JP5302991B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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Description
本発明は排ガスを排気させる排気系を備える燃料電池に関する。
特許文献１は燃焼装置の雨水排出構造を開示する。このものによれば、排気管内部で発生した凝縮水を、内部の経路を介して、装置下端のドレン穴から排水をさせ、かつその排水の過程において、水滴が飛び散り、機器内部の部品に付着しないように、マット材で案内する手段を設けることにしている。
特許文献２は燃焼装置の排気構造を開示する。このものによれば、燃焼装置の排気管として、斜めに配置された雨返し板を設けるが、雨返し板の後退端と前部の両方から排気が出るように排気経路を２分割して、燃焼共鳴騒音を発生しないようにしている。
特許文献３は、排気保護カバーを開示する。このものによれば、排ガスを排気管正面に吹き出すのではなく、排気管の上面および両側面に排出させる構造を、外部カバーを設置することで構成することにしている。特許文献４は燃焼機の整流板取付構造を開示する。このものによれば、排気管内部の整流版の形状と、その固定方法を簡素化することにしている。構造を簡素な方式で具現化でき、量産に適する。
上記した特許文献１〜４に係る技術によれば、筐体の外部の風、雨水、塵埃等が筐体の排気管の内部に進入することを抑制させるのに必ずしも有利ではない。
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、簡素な構造で、筐体の外部の風、雨水、塵埃等が筐体の排気管の内部に進入することを抑制させ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。
請求項１に係る燃料電池システムは、アノード流体が供給されるアノードとカソード流体が供給されるカソードとをもつ燃料電池と、燃料を改質反応により改質させてアノード流体を形成する改質器と、少なくとも改質器を改質反応に適するように燃焼により加熱させる燃焼部と、燃料電池、改質器及び燃焼部を収容する筐体と、改質器、燃焼部および燃料電池のうちの少なくとも一つから排出される排ガスを凝縮器を介して筐体の外部に排出させる排気系とを具備しており、
排気系は、筐体内に設けられ中空状の排気室を有すると共に排気室および外気を連通する外気連通口を有する排気箱と、筐体内において排気箱の外部から排気箱の排気室内に突出する突出先端部を有する排気管とを具備しており、外気連通口は、排気箱において、排気管の突出先端部の中心軸線に直交する軸上に設けられ、排気管の突出先端部は、中心軸線に沿って延設され外気連通口側に設けられた風遮蔽壁と、外気連通口に対して反対側に形成され排ガスを外気に吹き出す吹出口とを有し、排気室内における吹出口までの突出先端部の突出方向の長さが、吹出口の外気連通口側端部から該外気連通口側端部とは反対側の端部にかけて短くなるように、吹出口の開口面が傾斜していることを特徴とする。
請求項２に係る燃料電池システムは、アノード流体が供給されるアノードとカソード流体が供給されるカソードとをもつ燃料電池と、燃料を改質反応により改質させてアノード流体を形成する改質器と、少なくとも改質器を改質反応に適するように燃焼により加熱させる燃焼部と、燃料電池、改質器及び燃焼部を収容する筐体と、改質器、燃焼部および燃料電池のうちの少なくとも一つから排出される排ガスを凝縮器を介して筐体の外部に排出させる排気系とを具備しており、
排気系は、筐体内に設けられ中空状の排気室を有すると共に排気室および外気を連通する外気連通口を有する排気箱と、筐体内において排気箱の外部から排気箱の排気室内に突出する突出先端部を有する排気管とを具備しており、外気連通口は、排気箱において、排気管の突出先端部の中心軸線に直交する軸上に設けられ、排気管の突出先端部は、中心軸線に沿って延設され外気連通口側に設けられた風遮蔽壁と、外気連通口に対して反対側に形成され排ガスを外気に吹き出す吹出口とを有し、排気室内における吹出口までの突出先端部の突出方向の長さが、吹出口の外気連通口側端部から該外気連通口側端部とは反対側の端部にかけて短くなるように、吹出口の開口面が傾斜し、開口面は、中心軸線方向から見て突出先端部の全域にわたって開口されていることを特徴とする。
請求項３に係る燃料電池システムは、アノード流体が供給されるアノードとカソード流体が供給されるカソードとをもつ燃料電池と、燃料を改質反応により改質させてアノード流体を形成する改質器と、少なくとも改質器を改質反応に適するように燃焼により加熱させる燃焼部と、燃料電池、改質器及び燃焼部を収容する筐体と、改質器、燃焼部および燃料電池のうちの少なくとも一つから排出される排ガスを凝縮器を介して筐体の外部に排出させる排気系とを具備しており、
排気系は、筐体内に設けられ中空状の排気室を有すると共に排気室および外気を連通する外気連通口を有する排気箱と、筐体内において排気箱の外部から排気箱の排気室内に突出する略円筒状の突出先端部を有する排気管とを具備しており、外気連通口は、排気箱において、排気管の突出先端部の中心軸線に直交する軸上に設けられ、排気管の突出先端部は、中心軸線に沿って延設され外気連通口側に設けられた風遮蔽壁と、外気連通口に対して反対側に形成され排ガスを外気に吹き出す吹出口とを有し、風遮蔽壁の最先端部が排気箱に当接され、吹出口は、外気連通口が設けられた軸に垂直な平面と該平面に対する傾斜面とで区画される切欠で形成され、排気室内における傾斜面で区画された吹出口までの突出先端部の突出方向の長さが、平面と傾斜面との交線部から外気連通口側とは反対側の端部にかけて短くなることを特徴とする。
請求項４に係る燃料電池システムは、アノード流体が供給されるアノードとカソード流体が供給されるカソードとをもつ燃料電池と、燃料を改質反応により改質させてアノード流体を形成する改質器と、少なくとも改質器を改質反応に適するように燃焼により加熱させる燃焼部と、燃料電池、改質器及び燃焼部を収容する筐体と、改質器、燃焼部および燃料電池のうちの少なくとも一つから排出される排ガスを凝縮器を介して筐体の外部に排出させる排気系とを具備しており、
排気系は、筐体内に設けられ中空状の排気室を有すると共に排気室および外気を連通する外気連通口を有する排気箱と、筐体内において排気箱の外部から排気箱の排気室内に突出する略円筒状の突出先端部を有する排気管とを具備しており、外気連通口は、排気箱において、排気管の突出先端部の中心軸線に直交する軸上に設けられ、排気管の突出先端部は、中心軸線に沿って延設され外気連通口側に設けられた風遮蔽壁と、外気連通口に対して反対側に形成され排ガスを外気に吹き出す吹出口とを有し、風遮蔽壁の最先端部が排気箱に当接され、吹出口は、外気連通口が設けられた軸に垂直な平面と該平面に対する傾斜面とで区画される切欠で形成され、平面の最先端部は排気箱に当接され、排気室内における傾斜面で区画された吹出口までの突出先端部の突出方向の長さが、平面と傾斜面との交線部から外気連通口側とは反対側の端部にかけて短くなることを特徴とする。
排気系は、筐体内に設けられ中空状の排気室を有すると共に排気室および外気を連通する外気連通口を有する排気箱と、筐体内において排気箱の外部から排気箱の排気室内に突出する突出先端部を有する排気管とを具備しており、外気連通口は、排気箱において、排気管の突出先端部の中心軸線に直交する軸上に設けられ、排気管の突出先端部は、中心軸線に沿って延設され外気連通口側に設けられた風遮蔽壁と、外気連通口に対して反対側に形成され排ガスを外気に吹き出す吹出口とを有し、排気室内における吹出口までの突出先端部の突出方向の長さが、吹出口の外気連通口側端部から該外気連通口側端部とは反対側の端部にかけて短くなるように、吹出口の開口面が傾斜していることを特徴とする。
請求項２に係る燃料電池システムは、アノード流体が供給されるアノードとカソード流体が供給されるカソードとをもつ燃料電池と、燃料を改質反応により改質させてアノード流体を形成する改質器と、少なくとも改質器を改質反応に適するように燃焼により加熱させる燃焼部と、燃料電池、改質器及び燃焼部を収容する筐体と、改質器、燃焼部および燃料電池のうちの少なくとも一つから排出される排ガスを凝縮器を介して筐体の外部に排出させる排気系とを具備しており、
排気系は、筐体内に設けられ中空状の排気室を有すると共に排気室および外気を連通する外気連通口を有する排気箱と、筐体内において排気箱の外部から排気箱の排気室内に突出する突出先端部を有する排気管とを具備しており、外気連通口は、排気箱において、排気管の突出先端部の中心軸線に直交する軸上に設けられ、排気管の突出先端部は、中心軸線に沿って延設され外気連通口側に設けられた風遮蔽壁と、外気連通口に対して反対側に形成され排ガスを外気に吹き出す吹出口とを有し、排気室内における吹出口までの突出先端部の突出方向の長さが、吹出口の外気連通口側端部から該外気連通口側端部とは反対側の端部にかけて短くなるように、吹出口の開口面が傾斜し、開口面は、中心軸線方向から見て突出先端部の全域にわたって開口されていることを特徴とする。
請求項３に係る燃料電池システムは、アノード流体が供給されるアノードとカソード流体が供給されるカソードとをもつ燃料電池と、燃料を改質反応により改質させてアノード流体を形成する改質器と、少なくとも改質器を改質反応に適するように燃焼により加熱させる燃焼部と、燃料電池、改質器及び燃焼部を収容する筐体と、改質器、燃焼部および燃料電池のうちの少なくとも一つから排出される排ガスを凝縮器を介して筐体の外部に排出させる排気系とを具備しており、
排気系は、筐体内に設けられ中空状の排気室を有すると共に排気室および外気を連通する外気連通口を有する排気箱と、筐体内において排気箱の外部から排気箱の排気室内に突出する略円筒状の突出先端部を有する排気管とを具備しており、外気連通口は、排気箱において、排気管の突出先端部の中心軸線に直交する軸上に設けられ、排気管の突出先端部は、中心軸線に沿って延設され外気連通口側に設けられた風遮蔽壁と、外気連通口に対して反対側に形成され排ガスを外気に吹き出す吹出口とを有し、風遮蔽壁の最先端部が排気箱に当接され、吹出口は、外気連通口が設けられた軸に垂直な平面と該平面に対する傾斜面とで区画される切欠で形成され、排気室内における傾斜面で区画された吹出口までの突出先端部の突出方向の長さが、平面と傾斜面との交線部から外気連通口側とは反対側の端部にかけて短くなることを特徴とする。
請求項４に係る燃料電池システムは、アノード流体が供給されるアノードとカソード流体が供給されるカソードとをもつ燃料電池と、燃料を改質反応により改質させてアノード流体を形成する改質器と、少なくとも改質器を改質反応に適するように燃焼により加熱させる燃焼部と、燃料電池、改質器及び燃焼部を収容する筐体と、改質器、燃焼部および燃料電池のうちの少なくとも一つから排出される排ガスを凝縮器を介して筐体の外部に排出させる排気系とを具備しており、
排気系は、筐体内に設けられ中空状の排気室を有すると共に排気室および外気を連通する外気連通口を有する排気箱と、筐体内において排気箱の外部から排気箱の排気室内に突出する略円筒状の突出先端部を有する排気管とを具備しており、外気連通口は、排気箱において、排気管の突出先端部の中心軸線に直交する軸上に設けられ、排気管の突出先端部は、中心軸線に沿って延設され外気連通口側に設けられた風遮蔽壁と、外気連通口に対して反対側に形成され排ガスを外気に吹き出す吹出口とを有し、風遮蔽壁の最先端部が排気箱に当接され、吹出口は、外気連通口が設けられた軸に垂直な平面と該平面に対する傾斜面とで区画される切欠で形成され、平面の最先端部は排気箱に当接され、排気室内における傾斜面で区画された吹出口までの突出先端部の突出方向の長さが、平面と傾斜面との交線部から外気連通口側とは反対側の端部にかけて短くなることを特徴とする。
本発明によれば、排気系の排気管は、改質器、燃焼部および燃料電池のうちの少なくとも一つ（排ガス発生源）から排出される排ガスを凝縮器を通過させた後に、筐体の外部に排出させる。従って、排気管は、改質器から排出される排ガスを排出させるものでも良いし、燃焼部から排出される排ガスを排出させるものでも良いし、燃料電池から排出される排ガスを排出させるものでも良い。要するに、排気管は、改質器、燃焼部および燃料電池のうちの少なくとも一つから排出される排ガスを筐体の外部に排出させるものでも良い。
排ガスに含まれる水蒸気は凝縮器において凝縮されて凝縮水を生成させる。排気系は燃料電池システムの運転で発生した排ガスを筐体の外部に排出させるものである。このような排気系は、筐体内に設けられ中空状の排気室と排気室と外気とを連通する外気連通口とを有する排気箱と、排気箱の外部から排気箱の排気室内に突出する突出先端部を有する排気管とを備える。
本発明によれば、その構成に因り、筐体の外部の風が排気箱の排気室に進入したとしても、その風は排気管の突出先端部の風遮蔽壁によって遮られる。従って、外部の風が吹出口から排気管の内部に過剰に進入することが抑制される。同様に、雨水、塵埃等が吹出口から排気管の内部に過剰に進入することが抑制される。このように排気管それ自体の壁を有効利用して、排気管への外部の風の吹き込みに対する風遮蔽壁を形成しているため、別部品としての風遮蔽部材を廃止でき、部品点数の低減に貢献できる。なお、燃料電池としては、公知の燃料電池に適用でき、固体酸化物形燃料電池、固体高分子形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池、りん酸形燃料電池に適用しても良い。更にガス給湯器にも適用できる。
請求項５に係る燃料電池システムによれば、上記請求項において、排気管の突出先端部は、側面視において鉛直線に沿って配設されており、突出先端部の吹出口の周縁部は鉛直線に対して傾斜されていることを特徴とする。このため筐体の外部の風が排気箱内の排気管の突出先端部の風遮蔽壁によって遮られるため、外部の風が吹出口から排気管の内部に進入することが抑制される。更に、吹出口の開口面積も確保され、吹出口からの排ガスの排出性が確保される。
請求項６に係る燃料電池システムによれば、排気管の突出先端部は、排気箱の下方の外部から排気箱の排気室内に上向きに突出しており、突出先端部に形成されている吹出口の下端は、排気箱の底面に溜まった液分が吹出口に進入ことを抑制するように、排気箱の底面から所定高さＨ、上側に位置していることを特徴とする。この場合、排気箱の底面に溜まった液分が吹出口から排気管の内部に進入ことが抑制される。なお、排気箱の排気室の高さを１００として相対表示するとき、所定高さＨは、２〜３０の範囲、３〜１０の範囲に例示できる。
本発明によれば、排ガスを筐体の外部に排出させる排気管の内部に筐体の外部の風、雨水、塵埃等が過剰に進入することを抑制させるのに有利となる。
（実施形態１）
図１は実施形態１の概念を示す。燃料電池システムは、図１に示すように、（ｉ）アノード流体が供給されるアノード１０とカソード流体が供給されるカソード１１とをもつ固体酸化物形の燃料電池１と、（ｉｉ）ガス状または液状の燃料を水蒸気改質反応により改質させてアノード流体（水素含有ガス）を形成する改質器２Ａと、（ｉｉｉ）燃料電池１と共に改質器２Ａを水蒸気改質反応に適するように燃焼により加熱させる燃焼部１０５と、（ｉｖ）燃料電池１、改質器２Ａ及び燃料電池１を収容する空間５５をもつ筐体５と、（ｖ）熱源となり得る改質器２Ａ、燃焼部１０５および燃料電池１を断熱壁１９で覆ったモジュール１８と、（ｖｉ）排ガス発生源であるモジュール１８から排出される高温の排ガスを凝縮器７６を介して冷却させた後に筐体５の外部の外気に排出させる排気系５００とを有する。
図１は実施形態１の概念を示す。燃料電池システムは、図１に示すように、（ｉ）アノード流体が供給されるアノード１０とカソード流体が供給されるカソード１１とをもつ固体酸化物形の燃料電池１と、（ｉｉ）ガス状または液状の燃料を水蒸気改質反応により改質させてアノード流体（水素含有ガス）を形成する改質器２Ａと、（ｉｉｉ）燃料電池１と共に改質器２Ａを水蒸気改質反応に適するように燃焼により加熱させる燃焼部１０５と、（ｉｖ）燃料電池１、改質器２Ａ及び燃料電池１を収容する空間５５をもつ筐体５と、（ｖ）熱源となり得る改質器２Ａ、燃焼部１０５および燃料電池１を断熱壁１９で覆ったモジュール１８と、（ｖｉ）排ガス発生源であるモジュール１８から排出される高温の排ガスを凝縮器７６を介して冷却させた後に筐体５の外部の外気に排出させる排気系５００とを有する。
排ガスは外気よりも高温であるため、凝縮器７６で冷却され、且つ、排ガスに含まれている水蒸気が凝縮器７６で凝縮されて除去された後に、筐体５の外部に排出される。凝縮器７６は熱交換器で形成されており、冷却源としては、図略の貯湯槽の水が例示されるが、場合によっては他の系統の水でも、冷却風でも良い。凝縮器７６で凝縮された凝縮水は、水蒸気改質に使用できる水蒸気となる改質水に利用できる。モジュール１８は、排気系５００から排出させる排ガスを発生させる排ガス発生源として機能する。
改質器２Ａは、改質水を加熱させて水蒸気を生成させる蒸発機能と、燃料を改質反応により改質させてアノード流体を形成する改質機能とを有する。発電運転時には、改質器２Ａで生成されたアノード流体（水素含有ガスで形成されたアノードガス）は図略の流路を介して燃料電池１のアノード１０に供給される。カソード流体（空気等の酸素含有ガス）は図略の搬送源により燃料電池１のカソード１１に供給される。これにより燃料電池１は発電運転を行う。
さて本実施形態によれば、図１に示すように、排気系５００は、（ｉ）中空状の排気室５１１と排気室５１１と外気（筐体５の外部）とを連通する外気連通口５１２とをもつ排気箱５１０と、（ｉｉ）排気箱５１０の外部から排気箱５１０の排気室５１１内に突出する突出先端部５６０を有する排気管５５０とを有する。排気箱５１０および排気管５５０は筐体５の内部の空間５５に設けられている。排気箱５１０は、中空状の排気室５１１を形成する箱本体５２０と、箱本体５２０の前端部に被着された排気カバー５３０とを有する。
排気カバー５３０は外気に対面しており、ろう付け、溶接、ボルト、リベットなどの接合要素により箱本体５２０に接合されている。図２に示すように、箱本体５２０は、上面壁５２０ｕ、下面壁５２０ｄ、側面壁５２０ｓ、背面壁５２０ｒをもつ。背面壁５２０ｒの全周または一部には、これと交差する方向に且つ突出先端部５６０から遠ざかるように曲成されたリップ縁５２０ｒａが形成されている。背面壁５２０ｒは、リップ縁５２０ｒａを介して箱本体５２０にろう付けまたは溶接などで接合される。このリップ縁５２０ｒａを設けることで、リップ縁５２０ｒａと排気管５５０との接合面積が増加し、上面壁５２０ｕとの隙間（ΔＭ）を小さく安定させることが出来る。これにより背面壁５２０ｒの位置決め性、ロウツケ時の接合時におけるロウ材等の接合材の保持を容易とすることができ、背面壁５２０ｒを箱本体５２０に支持する強度を高め、シール強度を高めることが出来る。後述するように且つ図１に示すように、背面壁５２０ｒは吹出口５６３に対向するため、吹出口５６３から吹き出される排ガスの圧力を直接的に受圧し易い。このためリップ縁５２０ｒａにより背面壁５２０ｒを箱本体５２０に支持する強度を高めることは有効である。但し、背面壁５２０ｒはリップ縁５２０ｒａを有していなくても良い形態もある。
また排気カバー５３０は、前面壁５３０ｆと、上面壁５３０ｕと、下面壁５３０ｄと、側面壁５３０ｓとをもつ他に、外方に延設されたフランジ部５３１とをもつ。前面壁５３０ｆに外気連通口５１２が形成されている。外気連通口５１２には、異物の進入を抑制するメッシュ部材５１３が設けられている。
図１は、排気管５５０の突出先端部５６０を鉛直方向に切断して断面にした側面視を示す。円筒形状をなす排気管５５０の突出先端部５６０は鉛直方向に延設されているため、突出先端部５６０の中心軸線Ｐ１は鉛直方向に相当すると考えることができる。図１において、排気管５５０の突出先端部５６０は、排気管５５０の突出先端部５６０の中心軸線Ｐ１に沿って延設された風遮蔽壁５６２と、排ガスを吹き出す吹出口５６３とを有する。風遮蔽壁５６２は、排気箱５１０の排気カバー５３０に形成されている外気連通口５１２側に設けられており、外気連通口５１２に対面している。これに対して、吹出口５６３は外気連通口５１２に対して反対側に形成されている。すなわち吹出口５６３は外気連通口５１２に背向されている。
更に説明を加える。図１（側面視）に示すように、筐体５の内部において、円筒形状をなす排気管５５０の突出先端部５６０は、煙突効果を高めるように、鉛直線に沿って下から上向きに延設されている。すなわち、排気管５５０の突出先端部５６０は、排気箱５１０の下方の外部から排気箱５１０の排気室５１１内に上向き（図１の矢印Ｕ方向）に突出している。ここで、図１から理解できるように、箱本体５２０の下面壁５２０ｄに貫通するように円形状の挿入口５２０ｍが形成されている。挿入口５２０ｍの周縁には、バーリング加工等での加工方法により、上向きのリップ縁５２０ｋが形成されている。排気管５５０の突出先端部５６０はリップ縁５２０ｋに接触しつつ挿入口５２０ｍから上向き（矢印Ｕ方向）に排気室５１１内に挿入されている。
更に本実施形態によれば、図１（側面視）において、突出先端部５６０は前述したように中心軸線Ｐ１に対して角度θ１で直状に傾斜している。このため、挿入開始時から挿入終了にかけて次第に接触面積および挿入抵抗が増加するように、突出先端部５６０を挿入口５２０ｍから上向き（矢印Ｕ方向）に排気室５１１内に挿入できる。このため挿入口５２０ｍへの突出先端部５６０の挿入作業性を向上できる。更に挿入終了状態では、突出先端部５６０とリップ縁５２０ｋとの接触面積が確保されるため、排気室５１１内における突出先端部５６０の支持強度が向上する。なお、突出先端部５６０は、リップ縁５２０ｋにろう付けまたは溶接でシールされつつ接合されている。但し、挿入口５２０ｍの周縁にリップ縁５２０ｋが形成されていない場合でも良い。
ここで、図１（断面を示す側面視）に示すように、突出先端部５６０の吹出口５６３の周縁部５６５は、鉛直線（突出先端部５６０の中心軸線Ｐ１）に対して角度θ１で直状に傾斜されている。この場合、風遮蔽壁５６２の外部から排気室５１１に進入する風に対する遮蔽性は、突出先端部５６０の下側に向かうにつれて強くなる。また、突出先端部５６０の最先端部５６１は、排気箱５１０の箱本体５２０の上面壁５２０ｕの内壁面５２０ｕｉに隙間ΔＭで接近している。隙間ΔＭは排気管５５０や排気箱５１０の熱膨張の吸収に有利である。この場合、排気管５５０や排気箱５１０の耐久性を向上できる。但し、場合によっては、突出先端部５６０の最先端部５６１は排気箱５１０の箱本体５２０の上面壁５２０ｕの内壁面５２０ｕｉに接触していても良い。図３は上方から投影する平面視を示す。図３に示すように、排気箱５１０の箱本体５２０の側面壁５２０ｓの内壁面５２０ｓｉと排気管５５０の外壁面５５０ｐとの間には、空間幅Ｂをもつ通路５８０が形成されており、通風性が確保されている。
上記した本実施形態によれば、燃料電池１の発電運転時には、モジュール１８内で生成された高温の排ガス（例えば２００〜７００℃の範囲内）は、排気系５００の排気管５５０を矢印Ａ１，Ａ２方向に流れ、更に、突出先端部５６０の吹出口５６３から排気箱５１０の排気室５１１に矢印Ａ３方向に供給される。このとき、図１から理解できるように、排気箱５１０の排気室５１１において、外気連通口５１２と吹出口５６３との間には、排気管５５０の突出先端部５６０の風遮蔽壁５６２が位置している。これに対して、図１に示すように、吹出口５６３は、排気カバー５３０の前面壁５３０ｆに対向しているのではなく、箱本体５２０の背面壁５２０ｒに対面している。すなわち、吹出口５６３は排気カバー５３０の外気連通口５１２と反対側に指向している。従って、排気管５５０の突出先端部５６０の吹出口５６３から排出された排ガスは、一旦、排気箱５１０の箱本体５２０の背面壁５２０ｒに向かおうとするものの、矢印Ａ４方向（図３参照）にＵターンし、外気連通口５１２に向かい、外気連通口５１２から外気に向けて矢印Ａ５方向に排出される。
上記した本実施形態によれば、図１から理解できるように、排気箱５１０の排気室５１１において、外気連通口５１２と吹出口５６３との間には、排気管５５０の突出先端部５６０の風遮蔽壁５６２が位置しており、吹出口５６３は排気カバー５３０の外気連通口５１２と反対側に指向している。従って、筐体５の外部の風が外気連通口５１２から排気箱５１０の排気室５１１内に矢印Ｅ方向に吹き込むときであっても、その風が吹出口５６３に吹き込むことを、排気管５５０の突出先端部５６０の風遮蔽壁５６２によって遮ることができる。このため、外部の風が吹出口５６３から排気管５５０の内部に進入することが抑制される。同様に、外気に存在する雨水、塵埃等が突出先端部５６０の吹出口５６３から排気管５５０の内部に進入することが抑制される。このように排気管５５０の壁の一部を有効利用して、外部の風が排気管５５０の内部に吹き込むことに対する風遮蔽壁を形成しているため、遮蔽部材を別途必要とせず、部品点数の低減に貢献できる。更に、突出先端部５６０の吹出口５６３の周縁部５６５は鉛直線（突出先端部５６０の中心軸線Ｐ１）に対して角度θ１で傾斜されているため、吹出口５６３の開口面積も確保され、吹出口５６３からの排ガスの排出性が確保される。
更に本実施形態によれば、図１に示すように、突出先端部５６０に形成されている吹出口５６３の下端５６３ｄは、排気箱５１０の下面壁５２０ｄの底面５２０ｖから所定高さＨ、上側に位置している。この場合、排気箱５１０の下面壁５２０ｄの底面５２０ｖに液分が溜まるときであっても、その液分が吹出口５６３から排気管５５０の内部に進入ことが抑制される。なお、液分が凝縮器７６の内部に進入すると、凝縮器７６で生成され改質水となる凝縮水が汚れるおそれがあるため、好ましくない。本実施形態においては、排気管５５０の突出先端部５６０は鉛直方向に延設されているため、突出先端部５６０の中心軸線Ｐ１は鉛直方向に相当すると考えることができる。但し、場合によっては、排気管５５０の突出先端部５６０は鉛直方向に沿いつつも、鉛直方向に対して若干傾斜して延設されていても良い。
（実施形態２）
図４は実施形態２の概念を示す。本実施形態は前記した実施形態１と基本的には共通する構成、共通する作用効果を有する。燃料電池システムは、図４に示すように、アノード流体が供給されるアノード１０とカソード流体が供給されるカソード１１とをもつ固体高分子形の燃料電池１と、燃料を水蒸気改質反応により改質させてアノード流体を形成する改質器２Ａと、少なくとも改質器２Ａを水蒸気改質反応に適するように燃焼により加熱させる燃焼部１０５とをもつ。固体高分子形の燃料電池１は、炭化フッ素系または炭化水素系等の固体高分子型の電解質膜を有する。燃焼部１０５および改質器２Ａは改質装置２Ｘを形成する。
図４は実施形態２の概念を示す。本実施形態は前記した実施形態１と基本的には共通する構成、共通する作用効果を有する。燃料電池システムは、図４に示すように、アノード流体が供給されるアノード１０とカソード流体が供給されるカソード１１とをもつ固体高分子形の燃料電池１と、燃料を水蒸気改質反応により改質させてアノード流体を形成する改質器２Ａと、少なくとも改質器２Ａを水蒸気改質反応に適するように燃焼により加熱させる燃焼部１０５とをもつ。固体高分子形の燃料電池１は、炭化フッ素系または炭化水素系等の固体高分子型の電解質膜を有する。燃焼部１０５および改質器２Ａは改質装置２Ｘを形成する。
改質器２Ａは、改質水を加熱させて水蒸気を生成させる蒸発機能と、燃料を改質反応により改質させてアノード流体を形成する改質機能とを有する。発電運転時には、改質器２Ａで生成されたアノード流体（水素含有ガスで形成されたアノードガス）はアノード流体流路７３を介して燃料電池１のアノード１０に供給される。カソード流体（空気等の酸素含有ガス）は図略の搬送源により燃料電池１のカソード１１に供給される。これにより燃料電池１は発電運転を行う。
本実施形態においても、図４に示すように、排気系５００は、中空状の排気室５１１と排気室５１１と外気とを連通する外気連通口５１２とをもつ排気箱５１０と、排気箱５１０の外部から排気箱５１０の排気室５１１内に突出する突出先端部５６０を有する排気管５５０とを有する。排気箱５１０および排気管５５０は筐体５の内部に設けられている。排気箱５１０は、中空状の排気室５１１を形成する箱本体５２０と、箱本体５２０の前端部に被着された排気カバー５３０とを有する。排気カバー５３０は外気に対面しており、接合要素により箱本体５２０に接合されている。図４は、排気管５５０の突出先端部５６０を鉛直方向に沿って切断して断面にした側面視を示す。図４において、排気管５５０の突出先端部５６０は、排気管５５０の中心軸線Ｐ１に沿って延設された風遮蔽壁５６２と、排ガスを吹き出す吹出口５６３とを有する。風遮蔽壁５６２は、排気箱５１０の排気カバー５３０に形成されている外気連通口５１２側に設けられており、外気連通口５１２に対面している。吹出口５６３は外気連通口５１２に対して反対側に形成されている。すなわち吹出口５６３は外気連通口５１２に背向されている。
燃料電池１の発電運転時には、モジュール１８で生成された高温の排ガスは、排気系５００の排気管５５０を矢印Ａ１，Ａ２方向に流れ、更に、突出先端部５６０の吹出口５６３から排気箱５１０の排気室５１１に矢印Ａ３方向に供給される、このとき、図４から理解できるように、排気箱５１０の排気室５１１において、外気連通口５１２と吹出口５６３との間には、排気管５５０の突出先端部５６０の風遮蔽壁５６２が位置しており、吹出口５６３は排気カバー５３０の外気連通口５１２と反対側に指向している。従って、排気管５５０の突出先端部５６０の吹出口５６３から排出された排ガスは、一旦、排気箱５１０の箱本体５２０の背面壁５２０ｒに向かうおうとものの、背面壁５２０ｒは閉鎖されているため、矢印Ａ４方向にＵターンし、外気連通口５１２に向かい、外気連通口５１２から外気に向けて矢印Ａ５方向に排出される。
排気箱５１０の排気室５１１において、外気連通口５１２と吹出口５６３との間には、排気管５５０の突出先端部５６０の風遮蔽壁５６２が位置しており、吹出口５６３は排気カバー５３０の外気連通口５１２と反対側に指向している。筐体５の外部の風が矢印Ｅ方向に外気連通口５１２から排気箱５１０の排気室５１１内に吹き込むときであっても、その風が吹出口５６３に吹き込むことを、排気管５５０の突出先端部５６０の風遮蔽壁５６２によって遮ることができる。このため、外部の風が突出先端部５６０の吹出口５６３から排気管５５０の内部に進入することが抑制される。同様に、外気に存在する雨水、塵埃等が突出先端部５６０の吹出口５６３から排気管５５０の内部に進入することが抑制される。更に、突出先端部５６０の吹出口５６３の周縁部５６５は鉛直線（突出先端部５６０の中心軸線Ｐ１）に対して傾斜されているため、吹出口５６３の開口面積も確保され、吹出口５６３からの排ガスの排出性が確保される。更に本実施形態によれば、図４に示すように、突出先端部５６０に形成されている吹出口５６３の下端５６３ｄは、排気箱５１０の底面５２０ｖから所定高さＨ、上側に位置している。この場合、排気箱５１０の底面に液分が溜まるときであっても、その液分が吹出口５６３から排気管５５０の内部に進入ことが抑制される。
（実施形態３）
図５は実施形態３の概念を示す。本実施形態は前記した実施形態１，２と基本的には共通する構成、共通する作用効果を有する。但し、図５に示すように、排気管５５０の突出先端部５６０の吹出口５６３の周縁部５６５は、円弧状に上向き（矢印Ｕ２方向）に膨出している。この場合、周縁部５６５が直線状に傾斜している仮想軌跡Ｗａの場合に比較して、寸法ΔＷの遮蔽作用が増加する。このため、外気の風、雨水、塵埃等が排気管５５０の内部に進入することが一層抑制される。
図５は実施形態３の概念を示す。本実施形態は前記した実施形態１，２と基本的には共通する構成、共通する作用効果を有する。但し、図５に示すように、排気管５５０の突出先端部５６０の吹出口５６３の周縁部５６５は、円弧状に上向き（矢印Ｕ２方向）に膨出している。この場合、周縁部５６５が直線状に傾斜している仮想軌跡Ｗａの場合に比較して、寸法ΔＷの遮蔽作用が増加する。このため、外気の風、雨水、塵埃等が排気管５５０の内部に進入することが一層抑制される。
（実施形態４）
図６は実施形態４の概念を示す。本実施形態は前記した実施形態１，２と基本的には共通する構成、共通する作用効果を有する。但し、図６に示すように、排気管５５０の突出先端部５６０には切欠５６７が形成されている。切欠５６７は、鉛直方向（突出先端部５６０の中心軸線Ｐ１）に対して角度θ２で傾斜した傾斜５６７ａと、鉛直方向に沿った縦辺５６７ｃとを有する。切欠５６７により吹出口５６３が形成されている。上方から投影する平面視において、風遮蔽壁５６２の一端５６２ｅから他端５６２ｆまでの距離は、突出先端部５６０の中心軸線Ｐ１の全周距離を１００％とするとき、全周距離に対して所定値（３０〜７０％）を占めるように周方向（矢印ＲＡ方向）に沿って円弧状に延設されている。また、図６に示すように、突出先端部５６０の最先端部５６１は、排気箱５１０の箱本体５２０の上面壁５２０ｕの内壁面５２０ｕｉに接触している。これにより外気の風、雨水、塵埃等が内壁面５２０ｕｉ側から排気管５５０の内部に進入することが一層抑制される。図６に示すように吹出口５６３の下端５６３ｄは、排気室５１１においてリップ縁５２０ｋの高さよりも上方に更に進入している。このため、底面５２０ｖからの吹出口５６３の下端５６３ｄの高さＨは更に増加されている。この場合、底面５２０ｖに溜まった液分が排気管５５０の内部に進入しにくくなっている。
図６は実施形態４の概念を示す。本実施形態は前記した実施形態１，２と基本的には共通する構成、共通する作用効果を有する。但し、図６に示すように、排気管５５０の突出先端部５６０には切欠５６７が形成されている。切欠５６７は、鉛直方向（突出先端部５６０の中心軸線Ｐ１）に対して角度θ２で傾斜した傾斜５６７ａと、鉛直方向に沿った縦辺５６７ｃとを有する。切欠５６７により吹出口５６３が形成されている。上方から投影する平面視において、風遮蔽壁５６２の一端５６２ｅから他端５６２ｆまでの距離は、突出先端部５６０の中心軸線Ｐ１の全周距離を１００％とするとき、全周距離に対して所定値（３０〜７０％）を占めるように周方向（矢印ＲＡ方向）に沿って円弧状に延設されている。また、図６に示すように、突出先端部５６０の最先端部５６１は、排気箱５１０の箱本体５２０の上面壁５２０ｕの内壁面５２０ｕｉに接触している。これにより外気の風、雨水、塵埃等が内壁面５２０ｕｉ側から排気管５５０の内部に進入することが一層抑制される。図６に示すように吹出口５６３の下端５６３ｄは、排気室５１１においてリップ縁５２０ｋの高さよりも上方に更に進入している。このため、底面５２０ｖからの吹出口５６３の下端５６３ｄの高さＨは更に増加されている。この場合、底面５２０ｖに溜まった液分が排気管５５０の内部に進入しにくくなっている。
（実施形態５）
図７は実施形態５の概念を示す。本実施形態は前記した実施形態１，２と基本的には共通する構成、共通する作用効果を有する。但し、図７に示すように、排気管５５０の突出先端部５６０は、中心軸線Ｐ１に直交する断面で四角形状とされており、互いに対向する側面壁５６０ｈ，５６０ｉと，互いに対向する側面壁５６０ｊ，５６０ｋとを有する。側面壁５６０ｈは排気カバー５３０の前面壁５３０ｆに平行な状態で対面しており、風遮蔽壁５６２として機能する。側面壁５６０ｈは矢印Ｗ４方向に延びる直辺状であるため、矢印Ｅ方向に排気室５１１内に進入する風に対する遮蔽面積を確保できる。排気管５５０のうち突出先端部５６０以外の部位は断面四角形状でも、断面円形状でも良い。
図７は実施形態５の概念を示す。本実施形態は前記した実施形態１，２と基本的には共通する構成、共通する作用効果を有する。但し、図７に示すように、排気管５５０の突出先端部５６０は、中心軸線Ｐ１に直交する断面で四角形状とされており、互いに対向する側面壁５６０ｈ，５６０ｉと，互いに対向する側面壁５６０ｊ，５６０ｋとを有する。側面壁５６０ｈは排気カバー５３０の前面壁５３０ｆに平行な状態で対面しており、風遮蔽壁５６２として機能する。側面壁５６０ｈは矢印Ｗ４方向に延びる直辺状であるため、矢印Ｅ方向に排気室５１１内に進入する風に対する遮蔽面積を確保できる。排気管５５０のうち突出先端部５６０以外の部位は断面四角形状でも、断面円形状でも良い。
（実施形態６）
図８は実施形態６の概念を示す。本実施形態は前記した実施形態１と基本的には共通する構成、共通する作用効果を有する。但し、図８に示すように、排気カバー５３０の上面壁５３０ｕ、下面壁５３０ｄ、側面壁５３０ｓのそれぞれには、小孔状の外気連通口５１２ｗが多数個形成されている。排気カバー５３０の前面壁５３０ｆには外気連通口５１２が形成されていないため、排ガスを排気カバー５３０の前方に直接排出させることが抑制され、排ガスを上方、下方、側方に分散させることができ、排ガスの分散排出性を高めることができる。この場合、筐体５に隣設する建築物等の構造物と排気カバー５３０との距離が十分にとれないときであっても、排ガスの排出性が確保され、システムの設置の自由度が確保される。本実施形態においても、排気カバー５３０の外気連通口５１２ｗを介して外気の風、雨水、塵埃等が排気管５５０の内部に進入することが一層抑制される。更に、排気カバー５３０の前面壁５３０ｆには外気連通口５１２が形成されていないため、外部の風が排気管５５０内に進入することが一層抑制される。
図８は実施形態６の概念を示す。本実施形態は前記した実施形態１と基本的には共通する構成、共通する作用効果を有する。但し、図８に示すように、排気カバー５３０の上面壁５３０ｕ、下面壁５３０ｄ、側面壁５３０ｓのそれぞれには、小孔状の外気連通口５１２ｗが多数個形成されている。排気カバー５３０の前面壁５３０ｆには外気連通口５１２が形成されていないため、排ガスを排気カバー５３０の前方に直接排出させることが抑制され、排ガスを上方、下方、側方に分散させることができ、排ガスの分散排出性を高めることができる。この場合、筐体５に隣設する建築物等の構造物と排気カバー５３０との距離が十分にとれないときであっても、排ガスの排出性が確保され、システムの設置の自由度が確保される。本実施形態においても、排気カバー５３０の外気連通口５１２ｗを介して外気の風、雨水、塵埃等が排気管５５０の内部に進入することが一層抑制される。更に、排気カバー５３０の前面壁５３０ｆには外気連通口５１２が形成されていないため、外部の風が排気管５５０内に進入することが一層抑制される。
（適用形態１）
図９は適用形態１の概念を模式的に示す。図９に示すように、燃料電池システムは、燃料電池１で形成されたスタックと、液相状の水を蒸発させて水蒸気を生成させる蒸発部２と、蒸発部２で生成された水蒸気を用いて燃料を改質させてアノードガスを形成する改質器３と、蒸発部２に供給される液相状の改質水を溜めるタンク４と、これらを収容するハウジングとして機能する筐体５とを有する。改質部３は温度センサ３３をもつ。燃料電池１のスタックは、イオン伝導体を挟むアノード（燃料極）１０とカソード（酸化剤極）１１とをもち、例えば、ＳＯＦＣとも呼ばれる固体酸化物形燃料電池（運転温度：例えば４００℃以上）を適用できる。改質部３は、多数のガス通路を形成するセラミックス等の担体に改質触媒を担持させて形成されており、蒸発部２に隣設されている。改質部３および蒸発部２は改質器２Ａを構成しており、燃料電池１と共に断熱壁１９で包囲され、モジュール１８を形成している。
図９は適用形態１の概念を模式的に示す。図９に示すように、燃料電池システムは、燃料電池１で形成されたスタックと、液相状の水を蒸発させて水蒸気を生成させる蒸発部２と、蒸発部２で生成された水蒸気を用いて燃料を改質させてアノードガスを形成する改質器３と、蒸発部２に供給される液相状の改質水を溜めるタンク４と、これらを収容するハウジングとして機能する筐体５とを有する。改質部３は温度センサ３３をもつ。燃料電池１のスタックは、イオン伝導体を挟むアノード（燃料極）１０とカソード（酸化剤極）１１とをもち、例えば、ＳＯＦＣとも呼ばれる固体酸化物形燃料電池（運転温度：例えば４００℃以上）を適用できる。改質部３は、多数のガス通路を形成するセラミックス等の担体に改質触媒を担持させて形成されており、蒸発部２に隣設されている。改質部３および蒸発部２は改質器２Ａを構成しており、燃料電池１と共に断熱壁１９で包囲され、モジュール１８を形成している。
運転時には、改質器２Ａは改質反応に適するように断熱壁１９内において加熱される。運転時には、蒸発部２は改質水を加熱させて水蒸気とさせ得るように燃焼部１０５により加熱される。燃料電池１がＳＯＦＣタイプの場合には、水素を含むアノードオフガスを燃焼部１０５において燃焼させて燃料電池１のアノード１０およびカソード１１が加熱されるため、改質部３および蒸発部２は同時に加熱される。燃料通路６は、燃料源６３からの燃料を改質器２Ａに供給させるものであり、燃料ポンプ６０および脱硫器６２をもつ。燃料電池１のカソード１１には、カソードガス（空気）をカソード１１に供給させるためのカソードガス通路７０が繋がれている。カソードガス通路７０には、カソードガス搬送用の搬送源として機能するカソードポンプ７１が設けられている。
図９に示すように、筐体５は外気に連通する吸気口５０と排気口５１とをもち、更に、第１室である上収容室５２と、第２室である下収容室５３とをもつ。燃料電池１は、改質部３および蒸発部２と共に、筐体５の上側つまり上収容室５２に収容されている。筐体５の下収容室５３には、改質部３で改質される液相状の水を溜めるタンク４が収容されている。タンク４には、電気ヒータ等の加熱機能をもつ加熱部４０が設けられている。加熱部４０は、タンク４に貯留されている水を加熱させるものであり、電気ヒータ等で形成できる。外気温度等の環境温度が低いとき等には、制御部１００からの指令に基づいて、タンク４の水は加熱部４０により加熱され、凍結が抑制される。なお、タンク４内の水位は基本的にはほぼ同一となるようにされていることが好ましい。図９に示すように、下収容室５３側のタンク４の出口ポート４ｐと上収容室５２側の蒸発部２の入口ポート２ｉとを連通させる給水通路８が、配管として筐体５内に設けられている。給水通路８は、タンク４内に溜められている水をタンク４の入口ポート２ｉから蒸発部２に供給させる通路である。給水通路８には、タンク４内の水を蒸発部２まで搬送させる水搬送源として機能する水ポンプ８０が設けられている。なお、給水通路８は蒸発部２，改質部３、スタック１２等を介して大気に連通するようにされている。制御部１００はポンプ８０，７１，７９，６０を制御する。
システムの起動時において、ポンプ６０が駆動すると、燃料通路６から燃料が蒸発部２，改質部３，アノード流体通路７３，燃料電池１のアノード１０，流路１０３を介して燃焼部１０５に流れる。カソードポンプ７１によりカソード流体（空気）がカソード流体通路７０、カソード１１，流路１０４を介して燃焼部１０５に流れる。この状態で着火部３５が着火すると、燃焼部１０５において燃焼が発生し、改質部３および蒸発部２が加熱される。このように改質部３および蒸発部２が加熱された状態で、ポンプ８０が駆動すると、タンク４内の水はタンク４の出口ポート４ｐから蒸発部２の入口ポート２ｉに向けて供給通路８内を搬送され、蒸発部２で加熱されて水蒸気とされる。水蒸気は、ポンプ６０により燃料通路６から供給される燃料（ガス状が好ましいが、場合によっては液相状としても良い）と共に改質部３に移動する。改質部３において燃料は、水蒸気で改質されてアノード流体（水素含有ガス）となる。アノード流体はアノード流体通路７３を介して燃料電池１のアノード１０に供給される。更にカソード流体（筐体５内の空気等の酸素含有ガスまたは酸素ガス）がカソード流体通路７０を介して燃料電池１のカソード１１に供給される。これにより燃料電池１が発電する。アノード１０から排出されたアノード流体のオフガス、カソード１１から排出されたカソード流体のオフガスは、流路１０３，１０４を通過し、燃焼部１０５に至り、燃焼部１０５で燃焼される。このようにモジュール１８内で生成された高温の排ガスは、排ガス通路７５を形成する排気管５５０を介して筐体５の外方に排出される。なお燃料がメタン系である場合には、水蒸気改質によるアノードガスの生成は、次の（１）式に基づくと考えられている。但し燃料はメタン系に限定されるものではない。
（１）…ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ→４Ｈ２＋ＣＯ２
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→３Ｈ２＋ＣＯ
アノードガスは改質部３の出口ポート３ｐからアノード流体通路７３を介して燃料電池１のアノード１０に供給される。更にポンプ７１の駆動によりカソードガス（酸素含有ガス、筐体５内の空気）がカソードガス通路７０を介して燃料電池１のカソード１１に供給される。この状態で燃料電池１において発電反応が生じる。
上記した発電反応においては、アノードガスとして水素含有ガスが供給されるアノード１０では、基本的には（２）の反応が発生すると考えられている。空気（酸素）がカソードガスとして供給されるカソード１１では、基本的には（３）の反応が発生すると考えられている。カソード１１において発生した酸素イオン（Ｏ２−）がカソード１１からアノード１０に向けて電解質をこれの厚み方向に伝導する。
（２）…Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−
ＣＯが含まれている場合には、ＣＯ＋Ｏ２−→ＣＯ２＋２ｅ−
（３）…１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−
発電反応後のアノードオフガスは、発電反応しなかった水素を含む。カソードオフガスは発電反応に未反応な酸素を含む。アノードオフガスおよびカソードオフガスは、燃焼部１０５に排出されて燃焼される。燃焼した後のアノードオフガスおよびカソードオフガスは、排ガスとなり、凝縮器７６を経て排気管５５０を流れ、更に、排気管５５０の突出先端部５６０から排気箱５１０の排気室５１１、外気連通口５１２を介して矢印Ａ５方向に筐体５の外部に放出される。
（１）…ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ→４Ｈ２＋ＣＯ２
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→３Ｈ２＋ＣＯ
アノードガスは改質部３の出口ポート３ｐからアノード流体通路７３を介して燃料電池１のアノード１０に供給される。更にポンプ７１の駆動によりカソードガス（酸素含有ガス、筐体５内の空気）がカソードガス通路７０を介して燃料電池１のカソード１１に供給される。この状態で燃料電池１において発電反応が生じる。
上記した発電反応においては、アノードガスとして水素含有ガスが供給されるアノード１０では、基本的には（２）の反応が発生すると考えられている。空気（酸素）がカソードガスとして供給されるカソード１１では、基本的には（３）の反応が発生すると考えられている。カソード１１において発生した酸素イオン（Ｏ２−）がカソード１１からアノード１０に向けて電解質をこれの厚み方向に伝導する。
（２）…Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−
ＣＯが含まれている場合には、ＣＯ＋Ｏ２−→ＣＯ２＋２ｅ−
（３）…１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−
発電反応後のアノードオフガスは、発電反応しなかった水素を含む。カソードオフガスは発電反応に未反応な酸素を含む。アノードオフガスおよびカソードオフガスは、燃焼部１０５に排出されて燃焼される。燃焼した後のアノードオフガスおよびカソードオフガスは、排ガスとなり、凝縮器７６を経て排気管５５０を流れ、更に、排気管５５０の突出先端部５６０から排気箱５１０の排気室５１１、外気連通口５１２を介して矢印Ａ５方向に筐体５の外部に放出される。
図９に示すように、排気通路７５を系伊勢する排気管５５０には、熱交換器で形成された凝縮器７６が設けられている。貯湯槽７７に繋がる貯湯通路７８および貯湯ポンプ７９が設けられている。貯湯通路７８は往路７８ａおよび復路７８ｃをもつ。貯湯槽７７の低温の水は、貯湯ポンプ７９の駆動により、貯湯槽７７の吐出ポート７７ｐから吐出されて往路７８ａを通過し、凝縮器７６に至り、凝縮器７６で加熱される。凝縮器７６で加熱された水は、復路７８ｃを介して帰還ポート７７ｉから貯湯槽７７に帰還する。このようにして貯湯槽７７の水は温水となる。前記した排ガスに含まれていた水蒸気は、凝縮器７６で凝縮されて凝縮水となる。凝縮水は、凝縮器７６から延設された凝縮水通路４２を介して重力または外部風等により浄水部４３に供給される。浄水部４３はイオン交換樹脂等の水浄化剤４３ａを有するため、凝縮水の不純物は除去される。不純物が除去された水はタンク４に移動し、タンク４に溜められる。水ポンプ８０が駆動すると、タンク４内の水は給水通路８を介して水ポンプ８０のポート８０ｐから吐出され、水センサ８７を介して高温の蒸発部２に供給され、蒸発部２で水蒸気とされて改質部３に供給され、改質部３において燃料を改質させる改質反応として消費される。
本形態によれば、要部は図１〜図７に示す実施形態に係る構造と同様とされている。即ち、筐体５の内部において、排気管５５０の突出先端部５６０は、排気箱５１０の下方の外部から排気箱５１０の排気室５１１内に上向きに突出している。本形態においても、図１等に示すように、排気管５５０の突出先端部５６０は、排気管５５０の中心軸線Ｐ１に沿って延設された風遮蔽壁５６２と、排ガスを吹き出す吹出口５６３とを有する。風遮蔽壁５６２は、排気箱５１０の排気カバー５３０に形成されている外気連通口５１２側に設けられており、外気連通口５１２に対面している。吹出口５６３は外気連通口５１２に対して反対側に形成されている。すなわち吹出口５６３は外気連通口５１２に背向されている。
図１から理解できるように、排気箱５１０の排気室５１１において、外気連通口５１２と吹出口５６３との間には、排気管５５０の突出先端部５６０の風遮蔽壁５６２が位置しており、吹出口５６３は排気カバー５３０の外気連通口５１２と反対側に指向している。筐体５の外部の風が外気連通口５１２から排気箱５１０の排気室５１１内に吹き込むときであっても、その風が吹出口５６３に吹き込むことを、排気管５５０の突出先端部５６０の風遮蔽壁５６２によって遮ることができる。このため、外部の風が吹出口５６３から排気管５５０の内部に進入することが抑制される。同様に、外気に存在する雨水、塵埃等が突出先端部５６０の吹出口５６３から排気管５５０の内部に進入することが抑制される。更に、突出先端部５６０の吹出口５６３の周縁部５６５は鉛直線に対して傾斜されているため、吹出口５６３の開口面積も確保され、吹出口５６３からの排ガスの排出性が確保される。
（その他）
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態および適用形態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できる。排気管５５０は円筒形状をなすが、これに限らず、四角形状等の角筒形状としても良い。カソード流体搬送源としては、ポンプに限らず、ブロア、ファン等の送風源を使用しても良く、要するにカソード流体をカソード１１に搬送できるものであれば良い。加熱部４０はタンク４に設けられているが、これに限らず、加熱部４０を廃止させても良い。燃料電池１は、固体酸化物形燃料電池、固体高分子形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池、りん酸形燃料電池に適用しても良い。場合によっては、ガス給湯器に適用しても良い。使用される燃料としては、都市ガス、ＬＰＧ、バイオガス、ガソリン、灯油、アルコール等でも良い。本明細書から次の技術的思想が把握される。
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態および適用形態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できる。排気管５５０は円筒形状をなすが、これに限らず、四角形状等の角筒形状としても良い。カソード流体搬送源としては、ポンプに限らず、ブロア、ファン等の送風源を使用しても良く、要するにカソード流体をカソード１１に搬送できるものであれば良い。加熱部４０はタンク４に設けられているが、これに限らず、加熱部４０を廃止させても良い。燃料電池１は、固体酸化物形燃料電池、固体高分子形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池、りん酸形燃料電池に適用しても良い。場合によっては、ガス給湯器に適用しても良い。使用される燃料としては、都市ガス、ＬＰＧ、バイオガス、ガソリン、灯油、アルコール等でも良い。本明細書から次の技術的思想が把握される。
（付記項１）排ガス発生源を収容する筐体と、排ガス発生源から排出される排ガスを凝縮器を介して前記筐体の外部に排出させる排気系とを具備しており、前記排気系は、前記筐体内に設けられ中空状の排気室を有すると共に前記排気室および外気を連通する外気連通口を有する排気箱と、前記筐体内において前記排気箱の外部から前記排気箱の前記排気室内に突出する突出先端部を有する排気管とを具備しており、側面視において、前記排気管の前記突出先端部は、前記排気管の前記突出先端部の中心軸線に沿って延設され前記外気連通口側に設けられた前記風遮蔽壁と、前記外気連通口に対して反対側に形成され排ガスを外気に吹き出す吹出口とを有することを特徴とする排ガス排出システム。
（付記項２）排ガス発生源を収容する筐体と、排ガス発生源から排出される排ガスを前記筐体の外部に排出させる排気系とを具備しており、前記排気系は、前記筐体内に設けられ中空状の排気室を有すると共に前記排気室および外気を連通する外気連通口を有する排気箱と、前記筐体内において前記排気箱の外部から前記排気箱の前記排気室内に突出する突出先端部を有する排気管とを具備しており、側面視において、前記排気管の前記突出先端部は、前記排気管の前記突出先端部の中心軸線に沿って延設され前記外気連通口側に設けられた前記風遮蔽壁と、前記外気連通口に対して反対側に形成され排ガスを外気に吹き出す吹出口とを有することを特徴とする排ガス排出システム。
１は燃料電池、１０はアノード、１１はカソード、２Ａは改質器、２は蒸発部、３は改質部、５は筐体、６は燃料通路、６０は燃料ポンプ（燃料搬送源）、７０はカソードガス配管、７１はカソードポンプ（カソード流体搬送源）、５００は排気系、５１０は排気箱、５１１は排気室、５１２は外気連通口、５２０は箱本体、５３０は排気カバー、５５０は排気管、５６０は突出先端部、５６１は最先端部、５６２は風遮蔽壁、５６３は吹出口、５６３ｄは下端、５６５は周縁部を示す。
Claims (6)
- アノード流体が供給されるアノードとカソード流体が供給されるカソードとをもつ燃料電池と、
燃料を改質反応により改質させて前記アノード流体を形成する改質器と、
少なくとも前記改質器を改質反応に適するように燃焼により加熱させる燃焼部と、
前記燃料電池、前記改質器及び前記燃焼部を収容する筐体と、
前記改質器、前記燃焼部および前記燃料電池のうちの少なくとも一つから排出される排ガスを凝縮器を介して前記筐体の外部に排出させる排気系とを具備しており、
前記排気系は、前記筐体内に設けられ中空状の排気室を有すると共に前記排気室および外気を連通する外気連通口を有する排気箱と、前記筐体内において前記排気箱の外部から前記排気箱の前記排気室内に突出する突出先端部を有する排気管とを具備しており、
前記外気連通口は、前記排気箱において、前記排気管の前記突出先端部の中心軸線に直交する軸上に設けられ、
前記排気管の前記突出先端部は、前記中心軸線に沿って延設され前記外気連通口側に設けられた風遮蔽壁と、前記外気連通口に対して反対側に形成され排ガスを外気に吹き出す吹出口とを有し、
前記排気室内における前記吹出口までの前記突出先端部の突出方向の長さが、前記吹出口の前記外気連通口側端部から該外気連通口側端部とは反対側の端部にかけて短くなるように、前記吹出口の開口面が傾斜していることを特徴とする燃料電池システム。 - アノード流体が供給されるアノードとカソード流体が供給されるカソードとをもつ燃料電池と、
燃料を改質反応により改質させて前記アノード流体を形成する改質器と、
少なくとも前記改質器を改質反応に適するように燃焼により加熱させる燃焼部と、
前記燃料電池、前記改質器及び前記燃焼部を収容する筐体と、
前記改質器、前記燃焼部および前記燃料電池のうちの少なくとも一つから排出される排ガスを凝縮器を介して前記筐体の外部に排出させる排気系とを具備しており、
前記排気系は、前記筐体内に設けられ中空状の排気室を有すると共に前記排気室および外気を連通する外気連通口を有する排気箱と、前記筐体内において前記排気箱の外部から前記排気箱の前記排気室内に突出する突出先端部を有する排気管とを具備しており、
前記外気連通口は、前記排気箱において、前記排気管の前記突出先端部の中心軸線に直交する軸上に設けられ、
前記排気管の前記突出先端部は、前記中心軸線に沿って延設され前記外気連通口側に設けられた風遮蔽壁と、前記外気連通口に対して反対側に形成され排ガスを外気に吹き出す吹出口とを有し、
前記排気室内における前記吹出口までの前記突出先端部の突出方向の長さが、前記吹出口の前記外気連通口側端部から該外気連通口側端部とは反対側の端部にかけて短くなるように、前記吹出口の開口面が傾斜し、
前記開口面は、前記中心軸線方向から見て前記突出先端部の全域にわたって開口されていることを特徴とする燃料電池システム。 - アノード流体が供給されるアノードとカソード流体が供給されるカソードとをもつ燃料電池と、
燃料を改質反応により改質させて前記アノード流体を形成する改質器と、
少なくとも前記改質器を改質反応に適するように燃焼により加熱させる燃焼部と、
前記燃料電池、前記改質器及び前記燃焼部を収容する筐体と、
前記改質器、前記燃焼部および前記燃料電池のうちの少なくとも一つから排出される排ガスを凝縮器を介して前記筐体の外部に排出させる排気系とを具備しており、
前記排気系は、前記筐体内に設けられ中空状の排気室を有すると共に前記排気室および外気を連通する外気連通口を有する排気箱と、前記筐体内において前記排気箱の外部から前記排気箱の前記排気室内に突出する略円筒状の突出先端部を有する排気管とを具備しており、
前記外気連通口は、前記排気箱において、前記排気管の前記突出先端部の中心軸線に直交する軸上に設けられ、
前記排気管の前記突出先端部は、前記中心軸線に沿って延設され前記外気連通口側に設けられた風遮蔽壁と、前記外気連通口に対して反対側に形成され排ガスを外気に吹き出す吹出口とを有し、
前記風遮蔽壁の最先端部が前記排気箱に当接され、
前記吹出口は、前記外気連通口が設けられた前記軸に垂直な平面と該平面に対する傾斜面とで区画される切欠で形成され、
前記排気室内における前記傾斜面で区画された前記吹出口までの前記突出先端部の突出方向の長さが、前記平面と前記傾斜面との交線部から前記外気連通口側とは反対側の端部にかけて短くなることを特徴とする燃料電池システム。 - アノード流体が供給されるアノードとカソード流体が供給されるカソードとをもつ燃料電池と、
燃料を改質反応により改質させて前記アノード流体を形成する改質器と、
少なくとも前記改質器を改質反応に適するように燃焼により加熱させる燃焼部と、
前記燃料電池、前記改質器及び前記燃焼部を収容する筐体と、
前記改質器、前記燃焼部および前記燃料電池のうちの少なくとも一つから排出される排ガスを凝縮器を介して前記筐体の外部に排出させる排気系とを具備しており、
前記排気系は、前記筐体内に設けられ中空状の排気室を有すると共に前記排気室および外気を連通する外気連通口を有する排気箱と、前記筐体内において前記排気箱の外部から前記排気箱の前記排気室内に突出する略円筒状の突出先端部を有する排気管とを具備しており、
前記外気連通口は、前記排気箱において、前記排気管の前記突出先端部の中心軸線に直交する軸上に設けられ、
前記排気管の前記突出先端部は、前記中心軸線に沿って延設され前記外気連通口側に設けられた風遮蔽壁と、前記外気連通口に対して反対側に形成され排ガスを外気に吹き出す吹出口とを有し、
前記風遮蔽壁の最先端部が前記排気箱に当接され、
前記吹出口は、前記外気連通口が設けられた前記軸に垂直な平面と該平面に対する傾斜面とで区画される切欠で形成され、
前記平面の最先端部は前記排気箱に当接され、
前記排気室内における前記傾斜面で区画された前記吹出口までの前記突出先端部の突出方向の長さが、前記平面と前記傾斜面との交線部から前記外気連通口側とは反対側の端部にかけて短くなることを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項１〜４のいずれか一項において、前記排気管の前記突出先端部は、側面視において鉛直線に沿って配設されており、前記突出先端部の前記吹出口の周縁部は鉛直線に対して傾斜されていることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項１〜５のいずれか一項において、前記排気管の前記突出先端部は、前記排気箱の下方の外部から前記排気箱の前記排気室内に上向きに突出しており、前記突出先端部に形成されている前記吹出口の下端は、前記排気箱の底面に溜まった液分が前記吹出口に進入することを抑制するように、前記排気箱の前記底面から所定高さＨ、上側に位置していることを特徴とする燃料電池システム。
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