(57)【要約】【課題】水素ガス濃度センサへの結露水の付着を防止することが可能な、燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池から排出されたカソードオフガスおよびアノードオフガスを混合希釈する希釈器１４０と、希釈器１４０からの排出ガスが流通する排出ガス配管２１４と、排出ガス配管２１４に設置された、排出ガス中の水素ガスの濃度を検出する水素ガス濃度センサ２０４と、を備えた燃料電池システムにおいて、希釈器１４０と水素ガス濃度センサ２０４との間に、排出ガス配管２１４よりも流路断面積が大きいサイレンサ１５０を有することを特徴とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソードガスおよびアノードガスを供給して発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池から排出されたカソードオフガスおよびアノードオフガスを混合希釈する希釈装置と、
前記希釈装置から排出された排出ガスが流通する排出ガス配管と、
前記排出ガス配管に設置された、前記排出ガス中の特定ガスの濃度を検出する特定ガス濃度センサと、
を備えた燃料電池システムにおいて、
前記希釈装置と前記特定ガス濃度センサとの間に、前記排出ガス配管よりも流路断面積が大きい流路断面積増大部を有することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記流路断面積増大部は、前記排出ガスの排出音を低減させるサイレンサであ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。
【請求項３】
前記排出ガス配管に屈曲部が形成され、
前記特定ガス濃度センサは、前記屈曲部の上流側に設置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記特定ガス濃度センサは、前記排出ガス配管の上部に設置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項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、燃料電池車両等に搭載される燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池には、固体高分子電解質膜をアノード電極およびカソード電極で両側から挟んで膜電極構造体を形成し、この膜電極構造体の両側に一対のセパレータを配置して平板状の単位燃料電池（以下「単位セル」という。）を構成し、この単位セルを複数積層して燃料電池スタック（以下「燃料電池」という。）とするものが知られている。この燃料電池では、アノード電極とセパレータとの間に燃料ガスとして水素ガスを供給するとともに、カソード電極とセパレータとの間に酸化剤ガスとして空気を供給する。これにより、アノード電極で触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を透過してカソード電極まで移動し、カソード電極で空気中の酸素と電気化学反応を起こし、発電が行われる。この発電に伴って、燃料電池内部で水が生成される。
【０００３】
このような固体高分子膜型燃料電池等の燃料電池において、例えば特許文献１に開示された燃料電池の保護システムでは、燃料電池のカソード極側に配した残存酸化剤排出通路に水素ガス検知器（水素ガス濃度センサ）を設け、固体高分子電解質燃料電池の電解質である高分子イオン交換膜に含水量不足の部分が発生した際に、アノード極側からカソード極側に水素ガスが漏洩していることを検知している。そして、水素ガスの漏洩を検知した際には、燃料電池供給燃料を遮断している。
【０００４】
水素ガス濃度センサとして、例えば白金等の触媒からなる検出素子と温度補償素子とを備えたガス接触燃焼式の水素ガス濃度センサが知られている。検出素子の触媒が水素ガスとの接触により燃焼すると、検出素子の温度が上昇して電気抵抗値が増加する。これに対して温度補償素子は、水素ガスとの接触による発熱がなく電気抵抗値も増加しない。この検出素子と温度補償素子との電気抵抗値の差を利用することにより、水素濃度を検出することができるようになっている。
【特許文献１】特開平６−２２３８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した燃料電池の保護システムにおいては、燃料電池から排出される高湿度のオフガスによって、オフガスの流路内に配置された水素ガス濃度センサに結露水が付着する場合がある。この場合には、水素ガス濃度センサの劣化や故障等が発生するおそれがある。特に上述した固体高分子膜型燃料電池では、通常作動温度が水の蒸気化温度よりも低く、オフガスが高湿度になっているため、オフガス中の水分が結露しやすくなっている。
【０００６】
また、上述したガス接触燃焼式の水素ガス濃度センサをカソードオフガスの流路内に設けた場合には、検出素子に加湿水や反応生成水等が付着した状態で通電、停電が繰り返されることになり、センサ内部の素子通電部に腐食やショート等が発生するおそれがある。また水分の付着により出力が不安定になるおそれがある。
【０００７】
そこで本発明は、特定ガス濃度センサへの結露水の付着を抑制することが可能な、燃料電池システムの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、カソードガス（例えば、実施形態における空気）およびアノードガス（例えば、実施形態における水素ガス）を供給して発電を行う燃料電池（例えば、実施形態における燃料電池１）と、前記燃料電池から排出されたカソードオフガスおよびアノードオフガスを混合希釈する希釈装置（例えば、実施形態における希釈器１４０）と、前記希釈装置から排出された排出ガスが流通する排出ガス配管（例えば、実施形態における排出ガス配管２１４）と、前記排出ガス配管に設置された、前記排出ガス中の特定ガスの濃度を検出する特定ガス濃度センサ（例えば、実施形態における水素ガス濃度センサ）と、を備えた燃料電池システム（例えば、実施形態における燃料電池システム１００）において、前記希釈装置と前記特定ガス濃度センサとの間に、前記排出ガス配管よりも流路断面積が大きい流路断面積増大部を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、前記流路断面積増大部は、前記排出ガスの排出音を低減させるサイレンサ（例えば、実施形態におけるサイレンサ１５０）であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、前記排出ガス配管に屈曲部（例えば、実施形態における屈曲部２１５）が形成され、前記特定ガス濃度センサは、前記屈曲部の上流側に設置されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、前記特定ガス濃度センサは、前記排出ガス配管の上部に設置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明によれば、流路断面積増大部では、排出ガスとの接触面積が拡大されることで、温度低下が発生する。これにより、排出ガスに含まれる水分が流路断面積増大部の内壁面で結露する。その結果、流路断面積増大部から流出する排出ガスの湿度が低下し、流路断面積増大部の下流側での結露水の発生を抑制することができる。その流路断面積増大部の下流側に特定ガス濃度センサが設置されていので、特定ガス濃度センサへの結露水の付着を抑制することができる。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、流路断面積増大部として機能する装置を新たに設ける必要がないので、製造コストの増加を抑制することができる。また排出ガスの排出音を低減することが可能になり、商品性を向上させることができる。
【００１４】
請求項３に係る発明によれば、屈曲部に排出ガスが衝突して排出ガスの流速が変化するので、その上流側に特定ガス濃度センサを配置することにより、排出ガスと特定ガス濃度センサとの接触機会を増加させることができる。したがって、特定ガス濃度センサにより特定ガスを確実に検出することができる。また、排出口から排出ガス配管に異物が侵入した場合でも、その異物を屈曲部で食い止めて、異物が特定ガス濃度センサに到達するのを防止することが可能になる。したがって、特定ガス濃度センサを保護することができる。
【００１５】
請求項４に係る発明によれば、排出ガス配管で発生した結露水は排出ガス配管の下部を流れるので、特定ガス濃度センサへの水分の付着を防止することができる。また、比重の軽い特定ガスは排出ガス配管の上部を流れるので、特定ガス濃度センサにより特定ガスを確実に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態につき図面を参照して説明する。
図１は、燃料電池スタックの概略斜視図である。燃料電池スタック１は、単位燃料電池（以下「単位セル」という。）１０を多数積層して電気的に直列接続し、その両側にエンドプレート９０Ａ，９０Ｂを配置し、図示しないタイロッドで締結して構成されている。
【００１７】
図２は、単位セルの展開図である。単位セル１０は、膜電極構造体２０の両側にセパレータ３０Ａ，３０Ｂを配置したサンドイッチ構造をなす。詳述すると、膜電極構造体２０は、例えばフッ素系電解質材料等からなる固体高分子電解質膜（電解質膜）２１の両側にアノード電極２２とカソード電極２３を配置して構成され、膜電極構造体２０のアノード電極２２に面してアノード側セパレータ３０Ａが、カソード電極２３に面してカソード側セパレータ３０Ｂが配置されている。両セパレータ３０Ａ，３０Ｂは、例えばカーボン材料等で構成されている。
【００１８】
図２において、膜電極構造体２０および両セパレータ３０Ａ，３０Ｂの右上隅部には、使役前の燃料ガス（例えば水素ガス）が流通する燃料ガス供給口１１が設けられ、その対角位置である左下隅部には、使役後の燃料ガス（以下「アノードオフガス」という。）が流通するアノードオフガス排出口１２が設けられている。また、膜電極構造体２０および両セパレータ３０Ａ，３０Ｂの左上隅部には、使役前の酸化剤ガス（例えば空気）が流通する酸化剤ガス供給口１３が設けられ、その対角位置である右下隅部には、使役後の酸化剤ガス（以下、カソードオフガスという）が流通するカソードオフガス排出口１４が設けられている。さらに、膜電極構造体２０と両セパレータ３０Ａ，３０Ｂの上側中央部には、使役前の冷媒（冷媒）が流通する冷媒供給口１５が設けられ、その対称位置である下側中央部には、使役後の冷媒が流通する冷媒排出口１６が設けられている。
【００１９】
カソード側セパレータ３０Ｂにおいて、膜電極構造体２０と対向する面には、酸化剤ガスを膜電極構造体２０に沿って流通させるための凹部（５２）が平面視略矩形に形成されている。この凹部が、酸化剤ガス供給口１３およびカソードオフガス排出口１４に接続されて、酸化剤ガス流路５２が形成されている。この酸化剤ガス流路５２内には、酸化剤ガスが上から下へ流れるように案内する複数のガイド突条５３が平行に設けられている。なおカソード側セパレータ３０Ｂにおいて、膜電極構造体２０と反対側の面は、平坦面に形成されている。
【００２０】
また、カソード側セパレータ３０Ｂにおける膜電極構造体２０との対向面には、シール材７０Ｂが設けられている。このシール材７０Ｂは、シリコーン系ゴムやフッソ系ゴム、エチレン・プロピレン系ゴム、ブチル系ゴム等の一体成形品として構成されている。シール材７０Ｂは、酸化剤ガス供給口１３、酸化剤ガス流路５２およびカソードオフガス排出口１４の外側を一周して囲繞するとともに、燃料ガス供給口１１、アノードオフガス排出口１２、冷媒供給口１５および冷媒排出口１６をそれぞれ個別に囲繞している。
【００２１】
なお図示しないが、アノード側セパレータ３０Ａにおいて、膜電極構造体２０と対向する面には、燃料ガスを膜電極構造体２０に沿って流通させるための凹部が平面視略矩形に形成されている。この凹部が、燃料ガス供給口１１およびアノードオフガス排出口１２に接続されて、燃料ガス流路（５１）が形成されている。また、アノード側セパレータ３０Ａにおける膜電極構造体２０との対向面には、シール材（７０Ａ）が設けられている。
【００２２】
一方、アノード側セパレータ３０Ａにおいて、膜電極構造体２０と反対側の面には、冷媒を流通させるための凹部（３２）が平面視略矩形に形成されている。この凹部が、冷媒供給口１５および冷媒排出口１６に接続されて、冷媒流路３２が形成されている。この冷媒流路３２内には、冷媒が上から下へ流れるように案内する複数のガイド突条３３が平行に設けられている。また、アノード側セパレータ３０Ａにおける膜電極構造体２０と反対側の面には、シール材７０Ｃが設けられている。
【００２３】
図３は、図２のＡ−Ａ線における側面断面図である。図３に示すように、カソード側セパレータ３０Ｂは、シール材７０Ｂを介して膜電極構造体２０に密着され、アノード側セパレータ３０Ａは、シール材７０Ａを介して膜電極構造体２０に密着されている。これにより、カソード側セパレータ３０Ｂと膜電極構造体２０との間に酸化剤ガス流路５２が形成され、アノード側セパレータ３０Ａと膜電極構造体２０との間に燃料ガス流路５１が形成されている。
また、アノード側セパレータ３０Ａは、シール材７０Ｃを介して、隣接するカソード側セパレータ３０Ｂに密着されている。これにより、両セパレータ３０Ａ，３０Ｂの間に冷媒流路３２が形成されている。
【００２４】
そして、燃料ガス流路５１に燃料ガスとして水素ガス等を供給し、酸化剤ガス流路５２に酸化剤ガスとして酸素を含む空気等を供給すると、アノード電極２２で触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜２１を通過してカソード電極２３まで移動する。この水素イオンがカソード電極２３で酸素と電気化学反応を起こし、電気が発生する。発生した電気は、図１に示すエンドプレート９０Ａ，９０Ｂに集電されて外部に取り出される。なお、発電に伴って水が生成される。カソード電極２３側で生じた生成水の一部は固体高分子電解質膜２１を透過してアノード電極２２側に拡散するため、アノード電極２２側にも生成水が存在する。
【００２５】
一方、膜電極構造体２０および両セパレータ３０Ａ，３０Ｂに形成された燃料ガス供給口１１が相互に連結されて、膜電極構造体２０および両セパレータ３０Ａ，３０Ｂを積層方向に貫通する燃料ガス供給用連通孔９１が形成されている。この燃料ガス供給用連通孔９１は、各単位セル１０の燃料ガス流路５１に連結されている。
図１に示すように、燃料ガス供給用連通孔９１の一方端部は、エンドプレート９０Ａに形成された燃料ガス流入口９１Ａにより開口され、燃料ガス供給用連通孔９１の他方端部は、エンドプレート９０Ｂにより閉塞されている。
【００２６】
同様に、各単位セル１０に形成されたアノードオフガス排出口１２が相互に連結されてアノードオフガス排出用連通孔９２が形成され、その一方端部がエンドプレート９０Ａに形成されたアノードオフガス流出口９２Ａにより開口されている。また、酸化剤ガス供給口１３が相互に連結されて酸化剤ガス供給用連通孔９３が形成され、その一方端部が酸化剤ガス流入口９３Ａにより開口されている。また、カソードオフガス排出口１４が相互に連結されてカソードオフガス排出用連通孔９４が形成され、その一方端部がカソードオフガス流出口９４Ａにより開口されている。また、冷媒供給口１５が相互に連結されて冷媒供給用連通孔９５が形成され、その一方端部が冷媒流入口９５Ａにより開口されている。
また、冷媒排出口１６が相互に連結されて冷媒排出用連通孔９６が形成され、その一方端部が冷媒流出口９６Ａにより開口されている。
【００２７】
（燃料電池システム）
図４は、燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。上述した燃料電池スタック（以下「燃料電池」という。）１は、水素ガス等の燃料ガスと空気等の酸化剤ガスとの電気化学反応により発電を行うものである。そこで、燃料電池１の燃料ガス供給用連通孔（燃料ガス流路５１の入口側）には燃料ガス供給配管１１３が連結され、その上流端部には水素タンク１３０が接続されている。また、燃料電池１の酸化剤ガス供給用連通孔（酸化剤ガス流路５２の入口側）には酸化剤ガス供給配管１２１が連結され、その上流端部にはエアコンプレッサ１０２が接続されている。なお、燃料電池１のアノードオフガス排出用連通孔（燃料ガス流路５１の出口側）にはアノードオフガス排出配管１１２が連結され、カソードオフガス排出用連通孔（酸化剤ガス流路５２の出口側）にはカソードオフガス排出配管１２２が連結されている。
【００２８】
水素タンク１３０から燃料ガス供給配管１１３に供給された水素ガスは、レギュレータにより減圧された後、エゼクタを通り、アノード加湿器により加湿されて、燃料電池１の燃料ガス流路５１に供給される。アノードオフガスは、アノードオフガス排出配管１１２を通って前記エゼクタに吸引され、水素タンク１３０から供給される水素ガスと合流し、再び燃料電池１に供給されて循環するようになっている。アノードオフガス排出配管１１２は、電磁駆動式のパージ弁１０８を介して、希釈器１４０に接続されている。
【００２９】
一方、空気はエアコンプレッサ１０２によって加圧され、カソード加湿器１０３で加湿されて、燃料電池１の酸化剤ガス流路５２に供給される。この空気中の酸素が酸化剤として発電に供された後、燃料電池１からカソードオフガスとして排出される。カソードオフガス排出配管１２２は、電磁駆動式の背圧弁１０４を介して、希釈器１４０に接続されている。希釈器１４０は、アノードオフガスとカソードオフガスとを混合することにより、未反応の水素ガスを含むアノードオフガスをカソードオフガスで希釈する。
【００３０】
制御装置１１０は、燃料電池１に要求される出力に応じて、エアコンプレッサ１０２を駆動して所定量の空気を燃料電池１に供給するとともに、遮断弁１０５を制御して水素タンク１３０から所定量の水素ガスを燃料電池１に供給する。また背圧弁１０４を制御して、酸化剤ガス流路５２への空気の供給圧力を、燃料電池１の要求出力に応じた圧力に調整する。またパージ弁１０８を制御して、アノードオフガスの排出を調整する。
【００３１】
希釈器１４０の下流側には、排出ガス配管２１４が延設されている。排出ガス配管２１４には、排出ガスの排出音を低減するサイレンサ（消音器）１５０が設けられている。サイレンサ１５０の内部には複数の排気膨張室が形成され、これら各膨張室の容量を大きく確保することで消音効果を高めている。この排気膨張室の流路断面積は、排出ガス配管２１４の流路断面積より大きくなっている。すなわち、排気膨張室を含むサイレンサ１５０は、排出ガス配管２１４より流路断面積が大きい流路断面積増大部になっている。
【００３２】
（水素ガス濃度センサ）
サイレンサ１５０の下流側に延設された排出ガス配管２１４には、水素ガス濃度センサ２０４が設置されている。
図５は水素ガス濃度センサの説明図であり、図５（ａ）は平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ線における側面断面図である。
図５（ａ）に示す水素ガス濃度センサ２０４は、例えばガス接触燃焼式の水素ガス濃度センサとされ、直方形状のケース２２１を備えている。ケース２２１は、フランジ部２２２のカラー２２３内にボルト２２４を挿入して、排出ガス配管２１４に設けられた取付座２２５に締め付け固定されている。
【００３３】
図５（ｂ）に示すように、ケース２２１の下面には筒状部２２６が形成されている。筒状部２２６の外周面にはシール材２３５が取り付けられ、排出ガス配管２１４の貫通孔２１４ａの内周壁に密接して気密性を確保している。そして、筒状部２２６の内側がガス検出室２２７になっている。なお、筒状部２２６の先端にガス導入部２２９が形成され、そのガス導入部２２９が排出ガス配管２１４の上面に開口している。
【００３４】
ガス検出室２２７の底面２２７Ａにはベース２３４が配置され、そのベース２３４から複数のピン２３３が立設されている。
図５（ａ）に示すように、一対のピン２３３の先端には検出素子２３１が架設され、他の一対のピン２３３の先端には温度補償素子２３２が架設されている。これらのピン２３３は、検出素子２３１および温度補償素子２３２に対する通電部として機能する。検出素子２３１および温度補償素子２３２は、所定間隔を置いて平行に配置され、ベース２３４から同じ高さに配置されている。
【００３５】
検出素子２３１は、触媒を坦持したアルミナ等により、コイルの表面を被覆して形成されている。触媒は、被検出ガスである水素ガスに対して活性な貴金属（例えば白金）等からなる。コイルは、電気抵抗に対する温度係数が高い白金等を含む金属線からなる。これに対して温度補償素子２３２は、被検出ガスに対して不活性とされ、例えば検出素子２３１と同等のコイルの表面を、触媒を坦持しないアルミナ等で被覆して形成されている。
【００３６】
検出素子２３１の触媒は、水素ガスとの接触により燃焼する。これにより、検出素子２３１の温度が上昇して電気抵抗値が増加する。この検出素子２３１の電気抵抗値は、水素ガスの濃度に対応して増加することになる。これに対して温度補償素子２３２は、水素ガスとの接触による発熱がなく電気抵抗値も増加しない。これにより、検出素子２３１と温度補償素子２３２との間に電気抵抗値の差が生じる。この電気抵抗値の差を利用することにより、水素濃度を検出することができるようになっている。
そして、予め設定された閾値を超える濃度の水素ガスが、この水素ガス濃度センサ２０４によって検出された場合には、制御装置１１０により燃料ガスの供給を遮断するなどの措置が採られるようになっている。
【００３７】
図６は水素ガス濃度センサの配置図であり、図６（ａ）は平面図（車両上方から見た図）であり、図６（ｂ）は背面図（車両後方から見た図）である。図６に示すように、水素ガス濃度センサ２０４は、サイレンサ１５０の下流側の排出ガス配管２１４に設置されている。すなわち、希釈器１４０と水素ガス濃度センサ２０４との間にサイレンサ１５０が設けられている。サイレンサ１５０は、排出ガス配管２１４よりも流路断面積が大きい流路断面積増大部として機能する。
【００３８】
イグニッションスイッチがオフされた後の保管状態において、流路断面積増大部では、排出ガスとの接触面積が拡大されることで、温度低下が発生する。これにより、排出ガスに含まれる水分が流路断面積増大部の内壁面で結露する。その結果、流路断面積増大部から流出する排出ガスの湿度が低下し、流路断面積増大部の下流側での結露水の発生を抑制することができる。その流路断面積増大部の下流側に水素ガス濃度センサ２０４が設置されていので、水素ガス濃度センサ２０４への結露水の付着を抑制することができる。これに伴って、水素ガス濃度センサ２０４の検出素子２３１や、検出素子２３１への通電部であるピン２３３等への水分の付着を減少させることが可能になり、腐食やショート等の発生を防止することができる。
【００３９】
また本実施形態では、サイレンサ１５０を流路断面積増大部として利用している。これにより、水素ガス濃度センサでの結露防止を目的とし、流路断面積増大部として機能する装置を新たに設ける必要がないので、製造コストの増加を抑制することができる。また排出ガスの排出音を低減することが可能になり、商品性を向上させることができる。
なお水素ガス濃度センサ２０４をサイレンサ１５０の上流側に設置すると、サイレンサ１５０の容積が邪魔になり、湿度の低い外気の流通が困難になって、水素ガス濃度センサ２０４の周辺の湿度を下げるのに長時間を要することになる。これに対して、水素ガス濃度センサ２０４をサイレンサ１５０の下流側に設置することで、水素ガス濃度センサ２０４の周辺の湿度を短時間で低下させることができる。
【００４０】
ところで、排出ガス配管２１４は車幅方向に延設され、その下流端部が車両後方に屈曲されて屈曲部２１５が設けられ、屈曲部２１５の下流端部に排出ガスの排出口２１６が設けられている。上述した水素ガス濃度センサ２０４は、その屈曲部２１５の上流端部の近傍に設置されている。
屈曲部２１５に排出ガスが衝突して排出ガスの流速が変化するので、その上流端部に水素ガス濃度センサ２０４を配置することにより、排出ガスと水素ガス濃度センサ２０４との接触機会を増加させることができる。したがって、水素ガス濃度センサ２０４により水素ガスを確実に検出することができる。また、排出口２１６から排出ガス配管２１４に異物が侵入した場合でも、その異物を屈曲部２１５で食い止めて、異物が水素ガス濃度センサ２０４に到達するのを防止することが可能になる。したがって、水素ガス濃度センサ２０４を保護することができる。
【００４１】
なお排出ガス配管２１４の排出口２１６から水素ガス濃度センサ２０４までの距離Ｌは、２０ｃｍ以下とするのが好ましく、５ｃｍ以上１０ｃｍ以下とするのがより好ましい。
水素ガス濃度センサ２０４を排出ガス配管の下流側（排出口２１６に近い位置）に設置すれば、湿度の低い外気の流通が容易になり、水素ガス濃度センサ２０４の周辺の湿度を短時間で低下させることができる。逆に、水素ガス濃度センサ２０４を排出ガス配管の上流側（排出口２１６から遠い位置）に設置すれば、外乱因子（環境空気の流れ等）の影響を受けることなく、排出ガスに含まれる水素ガスの濃度を正確に測定することができる。排出口２１６から水素ガス濃度センサ２０４までの距離Ｌを上記範囲とすることにより、これらのバランスをとることができる。
【００４２】
水素ガス濃度センサ２０４は、排出ガス配管２１４の上部に設置されている。すなわち、水素ガス濃度センサ２０４のガス導入部２２９が、排出ガス配管２１４の上面に開口している。
排出ガス配管２１４で発生した結露水は排出ガス配管２１４の下部を流れるので、上記構成とすることにより、水素ガス濃度センサへの水分の付着を防止することができる。また、比重の軽い水素ガスは排出ガス配管２１４の上部を流れるので、水素ガス濃度センサ２０４により水素ガスを確実に検出することができる。
【００４３】
排出ガス配管２１４の下側に、鋼板等からなるアンダーカバー２１８が設けられている。アンダーカバー２１８は、排出ガス配管２１４の排出口２１６のみを露出させた状態で、排出ガス配管２１４および水素ガス濃度センサ２０４を覆うように形成されている。
このアンダーカバー２１８により、水素ガス濃度センサ２０４の露出を防止することで、石はね等の外乱因子の影響が水素ガス濃度センサ２０４に及ぶのを防止することが可能になり、水素ガス濃度センサ２０４の故障を防止することができる。
【００４４】
なお、この発明は上述した実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では流路断面積増大部としてサイレンサを採用したが、排出ガス配管の流路断面積を増加させるものであれば、サイレンサ以外を採用してもよい。また燃料電池における反応ガス流路や冷媒流路の形状は、上述した実施形態に限られるものではなく、任意の形状とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】燃料電池スタックの概略斜視図である。
【図２】単位セルの展開図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線における側面断面図である。
【図４】燃料電池システムの概略構成を示すブロック図である。
【図５】水素ガス濃度センサの説明図である。
【図６】水素ガス濃度センサの配置図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…燃料電池  １００…燃料電池システム  １４０…希釈器（希釈装置）  １５０…サイレンサ（流路断面積増大部）  ２０４…水素ガス濃度センサ（特定ガス濃度センサ）  ２１４…排出ガス配管  ２１５…屈曲部
【図１】
2008282714.tif 000003
【図２】
2008282714.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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