(57)【要約】【課題】水素ガスの希釈性能が、より高いレベルで更に安定的に発揮され得る燃料電池の排出ガス希釈装置を提供する。【解決手段】アノード電極側からの排出水素ガスが、導入部２２を通じて導入されると共に、かかる水素ガスが導出部４２からカソード側排気管３２内に導出せしめられるように構成された収容体１０内に、該水素ガスの流れを遮る遮蔽面４８，５０を備えた遮蔽部材４４，４６を、該収容体１０の内面部分のうち、互いに対向する二つの内面部分に対して、水素ガスの流通方向において交互に立設すると共に、導出部４２に最も近位の遮蔽部材４４に切欠部５８を設けて、構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード電極側から排出される水素ガスを収容可能な収容体と、該収容体に設けられた導入部及び導出部とを有し、該導入部を通じて、該水素ガスを該収容体内に導入する一方、カソード電極側から排出される空気が内部を流通せしめられて、一端部に設けられた排出口から該空気を大気中に排出せしめる空気流通管路内に、該収容体内に収容された該水素ガスを、該導出部を通じて導出して、該空気流通管路内の空気に混入せしめることにより、該水素ガスを該空気にて希釈して、大気中に排出するようにした燃料電池の排出ガス希釈装置において、
前記収容体内を前記導入部から前記導出部に向かって流通せしめられる前記水素ガスの流れを遮る遮蔽面を備えた複数の遮蔽部材を、該収容体内において、該水素ガスの流通方向に所定距離を隔てて互いに対向位置せしめると共に、それら互いに対向する遮蔽部材のうちの一方を、該水素ガスの流通方向と交差する方向に対向位置せしめられた該収容体の二つの内面部分のうちの一方の内面部分に対して、それらのうちの他方の内面部分に向かって延びるように立設する一方、他方の遮蔽部材を、該他方の内面部分に対して、該一方の内面部分に向かって延びるように立設し、更に、それら複数の遮蔽部材のうち、少なくとも、前記導出部に最も近位の遮蔽部材に、その先端部から基部側に向かって所定長さで延びる切欠部を設けたことを特徴とする燃料電池の排出ガス希釈装置。
【請求項２】
前記収容体内における前記導出部に最も近位の遮蔽部材よりも前記水素ガスの流通方向下流側に、前記互いに対向する遮蔽部材間に形成される空間よりも大なる容積を有する空間が形成されている請求項１に記載の燃料電池の排出ガス希釈装置。
【請求項３】
前記導出部に最も近位の遮蔽部材に対して、前記切欠部が複数設けられると共に、それら複数の切欠部が、前記水素ガスの流通方向と直角な方向に並んで位置せしめられている請求項１又は請求項２に記載の燃料電池の排出ガス希釈装置。
【請求項４】
前記導出部に最も近位の遮蔽部材に設けられた前記切欠部の総開口面積が、かかる遮蔽部材の前記遮蔽面の面積に対して、１０％以上で且つ３０％未満の割合となる値に設定されている請求項１乃至請求項３のうちの何れか１項に記載の燃料電池の排出ガス希釈装置。
【請求項５】
前記遮蔽部材が、その先端面と前記二つの内面部分のうちの該先端面と対向する内面部分との間のみに、前記導入部から前記導出部に向かって流通せしめられる前記水素ガスの流れを許容する通孔が形成されるように立設されて、かかる水素ガスの流れが、該通孔以外において、該遮蔽部材により遮られるようになっている請求項１乃至請求項４のうちの何れか１項に記載の燃料電池の排出ガス希釈装置。
【請求項６】
前記複数の遮蔽部材のうち、前記導入部に最も近位の遮蔽部材が、前記収容体における該導入部の形成部位に、前記遮蔽面を対向させて、位置せしめられている請求項１乃至請求項５のうちの何れか１項に記載の燃料電池の排出ガス希釈装置。
【請求項７】
前記収容体の前記二つの内面部分が、上下方向において互いに対向位置する上部内面部分と下部内面部分とにて構成されて、前記複数の遮蔽部材が、該上部内面部分と該下部内面部分とに対してそれぞれ立設されている請求項１乃至請求項６のうちの何れか１項に記載の燃料電池の排出ガス希釈装置。
【請求項８】
前記収容体が、水平方向において互いに対向位置する第一の側部内面部分と第二の側部内面部分とを有すると共に、前記空気流通管路が、前記空気の流通方向の上流側と下流側とにそれぞれ位置する上流側管路と下流側管路とに分割された分割構造を有して構成され、該上流側管路が、その下流側の先端部において、該第一の側部内面部分の下部を貫通して、前記収容体内に突入位置せしめられ、且つ該収容体内に位置する該上流側管路の先端開口部が、該第二の側部内面部分に、その下部を貫通して形成された接続孔との間に所定の間隙を形成する位置において、該接続孔に向かって開口するように配置される一方、該下流側管路が、該収容体内に連通するように、該第二の側部内面部分の該接続孔に接続されて、該空気流通管路内を流通せしめられる前記空気が、該上流側管路の先端開口部から、該下流側管路内に向かって吹き出されるように構成され、そして、前記導出部が、該上流側管路の先端開口部と該第二の側部内面部分の接続孔との間に形成される前記間隙にて構成されて、前記収容体内に収容された前記水素ガスが、該上流側管路の先端開口部から該下流側管路内に向かって吹き出される前記空気内に、該導出部を通じて混入されるようになっている請求項１乃至請求項７のうちの何れか１項に記載の燃料電池の排出ガス希釈装置。
【請求項９】
前記収容体の下部内面部分に対して前記遮蔽部材が立設されると共に、該下部内面部分に立設された遮蔽部材の下端部に、液体が流通可能な貫通孔が設けられている請求項８に記載の燃料電池の排出ガス希釈装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の排出ガス希釈装置に係り、特にアノード電極側から排出される水素ガスを、カソード電極側から排出される空気にて希釈して、大気中に排出する燃料電池の排出ガス希釈装置の改良された構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境に優しく、しかも発電効率の高い燃料電池が注目され、様々な用途への利用が試みられている。例えば、そのような燃料電池を駆動源として利用する燃料電池車が、次世代の自動車として期待され、実用化へ向けた動きが本格化してきている。
【０００３】
ところで、よく知られているように、例えば、燃料電池車等に搭載される、純水素（以下、水素という）を燃料とした燃料電池システムにおいては、多くの場合、アノード電極側から排出された未使用の水素を含むガスを、再度、アノード電極側に供給する循環装置が設けられて、燃料水素の利用効率の向上が図られている。しかしながら、このアノード電極側からの排出ガスの循環装置による循環を長時間に亘って続けていると、窒素や発電時に生ずる生成水等の不純物が排出ガス中に増加してしまい、その結果、発電効率の低下が不可避的に惹起されることとなる。
【０００４】
そこで、そのような燃料電池システムでは、パージ操作が間欠的に実施されて、不純物が増加した排出ガスが大気中に定期的に排出されるようになっているのであるが、このアノード電極側から排出される排出ガス中には、高濃度の水素ガスが含まれているため、そのような排出ガスの大気中への排出に際しては、それに含まれる水素ガスを安全上問題のない程度にまで希釈する必要があった。
【０００５】
かかる状況下、アノード電極側から排出される水素ガスを、カソード電極側から排出される空気にて希釈して、大気中に排出するようにした燃料電池の排出ガス希釈装置（排出水素処理装置）が、下記特許文献１等において提案されている。この装置は、アノード電極側から排出される水素ガスの排出管が接続されて、かかる水素ガスが収容可能とされた収容体（水素希釈器）を有している。また、この収容体には、カソード電極側から排出される空気を大気中に排出するための空気排出管の上流側部位から分岐した分岐管が接続され、更に、収容体内のガスを外部に排出するための排出流路が、収容体と空気排出管の下流側部位とを連通するように接続されている。つまり、空気排出管に設けられたバイパス流路の途中に、収容体が設けられてなる構造とされている。
【０００６】
このような排出ガス希釈装置にあっては、収容体内に、アノード電極側から排出される水素ガスが導入されると共に、カソード電極側から排出される空気の一部が取り入れられることで、かかる水素ガスが、収容体内で、空気と混合せしめられるようになる。そして、そのような水素ガスと空気の混合ガスが、排出流路を通じて空気排出管内に導出せしめられることにより、水素ガスが、空気排出流管内の空気にて安全な濃度にまで希釈され得るように構成されている。
【０００７】
また、かかる排出ガス希釈装置では、水素ガスの流れを遮る遮蔽面を備えた複数の遮蔽板が、収容体内での水素ガスの流通方向において互いに所定距離を隔てて対向位置せしめられると共に、互いに対向する遮蔽板同士が、水素ガスの流通方向と直角な方向において対向位置する二つの内面のうちの一方と他方とに対してそれぞれ別個に立設されて、収容体内に、ジグザグ状のガス流路が形成されている。これにより、パージ圧に基づく所定の流速において収容体内に導入された水素ガスが、遮蔽板に衝突しつつ、流速を緩めながら、ジグザグ状の流路内を流通せしめられ、以て、かかる水素ガスと収容体内に存在する空気とが、より十分に混合されると共に、それら水素ガスと空気の混合ガスが、排出流路から空気排出管内に、可及的に少量ずつ導出せしめられるように工夫されている。そして、それにより、水素ガスの濃度が効率的に低下せしめられて、希釈性能の向上が図られるようになっているのである。
【０００８】
ところが、そのような従来の排出ガス希釈装置では、遮蔽板の配置形態からして、収容体内における水素ガスの流通方向に互いに対向する遮蔽板同士の間に形成される空間や、排出流路に最も近位の遮蔽板よりも水素ガス流通方向の下流側に位置する空間において、遮蔽板の遮蔽面とは反対側の面に接する部分やかかる面の近傍部分に水素ガスが流れ込み難く、それ故、それらの部分が、水素ガスと空気との混合空間としての利用が困難な、所謂デッドスペースとなり易いといった欠点が存していた。そして、特に、排出流路に最も近位の遮蔽部材よりも水素ガス流通方向の下流側空間に、大きなデッドスペースが存在していると、水素ガスを、排出流路から空気排出管内に導出する前に、収容体内の空気と均一に混合させることが困難となり、その結果として、水素ガスの希釈性能が不安定なものとなってしまう恐れがあったのである。
【０００９】
なお、下記特許文献２には、収容体内にジグザグ状の流路を形成する遮蔽板（仕切板）に多数の貫通孔を穿設し、収容体内に導入された水素ガスをジグザグ状の流路に沿って流通せしめると共に、それら貫通孔内を通じて流通せしめることにより、収容体内の全体において、水素ガスと空気との十分な混合を図るようにした技術が明らかにされている。しかしながら、そのように、多数の貫通孔が形成された遮蔽板にて水素ガスの流れを遮るようにすると、水素ガスの流れの圧力損失量が甚大なものとなり、それが、排出流路から空気排出管内への水素ガスのスムーズな導出の妨げとなるといった新たな問題が惹起されることとなる。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−２８９２３７号公報
【特許文献２】特開２００４−６１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ここにおいて、本発明は、上述せる如き事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、アノード電極側から排出される水素ガスを、カソード電極側から排出される空気にて希釈するようにした燃料電池の排出ガス希釈装置において、水素ガスが収容される収容体内の全体で、かかる収容体内に存在する空気と水素ガスとをより十分に且つ効率的に混合せしめた上で、カソード電極側から排出される空気にて希釈することが出来、以て、より優れた水素ガスの希釈性能が更に安定的に発揮され得るようにした新規な構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そして、本発明にあっては、かかる課題の解決のために、その要旨とするところは、アノード電極側から排出される水素ガスを収容可能な収容体と、該収容体に設けられた導入部及び導出部とを有し、該導入部を通じて、該水素ガスを該収容体内に導入する一方、カソード電極側から排出される空気が内部を流通せしめられて、一端部に設けられた排出口から該空気を大気中に排出せしめる空気流通管路内に、該収容体内に収容された該水素ガスを、該導出部を通じて導出して、該空気流通管路内の空気に混入せしめることにより、該水素ガスを該空気にて希釈して、大気中に排出するようにした燃料電池の排出ガス希釈装置において、前記収容体内を前記導入部から前記導出部に向かって流通せしめられる前記水素ガスの流れを遮る遮蔽面を備えた複数の遮蔽部材を、該収容体内において、該水素ガスの流通方向に所定距離を隔てて互いに対向位置せしめると共に、それら互いに対向する遮蔽部材のうちの一方を、該水素ガスの流通方向と交差する方向に対向位置せしめられた該収容体の二つの内面部分のうちの一方の内面部分に対して、それらのうちの他方の内面部分に向かって延びるように立設する一方、他方の遮蔽部材を、該他方の内面部分に対して、該一方の内面部分に向かって延びるように立設し、更に、それら複数の遮蔽部材のうち、少なくとも、前記導出部に最も近位の遮蔽部材に対して、その先端部から基部側に向かって所定長さで延びる切欠部を設けたことを特徴とする燃料電池の排出ガス希釈装置にある。
【発明の効果】
【００１３】
すなわち、本発明に従う燃料電池の排出ガス希釈装置にあっては、複数の遮蔽部材によって、収容体内に、ジグザグ状のガス流路が形成されている。これによって、収容体内に導入された水素ガスが、遮蔽板に衝突しつつ、流速を緩めながら、ジグザグ状の流路内を流通せしめられて、かかる流路内で、空気と十分に混合されつつ、導出部を通じて、空気排出管路内に少量ずつ導出せしめられ得る。
【００１４】
そして、本発明装置では、特に、少なくとも、導出部に最も近位の遮蔽部材に、その先端部から基部側に向かって所定長さで延びる切欠部が設けられているところから、ジグザグ状のガス流路を流通せしめられた水素ガスの一部が、導出部に最も近位の遮蔽部材の先端部を乗り越えて、導出部側に流通せしめられる一方、残りの水素ガスが、切欠部を通過して、導出部側に流通せしめられる。このとき、切欠部を通過した水素ガスは、大きな圧力損失を生ずることなく、導出部に最も近位の遮蔽部材における遮蔽面とは反対の面に接する空間部分やかかる面の近傍の空間部分等、従来装置ではデッドスペースとなっていた部分にスムーズに流れ込むようになって、かかるデッドスペースが有利に消失乃至は減少せしめられ得る。これにより、収容体内における、導出部に最も近位の遮蔽部材よりも水素ガス流通方向の下流側に位置する部分の全体が、水素ガスと空気との混合空間として十分に利用され得るようになり、以て、かかる下流側部分において、水素ガスと空気とが、十分に且つ均一に混合せしめられ得る。
【００１５】
従って、かくの如き本発明に従う燃料電池の排出ガス希釈装置にあっては、収容体内に導入された水素ガスが、収容体の内部全体において、収容体内に存在する空気と、より十分に且つ効率的に混合せしめられた上で、空気流通管路内にスムーズに導出され、そこで、空気流通管路内の空気に混入せしめられて、希釈され得る。そして、それによって、水素ガスの希釈率が、より十分に且つ安定的に低下せしめられ得、以て、より優れた水素ガスの希釈性能が、更に一層安定的に発揮され得ることとなるのである。
【００１６】
また、かかる本発明装置においては、水素ガスと空気との混合空間としての利用が困難若しくは不能なデッドスペースが収容体内に不可避的に形成される従来装置とは異なって、かかるデッドスペースが消失乃至は減少せしめられて、収容体の内部全体が、水素ガスと空気との混合空間として有効に利用され得るところから、従来装置に比して、収容体、ひいては装置全体の小型化が、水素ガスの希釈性能を損ねることなく、極めて有利に実現され得る。
【発明の態様】
【００１７】
ところで、本発明は、少なくとも、以下に列挙する如き各種の態様において、好適に実施され得るものである。
【００１８】
（１）  アノード電極側から排出される水素ガスを収容可能な収容体と、該収容体に設けられた導入部及び導出部とを有し、該導入部を通じて、該水素ガスを該収容体内に導入する一方、カソード電極側から排出される空気が内部を流通せしめられて、一端部に設けられた排出口から該空気を大気中に排出せしめる空気流通管路内に、該収容体内に収容された該水素ガスを、該導出部を通じて導出して、該空気流通管路内の空気に混入せしめることにより、該水素ガスを該空気にて希釈して、大気中に排出するようにした燃料電池の排出ガス希釈装置において、前記収容体内を前記導入部から前記導出部に向かって流通せしめられる前記水素ガスの流れを遮る遮蔽面を備えた複数の遮蔽部材を、該収容体内において、該水素ガスの流通方向に所定距離を隔てて互いに対向位置せしめると共に、それら互いに対向する遮蔽部材のうちの一方を、該水素ガスの流通方向と交差する方向に対向位置せしめられた該収容体の二つの内面部分のうちの一方の内面部分に対して、それらのうちの他方の内面部分に向かって延びるように立設する一方、他方の遮蔽部材を、該他方の内面部分に対して、該一方の内面部分に向かって延びるように立設し、更に、それら複数の遮蔽部材のうち、少なくとも、前記導出部に最も近位の遮蔽部材に、その先端部から基部側に向かって所定長さで延びる切欠部を設けたことを特徴とする燃料電池の排出ガス希釈装置。
【００１９】
（２）  上記せる態様（１）において、前記収容体内における前記導出部に最も近位の遮蔽部材よりも前記水素ガスの流通方向下流側に、前記互いに対向する遮蔽部材間に形成される空間よりも大なる容積を有する空間が形成されていること。この本態様によれば、ジグザグ状のガス流路内を流通せしめられた水素ガスが、導出部に最も近位の遮蔽部材よりも水素ガス流通方向下流側に設けられた大容積の空間内において、効果的に拡散せしめられて、収容体内の空気と、より均一に混合せしめられ、その上で、空気流通管路内に導出せしめられ得る。そして、その結果として、水素ガスの希釈率が、更に一層安定的に低下せしめられ得ることとなる。
【００２０】
（３）  上記態様（１）又は態様（２）において、前記導出部に最も近位の遮蔽部材に対して、前記切欠部が複数設けられると共に、それら複数の切欠部が、前記水素ガスの流通方向と直角な方向に並んで位置せしめられていること。かかる本態様によれば、ジグザグ状のガス流路内を流通せしめられた水素ガスが、導出部に最も近位の遮蔽部材における互いに隣り合う切欠部の間に位置する部分に衝突しつつ、それら隣り合う切欠部内をそれぞれ通過せしめられるようになる。このとき、かかる遮蔽部材の遮蔽面とは反対側に、水素ガスの小さな渦流が幾つも形成され、それによって、水素ガスの拡散及び空気との混合が、より効率的に且つ十分に行われ得る。そして、その結果として、水素ガスの希釈性能が、更に効果的に高められ得ることとなる。
【００２１】
（４）  上記せる態様（１）乃至は態様（３）のうちの何れか一つにおいて、前記導出部に最も近位の遮蔽部材に設けられた前記切欠部の総開口面積が、かかる遮蔽部材の前記遮蔽面の面積に対して、１０％以上で且つ３０％未満の割合となる値に設定されていること。このような本態様によれば、水素ガスの希釈率が、より十分に且つ安定的に低下せしめられ得る。
【００２２】
（５）  上記せる態様（１）乃至は態様（４）のうちの何れか一つにおいて、前記遮蔽部材が、その先端面と前記二つの内面部分のうちの該先端面と対向する内面部分との間のみに、前記導入部から前記導出部に向かって流通せしめられる前記水素ガスの流れを許容する通孔が形成されるように立設されて、かかる水素ガスの流れが、該通孔以外において、該遮蔽部材により遮られるようになっていること。この本態様によれば、水素ガスが、複数の遮蔽部材にて収容体内に形成されるジグザグ状のガス流路内を確実に流通せしめられ、それによって、かかるガス流路内での水素ガスと空気との混合が、より効率的に且つ十分に行われ得ることとなる。
【００２３】
（６）  上記せる態様（１）乃至は態様（５）のうちの何れか一つにおいて、前記複数の遮蔽部材のうち、前記導入部に最も近位の遮蔽部材が、前記収容体における該導入部の形成部位に、前記遮蔽面を対向させて、位置せしめられていること。この本態様によれば、導入部を通じて収容体内に導入された水素ガスの流れが、導入部に最も近位の遮蔽部材の遮蔽面にて、より確実に遮られ、それによって、かかる水素ガスが、収容体内の空気と、より十分に混合せしめられ得る。
【００２４】
（７）  上記の態様（１）乃至は態様（６）のうちの何れか一つにおいて、前記収容体の前記二つの内面部分が、上下方向において互いに対向位置する上部内面部分と下部内面部分とにて構成されて、前記複数の遮蔽部材が、該上部内面部分と該下部内面部分とに対してそれぞれ立設されていること。このような本態様では、収容体内に、複数の遮蔽部材にて、ガス流路が、上下方向においてジグザグ状に延びるように形成され、それに沿って、水素ガスが、上下方向においてジグザグ状に流通せしめられるようになる。それ故、例えば、複数の遮蔽部材が、水平方向に対向位置する二つの側面部分に立設されることで、収容体内に、水平方向にジグザグ状に延びるように形成されたガス流路内を、小さな流量乃至は流速にて収容体内に導入された水素ガスが、比重が小さいために、ガス流路（収容体内）の上部側部分のみにおいて流通せしめられる場合とは異なって、収容体内に導入された水素ガスの流量乃至は流速が小さい場合にあっても、かかる水素ガスが、ガス流路の全体に亘って強制的に且つ効果的に流通せしめられ得る。その結果として、ガス流路内で、水素ガスと空気とが、より十分に混合され得ることとなる。
【００２５】
（８）  上記せる態様（１）乃至は態様（７）のうちの何れか一つにおいて、前記収容体が、水平方向において互いに対向位置する第一の側部内面部分と第二の側部内面部分とを有すると共に、前記空気流通管路が、前記空気の流通方向の上流側と下流側とにそれぞれ位置する上流側管路と下流側管路とに分割された分割構造を有して構成され、該上流側管路が、その下流側の先端部において、該第一の側部内面部分の下部を貫通して、前記収容体内に突入位置せしめられ、且つ該収容体内に位置する該上流側管路の先端開口部が、該第二の側部内面部分に、その下部を貫通して形成された接続孔との間に所定の間隙を形成する位置において、該接続孔に向かって開口するように配置される一方、該下流側管路が、該収容体内に連通するように、該第二の側部内面部分の該接続孔に接続されて、該空気流通管路内を流通せしめられる前記空気が、該上流側管路の先端開口部から、該下流側管路内に向かって吹き出されるように構成され、そして、前記導出部が、該上流側管路の先端開口部と該第二の側部内面部分の接続孔との間に形成される前記間隙にて構成されて、前記収容体内に収容された前記水素ガスが、該上流側管路の先端開口部から該下流側管路内に向かって吹き出される前記空気内に、該導出部を通じて混入されるようになっていること。
【００２６】
このような本態様においては、例えば、空気流通管路にバイパス流路を設け、このバイパス流路の途中に収容体を設ける場合とは異なって、そのようなバイパス流路を介在せしめることなく、空気流通管路と収容体とを直接に接続し、収容体内で混合せしめられた水素ガスと空気との混合ガスを、導出部から空気流通管路内に導出せしめて、空気流通管路内の空気にて希釈することが出来る。従って、バイパス流路の省略に伴う部品点数の削減と装置全体のコンパクト化とが、効果的に図られ得ることとなる。
【００２７】
（９）  上記せる態様（８）において、前記収容体の下部内面部分に対して前記遮蔽部材が立設されると共に、該下部内面部分に立設された遮蔽部材の下端部に、液体が流通可能な貫通孔が設けられていること。この本態様によれば、アノード電極側から排出されて、収容体内に導入された生成水が、下部内面部分に立設された遮蔽部材の貫通孔を通じて、導出部側に向かってスムーズに流動せしめられ得る。従って、かかる生成水の流れが、下部内面部分に立設された遮蔽部材によって邪魔されるようなことが有利に回避され得て、生成水の収容体内での貯留及び凍結が、より効果的に防止され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００２９】
先ず、図１乃至図３には、本発明に従う構造を有する、燃料電池車に装着された燃料電池の排出ガス希釈装置の一実施形態が、互いに異なる断面形態において、それぞれ概略的に示されている。それらの図から明らかなように、本実施形態の燃料電池の排出ガス希釈装置は、全体として、両側有底の略角筒形状を呈する、金属製又は樹脂製の収容体１０を有している。
【００３０】
より具体的には、収容体１０は、燃料電池車への装着状態下で、車両の前後方向（図１及び図２における左右方向）に延びる筒壁部１１を有している。また、この筒壁部１１は、全体として略角筒形状を呈し、上下方向に対向位置する上及び下側壁部１２，１３と、左右方向に対向位置する左及び右側壁部１４，１５とから成っている。そして、このような筒壁部１１の前方側開口部（図１及び図２における左側の開口部）と後方側開口部（図１及び図２における右側の開口部）が、前及び後底壁部１６，１７にて、それぞれ閉塞せしめられている。
【００３１】
かくして、収容体１０が、筒壁部１１と前及び後底壁部１６，１７とを一体的に有する略矩形の筐体にて構成され、且つその内部が、かかる筒壁部１１の上及び下側壁部１２，１３と左及び右側壁部１４，１５と前及び後底壁部１６，１７とにて囲まれて、外部から密閉された、十分に大きな容積を有する収容空間１８とされている。また、かかる収容体１０においては、収容空間１８の内面を構成する上及び下側壁部１２，１３と左及び右側壁部１４，１５と前及び後底壁部１６，１７のそれぞれの内面が、凹凸のない平坦面とされている。なお、以下からは、本実施形態に係る排出ガス希釈装置の構造の理解を容易とするために、便宜上、前底壁部１６の側を前方側と言い、また、後底壁部１７の側を後方側と言うこととする。
【００３２】
そして、収容体１０においては、前底壁部１６の右側上部部位に、それを貫通するガス導入口２２が、小径の円形状を有して設けられている。また、前底壁部１６の左側下部部位には、それを貫通する挿通孔２４が、大径の円形状をもって形成されている。
【００３３】
一方、収容体１０の後底壁部１７の左側下部部位において、前底壁部１６の挿通孔２４の形成位置と前後方向において対応する位置には、挿通孔２４と実質的に同じか若しくはそれよりも大きな径を有する円形状のガス排出口２６が、挿通孔２４と同軸上において、後底壁部１７を貫通して、形成されている。また、このガス排出口２６は、後底壁部１７の内面の最も下側において、収容空間１８内に開口する位置に配設されている。それによって、かかるガス排出口２６の内周面のうち、最も下側に位置する下部内周面部分２８が、収容体１０における下側壁部１３の平面からなる内面と面一とされている。つまり、ガス排出口２６の下部内周面部分２８と収容体１０の内側下底面２０とが、段差のない連続面とされているのである。
【００３４】
そして、収容体１０の前底壁部１６に設けられたガス導入口２２には、図示しない燃料電池のアノード電極側から延出するアノード側排気管３０が、接続されている。これにより、燃料電池のアノード電極側からパージ操作にて間欠的に排出される水素ガスの全量が、ガス導入口２２を通じて収容体１０の収容空間１８内に導入されるようになっている。このことから明らかなように、ここでは、ガス導入口２２にて、導入部が、構成されている。
【００３５】
また、収容体１０には、図示しない燃料電池のカソード電極側から延出し、そこから排出される空気が、アノード電極側から排出される水素ガスよりも十分に大なる流量において、常時、流通せしめられるカソード側排気管３２が、前底壁部１６に設けられた挿通孔２４と後底壁部１７に設けられたガス排出口２６とに挿通せしめられた状態で、接続されている。
【００３６】
すなわち、ここでは、カソード側排気管３２が、空気の流通方向の上流側部分を構成し、一端部において燃料電池のカソード電極側に接続された上流側排気管３４と、その下流側部分を構成し、一端部において大気中に開口する下流側排気管３６とからなる分割構造を有している。また、下流側排気管３６は、内径が、上流側排気管３４の内径よりも所定寸法だけ大きく、且つガス排出口２６の径と同一の大きさとされている。
【００３７】
そして、カソード側排気管３２の下流側排気管３６が、ガス排出口２６に対して同軸上に位置せしめられた状態で、軸方向一方側の端面において、後底壁部１７の外面に当接せしめられて、固着されている。これにより、下流側排気管３６が、ガス排出口２６に対して、収容体１０内の収容空間１８を大気中に連通するように接続されている。そしてまた、このような下流側排気管３６のガス排出口２６に対する接続状態下で、それら下流側排気管３６とガス排出口２６の内周面同士が、全周に亘って段差のない連続面とされており、以て、下流側排気管３６の内周面のうち、最も下側に位置する下部内周面部分３８と収容体１０の内側下底面２０も、ガス排出口２６の下部内周面部分２８を介した、段差のない連続面とされている。
【００３８】
また、カソード側排気管３２の上流側排気管３４は、空気流通方向下流側の先端部において、挿通孔２４に挿通せしめられて、収容空間１８内に、突入せしめられている。そして、この上流側排気管３４の収容空間１８内への突入部位は、ガス排出口２６に向かって、その同軸上において真っ直ぐに延出せしめられている。これによって、上流側排気管３４の先端開口部４０が、ガス排出口２６及びそれに接続された下流側排気管３６内に向かって開口せしめられており、以て、上流側排気管３４内を流通せしめられた空気が、先端開口部４０から、ガス排出口２６及び下流側排気管３６内に向かって、常時、真っ直ぐに吹き出されるようになっている。
【００３９】
さらに、そのような上流側排気管３４にあっては、収容空間１８内への突入部位が、その外周面の下部部位を収容体１０の前記内側下底面２０に接触させ、且つ先端面を、収容空間１８内における後底壁部１７から前底壁部１６側に所定距離隔てた個所に位置させた状態で、配置されている。これによって、収容空間１８内の下部側における上流側排気管３４の先端開口部４０とガス排出口２６との間に、かかる先端開口部４０からガス排出口２６に向かって吹き出される空気の流通路となる間隙４２が、所定長さをもって形成されている。
【００４０】
かくして、本実施形態の排出ガス希釈装置においては、カソード側排気管３２の上流側排気管３４内を流通せしめられるカソード電極側からの排出空気が、上流側排気管３４の先端開口部４０から、間隙４２を経て、ガス排出口２６に流入せしめられ、更に、このガス排出口２６に接続された下流側排気管３６を通じて、大気中に排出されるようになっている。
【００４１】
また、その一方で、パージ操作により、アノード側排気管３０を通じて、ガス導入口２２から収容空間１８内に間欠的に導入される水素ガスが、パージ圧によって、ガス排出口２６及び間隙４２に向かって流動せしめられ、そして、この間隙４２内で、カソード側排気管３２の上流側排気管３４から下流側排気管３６に向かって吹き出される空気に押し込まれるようにして、流入せしめられるように構成されている。更に、間隙４２内が、空気の流動により、間隙４２以外の収容空間１８部分よりも低圧とされているため、パージ圧がゼロとなった後においても、収容空間１８内に存在する水素ガスが、間隙４２内に吸い込まれるようになっている。
【００４２】
このように、本実施形態では、収容空間１８内に導入される水素ガスの全量が、間隙４２内に流入せしめられることで、カソード側排気管３２内に導出せしめられ、それにより、カソード側排気管３２内を流通する空気に混入せしめられて、かかる空気にて希釈され、更に、この希釈された水素ガスが、空気と共にカソード側排気管３２における下流側排気管３６の末端開口部を通じて、大気中に排出され得るようになっているのである。
【００４３】
これらのことから明らかなように、本実施形態では、間隙４２にて、導出部が構成されている。また、カソード側排気管３２にて、空気流通管路が構成されていると共に、上流側排気管３４と下流側排気管３６とにて、上流側管路と下流側管路とが、それぞれ構成されている。更に、前及び後底壁部１６，１７にて、第一及び第二の側面部分が構成され、また、ガス排出口２６にて、接続孔が構成されている。
【００４４】
また、ここでは、水素ガスと共にアノード電極側から排出される生成水が、アノード側排気管３０を通じて、収容体１０内に導入されるが、この収容体１０内に導入された生成水は、水素ガスの流れにより、間隙４２内に流入せしめられ、かかる間隙４２内を流動する空気にて吹き飛ばされるようにして、カソード側排気管３２の下流側排気管３６内に導かれた後、空気や水素ガスと共に大気中に排出されるようになる。しかも、本実施形態では、収容体１０の下側壁部１３の内面たる内側下底面２０とガス排出口２６の下部内周面部分２８と下流側排気管３６の下部内周面部分３８とが面一に連続する、段差のない連続面とされているため、内側下底面２０に落下した生成水が、よりスムーズに下流側排気管３６内に導かれて、大気中に排出され得るようになっている。なお、このような収容体１０を、例えば、ガス排出口２６側がガス導入口２２側よりも低い位置となるように傾斜せしめた状態で、燃料電池車に装着すれば、内側下底面２０に落下した生成水が、更に一層スムーズに下流側排気管３６内に導かれて、大気中に排出されるようになる。
【００４５】
ところで、かかる本実施形態の排出ガス希釈装置にあっては、収容体１０内の収容空間１８における前側部分に、ガス導入口２２を通じて収容空間１８内に導入された水素ガスをジグザグ状に流動せしめるガス流路４３が、形成されている。
【００４６】
すなわち、ここでは、収容体１０内の前側に、水素ガスの流れを遮る遮蔽部材としての第一遮蔽板４４と第二遮蔽板４６とが、配置されている。これら第一及び第二遮蔽板４４，４６は、何れも、収容体１０における筒壁部１１の幅（筒壁部１１の左側壁部１４と右側壁部１５との間の距離）と同じ幅と、筒壁部１１の高さ（上側壁部１２と下側壁部１３との間の距離）よりも低く且つその半分の高さよりも所定寸法高い高さとを有する矩形の薄肉平板形態を呈し、厚さ方向一方の面が平坦な遮蔽面４８，５０とされている。
【００４７】
そして、第一遮蔽板４４は、収容体１０の前後方向の略中央部又はかかる中央部よりも前側の部位において、遮蔽面４８を、前底壁部１６の内面に対して所定距離を隔てて対向させ、且つ下端部に設けられた透孔４９内に、前記カソード側排気管３２の上流側排気管３４を挿通せしめた状態で、筒壁部１１の下側壁部１３の内面上に、上側壁部１２に向かって垂直に延びるようにして、一体的に立設されている。
【００４８】
また、この第一遮蔽板４４にあっては、左右両側の端面が、筒壁部１１の左側壁部１４の内面と右側壁部１５の内面とに当接せしめられて、一体化されている一方、上端面が、上側壁部１２の内面と所定距離を隔てて対向位置せしめられている。これにより、第一遮蔽板４４の上端面と上側壁部１２の内面との間に矩形の第一通孔５２が形成されて、収容空間１８における第一遮蔽板４４よりも前側の部分と後側の部分とが、かかる第一通孔５２を通じて連通せしめられるようになっている。
【００４９】
さらに、かかる第一遮蔽板４４の下端部には、貫通孔５６が複数設けられている。これにより、水素ガスと共に収容空間１８内に導入されて、第一遮蔽板４４が立設される下側壁部１３の内側下底面２０上に落下した前記生成水が、第一遮蔽板４４にて堰き止められることなく、複数の貫通孔５６を通じて、間隙４２、更には下流側排気管３６内に向かってスムーズに流動せしめられ得るようになっている。
【００５０】
一方、第二遮蔽板４６は、第一遮蔽板４４よりも前側において、遮蔽面５０を、ガス導入口２２の形成部位を含む前底壁部１６の中間部よりも上側部分に対向させるように、換言すれば、前底壁部１６のガス導入口２２に接続されたアノード側排気管３０の収容空間１８内への開口部が、後底壁部１７側からは掩蔽されるように位置せしめられた状態で、筒壁部１１の上側壁部１２の内面上に、下側壁部１３に向かって垂直に延びるようにして、一体的に立設されている。
【００５１】
また、この第二遮蔽板４６にあっては、左右両側の端面が、筒壁部１１の左側壁部１４の内面と右側壁部１５の内面とに当接せしめられて、一体化されている一方、下端面が、下側壁部１３の内面（内側下底面２０）と所定距離を隔てて対向位置せしめられている。これにより、第二遮蔽板４６の下端面と下側壁部１３の内面との間に矩形の第二通孔５４が形成されて、収容空間１８における第一遮蔽板４４と第二遮蔽板４６との間の部分と、第二遮蔽板４６よりも前側の部分とが、かかる第二通孔５４を通じて連通せしめられるようになっている。
【００５２】
かくして、収容空間１８の前後方向の中央部よりも前側の部分に、ガス導入口２２を通じて収容空間１８内に導入された水素ガスを流動せしめるガス流路４３が、第一遮蔽板４４と第二遮蔽板４６とにて形成されて、かかる水素ガスが、ガス流路４３における前底壁部１６と第二遮蔽板４６との間の前側流路部分４３ａと、第二通孔５４と、第二遮蔽板４６と第一遮蔽板４４との間の後側流路部分４３ｂと、第一通孔５２とを、順に流動せしめられることにより、上下方向においてジグザグ状に流動させられつつ、前記せる間隙４２やガス排出口２６側に導かれるようになっているのである。
【００５３】
そして、ここでは、特に、そのようなガス流路４３を形成する第一及び第二遮蔽板４４，４６のうち、後側、つまりガス排出口２６に最も近接して位置する第一遮蔽板４４に対して、長手矩形状の切欠部５８が、５個設けられている。
【００５４】
すなわち、５個の切欠部５８は、何れも、第一遮蔽板４４の幅の略１／１１程度の幅と、第一遮蔽板４４の高さの略１／２程度の長さとを有する、同一の大きさの長手矩形形状を呈している。そして、かかる切欠部５８が、第一遮蔽板４４の上部における幅方向に互いに一定の距離を隔てた５個所に、収容体１０の筒壁部１１における上側壁部１２側の先端から下側壁部１３側の基部に向かって真っ直ぐに延びるように、それぞれ形成されているのである。なお、ここでは、５個の切欠部５８のそれぞれが、上記の如き大きさとされていることにより、それら５個の切欠部５８の開口面積の総和が、第一遮蔽板４４の遮蔽面４８の略２０％越の値とされている。
【００５５】
一方、そのようなガス流路４３が前側部分に形成された収容空間１８の後側部分は、下側壁部１３の内側下底面２０上に上流側排気管３４が配設されている以外、水素ガスの流れを遮る遮蔽物が何等存在しない空間とされている。また、前記せるように、ガス流路４３を形成する二つの遮蔽板４４，４６のうち、後側に配された第一遮蔽板４４が、収容空間１８の前後方向の略中央部又はそれよりも前側部位に位置せしめられているため、収容空間１８におけるガス流路４３よりも後側部分の容積が、ガス流路４３における前側流路部分４３ａの容積や後側流路部分４３ｂの容積よりも、十分に大きくされている。これによって、ここでは、かかる収容空間１８の後側部分が、ガス流路４３内を流動せしめられた水素ガスを拡散させる拡散空間６０とされている。
【００５６】
かくして、本実施形態の排出ガス希釈装置にあっては、パージ操作によるパージ圧に基づく所定の流速をもって、ガス導入口２２を通じて収容空間１８内に導入されたアノード電極側からの排出水素ガスが、先ず、ガス流路４３内において、第二遮蔽板４６と第一遮蔽板４４の各遮蔽面５０，４８に衝突しつつ、上下方向においてジグザグに蛇行するように流動せしめられる。このようなガス流路４３内での流動により、水素ガスの流速が低下せしめられると共に、水素ガスが、ガス流路４３内に存在する空気と混合される。
【００５７】
その後、ガス流路４３内で空気と混合された水素ガスが、第一通孔５２内と第一遮蔽板４４の５個の切欠部５８内とをそれぞれ通過して、拡散空間６０内に流入し、そこで拡散せしめられて、拡散空間６０内に存在する空気と更に混合される。
【００５８】
このとき、図１に矢印で示される如く、ガス流路４３を流通した水素ガス（ガス流路４３内で空気と混合した混合ガス）が、拡散空間６０内に、第一通孔５２を通じて高い位置から流入せしめられると共に、各切欠部５８を通じて低い位置からも流入せしめられるようになる。それ故、例えば、ガス流路４３を流通した水素ガスが、第一通孔５２のみを通じて、高い位置だけから拡散空間６０内に流入せしめられるために、拡散空間６０における第一遮蔽板４４の遮蔽面４８とは反対側の裏面に接する部分やかかる裏面の近傍部分等、第一遮蔽板４４の裏面側部分への水素ガスの流入量が不可避的に不足して、かかる部分が、水素ガスと空気との混合空間としての利用が困難乃至は不能なデッドスペースとなる場合とは異なって、水素ガスが、そのような拡散空間６０における第一遮蔽板４４の裏面側部分にも、十分に流入せしめられるようになる。つまり、デッドスペースを消失乃至は減少せしめることが出来る。
【００５９】
そして、それによって、ガス流路４３から拡散空間６０内に流入せしめられた水素ガスが、拡散空間６０の全体に、十分に且つ可及的に均一に拡散せしめられて、かかる水素ガスと拡散空間６０内の空気とが、より一層均一に混合せしめられるようになる。また、第一通孔５２と各切欠部５８を通じて、拡散空間６０における第一遮蔽板４４の裏面側部分に流入せしめられるため、そのような第一遮蔽板４４の裏面側部分への水素ガスの流入時に生ずる圧力損失も十分に抑制され得る。
【００６０】
しかも、図３に矢印で示される如く、ガス流路４３を流通した水素ガスが各切欠部５８を通過せしめられる際に、互いに隣り合う切欠部５８同士の間に位置する遮蔽面４８部分に衝突し、かかる遮蔽面４８部分の両側に回り込んで、各切欠部５８内を通過せしめられる水素ガスの流れが形成されると共に、第一遮蔽板４４を乗り越えつつ、第一通孔５２を通過する水素ガスの流れが形成される。そして、それらの水素ガスの流れが、拡散空間６０における第一遮蔽板４４の裏面側部分でぶつかり合う等して、そこに、水素ガスの小さな渦流が幾つも形成されるようになる。その結果、ガス流路４３を流通した水素ガスが、拡散空間６０内に存在する空気と、更に一層十分に混合せしめられ得るようになる。
【００６１】
そして、かくしてガス流路４３内や拡散空間６０内の空気と十分に且つ均一に混合せしめられた水素ガスが、前記間隙４２を通じて、カソード側排気管３２の下流側排気管３６内に導出される。また、ここでは、水素ガスの流速がガス流路４３内で十分に低下せしめられているため、空気と混合せしめられた水素ガスが、下流側排気管３６内に、比較的に少量ずつ、導出されるようになる。
【００６２】
このように、本実施形態では、収容体１０の収容空間１８内に導入された水素ガスが、収容空間１８の全体において、収容空間１８内の空気と、より十分に且つ効率的に混合せしめられた上で、カソード側排気管３２の下流側排気管３６内に徐々に且つスムーズに導出され、そこで、カソード側排気管３２内の空気に混入せしめられて、希釈され得るようになる。
【００６３】
従って、かくの如き本実施形態に係る排出ガス希釈装置にあっては、水素ガスの希釈率が、より十分に且つ安定的に低下せしめられ得、以て、より優れた水素ガスの希釈性能が、更に一層安定的に発揮され得ることとなるのである。
【００６４】
また、かかる排出ガス希釈装置においては、水素ガスと空気との混合空間としての利用が困難若しくは不能なデッドスペースが有利に消失乃至は減少せしめられて、収容空間１８の全体が、水素ガスと空気との混合空間として有効に利用され得るところから、収容体１０、ひいては装置全体の小型化が、水素ガスの希釈性能を損ねることなく、極めて有利に実現され得る。
【００６５】
さらに、本実施形態では、第一遮蔽板４４と第二遮蔽板４６のそれぞれの左右両側端面が、収容体１０の筒壁部１１における左側壁部１４と右側壁部１５の内面と一体化されて、ガス流路４３における前側流路４３ａと後側流路４３ｂとが第二通孔５４のみを通じて連通せしめられているため、ガス流路４３内での流動時において、水素ガスの全量が、第二遮蔽板４６と第一遮蔽板４４とに対して確実に衝突せしめられるようになる。それによって、水素ガスが、ガス流路４３内で、そこに存在する空気と、より効率的に且つ十分に混合せしめられ得る。
【００６６】
更にまた、本実施形態の排出ガス希釈装置においては、第二遮蔽板４６が、遮蔽面５０を、ガス導入口２２の形成部位を含む前底壁部１６の中間部よりも上側部分に対向させるように位置せしめた状態で設けられているため、ガス導入口２２を通じて、収容空間１８のガス流路４３内に導入された水素ガスの流れが、第二遮蔽板４６の遮蔽面５０にて、より確実に衝突せしめられ、それによって、かかる水素ガスが、ガス流路４３内の空気と、より十分に混合せしめられ得る。
【００６７】
また、かかる排出ガス希釈装置では、収容空間１８のガス流路４３内に導入された水素ガスが、ガス流路４３内を、上下方向においてジグザグ状に流動させられつつ、間隙４２やガス排出口２６側に導かれるようになっているところから、収容空間１８内に導入された水素ガスの流量乃至は流速が小さい場合にあっても、かかる水素ガスが、ガス流路４３内の全体を強制的に確実に流通せしめられ得る。それによって、ガス流路４３内で、水素ガスと空気とが、より十分に混合され得ることとなる。
【００６８】
さらに、本実施形態においては、カソード側排気管３２が収容体１０を挿通せしめられて、収容体１０内に、水素ガスをカソード側排気管３２に導出する間隙４２が形成されているところから、例えば、カソード側排気管３２にバイパス流路を設け、このバイパス流路の途中に収容体を設ける場合とは異なって、バイパス流路を構成する部品や部材が有利に省略され得、それによって、バイパス流路を備えた装置に比して、部品点数の削減と装置全体の簡略化が有利に図られ得る。
【００６９】
また、本実施形態の排出ガス希釈装置にあっては、水素ガスと共に収容体１０内に導入される生成水が、カソード側排気管３２の下流側排気管３６を通じて効率的に大気中に排出され得るようになっているため、そのような生成水が、収容体１０内に貯留し、凍結せしめられて、水素ガスの希釈性能に悪影響を及ぼすようなことが、未然に防止され得る。
【００７０】
ところで、上述せる実施形態では、第一遮蔽板４４の遮蔽面４８の面積に対する切欠部５８の開口面積の総和の割合が、略２０％越の値とされていたが、かかる割合は、特にこれに限定されるものではなく、適宜に変更され得るものである。しかしながら、この遮蔽面に対する切欠部の総開口面積の割合は、望ましくは１０％以上、３０％未満の範囲内の値とされることとなる。
【００７１】
何故なら、遮蔽面に対する切欠部の総開口面積の割合が１０％を下回る値となっていると、切欠部の開口面積が小さ過ぎるために、切欠部を通過する水素ガスの量が過少となって、収容体内における、切欠部が設けられた遮蔽部材の遮蔽面とは反対の裏面側部分への水素ガスの流入量が不足し、それによって、収容体内の全体での水素ガスと空気との混合が不十分なものとなってしまう恐れがあるからである。また、かかる割合が３０％以上の値となっている場合には、今度は、切欠部の開口面積が大き過ぎるために、収容体内における、切欠部が設けられた遮蔽部材の遮蔽面とは反対の裏面側部分に、水素ガスの小さな渦流を幾つも形成することが困難となり、これによっても、収容体内の全体での水素ガスと空気との混合が不十分なものとなってしまう懸念が生ずるからである。
【００７２】
なお、ここで、上記の事項を確認するために、本発明者等によって行われた試験について、詳述する。
【００７３】
先ず、図１乃至図３に示される如き構造を有し、収容体（１０）内に設けられた幅×長さ：１７．６ｃｍ×１０．６ｃｍの矩形形状を呈する第一遮蔽板（４４）に対して、矩形形状を呈する切欠部（５８）が、下記表１に示される如き寸法や個数にて形成されて、遮蔽面（４８）の面積に対する切欠部（５８）の総開口面積の割合（以下、切欠部開口率といい、表１にも、切欠部開口率として示した）が互いに異なる値とされた８種類の排出ガス希釈装置を作製して、準備した。そして、それら８種類の排出ガス希釈装置について、切欠部開口率の小さいものから順に供試品１〜８とした。
【００７４】
【表１】
2007179894.tif 000003
【００７５】
また、供試品１〜８の排出ガス希釈装置とは別に、図１乃至図３に示される如き構造を有し、収容体（１０）内に、幅×長さ：１７．６ｃｍ×１０．６ｃｍの矩形形状を呈する第一遮蔽板（４４）が設けられるものの、かかる第一遮蔽板（４４）に対して切欠部が何等設けられていない、つまり切欠部開口率がゼロである排出ガス希釈装置を作製して、準備した。そして、この排出ガス希釈装置を供試品９とした。
【００７６】
そして、かくして準備された供試品１〜９の排出ガス希釈装置を用い、それら各排出ガス希釈装置の希釈性能の優劣を、水素ガスの代わりにヘリウムガスを用いて、以下に示す要領で調べた。
【００７７】
すなわち、供試品１の排出ガス希釈装置を用い、この排出ガス希釈装置のガス導入口（２２）に対して、内部にヘリウムガスが充填された電磁弁付きのボンベを、公知のレギュレーターを介して接続した。そして、挿通孔（２４）やガス排出口（２６）を通じて、供試品１の排出ガス希釈装置の内部に挿通された空気流通管路（３２）内に、空気を、実際の燃料電池車におけるカソード側排気管内を流通する流量にて、流通せしめた。
【００７８】
その後、そのような空気流通管路（３２）内への空気の流通状態下において、実際の燃料電池車におけるパージ操作によりアノード電極側から排出される水素ガスの排出パターンに倣って、ヘリウムガスボンベの電磁弁を操作することで、供試品１の排出ガス希釈装置内に、ヘリウムガスを、ガス導入口（２２）を通じて間欠的に供給した。そして、そのようなヘリウムガスの１回の供給により、空気流通管路（３２）の排出口から排出される排出ガス中のヘリウムガスのピーク濃度を、公知のヘリウムガス濃度センサを用いて測定した。この測定結果に基づいて得られた切欠部開口率と排出ガス中のヘリウムガスのピーク濃度との関係を、図４に示した。なお、ヘリウムガスの１vol.％は、水素ガスの１．６vol.％に相当する。
【００７９】
引き続き、供試品１の排出ガス希釈装置に代えて、供試品２〜９の排出ガス希釈装置を用いて、それら各排出ガス希釈装置を、ヘリウムガスボンベに代わる代わる接続し、上記と同様な操作を行って、供試品２〜９の排出ガス希釈装置における排出ガス中のヘリウムガスのピーク濃度をそれぞれ調べた。そして、それらの測定結果に基づいて得られた切欠部開口率と排出ガス中のヘリウムガスのピーク濃度との関係を、図４に併せて示した。なお、当然のことながら、この試験においても、ヘリウムガスの１vol.％は、水素ガスの１．６vol.％に相当する。
【００８０】
かかる図４のグラフから明らかなように、切欠部開口率が１０％以上、３０％未満の範囲内の値とされた供試品１〜５の排出ガス希釈装置においては、排出ガス中のヘリウムガスピーク濃度が、１．１２vol.％以下の比較的低い値となっている。これに対して、切欠部開口率が１０％を下回る値や３０％以上の値とされた供試品６〜９の排出ガス希釈装置では、排出ガス中のヘリウムガスピーク濃度が、１．１３vol.％以上で、供試品１〜５の排出ガス希釈装置における排出ガス中のヘリウムガスピーク濃度よりも明らかに高い値となっている。このことから、切欠部開口率、つまり、遮蔽面の面積に対する切欠部の総開口面積の割合が１０％以上、且つ３０％未満の範囲内の値とされていることによって、ヘリウムガスの希釈性能、ひいては水素ガスの希釈性能が、より効果的に高められ得ることが、明確に認識され得る。
【００８１】
以上、本発明の具体的な構成について詳述してきたが、これはあくまでも例示に過ぎないのであって、本発明は、上記の記載によって、何等の制約を受けるものではない。
【００８２】
例えば、前記実施形態では、遮蔽部材が、第一の遮蔽板４４と第二の遮蔽板４６とにて構成されていたが、この遮蔽部材は、遮蔽面を有するものであれば、矩形の板材に何等限定されるものではなく、各種の形状を呈するブロック状部材や塊状部材等にて構成することも出来る。
【００８３】
また、かかる遮蔽部材の配設数も、複数であれば、３個以上であっても良い。そして、それら複数の遮蔽部材のうち、少なくとも、導出部に最も近位のものに、切欠部が設けられている必要がある。換言すれば、導出部に近位の遮蔽部材を含む全ての遮蔽部材に対して、切欠部を設けても良く、また、導出部に近位の遮蔽部材と、それ以外のものの中から適宜に選択された幾つかのものにだけ、切欠部を設けることも可能である。
【００８４】
さらに、遮蔽部材は、収容体の内面部分のうち、互いに対向する二つの内面部分の一方と他方とに対して、水素ガスの流通方向において交互に立設されておれば良い。従って、例えば、前記実施形態とは異なって、収容体の内面部分のうち、水平方向に対向する二つの内面部分に対して、遮蔽部材を設けることも出来る。また、遮蔽部材が立設される内面部分と隣り合う内面部分と遮蔽部材とが、必ずしも一体化されている必要はなく、それらの間に透孔や隙間等が設けられていても、何等差し支えない。
【００８５】
更にまた、切欠部の形状も、例示された長手矩形形状に何等限定されるものではない。また、その大きさも、特に限定されるものではないものの、前述せる如く、望ましくは、切欠部が設けられる遮蔽部材の遮蔽面に対する切欠部の総開口面積の割合が１０％以上で且つ３０％未満の範囲内の値となるように設定される。
【００８６】
さらに、前記実施形態では、導出部が、収容体１０内に設けられた間隙４２にて構成されて、収容体１０内に導入された水素ガスが、収容体１０に挿通されたカソード側排気管３２内に、かかる間隙４２を通じて導出せしめられるようになっていたが、例えば、カソード側排気管と収容体とを別個に並設すると共に、カソード側排気管と収容体とを、それらの内部空間を互いに連通する連通流路にて連結し、この連通流路を通じて、収容体１０内の水素ガスをカソード側排気管内に導出せしめ得るように為して、かかる連通流路により導出部を構成することも出来る。また、カソード側排気管に設けられたバイパス流路に収容体が接続されてなる従来より公知の構造を採用する場合には、かかるバイパス流路のうち、収容体内の水素ガスと空気との混合ガスをカソード側排気管内に導出せしめる部分が、導出部として構成されることとなる。
【００８７】
更にまた、そのような導出部や収容体内に水素ガスを導入する導入部の配設位置や配設個数等も、前記実施形態に示されるものに、特に限定されるものでない。
【００８８】
また、前記実施形態では、導出部に最も近位の遮蔽部材たる第一遮蔽板４４よりも水素ガス流通方向の下流側に、第一遮蔽板４４と第二遮蔽板４６との間の空間よりも大なる容積を有する拡散空間６０が設けられていたが、この拡散空間６０は、必須のものではない。従って、導出部に最も近位の遮蔽部材よりも水素ガス流通方向の下流側の部分と、互いに対向位置する遮蔽部材同士の間の部分とが、同一容積とされていても、或いは、前者が後者よりも小さな容積とされていても、何等差し支えないのである。
【００８９】
加えて、本発明は、燃料電池車に装着された燃料電池の排出ガス希釈装置の他、各種の用途に使用される燃料電池の排出ガス希釈装置の何れに対しても、同様に適用可能であることは、勿論である。
【００９０】
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもないところである。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明に従う燃料電池の排出ガス希釈装置の一実施形態を示す縦断面説明図であって、図２のＩ−Ｉ断面に相当する図である。
【図２】図１におけるII−II断面説明図である。
【図３】図１におけるIII−III断面説明図である。
【図４】図１乃至図３に示される構造を有すると共に、切欠部開口率が互いに異なるように構成された幾つかの燃料電池の排出ガス希釈装置と、遮蔽部材に切欠部が何等設けられていない燃料電池の排出ガス希釈装置のそれぞれのものにおける切欠部開口率と排出ガス中の、水素ガスの代替品であるヘリウムガスのピーク濃度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９２】
１０  収容体                            １１  筒壁部
１２  上側壁部                          １３  下側壁部
１８  収容空間                          ２２  ガス導入口
２４  挿通孔                            ２６  ガス排出口
３０  アノード側排気管                  ３２  カソード側排気管
３４  上流側排気管                      ３６  下流側排気管
４２  間隙                              ４３  ガス流路
４４  第一遮蔽板                        ４６  第二遮蔽板
４８，５０  遮蔽面                      ５８  切欠部
６０  拡散空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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