(57)【要約】【課題】燃料電池からの排気の温度・湿度を十分に低下させることができる燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池１２と、燃料電池１２を収容し、排気孔１１Ａを有する装置筐体１１と、燃料電池１２からの排気ＥＧを排気孔１１Ａから装置筐体１１の外部に排気する排気装置１００とを備える燃料電池システム１０であって、排気装置１００は、装置筐体１１の内部に排気孔１１Ａに面して設けられ、排気孔１１Ａを通して装置筐体１１の外部に向けて送風するラジエータ冷却ファン１０４と、燃料電池１２からの排気ＥＧを、ラジエータ冷却ファン１０４の送風領域１０４Ａに導入する排気管１０２と、排気管１０２による送風領域１０４Ａへの排気ＥＧの導入位置を挟んでラジエータ冷却ファン１０４と対向するように配され、ラジエータ冷却ファン１０４からの送風と排気管１０２により導入された排気ＥＧとを攪拌する攪拌機構１０６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池と、
前記燃料電池を収容し、排気孔を有する収容体と、
前記燃料電池からの排気を前記排気孔から前記収容体の外部に排気する排気装置と
を備える燃料電池システムであって、
前記排気装置は、
前記収容体の内部に前記排気孔に面して設けられ、前記排気孔を通して前記収容体の外部に向けて送風する送風機と、
前記燃料電池からの前記排気を、前記送風機の送風領域に導入する排気管と、
前記排気管による前記送風領域への前記排気の導入位置を挟んで前記送風機と対向するように配され、前記送風機からの送風と前記排気管により導入された前記排気とを攪拌する攪拌機構と
を備える燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記排気管の前記排気の吹き出し方向と、前記送風機の送風方向とが一致している燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の燃料電池システムであって、
前記排気管の吹き出し口と前記攪拌機構とは、前記送風領域の中心に配されている燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の燃料電池システムであって、
前記排気装置は、前記攪拌機構が内部に設けられたケーシングを備える燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の燃料電池システムであって、
前記攪拌機構は、回転可能に設けられた回転羽根である燃料電池システム。
【請求項６】
請求項１〜４の何れか１項に記載の燃料電池システムであって、
前記攪拌機構は、固定状態で設けられた固定羽根である燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パッケージ型の燃料電池発電装置として、燃料電池からの排気を、換気ファンからの吹き出し空気と混合させてからパッケージ外へ放出するものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２９３３１６号公報
【特許文献２】特開平９−２２３５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池からの排気が高温高湿になる場合には、燃料電池からの排気と換気ファンからの吹き出し空気とが十分に攪拌されなければ、燃料電池からの排気の温度・湿度が十分に低下せずに、排気経路において結露が生じるという問題がある。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、燃料電池からの排気の温度・湿度を十分に低下させることができる燃料電池システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と、前記燃料電池を収容し、排気孔を有する収容体と、前記燃料電池からの排気を前記排気孔から前記収容体の外部に排気する排気装置とを備える燃料電池システムであって、前記排気装置は、前記収容体の内部に前記排気孔に面して設けられ、前記排気孔を通して前記収容体の外部に向けて送風する送風機と、前記燃料電池からの前記排気を、前記送風機の送風領域に導入する排気管と、前記排気管による前記送風領域への前記排気の導入位置を挟んで前記送風機と対向するように配され、前記送風機からの送風と前記排気管により導入された前記排気とを攪拌する攪拌機構とを備える。
【０００７】
［２］上記発明において、前記排気管の前記排気の吹き出し方向と、前記送風機の送風方向とが一致してもよい。
【０００８】
［３］上記発明において、前記排気管の吹き出し口と前記攪拌機構とは、前記送風領域の中心に配されてもよい。
【０００９】
［４］上記発明において、前記排気装置は、前記攪拌機構が内部に設けられたケーシングを備えてもよい。
【００１０】
［５］上記発明において、前記攪拌機構は、回転可能に設けられた回転羽根であってもよい。
【００１１】
［６］上記発明において、前記攪拌機構は、固定状態で設けられた固定羽根であってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、燃料電池からの排気と送風機からの送風とを十分に混合することができるので、燃料電池からの排気の温度・湿度を十分に低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は、図１のII−II断面図であり、排気管の吹き出し口と攪拌機構との間での排気の分布を示す図である。
【図３】図３は、図１のIII−III断面図であり、装置筐体外へ放出された直後の排気の分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は本発明の一実施形態に係る燃料電池システム１０の概略構成を示す図である。この図に示すように、燃料電池システム１０は、外部負荷（図示省略）に対して電力を供給するためのシステムであり、燃料電池１２と、燃料タンク１４と、燃料ポンプ１６と、ブロワ１８と、凝縮器２０と、水タンク２２と、水ポンプ２３と、外部燃料タンク２４と、外部燃料ポンプ２６と、排気処理装置２８と、ラジエータ３０と、排気装置１００とを備えている。この燃料電池システム１０において、燃料電池１２と、燃料タンク１４と、燃料ポンプ１６と、ブロワ１８と、凝縮器２０と、水タンク２２と、水ポンプ２３と、排気処理装置２８と、ラジエータ３０とは装置筐体１１に収容され、外部燃料タンク２４と、外部燃料ポンプ２６とは、装置筐体１１外に設置されている。
【００１６】
燃料電池１２は、ダイレクトメタノール型の燃料電池（ＤＭＦＣ：Direct Methanol Fuel Cell）である発電セル１２１が積層された発電装置であり、家庭・産業用の電源等として用いられ、外部負荷（図示省略）に対して電力を供給する。この燃料電池１２は、積層された複数の発電セル１２１と、複数の発電セル１２１をその積層方向に挟む一対の集電体１２２と、発電セル１２１および一対の集電体１２２を発電セル１２１の積層方向に挟む一対のエンドプレート１２３とを備えている。
【００１７】
燃料電池１２は、燃料供給口１２Ａと、空気供給口１２Ｂと、燃料排出口１２Ｃと、空気排出口１２Ｄとを備えている。燃料供給口１２Ａは、燃料ポンプ１６を介して燃料タンク１４に連通されている。また、空気供給口１２Ｂは、ブロワ１８を介してシステム外部に連通されている。また、燃料排出口１２Ｃは、燃料タンク１４に連通されている。さらに、空気排出口１２Ｄは、凝縮器２０を介して水タンク２２に連通されている。
【００１８】
燃料タンク１４には、数重量％に希釈化されたメタノール水溶液（ＭｅＯＨ）が貯蔵されている。システムが起動されると、燃料ポンプ１６により、メタノール水溶液が、燃料タンク１４から燃料供給口１２Ａを通してアノード（燃料極）に供給され、ブロワ１８により、外部の空気が空気供給口１２Ｂを通してカソード（空気極）に供給される。
【００１９】
アノードでは、下記（１）式で示すように、触媒による酸化反応により二酸化炭素、水素イオン、及び電子が生成される。アノードで生成された電子が外部の回路を通ることで、ユーザ側の電子機器等の外部負荷に電力が供給される。一方、アノードで生成された水素イオンは、高分子電解質膜を経過してカソードに移動する。カソードでは、下記（２）式で示すように、触媒による酸素の還元反応により水が生成される。
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−  ・・・（１）
３／２Ｏ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−→３Ｈ２Ｏ  ・・・（２）
【００２０】
燃料電池１２で生じた未反応のメタノール及び二酸化炭素は、燃料排出口１２Ｃから排出されて燃料タンク１４に戻される。燃料タンク１４に戻されたメタノールは、燃料タンク１４に留まり、一方、燃料タンク１４に戻された二酸化炭素は、システム外部に放出される。燃料電池１２で生じた水蒸気は、空気排出口１２Ｄから排出され、凝縮器２０において液化される。
【００２１】
凝縮器２０は、熱交換器であり、ラジエータ３０から冷却水が供給される。この凝縮器２０は、空気排出口１２Ｄから排出された水蒸気を冷却して液化させる。凝縮器２０で生じた水は、水タンク２２に供給される。なお、ラジエータ３０は、装置筐体１１の排気孔１１Ａに面して配されている。
【００２２】
水タンク２２は、水を収容しており、水ポンプ２３を介して燃料タンク１４に連通されている。また、外部燃料タンク２４は、高濃度のメタノール水溶液を収容しており、外部燃料ポンプ２６を介して燃料タンク１４に連通されている。外部燃料タンク２４内の高濃度のメタノール水溶液が、外部燃料ポンプ２６により燃料タンク１４に供給されると共に、水タンク２２内の水が、水ポンプ２３により燃料タンク１４に供給されることにより、数重量％の濃度に希釈化されたメタノール水溶液が、燃料タンク１４に収容される。
【００２３】
ここで、アノードからの排出物には、未反応の液体燃料（水及びメタノール）が液相成分として含まれ、二酸化炭素とアノード不完全酸化物とが気相成分として含まれている。このアノード不完全酸化物には、メタノールが完全酸化されずに反応中間体として副生されるホルムアルデヒドや蟻酸が含まれている。また、カソードからの排出物には、主として水が液相成分として含まれ、未反応の空気とカソード不完全酸化物とが気相成分として含まれている。このカソード不完全酸化物には、アノードからカソードへ透過したメタノールが酸化反応して生成される二酸化炭素と、メタノールが完全酸化されずに反応中間体として副生されるホルムアルデヒドや蟻酸とが含まれている。
【００２４】
従って、燃料排出口１２Ｃ又は空気排出口１２Ｄから排出される気相成分（以下、燃料電池１２からの排気ＥＧという）には、アノード不完全酸化物やカソード不完全酸化物が含まれているので、燃料電池１２からの排気ＥＧを浄化する必要がある。ここで、燃料排出口１２Ｃからの排気ＥＧは、燃料タンク１４を経由して水タンク２２に流れ、空気排出口１２Ｄからの排気ＥＧは、凝縮器２０を経由して水タンク２２に流れる。また、水タンク２２は、排気装置１００を介して外部に連通している。そこで、本実施形態に係る燃料電池システム１０では、水タンク２２と排気装置１００とを連通させる排気経路３２に排気処理装置２８が設けられ、この排気処理装置２８により燃料電池１２からの排気ＥＧが浄化される。
【００２５】
排気処理装置２８は、反応部２８１と、吸着部２８２とを備えている。反応部２８１は、排気ＥＧに含まれる不完全酸化物を酸化させて水と二酸化炭素に変換する機能を有する。排気ＥＧの酸化反応に用いられる酸化剤としては、ブロワ１８により燃料電池１２に供給され、当該燃料電池１２での反応に寄与することなく排出された空気（酸素）が用いられる。この反応部２８１では、不完全酸化物の他に、排気ＥＧに同伴され排気処理装置２８に入り込んだ未反応のメタノール蒸気も酸化され、水と二酸化炭素に分解される。
【００２６】
このような反応部２８１は、触媒を担持させたステンレス製のメッシュ構造物、ハニカム構造物、又は発泡金属等を積層したもの等が用いられる。触媒としては、比較的低温状態（たとえば、５０℃）でメタノール蒸気や不完全酸化物の酸化反応に利用できるものが好ましく、具体的には、白金微粒子をカーボン担体に担持したものを用いることができる。
【００２７】
吸着部２８２は、燃料電池１２の上記（１）式及び（２）式の反応を阻害する阻害物を吸着する機能を有する。阻害物としては、燃料電池１２のカソードに供給される空気に含まれる微量の窒素酸化物（ＮＯ，ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、アンモニア、硫化水素、有機溶剤蒸気やタール等の有機物、及び一酸化炭素等がある。このような阻害物が燃料電池１２に入り込むと、電極触媒が被毒し劣化してしまい、燃料電池１２の寿命が短くなる。そこで、本実施形態の燃料電池システム１０では、吸着部２８２により阻害物を吸着除去することによって、阻害物が燃料電池１２に入り込むことを抑制し、電極触媒の被毒を防いで、燃料電池１２の長寿命化を実現している。このような吸着部２８２としては、活性炭等の多孔質体を用いることができる。
【００２８】
ここで、燃料電池１２からの排気ＥＧを、排気処理装置２８の反応部２８１の触媒反応により浄化する際、燃料電池１２の排気ＥＧは、高温高湿（例えば、１００℃、湿度１００％）になる。この高温高湿の排気ＥＧは、後述の排気管１０２を含む排気経路３２を通って排気装置１００に至る。この排気装置１００は、燃料電池１２からの排気ＥＧを、温度及び湿度を低下させて装置筐体１１外に放出する機能を有する。以下、排気装置１００について説明する。
【００２９】
排気装置１００は、排気経路３２の下流側を構成する排気管１０２と、ラジエータ冷却ファン１０４と、攪拌機構１０６と、ケーシング１０８とを備えている。排気管１０２の上流端は、排気処理装置２８の排気口に接続され、排気管１０２の下流端は、ラジエータ冷却ファン１０４の送風領域（図中に破線のハッチングで示す領域）１０４Ａに配されている。
【００３０】
ラジエータ冷却ファン１０４は、ラジエータ３０と装置筐体１１の排気孔１１Ａとの間に、ラジエータ３０のコア面及び排気孔１１Ａに面して配されている。このラジエータ冷却ファン１０４は、排気孔１１Ａを通して装置筐体１１の内側から外側へ送風することにより、ラジエータ３０を冷却する。本実施形態のラジエータ冷却ファン１０４は、プロペラ型の軸流ファンであり、回転軸がラジエータ３０のコア面に対して直交するように配されている。このようなラジエータ冷却ファン１０４の風量は、燃料電池１２の温度や外気温や装置筐体１１内の温度等に応じて制御されている。
【００３１】
攪拌機構１０６は、プロペラ型の軸流ファンであり、ラジエータ冷却ファン１０４に対向するように配されている。また、攪拌機構１０６とラジエータ冷却ファン１０４とは同軸に配されており、攪拌機構１０６の回転軸と、ラジエータ冷却ファン１０４の回転軸の延長線とが一致する。これにより、攪拌機構１０６は、ラジエータ冷却ファン１０４の送風領域１０４Ａの中心に位置する。ここで、攪拌機構１０６の回転半径は、ラジエータ冷却ファン１０４の回転半径と比較して小さく設定されている。本実施形態では、攪拌機構１０６の回転半径は、ラジエータ冷却ファン１０４の回転半径の１／２以下に設定されている。
【００３２】
ケーシング１０８は、排気ＥＧと送風Ｗとの攪拌混合を促進する観点から、ラジエータ冷却ファン１０４の送風領域１０４Ａを包囲するように円環状に構成されている。このケーシング１０８の軸心に攪拌機構１０６が配されている。
【００３３】
ここで、排気管１０２の下流端（以下、吹き出し口という）１０２Ａは、ラジエータ冷却ファン１０４の送風領域１０４Ａの中心に、ラジエータ冷却ファン１０４の送風方向及び攪拌機構１０６の回転中心に向けて配されている。本実施形態では、排気管１０２が、送風領域１０４Ａの側方から送風領域１０４Ａの中心まで延び、送風方向及び攪拌機構１０６の回転中心に向けて屈曲している。
【００３４】
排気装置１００では、ラジエータ冷却ファン１０４と攪拌機構１０６との間において、排気管１０２の吹き出し口１０２Ａから攪拌機構１０６に向けて、高温高湿の排気ＥＧが吹き出される。排気管１０２の吹き出し口１０２Ａが送風領域１０４Ａの中心に配されていることにより、吹き出し口１０２Ａから吹き出された直後の高温高湿の排気ＥＧは、ラジエータ冷却ファン１０４からの送風Ｗの中心に集中する。ラジエータ冷却ファン１０４の送風Ｗの温度は、室温より２０℃程度高い温度であり、吹き出し口１０２Ａから吹き出される排気ＥＧと比較して低い。また、ラジエータ冷却ファン１０４の送風Ｗの湿度は、吹き出し口１０２Ａから吹き出される排気ＥＧの湿度と比較して低い。即ち、排気装置１００では、吹き出し口１０２Ａから吹き出された直後の高温高湿の排気ＥＧが、この排気ＥＧと比較して低温低湿である送風Ｗの中心に集中する。つまり、排気ＥＧは、送風Ｗで包まれるように、送風Ｗの中心に集中して存在する（図２参照）。
【００３５】
ラジエータ冷却ファン１０４の送風Ｗの中心に集中した排気ＥＧは、攪拌機構１０６を通過する際に、攪拌機構１０６により送風領域１０４Ａにおいて広範囲に亘って分散される。これにより、高温高湿の排気ＥＧと、この排気ＥＧと比較して低温低湿である送風Ｗとが混合された排気ＥＧＷが、装置筐体１１外に放出される（図３参照）。装置筐体１１外に放出された排気ＥＧＷは、吹き出し口１０２Ａから吹き出された直後の排気ＥＧと比較して、低温低湿になる。
【００３６】
図２は、図１のII−II断面図であり、吹き出し口１０２Ａと攪拌機構１０６との間での排気の分布を示す図である。この図に示すように、吹き出し口１０２Ａと攪拌機構１０６との間では、高温高湿の排気ＥＧが、この排気ＥＧと比較して低温低湿である送風Ｗの中心の広範囲を占めることになる。
【００３７】
図３は、図１のIII−III断面図であり、装置筐体１１外へ放出された直後の排気の分布を示す図である。この図に示すように、攪拌機構１０６よりも下流側では、吹き出し口１０２Ａと攪拌機構１０６との間と比較して、高温高湿の排気ＥＧの排気全体に占める割合が低くなり、排気ＥＧと送風Ｗとが混合された排気ＥＧＷの排気全体に占める割合が高くなる。
【００３８】
それに対して、攪拌機構１０６を備えない場合には、高温高湿の排気ＥＧが、送風Ｗの中心に集中した状態（即ち、図２に示す状態）のまま、装置筐体１１外に放出される。即ち、高温高湿の排気ＥＧが、送風Ｗと十分に混合されることなく装置筐体１１外に放出される。そのため、ケーシング１０８の外部に存在する排気フード等に高温高湿の排気ＥＧが衝突し、排気フード等のケーシング１０８の外部に存在する物において結露が生じる。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態に係る燃料電池システム１０の排気装置１００では、ラジエータ冷却ファン１０４が、装置筐体１１の排気孔１１Ａに面して設けられており、排気孔１１Ａを通して装置筐体１１の外部に向けて送風し、排気管１０２が、ラジエータ冷却ファン１０４の送風領域１０４Ａに燃料電池１２からの排気ＥＧを導入する。そして、攪拌機構１０６が、排気管１０２による送風領域１０４Ａへの排気ＥＧの導入位置を挟んでラジエータ冷却ファン１０４と対向するように配されており、ラジエータ冷却ファン１０４からの送風Ｗと排気管１０２により導入された排気ＥＧとを攪拌する。これによって、排気管１０２の吹き出し口１０２Ａから吹き出された高温高湿の排気ＥＧと、排気ＥＧと比較して低温低湿であるラジエータ冷却ファン１０４からの送風Ｗとを十分に混合して、温度・湿度を低下させた排気ＥＧＷをケーシング１０８の外部に放出することができる。従って、ケーシング１０８の外部に存在する排気フード等において、高温高湿の排気ＥＧが衝突することにより生じる結露を抑制できる。
【００４０】
また、本実施形態に係る燃料電池システム１０の排気装置１００では、排気管１０２の排気ＥＧの吹き出し方向と、ラジエータ冷却ファン１０４の送風方向とが一致している。これによって、ラジエータ冷却ファン１０４と攪拌機構１０６との間で排気ＥＧが送風Ｗの中心に送風Ｗに包まれるように排気の分布を制御することが容易になり、攪拌機構１０６に排気ＥＧが向かうように、排気ＥＧと攪拌機構１０６との位置関係を設定することが容易になる。従って、排気管１０２の吹き出し口１０２Ａから吹き出された高温高湿の排気ＥＧと、当該排気ＥＧを包むように存在するラジエータ冷却ファン１０４の送風Ｗとを、攪拌機構１０６によって、排気ＥＧＷがより一層送風領域１０４Ａの広範囲に分散されるように攪拌することができ、ケーシング１０８の外部に放出する混合された排気ＥＧＷの温度・湿度をより一層低下させることが可能になる。
【００４１】
ここで、ラジエータ冷却ファン１０４の風量は、燃料電池１２の温度や外気温等に応じて（例えば、ラジエータ冷却ファン１０４の近傍に配されたセンサの検出値に応じて）制御されていることから、排気管１０２からラジエータ冷却ファン１０４の送風領域１０４Ａに導入する排気ＥＧにより、ラジエータ冷却ファン１０４の排気効率が低下されることは好ましくない。そこで、本実施形態に係る燃料電池システム１０の排気装置１００では、排気管１０２の排気ＥＧの吹き出し方向と、ラジエータ冷却ファン１０４の送風方向とを一致させることによって、送風領域１０４Ａに導入された排気ＥＧにより、ラジエータ冷却ファン１０４の排気効率が低下されることを抑制し、ラジエータ冷却ファン１０４の風量制御の精度の低下を抑制している。
【００４２】
また、排気管１０２の吹き出し口１０２Ａを、ラジエータ冷却ファン１０４の送風領域１０４Ａに配置したことにより、吹き出し口１０２Ａから吹き出された排気ＥＧが、ラジエータ冷却ファン１０４の近傍に設けられたセンサに向かって流れることを防止できる。従って、センサの温度の誤検出を防止でき、ラジエータ冷却ファン１０４の風量制御の精度の低下を抑制することができる。
【００４３】
また、本実施形態に係る燃料電池システム１０の排気装置１００では、排気管１０２の吹き出し口１０２Ａをラジエータ冷却ファン１０４の送風領域１０４Ａの中心に配することにより、吹き出し口１０２Ａから吹き出された排気ＥＧが、ラジエータ冷却ファン１０４の送風領域１０４Ａの中心に集中する。そして、攪拌機構１０６を送風領域１０４Ａの中心に配することにより、送風領域１０４Ａの中心に集中した排気ＥＧを攪拌機構１０６の位置を通過させる。これによって、排気ＥＧが、送風領域１０４Ａの外側に偏って存在せずに、送風Ｗで包まれるように送風領域１０４Ａの中心に集中して存在し易くなる。このため、高温高湿の排気ＥＧと、排気ＥＧと比較して低温低湿であるラジエータ冷却ファン１０４の送風Ｗとを、より一層効果的に攪拌することができ、ケーシング１０８の外部に放出する混合された排気ＥＧＷの温度・湿度をより一層低下させることが可能になる。また、高温高湿の排気ＥＧがケーシング１０８の内周壁面に衝突することを抑制でき、ケーシング１０８の内周壁面において生じる結露を抑制できる。
【００４４】
また、本実施形態に係る燃料電池システム１０の排気装置１００では、攪拌機構１０６が、ラジエータ冷却ファン１０４の送風領域１０４Ａに回転可能に設けられた回転羽根であることにより、回転によるエネルギーを排気ＥＧ及び送風Ｗに付与することができるので、排気ＥＧおよび送風Ｗの風速を向上することが可能になる。従って、排気ＥＧおよび送風Ｗの攪拌性能をより一層向上することが可能となる。
【００４５】
攪拌機構１０６がケーシング１０８の内部に設けられていることから、攪拌機構１０６により外周方向に排出された排気ＥＧおよび送風Ｗがケーシング１０８の内壁面に衝突し、その際に排気ＥＧおよび送風Ｗが混合され易くなる。そのため、より一層温度・湿度を低下させた状態で排気ＥＧＷをケーシング１０８の外部に放出することができる。また、ケーシング１０８の内壁面に衝突した排気ＥＧおよび送風Ｗが排気装置１００の中心部に向かって流れ易くなる。そのため、ケーシング１０８の内壁面から送風領域１０４Ａの中心に向かって流れる排気ＥＧおよび送風Ｗと、送風領域１０４Ａの中心を流れる排気ＥＧおよび送風Ｗとが衝突して混合される。従って、排気ＥＧと送風Ｗとがより一層混合され易くなるので、より一層温度・湿度を低下させた状態で排気ＥＧＷをケーシング１０８の外部に放出することができる。
【００４６】
ここで、攪拌機構１０６の回転半径が、ラジエータ冷却ファン１０４の回転半径以上に設定された場合、ラジエータ冷却ファン１０４からの送風Ｗと燃料電池１２からの排気ＥＧとが、相互に同じ位相で旋回することになり、相互に十分に混合することなく外部に放出される可能性がある。これに対して、攪拌機構１０６の回転半径が、ラジエータ冷却ファン１０４の回転半径よりも小さく設定された場合、攪拌機構１０６は、主として排気ＥＧを攪拌し、送風Ｗについては攪拌し難くなるので、ラジエータ冷却ファン１０４からの送風Ｗと燃料電池１２からの排気ＥＧとが、相互に異なる位相で旋回することになり、相互に十分に混合した状態で外部に放出されることが可能となる。このため、より優れた攪拌性能を得ることが可能となる。
【００４７】
本実施形態における「燃料電池システム１０」が、本発明における「燃料電池システム」の一例に相当し、本実施形態における「燃料電池１２」は、本発明における「燃料電池」の一例に相当し、本実施形態における「装置筐体１１」は、本発明における「収容体」の一例に相当し、本実施形態における「排気孔１１Ａ」は、本発明における「排気孔」の一例に相当し、本実施形態における「排気装置１００」は、本発明における「排気装置」の一例に相当し、本実施形態における「排気ＥＧ」は、本発明における「燃料電池からの排気」の一例に相当する。
【００４８】
本実施形態における「ラジエータ冷却ファン１０４」は、本発明における「送風機」の一例に相当し、本実施形態における「送風領域１０４Ａ」は、本発明における「送風領域」の一例に相当し、本実施形態における「送風Ｗ」は、本発明における「送風機からの送風」の一例に相当し、本実施形態における「排気管１０２」は、本発明における「排気管」の一例に相当し、本実施形態における「吹き出し口１０２Ａ」は、本発明における「排気管の吹き出し口」の一例に相当し、本実施形態における「攪拌機構１０６」は、本発明における「攪拌機構」の一例に相当する。
【００４９】
なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００５０】
例えば、上述の実施形態に係る燃料電池システム１０は、ダイレクトメタノール型の燃料電池１２と、この燃料電池１２からの排気ＥＧを処理する排気処理装置２８とを備えるが、燃料電池からの排気がシステム外部に至るまでに高温高湿となる燃料電池システムであれば、本発明を適用できる。即ち、燃料電池１２は、ダイレクトメタノール型には限定されず、燃料を水素とする固体高分子型の燃料電池等の他の燃料電池としてもよい。また、排気処理装置２８を備えることは必須ではない。
【００５１】
また、上述の実施形態に係る燃料電池システム１０では、ラジエータ冷却ファン１０４を送風機としたが、これには限定されず、装置筐体１１内を換気する換気ファンを送風機としてもよい。また、排気管１０２からの排気ＥＧの吹き出し方向をラジエータ冷却ファン１０４の送風方向と一致させることは必須ではなく、排気管１０２から吹き出された排気ＥＧがラジエータ冷却ファン１０４の送風Ｗによって攪拌機構１０６に供給されればよく、排気管１０２からの排気ＥＧの吹き出し方向とラジエータ冷却ファン１０４の送風方向とが交差する関係であってもよい。また、排気管１０２からの排気ＥＧの吹き出し位置と攪拌機構１０６とをラジエータ冷却ファン１０４の送風領域１０４Ａの中心に配することは必須ではなく、排気管１０２から吹き出された排気ＥＧがラジエータ冷却ファン１０４の送風Ｗによって攪拌機構１０６に供給されればよく、排気管１０２からの排気ＥＧの吹き出し位置と攪拌機構１０６の設置位置とをラジエータ冷却ファン１０４の送風領域１０４Ａの中心からずらして配してもよい。
【００５２】
また、上述の実施形態に係る燃料電池システム１０では、攪拌機構１０６を、プロペラ型の軸流ファンとしたが、プロペラ型の斜流ファン等の他の構成の回転羽根としてもよく、固定状態の固定羽根としてもよく、停止状態とした回転羽根としてもよい。攪拌機構１０６を固定羽根とする場合には、ケーシング１０８の内部に設けることが好ましく、かかる場合には、ケーシング１０８の排気口に固定状態で設ければよい。ここで、攪拌機構１０６を固定羽根とした場合には、排気ＥＧが固定羽根の延在方向にそって排気装置１００の外側に跳ね上げられ、ラジエータ冷却ファン１０４からの送風Ｗに巻き込まれて混合される。また、攪拌機構１０６を、排気ＥＧおよび送風Ｗで回転される回転羽根や、停止状態の回転羽根や、固定羽根とした場合には、モーターや駆動装置が不要となり、さらに、これらを駆動する為の電力が不要となるので、小型軽量化および消費電力低減化が実現された燃料電池システムを得ることが可能となる。
【符号の説明】
【００５３】
１０…燃料電池システム
１１…装置筐体
１１Ａ…排気孔１１Ａ
１２…燃料電池
１２Ａ…燃料供給口
１２Ｂ…空気供給口
１２Ｃ…燃料排出口
１２Ｄ…空気排出口
１２１…発電セル
１２２…集電体
１２３…エンドプレート
１４…燃料タンク
１６…燃料ポンプ
１８…ブロワ
２０…凝縮器
２２…水タンク
２３…水ポンプ
２４…外部燃料タンク
２６…外部燃料ポンプ
２８…排気処理装置
２８１…反応部
２８２…吸着部
３０…ラジエータ
３２…排気経路
１００…排気装置
１０２…排気管
１０２Ａ…吹き出し口
１０４…ラジエータ冷却ファン
１０４Ａ…送風領域
１０６…攪拌機構
１０８…ケーシング
ＥＧ…排気
Ｗ…送風
ＥＧＷ…混合された排気
【図１】
2017216201.tif 000003
【図２】
2017216201.tif 000004
【図３】
2017216201.tif 000005