(57)【要約】【課題】大きな搭載スペースを必要とせず、水素を十分に低い濃度に希釈することが可能な燃料電池の排気系を提供する。【解決手段】カソードオフガスが流通するカソードオフガス路２０の内部に、一端が開口し他端が閉塞する滞留空間１００をカソードオフガス路２０に沿って設けるとともに、アノードオフガスが流通するアノードオフガス路４０を滞留空間１００に導くように燃料電池の排気系２を構成する。また、カソードオフガス路２０の上流側に向かって開口するように滞留空間１００を設けても良く、カソードオフガス路２０を上流側カソードオフガス路２１と下流側カソードオフガス路２２より形成するとともに、両カソードオフガス路の一方の端部を相対的に小径に形成し他方の端部に挿入して滞留空間１００を形成しても良い。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池から排出されるオフガスが流通する燃料電池の排気系であって、カソードオフガスが流通するカソードオフガス路の内部に、一端が開口し他端が閉塞する滞留空間を前記カソードオフガス路に沿って設けるとともに、アノードオフガスが流通するアノードオフガス路を前記滞留空間に導いたことを特徴とする燃料電池の排気系。
【請求項２】
前記カソードオフガス路の上流側に向かって開口するように前記滞留空間を設けたことを特徴とする請求項１記載の燃料電池の排気系。
【請求項３】
前記カソードオフガス路は上流側カソードオフガス路と下流側カソードオフガス路より形成するとともに、前記両カソードオフガス路の一方の端部を相対的に小径に形成し他方の端部に挿入して前記滞留空間を形成したことを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池の排気系。
【請求項４】
前記カソードオフガス路の内部に区画部材を設けて前記滞留空間を形成したことを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池の排気系。
【請求項５】
前記区画部材がカソードオフガス路と一体的に形成したことを特徴とする請求項４記載の燃料電池の排気系。
【請求項６】
前記滞留空間の開口端近傍に前記滞留空間の開口面積を制限する制限部材を設けたことを特徴とする請求項１乃至５記載の燃料電池の排気系。
【請求項７】
前記滞留空間を使用状態において前記カソードオフガス路の上部に設けたことを特徴とする請求項１乃至６記載の燃料電池の排気系。
【請求項８】
前記空間部を使用状態において前記カソードオフガス路の下部に設けるとともに、前記空間部に水抜孔を設けたことを特徴とする請求項１乃至６記載の燃料電池の排気系。
【請求項９】
カソードオフガスが流通するカソードオフガス路の内部に、一端が開口し他端が閉塞する滞留空間を前記カソードオフガス路に沿って設けるとともに、アノードオフガスが流通するアノードオフガス路を前記滞留空間に導いた燃料電池の排気系を備えたことを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は燃料電池から排出されるオフガスの排気系に関し、特に燃料電池のアノードオフガスの水素処理に適した燃料電池の排気系に関する。
【背景技術】
【０００２】  水素を用いて電力を発生する燃料電池を車両などに搭載する場合、燃料電池から間欠的に排出されるアノードオフガス（水素）を十分に低い水素濃度に希釈して排出することが必要とされていた。このため、燃料電池を搭載した車両などでは、アノードオフガスとカソードオフガス（空気）とを混合して希釈した後に大気中に放出することが行なわれている。このような燃料電池の排気系として、カソードオフガス路の途中に比較的大きな容積を備えた水素希釈器設け、そこにアノードオフガスを導きアノードオフガスとカソードオフガスとを混合することが提案されている。また、カソードオフガス路に直接カソードオフガスを導くようにした燃料電池の排気系も提案されている。
【特許文献１】特開２００５−１４２０９２
【０００３】  しかし、カソードオフガス路に水素希釈器を設ける場合、水素希釈器が比較的大きな搭載スペースを必要とするため車両などへの搭載が困難となる場合があった。また、カソードオフガス路に直接アノードオフガスを導く場合、アノードオフガスとカソードオフガスとが十分に混合されず、水素の希釈が不十分となる恐れがあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、大きな搭載スペースを必要とせず、水素を十分に低い濃度に希釈することが可能な燃料電池の排気系を提供することを主目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、燃料電池から排出されるオフガスが流通する燃料電池の排気系であって、カソードオフガスが流通するカソードオフガス路の内部に、一端が開口し他端が閉塞する滞留空間を前記カソードオフガス路に沿って設けるとともに、アノードオフガスが流通するアノードオフガス路を前記滞留空間に導いたことを特徴とする燃料電池の排気系である。【０００６】  請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記カソードオフガス路の上流側に向かって開口するように前記滞留空間を設けたことを特徴とする燃料電池の排気系である。【０００７】  請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記カソードオフガス路は上流側カソードオフガス路と下流側カソードオフガス路より形成するとともに、前記両カソードオフガス路の一方の端部を相対的に小径に形成し他方の端部に挿入して前記滞留空間を形成したことを特徴とする燃料電池の排気系である。【０００８】  請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記カソードオフガス路の内部に区画部材を設けて前記滞留空間を形成したことを特徴とする燃料電池の排気系である。【０００９】  請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記区画部材がカソードオフガス路と一体的に形成したことを特徴とする燃料電池の排気系である。【００１０】  請求項６記載の発明は、請求項１乃至５記載の発明において、前記滞留空間の開口端近傍に前記滞留空間の開口面積を制限する制限部材を設けたことを特徴とする燃料電池の排気系である。【００１１】  請求項７記載の発明は、請求項１乃至６記載の発明において、前記滞留空間を使用状態において前記カソードオフガス路の上部に設けたことを特徴とする燃料電池の排気系である。【００１２】  請求項８記載の発明は、請求項１乃至６記載の発明において、前記空間部を使用状態において前記カソードオフガス路の下部に設けるとともに、前記空間部に水抜孔を設けたことを特徴とする燃料電池の排気系である。【００１３】  請求項９記載の発明は、カソードオフガスが流通するカソードオフガス路の内部に、一端が開口し他端が閉塞する滞留空間を前記カソードオフガス路に沿って設けるとともに、アノードオフガスが流通するアノードオフガス路を前記滞留空間に導いた燃料電池の排気系を備えたことを特徴とする燃料電池システムである。
【発明の効果】
【００１４】  本発明によれば、大きな搭載スペースを必要とせず、水素を十分に低い濃度に希釈することができるといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】  本発明を実施するための最良の形態を図１乃至図５に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１６】  図１は、本発明に係る燃料電池の排気系が適用された燃料電池システムの一例を概略的に示す図である。図１において、燃料電池１のカソード側には、コンプレッサ１１により取り込まれた空気が加湿器１２を介して酸素供給路１０により導かれる。一方、燃料電池１のアノード側には、水素タンク３１に貯留された水素ガスが流量を調整する調整弁３２を介して水素供給路３０により導かれる。また、水素供給路３０には、還流路５０とポンプ５１が接続されて、アノードオフガス路４０からアノードオフガスが還流可能になっている。【００１７】  燃料電池１の排気系２は、燃料電池１のカソード側に接続されるカソードオフガス路２０と、燃料電池１のアノード側に接続されるアノードオフガス路４０から構成される。アノードオフガス路４０は開閉弁４１を介して、カソードオフガス路２０に合流されている。カソードオフガス路２０は消音器６０を介して、オフガスを車外などに導くように配設されている。【００１８】  図２は実施例１の燃料電池の排気系を示す（ａ）図１におけるＡ部を示す縦断面図、（ｂ）（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。なお、図２の上方が使用状態で上方になるように示されている。カソードオフガス路２０は、横断面が円形の上流側カソードオフガス路２１と下流側カソードオフガス路２２とが略密着するように接合されて形成されている。下流側カソードオフガス路２２の端部２２ａは下方に偏心して相対的に小径に形成されるとともに、上流側カソードオフガス路２１の端部に挿入されて滞留空間１００が形成されている。滞留空間１００はカソードオフガス路２０の上方にカソードオフガス路２０に沿って、カソードオフガス路２０の上流側に向かって開口するように形成されている。また、アノードオフガス路４０が滞留空間１００に開口するように導かれている。【００１９】  以上のように構成されていることにより、アノードオフガスを滞留空間１００に滞留させ徐々にカソードオフガス路２０に導くことができる。また、実施例１においては、滞留空間１００がカソードオフガス路２０の上流側に向かって開口するよう設けられているため、アノードオフガスを一層徐々にカソードオフガス路２０に徐々に導くことができる。したがって、大きな搭載スペースを必要とせず、水素を十分に低い濃度に希釈して車外などに排出することができる。また、滞留空間１００をカソードオフガス路２０の上方に、すなわち下流側カソードオフガス路２２の端部２２ａを下方に偏心して設けることにより、オフガスに含まれる凝縮水を下流に導くことができる。
【実施例２】
【００２０】  図３は実施例２の燃料電池の排気系を示す（ａ）図１におけるＡ部を示す縦断面図、（ｂ）（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。なお、図３の上方が使用状態で上方になるように示されている。また、実施例１と同一の構成については、実施例１と同一の符号を付与しその説明を省略する。実施例２においては、一端７０ａが同心状の相対的に小径に形成されるとともに、他端７０ｂがカソードオフガス路２０に内接するように形成された区画部材７０が、カソードオフガス路２０の内部に設けられて滞留空間１０１が形成されている。滞留空間１０１はカソードオフガス路２０の周辺部にカソードオフガス路２０に沿って、カソードオフガス路２０の上流側に向かって開口するように形成されている。また、滞留空間１０１の開口端近傍には、滞留空間１０１の開口面積を制限するワイヤメッシュ製の制限部材８０が周方向の３箇所に設けられている。制限部材８０は区画部材７０を保持する機能も備えている。また、制限部材８０はカソードオフガス路２０および区画部材７０の少なくとも一方を膨出して形成してもよい。【００２１】  実施例２においても実施例１と同様に、大きな搭載スペースを必要とせず、水素を十分に低い濃度に希釈して車外などに排出することができる。さらに、制限部材８０を設けたことにより、アノードオフガスを一層徐々にカソードオフガス路２０に徐々に導くことができる。
【実施例３】
【００２２】  図４は実施例３の燃料電池の排気系を示す（ａ）図１におけるＡ部を示す縦断面図、（ｂ）（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図である。なお、図４の上方が使用状態で上方になるように示されている。また、実施例１と同一の構成については、実施例１と同一の符号を付与しその説明を省略する。実施例３においては、一端７１ａが開口し、他端７１ｂが閉塞する区画部材７１が、カソードオフガス路２０の内部に一体に設けられて滞留空間１０２が形成されている。滞留空間１０２はカソードオフガス路２０の下方にカソードオフガス路２０に沿って、カソードオフガス路２０の上流側に向かって開口するように形成されている。また、カソードオフガス路２０の滞留空間１０２の他端７１ｂ近傍に図示しない燃料電池の排水系に接続される水抜孔９０が設けられている。【００２３】  実施例３においても実施例１と同様に、大きな搭載スペースを必要とせず、水素を十分に低い濃度に希釈して車外などに排出することができる。さらに、滞留空間をカソードオフガス路の下方に設けるとともに、水抜孔９０を設けたことによりオフガスに含まれる凝縮水を分離し排水することができる。【００２４】  図５は実施例４の燃料電池の排気系を示す（ａ）図１におけるＡ部を示す縦断面図、（ｂ）（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図である。なお、図２の上方が使用状態で上方になるように示されている。また、実施例１と同一の構成については、実施例１と同一の符号を付与しその説明を省略する。カソードオフガス路２０は、端部２３ａが同軸状に拡径された上流側カソードオフガス路２３と下流側カソードオフガス路２４とが、上流側カソードオフガス路２３の開口端を閉塞する蓋状部材１１０を介して接合されて形成されている。相対的に小径に形成された下流側カソードオフガス路２４の端部が、上流側カソードオフガス路２３の端部２３ａに挿入されて滞留空間１０３が形成されている。滞留空間１０３はカソードオフガス路２０の上方にカソードオフガス路２０に沿って、カソードオフガス路２０の上流側に向かって開口するように形成されている。【００２５】  実施例３においても実施例１と同様に、大きな搭載スペースを必要とせず、水素を十分に低い濃度に希釈して車外などに排出することができる。【００２６】  上記実施例においては、滞留空間がカソードオフガス路の上流側に向かって開口する例を示したが、カソードオフガス路の下流側に向かって開口するようにしても良い。また、カソードオフガス路、アノードオフガス路などの横断面を円形の例で示したが、円形に限らず任意の横断面形状を採用することができる。また、それらの材質も金属、樹脂など任意に選択可能である。【００２７】  以上、本発明の実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る燃料電池の排気系が適用された燃料電池システムの一例を示す概略図。
【図２】実施例１の燃料電池の排気系を示す（ａ）図１におけるＡ部を示す縦断面図、（ｂ）（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図。
【図３】実施例２の燃料電池の排気系を示す（ａ）図１におけるＡ部を示す縦断面図、（ｂ）（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図。
【図４】実施例３の燃料電池の排気系を示す（ａ）図１におけるＡ部を示す縦断面図、（ｂ）（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図。
【図５】実施例４の燃料電池の排気系を示す（ａ）図１におけるＡ部を示す縦断面図、（ｂ）（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図。
【符号の説明】
【００２９】  １  燃料電池
２  排気系
２０  カソードオフガス路
２１，２３  上流側カソードオフガス路
２２，２４  下流側カソードオフガス路
４０  アノードオフガス路
７０，７１  区画部材
８０  制限部材
９０  水抜孔
１００，１０１，１０２，１０３  滞留空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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