JP6788216B2 - 燃料電池システム用の排気管構造体及び燃料電池システム - Google Patents

燃料電池システム用の排気管構造体及び燃料電池システム Download PDF

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Description

本発明は、燃料電池システム用の排気管構造体、及びこれを備えた燃料電池システムに関する。
従来、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池を有する燃料電池システムを備える発電システムが知られている。そして、発電システムから排出される排ガスが通流する排出流路が破損したような場合に、発電システムの運転を停止することにより、筐体内の高温化を抑制し、筐体内に収納された補機の効率低下を抑制することを第１の目的とする発電システムが提案されている。また、排出流路が屋内に配置されていて、排出流路が破損したような場合に、屋内への排ガスの流出を抑制することを第２の目的とする発電システムが提案されている。さらに、このような発電システムにおいては、給気流路内のガスを加熱するために、排出流路が給気流路の内側に配置される熱交換可能な二重配管とすることが提案されている（特許文献１参照。）。
特許第５１９０５６１号
ところで、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池を有する燃料電池システムを備える発電システムにおいて、燃料電池の発電に伴って排出される排ガスは高温であることが知られている。特許文献１に記載されたような家庭用の発電システムにおいては、高温の排熱を回収することが一般的であるため、排ガスが高温であることが課題となることはない。しかしながら、例えば、車両用の燃料電池システムにおいては、排ガスが高温であることが問題となることがあった。
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明は、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減し得る燃料電池システム用の排気管構造体、及びこれを備えた燃料電池システムを提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた。その結果、車両に用いられる固体酸化物形燃料電池システムに用いられる排気管構造体を、開放端における開口断面の面積が配置端における開口断面の面積よりも大きい構造を有し、配置端位置に対して開放端位置において排ガスの流速を低減させることで開放端から排出された排ガスの温度を低下させるように排ガスが大気へ拡散することを促進する構造を有するものとすることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明によれば、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減し得る燃料電池システム用の排気管構造体、及びこれを備えた燃料電池システムを提供することができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システムの一例の概略を示す平面図である。 図２は、図１に示した燃料電池システムの概略を示す側面図である。 図３は、図１に示した燃料電池システムのＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図４は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システムの他の一例の概略を示す断面図である。 図５は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システムのさらに他の一例の概略を示す断面図である。 図６は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システムのさらに他の一例の概略を示す側面図である。 図７は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池システムの一例の概略を示す平面図である。 図８は、図７に示した燃料電池システムの概略を示す側面図である。 図９は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池システムの他の一例の概略を示す側面図である。 図１０は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池システムのさらに他の一例の概略を示す平面図である。 図１１は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池システムのさらに他の一例の概略を示す平面図である。 図１２は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池システムの一例の概略を示す平面図である。 図１３は、図１２に示した燃料電池システムの概略を示す側面図である。 図１４は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池システムの他の一例の概略を示す側面図である。 図１５は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池システムのさらに他の一例の概略を示す平面図である。 図１６は、本発明の第４の実施形態に係る燃料電池システムの一例の概略を示す部分断面図である。 図１７は、図１６に示した燃料電池システムの概略を示す側面図である。 図１８は、図１６に示した燃料電池システムのＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿った概略を示す断面図である。 図１９は、本発明の第４の実施形態に係る燃料電池システムの他の一例の概略を示す側面図である。 図２０は、本発明の第５の実施形態に係る燃料電池システムの一例の概略を示す平面図である。 図２１は、図２０に示した燃料電池システムの概略を示す側面図である。 図２２は、本発明の第５の実施形態に係る燃料電池システムの他の一例の概略を示す底面図である。 図２３は、図２２に示した燃料電池システムの概略を示す側面図である。 図２４は、本発明の第５の実施形態に係る燃料電池システムのさらに他の一例の概略を示す平面図である。 図２５は、図２４に示した燃料電池システムの概略を示す側面図である。 図２６は、本発明の第６の実施形態に係る燃料電池システムの一例の概略を示す平面図である。 図２７は、図２６に示した燃料電池システムの概略を示す側面図である。 図２８は、本発明の第６の実施形態に係る燃料電池システムの他の一例の概略を示す底面図である。 図２９は、図２８に示した燃料電池システムの概略を示す側面図である。 図３０は、本発明の第６の実施形態に係る燃料電池システムのさらに他の一例の概略を示す平面図である。 図３１は、図３０に示した燃料電池システムの概略を示す側面図である。 図３２は、本発明の第７の実施形態に係る燃料電池システムの一例の概略を示す平面図である。 図３３は、図３２に示した燃料電池システムの概略を示す側面図である。 図３４は、本発明の第７の実施形態に係る燃料電池システムの他の一例の一部の概略を示す斜視図である。
以下、本発明の一実施形態に係る燃料電池システム用の排気管構造体及び燃料電池システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施形態で引用する図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システム用の排気管構造体及び燃料電池システムについて詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システムの一例の概略を示す平面図である。また、図２は、図１に示した燃料電池システムの概略を示す側面図である。さらに、図３は、図１に示した燃料電池システムのＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
図１及び図２に示すように、本例の燃料電池システム１は、燃料電池システム１に用いられる排気管構造体４０を備えるものである。
ここで、燃料電池システム１は、燃料電池部１０と、筐体２０と、排ガス排出部３０とを備えるものである。そして、燃料電池部１０は、燃料と酸化剤ガスとの供給を受けて発電するものである。特に限定されるものではないが、高温で動作する燃料電池に適用することが好ましく、典型的には、固体酸化物形燃料電池を挙げることができる。また、筐体２０は、燃料電池部１０を収容するものである。特に、限定されるものではないが、高温で動作する燃料電池に適用されることから、耐熱性を有する合金などが好ましく、典型的には、アルミニウム合金製のものを挙げることができる。さらに、排ガス排出部３０は、燃料電池部１０の排ガス出口１１と一方の端部３１で接続され、筐体２０の排ガス出口２１と他方の端部３２で接続され、燃料電池部１０の排ガスを筐体２０外に排出するものである。特に限定されるものではないが、耐熱性を有する合金などが好ましく、典型的には、ステンレス製やアルミニウム合金製のものを挙げることができる。
そして、排気管構造体４０は、筐体２０の排ガス出口２１に配置される配置端５１と、大気に開放される開放端５２とを有する排気管５０を備え、排ガスが大気へ拡散することを促進する構造を有するものである。なお、図１中において、排気管５０における排ガスの流れ方向を矢印Ｚで示す。
また、特に限定されるものではないが、図１及び図２に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２における開口断面の内周長が配置端５１における開口断面の内周長よりも長い構造を有することが好ましい。さらに、詳しくは後述するが、排気管構造体が開放端や配置端を複数有する場合には、開放端における内周長の合計や、配置端における内周長の合計を適用すればよい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、開放端５２における開口断面の内周長が配置端５１における開口断面の内周長よりも長い構造であってもよい。
ここで、本発明において、「開放端における開口断面」とは、開放端における排ガスの流れ方向に対して垂直な開口部の断面を意味する。また、本発明において、「配置端における開口断面」とは、配置端における排ガスの流れ方向に対して垂直な開口部の断面を意味する。なお、開放端における開口面の法線方向と排ガス流れ方向とが平行でない場合には、「開放端における開口断面」として、排ガス流れに沿って計測された開放端において最も配置端に近い部分における開口断面を適用すればよい。
さらに、特に限定されるものではないが、図１及び図２に示すように、排気管構造体４０は、配置端５１側から開放端５２に移行するにしたがって排気管５０における開口断面の内周長が連続的に長くなる構造を有することが好ましい。
また、特に限定されるものではないが、図１及び図２に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２における開口断面の面積が配置端５１における開口断面の面積よりも大きい構造を有することが好ましい。さらに、詳しくは後述するが、排気管構造体が開放端や配置端を複数有する場合には、開放端における開口断面の合計面積や、配置端における開口断面の合計面積を適用すればよい。
さらに、特に限定されるものではないが、図３に示すように、排気管構造体における排気管５０は、開放端５２における開口断面が真円形状である構造を有していてもよい。
また、図４は、本実施形態の燃料電池システムの他の一例の概略を示す断面図である。具体的には、図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線と同様の位置における線に沿った断面図である。特に限定されるものではないが、図４に示すように、排気管構造体における排気管５０は、開放端５２における開口断面において直交する２つの内径の一方の長さ（ａ）が他方の長さ（ｂ）よりも長い構造を有することが好ましい。このような構造としては、典型的には楕円形状を挙げることができる。
さらに、図５は、本実施形態の燃料電池システムのさらに他の一例の概略を示す断面図である。具体的には、図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線と同様の位置における線に沿った断面図である。特に限定されるものではないが、図５に示すように、排気管構造体における排気管５０は、開放端５２における開口断面において中心を通り両端が内周にある直交する２つの線分の一方の長さ（ｃ）が他方の長さ（ｄ）よりも長い構造を有することが好ましい。このような構造としては、典型的には、矩形形状を挙げることができるが、これに限定されるものではない。例えば、正六角形や正八角形を一方向に潰したような、扁平な六角形や八角形などを挙げることもできる。
また、特に限定されるものではないが、図２に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２における開口断面の法線方向が水平方向に向けて配置されている構造を有していてもよい。
さらに、図６は、本実施形態の燃料電池システムのさらに他の一例の概略を示す側面図である。特に限定されるものではないが、図６に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２における開口断面の法線方向が下方ないし斜め下方（図６中においては法線方向が斜め下方である。）に向けて配置されている構造を有していることが好ましい。
ここで、本発明において、「開放端における開口断面の法線方向」とは、開放端における排ガスの流れ方向に沿った方向を意味する。
上述したように、排気管構造体を排ガスが大気へ拡散することを促進する構造を有するものとしたため、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。また、燃料電池システムにおいて、構造を変更させる必要が殆どないという副次的な効果がある。
また、排気管構造体を開放端における開口断面の内周長が配置端における開口断面の内周長よりも長い構造を有するものとしたため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度までより低減し易くなる。
さらに、排気管構造体を配置端側から開放端に移行するにしたがって排気管における開口断面の内周長が連続的に長くなる構造を有するものとしたため、排ガスの流れが周方向に拡大して排ガス大気と接触する面積がさらに増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度までより低減し易くなる。
また、排気管構造体を開放端における開口断面の面積が配置端における開口断面の面積よりも大きい構造を有するものとしたため、排ガスの流速が低下し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度までより低減し易くなる。
さらに、排気管構造体を開放端における開口断面において直交する２つの内径又は中心を通り両端が内周にある直交する２つの線分の一方の長さが他方の長さよりも長い構造を有するものとしたため、排ガスの流れの広がり方向を一定の方向に制御することができる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができるだけでなく、燃料電池システム自体の保護や路面など周囲の環境の保護を実現し得る。
また、排気管構造体を開放端における開口断面の法線方向が下方ないし斜め下方に向けて配置されている構造を有するものとしたため、大気（システム外）からの異物（例えば雨水など）の混入を防ぎ易くなる。その結果、異物がシステム内に混入することでの燃料電池触媒や燃料電池システムの補機類（例えば排気触媒など）の性能低下を抑制できる。さらに、燃料電池の排ガスに含まれる水（燃料電池の発電により生成する水）が排気管内に溜まること防ぎ易くなる。その結果、零下起動時に水が排気管内で凍結することで排ガスの圧損が増加することによるシステムの性能低下を抑制できる。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池システム用の排気管構造体及び燃料電池システムについて説明する。なお、本実施形態においては、上述の実施形態と同一の構成部位については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図７は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池システムの一例の概略を示す平面図である。また、図８は、図７に示した燃料電池システムの概略を示す側面図である。
図７及び図８に示すように、本例の燃料電池システム２は、燃料電池システム２に用いられる排気管構造体４０を備えるものである。
ここで、燃料電池システム２は、燃料電池部１０と、筐体２０と、排ガス排出部３０とを備えるものである。そして、燃料電池部１０は、燃料と酸化剤ガスとの供給を受けて発電するものである。また、筐体２０は、燃料電池部１０を収容するものである。さらに、排ガス排出部３０は、複数の排ガス排出部３０Ａ，３０Ｂを有するものである。また、排ガス排出部３０は、燃料電池部１０の排ガス出口１１Ａ，１１Ｂと一方の端部３１Ａ，３１Ｂで接続され、筐体２０の排ガス出口２１Ａ，２１Ｂと他方の端部３２Ａ，３２Ｂで接続され、燃料電池部１０の排ガスを筐体２０外に排出するものである。
そして、排気管構造体４０は、筐体２０の排ガス出口２１Ａに配置される配置端５１Ａと、大気に開放される開放端５２Ａとを有する排気管５０Ａ及び筐体２０の排ガス出口２１Ｂに配置される配置端５１Ｂと、大気に開放される開放端５２Ｂとを有する排気管５０Ｂを備え、排ガスが大気へ拡散することを促進する構造を有するものである。なお、図７中において、排気管５０Ａ，５０Ｂにおける排ガスの流れ方向をそれぞれ矢印Ｚ，Ｙで示す。
また、特に限定されるものではないが、図７及び図８に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２Ａ，５２Ｂにおける開口断面の内周長の合計が配置端５１Ａ，５１Ｂにおける開口断面の内周長の合計よりも長い構造を有することが好ましい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、開放端５２Ａ，５２Ｂにおける開口断面の内周長の合計が配置端５１Ａ，５１Ｂにおける開口断面の内周長の合計よりも長い構造であってもよい。
さらに、特に限定されるものではないが、図７及び図８に示すように、排気管構造体４０は、配置端５１Ａ，５１Ｂ側から開放端５２Ａ，５２Ｂに移行するにしたがって排気管５０Ａ，５０Ｂにおける開口断面の内周長が連続的に長くなる構造を有することが好ましい。
また、特に限定されるものではないが、図７及び図８に示すように、排気管構造体４０は、排ガスの流れが分流された状態で開放端５２Ａ，５２Ｂから排出される構造を有することが好ましい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、排ガスの流れが分流された状態で開放端５２Ａ，５２Ｂから排出される構造であってもよい。
さらに、特に限定されるものではないが、図７及び図８に示すように、排気管構造体４０は、複数の開放端５２Ａ，５２Ｂを有することが好ましい。なお、図示しないが、開放端の数は３個以上であってもよい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、複数の開放端５２Ａ，５２Ｂを有する構造であってもよい。
また、特に限定されるものではないが、図７に示すように、排気管構造体４０は、複数の排気管５０Ａ，５０Ｂを有することが好ましい。なお、図示しないが、排気管の数は３個以上であってもよい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、複数の排気管５０Ａ，５０Ｂを有する構造であってもよい。
さらに、特に限定されるものではないが、図７及び図８に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２Ａ，５２Ｂにおける開口断面の合計面積が配置端５１Ａ，５１Ｂにおける開口断面の合計面積よりも大きい構造を有することが好ましい。
なお、排気管構造体における排気管５０は、開放端５２における開口断面が真円形状である構造であってもよいが、特に限定されるものではない（図３参照。）。例えば、開放端５２における開口断面において直交する２つの内径の一方の長さ（ａ）が他方の長さ（ｂ）よりも長い構造を有するものであってよい（図４参照。）。具体的には、楕円形状を挙げることができる。また、例えば、開放端５２における開口断面において中心を通り両端が内周にある直交する２つの線分の一方の長さ（ｃ）が他方の長さ（ｄ）よりも長い構造を有するものであってもよい（図５参照。）。具体的には、矩形形状を挙げることができる。
また、特に限定されるものではないが、図８に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２Ｂ（及び５２Ａ）における開口断面の法線方向が水平方向に向けて配置されている構造を有していてもよい。
さらに、図９は、本実施形態の燃料電池システムの他の一例の概略を示す側面図である。特に限定されるものではないが、図９に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２Ｂ（及び５２Ａ）における開口断面の法線方向が下方ないし斜め下方（図９中においては法線方向が斜め下方である。）に向けて配置されている構造を有していることが好ましい。
また、図１０は、本実施形態の燃料電池システムのさらに他の一例の概略を示す平面図である。特に限定されるものではないが、図１０に示すように、排気管構造体４０は、複数の開放端５２Ａ，５２Ｂを有し、さらに、複数の排気管５０Ａ，５０Ｂを有する。そして、排気管構造体４０は、複数の開放端５２Ａ，５２Ｂにおける開口断面の法線方向が異なる方向に向けて配置されている構造を有することが好ましい。
なお、図１０に示す燃料電池システムのＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図は、図３と同様でもよく、図４や図５と同様であってもよい。また、図１０に示す燃料電池システムの側面図は、図９と同様でもよく、図８と同様であってもよい。
また、図１１は、本実施形態の燃料電池システムのさらに他の一例の概略を示す平面図である。特に限定されるものではないが、図１１に示すように、排ガス排出部３０は、分岐した排ガス排出部を有するものである。また、排ガス排出部３０は、燃料電池部１０の排ガス出口１１Ａと一方の端部３１Ａで接続され、筐体２０の排ガス出口２１Ａ，２１Ｂと他方の端部３２Ａ，３２Ｂで接続され、燃料電池部１０の排ガスを筐体２０外に排出するものである。さらに、排気管構造体４０は、複数の開放端５２Ａ，５２Ｂを有し、さらに、複数の排気管５０Ａ，５０Ｂを有する。そして、排気管構造体４０は、複数の開放端５２Ａ，５２Ｂにおける開口断面の法線方向が異なる方向に向けて配置されている構造を有することが好ましい。
なお、図１１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図は、図３と同様でもよく、図４や図５と同様であってもよい。また、図１１に示す燃料電池システムの側面図は、図９と同様でもよく、図８と同様であってもよい。
上述したように、排気管構造体を排ガスが大気へ拡散することを促進する構造を有するものとしたため、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。また、燃料電池システムにおいて、構造を変更させる必要が殆どないという副次的な効果がある。
また、排気管構造体を開放端における開口断面の内周長の合計が配置端における開口断面の内周長の合計よりも長い構造を有するものとしたため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度までより低減し易くなる。
さらに、排気管構造体を配置端側から開放端に移行するにしたがって排気管における開口断面の内周長の合計が連続的に長くなる構造を有するものとしたため、排ガスの流れが周方向に拡大して排ガス大気と接触する面積がさらに増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度までより低減し易くなる。
また、排気管構造体を排ガスの流れが分流された状態で開放端から排出される構造を有するものとしたため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。
さらに、排気管構造体を複数の開放端を有するものとしたため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。
また、排気管構造体を複数の排気管を有するものとしたため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。
さらに、排気管構造体を開放端を複数有し、複数の開放端における開口断面の法線方向が異なる方向に向けて配置されている構造を有するものとしたため、複数の開放端から排出される排ガスが互いに十分な距離を隔てて排出されることになり、排ガスが互いに隣接することでの大気との接触不足による大気への拡散効果の低下を抑制でき、排ガスが互いに隣接することなく大気へ効果的により拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度までより低減することができる。
なお、排気管構造体が開放端を複数有し、さらに排気管を複数有する場合に、排ガス排出部を複数有する必要はなく、例えば分岐した排ガス排出部を適用することも可能であり、燃料電池部の排ガス出口の形式に合わせて適宜選択することができる。
また、排気管構造体を開放端における開口断面の合計面積が配置端における開口断面の合計面積よりも大きい構造を有するものとしたため、排ガスの流速が低下し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度までより低減し易くなる。
さらに、上述した実施形態と同様に、排気管構造体を開放端における開口断面において直交する２つの内径又は中心を通り両端が内周にある直交する２つの線分の一方の長さが他方の長さよりも長い構造を有するものとすることにより、排ガスの流れの広がり方向を一定の方向に制御することができる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができるだけでなく、燃料電池システム自体の保護や路面など周囲の環境の保護を実現し得る。
また、排気管構造体を開放端における開口断面の法線方向が下方ないし斜め下方に向けて配置されている構造を有するものとしたため、大気（システム外）からの異物（例えば雨水など）の混入を防ぎ易くなる。その結果、異物がシステム内に混入することでの燃料電池触媒や燃料電池システムの補機類（例えば排気触媒など）の性能低下を抑制できる。さらに、燃料電池の排ガスに含まれる水（燃料電池の発電により生成する水）が排気管内に溜まること防ぎ易くなる。その結果、零下起動時に水が排気管内で凍結することで排ガスの圧損が増加することによるシステムの性能低下を抑制できる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池システム用の排気管構造体及び燃料電池システムについて説明する。なお、本実施形態においては、上述の実施形態と同一の構成部位については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図１２は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池システムの一例の概略を示す平面図である。また、図１３は、図１２に示した燃料電池システムの概略を示す側面図である。
図１２及び図１３に示すように、本例の燃料電池システム３は、燃料電池システム３に用いられる排気管構造体４０を備えるものである。
ここで、燃料電池システム３は、燃料電池部１０と、筐体２０と、排ガス排出部３０とを備えるものである。そして、燃料電池部１０は、燃料と酸化剤ガスとの供給を受けて発電するものである。また、筐体２０は、燃料電池部１０を収容するものである。さらに、排ガス排出部３０は、燃料電池部１０の排ガス出口１１と一方の端部３１で接続され、筐体２０の排ガス出口２１と他方の端部３２で接続され、燃料電池部１０の排ガスを筐体２０外に排出するものである。
そして、排気管構造体４０は、筐体２０の排ガス出口２１に配置される配置端５１と、大気に開放される開放端５２Ａ，５２Ｂとを有する排気管５０Ｂを備え、排ガスが大気へ拡散することを促進する構造を有するものである。さらに、排気管構造体４０は、分岐した構造を有する。なお、図１２中において、排気管５０における排ガスの流れ方向を矢印Ｚ，Ｙで示す。
また、特に限定されるものではないが、図１２及び図１３に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２Ａ，５２Ｂにおける開口断面の内周長の合計が配置端５１における開口断面の内周長よりも長い構造を有することが好ましい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、開放端５２Ａ，５２Ｂにおける開口断面の内周長の合計が配置端５１における開口断面の内周長よりも長い構造であってもよい。
さらに、特に限定されるものではないが、図１２及び図１３に示すように、排気管構造体４０は、配置端５１側から開放端５２Ａ，５２Ｂに移行するにしたがって排気管５０における開口断面の内周長が連続的に長くなる構造を有することが好ましい。
また、特に限定されるものではないが、図１２及び図１３に示すように、排気管構造体４０は、排ガスの流れが分流された状態で開放端５２Ａ，５２Ｂから排出される構造を有することが好ましい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、排ガスの流れが分流された状態で開放端５２Ａ，５２Ｂから排出される構造であってもよい。
さらに、特に限定されるものではないが、図１２及び図１３に示すように、排気管構造体４０は、複数の開放端５２Ａ，５２Ｂを有することが好ましい。なお、図示しないが、開放端の数は３個以上であってもよい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、複数の開放端５２Ａ，５２Ｂを有する構造であってもよい。
また、特に限定されるものではないが、図１２に示すように、排気管構造体４０は、分岐した構造を有することが好ましい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、排気管５０が分岐した構造であってもよい。
さらに、特に限定されるものではないが、図１２及び図１３に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２Ａ，５２Ｂにおける開口断面の合計面積が配置端５１における開口断面の面積よりも大きい構造を有することが好ましい。
なお、排気管構造体における排気管５０は、開放端５２における開口断面が真円形状である構造であってもよいが、特に限定されるものではない（図３参照。）。例えば、開放端５２における開口断面において直交する２つの内径の一方の長さ（ａ）が他方の長さ（ｂ）よりも長い構造を有するものであってよい（図４参照。）。具体的には、楕円形状を挙げることができる。また、例えば、開放端５２における開口断面において中心を通り両端が内周にある直交する２つの線分の一方の長さ（ｃ）が他方の長さ（ｄ）よりも長い構造を有するものであってもよい（図５参照。）。具体的には、矩形形状を挙げることができる。
また、特に限定されるものではないが、図１３に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２Ｂ（及び５２Ａ）における開口断面の法線方向が水平方向に向けて配置されている構造を有していてもよい。
さらに、図１４は、本実施形態の燃料電池システムの他の一例の概略を示す側面図である。特に限定されるものではないが、図１４に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２Ｂ（及び５２Ａ）における開口断面の法線方向が下方ないし斜め下方（図１４中においては法線方向が斜め下方である。）に向けて配置されている構造を有していることが好ましい。
また、図１５は、本実施形態の燃料電池システムのさらに他の一例の概略を示す平面図である。特に限定されるものではないが、図１５に示すように、排気管構造体４０は、分岐した構造を有する。また、排気管構造体４０は、複数の開放端５２Ａ，５２Ｂを有し、複数の開放端５２Ａ，５２Ｂにおける開口断面の法線方向が異なる方向に向けて配置されている構造を有することが好ましい。
なお、図１５に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図は、図３と同様でもよく、図４や図５と同様であってもよい。また、図１５に示す燃料電池システムの側面図は、図１４と同様でもよく、図１３と同様であってもよい。
上述したように、排気管構造体を排ガスが大気へ拡散することを促進する構造を有するものとしたため、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。また、燃料電池システムにおいて、構造を変更させる必要が殆どないという副次的な効果がある。
また、排気管構造体を開放端における開口断面の内周長の合計が配置端における開口断面の内周長よりも長い構造を有するものとしたため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度までより低減し易くなる。
さらに、排気管構造体を配置端側から開放端に移行するにしたがって排気管における開口断面の内周長の合計が連続的に長くなる構造を有するものとしたため、排ガスの流れが周方向に拡大して排ガス大気と接触する面積がさらに増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度までより低減し易くなる。
また、排気管構造体を排ガスの流れが分流された状態で開放端から排出される構造を有するものとしたため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。
さらに、排気管構造体を複数の開放端を有するものとしたため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。
また、排気管構造体を分岐した構造を有するものとしたため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。
さらに、排気管構造体を開放端を複数有し、複数の開放端における開口断面の法線方向が異なる方向に向けて配置されている構造を有するものとしたため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へ効果的により拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度までより低減することができる。
また、排気管構造体を開放端における開口断面の合計面積が配置端における開口断面の面積よりも大きい構造を有するものとしたため、排ガスの流速が低下し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度までより低減し易くなる。
さらに、上述した実施形態と同様に、排気管構造体を開放端における開口断面において直交する２つの内径又は中心を通り両端が内周にある直交する２つの線分の一方の長さが他方の長さよりも長い構造を有するものとすることにより、排ガスの流れの広がり方向を一定の方向に制御することができる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができるだけでなく、燃料電池システム自体の保護や路面など周囲の環境の保護を実現し得る。
また、排気管構造体を開放端における開口断面の法線方向が下方ないし斜め下方に向けて配置されている構造を有するものとしたため、大気（システム外）からの異物（例えば雨水など）の混入を防ぎ易くなる。その結果、異物がシステム内に混入することでの燃料電池触媒や燃料電池システムの補機類（例えば排気触媒など）の性能低下を抑制できる。さらに、燃料電池の排ガスに含まれる水（燃料電池の発電により生成する水）が排気管内に溜まること防ぎ易くなる。その結果、零下起動時に水が排気管内で凍結することで排ガスの圧損が増加することによるシステムの性能低下を抑制できる。
なお、図示しないが、排気管構造体が複数の排気管を有する構造とすることも可能である。これにより、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る燃料電池システム用の排気管構造体及び燃料電池システムについて説明する。なお、本実施形態においては、上述の実施形態と同一の構成部位については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図１６は、本発明の第４の実施形態に係る燃料電池システムの一例の概略を示す平面図である。また、図１７は、図１６に示した燃料電池システムの概略を示す側面図である。さらに、図１８は、図１６に示した燃料電池システムのＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿った概略を示す断面図である。
図１６〜図１８に示すように、本例の燃料電池システム４は、燃料電池システム４に用いられる排気管構造体４０を備えるものである。
ここで、燃料電池システム４は、燃料電池部１０と、筐体２０と、排ガス排出部３０とを備えるものである。そして、燃料電池部１０は、燃料と酸化剤ガスとの供給を受けて発電するものである。また、筐体２０は、燃料電池部１０を収容するものである。さらに、排ガス排出部３０は、燃料電池部１０の排ガス出口１１と一方の端部３１で接続され、筐体２０の排ガス出口２１と他方の端部３２で接続され、燃料電池部１０の排ガスを筐体２０外に排出するものである。
そして、排気管構造体４０は、筐体２０の排ガス出口２１に配置される配置端５１と、大気に開放される開放端５２とを有する排気管５０Ｂを備え、排ガスが大気へ拡散することを促進する構造を有するものである。さらに、排気管構造体４０は、排気管５０の開放端５２部位に分流板５３を有する。なお、図１６中において、排気管５０における排ガスの流れ方向を矢印Ｚ，Ｙで示す。
また、特に限定されるものではないが、図１６及び図１７に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２における開口断面の内周長が配置端５１における開口断面の内周長よりも長い構造を有することが好ましい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、開放端５２における開口断面の内周長が配置端５１における開口断面の内周長よりも長い構造であってもよい。
さらに、特に限定されるものではないが、図１６及び図１７に示すように、排気管構造体４０は、配置端５１側から開放端５２に移行するにしたがって排気管５０における開口断面の内周長が連続的に長くなる構造を有することが好ましい。
また、特に限定されるものではないが、図１６に示すように、排気管構造体４０は、排ガスの流れが分流された状態で開放端５２から排出される構造を有することが好ましい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、排ガスの流れが分流された状態で開放端５２から排出される構造であってもよい。
さらに、特に限定されるものではないが、図１６及び図１８に示すように、排気管構造体４０は、排気管５０の開放端５２部位に分流板５３を有することが好ましい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、排気管５０の開放端５２部位に分流板５３を有する構造であってもよい。
さらに、特に限定されるものではないが、図１６及び図１７に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２における開口断面の面積が配置端５１における開口断面の面積よりも大きい構造を有することが好ましい。
また、特に限定されるものではないが、図１７に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２における開口断面の法線方向が水平方向に向けて配置されている構造を有していてもよい。
なお、図１８に示すように、排気管構造体における排気管５０は、例えば、開放端５２における開口断面が楕円形状であることが好ましい。しかしながら、これに限定されるものではなく、真円形状や矩形形状であってもよい。
また、図１９は、本実施形態の燃料電池システムの他の一例の概略を示す側面図である。特に限定されるものではないが、図１９に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２における開口断面の法線方向が下方ないし斜め下方（図１９中においては法線方向が斜め下方である。）に向けて配置されている構造を有していることが好ましい。
上述したように、排気管構造体を排ガスが大気へ拡散することを促進する構造を有するものとしたため、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。また、燃料電池システムにおいて、構造を変更させる必要が殆どないという副次的な効果がある。
また、排気管構造体を開放端における開口断面の内周長が配置端における開口断面の内周長よりも長い構造を有するものとしたため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度までより低減し易くなる。
さらに、排気管構造体を配置端側から開放端に移行するにしたがって排気管における開口断面の内周長が連続的に長くなる構造を有するものとしたため、排ガスの流れが周方向に拡大して排ガス大気と接触する面積がさらに増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度までより低減し易くなる。
また、排気管構造体を排ガスの流れが分流された状態で開放端から排出される構造を有するものとしたため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。
さらに、排気管構造体を排気管の開放端部位に分流板を有するものとしたため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。また、排ガスが分流された状態を軽量かつ小型である分流板によって実現することができるため、軽量かつ小型である燃料電池システム用の排気構造体とすることができるという副次的な効果がある。
また、排気管構造体を開放端における開口断面の面積が配置端における開口断面の面積よりも大きい構造を有するものとしたため、排ガスの流速が低下し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度までより低減し易くなる。
さらに、上述した実施形態と同様に、排気管構造体を開放端における開口断面において直交する２つの内径又は中心を通り両端が内周にある直交する２つの線分の一方の長さが他方の長さよりも長い構造を有するものとすることにより、排ガスの流れの広がり方向を一定の方向に制御することができる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができるだけでなく、燃料電池システム自体の保護や路面など周囲の環境の保護を実現し得る。
また、排気管構造体を開放端における開口断面の法線方向が下方ないし斜め下方に向けて配置されている構造を有するものとしたため、大気（システム外）からの異物（例えば雨水など）の混入を防ぎ易くなる。その結果、異物がシステム内に混入することでの燃料電池触媒や燃料電池システムの補機類（例えば排気触媒など）の性能低下を抑制できる。さらに、燃料電池の排ガスに含まれる水（燃料電池の発電により生成する水）が排気管内に溜まること防ぎ易くなる。その結果、零下起動時に水が排気管内で凍結することで排ガスの圧損が増加することによるシステムの性能低下を抑制できる。
なお、図示しないが、排気管構造体が複数の開放端を有する構造とすることも可能である。これにより、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。
また、図示しないが、排気管構造体が複数の排気管を有する構造とすることも可能である。これにより、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。
さらに、図示しないが、排気管構造体が分岐した構造を有するものとすることも可能である。これにより、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態に係る燃料電池システム用の排気管構造体及び燃料電池システムについて説明する。なお、本実施形態においては、上述の実施形態と同一の構成部位については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図２０は、本発明の第５の実施形態に係る燃料電池システムの一例の概略を示す平面図である。また、図２１は、図２０に示した燃料電池システムの概略を示す側面図である。
図２０及び図２１に示すように、本例の燃料電池システム５は、燃料電池システム５に用いられる排気管構造体４０を備えるものである。
ここで、燃料電池システム５は、燃料電池部１０と、筐体２０と、排ガス排出部３０とを備えるものである。そして、燃料電池部１０は、燃料と酸化剤ガスとの供給を受けて発電するものである。また、筐体２０は、燃料電池部１０を収容するものである。さらに、排ガス排出部３０は、燃料電池部１０の排ガス出口１１と一方の端部３１で接続され、筐体２０の排ガス出口２１と他方の端部３２で接続され、燃料電池部１０の排ガスを筐体２０外に排出するものである。
そして、排気管構造体４０は、筐体２０の排ガス出口２１に配置される配置端５１と、大気に開放される開放端５２とを有する排気管を備え、排ガスが大気へ拡散することを促進する構造を有するものである。さらに、排気管構造体４０は、排気管５０の側面（図２０及び図２１中においては上方に位置する側面である。）に開放端５２である複数の穴を有するものである。
また、特に限定されるものではないが、図２０及び図２１に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２における開口断面の内周長の合計が配置端５１における開口断面の内周長よりも長い構造を有することが好ましい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、開放端５２における開口断面の内周長の合計が配置端５１における開口断面の内周長よりも長い構造であってもよい。
さらに、特に限定されるものではないが、図２０及び図２１に示すように、排気管構造体４０は、排ガスの流れが分流された状態で開放端５２から排出される構造を有することが好ましい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、排ガスの流れが分流された状態で開放端５２から排出される構造であってもよい。
また、特に限定されるものではないが、図２０及び図２１に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２における開口断面の合計面積が配置端５１における開口断面の面積よりも大きい構造を有することが好ましい。
なお、図２０に示すように、排気管構造体における排気管５０は、開放端５２における開口断面が真円形状である構造であってもよいが、特に限定されるものではない。例えば、楕円形状や矩形形状であってもよい。
また、図２２は、本発明の第５の実施形態に係る燃料電池システムの他の一例の概略を示す底面図である。また、図２３は、図２２に示した燃料電池システムの概略を示す側面図である。
図２２及び図２３に示すように、本例の燃料電池システム５は、燃料電池システム５に用いられる排気管構造体４０を備えている。
そして、排気管構造体４０は、筐体２０の排ガス出口２１に配置される配置端５１と、大気に開放される開放端５２とを有する排気管を備え、排ガスが大気へ拡散することを促進する構造を有するものである。さらに、排気管構造体４０は、排気管５０の側面（図２２及び図２３中においては下方に位置する側面である。）に開放端５２である複数の穴を有する。
また、特に限定されるものではないが、図２２及び図２３に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２における開口断面の内周長の合計が配置端５１における開口断面の内周長よりも長い構造を有することが好ましい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、開放端５２における開口断面の内周長の合計が配置端５１における開口断面の内周長よりも長い構造であってもよい。
さらに、特に限定されるものではないが、図２２及び図２３に示すように、排気管構造体４０は、排ガスの流れが分流された状態で開放端５２から排出される構造を有することが好ましい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、排ガスの流れが分流された状態で開放端５２から排出される構造であってもよい。
また、特に限定されるものではないが、図２２及び図２３に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２における開口断面の合計面積が配置端５１における開口断面の面積よりも大きい構造を有することが好ましい。
なお、図２２に示すように、排気管構造体における排気管５０は、開放端５２における開口断面が真円形状である構造であってもよいが、特に限定されるものではない。例えば、楕円形状や矩形形状であってもよい。
また、図２４は、本発明の第５の実施形態に係る燃料電池システムのさらに他の一例の概略を示す平面図である。また、図２５は、図２４に示した燃料電池システムの概略を示す側面図である。
図２４及び図２５に示すように、本例の燃料電池システム５は、燃料電池システム５に用いられる排気管構造体４０を備えている。
そして、排気管構造体４０は、筐体２０の排ガス出口２１に配置される配置端５１と、大気に開放される開放端５２とを有する排気管を備え、排ガスが大気へ拡散することを促進する構造を有するものである。また、排気管構造体４０は、排気管５０の側面（図２４及び図２５中においては上方及び下方に位置する側面である。）に開放端５２である複数の穴を有する。
また、特に限定されるものではないが、図２４及び図２５に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２における開口断面の内周長の合計が配置端５１における開口断面の内周長よりも長い構造を有することが好ましい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、開放端５２における開口断面の内周長の合計が配置端５１における開口断面の内周長よりも長い構造であってもよい。
さらに、特に限定されるものではないが、図２４及び図２５に示すように、排気管構造体４０は、排ガスの流れが分流された状態で開放端５２から排出される構造を有することが好ましい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、排ガスの流れが分流された状態で開放端５２から排出される構造であってもよい。
また、特に限定されるものではないが、図２４及び図２５に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２における開口断面の合計面積が配置端５１における開口断面の面積よりも大きい構造を有することが好ましい。
なお、図２４に示すように、排気管構造体における排気管５０は、開放端５２における開口断面が真円形状である構造であってもよいが、特に限定されるものではない。例えば、楕円形状や矩形形状であってもよい。
上述したように、排気管構造体を排ガスが大気へ拡散することを促進する構造を有するものとしたため、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。また、燃料電池システムにおいて、構造を変更させる必要が殆どないという副次的な効果がある。
また、排気管構造体を開放端における開口断面の内周長の合計が配置端における開口断面の内周長よりも長い構造を有するものとしたため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度までより低減し易くなる。
さらに、排気管構造体を排ガスの流れが分流された状態で開放端から排出される構造を有するものとしたため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。
また、排気管構造体を複数の開放端を有するものとしたため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。
さらに、排気管構造体を排気管の側面に開放端である複数の穴を有するものとしたため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。また、排ガスが分流された状態を軽量かつ小型である排気管の側面に設けた複数の穴によって実現することができるため、軽量かつ小型である燃料電池システム用の排気構造体とすることができるという副次的な効果がある。
また、排気管構造体を開放端を複数有し、複数の開放端における開口断面の法線方向が異なる方向に向けて配置されている構造を有するものとしたため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へ効果的により拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度までより低減することができる。
さらに、排気管構造体を開放端における開口断面の合計面積が配置端における開口断面の面積よりも大きい構造を有するものとしたため、排ガスの流速が低下し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度までより低減し易くなる。
また、上述した実施形態と同様に、排気管構造体を開放端における開口断面において直交する２つの内径又は中心を通り両端が内周にある直交する２つの線分の一方の長さが他方の長さよりも長い構造を有するものとすることにより、排ガスの流れの広がり方向を一定の方向に制御することができる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができるだけでなく、燃料電池システム自体の保護や路面など周囲の環境の保護を実現し得る。
さらに、排気管構造体を開放端における開口断面の法線方向が下方ないし斜め下方に向けて配置されている構造を有するものとしたため、大気（システム外）からの異物（例えば雨水など）の混入を防ぎ易くなる。その結果、異物がシステム内に混入することでの燃料電池触媒や燃料電池システムの補器類（例えば排気触媒など）の性能低下を抑制できる。さらに、燃料電池の排ガスに含まれる水（燃料電池の発電により生成する水）が排気管内に溜まること防ぎ易くなる。その結果、零下起動時に水が排気管内で凍結することで排ガスの圧損が増加することによるシステムの性能低下を抑制できる。
なお、図示しないが、排気管構造体が複数の排気管を有する構造とすることも可能である。これにより、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。
また、図示しないが、排気管構造体が分岐した構造を有するものとすることも可能である。これにより、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。
さらに、図示しないが、排気管構造体が排気管の開放端部位に分流板を有するものとすることも可能である。これにより、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。また、排ガスが分流された状態を軽量かつ小型である分流板によって実現することができるため、軽量かつ小型である燃料電池システム用の排気構造体とすることができるという副次的な効果がある。
（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態に係る燃料電池システム用の排気管構造体及び燃料電池システムについて説明する。なお、本実施形態においては、上述の実施形態と同一の構成部位については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図２６は、本発明の第６の実施形態に係る燃料電池システムの一例の概略を示す平面図である。また、図２７は、図２６に示した燃料電池システムの概略を示す側面図である。
図２６及び図２７に示すように、本例の燃料電池システム６は、燃料電池システム６に用いられる排気管構造体４０を備えるものである。
ここで、燃料電池システム６は、燃料電池部１０と、筐体２０と、排ガス排出部３０とを備えるものである。そして、燃料電池部１０は、燃料と酸化剤ガスとの供給を受けて発電するものである。また、筐体２０は、燃料電池部１０を収容するものである。さらに、排ガス排出部３０は、燃料電池部１０の排ガス出口１１と一方の端部３１で接続され、筐体２０の排ガス出口２１と他方の端部３２で接続され、燃料電池部１０の排ガスを筐体２０外に排出するものである。
そして、排気管構造体４０は、筐体２０の排ガス出口２１に配置される配置端５１と、大気に開放される開放端５２とを有する排気管を備え、排ガスが大気へ拡散することを促進する構造を有するものである。さらに、排気管構造体４０は、配置端５１を有する第１排気管部５４と、第１排気管部５４に接続され、開放端５２を有する第２排気管部５５とからなるＴ字状の形状を有する排気管５０を備えるものである。そして、第２排気管部５５は、その側面（図中においては上側に位置する側面である。）に開放端５２である複数の穴を有するものである。
また、特に限定されるものではないが、図２６及び図２７に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２における開口断面の内周長の合計が配置端５１における開口断面の内周長よりも長い構造を有することが好ましい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、開放端５２における開口断面の内周長の合計が配置端５１における開口断面の内周長よりも長い構造であってもよい。
さらに、特に限定されるものではないが、図２６及び図２７に示すように、排気管構造体４０は、排ガスの流れが分流された状態で開放端５２から排出される構造を有することが好ましい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、排ガスの流れが分流された状態で開放端５２から排出される構造であってもよい。
また、特に限定されるものではないが、図２６及び図２７に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２における開口断面の合計面積が配置端５１における開口断面の面積よりも大きい構造を有することが好ましい。
なお、図２６に示すように、排気管構造体における排気管５０は、開放端５２における開口断面が真円形状である構造であってもよいが、特に限定されるものではない。例えば、楕円形状や矩形形状であってもよい。
また、図２８は、本発明の第６の実施形態に係る燃料電池システムの他の一例の概略を示す底面図である。また、図２９は、図２８に示した燃料電池システムの概略を示す側面図である。
図２８及び図２９に示すように、本例の燃料電池システム６は、燃料電池システム６に用いられる排気管構造体４０を備えている。
そして、排気管構造体４０は、筐体２０の排ガス出口２１に配置される配置端５１と、大気に開放される開放端５２とを有する排気管を備え、排ガスが大気へ拡散することを促進する構造を有するものである。さらに、排気管構造体４０は、配置端５１を有する第１排気管部５４と、第１排気管部５４に接続され、開放端５２を有する第２排気管部５５とからなるＴ字状の形状を有する排気管５０を備える。また、第２排気管部５５は、その側面（図中においては上側に位置する側面である。）に開放端５２である複数の穴を有する。
また、特に限定されるものではないが、図２８及び図２９に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２における開口断面の内周長の合計が配置端５１における開口断面の内周長よりも長い構造を有することが好ましい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、開放端５２における開口断面の内周長の合計が配置端５１における開口断面の内周長よりも長い構造であってもよい。
さらに、特に限定されるものではないが、図２８及び図２９に示すように、排気管構造体４０は、排ガスの流れが分流された状態で開放端５２から排出される構造を有することが好ましい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、排ガスの流れが分流された状態で開放端５２から排出される構造であってもよい。
また、特に限定されるものではないが、図２８及び図２９に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２における開口断面の合計面積が配置端５１における開口断面の面積よりも大きい構造を有することが好ましい。
なお、図２８に示すように、排気管構造体における排気管５０は、開放端５２における開口断面が真円形状である構造であってもよいが、特に限定されるものではない。例えば、楕円形状や矩形形状であってもよい。
また、図３０は、本発明の第６の実施形態に係る燃料電池システムのさらに他の一例の概略を示す平面図である。また、図３１は、図３０に示した燃料電池システムの概略を示す側面図である。
図３０及び図３１に示すように、本例の燃料電池システム６は、燃料電池システム６に用いられる排気管構造体４０を備えている。
そして、排気管構造体４０は、筐体２０の排ガス出口２１に配置される配置端５１と、大気に開放される開放端５２とを有する排気管を備え、排ガスが大気へ拡散することを促進する構造を有するものである。さらに、排気管構造体４０は、配置端５１を有する第１排気管部５４と、第１排気管部５４に接続され、開放端５２を有する第２排気管部５５とからなるＴ字状の形状を有する排気管５０を備える。また、第２排気管部５５は、その側面（図中においては上側及び下型に位置する側面である。）に開放端５２である複数の穴を有する。
また、特に限定されるものではないが、図３０及び図３１に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２における開口断面の内周長の合計が配置端５１における開口断面の内周長よりも長い構造を有することが好ましい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、開放端５２における開口断面の内周長の合計が配置端５１における開口断面の内周長よりも長い構造であってもよい。
さらに、特に限定されるものではないが、図３０及び図３１に示すように、排気管構造体４０は、排ガスの流れが分流された状態で開放端５２から排出される構造を有することが好ましい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、排ガスの流れが分流された状態で開放端５２から排出される構造であってもよい。
また、特に限定されるものではないが、図３０及び図３１に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２における開口断面の合計面積が配置端５１における開口断面の面積よりも大きい構造を有することが好ましい。
なお、図３０に示すように、排気管構造体における排気管５０は、開放端５２における開口断面が真円形状である構造であってもよいが、特に限定されるものではない。例えば、楕円形状や矩形形状であってもよい。
上述したように、排気管構造体を排ガスが大気へ拡散することを促進する構造を有するものとしたため、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。また、燃料電池システムにおいて、構造を変更させる必要が殆どないという副次的な効果がある。
また、排気管構造体を開放端における開口断面の内周長の合計が配置端における開口断面の内周長よりも長い構造を有するものとしたため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度までより低減し易くなる。
さらに、排気管構造体を排ガスの流れが分流された状態で開放端から排出される構造を有するものとしたため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。
また、排気管構造体を複数の開放端を有するものとしたため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。
さらに、排気管構造体を配置端を有する第１排気管部と第１排気管部に接続され、開放端を有する第２排気管部とからなるＴ字状の形状を有する排気管を備え、第２排気管部がその側面に前記開放端である複数の穴を有するものとした。そのため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。また、排ガスが分流された状態を軽量かつ小型である排気管の側面に設けた複数の穴によって実現することができるため、軽量かつ小型である燃料電池システム用の排気構造体とすることができるという副次的な効果がある。
また、排気管構造体を開放端を複数有し、複数の開放端における開口断面の法線方向が異なる方向に向けて配置されている構造を有するものとしたため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へ効果的により拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度までより低減することができる。
さらに、排気管構造体を開放端における開口断面の合計面積が配置端における開口断面の面積よりも大きい構造を有するものとしたため、排ガスの流速が低下し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度までより低減し易くなる。
また、上述した実施形態と同様に、排気管構造体を開放端における開口断面において直交する２つの内径又は中心を通り両端が内周にある直交する２つの線分の一方の長さが他方の長さよりも長い構造を有するものとすることにより、排ガスの流れの広がり方向を一定の方向に制御することができる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができるだけでなく、燃料電池システム自体の保護や路面など周囲の環境の保護を実現し得る。
さらに、排気管構造体を開放端における開口断面の法線方向が下方ないし斜め下方に向けて配置されている構造を有するものとしたため、大気（システム外）からの異物（例えば雨水など）の混入を防ぎ易くなる。その結果、異物がシステム内に混入することでの燃料電池触媒や燃料電池システムの補機類（例えば排気触媒など）の性能低下を抑制できる。さらに、燃料電池の排ガスに含まれる水（燃料電池の発電により生成する水）が排気管内に溜まること防ぎ易くなる。その結果、零下起動時に水が排気管内で凍結することで排ガスの圧損が増加することによるシステムの性能低下を抑制できる。
なお、図示しないが、排気管構造体が複数の排気管を有する構造とすることも可能である。これにより、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。
また、図示しないが、排気管構造体が分岐した構造とすることも可能である。これにより、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。
さらに、図示しないが、排気管構造体が排気管の開放端部位に分流板を有するものとすることも可能である。これにより、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。また、排ガスが分流された状態を軽量かつ小型である分流板によって実現することができるため、軽量かつ小型である燃料電池システム用の排気構造体とすることができるという副次的な効果がある。
（第７の実施形態）
次に、本発明の第７の実施形態に係る燃料電池システム用の排気管構造体及び燃料電池システムについて説明する。なお、本実施形態においては、上述の実施形態と同一の構成部位については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図３２は、本発明の第７の実施形態に係る燃料電池システムの一例の概略を示す平面図である。また、図３３は、図３２に示した燃料電池システムの概略を示す側面図である。
図３２及び図３３に示すように、本例の燃料電池システム７は、タイヤｗを備えた車両Ｃに用いられる固体酸化物形の燃料電池システム７に用いられる排気管構造体４０を備えるものである。
ここで、固体酸化物形の燃料電池システム７は、図１０に示した燃料電池システムと同様の構成を有するものである。
そして、排気管構造体４０は、図１０に示した排気管構造体と同様の構成を有するものである。さらに、排気管構造体４０は、車両が平坦な路面Ｇに配置された場合に、開放端５２Ａ，５２Ｂにおける開口断面の法線方向が車両Ｃの上側からの投影面に含まれる領域Ａに向けて配置されている構造を有するものである。なお、投影面は、車両の全幅Ｗ及び車両の全長Ｌで規定される面である。
また、特に限定されるものではないが、図３２及び図３３に示すように、排気管構造体４０は、開放端５２Ａ，５２Ｂにおける開口断面の内周長の合計が配置端における開口断面の内周長の合計よりも長い構造を有することが好ましい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、開放端５２Ａ，５２Ｂにおける開口断面の内周長の合計が配置端における開口断面の内周長の合計よりも長い構造であってもよい。
さらに、特に限定されるものではないが、図３２及び図３３に示すように、排気管構造体４０は、配置端側から開放端５２Ａ，５２Ｂに移行するにしたがって排気管における開口断面の内周長が連続的に長くなる構造を有することが好ましい。
また、特に限定されるものではないが、図３２及び図３３に示すように、排気管構造体４０は、排ガスの流れが分流された状態で開放端５２Ａ，５２Ｂから排出される構造を有することが好ましい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、排ガスの流れが分流された状態で開放端５２Ａ，５２Ｂから排出される構造であってもよい。
さらに、特に限定されるものではないが、図３２及び図３３に示すように、排気管構造体４０は、複数の開放端５２Ａ，５２Ｂを有することが好ましい。なお、図示しないが、開放端の数は３個以上であってもよい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、複数の開放端５２Ａ，５２Ｂを有する構造であってもよい。
また、特に限定されるものではないが、図３２及び図３３に示すように、排気管構造体４０は、複数の排気管を有することが好ましい。なお、図示しないが、排気管の数は３個以上であってもよい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、複数の排気管を有する構造であってもよい。
さらに、特に限定されるものではないが、図３２及び図３３に示すように、排気管構造体４０が複数の開放端５２Ａ，５２Ｂにおける開口断面の法線方向が異なる方向に向けて配置されている構造を有することが好ましい。
なお、特に限定されるものではないが、排気管構造体４０が排ガスが大気へ拡散することを促進する構造が、複数の開放端における開口断面の法線方向が異なる方向に向けて配置されている構造であってもよい。
また、特に限定されるものではないが、図３２及び図３３に示すように、排気管構造体４０が開放端５２Ａ，５２Ｂにおける開口断面の合計面積が配置端における開口断面の合計面積よりも大きい構造を有することが好ましい。
なお、図示しないが、排気管構造体４０における排気管の開放端５２における開口断面は、楕円形状や矩形形状であることが好ましいが、真円形状であってもよい。
さらに、特に限定されるものではないが、図３２及び図３３に示すように、排気管構造体４０が開放端５２Ｂ（及び５２Ａ）における開口断面の法線方向が下方ないし斜め下方（図３３中においては法線方向が斜め下方である。）に向けて配置されている構造を有していることが好ましい。
また、図３４は、本発明の第７の実施形態に係る燃料電池システムの他の一例の一部の概略を示す斜視図である。特に限定されるものではないが、排気構造体４０を構成する排気管５０Ａ，５０Ｂの配置端の開口断面は真円形状ないし楕円形状であることが好ましく、開放端の開口断面は楕円形状であることが好ましい。また、特に限定されるものではないが、排気管５０Ａ，５０Ｂは、排ガスによって局所的に加熱されることが抑制されるように、滑らかな曲面で構成される湾曲した構造を有することが好ましい。
上述したように、排気管構造体を排ガスが大気へ拡散することを促進する構造を有するものとしたため、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。また、燃料電池システムにおいて、構造を変更させる必要が殆どないという副次的な効果がある。
また、排気管構造体を開放端における開口断面の内周長の合計が配置端における開口断面の内周長の合計よりも長い構造を有するものとしたため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度までより低減し易くなる。
さらに、排気管構造体を配置端側から開放端に移行するにしたがって排気管における開口断面の内周長の合計が連続的に長くなる構造を有するものとしたため、排ガスの流れが周方向に拡大して排ガス大気と接触する面積がさらに増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度までより低減し易くなる。
また、排気管構造体を排ガスの流れが分流された状態で開放端から排出される構造を有するものとしたため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。
さらに、排気管構造体を複数の開放端を有するものとしたため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。
また、排気管構造体を複数の排気管を有するものとしたため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。
さらに、排気管構造体を開放端を複数有し、複数の開放端における開口断面の法線方向が異なる方向に向けて配置されている構造を有するものとしたため、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へ効果的により拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度までより低減することができる。
なお、排気管構造体が開放端を複数有し、さらに排気管を複数有する場合に、排ガス排出部を複数有する必要はなく、例えば分岐した排ガス排出部を適用することも可能であり、燃料電池部の排ガス出口の形式に合わせて適宜選択することができる。
また、排気管構造体を開放端における開口断面の合計面積が配置端における開口断面の合計面積よりも大きい構造を有するものとしたため、排ガスの流速が低下し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度までより低減し易くなる。
さらに、上述した実施形態と同様に、排気管構造体を開放端における開口断面において直交する２つの内径又は中心を通り両端が内周にある直交する２つの線分の一方の長さが他方の長さよりも長い構造、特に、排気管構造体の排気管の開放端における開口断面が楕円形状であることが好ましい。これにより、排ガスの流れの広がり方向を一定の方向に制御することができる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができるだけでなく、燃料電池システム自体の保護や路面など周囲の環境の保護を実現し得る。
また、排気管構造体を開放端における開口断面の法線方向が下方ないし斜め下方に向けて配置されている構造を有するものとしたため、大気（システム外）からの異物（例えば雨水など）の混入を防ぎ易くなる。その結果、異物がシステム内に混入することでの燃料電池触媒や燃料電池システムの補器類（例えば排気触媒など）の性能低下を抑制できる。さらに、燃料電池の排ガスに含まれる水（燃料電池の発電により生成する水）が排気管内に溜まること防ぎ易くなる。その結果、零下起動時に水が排気管内で凍結することで排ガスの圧損が増加することによるシステムの性能低下を抑制できる。
さらに、燃料電池システムが車両に用いられる固体酸化物形燃料電池システムである場合には、限られた配置空間の中であっても、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、車両における重量の増加を抑制し、車両の運動性能への影響を抑制しながら、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。また、固体酸化物形燃料電池システムの場合には、車両が停車していても排ガスの温度が高い場合があるため、特に有効である。
また、排気管構造体を、車両が平坦な路面に配置された場合に、開放端における開口断面の法線方向が車両の上側からの投影面に含まれる領域に向けて配置されている構造を有するものとした。そのため、排ガスの流れの広がり方向を人への影響が少ない方向に制御することができる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができるだけでなく、燃料電池システム自体の保護や、人、路面など周囲の環境の保護を実現し得る。
なお、図示しないが、排気管構造体が分岐した構造を有するものとすることも可能である。これにより、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。
また、図示しないが、排気管構造体が排気管の開放端部位に分流板を有するものとすることも可能である。これにより、排ガスが大気と接触する面積が増大し、排ガスが大気へより拡散され易くなる。その結果、大気に開放される開放端から所定の距離隔てた位置における排ガスの温度を所望の温度まで低減することができる。また、排ガスが分流された状態を軽量かつ小型である分流板によって実現することができるため、軽量かつ小型である燃料電池システム用の排気構造体とすることができるという副次的な効果がある。
以上、本発明を若干の実施形態及び実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
例えば、上述した実施形態においては、車両に適用される燃料電池システムとして、上述した第２又は第７の実施形態に係る燃料電池システムを一例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、第１、第３〜第６の実施形態に係る燃料電池システムのいずれについても、同様に車両に適用することができる。
また、例えば、図示しないが、各実施形態の燃料電池システムにおける好適な構成を他の実施形態の燃料電池システムの好適な構成と適宜変更することができる。また、例えば、図示しないが、各実施形態の燃料電池システムにおいて、他の実施形態の燃料電池システムの好適な構成を適宜追加することができる。
１，２，３，４，５，６，７ 燃料電池システム
１０ 燃料電池部
１１，１１Ａ，１１Ｂ 排ガス出口
２０ 筐体
２１，２１Ａ，２１Ｂ 排ガス出口
３０，３０Ａ，３０Ｂ 排ガス排出部
３１，３１Ａ，３１Ｂ，３２，３２Ａ，３２Ｂ 端部
４０ 排気管構造体
５０，５０Ａ，５０Ｂ 排気管
５１，５１Ａ，５１Ｂ 配置端
５２，５２Ａ，５２Ｂ 開放端
５３ 分流板
５４ 第１排気管部
５５ 第２排気管部
Ａ 領域
Ｃ 車両
Ｇ 路面
ｗ タイヤ

Claims (16)

  1. 燃料と酸化剤ガスとの供給を受けて発電する燃料電池部と、前記燃料電池部を収容する筐体と、前記燃料電池部の排ガス出口と一方の端部で接続され、前記筐体の排ガス出口と他方の端部で接続され、前記燃料電池部の排ガスを前記筐体外に排出する排ガス排出部と、を備え、車両に用いられる固体酸化物形燃料電池システムに用いられ、
    前記筐体の排ガス出口に配置される配置端と、大気に開放される開放端と、を有する排気管を備える
    排気管構造体であって、
    前記排気管構造体は、前記開放端における開口断面の面積が前記配置端における開口断面の面積よりも大きい構造を有し、
    前記排気管構造体は、前記配置端位置に対して前記開放端位置において前記排ガスの流速を低減させることで前記開放端から排出された前記排ガスの温度を低下させるように前記排ガスが大気へ拡散することを促進する構造を有する
    ことを特徴とする燃料電池システム用の排気管構造体。
  2. 前記排気管構造体は、前記排気管を複数有し、
    前記排気管構造体は、前記開放端を複数有し、
    前記複数の開放端における開口断面の法線方向が異なる方向に向けて配置されている構造を有する
    ことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム用の排気管構造体。
  3. 前記排気管構造体は、前記開放端における開口断面の内周長が前記配置端における開口断面の内周長よりも長い構造を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池システム用の排気管構造体。
  4. 前記排気管構造体は、前記配置端側から前記開放端に移行するにしたがって前記排気管における開口断面の内周長が連続的に長くなる構造を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の燃料電池システム用の排気管構造体。
  5. 前記排気管構造体は、前記排ガスの流れが分流された状態で前記開放端から排出される構造を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の燃料電池システム用の排気管構造体。
  6. 前記排気管構造体は、前記開放端を複数有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の燃料電池システム用の排気管構造体。
  7. 前記排気管構造体は、前記排気管を複数有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つの項に記載の燃料電池システム用の排気管構造体。
  8. 前記排気管構造体は、分岐した構造を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つの項に記載の燃料電池システム用の排気管構造体。
  9. 前記排気管構造体は、前記排気管の前記開放端部位に分流板を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つの項に記載の燃料電池システム用の排気管構造体。
  10. 前記排気管構造体は、前記排気管の側面に前記開放端である複数の穴を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の燃料電池システムの排気管構造体。
  11. 前記排気管構造体は、前記配置端を有する第１排気管部と、前記第１排気管部に接続され、前記開放端を有する第２排気管部とからなるＴ字状の形状を有する排気管を備え、
    前記第２排気管部は、該第２排気管部の側面に前記開放端である複数の穴を有する
    ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の燃料電池システム用の排気管構造体。
  12. 前記排気管構造体は、前記開放端を複数有し、
    前記複数の開放端における開口断面の法線方向が異なる方向に向けて配置されている構造を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つの項に記載の燃料電池システム用の排気管構造体。
  13. 前記排気管構造体は、前記開放端における開口断面において直交する２つの内径又は中心を通り両端が内周にある直交する２つの線分の一方の長さが他方の長さよりも長い構造を有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つの項に記載の燃料電池システム用の排気管構造体。
  14. 前記排気管構造体は、前記開放端における開口断面の法線方向が下方ないし斜め下方に向けて配置されている構造を有することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つの項に記載の燃料電池システム用の排気管構造体。
  15. 前記排気管構造体は、前記車両が平坦な路面に配置された場合に、前記開放端を前記開放端における開口断面の法線方向に延長して前記路面に投影したとき、前記開放端の前記投影面が前記車両の上側からの投影面に含まれる構造を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム用の排気管構造体。
  16. 請求項１〜１５のいずれか１つの項に記載の燃料電池システム用の排気管構造体を備えたことを特徴とする燃料電池システム。
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