(57)【要約】【課題】燃焼器で発生する熱に起因するセルスタックの局所的な過昇温を抑制することのできる燃料電池装置を提供する。【解決手段】燃料電池装置は、燃料と酸化剤との化学反応に基づき発電する。燃料電池装置は、燃料及び酸化剤の供給に基づき発電する単セルが積層されたセルスタックと、セルスタックに近接して配置される燃焼器２０とを備える。燃焼器２０は、セルスタックから排出されるガスを燃焼する。燃料電池装置は、セルスタックと燃焼器２０との間に配置される空気の断熱層２１４を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と酸化剤との化学反応に基づき発電する燃料電池装置（ＦＣ）であって、
前記燃料及び前記酸化剤の供給に基づき発電する単セルが積層されたセルスタック（ＣＳ）と、
前記セルスタックに近接して配置され、前記セルスタックから排出されるガスを燃焼する燃焼器（２０）と、
前記セルスタックと前記燃焼器との間に配置される少なくとも１つのガスの断熱層（８０，９２，１００，２１４）と、を備えることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項２】
前記断熱層（８０，２１４）には、前記セルスタックから排出される前記酸化剤が流入することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項３】
前記断熱層（２１４）は、前記燃焼器において前記セルスタックに近接する側の端部に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池装置。
【請求項４】
前記断熱層（８０）は、前記セルスタックにおいて前記燃焼器に近接する側の端部に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池装置。
【請求項５】
前記断熱層（９２，１００）には、前記セルスタックに供給される前の前記酸化剤が流入することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項６】
前記断熱層は、前記セルスタックと前記燃焼器との間に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池装置。
【請求項７】
前記セルスタックと前記燃焼器との間に介在する介在部材（ＡＤ）を更に備え、
前記断熱層（９２）は、前記介在部材と前記セルスタックとの間に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池装置。
【請求項８】
前記セルスタックと前記燃焼器との間に介在する介在部材（ＢＰ）を更に備え、
前記断熱層（１００）は、前記介在部材と前記燃焼器との間に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池装置。
【請求項９】
前記断熱層は、前記燃焼器において前記セルスタックに近接する側の端部に配置されており、
前記酸化剤に用いられる空気とは別の空気を前記断熱層に供給する空気供給手段（１１０）を更に備えることを特徴とする請求項１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、燃料と酸化剤との化学反応に基づき発電する燃料電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の燃料電池装置としては、特許文献１に記載の装置がある。特許文献１に記載の燃料電池装置は、セルスタックと、セルスタックに近接して配置されるオフガス燃焼層とを有している。セルスタックは、燃料と酸化剤との化学反応に基づき発電する単セルが複数積層された構造からなる。オフガス燃焼層は、セルスタックから排出されるガスを完全燃焼させる部分である。セルスタックの排ガスは、セルスタックにおいて発電に供されなかった残余の燃料及び酸化剤である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１６４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の燃料電池装置では、セルスタックと燃焼器とが近接しているため、排ガスの燃焼により燃焼器で発生する熱がセルスタックに伝達され易い。そのため、セルスタックでは、燃焼器に近接する部分の温度が局所的に高くなる。これがセルスタックの温度分布に偏差を招くため、熱応力に起因するセルの損傷等が生じるおそれがある。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃焼器で発生する熱に起因するセルスタックの局所的な過昇温を抑制することのできる燃料電池装置を提供することにある。
【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、燃料と酸化剤との化学反応に基づき発電する燃料電池装置（ＦＣ）は、前記燃料及び前記酸化剤の供給に基づき発電する単セルが積層されたセルスタック（ＣＳ）と、前記セルスタックに近接して配置され、前記セルスタックから排出されるガスを燃焼する燃焼器（２０）と、前記セルスタックと前記燃焼器との間に配置されるガスの断熱層（８０，９２，１００，２１４）と、を備える。
【０００７】
この構成によれば、燃焼器からセルスタックへの熱の伝達が断熱層により遮断される。そのため、セルスタックの局所的な過昇温を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、燃焼器で発生する熱に起因するセルスタックの局所的な過昇温を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】燃料電池装置の第１実施形態についてその断面構造を示す断面図。
【図２】第１実施形態の燃料電池装置についてその燃焼器の断面構造を示す断面図。
【図３】第１実施形態の燃料電池装置の変形例についてその断面構造を示す断面図。
【図４】燃料電池装置の第２実施形態についてその断面構造を示す断面図。
【図５】第２実施形態の燃料電池装置の変形例についてその断面構造を示す断面図。
【図６】燃料電池装置の第３実施形態についてその燃焼器の断面構造を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第１実施形態＞
以下、燃料電池装置の第１実施形態について説明する。
【００１１】
図１に示されるように、本実施形態の燃料電池装置ＦＣは、セルスタックＣＳと、ケーシング１０と、燃焼器２０と、改質ユニット３０とを備えている。
【００１２】
セルスタックＣＳは、軸線ｍを中心に直方体状をなしている。セルスタックＣＳは、スタックアダプタＡＤを介してベースプレートＢＰ上に配置されている。セルスタックＣＳは、上下方向（図中の矢印ａで示す方向）に複数の単セルが積層された構造からなる。各単セルは、固体酸化物形の燃料電池（ Solid Oxide Fuel Cell：ＳＯＦＣ）である。すなわち、各単セルは平板状の固体電解質からなるとともに、一側面に燃料極（アノード）を有し、他側面に空気極（カソード）を有している。各単セルは、燃料極に供給される燃料と、空気極に供給される酸化剤との化学反応に基づき発電する。本実施形態では、酸化剤として空気が用いられている。
【００１３】
スタックアダプタＡＤは、軸線ｍを中心に略円盤状に形成された金属部材からなる。スタックアダプタＡＤは、内部にガスの流路を有している。スタックアダプタＡＤの内部の流路は、セルスタックに燃料を供給するための流路と、セルスタックＣＳから排出されるガスを燃焼器２０に導くための流路とからなる。セルスタックから排出されるガスは、セルスタックにおいて発電に供されなかった残余の燃料及び空気である。  ベースプレートＢＰは、スタックアダプタＡＤよりも大きい外径を有する略円盤状の金属部材からなる。ベースプレートＢＰにおけるスタックアダプタＡＤが設置される上面７０と反対側の底面７１には、燃焼器２０が固定されている。ベースプレートＢＰは、スタックアダプタＡＤから排出される残余の燃料及び空気を燃焼器２０に導く流路を内部に有している。本実施形態では、ベースプレートＢＰ及びスタックアダプタＡＤが、セルスタックＣＳと燃焼器２０との間に介在する介在部材となっている。
【００１４】
燃焼器２０は、セルスタックＣＳからスタックアダプタＡＤ及びベースプレートＢＰを介して排出される残余の燃料及び空気の混合ガスを燃焼する、いわゆるオフガスバーナとして機能する。
【００１５】
ケーシング１０は、軸線ｍを中心に略円筒状をなす筐体である。ケーシング１０は、セルスタックＣＳ、燃焼器２０、及び改質ユニット３０を内部に収容している。ケーシング１０は、内側から順に第１筒状体１１、第２筒状体１２、第３筒状体１３、第４筒状体１４、及び第５筒状体１５を有している。各筒状体１１〜１５は、軸線ｍを中心に略円筒状に形成された金属部材からなる。
【００１６】
第１筒状体１１は、セルスタックＣＳ及びスタックアダプタＡＤを内部に収容している。第１筒状体１１は、その上端部を閉塞する頂部１１ａを有している。第１筒状体１１の下端部はベースプレートＢＰに固定されている。第１筒状体１１は、その下端部外周面に吹出口１１ｂを周方向に複数有している。吹出口１１ｂは、第１筒状体１１の外周面から内周面に貫通している。
【００１７】
第２筒状体１２の下端部はベースプレートＢＰに固定されている。第２筒状体１２の上端部は、天板１７を介して第４筒状体１４の上端部に連結されている。第２筒状体１２の内周面と第１筒状体１１の外周面との間の隙間は、空気が流れる第１空気流路４０ａを構成する。第１空気流路４０ａは、吹出口１１ｂを介して第１筒状体１１の内部空間に連通されている。
【００１８】
第３筒状体１３は、ベースプレートＢＰの外径よりも大きい内径を有している。第３筒状体１３の下端部は、ベースプレートＢＰよりも更に下方に延びている。第３筒状体１３は、その下端部に、第４筒状体１４の内周面に連結される底部１３ａを有している。第３筒状体１３の上端部と天板１７との間には隙間１８ａが設けられている。第３筒状体１３の内周面と第２筒状体１２の外周面との間の隙間は、燃焼器２０にて燃焼された排ガスが流れる第１排ガス流路４１ａを構成する。
【００１９】
第３筒状体１３は、その下端部内周面に、改質ユニット３０を収容する収容部５０を有している。収容部５０は、軸線ｍを中心に略円環状をなしている。
【００２０】
第４筒状体１４の下端部は、第３筒状体１３の底部１３ａよりも更に下方に延びている。この第４筒状体１４の下端部は底板１９により閉塞されている。底板１９は、略円筒状のシールブロックＳＢを介して収容部５０及び改質ユニット３０を支持している。シールブロックＳＢは収容部５０の内径と略同一の内径を有している。第４筒状体１４の内周面と第３筒状体１３の外周面との間の隙間は、燃焼器２０にて燃焼された排ガスが流れる第２排ガス流路４１ｂを構成する。第２排ガス流路４１ｂは、第３筒状体１３と天板１７との間に形成された隙間１８ａを介して第１排ガス流路４１ａに接続されている。
【００２１】
第４筒状体１４は、改質ユニット３０の外側に位置する外周面に、ガス排出管６０を有している。ガス排出管６０は、第１排ガス流路４１ａを流れる燃焼後の排ガスを外部に排出する。
【００２２】
第５筒状体１５は、その下端部に、第４筒状体１４の外周面に連結される底部１５ａを有している。また、第５筒状体１５は、その上端部を閉塞する頂部１５ｂを有している。第５筒状体１５の頂部１５ｂは、第１筒状体１１の頂部１１ａとの間に隙間１８ｂを有するとともに、天板１７との間にも隙間１８ｃを有している。第５筒状体１５の内周面と第４筒状体１４の外周面との間の隙間は、空気が流通する第２空気流路４０ｂを構成する。第２空気流路４０ｂは、第５筒状体１５の頂部１５ｂと天板１７との間に形成された隙間１８ｃを介して第１空気流路４０ａに接続されている。
【００２３】
第５筒状体１５は、その下端部外周面に、空気導入管６１を有している。空気導入管６１は、第１空気流路４０ａに空気を導入する。
【００２４】
ケーシング１０は、燃焼器２０の周囲を覆う第６筒状体１６を有している。第６筒状体１６は、軸線ｍを中心に略円筒状をなしている。第６筒状体１６の上端部は、ベースプレートＢＰの底面７１に固定されている。第６筒状体１６の下端部は、底板１９に固定されている。第６筒状体１６は、収容部５０の内周面との間、及びシールブロックＳＢの内周面との間に隙間１８ｄを有している。また、第６筒状体１６は、その下端部外周面に排出口１６ａを周方向に複数有している。排出口１６ａは、第６筒状体１６の外周面から内周面に貫通している。第６筒状体１６の内部空間は、この排出口１６ａ及び隙間１８ｄを介して第１排ガス流路４１ａに接続されている。
【００２５】
次に、収容部５０及び改質ユニット３０の構造について詳述する。
【００２６】
収容部５０は、その内部に第１隔壁５１及び第２隔壁５２を有している。第１隔壁５１は、第３筒状体１３の内周面と隙間を有して配置されている。第２隔壁５２は、第１隔壁５１と収容部５０の内壁部との間に配置されている。これらの第１隔壁５１及び第２隔壁５２により、収容部５０は、その外側から順に第１収容室５３ａ、第２収容室５３ｂ、及び第３収容室５３ｃに区画されている。第１隔壁５１は、その上端部に、第１収容室５３ａと第２収容室５３ｂとを連通する開口部５１ａを有している。第２隔壁５２は、その下端部に、第２収容室５３ｂと第３収容室５３ｃとを連通する開口部５２ａを有している。これにより、第１収容室５３ａは、第１隔壁５１の開口部５１ａ、第２収容室５３ｂ、及び第２隔壁５２の開口部５２ａを介して第３収容室５３ｃに連通されている。また、第３収容室５３ｃは、燃料供給配管３１に連通されている。燃料供給配管３１は、改質ユニット３０にて生成される燃料をベースプレートＢＰ及びスタックアダプタＡＤを介してセルスタックＣＳに供給する。
【００２７】
収容部５０における底板１９側の底部５４には、第１収容室５３ａに連通されるようにして貯水部５５が設けられている。貯水部５５には、水供給配管５６が接続されている。水供給配管５６は、貯水部５５への水の供給により、貯水部５５に水を貯留させる。
【００２８】
また、収容部５０の底部５４には、第２収容室５３ｂに連通されるようにしてガス供給配管５７が接続されている。ガス供給配管５７には、図示しない脱硫器を通じて脱硫された都市ガスが流通している。ガス供給配管５７は、第２収容室５３ｂ内に脱硫後のガスを供給する。
【００２９】
改質ユニット３０は、第１収容室５３ａに収容される伝熱促進部材ＣＢと、第３収容室５３ｃに収容される改質触媒ＲＣとからなる。
【００３０】
伝熱促進部材ＣＢは、例えば複数のアルミナの球体からなる。伝熱促進部材ＣＢの一部は、貯水部５５に貯留される水の中に水没している。伝熱促進部材ＣＢは、第２排ガス流路４１ｂを流れる排ガスの熱を水に伝達することにより水を沸騰させ、水蒸気を生成する。伝熱促進部材ＣＢにより生成された水蒸気は、第２収容室５３ｂに流入することにより、ガス供給配管５７から供給される都市ガスと混合される。これらの混合ガスは第３収容室５３ｃ内に流入する。
【００３１】
改質触媒ＲＣは、第３収容室５３ｃ内に流入した都市ガス及び水蒸気の混合ガスから化学反応により燃料を生成する。改質触媒ＲＣにより生成された燃料は、燃料供給配管３１、ベースプレートＢＰ、及びスタックアダプタＡＤを介してセルスタックＣＳに供給される。
【００３２】
次に、燃料電池装置ＦＣの動作の概要について説明する。
【００３３】
空気導入管６１から流れ込む空気は、第２空気流路４０ｂ及び隙間１８ａを介して第１空気流路４０ａへと流れる。第１空気流路４０ａを流れる空気は、第１筒状体１１の吹出口１１ｂを介してセルスタックＣＳに供給される。第１空気流路４０ａ及び第２空気流路４０ｂを流れる空気は、第１排ガス流路４１ａ及び第２排ガス流路４１ｂを流れる排ガスの熱、及びセルスタックＣＳから発せられる輻射熱によって予熱される。
【００３４】
セルスタックＣＳに供給される空気は、各単セルの空気極に導かれる。また、改質ユニット３０からセルスタックＣＳに供給される燃料は、各単セルの燃料極に導かれる。これらの空気及び燃料により各単セルが発電を行う。
【００３５】
セルスタックＣＳにおいて発電に供されなかった残余の燃料及び空気は、スタックアダプタＡＤ及びベースプレートＢＰを介して燃焼器２０へと流れ、燃焼される。燃焼後の高温の排ガスは、第６筒状体１６の排出口１６ａ及び隙間１８ｄを介して第１排ガス流路４１ａへと流れる。第１排ガス流路４１ａに流入した排ガスは、第２排ガス流路４１ｂ及びガス排出管６０を介して外部へ排出される。
【００３６】
次に、本実施形態の燃焼器２０の構造について詳述する。
【００３７】
燃焼器２０は、本体部２１と、点火プラグ２２とを有している。
【００３８】
本体部２１は、軸線ｍを中心に略円筒状をなす金属部材からなる。図２に示されるように、本体部２１の上面２１ａは、ベースプレートＢＰの底面７１に接した状態で固定されている。本体部２１は、上面２１ａと反対側の底面２１ｂに開口する凹部２１０を有している。凹部２１０の内部空間は、セルスタックＣＳから排出される残余の燃料及び空気の混合ガスを燃焼する燃焼室２１１となっている。
【００３９】
本体部２１は、その上面２１ａの中央部から凹部２１０の底面２１０ａに貫通する複数の燃料流路２１２を有している。燃料流路２１２における本体部２１の上面２１ａに開口する部分は、ベースプレートＢＰ内の図示しない燃料流路に連通されている。この燃料流路は、セルスタックＣＳから排出された燃料が流れる部分である。すなわち、セルスタックＣＳから排出された燃料は、ベースプレートＢＰ内の燃料流路及び燃焼器２０の燃料流路２１２を流れて燃焼室２１１内に噴出される。
【００４０】
本体部２１は、その上面２１ａに凹部２１３を有している。凹部２１３は、軸線ｍを中心に略円環状に形成されている。凹部２１３の開口部は、ベースプレートＢＰの底面７１により閉塞されている。この凹部２１３とベースプレートＢＰの底面７１とにより囲まれる空間は空気の断熱層２１４を構成する。すなわち、燃焼器２０は、セルスタックＣＳに近接する側の端部に断熱層２１４を有している。断熱層２１４は、ベースプレートＢＰ内の図示しない空気流路に連通されている。この空気流路は、セルスタックＣＳから排出された空気が流れる部分である。すなわち、セルスタックＣＳから排出された空気は、ベースプレートＢＰ内の空気流路を通じて断熱層２１４内に流れ込む。
【００４１】
本体部２１は、凹部２１３の底面２１３ａから凹部２１０の側面２１０ｂに貫通する複数の空気流路２１５を有している。すなわち、断熱層２１４内の空気は空気流路２１５を通じて燃焼室２１１内に噴出される。
【００４２】
図１に示されるように、点火プラグ２２は、底板１９を貫通して本体部２１の内部まで延びている。詳しくは、図２に示されるように、点火プラグ２２の先端部２２ａは、燃焼室２１１の内部に挿入されている。点火プラグ２２は、通電に基づき先端部２２ａに火花スパークを発生させる。
【００４３】
燃焼器２０では、燃料電池装置ＦＣの起動時に、図示しない混合ガス配管から本体部２１の内部に混合ガスが噴出される。混合ガスは、燃料及び空気が混合されたものである。このとき、点火プラグ２２が火花スパークを燃焼器２０の内部に飛ばすことにより混合ガスが着火する。以降、セルスタックＣＳから排出される残余の燃料及び空気が燃焼器２０に供給されると、それらの混合ガスが燃焼室２１１内で燃焼する。
【００４４】
以上説明した本実施形態の燃料電池装置ＦＣによれば、以下の（１）及び（２）に示される作用及び効果を得ることができる。
【００４５】
（１）混合ガスの燃焼により燃焼器２０で生成される熱の一部はベースプレートＢＰ及びスタックアダプタＡＤを介してセルスタックＣＳに伝達される。その際、本実施形態の燃料電池装置ＦＣは、燃焼器２０からセルスタックＣＳへの熱の伝達が空気の断熱層２１４により遮断される。そのため、セルスタックＣＳの局所的な過昇温を抑制することができる。
【００４６】
（２）断熱層２１４にはセルスタックＣＳから排出される空気が流入する。断熱層２１４内の空気は、燃焼室２１１から伝達される熱を吸収しつつ燃焼室２１１へと流れるため、燃焼器２０からセルスタックＣＳへの熱の伝達をより効果的に遮断することができる。よって、セルスタックＣＳの局所的な過昇温を更に抑制することができる。
【００４７】
（変形例）
次に、第１実施形態の燃料電池装置ＦＣの変形例について説明する。
【００４８】
図３に示されるように、本変形例の燃料電池装置ＦＣは、燃焼器２０に断熱層２１４を設けるという方法に代えて、セルスタックＣＳ内に断熱層２１４を設けるという方法を採用している点で第１実施形態の燃料電池装置ＦＣと異なる。
【００４９】
詳しくは、セルスタックＣＳは、スタックアダプタＡＤに接する下端部に、換言すれば燃焼器２０に近接する側の端部に空気の断熱層８０を有している。セルスタックＣＳは、各単セルにおいて発電に供されなかった残余の空気を断熱層８０に導く図示しない排気ダクトを有している。断熱層８０内の空気は、スタックアダプタＡＤ内の流路、及びベースプレートＢＰ内の流路を介して燃焼器２０へと流れる。
【００５０】
このような構成であっても、上記の（１）及び（２）に示される作用及び効果を得ることができる。
【００５１】
＜第２実施形態＞
次に、燃料電池装置の第２実施形態について説明する。以下、第１実施形態の燃料電池装置ＦＣとの相違点を中心に説明する。
【００５２】
第１実施形態の燃料電池装置ＦＣは、燃焼器２０に断熱層２１４を備えていた。これに代えて、図４に示されるように、本実施形態の燃料電池装置ＦＣは、セルスタックＣＳと燃焼器２０との間に介在するスタックアダプタＡＤ及びベースプレートＢＰのうち、スタックアダプタＡＤとセルスタックＣＳとの間に断熱層９２を備えている点で第１実施形態の燃料電池装置ＦＣと異なる。
【００５３】
詳しくは、本実施形態の燃料電池装置ＦＣは、スタックアダプタＡＤとセルスタックＣＳとの間に台座９０を備えている。台座９０によりセルスタックＣＳとスタックアダプタＡＤとの間に形成される隙間は、空気の断熱層９２を構成する。断熱層９２には、吹出口１１ｂから流れ込む空気が台座９０間の隙間を通じて流れ込む。
【００５４】
燃料電池装置ＦＣは、セルスタックＣＳ内の空気の排気ダクトと、スタックアダプタＡＤ内の空気の流路とを連通する空気配管９１ａを備えている。また、燃料電池装置ＦＣは、セルスタックＣＳ内の燃料の排気ダクトと、スタックアダプタＡＤ内の燃料の流路とを連通する燃料配管９１ｂとを備えている。すなわち、セルスタックＣＳから排出される残余の空気及び燃料は、空気配管９１ａ及び燃料配管９１ｂ、スタックアダプタＡＤ内の流路、及びベースプレートＢＰ内の流路を介して燃焼器２０へと流れる。
【００５５】
以上説明した本実施形態の燃料電池装置ＦＣによれば、上記の（１）の作用及び効果に加え、上記の（２）に代わる作用及び効果として、以下の（３）の作用及び効果を得ることができる。
【００５６】
（３）断熱層９２には、セルスタックＣＳに供給される前の空気が流入する。これにより、断熱層９２内の空気が入れ替えられるため、燃焼器２０からセルスタックＣＳへの熱の伝達をより効果的に遮断することができる。よって、セルスタックＣＳの局所的な過昇温を更に抑制することができる。
【００５７】
（変形例）
次に、第２実施形態の燃料電池装置ＦＣの変形例について説明する。
【００５８】
図５に示されるように、本変形例の燃料電池装置ＦＣは、セルスタックＣＳと燃焼器２０との間に介在するスタックアダプタＡＤ及びベースプレートＢＰのうち、ベースプレートＢＰと燃焼器２０との間に断熱層１００を備えている点で第２実施形態の燃料電池装置ＦＣと異なる。
【００５９】
詳しくは、本変形例の燃焼器２０の本体部２１は、ベースプレートＢＰの底面７１から離間して配置されている。燃料電池装置ＦＣは、ベースプレートＢＰ内の空気の流路と燃焼器２０内の空気の流路とを連通する空気配管１０１ａを備えている。また、燃料電池装置ＦＣは、ベースプレートＢＰ内の燃料の流路と燃焼器２０内の燃料の流路とを連通する燃料配管１０１ｂを備えている。すなわち、セルスタックＣＳから排出される残余の燃料及び空気は、スタックアダプタＡＤ内の流路、ベースプレートＢＰ内の流路、並びに空気配管１０１ａ及び燃料配管１０１ｂを介して燃焼器２０へと流れる。
【００６０】
第２筒状体１２の内周面とベースプレートＢＰの外周面との間には隙間１０２が設けられている。第２筒状体１２の下端部は、ベースプレートＢＰの底面７１よりも更に下方に延びている。第２筒状体１２は、その下端部を閉塞する略円盤状の底部１２ａを有している。底部１２ａは、その中央部に嵌合孔１２ｂを有している。嵌合孔１２ｂには、燃焼器２０の本体部２１の上端部が嵌め込まれている。第２筒状体１２の底部１２ａ、ベースプレートＢＰの底面７１、及び燃焼器２０の上面２１ａにより囲まれる空間は、空気の断熱層１００を構成する。断熱層１００には、第１空気流路４０ａを通る空気が隙間１０２を介して流れ込む。
【００６１】
このような構成であっても、上記の（１）及び（３）に示される作用及び効果を得ることができる。
【００６２】
＜第３実施形態＞
次に、燃料電池装置の第３実施形態について説明する。以下、第１実施形態の燃料電池装置ＦＣとの相違点を中心に説明する。
【００６３】
図６に示されるように、本実施形態の燃料電池装置ＦＣは、冷却用の空気を燃焼器２０に供給するための空気供給配管１１０を備えている点で第１実施形態の燃料電池装置ＦＣと異なる。
【００６４】
詳しくは、本体部２１は、凹部２１３の側面から本体部２１の外周面に貫通する空気流路２１７を有している。空気供給配管１１０は、直線状部１１０ａと、螺旋状部１１０ｂとを有している。直線状部１１０ａは、図１に示される底板１９を貫通して本体部２１の近傍まで延びている。螺旋状部１１０ｂは、直線状部１１０ａの先端部から本体部２１の周囲を螺旋状に延びている。螺旋状部１１０ｂの先端部は、本体部２１の外周面における空気流路２１７の開口部に接続されている。
【００６５】
空気供給配管１１０は、空気流路２１７を介して本体部２１の内部に冷却用の空気を供給することにより、混合ガスの燃焼に伴う本体部２１の過昇温を抑制する。なお、低温の空気をそのまま高温の本体部２１に供給すると、本体部２１に熱応力に起因するひび割れ等の損傷が発生する可能性がある。この点、本実施形態の燃料電池装置ＦＣでは、空気供給配管１１０を流れる空気が、螺旋状部１１０ｂを流れる際に燃焼器２０から発せられる熱により加熱される。これにより、空気供給配管１１０から本体部２１に流れ込む空気の温度を上昇させることができるため、熱応力に起因する本体部２１の損傷を抑制することができる。
【００６６】
また、空気供給配管１１０は、空気流路２１７を介して断熱層２１４に空気を供給する。したがって、空気供給配管１１０は、酸化剤としての空気とは別の空気を断熱層２１４に供給する空気供給手段に相当する。
【００６７】
以上説明した本実施形態の燃料電池装置ＦＣによれば、上記の（１）及び（２）の作用及び効果に加え、以下の（４）の作用及び効果を得ることができる。
【００６８】
（４）ベースプレートＢＰの空気流路から断熱層２１４に供給される空気と比較すると、より温度の低い空気を空気供給配管１１０から断熱層２１４に供給することができる。これにより、燃焼器２０からセルスタックＣＳへの熱の伝達をより効果的に遮断することができるため、セルスタックＣＳの局所的な過昇温を更に抑制することができる。
【００６９】
＜他の実施形態＞
なお、上記各実施形態及び変形例は、以下の形態にて実施することもできる。
【００７０】
・第１実施形態の燃料電池装置ＦＣ、第１実施形態の変形例の燃料電池装置ＦＣ、及び第３実施形態の燃料電池装置ＦＣは、断熱層２１４に空気を供給する構造からなるものであったが、例えばセルスタックＣＳから排出される燃料等、空気以外のガスを断熱層２１４に供給してもよい。
【００７１】
・第２実施形態の燃料電池装置ＦＣでは、セルスタックＣＳとスタックアダプタＡＤとの間に断熱層９２を設けたが、これに代えて、例えばスタックアダプタＡＤとベースプレートＢＰとの間に断熱層を設けてもよい。
【００７２】
・第４実施形態の燃料電池装置ＦＣでは、空気供給配管１１０の形状や配置を適宜変更してもよい。例えば、空気供給配管１１０は、直線状部１１０ａだけで構成されていてもよい。この場合、直線状部１１０ａの先端部を、本体部２１の外周面における空気流路２１７の開口部近傍まで延ばすとともに、その直線状部１１０ａの先端部を空気流路２１７の開口部に接続する。また、断熱層２１４に空気を供給する空気供給手段としては、空気供給配管１１０と異なる任意の構造を採用することが可能である。
【００７３】
・各実施形態の断熱層８０，９２，１００，２１４の位置や形状は適宜変更可能である。
【００７４】
・燃料電池装置ＦＣは、セルスタックＣＳと燃焼器２０との間にスタックアダプタＡＤ及びベースプレートＢＰの無い構造であってもよい。この場合、セルスタックＣＳと燃焼器２０とを適宜の配管を介して接続する。要は、燃料電池装置ＦＣは、セルスタックＣＳと燃焼器２０との間に断熱層を有するものであればよい。
【００７５】
・各実施形態では、酸化剤として空気を用いたが、例えば酸素ボンベに充填された酸素ガス等を用いてもよい。この場合、第１実施形態の燃料電池装置ＦＣ、第１実施形態の変形例の燃料電池装置ＦＣ、及び第３実施形態の燃料電池装置ＦＣでは、セルスタックＣＳから排出される残余の酸素ガスにより断熱層８０，２１４を構成する。また、第２実施形態の燃料電池装置ＦＣ、及び第２実施形態の変形例の燃料電池装置ＦＣでは、セルスタックＣＳに供給される前の酸素ガスにより断熱層９２，１００を構成する。
【００７６】
・各実施形態では、燃料を生成するための原料として都市ガスを用いたが、例えばＬＰガスや灯油などを用いてもよい。
【００７７】
・本発明は上記の具体例に限定されるものではない。すなわち、上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００７８】
ＡＤ：スタックアダプタ（介在部材）
ＢＰ：ベースプレート（介在部材）
ＦＣ：燃料電池装置
ＣＳ：セルスタック
２０：燃焼器
８０，９２，１００，２１４：断熱層
１１０：空気供給配管（空気供給手段）
【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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