(57)【要約】【課題】希釈器と、周辺の管や電線との干渉を防止して、管や電線、希釈器の破損を防止する。【解決手段】燃料電池１０から排出される水素オフガスを希釈する希釈器２２において、  ケース７０の外面に、管又は電線を留める留め部材９０が形成されている。留め部材９０は、ケース７０の酸化オフガス流路８１側の外面に形成されている。留め部材９０は、ケース７０の外面に対し立設された板形状を有し、当該板形状の厚み方向に貫通孔９０ａが形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池から排出される燃料オフガスを希釈する希釈器であって、
ケースの外面に、管又は電線を留める留め部材が形成されていることを特徴とする、希釈器。
【請求項２】
前記ケースは、燃料オフガスに比べて相対的に希釈ガスが多くなる希釈ガス空間と、希釈ガスに比べて相対的に燃料オフガスが多くなる燃料オフガス空間を有し、
前記留め部材は、前記ケースの前記希釈ガス空間側の外面に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の希釈器。
【請求項３】
前記希釈ガス空間は、希釈ガス導入口から希釈ガス排出口に向かって希釈ガスが流れる希釈ガス流路であり、
前記燃料オフガス空間は、燃料オフガス導入口から導入された燃料オフガスが、前記希釈ガス流路から流入した希釈ガスの一部により希釈されて前記希釈ガス流路に流出する燃料オフガス希釈空間であることを特徴とする、請求項２に記載の希釈器。
【請求項４】
前記留め部材は、前記ケースの外面に対し立設された板形状を有し、当該板形状の厚み方向に貫通孔が形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の希釈器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の希釈器であって、燃料電池のケースに収納されている。
【請求項６】
燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応により発電を行う燃料電池を有する燃料電池システムであって、
請求項１〜５のいずれかに記載の希釈器を有することを特徴とする、燃料電池システム。
【請求項７】
前記希釈器は、前記燃料電池から排出された酸化オフガスにより燃料オフガスを希釈することを特徴とする、請求項６に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希釈器と、希釈器を有する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車等の車両に搭載される燃料電池システムには、燃料電池に反応ガス（燃料
ガスや酸化ガス）を給排するための配管系が必要になる。この配管系には、通常、外部への排出のために、燃料電池から排出された燃料オフガスを希釈する希釈器が設けられている（特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１８１６８号公報
【特許文献２】特開２００６−３５３０６２号公報
【特許文献３】特開２００５−０６９４５４号公報
【特許文献４】特開２００８−１４０６６０号公報
【特許文献５】特開２００８−１３０４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のような燃料電池システムの希釈器は、例えば車両内の狭いスペースに搭載されるため、例えば配管系のホースなどの管や配線系の電線を有する周辺装置や周辺部材との間に十分なクリアランスが採れない場合がある。このため、例えばシステム稼働時などに管や電線が動いて希釈器に干渉する恐れがあった。管や電線と希釈器との干渉は、各々の破損や、当該破損によるガス漏れや漏電等を招く恐れがある。なお、ハーネスなどを固定する技術は、特許文献２〜５に記載がある。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、周辺に配設される管や電線との干渉を防止できる希釈器及びその希釈器を有する燃料電池システムを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明は、燃料電池から排出される燃料オフガスを希釈する希釈器であって、ケースの外面に、管又は電線を留める留め部材が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、希釈器の外面の留め部材に管や電線を留めることができるので、周辺の管や電線が動いて希釈器と干渉することを防止できる。これにより、管や電線、希釈器の破損や、当該破損によるガス漏れや漏電等を防止できる。
【０００８】
前記ケースは、燃料オフガスに比べて相対的に希釈ガスが多くなる希釈ガス空間と、希釈ガスに比べて相対的に燃料オフガスが多くなる燃料オフガス空間を有し、前記留め部材は、前記ケースの前記希釈ガス空間側の外面に形成されていてもよい。
【０００９】
前記希釈ガス空間は、希釈ガス導入口から希釈ガス排出口に向かって希釈ガスが流れる希釈ガス流路であり、前記燃料オフガス空間は、燃料オフガス導入口から導入された燃料オフガスが、前記希釈ガス流路から流入した希釈ガスの一部により希釈されて前記希釈ガス流路に流出する燃料オフガス希釈空間であってもよい。
【００１０】
前記留め部材は、前記ケースの外面に対し立設された板形状を有し、当該板形状の厚み方向に貫通孔が形成されていてもよい。
【００１１】
上記希釈器は、燃料電池のケースに収納されていてもよい。
【００１２】
別の観点による本発明は、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応により発電を行う燃料電池を有する燃料電池システムであって、上記希釈器を有することを特徴とする。
【００１３】
前記希釈器は、前記燃料電池から排出された酸化オフガスにより燃料オフガスを希釈するものであってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、希釈器と周辺の管や電線との干渉を防止して、管や電線、希釈器の破損や、当該破損によるガス漏れや漏電等を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】燃料電池システムの構成の概略を示す説明図である。
【図２】車両におけるスタックケースの設置位置を示す車両の側面図と平面図である。
【図３】希釈器の構成の概略を示す説明図である。
【図４】希釈器の構成の概略を示す横断面の説明図である。
【図５】リブ付き留め部材の斜視図である。
【図６】複数の留め部材を有する希釈器の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係る希釈器が用いられる燃料電池システム１の構成の概略を示す説明図である。本実施の形態では、燃料電池システム１を燃料電池車両（移動体）の車載発電システムに適用した例について説明する。
【００１７】
燃料電池システム１は、図１に示すように、反応ガス（酸化ガス及び燃料ガス）の供給を受けて電力を発生する燃料電池１０と、燃料電池１０に空気などの酸化ガスを供給する酸化ガス配管系１１と、燃料電池１０に燃料ガスとしての水素ガスを供給する水素ガス配管系１２と、システム全体を統合制御する制御装置１３等を備えている。
【００１８】
燃料電池１０は、反応ガスの供給を受けて発電する単電池を所要数積層して構成したスタック構造を有している。燃料電池１０には、発電中の電流を検出する電流センサ１０ａが取り付けられている。
【００１９】
酸化ガス配管系１１は、加湿器２０と、加湿器２０により加湿された酸化ガスを燃料電池１０に供給する供給流路２１と、燃料電池１０から排出された酸化オフガスを希釈器２２に送る排出流路２３ａと、酸化オフガスを加湿器２０に送る排出流路２３ｂを備えている。供給流路２１には、大気中の酸化ガスを取り込んで加湿器２０に圧送するコンプレッサ２４が設けられている。排出流路２３ａには、例えば希釈器２２に送る酸化オフガスの圧力を計測する圧力センサ２５や、酸化オフガスの供給圧力を調整する調圧バルブ２６等が設けられている。
【００２０】
水素ガス配管系１２は、高圧（例えば７０ＭＰａ）の水素ガスを貯留した燃料供給源としての水素タンク３０と、水素タンク３０の水素ガスを燃料電池１０に供給するための供給流路３１と、燃料電池１０から排出された水素オフガスを供給流路３１に戻すための循環流路３２を備えている。
【００２１】
なお、水素タンク３０に代えて、炭化水素系の燃料から水素リッチな改質ガスを生成する改質器と、この改質器で生成した改質ガスを高圧状態にして蓄圧する高圧ガスタンクと、を燃料供給源として採用することもできる。また、水素吸蔵合金を有するタンクを燃料供給源として採用してもよい。
【００２２】
供給流路３１には、水素タンク３０の元弁として機能し、水素タンク３０から燃料電池１０側への水素ガスの供給を遮断又は許容する遮断弁３３と、水素ガスの圧力を予め設定した二次圧に減圧するレギュレータ３４と、燃料電池１０側に供給する水素ガスの流量やガス圧を高精度に調整するインジェクタ３５が設けられている。
【００２３】
循環流路３２には、循環流路３２内の水素オフガスを加圧して供給流路３１側へ圧送する水素ポンプ３７が設けられている。水素ポンプ３７は、駆動源となるモータ３８や当該モータ３８の温度センサ３９などを有している。また、循環流路３２には、希釈器２２に通じる分岐路４０が接続されている。分岐路４０には、例えば開閉バルブ４１が接続されている。
【００２４】
希釈器２２には、希釈器２２により希釈された水素オフガスを車両外部に排出する排出流路４２が接続されている。当該排出流路４２には、例えばマフラー４３が接続されている。
【００２５】
制御装置１３は、内部にＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータとして構成される。ＣＰＵは、制御プログラムに従って所望の演算を実行して、インジェクタ３５の開閉制御など、種々の処理や制御を行う。ＲＯＭは、ＣＰＵで処理する制御プログラムや制御データを記憶する。ＲＡＭは、主として制御処理のための各種作業領域として使用される。
【００２６】
制御装置１３は、車両に設けられた加速操作装置（アクセルペダル等）の操作量を検出し、加速要求値（例えばトラクションモータ等の電力を消費する負荷装置からの要求発電量）等の制御情報を受けて、システム１内の各種機器の動作を制御する。なお、負荷装置は、トラクションモータのほかに、燃料電池１０を作動させるために必要なコンプレッサ２４、水素ポンプ３７、及び図示しない冷媒循環用のポンプ等の補機、並びに、車両の走行に関与する各種装置（車輪制御部、操舵装置、懸架装置等）で使用されるアクチュエータ、空調装置、照明及びオーディオ等を含む。
【００２７】
制御装置１３には、燃料電池１０の発電量を検出する電流センサ１０ａの検出情報が入力される。また、各配管系を流れる流体の圧力、温度、流量等を検出するセンサの検出情報や、外気温を検出するセンサの検出情報等が入力される。制御装置１３は、要求発電量及び各センサの検出情報に基づき、コンプレッサ２４、遮断弁３３、及びインジェクタ３５等を駆動制御して、燃料電池１０に要求発電量に応じた流量及び圧力の反応ガスを供給する。
【００２８】
燃料電池１０は、図２に示すスタックケース５０に収容されている。スタックケース５０内には、例えば燃料電池１０の他に、希釈器２２、水素ポンプ３７、圧力センサ２５、調圧バルブ２６、開閉バルブ４１、モータ３８、温度センサ３９などが収容されている。スタックケース５０内には、これらの装置や機器を接続する管や電線が配設されている。スタックケース５０は、例えば車両６０の前後方向の中央付近の左右方向の側面付近に配置されている。
【００２９】
希釈器２２は、例えば図３に示すように略直方体形状のケース７０を有している。ケース７０内には、図３及び図４に示すように長手方向の中央部に仕切板８０が配置され、当該仕切板８０によって、希釈ガス空間としての酸化オフガス流路８１と燃料オフガス空間としての水素オフガス希釈空間８２が形成されている。
【００３０】
酸化オフガス流路８１の一端側（図４の左側）のケース７０の上面には、希釈ガス導入口としての酸化オフガス導入口８３が形成されている。酸化オフガス導入口８３には、排出流路２３ａが接続されている。
【００３１】
また、酸化オフガス流路８１の他端側（図４の右側）のケース７０の側面には、希釈ガス排出口としての酸化オフガス排出口８４が形成されている。酸化オフガス排出口８４には、排出流路４２が接続されている。これにより、酸化オフガス導入口８３から酸化オフガス流路８１に導入された酸化オフガスは、主に酸化オフガス流路８１を通って酸化オフガス排出口８４から排出される。
【００３２】
水素オフガス希釈空間８２の他端側のケース７０の上面には、燃料オフガス導入口としての水素オフガス導入口８５が形成されている。仕切板８０の一端側と他端側の両側には、それぞれスリット８６、８７が形成されている。これにより、図４に示すように酸化オフガス導入口８３から酸化オフガス流路８１に導入された酸化オフガスの一部は、仕切板８０のスリット８６を通過し、水素オフガス希釈空間８２に入り込み、水素オフガス導入口８５から導入された水素オフガスが酸化オフガスによって希釈され、スリット８７から酸化オフガス流路８１に流出され、酸化オフガス排出口８４から排出される。
【００３３】
酸化オフガス流路８１側のケース７０の上面には、管又は電線を留める留め部材９０が形成されている。留め部材９０は、例えばケース７０の上面に対し立設された板形状を有し、当該板形状の厚み方向に貫通孔９０ａが形成されている。留め部材９０は、貫通孔９０ａに管や電線を通すことによってそれらを留めることができる。
【００３４】
留め部材９０には、例えばスタックケース５０内の周辺機器や周辺装置であるモータ３８や温度センサ３９、開閉バルブ４１、圧力センサ２５、調圧バルブ２６などに接続された電線や管、排出流路２３ａ及び排出流路４２などの管などからなる配管・配線群Ｃが留められている。
【００３５】
本実施の形態によれば、希釈器２２のケース７０の上面の留め部材９０に配管・配線群Ｃを留めることができるので、周辺の管や電線が動いて希釈器２２と干渉することを防止できる。これにより、管や電線、希釈器の破損や、その破損によるガス漏れや漏電等を防止できる。
【００３６】
また、配管・配線群Ｃを適正な位置に配置できるので、例えば配管・配線群Ｃにより接続される部品間の距離が短縮し、その分希釈器２２周辺のパッケージ、例えばスタックケース５０を小型化できる。また、配管・配線群Ｃを希釈器２２に密着できるので、当該配管・配線群Ｃが有する熱により、例えば希釈器２２内の凍結等を抑制できる。また、低温時の解氷を促進できる。
【００３７】
また、留め部材９０は、ケース７０の酸化オフガス流路８１側の上面に形成されているので、車両６０の衝突などにより仮に留め部材９０に外力が働いてケース７０が破損しても、ケース７０の水素オフガス希釈空間８２側が破損しないので、水素オフガスの流出を抑制できる。これにより、システム１の安全性をさらに向上できる。特に本実施の形態のように希釈器２２が車両６０の側面付近に配置されている場合に、この効果は大きい。
【００３８】
留め部材９０は、ケース７０の上面に対し立設された板形状を有し、当該板形状の厚み方向に貫通孔９０ａが形成されているので、例えば留め部材９０に大きな外力が働いたときに当該留め部材９０が破損しやすい。このため、留め部材の強度が高い場合のように留め部材によりケース７０が破損することが抑制され、この結果ケース７０内からの水素オフガスの流出を抑制できる。
【００３９】
また、希釈器２２は、燃料電池１０のスタックケース５０に収納されているので、希釈器２２がスタックケース５０の外部にある場合のように複雑な配管、配線等が必要なく、部品点数を減らすことができる。また、その一方で、希釈器２２の設置スペースが小さくなるが、本実施の形態のように希釈器２２のケース７０の上面に留め部材９０を形成することで、配管・配線群Ｃと希釈器２２との干渉を適正に防止できる。
【００４０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４１】
例えば以上の実施の形態では、留め部材９０が板状に形成されていたが、他の形状を有していてもよい。例えば図５に示すように板形状の留め部材９０にリブ９０ｂを一体に取り付け、ケース７０の上面との接着面積を増加させてもよい。かかる場合、ケース７０の振動を抑え、放射音を低減できる。
【００４２】
また、以上の実施の形態では、ケース７０の上面に留め部材９０が形成されていたが、ケース７０の他の外面に形成されていてもよい。また、留め部材９０が複数個所に形成されていてもよい。かかる場合、例えば図６に示すように複数の留め部材９０に例えば剛体に近い電線等の配管・配線群Ｃを留めることによって、当該配管・電線群Ｃによってケース７０自体を保護、固定し、ケース７０の強度を向上させることができる。
【００４３】
また、以上の実施の形態において、燃料オフガスが水素オフガスであったが、他のガスであってもよい。また、希釈ガスも酸化オフガスに限られず、外気などの他のガスであってもよい。また、以上の実施の形態では、燃料電池車両に搭載する燃料電池システム１について説明したが、燃料電池システムは、燃料電池車両以外の各種移動体（ロボット、船舶、航空機等）に搭載するものであってもよい。また、燃料電池システムは、建物（住宅、ビル等）用の発電設備として用いられる定置用発電システムに適用したものであってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１  燃料電池システム
１０  燃料電池
２２  希釈器
５０  スタックケース
７０  ケース
８１  酸化オフガス流路
９０  留め部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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