JP5162118B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池の運転に伴い発生する排ガスを外部に排出させる排気口をもつ排気路を備えている燃料電池システムに関する。

燃料電池システムは、一般的には、燃料電池と、燃料電池のアノード極にアノード流体を供給するアノード流体供給部と、燃料電池のカソード極にカソード流体を供給するカソード流体供給部と、燃料電池の運転に伴い発生する排ガスを外部に排出させる排気口をもつ排気路とを備えている。上記した燃料電池システムにおいて、燃料電池を収容するケースの通気口にフィルタを設けた燃料電池装置が開示されている（特許文献１）。
特開２００６−１４０１６５号公報

外部の風などが排気路の先端の排気口から排気路の内部に吹き込むと、排気口から排出されるはずの排ガスが排気口から排気されず、逆流が発生するおそれがある。この場合、燃料電池システムの発電性能が充分に発揮されないおそれがある。例えば、燃料電池システムにおいて使用されているバーナ等の燃焼部の燃焼の安定性が損なわれるおそれがある。

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、排気口から排出されるはずの排ガスが排気口から排出されずに排気路側に逆流することを抑制するのに有利な燃料電池システムを提供することを課題とする。

様相１に係る燃料電池システムは、アノード極およびカソード極をもつ燃料電池と、燃料電池のアノード極にアノード流体を供給するアノード流体供給部と、燃料電池のカソード極にカソード流体を供給するカソード流体供給部と、燃料電池の運転に伴い発生する排ガスを外部に排出させる排気口をもつ排気路を具備する燃料電池システムにおいて、排気路は、排気路のうち排気口側の端部に排気口に対面する邪魔板部材で形成された逆流抑制手段を備えており、邪魔板部材は、排気口の延設方向に沿って延設され且つ排気口に対面する第１邪魔板部分と、第１邪魔板部分の先端部に連接され排気口の延設方向に対して交差する方向に沿って延設された第２邪魔板部分と、第１邪魔板部分の両側にて互いに対向して第１邪魔板部分から排気口に向けて延設された一対の耳壁とを設けており、第２邪魔板部分の排気口側の先端と排気路の排気口形成面との間には隙間があり、耳壁先端と排気口形成面との間に隙間があり、第２邪魔板部分の排気口側の先端の高さは排気口の上部よりも高く設定され、耳壁の高さは第２邪魔板部分の高さより低く設定され、一対の耳壁間に排気口が配置されて、耳壁間の距離が排気口形成面の幅より小さくされると共に排気口の幅より大きくされていることを特徴とする。

逆流抑制手段は、燃料電池システムの運転時または停止時において、排気路の排気口から排出されるはずの排ガスが、排気路の外部の風等の影響で、排気口から排出されずに排気路側に逆流することを防止する手段である。邪魔板部材で形成された逆流抑制手段が排気路のうち排気口側の端部に設けられているため、外部の風が排気口から排気路の内部に進入することが抑制される。従って排気口から排出されるはずの排ガスが、排気口から排出されずに排気路側に逆流することが抑制される。

様相２に係る燃料電池システムによれば、様相１において、逆流抑制手段は、排気路のうち排気口側の端部を曲成することにより形成されている。このような逆流抑制手段が排気路のうち排気口側の端部に設けられているため、外部の風が排気口から排気路の内部に進入することが抑制される。従って排気口から排出されるはずのガスが、排気口から排出されずに排気路側に逆流することが抑制される。

本発明に係る燃料電池システムによれば、上記のような逆流抑制手段が排気路のうち排気口側の端部に設けられている。このため、排気路の外部の風が排気口から排気路の内部に進入することが抑制される。従って、排気口から排出されるはずのガスが、排気口から排出されずに排気路側に逆流することが抑制される。この結果、燃料電池システムの良好な発電性能が得られる。

本発明に係る燃料電池は、アノード極およびカソード極をもつ燃料電池と、燃料電池のアノード極にアノード流体を供給するアノード流体供給部と、燃料電池のカソード極にカソード流体を供給するカソード流体供給部と、燃料電池の運転に伴い発生する排ガスを外部に排出させる排気口をもつ排気路を備えている。アノード流体供給部は、燃料電池のアノード極にアノード流体を供給するものであれば、何でも良い。カソード流体供給部は燃料電池のカソード極にカソード流体を供給するものであれば、何でも良い。排気路は、排気路のうち排気口側の端部に逆流抑制手段を備えている。逆流抑制手段は、外部の風等の影響で、排気口から排出される排ガスが排気口から排出されずに排気路側に逆流することを防止する手段である。排気路のうち排気口側の端部に逆流抑制手段が設けられていると、排気口と逆流抑制手段とが接近する。このため、排気口から外部の風が排気路内に進入することを効果的に抑制できる。

このような逆流抑制手段は、排気口に対面する邪魔板部材で形成されている形態が例示される。また邪魔板部材は、排気路のうち排気口側の通路部分を曲成することにより形成されている形態が例示される。この場合においても、排気口から外部の風が排気路内に進入することを効果的に抑制できる。邪魔板部材の材質としては、金属、樹脂、セラミックスが例示される。

排気路は、燃焼部から導出された第１排気路と、排気口をもち第１排気路の流路断面積よりも大きな流路断面積をもつ第２排気路とを備えている形態が例示される。この場合、排気管のうち排気口側の端部は、第２排気路で形成されている。この場合、第２排気路は箱形状に形成されている形態が例示される。箱形状は角箱形状でも良いし、円筒箱形状でも良い。第２排気路の流路断面積は大きいため、流速が低下し、内圧が高くなる。このため排気口から外気が進入することを抑制するのに有利である。

本発明によれば、アノードガス供給部は、燃料電池のアノード極に供給されるアノードガスを燃料原料から生成する改質部と、改質部を加熱させる燃焼部とが設けられている形態が例示される。この場合、排気路の排気口側の端部は、燃焼部から排出された燃焼排ガスと、燃料電池のカソード極から排出されたカソードオフガスとを混合させる混合空間をもつ形態が例示される。燃焼排ガスとカソードオフガスとは混合した後、排気口から排出される。この場合、燃焼排ガスがカソードオフガス（例えば空気）で希釈される。

本発明によれば、凝縮水を生成する凝縮器が設けられており、排気路の排気口側の端部は、端部において存在する凝縮水を重力により排水するか、または、凝縮器に戻す形態が例示される。凝縮器に戻った凝縮水は再利用できる。

邪魔板部材および排気口に対する垂直方向から邪魔板部材および排気口を投影するとき、邪魔板部材の投影形状は、開口の投影形状に重複しつつ、開口の投影形状よりも大きく設定されている形態が例示される。この場合、外部の風が排気口から排気路に進入することが邪魔板部材により抑制され、排ガスの逆流を抑制するのに有利である。

邪魔板部材は、排気口の延設方向に沿って延設され且つ排気口に対面する第１邪魔板部分と、第１邪魔板部分の先端部に連接され排気口の延設方向に対して交差する方向に沿って延設された第２邪魔板部分とを備えている形態が例示される。この場合、排ガスの逆流を抑制するのに有利である。また、邪魔板部材の高さは排気口の上部よりも高く設定されている形態が例示される。この場合、外部の風が排気口から排気路に進入することが抑制され、排ガスの逆流を抑制するのに有利である。

邪魔板部材としては熱交換フィンをもつ形態が例示される。熱交換フィンにより邪魔板部材の表面積が増加するため、排ガスが暖かい場合において、邪魔板部材により排ガスを冷却させることにより、排ガスに含まれている水分を熱交換フィン付近において凝縮させて凝縮水を生成させるのに有利となる。従って、外部に排出される排ガスに含まれている水分を低減させることができる。排気口に邪魔板部材が対面する場合には、外気により邪魔板部材は冷やされやすいため、熱交換フィンは冷却能をもち易い。この場合、排ガスが暖かい場合、邪魔板部材の熱交換フィンにより排ガスを冷却させ、排ガスに含まれている水分を凝縮させて凝縮水を生成させるのに有利となる。この場合、水分が少ない排ガスを外部に放出できる。なお、燃料電池システムの外部に放出された直後の排ガスが外部で凝縮されると、その凝縮水と塵埃等とが混在し、燃料電池システムの筐体を汚すおそれがある。このため排気口から外部（外気）に放出される排ガスの水分をできるだけ低下させることが好ましい。

ところで、燃料電池システムの運転が停止されているとき、排気路の外部の風が排気路の排気口から排気路内に進入するおそれがある。この場合、塵埃等が排気路に進入するおそれがある。そこで、逆流抑制手段は、燃料電池システムの運転が停止されているとき、排気口から空気等の気体を排出させることにより、排気口から外気が進入することを抑制する気体排出手段を備えている形態が例示される。この場合には、排気路の排気口から風が排気路内に進入することが抑制される。燃料電池システムの運転が停止されているとき、気体排出手段は、ポンプやファン等の気体搬送源を駆動させることにより、排気口から空気等の気体を外部に排出させることができる。

本発明によれば、逆流抑制手段は、排気管に設けられた風圧センサを備えており、燃料電池システムの運転が停止されているとき、風圧センサで検知される外部の風の風圧の大きさに応じて排気口から排出される気体の単位時間あたりの流量を設定する形態が例示される。この場合、風圧の大きさに応じて気体搬送源の単位時間あたりの駆動量を制御できるため、排気口からの風などの進入が抑制される。

以下、本発明の実施例１について図１〜図６を参照して説明する。本実施例に係る燃料電池システムにおいては、燃料電池システムの運転時に当該システムから排出される排ガスを排気する排気路１が設けられている。排気路１は、燃料電池システムから排出される排ガスを排気する第１排気路２と、第１排気路２の先端側に設けられた第２排気路として機能する排気管３とを備えている。排気管３は排気口５をもつ。排気管３は、排気路１のうち排気口５側の端部に相当する。

第１排気路２は、改質装置の燃焼部から排出された燃焼後の燃焼排ガスを流す燃焼排ガス通路３１と、燃料電池のカソード極から排出された発電反応後のカソードオフガスを流すカソードオフガス通路３３とを備えている。燃焼排ガス通路３１およびカソードオフガス通路３３は、互いに分離されている。

図４は燃料電池システムの概念を示す。図４に示すように、箱状のハウジング７００の内部には、改質部１０１および燃焼部１０２を備える改質装置１００、スタックを構成する燃料電池１４０、加湿器１９０、制御部５００、排気管３、燃焼排ガスに含まれている水分を凝縮させる燃焼排ガス用凝縮器１１０、カソードオフガスに含まれているカソード用凝縮器２２０、改質装置１００の燃焼部１０２から排出された燃焼後の燃焼排ガスを流す燃焼排ガス通路３１、燃料電池１４０のカソード極から排出された発電反応後のカソードオフガスを流すカソードオフガス通路３３、更には各種補機などが内蔵されている。

図４に示すように、排気管３は、燃焼排ガス用凝縮器１１０、カソード用凝縮器２２０等の凝縮器よりも鉛直方向の上方に配置されている。その理由としては、排気管３で生成した凝縮水を重力により、燃焼排ガス通路３１を介して燃焼排ガス用凝縮器１１０に戻すためであり、またカソードオフガス通路３３を介してカソード用凝縮器２２０に戻すためである。

図１に示すように、第２排気路として機能する排気管３は、箱形状（角箱状）をなしており、燃料電池システムの排ガスを排出する排気路１のうち排気口５側の端部を形成している。

図２に示すように、排気管３は、互いに対向する２個の第１側面壁４１と、２個の第１側面壁４１同士を直線状の第１折り目域４２を介して繋ぐ底壁４３と、互いに対向する正面壁４４および背面壁４５と、正面壁４４および背面壁４５を直線状の第２折り目域４６を介して繋ぐ天井壁４７とを備えている。更に、排気管３は、底壁４３の第１透孔４３ｆに連通する第１筒体４８と、底壁４３の第２透孔４３ｓに連通する第２筒体４９とを備えている。ここで図２に示すように、２個の第１側面壁４１同士と直線状の第１折り目域４２を介して底壁４３とを繋ぐ断面コの状形状の第１素材３ｆが用いられる。正面壁４４、背面壁４５および天井壁４７を第２折り目域４６を介して繋ぐ断面コの状形状の第２素材３ｓが用いられる。更に、第１筒体４８および第２筒体４９が用いられる。第１素材３ｆおよび第２素材３ｓ、第１筒体４８および第２筒体４９を邪魔板部材６と共に溶接で気密状に結合することにより、排気管３は形成されている。このような溶接構造が採用されているため、排気管３の構造が簡素化されている。

図１に示すように、排気口５は、排気管３の正面壁４４に形成されている。排気口５から排気される排ガスが水分を含むときには、排気口５から排気される排ガスが排気管３の外部で冷えて凝縮水を生成させ、正面壁４４に付着した塵埃と凝縮水とにより正面壁４４を汚すおそれがある。このため排ガスに含まれる水分は、排気口５から外部（ハウジング７００の外部）に排出されるまでに除去しておくことが好ましい。

ここで図１に示すように、底壁４３からの排気管３の高さはＨ１で示され、排気管３の幅はＤ１で示され、奥行きはＷ１で示されている。図３に示すように、排気口５は横長の四角形状とされており、上辺部５ｕ、下辺部５ｄ、側辺部５ｓをもつ。底壁４３からの排気口５の上部（上辺部５ｕ）の高さはＨ２０で示される。底壁４３の下面からの排気口５の下部（下辺部５ｄ）の高さはＨ２１で示される。排気口５の幅はＤ２で示される。

更に、図１〜図３に示すように、排気管３は、底壁４３に溶接で連結された円筒形状をなす第１筒体４８と、円筒形状をなす第２筒体４９を備えている。第１筒体４８および第２筒体４９は、凝縮水を重力により落下させるように、底壁４３から鉛直方向の下方に向けて延設されるように並設されている。第１筒体４８は、改質装置１００の燃焼部１０２で燃焼された燃焼排ガスを外気に排気するための燃焼排ガス通路３１の先端部に連結されている。第２筒体４９は、燃料電池１４０のカソード極から排出されたカソードオフガスを外気に排出するためのカソードオフガス通路３３の先端部に連結されている。

図５に示すように、燃料電池システムの内部におけるレイアウトの関係等で、第１筒体４８の軸心Ｐ１と第２筒体４９の軸心Ｐ２とは、排気管３の奥行き方向（矢印Ｗ１方向）において、ΔＬ２ぶんオフセットされている。このように第１筒体４８が排気口５から遠ざかる方向にオフセットされているため、後述する混合室６６の容積を増加させるのに貢献できる。

図１〜図６に示すように、逆流抑制手段を構成する邪魔板部材６は、排気路１の端部に相当する排気管３の内部に設けられている。邪魔板部材６は排気管３において底壁４３から鉛直方向の上方に向けてほぼ直立状態に立設されている。図１に示すように、邪魔板部材６の横方向の一端部６ａは、排気管３の一方の側面壁４１に溶接で固定されている。邪魔板部材６の横方向の他端部６ｃは、排気管３の他方の側面壁４１に溶接で固定されている。邪魔板部材６の底部である結合板６３は、底壁４３に溶接で固定されている。

本実施例によれば、図５に示すように、邪魔板部材６は、排気口５の延設方向（矢印Ｈ方向）に沿って延設され且つ排気口５に対面する第１邪魔板部分６１と、第１邪魔板部分６１の先端部（上端部）に連接された第２邪魔板部分６２とを備えている。第１邪魔板部分６１の下端部には結合板６３が設けられている。結合板６３は溶接で排気管３の底壁４３に固定され、第１邪魔板部分６１は底壁４３に立設されている。第２邪魔板部分６２は、結合板６３と逆方向につまり、排気口５に向けて曲成されている。なお、第１邪魔板部分６１、第２邪魔板部分６２、結合板６３、耳壁７０は１枚の板を曲成して形成されており、これにより邪魔板部材６は形成されている。

更に説明を加える。図５に示すように、第２邪魔板部分６２は、排気口５の延設方向（矢印Ｈ方向）に対して交差する方向（矢印Ｗ方向）に沿って延設されており、底壁４３および天井壁４７に対してほぼ平行となるようにほぼ水平方向に沿っている。第２邪魔板部分６２の先端部６２ｃは、排気管３の正面壁４４に到達していないため、第２邪魔板部分６２の先端部６２ｃと排気管３の正面壁４４との間には、排気口５の直前となる直前通路６４が形成されている。直前通路６４においてガスの流れる方向は、下方向（矢印Ｙ１方向）である。これに対して、外部の風が排気口５から排気管３の内部に吹き込む方向は、図５に示す矢印Ｘ１方向である。このように直前通路６４の基本方向（矢印Ｙ１方向）と、排気口５から排気管３の内部に風が吹き込む基本方向（矢印Ｘ１方向）とは、互いに正面衝突する方向ではなく、互いに交差する方向である。このため排気口５から外部の風が進入するときであっても、直前通路６４を流れる排ガスと、排気口５から進入する外部の風とが正面衝突することが抑制される。よって、排気管３の直前通路６４を流れた排気ガスを、排気口５から排気管３の外部に排出させるのに有利となる。

図３に示すように、邪魔板部材６の上側の幅Ｄ３は、排気管３の幅Ｄ１に接近した長さ程度とされており、側面壁４１の肉厚に相当するぶん幅Ｄ１よりも小さくされている。邪魔板部材６の下側の幅Ｄ４は、排気管３の幅Ｄ１よりも小さいものの、排気口５の幅Ｄ２よりも大きく設定されている。

このため邪魔板部材６は排気口５に接近しつつ対面しており、排気口５から外部の風が排気管３の内部に直接進入することを抑制するのに有利となる。殊に本実施例によれば、図３に示すように、邪魔板部材６を構成する第２邪魔板部分６２の底壁４３の下面からの高さＨ３は、排気口５の上辺部５ｕ（上部）の高さＨ２０および排気口５の下辺部５ｄ（下部）の高さＨ２１よりも高く設定されている。このため邪魔板部材６は排気口５の全域を接近しつつ覆っている。このため、排気口５から排気管３の内部に風が直接進入することを抑制するのに一層有利となる。更に図３に示すように、互いに対向する２つの耳壁７０間に排気口５が配置されている。つまり、一方の耳壁７０は排気口５の一方の片側に配置され、他方の耳壁７０は排気口５の他方の片側に配置されている。この結果、互いに対向する２つの耳壁７０間の距離（幅Ｄ４に近似）は、排気口５の幅Ｄ２よりも大きく設定されている。このため、排気口５から排気管３の内部に風が直接進入することが耳壁７０により抑制されている。

本実施例によれば、図５に示すように、邪魔板部材６は、排気管３の内部空間を混合室６６と排気室６７とに仕切る。排気管３の奥行き寸法をＷ１とするとき、排気口５を排ガスが通過する方向に沿って切断した断面（図７）において、邪魔板部材６は、排気口５からＷ１／２以内の領域、特に排気口５からＷ１／３以内の領域に位置するように、排気口５に接近して配置されている。

混合室６６は、排気管３において邪魔板部材６よりも上流となり、第１透孔４３ｆを介して第１筒体４８の通路４８ｃに連通すると共に、第２透孔４３ｓを介して第２筒体４９の通路４９ｃに連通する。混合室６６は、第１筒体４８の通路４８ｃおよび第２筒体４９の通路４９ｃに連通されており、燃料電池１４０のカソード極から排出されたカソードオフガスと、改質装置１００の燃焼部１０２で燃焼された燃焼排ガスとを合流させて混合する広い空間容積をもつ室となる。ここで、排気管３の混合室６６は、第１排気路２の燃焼排ガス通路３１およびカソードオフガス通路３３の合計の流路断面積よりも大きな流路断面積をもつ。

図５に示すように、排気室６７は、排気口５に直接的に且つ接近して対面しており、排気管３において邪魔板部材６よりも下流となる。更に混合室６６の空間容積は排気室６７の空間容積よりも大きく設定されている。この場合、燃焼排ガスおよびカソードオフガスを混合させるのに有利となり、燃焼排ガスをカソードオフガス（具体的には空気）で希釈化させるのに有利である。更に、混合室６６の容積は排気室６７よりも大きいため、混合室６６の内圧を高めるのに貢献でき、排気口５から混合室６６側への逆流を抑制するのに一層有利である。

本実施例によれば、図３（排気管３の正面図）から理解できるように、邪魔板部材６および排気口５に対して排気管３の正面壁４４の前方から垂直方向に投影するとき、邪魔板部材６の投影形状は、排気口５の投影形状に重複しつつ、排気口５の投影形状よりも投影面積が大きくなるように設定されている。従って、邪魔板部材６は、排気口５に対面しつつ、排気口５に接近しつつ排気口５の全部を覆っている。このため排気口５から排気管３の排気室６７に風が直接進入することを抑制するのに有利となる。

図５に示すように、水平に沿った第２邪魔板部分６２と天井壁４７との間に中間通路６５が形成されている。中間通路６５は、排気管３の上部において、水平方向に沿って混合室６６と排気室６７を連通させるように矢印Ｗ方向（奥行き方向）に沿って延設されている。前述したように、底壁４３から第２邪魔板部分６２の高さＨ３は、排気口５の上辺部５ｕ（上部）の高さＨ２０よりも高く設定されている。このため、中間通路６５は排気口５に直接対面しておらず、排気口５の上辺部５ｕよりも上方に配置されている。従って排気口５から風が吹き込んだとしても、その風は中間通路６５に直接的に進入しにくい。

図５に示すように、混合室６６→中間通路６５→直前通路６４→排気口５の順に直列に配置されている。ここで前述したように中間通路６５は矢印Ｗ方向に沿って配向されており、直前通路６４は矢印Ｈ方向に沿って配向されている。これにより排気管３の内部においてガスの流路方向がほぼ９０度変更されている。このように本実施例によれば、排気路１において排気口５側の通路部分の向きが曲成されている。この意味においても、外部の風が排気口５から排気管３の内部に進入すること（逆流）が抑制されている。

本実施例によれば、混合室６６の流路断面積をＳ６６とし、中間通路６５の流路断面積をＳ６５とし、直前通路６４の流路断面積をＳ６４とし、排気口５の流路断面積をＳ５とすると、本実施例では、Ｓ６６＞Ｓ６５、Ｓ６４、Ｓ５の関係に設定されている。更に、Ｓ６６と同一値を一定値αとすると、各流路断面積をαで除算した値、即ち、（Ｓ６５／α）、（Ｓ６４／α）、（Ｓ５／α）は共に、０．７〜１．３の範囲内、０．８〜１．２の範囲内に設定されており、０．９５〜１．０５の範囲内に設定できる。即ちＳ６５、Ｓ６４、Ｓ５の各流路断面積は同じような大きさに設定されている。これにより燃焼排ガスとカソードオフガスとが混合室６６で混合された排ガスの圧力変動をできるだけ低減させつつ、排気口５から排気管３の外部に排出させることができ、排気ガスの良好な排出性が得られる。なお流路断面積は、ガスが流れる方向に直交する方向の断面積を意味する。

本実施例によれば、図５に示すように、第２邪魔板部分６２は、断面でほぼＶの字形状をなすように曲成されており、Ｖの字形状の受け止め壁６８を形成している。受け止め壁６８により、断面（排気口５をガスが流れる方向に沿って切断した断面）で、ほぼＶの字形状をなす受け止め空間６９が形成されている。図５に示すように、受け止め空間６９および受け止め壁６８は、排気管３の排気口５にこれの上方から臨む。受け止め空間６９は、排気口５から遠ざかるにつれて次第に空間幅Ｋが小さくなるように設定されている。このため、外部の風が排気口５から排気管３の排気室６７に進入するときであっても、その風が混合室６６に進入することを抑制しつつ、その風をリターンさせて排気口５から外部に排出されるのに貢献できる。

本実施例によれば、図１に示すように、邪魔板部材６の横方向における両端側の耳壁７０を排気口５側に曲成している。これにより図３に示すように、一方の耳壁７０と一方の第１側面壁４１との間に一方の連通口７１が形成されている。更に他方の耳壁７０と他方の第１側面壁４１との間に他方の連通口７１が形成されている。邪魔板部材６の耳壁７０は排気管３の底壁４３に溶接で固定されている。邪魔板部材６において、耳壁７０と底部の結合板６３とは互いに逆方向に向いているため、邪魔板部材６の支持安定性が増加する。なお、図３に示すように、両方の耳壁７０間の幅は排気口５の幅よりも大きく設定されている。これにより風の直接進入が抑制される。耳壁７０で形成された連通口７１は、排気管３の混合室６６の下部と排気室６７の下部とを連通させている。従って排気室６７側において凝縮水が生成されるとき、その凝縮水を連通口７１を介して混合室６６に移動させ（図３に示す矢印Ｒ方向）、更に、第１筒体４８の通路４８ｃおよび第２筒体４９の通路４９ｃから流下させることができる。第１筒体４８は燃焼排ガス用の凝縮器１１０に繋がり、第２筒体４９はカソードオフガス用の凝縮器２２０に繋がる。

本実施例によれば、邪魔板部材６は排気口５に向かい合って接近しつつ対面している。このため、外部の風などで邪魔板部材６が冷却され易い。更に、邪魔板部材６は伝熱性および耐食性が良好な金属板で形成されている場合には、樹脂やセラミックスなどに比較して熱伝導性が良好である。このため燃焼排ガス通路３１およびカソードオフガス通路３３から排気管３の混合室６６に送られる燃焼排ガスやカソードオフガスが暖かく且つ水分を含む場合には、暖かい燃焼排ガスやカソードオフガスを邪魔板部材６で冷却させることができる。このように邪魔板部材６は冷却部材または熱交換部材としても機能できる。この場合、邪魔板部材６のうち混合室６６側の表面において凝縮水が生成されるおそれがある。このように生成された凝縮水は、立設状態の邪魔板部材６に沿って重力により流下し、更に、混合室６６の底部から第１筒体４８および第２筒体４９を経て重力により流下し、更にまた、第１筒体４８に繋がる凝縮器１１０、第２筒体４９に繋がる凝縮器２２０に重力により流下する。なお、凝縮器１１０，２２０に溜まった水は、後述するように改質装置１００における改質反応に使用される原料水となる。

更に、邪魔板部材６のうち排気室６７側においても凝縮水が発生するおそれがある。この場合、混合室６６に送られる燃焼排ガスやカソードオフガスを邪魔板部材６で暖かい場合には、排気口５から排気管３の内部に冷たい外気が進入するとき、邪魔板部材６で冷却されて凝縮水が排気室６７に生成されるおそれがある。このように排気室６７で生成された水は連通口７１を介して混合室６６に至り、混合室６６の底壁４３から重力により第１筒体４８および第２筒体４９に流下され、更に凝縮器１１０、凝縮器２２０に流下される。

以上説明したように本実施例によれば、邪魔板部材６が排気路１のうち排気口５側の端部に相当する排気管３に設けられている。このため、外部の風が排気口５から排気管３の内部に進入することが抑制されている。よって、逆流が効果的に抑制される。従って、燃料電池システムの発電運転時において、排気口５から排出されるはずの排ガスが、排気口５から排出されずに燃焼排ガス通路３１やカソードオフガス通路３３の側に逆流することが効果的に抑制される。よって改質装置１００の燃焼部１０２における燃焼の安定性が確保される。

なお底壁４３については、第１筒体４８および第２筒体４９に向かうにつれて下降傾斜させ、底壁４３上に存在する水を第１筒体４８および第２筒体４９に重力により流下させ易いようにしても良い。

図７は本発明の実施例２を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図７に示すように、邪魔板部材６を構成する第１邪魔板部分６１および第２邪魔板部分６２の交差部分は、断面でほぼＵの字形状をなすように曲成されており、Ｕの字形状の受け止め壁６８Ｂを形成している。排気口５から排気管３の排気室６７に外部の風が進入するとき、その風が混合室６６に進入することを抑制しつつ、その風をリターンさせて排気口５から外部に排出されるのに貢献でき、逆流抑制に有利である。本実施例においても、図７に示すように、邪魔板部材６を構成する第２邪魔板部分６２の底壁４３の下面からの高さＨ３は、排気口５の上辺部５ｕ（上部）の高さＨ２０および排気口５の下辺部５ｄ（下部）の高さＨ２１よりも高く設定されている。このため排気口５から排気管３の排気室６７に風が直接進入することを抑制するのに一層有利となる。

図８は本発明の実施例３を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図８に示すように、邪魔板部材６を構成する第１邪魔板部分６１は排気管３の底壁４３からほぼ鉛直方向に沿って立設されている。第２邪魔板部分６２は、第１邪魔板部分６１に対して断面でほぼＬの字形状をなすように曲成されており、Ｌの字形状の受け止め壁６８Ｃを形成している。排気口５から排気管３の排気室６７に外部の風が進入するとき、その風が混合室６６に進入することを抑制しつつ、その風をリターンさせて排気口５から外部に排出されるのに貢献でき、逆流抑制に有利である。

本実施例においても、図８に示すように、邪魔板部材６を構成する第２邪魔板部分６２の底壁４３からの高さＨ３は、排気口５の上辺部５ｕ（上部）の高さＨ２０および排気口５の下辺部５ｄ（下部）の高さＨ２１よりも高く設定されている。このため排気口５から排気管３の排気室６７に外部の風が直接進入することを抑制でき、逆流を抑制にするのに一層有利となる。

更に図８に示すように、第１筒体４８の軸心Ｐ１と第２筒体４９の軸心Ｐ２とは、排気管３の奥行き方向（矢印Ｗ方向）においてオフセットされておらず、同じ位置とされている。排気管３の小型化に貢献できる。

参考例

図９および図１０は本発明の参考例を示す。本参考例は実施例１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図１０に示すように、邪魔板部材６には耳壁７０が曲成されておらず、連通口７１は形成されていない。従って排気管３において、排気口５側の排気室６７の上部と混合室６６の上部とは中間通路６２を介して連通しているものの、排気室６７の底部と混合室６６の底部とは連通しておらず、遮断されている。よって排気室６７の底に溜まった凝縮水は、混合室６６に流入しない。排気室６７の底にはドレイン孔６７ｘが形成され、弾性ホース等のドレイン管６７ｙを介してドレイン部に排水される。この場合には、排気口５から進入する風と共に塵埃等が排気室６７に進入し易い環境で排気管３が用いられるときにおいて、塵埃等を含む凝縮水をドレイン部（図示せず）に排水させる。

図１１は本発明の実施例４を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図１１に示すように、邪魔板部材６は熱交換フィン６ｍ、６ｎをもつ。熱交換フィン６ｍは混合室６６内に対面する。熱交換フィン６ｍは、第１筒体４８および第２筒体４９の上方に位置するように、第１筒体４８および第２筒体４９に重複するように延設されている。熱交換フィン６ｎは排気室６７内において排気口５に対面する。風が排気口５から矢印Ｘ１方向に排気室６７に進入するとき、熱交換フィン６ｎは冷却され易くなる。

熱交換フィン６ｍ、６ｎにより、邪魔板部材６の表面積が増加する。このため混合室６６内に流入された排ガスが暖かい場合において、邪魔板部材６の熱交換フィン６ｍ、６ｎにより排ガスを冷却させる。これにより、排ガスに含まれている水分を混合室６６内において凝縮させて凝縮水を生成させるのに有利となる。凝縮水は第１筒体４８、第２筒体４９を介して下方に流下し、回収される。熱交換フィン６ｍは、第１筒体４８および第２筒体４９の上方に位置するように長く延設されているため、凝縮水を第１筒体４８および第２筒体４９に直ちに流下させる利点が得られる。なお熱交換フィン６ｍ、６ｎのうちのいずれか一方のみとしても良い。

図１２は本発明の実施例５を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図１２は固体高分子型の燃料電池システムを示す。燃料電池１４０はアノード極１４１とカソード極１４２とを高分子型のイオン伝導膜（プロトン伝導膜）で仕切っている。図１２に示すように、アノード流体供給部は改質装置１００およびアノードガス供給路１３４を備えている。改質装置１００は、改質部１０１と、改質部１０１を高温に加熱する燃焼部１０２とをもつ。ポンプ１０３（燃焼用燃料搬送源）が駆動すると、燃料供給源１０４から吐出されたガス状の燃料（原料、例えば都市ガスなど）は、脱硫器１０５、燃焼用燃料用の弁１０６を経て燃焼部１０２に供給される。燃焼用の空気は、ポンプ１０８（燃焼用空気供給源）の駆動により、フィルタ等の浄化部１０９を介して燃焼部１０２に供給される。これにより燃焼部１０２で燃料が燃焼され、燃焼部１０２は改質部１０１を高温に加熱する。燃焼部１０２の燃焼排ガスは燃焼排ガス通路３１を経て燃焼排ガス用凝縮器１１０に至り、燃焼排ガス用凝縮器１１０で冷却されて水分を低下させた後に、燃焼排ガス通路３１を介して排気管３の第１筒体４８に至り、混合室６６に供給される。

改質部１０１が改質反応に適する温度に加熱されると、ポンプ１２０（改質用燃料搬送源）の駆動により、燃料供給源１０４からのガス状の燃料は、脱硫器１０５、ポンプ１２０（燃料搬送源）、改質用燃料用弁１２１を経て改質部１０１に供給される。水タンク１２４からの原料水は、イオン交換樹脂を備える水精製部１２５（純水化促進要素）で精製されて純水化された後、ポンプ１２６（原料水搬送源）および原料水用弁１２７により蒸発部１２８に供給される。

その原料水は高温の蒸発部１２８で水蒸気となり、改質部１０１に改質用燃料と共に供給される。改質部１０１において水蒸気および燃料により改質反応が行われ、水素リッチな改質ガスが生成される。改質ガスに含まれている一酸化炭素は、ＣＯシフト部１３０およびＣＯ選択酸化部１３２により除去されて浄化される。一酸化炭素が除去された改質ガスは、アノードガスとしてアノードガス供給路１３４を流れ、アノード側入口弁１３５を介して燃料電池１４０のアノード極１４１に供給される。但し、改質装置１００の起動時には改質ガスの組成の安定性が充分ではない。このため改質部１０１で生成された改質ガスは、燃料電池１４０を迂回し、バイパス通路１５０およびバイパス弁１５１を介してアノードオフガス通路１６０に供給され、アノード用凝縮器１７０で冷却されて水分を低下させた後に、改質装置の燃焼部１０２に供給され、燃焼部１０２で燃焼される。前述したように燃焼部１０２の燃焼排ガスは燃焼排ガス通路３１を経て燃焼排ガス用凝縮器１１０に至り、燃焼排ガス用凝縮器１１０で冷却されて水分を低下させた後、燃焼排ガス通路３１、排気管３の第１筒体４８を介して排気管３の混合室６６に供給される。

次にカソード流体供給部１９６について説明する。発電用の空気は浄化用フィルタ１８０、ポンプ１８１（カソードガス搬送源）、弁１８２を介して加湿器１９０の往路１９１に供給され、加湿器１９０の往路１９１で加湿された後、カソード側入口弁１９５を経て燃料電池１４０のカソード極１４２に供給される。これによりカソードガスおよびアノードガスにより燃料電池１４０において発電反応が発生し、電気エネルギが生成される。加湿器１９０は、発電反応前のカソードガスが通る往路１９１と、発電反応後のカソードオフガスが通る復路１９２と、往路１９１および復路１９２を仕切る膜状の水分保持部材１９４とをもつ。

燃料電池１４０のアノード極１４１から排出された発電反応後のアノードオフガスは、可燃成分をもつことがある。従って、発電反応後のアノードオフガスは、アノード側出口弁２００を介してアノードオフガス通路１６０に至り、更にアノード用凝縮器１７０に至り、アノード用凝縮器１７０で冷却されて水分を除去した後に、燃焼部１０２に供給されて燃焼され、更に、燃焼排ガスとして、燃焼排ガス通路３１を経て燃焼排ガス用凝縮器１１０に至り、燃焼排ガス用凝縮器１１０で冷却されて水分を低下させた後、燃焼排ガス通路３１、排気管３の第１筒体４８を介して排気管３の混合室６６に供給される。

燃料電池１４０のカソード極１４２から排出された発電反応後のカソードオフガスは、カソードオフガス通路３３に至り、カソード側出口弁２１０を介して加湿器１９０の復路１９２に至り、加湿器１９０の復路１９２において水分および熱を水分保持部材１９４に与えて水分を除去される。更に加湿器１９０の復路１９２から吐出されたカソードオフガスは、カソード用凝縮器２２０で冷却されて水分を更に低下させ、カソードオフガス通路３３を経て、排気管３の第２筒体４９から排気管３の混合室６６に供給される。燃料電池１４０における発電反応ではカソード極１４２において、水が生成される。水はアノード極１４１にも移動する。従って、燃料電池１４０のカソード極１４２から排出されるカソードオフガス、燃料電池１４０のアノード極１４１から排出されるアノードオフガスは、熱をもつ他に、水分を含むことが多い。

前述したように、排気管３は、燃焼排ガス用凝縮器１１０、カソード用凝縮器２２０、アノード用凝縮器１７０よりも上方に配置されている。排気管３で生成した凝縮水を重力により燃焼排ガス用凝縮器１１０、カソード用凝縮器２２０に戻すためである。また、水タンク１２４は、燃焼排ガス用凝縮器１１０、カソード用凝縮器２２０、アノード用凝縮器１７０よりも下方に配置されている。凝縮水を重力により水タンク１２４に落下させるためである。

アノード用凝縮器１７０は、これの底部に形成された第３排水弁１７１と、第３排水弁１７１と水タンク１２４とを繋ぐ第３通水路１７２とをもつ。アノード用凝縮器１７０は、ガス流路１７０ａをもつ凝縮器本体１７０ｂと、ガス流路１７０ａを冷却させる冷却媒体としての冷却水（液状の冷却媒体）が流れる熱交換部１７０ｃをもつ。ガス流路１７０ａに流入した暖かいアノードオフガスは、熱交換部１７０ｃの冷却水で冷却されるため、飽和蒸気量が低減され、ガス流路１７０ａにおいて凝縮水を生成する。ガス流路１７０ａにおける凝縮水の水位が所定値となると、第３排水弁１７１が開放され、凝縮水は重力により水タンク１２４に供給される。

燃焼排ガス凝縮器１１０は、これの底部に形成された第２排水弁１１８と、第２排水弁１１８と水タンク１２４とを繋ぐ第２通水路１１９とをもつ。燃焼排ガス凝縮器１１０は、ガス流路１１０ａをもつ凝縮器本体１１０ｂと、ガス流路１１０ａを冷却させる冷却媒体としての冷却水（液状の冷却媒体）が流れる熱交換部１１０ｃをもつ。ガス流路１１０ａに流入した暖かい燃焼排ガスは、熱交換部１１０ｃの冷却水で冷却されるため、飽和蒸気量が低減され、ガス流路１１０ａにおいて凝縮水を生成する。ガス流路１１０ａにおける凝縮水の水位が所定値となると、第２排水弁１１８が開放され、凝縮水は重力により水タンク１２４に供給される。

図１２に示すように、カソード用凝縮器２２０は、これの底部に形成された第１排水弁２２１と、第１排水弁２２１と水タンク１２４とを繋ぐ第１通水路２２２とをもつ。カソード用凝縮器２２０は、ガス流路２２０ａをもつ凝縮器本体２２０ｂと、ガス流路２２０ａを冷却させる冷却媒体としての冷却水（液状の冷却媒体）が流れる熱交換部２２０ｃをもつ。ガス流路２２０ａに流入した暖かいカソードオフガスは、熱交換部２２０ｃの冷却水で冷却されるため、飽和蒸気量が低減され、ガス流路２２０ａにおいて凝縮水を生成する。ガス流路２２０ａにおける凝縮水の水位が所定値となると、第１排水弁２２１が開放され、凝縮水は重力により水タンク１２４に供給される。

水タンク１２４の水は、イオン交換樹脂を備える精製部１２５で精製されて純水化された後、ポンプ１２６（原料水搬送源）および原料水用弁１２７により蒸発部１２８に供給され、改質反応で使用される水蒸気となる。

本実施例によれば、排気管３は前記した各実施例のうちのいずれかで形成されており、排気口５に対面する邪魔板部材６を備えている。上記したような邪魔板部材６が設けられているため、燃料電池システムの発電運転中には、燃焼部１０２から排出された燃焼排ガスと、燃料電池１４０のカソード極１４２から排出されたカソードオフガスとが排気管３の混合室６６で合流して混合される。更にその排ガスは、邪魔板部材６の第２邪魔板部分６２に沿って流れ、排気管３の排気口５から外部に排出される。ここで邪魔板部材６が排気管３の排気口５に向かい合って対向しているため、燃料電池システムの運転中において、外部の風が排気管３の内部に進入することが抑制される。ひいては排ガスが逆流することが抑制される。従って外部の風の進入により改質装置１００の燃焼部１０２の燃焼性の安定性が損なわれることが抑制される。

本実施例によれば、燃料電池システムの運転時において、カソード用凝縮器２２０から吐出されたカソードオフガスの温度をＴｃとし、燃焼排ガス凝縮器１１０から吐出された燃焼排ガスの温度をＴｆとすると、一般的には、温度Ｔｆは温度Ｔｃよりも高くされている（Ｔｆ＞Ｔｃ）。

ところで、上記した燃焼排ガスとカソ−ドオフガスとを合流させて混合させた後に、凝縮器で凝縮させて凝縮水を生成させる方式も考えられる。しかしこの場合、互いに温度差がある燃焼排ガスとカソ−ドオフガスとを合流させた後に凝縮させるため、凝縮水の生成効率が充分ではないおそれがある。

この点本実施例によれば、図１２に示すように、燃焼排ガス凝縮器１１０とカソード用凝縮器２２０とは独立して個別に配置されている。このため、相対的に高温側の燃焼排ガスが流れる燃焼排ガス凝縮器１１０において、熱交換部１１０ｃにより燃焼排ガスが冷却されて凝縮水が生成される。且つ、相対的に低温側のカソ−ドオフガスが流れるカソード用凝縮器２２０において、熱交換部２２０ｃによりカソードオフガスが冷却されて凝縮水が生成される。このように相対的に高温の燃焼排ガスから凝縮水を生成させる操作と、相対的に低温のカソードオフガスから凝縮水を生成させる操作とを分離させた方が、凝縮水の生成効率が良い。

更に本実施例によれば、図１２に示すように、燃焼排ガス用凝縮器１１０の熱交換部１１０ｃとカソード用凝縮器２２０の熱交換部２２０ｃとは、同じ冷却水が流れるように、互いに直列に配置されている。ここで、冷却水は、相対的に高温側の燃焼排ガス凝縮器１１０の熱交換部１１０ｃを流れた後、相対的に低温側のカソード用凝縮器２２０の熱交換部２２０ｃを流れる方式も考えられる。しかしながらこの場合、カソード用凝縮器２２０の熱交換部２２０ｃを流れる前の冷却水の温度が昇温する。このため冷却水の温度ＴＡは、相対的に低温のカソードオフガスの温度ＴＣよりも低温であるものの、温度ＴＣとの間の温度差が小さくなる。このため、カソード用凝縮器２２０における凝縮水生成性能が充分に得られなくなるおそれがある。

この点について本実施例によれば、冷却水は、相対的に低温側のカソード用凝縮器２２０の熱交換部２２０ｃを流れた後、相対的に高温側の燃焼排ガス凝縮器１１０の熱交換部１１０ｃを流れ、その後に貯湯槽（図示せず）に流れ、貯湯槽に温水を貯めるように設定されている。従って、相対的に低温側のカソードオフガスから凝縮器２２０において凝縮水を生成させた後に、次に、相対的に高温側の燃焼排ガスから凝縮器１１０において凝縮水を生成させる方式が採用されている。この結果、カソード用凝縮器２２０において凝縮水が良好に得られると共に、燃焼排ガス凝縮器１１０において凝縮水が良好に得られる。従って本実施例によれば、排気管３から排出される排ガスに含まれる水分をできるだけ低減させるのに有利となる。この結果、排気管３の正面壁４４の前面で凝縮水が生成されることが抑制され、正面壁４４の前面、ハウジング７００の正面７０１が汚れることが軽減される。

なお本実施例によれば、冷却水はカソード用凝縮器２２０の熱交換部２２０ｃよりも前に、アノード用凝縮器１７０の熱交換部１７０ｃに流れるが、これに限らず、逆にしても良い。

ところで、燃料電池システムの発電運転が停止しているとき、排気ガスが排気管３の排気口５から外部に排出されないため、外部の風等が塵埃と共に排気管３の内部に進入するおそれがある。塵埃等は、凝縮水の純水化に好ましくない物質を含むことがある。そこで本実施例によれば、制御部５００は、燃料電池システムの運転が停止されているとき、ポンプ１０８（気体供給源、空気供給源）を駆動させることにより、空気を燃焼部１０２に供給し、ひいては燃焼排ガス通路３１および燃焼排ガス凝縮器１１０を介して排気管３の混合室６６に供給し、ひいては排気管３の排気口５から連続的に排出させておく。

これにより燃料電池システムの発電運転が停止しているときであっても、外部の風等が排気口５から排気管３の内部に進入するおそれが低減される。よって塵埃等が排気管３の排気口５から排気管３の内部に進入することが抑制される。ポンプ１０８の単位時間当たりの回転数としては、燃料電池１４０が発電運転を行っているときに比較して小さくさせることが好ましいが、場合によっては同程度としても良い。即ち、本実施例によれば、燃料電池システムの発電運転が停止しているとき、排気口５から空気等の気体を積極的に排出させて塵埃等の排気路側への進入を抑制する空気排出手段を設けられている。

本実施例によれば、排気管３の正面壁４４に風圧センサ５０３を設け、風圧センサ５０３の信号を制御部５００に入力させる。そして制御部５００は、風圧センサ５０３の風圧の大きさが相対的に大きいとき、ポンプ１０８の単位時間当たりの回転数を増加させることにより、排気口５から外部に排出させる単位時間当たりの空気量を増加させる。また、風圧センサ５０３の風圧の大きさが相対的に小さいときには、ポンプ１０８の単位時間当たりの回転数を減少させることにより、排気口５から外部に排出させる単位時間当たりの空気量を減少させる。風圧センサ５０３は排気管３の正面壁４４に設けられているため、排気口５から排気管３の内部に進入する風圧を推定できる。

図１３は本発明の実施例６を示す。本実施例は実施例５と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図１３は燃料電池システムを示す。図１３に示すようにカソード用凝縮器２２０は設けられているものの、実施例５と異なり、燃焼排ガス用凝縮器１１０は設けられていない。

従って、改質装置の燃焼部１０２から吐出された燃焼排ガスは、高い温度をもちつつ、燃焼排ガス通路３１を介して排気管３の第１筒体４８に至り、混合室６６に供給される。この場合においても、外気の直接的な進入を妨げる邪魔板部材６は排気口５に接近しつつ対面しているため、排気口５から排気管３の内部に供給される外気により冷却される。このため、高温の燃焼排ガスは混合室６６でカソードオフガスと合流した混合された状態で、排気管３内において邪魔板部材６に接触して冷却されるため、混合室６６または排気室６７において凝縮水が得られ易い。その凝縮水は第２筒体４９およびカソードオフガス通路３３を経てカソード用凝縮器２２０に供給される。カソード用凝縮器２２０における凝縮水の水位が所定値となると、第１排水弁２２１が開放され、凝縮水は水タンク１２４に供給される。実施例５の場合と同様に、水タンク１２４からの原料水は、イオン交換樹脂を備える精製部１２５で精製されて純水化された後、ポンプ１２６（原料水搬送源）および原料水用弁１２７により蒸発部１２８に供給され、改質反応で使用される水蒸気となる。

本実施例においても、燃料電池システムの運転が停止されているとき、ポンプ１０８（気体供給源）を駆動させることにより、非燃焼状態の燃焼部１０２に空気を供給し、ひいては燃焼排ガス通路３１および燃焼排ガス凝縮器１１０を介して排気管３の混合室６６に供給し、ひいては排気管３の排気口５から連続的に排出させておくことが好ましい。

図１４は本発明の実施例７を示す。本実施例は実施例１と基本的には同様の構成および同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図１４に示すように、邪魔板部材６は、排気口５の延設方向（矢印Ｈ方向）に沿って延設され且つ排気口５に対面する第１邪魔板部分６１と、第１邪魔板部分６１の先端部（上端部）に連接された横方向に沿った第２邪魔板部分６２とを備えている。第２邪魔板部分６２は第１筒体４８および第２筒体４９の鉛直方向の上方になるように水平方向に沿って延設されている。これにより邪魔板部材６と排ガスとの接触面積が増加し、ひいては熱交換面積が増加し、邪魔板部材６による熱交換効果を高め、排ガスの水分を凝縮させて凝縮水を生成させるのに有利となる。よって排気口５から排出される排ガスの水分が効果的に低減される。

（その他）
上記した実施例によれば、カソードオフガスおよび燃焼排ガスを合流させた後に排気口５から外部に排出させるが、これに限らず、カソードオフガスのみを排気口５から外部に排出させることにしても良い。燃焼排ガスのみを排気口５から外部に排出させることにしても良い。冷却水は、カソード用凝縮器２２０の熱交換部２２０ｃを流れた後、燃焼排ガス凝縮器１１０の熱交換部１１０ｃを流れることにしているが、逆にしても良い。燃料電池のイオン伝導膜は高分子型に限らず、無機系のイオン伝導膜でも良い。本発明は上記し且つ図面に示した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施可能である。ある実施例に特有の構造は他の実施例においても適用できる。

上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
[付記項１]アノード極およびカソード極をもつ燃料電池と、前記燃料電池の前記アノード極にアノード流体を供給するアノード流体供給部と、前記燃料電池の前記カソード極にカソード流体を供給するカソード流体供給部と、前記燃料電池の運転に伴い発生する排ガスを外部に排出させる排気口をもつ排気路とを具備する燃料電池システムにおいて、前記燃料電池システムの運転が停止されているとき、前記排気口から気体を排出させることにより前記排気口から前記排気路内に外気が進入することを抑制する逆流抑制手段が設けられていることを特徴とする燃料電池システム。この場合、燃料電池システムの運転が停止されているときであっても、排気口から気体を排出させることにより、排気口から排気路内に外気が進入することが抑制される。

本発明は例えば定置用、車両用、電気機器用、電子機器用、携帯用の燃料電池システムに利用できる。

排気管を示す斜視図である。 排気管を組み付ける前の状態を示す斜視図である。 排気管の正面図である。 燃料電池システムの概念図である。 排気管の側面図である。 排気管を示す斜視図である。 実施例２に係り、排気管の側面図である。 実施例３に係り、排気管の側面図である。 参考例に係り、排気管の側面図である。 参考例に係り、排気管を示す斜視図である。 実施例４に係り、排気管の断面図である。 実施例５に係り、燃料電池システムを示すシステム図である。 実施例６に係り、燃料電池システムを示すシステム図である。 実施例７に係り、排気管の側面図である。

１は排気路、２は第１排気路、３は排気管（排気路の端部、第２排気路）、４１は側面壁、４３は底壁、４４は正面壁、４５は背面壁、４７は天井壁、４８は第１筒体、４９は第２筒体、５は排気口、６は邪魔板部材（逆流抑制手段）を示す。

Claims (11)

1. アノード極およびカソード極をもつ燃料電池と、前記燃料電池の前記アノード極にアノード流体を供給するアノード流体供給部と、前記燃料電池の前記カソード極にカソード流体を供給するカソード流体供給部と、前記燃料電池の運転に伴い発生する排ガスを外部に排出させる排気口をもつ排気路とを具備する燃料電池システムにおいて、
   前記排気路は、前記排気路のうち前記排気口側の端部に前記排気口に対面する邪魔板部材で形成された逆流抑制手段を備えており、
   前記邪魔板部材は、前記排気口の延設方向に沿って延設され且つ前記排気口に対面する第１邪魔板部分と、前記第１邪魔板部分の先端部に連接され前記排気口の延設方向に対して交差する方向に沿って延設された第２邪魔板部分と、前記第１邪魔板部分の両側にて互いに対向して該第１邪魔板部分から前記排気口に向けて延設された一対の耳壁とを設けており、
   前記第２邪魔板部分の前記排気口側の先端と前記排気路の排気口形成面との間には隙間があり、前記耳壁先端と前記排気口形成面との間に隙間があり、
   前記第２邪魔板部分の前記排気口側の先端の高さは該排気口の上部よりも高く設定され、前記耳壁の高さは前記第２邪魔板部分の高さより低く設定され、
   前記一対の耳壁間に前記排気口が配置されて、前記耳壁間の距離が前記排気口形成面の幅より小さくされると共に前記排気口の幅より大きくされていることを特徴とする燃料電池システム。
2. 請求項１において、前記逆流抑制手段は、前記排気路のうち前記排気口側の通路部分を曲成することにより形成されている燃料電池システム。
3. 請求項１又は２において、前記邪魔板部材を構成する前記第１邪魔板部分、第２邪魔板部分及び一対の耳壁が、一枚の板材を曲成して形成されている燃料電池システム。
4. 請求項１〜３のうちの一項において、前記邪魔板部材および前記排気口に対する垂直方向から前記邪魔板部材および前記排気口を投影するとき、前記邪魔板部材の投影形状は、前記排気口の投影形状に重複しつつ、前記排気口の投影形状よりも投影面積が大きく設定されている燃料電池システム。
5. 請求項１〜４のうちの一項において、前記邪魔板部材は熱交換フィンをもつ燃料電池システム。
6. 請求項１〜５のうちの一項において、前記アノード流体供給部は、前記燃料電池のアノード極に供給されるアノードガスを原料から生成する改質部と、前記改質部を加熱させる燃焼部とを備えており、
   前記排気路は、前記燃焼部から導出された第１排気路と、前記排気口をもち前記第１排気路の流路断面積よりも大きな流路断面積をもつ第２排気路とを備えており、
   前記排気路のうち前記排気口側の端部は前記第２排気路で形成されている燃料電池システム。
7. 請求項６において、前記第２排気路は箱形状に形成されている燃料電池システム。
8. 請求項６又は７において、前記排気路の前記排気口側の端部は、前記燃焼部から排出された燃焼排ガスと前記燃料電池の前記カソード極から排出されたカソードオフガスとを混合させる混合空間をもつ燃料電池システム。
9. 請求項１〜８のうちの一項において、凝縮器が設けられており、前記排気路の前記排気口側の端部は、前記排気口側の前記端部において存在する凝縮水を重力により排水するか、または、前記凝縮器に戻す燃料電池システム。
10. 請求項１〜９のうちの一項において、前記逆流抑制手段は、前記燃料電池システムの発電運転が停止され排気が停止されているとき、前記排気口から気体を排出させることにより前記排気口から外気が進入することを抑制する気体排出手段を備えている燃料電池システム。
11. 請求項１０において、前記逆流抑制手段は、前記排気路に設けられた風圧センサを備えており、前記燃料電池システムの発電運転が停止され排気が停止されているとき、前記風圧センサで検知される外部の風の風圧の大きさに応じて前記排気口から排出される気体の単位時間あたりの流量を設定する燃料電池システム。

Images