排ガス流路部１１４は、気化器２２０と熱交換器２４０とにより区画される。また、第４排ガス流路部１１４では、オフガス燃焼部２０からの排ガスが気化器２２０と熱交換器２４０との間を流れる。
【０１０５】
次に、第４排ガス流路部１１４の構成について説明する。
第４排ガス流路部１１４は、上下方向に厚みを有するシート状の断熱材３０１と、少なくとも１枚（図では３０枚）の金属製の伝熱板３０２（板状部材）とを備える。尚、本実施形態では伝熱板３０２の枚数が３０枚であるとして以下説明するが、伝熱板３０２の枚数はこれに限らない。
【０１０６】
断熱材３０１は、例えば、金属よりも熱伝導率が低いセラミックファイバーを含んで構成される。断熱材３０１は、熱交換器２４０の上面２４０ａ（ケーシング２４１の上面２４１ａ）と、気化器２２０の下面２２０ａ（ケーシング２２１の下面２２１ａ）との間に配置されて、各々との間に間隙を有する。また、断熱材３０１は、その下面３０１ａが熱交換器２４０の上面２４０ａに対向し、かつ、上面３０１ｂが気化器２２０の下面２２０ａに対向する。それゆえ、排ガスは、断熱材３０１の下面３０１ａと熱交換器２４０の上面２４０ａとの間の間隙を、後側から前側に向かって流れることができる。また、排ガスは、断熱材３０１の上面３０１ｂと気化器２２０の下面２２０ａとの間の間隙を、後側から前側に向かって流れることができる。
ここで、断熱材３０１については、図示しない支柱を介して、熱交換器２４０に固定されることで、熱交換器２４０によって支持され得る。また、断熱材３０１については、図示しないブラケットを介して、ケース２０３の内壁に固定されることで、ケース２０３によって支持されてもよい。
【０１０７】
気化器２２０の下面２２０ａに設けられる３０枚の伝熱板３０２は、下面視でマトリクス状（図では前後６枚×左右５枚）に互いに平行に配置されている。
伝熱板３０２は、その上端部（一端部）が、気化器２２０の下面２２０ａ（外面）に固定されており、下端部（他端部）が断熱材３０１に臨んでいる。尚、伝熱板３０２の下側端部（他端部）については、断熱材３０１に接触していてもよく、又は、接触していなくてもよい。
伝熱板３０２は、第４排ガス流路部１１４における排ガスの流れ方向Ｆに沿って延在している。また、伝熱板３０２は、正面視で、気化器２２０の下面２２０ａに交差するように（特に本実施形態では直交するように）配置されている。
【０１０８】
ここで、伝熱板３０２は、本発明の「伝熱部」を構成するものであり、排ガスから熱を吸収して気化器２２０に伝える。すなわち、第４排ガス流路部１１４は前記「伝熱部」を備える。また、伝熱板３０２は、気化器２２０の下面２２０ａより、第４排ガス流路部１１４の内方に張り出している。また、伝熱板３０２は、気化器２２０の下面２２０ａのうち、断熱材３０１に対向する部分に設けられている。
【０１０９】
ところで、特開２００９−７６２７４号公報には、燃料電池装置を構成する筐体内に、気化器（水蒸気発生器）と熱交換器（空気予熱器）とが互いに隣接するように収納されることが開示されている（特開２００９−７６２７４号公報の図１参照）。このような構成では、熱交換器、及び、その内部を流れる空気など酸化剤ガスの熱が気化器によって奪われかねない。
【０１１０】
この点、本実施形態によれば、燃料電池装置２０１は、水が導入され、水を蒸発させて水蒸気を生成する気化器２２０と、気化器２２０からの水蒸気を用いて燃料を改質して、水素を含有する改質ガスを生成する改質器２３０と、酸化剤ガスが流れる内部空間を備え、かつ、気化器２２０との間に間隙を有して気化器２２０に対向する熱交換器２４０のケーシング２４１（容積部材）と、熱交換器２４０からの酸化剤ガス中の酸素と、改質器２３０からの改質ガス中の水素とを反応させて発電を行う複数の燃料電池セル１０と、燃料電池セル１０から排出されるオフガスを燃焼させるオフガス燃焼部２０と、気化器２２０と熱交換器２４０とにより区画され、かつ、オフガス燃焼部２０からの排ガスが気化器２２０と熱交換器２４０との間を流れる第４排ガス流路部１１４と、を含んで構成される。第４排ガス流路部１１４は、気化器２２０と熱交換器２４０との間に配置され、かつ、気化器２２０との間に間隙を有して気化器２２０に対向する断熱材３０１（断熱部）と、気化器２２０の下面２２０ａ（外面）のうち断熱材３０１に対向する部分に設けられて、排ガスから熱を吸収して気化器２２０に伝える伝熱板３０２（伝熱部）と、を備える。従って、断熱材３０１を備えることにより、熱交換器２４０、及び、その内部を流れる酸化剤ガスの熱が気化器２２０によって奪われることを抑制することができる。また、伝熱板３０２を備えることにより、この伝熱板３０２によって、高温の排ガスから気化器２２０への熱移動を促進することができるので、気化器２２０の温度低下を抑制することができる。
【０１１１】
また、本実施形態によれば、伝熱板３０２（伝熱部）は、気化器２２０の下面２２０ａ（外面）より第４排ガス流路部１１４の内方に張り出している。これにより、伝熱板３０２は、そのほぼ全体で排ガスの熱を吸収することができるので、排ガスから熱を効率的に吸収して気化器２２０に伝熱することができる。
【０１１２】
また、本実施形態によれば、伝熱板３０２（伝熱部）は、気化器２２０の下面２２０ａ（外面）のうち、断熱材３０１（断熱部）に対向する部分に設けられる。これにより、熱交換器２４０から気化器２２０への熱移動が断熱材３０１によって抑制されても、排ガスから熱が伝熱板３０２を介して気化器２２０に伝えられるので、気化器２２０の温度低下を抑制することができる。
【０１１３】
また、本実施形態によれば、第４排ガス流路部１１４の伝熱部は、上端部（一端部）が気化器２２０の下面２２０ａ（外面）に固定されて、第４排ガス流路部１１４における排ガスの流れ方向Ｆに沿って延在する少なくとも１枚の金属製の伝熱板３０２（板状部材）を含んで構成される。これにより、比較的簡素な構成で、伝熱板３０２を介して排ガスから熱を吸収して気化器２２０に伝えることができる。
【０１１４】
また、本実施形態によれば、断熱材３０１（断熱部）は、熱交換器２４０のケーシング２４１（容積部材）との間に間隙を有してケーシング２４１に対向する。これにより、当該間隙を流れる排ガスの熱を、熱交換器２４０内を流れる酸化剤ガスによって回収することができる。
【０１１５】
また、本実施形態によれば、ケーシング２４１（容積部材）は、排ガスの熱を酸化剤ガスによって回収する熱交換器２４０を構成する。これにより、比較的簡素な構成で排ガスの熱を酸化剤ガスで回収して、酸化剤ガスを昇温することができる。
【０１１６】
図１２は、本発明の第８実施形態における第４排ガス流路部１１４の伝熱部（伝熱板３０２及び３０３）の概略構成を示す斜視図である。図１３は、本実施形態における第４排ガス流路部１１４の伝熱部（伝熱板３０２及び３０３）の概略構成を示す下面図である。
図１０及び図１１に示した第７実施形態と異なる点について説明する。
【０１１７】
本実施形態では、前述の３０枚の伝熱板３０２のうち、左右方向に並ぶ５枚の伝熱板３０２を１グループとして、当該グループごとに、その下端を下方から覆うように、金属製の伝熱板３０３（板状部材）を固定している。すなわち、伝熱板３０３には、その上面に、５枚の伝熱板３０２の各々の下端部が接触して固定されている。
ここで、伝熱板３０３は、第４排ガス流路部１１４を構成するものであり、第４排ガス流路部１１４における排ガスの流れ方向Ｆに沿う方向に延在している。また、伝熱板３０３は下面視で矩形状をなしている。伝熱板３０３は、その下面が断熱材３０１の上面に接触してもよく、又は、接触していなくてもよい。
【０１１８】
特に本実施形態によれば、伝熱板３０３が、伝熱板３０２の下端部に固定されている。これにより、比較的大きな面積で排ガスからの熱を吸収することができるので、排ガスからの熱を効率的に吸収して気化器２２０に伝えることができる。
尚、本実施形態において、伝熱板３０３を伝熱板３０２の下端部に固定するに加えて、又は、伝熱板３０２の下端部に固定するに替えて、伝熱板３０３と同様の構成の伝熱板を、気化器２２０の下面２２０ａ（ケーシング２２１の下面２２１ａ）と伝熱板３０２の上端部との間に介装してもよい。
【０１１９】
図１４は、本発明の第９実施形態における第４排ガス流路部１１４の伝熱部（伝熱板３０２及び３０３）の概略構成を示す下面図である。
図１２及び図１３に示した第８実施形態と異なる点について説明する。
本実施形態では、気化器２２０の下面２２０ａに設けられる２７枚の伝熱板３０２が、下面視で千鳥状に配置されている。
【０１２０】
特に本実施形態によれば、複数の伝熱板３０２が、気化器２２０の下面２２０ａに千鳥状に配置されることにより、気化器２２０の下面２２０ａに沿って排ガスを蛇行させることができる。
尚、本実施形態において、伝熱板３０３を伝熱板３０２の下端部に固定するに加えて、又は、伝熱板３０２の下端部に固定するに替えて、伝熱板３０３と同様の構成の伝熱板を、気化器２２０の下面２２０ａ（ケーシング２２１の下面２２１ａ）と伝熱板３０２の上端部との間に介装してもよい。又は、伝熱板３０３を省略してもよい。
【０１２１】
図１５は、本発明の第１０実施形態における第４排ガス流路部１１４の伝熱部（伝熱板３０３及び３０４）の概略構成を示す下面図である。
図１２及び図１３に示した第８実施形態と異なる点について説明する。
本実施形態では、前述の３０枚の伝熱板３０２の代わりとして、５枚の伝熱板３０４が気化器２２０の下面２２０ａに設けられている。伝熱板３０４は、前述の前後方向に並ぶ６枚の伝熱板３０２を連結して一体的に形成したものである。
【０１２２】
特に本実施形態によれば、複数の伝熱板３０４が、気化器２２０の下面２２０ａに配置される。これにより、前述の第８実施形態に比べて、伝熱部の部品点数を低減することができる。
尚、本実施形態において、伝熱板３０３を伝熱板３０４の下端部に固定するに加えて、又は、伝熱板３０４の下端部に固定するに替えて、伝熱板３０３と同様の構成の伝熱板を、気化器２２０の下面２２０ａ（ケーシング２２１の下面２２１ａ）と伝熱板３０４の上端部との間に介装してもよい。又は、伝熱板３０３を省略してもよい。
【０１２３】
図１６は、本発明の第１１実施形態における第４排ガス流路部１１４の伝熱部（伝熱板３０３及び柱状部材３０５）の概略構成を示す下面図である。
図１２及び図１３に示した第８実施形態と異なる点について説明する。
【０１２４】
本実施形態では、前述の３０枚の伝熱板３０２の代わりとして、複数（図では６３個）の金属製の柱状部材３０５が、下面視でマトリクス状（図では前後９個×左右７個）に、気化器２２０の下面２２０ａに設けられている。
ここで、柱状部材３０５は、本発明の「伝熱部」を構成するものであり、排ガスから熱を吸収して気化器２２０に伝える。また、柱状部材３０５は、気化器２２０の下面２２０ａより、第４排ガス流路部１１４の内方に張り出している。また、柱状部材３０５は、気化器２２０の下面２２０ａのうち、断熱材３０１に対向する部分に設けられている。
【０１２５】
また、これら柱状部材３０５からなるグループの下端を下方から覆うように、金属製の伝熱板３０３（板状部材）が、各柱状部材３０５の下端部に固定されている。すなわち、伝熱板３０３には、その上面に、６３個の柱状部材３０５の各々の下端部が接触して固定されている。
【０１２６】
尚、本実施形態において、伝熱板３０３を複数の柱状部材３０５からなるグループの下端部に固定するに加えて、又は、複数の柱状部材３０５からなるグループの下端部に固定するに替えて、伝熱板３０３と同様の構成の伝熱板を、気化器２２０の下面２２０ａ（ケーシング２２１の下面２２１ａ）と複数の柱状部材３０５からなるグループの上端部との間に介装してもよい。又は、伝熱板３０３を省略してもよい。
また、本実施形態では、円形断面を有する柱状部材３０５を図示したが、柱状部材３０５の断面形状はこれに限らず、例えば、柱状部材３０５は、矩形断面を有してもよい。
【０１２７】
図１７は、本発明の第１２実施形態における第４排ガス流路部１１４の伝熱部（伝熱板３０３及び伝熱部材３０８）の概略構成を示す下面図である。
図１２及び図１３に示した第８実施形態と異なる点について説明する。
【０１２８】
本実施形態では、伝熱板３０２の代わりとして、６面が金属製のメッシュ状部材３０７によって構成される直方体状の金属製の伝熱部材３０８が、気化器２２０の下面２２０ａ（ケーシング２２１の下面２２１ａ）に固定されている。
伝熱部材３０８は、その内外がメッシュ状部材３０７を介して連通している。それゆえ、伝熱部材３０８の内部を排ガスが流れることができる。
【０１２９】
ここで、伝熱部材３０８は、本発明の「伝熱部」を構成するものであり、排ガスから熱を吸収して気化器２２０に伝える。また、伝熱部材３０８は、気化器２２０の下面２２０ａ（外面）より第４排ガス流路部１１４の内方に張り出している。また、伝熱部材３０８は、気化器２２０の下面２２０ａのうち、断熱材３０１に対向する部分に設けられている。
【０１３０】
特に本実施形態によれば、伝熱部材３０８（伝熱部）は金属製のメッシュ状部材３０７を含んで構成される。これにより、比較的簡素な構成で、伝熱部材３０８を介して排ガスから熱を吸収して気化器２２０に伝えることができる。
尚、本実施形態において、伝熱板３０３を伝熱部材３０８の下端部に固定するに加えて、又は、伝熱部材３０８の下端部に固定するに替えて、伝熱板３０３と同様の構成の伝熱板を、気化器２２０の下面２２０ａ（ケーシング２２１の下面２２１ａ）と伝熱部材３０８の上端部との間に介装してもよい。又は、伝熱板３０３を省略してもよい。
【０１３１】
図１８は、本発明の第１３実施形態における第４排ガス流路部１１４の伝熱部（伝熱板３０３及び伝熱部材３０９）の概略構成を示す下面図である。
図１２及び図１３に示した第８実施形態と異なる点について説明する。
【０１３２】
本実施形態では、伝熱板３０２の代わりとして、金属製の伝熱部材３０９が、気化器２２０の下面２２０ａ（ケーシング２２１の下面２２１ａ）に固定されている。
伝熱部材３０９は、前面及び後面が開口した金属製の矩形筒状体３１０と、その内部に配置された金属製のハニカム構造部３１１とにより構成されている。
ハニカム構造部３１１は、複数の排ガス流通路３１２を備える。排ガス流通路３１２は、各々が前後方向に延在して、各々の前面及び後面がそれぞれ開口している。それゆえ、伝熱部材３０９の各排ガス流通路３１２内を排ガスが流れることができる。
【０１３３】
ここで、伝熱部材３０９は、本発明の「伝熱部」を構成するものであり、排ガスから熱を吸収して気化器２２０に伝える。また、伝熱部材３０９は、気化器２２０の下面２２０ａ（外面）より第４排ガス流路部１１４の内方に張り出している。また、伝熱部材３０９は、気化器２２０の下面２２０ａのうち、断熱材３０１に対向する部分に設けられている。
【０１３４】
特に本実施形態によれば、伝熱部材３０９（伝熱部）は、複数の排ガス流通路３１２を備えた金属製のハニカム構造部３１１（ハニカム構造）を有する。これにより、比較的簡素な構成で、伝熱部材３０９を介して排ガスから熱を吸収して気化器２２０に伝えることができる。
尚、本実施形態において、伝熱板３０３を伝熱部材３０９の下端部に固定するに加えて、又は、伝熱部材３０９の下端部に固定するに替えて、伝熱板３０３と同様の構成の伝熱板を、気化器２２０の下面２２０ａ（ケーシング２２１の下面２２１ａ）と伝熱部材３０９の上端部との間に介装してもよい。又は、伝熱板３０３を省略してもよい。
【０１３５】
また、前述の第７〜第１３実施形態において、改質用水の流入によって低温になりかねない気化器２２０の流入口側の部分のみに前述の伝熱部（伝熱板３０２、３０３、３０４、柱状部材３０５、伝熱部材３０８、３０９）を設け、この伝熱部に対向するように、前述の断熱部（断熱材３０１）を設けてもよい。
【０１３６】
以上からわかるように、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１３７】
１  燃料電池装置
２  筐体
３  第１のケース
４  第１の空隙
５  第２のケース
６  第２の空隙
７  第３のケース
１０  燃料電池セル
１１  セルスタック
１３  台座
２０  オフガス燃焼部
３０  改質装置
３１  左側ケーシング
３２  右側ケーシング
３３  中央後側ケーシング
３５  気化器
３６  改質器
３７  流入口
３８  原燃料・改質用水供給配管
４０、４０ａ、４０ｂ  酸化剤ガス供給部材
４０ｃ  排ガス流通路
４０ｓ  内部空間
４１  酸化剤ガス入口管
４２  スリット
４４  酸化剤ガス噴出口
４５  排ガス出口管
５０  内部断熱材
１０１、１０１ａ、１０１ｂ  断熱材
１０２、１０２ａ、１０２ｂ  伝熱板
１０３  メッシュ状部材
１０４、１０５  伝熱部材
１０６  矩形筒状体
１０７  ハニカム構造部
１０８  排ガス流通路
１０９、１１０  伝熱板
１１０ａ  空隙
１１１  第１排ガス流路部
１１２  第２排ガス流路部
１１３  第３排ガス流路部
１１４  第４排ガス流路部
１２１  セルスタック
１３０  改質装置
１３１  ケーシング
２０１  燃料電池装置
２０３  ケース
２０４  排ガス出口管
２２０  気化器
２２１  ケーシング
２２２  流入口
２２３  改質用水供給配管
２２５  改質用水蒸気供給配管
２３０  改質器
２３１  ケーシング
２３３  原燃料供給配管
２３５  供給配管
２３８  仕切板
２３９  開口部
２４０  熱交換器
２４１  ケーシング
２４３  酸化剤ガス供給配管
２５０ａ、２５０ｂ  酸化剤ガス供給部材
２５１ａ、２５１ｂ  酸化剤ガス噴出口
３０１  断熱材
３０２、３０３、３０４  伝熱板
３０５  柱状部材
３０７  メッシュ状部材
３０８、３０９  伝熱部材
３１０  矩形筒状体
３１１  ハニカム構造部
３１２  排ガス流通路
【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】
2016021309.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2016021309.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2016021309.tif 000018
【図１７】
2016021309.tif 000019
【図１８】
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