JP2006351520A - Exhaust gas treatment device of fuel cell - Google Patents

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Hideo Numata
英雄 沼田
Makoto Anazawa
誠 穴沢
Shujiro Nozaki
周治郎 野崎
Akio Yamamoto
晃生 山本
Masahiro Matsutani
正博 松谷
Taneaki Miura
種昭 三浦
Mari Hayashi
真理 林
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust gas treatment device of a fuel cell capable of improving the workability of formation and assuring a dilution property. <P>SOLUTION: The exhaust gas treatment device of a fuel cell is equipped with a container 51 supplied with anode offgas and dilution gas and mixing and diluting the anode offgas with the diluting gas and includes at least one partition part 53 partially partitioning a space in the container between an anode offgas supply port 52a as well as a dilution gas supply port 58 and a mixed gas exhaust port 61 formed in the container 51, respectively. The container 51 is structured of an upper side container member 62 and a lower side container member 63. The partition part 53 is structured of an upper side partition board piece 64 and a lower side partition board piece 65. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池から排出されるガスを希釈処理する燃料電池の排出ガス処理装置に関するものである。   The present invention relates to an exhaust gas processing apparatus for a fuel cell that dilutes a gas discharged from a fuel cell.

燃料電池車両等に搭載される燃料電池には、反応ガスを電気化学反応させて電力を得るものがある。この種の燃料電池として、固体高分子電解質膜の両側にアノードとカソードとを備え、アノードに燃料ガス(例えば水素ガス)を供給し、カソードに酸化剤ガス(例えば酸素を含む空気)を供給して、これら反応ガスの酸化還元反応にかかる化学エネルギを直接電気エネルギとして抽出するようにしたものがある。
この燃料電池では、発電に伴ってカソード側で水が生成され、この生成水の一部は固体高分子電解質膜を透過してアノード側にも浸入する。また、カソードに供給された空気中の窒素は微量ながら固体高分子電解質膜をアノード側に透過して水素ガスに混入する。アノード側におけるこれら水分や窒素等の不純物は、燃料電池の発電を不安定にする虞がある。
Some fuel cells mounted on fuel cell vehicles or the like obtain electric power by electrochemical reaction of reaction gases. As this type of fuel cell, an anode and a cathode are provided on both sides of a solid polymer electrolyte membrane, a fuel gas (eg, hydrogen gas) is supplied to the anode, and an oxidant gas (eg, air containing oxygen) is supplied to the cathode. In some cases, chemical energy related to the oxidation-reduction reaction of these reaction gases is directly extracted as electric energy.
In this fuel cell, water is generated on the cathode side with power generation, and a part of this generated water permeates the solid polymer electrolyte membrane and enters the anode side. In addition, a small amount of nitrogen in the air supplied to the cathode permeates the solid polymer electrolyte membrane to the anode side and enters the hydrogen gas. These impurities such as moisture and nitrogen on the anode side may make power generation of the fuel cell unstable.

特に、燃料の利用率を上げるために燃料電池から排出される未反応の水素(アノードオフガス)をリサイクルさせて新鮮な水素ガスと混合して再度燃料電池に供給する循環型の燃料電池システムでは、アノード側の前記不純物濃度が徐々に高まる傾向にある。
そこで、この種の燃料電池では、アノードオフガスが循環するアノードオフガス循環路から定期的に排出弁を開放して前記不純物を含むアノードオフガスを排出し、アノードオフガス中の不純物濃度を低減させている。
In particular, in a circulation type fuel cell system in which unreacted hydrogen (anode offgas) discharged from the fuel cell is recycled to mix with fresh hydrogen gas and supplied to the fuel cell again in order to increase the fuel utilization rate, The impurity concentration on the anode side tends to increase gradually.
Therefore, in this type of fuel cell, the anode offgas containing the impurities is discharged by periodically opening the discharge valve from the anode offgas circulation path through which the anode offgas circulates, thereby reducing the impurity concentration in the anode offgas.

このアノードオフガス循環路から排出されるアノードオフガスを外部(大気)に排出する際には、排出ガス処理装置によって、希釈ガス(例えば、カソードから排出されるカソードオフガスとしての空気)で前記アノードオフガスを希釈し、水素濃度を低減してから排出している。
特許文献1には従来の排出ガス処理装置の一例が開示されている。この排出ガス処理装置では、カソードオフガスを分岐して希釈器に導入して希釈器内のアノードガスを少量ずつ希釈して、少量ずつ車外に排出している。
特開2002−289237号公報
When the anode off-gas discharged from the anode off-gas circulation path is discharged to the outside (atmosphere), the anode off-gas is discharged with a dilution gas (for example, air as cathode off-gas discharged from the cathode) by an exhaust gas processing device. Diluted to reduce hydrogen concentration before discharging.
Patent Document 1 discloses an example of a conventional exhaust gas processing apparatus. In this exhaust gas processing apparatus, the cathode off-gas is branched and introduced into the diluter, and the anode gas in the diluter is diluted little by little and discharged to the outside in small amounts.
JP 2002-289237 A

ところで、特許文献1にも示されているように、希釈器を構成する筐体内に遮蔽板(仕切板)を設けて、ガス流路を蛇行させるように構成すると、容積を一定に保持しつつガス流路を長くして希釈効率を向上できる点で好ましい。
しかしながら、従来の技術では、筐体内に遮蔽板を所定位置に設けることは困難であり、製作に手間と時間を要するという問題がある。すなわち、筐体内に遮蔽板を設けるにあたっては、強度を確保するために溶接処理で行うことが望ましいが、従来においては筐体の一面をくり抜いた状態で仕切板を挿入して溶接しているので、仕切板の位置決めが困難である。さらに、筐体内部の閉塞空間内で溶接処理を行う必要があるので、作製に手間と時間を要し、作業性が低下してしまう。
本発明は、作製の作業性を向上でき、希釈性能を確保することができる燃料電池の排出ガス処理装置を提供することを目的とする。
By the way, as also shown in Patent Document 1, when a shielding plate (partition plate) is provided in the casing constituting the diluter and the gas flow path is meandered, the volume is kept constant. This is preferable in that the gas flow path can be lengthened to improve the dilution efficiency.
However, in the conventional technology, it is difficult to provide a shielding plate at a predetermined position in the housing, and there is a problem that it takes time and effort for manufacturing. That is, when providing a shielding plate in the housing, it is desirable to perform a welding process in order to ensure strength, but conventionally, since a partition plate is inserted and welded in a state where one surface of the housing is cut out, welding is performed. It is difficult to position the partition plate. Furthermore, since it is necessary to perform the welding process in the closed space inside the housing, it takes time and effort to manufacture, and workability is reduced.
It is an object of the present invention to provide a fuel cell exhaust gas treatment device that can improve the workability of production and ensure the dilution performance.

請求項1に係る発明は、アノードオフガスと希釈ガスとを供給され、前記アノードオフガスを前記希釈ガスと混合希釈する容器(例えば、実施の形態における希釈容器51)を備え、該容器にそれぞれ形成されたアノードオフガス供給口(例えば、実施の形態におけるアノードオフガス放出孔52a)および希釈ガス供給口(例えば、実施の形態における希釈ガス放出孔58)と混合ガス排出口(例えば、実施の形態における混合ガス排出孔61)との間に、容器内空間を部分的に仕切る仕切部(例えば、実施の形態における仕切部53)を少なくとも1つ有し、該容器は、第1容器部材(例えば、実施の形態における上側容器部材62)と第2容器部材(例えば、実施の形態における下側容器部材63)とで構成され、該仕切部は、第1容器部材の第1仕切板片(例えば、実施の形態における上側仕切片64)と第2容器部材の第2仕切板片(例えば、実施の形態における下側仕切片65)とで構成されることを特徴とする。   The invention according to claim 1 includes a container (for example, the dilution container 51 in the embodiment) that is supplied with the anode off-gas and the dilution gas and mixes and dilutes the anode off-gas with the dilution gas, and is formed in each of the containers. The anode off-gas supply port (for example, anode off-gas discharge hole 52a in the embodiment), the dilution gas supply port (for example, dilution gas discharge hole 58 in the embodiment) and the mixed gas discharge port (for example, mixed gas in the embodiment) And at least one partition part (for example, the partition part 53 in the embodiment) that partially partitions the space in the container between the discharge hole 61) and the container is a first container member (for example, The upper container member 62) in the embodiment and a second container member (for example, the lower container member 63 in the embodiment), and the partition portion is the first container. The first partition plate piece of the member (for example, the upper partition piece 64 in the embodiment) and the second partition plate piece of the second container member (for example, the lower partition piece 65 in the embodiment). Features.

この発明によれば、前記第1容器部材と前記第2容器部材とで前記容器を構成することで、前記容器を各部材に分割した状態で前記仕切部を形成することができ、位置決めを容易に行うことができる。そして、前記第1仕切板片と前記第2仕切板片とで前記仕切部を形成することで、各仕切片をそれぞれの容器部材に個別に位置決めして取り付け処理が行える。従って、各仕切片をそれぞれの容器部材の開口面側から取り付けることができるので、強度的に有利な溶接処理で固着する場合であっても、作製の手間と時間を大幅に短縮できる。   According to this invention, the partition portion can be formed in a state where the container is divided into each member by configuring the container with the first container member and the second container member, and positioning is easy. Can be done. And by forming the said partition part with the said 1st partition plate piece and the said 2nd partition plate piece, each partition piece can be individually positioned to each container member, and an attachment process can be performed. Therefore, since each partition piece can be attached from the opening surface side of each container member, even if it is a case where it fixes by the welding process advantageous in strength, the effort and time of manufacture can be reduced significantly.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載のものであって、前記第1仕切片と前記第1容器部材との間、または、前記第2仕切片と前記第2容器部材との間、の少なくともいずれか一方に、ガス流通口(例えば、実施の形態における切り欠き部68)を形成することを特徴とする。
この発明によれば、前記ガス流通口の形成された前記仕切片と前記容器部材との接触面積が前記ガス流通口の形成により低減できるので、前記ガス流通口の形成された前記仕切片と前記容器部材との取付作業が容易になる。また、この場合であっても、強度的に有利な溶接処理で取付を行うことができ、剛性を向上することができる。
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, and is between the first partition piece and the first container member or between the second partition piece and the second container member. A gas flow port (for example, the notch 68 in the embodiment) is formed in at least one of the above.
According to this invention, since the contact area between the partition piece in which the gas circulation port is formed and the container member can be reduced by forming the gas circulation port, the partition piece in which the gas circulation port is formed and the Attachment work with the container member is facilitated. Even in this case, the attachment can be performed by a welding process advantageous in strength, and the rigidity can be improved.

請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に記載のものであって、前記第1容器部材または前記第2容器部材のいずれか一方にのみ、前記アノードオフガス供給口、前記希釈ガス供給口、前記混合ガス排出口のそれぞれが形成されるとともに、それぞれに接続される配管(例えば、実施の形態における希釈ガス管57、アノードオフガス導入管52)が配設されていることを特徴とする。
この発明によれば、いずれか一方の容器部材に前記配管を配設した状態で、他方の容器部材との組み付け処理を行うことができるので、燃料電池システムへの前記容器の装着を容易に行うことができる。さらに、前記容器内に配設された配管の修理や点検が必要となったときには、双方の容器部材を取り外さなくても、前記他方の容器部材を取り外せば前記配管の修理や点検作業を容易に行うことができる。
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the anode offgas supply port, the dilution gas are provided only in one of the first container member and the second container member. Each of the supply port and the mixed gas discharge port is formed, and piping (for example, the dilution gas pipe 57 and the anode off-gas introduction pipe 52 in the embodiment) connected to each of them is provided. To do.
According to this invention, since the assembling process with the other container member can be performed in a state where the pipe is disposed on any one of the container members, the container can be easily attached to the fuel cell system. be able to. Furthermore, when it is necessary to repair or inspect the pipes disposed in the container, the pipes can be easily repaired or inspected by removing the other container member without removing both container members. It can be carried out.

請求項4に係る発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載のものであって、前記アノードオフガス供給口と前記希釈ガス供給口は、前記仕切部に対向する同一側面(例えば、実施の形態における端板51a)に形成されていることを特徴とする。
この発明によれば、それぞれの供給口から供給されるアノードオフガスおよび希釈ガスが前記仕切部に衝突することで流れの向きを変え、且つ、仕切部に衝突することによって流速を低下させ、適度な流速で拡散していくため、供給されるガス同士の混合を促進することができる。
The invention according to a fourth aspect is the invention according to any one of the first to third aspects, wherein the anode off-gas supply port and the dilution gas supply port are on the same side surface facing the partition (for example, It is formed on the end plate 51a) in the embodiment.
According to the present invention, the anode off gas and the dilution gas supplied from the respective supply ports change the flow direction by colliding with the partition part, and the flow velocity is reduced by colliding with the partition part. Since it diffuses at a flow rate, mixing of the supplied gases can be promoted.

請求項1に係る発明によれば、排出ガス処理装置の作製の作業性を向上でき、希釈性能を確保することができる。
請求項2に係る発明によれば、前記ガス流通口の形成された前記仕切片と前記容器部材との取付作業が容易になる。
According to the invention which concerns on Claim 1, workability | operativity of preparation of an exhaust gas processing apparatus can be improved, and dilution performance can be ensured.
According to the invention which concerns on Claim 2, the attachment operation | work with the said partition piece and the said container member in which the said gas distribution port was formed becomes easy.

請求項3に係る発明によれば、燃料電池システムへの前記容器の装着を容易に行うことができ、配管の修理や点検作業を容易に行うことができる。
請求項4に係る発明によれば、供給されるガス同士の混合を促進することができる。
According to the third aspect of the present invention, the container can be easily attached to the fuel cell system, and piping repair and inspection work can be easily performed.
According to the invention which concerns on Claim 4, mixing of the gas supplied can be accelerated | stimulated.

以下、この発明に係る燃料電池の排出ガス処理装置の実施例を図1から図5の図面を参照して説明する
図1は、この発明に係る排出ガス処理装置を備えた燃料電池システムの概略構成図であり、この実施例では燃料電池車両に搭載されている。
燃料電池1は、反応ガスを電気化学反応させて電力を得るタイプのもので、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜2をアノード3とカソード4とで両側から挟み込んで形成されたセルを複数積層して構成されており(図1では単セルのみを示す)、アノード3に燃料ガスとして水素ガス(反応ガス)を供給し、カソード4に酸化剤ガスとして酸素(反応ガス)を含む空気を供給すると、アノード3で触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜2を通過してカソード4まで移動して、カソード4で酸素と電気化学反応を起こして発電し、水が生成される。カソード側で生じた生成水の一部は固体高分子電解質膜2を透過してアノード側に逆拡散するため、アノード側にも生成水が存在する。
Hereinafter, an embodiment of an exhaust gas treatment device for a fuel cell according to the present invention will be described with reference to the drawings of FIGS. 1 to 5. FIG. 1 is a schematic diagram of a fuel cell system provided with the exhaust gas treatment device according to the present invention. It is a block diagram and is mounted on a fuel cell vehicle in this embodiment.
The fuel cell 1 is of a type in which a reaction gas is electrochemically reacted to obtain electric power. For example, the fuel cell 1 is formed by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane 2 made of a solid polymer ion exchange membrane or the like between an anode 3 and a cathode 4 from both sides. A plurality of cells are stacked (only a single cell is shown in FIG. 1), hydrogen gas (reactive gas) is supplied as fuel gas to the anode 3, and oxygen (reactive gas) is used as the oxidant gas to the cathode 4. When the air containing oxygen is supplied, hydrogen ions generated by the catalytic reaction at the anode 3 pass through the solid polymer electrolyte membrane 2 to the cathode 4 and cause an electrochemical reaction with oxygen at the cathode 4 to generate electricity, Water is produced. Since part of the generated water generated on the cathode side permeates the solid polymer electrolyte membrane 2 and back diffuses to the anode side, the generated water also exists on the anode side.

空気はコンプレッサ7により所定圧力に加圧され、空気供給路8を通って燃料電池1のカソード4に供給される。燃料電池1に供給された空気は発電に供された後、燃料電池1からカソード側の生成水と共に空気排出路9に排出され、圧力制御弁10を介して排出ガス処理装置50に導入される。以下、燃料電池1に供給される供給空気、または、燃料電池1から排出される排出空気を希釈ガスとする。   The air is pressurized to a predetermined pressure by the compressor 7 and supplied to the cathode 4 of the fuel cell 1 through the air supply path 8. After the air supplied to the fuel cell 1 is used for power generation, it is discharged from the fuel cell 1 together with the produced water on the cathode side into the air discharge passage 9 and introduced into the exhaust gas processing device 50 through the pressure control valve 10. . Hereinafter, supply air supplied to the fuel cell 1 or exhaust air discharged from the fuel cell 1 is referred to as a dilution gas.

一方、水素タンク15から供給される水素ガスは水素ガス供給路17を流通し、その途中でレギュレータ16によって所定圧力に減圧され、流量制御弁23により所定流量に制御され、エゼクタ19を通って燃料電池1のアノード3に供給される。そして、消費されなかった未反応の水素ガスは、燃料電池1からアノードオフガスとして排出され、アノードオフガス路18を通ってエゼクタ19に吸引され、水素タンク15から供給される新鮮な水素ガスと合流し再び燃料電池1のアノード3に供給される。すなわち、燃料電池1から排出されるアノードオフガスは、アノードオフガス路18、およびエゼクタ19よりも下流の水素ガス供給路17を通って、燃料電池1を循環する。なお、この実施例において、エゼクタ19よりも下流の水素ガス供給路17とアノードオフガス路18は燃料ガス循環路20を構成する。   On the other hand, the hydrogen gas supplied from the hydrogen tank 15 flows through the hydrogen gas supply path 17, and is depressurized to a predetermined pressure by the regulator 16 on the way, controlled to a predetermined flow rate by the flow control valve 23, and passes through the ejector 19 to the fuel. Supplied to the anode 3 of the battery 1. The unreacted hydrogen gas that has not been consumed is discharged from the fuel cell 1 as an anode off-gas, sucked into the ejector 19 through the anode off-gas passage 18, and merged with fresh hydrogen gas supplied from the hydrogen tank 15. It is supplied again to the anode 3 of the fuel cell 1. That is, the anode offgas discharged from the fuel cell 1 circulates in the fuel cell 1 through the anode offgas passage 18 and the hydrogen gas supply passage 17 downstream of the ejector 19. In this embodiment, the hydrogen gas supply path 17 and the anode off-gas path 18 downstream from the ejector 19 constitute a fuel gas circulation path 20.

アノードオフガス路18からは、排出弁21を備えたアノードオフガス排出路22が分岐しており、アノードオフガス排出路22は排出ガス処理装置50に接続されている。この排出ガス処理装置50において、アノードオフガス排出路22から排出されたアノードオフガスは、空気排出路9から排出された排出空気によって希釈され、混合ガス排出路30を介して排出部へ排出される。なお、排出空気とともに、または、排出空気に換えて、供給空気によってアノードオフガスを希釈してもよい。   An anode offgas discharge path 22 having a discharge valve 21 branches from the anode offgas path 18, and the anode offgas discharge path 22 is connected to the exhaust gas processing device 50. In the exhaust gas processing device 50, the anode off gas discharged from the anode off gas discharge path 22 is diluted by the exhaust air discharged from the air discharge path 9 and is discharged to the discharge portion via the mixed gas discharge path 30. The anode off gas may be diluted with supply air together with or instead of the discharge air.

燃料電池1の発電で得られた電力は車両駆動用モータ(図示略)などの負荷に供給される。
また、コンプレッサ7の回転数、圧力制御弁10および流量制御弁23の開度、排出弁21の開閉は、電子制御ユニット(以下、ECUと略す)40により制御される。
The electric power obtained by the power generation of the fuel cell 1 is supplied to a load such as a vehicle driving motor (not shown).
The rotational speed of the compressor 7, the opening degree of the pressure control valve 10 and the flow rate control valve 23, and the opening / closing of the discharge valve 21 are controlled by an electronic control unit (hereinafter abbreviated as ECU) 40.

このように構成された燃料電池システムにおいては、連続運転をしていると、前述したように燃料ガス循環路20を流通する水素ガス中の不純物(水分や窒素など)の濃度が高まってきて燃料電池1の発電が不安定になる場合がある。
そのため、この燃料電池システムでは、ECU40により、燃料電池システムが一定時間連続運転したと判断されたとき、あるいは、燃料電池1の発電の安定性が低下したと判断されたときに、不純物排出要求ありと判断して排出弁21を開き、不純物を含むアノードオフガスをアノードオフガス路18からアノードオフガス排出路22を介して排出ガス処理装置50に排出し、燃料電池1のアノード3を流通する水素ガス中の不純物濃度を所定値以下となるように管理して、燃料電池1の発電を安定した状態に保持する。
In the fuel cell system configured as described above, when continuously operating, the concentration of impurities (water, nitrogen, etc.) in the hydrogen gas flowing through the fuel gas circulation path 20 increases as described above. The power generation of the battery 1 may become unstable.
Therefore, in this fuel cell system, when the ECU 40 determines that the fuel cell system has been continuously operated for a certain period of time, or when it is determined that the power generation stability of the fuel cell 1 has been reduced, there is an impurity emission request. In the hydrogen gas flowing through the anode 3 of the fuel cell 1, the discharge valve 21 is opened and the anode offgas containing impurities is discharged from the anode offgas passage 18 to the exhaust gas treatment device 50 through the anode offgas discharge passage 22. The impurity concentration of the fuel cell 1 is controlled to be a predetermined value or less, and the power generation of the fuel cell 1 is maintained in a stable state.

次に、排出ガス処理装置50の構成を図2から図3の図面を参照して詳述する。排出ガス処理装置50は、密閉角筒状の希釈容器51を備えている。希釈容器51は、その軸心(この場合は希釈容器51の長手方向であって、端板51a、51bの重心を通る軸)を略水平方向に沿わせた姿勢で車両に設置されており、軸心方向の全長に亘って、軸心方向に直交する断面形状が同一の矩形状をなしている。   Next, the configuration of the exhaust gas treatment device 50 will be described in detail with reference to the drawings of FIGS. The exhaust gas processing device 50 includes a closed rectangular tube-shaped dilution container 51. The dilution container 51 is installed in the vehicle in a posture in which its axial center (in this case, the longitudinal direction of the dilution container 51 and the axis passing through the center of gravity of the end plates 51a and 51b) is substantially horizontal. The cross-sectional shape orthogonal to the axial direction has the same rectangular shape over the entire length in the axial direction.

希釈容器51の軸心方向一端側の端板51aには、軸心を希釈容器51の軸心よりも若干下方において水平姿勢に配置されたアノードオフガス導入管52が貫通固定されている。希釈容器51内に挿入されたアノードオフガス導入管52の先端はアノードオフガス放出孔52aにされている。このアノードオフガス導入管52の基端にアノードオフガス排出路22が接続されており、排出弁21が開いたときにアノードオフガスがアノードオフガス放出孔52aから希釈容器51内に導入される。   An anode off-gas introduction pipe 52 arranged in a horizontal posture with the shaft center slightly below the shaft center of the dilution container 51 is fixed to the end plate 51 a on one end side in the axial direction of the dilution container 51. The tip of the anode offgas introduction pipe 52 inserted into the dilution container 51 is an anode offgas discharge hole 52a. The anode off gas discharge path 22 is connected to the base end of the anode off gas introduction pipe 52, and when the discharge valve 21 is opened, the anode off gas is introduced into the dilution container 51 from the anode off gas discharge hole 52a.

また、希釈容器51の内部には、アノードオフガス導入管52の先端よりも前方であって希釈容器51の軸心方向略中央に、仕切部53が略鉛直姿勢に立設されている。仕切部53はその上部を間欠的に切り欠いた形状をなし、その切り欠き部68を除いて希釈容器51の内面に密接して例えば溶接により固定されている。希釈容器51内は仕切部53によって、アノードオフガス導入管52および後述する希釈ガス放出孔58に連通する上流室54と、後述する混合ガス排出孔61に連通する下流室55に区画され、切り欠き部68よりも上側は上流室54と下流室55とを連通する連通ガス路56となる。
仕切部53の切り欠き部68は希釈容器51の軸心よりも十分上方に位置しており、アノードオフガス導入管52の軸心延長上にも仕切部53が存在する。したがって、図2に示すように、アノードオフガス放出孔52aから放出されるアノードオフガスの多くは仕切部53に向かって放出されることとなる。
Further, inside the dilution container 51, a partition 53 is erected in a substantially vertical posture in front of the tip of the anode off-gas introduction pipe 52 and substantially in the center in the axial direction of the dilution container 51. The partition 53 has a shape in which an upper portion thereof is intermittently cut out, and is in close contact with the inner surface of the dilution container 51 except for the cutout 68 and is fixed by, for example, welding. The inside of the dilution container 51 is partitioned by a partition 53 into an upstream chamber 54 that communicates with the anode off-gas introduction pipe 52 and a dilution gas discharge hole 58 described later, and a downstream chamber 55 that communicates with a mixed gas discharge hole 61 described later. An upper side of the portion 68 is a communication gas path 56 that allows the upstream chamber 54 and the downstream chamber 55 to communicate with each other.
The notch 68 of the partition 53 is located sufficiently above the axis of the dilution container 51, and the partition 53 is also present on the axial extension of the anode offgas introduction pipe 52. Therefore, as shown in FIG. 2, most of the anode offgas released from the anode offgas discharge hole 52 a is released toward the partition portion 53.

さらに、希釈容器51には、軸心方向一端側の端板51aから他端側の端板51bに貫通する希釈ガス管(希釈ガス路)57が、希釈容器51の内面の最下部(内底部)に沿って固定されている。この希釈ガス管57は仕切部53をも貫通している。希釈ガス管57は、その上流側端部57aに空気排出路9が接続され、下流側端部57bに混合ガス排出路30が接続されており、燃料電池1のカソードから空気排出路9に排出された排出空気は、希釈ガス管57を通り、混合ガス排出路30を通って排出部に排出される。   Further, the dilution container 51 has a dilution gas pipe (dilution gas passage) 57 penetrating from the end plate 51a on one end side in the axial direction to the end plate 51b on the other end side. ) Is fixed along. The dilution gas pipe 57 also penetrates the partition part 53. The dilution gas pipe 57 is connected to the upstream end 57 a of the air discharge passage 9 and connected to the downstream end 57 b of the mixed gas discharge passage 30, and is discharged from the cathode of the fuel cell 1 to the air discharge passage 9. The exhausted air passes through the dilution gas pipe 57 and is discharged to the discharge portion through the mixed gas discharge path 30.

希釈ガス管57において上流室54内に収容されている部分には、端板51aの近傍に、希釈ガス放出孔58が設けられている。希釈ガス放出孔58は希釈ガス管57の頂部に開口しており、アノードオフガス導入管52のアノードオフガス放出孔52aよりも端板51aに接近した位置に設けられている。この希釈ガス放出孔58は、希釈ガス管57を流通する排出空気の一部を上流室54に放出する。なお、この実施例では、希釈ガス放出孔58を希釈ガス管57に直接設けているので、希釈ガス放出孔58自身が希釈ガス放出孔58と希釈ガス管57との連通部を兼ねている。   In the portion of the dilution gas pipe 57 accommodated in the upstream chamber 54, a dilution gas discharge hole 58 is provided in the vicinity of the end plate 51a. The dilution gas discharge hole 58 opens at the top of the dilution gas pipe 57 and is provided at a position closer to the end plate 51 a than the anode off gas discharge hole 52 a of the anode off gas introduction pipe 52. The dilution gas discharge hole 58 discharges a part of the exhaust air flowing through the dilution gas pipe 57 to the upstream chamber 54. In this embodiment, since the dilution gas discharge hole 58 is directly provided in the dilution gas pipe 57, the dilution gas discharge hole 58 itself also serves as a communication portion between the dilution gas discharge hole 58 and the dilution gas pipe 57.

また、希釈ガス管57において上流室54内に収容されている部分には、希釈ガス放出孔58よりも下流側に、希釈ガス管57の上部を凹ませて開口面積を縮小させた絞り部59が設けられている。この絞り部59の絞り具合(開口面積)によって、希釈ガス放出孔58から上流室54内に導入される排出空気流量を調整することができる。
なお、この実施例においては、希釈ガス管57は絞り部59を除き同一管径に形成されている。
Further, in the portion of the dilution gas pipe 57 accommodated in the upstream chamber 54, a throttle portion 59 in which the opening area is reduced by denting the upper part of the dilution gas pipe 57 downstream of the dilution gas discharge hole 58. Is provided. The flow rate of exhaust air introduced from the dilution gas discharge hole 58 into the upstream chamber 54 can be adjusted according to the degree of restriction (opening area) of the restriction portion 59.
In this embodiment, the dilution gas pipe 57 is formed to have the same pipe diameter except for the throttle portion 59.

さらに、希釈ガス管57において絞り部59よりも下流側には、上流室54と下流室55のそれぞれに収容されている部分に、排液孔60が設けられ、アノードオフガス排出路22内これら排液孔60を介して希釈ガス管57内に吸い込まれる。
なお、この実施例では、排液孔60を希釈ガス管57に直接設けているので、排液孔60自身が排液孔60と希釈ガス管57との連通部を兼ねている。
Further, on the downstream side of the throttle portion 59 in the dilution gas pipe 57, drainage holes 60 are provided in portions accommodated in the upstream chamber 54 and the downstream chamber 55, respectively. The gas is sucked into the dilution gas pipe 57 through the liquid hole 60.
In this embodiment, since the drainage hole 60 is directly provided in the dilution gas pipe 57, the drainage hole 60 itself also serves as a communication part between the drainage hole 60 and the dilution gas pipe 57.

また、希釈ガス管57において下流室55内に収容されている部分には、排液孔60よりも下流側であって端板51bの近傍に、混合ガス排出孔61が設けられている。混合ガス排出孔61は希釈ガス管57の頂部に開口しており、この混合ガス排出孔61を介して下流室55内のガスが希釈ガス管57内に排出される。
なお、この実施例では、混合ガス排出孔61を希釈ガス管57に直接設けているので、混合ガス排出孔61自身が混合ガス排出孔61と希釈ガス管57との連通部を兼ねている。
Further, a portion of the dilution gas pipe 57 accommodated in the downstream chamber 55 is provided with a mixed gas discharge hole 61 on the downstream side of the drainage hole 60 and in the vicinity of the end plate 51b. The mixed gas discharge hole 61 opens at the top of the dilution gas pipe 57, and the gas in the downstream chamber 55 is discharged into the dilution gas pipe 57 through the mixed gas discharge hole 61.
In this embodiment, since the mixed gas discharge hole 61 is provided directly in the dilution gas pipe 57, the mixed gas discharge hole 61 itself also serves as a communication portion between the mixed gas discharge hole 61 and the dilution gas pipe 57.

希釈容器51は、上側容器部材62と下側容器部材63とで構成される。これについて図3を用いて説明する。図3(a)は上側容器部材62の斜視図であり、図3(b)は下側容器部材63の斜視図である。同図に示すように、両部材62、63は、有底の端面が開口された容器状に形成された本体と、該本体の先端から外方に屈曲するフランジ部66、67とをそれぞれ有している。そして、両部材62、63は、互いのフランジ部66、67が対向するように、互いに向かい合わされた状態で配設され、それぞれのフランジ部66、67に溶接処理が施されまたはねじ止めされて一体化している。なお、それぞれのフランジ部66、67の間にはシール部材を介装してもよい。 The dilution container 51 includes an upper container member 62 and a lower container member 63. This will be described with reference to FIG. FIG. 3A is a perspective view of the upper container member 62, and FIG. 3B is a perspective view of the lower container member 63. As shown in the figure, each of the members 62 and 63 has a main body formed in a container shape with an open bottomed end surface, and flange portions 66 and 67 bent outward from the front end of the main body. is doing. The two members 62 and 63 are arranged facing each other so that the flange portions 66 and 67 face each other, and the flange portions 66 and 67 are welded or screwed to each other. It is integrated. A seal member may be interposed between the flange portions 66 and 67.

そして、上側容器部材62には上側仕切板片64が、下側容器部材63には下側仕切板片65が、希釈容器51の軸心方向中央部で互いの開口部から突出するようにそれぞれ溶接処理により固着されている。また、上側仕切板片64には、その上面に切り欠き部68が形成されている。さらに、それぞれの仕切板片64、65は、互いの先端部(開口部からの突出部分)が重なり合うようにして保持され、これらの仕切板片64、65により仕切部63が構成されている。   An upper partition plate piece 64 is formed on the upper container member 62, and a lower partition plate piece 65 is formed on the lower container member 63 so as to protrude from each opening at the central portion in the axial direction of the dilution container 51. It is fixed by welding process. The upper partition plate piece 64 has a notch 68 formed on the upper surface thereof. Further, the respective partition plate pieces 64 and 65 are held so that the tip portions (projections from the opening portions) of the partition plates overlap with each other, and the partition portion 63 is configured by these partition plate pieces 64 and 65.

このように、希釈容器51を上側容器部材62と下側容器部材63とで構成し、仕切部53を上側仕切片64と下側仕切片65とで構成することで、それぞれの部材62、63に仕切片64、65を精度良く位置決めすることができる。そして、それぞれの部材62、63に仕切片64、65を位置決めした状態で、部材62、63の開口部より、部材62、63と仕切片64、65とのそれぞれの接触部位69、70に仕切片64、65の両側から取付処理を行うことができる。従って、強度的に有利な溶接処理で固着する場合であっても、作製の手間と時間を大幅に短縮できる。また、部材62、63と仕切片64、65とを溶接処理で固着することにより、希釈容器51の耐圧強度を向上できる。つまり、希釈容器51の断面形状を耐圧性の高い円形に限定することなく、システムに必要な形状をとることが可能となる。さらに、作製された仕切部53の強度を向上できる。ゆえに、前記仕切部53により区画される前記容器51内のガス流路の長さを一定以上に保持でき、これにより、希釈性能を確保することができる。本実施の形態では、前記上側仕切片4と前記下側仕切片65のそれぞれの先端部が一部重なるようにして仕切部53を構成しているので、上側仕切片64と下側仕切片65との間を混合ガスが通過することを防止することが出来る。   In this way, the dilution container 51 is constituted by the upper container member 62 and the lower container member 63, and the partition portion 53 is constituted by the upper partition piece 64 and the lower partition piece 65, whereby the respective members 62, 63 are formed. The partition pieces 64 and 65 can be accurately positioned. Then, in a state in which the partition pieces 64 and 65 are positioned on the respective members 62 and 63, the partition portions 64 and 65 are partitioned into contact portions 69 and 70 from the openings of the members 62 and 63, respectively. The attachment process can be performed from both sides of the pieces 64 and 65. Therefore, even if it is fixed by a welding process that is advantageous in terms of strength, it is possible to greatly reduce the labor and time for manufacturing. Moreover, the pressure resistance strength of the dilution container 51 can be improved by fixing the members 62 and 63 and the partition pieces 64 and 65 by welding. That is, the shape necessary for the system can be taken without limiting the cross-sectional shape of the dilution container 51 to a circular shape having high pressure resistance. Furthermore, the strength of the produced partition 53 can be improved. Therefore, the length of the gas flow path in the container 51 partitioned by the partitioning portion 53 can be maintained at a certain level or more, thereby ensuring dilution performance. In the present embodiment, since the partition portion 53 is configured such that the respective leading ends of the upper partition piece 4 and the lower partition piece 65 partially overlap, the upper partition piece 64 and the lower partition piece 65 are configured. The mixed gas can be prevented from passing between the two.

また、上側仕切片64に形成された切り欠き部68をガスの流通口としているので、上側仕切片64と上側容器部材62との接触面積が切り欠き部68の形成により低減できる。従って、溶接処理に必要な部位を減少できるので、上側仕切片64に必要な剛性を確保しつつ、上側仕切片64と上側容器部材62との取付作業が容易になる。   Moreover, since the notch 68 formed in the upper partition piece 64 is used as a gas circulation port, the contact area between the upper partition piece 64 and the upper container member 62 can be reduced by forming the notch 68. Accordingly, the number of parts necessary for the welding process can be reduced, so that it is easy to attach the upper partition piece 64 and the upper container member 62 while ensuring the rigidity required for the upper partition piece 64.

さらに、本実施の形態では、下側容器部材63にのみ、希釈ガス管57、アノードオフガス導入管52が配設され、希釈ガス管57には希釈ガス放出孔58や混合ガス排出孔61が、アノードオフガス導入管52にはアノードオフガス導入孔52aが形成されている。このように構成したことで、下側容器部材63に前記配管57、52を配設した状態で、上側容器部材62との組み付け処理を行うことができるので、燃料電池システムへの希釈容器51の装着を容易に行うことができる。さらに、希釈容器51内に配設された配管57、52の修理や点検が必要となったときには、前記上側容器部材62を取り外せば作業を行うことができるので、ハンドリングを容易化することができる。   Further, in the present embodiment, the dilution gas pipe 57 and the anode off-gas introduction pipe 52 are provided only in the lower container member 63, and the dilution gas discharge hole 58 and the mixed gas discharge hole 61 are provided in the dilution gas pipe 57. An anode off gas introduction hole 52 a is formed in the anode off gas introduction pipe 52. With this configuration, it is possible to perform the assembly process with the upper container member 62 in a state where the pipes 57 and 52 are disposed in the lower container member 63, so that the dilution container 51 to the fuel cell system can be assembled. Mounting can be performed easily. Further, when the pipes 57 and 52 disposed in the dilution container 51 need to be repaired or inspected, the work can be performed by removing the upper container member 62, so that handling can be facilitated. .

次に、この排出ガス処理装置50の作用を説明する。
この排出ガス処理装置では、コンプレッサ7から燃料電池1のカソード4に空気を供給している間は常時、燃料電池1のカソード4から排出される排出空気が、空気排出路9および圧力制御弁10を介して排出ガス処理装置50の希釈ガス管57に導入され、該希釈ガス管57を混合ガス排出路30に向かって流通しており、希釈ガス管57を流通する排出空気の一部が希釈ガス放出孔58から上流室54内に放出される。
Next, the operation of the exhaust gas processing device 50 will be described.
In this exhaust gas processing device, exhaust air discharged from the cathode 4 of the fuel cell 1 is always supplied from the compressor 7 to the cathode 4 of the fuel cell 1. Is introduced into the dilution gas pipe 57 of the exhaust gas processing device 50 and flows through the dilution gas pipe 57 toward the mixed gas discharge path 30, and a part of the exhaust air flowing through the dilution gas pipe 57 is diluted. The gas is discharged from the gas discharge hole 58 into the upstream chamber 54.

一方、アノードオフガスは、前述したように、ECU40が不純物排出要求ありと判断したときに排出弁21が開いて、アノードオフガス路18から間欠的に排出され、アノードオフガス排出路22を介して排出ガス処理装置50のアノードオフガス導入管52に導入され、アノードオフガス放出孔52aから上流室54内に放出される。   On the other hand, as described above, the anode off-gas is intermittently discharged from the anode off-gas passage 18 when the ECU 40 determines that there is an impurity discharge request, and is discharged intermittently from the anode off-gas passage 18. The gas is introduced into the anode off-gas introduction pipe 52 of the processing apparatus 50 and discharged into the upstream chamber 54 from the anode off-gas discharge hole 52a.

したがって、アノードオフガス放出孔52aから上流室54にアノードオフガスが放出されていないとき(すなわち、排出弁21が閉じているとき)には、希釈容器51内の圧力は殆ど上昇しないが、排出弁21が開いてアノードオフガス放出孔52aから上流室54にアノードオフガスが放出されたときには急激に希釈容器51の内圧が高まる。すなわち、アノードオフガスの排出周期に合わせて、希釈容器51内の圧力変化がある。   Therefore, when the anode off gas is not released from the anode off gas discharge hole 52a to the upstream chamber 54 (that is, when the discharge valve 21 is closed), the pressure in the dilution container 51 hardly increases, but the discharge valve 21 When the anode off gas is released from the anode off gas discharge hole 52a to the upstream chamber 54, the internal pressure of the dilution container 51 increases rapidly. That is, there is a pressure change in the dilution container 51 in accordance with the anode off-gas discharge cycle.

この実施例における希釈容器51の仕切部53は、部材62、63と仕切片64、65とを溶接処理で固着することにより、その強度、引いては、耐圧性を向上できる。従って、希釈容器51は内圧に対しても、希釈容器の呼吸による変形(繰り返し応力)に対しても、極めて機械的強度(耐圧強度)が高く、特別な補強構造なしで十分に耐えることができる。そして、特別な補強構造が必要ないので、排出ガス処理装置50の製造も容易になる。   The partition portion 53 of the dilution container 51 in this embodiment can improve its strength, that is, pressure resistance, by fixing the members 62 and 63 and the partition pieces 64 and 65 by welding. Therefore, the dilution container 51 has extremely high mechanical strength (pressure resistance) against internal pressure and deformation (repetitive stress) caused by respiration of the dilution container, and can sufficiently withstand without any special reinforcing structure. . And since the special reinforcement structure is unnecessary, manufacture of the exhaust gas processing apparatus 50 becomes easy.

アノードオフガス放出孔52aから放出されたアノードオフガスは、仕切部53に衝突して流れの向きを変え、且つ、仕切部53に衝突することによって流速を低下させ、適度な流速で上流室54内のほぼ全体に広がっていく。これにより、上流室54内においてアノードオフガスは排出空気と一部混合されながら、連通ガス路56を通って下流室55へ流入し、混合ガス排出孔61へ向かって流れていく。この間にも上流室54から流入する混合ガスと下流室55内のガスとの混合がさらに行われる。そして、下流室55のガスは混合ガス排出孔61から希釈ガス管57に排出され、希釈ガス管57を流通する排出空気と混合され、さらに希釈されて排出される。   The anode off-gas released from the anode off-gas discharge hole 52a collides with the partition 53 to change the direction of the flow, and collides with the partition 53 to reduce the flow velocity. It spreads almost throughout. As a result, the anode off-gas flows into the downstream chamber 55 through the communication gas passage 56 and flows toward the mixed gas discharge hole 61 while being partially mixed with the exhaust air in the upstream chamber 54. During this time, the mixed gas flowing in from the upstream chamber 54 and the gas in the downstream chamber 55 are further mixed. Then, the gas in the downstream chamber 55 is discharged from the mixed gas discharge hole 61 to the dilution gas pipe 57, mixed with the exhaust air flowing through the dilution gas pipe 57, further diluted and discharged.

この実施例では、仕切部53を設けたことにより希釈容器51内でのガスの移動距離を長くすることができる。さらに、希釈ガス放出孔58を希釈容器51における軸心方向の一端部近傍に配置し、混合ガス排出孔61を希釈容器51における軸心方向の他端部近傍に配置したことによっても、希釈容器51内でのガスの移動距離を長くすることができる。その結果、希釈容器51内でのガスの滞留時間を稼ぐことができ、希釈に必要な時間を確保することができるので、アノードオフガスを確実に希釈することができる。   In this embodiment, by providing the partition portion 53, the moving distance of the gas in the dilution container 51 can be increased. Furthermore, the dilution gas discharge hole 58 is disposed in the vicinity of one end portion of the dilution container 51 in the axial direction, and the mixed gas discharge hole 61 is disposed in the vicinity of the other end portion of the dilution container 51 in the axial direction. The moving distance of the gas in 51 can be lengthened. As a result, the residence time of the gas in the dilution container 51 can be earned, and the time necessary for dilution can be secured, so that the anode off-gas can be reliably diluted.

また、前述したように、希釈ガス管57において希釈ガス放出孔58の下流に設けた絞り部59の絞り具合(開口面積)で、希釈ガス放出孔58から上流室54内に導入される排出空気流量を調整することができるので、この絞り部59の絞り具合(開口面積)を所定に設定することにより、希釈ガス放出孔58から上流室54内に放出される希釈ガス流量を、アノードオフガスの希釈に最適な流量に設定することができ、アノードオフガスを十分に希釈して排出することができる。   Further, as described above, the exhaust air introduced into the upstream chamber 54 from the dilution gas discharge hole 58 with the degree of restriction (opening area) of the throttle portion 59 provided downstream of the dilution gas discharge hole 58 in the dilution gas pipe 57. Since the flow rate can be adjusted, the flow rate of the dilution gas discharged from the dilution gas discharge hole 58 into the upstream chamber 54 is set to a predetermined value by setting the throttle condition (opening area) of the throttle portion 59 to a predetermined value. The flow rate can be set to the optimum for dilution, and the anode off gas can be sufficiently diluted and discharged.

また、前述したように希釈容器51に導入されるアノードオフガス中には、液体あるいは気体(蒸気)の状態で水分が含まれている。
さらに、この実施例では、アノードオフガス導入管52からアノードオフガスを仕切板53に向かって放出しているので、アノードオフガスに含まれる液体は、仕切板53に衝突して付着し、鉛直姿勢の仕切板53を伝わって落下していく。また、アノードオフガス中の蒸気も仕切板53に衝突することで凝縮を促進され、この凝縮液も鉛直姿勢の仕切板53を伝わって落下していく。つまり、仕切板53はアノードオフガス中の水分を補足し、希釈容器51の下方に集合させ易くする。
Further, as described above, the anode off-gas introduced into the dilution container 51 contains water in a liquid or gas (vapor) state.
Further, in this embodiment, since the anode off gas is discharged from the anode off gas introduction pipe 52 toward the partition plate 53, the liquid contained in the anode off gas collides with and adheres to the partition plate 53, and the partition in the vertical posture is formed. It falls along the board 53. Further, the vapor in the anode off-gas collides with the partition plate 53 to promote condensation, and this condensate falls along the partition plate 53 in a vertical posture. That is, the partition plate 53 supplements moisture in the anode off gas and makes it easier to gather below the dilution container 51.

このようにして希釈容器51の内底部に集められた液体は、排液孔60から希釈ガス管57内に吸引され、混合ガスとともに混合ガス排出路30に排出される。
この実施例では、排液孔60が希釈ガス管57の下半部であって希釈容器の内底部に接近した位置に設けられているので、希釈容器51の底部に溜まった液体を排出し易くでき、排出されずに希釈容器51内に残留する液体を減らすことができるため、排液性能が向上する。
また、この実施例では、排液孔60の直ぐ上流に絞り部59が設けられているので、液体を吸引する吸引力を大きくすることができ、希釈容器51に溜まった液体を効果的に吸い込むことができる。そのため、液体を速やかに排出することができる。吸引力が大きくすることができるのは、絞り部59より上流側よりも下流側の方が圧力が低いためである。
The liquid collected in the inner bottom portion of the dilution container 51 in this manner is sucked into the dilution gas pipe 57 from the drainage hole 60 and discharged to the mixed gas discharge path 30 together with the mixed gas.
In this embodiment, since the drainage hole 60 is provided in the lower half of the dilution gas pipe 57 and close to the inner bottom of the dilution container, the liquid accumulated at the bottom of the dilution container 51 can be easily discharged. Since the liquid remaining in the dilution container 51 without being discharged can be reduced, the drainage performance is improved.
Further, in this embodiment, since the throttle portion 59 is provided immediately upstream of the drainage hole 60, the suction force for sucking the liquid can be increased, and the liquid accumulated in the dilution container 51 is effectively sucked. be able to. Therefore, the liquid can be discharged quickly. The reason why the suction force can be increased is that the pressure is lower on the downstream side than on the upstream side of the throttle portion 59.

また、この実施例においては、希釈ガス放出孔58、混合ガス排出孔61、排液孔60がいずれも希釈ガス管57に直接設けられているので、排出ガス処理装置の構造が簡単になる。   Further, in this embodiment, since the dilution gas discharge hole 58, the mixed gas discharge hole 61, and the drainage hole 60 are all provided directly in the dilution gas pipe 57, the structure of the exhaust gas processing apparatus is simplified.

〔他の実施例〕
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。
例えば、前述した実施例においては、仕切部は1箇所のみであったが、これを複数箇所に形成してもよい。例えば、図4、図5に示す第1変形例のように、仕切部53と端板51a、51bとの間に、下側容器部材65に切り欠き部68を形成した仕切部53、53を配置して、希釈容器51内で3段に折り返すガス流路を形成してもよい。
[Other Examples]
The present invention is not limited to the embodiment described above.
For example, in the above-described embodiment, there is only one partition, but this may be formed at a plurality of locations. For example, as in the first modification shown in FIGS. 4 and 5, partition portions 53 and 53 in which a notch portion 68 is formed in the lower container member 65 between the partition portion 53 and the end plates 51 a and 51 b. It is also possible to form a gas flow path that is arranged and folded back in three stages in the dilution container 51.

図6は、排出ガス処理装置の第2変形例を示す分解斜視図である。第2変形例では、上述した第1変形例と同様に、アノードオフガス放出孔52aおよび希釈ガス放出孔58と混合ガス排出孔61との間に、3個の仕切部53を備えている。またアノードオフガス放出孔52a、希釈ガス放出孔58および混合ガス排出孔61は、いずれも下側容器部材63に設けられている。そして第2変形例では、アノードオフガス放出孔52aおよび希釈ガス放出孔58に最も近い第1仕切部53a、並びに混合ガス排出孔61に最も近い第3仕切部53cにつき、上側仕切板片64の上方に切り欠き部68が形成されている。また、第1仕切部53aと第3仕切部53cとの間に配置された第2仕切部53bでは、下側仕切板片65の下方に切り欠き部68が形成されている。   FIG. 6 is an exploded perspective view showing a second modification of the exhaust gas treatment device. In the second modification, as in the first modification described above, three partition portions 53 are provided between the anode off-gas discharge hole 52 a and the dilution gas discharge hole 58 and the mixed gas discharge hole 61. Further, the anode off gas discharge hole 52 a, the dilution gas discharge hole 58, and the mixed gas discharge hole 61 are all provided in the lower container member 63. In the second modification, the first partition 53a closest to the anode off-gas discharge hole 52a and the dilution gas discharge hole 58 and the third partition 53c closest to the mixed gas discharge hole 61 are located above the upper partition plate piece 64. A notch 68 is formed in the upper portion. Further, in the second partition portion 53b disposed between the first partition portion 53a and the third partition portion 53c, a notch portion 68 is formed below the lower partition plate piece 65.

上述した第2変形例では、希釈容器51の下方に導入されたアノードオフガスと希釈ガスとの混合ガスが、第1仕切部53aの上方の切り欠き部68に流入する。また第1仕切部53aの上方の切り欠き部68から流出した混合ガスは、第2仕切部53bの下方の切り欠き部68を通って、第3仕切部53cの上方の切り欠き部68に流入する。さらに、第3仕切部53cの上方の切り欠き部68から流出した混合ガスは、希釈容器51の下方の排出孔61から排出される。このように第2変形例では、第1変形例に較べて混合ガスの流動距離を増加させることが可能になる。これにより、希釈容器51内におけるアノードオフガスと希釈ガスとの混合時間が長くなり、アノードオフガスを確実に希釈することができる。   In the second modification described above, the mixed gas of the anode off gas and the dilution gas introduced below the dilution container 51 flows into the cutout portion 68 above the first partition portion 53a. The mixed gas flowing out of the notch 68 above the first partition 53a flows into the notch 68 above the third partition 53c through the notch 68 below the second partition 53b. To do. Further, the mixed gas that has flowed out from the cutout portion 68 above the third partition portion 53 c is discharged from the discharge hole 61 below the dilution container 51. As described above, in the second modified example, it is possible to increase the flow distance of the mixed gas as compared with the first modified example. As a result, the mixing time of the anode off gas and the dilution gas in the dilution container 51 becomes longer, and the anode off gas can be reliably diluted.

図7は、排出ガス処理装置の第3変形例を示す分解斜視図である。なお図7では、車両上下方向をZ方向とし、希釈容器51が分割される水平方向をX方向とし、X方向に直交する水平方向をY方向としている。この第3変形例では、希釈容器51が水平方向(X方向)に分割された第1容器部材62および第2容器部材63を備えている。各容器部材62,63の開口縁部にはそれぞれフランジ部(不図示)が設けられ、両容器部材62,63はフランジ部に溶接処理が施されまたはねじ止めされて一体化されている。   FIG. 7 is an exploded perspective view showing a third modification of the exhaust gas treatment device. In FIG. 7, the vertical direction of the vehicle is the Z direction, the horizontal direction in which the dilution container 51 is divided is the X direction, and the horizontal direction orthogonal to the X direction is the Y direction. In this third modification, the dilution container 51 includes a first container member 62 and a second container member 63 that are divided in the horizontal direction (X direction). Flange portions (not shown) are respectively provided at the opening edge portions of the container members 62 and 63, and both the container members 62 and 63 are integrated by being welded or screwed to the flange portions.

第1容器部材62の+Y側面の上方(+Z方向)にはアノードオフガス放出孔52aが設けられ、第2容器部材63の+Y側面の上方には希釈ガス放出孔58が設けられている。なお希釈ガス放出孔58は、燃料電池への供給空気(カソード供給ガス)または燃料電池からの排出空気(カソードオフガス)を希釈ガスとして放出するようになっている。また、両容器部材62,63の合わせ目の下方(−Z方向)には、カソードエアダクト57が設けられている。希釈容器51内に配置されたカソードエアダクト57の−Y方向の上面には、混合ガス排出孔61が設けられている。   An anode off gas discharge hole 52 a is provided above the + Y side surface of the first container member 62 (+ Z direction), and a dilution gas discharge hole 58 is provided above the + Y side surface of the second container member 63. The dilution gas discharge hole 58 discharges supply air (cathode supply gas) to the fuel cell or exhaust air (cathode offgas) from the fuel cell as a dilution gas. Further, a cathode air duct 57 is provided below the joint of the container members 62 and 63 (in the −Z direction). A mixed gas discharge hole 61 is provided on the upper surface in the −Y direction of the cathode air duct 57 disposed in the dilution container 51.

第3変形例では、アノードオフガス放出孔52aおよび希釈ガス放出孔58と混合ガス排出孔61との間に、2個の仕切部53(53a,53b)が配置されている。各仕切部53は、第1容器部材62に設けられた第1仕切板片64と、第2容器部材63に設けられた第2仕切板片65とを合わせて構成される。アノードオフガス放出孔52aおよび希釈ガス放出孔58に最も近い第1仕切部53aでは、−Y方向の端辺に沿って開口部68が設けられている。また混合ガス排出孔61に最も近い第2仕切部53bでは、+Y方向の端辺に沿って開口部68が設けられている。各開口部68は、第1仕切板片64に設けられた切り欠きと、第2仕切板片65に設けられた切り欠きとを合わせて構成される。   In the third modification, two partition portions 53 (53a, 53b) are arranged between the anode off-gas discharge hole 52a, the dilution gas discharge hole 58, and the mixed gas discharge hole 61. Each partition 53 is configured by combining a first partition plate piece 64 provided on the first container member 62 and a second partition plate piece 65 provided on the second container member 63. In the first partition 53a closest to the anode off-gas discharge hole 52a and the dilution gas discharge hole 58, an opening 68 is provided along the end side in the −Y direction. In the second partition 53b closest to the mixed gas discharge hole 61, an opening 68 is provided along the + Y direction end. Each opening 68 is configured by combining a notch provided in the first partition plate piece 64 and a notch provided in the second partition plate piece 65.

上述した第3変形例では、希釈容器51の+Y側に導入されたアノードオフガスと希釈ガスとの混合ガスが、第1仕切部53aの−Y側の開口部68に流入する。その第1仕切部53aの−Y側の開口部68から流出した混合ガスは、第2仕切部53bの+Y側の開口部68に流入する。さらに、第2仕切部53bの+Y側の開口部68から流出した混合ガスは、カソードエアダクトの−Y側の排出孔61から排出される。このように第3変形例でも、混合ガスの流動距離を増加させることが可能になり、アノードオフガスを確実に希釈することができる。しかも第3変形例では、カソードエアダクト57を挟み込むように第1容器部材および第2容器部材を接合するので、カソードエアダクト57を簡単に取付けることができる。   In the third modification described above, the mixed gas of the anode off gas and the dilution gas introduced to the + Y side of the dilution container 51 flows into the −Y side opening 68 of the first partition 53a. The mixed gas flowing out from the −Y side opening 68 of the first partition 53a flows into the + Y side opening 68 of the second partition 53b. Further, the mixed gas flowing out from the + Y side opening 68 of the second partition 53b is discharged from the −Y side discharge hole 61 of the cathode air duct. As described above, also in the third modification, the flow distance of the mixed gas can be increased, and the anode off-gas can be reliably diluted. Moreover, in the third modification, the first container member and the second container member are joined so as to sandwich the cathode air duct 57, so that the cathode air duct 57 can be easily attached.

なお前述した実施例では、希釈容器の断面を長方形にしているが、楕円形や円形にすることも可能である。ここで、希釈容器の軸心方向に対し直交する断面形状が、その閉断面の全周に亘って外側に凸曲状をなす曲線(楕円)で構成すると、耐圧性をさらに向上できる点で好ましいが、この形状に限定されない。このように、希釈容器の形状が限定されないので、レイアウト性を向上することができる。
前述した実施例では、希釈ガスとして燃料電池のカソードから排出される排出空気(カソードオフガス)を用いたが、希釈ガスはこれに限られるものではなく、供給空気(カソード供給ガス)を用いてもよい。
また、前記アノードオフガス供給口、前記希釈ガス供給口、前記混合ガス排出口は、前記容器内に形成してもよいし、前記容器表面に形成してもよい。
In the above-described embodiment, the cross section of the dilution container is rectangular, but it may be oval or circular. Here, it is preferable that the cross-sectional shape orthogonal to the axial direction of the dilution container is a curved line (ellipse) that protrudes outward along the entire circumference of the closed cross section, because the pressure resistance can be further improved. However, it is not limited to this shape. Thus, since the shape of a dilution container is not limited, layout property can be improved.
In the above-described embodiments, exhaust air (cathode off-gas) discharged from the cathode of the fuel cell is used as the dilution gas. However, the dilution gas is not limited to this, and supply air (cathode supply gas) may be used. Good.
The anode off gas supply port, the dilution gas supply port, and the mixed gas discharge port may be formed in the container or on the surface of the container.

この発明に係る排出ガス処理装置を備えた燃料電池システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the fuel cell system provided with the exhaust gas processing apparatus which concerns on this invention. 実施例における排出ガス処理装置の斜視図である。It is a perspective view of the exhaust gas processing apparatus in an Example. 前記排出ガス処理装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the said exhaust gas processing apparatus. 図3の前記排出ガス処理装置の第1変形例を示す要部斜視図である。It is a principal part perspective view which shows the 1st modification of the said exhaust gas processing apparatus of FIG. 図4に示す第1変形例における前記排出ガス処理装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the said exhaust gas processing apparatus in the 1st modification shown in FIG. 前記排出ガス処理装置の第2変形例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the 2nd modification of the said exhaust gas processing apparatus. 前記排出ガス処理装置の第3変形例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the 3rd modification of the said exhaust gas processing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1…燃料電池 3…アノード 50…排出ガス処理装置 51…希釈容器 51a…端板(側面) 52…アノードオフガス導入管(配管) 53…仕切部 57…希釈ガス管(配管) 58…希釈ガス放出孔(希釈ガス供給口) 61…混合ガス排出孔 (混合ガス排出口) 62…上側容器部材(第1容器部材) 63…下側容器部材(第2容器部材) 64…上側仕切片(第1仕切板片) 65…下側仕切片(第2仕切板片) 68…切り欠き部(ガス流通口) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell 3 ... Anode 50 ... Exhaust gas processing apparatus 51 ... Dilution container 51a ... End plate (side surface) 52 ... Anode off-gas introduction pipe (pipe) 53 ... Partition part 57 ... Dilution gas pipe (pipe) 58 ... Dilution gas discharge | release Hole (dilution gas supply port) 61 ... Mixed gas discharge hole (mixed gas discharge port) 62 ... Upper container member (first container member) 63 ... Lower container member (second container member) 64 ... Upper partition piece (first Partition plate piece) 65 ... Lower partition piece (second partition plate piece) 68 ... Notch (gas flow port)

Claims (4)

アノードオフガスと希釈ガスとを供給され、前記アノードオフガスを前記希釈ガスと混合希釈する容器を備え、
該容器にそれぞれ形成されたアノードオフガス供給口および希釈ガス供給口と混合ガス排出口との間に、容器内空間を部分的に仕切る仕切部を少なくとも1つ有し、
該容器は、第1容器部材と第2容器部材とで構成され、
該仕切部は、第1容器部材の第1仕切板片と第2容器部材の第2仕切板片とで構成されることを特徴とする燃料電池の排出ガス処理装置。
An anode off gas and a dilution gas are supplied, and a container for mixing and diluting the anode off gas with the dilution gas is provided.
Between the anode off-gas supply port and the dilution gas supply port formed in the container, and the mixed gas discharge port, at least one partition part for partially partitioning the inner space of the container,
The container is composed of a first container member and a second container member,
The partition part is composed of a first partition plate piece of a first container member and a second partition plate piece of a second container member, and an exhaust gas processing apparatus for a fuel cell, characterized in that:
前記第1仕切片と前記第1容器部材との間、または、前記第2仕切片と前記第2容器部材との間、の少なくともいずれか一方に、ガス流通口を形成することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池の排出ガス処理装置。   A gas circulation port is formed between at least one of the first partition piece and the first container member or between the second partition piece and the second container member. The exhaust gas treatment device for a fuel cell according to claim 1. 前記第1容器部材または前記第2容器部材のいずれか一方にのみ、
前記アノードオフガス供給口、前記希釈ガス供給口、前記混合ガス排出口のそれぞれが形成されるとともに、それぞれに接続される配管が配設されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃料電池の排出ガス処理装置。
Only on either the first container member or the second container member,
3. The anode off gas supply port, the dilution gas supply port, and the mixed gas discharge port are formed, and piping connected to each of them is provided. The fuel cell exhaust gas treatment apparatus described.
前記アノードオフガス供給口と前記希釈ガス供給口は、前記仕切部に対向する同一側面に形成されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の燃料電池の排出ガス処理装置。   The exhaust gas treatment for a fuel cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the anode off gas supply port and the dilution gas supply port are formed on the same side surface facing the partition portion. apparatus.
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