JP2007324014A - Exhaust gas treating device of fuel cell and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池の排出ガス処理装置及びその製造方法に係り、特に、アノード電極側から排出される水素ガスを、カソード電極側から排出される空気にて希釈して、大気中に排出し得る機能を備えた燃料電池の排出ガス処理装置と、かかる装置の有利な製造方法とに関するものである。 The present invention relates to an exhaust gas treatment apparatus for a fuel cell and a method for manufacturing the same, and in particular, hydrogen gas discharged from the anode electrode side is diluted with air discharged from the cathode electrode side and discharged into the atmosphere. The present invention relates to an exhaust gas treatment device for a fuel cell having a function to obtain, and an advantageous manufacturing method for such a device.
近年、環境に優しく、しかも発電効率の高い燃料電池が注目され、様々な用途への利用が試みられている。例えば、燃料電池を駆動源として利用する燃料電池車が、次世代の自動車として期待され、実用化へ向けた動きが本格化してきている。 In recent years, fuel cells that are environmentally friendly and have high power generation efficiency have attracted attention and attempts have been made to use them for various purposes. For example, a fuel cell vehicle that uses a fuel cell as a drive source is expected as a next-generation vehicle, and a movement toward practical use is in full swing.
そして、このような燃料電池を用いた燃料電池システムでは、更に安定的且つ効率的な発電の実現のために様々な工夫が為されており、例えば、燃料電池車等に搭載される、純水素(以下、水素という)を燃料とした燃料電池システムの多くのものにおいては、アノード電極側から排出された未使用の水素を含むガスを、再度、アノード電極側に供給する循環装置が設けられて、燃料水素の利用効率の向上が図られている。しかしながら、このアノード電極側からの排出ガスの循環装置による循環を長時間に亘って続けていると、窒素や発電時に生ずる生成水等の不純物が排出ガス中に増加してしまい、その結果、発電効率の低下が不可避的に惹起されることとなる。 In a fuel cell system using such a fuel cell, various devices have been devised to realize more stable and efficient power generation. For example, pure hydrogen mounted on a fuel cell vehicle or the like Many fuel cell systems using fuel (hereinafter referred to as hydrogen) are provided with a circulation device for supplying again the gas containing unused hydrogen discharged from the anode electrode side to the anode electrode side. In addition, the utilization efficiency of fuel hydrogen is improved. However, if circulation of the exhaust gas from the anode electrode side by the circulation device is continued for a long time, impurities such as nitrogen and generated water generated during power generation increase in the exhaust gas. A decrease in efficiency is inevitably caused.
そこで、そのような燃料電池システムでは、パージ操作が間欠的に実施されて、不純物が増加したアノード電極側からの排出ガスが大気中に定期的に排出されるようになっているのであるが、このアノード電極側から排出される排出ガス中には、高濃度の水素ガスが含まれているため、そのような排出ガスの大気中への排出に際しては、それに含まれる水素ガスを安全上問題のない程度にまで希釈する必要があった。 Therefore, in such a fuel cell system, the purge operation is intermittently performed, and the exhaust gas from the anode electrode side where impurities are increased is periodically discharged into the atmosphere. Since the exhaust gas discharged from the anode electrode side contains high-concentration hydrogen gas, when such exhaust gas is discharged into the atmosphere, the hydrogen gas contained in the exhaust gas is a safety problem. It was necessary to dilute to such an extent.
かかる状況下、パージ操作によりアノード電極側から排出される水素ガスを、カソード電極側から排出される空気にて希釈して、大気中に排出するようにした燃料電池の排出ガス処理装置(排出燃料希釈器)が、提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。
Under such circumstances, the hydrogen gas discharged from the anode electrode side by the purge operation is diluted with the air discharged from the cathode electrode side, and discharged into the atmosphere (exhaust fuel). A diluter) has been proposed (see, for example,
この処理装置は、アノード電極側から排出される水素ガスの排出管がガス導入口に接続され、かかるガス導入口を通じて、水素ガスが内部に導入される装置本体(下記特許文献1では、滞留室と称される)を有して、構成されている。また、この装置本体内には、カソード電極側から排出される空気の排出管(下記特許文献1では、カソード配管と称される)が、空気導入口を通じて突入せしめられ、更に装置本体内を横切るように貫通して、配設されている。即ち、かかる処理装置では、アノード電極側から排出される水素ガスを導入して、収容する収容空間と、カソード電極側から排出される空気を流通せしめると共に、空気排出管の先端開口部からなる排出口を通じて大気中に排出する空気流路とが、装置本体内に、空気排出管の管壁を隔てて、その外側と内側とにそれぞれ画成されている。また、空気流路を構成する空気排出管における装置本体内への突入部分には、管壁を貫通する貫通孔からなるガス侵入部が、形成されている。
In this processing apparatus, a hydrogen gas discharge pipe discharged from the anode electrode side is connected to a gas introduction port, and hydrogen gas is introduced into the inside through the gas introduction port (in
かくして、かかる従来の排出ガス処理装置にあっては、収容空間内に収容された水素ガスが、ガス侵入部を通じて空気流路内に侵入し(吸い込まれ)、空気流路内を流通する空気に混入せしめられることで、かかる空気にて希釈されるようになっており、そして、この希釈された水素ガスが、空気と共に、空気流路の排出口から大気中に排出せしめられるように構成されているのである。 Thus, in such a conventional exhaust gas treatment device, the hydrogen gas accommodated in the accommodation space enters (sucks) the air flow path through the gas intrusion portion, and the air flowing in the air flow path By being mixed in, it is diluted with such air, and this diluted hydrogen gas is configured to be discharged into the atmosphere from the outlet of the air flow path together with the air. It is.
ところで、そのような構造を有する排出ガス処理装置を、例えば、燃料電池車の燃料電池システムに組み込む場合、燃料電池車の種類に拘わらず、共通化された同一の排出ガス処理装置を組み込むことが、燃料電池システム、ひいては燃料電池車の生産性の面において有利となる。また、この共通化された排出ガス処理装置としては、装置本体内における収容空間の容積が可及的に大きくされた装置が、好適に使用される。これは、収容空間が大容積とされていると、収容空間内に導入された水素ガスが、収容空間内に存在する多量の残留空気と混合せしめられ、かかる残留空気にて希釈された上で、ガス侵入部から空気流路内に混入せしめられて、空気流路内の空気にて更に希釈されるようになり、それによって、より高い希釈性能が確保され得ることとなるからである。 By the way, when the exhaust gas treatment device having such a structure is incorporated into a fuel cell system of a fuel cell vehicle, for example, the same exhaust gas treatment device can be incorporated regardless of the type of the fuel cell vehicle. This is advantageous in terms of productivity of the fuel cell system, and hence the fuel cell vehicle. As the common exhaust gas processing apparatus, an apparatus in which the volume of the accommodation space in the apparatus main body is made as large as possible is preferably used. This is because when the storage space has a large volume, the hydrogen gas introduced into the storage space is mixed with a large amount of residual air existing in the storage space and diluted with the residual air. This is because the gas is introduced into the air flow path from the gas intrusion portion, and is further diluted with the air in the air flow path, thereby ensuring higher dilution performance.
ところが、実際に、様々な種類の燃料電池車における燃料電池システムのそれぞれに対して、大容積の収容空間を有する、同一の排出ガス処理装置を組み付けた場合、燃料電池システムが、例えば、燃料電池の電気容量が比較的に小さいために、それ程高い水素ガスの希釈性能を必要としないものであると、収容空間が必要以上に大きなものとなって、水素ガスの希釈性能が性能過剰となるだけでなく、排出ガス処理装置全体の重量や設置スペースの増大、更には余分なコスト負担をも招く結果となる。 However, when the same exhaust gas treatment device having a large volume of storage space is assembled to each of the fuel cell systems in various types of fuel cell vehicles, the fuel cell system is, for example, a fuel cell. Because the electrical capacity of the battery is relatively small, if the hydrogen gas dilution performance is not so high, the storage space becomes larger than necessary, and the hydrogen gas dilution performance becomes excessive. In addition, the weight of the exhaust gas treatment apparatus as a whole, an increase in installation space, and an extra cost burden are caused.
しかも、よく知られているように、燃料電池車等に搭載される燃料電池システムでは、発電が停止せしめられた際に、カソード電極側からの排出空気とは別の空気が空気流路内に強制的に送り込まれて、収容空間内に排出されずに残留した水素ガスが排出されるようになっている。そのため、収容空間の容積が必要以上に大きいと、残留水素ガス排出用の空気を送り込むためのエネルギーが無駄に浪費されるようになるといった不具合も、惹起されることとなるのである。 Moreover, as is well known, in a fuel cell system mounted on a fuel cell vehicle or the like, when power generation is stopped, air other than the exhausted air from the cathode electrode side enters the air flow path. The remaining hydrogen gas is discharged without being discharged into the accommodation space by being forcibly sent. For this reason, when the volume of the storage space is larger than necessary, there is a problem that energy for sending the residual hydrogen gas discharge air is wasted.
尤も、収容空間の容積が種々異なる排出ガス処理装置を多数種類準備し、これらを、燃料電池システムにおける燃料電池の種類に応じて使い分けすれば、前述の如き同一の排出ガス処理装置の使用によって惹起される問題や不具合の解消が図られ得る。しかしながら、そうすると、燃料電池システム、ひいてはそれが設けられる、例えば燃料電池車等の装置乃至は設備の製作性が著しく低下し、また、製作コストも高騰してしまうこととなるのである。 However, if a large number of exhaust gas treatment devices having different storage space volumes are prepared and used in accordance with the type of fuel cell in the fuel cell system, this is caused by the use of the same exhaust gas treatment device as described above. Problems and problems can be solved. However, in that case, the manufacturability of the fuel cell system, and thus the apparatus or equipment, such as a fuel cell vehicle, on which the fuel cell system is provided is significantly lowered, and the production cost is also increased.
ここにおいて、本発明は、上述せる如き事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、アノード電極側からの排出水素ガスを収容する収容空間が適正な大きさとされて、装置全体の無用な大型化を招くことなく、要求される排出水素ガスの希釈性能を効率的且つ安定的に確保可能とした新規な構造が、燃料電池システムやそれが設けられる装置等の製作に際しての製作性や製作コストを悪化させることなく効果的に実現されてなる燃料電池の排出ガス処理装置と、そのような装置を有利に製造する方法とを提供することにある。 Here, the present invention has been made in the background as described above, and the problem to be solved is that the accommodating space for accommodating the discharged hydrogen gas from the anode electrode side is appropriately sized. Thus, a new structure that can efficiently and stably ensure the required dilution performance of the exhaust hydrogen gas without causing unnecessary enlargement of the entire apparatus, such as a fuel cell system and an apparatus provided with the same An object of the present invention is to provide an exhaust gas treatment device for a fuel cell that is effectively realized without deteriorating the manufacturability and production cost in production, and a method for advantageously producing such a device.
そして、かかる課題の解決のために、本発明の要旨とするところは、アノード電極側から排出される水素ガスを、ガス導入口から内部に導入して、収容する収容空間と、カソード電極側から排出される空気を、空気導入口から内部に導入して、流通せしめると共に、排出口を通じて大気中に排出する空気流路とを、装置本体の内部に仕切部材を隔てて画成し、更に、該収容空間内に収容された水素ガスを該空気流路内に侵入させるガス侵入部を該装置本体内に設けて、該ガス侵入部を通じて、該収容空間内の水素ガスを該空気流路内を流通する空気に混入せしめることにより、該水素ガスを該空気にて希釈して、該空気と共に前記排出口から大気中に排出させるように構成した燃料電池の排出ガス処理装置において、前記ガス導入口と前記空気導入口とを有する第一の分割体と、前記空気流路と前記収容空間とが前記仕切部材を隔てて内部に画成された第二の分割体と、前記排出口を有すると共に、前記ガス侵入部が内部に設けられた第三の分割体とが、一体的に接合されてなる分割構造をもって、前記装置本体を構成する一方、かかる装置本体の該第二の分割体を、該空気流路の少なくとも一部と該収容空間の少なくとも一部とが該仕切部材を隔てて内部に画成された複数の分割体形成パーツの中から任意に選択された少なくとも一つを用いて形成したことを特徴とする燃料電池の排出ガス処理装置にある。 In order to solve such a problem, the gist of the present invention is that the hydrogen gas discharged from the anode electrode side is introduced into the interior through the gas introduction port, and accommodated from the cathode electrode side. Air discharged from the air introduction port is introduced into the inside and circulated, and an air flow path that is discharged into the atmosphere through the discharge port is defined inside the apparatus body with a partition member interposed therebetween. A gas intrusion portion for allowing the hydrogen gas accommodated in the accommodation space to enter the air flow path is provided in the apparatus main body, and the hydrogen gas in the accommodation space is passed through the gas intrusion portion in the air flow path. In the exhaust gas treatment apparatus of a fuel cell configured to dilute the hydrogen gas with the air by being mixed into the air flowing through the air, and discharge the hydrogen gas together with the air to the atmosphere from the exhaust port. Mouth and the sky A first divided body having an introduction port; a second divided body in which the air flow path and the accommodation space are defined inside the partition member; the discharge port; and the gas The apparatus main body is configured with a divided structure in which an intrusion portion is provided and integrally joined to a third divided body, and the second divided body of the apparatus main body is configured to have the air flow. At least a part of the path and at least a part of the accommodation space are formed by using at least one arbitrarily selected from a plurality of divided body forming parts defined inside with the partition member therebetween. An exhaust gas treatment apparatus for a fuel cell.
この本発明に従う燃料電池の排出ガス処理装置にあっては、第二の分割体を形成するのに使用される分割体形成パーツの個数や種類を変更することで、第二の分割体の全長を変化させて、かかる第二の分割体内に画成される収容空間の容積を任意に変更することが出来る。そして、それによって、収容空間の大きさを、要求される水素ガスの希釈性能を安定的に確保するのに必要とされる適正な大きさにおいて、容易に設定することが可能となっている。 In the exhaust gas treatment apparatus for a fuel cell according to the present invention, the total length of the second divided body is changed by changing the number and type of divided body forming parts used to form the second divided body. And the volume of the accommodation space defined in the second divided body can be arbitrarily changed. Accordingly, it is possible to easily set the size of the accommodation space at an appropriate size required to stably secure the required hydrogen gas dilution performance.
すなわち、かかる本発明装置においては、単に、第二の分割体を形成するのに使用される分割体形成パーツの個数を任意の数に変更したり、かかる分割体形成パーツを長さの異なるものに変更するだけで、水素ガスの希釈性能を、要求性能が満たされるように、容易にチューニングすることが出来、それによって、例えば、電気容量が比較的に小さいために、それ程高い希釈性能が要求されない燃料電池の排出水素ガスを希釈するための装置から、大きな電気容量を有するために、十分に高い希釈性能が要求される燃料電池の排出ガスを希釈するための装置にまで、幅広い範囲において有利に適用可能となる。換言すれば、要求される排出水素ガスの希釈性能が変更せしめられても、装置本体の全体を作り替えたりすることなしに、分割体形成パーツの使用個数や種類を変更するだけで、処理装置全体の製作性の低下や製作コストの高騰を可及的に抑制しつつ、迅速に且つ適切に対応し得るのである。 That is, in the apparatus of the present invention, the number of the divided body forming parts used to form the second divided body is simply changed to an arbitrary number, or the divided body forming parts have different lengths. Can easily tune the dilution performance of hydrogen gas so that the required performance is satisfied, so that, for example, a relatively high dilution performance is required due to the relatively small electric capacity. From a device for diluting exhaust gas of a fuel cell that is not used to a device for diluting exhaust gas of a fuel cell that requires a sufficiently high dilution performance in order to have a large electric capacity. It becomes applicable to. In other words, even if the required diluting performance of the exhaust hydrogen gas is changed, the processing apparatus can be obtained by changing the number and type of the divided body forming parts without changing the entire apparatus body. It is possible to respond promptly and appropriately while suppressing as much as possible the decline in overall manufacturability and the rise in production costs.
従って、かくの如き本発明に従う燃料電池の排出ガス処理装置にあっては、装置本体の無用な大型化による排出ガス処理装置全体の重量や設置スペースの増大、更には余分なコスト負担を惹起せしめることなく、しかも、燃料電池が組み込まれる燃料電池システム、或いはかかるシステムが設置される各種の装置等の製作性や製作コストを何等悪化させることもなしに、要求される排出水素ガスの希釈性能が、極めて効率的且つ安定的に発揮され得ることとなるのである。 Therefore, in the fuel cell exhaust gas treatment apparatus according to the present invention as described above, an unnecessary increase in size of the apparatus main body causes an increase in the weight and installation space of the exhaust gas treatment apparatus as a whole, and an extra cost burden. In addition, the required diluting performance of the exhaust hydrogen gas can be achieved without any deterioration in manufacturability and production cost of the fuel cell system in which the fuel cell is incorporated or various devices in which such a system is installed. It can be exerted extremely efficiently and stably.
ところで、本発明は、少なくとも、以下に列挙する如き各種の態様において、好適に実施され得るものである。 By the way, the present invention can be suitably implemented at least in various aspects as listed below.
<1> アノード電極側から排出される水素ガスを、ガス導入口から内部に導入して、収容する収容空間と、カソード電極側から排出される空気を、空気導入口から内部に導入して、流通せしめると共に、排出口を通じて大気中に排出する空気流路とを、装置本体の内部に仕切部材を隔てて画成し、更に、該収容空間内に収容された水素ガスを該空気流路内に侵入させるガス侵入部を該装置本体内に設けて、該ガス侵入部を通じて、該収容空間内の水素ガスを該空気流路内を流通する空気に混入せしめることにより、該水素ガスを該空気にて希釈して、該空気と共に前記排出口から大気中に排出させるように構成した燃料電池の排出ガス処理装置において、前記ガス導入口と前記空気導入口とを有する第一の分割体と、前記空気流路と前記収容空間とが前記仕切部材を隔てて内部に画成された第二の分割体と、前記排出口を有すると共に、前記ガス侵入部が内部に設けられた第三の分割体とが、一体的に接合されてなる分割構造をもって、前記装置本体を構成する一方、かかる装置本体の該第二の分割体を、該空気流路の少なくとも一部と該収容空間の少なくとも一部とが該仕切部材を隔てて内部に画成された複数の分割体形成パーツの中から任意に選択された少なくとも一つを用いて形成したことを特徴とする燃料電池の排出ガス処理装置。 <1> Hydrogen gas discharged from the anode electrode side is introduced into the inside through the gas introduction port, and the accommodation space to be accommodated and air discharged from the cathode electrode side are introduced into the inside through the air introduction port, An air flow path that circulates and discharges to the atmosphere through a discharge port is defined with a partition member inside the apparatus main body, and further, hydrogen gas stored in the storage space is separated from the air flow path. A gas intrusion portion for intruding into the apparatus is provided in the apparatus main body, and the hydrogen gas in the accommodation space is mixed into the air flowing through the air flow path through the gas intrusion portion, thereby allowing the hydrogen gas to flow into the air. In the exhaust gas treatment apparatus for a fuel cell configured to be diluted with the air and discharged into the atmosphere together with the air, a first divided body having the gas inlet and the air inlet; The air flow path and the accommodation; A second divided body having a space defined inside with the partition member therebetween, and a third divided body having the discharge port and the gas intrusion portion provided therein are integrally formed. The apparatus main body is configured with the divided structure formed by joining, while the second divided body of the apparatus main body is configured such that at least a part of the air flow path and at least a part of the accommodating space form the partition member. An exhaust gas treatment apparatus for a fuel cell, wherein the exhaust gas treatment apparatus is formed using at least one arbitrarily selected from a plurality of divided body forming parts defined inside.
<2> 上記の態様<1>において、前記仕切部材が、前記空気流路における空気流通方向の下流側部分に対応位置する部位の少なくとも一部において除去されることにより、該空気流路と前記収容空間とを連通して、該収容空間内に収容された水素ガスの該空気流路内への侵入を許容する連通部が、前記装置本体内に形成されて、前記ガス侵入部が、該連通部にて構成されていること。この本態様によれば、ガス侵入部が、装置本体内に、比較的に簡略な構造をもって容易に形成され得る。 <2> In the above aspect <1>, the partition member is removed at least at a part of the air channel corresponding to the downstream portion in the air flow direction, whereby the air channel and the A communication portion communicating with the storage space and allowing the hydrogen gas stored in the storage space to enter the air flow path is formed in the apparatus body, and the gas intrusion portion is Consists of communication section. According to this aspect, the gas intrusion portion can be easily formed in the apparatus main body with a relatively simple structure.
<3> 上記せる態様<1>又は態様<2>において、前記装置本体の前記収容空間内で前記ガス導入口側から前記ガス侵入部側に向かって流動せしめられる前記水素ガスの流れの断面積が、該ガス導入口の開口面積よりも大なる大きさとされて、該水素ガスが、該収容空間内を拡散しつつ流動せしめられるようになっていること。このような本態様によれば、アノード電極側から排出される水素ガスが、収容空間内を拡散しつつ、流動せしめられることで、かかる水素ガスの有する圧力エネルギーが低下せしめられ、それによって、水素ガスの排気音(例えば、パージ操作の実施時に生ずるパージ音等)が、効果的に消音乃至は低減せしめられ得る。 <3> In the aspect <1> or aspect <2> described above, the cross-sectional area of the flow of the hydrogen gas that is caused to flow from the gas inlet side toward the gas intrusion portion side in the housing space of the apparatus main body. However, the size is larger than the opening area of the gas inlet, and the hydrogen gas is allowed to flow while diffusing in the accommodation space. According to this embodiment, the hydrogen gas discharged from the anode electrode side is allowed to flow while diffusing in the accommodation space, whereby the pressure energy of the hydrogen gas is reduced, and thereby the hydrogen gas is reduced. A gas exhaust sound (for example, a purge sound generated when a purge operation is performed) can be effectively silenced or reduced.
<4> 上記せる態様<1>乃至は態様<3>のうちの何れか一つにおいて、前記空気流路の流路断面積が、前記空気導入口の開口面積よりも大なる大きさとされて、該空気導入口を通じて該空気流路内に導入された空気が、該空気流路内を拡散しつつ、前記排出口に向かって流通せしめられるようになっていること。この本態様によれば、カソード電極側から排出される空気が、空気流路内を拡散しつつ、流通せしめられることで、かかる空気の有する圧力エネルギーが低下せしめられ、それによって、カソード電極側から排出される空気の排気音(例えば、空気流路内を高速で流れる際に発生する流体音や、コンプレッサなどを用いて、燃料電池に空気を間欠的に供給する際に生ずる脈動音等)が、効果的に消音乃至は低減せしめられ得る。 <4> In any one of the above-described modes <1> to <3>, the cross-sectional area of the air flow channel is larger than the opening area of the air introduction port. The air introduced into the air flow path through the air introduction port is allowed to flow toward the discharge port while diffusing in the air flow path. According to this aspect, the air discharged from the cathode electrode side is circulated while diffusing in the air flow path, so that the pressure energy of the air is reduced, and thereby, from the cathode electrode side. Exhaust sound of discharged air (for example, fluid sound generated when flowing in the air flow path at high speed, pulsating sound generated when air is intermittently supplied to the fuel cell using a compressor, etc.) It can be effectively silenced or reduced.
<5> 上記の態様<1>乃至は態様<4>のうちの何れか一つにおいて、前記仕切部材のうち、前記ガス侵入部よりも前記空気流路における空気流通方向の上流側に位置する上流側部分に、複数の透孔が形成されると共に、該仕切部材の該複数の透孔の形成部位における前記収容空間側の面に対して、吸音材が、該複数の透孔の全てを塞ぐように接触配置されていること。このような本態様によれば、カソード電極側から排出されて、空気流通路内を流れる空気の排気音が、吸音材にて吸収せしめられ、これによっても、かかる空気の排気音が、効果的に消音乃至は低減せしめられ得る。 <5> In any one of the above aspects <1> to <4>, the partition member is located upstream of the gas intrusion portion in the air flow direction in the air flow path. A plurality of through-holes are formed in the upstream portion, and the sound absorbing material covers all of the plurality of through-holes with respect to the surface on the accommodation space side in the formation portion of the plurality of through-holes of the partition member. It is placed in contact so as to close it. According to this aspect, the exhaust sound of the air discharged from the cathode electrode side and flowing in the air flow passage is absorbed by the sound absorbing material, and this also makes the exhaust sound of the air effective. It can be silenced or reduced.
<6> 上記せる態様<5>において、前記装置本体の内部に、前記吸音材を前記仕切部材との間で挟持する保持部が設けられていること。この本態様によれば、吸音材の所定の設置位置からの位置ズレや離脱が有利に防止され、それによって、空気の排気音の消音乃至は低減効果が、安定的に確保され得る。 <6> In the aspect <5> described above, a holding portion that sandwiches the sound absorbing material with the partition member is provided inside the apparatus main body. According to this aspect, it is possible to advantageously prevent displacement and separation of the sound absorbing material from a predetermined installation position, thereby stably ensuring the silencing or reducing effect of the air exhaust sound.
<7> アノード電極側から排出される水素ガスを、ガス導入口から内部に導入して、収容する収容空間と、カソード電極側から排出される空気を、空気導入口から内部に導入して、流通せしめると共に、排出口を通じて大気中に排出する空気流路とを、装置本体の内部に仕切部材を隔てて画成し、更に、該収容空間内に収容された水素ガスを該空気流路内に侵入させるガス侵入部を該装置本体内に設けて、該ガス侵入部を通じて、該収容空間内の水素ガスを該空気流路内を流通する空気に混入せしめることにより、該水素ガスを該空気にて希釈して、該空気と共に前記排出口から大気中に排出させるように構成した燃料電池の排出ガス処理装置の製造方法であって、(a)前記ガス導入口と前記空気導入口とを有する第一の分割体を準備する工程と、(b)前記空気流路の少なくとも一部と前記収容空間の少なくとも一部とが前記仕切部材を隔てて内部に画成された複数の分割体形成パーツから少なくとも一つを任意に選択し、使用して、前記装置本体における前記第一の分割体からなる部分とは別の部分を構成する、該少なくとも一つの分割体形成パーツからなる第二の分割体を準備する工程と、(c)前記排出口を有すると共に、前記ガス侵入部が内部に設けられた、前記装置本体における前記第一及び第二の分割体からなる部分とは更に別の部分を構成する第三の分割体を準備する工程と、(d)前記第二の分割体における前記空気流路の空気流通方向上流側に、前記第一の分割体を組み付けて、一体的に接合する工程と、(e)前記第二の分割体における前記空気流路の空気流通方向下流側に、前記第三の分割体を組み付けて、一体的に接合する工程とを含むことを特徴とする燃料電池の排出ガス処理装置の製造方法。 <7> Hydrogen gas discharged from the anode electrode side is introduced into the inside from the gas introduction port, and the accommodation space to be accommodated and air discharged from the cathode electrode side are introduced into the interior from the air introduction port, An air flow path that circulates and discharges to the atmosphere through a discharge port is defined with a partition member inside the apparatus main body, and further, hydrogen gas stored in the storage space is separated from the air flow path. A gas intrusion portion for intruding into the apparatus is provided in the apparatus main body, and the hydrogen gas in the accommodation space is mixed into the air flowing through the air flow path through the gas intrusion portion, thereby allowing the hydrogen gas to flow into the air. And a method for manufacturing an exhaust gas treatment device for a fuel cell configured to be discharged into the atmosphere from the exhaust port together with the air, wherein (a) the gas inlet port and the air inlet port are Prepare the first divided body with And (b) arbitrarily selecting at least one of a plurality of divided body forming parts in which at least a part of the air flow path and at least a part of the accommodating space are defined inside the partition member And using to prepare a second divided body comprising the at least one divided body forming part, which constitutes a part different from the first divided body part in the apparatus main body; c) A third divided body having the discharge port and having the gas intrusion portion provided therein, which constitutes a part further different from the part composed of the first and second divided bodies in the apparatus main body. And (d) assembling and integrally joining the first divided body on the upstream side in the air flow direction of the air flow path in the second divided body, and (e) The air flow path in the second divided body And a step of assembling and integrally joining the third divided body on the downstream side in the air flow direction.
この本態様においては、要求される排出水素ガスの希釈性能が変更せしめられても、装置本体の全部を作り替えたりすることなしに、単に、分割体形成パーツの使用個数や種類を変更するだけで、収容空間の容積を任意に変更して、水素ガスの希釈性能を容易にチューニングすることが出来、それによって、処理装置全体の製作性の低下や製作コストの高騰を可及的に抑制しつつ、排出水素ガスの希釈性能に対する要求性能を確実に実現することが出来る。 In this embodiment, even if the required dilution performance of the exhaust hydrogen gas is changed, the number and type of the divided body forming parts are simply changed without recreating the entire apparatus body. Therefore, the capacity of the storage space can be changed arbitrarily, and the hydrogen gas dilution performance can be easily tuned, thereby suppressing the decrease in the productivity of the entire processing equipment and the increase in the manufacturing cost as much as possible. However, it is possible to reliably achieve the required performance for the dilution performance of the exhaust hydrogen gas.
従って、かくの如き本態様によれば、装置全体の無用な大型化や、燃料電池が組み込まれる燃料電池システム、或いはかかるシステムが設置される各種の装置等の製作性及び製作コストの悪化等を招くことなく、要求される排出水素ガスの希釈性能が効率的且つ安定的に発揮され得る燃料電池の排出ガス処理装置が、可及的に低い製造コストと優れた製作性をもって、工業的に有利に製造され得ることとなるのである。 Therefore, according to the present embodiment as described above, the entire apparatus is unnecessarily enlarged, the fuel cell system in which the fuel cell is incorporated, or the various devices in which such a system is installed, the deterioration in production efficiency and production cost, etc. A fuel cell exhaust gas treatment device that can efficiently and stably exhibit the required exhaust hydrogen gas dilution performance without incurring an industrial advantage with the lowest possible manufacturing cost and excellent manufacturability It can be manufactured.
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。 Hereinafter, in order to clarify the present invention more specifically, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
先ず、図1及び図2には、本発明に従う構造を有する、燃料電池の排出ガス希釈装置の一実施形態が、燃料電池車への装着状態、詳しくは燃料電池車の燃料電池システムに組み込まれた状態での縦断面形態と横断面形態とにおいて、それぞれ概略的に示されている。それらの図において、10は、合成樹脂製の装置本体であって、全体として、両側有底の略角筒形状を呈している。
1 and 2, an embodiment of a fuel cell exhaust gas diluting device having a structure according to the present invention is installed in a fuel cell vehicle, more specifically, incorporated in a fuel cell system of a fuel cell vehicle. The vertical cross-sectional form and the horizontal cross-sectional form in the state are shown schematically. In these drawings,
すなわち、この装置本体10は、燃料電池車への装着状態下で、車両の前後方向(図1における左右方向で、図2における紙面に垂直な方向)に延びる角筒状の筒壁部12と、かかる筒壁部12の前方側開口部(図1における左側の開口部)と後方側開口部(図1における右側の開口部)をそれぞれ閉塞する前側底部14と後側底部16とを一体的に有して、構成されている。なお、以下からは、本実施形態に係る排出ガス希釈装置の構造の理解を容易とするために、便宜上、前側底部14の側を前方側と言い、また、後側底部16の側を後方側と言うこととする。
That is, the apparatus
そして、本実施形態の排出ガス希釈装置にあっては、特に、かかる装置本体10が、前側底部14を有する、第一の分割体としての前側分割体18と、後側底部16を有する、第三の分割体としての後側分割体20と、筒壁部12の大部分を有する、第二の分割体としての中間分割体22の3種類の分割体を、前後方向において直列に組み付けて、一体的に接合せしめてなる分割構造乃至は組付体構造をもって、構成されている。
And in the exhaust gas dilution apparatus of the present embodiment, in particular, the apparatus
より具体的には、図3及び図4から明らかなように、前側分割体18が有する前側底部14は、略矩形の平板形態を呈している。また、かかる前側底部14には、その外周縁部から後方に向かって短い長さで突出し、且つ周方向に連続して延びる前側周壁部24が、一体的に設けられている。即ち、前側分割体18は、その全体形状が、高さの低い、片側有底の角筒形状とされている。これによって、かかる前側分割体18の内側空間28が、前側周壁部24の後方側開口部を通じて後方に開口せしめられている。また、この前側分割体18の前側周壁部24の端面形状が、前側底部14と同一大きさの矩形形状とされており、更に、前側周壁部24の先端部(後端部)の外周面には、矩形枠状の外フランジ部26が、一体的に周設されている。
More specifically, as is clear from FIGS. 3 and 4, the
また、そのような前側分割体18の前側底部14における左右方向(図4の左右方向)の中央部には、アノード配管接続筒部30とカソード配管接続筒部32とが、前者を上側にして、上下に所定距離を隔てて位置せしめられた状態で、一体形成されている。
In addition, at the center portion in the left-right direction (left-right direction in FIG. 4) of the
この前側底部14に設けられたアノード配管接続筒部30は、小径の円筒形状を呈し、前側底部14の前面から前方に向かって突出せしめられている。一方、カソード配管接続筒部32は、アノード配管接続筒部30よりも大径の円筒形状を呈している。そして、一部が、前側底部14の前面から前方に向かって、所定長さで突出せしめられる一方、残りの部分が、前側周壁部24の軸方向長さよりも所定寸法だけ長い軸方向長さをもって、前側底部14の後面から後方に向かって突出せしめられている。これにより、前側分割体18の内側空間28が、アノード配管接続筒部30の前方側開口部を通じて、前方にも開口せしめられている。そして、ここでは、かかるアノード配管接続筒部30の前方側開口部が、ガス導入口34とされており、また、カソード配管接続筒部32の前方側開口部が、空気導入口35とされている。
The anode pipe connecting
また、図5及び図6に示されるように、後側分割体20が有する後側底部16も、前側分割体18に設けられた前側底部14と同様な略矩形の平板形態を呈している。そして、かかる後側底部16には、その外周縁部から前方に向かって突出し、且つ周方向に連続して延びる角筒状の後側周壁部36が、一体的に設けられている。即ち、後側分割体20も、その全体形状が、高さの低い、片側有底の角筒形状とされている。これによって、かかる後側分割体20の内側空間39が、後側周壁部36の前方側開口部を通じて前方に開口せしめられている。また、この後側分割体20の後側周壁部36の端面形状が、後側底部16の全体形状、更には前側分割体18における前側周壁部24の端面形状と同一の矩形形状とされている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
さらに、かかる後側周壁部36の先端部(前端部)の外周面には、前側分割体18の前側周壁部24に設けられた外フランジ部26と同一の大きさの矩形枠状形態を呈する外フランジ部38が、一体的に周設されている。そして、ここでは、後側周壁部36の高さ(軸方向長さ)が、前側分割体18に設けられた前側周壁部24の高さ(軸方向長さ)よりも所定寸法大きくされ、それにより、後側分割体20の内側空間39の容積が、前側分割体18の内側空間28よりも大なる大きさとされている。
Furthermore, the outer peripheral surface of the front end portion (front end portion) of the rear side
また、そのような後側分割体20においては、後側底部16における左右方向(図6の左右方向)の中央部の下側部位に、排出管接続筒部40が一体形成されている。この排出管接続筒部40は、前側底部14に一体形成されたカソード配管接続筒部32と略同一の径を有する円筒形状を呈し、後側底部16の後面から後方に向かって突出せしめられている。これにより、後側分割体20の内側空間39が、排出管接続筒部40の後方側開口部を通じて、後方にも開口せしめられている。そして、ここでは、そのような排出管接続筒部40の後方側開口部が、カソード配管接続筒部32の前方側開口部からなる空気導入口35と略同一の径を有する排出口42とされている。
Further, in such a rear divided
一方、図1に示される如く、中間分割体22は、2個の分割体形成パーツ44,44が組み付けられて、構成されている。それら2個の分割体形成パーツ44,44は、何れも、同一の大きさと構造とを有している。即ち、図7及び図8から明らかなように、分割体形成パーツ44は、その外形形状を与える外側筒部46と、その内側に設けられた第一の内側半割筒部48と、かかる第一の内側半割筒部48の更に内側に設けられた第二の内側半割筒部50とを、一体的に有している。
On the other hand, as shown in FIG. 1, the intermediate divided
外側筒部46は、全体として、矩形の角筒形状を呈し、軸方向両側の端面形状のそれぞれが、前側及び後側分割体18,20における前側及び後側周壁部24,36の各端面形状と同じ大きさの矩形形状とされている。また、この外側筒部46においては、その軸方向長さが、装置本体10の軸方向長さの半分よりも所定寸法だけ短い長さとされている(図1参照)。そして、その軸方向両端部の外周面には、前側及び後側分割体18,20の各外周面にそれぞれ設けられた外フランジ部26,38と同一の大きさの矩形枠状形態を呈する外フランジ部52が、一体的に周設されている。
The outer
第一の内側半割筒部48は、外側筒部46の幅寸法(図8における左右方向の寸法)と略同一の直径と、その軸方向長さと同一の軸方向長さとを有する半割円筒形状を呈している。そして、外側筒部46内に、その軸方向と平行に延びるように配置された状態で、半割面において、外側筒部46の下側側壁部の内面に対して一体化されている。これにより、外側筒部46の内側空間が、第一の内側半割筒部48にて上下に二つに仕切られて、かかる外側筒部46の内部に、第一の内側半割筒部48よりも上側(外周面側)に位置する上部空間54と、それよりも下側(内周面側)に位置する下部空間56とが、画成されている。なお、ここでは、上部空間54の軸直角方向の断面の面積が、前記アノード配管接続筒部30のガス導入口34の開口面積よりも十分に大きくされている。
The first inner
一方、第二の内側半割筒部50は、外側筒部46の幅寸法や第一の内側半割筒部48の直径よりも所定寸法小さな直径と、それらの軸方向長さと同一の軸方向長さとを有する、第一の内側半割筒部48よりも一周り小さな半割円筒形状を呈している。また、この第二の内側半割筒部50においては、軸方向一方側の端部のみに、かかる軸方向一方側の開口部を閉塞する半円板状の底部58が、一体形成されている。
On the other hand, the second inner
そして、このような第二の内側半割筒部50が、外側筒部46の内側に形成された下部空間56内に、第一の内側半割筒部48と同軸的に延びるように配置された状態で、半割面において、外側筒部46の下側側壁部の内面に一体化されている。これにより、下部空間56が、第二の内側半割筒部50にて更に二つに仕切られて、第二の内側半割筒部50の内周面と外側筒部46の下側側壁部の内面にて囲まれて、軸方向に延びる下部空間内側スペース60と、第二の内側半割筒部50の外周面と第一の内側半割筒部48の内周面とにて囲まれて、軸方向に延び、且つ下部空間内側スペース60を外側から取り囲むように構成された下部空間外側スペース62とが、下部空間56内に画成されている。なお、ここでは、下部空間内側スペース60の軸直角方向の断面の面積が、カソード配管接続筒部32の空気導入口35の開口面積よりも十分に大きくされている。
The second inner
また、かかる第二の内側半割筒部50においては、その軸方向一方側の端部に設けられた底部58の中心部に、それを貫通する円形の通孔64が、設けられている。更に、第二の内側半割筒部50の筒壁には、透孔66が、多数形成されている。それらの透孔66は、何れも、比較的に小さな矩形形状を呈し、第二の内側半割筒部50の筒壁を貫通して、下部空間内側スペース60と下部空間外側スペース62とを相互に連通せしめる構造をもって、第二の内側半割筒部50の筒壁における周方向に略等距離を隔てた個所のそれぞれに、軸方向に互いに等間隔をおいて、1列に並んで位置せしめられている。
Further, in the second inner
そして、本実施形態においては、図1に示されるように、かくの如き構造とされた分割体形成パーツ44の二つが、前後方向において直列し、且つ第二の内側半割筒部50における底部58側とは反対側の端面同士において、外フランジ部52同士が当接するように突き合わされて、組み付けられた状態で、それら端面同士及び外フランジ部52同士が、例えば、溶着や接着等により一体的に接合されることで、中間分割体22が、形成されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, two of the divided
そしてまた、かくして形成された中間分割体22にあっては、各分割体形成パーツ44における第一の内側半割筒部48の端面同士、及び第二の内側半割筒部50の底部58側とは反対側の端面同士が、それぞれ、溶着や接着等により一体的に接合されている。これにより、各分割体形成パーツ44における上部空間54同士や、下部空間内側スペース60同士、更には下部空間外側スペース62同士が、それぞれ連通せしめられて、それらの空間乃至はスペース54,60,62が、中間分割体22の内部に、全長に亘って軸方向に延びるように形成されている。そうして、かかる中間分割体22内の上部空間54,54と下部空間外側スペース62,62が、それぞれの前方側及び後方側開口部を通じて、前方と後方とに、それぞれ開口せしめられている。また、下部空間内側スペース60,60は、各底部58に設けられた通孔64を通じて、前方と後方とに、それぞれ開口せしめられている。
Further, in the intermediate divided
さらに、このような中間分割体22における下部空間外側スペース62,62内には、吸音材68が、収容配置されている。この吸音材68は、例えば、ステンレスウールやグラスウール等の繊維集合体や、内部に連通気泡が多数設けられた連通多孔質体等の通気性を有する材質のものからなり、その全体形状が、中間分割体22内に形成される下部空間外側スペース62,62の形状に比して、軸方向長さが同じであるものの、肉厚が僅かに大きくされた半割円筒形状とされている。そして、かかる下部空間外側スペース62,62内において、第二の内側半割筒部50,50のそれぞれの全外周面を取り巻いて、それら第二の内側半割筒部50に設けられた多数の透孔66の全てを閉塞するように、配置され、また、そのような配置状態下で、第二の内側半割筒部50,50の各外周面と第一の内側半割筒部48,48の各内周面との間で挟圧保持されている。このことから明らかなように、ここでは、第一の内側半割筒部48にて、保持部が構成されている。
Further, a
而して、本実施形態の排出ガス処理装置にあっては、そのような中間分割体22の前側に、前側分割体18が、アノード配管接続筒部30とカソード配管接続筒部32の一部とを前方に突出させた状態で、位置せしめられて、中間分割体22における外側筒部46の前側の端面及び外フランジ部52に対して、前側周壁部24の後側端面及び外フランジ部26において突き合わされた状態で、溶着や接着等により一体的に接合されている。また、かかる接合状態下で、前側分割体18におけるカソード配管接続筒部32の後方側への突出部分が、その先端部において、中間分割体22における、前側に位置する第二の内側半割筒部50の底部58に設けられた通孔64内に挿通せしめられて、この通孔64の内周面に対して一体的に接合されている。
Thus, in the exhaust gas processing apparatus of the present embodiment, the front divided
さらに、中間分割体22の後側には、後側分割体20が、排出管接続筒部40を、中間分割体22における、後側に位置する第二の内側半割筒部50の底部58に設けられた通孔64と同軸上において、後方に突出させた状態で、位置せしめられている。そして、中間分割体22における外側筒部46の後側の端面及び外フランジ部52に対して、後側周壁部36の前側端面及び外フランジ部38において突き合わされた状態で、溶着や接着等により一体的に接合されている。
Further, at the rear side of the intermediate divided
このように、本実施形態の排出ガス処理装置にあっては、前側分割体18と中間分割体22と後側分割体20との一体的な接合体にて形成されて、前側分割体18の前側周壁部24と中間分割体22の外側筒部46,46と後側分割体20の後側周壁部36とからなる矩形角筒状の筒壁部12と、前側及び後側分割体18,20がそれぞれ有する前側及び後側底部14,16とを一体的に備えた装置本体10を有して、構成されている。
As described above, in the exhaust gas treatment apparatus of the present embodiment, the front divided
そして、かかる装置本体10の内部に、前側分割体18の内側空間28と、中間分割体22の上部空間54,54と、後側分割体20の内側空間39とにて、収容空間70が形成されている。また、中間分割体22における二つの第二の内側半割筒部50,50にて囲まれた下部空間内側スペース60,60と、後側分割体20における後側分割体20の内側空間39の下側部分とにて、装置本体10内に全長に亘って前後方向に延びる空気流路72が形成されている。即ち、収容空間70と空気流路72のそれぞれの大部分が、装置本体10内に、第二の内側半割筒部50,50を隔てて画成されている。また、中間分割体22を構成する分割体形成パーツ44の内部に、収容空間70と空気流路72のそれぞれの一部分が、第二の内側半割筒部50を隔てて画成されている。このことから明らかなように、本実施形態においては、第二の内側半割筒部50にて、仕切部材が構成されている。
In the apparatus
また、装置本体10内に形成された収容空間70は、前側分割体18のアノード配管接続筒部30と、後側分割体20の排出管接続筒部40のそれぞれの内孔内に連通せしめられている。空気流路72は、二つの第二の内側半割筒部50,50のうちの前側に位置するものに設けられた通孔64を通じて、前側分割体18のカソード配管接続筒部32の内孔内に連通せしめられている一方、後側分割体20における内側空間39の下側部分において、後側分割体20の排出管接続筒部40の内孔内に連通せしめられている。
Further, the
そして、ここでは、空気流路72の一部を構成する、後側分割体20の内側空間39の下側部分が、第二の内側半割筒部50,50にて囲まれることなく、収容空間70に連通せしめられた連通部分とされている。換言すれば、空気流路72における排出口42側に、第二の内側半割筒部50,50が除去されて、収容空間70に連通せしめられた連通部分が、後側分割体20の内側空間39の下側部分にて形成されている。かくして、かかる連通部分を構成する、後側分割体20の内側空間39の下側部分が、後述する如くして収容空間70内に導入された水素ガスを空気流路72内に侵入せしめるガス侵入部74として、構成されているのである。
Here, the lower portion of the
また、本実施形態においては、収容空間70が連通せしめられるアノード配管接続筒部30に対して、アノード電極側から排出される水素ガスが内部を流通せしめられるアノード配管76が接続されている。更に、空気流路72が連通せしめられるカソード配管接続筒部32には、カソード電極側から排出される空気が内部を流通せしめられるカソード配管78が接続されている。更にまた、収容空間70と空気流路72とが共に連通せしめられる排出管接続筒部40には、先端部において大気中に開口する排出管80が接続されている。
Further, in the present embodiment, an
かくして、かくの如き構造とされた本実施形態の排出ガス処理装置にあっては、カソード電極側から排出されて、カソード配管78内を流通する空気が、常時、カソード配管接続筒部32の空気導入口35から、前側の通孔64を通じて空気流路72内に導入されて、空気流路72内を流通せしめられ、そして、後側の通孔64からガス侵入部74を経て、排出管接続筒部40内に向かって流されるようになっている。つまり、カソード電極側から排出された空気が、装置本体10の内部に設けられた空気流路72内を、装置本体10の前側から後側に向かって流通せしめられるようになっている。そして、かかる空気流路72内を流通せしめられた空気が、排出管接続筒部40の排出口42を通じて排出管80内に流入せしめられて、この排出管80の先端開口部から大気中に排出されるようになっている。
Thus, in the exhaust gas treatment apparatus of the present embodiment having such a structure, the air discharged from the cathode electrode side and flowing through the
また、かかる排出ガス処理装置においては、前述せる如く、空気流路72を形成する各第二の内側半割筒部50,50に対して、多数の透孔66が形成される共に、吸音材68が、それら多数の透孔66を閉塞するように取り付けられている。これにより、空気流路72内を空気が流通せしめられる際に、かかる空気の流体音や脈動音等の排気音が、多数の透孔66を通じて吸音材38に伝達され、そこで消音乃至は低減せしめられるようになっている。
Further, in the exhaust gas processing apparatus, as described above, a large number of through
さらに、下側空間内側スペース60,60の軸直角方向の断面積、換言すれば、空気流路72の流路断面積が、空気導入口35の開口面積よりも十分に大きくされているところから、空気導入口35を通じて空気流路72内に導入された空気が、空気流路72内を拡散しつつ、流動せしめられて、かかる空気の有する圧力エネルギーが低下せしめられるようになっており、これによっても、カソード配管78や排出管80内を流れる空気の排気音が、消音乃至は低減せしめられるようになっている。
Further, the cross-sectional area of the lower space
一方、パージ操作によりアノード電極側から排出されて、アノード配管76内を流通する水素ガスは、アノード配管接続筒部30のガス導入口34から、装置本体10の収容空間70内に間欠的に導入されて、収容されると共に、パージ圧により、収容空間70内を、ガス導入口34側とは反対側、つまりガス侵入部74や排出管接続筒部40側に向かって、装置本体10の前側から後側に流動せしめられるようになる。このとき、前述せる如く、上部空間54,54の軸直角方向の断面積、つまり収容空間70における水素ガスの流れの断面積が、ガス導入口34の開口面積よりも十分に大きくされているため、ガス導入口34を通じて収容空間70内に導入された水素ガスが、収容空間70内を拡散しつつ、流動せしめられる。これによって、かかる水素ガスの有する圧力エネルギーが低下せしめられて、収容空間70内を流れる水素ガスのパージ音等の排気音が、消音乃至は低減せしめられるようになっている。
On the other hand, the hydrogen gas discharged from the anode electrode side by the purge operation and flowing through the
そして、本実施形態装置においては、空気流路72内を流れる空気が、空気導入口35側から、水素ガスが収容される収容空間70内に連通せしめられたガス侵入部74を経て、排出口42側に向かって流通せしめられるようになっている。そのため、収容空間70内を流動して、ガス侵入部74に到達した水素ガスが、空気流路72内の空気の流れにより、ガス侵入部74から空気流路72内に吸い込まれるように侵入せしめられ、そこで、空気流路72内の空気に混入され、希釈されて、空気と共に、排出管80の先端開口部を通じて大気中に排出されるようになっているのである。
And in this embodiment apparatus, the air which flows in the
ところで、このような構造を有する本実施形態の排出ガス処理装置を製造する際には、例えば、以下に手順に従って、その作業が進められることとなる。 By the way, when manufacturing the exhaust gas processing apparatus of the present embodiment having such a structure, for example, the operation is advanced according to the following procedure.
すなわち、先ず、図3及び図4に示される如き構造を有する前側分割体18と、図5及び図6に示される如き構造を有する後側分割体20とを、ポリアミドやポリプロピレン等の合成樹脂材料を用いた射出成形等を実施することにより、それぞれ別個に成形して、準備する。
That is, first, a front divided
また、その一方で、中間分割体22を構成する分割体形成パーツ44を、例えば、ポリアミドやポリプロピレン等の合成樹脂材料を用いた射出成形等により成形して、準備するのであるが、その際には、図7及び図8に示される如き構造を有するもの、互いに軸方向長さが異なるものや、第二の内側半割筒部50に、通孔64を備えた底部58が何等設けられていないもの等、複数種類のものが、準備される。
On the other hand, the divided
さらに、それら前側及び後側分割体18,20や複数種類の分割体形成パーツ44とは別に、半割円筒状を呈する吸音材68を、公知の手法により作製して、或いは市販のものを使用して、準備する。
Further, apart from the front and rear divided
次いで、中間分割体22を形成するために、先に準備された複数種類の分割体形成パーツ44の中から、任意のものを選択するのであるが、その際には、目的とする排出ガス処理装置において要求される水素ガスの希釈性能を得るのに必要な収容空間70の容積が確保されるように、適当な軸方向長さを有するものが、1個又は複数個選ばれることとなる。ここでは、図7及び図8に示される如き構造を有する分割体形成パーツ44が2個選択されて、使用される。
Next, in order to form the intermediate divided
なお、図1及び図2に示される如き構造を有する本実施形態の排出ガス処理装置を形成するに際して、分割体形成パーツ44を、予め準備された複数種類のものの中から3個以上選択する場合には、第二の内側半割筒部50に、通孔64を備えた底部58が設けられたものを、1個又は2個選択する必要がある。何故なら、かかる底部58の通孔64内に、前側分割体18のカソード配管接続筒部32を挿入、固定しなければならないからである。
When forming the exhaust gas treatment apparatus of the present embodiment having the structure shown in FIGS. 1 and 2, when three or more divided
次に、選択された2個の分割体形成パーツ44を、図9に示されるように、それぞれの第二の内側半割筒部50における底部58側とは反対側に位置する、外側筒部46の端面同士と外フランジ部52同士とにおいて各々相互に突き合わせて、配置する。このとき、各分割体形成パーツ44における第一の内側半割筒部48の端面同士と第二の内側半割筒部50の端面同士も突き合わされることとなるが、ここでは、予め、それらの端面に接着剤等が塗布される。それによって、2個の分割体形成パーツ44,44が突き合わされたときに、かかる第一及び第二の内側半割筒部48,50のそれぞれの端面同士が、流体密に接着される。そして、突き合わされた2個の分割体形成パーツ44,44における各外側筒部46の端面同士と外フランジ部52同士の突合部分に対して、例えば超音波溶着を行う。これにより、2個の分割体形成パーツ44,44を、流体密な状態で一体的に接合して、中間分割体22を形成する。
Next, as shown in FIG. 9, the selected two divided
その後、図9及び図10に示されるように、上述の如くして形成された中間分割体22における外側筒部46,46の軸方向一方側の端面と、かかる軸方向一方側の端部に設けられた外フランジ部52とに対して、前側分割体18における前側周壁部24の先端面と、前側周壁部24の先端部に設けられた外フランジ部26とを突き合わせる。これにより、中間分割体22の外側筒部46,46における軸方向一方側の開口部を、前側分割体18の前側底部14にて覆蓋せしめた状態で、中間分割体22と前側分割体18とを組み付ける。
Thereafter, as shown in FIG. 9 and FIG. 10, on the end surface on one side in the axial direction of the outer
このとき、前側分割体18の前側底部14における前側周壁部24形成面からのカソード配管接続筒部32の突出部分が、その先端部において、中間分割体22における第二の内側半割筒部50,50の底部58,58のうち、前側分割体18との突合せ側に位置する底部58の通孔64内に挿入、位置せしめられることとなるが、ここでは、予め、それらカソード配管接続筒部32の突出部分における先端部の外周面と通孔64の内周面とに、接着剤が塗布される。これによって、中間分割体22と前側分割体18との組付状態下で、カソード配管接続筒部32の通孔64内への挿入部分が、通孔64の内周面に対して流体密に接着される。そして、中間分割体22と前側分割体18の突合せ部位に対して、例えば超音波溶着を行って、それら2個の分割体22,18を一体的に接合する。
At this time, the protruding portion of the cathode pipe connecting
引き続き、図10に示されるように、前側分割体18が一体接合された中間分割体22の下部空間外側スペース62,62内に、先に準備された吸音材68を挿入、配置する。なお、ここで用いられる吸音材68としては、先に例示した繊維集合体や連通多孔質体等のうち、全体形状が、下部空間外側スペース62,62と軸方向長さが同じであるもの、それらよりも肉厚が僅かに大きな半割円筒状の全体形状を有し、且つ伸縮性を備えたものが、好適に用いられる。そうすれば、下部空間外側スペース62,62内に収縮状態で挿入するだけで、中間分割体22の第一の内側半割筒部48と第二の内側半割筒部50との間で挟持されて、下部空間外側スペース62,62内に安定的に配置されることとなる。
Subsequently, as shown in FIG. 10, the previously prepared
次いで、前側分割体18が一体接合された中間分割体22における前側分割体18側とは反対側の外側筒部46,46の端面と、かかる端面側に設けられた外フランジ部52とに対して、後側分割体20における後側周壁部36の先端面と、後側周壁部36の先端部に設けられた外フランジ部38とを突き合わせる。これにより、中間分割体22の外側筒部46,46における前側分割体18との接合側とは反対側の開口部を、後側分割体20の後側底部16にて覆蓋せしめた状態で、中間分割体22と前側分割体18との接合体に対して、後側分割体20を組み付ける。また、かかる組付状態では、後側分割体20の後側底部16に設けられた排出管接続筒部40が、中間分割体22における第二の内側半割筒部50に設けられた通孔64に対して同軸的に位置せしめられる。
Next, with respect to the end surfaces of the outer
そして、そのような前側分割体18と中間分割体22との接合体に対する後側分割体20の組付状態下において、それらの突合せ部位に対して、例えば超音波溶着を行って、前側分割体18と中間分割体22との接合体に後側分割体20を一体的に接合する。かくして、図1に示される如き構造を備えた、目的とする排出ガス処理装置を、形成するのである。
Then, under the assembled state of the rear divided
このように、本実施形態の排出ガス処理装置にあっては、前側分割体18と中間分割体22と後側分割体20の一体的な接合体にて構成され、また、装置本体10内の収容空間70の大部分を構成する上部空間54を備えた中間分割体22が、二つの分割体形成パーツ44,44を一体的に接合して構成されている。そして、かかる中間分割体22を形成するに際して、予め準備された複数種類の分割体形成パーツ44の中から、水素ガスの希釈性能に対する要求性能を満足させるのに必要な収容空間70の容積が確保され得るような分割体形成パーツ44が、2個選択されて、使用されている。
As described above, the exhaust gas treatment apparatus of the present embodiment is constituted by an integrally joined body of the front divided
それ故、このような本実施形態においては、中間分割体22を形成するのに使用される分割体形成パーツ44の個数を変更したり、或いはかかる分割体形成パーツ44を、軸方向長さが異なる別の種類のものに変更することで、中間分割体22の全長を変化させることが出来、それによって、中間分割体22内の上部空間54にて大部分が構成される装置本体10内の収容空間70の容積を、任意の大きさにおいて、容易に設定することが可能となっている。
Therefore, in this embodiment, the number of the divided
かくして、かかる本実施形態の排出ガス処理装置では、その製造時において、単に、分割体形成パーツ44の個数を任意の数に変更したり、分割体形成パーツ44を長さの異なるものに変更するだけで、水素ガスの希釈性能を、要求性能が満たされるように、容易にチューニングすることが出来る。そして、その結果、例えば、排出水素ガスの排出条件や流動条件の変更等により、要求される水素ガスの希釈性能が変更されても、装置本体10の全体を作り替えたりすることなしに、分割体形成パーツ44の使用個数や種類の変更により、処理装置全体の製作性の低下や製作コストの高騰を可及的に抑制しつつ、かかる要求性能に対して迅速に且つ適切に対応し得るのである。また、様々な要求性能に対応せしめるべく、収容空間70を必要以上に大きく為しておく必要が解消されて、装置本体10が無用に大型化されることも、有利に皆無ならしめられ得る。
Thus, in the exhaust gas processing apparatus of this embodiment, at the time of manufacture, the number of the divided
従って、かくの如き本実施形態の排出ガス処理装置によれば、装置本体10の無用な大型化による排出ガス処理装置全体の重量や、燃料電池車に対する設置スペースの増大、更には余分なコスト負担を惹起せしめることなく、しかも、燃料電池が組み込まれる燃料電池車の燃料電池システムの製作性や製作コストを何等悪化させることもなしに、要求される排出水素ガスの希釈性能が、極めて効率的且つ安定的に発揮され得ることとなるのである。
Therefore, according to the exhaust gas processing apparatus of this embodiment as described above, the weight of the entire exhaust gas processing apparatus due to unnecessary enlargement of the apparatus
また、本実施形態の排出ガス処理装置においては、分割体形成パーツ44の個数を任意の数に変更したり、或いは分割体形成パーツ44を長さの異なるものに変更することで、空気流路72の大部分を構成する下部空間内側スペース60の容積、更には、かかる下部空間内側スペース60を形成する第二の内側半割筒部50を覆って位置せしめられた吸音材68の大きさまでもが、容易に変化せしめられる。従って、このような本実施形態によれば、空気流路72内を流通せしめられる空気の排気音の消音機能も、分割体形成パーツ44の使用個数や種類の変更により、容易にチューニングすることが出来るのである。
Further, in the exhaust gas treatment apparatus of the present embodiment, the number of the divided
以上、本発明の具体的な構成について詳述してきたが、これはあくまでも例示に過ぎないのであって、本発明は、上記の記載によって、何等の制約を受けるものではない。 The specific configuration of the present invention has been described in detail above. However, this is merely an example, and the present invention is not limited by the above description.
例えば、前記せるように、中間分割体22を形成するのに使用される分割体形成パーツ44の個数は、何等限定されるものではなく、水素ガスの希釈性能に対する要求性能を満足させるのに必要な収容空間70の容積が確保され得る個数だけ用いられるのであって、その具体的な数は、必要とされる収容空間70の容積や、各分割体形成パーツ44の容積(長さや幅乃至は径)等によって、適宜に決定されるところである。また、分割体形成パーツ44を複数個用いる場合にあっては、各分割体形成パーツ44の長さや形状等の違いによって、容積が互いに異なる大きさとされていても、何等差し支えない。
For example, as described above, the number of divided
また、ガス侵入部74の構造も、例示のものに、特に限定されるものではなく、例えば、図11に示される如き構造と為すことも出来る。なお、この図11に示される実施形態に関しては、図1及び図2に示される前記実施形態と同様な構造とされた部材及び部位について、図1及び図2と同一の符号を付すことにより、その詳細な説明を省略した。
Further, the structure of the
すなわち、本実施形態においては、前側分割体18のカソード配管接続筒部32と後側分割体20の排出管接続筒部40のそれぞれの端面形状が、中間分割体18における第二の内側半割筒部50の端面形状と同一形状とされている。また、後側分割体20の排出管接続筒部40に、前方に向かって内側空間39内に突出する突出部分82が設けられると共に、この突出部分82に、貫通孔84が、複数形成されている。そして、かかる突出部分82が、その先端面において、中間分割体22における第二の内側半割筒部50の後端面に対して、一体的に接合される一方、前側分割体18のカソード配管接続筒部32における後方への突出部が、その先端面において、中間分割体22における第二の内側半割筒部50の前端面に対して、一体的に接合されている。これにより、装置本体10内に、カソード配管接続筒部32の内孔と、第二の内側半割筒部50,50にて囲まれた下部空間内側スペース60,60と、 排出管接続筒部40の内孔とからなる空気流路72が、形成されている。このことから明らかなように、ここでは、カソード配管接続筒部32と第二の内側半割筒部50,50と排出管接続筒部40とにて、仕切部材が構成されている。
That is, in the present embodiment, the end face shapes of the cathode pipe connecting
かくして、かかる本実施形態の排出ガス処理装置においては、空気流路72における排出口42側部分、つまり空気流通方向下流側部分を構成する排出管接続筒部40の突出部分82に対して、その一部分が除去されるように形成された複数の貫通孔84を通じて、空気流路72と収容空間70とが連通せしめられている。即ち、これら複数の貫通孔84のそれぞれにて、ガス侵入部74が構成されて、各貫通孔84からなるガス侵入部74から、収容空間70内の水素ガスが空気流路70内に侵入せしめられて、空気流路70内の空気に混入されるようになっている。そして、それにより、水素ガスが、空気流路70内の空気にて希釈されて、排出管接続筒部40に接続された排出管80の先端開口部から、空気と共に大気中に排出されるようになっているのである。
Thus, in the exhaust gas processing apparatus of the present embodiment, with respect to the projecting
また、前記実施形態では、前側分割体18が、前側底部14と前側周壁部24とからなると共に、後側分割体20が、後側底部16と後側周壁部36とにて構成されて、それら前側及び後側分割体18,20が、それぞれ、内側空間28,39を有する片側有底の角筒形状とされ、それにより、収容空間72が、前側及び後側分割体18,20の各内側空間28,39と中間分割体22の上部空間54,54とにて形成されていた。然るに、例えば、前側分割体18と後側分割体20とを、前側底部14や後側底部16のみからなる平板形状として、収容空間72を中間分割体22の上部空間54だけにて形成することも可能である。
Moreover, in the said embodiment, while the front
さらに、例えば、カソード配管78の一部を装置本体10内に突入位置せしめて、かかるカソード配管78の装置本体10内への突入部分によって、空気流路72を構成することも出来る。この場合、カソード配管78の突入部分と排出管接続筒部40との間に、空気流路72と収容空間70とを連通する隙間が設けられ、或いはその突入部分の管壁に、空気流路72と収容空間70とを連通する貫通孔が設けられて、それらの隙間や貫通孔にて、ガス侵入部74が構成されることとなる。
Further, for example, a part of the
更にまた、前側、後側、及び中間分割体18,20,22からなる装置本体10の全体形状や材質も、例示のものに何等限定されるものではなく、内部に収容空間70と空気流路72とが画成されるものであれば、如何なる形状や材質を有するものであっても良い。勿論、各分割体18,20,22の形状や材質も、装置本体10の全体形状や材質等に応じて、適宜に変更され得るところである。
Furthermore, the overall shape and material of the apparatus
また、第一の分割体としての前側分割体18と第二の分割体としての中間分割体22と第三の分割体としての後側分割体20との一体的な接合方法も、特に限定されるものではない。従って、例えば、対応する外フランジ部26,52,38同士においてボルト固定する方法等も採用することが出来、或いは各分割体18,22,20が金属製であれば、溶接手法等も、採用され得る。なお、接合強度が十分に確保され得るならば、外フランジ部26,52,38を省略することも出来る。
In addition, the method of integrally joining the front divided
さらに、吸音材68も、例示のものの他、公知のものが、適宜に用いられ得る。また、吸音材68は、非通気性のものであっても良い。
Further, as the
加えて、本発明は、燃料電池車に装着された燃料電池の排出ガス処理装置の他、各種の用途に使用される燃料電池の排出ガス処理装置の何れに対しても、同様に適用可能であることは、勿論である。 In addition, the present invention can be similarly applied to any exhaust gas treatment device for a fuel cell used in various applications in addition to the exhaust gas treatment device for a fuel cell mounted on a fuel cell vehicle. Of course there is.
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもないところである。 In addition, although not enumerated one by one, the present invention can be carried out in a mode to which various changes, modifications, improvements, etc. are added based on the knowledge of those skilled in the art. It goes without saying that all are included in the scope of the present invention without departing from the spirit of the present invention.
10 装置本体 18 前側分割体
20 後側分割体 22 中間分割体
34 ガス導入口 35 空気導入口
42 排出口 44 分割体形成パーツ
48 第一の内側半割筒部 50 第二の内側半割筒部
66 透孔 68 吸音材
70 収容空間 72 空気流路
74 ガス侵入部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ガス導入口と前記空気導入口とを有する第一の分割体と、前記空気流路と前記収容空間とが前記仕切部材を隔てて内部に画成された第二の分割体と、前記排出口を有すると共に、前記ガス侵入部が内部に設けられた第三の分割体とが、一体的に接合されてなる分割構造をもって、前記装置本体を構成する一方、かかる装置本体の該第二の分割体を、該空気流路の少なくとも一部と該収容空間の少なくとも一部とが該仕切部材を隔てて内部に画成された複数の分割体形成パーツの中から任意に選択された少なくとも一つを用いて形成したことを特徴とする燃料電池の排出ガス処理装置。 The hydrogen gas discharged from the anode electrode side is introduced into the inside through the gas introduction port, and the accommodation space to be accommodated and the air discharged from the cathode electrode side are introduced into the inside from the air introduction port to be circulated. An air flow path that discharges into the atmosphere through the discharge port is defined with a partition member inside the apparatus main body, and hydrogen gas stored in the storage space is further allowed to enter the air flow path. A gas intrusion portion is provided in the apparatus main body, and hydrogen gas in the accommodation space is mixed into the air flowing through the air flow path through the gas intrusion portion, thereby diluting the hydrogen gas with the air. In the exhaust gas treatment device for a fuel cell configured to be discharged into the atmosphere from the discharge port together with the air,
A first divided body having the gas introduction port and the air introduction port; a second divided body in which the air flow path and the accommodation space are defined inside the partition member; and the exhaust. The apparatus main body is configured with a divided structure in which the gas intrusion portion is provided integrally with the third divided body having an outlet and the second main body of the apparatus main body. The divided body is at least one arbitrarily selected from a plurality of divided body forming parts in which at least a part of the air flow path and at least a part of the accommodation space are defined with the partition member therebetween. An exhaust gas treatment device for a fuel cell, characterized in that it is formed using two.
前記ガス導入口と前記空気導入口とを有する第一の分割体を準備する工程と、
前記空気流路の少なくとも一部と前記収容空間の少なくとも一部とが前記仕切部材を隔てて内部に画成された複数の分割体形成パーツから少なくとも一つを任意に選択し、使用して、前記装置本体における前記第一の分割体からなる部分とは別の部分を構成する、該少なくとも一つの分割体形成パーツからなる第二の分割体を準備する工程と、
前記排出口を有すると共に、前記ガス侵入部が内部に設けられた、前記装置本体における前記第一及び第二の分割体からなる部分とは更に別の部分を構成する第三の分割体を準備する工程と、
前記第二の分割体における前記空気流路の空気流通方向上流側に、前記第一の分割体を組み付けて、一体的に接合する工程と、
前記第二の分割体における前記空気流路の空気流通方向下流側に、前記第三の分割体を組み付けて、一体的に接合する工程と、
を含むことを特徴とする燃料電池の排出ガス処理装置の製造方法。
The hydrogen gas discharged from the anode electrode side is introduced into the inside through the gas introduction port, and the accommodation space to be accommodated and the air discharged from the cathode electrode side are introduced into the inside from the air introduction port to be circulated. An air flow path that discharges into the atmosphere through the discharge port is defined with a partition member inside the apparatus main body, and hydrogen gas stored in the storage space is further allowed to enter the air flow path. A gas intrusion portion is provided in the apparatus main body, and hydrogen gas in the accommodation space is mixed into the air flowing through the air flow path through the gas intrusion portion, thereby diluting the hydrogen gas with the air. A method of manufacturing an exhaust gas treatment device for a fuel cell configured to be discharged into the atmosphere from the discharge port together with the air,
Preparing a first divided body having the gas inlet and the air inlet;
At least a part of the air flow path and at least a part of the accommodating space are arbitrarily selected from a plurality of divided body forming parts defined inside with the partition member therebetween, and used. Preparing a second divided body comprising the at least one divided body forming part, constituting a part different from the first divided body in the apparatus main body;
A third divided body is provided which has the discharge port and is provided with the gas intrusion portion therein and which constitutes another part of the apparatus main body, which is different from the first and second divided bodies. And a process of
Assembling and integrally joining the first divided body on the upstream side in the air flow direction of the air flow path in the second divided body;
Assembling the third divided body on the downstream side in the air flow direction of the air flow path in the second divided body, and joining them together;
A method for manufacturing an exhaust gas treatment device for a fuel cell, comprising:
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