(57)【要約】【課題】希釈容器を高いシール性を有する構造にしなくても、高濃度水素が外部に放出される虞のない燃料電池の排気ガス処理装置を提供する。【解決手段】希釈容器６を二重構造とし、この希釈容器６の内部に導入された水素ガスを蓄える水素室１５を設け、この水素室１５の外側にカソードオフガスが流れる通路室１６ａ〜ｃを設ける。そして、水素室１５の入口側と出口側に、それぞれカソードオフガスの通路室とつながる導通口２２ａ，２２ｂを設ける。【選択図】      図４
2005011641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池からパージされる水素ガスを、燃料電池から排出されるカソードオフガスと混合、希釈して大気に排出する希釈容器を設けた燃料電池の排出ガス処理装置において、
該希釈容器を二重構造とし、
希釈容器の内側に、導入された水素ガスを蓄える水素室を設け、該水素室の外側にカソードオフガスが流れる通路室を設け、
水素室の入口側と出口側に、それぞれカソードオフガスの通路室とつながる導通口を設けたことを特徴とする燃料電池の排出ガス処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池の排出ガス処理装置であって、前記通路室の入口側と出口側を仕切る圧損仕切板を設けたことを特徴とする燃料電池の排出ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池の排出ガス処理装置に関し、詳しくは燃料電池発電システムの排出ラインにおいて、パージ時の水素ガスの処理を行う燃料電池の排出ガス処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車等の燃料電池発電システムにおいて、例えば純水素（以下、「水素」という。）を燃料とする場合、燃料電池への水素の供給は、その燃費をよくして利用効率を上げるために、アノード配管系に循環系を採用している。この循環方式としては、負圧を発生させて水素を吸引するエゼクタや、真空ポンプなどを利用する。このような循環系で水素の循環を長時間続けていると、水素中の不純物、例えば、窒素の濃度が高まり、それに連れて水素の濃度が低下し、発電の効率を悪くすることがある。そこで、窒素等の不純物や水を排出するパージ操作が必要になる。ところが、アノード配管系には、水素が満たされているため、このパージ操作中に高濃度の水素も一緒に外部へ排出されてしまうと、水素には不純物が含まれていても濃度が高く、濃度の高い水素をそのまま大気に排出したのでは不都合が多い。また、循環系に水分が溜まって燃料電池システムのアノード配管系内の水素の流れを悪くすることがある。そこで、燃料電池の循環系内に気液分離器を設けて水分を除去し、この循環系から排出される水素オフガスを希釈装置である希釈器内で滞留させ、酸素オフガス（空気）と混合させて水素濃度を希釈してから、更にマフラの下流で合流させて大気に排出するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２８９２３７号公報（１２−１３頁、図７−８）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１に記載のように、水素ガスの排出ラインに使用する希釈装置は、アノード系のドレーンまたはパージの際に放出される水素を安全に車外に放出する上で不可欠なデバイスである。
本出願人は、前記特許文献１に記載の希釈装置を更に改良した構造として、希釈装置とマフラとを一体化した構造の排出燃料希釈器を先の出願で提案している（例えば、特願２００２−２８８８９０号）。この先の出願は、図５に示すように、排出燃料希釈器（６）は、燃料電池からパージされる水素ガスを導入する入口部（８）と、この入口部（８）から導入された水素ガスを滞留する滞留室（１８）と、この滞留室（１８）を貫通して設けられたカソード配管（１４）とからなり、このカソード配管（１４）は、配管の途中に穴部（２１）を設けるとともに、燃料電池のカソード排出ガス（空気）が供給され、前記穴部（２１）から滞留室（１８）の水素ガスをカソード配管（１４）内に吸い込み、この水素ガスを燃料電池から排出されるカソード排出ガス（空気）と混合して希釈した後、大気に排出するようにしたものである。
【０００５】
しかしながら、この先願に係る排出燃料希釈器においては、希釈器のボックスに水素ガス導入の入口部（８）を接続したシール部分には高濃度の水素が常に存在している状態となる。そのため、水素が外部に洩れることを防止するために全周溶接構造やＯリングを配設したシール構造とするなど、高いシール性を有する構造を必要とし、構造上コスト高または複雑化する問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、希釈容器としての機能を満足した上で、全周溶接構造やＯリングを配設したシール構造のような高いシール性を有する構造としなくても、高濃度水素が外部に放出される虞のない燃料電池の排出ガス処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決した本発明のうちの請求項１に記載の発明は、燃料電池からパージされる水素ガスを、燃料電池から排出されるカソードオフガスと混合、希釈して大気に排出する希釈容器を設けた燃料電池の排出ガス処理装置において、該希釈容器を二重構造とし、希釈容器の内側に、導入された水素ガスを蓄える水素室を設け、該水素室の外側にカソードオフガスが流れる通路室を設け、水素室の入口側と出口側に、それぞれカソードオフガスの通路室とつながる導通口を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、水素室を希釈容器の内部に配置した二重構造の水素もれ防止構造として、水素室の外側を希釈に使用されるカソードオフガスが流れる構造とした。これにより水素室の外側は完全にカソードオフガスで包まれた構造となっているので、万一、この希釈容器の内側に配置した水素室へ水素ガスを導入する導入部が損傷しても、カソードオフガスで包まれているため、高濃度の水素ガスが直接外部へ漏れる虞のない漏れ止め防止構造とすることができる。また、この２重構造により、水素漏れ対策の改善をしつつ、水素パージ時の消音効果を高めることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃料電池の排出ガス処理装置であって、前記通路室の入口側と出口側とを仕切る圧損仕切板を設けたことを特徴とする。
ここで、圧損仕切板とは、希釈容器内におけるカソードオフガスの流れに抵抗を付与すると同時にカソードオフガスの圧力を低下させるように所定の開口部を設けた仕切板をいう。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、希釈性を満足させるために、希釈に使用されるカソードオフガスが流れる通路室に、カソードオフガスに圧力損失を生じさせる圧損仕切板を通路室の入口側と出口側との間に置き、その上流部分に希釈流体が水素室に行くための導通口を、また下流部分に水素室からの水素が希釈流体と混合するための導通口を持つ水素もれ防止構造とした。前記水素室の外側の通路室を流通するカソードオフガスの流れが圧損仕切板により抵抗を与えられるので、水素室内ヘのカソードオフガスの誘導が促進されやすくなる。これにより、水素もれの防止を行うことができると共に、水素室内でのパージ水素とカソードオフガスとの混合が促進されて、効果的な希釈を行うことができる。また、この希釈容器の圧損仕切板で仕切られた２重構造は、水素漏れ対策の改善をしつつ、水素パージ時の消音効果を高めることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態の燃料電池の排出ガス処理装置の詳細について説明する。参照する図面において、図１は本発明に係る実施形態の燃料電池の排出ガス処理装置を備えた燃料電池電気自動車を示す平面図であり、図２は燃料電池の排出ガス処理装置を有する燃料電池システムを示す説明図である。また、図３は希釈容器内でのカソードオフガスとパージ水素の流れを示す概略説明図である。図４は図３に示した希釈容器の各部の構造を斜視図で表した説明図である。なお、図３および図４は、特にカソードオフガスとパージ水素の流れを表現するために各部品を模式的に表しているにすぎず、各部品の位置関係はこれに限定されない。特に、図３において、水素室１５に対するパージ水素配管８とドレーン配管１０、１１との接続構造は、図２のようにパージ水素配管８に合流させてカソードオフガスの通路室１６ａを貫通させるようにしてもよいし、図示しない態様で、パージ水素配管８に合流させずに、別々の配管のままで通路室１６ａを貫通させて接続させてもよい。また、図中の矢印は、ガスの流れを示している。
【００１２】
図１に示すように、燃料電池電気自動車（以下、「車両」という。）１の略中央部の床下に、燃料電池システムボックス２が配設されている。燃料電池システムボックス２の内部には、燃料電池システム、即ち、温調器３、燃料電池スタック４、加湿器５、及び希釈容器６が車両１の前方から後方に向かって順に配設されている。燃料電池システムは、前記機器３〜６のほかに、燃料電池スタック４を冷却する不図示のラジエータや図２に示す高圧水素容器２７、排出する空気の量を調整可能にするコンプレッサ２５などから構成されている。
【００１３】
燃料電池スタック４は、高圧水素容器２７に貯留された燃料となる水素と、コンプレッサ２５により車外から取り入れた空気を供給されて発電を行い、車両１を駆動するための電気を供給する。この燃料電池スタック４を好適に作動させるために、温調器３で燃料電池スタック４に供給される水素及び空気の温度調整を行い、加湿器５で燃料電池スタック４に供給される水素及び空気を加湿する。希釈容器６は、アノード配管系からのパージ水素をこの希釈容器６内に放出させて滞留させ、カソードオフガス（排気空気）と混合して希釈してから車両外に排出する。
【００１４】
図２に示すように、燃料電池スタック４は、高圧水素容器２７に貯留された燃料となる水素と、コンプレッサ２５から供給される空気（以下、「供給空気」という。）との電気化学反応により発電を行なうものである。また、この燃料電池スタック４の下部には、発電に伴って生成される水などのドレーンを希釈容器６へ排出するためのアノードドレーン配管１０が接続されている。なお、この燃料電池スタック４内で生成された水は、アノードドレーン配管１０の適所に設けられた開閉弁１２を手動または自動で開閉することにより、排出燃料の希釈容器６へ流れるようになっている。
【００１５】
燃料電池スタック４のアノード側には、その入口に高圧水素容器２７からの水素を導く水素供給配管２８が加湿器５を介して接続され、その出口に水素を再度燃料電池スタック４へ戻すための循環用配管（循環系）７が接続されている。この循環用配管７は、燃料電池スタック４で一度使用された水素を、その燃費を良くして利用効率を上げるため、循環用配管７により加湿器５の上流側に戻すようにするものである。そして、この循環用配管７には、その内部に溜まっている水素中の不純物や燃料電池スタック４内で生成される水を含んだ水素を希釈容器６へ排出するためのパージ水素配管８が分岐して接続されている。なお、この循環用配管７内の水素は、パージ水素配管８の適所に設けられたパージ弁９が不図示の制御装置からの信号により所定の間隔をおいて開閉されることで、希釈容器６内の水素室１５へ間欠的にパージ（排出）されるようになっている。
【００１６】
燃料電池スタック４のカソード側には、その入口にコンプレッサ２５からの供給空気を導く空気供給配管２６が接続され、その出口に燃料電池スタック４から排出される空気（以下、「カソードオフガス」という。）を外部へ導くカソードオフガス配管１４が接続されている。このカソードオフガス配管１４の下流は、希釈容器６へ接続されている。このカソードオフガスは、カソードオフガス配管１４の適所に設けられる希釈容器６内で後記するようにパージ水素を適正な水素濃度に希釈した後、外部へ排出されるようになっている。
【００１７】
加湿器５は、水素供給配管２８の適所に設けられ、その下部に水などのドレーンをパージ水素配管８を介して希釈容器６へ排出するための加湿器ドレーン配管１１が接続されている。なお、この加湿器５内のドレーンは、加湿器ドレーン配管１１の適所に設けられた開閉弁１３を手動または自動で開閉することにより、希釈容器６へ流れるようになっている。また、空気供給配管２６にも、図示は省略するが、同様に加湿器、加湿器ドレーン配管、および開閉弁が設けられ、その加湿器のドレーンが希釈容器６へ排出するようになっている。図２では、アノードドレーン配管１０および加湿器ドレーン配管１１は、前記のようにパージ水素配管８の下流に接続し、このパージ水素配管８を介して希釈容器６内の水素室１５へと接続した態様を示しているが、このアノードドレーン配管１０および加湿器ドレーン配管１１は、希釈容器６の水素室１５に対して個別にそれぞれ接続するようにしてもよい。
【００１８】
希釈容器６は、その内側に配設した水素室１５と、この水素室１５の周囲に配置する通路室１６ａ〜１６ｃとを有する容器である。水素室１５は主に循環用配管７から間欠的にパージされる水素を一旦貯蔵して滞留しておく室であり、通路室１６ａ〜１６ｃはカソードオフガス配管１４から水素ガスの希釈に使用される燃料電池スタック４からのカソードオフガスを流入させる室であって、カソードオフガス配管１４よりも容積が拡大した通路を形成する室である。
【００１９】
この通路室１６ａ〜１６ｃは、カソードオフガスの上流側から通路室１６ａ，１６ｂ，１６ｃの順に配置されている。この希釈容器６には、各通路室を区画する圧損仕切板１７ａ，１７ｂが設けられている。この希釈容器６内で適正水素濃度に希釈されたパージ水素は、大気へと排出される。なお、この希釈容器６は、圧損仕切板を１枚として、少なくとも１つの水素室と圧損仕切板の前後に配置する２つの通路室とを有する２重構造の容器として形成してもよい。
【００２０】
次に、図３および図４を参照して、本実施の形態の希釈容器６の構造について説明する。図示の実施形態において、希釈容器６は、その希釈容器６の内部に水素室１５を配設した２重構造の希釈容器である。図において、黒細線矢印は、パージ水素ガスの流れを示し、白矢印は、カソードオフガスの流れを示している。また、ハッチング矢印は、希釈後のパージ水素の流れを示している。
水素室１５は、圧損仕切板１７ａ，１７ｂの中央部に内嵌して支持されており、この圧損仕切板１７ａ，１７ｂの外縁を希釈容器６の内周壁に固定することにより、希釈容器６の内側の空間に保持されるように構成したものである。つまり、水素室１５の周囲の両端部に圧損仕切板１７ａと圧損仕切板１７ｂとをそれぞれ配設し、この圧損仕切板１７ａ，１７ｂによって水素室１５を希釈容器６の内側空間内に保持している。したがって、圧損仕切板１７ａ，１７ｂは、水素室１５を希釈容器６の内側に空間的に保持するスペーサ的な機能を有している。
【００２１】
希釈容器６と水素室１５との間に形成される空間は、この圧損仕切板１７ａ，１７ｂによって３つの空間に仕切られ、これにより通路室１６ａ，１６ｂ，１６ｃが形成される。また、水素室１５の上流側の端部には、カソードオフガスの一部を導入する複数の入口側導通口２２ａが設けられており、水素室１５の下流側の端部には希釈された水素ガスを排出する複数の出口側導通口２２ｂが設けられている。この入口側導通口２２ａと出口側導通口２２ｂとの間に前記圧損仕切板１７ａ，１７ｂが互いに離間して配設されている。入口側導通口２２ａおよび出口側導通口２２ｂは、希釈容器６内の空間をカソードオフガスが入口側から排出側へ流れる方向に対して平行な水素室１５の周面または側面に設けられている。
【００２２】
圧損仕切板１７ａ，１７ｂは、穴明き板またはパンチングプレートから形成される。圧損仕切板１７ａは、複数の穴群またはメッシュ穴２２ｃを有しており、圧損仕切板１７ｂは、複数の穴群またはメッシュ穴２２ｄと水抜き用の通し穴２２ｆとを有している。この穴群またはメッシュ穴２２ｃ，２２ｄは、カソードオフガスに通過抵抗を与えるようにするために設けるものである。圧損仕切板１７ａ，１７ｂに設けた複数の穴群またはメッシュ穴２２ｃ，２２ｄは、水素室１５の外周に沿って断続的または連続的に形成されている。なお、圧損仕切板１７ａにも、水抜き用の通し穴２２ｆを形成したものを使用してもよい。
【００２３】
希釈容器６の前壁１８には、カソードオフガス配管１４が接続されており、入口部２０からカソードオフガスが上流側に配置された通路室１６ａ内に導入される。通路室１６ａ内に導入されたカソードオフガスは、通路室１６ａ内で拡散され、さらに圧損仕切板１７ａ，１７ｂの複数の穴群またはメッシュ穴２２ｃ，２２ｄによって絞り抵抗を受けて圧損しながら、通路室１６ｂ，１６ｃへと順次に下流側へ移動して通路室内を流れるようになっている。
【００２４】
一方、水素室１５の前部壁１５ａには、上流側に配設された通路室１６ａ内を貫通してパージ水素配管８が接続されており、導入部２１ａから水素室１５内にパージ水素が導入されるようになっており、水素室１５内に導入されたパージ水素はこの水素室１５内で拡散されて一旦滞留する。このとき、水素室１５内での滞留で凝縮した水や加湿器などから排出されたドレーンは、水素室１５の底面に設けられたドレーン穴２２ｅから通路室１６ｂの底部に排出されるようになっている。
【００２５】
また、希釈容器６の前壁１８と水素室１５の前部壁１５ａとは、互いに離間して配置されており、同じく希釈容器６の後壁１９と水素室１５の後部壁１５ｂも、互いに離間して配置されている。その結果、この圧損仕切板１７ａ，１７ｂを配設した構造により、水素室１５を希釈容器６の空間に保持し、希釈容器６と水素室１５とで形成される空間中にカソードオフガスの流れに沿って通路室１６ａ，１６ｂ，１６ｃが順次形成される。
【００２６】
この圧損仕切板１７ａの複数の穴群またはパンチングプレートのメッシュ穴２２ｃにより流通路が絞られたカソードオフガスが、一部は通路室１６ａから入口側導通口２２ａを通って水素室１５内ヘ侵入し、水素室１５内で希釈されたパージ水素ガスとして出口側導通口２２ｂから通路室１６ｃへ排出され、残りのカソードオフガスは、圧損仕切板１７ａの複数の穴群またはメッシュ穴２２ｃから通路室１６ｂを通って、さらに圧損仕切板１７ｂの複数の穴群またはメッシュ穴２２ｄを通って通路室１６ｃへと流れる。
【００２７】
この下流の３段目の通路室１６ｃで、水素室１５を出たパージ水素ガスはカソードオフガスと合流して、さらにこの通路室１６ｃ内で混合希釈されて排出部２３を経て排出管２４から大気へ放出される。この複数の穴群またはメッシュ穴２２ｃ，２２ｄの穴やパンチングプレートのメッシュなどの開口率は、カソードオフガスの通過流量と通路室容積等を考慮して作成される混合比率モデルマップに基づいて最適モデルが設計的に選定される。
また、水素室１５内に溜まった水は、水溜まりを防ぐために、水素室１５の下面に設けられたドレーン穴２２ｅ（希釈性能に影響を与えない程度の直径４ミリ以上の水抜き穴が望ましい。）から水滴状態で排出され、圧損仕切板１７ｂの下端部に設けられた通し穴２２ｆを通り、さらに希釈容器６の排出部２３（図４参照）を介して、希釈流体中の水と共に排出管２４から外部へ排出される。
【００２８】
なお、この希釈容器６の排出部２３に、不図示の逆火防止フィルタを配設してもよい。この逆火防止フィルタを配設することにより、外部側からの逆火による不都合や支障を防止することができる。
【００２９】
次に、この希釈容器６によるパージ水素の希釈処理の仕方について説明する。パージ水素の希釈は、パージ水素配管８などから不純物などを含む高濃度のパージ水素を水素室１５内に導入し、コンプレッサ２５により通路室１６ａに導入するカソードオフガスの一部を、圧損仕切板１７ａの配設により入口側導通口２２ａへ流入させて水素室１５内ヘ導入し、パージ水素と混合希釈するようになっている。
【００３０】
希釈容器６の前壁１８に設けられた入口部には、排気空気のカソードオフガスが導入されるカソードオフガス配管１４が接続されている。カソードオフガスは、この入口部から通路室１６ａへ導入される。通路室１６ａは、カソードオフガス配管１４に比べて容積が大きいので、導入されたカソードオフガスはこの通路室１６ａ内で容積が拡大され、膨張させられるため、圧力エネルギーが低減され、大気へ排気される際の排気音を抑制することができる。
【００３１】
一方、希釈容器６内に導入されるパージ水素は、パージ水素配管８を介して希釈容器６の上流の入口側に配設されたカソードオフガスが流れる通路室１６ａを通過して、水素室１５へ導入される。パージ水素配管８を通って水素室１５内に放出されたパージ水素は、容積が拡大することでしばらく滞留して水素室１５内に拡散される。
【００３２】
その後、圧損仕切板１７ａによる圧損効果によって、カソードオフガス配管１４から導入されて通路室１６ａを拡散しつつ流れるカソードオフガスの一部が、水素室１５の入口側導通口２２ａを介して水素室１５内に侵入し、パージ水素を希釈する。そして、希釈されたパージ水素は、水素室１５の出口側導通口２２ｂから通路室１６ｃを流れるカソードオフガスに吸い出され、さらに通路室１６ｃ内でカソードオフガスと混合して希釈され、低濃度となって車両外に排出される。また、加湿器５や燃料電池スタック４から出るカソードオフガス中の凝縮水も排気空気と一緒に排出される。
【００３３】
前記不純物などを含む高濃度の水素を水素室１５内で適正な水素濃度に希釈する方法は、不図示の制御装置を用いることにより行うものである。具体的には、希釈容器６の排出側に設置した水素濃度検出器の検出結果に基づいて、コンプレッサ２５の回転数制御と共に、パージ水素配管８のパージ弁９やカソードオフガス配管１４の適所に配設した流量調整弁の開度などを制御することにより行う（図２参照）。
【００３４】
以上によれば、本実施の形態において、次のような効果を得ることができる。水素室１５を希釈容器６の内部に配置した２重構造として、水素室１５の外側を常に希釈に使用されるカソードオフガスが流れる構造とした。これにより、水素室１５のパージ水素の導入部２１ａの接続部および水素室１５の周囲は、完全にカソードオフガスで包まれた構造となっているので、万一、この水素室１５の導入部２１ａやその周囲が損傷して導入したパージ水素ガスが水素室１５から漏れるような支障が生じても、水素室１５の周囲がカソードオフガスで包まれているため、高濃度の水素ガスが直接外部へ漏れる虞はなく、水素もれによる不都合を解消した漏れ止め構造とすることができる。また、この２重構造としたことにより、水素室１５の周囲の通路室でパージ音が吸収されるから、水素もれ対策を改善しつつ、水素パージ時の消音効果やカソードオフガスの排気時の消音効果を高めることができる。
【００３５】
また、水素室１５の外側に設けたカソードオフガスの流れがこの圧損仕切板１７ａにより抵抗を与えられ、水素室１５内ヘのカソードオフガスの誘導が促進されやすくなる。これにより、水素もれの防止と共に、水素室１５内でのパージ水素とカソードオフガスとの混合が促進されて、効果的な希釈を行うことができる。また、この希釈容器６の圧損仕切板１７ａ，１７ｂで仕切られた２重構造は、水素漏れ対策を改善しつつ、水素室１５の周囲の通路室でパージ音が吸収されるから、水素パージ時の消音効果やカソードオフガスの排気時の消音効果を高めることができる。
【００３６】
（希釈容器の変形例）
本発明の前記実施の形態における圧損仕切板に替えて通常の仕切りを用いた適用例として、次の変形例が考えられる。
［変形例１］燃料電池からパージされる水素ガスを、燃料電池から排出されるカソードオフガスと混合、希釈して大気に排出する希釈容器を設けた燃料電池の排出ガス処理装置において、該希釈容器は、導入された水素ガスを蓄える水素室と、カソードオフガスが流れる通路室との間に仕切りを有する仕切室構造とし、少なくとも水素室の上流側に前記通路室を配置し、該通路室を通過して水素ガス導入管を水素室に接続し、該仕切りにカソードオフガスを導入する複数の導通口を設けると共に、該水素室の下流側に排出口を設けた希釈容器の水素もれ防止構造を特徴とする。
【００３７】
変形例１の構成によれば、希釈容器内に導入されるパージ水素は、パージ水素配管を介して希釈容器の上流の入口側に配設されたカソードオフガスが流れる通路室を通過して、仕切りで区画された水素室へ導入される。この仕切りにおけるパージ水素の導入部となるパージ水素配管の接続部は、通路室内のカソードオフガスで周囲が囲まれた構造となっている。このため、このパージ水素の導入部は、高いシール性を備える構造としなくても、万一、この導入部が損傷しても高濃度の水素ガスが直接外部へ漏れる虞のない漏れ止め防止構造とすることができる。また、この仕切室構造により、水素漏れ対策を改善しつつ、水素パージ時の消音効果やカソードオフガスの排気時の消音効果を高めることができる。
【００３８】
［変形例２］上記変形例１の燃料電池の排出ガス処理装置において、該希釈容器内に二つの仕切りを配設し、前記水素室の上流側と下流側とに前記通路室を配置した希釈容器の水素もれ防止構造を特徴とする。
【００３９】
変形例２の構成によれば、カソードオフガスを上流側の通路室から導通口を介して水素室に入れてパージ水素と混合して希釈した後、この希釈した水素ガスを下流側の通路室に導通口を介して送出して、この通路室で一旦滞留させた後、大気へ排出する。これにより、希釈容器内に二つの仕切りを配設して室を３段に形成したので、パージ水素の導入部に対する確実な水素もれ防止構造が提供できると共に、パージ水素のパージ音やカソードオフガスの排気時の音をこの希釈容器内で充分に消音することができる。
【００４０】
［変形例３］燃料電池からパージされる水素ガスを、燃料電池から排出されるカソードオフガスと混合、希釈して大気に排出する希釈容器を設けた燃料電池の排出ガス処理装置において、該希釈容器は、導入された水素ガスを蓄える水素室と、カソードオフガスを導入する通路室との間に仕切りを有する仕切室構造とし、該水素室を希釈容器の底面に配設し、この水素室の上流側前面と後面および上面を仕切りにより区画し、該水素室の上面に設けられる通路室の通路断面積を水素室の前面又は後面に設けられる上流側又は下流側の通路室の通路断面積よりも小さい通路断面積を有する通路室とし、上流側の通路室を通過して水素ガス導入管を水素室に接続すると共に該上流側の通路室にカソードオフガス配管を接続し、前記水素室の前面と後面の仕切りにカソードオフガスを導入する複数の導通口を設けると共に、希釈容器の下流側に排出口を設けた希釈容器の水素もれ防止構造を特徴とする。
【００４１】
変形例３の構成によれば、水素室は希釈容器の底面と共通の底面とする構造であり、この水素室を希釈容器の通路室内に導入されるカソードオフガスが被覆する構造であるので、確実な水素もれ防止構造が提供できると共に、水素室に対する希釈容器の仕切室構造により、水素ガスのパージ音やカソードオフガスの排気音に対する消音効果を高めることができる。また、水素室を希釈容器の底面に配置したので、希釈容器の重心が安定して納まりがよい利点がある。この場合、水素室の前面に設ける導通口は、導入されるカソードオフガスの流れに対向する位置に配設すると希釈効果を高めることができて優れている。
【００４２】
以上、本発明は、前記実施の形態および変形例に限定されることなく、様々な態様で実施される。
本実施の形態および変形例では、希釈容器６は、箱型又は円筒型、楕円筒型等のボックス状の容器であればよく、特に希釈容器の形状を特定するものではない。また、排出空気として、燃料電池のカソードオフガスを利用したが、本発明はこれに限定されず、コンプレッサからの供給空気を利用してもよい。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、水素室の外側は完全にカソードオフガスで包まれた構造となっているので、万一、この希釈容器の内側に配置した水素室へ水素ガスを導入する導入部が損傷しても、カソードオフガスで包まれているため、高濃度の水素ガスが直接外部へ漏れる虞のない漏れ止め防止構造とすることができる。また、この２重構造により、水素漏れ対策を改善しつつ、水素室の周囲の通路室でパージ音が吸収されるから、水素パージ時の消音効果を高めることができる。
【００４４】
請求項２に記載の発明によれば、水素室の外側の通路室を流通するカソードオフガスの流れが圧損仕切板により抵抗を与えられるので、水素室内ヘのカソードオフガスの誘導が促進されやすくなる。これにより、水素もれの防止を行うことができると共に、水素室内でのパージ水素とカソードオフガスとの混合が促進されて、効果的な希釈を行うことができる。また、この希釈容器の圧損仕切板で仕切られた２重構造は、水素漏れ対策を改善しつつ、水素室の周囲の通路室でパージ音が吸収されるから、水素パージ時の消音効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃料電池の排出ガス処理装置を備えた燃料電池電気自動車を示す平面図である。
【図２】燃料電池の排出ガス処理装置を有する燃料電池システムを示す説明図である。
【図３】希釈容器内でのカソードオフガスとパージ水素の流れを示す概略説明図である。
【図４】図３に示した希釈容器の各部の構造を斜視図で表した説明図である。
【図５】従来の技術の排出燃料稀釈器の説明図である。
【符号の説明】
４      燃料電池スタック
６      希釈容器
８      パージ水素配管
１４    カソードオフガス配管
１５    水素室
１６ａ  通路室
１６ｂ  通路室
１６ｃ  通路室
２２ａ  入口側導通口
２２ｂ  出口側導通口
【図１】
2005011641.tif 000003
【図２】
2005011641.tif 000004
【図３】
2005011641.tif 000005
【図４】
2005011641.tif 000006
【図５】
2005011641.tif 000007