JP4914036B2 - Fuel cell exhaust gas treatment device - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池のアノードから排出された水素を希釈処理する燃料電池の排出ガス処理装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas treatment device for a fuel cell that dilutes hydrogen discharged from an anode of the fuel cell.

近年、水素がアノードに、酸素がカソードにそれぞれ供給されることで、電気化学反応が生じ発電する燃料電池の開発が盛んである。この燃料電池は、その発電電力によって走行する燃料電池自動車や、家庭用電源など広範囲で適用されつつあり、今後もその適用範囲の拡大が期待されている。このような燃料電池では、その出力を高めるために、アノードに消費される量以上の水素が供給される場合が多く、アノードから反応で使用されなかった未反応の水素が排出される。そこで、水素の利用効率を高めるべく、この排出された未反応の水素を水素供給側に戻し、水素を循環させる水素循環系を採用した技術が提案されている。   In recent years, fuel cells that generate electricity by generating an electrochemical reaction by supplying hydrogen to the anode and oxygen to the cathode have been actively developed. This fuel cell is being applied in a wide range such as a fuel cell vehicle driven by the generated power and a household power source, and its application range is expected to be expanded in the future. In such a fuel cell, in order to increase the output, more hydrogen than the amount consumed by the anode is often supplied, and unreacted hydrogen that has not been used in the reaction is discharged from the anode. Therefore, in order to increase the utilization efficiency of hydrogen, a technology that employs a hydrogen circulation system that returns the discharged unreacted hydrogen to the hydrogen supply side and circulates hydrogen has been proposed.

また、燃料電池が発電すると、カソードで水が生成し、この生成水の一部が固体高分子電解質膜(以下、電解質膜)をアノード側に透過する。その他、電解質膜の湿潤状態を確保して、電解質膜のプロトン(水素イオン)の拡散性(導電性)を高めるため、例えば、燃料電池のカソード側またはアノード側に供給されるガス(水素、酸素を含む空気など)を加湿する方法が採用されている。   Further, when the fuel cell generates power, water is generated at the cathode, and a part of the generated water permeates through the solid polymer electrolyte membrane (hereinafter, electrolyte membrane) to the anode side. In addition, in order to ensure the wet state of the electrolyte membrane and increase the diffusibility (conductivity) of protons (hydrogen ions) in the electrolyte membrane, for example, gas (hydrogen, oxygen) supplied to the cathode side or anode side of the fuel cell A method of humidifying air containing air).

したがって、水素循環系を採用する燃料電池システムの場合、燃料電池のアノード側では発電に伴って、循環する水素に同伴する水分量が高くなり、燃料電池の発電効率が低下する場合がある。そこで、このように循環する水素に同伴する水分量が高くなった場合、これを一時的に排出する(これを水素パージという)と共に、水素パージされた水素を希釈器で希釈して、外部(外気中)に排出する技術が提案されている(特許文献1参照)。   Therefore, in the case of a fuel cell system that employs a hydrogen circulation system, the amount of water accompanying the circulating hydrogen increases with power generation on the anode side of the fuel cell, and the power generation efficiency of the fuel cell may decrease. Therefore, when the amount of water accompanying the circulating hydrogen becomes high, this is temporarily discharged (this is called hydrogen purging), and the hydrogen purged hydrogen is diluted with a diluter, and externally ( A technique for discharging to the outside air) has been proposed (see Patent Document 1).

この技術について、さらに説明すると、水素パージによって排出された水素を希釈するために、(1)燃料電池のカソードから排出されたカソードオフガス(希釈用ガス)が流れるカソードオフガス流路からカソードオフガスの一部を取り出し、(2)この取り出したカソードオフガスと水素を含むアノードオフガスとを、混合室(希釈室)で混合し、(3)水素を希釈した後に、カソードオフガス流路に戻し、さらに希釈して外部に排出している。
特開2002−289237号公報(段落番号0068、図1)
This technique will be further described. In order to dilute the hydrogen discharged by the hydrogen purge, (1) one of the cathode offgas from the cathode offgas flow path through which the cathode offgas (dilution gas) discharged from the cathode of the fuel cell flows. (2) The cathode offgas thus taken out and the anode offgas containing hydrogen are mixed in a mixing chamber (dilution chamber). (3) After diluting the hydrogen, it is returned to the cathode offgas flow path for further dilution. To the outside.
JP 2002-289237 A (paragraph number 0068, FIG. 1)

このように、燃料電池からの水素の濃度を低下させて排出することについては、更なる技術の向上が望まれている。
そこで、本発明は、燃料電池から排出された水素の濃度を低くして、外部に排出する燃料電池の排出ガス処理装置を提供することを課題とする。
Thus, further improvement of the technology is desired for discharging the fuel cell at a reduced hydrogen concentration.
Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel cell exhaust gas treatment device that lowers the concentration of hydrogen discharged from a fuel cell and discharges it to the outside.

前記課題を解決するための手段として、発明は、燃料電池のアノードから排出された水素を希釈用ガスで希釈して外部に排出する燃料電池の排出ガス処理装置であって、前記アノードから排出された水素を複数に分けて前記希釈用ガスが流通する希釈用ガス流路に導入する水素導入手段を備え、前記水素導入手段は、前記アノードから排出された水素が流れる排出水素流路の下流端に接続し、分岐点で分岐した後に合流点で合流し、前記合流点の下流側で前記希釈用ガス流路に接続した第1希釈流路及び第2希釈流路と、前記分岐点と前記合流点との間における前記第1希釈流路に設けられ、水素の逆流を防止する第1逆止弁と、前記分岐点と前記合流点との間における前記第2希釈流路に設けられ、水素の逆流を防止し、前記第1逆止弁と同一の仕様である第2逆止弁と、前記第1逆止弁と前記合流点との間における前記第1希釈流路に設けられ、圧力損失を付与する第1圧損体と、前記第2逆止弁と前記合流点との間における前記第2希釈流路に設けられ、前記第1圧損体と同一の圧力損失を付与する第2圧損体と、を備え、前記分岐点と前記合流点との間における前記第1希釈流路及び前記第2希釈流路の流路長は等しく、前記第1圧損体及び前記第2圧損体の下流側の流量は等しくなるように設定されており、前記分岐点と前記第1圧損体との間における前記第1希釈流路の第1A流路容積と、前記分岐点と前記第2圧損体との間における前記第2希釈流路の第2A流路容積とは等しく、前記第2圧損体と前記合流点との間における前記第2希釈流路の第2B流路容積は、前記第1圧損体と前記合流点との間における前記第1希釈流路の第1B流路容積よりも大きいことを特徴とする燃料電池の排出ガス処理装置である。 As a means for solving the above-mentioned problems, the present invention provides a fuel cell exhaust gas treatment apparatus for diluting hydrogen discharged from the anode of the fuel cell with a diluent gas and discharging the hydrogen to the outside. A hydrogen introduction means for dividing the hydrogen into a plurality of dilution gas flow paths through which the dilution gas flows, the hydrogen introduction means downstream of the discharge hydrogen flow path through which the hydrogen discharged from the anode flows A first dilution flow path and a second dilution flow path connected to the end, branched at a branching point and then merged at a merged point, and connected to the dilution gas flow channel downstream of the merged point; Provided in the first dilution flow path between the junction and the first check valve for preventing hydrogen backflow, and provided in the second dilution flow path between the branch point and the junction. Preventing the back flow of hydrogen, the first check valve A second check valve having the same specification, a first pressure loss body that is provided in the first dilution flow path between the first check valve and the junction, and applies pressure loss; and the second A second pressure loss body that is provided in the second dilution flow path between the check valve and the junction point and that imparts the same pressure loss as the first pressure loss body, the branch point and the junction point The first dilution flow path and the second dilution flow path are equal in length, and the downstream flow rates of the first pressure loss body and the second pressure loss body are set to be equal, The first A flow path volume of the first dilution flow path between the branch point and the first pressure loss body, and the second A flow of the second dilution flow path between the branch point and the second pressure loss body The second volume channel volume of the second dilution channel between the second pressure loss body and the confluence is equal to the channel volume. A exhaust gas processing device for a fuel cell, wherein the Okiiko than the 1B passage volume of said first diluent flow path between the said joining point and the first pressure loss thereof.

このような燃料電池の排出ガス処理装置によれば、水素導入手段によって、燃料電池のアノードから排出された水素が複数(第1実施形態では二つ)に分けられて、希釈用ガス流路に導入される。すなわち、水素導入手段によって、希釈用ガス流路を流通する希釈用ガス(後記する実施形態ではカソードオフガス)に、アノードから排出された水素が小分けされて導入される。そうすると、分けられて導入された水素が、希釈用ガスによって、導入されたタイミングに応じて希釈され、その水素濃度は低くなり、このように水素濃度を確実に低下させた後に、外部に排出することができる。
このように水素導入手段によって、アノードから排出された水素を複数に分けて、希釈用ガスが流通する希釈用ガスに導入されるため、アノードから排出された水素を分けずにそのまま希釈用ガスに導入した場合よりも、水素を効率的に希釈して、水素濃度を低下させることができる。
また、分けた水素を希釈用ガス流路に導入するタイミングは、水素を良好に希釈するために、できるだけ時間差を設定することが好ましい。
According to such an exhaust gas processing apparatus for a fuel cell, the hydrogen discharged from the anode of the fuel cell is divided into a plurality (two in the first embodiment) by the hydrogen introduction means, and is supplied to the dilution gas flow path. be introduced. That is, hydrogen discharged from the anode is divided and introduced into the diluting gas (cathode off-gas in the embodiment described later) flowing through the diluting gas flow path by the hydrogen introducing means. Then, the separately introduced hydrogen is diluted by the diluting gas according to the introduction timing, the hydrogen concentration is lowered, and after the hydrogen concentration is reliably reduced in this way, the hydrogen is discharged to the outside. be able to.
In this way, hydrogen discharged from the anode is divided into a plurality of parts by the hydrogen introduction means and introduced into the dilution gas through which the dilution gas flows, so that the hydrogen discharged from the anode is directly used as the dilution gas without being divided. Compared with the case where it introduce | transduces, hydrogen can be diluted efficiently and hydrogen concentration can be reduced.
Moreover, it is preferable to set a time difference as much as possible for the timing of introducing the divided hydrogen into the gas flow path for dilution in order to dilute the hydrogen well.

このような燃料電池の排出ガス処理装置によれば、排出水素流路を分岐した複数の希釈流路を備えたことにより、燃料電池のアノードから排出された水素が、排出水素流路から複数の希釈流路に流れ込み、複数に分けられる。そして、各希釈流路に設けられた流量設定手段によって、その下流側の流量は等しくなるように設定されている。
(1)このような各流量設定手段の下流側の流量が等しいことと、(2)各流量設定手段と希釈用ガス流路との間の各希釈流路の流路容積は異なること、とによって、複数に分けられた水素が、希釈用ガス流路に到達する時間に差が発生する。したがって、分けられた水素が順次に希釈用ガス流路に導入されることになり、希釈用ガスによって希釈され、その水素濃度は低くなる。
According to such an exhaust gas treatment device for a fuel cell, by providing a plurality of dilution passages branched from the discharge hydrogen passage, hydrogen discharged from the anode of the fuel cell is supplied from the discharge hydrogen passage. It flows into the dilution flow path and is divided into a plurality. Then, the flow rate setting means provided in each dilution channel is set so that the downstream flow rate becomes equal.
(1) The flow rate downstream of each flow rate setting means is equal, and (2) the flow volume of each dilution flow path between each flow rate setting means and the dilution gas flow path is different. As a result, a difference occurs in the time required for the divided hydrogen to reach the dilution gas flow path. Therefore, the divided hydrogen is sequentially introduced into the dilution gas flow path, diluted with the dilution gas, and the hydrogen concentration is lowered.

前記課題を解決するための手段として、本発明は、燃料電池のアノードから排出された水素を希釈用ガスで希釈して外部に排出する燃料電池の排出ガス処理装置であって、前記アノードから排出された水素を複数に分けて前記希釈用ガスが流通する希釈用ガス流路に導入する水素導入手段を備え、前記水素導入手段は、前記アノードから排出された水素が流れる排出水素流路の下流端に接続し、分岐点で分岐した後に合流点で合流し、前記合流点の下流側で前記希釈用ガス流路に接続した第1希釈流路及び第2希釈流路と、前記分岐点と前記合流点との間における前記第1希釈流路に設けられ、水素の逆流を防止する第1逆止弁と、前記分岐点と前記合流点との間における前記第2希釈流路に設けられ、水素の逆流を防止し、前記第1逆止弁と同一の仕様である第2逆止弁と、前記第1逆止弁と前記合流点との間における前記第1希釈流路に設けられ、圧力損失を付与する第1圧損体と、前記第2逆止弁と前記合流点との間における前記第2希釈流路に設けられ、前記第1圧損体よりも大きい圧力損失を付与する第2圧損体と、を備え、前記分岐点と前記合流点との間における前記第1希釈流路及び前記第2希釈流路の流路長は等しく、前記第2圧損体の下流側の流量は、前記第1圧損体の下流側の流量よりも小さくなるように設定されており、前記分岐点と前記第1圧損体との間における前記第1希釈流路の第1A流路容積と、前記分岐点と前記第2圧損体との間における前記第2希釈流路の第2A流路容積とは等しく、前記第1圧損体と前記合流点との間における前記第1希釈流路の第1B流路容積と、前記第2圧損体と前記合流点との間における前記第2希釈流路の第2B流路容積とは等しいことを特徴とする燃料電池の排出ガス処理装置である。  As a means for solving the above-mentioned problems, the present invention provides a fuel cell exhaust gas treatment apparatus for diluting hydrogen discharged from the anode of the fuel cell with a diluent gas and discharging the hydrogen to the outside. A hydrogen introduction means for dividing the hydrogen into a plurality of dilution gas flow paths through which the dilution gas flows, the hydrogen introduction means downstream of the discharge hydrogen flow path through which the hydrogen discharged from the anode flows A first dilution flow path and a second dilution flow path connected to the end, branched at a branching point and then merged at a merged point, and connected to the dilution gas flow channel downstream of the merged point; Provided in the first dilution flow path between the junction and the first check valve for preventing hydrogen backflow, and provided in the second dilution flow path between the branch point and the junction. Preventing the back flow of hydrogen, the first check valve A second check valve having the same specification, a first pressure loss body that is provided in the first dilution flow path between the first check valve and the junction, and applies pressure loss; and the second A second pressure loss body that is provided in the second dilution flow path between the check valve and the junction point and that imparts a pressure loss greater than that of the first pressure loss body, the branch point and the junction point The first diluting flow path and the second diluting flow path are equal in length to each other, and the downstream flow rate of the second pressure loss body is smaller than the downstream flow rate of the first pressure loss body. The first A channel volume of the first dilution channel between the branch point and the first pressure loss body, and the second between the branch point and the second pressure loss body. The first dilution between the first pressure loss body and the confluence is equal to the second A channel volume of the dilution channel. An exhaust gas processing apparatus for a fuel cell, wherein a first B flow path volume of a passage is equal to a second B flow path volume of the second dilution flow path between the second pressure loss body and the junction. is there.

このような燃料電池の排出ガス処理装置によれば、排出水素流路を分岐した複数の希釈流路を備えたことにより、燃料電池のアノードから排出された水素が、排出水素流路から複数の希釈流路に流れ込み、複数に分けられる。そして、各希釈流路に設けられた流量設定手段によって、その下流側の流量は異なるように設定されている。
(1)このような各流量設定手段の下流側の流量が異なることと、(2)各流量設定手段と希釈用ガス流路との間の各希釈流路の流路容積は等しいこと、とによって、複数に分けられた水素が、希釈用ガス流路との接続点に到達する時間に差が発生する。したがって、分けられた水素が順次に希釈用ガス流路に導入されることになり、希釈用ガスによって希釈されて、その水素濃度は低くなる。
According to such an exhaust gas treatment device for a fuel cell, by providing a plurality of dilution passages branched from the discharge hydrogen passage, hydrogen discharged from the anode of the fuel cell is supplied from the discharge hydrogen passage. It flows into the dilution flow path and is divided into a plurality. And the flow volume of the downstream side is set so that it may differ by the flow volume setting means provided in each dilution flow path.
(1) The flow rate downstream of each flow rate setting means is different, and (2) the flow volume of each dilution flow path between each flow rate setting means and the dilution gas flow path is equal. As a result, a difference occurs in the time required for the divided hydrogen to reach the connection point with the dilution gas flow path. Therefore, the divided hydrogen is sequentially introduced into the dilution gas flow path, and diluted with the dilution gas, so that the hydrogen concentration is lowered.

本発明によれば、燃料電池から排出された水素の濃度を低くして、外部に排出する燃料電池の排出ガス処理装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the density | concentration of the hydrogen discharged | emitted from the fuel cell can be made low, and the exhaust gas processing apparatus of the fuel cell discharged | emitted outside can be provided.

以下、本発明の実施形態について、図面を適宜参照して説明する。なお、各実施形態の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略するものとする。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings as appropriate. In the description of each embodiment, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted.

≪第1実施形態≫
以下、本発明の第1実施形態について、図1から図3を参照して説明する。参照する図面において、図1は、第1実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。図2は、第1実施形態に係る希釈器の構成図である。図3は、第1実施形態に係る希釈器の作用・効果を示すグラフである。
<< First Embodiment >>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. In the drawings to be referred to, FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a fuel cell system according to a first embodiment. FIG. 2 is a configuration diagram of the diluter according to the first embodiment. FIG. 3 is a graph showing actions and effects of the diluter according to the first embodiment.

≪燃料電池システムの構成≫
図1に示すように、本実施形態に係る燃料電池システムSは、燃料電池自動車に搭載されたシステムであり、燃料電池自動車は燃料電池10の発電電力によって走行用の電動モータ(走行モータ)を回転させて走行するようになっている。
燃料電池システムSは、燃料電池10と、燃料電池10のアノード12に水素(燃料ガス、反応ガス)を供給・排出するアノード系20と、燃料電池10のカソード13に空気(酸化剤ガス、反応ガス)を供給・排出するカソード系30と、アノード系20およびカソード系30の下流位置でアノード系20から排出される水素を希釈する希釈器40A(燃料電池の排出ガス処理装置)と、これらを制御するECU50(Electronic Control Unit、制御装置)と、を主に備えている。
≪Configuration of fuel cell system≫
As shown in FIG. 1, the fuel cell system S according to the present embodiment is a system mounted on a fuel cell vehicle, and the fuel cell vehicle uses an electric motor (travel motor) for traveling by the generated power of the fuel cell 10. It is designed to run with rotation.
The fuel cell system S includes a fuel cell 10, an anode system 20 that supplies and discharges hydrogen (fuel gas, reaction gas) to the anode 12 of the fuel cell 10, and air (oxidant gas, reaction) to the cathode 13 of the fuel cell 10. Gas)), a diluter 40A (fuel cell exhaust gas treatment device) for diluting hydrogen discharged from the anode system 20 at a position downstream of the anode system 20 and the cathode system 30, and ECU 50 (Electronic Control Unit, control device) to be controlled is mainly provided.

<燃料電池>
燃料電池10(燃料電池スタック)は、主として、一価の陽イオン交換型の電解質膜11の両面を触媒(Ptなど)が担持されたアノード12(燃料極)およびカソード13(空気極)で挟持してなる膜電極接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly、膜電極複合体)と、MEAを挟持するセパレータとからなる単セルが、複数積層されることで構成された固体高分子電解質型燃料電池(Polymer Electrolyte Fuel Cell、PEFC)である。そして、アノード12に水素が、カソード13に加湿空気がそれぞれ供給されると、前記MEAにおいて電位差が発生し、燃料電池10の出力端子に接続した走行モータなど外部負荷からの電力要求に応じて、燃料電池10が発電するようになっている。また、各単セルには、その出力電圧(以下、セル電圧)を検知するセル電圧検知モニタ(図示しない)が接続されている。セル電圧検知モニタは、ECU50と電気的に接続しており、ECU50は各単セルのセル電圧を検知するようになっている。
<Fuel cell>
In the fuel cell 10 (fuel cell stack), both surfaces of a monovalent cation exchange type electrolyte membrane 11 are sandwiched between an anode 12 (fuel electrode) and a cathode 13 (air electrode) on which a catalyst (Pt or the like) is supported. A solid polymer electrolyte fuel cell (MEA) comprising a plurality of unit cells each composed of a membrane electrode assembly (MEA: membrane electrode assembly) and a separator sandwiching the MEA. Polymer Electrolyte Fuel Cell (PEFC). When hydrogen is supplied to the anode 12 and humidified air is supplied to the cathode 13, a potential difference is generated in the MEA, and in response to a power request from an external load such as a traveling motor connected to the output terminal of the fuel cell 10, The fuel cell 10 generates power. Each single cell is connected to a cell voltage detection monitor (not shown) for detecting the output voltage (hereinafter, cell voltage). The cell voltage detection monitor is electrically connected to the ECU 50, and the ECU 50 detects the cell voltage of each single cell.

<アノード系−水素供給側>
アノード系20の水素供給側は、下流側(燃料電池10側)に向かって、水素が貯蔵された水素タンク21と、遮断弁22と、エゼクタ23とを主に備えている。水素タンク21は配管21aを介して遮断弁22に接続している。遮断弁22は、後記するECU50と電気的に接続しており、ECU50は遮断弁22を適宜に開/閉するようになっている。また、遮断弁22は配管22aを介してエゼクタ23に接続しており、エゼクタ23は配管23aを介して燃料電池10のアノード12に接続している。さらに、配管22aには減圧弁(図示しない)が設けられている。したがって、ECU50が遮断弁22を開くと、水素タンク21から、減圧弁によって水素が所定圧力に減圧された後、燃料電池10のアノード12に供給されるようになっている。
<Anode system-hydrogen supply side>
The hydrogen supply side of the anode system 20 mainly includes a hydrogen tank 21 in which hydrogen is stored, a shut-off valve 22, and an ejector 23 toward the downstream side (fuel cell 10 side). The hydrogen tank 21 is connected to the shutoff valve 22 via a pipe 21a. The shut-off valve 22 is electrically connected to an ECU 50 described later, and the ECU 50 opens / closes the shut-off valve 22 as appropriate. The shutoff valve 22 is connected to the ejector 23 via a pipe 22a, and the ejector 23 is connected to the anode 12 of the fuel cell 10 via the pipe 23a. Furthermore, a pressure reducing valve (not shown) is provided in the pipe 22a. Therefore, when the ECU 50 opens the shut-off valve 22, hydrogen is reduced from the hydrogen tank 21 to a predetermined pressure by the pressure reducing valve and then supplied to the anode 12 of the fuel cell 10.

<アノード系−水素排出側>
アノード系20の水素排出側は、水素パージ弁24を主に備えている。水素パージ弁24は、配管24aを介して、燃料電池10のアノード12の下流側に接続しており、燃料電池10のアノード12から排出された未反応の水素を含むアノードオフガスが、配管24aを水素パージ弁24に向かって流れるようになっている。配管24aの途中位置は、配管24bを介して、エゼクタ23に接続している。水素パージ弁24は、配管24cを介して、希釈器40Aに接続している。
なお、第1実施形態では、配管24a、24c内が、特許請求の範囲における「アノードから排出された水素が流れる排出水素流路」となっている。
<Anode system-Hydrogen discharge side>
The hydrogen discharge side of the anode system 20 is mainly provided with a hydrogen purge valve 24. The hydrogen purge valve 24 is connected to the downstream side of the anode 12 of the fuel cell 10 via a pipe 24a, and an anode off gas containing unreacted hydrogen discharged from the anode 12 of the fuel cell 10 passes through the pipe 24a. It flows toward the hydrogen purge valve 24. A midway position of the pipe 24a is connected to the ejector 23 through the pipe 24b. The hydrogen purge valve 24 is connected to the diluter 40A via the pipe 24c.
In the first embodiment, the insides of the pipes 24a and 24c are “exhaust hydrogen passages through which hydrogen discharged from the anode flows” in the claims.

水素パージ弁24は、ECU50と電気的に接続しており、ECU50は水素パージ弁24を適宜に開/閉するようになっている。
さらに説明すると、燃料電池10を構成するいずれかの単セルのセル電圧が低いことにより、アノードオフガス中の水分量(つまり、アノード12内の水分量)が高いと推定される場合(水素パージ時)、ECU50は水素パージ弁24を開き、この水分量の高いアノードオフガスが配管24cを介して希釈器40Aに送られるようになっている。なお、水素パージ時に、希釈器40Aに送られるアノードオフガスには、水素、水分の他、窒素なども含まれている。
一方、各単セルのセル電圧が良好な値であることにより、アノードオフガス中の水分量が低いと推定される場合(水素循環時)、ECU50は水素パージ弁24を閉じ、未反応の水素を含むアノードオフガスがエゼクタ23に戻され、水素が循環し、水素が効率的に利用されるようになっている。
ただし、水素パージの方式は、このようにセル電圧に基づく方式に限定されず、その他に例えば、所定時間で間欠的に水素パージ弁24を開く方式であってもよい。
The hydrogen purge valve 24 is electrically connected to the ECU 50, and the ECU 50 appropriately opens / closes the hydrogen purge valve 24.
More specifically, when the cell voltage of any single cell constituting the fuel cell 10 is low, it is estimated that the amount of water in the anode off gas (that is, the amount of water in the anode 12) is high (at the time of hydrogen purge). The ECU 50 opens the hydrogen purge valve 24, and the anode off gas having a high water content is sent to the diluter 40A via the pipe 24c. Note that the anode off-gas sent to the diluter 40A at the time of hydrogen purge includes nitrogen, etc. in addition to hydrogen and moisture.
On the other hand, if the cell voltage of each single cell is a good value and the water content in the anode off-gas is estimated to be low (hydrogen circulation), the ECU 50 closes the hydrogen purge valve 24 and removes unreacted hydrogen. The contained anode off-gas is returned to the ejector 23 so that hydrogen circulates and hydrogen is used efficiently.
However, the hydrogen purge method is not limited to the method based on the cell voltage as described above, and may be a method of opening the hydrogen purge valve 24 intermittently for a predetermined time.

<カソード系−空気供給側>
カソード系30の空気供給側は、コンプレッサ31(ポンプ、スーパーチャージャ)と、加湿器32とを主に備えている。
コンプレッサ31は、外気を取り込んで圧縮し、酸化剤ガスとして、カソード13に向けて送る機器であり、配管31aを介して加湿器32に接続している。また、コンプレッサ31は、ECU50と電気的に接続している。さらに、コンプレッサ31は、燃料電池10と、燃料電池10とは別に搭載された蓄電器(キャパシタ、二次電池など)と接続しており、燃料電池10が発電していない場合や、燃料電池10の発電量が少ない場合は、蓄電器から電力が供給されて作動するようになっている。
<Cathode system-Air supply side>
The air supply side of the cathode system 30 mainly includes a compressor 31 (pump, supercharger) and a humidifier 32.
The compressor 31 is a device that takes in outside air, compresses it, and sends it to the cathode 13 as an oxidant gas, and is connected to a humidifier 32 via a pipe 31a. The compressor 31 is electrically connected to the ECU 50. Further, the compressor 31 is connected to the fuel cell 10 and a battery (a capacitor, a secondary battery, etc.) mounted separately from the fuel cell 10, and when the fuel cell 10 is not generating power, When the amount of power generation is small, electric power is supplied from the battery to operate.

加湿器32は、例えば中空糸膜32aを内蔵しており、この中空糸膜32aによって、コンプレッサ31からの空気と、カソード13から排出された水分量の高いカソードオフガスとの間で水分交換し、コンプレッサ31からの空気を加湿空気とする機器である。そして、加湿器32は配管32bを介してカソード13に接続しており、加湿空気がカソード13に送られるようになっている。   The humidifier 32 incorporates, for example, a hollow fiber membrane 32a. The hollow fiber membrane 32a exchanges moisture between the air from the compressor 31 and the cathode offgas having a high moisture content discharged from the cathode 13, This is equipment that uses air from the compressor 31 as humidified air. The humidifier 32 is connected to the cathode 13 via a pipe 32 b so that humidified air is sent to the cathode 13.

<カソード系−空気排出側>
カソード系30の空気排出側について説明すると、燃料電池10のカソード13は、配管32cを介して加湿器32に接続しており、カソード13から排出された水分量の高いカソードオフガスが加湿器32に送られるようになっている。そして、加湿器32は配管32dを介して希釈器40Aを経由し、配管32dの下流端は外気中に開放している。これにより、加湿器32における水分交換により、その水分量が若干低下したカソードオフガスが、配管32dを介して希釈器40Aを経由して、外気中に排出されるようになっている。
また、配管32cには、背圧弁(図示しない)が設けられており、その背圧を調整することで、燃料電池10におけるアノード12側の水素の圧力と、カソード13側の空気の圧力とをバランスさせるようになっている。
<Cathode system-Air discharge side>
Explaining the air discharge side of the cathode system 30, the cathode 13 of the fuel cell 10 is connected to the humidifier 32 via a pipe 32 c, and the cathode off gas having a high water content discharged from the cathode 13 is supplied to the humidifier 32. It is supposed to be sent. The humidifier 32 passes through the diluter 40A via the pipe 32d, and the downstream end of the pipe 32d is open to the outside air. As a result, the cathode off-gas whose water content has been slightly reduced due to the water exchange in the humidifier 32 is discharged into the outside air via the diluter 40A via the pipe 32d.
Further, the pipe 32c is provided with a back pressure valve (not shown). By adjusting the back pressure, the pressure of hydrogen on the anode 12 side and the pressure of air on the cathode 13 side in the fuel cell 10 are adjusted. It comes to balance.

<希釈器>
希釈器40Aは、アノードオフガスの量(体積)を二つに分けて、カソードオフガスが流通する配管32d内のカソードオフガス流路に、時間差を設けて導入する機器である。希釈器40Aは、図2に示すように、希釈配管41A(水素導入手段)と、圧損体42A、42A(流量設定手段、圧力設定手段、水素導入手段)と、逆止弁43、43(逆流防止手段)と、カソードオフガス(希釈用ガス)が流通するカソードオフガス(希釈用ガス)流路を有する配管32d(希釈用ガス流通配管)の一部を主に備えている。
<Diluter>
The diluter 40A is a device that divides the amount (volume) of the anode off-gas into two and introduces it into the cathode off-gas passage in the pipe 32d through which the cathode off-gas flows with a time difference. As shown in FIG. 2, the diluter 40A includes a dilution pipe 41A (hydrogen introduction means), pressure loss bodies 42A and 42A (flow rate setting means, pressure setting means, hydrogen introduction means), and check valves 43 and 43 (reverse flow). Prevention means) and a part of a pipe 32d (dilution gas flow pipe) having a cathode off gas (dilution gas) flow path through which the cathode off gas (dilution gas) flows.

[希釈配管]
希釈配管41Aは、アノードオフガスが流通する配管24cの下流端と、カソードオフガスが流通する配管32dの途中の接続点J1とを接続している。さらに説明すると、希釈配管41Aは、下流側に向かって、分岐点T1で二股に分岐した後、合流点C1で合流し、接続点J1で配管32dに接続している。そして、希釈配管41A内が、それぞれ希釈流路W1、W2となっている。すなわち、希釈配管41Aは二股に分岐しているため、希釈器40Aは2本の希釈流路W1、W2を有していることになる。
そして、分岐点T1と合流点C1との間における希釈流路W1、W2の流路長は等しくなるように設定されている。
ここで、分かり易くするため、図2に示す左側の希釈流路W1を通るルートを左ルート、右側の希釈流路W2を通るルートを右ルートとする。
[Dilution piping]
The dilution pipe 41A connects the downstream end of the pipe 24c through which the anode off gas flows and the connection point J1 in the middle of the pipe 32d through which the cathode off gas flows. More specifically, the dilution pipe 41A is bifurcated at the branch point T1 toward the downstream side, and then merges at the junction point C1 and is connected to the pipe 32d at the connection point J1. The inside of the dilution pipe 41A is the dilution flow paths W1 and W2. That is, since the dilution pipe 41A is bifurcated, the diluter 40A has two dilution flow paths W1 and W2.
And the flow path length of the dilution flow paths W1 and W2 between the branch point T1 and the merge point C1 is set to be equal.
Here, for easy understanding, a route passing through the left dilution flow path W1 shown in FIG. 2 is a left route, and a route passing through the right dilution flow path W2 is a right route.

[分岐点と各圧損体との間の希釈流路]
分岐点T1と圧損体42A、42Aとの間における希釈配管41Aは同一形状となっている。すなわち、分岐点T1と圧損体42A、42Aの間における希釈流路W1、W2は同一であり、分岐点T1と圧損体42A、42Aの間における希釈流路W1、W2の流路容積は同一に設定されている。なお、分岐点T1と圧損体42A、42Aの間における希釈流路W1、W2の流路容積は、水素パージ弁24が開かれた際に、その内部に流れ込むアノードオフガスの量に対応して設定される。
[Dilution flow path between branch point and each pressure loss body]
The dilution pipe 41A between the branch point T1 and the pressure loss bodies 42A and 42A has the same shape. That is, the dilution flow paths W1, W2 between the branch point T1 and the pressure loss bodies 42A, 42A are the same, and the flow volume of the dilution flow paths W1, W2 between the branch point T1 and the pressure loss bodies 42A, 42A are the same. Is set. The flow volume of the dilution flow paths W1, W2 between the branch point T1 and the pressure loss bodies 42A, 42A is set in accordance with the amount of anode off gas that flows into the hydrogen purge valve 24 when the hydrogen purge valve 24 is opened. Is done.

[各圧損体と合流点との間の希釈流路]
一方、各圧損体42Aと合流点C1との間における希釈配管41Aの形状は異なっており、左ルートの希釈配管41Aに対して、右ルートの希釈配管41Aが部分的に太くなっている。すなわち、圧損体42A、42Aと合流点C1との間において、左ルートに係る希釈流路W1の流路容積V1に対して、右ルートに係る希釈流路W2の流路容積V2は大きくなるように設定されている(V1<V2)。そして、合流点C1と接続点J1との間の希釈配管41Aは、左ルートおよび右ルートで共有されているため、圧損体42A、42Aと接続点J1との間、すなわち、圧損体42A、42Aと配管32d内のカソードオフガス流路との間において、右ルートに係る流路容積は左ルートに係る流路容積よりも大きくなっている。つまり、圧損体42A、42Aと接続点J1(カソードオフガス流路)との間において、右ルートに係る流路容積と左ルートに係る流路容積とは異なっている。
[Dilution flow path between each pressure loss and confluence]
On the other hand, the shape of the dilution pipe 41A between each pressure loss body 42A and the junction C1 is different, and the dilution pipe 41A of the right route is partially thicker than the dilution pipe 41A of the left route. That is, between the pressure loss bodies 42A, 42A and the confluence C1, the flow volume V2 of the dilution flow path W2 related to the right route is larger than the flow volume V1 of the dilution flow path W1 related to the left route. (V1 <V2). Since the dilution pipe 41A between the junction C1 and the connection point J1 is shared by the left route and the right route, the pressure loss bodies 42A and 42A, that is, between the pressure loss bodies 42A and 42A and the connection point J1. And the cathode off-gas flow channel in the pipe 32d, the flow channel volume related to the right route is larger than the flow channel volume related to the left route. That is, between the pressure loss bodies 42A and 42A and the connection point J1 (cathode off-gas flow channel), the flow channel volume related to the right route and the flow channel volume related to the left route are different.

[圧損体]
圧損体42A、42Aは、分岐点T1と合流点C1との間の希釈流路W1、W2内に、希釈配管41Aの内面から同一の突出量で突出するようにして、それぞれ設けられており、希釈流路W1、W2を流通するアノードオフガスに、同一の圧力損失を与えることにより、各圧損体42Aの下流側のアノードオフガスの圧力を同一に設定し、これにより、各圧損体42A下流側の希釈流路W1、W2を流れるアノードオフガスの流量を等しくなるように設定するものである。
[Pressure loss body]
The pressure loss bodies 42A and 42A are respectively provided in the dilution flow paths W1 and W2 between the branch point T1 and the merge point C1 so as to protrude from the inner surface of the dilution pipe 41A with the same protrusion amount. By giving the same pressure loss to the anode off-gas flowing through the dilution flow paths W1, W2, the pressure of the anode off-gas downstream of each pressure loss body 42A is set to be the same. The flow rate of the anode off gas flowing through the dilution channels W1 and W2 is set to be equal.

さらに説明すると、例えば、アノードオフガスが希釈配管41Aに流れ込んだ後のある瞬間において、各圧損体42Aの上流側は同一の圧力P0に、各圧損体42Aの下流側は同一の圧力P1となる。これにより、前記ある瞬間において、各圧損体42Aの下流側のカソードオフガスの流量Q1は等しくなるように設定されている。
なお、圧損体42A、42Aの大きさは、流量Q1、Q1が異なる流路容積V1と流路容積V2の影響を受けないために、希釈流路W1、W1の流路断面積が部分的に小さくなるように設定する。
More specifically, for example, at a certain moment after the anode off gas flows into the dilution pipe 41A, the upstream side of each pressure loss body 42A becomes the same pressure P0, and the downstream side of each pressure loss body 42A becomes the same pressure P1. Thereby, at the certain moment, the flow rate Q1 of the cathode off-gas downstream of each pressure loss body 42A is set to be equal.
The size of the pressure loss bodies 42A and 42A is not affected by the flow channel volume V1 and the flow channel volume V2 having different flow rates Q1 and Q1, so that the flow channel cross-sectional areas of the dilution flow channels W1 and W1 are partially limited. Set to be smaller.

[逆止弁]
左ルート、右ルートに設けられた逆止弁43、43は、同一仕様のものであり、分岐点T1と2つの圧損体42Aとの間における希釈流路W1、W2にそれぞれ設けられた逆流防止手段である。これにより、希釈流路W1、W2に流れ込んだアノードオフガスの逆流が防止されるようになっている。このような逆止弁43としては、公知のものから適宜に選択して使用することができる。
[Check valve]
The check valves 43 and 43 provided in the left route and the right route have the same specifications, and the backflow prevention provided in the dilution flow paths W1 and W2 between the branch point T1 and the two pressure loss bodies 42A, respectively. Means. Thereby, the back flow of the anode off gas flowing into the dilution flow paths W1, W2 is prevented. As such a check valve 43, it can select from a well-known thing suitably, and can be used.

ここで、第1実施形態において、特許請求の範囲における「アノードから排出された水素を複数に分けてカソードオフガス(希釈用ガス)が流通するカソードオフガス流路(希釈用ガス流路)に導入する水素導入手段」は、希釈配管41Aと、圧損体42A、42Aを備えて構成されている。   Here, in the first embodiment, “hydrogen discharged from the anode is divided into a plurality of portions and introduced into a cathode offgas passage (dilution gas passage) through which the cathode offgas (dilution gas) flows. The “hydrogen introducing means” includes a dilution pipe 41A and pressure loss bodies 42A and 42A.

<ECU>
ECU50は、CPU、ROM、RAM、各種インタフェイス、電子回路などから構成されている。ECU50は、遮断弁22、水素パージ弁24およびコンプレッサ31と電気的に接続しており、これらを適宜に制御するようになっている。また、ECU50は、イグニッションスイッチ(図示しない)と電気的に接続しており、これに連動するようになっている。
<ECU>
The ECU 50 includes a CPU, ROM, RAM, various interfaces, an electronic circuit, and the like. The ECU 50 is electrically connected to the shutoff valve 22, the hydrogen purge valve 24, and the compressor 31, and appropriately controls them. Further, the ECU 50 is electrically connected to an ignition switch (not shown) and is interlocked with this.

≪燃料電池システムの作用≫
次に、燃料電池システムSの動作について、図1を参照して簡単に説明する。
燃料電池自動車の運転者によって、イグニッションスイッチがONされるとECU50が起動する。起動したECU50は、遮断弁22を開いてアノード12に水素を送り、コンプレッサ31を作動させてカソード13に酸素を含む加湿空気を送ると共に、水素パージ弁24を閉じて水素を循環させて、燃料電池10が発電可能な状態とする。このような状態で、燃料電池10がその出力端子に接続した外部負荷からの電力要求を受けると、燃料電池10は通常に発電する。なお、このようにコンプレッサ31が作動する間、カソードオフガスが配管32c、配管32d内を順に流れている。
≪Operation of fuel cell system≫
Next, the operation of the fuel cell system S will be briefly described with reference to FIG.
When the ignition switch is turned on by the driver of the fuel cell vehicle, the ECU 50 is activated. The activated ECU 50 opens the shut-off valve 22 to send hydrogen to the anode 12, operates the compressor 31 to send humidified air containing oxygen to the cathode 13, closes the hydrogen purge valve 24, and circulates hydrogen to produce fuel. It is assumed that the battery 10 can generate power. In this state, when the fuel cell 10 receives a power request from an external load connected to its output terminal, the fuel cell 10 normally generates power. In addition, while the compressor 31 operates in this way, the cathode off gas flows in order in the piping 32c and the piping 32d.

このようにして、燃料電池10が通常に発電している状態で、ECU50がセル電圧検知モニタを介して、所定のセル電圧に対してセル電圧が低下したことを検知すると、ECU50はアノードオフガス中に含まれる水分や窒素などの不純物の量が多いと推定する。次いで、ECU50は水素パージ弁24を一時的に開き、不純物が含まれるアノードオフガスを排出し、希釈器40Aに送り込む。   In this way, when the ECU 50 detects that the cell voltage has decreased with respect to a predetermined cell voltage via the cell voltage detection monitor while the fuel cell 10 is normally generating power, the ECU 50 is in the anode off-gas state. It is estimated that the amount of impurities such as moisture and nitrogen is high. Next, the ECU 50 temporarily opens the hydrogen purge valve 24, discharges the anode off gas containing impurities, and sends it to the diluter 40A.

<希釈器の作用・効果>
次に、このようにしてアノードオフガスが送り込まれた希釈器40Aの作用・効果について、図2および図3を参照して説明する。
図2に示すように、希釈器40Aに送り込まれた水素を含むアノードオフガスは、配管24c内から希釈配管41A内、つまり希釈流路W1、W2に進み、分岐点T1でアノードオフガスの量(体積)が二つに分けられる。そして、二つに分けられたアノードオフガスは、左ルートおよび右ルートに係る希釈流路W1、W2をそれぞれ進み、逆止弁43をそれぞれ開き、圧損体42Aにそれぞれ到達した後、通り抜ける。
<Operation and effect of diluter>
Next, the operation and effect of the diluter 40A into which the anode off gas has been sent in this way will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 2, the anode off gas containing hydrogen fed into the diluter 40A proceeds from the pipe 24c to the dilution pipe 41A, that is, to the dilution flow paths W1 and W2, and the amount (volume) of the anode off gas at the branch point T1. ) Is divided into two. Then, the anode off gas divided into two passes through the dilution flow paths W1 and W2 related to the left route and the right route, respectively opens the check valve 43, reaches the pressure loss body 42A, and then passes through.

左ルートおよび右ルートの両方において、アノードオフガスが圧損体42Aを通り抜けた後のある瞬間において、各圧損体42Aの上流側は圧力P0に、下流側は圧力P1になる。そして、各圧損体42Aの下流側の希釈流路W1、W2を流通するアノードオフガスの流量はいずれも流量Q1になる。   In both the left route and the right route, at a certain moment after the anode off gas passes through the pressure loss body 42A, the upstream side of each pressure loss body 42A becomes the pressure P0, and the downstream side becomes the pressure P1. The flow rate of the anode off gas flowing through the dilution flow paths W1 and W2 on the downstream side of each pressure loss body 42A is the flow rate Q1.

このような流量Q1のアノードオフガスは、左ルートでは圧損体42Aと合流点C1との間における流路容積V1の希釈流路W1部分を流れ、右ルートでは圧損体42Aと合流点C1との間における流路容積V2の希釈流路W2部分を流れる。
ここで、右ルートの流路容積V2は左ルートの流路容積V1よりも大きいため(V2>V1)、左ルートを辿るアノードオフガスの流速f1は、右ルートを辿るアノードオフガスの流速f2よりも高くなる(f1>f2)。したがって、左ルートを辿るアノードオフガスが合流点C1に到達した後、右ルートを辿るアノードオフガスが合流点C1に到達する。
すなわち、合流点C1の下流側の接続点J1では、(1)左ルートからのアノードオフガスが到達し、カソードオフガスによって希釈された後、(2)右ルートからのアノードオフガスが到達し、カソードオフガスによって希釈される。
The anode off-gas having such a flow rate Q1 flows in the dilution flow path W1 portion of the flow path volume V1 between the pressure loss body 42A and the merge point C1 in the left route, and between the pressure loss body 42A and the merge point C1 in the right route. Flows through the dilution flow path W2 of the flow path volume V2.
Here, since the flow volume V2 of the right route is larger than the flow volume V1 of the left route (V2> V1), the flow rate f1 of the anode off gas that follows the left route is higher than the flow rate f2 of the anode off gas that follows the right route. It becomes higher (f1> f2). Therefore, after the anode off gas that follows the left route reaches the junction C1, the anode off gas that follows the right route reaches the junction C1.
That is, at the connection point J1 downstream of the junction C1, (1) the anode off-gas from the left route arrives and is diluted by the cathode off-gas, and (2) the anode off-gas from the right route arrives and reaches the cathode off-gas. Diluted by

このことについて、水素パージ弁24の開/閉のタイミングと、希釈器40Aの上流側の測点X1における水素濃度のピークと、希釈器40Aの下流側の測点Y1における水素濃度のピークとを示した図3を参照して、さらに説明する。   Regarding this, the opening / closing timing of the hydrogen purge valve 24, the peak of the hydrogen concentration at the station X1 upstream of the diluter 40A, and the peak of the hydrogen concentration at the station Y1 downstream of the diluter 40A. Further description will be given with reference to FIG.

図3(a)に示すように、ECU50によって水素パージ弁24が所定時間の間にて1回開かれると、分岐点T1の上流側の測点X1では、図3(b)に示すように、水素パージ弁24が1回開かれたことで排出されたアノードオフガスに含まれる水素に対応した1つのピークH1が検出される。   As shown in FIG. 3A, when the hydrogen purge valve 24 is opened once by the ECU 50 within a predetermined time, at the measuring point X1 upstream of the branch point T1, as shown in FIG. 3B. Then, one peak H1 corresponding to hydrogen contained in the anode off-gas discharged by opening the hydrogen purge valve 24 once is detected.

これに対して、接続点J1の下流側の測点Y1では、前記したように接続点J1において、左ルートからのアノードオフガス中の水素、右ルートからのアノードオフガス中の水素が順次に到達し、カソードオフガスで希釈されるため、図3(c)に示すように、左ルートを経由したアノードオフガス中の水素に対応したピークH2、右ルートを経由したアノードオフガス中の水素に対応したピークH3が、順次に検出される。   On the other hand, at the measurement point Y1 downstream of the connection point J1, as described above, the hydrogen in the anode off-gas from the left route and the hydrogen in the anode off-gas from the right route arrive at the connection point J1 sequentially. As shown in FIG. 3C, the peak H2 corresponding to hydrogen in the anode offgas via the left route and the peak H3 corresponding to hydrogen in the anode offgas via the right route are diluted with the cathode offgas. Are detected sequentially.

このように第1実施形態に係る希釈器40Aによれば、水素パージ弁24が1回にて開かれたことで排出されたアノードオフガスを、アノードオフガスを2つに分け、この2つに分けられたアノードオフガスを、接続点J1においてタイミングをずらしてカソードオフガスに導入するため、アノードオフガスに含まれる水素を効率的に希釈し、水素濃度を確実に低下させた後、外部に排出することができる。   As described above, according to the diluter 40A according to the first embodiment, the anode off-gas discharged when the hydrogen purge valve 24 is opened once is divided into two anode off-gases. In order to introduce the anode off gas into the cathode off gas with the timing shifted at the connection point J1, hydrogen contained in the anode off gas can be efficiently diluted, and the hydrogen concentration can be reliably reduced and then discharged to the outside. it can.

≪第2実施形態≫
次に、本発明の第2実施形態について、図4を参照して説明する。図4は、第2実施形態に係る希釈器の構成図である。
<< Second Embodiment >>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a configuration diagram of a diluter according to the second embodiment.

図4に示すように、第2実施形態に係る希釈器40Bは、希釈配管41A(図2参照)代えて、希釈配管41Bを備えている。希釈配管41Bは、図4に示すように対称となっている。すなわち、左ルートの圧損体42Aと合流点C1との間における流路容積V1と、右ルートにおける後記する圧損体42Bと合流点C1との間における流路容積V1とは、同一である。つまり、圧損体42A、42Bと接続点J1(カソードオフガス流路)との間において、右ルートに係る流路容積と左ルートに係る流路容積とは等しくなっている。   As shown in FIG. 4, the diluter 40B according to the second embodiment includes a dilution pipe 41B instead of the dilution pipe 41A (see FIG. 2). The dilution pipe 41B is symmetrical as shown in FIG. That is, the flow path volume V1 between the pressure loss body 42A on the left route and the junction C1 is the same as the flow path volume V1 between the pressure loss body 42B and the junction C1 described later on the right route. That is, between the pressure loss bodies 42A and 42B and the connection point J1 (cathode off-gas flow path), the flow path volume related to the right route and the flow path volume related to the left route are equal.

また、希釈器40Bは、その右ルートにおいて、第1実施形態に係る圧損体42Aに代えて、圧損体42Bを備えている。圧損体42Bの希釈配管41Bの内面からの突出量は、左ルートにおける圧損体42Aの突出量よりも大きくなっている。   Further, the diluter 40B includes a pressure loss body 42B in place of the pressure loss body 42A according to the first embodiment in the right route. The amount of protrusion of the pressure loss body 42B from the inner surface of the dilution pipe 41B is larger than the amount of protrusion of the pressure loss body 42A in the left route.

これにより、アノードオフガスが希釈配管41Bに流れ込み、左ルートおよび右ルートに分かれ、圧損体42A、42Bを通り抜けた後のある瞬間において、右ルートの圧損体42Bの下流側は、左ルートの圧損体42Aの下流側の圧力P1よりも低い圧力P2になる(P1>P2)。すなわち、前記ある瞬間において、右ルートの圧損体42Bの下流側のアノードオフガスの流量Q2は、左ルートの圧損体42Aの下流側のアノードオフガスの流量Q1よりも小さくなる(Q1>Q2)。つまり、異なる圧損体42A、42Bによって、これらの下流側のアノードオフガスの流量が、異なる流量Q1と流量Q2となるように設定されている。   As a result, the anode off gas flows into the dilution pipe 41B, is divided into a left route and a right route, and at a certain moment after passing through the pressure loss bodies 42A and 42B, the downstream side of the pressure loss body 42B of the right route becomes the pressure loss body of the left route. The pressure P2 is lower than the pressure P1 on the downstream side of 42A (P1> P2). In other words, at a certain moment, the flow rate Q2 of the anode off gas downstream of the pressure loss body 42B on the right route is smaller than the flow rate Q1 of the anode off gas downstream of the pressure loss member 42A on the left route (Q1> Q2). That is, the flow rates of these downstream anode off-gases are set to be different from each other by the different pressure loss bodies 42A and 42B.

したがって、左ルートの圧損体42Aと合流点C1との間を流れるアノードオフガスの流速f1は、右ルートの圧損体42Bと合流点C1との間を流れるアノードオフガスの流速f3より、高くなる(f1>f3)。   Accordingly, the flow rate f1 of the anode off gas flowing between the pressure loss body 42A on the left route and the junction C1 is higher than the flow rate f3 of the anode off gas flowing between the pressure loss body 42B on the right route and the junction C1 (f1). > F3).

したがって、第2実施形態に係る希釈器40Bにおいても、第1実施形態に係る希釈器40A(図2参照)と同様に、合流点C1には、左ルートからのアノードオフガスが到達した後、右ルートからのアノードオフガスが到達する。すなわち、合流点C1の下流側の接続点J1には、(1)左ルートからのアノードオフガスが到達し、これに含まれる水素がカソードオフガスによって希釈された後、(2)右ルートからのアノードオフガスが到達し、これに含まれる水素が希釈される。   Therefore, in the diluter 40B according to the second embodiment, as in the diluter 40A according to the first embodiment (see FIG. 2), after the anode off gas from the left route reaches the junction C1, Anode off-gas from the route arrives. That is, (1) the anode off-gas from the left route reaches the connection point J1 downstream of the junction C1, and hydrogen contained therein is diluted by the cathode off-gas, and then (2) the anode from the right route. Off-gas arrives and hydrogen contained therein is diluted.

このようにして、第2実施形態に係る希釈器40Bによっても、水素パージによって排出されたアノードオフガスを2つに分け、この2つに分けられたアノードオフガスを接続点J1においてタイミングをずらしてカソードオフガスに導入し、カソードオフガスでアノードオフガスに含まれる水素を効率的に希釈し、水素濃度を低下させた後に、排気することができる。   In this way, the diluter 40B according to the second embodiment also divides the anode off-gas discharged by the hydrogen purge into two, and the anode off-gas divided into two is shifted in timing at the connection point J1 to the cathode. It can introduce | transduce into off-gas, After having diluted hydrogen contained in anode off-gas efficiently with cathode off-gas and reducing hydrogen concentration, it can exhaust.

参考形態≫
次に、本発明の参考形態について、図5および図6を参照して説明する。図5は、参考形態に係る希釈器の構成図である。図6は、参考形態に係る希釈器の作用・効果を示すグラフである。
≪Reference form≫
Next, a reference embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a configuration diagram of a diluter according to the reference embodiment. FIG. 6 is a graph showing the operation and effect of the diluter according to the reference embodiment.

図5に示すように、参考形態に係る希釈器40Cは、2本の希釈流路W1、W2を構成するための希釈配管41A(図2参照)を備えておらず、チャンバ44(水素導入手段)と、開閉弁45(水素導入手段)と、ECU50(制御手段、水素導入手段)とを主に備えている。 As shown in FIG. 5, the diluter 40C according to the reference embodiment does not include the dilution pipe 41A (see FIG. 2) for configuring the two dilution flow paths W1 and W2, but the chamber 44 (hydrogen introducing means). ), An on-off valve 45 (hydrogen introduction means), and an ECU 50 (control means, hydrogen introduction means).

チャンバ44は、配管44bを介して、配管24cの下流側に接続している。チャンバ44は、その内部に貯溜室44aを有しており、この貯溜室44aに水素パージ時に排出されたアノードオフガスを一時的に貯溜するようになっている。すなわち、チャンバ44は、アノードオフガスを一時的に貯溜する貯溜容器として機能している。貯溜室44aの容積は、水素パージのより排出されるアノードオフガスの量よりも大きく設定する。   The chamber 44 is connected to the downstream side of the pipe 24c via the pipe 44b. The chamber 44 has a storage chamber 44a therein, and the anode off-gas discharged during the hydrogen purge is temporarily stored in the storage chamber 44a. That is, the chamber 44 functions as a storage container that temporarily stores the anode off gas. The volume of the storage chamber 44a is set to be larger than the amount of anode off gas discharged by the hydrogen purge.

チャンバ44の下流側は、配管44cを介して、カソードオフガスが流通する配管32dに、接続点J2で合流している。すなわち、チャンバ44の下流側は、カソードオフガスが流通する配管32d内のカソードオフガス流路に、接続点J2で接続している。   The downstream side of the chamber 44 joins at a connection point J2 to a pipe 32d through which a cathode off gas flows through a pipe 44c. That is, the downstream side of the chamber 44 is connected to the cathode offgas passage in the pipe 32d through which the cathode offgas flows at the connection point J2.

開閉弁45は、配管44c上に設けられており、開閉弁45が開/閉されることによって、配管44c内のアノードオフガスの流通が規制(調整)されるようになっている。すなわち、開閉弁45は、チャンバ44内に貯溜されたアノードオフガスが配管32d内に流れることを規制する弁である。   The on / off valve 45 is provided on the pipe 44c, and the opening / closing of the on / off valve 45 regulates (adjusts) the flow of the anode off gas in the pipe 44c. That is, the on-off valve 45 is a valve that restricts the anode off gas stored in the chamber 44 from flowing into the pipe 32d.

開閉弁45はECU50と電気的に接続しており、ECU50は開閉弁45を適宜に開/閉するようになっている。すなわち、ECU50が開閉弁45を開くと、開閉弁45の開いた時間に応じて、チャンバ44内のアノードオフガスが配管44cを通って、接続点J2で流通するカソードオフガスに導入されるようになっている。   The on-off valve 45 is electrically connected to the ECU 50, and the ECU 50 opens / closes the on-off valve 45 appropriately. That is, when the ECU 50 opens the on-off valve 45, the anode off-gas in the chamber 44 is introduced into the cathode off-gas flowing through the connection point J2 through the pipe 44c according to the opening time of the on-off valve 45. ing.

したがって、水素パージ弁24が開かれ、チャンバ44内にアノードオフガスが貯溜された後、図6(a)に示すように、ECU50が開閉弁45を複数回(図6では3回)にて、開/閉することによって、チャンバ44内のアノードオフガス、つまり、燃料電池10から排出された水素を複数に分けて、カソードオフガスが流通する配管32d内に導入し、順次に希釈することができる。そして、希釈により水素濃度を確実に低下させた後、排気することができる。すなわち、図6(a)に示すように開閉弁45を3回開いた場合、接続点J2の下流側の測点Y2では、図6(b)に示すように、水素を含むアノードオフガスの量は3つに分けられ、希釈された水素に対応した3つのピークH3が検出される。   Therefore, after the hydrogen purge valve 24 is opened and the anode off gas is stored in the chamber 44, the ECU 50 opens the on-off valve 45 a plurality of times (three times in FIG. 6) as shown in FIG. By opening / closing, the anode off-gas in the chamber 44, that is, the hydrogen discharged from the fuel cell 10 can be divided into a plurality of parts and introduced into the pipe 32d through which the cathode off-gas flows, and can be sequentially diluted. And after reducing the hydrogen concentration reliably by dilution, it can exhaust. That is, when the on-off valve 45 is opened three times as shown in FIG. 6 (a), the amount of anode off-gas containing hydrogen at the measurement point Y2 downstream of the connection point J2 as shown in FIG. 6 (b). Are divided into three, and three peaks H3 corresponding to diluted hydrogen are detected.

また、図6(a)に示すように、ECU50により開閉弁45を開く時間t1、t2、t3は、徐々に長くなるように設定することが好ましい。このように開閉弁45を開く時間t1…を徐々に長くすれば、チャンバ44内のアノードオフガスの排出により、チャンバ44内の圧力が低下しても、接続点J2で配管32dに導入されるアノードオフガスの量を一定に近づけることができ、これによりアノードオフガスに含まれる水素の希釈の程度の均一化を図ることができる。
このような水素の希釈の均一化を図るため、チャンバ44内に圧力センサを設けると共に、チャンバ44内の圧力と開閉弁45が開かれたときに配管32dに導入されるアノードオフガスの量とが関連付けられたマップデータをECU50に記憶させておき、ECU50がチャンバ44内の圧力と前記マップデータとに基づいて、開閉弁45を開く構成としてもよい。
Further, as shown in FIG. 6A, it is preferable that the times t1, t2, and t3 for opening the on-off valve 45 by the ECU 50 are set to be gradually increased. Thus, if the time t1... For opening the on-off valve 45 is gradually increased, the anode introduced into the pipe 32d at the connection point J2 even if the pressure in the chamber 44 decreases due to the discharge of the anode off-gas in the chamber 44. The amount of off-gas can be brought close to a constant value, whereby the degree of dilution of hydrogen contained in the anode off-gas can be made uniform.
In order to make the hydrogen dilution uniform, a pressure sensor is provided in the chamber 44, and the pressure in the chamber 44 and the amount of the anode off gas introduced into the pipe 32d when the on-off valve 45 is opened. The associated map data may be stored in the ECU 50, and the ECU 50 may open the on-off valve 45 based on the pressure in the chamber 44 and the map data.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は前記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、例えば次のように変更することができる。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention is not limited to each said embodiment, For example, it can change as follows in the range which does not deviate from the meaning of this invention.

前記した実施形態では、希釈器40A(燃料電池の排出ガス処理装置)が組み付けられた燃料電池システムSが燃料電池自動車に搭載された場合について例示したが、燃料電池システムの使用態様はこれに限定されず、その他に例えば、家庭用の据え置き型の燃料電池システムであってもよい。   In the above-described embodiment, the case where the fuel cell system S in which the diluter 40A (fuel cell exhaust gas processing device) is assembled is mounted on the fuel cell vehicle, but the usage mode of the fuel cell system is limited to this. Alternatively, for example, a stationary fuel cell system for home use may be used.

前記した第1実施形態に係る希釈器40Aでは、希釈流路W1、W2について、図2に示すように、分岐点T1から圧損体42A、42Aまでの流路長を等しく設定し、圧損体42A、42Aから流路長の等しい合流点C1で合流した後、接続点J1で配管32dに接続する希釈配管41Aを備えたが、その他に例えば、図7に示すように、流路容積V1が小さいため流速f1が高くなる希釈流路W1に係る左ルート寄りに分岐点T2を移動させると共に、左ルートと希釈流路W2に係る右ルートとを合流させずに、配管32dに接続点J3、J4で接続する希釈配管41Dを備える希釈器40Dであってもよい。なお、流速f1が高い左ルートに係る接続点J3は、流速f2が低い右ルートに係る接続点J4よりも配管32dの上流側に設定すると共に、分岐点T2と接続点J4との間において、希釈流路W1を含む左ルートを通る流路長と、希釈流路W2を含む右ルートを含む流路長とを等しくなるように設定する。   In the diluter 40A according to the first embodiment described above, as shown in FIG. 2, the flow lengths from the branch point T1 to the pressure loss bodies 42A and 42A are set equal for the dilution flow paths W1 and W2, and the pressure loss body 42A is set. 42A, a dilution pipe 41A connected to the pipe 32d at the connection point J1 after merging at the merging point C1 having the same flow path length is provided. However, as shown in FIG. 7, for example, the flow volume V1 is small. Therefore, the branch point T2 is moved closer to the left route related to the dilution flow path W1 where the flow velocity f1 becomes higher, and the connection points J3 and J4 are connected to the pipe 32d without joining the left route and the right route related to the dilution flow path W2. It may be a diluter 40D provided with a dilution pipe 41D to be connected at. The connection point J3 related to the left route having a high flow velocity f1 is set on the upstream side of the pipe 32d relative to the connection point J4 related to the right route having a low flow velocity f2, and between the branch point T2 and the connection point J4. The flow path length passing through the left route including the dilution flow path W1 and the flow path length including the right route including the dilution flow path W2 are set to be equal.

このような希釈器40Dによれば、左ルートの圧損体42A下流側の流速f1が高いため、左ルートの希釈流路W1を流れるアノードオフガスが、右ルートの希釈流路W2を流れるアノードオフガスよりも、時間的に早く、配管32d内を流通するカソードオフガスに到達することができる。これにより、左ルートを経由するアノードオフガス中の水素と、右ルートを経由するアノードオフガス中の水素とを、タイミングをずらしてカソードオフガス中に導入し、そして、効率的に希釈し、水素濃度を低下させた後、排気することができる。   According to such a diluter 40D, since the flow velocity f1 downstream of the pressure loss body 42A of the left route is high, the anode off gas flowing through the left route dilution channel W1 is more than the anode off gas flowing through the right route dilution channel W2. However, it is possible to reach the cathode offgas flowing through the pipe 32d earlier in time. As a result, hydrogen in the anode off-gas that passes through the left route and hydrogen in the anode off-gas that passes through the right route are introduced into the cathode off-gas at different timings, and are diluted efficiently to reduce the hydrogen concentration. After lowering, it can be exhausted.

前記した第1および第2実施形態では、分かり易くするために、希釈器40A、40Bは2本の希釈流路W1、W2を備える場合について説明したが、希釈流路の数はこれに限定されず、3本、4本、5本であってもよい。すなわち、希釈配管41Aは、二股に分岐することに限らず、三股、四股、五股…に分岐する形態であってもよい。
参考形態に係る希釈器40Cについても同様であり、チャンバ44および開閉弁45を並列で備える構成であってもよい。
In the first and second embodiments described above, the case where the diluters 40A and 40B are provided with two dilution flow paths W1 and W2 has been described for the sake of clarity. However, the number of dilution flow paths is limited to this. Alternatively, it may be 3, 4, or 5. That is, the dilution pipe 41A is not limited to being branched into two branches, but may be configured to branch into three branches, four branches, five branches,.
The same applies to the diluter 40C according to the reference embodiment, and the configuration may be such that the chamber 44 and the on-off valve 45 are provided in parallel.

前記した第1実施形態では、希釈配管41Aの内面に設けられた圧損体42Aによって、流量を設定する流量設定手段を構成したが、その他に例えば、希釈配管41Aを部分的に絞って、その流路断面積を小さくし、流量設定手段を構成してもよい。   In the first embodiment described above, the flow rate setting means for setting the flow rate is configured by the pressure loss body 42A provided on the inner surface of the dilution pipe 41A. However, for example, the dilution pipe 41A is partially throttled and the flow rate is set. The flow rate setting means may be configured by reducing the road cross-sectional area.

第1実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the fuel cell system which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る希釈器の構成図である。It is a block diagram of the diluter which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る希釈器の作用・効果を示すグラフである。It is a graph which shows the effect | action and effect of the diluter which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係る希釈器の構成図である。It is a block diagram of the diluter which concerns on 2nd Embodiment. 参考形態に係る希釈器の構成図である。 It is a block diagram of the diluter which concerns on a reference form. 参考形態に係る希釈器の作用・効果を示すグラフである。It is a graph which shows the effect | action and effect of the diluter which concerns on a reference form. 参考形態に係る希釈器の構成図である。 It is a block diagram of the diluter which concerns on a reference form .

符号の説明Explanation of symbols

10 燃料電池
11 電解質膜
12 アノード
24 水素パージ弁
40A 希釈器(燃料電池の排出ガス処理装置)
41A 希釈配管(水素導入手段)
42A 圧損体(流量設定手段、水素導入手段)
J1 接続点
S 燃料電池システム
V1、V2 流路容積
W1、W2 希釈流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell 11 Electrolyte membrane 12 Anode 24 Hydrogen purge valve 40A Diluter (exhaust gas processing apparatus of a fuel cell)
41A Dilution piping (hydrogen introduction means)
42A Pressure loss body (flow rate setting means, hydrogen introduction means)
J1 Connection point S Fuel cell system V1, V2 Channel volume W1, W2 Dilution channel

Claims (2)

燃料電池のアノードから排出された水素を希釈用ガスで希釈して外部に排出する燃料電池の排出ガス処理装置であって、
前記アノードから排出された水素を複数に分けて前記希釈用ガスが流通する希釈用ガス流路に導入する水素導入手段を備え
前記水素導入手段は、
前記アノードから排出された水素が流れる排出水素流路の下流端に接続し、分岐点で分岐した後に合流点で合流し、前記合流点の下流側で前記希釈用ガス流路に接続した第1希釈流路及び第2希釈流路と、
前記分岐点と前記合流点との間における前記第1希釈流路に設けられ、水素の逆流を防止する第1逆止弁と、
前記分岐点と前記合流点との間における前記第2希釈流路に設けられ、水素の逆流を防止し、前記第1逆止弁と同一の仕様である第2逆止弁と、
前記第1逆止弁と前記合流点との間における前記第1希釈流路に設けられ、圧力損失を付与する第1圧損体と、
前記第2逆止弁と前記合流点との間における前記第2希釈流路に設けられ、前記第1圧損体と同一の圧力損失を付与する第2圧損体と、
を備え、
前記分岐点と前記合流点との間における前記第1希釈流路及び前記第2希釈流路の流路長は等しく、
前記第1圧損体及び前記第2圧損体の下流側の流量は等しくなるように設定されており、
前記分岐点と前記第1圧損体との間における前記第1希釈流路の第1A流路容積と、前記分岐点と前記第2圧損体との間における前記第2希釈流路の第2A流路容積とは等しく、
前記第2圧損体と前記合流点との間における前記第2希釈流路の第2B流路容積は、前記第1圧損体と前記合流点との間における前記第1希釈流路の第1B流路容積よりも大きい
とを特徴とする燃料電池の排出ガス処理装置。
A fuel cell exhaust gas treatment apparatus for diluting hydrogen discharged from an anode of a fuel cell with a diluent gas and discharging the diluted hydrogen to the outside,
Comprising hydrogen introduction means for dividing the hydrogen discharged from the anode into a plurality of dilution gas passages through which the dilution gas flows ,
The hydrogen introduction means includes
First connected to the downstream end of a discharge hydrogen flow path through which hydrogen discharged from the anode flows, branches at a branch point, joins at a junction, and connects to the dilution gas path on the downstream side of the junction. A dilution channel and a second dilution channel;
A first check valve provided in the first dilution flow path between the branch point and the junction point to prevent hydrogen backflow;
A second check valve that is provided in the second dilution flow path between the branch point and the junction point, prevents back flow of hydrogen, and has the same specifications as the first check valve;
A first pressure loss body provided in the first dilution flow path between the first check valve and the merging point and imparting a pressure loss;
A second pressure loss body that is provided in the second dilution flow path between the second check valve and the junction, and applies the same pressure loss as the first pressure loss body;
With
The channel lengths of the first dilution channel and the second dilution channel between the branch point and the junction point are equal,
The downstream flow rates of the first pressure loss body and the second pressure loss body are set to be equal,
The first A flow path volume of the first dilution flow path between the branch point and the first pressure loss body, and the second A flow of the second dilution flow path between the branch point and the second pressure loss body Equal to the volume of the road,
The second B flow path volume of the second dilution flow path between the second pressure loss body and the merge point is the first B flow of the first dilution flow path between the first pressure loss body and the merge point. Greater than road volume
Exhaust gas treatment apparatus for a fuel cell characterized by and this.
燃料電池のアノードから排出された水素を希釈用ガスで希釈して外部に排出する燃料電池の排出ガス処理装置であって、
前記アノードから排出された水素を複数に分けて前記希釈用ガスが流通する希釈用ガス流路に導入する水素導入手段を備え
前記水素導入手段は、
前記アノードから排出された水素が流れる排出水素流路の下流端に接続し、分岐点で分岐した後に合流点で合流し、前記合流点の下流側で前記希釈用ガス流路に接続した第1希釈流路及び第2希釈流路と、
前記分岐点と前記合流点との間における前記第1希釈流路に設けられ、水素の逆流を防止する第1逆止弁と、
前記分岐点と前記合流点との間における前記第2希釈流路に設けられ、水素の逆流を防止し、前記第1逆止弁と同一の仕様である第2逆止弁と、
前記第1逆止弁と前記合流点との間における前記第1希釈流路に設けられ、圧力損失を付与する第1圧損体と、
前記第2逆止弁と前記合流点との間における前記第2希釈流路に設けられ、前記第1圧損体よりも大きい圧力損失を付与する第2圧損体と、
を備え、
前記分岐点と前記合流点との間における前記第1希釈流路及び前記第2希釈流路の流路長は等しく、
前記第2圧損体の下流側の流量は、前記第1圧損体の下流側の流量よりも小さくなるように設定されており、
前記分岐点と前記第1圧損体との間における前記第1希釈流路の第1A流路容積と、前記分岐点と前記第2圧損体との間における前記第2希釈流路の第2A流路容積とは等しく、
前記第1圧損体と前記合流点との間における前記第1希釈流路の第1B流路容積と、前記第2圧損体と前記合流点との間における前記第2希釈流路の第2B流路容積とは等しい
とを特徴とする燃料電池の排出ガス処理装置。
A fuel cell exhaust gas treatment apparatus for diluting hydrogen discharged from an anode of a fuel cell with a diluent gas and discharging the diluted hydrogen to the outside,
Comprising hydrogen introduction means for dividing the hydrogen discharged from the anode into a plurality of dilution gas passages through which the dilution gas flows ,
The hydrogen introduction means includes
First connected to the downstream end of a discharge hydrogen flow path through which hydrogen discharged from the anode flows, branches at a branch point, joins at a junction, and connects to the dilution gas path on the downstream side of the junction. A dilution channel and a second dilution channel;
A first check valve provided in the first dilution flow path between the branch point and the junction point to prevent hydrogen backflow;
A second check valve that is provided in the second dilution flow path between the branch point and the junction point, prevents back flow of hydrogen, and has the same specifications as the first check valve;
A first pressure loss body provided in the first dilution flow path between the first check valve and the merging point and imparting a pressure loss;
A second pressure loss body provided in the second dilution flow path between the second check valve and the merging point, and applying a pressure loss larger than the first pressure loss body;
With
The channel lengths of the first dilution channel and the second dilution channel between the branch point and the junction point are equal,
The downstream flow rate of the second pressure loss body is set to be smaller than the downstream flow rate of the first pressure loss body,
The first A flow path volume of the first dilution flow path between the branch point and the first pressure loss body, and the second A flow of the second dilution flow path between the branch point and the second pressure loss body Equal to the volume of the road,
The first B flow path volume of the first dilution flow path between the first pressure loss body and the merge point, and the second B flow of the second dilution flow path between the second pressure drop body and the merge point. Equal to road volume
Exhaust gas treatment apparatus for a fuel cell characterized by and this.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4770312B2 (en) 2005-07-26 2011-09-14 トヨタ自動車株式会社 Gas diluter
JP5115016B2 (en) 2007-04-25 2013-01-09 株式会社豊田自動織機 Fuel cell exhaust gas treatment equipment
US8050075B2 (en) 2007-11-07 2011-11-01 Semiconductor Components Industries, Llc Memory
JP7354981B2 (en) * 2020-10-07 2023-10-03 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system and its control method

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4470346B2 (en) * 2001-01-18 2010-06-02 トヨタ自動車株式会社 In-vehicle fuel cell system and hydrogen off-gas discharge method
JP2003142131A (en) * 2001-08-23 2003-05-16 Toyota Motor Corp Exhausted hydrogen treating device for fuel cell
JP4109019B2 (en) * 2002-03-27 2008-06-25 株式会社日本自動車部品総合研究所 Fuel cell exhaust hydrogen treatment
JP2005071751A (en) * 2003-08-22 2005-03-17 Toyota Motor Corp Fuel cell system
JP4649861B2 (en) * 2003-09-09 2011-03-16 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
JP3856393B2 (en) * 2003-11-27 2006-12-13 本田技研工業株式会社 Fuel cell exhaust gas treatment device

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