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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-05
(45)【発行日】2022-12-13
(54)【発明の名称】燃焼器
(51)【国際特許分類】
F23C 7/02 20060101AFI20221206BHJP
H01M 8/04 20160101ALI20221206BHJP
H01M 8/04014 20160101ALI20221206BHJP
【ＦＩ】
F23C7/02 302
H01M8/04 N
H01M8/04014
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2019177012
(22)【出願日】2019-09-27
(65)【公開番号】P2021055870
(43)【公開日】2021-04-08
【審査請求日】2022-01-19
(73)【特許権者】
【識別番号】000004695
【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ
(73)【特許権者】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(74)【代理人】
【識別番号】110001128
【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】河田 裕貴
(72)【発明者】
【氏名】小島 隆義
(72)【発明者】
【氏名】猪原 孝之
(72)【発明者】
【氏名】安藤 彰浩
(72)【発明者】
【氏名】長田 康弘
【審査官】河野 俊二
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－１８１８４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２２４１８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－２４７６９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００３／００９６２０４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許第０４９２８６０５（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２３Ｃ ７／０２
Ｈ０１Ｍ ８／０４
Ｈ０１Ｍ ８／０４０１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電する燃料電池（１０）を備える燃料電池システム（１）に適用される燃焼器であって、前記燃料電池から排出されて前記燃料電池にて発電で消費されなかった前記酸化剤ガスであるオフ酸化剤ガスを流通させる第１酸化剤流路（１００）と、
燃焼室（８５）を形成する燃焼室形成部（７８ａ、７２ｂ）と、
前記燃料電池から排出されて前記燃料電池にて発電で消費されなかった前記燃料ガスであるオフ燃料ガスを前記燃焼室に供給する燃料供給口（９０）と、
前記第１酸化剤流路から流通される前記オフ酸化剤ガスを前記燃焼室に供給する燃焼用酸化剤供給口（９２）と、
前記第１酸化剤流路から流通される前記オフ酸化剤ガスを前記燃焼室に供給する保護用酸化剤供給口（１１２、１１４）と、を備え、
前記燃料供給口から供給される前記オフ燃料ガスと前記燃焼用酸化剤供給口から供給される前記オフ酸化剤ガスとが前記燃焼室内にて混合されて燃焼し火炎を発生し、
前記保護用酸化剤供給口から供給される前記オフ酸化剤ガスを前記燃焼室形成部と前記火炎との間に流通させて、前記火炎の熱が前記燃焼室形成部に伝わることを前記保護用酸化剤供給口から供給される前記オフ酸化剤ガスが抑制する燃焼器。
【請求項2】
前記保護用酸化剤供給口からの前記オフ酸化剤ガスを前記燃焼室形成部と前記火炎との間に流通させるように前記オフ酸化剤ガスを案内する吹出案内部（１１３、１１３ａ、１１５）を備える請求項１に記載の燃焼器。
【請求項3】
前記吹出案内部（１１３、１１５）は、前記保護用酸化剤供給口からの前記オフ酸化剤ガスを前記燃焼室形成部と前記火炎との間に流通させるように案内する前記保護用酸化剤供給口（１１２、１１４）を形成する請求項２に記載の燃焼器。
【請求項4】
前記燃焼室に対して軸線（Ｓ）を中心とする径方向外側には、前記燃焼室から吸熱して原燃料ガスを改質して前記燃料ガスを発生させる改質器（６０）が設けられており、前記改質器に対して前記軸線を中心とする径方向内側で、かつ前記燃焼室に対して前記オフ燃料ガスの流れ方向下流側に配置されている前記燃焼室形成部としての第１燃焼室形成部（７２ｂ）と、
前記第１燃焼室形成部に向けて前記第１酸化剤流路からの前記オフ酸化剤ガスを供給する前記保護用酸化剤供給口としての第１保護用酸化剤供給口（１１２）と、
前記燃焼室に対して前記軸線を中心とする径方向内側に配置されている前記燃焼室形成部としての第２燃焼室形成部（７８ａ）を構成し、かつ前記第１酸化剤流路からの前記オフ酸化剤ガスを前記第１保護用酸化剤供給口に向けて流通させる第２酸化剤流路（１０２）を形成する第２酸化剤流路形成部（７８）と、を備え、
前記第２酸化剤流路形成部は、前記第２燃焼室形成部に向けて前記第２酸化剤流路からの前記オフ酸化剤ガスを供給する前記保護用酸化剤供給口としての第２保護用酸化剤供給口（１１４）を形成し、
前記第１保護用酸化剤供給口からの前記オフ酸化剤ガスが前記第１燃焼室形成部および前記火炎との間に流通し、
前記第２保護用酸化剤供給口からの前記オフ酸化剤ガスが前記第２燃焼室形成部および前記火炎との間に流通する請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃焼器。
【請求項5】
前記保護用酸化剤供給口を形成し、かつ前記第１酸化剤流路から前記オフ酸化剤ガスを前記保護用酸化剤供給口に向けて流通させる第２酸化剤流路（１０２）を形成する第２酸化剤流路形成部（７８）を備え、前記吹出案内部（１１３ａ）は、前記第２酸化剤流路形成部から前記燃焼室内に突起して、かつ前記保護用酸化剤供給口から前記燃焼室内に吹き出される前記オフ酸化剤ガスを前記燃焼室形成部と前記火炎との間に流通させるように案内する請求項２に記載の燃焼器。
【請求項6】
前記吹出案内部は、前記保護用酸化剤供給口から吹き出される前記オフ酸化剤ガスを前記燃焼室形成部と前記火炎との間に案内する案内面（１１３ｂ）を有する板部材である請求項５に記載の燃焼器。
【請求項7】
前記第２酸化剤流路形成部は、前記燃焼室形成部（７８ａ）を構成している請求項５または６に記載の燃焼器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、燃焼器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、燃焼器では、よどみ部を形成する燃焼室内に燃料ガスを噴出する燃料用パイプバーナと、空気流を噴出する空気用パイプバーナとを備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【0003】
このものにおいては、燃料用パイプバーナから噴出される燃料ガスと空気用パイプバーナから噴出される空気流とをよどみ部内で衝突させる。このため、よどみ部内で燃料ガスと空気流との混合が促進され、よどみ部内にて良好な燃焼が生じることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００８－２４７６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記特許文献１の燃焼器では、上述の如く、よどみ部内にて良好な燃焼が生じるため、燃焼に伴って生じる火炎がよどみ部を形成する壁部材に接する。このため、火炎の熱によって壁部材の劣化が早まるおそれがある。
【0006】
本発明は上記点に鑑みて、燃焼室を形成する燃焼室形成部（すなわち、壁部材）を火炎の熱から保護するようにした燃焼器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】
【0007】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電する燃料電池（１０）を備える燃料電池システム（１）に適用される燃焼器であって、
燃料電池から排出されて燃料電池にて発電で消費されなかった酸化剤ガスであるオフ酸化剤ガスを流通させる第１酸化剤流路（１００）と、
燃焼室（８５）を形成する燃焼室形成部（７８ａ、７２ｂ）と、
燃料電池から排出されて燃料電池にて発電で消費されなかった燃料ガスであるオフ燃料ガスを燃焼室に供給する燃料供給口（９０）と、
酸化剤流路から流通されるオフ酸化剤ガスを燃焼室に供給する燃焼用酸化剤供給口（９２）と、
酸化剤流路から流通されるオフ酸化剤ガスを燃焼室に供給する保護用酸化剤供給口（１１２、１１４）と、を備え、
燃料供給口から供給されるオフ燃料ガスと燃焼用酸化剤供給口から供給されるオフ酸化剤ガスとが燃焼室内にて混合されて燃焼し火炎を発生し、
保護用酸化剤供給口から供給されるオフ酸化剤ガスを燃焼室形成部と火炎との間に流通させて、火炎の熱が燃焼室形成部に伝わることを保護用酸化剤供給口から供給されるオフ酸化剤ガスが抑制する。
燃料電池から排出されて燃料電池にて発電で消費されなかった酸化剤ガスであるオフ酸化剤ガスを流通させる第１酸化剤流路（１００）と、
燃焼室（８５）を形成する燃焼室形成部（７８ａ、７２ｂ）と、
燃料電池から排出されて燃料電池にて発電で消費されなかった燃料ガスであるオフ燃料ガスを燃焼室に供給する燃料供給口（９０）と、
酸化剤流路から流通されるオフ酸化剤ガスを燃焼室に供給する燃焼用酸化剤供給口（９２）と、
酸化剤流路から流通されるオフ酸化剤ガスを燃焼室に供給する保護用酸化剤供給口（１１２、１１４）と、を備え、
燃料供給口から供給されるオフ燃料ガスと燃焼用酸化剤供給口から供給されるオフ酸化剤ガスとが燃焼室内にて混合されて燃焼し火炎を発生し、
保護用酸化剤供給口から供給されるオフ酸化剤ガスを燃焼室形成部と火炎との間に流通させて、火炎の熱が燃焼室形成部に伝わることを保護用酸化剤供給口から供給されるオフ酸化剤ガスが抑制する。
【0008】
以上により、燃焼室を形成する燃焼室形成部を火炎の熱から保護するようにした燃焼器を提供することができる。
【0009】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の第１実施形態における燃料電池システムの全体の概略構成を示すブロック図である。
【図2】第１実施形態における燃料電池システムの燃焼器の構造と、燃焼器および改質器の配置関係とを示す図である。
【図5】第１実施形態の燃料電池システムにおいて燃焼器の燃焼室内における火炎、オフ酸化剤ガスの流れを示す図である。
【図6】（ａ）第１実施形態の燃焼器の燃焼室においてオフ酸化剤ガスを火炎と燃焼室形成部との間に流したときの温度分布を模式的に示した模式図であり、（ｂ）燃料電池において燃焼器の燃焼室においてを火炎と燃焼室形成部との間にオフ酸化剤ガス流していないときの温度分布を模式的に示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施形態の燃料電池システムについて図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【0012】
本実施形態の燃料電池システム１は、都市ガスを用いて発電する設置型の発電システムであって、図１に示すように、セルスタック１０、空気予熱器２０、燃焼器３０、蒸発器４０、エジェクタ５０、および改質器６０を備える。
【0013】
セルスタック１０は、複数の燃料電池セルが積層されている燃料電池を構成するものであって、空気予熱器２０から供給される空気流を酸化剤ガスとし、改質器６０から供給される改質ガスを燃料ガスとして、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて電力を発生する。
セルスタック１０は、空気予熱器２０から供給される酸化剤ガスのうち発電で消費されなかった酸化剤ガスを排出する。以下、説明の便宜上、空気予熱器２０から供給される酸化剤ガスのうち発電で消費されなかった酸化剤ガスをオフ酸化剤ガスという。
セルスタック１０は、改質器６０から供給される燃料ガスのうち発電で消費されなかった燃料ガスを排出する。以下、説明の便宜上、改質器６０から供給される燃料ガスのうち発電で消費されなかった燃料ガスをオフ燃料ガスという。
セルスタック１０は、空気予熱器２０から供給される酸化剤ガスのうち発電で消費されなかった酸化剤ガスを排出する。以下、説明の便宜上、空気予熱器２０から供給される酸化剤ガスのうち発電で消費されなかった酸化剤ガスをオフ酸化剤ガスという。
セルスタック１０は、改質器６０から供給される燃料ガスのうち発電で消費されなかった燃料ガスを排出する。以下、説明の便宜上、改質器６０から供給される燃料ガスのうち発電で消費されなかった燃料ガスをオフ燃料ガスという。
【0014】
空気予熱器２０は、燃焼器３０から排出される排気ガスによって空気ブロワ２１から送風される空気流を加熱してセルスタック１０に送風する。燃焼器３０は、化学式１の如く、セルスタック１０から排出されるオフ燃料ガスとセルスタック１０から排出されるオフ酸化剤ガスとを混合して燃焼する。
【0015】
Ｈ２、ＣＯ＋Ｏ２→Ｈ２Ｏ、ＣＯ２・・・（化学式１）
本実施形態の燃焼器３０の排ガスが燃焼器３０→改質器６０→空気予熱器２０→蒸発器４０の順に流れるように構成されている。なお、燃焼器３０の構造の詳細は後述する。
本実施形態の燃焼器３０の排ガスが燃焼器３０→改質器６０→空気予熱器２０→蒸発器４０の順に流れるように構成されている。なお、燃焼器３０の構造の詳細は後述する。
【0016】
蒸発器４０は、ポンプ４１から圧送られる水を燃焼器３０の排気ガスによって加熱して蒸発させて水蒸気と燃料ブロワ４２から送風される都市ガスとを混合して混合ガスを駆動流としてエジェクタ５０の入口５１に送り込む。ポンプ４１は、例えば、水道水を吸入して蒸発器４０に圧送する電動ポンプである。
【0017】
エジェクタ５０は、入口５１、吸入口５２、および出口５３を備える。エジェクタ５０の入口５１には、蒸発器４０からの混合ガス（すなわち、駆動流）が流れ込む。エジェクタ５０の吸入口５２には、エジェクタ５０の入口５１に蒸発器４０からの混合ガスが流れ込むことに伴って、セルスタック１０から流れるオフ燃料ガス（すなわち、吸引流）が吸入される。
【0018】
本実施形態のエジェクタ５０は、吸入口５２から吸入したオフ燃料ガスと入口５１から流入される蒸発器４０からの混合ガスとを混合してこの混合したガスを原燃料ガス（ＣＨ４、Ｈ２Ｏ）として改質器６０に噴出する。
【0019】
改質器６０は、化学式２の如く、エジェクタ５０の出口５３から噴出される原燃料ガスを燃焼器３０の排熱を用いて改質反応させて燃料ガス（Ｈ２、ＣＯ）を発生してこの燃料ガスをセルスタック１０に送り込む。
【0020】
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ+排熱→３Ｈ２＋ＣＯ・・・（化学式２）
なお、本実施形態の改質器６０は、後述するように、軸線Ｓを中心とする円環状に形成されている（図２参照）。
なお、本実施形態の改質器６０は、後述するように、軸線Ｓを中心とする円環状に形成されている（図２参照）。
【0021】
燃料ブロワ４２は、改質器６０のガス出口からバルブ４３を通して排出される燃料ガスの一部と都市ガスとを吸い込んで蒸発器４０に供給する。バルブ４３は、改質器６０から燃料ブロワ４２に供給される燃料ガスの流量を調整する弁体である。
【0022】
このように構成される燃料電池システムでは、セルスタック１０から排出されるオフ燃料ガスの一部をエジェクタ５０の吸入口５２に供給する。そして、セルスタック１０からに排出されるオフ燃料ガスのうちエジェクタ５０の吸入口５２に供給されるオフ燃料ガス以外の残りのオフ燃料ガスが燃焼器３０に供給される。このため、燃焼器３０では希薄な燃料ガスが燃焼されることになる。
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
内側パイプ７２は、軸線Ｓを中心とする円管状に形成されている。内側パイプ７２は、外側パイプ７０に対して軸線Ｓを中心とする径方向内側に配置されている。
【0028】
具体的には、内側パイプ７２は、小径管部７２ａ、蓋部７２ｂ、および大径管部７２ｃを備える。小径管部７２ａは、軸線Ｓを中心として軸線方向に延びる円管状に形成されている。
【0029】
蓋部７２ｂは、第１燃焼室形成部として、軸線Ｓを中心とする円環状に形成されて、燃焼室８５を形成する。蓋部７２ｂは、小径管部７２ａと大径管部７２ｃとの間に配置されている。蓋部７２ｂは、小径管部７２ａと大径管部７２ｃとの間を塞ぐように形成されている。本実施形態の蓋部７２ｂは、燃焼室８５に対して燃料ガスの流れ方向下流側に位置することになる。
【0030】
大径管部７２ｃは、軸線Ｓを中心とする円管状に形成されている。大径管部７２ｃは、小径管部７２ａおよび蓋部７２ｂに対して軸線Ｓを中心とする径方向外側に配置されている。大径管部７２ｃは、蓋部７２ｂのうち軸線Ｓを中心とする径方向外側端部から軸線方向他方側に延びるように形成されている。
【0031】
燃料パイプ７４は、小径管部７２ａと外側パイプ７０との間に配置されている。具体的には、燃料パイプ７４は、環状板材８２、８４によって構成されている。環状板材８２、８４は、それぞれ、軸線Ｓを中心として円環状に形成されている。環状板材８２は、環状板材８４に対して軸線方向一方側に配置されている。環状板材８２、８４は、接合されている。本実施形態では、接合とは溶接等の物理的接合手段が用いられる。
【0032】
ここで、環状板材８４のうち軸線Ｓを中心とする径方向内側は、内側パイプ７２に対して軸線Ｓを中心とする周方向に亘って接合されている。環状板材８２のうち軸線Ｓを中心とする径方向内側は、内側パイプ７２に対して軸線Ｓを中心とする周方向に亘って接合されている。
【0033】
このことにより、環状板材８４、８２は、内側パイプ７２によって支持されていることになる。
【0034】
環状板材８４には、中間パイプ７８の内側壁部７８ａのうち軸線方向一方側と中間パイプ７８の蓋部７８ｂとが軸線Ｓを中心とする周方向に亘って接合されている。中間パイプ７８の蓋部７８ｂのうち軸線Ｓを中心とする径方向内側が内側パイプ７２に対して軸線Ｓを中心とする周方向に亘って接合されている。
【0035】
このことにより、環状板材８４は、中間パイプ７８を介して内側パイプ７２によって支持されている。
【0036】
環状板材８２のうち軸線Ｓを中心とする径方向外側には、軸線方向他方側に凸となる凸部８２ａが設けられている。凸部８２ａは、軸線Ｓを中心として周方向に亘って形成されている。
【0037】
環状板材８４のうち軸線Ｓを中心とする径方向外側には、軸線方向他方側に凸となる凸部８４ａが設けられている。凸部８４ａは、軸線Ｓを中心として周方向に亘って形成されている。
【0038】
凸部８２ａ、８４ａの間には、オフ燃料ガスが流通する燃料ガス流路８６が形成されている。燃料ガス流路８６は、軸線Ｓを中心とする周方向に亘って形成されている。環状板材８４の凸部８４ａには、複数の燃料供給口９０が設けられている。
【0039】
複数の燃料供給口９０は、それぞれ、軸線Ｓを中心とする周方向に間隔を開けて並べられている。複数の燃料供給口９０は、それぞれ、燃料ガス流路８６からのオフ燃料ガスを燃焼室８５内に噴出する。
【0040】
環状板材８２の凸部８２ａには、１つの燃料供給口８８が設けられている。１つの燃料供給口８８は、セルスタック１０から排出されるオフ燃料ガスを燃料ガス流路８６に供給するための供給口である。
【0041】
大径管部７２ｃと外側パイプ７０との間には、排ガス流路８５ａが設けられている。排ガス流路８５ａは、燃焼室８５にてオフ燃料ガスの燃焼に伴って生じる排ガスや酸化剤供給口１１２、複数の酸化剤供給口１１４から吹き出されるオフ酸化剤ガスを燃焼室８５→改質器６０→空気予熱器２０→蒸発器４０の順に流通させる。
【0042】
中間パイプ７６は、燃料パイプ７４と外側パイプ７０との間に配置されている。中間パイプ７６は、軸線Ｓを中心とする円管状に形成されている。中間パイプ７６のうち軸線方向一方側は、燃料パイプ７４の環状板材８４の凸部８４ａに接合されている。
【0043】
ここで、中間パイプ７６のうち軸線方向他方側は、外側パイプ７０の内周面に接合されている。このことにより、環状板材８４は中間パイプ７６を介して外側パイプ７０に支持されていることになる。
【0044】
ここで、中間パイプ７６と燃料パイプ７４との間には、空気流路１００（すなわち、第１酸化剤流路）からのオフ酸化剤ガスが流れる空気流路１０１が形成されている。中間パイプ７６には、空気流路１０１からのオフ酸化剤ガスを燃焼室８５内に供給する複数の酸化剤供給口９２（すなわち、燃焼用酸化剤供給口）が設けられている。
複数の酸化剤供給口９２は、軸線Ｓを中心とする周方向に間隔を開けて並べられている。
複数の酸化剤供給口９２は、軸線Ｓを中心とする周方向に間隔を開けて並べられている。
【0045】
中間パイプ７６には、複数の酸化剤供給口９２を形成する複数の吹出案内部９３が設けられている。複数の吹出案内部９３は、それぞれ、燃焼室８５内において、酸化剤供給口９２からのオフ酸化剤ガスを軸線方向他方側でかつ径方向内側に向けて流れるように酸化剤供給口９２毎に案内する。
【0046】
空気流路１００は、外側パイプ７０および内側パイプ７２の間において、燃料パイプ７４、空気流路１０１、１０２に対して軸線方向一方側に配置されている。空気流路１００は、軸線Ｓを中心とする円環状に形成されている。
空気流路１００は、セルスタック１０からのオフ酸化剤ガスを軸線方向一方側から軸線方向一方側に流通させる。
空気流路１００は、セルスタック１０からのオフ酸化剤ガスを軸線方向一方側から軸線方向一方側に流通させる。
【0047】
中間パイプ７８は、燃料ガス流路８６に対して軸線Ｓを中心とする径方向内側に配置されている第２酸化剤流路形成部である。具体的には、中間パイプ７８は、内側壁部７８ａ、および蓋部７８ｂを備える。内側壁部７８ａは、第２燃焼室形成部として、軸線Ｓを中心とする円環状に形成されている。
【0048】
内側壁部７８ａと内側パイプ７２との間には、空気流路１０２が形成されている。空気流路１０２は、軸線Ｓを中心とする円環状に形成されている。空気流路１０２は、空気流路１００からのオフ酸化剤ガスを軸線方向一方側から軸線方向他方側に流通させる。
【0049】
蓋部７８ｂは、環状板材８２、８４に対して軸線方向他方側に配置されている。蓋部７８ｂは、内側壁部７８ａと内側パイプ７２との間を軸線方向一方側から覆うように形成されている。
【0050】
ここで、蓋部７８ｂおよび環状板材８２、８４には、図４に示すように、それぞれを軸線方向に貫通する複数の空気導入口１１０が設けられている。複数の空気導入口１１０は、軸線Ｓを中心とする円方向に間隔を開けて並べられている。複数の空気導入口１１０は、空気流路１００からのオフ酸化剤ガスを空気流路１０２に流通させる。
【0051】
本実施形態では、内側パイプ７２の蓋部７２ｂ、内側壁部７８ａ、中間パイプ７６、および燃料パイプ７４の環状板材８４の間には、燃焼室８５が形成される。つまり、内側パイプ７２の蓋部７２ｂ、内側壁部７８ａ、中間パイプ７６、および燃料パイプ７４の環状板材８４は、それぞれ、燃焼室８５を形成する燃焼室形成部材を構成することになる。
【0052】
燃焼室８５は、後述するように、複数の燃料供給口９０からのオフ燃料ガスを複数の酸化剤供給口９２からのオフ酸化剤ガスともに燃焼させる。内側壁部７８ａと内側パイプ７２との間において軸線方向他方側には、酸化剤供給口１１２（すなわち、酸化剤供給口、第１保護用酸化剤供給口）が形成されている。酸化剤供給口１１２は、軸線Ｓを中心とする円環状に形成されている。
【0053】
小径管部７２ａおよび内側壁部７８ａは、酸化剤供給口１１２からのオフ燃料ガスを内側パイプ７２の蓋部７２ｂに向けて吹き出すように酸化剤供給口１１２を形成する吹出案内部１１５を構成する。
【0054】
酸化剤供給口１１２は、空気流路１０２を通過したオフ燃料ガスを内側パイプ７２の蓋部７２ｂに向けて吹き出すことにより、燃焼室８５のうち火炎と蓋部７２ｂとの間に空気流を流通させる。
【0055】
内側壁部７８ａには、空気流路１０２からのオフ酸化剤ガスを燃焼室８５に吹き出す複数の酸化剤供給口１１４（すなわち、保護用酸化剤供給口、第２保護用酸化剤供給口）が設けられている。複数の酸化剤供給口１１４は、軸線Ｓを中心とする円方向に間隔を開けて並べられている。
【0056】
内側壁部７８ａには、複数の吹出案内部１１３が設けられている。複数の吹出案内部１１３は、それぞれ、酸化剤供給口１１４からのオフ酸化剤ガスを内側壁部７８ａに沿って流すように酸化剤供給口１１４を酸化剤供給口１１４毎に形成する。
【0057】
このことにより、酸化剤供給口１１４からのオフ酸化剤ガスを燃焼室８５のうち火炎と内側壁部７８ａとの間に流通させることになる。
【0058】
点火源８０は、燃焼室８５内のオフ酸化剤ガスに点火する。本実施形態の点火源８０としては、放電プラグ、電気ヒータ等によって構成されている。
【0059】
本実施形態の外側パイプ７０、内側パイプ７２、燃料パイプ７４、および中間パイプ７６、７８としては、耐熱性の優れた金属材料によって構成されている。
【0060】
次に、本実施形態の燃焼器３０の作動について説明する。
【0061】
まず、セルスタック１０から排出されるオフ燃料ガスが燃料供給口８８を通して燃料ガス流路８６に流れる。そして、燃料ガス流路８６からオフ燃料ガスが複数の燃料供給口９０から燃焼室８５内に噴出される。
【0062】
一方、セルスタック１０から流れるオフ酸化剤ガスが空気流路１００内を軸線方向一方側から他方側に向けて流れる。空気流路１００を流れるオフ酸化剤ガスの一部が空気流路１０１に流れる。空気流路１０１内のオフ酸化剤ガスが複数の酸化剤供給口９２から燃焼室８５内に供給される。
【0063】
この際に、吹出案内部９３は、複数の酸化剤供給口９２からオフ酸化剤ガスを軸線方向他方側でかつ径方向内側に向けて流れるように案内する。燃焼室８５では、オフ燃料ガスとオフ酸化剤ガスとが衝突して混合されこの混合された混合ガスが点火源８０によって点火され火炎２００（図５参照）が生じる。
【0064】
また、空気流路１００を通過するオフ酸化剤ガスのうち空気流路１０１に流れるオフ酸化剤ガス以外の残りのオフ酸化剤ガスは、複数の空気導入口１１０（図４参照）を通して空気流路１０２に流れる。そして、この空気流路１０２内のオフ酸化剤ガスの一部は、複数の酸化剤供給口１１４から燃焼室８５内に供給される。
【0065】
この際に、複数の吹出案内部１１３は、それぞれ、矢印Ｆ２の如く、酸化剤供給口１１４からのオフ酸化剤ガスを内側壁部７８ａに沿わせて流すようにオフ酸化剤ガスを案内する。このため、内側壁部７８ａと火炎２００との間には、オフ酸化剤ガスが流れることになる。
オフ酸化剤ガスは、火炎２００の熱が内側壁部７８ａに伝わることを抑える空気断熱層の役割を果たす。
オフ酸化剤ガスは、火炎２００の熱が内側壁部７８ａに伝わることを抑える空気断熱層の役割を果たす。
【0066】
また、空気流路１０２に流れるオフ酸化剤ガスのうち複数の酸化剤供給口１１４に流れるオフ酸化剤ガス以外の残りのオフ酸化剤ガスは、吹出案内部１１５によって酸化剤供給口１１２から内側パイプ７２の蓋部７２ｂに向けて流れるように案内される。このため、オフ酸化剤ガスは、矢印Ｆ１の如く、蓋部７２ｂに沿って流れる。
【0067】
このため、蓋部７２ｂと火炎２００との間には、オフ酸化剤ガスが流れることになる。オフ酸化剤ガスは、火炎２００の熱が蓋部７２ｂに伝わることを抑える空気断熱層の役割を果たす。
【0068】
さらに、燃焼室８５内においてオフ酸化剤ガスの燃焼によって生じる排熱は、外側パイプ７０を通して改質器６０に伝わる。このため、改質器６０における改質反応が促進される。
【0069】
燃焼室８５内においてオフ酸化剤ガスの燃焼によって生じる排ガスは、排ガス流路８５ａに流れる。複数の酸化剤供給口１１４から吹き出されるオフ酸化剤ガスと酸化剤供給口１１２から吹き出されるオフ酸化剤ガスとは、排ガス流路８５ａに流れる。このため、排ガスは、複数の酸化剤供給口１１４、酸化剤供給口１１２から吹き出されるオフ酸化剤ガスと合流される。
【0070】
このようにオフ酸化剤ガスが合流される排ガスは、排ガス流路８５ａを通して燃焼器３０→改質器６０→空気予熱器２０→蒸発器４０の順に流れた後に大気に排気される。
【0071】
以上説明した本実施形態によれば、燃焼器３０は、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電するセルスタック１０を備える燃料電池システムに適用される。燃焼器３０は、セルスタック１０から排出されてセルスタック１０にて発電で消費されなかった酸化剤ガスであるオフ酸化剤ガスを流通させる空気流路１００を備える。燃焼器３０は、燃焼室８５を形成する燃焼室形成部としての内側壁部７８ａ、蓋部７２ｂを備える。
【0072】
燃焼器３０は、セルスタック１０から排出されてセルスタック１０にて発電で消費されなかった燃料ガスであるオフ燃料ガスを燃焼室８５に供給する複数の燃料供給口９０を備える。
【0073】
燃焼器３０は、空気流路１００から流通されるオフ酸化剤ガスを燃焼室８５に供給する複数の酸化剤供給口９２を備える。燃焼器３０は、空気流路１００から流通されるオフ酸化剤ガスを燃焼室８５に供給する複数の酸化剤供給口１１４および酸化剤供給口１１２を備える。
【0074】
複数の燃料供給口９０から噴出されるオフ燃料ガスと複数の酸化剤供給口９２から供給されるオフ酸化剤ガスとが燃焼室８５内にて混合されて燃焼し火炎を発生する。
【0075】
小径管部７２ａおよび内側壁部７８ａは、空気流路１０２からのオフ酸化剤ガスを蓋部７２ｂに向けて流すように酸化剤供給口１１４を形成する吹出案内部１１５を構成する。蓋部７２ｂは、改質器６０に対して軸線Ｓを中心とする径方向内側で、かつ燃焼室８５に対してオフ燃料ガスの流れ方向下流側に配置されている。酸化剤供給口１１４は、空気流路１０２からのオフ酸化剤ガスを蓋部７２ｂに向けて流す。
【0076】
このオフ酸化剤ガスは、蓋部７２ｂに沿って流れる。このため、蓋部７２ｂと火炎２００との間には、オフ酸化剤ガスが流れることになる。よって、火炎２００（図５参照）の熱が蓋部７２ｂに伝わることを抑制することができる。
【0077】
中間パイプ７８は、燃焼室８５に対して軸線Ｓを中心とする径方向内側に配置されている内側壁部７８ａを構成し、かつ空気流路１０２からのオフ酸化剤ガスを燃焼室８５に供給する複数の酸化剤供給口１１４を形成する複数の吹出案内部１１３を備える。
【0078】
複数の吹出案内部１１３は、それぞれ、酸化剤供給口１１４からのオフ酸化剤ガスを内側壁部７８ａに沿って流すように酸化剤供給口１１４毎にオフ酸化剤ガスを案内する。このため、内側壁部７８ａと火炎２００との間にオフ酸化剤ガスを流すことができる。よって、火炎２００の熱が内側壁部７８ａに伝わることを抑制することができる。
【0079】
以上により、燃焼室８５において、燃焼室形成部としての蓋部７２ｂ、内側壁部７８ａと火炎２００との間にオフ酸化剤ガスを流すことができるので、火炎の熱が蓋部７２ｂ、内側壁部７８ａに伝わることを抑制することができる。したがって、燃焼室８５を形成する蓋部７２ｂ、内側壁部７８ａを火炎の熱から保護するようにした燃焼器３０を提供することができる。
【0080】
図６（ａ）に燃焼室８５内において燃焼室形成部８５Ａと火炎２００との間にオフ酸化剤ガスを流した場合の温度分布を示し、図６（ｂ）に燃焼室８５内において燃焼室形成部８５Ａと火炎２００との間にオフ酸化剤ガスＦを流していない場合の温度分布を示す。
【0081】
図６（ａ）（ｂ）によれば、燃焼室形成部８５Ａと火炎２００との間に空気流Ｆを流した場合には、燃焼室形成部８５Ａと火炎２００との間にオフ酸化剤ガスＦを流していない場合に比べて燃焼室形成部８５Ａの温度が低くなっていることは明らかである。
【0082】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、複数の吹出案内部１１３によって複数の酸化剤供給口１１４をそれぞれ形成した例について説明した。
上記第１実施形態では、複数の吹出案内部１１３によって複数の酸化剤供給口１１４をそれぞれ形成した例について説明した。
【0083】
しかし、これに代えて、本第２実施形態では、内側壁部７８ａから燃焼室８５内に突起する複数の吹出案内部１１３ａを設ける例について図７に示すように説明する。
【0084】
本実施形態における複数の吹出案内部１１３ａは、酸化剤供給口１１４（すなわち、保護用酸化剤供給口）から燃焼室８５に吹き出されるオフ酸化剤ガスを内側壁部７８ａと火炎２００との間に流通させるように案内する。
【0085】
ここで、複数の吹出案内部１１３ａは、それぞれ、内側壁部７８ａから燃焼室８５内に突起するように形成されている平板部材である。
【0086】
複数の吹出案内部１１３ａは、それぞれ、酸化剤供給口１１４から吹き出されるオフ酸化剤ガスを内側壁部７８ａ（すなわち、燃焼室形成部）と火炎との間に案内する案内面１１３ｂを有する。
【0087】
複数の案内面１１３ｂは、吹出案内部１１３ａ毎に、酸化剤供給口１１４を軸線Ｓを中心とする径方向外側から覆うように形成されている。複数の案内面１１３ｂは、それぞれ、軸線方向に交差しかつ軸線Ｓに直交する直交方向（図７中紙面の垂直方向）に平行になるように形成されている。
【0088】
本実施形態と上記第１実施形態とにおいて、吹出案内部１１３ａ以外の他の構成は同様であるため、その説明を省略する。
【0089】
（他の実施形態）
（１）上記第１、第２実施形態では、燃料電池システムにおいて、都市ガスを用いて発電する例について説明したが、これに代えて、都市ガス以外のプロパンガス等のガスを用いて発電するようにしてもよい。或いは、燃料電池システムにおいてガソリン等を用いて、発電するようにしてもよい。
（１）上記第１、第２実施形態では、燃料電池システムにおいて、都市ガスを用いて発電する例について説明したが、これに代えて、都市ガス以外のプロパンガス等のガスを用いて発電するようにしてもよい。或いは、燃料電池システムにおいてガソリン等を用いて、発電するようにしてもよい。
【0090】
（２）上記第１、第２実施形態では、燃料電池システムとして設置型の発電システムを用いた例について説明したが、これに代えて、燃料電池システムとして車載用の発電システムを用いてもよい。
【0091】
（３）上記第１、第２実施形態では、燃料パイプ７４に複数の燃料供給口９０を設けた例について説明したが、これに限らず、１つの燃料供給口９０を燃料パイプ７４に設けてもよい。
【0092】
（４）上記第１、第２実施形態では、燃焼器３０において第２保護用酸化剤供給口として複数の酸化剤供給口１１４を設けた例について説明したが、これに代えて、燃焼器３０において第２保護用酸化剤供給口として１つの酸化剤供給口１１４を設けてもよい。
【0093】
（５）上記第１、第２実施形態では、燃焼器３０において複数の酸化剤供給口９２を設けた例について説明したが、これに限らず、燃焼器３０において１つの酸化剤供給口９２を設けてもよい。
【0094】
（６）上記第１、第２実施形態では、燃焼器３０を軸線Ｓを中心とする環状に形成した例について説明したが、環状以外の形状に燃焼器３０を形成してもよい。
（７）上記第１、第２実施形態では、酸化剤ガスとして空気を用いた例について説明したが、これに代えて、酸化剤ガスとして酸素ガスをを用いてもよい。
（８）なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、センサから車両の外部環境情報（例えば車外の湿度）を取得することが記載されている場合、そのセンサを廃し、車両の外部のサーバまたはクラウドからその外部環境情報を受信することも可能である。あるいは、そのセンサを廃し、車両の外部のサーバまたはクラウドからその外部環境情報に関連する関連情報を取得し、取得した関連情報からその外部環境情報を推定することも可能である。
（まとめ）
上記第１、第２実施形態、および他の実施形態の一部または全部に記載された第１の観点によれば、燃焼器は、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電する燃料電池を備える燃料電池システムに適用される。
（７）上記第１、第２実施形態では、酸化剤ガスとして空気を用いた例について説明したが、これに代えて、酸化剤ガスとして酸素ガスをを用いてもよい。
（８）なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、センサから車両の外部環境情報（例えば車外の湿度）を取得することが記載されている場合、そのセンサを廃し、車両の外部のサーバまたはクラウドからその外部環境情報を受信することも可能である。あるいは、そのセンサを廃し、車両の外部のサーバまたはクラウドからその外部環境情報に関連する関連情報を取得し、取得した関連情報からその外部環境情報を推定することも可能である。
（まとめ）
上記第１、第２実施形態、および他の実施形態の一部または全部に記載された第１の観点によれば、燃焼器は、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電する燃料電池を備える燃料電池システムに適用される。
【0095】
燃焼器は、燃料電池から排出されて燃料電池にて発電で消費されなかった酸化剤ガスであるオフ酸化剤ガスを流通させる第１酸化剤流路と、燃焼室を形成する燃焼室形成部とを備える。
【0096】
燃焼器は、燃料電池から排出されて燃料電池にて発電で消費されなかった燃料ガスであるオフ燃料ガスを燃焼室に供給する燃料供給口と、第１酸化剤流路から流通されるオフ酸化剤ガスを燃焼室に供給する燃焼用酸化剤供給口と、第１酸化剤流路から流通されるオフ酸化剤ガスを燃焼室に供給する保護用酸化剤供給口とを備える。
【0097】
燃料供給口から供給されるオフ燃料ガスと燃焼用酸化剤供給口から供給されるオフ酸化剤ガスとが燃焼室内にて混合されて燃焼し火炎を発生する。保護用酸化剤供給口から供給されるオフ酸化剤ガスを燃焼室形成部と火炎との間に流通させて、火炎の熱が燃焼室形成部に伝わることを保護用酸化剤供給口から供給されるオフ酸化剤ガスが抑制する。
【0098】
第２の観点によれば、燃焼器は、保護用酸化剤供給口からのオフ酸化剤ガスを燃焼室形成部と火炎との間に流通させるようにオフ酸化剤ガスを案内する吹出案内部を備える。
【0099】
第３の観点によれば、吹出案内部は、保護用酸化剤供給口からのオフ酸化剤ガスを燃焼室形成部と火炎との間に流通させるように案内する保護用酸化剤供給口を形成する。
【0100】
第４の観点によれば、燃焼室に対して軸線を中心とする径方向外側には、燃焼室から吸熱して原燃料ガスを改質して燃料ガスを発生させる改質器が設けられている。
【0101】
燃焼器は、改質器に対して軸線を中心とする径方向内側で、かつ燃焼室に対してオフ燃料ガスの流れ方向下流側に配置されている燃焼室形成部としての第１燃焼室形成部と、第１燃焼室形成部に向けて第１酸化剤流路からのオフ酸化剤ガスを供給する保護用酸化剤供給口としての第１保護用酸化剤供給口とを備える。
【0102】
燃焼器は、燃焼室に対して軸線を中心とする径方向内側に配置されている燃焼室形成部としての第２燃焼室形成部を構成し、かつ第１酸化剤流路からのオフ酸化剤ガスを第１保護用酸化剤供給口に向けて流通させる第２酸化剤流路を形成する第２酸化剤流路形成部を備える。
【0103】
第２酸化剤流路形成部は、第２燃焼室形成部に向けて第２酸化剤流路からのオフ酸化剤ガスを供給する保護用酸化剤供給口としての第２保護用酸化剤供給口を形成する。第１保護用酸化剤供給口からのオフ酸化剤ガスが第１燃焼室形成部および火炎との間に流通する。第２保護用酸化剤供給口からのオフ酸化剤ガスが第２燃焼室形成部および火炎との間に流通する。
【0104】
以上により、第１燃焼室形成部と第２燃焼室形成部とを火炎の熱から保護することができる。
【0105】
第５の観点によれば、燃焼器は、保護用酸化剤供給口を形成し、かつ第１酸化剤流路からオフ酸化剤ガスを保護用酸化剤供給口に向けて流通させる第２酸化剤流路を形成する第２酸化剤流路形成部を備える。
【0106】
吹出案内部は、第２酸化剤流路形成部から燃焼室内に突起して、かつ保護用酸化剤供給口から燃焼室内に吹き出されるオフ酸化剤ガスを燃焼室形成部と火炎との間に流通させるように案内する。
【0107】
第６の観点によれば、吹出案内部は、保護用酸化剤供給口から吹き出されるオフ酸化剤ガスを燃焼室形成部と火炎との間に案内する案内面を有する板部材である。
【0108】
第７の観点によれば、第２酸化剤流路形成部は、燃焼室形成部を構成している。
【符号の説明】
【0109】
１ 燃料電池
１０ セルスタック
６０ 改質器
７０ 外側パイプ
７２ 内側パイプ
７４ 燃料パイプ
７６ 外側支持部材
７８ 内側支持部材
８０ 点火源
１０ セルスタック
６０ 改質器
７０ 外側パイプ
７２ 内側パイプ
７４ 燃料パイプ
７６ 外側支持部材
７８ 内側支持部材
８０ 点火源
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】