(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池からパージされるアノードオフガスを導入する入口部と、
前記入口部から導入された前記アノードオフガスが滞留する滞留室と、
前記滞留室を貫通して配設されるカソード配管と、を含んでなり、
前記カソード配管は、途中に穴部が設けられるとともに、前記燃料電池から排出されるカソードオフガスが通流し、
前記穴部から前記滞留室に滞留する前記アノードオフガスを前記カソード配管内に吸い込み、前記カソードオフガスと前記アノードオフガスとを前記カソード配管内で混合して希釈した後、大気に排出する希釈器であって、
前記滞留室を形成する筐体の、少なくとも一部は、少なくとも２枚の金属板を重ねてプレス加工してなる積層部材で構成されることを特徴とする希釈器。
【請求項２】
前記積層部材は、前記少なくとも２枚の金属板の間に、防音部及び／又は断熱部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の希釈器。
【請求項３】
前記積層部材をなす前記金属板のうち、少なくとも１枚の前記金属板の積層方向に沿った板厚は、他の前記金属板の板厚と異なることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の希釈器。
【請求項４】
前記希釈器を所定の取付部に取り付けるための取付部材が、前記筐体を構成する前記積層部材に固定されて備わり、
前記取付部材は、前記積層部材をなす前記金属板のうち、前記筐体の最も外側になる前記金属板に固定されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の希釈器。
【請求項５】
前記筐体の外周面には、隆起状の補強凸部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の希釈器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに備わる希釈器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば燃料電池車両に備わる燃料電池システムには、燃料電池（Fuel Cell）からパージされる水素を含んだアノードオフガスを希釈して車外に排気するため、アノードオフガスをカソードオフガスで希釈する希釈器が備わる。
【０００３】
この希釈器を小型化するため、カソードオフガスが通流するカソード配管を、アノードオフガスが滞留する滞留室を貫通するように配設し、カソード配管に設けられる穴部からアノードオフガスを吸い込んでカソードオフガスと混合する構造が、例えば特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１２７６６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば特許文献１に開示される希釈器は、騒音に対する考慮がなされていない。
例えば、特許文献１に開示される希釈器は、カソード配管にアノードオフガスを吸引して、カソードオフガスでアノードオフガスを希釈する。この構成によると、カソード配管にアノードオフガスが吸引されるときに風切音が発生し、その風切音が希釈器で共鳴するとともに、筐体から放射される場合がある。
また、カソード配管をカソードオフガスが通流するときの圧力変動によって気流音が発生し、その気流音が希釈器で共鳴して筐体から放射される場合がある。
その結果、希釈器が騒音を発生させることになり、商品性が劣るという問題がある。
さらに、例えば衝突等によって燃料電池車両が変形すると、その変形に伴って希釈器が変形・破損し、アノードオフガスに含まれる水素が漏洩するという問題もある。
【０００５】
そこで、本発明は、希釈性能を低下することなく騒音を低減するとともに、変形による水素の漏洩を抑制できる希釈器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は、燃料電池からパージされるアノードオフガスを導入する入口部と、前記入口部から導入された前記アノードオフガスが滞留する滞留室と、前記滞留室を貫通して配設されるカソード配管と、を含んでなり、前記カソード配管は、途中に穴部が設けられるとともに、前記燃料電池から排出されるカソードオフガスが通流し、前記穴部から前記滞留室に滞留する前記アノードオフガスを前記カソード配管内に吸い込み、前記カソードオフガスと前記アノードオフガスとを前記カソード配管内で混合して希釈した後、大気に排出する希釈器であって、前記滞留室を形成する筐体の、少なくとも一部は、少なくとも２枚の金属板を重ねてプレス加工してなる積層部材で構成されることを特徴とした。
【０００７】
この発明によると、希釈器においては、２枚の金属板を重ねてプレス加工した積層部材で、アノードオフガスが滞留する滞留室の筐体を構成でき、希釈性能を低下することなく騒音を低減するとともに、変形による水素の漏洩を抑制できる。
【０００８】
また、本発明は、前記積層部材は、前記少なくとも２枚の金属板の間に、防音部及び／又は断熱部が形成されることを特徴とした。
【０００９】
この発明によると、希釈器の筐体を構成する積層部材に防音部及び／又は断熱部が形成され、希釈器の防音性及び／又は断熱性を向上することができる。
【００１０】
また、本発明は、前記積層部材をなす前記金属板のうち、少なくとも１枚の前記金属板の積層方向に沿った板厚は、他の前記金属板の板厚と異なることを特徴とした。
【００１１】
この発明によると、筐体を構成する積層部材の金属板の少なくとも１枚の板厚を厚くすることができ、希釈器の音が外部に放射されることを抑制できる。そして、筐体の最も外側になる金属板の板厚を、内側になる金属板の板厚より厚くすることがより好適である。
【００１２】
また、本発明は、前記希釈器を所定の取付部に取り付けるための取付部材が、前記筐体を構成する前記積層部材に固定されて備わり、前記取付部材は、前記積層部材をなす前記金属板のうち、前記筐体の最も外側になる前記金属板に固定されることを特徴とした。
【００１３】
この発明によると、希釈器を所定の取付部に取り付けるための取付部材は、筐体の最も外側の金属板に固定され、滞留室を形成する内側の金属板には固定されないように構成できる。したがって、取付部が変形した場合であっても、筐体の最も外側の金属板のみが変形することになり、内側の金属板の変形を抑制できる。
【００１４】
また、本発明は、前記筐体の外周面には、隆起状の補強凸部が形成されていることを特徴とした。
【００１５】
この発明によると、積層部材で構成される筐体の剛性を高めることができ、希釈器の騒音を低減することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、希釈性能を低下することなく騒音を低減するとともに、変形による水素の漏洩を抑制できる希釈器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る希釈器が備わる燃料電池システムの構成を示す図である。図１に示す燃料電池システム１は、例えば図示しない燃料電池車両（移動体）に搭載され、燃料電池スタック（燃料電池）１０と、燃料電池スタック１０のアノードに対して水素（燃料ガス、反応ガス）を給排するアノード系と、燃料電池スタック１０のカソードに対して酸素を含む空気（酸化剤ガス、反応ガス）を給排するカソード系と、を備えている。
【００１８】
さらに燃料電池システム１には、図示しないＥＣＵ（Electronic Control Unit、電子制御装置）が備わる。
図示しないＥＣＵは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などを備えるコンピュータおよびプログラム、周辺回路などを含んで構成され、ＲＯＭに記憶されるプログラムによって燃料電池システム１を制御する。
【００１９】
＜燃料電池スタック＞
燃料電池スタック１０は、複数（例えば２００〜４００枚）の固体高分子型の単セルが積層されることで構成されたスタックであり、複数の単セルは電気的に直列で接続されている。単セルは、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）と、これを挟み２枚の導電性を有するアノードセパレータおよびカソードセパレータと、を備えている。
【００２０】
ＭＥＡは、１価の陽イオン交換膜（例えばパーフルオロスルホン酸型）からなる電解質膜（固体高分子膜）と、これを挟むアノードおよびカソードとを備えている。アノードおよびカソードは、カーボンペーパ等の導電性を有する多孔質体から主に構成されると共に、アノードおよびカソードにおける電極反応を生じさせるための触媒（Ｐｔ、Ｒｕ等）を含んでいる。
【００２１】
アノードセパレータには、各ＭＥＡのアノードに対して水素を給排するため単セルの積層方向に延びる貫通孔（内部マニホールドと称される）や、単セルの面方向に延びる溝が形成されており、これら貫通孔および溝がアノード流路１１（燃料ガス流路）として機能している。
カソードセパレータには、各ＭＥＡのカソードに対して空気を給排するため単セルの積層方向に延びる貫通孔（内部マニホールドと称される）や、単セルの面方向に延びる溝が形成されており、これら貫通孔および溝がカソード流路１２（酸化剤ガス流路）として機能している。
【００２２】
このようなアノード流路１１を介して各アノードに水素が供給されると、後記式（１）の電極反応が起こり、また、カソード流路１２を介して各カソードに空気が供給されると、後記式（２）の電極反応が起こり、各単セルで電位差（ＯＣＶ（Open Circuit Voltage）、開回路電圧）が発生するようになっている。そして、燃料電池スタック１０と図示しない走行モータ等の外部回路とが電気的に接続されて電流が取り出されると、燃料電池スタック１０が発電するようになっている。
２Ｈ２→４Ｈ＋＋４ｅ−  …（１）
Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−→２Ｈ２Ｏ  …（２）
【００２３】
このようにして燃料電池スタック１０が発電すると、カソードで生成した水（水蒸気）の一部は電解質膜を透過し、アノードに移動する。したがって、カソードから排出されるカソードオフガス、およびアノードから排出されるアノードオフガスは、いずれも多湿となる。
【００２４】
＜アノード系＞
アノード系は、燃料電池スタック１０よりも上流側に備えられる、水素タンク２１、常閉型の遮断弁２２、エゼクタ２３、および燃料電池スタック１０よりも下流側に備えられる、気液分離器２４、常閉型のパージ弁２６を備えている。
【００２５】
水素タンク２１は、配管２１ａ、遮断弁２２、配管２２ａ、エゼクタ２３、および配管２３ａを介して、アノード流路１１の入口側に接続されている。配管２２ａには、水素を所定圧力に減圧する減圧弁（不図示）が設けられており、この減圧弁には、カソード流路１２に向かう空気の圧力が信号圧（パイロット圧）として入力されており、減圧弁は、前記空気の圧力とアノード流路１１における水素の圧力の極間圧力差を守るように制御するようになっている。
そして、燃料電池スタック１０の起動が要求されて燃料電池車両のイグニッションが入ったときに遮断弁２２が開かれると、水素タンク２１の水素が配管２１ａ等を介してアノード流路１１に供給されるようになっている。
【００２６】
アノード流路１１の出口は、配管２４ａ、気液分離器２４、配管２４ｂを介して、エゼクタ２３の吸込口に接続されている。そして、アノード流路１１（アノード）から排出された未反応の水素を含むアノードオフガスは、気液分離器２４において、これに同伴する液状の水が分離された後、燃料電池スタック１０の上流側のエゼクタ２３に戻されるようになっている。
そして、エゼクタ２３に戻されたアノードオフガスは、水素タンク２１からの水素と混合された後、アノード流路１１に再供給されるようになっている。つまり、本実施形態では、配管２４ａおよび配管２４ｂによって、水素を循環させて再利用する水素循環ラインが構成されている。
なお、配管２４ｂの気液分離器２４側に近い部分は、鉛直方向で配置されており、水素に同伴する水が含まれているときに、これが自重により気液分離器２４に戻されるようになっている。
【００２７】
一方、気液分離器２４で分離された水は、一時的に気液分離器２４内に貯留された後、配管２５ａ、図示しないＥＣＵにより適宜に開かれる常閉型のドレン弁２５、配管２５ｂを通じて、後記する希釈器３３の上部に排出されるようになっている。
【００２８】
パージ弁２６は、常閉型の電磁弁であり、燃料電池スタック１０の発電時において、配管２４ａおよび配管２４ｂを循環するアノードオフガス（水素）に含まれる不純物（水蒸気、窒素等）を排出（パージ）する場合に、図示しないＥＣＵによって開かれる弁である。パージ弁２６の上流側は、配管２６ａを介して配管２４ｂに接続され、下流側は、配管２６ｂを介して、後記する希釈器３３の上部に接続されている。
ここで、図示しないＥＣＵは、例えば、燃料電池スタック１０を構成する単セルの電圧（セル電圧）が所定セル電圧以下となった場合、不純物を排出する必要があると判定し、パージ弁２６を開くように設定されている。セル電圧は、例えば、単セルの電圧を検出する電圧センサ（セル電圧モニタ）を介して検出され、図示しないＥＣＵに入力される。
【００２９】
＜カソード系＞
カソード系は、コンプレッサ３１と、加湿器３２と、希釈器３３とを備えている。
コンプレッサ３１は、配管３１ａ、加湿器３２、配管３２ａを介して、カソード流路１２の入口に接続されている。そして、図示しないＥＣＵの指令にしたがって作動すると、コンプレッサ３１は、酸素を含む空気を取り込み、空気をカソード流路１２に供給するようになっている。また、コンプレッサ３１は、燃料電池スタック１０の掃気時には、これを掃気する掃気手段として機能するようになっている。
なお、コンプレッサ３１は、燃料電池スタック１０及び／又は燃料電池スタック１０の発電電力を充放電する高圧バッテリ（図示しない）を電源として作動する。
【００３０】
カソード流路１２の出口は、配管３２ｂ、加湿器３２、配管３２ｃを介して、希釈器３３に接続されている。そして、カソード流路１２（カソード）から排出された多湿のカソードオフガスは、配管３２ｃ等を介して、希釈器３３に導入されるようになっている。なお、配管３２ｃには、カソード流路１２における空気の圧力を制御する図示しない背圧弁（バタフライ弁等）が設けられている。
【００３１】
＜加湿器＞
加湿器３２は、コンプレッサ３１からカソード流路１２に向かう空気を加湿するため、カソード流路１２に向かう空気と、多湿のカソードオフガスとを水分交換させる中空糸膜３２ｄを備えている。
【００３２】
＜希釈器＞
希釈器３３は、パージ弁２６から配管２６ｂを介して導入されるアノードオフガスと、配管３２ｃから導入されるカソードオフガス（希釈用ガス）とを混合し、アノードオフガスに含まれる水素を、カソードオフガスで希釈する容器であり、その内部にアノードオフガスが滞留する滞留室３３ａを備えている。具体的には、希釈器３３は、滞留室３３ａ内の下方に、カソードオフガスが流れるカソード配管３３ｂを有しており、カソード配管３３ｂには、その内部と滞留室３３ａとを連通させる連通孔（穴部）３３ｃが設けられている。
【００３３】
カソード配管３３ｂを通流するカソードオフガスは、連通孔３３ｃを介して、滞留室３３ａに滞留するアノードオフガスを吸引し、カソード配管３３ｂの内部でカソードオフガスとアノードオフガスの混合ガスを生成する。このように、カソードオフガスとアノードオフガスの混合ガスを生成することで、アノードオフガスに含まれる水素を希釈し、水素濃度を低減する。そして、生成した混合ガスは、配管３３ｄを介して車外に排出されるようになっている。
【００３４】
図２は、本実施形態に係る希釈器を示す図であり、筐体の図中手前、及び上部を省略して内部構造を示した図である。図２に示すように希釈器３３は、外周を形成する筐体３３ｅを有し、筐体３３ｅの内側には、燃料電池スタック１０（図１参照）からパージされるアノードオフガスＧａが滞留する滞留室３３ａが形成される。換言すると、筐体３３ｅは滞留室３３ａを形成する。
【００３５】
滞留室３３ａは、例えば１枚の仕切り板３３ｆによって上下方向に仕切られて、階層構造に形成される。
このように希釈器３３を構成する筐体３３ｅ、及び仕切り板３３ｆは、例えば金属板をプレス加工して形成される。
【００３６】
階層構造に形成される滞留室３３ａの上層の領域（以下、上部空間３３ａ１と称する）には、筐体３３ｅの左壁部を貫通するように配管２６ｂが連結され、配管２６ｂの端部は、アノードオフガスＧａを上部空間３３ａ１に導入する入口部２６ｃとして上部空間３３ａ１に開口している。
【００３７】
前記したように、配管２６ｂはパージ弁２６（図１参照）の下流に接続され、パージ弁２６が開くと、燃料電池スタック１０（図１参照）から排出されるアノードオフガスＧａが通流する。したがって、パージ弁２６が開いた時に燃料電池スタック１０から排出されるアノードオフガスＧａは、配管２６ｂを介して希釈器３３の上部空間３３ａ１に導入される。
【００３８】
また、上部空間３３ａ１には、筐体３３ｅの左壁部を貫通するように配管２５ｂが連結され、配管２５ｂの端部が上部空間３３ａ１に開口している。
前記したように、配管２５ｂはドレン弁２５（図１参照）の下流に接続され、ドレン弁２５が開くと、気液分離器２４（図１参照）でアノードオフガスＧａから分離された水が配管２５ｂを介して、上部空間３３ａ１に導入される。
【００３９】
このように、気液分離器２４（図１参照）でアノードオフガスＧａから分離された水を配管２５ｂを介して希釈器３３に導入することで、気液分離器２４でアノードオフガスＧａから分離された水に、例えば気泡として含まれる水素を希釈器３３で分離できるとともに、分離した水素を希釈することができる。
また、アノードオフガスＧａから分離された水が気液分離器２４に滞留していない状態でドレン弁２５（図１参照）が開いた時に、気液分離器２４に滞留するアノードオフガスＧａを希釈器３３に導入することができる。
【００４０】
階層構造に形成される滞留室３３ａの下層の領域（以下、下部空間３３ａ２と称する）には、例えば筐体３３ｅの一の側から他の側にわたってカソードオフガスＧｃが通流すカソード配管３３ｂが配設される。
【００４１】
カソード配管３３ｂの両端部は、それぞれ筐体３３ｅの外側に開口し、カソード配管３３ｂの一方の端部の開口部には配管３２ｃが連結され、カソード配管３３ｂの他方の端部の開口部には配管３３ｄが接続される。
さらに、カソード配管３３ｂには、例えば２つの連通孔３３ｃが設けられ、カソード配管３３ｂの内部と下部空間３３ａ２とが連通する。
【００４２】
前記したように、配管３２ｃにはカソードオフガスＧｃが通流することから、カソードオフガスＧｃは、配管３２ｃからカソード配管３３ｂを介して配管３３ｄを通流する。
そして、前記したようにカソードオフガスＧｃは配管３３ｄを介して、図示しない燃料電池車両の車外に排出される。
本実施形態において、カソード配管３３ｂは、配管２６ｂが連結される左側壁の側から、これに対向する右側壁の側に向かって配設されており、配管２６ｂとカソード配管３３ｂは平行になっている。
なお、配管３２ｃ、カソード配管３３ｂ、及び配管３３ｄは例えば一つの管状部材で一体に形成してもよい。
【００４３】
また、仕切り板３３ｆには少なくとも１つの通流孔３３ｆ１が開口し、この通流孔３３ｆ１を介して、階層構造からなる滞留室３３ａの上部空間３３ａ１と下部空間３３ａ２が連通する。
そして、仕切り板３３ｆの通流孔３３ｆ１は、配管２６ｂが連結される左側壁と対向する右側壁の側に開口するように構成される。この構成によって、配管２６ｂから上部空間３３ａ１に導入されるアノードオフガスＧａは、蛇行して下方に向かって流れ、下部空間３３ａ２に到達する。
【００４４】
図２に示すように、配管２６ｂの入口部２６ｃを介して希釈器３３の上部空間３３ａ１に導入されるアノードオフガスＧａは、上部空間３３ａ１に滞留する。
一方、カソード配管３３ｂにはカソードオフガスＧｃが通流していて、その流速によって連通孔３３ｃの周囲に負圧が発生する。この負圧が下部空間３３ａ２を減圧し、上部空間３３ａ１に滞留するアノードオフガスＧａを、通流孔３３ｆ１を介して下部空間３３ａ２に吸引する。
【００４５】
さらに、下部空間３３ａ２に吸引されたアノードオフガスＧａは、連通孔３３ｃからカソード配管３３ｂに吸引され、カソード配管３３ｂを通流するカソードオフガスＧｃと混合して混合ガスが生成される。
このように生成される混合ガスは、アノードオフガスＧａがカソードオフガスＧｃで希釈されたものであり、配管３３ｄを介して、図示しない燃料電池車両の車外に排出される。
【００４６】
なお、カソード配管３３ｂは、下側にも連通孔３３ｃが設けられる構成が好適である。配管２５ｂから滞留室３３ａに導入される水が下部空間３３ａ２に滞留すると、この水を、カソード配管３３ｂの下側に設けられる連通孔３３ｃから吸引して、カソードオフガスＧｃとともに、図示しない燃料電池車両の車外に排出できる。
【００４７】
このような希釈器３３においては、カソード配管３３ｂの連通孔３３ｃからアノードオフガスＧａが吸引されるときに風切音が発生する。また、カソード配管３３ｂを通流するカソードオフガスＧｃの圧力変動によって、気流音が発生する。そして、その風切音や気流音が滞留室３３ａで共鳴し、筐体３３ｅを介して希釈器３３の外部に放射される。
すなわち、カソード配管３３ｂの連通孔３３ｃに発生する風切音やカソード配管３３ｂを通流するカソードオフガスＧｃの気流音が筐体３３ｅから放射されて騒音となる。
【００４８】
このような騒音を防止するため、希釈器３３の筐体３３ｅを形成する金属板の板厚を厚くしたり、滞留室３３ａの内側に防音材を装着したりすることも考えられるが、希釈器３３の重量が増加することになり、本実施形態に係る燃料電池システム１（図１参照）を燃料電池車両に搭載する場合には、当該燃料電池車両の燃費が悪化するなどの問題が発生する。
【００４９】
そこで、本実施形態においては、希釈器３３を構成する筐体３３ｅ、及び仕切り板３３ｆを、２枚の金属板を重ねてプレス加工して成形した。
【００５０】
図３の（ａ）は、２枚の金属板を重ねてプレス加工する状態を示す模式図、（ｂ）は、金属板がプレスされた積層部材を示す模式図である。
図３の（ａ）に示すように、金属板Ｓ１、Ｓ２を重ねてプレス加工機Ｐにセットし、プレス加工機Ｐを動作することで、図３の（ｂ）に示すように金属板Ｓ１、Ｓ２が積層された積層部材Ｓが形成される。
このとき、金属板Ｓ１、Ｓ２が積層した板厚ｔが、従来使用される金属板の板厚と略同等になるようにすることで、従来の作業環境（例えば、プレス加工機Ｐの設定）を変更することなく、２枚の金属板を重ねてプレス加工できる。
【００５１】
本実施形態においては、図３の（ｂ）に示すように、２枚の金属板Ｓ１、Ｓ２を重ねてプレス加工した積層部材Ｓで、筐体３３ｅ（図２参照）、及び仕切り板３３ｆ（図２参照）を形成し、希釈器３３（図２参照）を構成した。
【００５２】
このとき、図３の（ａ）に示す金属板Ｓ１、Ｓ２は同じ板厚であってもよいし、異なった板厚であってもよい。
本実施形態においては、筐体３３ｅ（図２参照）の外側になる金属板（例えば、金属板Ｓ１）の板厚を、内側になる金属板（例えば、金属板Ｓ２）の板厚より厚く構成した。すなわち、積層部材Ｓを形成する金属板Ｓ１の板厚は、他の金属板Ｓ２の板厚より厚くなる。
さらに、前記したように、金属板Ｓ１、Ｓ２が積層した板厚ｔが、従来使用される金属板の板厚と略同等になるように設定して、従来の作業環境を変更することなくプレス加工できる構成とした。
このことによって、金属板Ｓ１、Ｓ２は、それぞれが従来使用される金属板の板厚より薄いものとなる。
【００５３】
このように、金属板Ｓ１、Ｓ２が積層した積層部材Ｓの板厚ｔを、従来使用される金属板の板厚と略同等にすることで、積層部材Ｓの重さを、従来使用される金属板の重さと同等にできる。したがって、積層部材Ｓで構成される希釈器３３（図２参照）の重量を、従来と同等にでき、例えば希釈器３３が燃料電池車両に備わる場合、当該燃料電池車両の燃費を悪化することがない。
【００５４】
図４は、本実施形態に係る希釈器の筐体と仕切り板の構成を示す図である。図４に示すように、本実施形態に係る希釈器３３の筐体３３ｅは、長い箱形状の蓋部３３１Ｕと、長い箱形状の床部３３１Ｄとを含んで構成される。そして、蓋部３３１Ｕ、及び床部３３１Ｄの開口部形状は互いに等しく構成される。
【００５５】
なお、本実施形態において、蓋部３３１Ｕと床部３３１Ｄは同じ形状であって、例えば床部３３１Ｄは、蓋部３３１Ｕの上下を逆転したものである。このように、蓋部３３１Ｕと床部３３１Ｄに共通の部材を使用することで、例えば金型の共用ができ、希釈器３３（図２参照）の製造コストを下げることができる。
【００５６】
蓋部３３１Ｕ、及び床部３３１Ｄは、図３の（ａ）に示すように金属板Ｓ１、Ｓ２を重ねてプレス加工した積層部材Ｓ（図３の（ｂ）参照）で形成され、例えば金属板Ｓ１が外側のとき、金属板Ｓ１の板厚を金属板Ｓ２の板厚より厚く構成した。
【００５７】
蓋部３３１Ｕには、配管２６ｂが左壁部を貫通して連結される。さらに、床部３３１Ｄには、例えば長手方向の一方（左壁部の側）から他方（右壁部の側）に向かってカソード配管３３ｂが配設され、その端部は、外側に開口している。
【００５８】
そして、本実施形態において、蓋部３３１Ｕは開口部を下方に向け、且つ床部３３１Ｄは開口部を上方に向けて、互いに開口部を合わせるように蓋部３３１Ｕと床部３３１Ｄが重なって筐体３３ｅが形成される。さらに、蓋部３３１Ｕと床部３３１Ｄの間は、仕切り板３３ｆによって仕切られ、蓋部３３１Ｕと仕切り板３３ｆの間の領域が上部空間３３ａ１（図２参照）になるとともに、床部３３１Ｄと仕切り板３３ｆの間の領域が下部空間３３ａ２（図２参照）になる。
【００５９】
また、仕切り板３３ｆは、図３の（ａ）に示すように金属板Ｓ１、Ｓ２を重ねてプレス加工した積層部材Ｓ（図３の（ｂ）参照）で形成されてもよい。
この場合、仕切り板３３ｆにおいては、板厚の厚い金属板Ｓ１が上側であってもよいし、下側であってもよい。また、仕切り板３３ｆにおいては、金属板Ｓ１、Ｓ２の板厚が同等であってもよい。
【００６０】
図５の（ａ）は、本実施形態に係る希釈器の断面図である。図５の（ａ）に示すように、本実施形態に係る希釈器３３の筐体３３ｅにおいて、蓋部３３１Ｕ、及び床部３３１Ｄは、開口部の端部を外側に広げて、開口部の周囲にフランジ部３３１ａを形成する。
【００６１】
蓋部３３１Ｕと床部３３１Ｄは、それぞれのフランジ部３３１ａが重なるように配置され、蓋部３３１Ｕと床部３３１Ｄのフランジ部３３１ａで端部が挟持されるように、仕切り板３３ｆが配設される。
そして、蓋部３３１Ｕのフランジ部３３１ａの端部、床部３３１Ｄのフランジ部３３１ａの端部、及び仕切り板３３ｆの端部を溶接する。
【００６２】
図５の（ｂ）は、蓋部と側壁部と仕切り板の溶接部を示す図であり、図５の（ａ）におけるＡ１部拡大図である。図５の（ｂ）に示すように、蓋部３３１Ｕのフランジ部３３１ａの端部、仕切り板３３ｆの端部、及び床部３３１Ｄのフランジ部３３１ａの端部に垂直な方向から溶接し、溶接ビードＢが、蓋部３３１Ｕのフランジ部３３１ａの端部、仕切り板３３ｆの端部、及び床部３３１Ｄのフランジ部３３１ａの端部にまたがるように溶接部を形成する。
【００６３】
このような溶接部を、蓋部３３１Ｕのフランジ部３３１ａと床部３３１Ｄのフランジ部３３１ａの周囲に形成することで、蓋部３３１Ｕ、床部３３１Ｄ、及び仕切り板３３ｆを溶接して固定できる。
【００６４】
図５の（ｂ）に示すように、蓋部３３１Ｕ、床部３３１Ｄ、及び仕切り板３３ｆは、それぞれ金属板Ｓ１、Ｓ２が積層した積層部材Ｓ（図３の（ｂ）参照）で形成されるが、溶接ビードＢが、蓋部３３１Ｕのフランジ部３３１ａの端部、仕切り板３３ｆの端部、及び床部３３１Ｄのフランジ部３３１ａの端部にまたがるように溶接部を形成することで、蓋部３３１Ｕ、床部３３１Ｄ、及び仕切り板３３ｆを形成する金属板Ｓ１、Ｓ２は、それぞれが互いに溶接されて固定される。
【００６５】
蓋部３３１Ｕ、床部３３１Ｄ、及び仕切り板３３ｆは、それぞれ金属板Ｓ１、Ｓ２が積層した積層部材Ｓ（図３の（ｂ）参照）で形成され、前記したように金属板Ｓ１、Ｓ２の板厚は、従来使用される金属板の板厚より薄いことから、例えば蓋部３３１Ｕと床部３３１Ｄを重ね溶接すると、溶け落ちなどの不具合が発生しやすい。
そこで、本実施形態においては、図５の（ｂ）に示すように突き当て溶接とし、溶接に起因する不具合の発生を抑制して確実に溶接できる構成とした。
【００６６】
このように、本実施形態においては、希釈器３３の筐体３３ｅ（図５の（ａ）参照）を、金属板Ｓ１、Ｓ２を積層して形成した。
【００６７】
図６は、下部空間の長手方向の断面図である。図６に示すように、下部空間３３ａ２を形成する床部３３１Ｄは、外側になる金属板Ｓ１と内側になる金属板Ｓ２を重ねてプレス加工した積層部材Ｓ（図３の（ｂ）参照）で形成される。さらに、仕切り板３３ｆも、金属板Ｓ１、Ｓ２を重ねてプレス加工した積層部材Ｓで形成される。そして、金属板Ｓ１と金属板Ｓ２の間には、空気層からなる微小なギャップｇが形成される。すなわち、金属板Ｓ１と金属板Ｓ２は、空気層からなるギャップｇを介して積層される。
なお、図６は床部３３１Ｄを示しているが、蓋部３３１Ｕ（図５の（ａ）参照）にも空気層からなるギャップｇが形成されていてもよい。
【００６８】
前記したように、下部空間３３ａ２には、カソードオフガスＧｃが通流するカソード配管３３ｂが配置され、滞留室３３ａ（図２参照）に滞留するアノードオフガスＧａを連通孔３３ｃから吸引して、カソードオフガスＧｃとアノードオフガスＧａとを混合し、混合ガスを生成する。
このとき、カソード配管３３ｂにおける連通孔３３ｃの周囲では、アノードオフガスＧａが連通孔３３ｃに吸引されるときに風切音が発生する。
また、カソード配管３３ｂを通流するカソードオフガスＧｃの圧力変動によって気流音が発生する。
そして、この風切音や気流音が、例えば床部３３１Ｄを介して周囲に放射され、希釈器３３（図２参照）の騒音となる。
【００６９】
本実施形態において、カソード配管３３ｂにアノードオフガスＧａが吸引されるときに発生する風切音やカソード配管３３ｂをカソードオフガスＧｃが通流するときに発生する気流音は、例えば下部空間３３ａ２で共鳴し、床部３３１Ｄの内側になる金属板Ｓ２を振動させる。しかしながら、金属板Ｓ２の振動はギャップｇで遮断されて外側になる金属板Ｓ１に、全てが伝播しない。
このことによって、カソード配管３３ｂに風切音や気流音が発生しても、金属板Ｓ１を介して希釈器３３の外部に向かって放射される音の量を低減できる。すなわち、カソード配管３３ｂに発生する風切音や気流音による、希釈器３３の騒音を低減できる。したがって、ギャップｇは、防音部としての機能を有する。
【００７０】
また、金属板Ｓ１と金属板Ｓ２がギャップｇを形成することなく接する場合、床部３３１Ｄの内側になる金属板Ｓ２が振動したとき、金属板Ｓ１、Ｓ２が接触することで金属板Ｓ２の振動が低減する。
したがって、例えばカソード配管３３ｂに発生する風切音や気流音が下部空間３３ａ２で共鳴し金属板Ｓ２を振動しても、その振動が希釈器３３の外部に向かって放射することを抑制でき、希釈器３３の騒音を低減できる。
【００７１】
そして、本実施形態に係る希釈器３３（図２参照）は、筐体３３ｅ（図２参照）を形成する蓋部３３１Ｕ、及び床部３３１Ｄ（図４参照）を、積層部材Ｓ（図３の（ｂ）参照）で形成した。したがって、希釈器３３は、カソード配管３３ｂに発生する風切音や気流音が、例えば滞留室３３ａ（図２参照）の全体に共鳴した場合であっても、騒音の発生を低減できるという優れた効果を奏する。
【００７２】
また、前記したように、本実施形態においては、蓋部３３１Ｕ、及び床部３３１Ｄ（図４参照）を形成する金属板Ｓ１、Ｓ２の板厚を変え、例えば外側になる金属板Ｓ１の板厚が、金属板Ｓ２よりも厚くなるように構成した。
【００７３】
板厚が異なる金属板Ｓ１、Ｓ２は、固有振動数が異なることから、カソード配管３３ｂに発生する風切音や気流音に対する共振点が金属板Ｓ１と金属板Ｓ２とで異なる。
仮に金属板Ｓ１、Ｓ２を同じ板厚で形成した場合、金属板Ｓ１と金属板Ｓ２は同じ固有振動数になるため、カソード配管３３ｂに発生する風切音や気流音が、例えば金属板Ｓ１、Ｓ２の固有振動数と一致する成分を有する場合、金属板Ｓ２と金属板Ｓ１とが共振し、カソード配管３３ｂに発生する風切音や気流音が、金属板Ｓ１から放射音として放射される。その結果、希釈器３３（図２参照）から騒音が発生することになる。
【００７４】
本実施形態においては、金属板Ｓ１と金属板Ｓ２の板厚を変えることで、金属板Ｓ１、Ｓ２による共振の発生を抑制した。このことによって、希釈器３３（図１参照）の騒音を低減できるという優れた効果を奏する。
【００７５】
また、空気は、金属板Ｓ１、Ｓ２に比べて熱伝導率が低いことから、ギャップｇは断熱部の機能も有する。したがって、燃料電池システム１（図１参照）が停止した場合等における、希釈器３３の滞留室３３ａ（図２参照）の温度低下が小さくなる。
燃料電池システム１が停止すると、燃料電池システム１の各部は温度低下し、とくに燃料電池スタック１０（図１参照）から離れて配置される希釈器３３の滞留室３３ａは、温度低下が大きく、低温になりやすい。
【００７６】
したがって、例えば、周囲温度が氷点下の環境で、燃料電池システム１（図１参照）が停止すると、燃料電池スタック１０（図１参照）より先に希釈器３３の滞留室３３ａ（図２参照）に凍結が発生する場合がある。
そして、滞留室３３ａに凍結が発生すると、例えばカソード配管３３ｂに設けられる連通孔３３ｃが小さくなるなど、希釈器３３における希釈性能が低下する場合がある。
【００７７】
本実施形態に係る希釈器３３の滞留室３３ａ（図２参照）は、前記したように温度低下を小さくできることから凍結しにくい構造である。したがって、希釈性能の低下を抑制できるという優れた効果を奏する。
【００７８】
なお、本実施形態においては、図４に示す蓋部３３１Ｕ、及び床部３３１Ｄを、金属板Ｓ１、Ｓ２を積層した積層部材Ｓ（図３の（ｂ）参照）で構成したが、これに限定されるものではない。
【００７９】
例えば、カソード配管３３ｂ（図６参照）に発生する風切音や気流音は、主に下部空間３３ａ２で共鳴することから、床部３３１Ｄのみを金属板Ｓ１、Ｓ２からなる積層部材Ｓ（図３の（ｂ）参照）で構成してもよい。
【００８０】
また、本実施形態においては、図４に示すように、金属板Ｓ１、Ｓ２を積層して仕切り板３３ｆを形成したが、これも限定されるものではなく、一枚の金属板をプレス加工して仕切り板３３ｆを形成してもよい。
【００８１】
図７は、筐体に形成される補強凸部を示す図であって、（ａ）は外観図、（ｂ）は補強凸部の断面図である。
図７の（ａ）に示すように、筐体３３ｅを構成する蓋部３３１Ｕ、及び床部３３１Ｄの外周面に、隆起状の補強凸部３３ｅ１を複数形成し、筐体３３ｅの剛性を高める構成としてもよい。
【００８２】
補強凸部３３ｅ１は、筐体３３ｅを形成する蓋部３３１Ｕ、及び床部３３１Ｄの外周面に隆起するように形成され、例えば、筐体３３ｅの長手方向に沿って複数の補強凸部３３ｅ１が形成される。
【００８３】
筐体３３ｅを形成する蓋部３３１Ｕ、及び床部３３１Ｄは、図３の（ｂ）に示すように金属板Ｓ１、Ｓ２を重ねてプレス加工した積層部材Ｓで形成されることから、補強凸部３３ｅ１は、図７の（ｂ）に示すように、金属板Ｓ１、Ｓ２がともに隆起するように形成される構成とする。
前記したように、金属板Ｓ１、Ｓ２は従来使用の金属板より薄く、それぞれの剛性は従来使用の金属板より低いが、金属板Ｓ１、Ｓ２をともに隆起して補強凸部３３ｅ１を形成することで、金属板Ｓ１、Ｓ２のそれぞれの剛性を高めることができ、結果として積層部材Ｓの剛性を高めることができる。
【００８４】
このように、積層部材Ｓ（図３の（ｂ）参照）に補強凸部３３ｅ１を形成することで、例えば、上下方向の荷重に対する、筐体３３ｅの剛性を高めることができる。
そして、筐体３３ｅに補強凸部３３ｅ１を形成して剛性を高めることで、希釈器３３の変形や破損を抑制できる。
さらに、筐体３３ｅの剛性が高まると筐体３３ｅの振動を抑制できることから、カソード配管３３ｂ（図６参照）に発生する風切音や気流音の外部への放射を抑制することができる。したがって、筐体３３ｅに補強凸部３３ｅ１を形成することで、希釈器３３の騒音を低減できる。
【００８５】
なお、筐体３３ｅに形成される補強凸部３３ｅ１の形状や数は、図７の（ａ）に示す形状に限定されるものではない。例えば、補強凸部３３ｅ１は、蓋部３３１Ｕ及び床部３３１Ｄの外周面に沿って、尾根状に隆起して形成されてもよい。
【００８６】
本実施形態に係る燃料電池システム１（図１参照）が、例えば燃料電池車両に搭載される場合、希釈器３３（図２参照）は、燃料電池車両の所定の取付部に取り付けられる。
図８の（ａ）は、希釈器をフレームに取り付ける状態を示す図、（ｂ）は、図８の（ａ）におけるＸ１−Ｘ１断面図で、床部を示す図である。
図８の（ａ）に示すように、本実施形態に係る希釈器３３は、例えば燃料電池車両の本体を構成するフレームＦを所定の取付部とし、フレームＦに取付部材３３４を介して取り付けられる。
【００８７】
図８の（ａ）は、希釈器３３を取り付けるフレームＦが、希釈器３３の長手方向に沿って延設される場合を示す。
図８の（ａ）に示すように、希釈器３３の床部３３１Ｄには、側面形状がＬ字型の取付部材３３４が固定され、固定部３３４ｂが、フレームＦの上面に向かって、希釈器３３の外側に広がるように備わる。
固定部３３４ｂには、図示しない固定孔が開口し、例えばボルトなどの締結部材３３４ｃを介してフレームＦに固定される。
【００８８】
このような取付部材３３４が、例えば、希釈器３３を挟んで備わる、２つのフレームＦ、Ｆに対応するように備わる。さらに、希釈器３３の長手方向に、例えば２つの取付部材３３４が備わる。
なお、取付部材３３４の個数は限定されるものではない。
【００８９】
図８の（ｂ）に示すように、側面視がＬ字型の取付部材３３４は、起立部３３４ａが床部３３１Ｄに溶接され、起立部３３４ａに対して略直角に形成される固定部３３４ｂが、床部３３１Ｄの外側に広がるように固定される。
このとき、本実施形態に係る希釈器３３において、溶接ビードＢは、取付部材３３４と、床部３３１Ｄの外側になる金属板Ｓ１との間に形成され、床部３３１Ｄの内側になる金属板Ｓ２には到達しないように形成した。
すなわち、取付部材３３４は、床部３３１Ｄの外側になる金属板Ｓ１に固定される構成とする。
【００９０】
例えば、燃料電池システム１（図１参照）を搭載する燃料電池車両の衝突などによって、図８の（ｂ）の左側に示すように、取付部材３３４を希釈器３３の外側に引っ張るようにフレームＦが変形した場合、希釈器３３の床部３３１ＤはフレームＦの変形にともなって変形する。
【００９１】
この場合、本実施形態においては、床部３３１Ｄの外側になる金属板Ｓ１のみが取付部材３３４によって引っ張られて変形・破損し、内側になる金属板Ｓ２の変形量は小さく抑えられる。
このことにより、仮にフレームＦが変形した場合であっても、フレームＦの変形の影響が、希釈器３３の筐体３３ｅ（図４参照）の内側になる金属板Ｓ２に及ぶことが抑制される。したがって、金属板Ｓ２によって滞留室３３ａ（図２参照）の気密性を維持することができ、滞留室３３ａに滞留するアノードオフガスＧａの漏洩を抑制できるという優れた効果を奏する。
【００９２】
なお、本実施形態においては、図３の（ａ）に示すように、金属板Ｓ１、Ｓ２を直接に重ねてプレス加工し、積層部材Ｓ（図３の（ｂ）参照）を形成したが、例えば、金属板Ｓ１と金属板Ｓ２の間に防音材や断熱材を挟んでプレス加工してもよい。
防音材を挟んで金属板Ｓ１と金属板Ｓ２をプレス加工すると、金属板Ｓ１と金属板Ｓ２からなる積層部材Ｓ（図３の（ｂ）参照）の防音性を向上できる。
また、断熱材を挟んで金属板Ｓ１と金属板Ｓ２をプレス加工すると、金属板Ｓ１と金属板Ｓ２からなる積層部材Ｓの断熱性や保温性を向上できる。
もちろん、防音材と断熱材の両方を挟んで、金属板Ｓ１と金属板Ｓ２をプレス加工して、積層部材Ｓを形成してもよい。
【００９３】
また、本実施形態においては、図３の（ａ）に示すように金属板Ｓ１、Ｓ２の２枚の金属板を重ねてプレス加工し、積層部材Ｓ（図３の（ｂ）参照）を形成したが、これも限定されるものではなく、２枚以上の金属板を重ねてプレス加工した積層部材Ｓで希釈器３３の筐体３３ｅ（図２参照）を構成してもよい。
【００９４】
以上のように、本実施形態に係る燃料電池システムにおいては、２枚の金属板を重ねてプレス加工した積層部材で希釈器の筐体を構成したことで、希釈器の騒音を低減できるという優れた効果を奏する。
また、希釈器を、例えば燃料電池車両のフレームなど、所定の取付部に取り付けるための取付部材を、筐体の最も外側になる金属板に固定したことで、例えば燃料電池車両のフレームの変形の影響が、筐体の内側になる金属板に及ぶことを抑制でき、内側になる金属板によって滞留室の気密性を維持できる。このことによって、希釈器の変形で発生する水素の漏洩を抑制できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本実施形態に係る希釈器が備わる燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る希釈器を示す図である。
【図３】（ａ）は、２枚の金属板を重ねてプレス加工する状態を示す模式図、（ｂ）は、金属板がプレスされた積層部材を示す模式図である。
【図４】本実施形態に係る希釈器の筐体と仕切り板の構成を示す図である。
【図５】（ａ）は、本実施形態に係る希釈器の断面図、（ｂ）は、蓋部と側壁部と仕切り板の溶接部を示す図である。
【図６】下部空間の長手方向の断面図である。
【図７】筐体に形成される補強凸部を示す図であって、（ａ）は外観図、（ｂ）は補強凸部の断面図である。
【図８】（ａ）は、希釈器をフレームに取り付ける状態を示す図、（ｂ）は、図８の（ａ）におけるＸ１−Ｘ１断面図で、床部を示す図である。
【符号の説明】
【００９６】
１      燃料電池システム
１０    燃料電池スタック（燃料電池）
２６ｃ  入口部
３３    希釈器
３３ａ  滞留室
３３ｂ  カソード配管
３３ｃ  連通孔（穴部）
３３ｅ  筐体
３３ｅ１  補強凸部
３３４  取付部材
Ｆ      フレーム（所定の取付部）
ｇ      ギャップ（防音部、断熱部）
Ｇａ    アノードオフガス
Ｇｃ    カソードオフガス
Ｓ      積層部材
Ｓ１、Ｓ２  金属板
【図１】
0005189889.tif 000002
【図２】
0005189889.tif 000003
【図３】
0005189889.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005189889.tif 000006
【図６】
0005189889.tif 000007
【図７】
0005189889.tif 000008
【図８】
0005189889.tif 000009