(57)【要約】【課題】希釈室を用いることなく簡易な構成にて可燃範囲以下の濃度で水素を大気中に放出する排出水素処理装置を提供すること。【解決手段】制御弁５０が連通状態に置かれると、燃料極１３側の排出水素ガスが排出水素ガス導入口２３を介して収容器２１内に導入される。一時的に収容器２１の第１の空間の圧力が増大するが、隔壁３０の流動規制部３１によって、収容器２１に導入された排出水素ガスの排出空気供給管４５への逆流が防止される。制御弁５０が非連通状態に置かれると、排出空気取入口２４から導入された排出空気が隔壁３０の流動規制部３１を通過して、排出水素ガスを導出部２１ｂへと順次、移動させる。排出水素ガスは、導出部２１ｂから排出水素ガス排出管４６を介して、空気排出管４１の大気開放端近傍に排出され、空気排出管４１を流れる排出空気によって希釈され、大気中に放出される。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の燃料極側から間欠的に排出される排出水素ガスを希釈する排出水素処理装置であって、
導入部および導出部を有すると共に前記間欠的に排出された排出水素ガスの全量を収容可能な収容器と、
前記燃料電池の燃料極側と前記収容器の導入部とを連通する排出水素ガス供給路と、
希釈用ガスを定常的に供給する希釈用ガス供給路と、
前記収容器の導出部と前記希釈用ガス供給路の所定位置とを連通する排出水素ガス排出路と、
前記所定位置よりも上流側において、前記希釈用ガス供給路と前記収容器の導入部とを連通するガス導入路と、
前記ガス導入路に対する前記収容器内の排出水素ガスの流出を抑制する抑制手段とを備える排出水素処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排出水素処理装置において、
前記希釈用ガスは、前記燃料電池の空気極側から排出される排出空気であり、
前記希釈用ガス供給路は、前記燃料電池の空気極側から排出される排出空気を大気へ排出する排出路である排出水素処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の排出水素処理装置において、
前記導入部は、前記ガス導入路が接続される希釈用ガス取入口、その希釈用ガス取入口よりも下流側に前記排出水素ガス供給路が接続される排出水素ガス導入口を備える排出水素処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の排出水素処理装置において、
前記抑制手段は、前記収容器を、前記排出水素ガス導入口を含む第１の空間と前記希釈用ガス取入口を含む第２の空間とに区分すると共に、前記希釈用ガス取入口から供給される希釈用ガスの通過を許容し、前記排出水素ガス導入口から導入される排出水素ガスの通過を規制する流動規制部を有する隔壁である排出水素処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の排出水素処理装置において、
前記流動規制部は、前記隔壁に形成された孔またはスリットである排出水素処理装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の排出水素処理装置において、
前記収容器は、流体を前記導入部から前記導出部へ導く流路を形成する仕切板を内部に備える箱状体であり、
前記導入部は、前記流路の最上流域に備えられている排出水素処理装置。
【請求項７】
請求項４または請求項５に記載の排出水素処理装置において、
前記収容器は、管状体であり、
前記希釈用ガス取入口は、前記管状体の一端に形成され、前記導出部は前記管状体の他端に形成される排出水素処理装置。
【請求項８】
請求項１または請求項２に記載の排出水素処理装置において、
前記抑制手段は、前記希釈用ガス供給路に配置されると共に前記希釈用ガス供給路を連通および非連通状態を切り換える弁機構であり、
前記排出水素処理装置はさらに、
前記排出水素ガスが間欠的に排出される前に、前記弁機構によって前記希釈用ガス供給路を非連通状態に切り換える弁機構制御器を備える排出水素処理装置。
【請求項９】
請求項１または請求項２に記載の排出水素処理装置において、
前記抑制手段は、前記希釈用ガス供給路に配置されると共に前記希釈用ガス供給路を連通および非連通状態を切り換える弁機構であり、
前記排出水素処理装置はさらに、
前記排出水素ガスが間欠的に排出される前に、前記弁機構によって前記希釈用ガス供給路の連通、非連通状態を任意のタイミングにて切り換える弁機構制御器を備える排出水素処理装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の排出水素処理装置において、
前記弁機構制御器は、前記排出水素ガスが間欠的に排出された後に、前記弁機構によって前記弁機構によって前記希釈用ガス供給路の連通、非連通状態を任意のタイミングにて切り換える排出水素処理装置。
【請求項１１】
燃料電池の燃料極側から排出される排出水素ガスを希釈する排出水素処理装置であって、
前記排出水素ガスを希釈する希釈部と、
前記燃料電池の燃料極側から所定の時間間隔にて排出水素ガスを排出させる排出手段と、
前記排出水素ガスを希釈するための希釈用ガスを定常的に前記希釈部へ供給する希釈用ガス供給手段と、
前記排出された排出水素ガスを収容すると共に、前記排出された排出水素ガスが前記希釈部へ移動する時間を前記所定の時間間隔よりも短い時間だけ遅延させるよう、前記希釈用ガス供給手段によって供給される希釈用ガスの一部を利用して、前記収容されている前記排出水素ガスを前記希釈部へ移動させる遅延手段と、
前記遅延手段に収容されている前記排出水素ガスが前記希釈用ガス供給手段へ逆移動することを抑制する逆移動抑制手段とを備える排出水素処理装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の排出水素処理装置において、
前記移動手段によって利用される希釈用ガスの時間あたりの供給量は、前記所定の時間間隔に反比例する排出水素処理装置。
【請求項１３】
燃料電池の燃料極側から間欠的に排出される排出水素ガスを希釈する排出水素処理装置であって、
導入部および導出部とを有すると共に、前記間欠的に排出された排出水素ガスの全量を収容可能な収容器と、
前記燃料電池の燃料極側と前記収容器とを連通する排出水素ガス供給路と、
希釈用ガスを定常的に供給する希釈用ガス供給路と、
前記収容器の導出部と前記希釈用ガス供給路の所定位置とを連通する排出水素ガス排出路と、
前記所定位置よりも上流側において、前記希釈用ガス供給路と前記収容器の導入部とを連通するガス導入路と、
前記ガス導入路に配置され、前記ガス導入路を連通および非連通状態のいずれかの状態に切り換える第１の切り替え機構と、
前記第１の切り替え機構の切り替え状態を制御する制御手段であって、前記排出水素ガスが排出された後に、前記第１の切り替え機構を非連通状態に切り換える制御手段とを備える排出水素処理装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の排出水素処理装置はさらに、
前記排出水素ガス供給路に配置されていると共に、前記排出水素ガス供給路を間欠的に非連通状態から連通状態に切り換える第２の切り替え機構を備え、
前記制御手段は、前記第２の切り替え機構が連通状態に切り換えられた後に、前記第１の切り替え機構を非連通状態に切り換えると共に、前記第２の切り替え機構が非連通状態に切り換えられた後に、前記第１の切り替え機構を連通状態に切り換える排出水素処理装置。
【請求項１５】
燃料電池の燃料極側から間欠的に排出される排出水素ガスを希釈する排出水素処理装置であって、
第１および第２の端部を有すると共に、前記間欠的に排出された排出水素ガスの全量を収容可能な収容器と、
前記燃料電池の燃料極側と前記収容器の略中央部とを連通する排出水素ガス供給路と、
希釈用ガスを定常的に供給する希釈用ガス供給路と、
前記収容器の前記第１の端部と前記希釈用ガス供給路の所定位置とを連通する排出水素ガス排出路と、
前記所定位置よりも上流側において、前記希釈用ガス供給路と前記収容器の前記第２の端部とを連通するガス導入路とを備える排出水素処理装置。
【請求項１６】
燃料電池の燃料極側から間欠的に排出される排出水素ガスを定常的に供給される希釈用ガスを用いて希釈する排出水素処理装置において、排出水素ガスを一時的に収容する収容器であって、
設置時に底面をなす底面部と、
設置時に頂面をなす頂面部と、
前記間欠的に排出された排出水素ガスの全量を収容可能であると共に、導入された流体を前記底面部から前記頂面部へと流動させる内部構造を有する収容部と、
前記排出水素ガスおよび前記希釈用ガスの一部を前記収容部に導入する導入部と、
前記一時的に収容された排出水素ガスを前記収容部外へ導出する導出部とを備える収容器。
【請求項１７】
請求項１６に記載の収容器において、
前記導入部は前記底面部の近傍に配置され、前記導出部は前記頂面部の近傍に配置されている収容器。
【請求項１８】
請求項１６に記載の収容器において、
前記導入部は前記頂面部の近傍に配置され、前記導出部は前記導入部と対向する前記頂面部の近傍に配置され、
前記収容部は、前記導入部を介して収容器内部に導入された流体を前記底面部へと導く誘導路を内部に備える収容器。
【請求項１９】
請求項１７または請求項１８に記載の収容器において、
前記収容部は、流体を前記底面部から前記頂面部へと導く流路を形成すると共に前記底面部と平行な１つ以上の仕切板を内部に備える収容器。
【請求項２０】
請求項１９に記載の収容器において、
前記各仕切板には、流体の流速が低い場合に排出水素ガスの通過を許容する流体通過部が備えられている収容器。
【請求項２１】
請求項２０に記載の収容器において、
前記流体通過部は、複数の細孔またはスリットである収容器。
【請求項２２】
燃料電池の燃料極側から間欠的に排出される排出水素ガスを希釈する排出水素処理装置であって、
請求項１６ないし請求項２１のいずれかに記載の収容器と、
前記燃料電池の燃料極側と前記収容器の導入部とを連通する排出水素ガス供給路と、
希釈用ガスを定常的に供給する希釈用ガス供給路と、
前記収容器の導出部と前記希釈用ガス供給路の所定位置とを連通する排出水素ガス排出路と、
前記所定位置よりも上流側において、前記希釈用ガス供給路と前記収容器の導入部とを連通するガス導入路と、
前記ガス導入路に対する前記収容器内の排出水素ガスの流出を抑制する抑制手段とを備える排出水素処理装置。
【請求項２３】
燃料電池の燃料極側から間欠的に排出される排出水素ガスを希釈する排出水素処理装置であって、
第１および第２の端部、並びに前記第１および第２の端部からの距離が略等しい排出水素導入部を有すると共に、前記間欠的に排出された排出水素ガスの全量を収容可能な収容器と、
前記排出水素導入部と前記燃料電池の燃料極側とを連通する排出水素ガス供給路と、
希釈用ガスを定常的に供給する希釈用ガス供給路と、
前記収容器の前記第１の端部と前記希釈用ガス供給路の所定位置とを連通する排出水素ガス排出路と、
前記所定位置よりも上流側において、前記希釈用ガス供給路と前記収容器の前記第２の端部とを連通するガス導入路とを備える排出水素処理装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の排出水素処理装置において、
前記収容器は、導入された流体の流路を規定する複数の仕切板を有し、
前記排出水素導入部近傍における仕切板の間隔は、前記第１および第２の端部近傍における仕切板の間隔よりも広い排出水素処理装置。
【請求項２５】
請求項２３に記載の排出水素処理装置において、
前記収容器は、前記第１および第２の端部近傍に、導入された流体の流路を規定する複数の仕切板を有する排出水素処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池から間欠排出される排出水素ガスを希釈処理して大気中へ排出する排出水素処理装置に関し、特に、移動式燃料電池に適切な排出水素処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に用いられている高分子膜型燃料電池では、燃料極側に供給され消費されなかった水素を含むガス（排出水素ガス）を、新たに供給された水素と共に燃料極側に再供給するためのガス循環手段を備えている。この排出水素ガスには、本来、水素以外の成分は含まれないはずであるが、反応に伴い生成された水、空気極側からの窒素といった水素以外の成分（不純物）が含まれているのが現状である。したがって、排出水素ガスの循環を続ける内に、燃料極側に供給される水素濃度が不純物によって低下し、発電効率が低下してしまう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この問題を解決するために、従来より、排出水素ガスを定期的にガス循環系の外に排出して、燃料極側の水素濃度を元の濃度に回復させる処理が実行されている。ここで問題となるのが、ガス循環系外に排出された排出水素ガスの処理である。設置式燃料電池であれば、コージェネレーションシステムに組み込むことで排出水素ガスを熱源として利用したり、排出水素ガスを希釈室にて希釈した後に大気中に放出することで対処できる。これに対して、移動式燃料電池の場合には、一般的に、スペース上の制約から大量の排出水素ガスを貯蔵して、希釈する希釈室を設けることは困難であり、また、排出水素ガスを燃焼させる場合には窒素酸化物が発生すると共に燃焼用バーナ等を余分に備えなければならないという問題があった。
【０００４】
また、燃料電池から排出水素ガスを排出するタイミング（時間間隔）は、燃料電池の運転条件によって変動する。特に、排出水素ガスが短い時間間隔にて排出される場合には、迅速に排出水素ガス濃度を可燃濃度未満の濃度まで低減させることが要求される。さらに、燃料電池から少量の排出水素ガスが排出される場合には、大量の排出水素ガスが排出される場合よりも少量の希釈ガスで十分排出水素ガス濃度を低減することが望まれる。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、希釈室を用いることなく簡易な構成にて可燃濃度未満の濃度で水素を大気中に放出する排出水素処理装置を提供することを目的とする。また、排出水素処理装置に導入される排出水素ガス量が少なくなるにつれて排出水素処理装置から排出される排出水素ガス濃度を少量の希釈ガスで十分低減させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
上記課題を解決するために本発明の第１の態様は、燃料電池の燃料極側から間欠的に排出される排出水素ガスを希釈する排出水素処理装置を提供する。本発明の第１の態様に係る排出水素処理装置では、燃料電池の燃料極側から間欠的に排出された排出水素ガスは、排出水素ガス供給路および収容器の導入部を介して収容器に供給される。この収容器は、間欠的に排出された排出水素ガスの全量を収容可能な容積を有している。収容器の導入部には、さらに、ガス導入路を介して希釈用ガス供給路から希釈用ガスの一部が供給される。この結果、収容器内の排出水素ガスは、希釈用ガスによって導出部へと順次送り出され、排出水素ガス排出路を介して、希釈用ガスが定常的に供給されている希釈用ガス供給路に排出される。希釈用ガス供給路に排出された排出水素ガスは、希釈用ガスによって希釈され大気中に放出される。収容器内の排出水素ガスのガス導入路への逆流は、抑制手段によって抑制されている。また、ガス導入路は、排出水素ガス排出路が接続されている希釈用ガス供給路の所定位置よりも上流側において、希釈用ガス供給路と接続されており、収容室に供給される希釈用ガスには排出水素ガスは含まれていない。
【０００７】
本発明の第１の態様に係る排出水素処理装置によれば、希釈用ガスが定常的に供給されている希釈用ガス供給路にて排出水素ガスの希釈を実行し、また、ガス導入路への収容器内の排出水素ガスの逆流が抑制手段によって抑制されるので、希釈室を用いることなく簡易な構成にて可燃濃度未満の濃度で水素を大気中に放出することができる。
【０００８】
本発明の第１の態様に係る排出水素処理装置において、希釈用ガス供給路は、燃料電池の空気極側から排出される排出空気を大気へ排出する排出路であっても良く、かかる場合、希釈用ガスは、燃料電池の空気極側から排出される排出空気となり、また、排出水素処理装置の構成をより簡易なものとすることができる。
【０００９】
本発明の第１の態様に係る排出水素処理装置において、収容器の導入部は、ガス導入路が接続される希釈用ガス取入口、その希釈用ガス取入口よりも下流側に排出水素ガス供給路が接続される排出水素ガス導入口を備えても良い。かかる場合には、希釈用ガス取入口から供給される希釈用ガスによって、収容器内の排出水素ガスを効率よく収容器の導出部へと移動させることができる。
【００１０】
本発明の第１の態様に係る排出水素処理装置において、抑制手段は、収容器を、排出水素ガス導入口を含む第１の空間と希釈用ガス取入口を含む第２の空間とに区分すると共に、希釈用ガス取入口から供給される希釈用ガスの通過を許容し、排出水素ガス導入口から導入される排出水素ガスの通過を規制する流動規制部を有する隔壁であっても良い。なお、流動規制部は、隔壁に形成された孔またはスリットであっても良い。かかる場合には、希釈用ガス取入口から供給される希釈用ガスによって収容器内の排出水素ガスを移動させることができる一方で、排出水素ガス導入口から導入された排出水素ガスが希釈用ガス取入口から収容器の外部へ逆流することを防止することができる。
【００１１】
本発明の第１の態様に係る排出水素処理装置において、収容器は、流体を導入部から導出部へ導く流路を形成する仕切板を内部に備える箱状体であり、導入部は、流路の最上流域に備えられていても良い。かかる場合には、収容器内の流体を順次、導入部から導出部へと導くことが容易となる。あるいは、収容器は、管状体であり、希釈用ガス取入口は、管状体の一端に形成され、導出部は管状体の他端に形成されていても良い。かかる場合には、排出水素処理装置が車両に搭載される場合に、収容器を効率よく配置することがより容易となる。
【００１２】
本発明の第１の態様に係る排出水素処理装置において、抑制手段は、希釈用ガス供給路に配置されると共に希釈用ガス供給路を連通および非連通状態を切り換える弁機構であっても良く、排出水素処理装置はさらに、排出水素ガスが間欠的に排出される前に、弁機構によって希釈用ガス供給路を非連通状態に切り換える弁機構制御器を備えても良い。かかる場合には、収容器から希釈用ガス供給路への排出水素ガスの逆流をより確実に防止することができる。
【００１３】
本発明の第１の態様に係る排出水素処理装置において、前記抑制手段は、前記希釈用ガス供給路に配置されると共に前記希釈用ガス供給路を連通および非連通状態を切り換える弁機構であっても良く、前記排出水素処理装置はさらに、前記排出水素ガスが間欠的に排出される前に、前記弁機構によって前記希釈用ガス供給路の連通、非連通状態を任意のタイミングで切り換える弁機構制御器を備えても良い。あるいは、前記弁機構制御器は、前記排出水素ガスが間欠的に排出された後に、前記弁機構によって前記弁機構によって前記希釈用ガス供給路の連通、非連通状態を任意のタイミングにて切り換えても良い。
【００１４】
本発明の第１の態様に係る排出水素処理装置によれば、収容器内部への希釈用ガスの流量を変動させることにより収容器内に乱流を発生させることができるので、排出水素ガスと希釈用ガスとの混合を促進させることができる。
【００１５】
本発明の第２の態様は、燃料電池の燃料極側から排出される排出水素ガスを希釈する排出水素処理装置を提供する。本発明の第２の態様に係る排出水素処理装置は、排出水素ガスを希釈する希釈部と、燃料電池の燃料極側から所定の時間間隔にて排出水素ガスを排出させる排出手段と、排出水素ガスを希釈するための希釈用ガスを定常的に希釈部へ供給する希釈用ガス供給手段と、排出された排出水素ガスを収容すると共に、排出された排出水素ガスが希釈部へ移動する時間を所定の時間間隔よりも短い時間だけ遅延させるよう、希釈用ガス供給手段によって供給される希釈用ガスの一部を利用して、収容されている排出水素ガスを希釈部へ移動させる遅延手段と、遅延手段に収容されている排出水素ガスが希釈用ガス供給手段へ逆移動することを抑制する逆移動抑制手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第２の態様に係る排出水素処理装置によれば、希釈用ガス供給手段によって供給される希釈用ガスの一部を利用して、収容した排出水素ガスの希釈部への移動時間を所定の時間間隔よりも短い時間だけ遅延させる遅延手段を備え、また、遅延手段に収容されている排出水素ガスが希釈用ガス供給手段へ逆移動することを抑制する逆移動抑制手段を備えるので、希釈室を用いることなく簡易な構成にて可燃濃度未満の濃度で水素を大気中に放出することができる。
【００１７】
本発明の第２の態様に係る排出水素処理装置において、移動手段によって利用される希釈用ガスの時間あたりの供給量は、所定の時間間隔に反比例しても良い。所定の時間間隔が短い場合には、希釈用ガスの供給量を増加させることによって対応することができる。
【００１８】
本発明の第３の態様は、燃料電池の燃料極側から間欠的に排出される排出水素ガスを希釈する排出水素処理装置を提供する。本発明の第３の態様に係る排出水素処理装置は、導入部および導出部とを有すると共に、間欠的に排出された排出水素ガスの全量を収容可能な収容器と、燃料電池の燃料極側と収容器とを連通する排出水素ガス供給路と、希釈用ガスを定常的に供給する希釈用ガス供給路と、収容器の導出部と希釈用ガス供給路の所定位置とを連通する排出水素ガス排出路と、所定位置よりも上流側において、希釈用ガス供給路と収容器の導入部とを連通するガス導入路と、ガス導入路に配置され、ガス導入路を連通および非連通状態のいずれかの状態に切り換える第１の切り替え機構と、第１の切り替え機構の切り替え状態を制御する制御手段であって、排出水素ガスが排出された後に、第１の切り替え機構を非連通状態に切り換える制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明の第３の態様に係る排出水素処理装置によれば、排出水素ガスが排出された後に、第１の切り替え機構を非連通状態に切り換えて希釈用ガス供給路と収容器の導入部とを連通するガス導入路を非連通状態にするので、排出水素ガスの排出当初は、収容器内の排出水素ガスはガス導入路を介して希釈用ガス供給路へと逆流する。一方、収容器からは、収容されている希釈用ガスが排出水素ガス排出路から希釈用ガス供給路へと排出される。したがって、希釈用ガスが希釈用ガス供給路へ排出される間も、排出水素ガスの希釈を実行することができ、排出された排出水素ガスの全量の希釈を完了するまでに要する時間を短縮することができる。さらに、収容器の容積を小さくすることができる。
【００２０】
本発明の第３の態様に係る排出水素処理装置はさらに、排出水素ガス供給路に配置されていると共に、排出水素ガス供給路を間欠的に非連通状態から連通状態に切り換える第２の切り替え機構を備え、制御手段は、第２の切り替え機構が連通状態に切り換えられた後に、第１の切り替え機構を非連通状態に切り換えると共に、第２の切り替え機構が非連通状態に切り換えられた後に、第１の切り替え機構を連通状態に切り換えても良い。
【００２１】
本発明の第４の態様は、燃料電池の燃料極側から間欠的に排出される排出水素ガスを希釈する排出水素処理装置を提供する。本発明の第４の態様に係る排出水素処理装置は、第１および第２の端部を有すると共に、間欠的に排出された排出水素ガスの全量を収容可能な収容器と、燃料電池の燃料極側と収容器の略中央部とを連通する排出水素ガス供給路と、希釈用ガスを定常的に供給する希釈用ガス供給路と、収容器の第１の端部と希釈用ガス供給路の所定位置とを連通する排出水素ガス排出路と、所定位置よりも上流側において、希釈用ガス供給路と収容器の第２の端部とを連通するガス導入路とを備えることを特徴とする。
【００２２】
本発明の第４の態様に係る排出水素処理装置によれば、排出水素ガス供給路が収容器の略中央部に接続されているので、排出水素ガスの排出当初は、収容器内の希釈用ガスが、ガス導入路および排出水素ガス排出路を介して希釈用ガス供給路へ排出される。したがって、ガス導入路にガス導入路の連通および非連通状態を切り換える切り替え手段を備えることなく、収容器内に存在する希釈用ガスを速やかに収容器外へ排出して、排出水素ガスが排出水素ガス排出路へ移動する時間を短縮することができる。したがって、排出された排出水素ガスの全量の希釈を完了するまでに要する時間を短縮することができる。
【００２３】
本発明の第５の態様は、燃料電池の燃料極側から間欠的に排出される排出水素ガスを定常的に供給される希釈用ガスを用いて希釈する排出水素処理装置において、排出水素ガスを一時的に収容する収容器を提供する。本発明の第５の態様に係る収容器は、設置時に底面をなす底面部と、設置時に頂面をなす頂面部と、前記間欠的に排出された排出水素ガスの全量を収容可能であると共に、導入された流体を前記底面部から前記頂面部へと流動させる内部構造を有する収容部と、前記排出水素ガスおよび前記希釈用ガスの一部を前記収容部に導入する導入部と、前記一時的に収容された排出水素ガスを前記収容部外へ導出する導出部とを備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明の第５の態様に係る収容器によれば、導入された流体を底面部から頂面部へと流動させる内部構造を有するので、収容部の容積を効率よく利用して比重の軽い排出水素ガスを一時的に収容することができる。
【００２５】
本発明の第５の態様に係る収容器において、前記導入部は前記底面部の近傍に配置され、前記導出部は前記頂面部の近傍に配置されていても良い。かかる場合には、底面部近傍に配置された導入部から収容部へと導入された排出水素ガスは、同じく底面部近傍に配置された導入部から収容部へと導入された希釈用ガスによって、順次、頂面部へと導かれ、頂面部近傍に配置された導出部から収容部外部へと導出される。
【００２６】
本発明の第５の態様に係る収容器において、前記導入部は前記頂面部の近傍に配置され、前記導出部は前記導入部と対向する前記頂面部の近傍に配置され、前記収容部は、前記導入部を介して収容器内部に導入された流体を前記底面部へと導く誘導路を内部に備えても良い。かかる場合には、導入部の配置位置にかかわらず、導入された排出水素ガスおよび希釈用ガスを収容部の底面部へと導くことができる。
【００２７】
本発明の第５の態様に係る収容器において、前記収容部は、流体を前記底面部から前記頂面部へと導く流路を形成すると共に前記底面部と平行な１つ以上の仕切板を内部に備えても良い。かかる場合には、仕切板によって収容部内部に流体の流路を形成することができるので、収容部の容積を効率よく利用して排出水素ガスを一時的に収容することができると共に、希釈用ガスによって、収容された排出水素ガスを順次、底面部から頂面部へと導くことができる。
【００２８】
本発明の第５の態様に係る収容器において、前記各仕切板には、流体の流速が低い場合に排出水素ガスの通過を許容する流体通過部が備えられていても良く、前記流体通過部は、複数の細孔またはスリットであっても良い。かかる構成を備えることにより、収容部に導入される排出水素ガスを含む流体の流速が高い場合には、排出水素ガスは仕切板により形成された流路に従って底面部から頂面部へと順次、流動するので、収容部に収容されている排出水素ガスを可燃濃度未満の濃度で大気中へ放出することができる。一方、収容部に導入される排出水素ガス（流体）の流速が低い場合には、排出水素ガスは流体通過部を介して底面部から頂面部へ収容器内部の空気と混合しながら流動するので、導出部から排出される水素濃度を排出水素ガスの流速が高い場合よりも低減することができる。したがって、収容器に導入される排出水素ガス量が少なくなるにつれて収容器から排出される排出水素ガス濃度を少量の希釈ガスで十分低減させることができる。
【００２９】
本発明の第６の態様は、燃料電池の燃料極側から間欠的に排出される排出水素ガスを希釈する排出水素処理装置を提供する。本発明の第６の態様に係る排出水素処理装置は、本発明の第５の態様に係るいずれかの収容器と、前記燃料電池の燃料極側と前記収容器の導入部とを連通する排出水素ガス供給路と、希釈用ガスを定常的に供給する希釈用ガス供給路と、前記収容器の導出部と前記希釈用ガス供給路の所定位置とを連通する排出水素ガス排出路と、前記所定位置よりも上流側において、前記希釈用ガス供給路と前記収容器の導入部とを連通するガス導入路と、前記ガス導入路に対する前記収容器内の排出水素ガスの流出を抑制する抑制手段とを備えることを特徴とする。
【００３０】
本発明の第６の態様に係る排出水素処理装置は、本発明の第５の態様に係るいずれかの収容器を備えるので、排出水素ガスを処理するにあたり、本発明の第５の態様に係る収容器によりもたらされる作用効果を奏することができる。
【００３１】
本発明の第７の態様は、燃料電池の燃料極側から間欠的に排出される排出水素ガスを希釈する排出水素処理装置を提供する。本発明の第７の態様に係る排出水素処理装置は、第１および第２の端部、並びに前記第１および第２の端部からの距離が略等しい排出水素導入部を有すると共に、前記間欠的に排出された排出水素ガスの全量を収容可能な収容器と、前記排出水素導入部と前記燃料電池の燃料極側とを連通する排出水素ガス供給路と、希釈用ガスを定常的に供給する希釈用ガス供給路と、前記収容器の前記第１の端部と前記希釈用ガス供給路の所定位置とを連通する排出水素ガス排出路と、前記所定位置よりも上流側において、前記希釈用ガス供給路と前記収容器の前記第２の端部とを連通するガス導入路とを備えることを特徴とする。
【００３２】
本発明の第７の態様に係る排出水素処理装置によれば、第１および第２の端部からの距離が略等しい排出水素導入部を有する収容器を備えるので、排出水素ガスが収容器外部へ排出されるために必要な移動距離が短縮され、排出された排出水素ガスの全量の希釈を完了するまでに要する時間を短縮することができる。また、排出水素ガスの導入当初は排出水素ガスの希釈が許容され、大気中に排出される排出水素ガス濃度のピークを低減することができるので、排出水素処理装置に導入される排出水素ガス量が少なくなるにつれて、排出水素ガスを希釈するための希釈ガス流量を低減し、希釈ガスを供給するために要求される動力を低減することができる。また、排出水素処理装置から排出される排出水素ガス濃度を少量の希釈ガスで十分低減させることができる。
【００３３】
本発明の第７の態様に係る排出水素処理装置において、前記収容器は、導入された流体の流路を規定する複数の仕切板を有し、前記排出水素導入部近傍における仕切板の間隔は、前記第１および第２の端部近傍における仕切板の間隔よりも広くても良い。あるいは、前記収容器は、前記第１および第２の端部近傍に、導入された流体の流路を規定する複数の仕切板を有しても良い。かかる構成を備えることにより、排出水素導入部近傍では排出水素ガスの希釈（拡散）をさらに許容して排出水素処理装置から排出される水素濃度のピーク値をさらに低減し、第１および第２端部近傍では排出水素ガスの流動を規制して収容器外部へと排出することができる。
【００３４】
上記本発明の第１ないし第４、第６および第７の態様に係る排出水素処理装置、および本発明の第５の態様に係る収容器は、上記態様の他に、方法の態様によっても実現され得る。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつついくつかの実施例に基づいて本発明に係る排出水素処理装置について説明する。
・第１の実施例：
図１および図２を参照して第１の実施例に係る排出水素処理装置を含む燃料電池システムの構成について説明する。図１は第１の実施例に係る排出水素処理装置を含む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２は第１の実施例に係る排出処理装置に適用され得る他の収容器を示す説明図である。
【００３６】
燃料電池システムは、大別して、水素を燃料として電力を生成する燃料電池１０、燃料電池から排出される排出水素を希釈化して大気中に放出する排出水素処理装置２０とを備えている。第１の実施例に係る排出水素処理装置２０は、燃料電池１０から排出される排出水素ガスを処理するに際して、排出水素ガスが間欠的に排出されることに着目し、間欠時間の間に排出水素ガスの全量を徐々に大気中に放出することによって大気中に放出される水素濃度を水素の可燃濃度未満に抑制することを特徴とする。
【００３７】
燃料電池１０は、例えば、固体高分子膜型の燃料電池であり、固体高分子膜１１を挟んで、空気が供給される空気極１２と水素が供給される燃料極１３とを備えている。燃料電池１０の燃料極１３に供給された水素は固体高分子膜１１上の触媒により水素イオンと電荷とに分離される。水素イオンは固体高分子膜１１を通過して空気極１２に移動し、一方、分離された電荷は外部回路を介して空気極１２に移動する。空気極１２では、供給された空気（酸化剤として作用する酸素）、固体高分子膜１１を介して空気極１２に到達した水素イオン、電荷が反応して水が生成される。
【００３８】
空気極１２にはエアコンプレッサ１４によって加圧された空気が空気供給管４０を介して供給され、空気極１２にて使用された空気（排出空気）は空気排出管４１（希釈用ガス供給路）を介して大気中に放出される。なお、排出空気は、燃料電池１０の運転中、常時、空気排出管４１中を流動している。
【００３９】
燃料極１３には水素貯蔵器１５において加圧状態下で貯蔵されている水素が水素供給管４２を介して供給される。燃料極１３にて消費されなかった水素は、排出水素ガスとして、水素排出管（排出水素ガス供給路）４３を介して排出水素処理装置２０に供給される。水素排出管４３には、水素排出管４３を連通および非連通状態のいずれかに切り換える制御弁５０が配置されており、排出水素処理装置２０への排出水素ガスの流動が制御される。
【００４０】
水素排出管４３には、制御弁５０よりも燃料電池１０寄りの位置に水素循環管４４が接続されている。水素供給管４２を介して水素貯蔵器１５から供給された水素は、燃料極１３において全量は消費されない。そこで、一般的には、消費されなかった水素を再度、燃料極１３に投入し、消費された水素分に相当する新規水素を投入することが行われている。本実施例では、通常は、制御弁５０が非連通状態に切り替えられており、燃料極１３から排出された排出水素ガスは、循環用ポンプ１６によって水素循環管４４を介して燃料極１３に再投入される。水素貯蔵器１５からは、消費された水素の分圧に相当する新規水素が燃料極１３に供給される。なお、水素循環管４４には、水素貯蔵器１５から供給される水素の水素循環管４４への流入（逆流）を防止するための逆止弁５１が備えられている。
【００４１】
通常、排出水素ガスには、未使用水素の他に、空気極１２から固体高分子膜１１を介して燃料極１３に透過した生成水、窒素等の不純物が含まれている。かかる不純物を含む排出水素ガスを繰り返し燃料極１３に投入すると、燃料極１３における水素濃度が低下し、燃料電池１０の発電効率が低下してしまう。そこで、一定の時間間隔で、制御弁５０を連通状態に切り換え、燃料極１３のガスを水素で置換する処理が実行される。制御弁５０は、例えば、３０秒に一度、２秒間連通状態に切り換えられる。
【００４２】
排出水素処理装置２０は、水素排出管４３を介して間欠的に排出された排出水素ガスの全量を大気中へ放出するために要する時間を遅延させるための装置であり、例えば、図１に示すように、間欠的に排出された排出水素ガスの全量を収容可能な箱状体の収容器２１を備えている。あるいは、図２に示すように間欠的に排出された排出水素ガスの全量を収容可能な管状の収容器２１’を備えても良い。図１では、収容器２１を平面断面図にて表している。収容器２１は、排出水素ガスを導入する導入部２１ａおよび排出水素ガスを排出する導出部２１ｂを有しており、収容器２１の内部には、排出水素ガスを導入部２１ａから導出部２１ｂに向けて順次、流動させるように仕切板２２が備えられている。すなわち、導入部２１ａが上流側となり、導出部２１ｂが下流側となって、導入部２１ａから収容器２１に導入された流体は、導入された順に導出部２１ｂから排出される。
【００４３】
収容器２１の導入部２１ａには、排出水素ガス導入口２３、排出水素ガス導入口２３よりも上流側に排出空気取入口２４がそれぞれ備えられている。排出水素ガス導入口２３には水素排出管４３が接続され、排出空気取入口２４には空気排出管４１から分岐した排出空気供給管４５が接続される。一方、収容器２１の導出部２１ｂには、導出部２１ｂから排出された排出水素ガスを空気排出管４１に排出する排出水素ガス排出管４６が接続されており、導出部２１ｂから空気排出管４１へと排出された排出水素ガスは、空気排出管４１内を流動する排出空気によって４％未満の濃度に希釈される。なお、排出空気供給管４５は、排出水素ガス排出管４６が接続されている末端位置（所定位置）よりも上流側において空気排出管４１と接続されているので、排出空気供給管４５を介して収容器２１に供給される排出空気中には排出水素ガスは含まれていない。
【００４４】
排出水素ガス導入口２３と排出空気取入口２４との間には、収容器２１を排出水素ガス導入口２３を含む第１の空間と排出空気取入口２４を含む第２の空間とに区分すると共に、収容器２１内に供給された排出水素ガスが排出空気供給管４５へと逆流することを抑制、防止する抑制手段として隔壁３０が配置されている。隔壁３０は、排出空気取入口２４から供給される排出空気の流速以下の流速を有する流体のみを通過させる流動規制部３１を有している。
【００４５】
図１、図３〜図５を参照して、第１の実施例に係る排出水素処理装置２０における排出水素ガスの希釈の原理について説明する。図３〜図５は、排出水素処理装置２０（収容器２１）における排出水素ガスの流動の様子を模式的に示す平面断面図である。
【００４６】
第１の実施例に係る排出水素処理装置２０では、収容器２１は６リットルの容積を有し、１０００リットル／分の流速で排出空気が空気排出管４１内を流動し、６リットル／２秒の流速で排出水素ガスが収容器２１内に供給され、３０秒間隔で２秒間にわたり制御弁５０が連通状態に切り換えられる。収容器２１に供給すべき排出空気の流速は、置換すべき排出水素ガス量と制御弁５０が非連通状態にある間欠時間によって決定されが、収容器２１を小型化するためには、収容器２１の容量と置換されるべき排出水素ガス量とがほぼ一致していることが好ましく、本実施例では一致している。
【００４７】
３０秒に一度、制御弁５０が２秒間にわたり連通状態に置かれると、燃料極１３側の排出水素ガスは、排出水素ガス導入口２３を介して収容器２１内に導入され、図３に示すように収容器２１内は導入された排出水素ガスによって満たされる。このとき、一時的に収容器２１の第１の空間（排出水素ガス導入口２３を含む空間）の圧力が増大するため、隔壁３０の流動規制部３１を介した収容器２１の第２の空間（排出空気取入口２４を含む空間）および排出空気供給管４５への排出水素ガスの流動（逆流）が懸念される。これに対して、本実施例では、排出水素ガスの流動は規制し、排出空気の流動は許容するように流動規制部３１の圧力損失を設定しているので、収容器２１に導入された排出水素ガスが排出空気供給管４５へと逆流することはない。
【００４８】
本実施例では、制御弁５０が非連通状態に置かれている３０秒間に収容器２１内に６リットルの排出空気を供給する必要があるため、少なくとも１２リットル／分の流速で排出空気が排出空気供給管４５から収容器２１内に供給されなければならない。一方、排出水素ガスは、６リットル／２秒、すなわち、１８０リットル／分の流速で収容器２１内に導入される。したがって、流動規制部３１における圧力損失は、約１２リットル／分程度の流速を有する流体の通過を許容するように設定されていれば良い。
【００４９】
連通状態にある制御弁５０が非連通状態に置かれると、図４および図５に示すように、排出空気取入口２４から導入された排出空気が隔壁３０の流動規制部３１を通過して、排出水素ガスを導出部２１ｂに向けて順次、移動させる（押し出す）。やがて、収容器２１内の全ての排出水素ガスが排出空気によって置換される。
【００５０】
導出部２１ｂから排出された排出水素ガスは、排出水素ガス排出管４６を介して、空気排出管４１の大気開放端近傍（所定位置）に排出される。空気排出管４１に排出された排出水素ガスは、空気排出管４１を流れる排出空気によって希釈され、大気中に放出される。
【００５１】
本実施例に係る排出水素処理装置２０では、流動規制部３１を有する隔壁３０を備えることにより、収容器２１内の排出水素ガスの排出空気供給管４５および空気排出管４１への逆流を抑制、防止している。したがって、空気排出管４１を流動する排出空気中における水素濃度は０％であり、１０００リットル／分の流速で空気排出管４１から大気中に排出される排出空気における水素濃度は、最大でも１．２％程度となる。この結果、排出空気における水素濃度を、水素の可燃範囲の下限である４％未満の濃度に抑えることができる。
【００５２】
隔壁３０が有する流動規制部３１の形状について図６〜図９を参照して説明する。図６は排出水素処理装置が備える流動規制部の第１の形態を示す説明図である。図７は排出水素処理装置が備える流動規制部の第２の形態を示す説明図である。図８は排出水素処理装置が備える流動規制部の第３の形態を示す説明図である。図９は排出水素処理装置が備える流動規制部の第４の形態を示す説明図である。
【００５３】
流動規制部３１の形状としては、図６に示す孔３２（オリフィス）、図７に示す単一スリット３３、図８に示す複数スリット３４、図９に示すメッシュ孔３５が例示としてあげられる。排出空気取入口２４から供給される排出空気によって、収容器２１内の排出水素ガスを順次、導出部２１ｂから押し出す（排出させる）観点からは、排出水素ガスの流路断面に均一に排出空気が行き渡ることが好ましく、例えば、図９に示すメッシュ孔３５を備える隔壁３０が好適である。なお、図６から図９の例では、隔壁３０は矩形形状であるが、収容器２１の流動断面に応じて円形、三角形等の形状が適宜取られ得ることは言うまでもない。
【００５４】
以上説明したように、第１の実施例に係る排出水素処理装置２０によれば、燃料電池１０から排出される排出水素ガスの全量を収容可能な収容器２１を備え、燃料電池１０の空気極１２から排出される排出空気を利用して収容器２１内の排出水素ガスを順次、収容器２１から排出させると共に、排出水素ガスを希釈することができる。したがって、排出水素を希釈するための大容量の希釈室や、排出水素を燃焼させるためのバーナを備えることなく、排出水素ガスを希釈した後に、大気中に放出することができる。第１の実施例に係る排出水素処理装置２０は、希釈室を備える必要がないので、特に、搭載スペースの制約が大きい車両等を含む移動体に好適である。
【００５５】
第１の実施例に係る排出水素処理装置２０は、収容器２１内に排出水素ガスを導入する排出水素ガス導入口２３と排出空気を取り入れる排出空気取入口２４との間には、排出空気の流動は許容するが排出水素ガスの流動は規制する流動規制部３１を有する隔壁３０を備えている。したがって、空気極１２から排出される排出空気を利用して収容器２１内の排出水素ガスを順次、収容器２１から排出させる際にも、収容器２１内の排出水素ガスが排出空気取入口２４を介して空気排出管４１へと逆流することはなく、大気中に排出される水素濃度をより低減することが可能になると共に、大気中に排出される水素濃度の変動を抑制することができる。
【００５６】
第１の実施例に係る排出水素処理装置２０によれば、制御弁等の動的な流動規制手段を用いることなく、収容器２１内の排出水素ガスが排出空気取入口２４を介して空気排出管４１へと逆流することを防止することができる。また、空気極１２から排出される排出空気を用いて排出水素ガスを希釈するので、排出水素処理装置２０のために、新たに希釈用のガスを供給するためのブロア等を備える必要がないという利点もある。
【００５７】
・第２の実施例：
図１０および図１１を参照して第２の実施例に係る排出水素処理装置６０について説明する。図１０は第２の実施例に係る排出水素処理装置６０の概略構成図である。図１１は第１電磁弁および第２電磁弁の動作タイミングを示すタイムチャートである。なお、燃料電池システムの概略構成は第１の実施例において説明した燃料電池システムと同様であるから、同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。また、図１０中、収容器６１は平面断面図にて表されており、実線は排出空気の流れを、破線は排出水素ガスの流れを表す。
【００５８】
第２の実施例に係る排出水素処理装置６０は、箱状の収容器６１、収容器６１内部における流体の流れを規制する仕切板６２を備えている。収容器６１には水素排出管４３を介して排出水素が供給され、水素排出管４３には排出水素ガスを間欠的に収容器６１へ導入させる第１の電磁弁５２が備えられている。収容器６１内の排出水素ガスは、排出水素ガス排出管４６を介して、空気排出管４１の大気開放端近傍（所定位置）に排出される。収容器６１には排出空気供給管４５を介して、排出空気が供給され、排出空気供給管４５には、収容器６１内の排出水素ガスの逆流を防止する第２の電磁弁５３が備えられている。第１および第２の電磁弁５２、５３は、図示しない制御装置によって弁の開閉動作が制御されている。
【００５９】
第２の実施例に係る排出水素処理装置６０は、収容器６１内に排出水素ガスの全量を収容し、空気排出管４１を流れる排出空気によって、排出水素ガスを希釈する点で第１の実施例に係る排出水素処理装置２０と一致する。一方、第２の実施例に係る排出水素処理装置６０は、隔壁３０に代えて、第２の電磁弁５３によって収容器６１内の排出水素ガスが排出空気供給管４５、空気排出管４１へと逆流することを防止する点で、第１の実施例に係る排出水素処理装置２０と相違する。
【００６０】
第１および第２の電磁弁５２、５３の開弁、閉弁タイミングは図１１に示すとおりである。すなわち、排出水素ガスの排出空気供給管４５、空気排出管４１への逆流を防止する第２の電磁弁５３は、排出水素ガスを収容器６１内に間欠的に導入する第１の電磁弁５２の開弁タイミングよりも前に閉弁され、第１の電磁弁５２の閉弁タイミングよりも後に開弁される。この結果、収容器６１内へ排出水素ガスが導入される際には、既に第２の電磁弁５３は閉弁されており、また、収容器６１内への排出水素ガスの導入が完了した後に第２の電磁弁５３が開弁される。したがって、排出水素ガスの導入により収容器６１内の圧力が一時的に上昇した場合であっても、図１０に示すとおり排出水素ガスは排出空気供給管４５、空気排出管４１へと逆流しない。
【００６１】
以上説明したように、第２の実施例に係る排出水素処理装置６０によれば、収容器６１内への排出水素ガスの導入タイミングに合わせて、第２の電磁弁５３の閉弁および開弁タイミングが決定されているので、排出水素ガスの排出空気供給管４５、空気排出管４１への逆流を防止することができる。したがって、排出水素ガス排出管４６よりも上流側における空気排出管４１内の水素濃度を０％とすることができ、排出水素ガスの希釈率を安定させることができると共に、空気排出管４１の開放端から排出される水素濃度を低減させることができる。
【００６２】
また、排出空気供給管４５の連通および非連通を切り換える手段として、動作が受動的である逆止弁（負圧式逆止弁）ではなく、能動的に連通および非連通状態を切り換えることができる第２の電磁弁５３を用いた。負圧式逆止弁を用いた場合には、収容器６１内への排出水素ガスの導入に伴い発生する負圧によって作動したり、排出水素ガスに含まれる生成水によって弁の封止状態が変動するおそれがある。したがって、排出水素ガスの排出空気供給管４５、空気排出管４１への逆流をより確実に防止することができる。
【００６３】
・第２の実施例の変形例：
上記第２の実施例では、第２の電磁弁５３は、閉弁（非連通）された後は、再び開弁（連通）されるまで閉弁状態に維持されるが、図１２に示すように任意のタイミングにて連通、非連通状態（開弁、閉弁）を間欠的に繰り返してもよい。図１２は第２の実施例の変形例における第１電磁弁および第２電磁弁の動作タイミング、収容器６１に導入される排出水素ガス流量、希釈用ガス流量、収容器６１から排出される排出水素ガス量を示すタイムチャートである。
【００６４】
本変形例では、図１２に示すように、第２の電磁弁５３は、排出水素ガスを収容器６１内に間欠的に導入する第１の電磁弁５２の開弁タイミングよりも前に閉弁された後、第１の電磁弁５２が開弁されている状態にて再び開弁され、その後、短い周期にて閉弁、開弁される。第２の電磁弁５３が間欠的に開閉された結果、排出空気供給管４５を流れる希釈用ガスの流量、排出水素ガス排出管４６を流れる排出水素ガスの流量は図１２に示すように短時間に変動する。この結果、収容器６１内には乱流が発生し、収容器６１内に導入された排出水素ガスと希釈用ガスとの混合が促進される。
【００６５】
排出水素ガス排出管４６からは、希釈用ガスと混合された排出水素ガスが排出されるので、空気排出管４１における排出水素ガスの希釈を促進させることができる。また、本変形例では、第１の電磁弁５２が開弁されている期間に第２の電磁弁５３が開弁されるので、排出水素ガスは排出水素供給管４５から逆流する。しかしながら、第２の電磁弁５３の開閉状態を適切に制御して、排出空気供給管４５を逆流する排出水素ガス量を調整することにより、空気排出管４１の開放端から排出される水素濃度を可燃濃度未満に抑制することができると共に、収容器６１内部の排出水素ガスを早期に排出させることができる。
【００６６】
・第３の実施例：
図１３〜図１５を参照して第３の実施例に係る排出水素処理装置７０について説明する。図１３は第３の実施例に係る排出水素処理装置７０の概略構成図である。図１４は第１電磁弁および第２電磁弁の動作タイミングを示すタイムチャートである。図１５は空気排出管の開放端から排出される水素濃度の時間変化を示す説明図である。なお、第３の実施例に係る排出水素処理装置７０は、第２の実施例に係る排出水素処理装置６０と同一の構成を備えるので、各構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。また、図１３中、収容器６１は平面断面図にて表されており、実線は排出空気の流れを、破線は排出水素ガスの流れをそれぞれ表す。
【００６７】
第３の実施例に係る排出水素処理装置７０は、収容器６１内に排出水素ガスの全量を収容し、空気排出管４１を流れる排出空気によって、排出水素ガスを希釈する点で第２の実施例に係る排出水素処理装置６０と一致する。一方、第３の実施例に係る排出水素処理装置７０は、収容器６１内の排出水素ガスが排出空気供給管４５、空気排出管４１へと一部逆流することを許容する点で、第２の実施例に係る排出水素処理装置６０と相違する。なお、第１および第２の電磁弁５２、５３は、図示しない制御装置によって弁の開閉動作が制御されている。
【００６８】
第１および第２の電磁弁５２、５３の開弁、閉弁タイミングは図１４に示すとおりである。すなわち、排出水素ガスの排出空気供給管４５、空気排出管４１への逆流を抑制する第２の電磁弁５３は、排出水素ガスを収容器６１内に間欠的に導入する第１の電磁弁５２の開弁タイミングよりも後に閉弁され、第１の電磁弁５２の閉弁タイミングよりも後に開弁される。この結果、収容器６１内へ排出水素ガスが導入される際には、未だ第２の電磁弁５３は開弁状態にあり、図１３に示すように、収容器６１内に導入された排出水素ガスの一部は排出空気供給管４５を介して空気排出管４１へと逆流する。一方、第２の電磁弁５３の開弁時期は、収容器６１内への排出水素ガスの導入が完了した後である。
【００６９】
水素排出管４３から収容器６１へ排出水素ガスの導入が開始されるタイミングでは、先の置換サイクルで排出水素ガスと置換された排出空気が収容器６１内に収容されている。したがって、排出水素ガス排出管４６から排出されるガスには水素は含まれておらず、空気排出管４１を流れる排出空気に水素が含まれていても、排出水素ガス排出管４６から排出されるガス（排出空気）によって希釈される。この結果、当初、空気排出管４１の開放端には、空気排出管４１へ逆流した排出水素ガスに起因する水素が現れる（図１５中Ｌ１）。時間の経過と共に排出水素ガス排出管４６からは排出水素ガスが排出されるようになり、空気排出管４１の開放端には、排出水素ガス排出管４６からの排出水素ガスの排出に起因する水素が現れ始める（図１５中Ｌ２）。
【００７０】
ただし、第２の電磁弁５３が閉弁された後は空気排出管４１を流れる排出空気中の水素濃度は徐々に０％となるので、排出水素ガス排出管４６から排出された排出水素ガスは、空気排出管４１を流れる排出空気によって希釈される。この結果、図１５中Ｌ３で表されるように、空気排出管４１へ逆流した排出水素ガスと排出水素ガス排出管４６からの排出水素ガスの双方を合わせても、水素濃度は規定値（４％）を超えることはない。すなわち、空気排出管４１に排出水素ガスが逆流している状態であっても、あるいは、空気排出管４１に排出水素ガスが逆流していない状態であっても、空気排出管４１の開放端から排出される排出空気中における水素濃度は常に、４％未満に抑制される。
【００７１】
さらに、空気排出管４１に排出水素ガスを逆流させない場合（図１５中Ｌ４）と比較して、空気排出管４１に排出水素ガスを逆流させた場合（図１５中Ｌ３）には、収容器６１内の排出水素ガスの全量の希釈を完了するまでの時間が短縮されることが図１５のグラフから明らかになる。
【００７２】
以上説明したように、第３の実施例に係る排出水素処理装置７０によれば、水素排出管４３から収容器６１への排出水素ガスの導入が開始されるタイミングでは、空気排出管４１へ排出水素ガスを逆流させるので、収容器６１内に導入された排出水素ガスを希釈後、迅速に大気中に放出することができる。
【００７３】
すなわち、収容器６１への排出水素ガスの導入開始時には、収容器６１から排出水素ガス排出管４６を介して空気排出管４１へ排出されるガスは排出空気であり、空気排出管４１へ排出水素ガスを逆流させない場合には、空気排出管４１からは排出空気だけが排出され、排出水素ガスの希釈は未だ実行されていない。したがって、排出水素ガスが収容器６１から排出されるまでの時間は無駄な時間である。これに対して、第３の実施例に係る排出水素処理装置７０では、収容器６１への排出水素ガスの導入開始時には、空気排出管４１へ排出水素ガスを逆流させて、収容器６１から排出される排出空気によって排出水素ガスを希釈することができる。この結果、排出水素ガスが排出水素ガス排出管４６を介して空気排出管４１へ移動するまでの時間をも有効に利用することが可能となり、排出水素ガスの希釈化を完了するまでに要する時間を短縮することができる。
【００７４】
また、予め空気排出管４１への逆流を見込んでいるので、より小さい収容器６１を用いることができる。例えば、空気排出管４１を流れる空気流量が１０００リットル／分、元の収容器の容量が６リットルならば、収容器６１の容量を５リットル程度とすることができる。
【００７５】
この他、第３の実施例に係る排出水素処理装置７０によれば、第２の実施例に係る排出水素処理装置６０と同様の効果を得ることができる。
【００７６】
・第４の実施例：
上記各実施例において用いられ得る収容器２１、６１の種々の他の内部構成例について図１６〜図２１を参照して説明する。図１６は収容器の第１の内部構成例および収容器内における排出水素ガスの流動状態を模式的に示す説明図である。図１７は収容器の第７の内部構成例および収容器内における排出水素ガスの流動状態を模式的に示す説明図である。図１８は収容器の第３の内部構成例および収容器内における排出水素ガスの流動状態を模式的に示す説明図である。図１９は収容器の第４の内部構成例および収容器内における流速が高い場合の排出水素ガスの流動状態を模式的に示す説明図である。図２０は収容器の第４の内部構成例および収容器内における流速が低い場合の排出水素ガスの流動状態を模式的に示す説明図である。図２１は第４の内部構成を備える収容器から排出される排出水素濃度の時間変化を示す説明図である。図１６〜図２０では、収容器は側面断面図によって表されており、図示されている収容器の長手方向が垂直方向を示している。なお、下記の各内部構成例では、収容器内部への排出水素ガスの導入が完了した後に、希釈用ガスが導入される。
【００７７】
．第１の内部構成を有する収容器２１１：
図１６に示すように、収容器２１１は、搭載時に底面をなす底面部２１１ａ、頂面をなす頂面部２１１ｂを備えている。燃料電池（図示しない）から排出された排出水素ガスを収容器内部に導入する排出水素ガス導入口２１１ｃおよび収容器内部にて排出水素ガスを押し出す希釈用ガスを導入する排出空気取入口２１１ｄは底面部２１１ａ近傍に配置されている。収容器２１１に一時的に収容されていた排出水素ガスおよび希釈用ガスを収容器２１１の外部へ排出する排出水素ガス排出口２１１ｅは頂面部２１１ｂ近傍に配置されている。すなわち、収容器２１１は、導入された排出水素ガスおよび希釈用ガスを底面部２１１ａから頂面部２１１ｂへと流動させる内部構造を有する。
【００７８】
収容器２１１内部の底面部２１１ａ近傍であって、排出水素ガス導入口２１１ｃおよび排出空気取入口２１１ｄの配置位置よりも上側には、導入された排出水素ガスおよび希釈用ガスの通過を許容する多孔状の仕切板２１１ｆが配置されている。第１の内部構成を有する収容器２１１によれば、収容器内部に導入された排出水素ガスおよび希釈用ガスは、流速が高い当初、仕切板２１１ｆによって収容器２１１の水平方向（幅方向）へと導かれる。したがって、両ガスが直ちに垂直方向（排出水素排出口２１１ｅ）へと流動し、収容器内部にて拡散混合する事態を抑制することができる。両ガスが底面部２１１ａの水平方向へと行き渡った後は、水素ガスよりも比重の大きい希釈用ガスは水素ガスの下側に広がる二層構造が形成される。また、多孔状の仕切板２１１ｆを通過することにより、希釈用ガスの流速は均一化される。したがって、水素ガスは希釈用ガスと混合することなく、希釈用ガスによって順次、底面部２１１ａから頂面部２１１ｂの排出水素排出口２１１ｅまで移動させられる。この結果、希釈用ガスの流量を調整することによって一定の濃度にて水素を大気中に放出することができる。
【００７９】
．第２の内部構成を有する収容器２１２：
図１７に示すように、収容器２１２は、搭載時に底面をなす底面部２１２ａ、頂面をなす頂面部２１２ｂを備えている。燃料電池（図示しない）から排出された排出水素ガスを収容器内部に導入する排出水素ガス導入口２１２ｃおよび収容器内部にて排出水素ガスを押し出す希釈用ガスを導入する排出空気取入口２１２ｄは頂面部２１２ｂ近傍に配置されている。収容器２１２に一時的に収容されていた排出水素ガスおよび希釈用ガスを収容器２１２の外部へ排出する排出水素ガス排出口２１２ｅは、排出水素ガス排出口２１２ｃおよび希釈用ガス排出口２１２ｄと対向する頂面部２１２ｂ近傍に配置されている。
【００８０】
排出水素ガス排出口２１２ｃおよび希釈用ガス排出口２１２ｄが配置側における収容器２１２内部には、排出水素ガス導入口２１２ｃおよび排出空気取入口２１２ｄから導入された排出水素ガスを、希釈用ガスによって底面部２１２ｂにまで導く誘導路を区画形成する仕切板２１２ｆが配置されている。すなわち、収容器２１２は、導入された排出水素ガスおよび希釈用ガスを底面部２１２ａから頂面部２１２ｂへと流動させる内部構造を有する。第２の内部構成を有する収容器２１２によれば、収容器内部に導入された排出水素ガスは希釈用ガスによって底面部２１２ｂまで導かれる。排出水素ガスの流速は底面部２１２ｂに到達するまでに低下し、収容器２１２の水平方向（幅方向）へと十分に行き渡らされる。したがって、排出水素ガスが直ちに排出水素排出口２１２ｅへと流動し、収容器内部にて希釈用ガスと拡散混合する事態を抑制することができる。両ガスが底面部２１２ａの水平方向へと行き渡った後は、水素ガスよりも比重の大きい希釈用ガスは水素ガスの下側に広がる二層構造が形成される。したがって、水素ガスは希釈用ガスと混合することなく、希釈用ガスによって順次、底面部２１２ａから頂面部２１２ｂの排出水素排出口２１２ｅまで移動させられる。この結果、希釈用ガスの流量を調整することによって一定の濃度にて水素を大気中に放出することができる。
【００８１】
誘導路における排出水素ガスの拡散（希釈）を防止して、排出水素ガスを底面部２１２ｂの水平方向に行き渡らせるためには、誘導路の路幅は狭いことが好ましい。また、第１の内部構成を有する収容器２１１の同様にして多孔状の仕切板を備えても良い。かかる場合には、より一層、排出水素ガスを収容器２１２の水平方向（幅方向）へと十分に行き渡らせることができると共に、多孔状の仕切板を通過することにより、希釈用ガスの流速が均一化されるので、両ガスの混合をさらに抑制することができる。
【００８２】
．第３の内部構成を有する収容器２１３：
図１８に示すように、収容器２１３は、搭載時に底面をなす底面部２１３ａ、頂面をなす頂面部２１３ｂを備えている。燃料電池（図示しない）から排出された排出水素ガスを収容器内部に導入する排出水素ガス導入口２１３ｃおよび収容器内部にて排出水素ガスを押し出す希釈用ガスを導入する排出空気取入口２１３ｄは底面部２１３ｂ近傍に配置されている。収容器２１３に一時的に収容されていた排出水素ガスおよび希釈用ガスを収容器２１３の外部へ排出する排出水素ガス排出口２１３ｅは、排出水素ガス排出口２１３ｃおよび希釈用ガス排出口２１３ｄと対向する頂面部２１３ｂ近傍に配置されている。
【００８３】
収容器２１３内部には、排出水素ガス導入口２１３ｃおよび排出空気取入口２１３ｄから導入された排出水素ガスおよび希釈用ガスを排出水素ガス排出口２１３ｅへと導く流路を形成する複数の仕切板２１３ｆが水平方向に配置されている。ここで、流路における排出水素ガスの拡散（希釈）を防止するためには、流路の路幅は狭いことが好ましい。すなわち、収容器２１３は、導入された排出水素ガスおよび希釈用ガスを底面部２１３ａから頂面部２１３ｂへと流動させる内部構造を有する。第３の内部構成を有する収容器２１３によれば、収容器内部に導入された排出水素ガスは、続いて導入された希釈用ガスによって、仕切板２１３ｆにより区画形成された流路に従って、順次、排出水素排出口２１３ｅへと押し出される。したがって、収容器２１３の収容能力（容積）を有効に活用することができると共に、収容器内部における両ガスの拡散混合を抑制することができる。この結果、希釈用ガスの流量を調整することによって一定の濃度にて水素を大気中に放出することができる。
【００８４】
．第４の内部構成を有する収容器２１４：
収容器２１４は、基本的には第３の内部構成を有する収容器２１３と同様の構成を備えているが、仕切板２１４ｆとして多孔状のものを備えている点で相違する。以下の説明では、第３の内部構成を有する収容器２１３と同様の構成要素については、符号の数字部分についてのみ２１３の符号に代えて２１４の符号を用い、その説明を省略する。
【００８５】
図１９〜図２１を参照して、多孔状の仕切板２１４ｆを備えることにより得られる作用効果について説明する。多孔状の仕切板２１４ｆは、仕切板２１４ｆに対して平行に流れる流体の速度が高い場合には、流体が仕切板２１４ｆに対して垂直に通過することを許容せず、流体の速度が低い場合には、流体が仕切板２１４ｆに対して垂直に通過することを許容する。したがって、排出水素ガス流速が高い（流量が多い）場合、すなわち、始動時およびアイドル時を除く燃料電池の負荷運転時には、仕切板２１４ｆの多孔部分は機能せず、排出水素ガスは多孔部分を通過して移動しない（図１９参照）。したがって、第３の内部構成を有する収容器２１３と同様の作用効果を得ることができる。
【００８６】
一方、始動時およびアイドル時といった排出水素ガスの流速が低い場合（流量が少ない）場合には、仕切板２１４ｆの多孔部分は機能し、排出水素ガスは多孔部分を通過して底面部２１４ａから頂面部２１４ｂへと移動する。すなわち、浮力に起因する水素の垂直方向（上方）への移動速度を無視することができないほど排出水素ガスの流速が低い場合には、排出水素ガスの水素は水平方向のみならず上方へも移動する。したがって、少なくとも排出水素ガスの一部は仕切板２１４ｆを通過して、収容器２１４にて希釈される（収容器２１４内に拡散する）（図２０参照）。
【００８７】
第４の内部構成を備える収容器２１４によれば、図２１に示すように、排出水素ガス量が収容器２１４における希釈化を許容するほど少ない場合には、排出水素ガスの仕切板２１４ｆの通過を許容する。したがって、排出水素ガスは、収容器２１４内部にて予めを希釈された後に、再度、空気排出管を流れる希釈用ガスによって希釈されるので空気排出管の開放端から排出される水素濃度のピーク値を低減することができる。これに対して、多孔部を有しない仕切板を用いた場合には、排出水素ガスは収容器内部にて希釈されないため、排出水素ガスの流速にかかわらず、排出水素排出口から排出される水素濃度のピーク値はほぼ一定である。すなわち、収容器２１４は、時間をかけて低い濃度の水素を大気中に放出することができる。この結果、アイドル時等の排出水素ガス濃度が低い条件下で、希釈ガス流量を少なくすることが可能となり、希釈ガスを供給するために必要な動力を低減することができる。
【００８８】
・第５の実施例：
第２および第３の実施例では、第２の電磁弁５３を用いて空気排出管４１への排出水素ガスの逆流を防止、調整していたが、図２２に示すように第２の電磁弁５３を備えることなく、空気排出管４１への排出水素ガスの逆流を抑制するようにしても良い。図２２は第５の実施例に係る排出水素処理装置８０の概略構成図であり、収容器は平面断面図にて表されている。この排出水素処理装置８０は、ほぼ左右対称な収容器８１を備えており、水素排出管４３は収容器８１の略中央に接続されている。かかる構成を備えることにより、排出水素ガスが収容器８１に導入される２秒間の間に、収容器８１内の排出空気が排出空気供給管４５および排出水素ガス排出管４６を介して収容器８１外（空気排出管４１）に排出される。したがって、排出水素ガスが収容器８１に導入されたのちは、速やかに排出水素ガスを空気排出管４１に導出することが可能となり、希釈が完了するまでに要する時間を短縮することができる。
【００８９】
・第６の実施例：
上記各実施例では、収容器に排出水素ガスを一時的に収容し、希釈用ガスの一部を収容器に導入することで収容された排出水素ガスを順次、収容器の一側から他側へと押し出して収容器外に排出する。また、排出水素ガスは、原則として排出水素ガス排出管から空気排出管４１に対して排出され、希釈された後、大気中に排出される。これに対して、第６の実施例では、排出水素ガス導入当初は排出水素ガスの希釈、および排出空気供給管への排出水素ガスの逆流を許容する。
【００９０】
第６の実施例に係る排出水素処理装置９０について図２３〜図２８を参照して説明する。図２３は第６の実施例に係る排出水素処理装置の概略構成図であり、収容器は平面断面図にて表されている。図２４は希釈用ガスの一部を利用して収容された排出水素ガスを押し出す場合における収容器内の排出水素ガスの移動の様子を示す模式図である。図２５は第６の実施例に係る排出水素処理装置における収容器内の排出水素ガスの移動の様子を示す模式図である。図２６は第６の実施例に係る排出水素処理装置９０から排出される排出水素濃度の時間変化を示す説明図である。図２７は第６の実施例に係る排出水素処理装置９０における、排出水素ガス導入時の水素濃度の変化を示す模式図である。図２８は第６の実施例に係る排出水素処理装置９０における、希釈用ガス導入時の水素濃度の変化を示す模式図である。
【００９１】
排出水素処理装置９０は、箱状の収容器９１、収容器９１内部における流体の流れを規制して流路を形成する複数の仕切板９２を備えている。収容器９１の第１の端部９１１および第２の端部９１２からの距離が略等しい中央部には、排出水素を供給するための水素排出管９３が接続されており、水素排出管９３には排出水素ガスを間欠的に収容器９１へ導入させる第１の電磁弁５２が備えられている。収容器９１の第１の端部９１１側には収容器内の排出水素ガスを排出するための排出水素ガス排出管９４の一端が接続され、収容器９１の第２の端部９１２側には希釈用ガスとしての排出空気の一部を収容器内に導入するための排出空気供給管９５の一端が接続されている。排出水素ガス排出管９４の他端は、常時、希釈用の排出空気が流動する空気排出管９６の大気開放端近傍（下流側）に接続されている。排出空気供給管９５の他端は、排出水素ガス排出管９４の他端の接続位置よりも上流側において、空気排出管９６と接続されている。
【００９２】
仕切板９２は収容器９２の第１の端部９１１近傍および第２の端部９１２近傍に配置されており、水素排出管９３が接続されている収容器９２の中央部には配置されていない。この結果、収容器９１の中央部付近では収容器内部に既存の空気と導入された排出水素ガスとの混合が許容され、排出水素ガスが希釈される。一方、第１および第２の端部９１１、９１２近傍では、仕切板９２によって、排出水素ガスの拡散（希釈）を規制し、排出水素ガスを排出水素ガス排出管９４を介して空気排出管９６へと順次導くことができる。また、排出空気供給管９５から供給された排出空気（希釈用ガス）を収容器９１の中央部へと導くことができる。
【００９３】
本実施例に係る排出水素処理装置９０における、収容器９１内に導入された排出水素ガスの流れについて図２５を参照して説明する。水素排出管９３から導入された排出水素ガスは、仕切板９２が配置されておらず広い空間が区画形成されている収容器９１の中央部にて既存の空気と混合し、希釈される。水素排出管９３は、収容器９１の第１の端部９１１および第２の端部９１２からの距離が略等しい中央部に接続されているので、収容器内部に導入され希釈された排出水素ガスの１／２は、仕切板９２により形成された流路に従い排出水素ガス排出管９４へと流動し、残りの１／２は、仕切板９２により形成された流路に従い排出空気供給管９５へと流動する。本実施例では排出空気供給管９５に逆流を防止するためのバルブ（電磁弁５３）が配置されていないので、収容器９１の圧力が排出空気供給管９５の圧力よりも高くなる排出水素ガスの導入当初は、排出空気供給管９５に到達した排出水素ガスは、排出空気供給管９５を逆流して空気排出管９６へと流動する。
【００９４】
本実施例に係る排出水素処理装置９０では、常に収容器の一側から他側へと希釈用ガスを用いて排出水素ガスを押し出す場合と比較して、排出水素ガス導入当初における排出水素ガスの移動距離は半分となる（図２４参照）。特に収容器９１の容量に対して１回当たりの排出水素ガス流量が少ない場合には、収容器９１内の既存空気を希釈ガスとして有効に用いることができる。したがって、収容器９１に一時的に収容された排出水素ガスは、速やかに収容器９１の外部へと排出され、収容器９１に既存の空気を収容器９１外へと排出するために要する時間を半減することができる（図２６参照）。また、収容器９１に初期に導入された排出水素ガスは、収容器９１内の既存の空気によって希釈されているので、排出水素処理装置９０から大気中に排出される水素濃度のピーク値を低減することができる（図２６参照）。
【００９５】
本実施例に係る排出水素処理装置９０における収容器９１内の濃度変化は図２７および図２８に示すとおりである。収容器９１内に排出水素ガスが導入される場合には、収容器９１内に導入された排出水素ガスは、その一部が収容器９１内の既存空気と混合すると共に、収容器９１内の既存空気および排出水素ガスと空気の混合気を収容器９１外へと押し出す。例えば、排出空気流量をＭ、排出水素ガス流量をＨ、収容器９１から排出される水素量をｈとすれば、ｈ／（Ｍ＋Ｈ）×１００により表される水素濃度（ｖｏｌ％）が大気中に排出される。
【００９６】
一方、収容器９１内に排出水素ガスが導入された後（排出水素ガスの導入タイミング以外の場合）には、収容器９１内の排出水素ガスは、排出空気供給管９５にから収容器９１内に導入される希釈用ガスによって、排出水素ガス排出管９４から収容器９１外へと排出される。この結果、収容器９１内の排出水素ガスは、希釈用ガスによって置換される。例えば、希釈用ガス流量をｍ、排出空気流量をＭとすれば、ｍ／Ｍ×１００により表される水素濃度（ｖｏｌ％）が大気中に排出される。本実施例に係る排出水素処理装置９０は、燃料電池のいずれの運転条件においても、（ｈ／（Ｍ＋Ｈ）×１００）、（ｍ／Ｍ×１００）にて表される水素濃度（ｖｏｌ％）が可燃範囲未満となるように設計される。
【００９７】
また、本実施例に係る排出水素処理装置９０によれば、これまで、排出水素ガス導入当初、収容器９１内に既存の空気を収容器９１外へと排出するために要した時間を半減することができる。
【００９８】
また、収容器９１内に既存の空気を収容器９１外へと排出するために要した時間を排出水素ガスを収容器９１外へと排出するために利用すると共に、排出水素ガス導入当初は、これまで単に収容器９１外へと排出していた既存の空気を希釈用ガスとして利用することができる。したがって、収容器９１内に収容された排出水素ガスを速やかに排出水素処理装置９０外へと排出することができると共に、排出水素処理装置９０から排出される水素濃度のピーク値を低減することができる（図２６参照）。
【００９９】
この結果、例えば、燃料電池の始動時、アイドル時、負荷運転時といった各運転状態に適切な様々な排出水素ガスの排出タイミングに適応して、排出水素ガスを収容し、可燃濃度未満の水素濃度にて排出水素ガスを大気中に排出することができる。
【０１００】
以上、いくつかの実施例に基づき本発明に係る排出水素処理装置を説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【０１０１】
上記実施例では、燃料電池１０の空気極１２から排出される排出空気を用いて燃料極１３から間欠的に排出される排出水素ガスを希釈しているが、別途ブロア等を備えて、排出水素ガスを希釈するための難燃性ガスを空気排出管４１または別の希釈用ガス供給管に供給してもよい。かかる場合には、ブロア等を別途備えなければならないものの、難燃性ガス流量を大きくすることができるので、収容器２１、６１における排出水素ガスの移動速度（排出空気供給管４５から供給される難燃性ガスの流速）を大きくしても、排出空気排出管４１（希釈用ガス供給管）から排出されるガス中の水素濃度を４％未満に抑えることができる。したがって、収容器２１、６１の容量を小さくすることが可能となり、排出水素処理装置を小型化することができると共に、排出水素ガスの希釈化を完了するまでに要する時間を短縮することができる。
【０１０２】
上記実施例では、排出水素ガスを希釈するガスを排出空気と呼んでいるが、この他に、希釈用ガスと呼ぶこともある。ただし、希釈用ガスの名称が用いられる場合であっても、収容器２１、６１では希釈化は実行されず、排出空気排出管４１（希釈用ガス供給管）において希釈化は実行される。
【０１０３】
上記実施例では、収容器２１、６１として箱状、管状の形態を例に挙げて説明したが、収容器の形態はこれら形態に限定されない。すなわち、燃料極１３から排出された排出水素ガスが大気中に放出されるまでの時間を遅延させることができれば良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例に係る排出水素処理装置を含む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２】第１の実施例に係る排出処理装置に適用され得る他の収容器を示す説明図である。
【図３】排出水素処理装置２０（収容器２１）における排出水素ガスの流動の様子を模式的に示す平面断面図である。
【図４】排出水素処理装置２０（収容器２１）における排出水素ガスの流動の様子を模式的に示す平面断面図である。
【図５】排出水素処理装置２０（収容器２１）における排出水素ガスの流動の様子を模式的に示す平面断面図である。
【図６】排出水素処理装置が備える流動規制部の第１の形態を示す説明図である。
【図７】排出水素処理装置が備える流動規制部の第２の形態を示す説明図である。
【図８】排出水素処理装置が備える流動規制部の第３の形態を示す説明図である。
【図９】排出水素処理装置が備える流動規制部の第４の形態を示す説明図である。
【図１０】第２の実施例に係る排出水素処理装置６０の概略構成図である。
【図１１】第１電磁弁および第２電磁弁の動作タイミングを示すタイムチャートである。
【図１２】第２の実施例の変形例における第１電磁弁および第２電磁弁の動作タイミング、収容器６１に導入される排出水素ガス流量、希釈用ガス流量、収容器６１から排出される排出水素ガス量を示すタイムチャートである。
【図１３】第３の実施例に係る排出水素処理装置７０の概略構成図である。
【図１４】第１電磁弁および第２電磁弁の動作タイミングを示すタイムチャートである。
【図１５】空気排出管の開放端から排出される水素濃度の時間変化を示す説明図である。
【図１６】収容器の第１の内部構成例および収容器内における排出水素ガスの流動状態を模式的に示す説明図である。
【図１７】収容器の第７の内部構成例および収容器内における排出水素ガスの流動状態を模式的に示す説明図である。
【図１８】収容器の第３の内部構成例および収容器内における排出水素ガスの流動状態を模式的に示す説明図である。
【図１９】収容器の第４の内部構成例および収容器内における流速が高い場合の排出水素ガスの流動状態を模式的に示す説明図である。
【図２０】収容器の第４の内部構成例および収容器内における流速が低い場合の排出水素ガスの流動状態を模式的に示す説明図である。
【図２１】第４の内部構成を備える収容器から排出される排出水素濃度の時間変化を示す説明図である。
【図２２】第５の実施例に係る排出水素処理装置８０の概略構成図である。
【図２３】第６の実施例に係る排出水素処理装置の概略構成図であり、収容器は平面断面図にて表されている。
【図２４】希釈用ガスの一部を利用して収容された排出水素ガスを押し出す場合における収容器内の排出水素ガスの移動の様子を示す模式図である。
【図２５】第６の実施例に係る排出水素処理装置における収容器内の排出水素ガスの移動の様子を示す模式図である。
【図２６】第６の実施例に係る排出水素処理装置９０から排出される排出水素濃度の時間変化を示す説明図である。
【図２７】第６の実施例に係る排出水素処理装置９０における、排出水素ガス導入時の水素濃度の変化を示す模式図である。
【図２８】第６の実施例に係る排出水素処理装置９０における、希釈用ガス導入時の水素濃度の変化を示す模式図である。
【符号の説明】
１０…燃料電池
１１…高分子膜
１２…空気極
１３…燃料極
１４…エアコンプレッサ
１５…水素貯蔵器
１６…循環用ポンプ
２０…排出水素処理装置
２１…収容器
２１ａ…導入部
２１ｂ…導出部
２２…仕切板
２３…排出水素ガス導入口
２４…排出空気取入口
３０…隔壁
３１…流動規制部
４０…空気供給管
４１…空気排出管（希釈用ガス供給路）
４２…水素供給管
４３…水素排出管（排出水素ガス供給路）
４４…水素循環管
４５…排出空気供給管
４６…排出水素ガス排出管
５０…制御弁
５１…逆止弁
６０…排出水素処理装置
６１…収容器
７０…排出水素処理装置
８０…排出水素処理装置
９０…排出水素処理装置
９１…収容器
９１１…第１の端部
９１２…第２の端部
９２…仕切板
９３…水素排出管
９４…排出水素ガス排出管
９５…排出空気供給管
９６…空気排出管
【図１】
2004006183.tif 000003
【図２】
2004006183.tif 000004
【図３】
2004006183.tif 000005
【図４】
2004006183.tif 000006
【図５】
2004006183.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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