(57)【要約】【課題】簡単な構成で排出水素濃度を所定値以下に抑制できる燃料電池車両用排気構造を得る。【解決手段】燃料電池車両用排気構造１０では、管路の内径が絞られたスロート部２４に外部空間と連通する連通孔２８が形成されている。したがって、燃料電池システム１２のアノード側のアノード排気管１６に排出された水素は、カソード排気管１４で燃料電池システム１２から排出された空気と混合された後、ベンチュリ管１８のスロート部２４で連通孔２８を介して外部空間から導入された大気と混合される。この結果、排気中の水素濃度が所定値以下に低減される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池から残存水素が外部に排出される排気経路上に配設され、内部に形成された管路が縮径された絞り部を備えたベンチュリ管と、
前記絞り部において前記管路と外部空間とを連通する大気連通部と、
を有する燃料電池車両用排気構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池車両用排気構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
動力源として燃料電池を用いた燃料電池車両では、燃料電池から排出される排気中の残存水素の濃度を所定値以下まで低下させることが求められている。
【０００３】
このように、燃料電池から排出される排気中の残存水素の濃度を低減させるものとして、例えば、メンテナンス時等に車両の燃料電池システムに取り付けられる残存水素除去装置がある。この残存水素除去装置は、ベンチュリ管を備えており、エアガンからベンチュリ管へ圧縮空気を供給することにより、燃料電池システム内の残存水素がベンチュリ管に吸入されて、圧縮空気と共に外部に排出されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２１１０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記残存水素除去装置は、使用する度に車両に取り付ける必要があり、使用するのに手間がかかるという不都合がある。また、この残存水素除去装置を車両に搭載する場合には、圧縮空気供給源等を車両側に設ける必要がある。これらの点で改善の余地がある。
【０００６】
本発明は上記事実を考慮し、簡単な構成で排気中の水素濃度を所定値以下に抑制できる燃料電池車両用排気構造を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明に係る燃料電池車両用排気構造は、燃料電池から残存水素が外部に排出される排気経路上に配設され、内部に形成された管路が縮径された絞り部を備えたベンチュリ管と、前記絞り部において前記管路と外部空間とを連通する大気連通部と、を有する。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、燃料電池から排出された残存水素は、排気経路を介して外部に排出される。この際、排気経路上に配設されたベンチュリ管の絞り部で水素を含む排気の流速が上昇して圧力が低下するため、絞り部に設けられた大気連通部を介して外部空間から絞り部の管路に大気が吸入され、排気中の水素濃度が低減される。
【０００９】
すなわち、排気中の水素濃度を所定位置以下に低減させるために別途、圧縮空気供給源等を設けることなく、排気経路上にベンチュリ管を配設して大気連通部を介して大気を管路内に導入する簡単な構成で排気中の水素濃度を所定値以下に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明に係る燃料電池車両用排気構造では、簡単な構成で排気中の水素濃度を所定値以下に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料電池車両用排気構造を含む燃料電池システムを示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る燃料電池車両用排気構造のベンチュリ管を示す一部断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜実施形態＞
以下、本発明の一実施形態に係る燃料電池車両用排気構造１０について図１、図２を参照して説明する。なお、図１は、ベンチュリ管等も含めて模式的に示した図である。
【００１３】
（構成）
図１に示されるように、本実施形態に係る燃料電池車両用排気構造１０は、アノードとカソードにそれぞれ水素と空気が供給されることにより発電する車両搭載用の燃料電池システム１２の排気構造である。
【００１４】
燃料電池車両用排気構造１０は、燃料電池システム１２のカソード側の下流側に設けられたカソード排気管１４と、燃料電池システム１２のアノード側の下流側に設けられ、カソード排気管１４に接続されたアノード排気管１６と、カソード排気管１４の下流側に設けられたベンチュリ管１８と、ベンチュリ管１８の下流側に設けられた外部連通管２０とを備えている。
【００１５】
カソード排気管１４は、燃料電池システム１２のカソード側の使用済み空気が排出されるものである。また、アノード排気管１６は、燃料電池システム１２で使用されなかった残存水素をカソード排気管１４に排出するものである。
【００１６】
ベンチュリ管１８は、図１及び図２に示されるように、カソード排気管１４に連続し、カソード排気管１４の下流側端部から管路が縮径する縮径部２２と、縮径部２２の下流側端部に連続し、縮径部２２の最小径と同一径に管路が形成されたスロート部２４と、スロート部２４の下流側端部に連続し、管路の径が漸増するように形成された拡径部２６とを備えている。なお、スロート部２４が、本発明の絞り部に相当する。
【００１７】
縮径部２２は、図２に示されるように、カソード排気管１４の下流側端部から断面がＲ形状とされており、下流側に行くに従って管路の内径が縮径するように形成されている。
【００１８】
スロート部２４は、図２に示されるように、縮径部２２で管路の内径が最も小さい下流側端部と管路が同一径とされた円筒状部分（図２で管路上に線で区画してある部分（矢印で示す範囲））である。スロート部２４には、管路の内部と外部空間を連通する連通孔２８が周方向に所定間隔をおいて複数形成されている。スロート部２４において連通孔２８が形成されている部分が、本発明の大気連通部に相当する。
【００１９】
拡径部２６は、スロート部２４の下流側端部から管路の内径が漸増していくように形成されている。
【００２０】
このように形成された燃料電池車両用排気構造１０の作用について説明する。
【００２１】
燃料電池システム１２のアノードとカソードにそれぞれ水素と空気が供給されることにより、発電が行なわれる。燃料電池システム内で使用されなかった水素は、燃料電池システム１２のアノード側から残存水素としてアノード排気管１６に排出される。一方、燃料電池システム内で使用された空気も、燃料電池システム１２のカソード側からカソード排気管１４に排出される。
【００２２】
アノード排気管１６に排出された水素は、カソード排気管１４に排出され、カソード側から排出されてきた空気と混合される。これにより、排気中の水素濃度が低減される。
【００２３】
さらに、カソード排気管１４内で水素が混合された排気は、ベンチュリ管１８に供給される。ベンチュリ管１８は、縮径部２２で管路の内径が縮小されるため、スロート部２４で排気の流速が高くなり、スロート部２４における排気の圧力が大気圧よりも低下する。この結果、スロート部２４の連通孔２８を介して外部空間からスロート部２４の管路に大気が吸引される。したがって、ベンチュリ管１８のスロート部２４を通過した排気は、連通孔２８から導入された大気との混合によって排気中の水素濃度が一層低減され、所定値以下とされる。所定の水素濃度以下とされた排気は、外部連通管２０を介して外部に排出される。
【００２４】
このように、本実施形態に係る燃料電池車両用排気構造１０では、カソード排気管１４の下流側にベンチュリ管１８を設け、カソード排気管１４から排出される水素が混合された排気にスロート部２４の連通孔２８から大気を導入して混合させることにより、排気中の水素濃度を所定値以下に低減させて外部に排出している。すなわち、排気中の水素濃度を所定値以下とすることを、燃料電池システム１２のカソード側から排出された空気と、ベンチュリ管１８で外部から吸入される大気のみを用いて行なうことができる。
【００２５】
したがって、燃料電池システム１２から排出される排気中の水素濃度を所定値以下に低下させるために、圧縮空気供給源等の追加空気供給装置を新たに車両に搭載する必要がない。したがって、追加空気供給装置を駆動するために余分な電力を消費することが回避される。
【００２６】
また、ベンチュリ管１８によって外部空間から大気を導入して排気中の水素濃度を低減させているため、排気中の水素濃度を低減させるために燃料電池システム１２から排出する空気量を減少させることができる。この結果、燃料電池システム１２の消費電力を低減することができる。
【００２７】
すなわち、燃料電池システム１２の排気経路上に連通孔２８が形成されたベンチュリ管１８を配設する簡単な構成で、排気中の水素濃度を所定値以下にすることができる。
【００２８】
なお、本実施形態に係る燃料電池車両用排気構造１０では、燃料電池システム１２のアノード側からアノード排気管１６に排出される残存水素を一旦、カソード排気管１４でカソード側から排出される空気と混合させて水素濃度を低減させた後、ベンチュリ管１８で大気と混合させて水素濃度を一層低減させたが、以下のように構成しても良い。
【００２９】
すなわち、燃料電池システム１２のアノード側に接続されるアノード排気管１６の下流側に直接ベンチュリ管１８を接続し、ベンチュリ管１８のスロート部２４において連通孔２８から吸引される大気のみで排気中の水素濃度を低下させる構成としても良い。
【符号の説明】
【００３０】
１０  燃料電池車両用排気構造
１２  燃料電池システム（燃料電池）
１４  カソード排気管（排気経路）
１６  アノード排気管（排気経路）
１８  ベンチュリ管
２０  外部連通管（排気経路）
２４  スロート部（絞り部）
２８  連通孔（大気連通部）
【図１】
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【図２】
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