JP2023140410A - 燃料電池の排水装置、燃料電池及び燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【課題】発電に伴う生成水をスムーズに排水することができる燃料電池の排水装置、燃料電池及び燃料電池システムを提供する。【解決手段】 排水装置１００は、燃料電池１０から発電に寄与せずに排出された未燃燃料ガスＨ１を流動させる希釈流路と、希釈流路に空気を供給して未燃燃料ガスＨ１を希釈する希釈ファンと、希釈流路に設けられて未燃燃料ガスＨ１から分離した水Ｗを貯留する貯水部と、貯水部に接続されて水Ｗを外部タンク１３へ排出する排水管１１と、希釈流路に接続されて外部タンク１３内の気体を希釈流路へ戻す空気戻し管１２と、を備える。【選択図】 図１
Description
本発明は、燃料電池で発生する水の排水技術に関する。
一般に、燃料電池の発電に伴って生成された水の一部は、酸化反応に寄与しなかった未燃水素に混じり合って、未燃水素とともに燃料電池から排出される。燃料電池車などの車両に搭載される燃料電池システムでは、このように排出された水は、未燃水素を希釈する希釈ボックスを経由して排水タンクに貯留される。排水タンク内には水や空気に加えて希釈が不十分な未燃水素が混入する可能性があるため、漏出を防止する観点から、排水タンクは密閉される。同様の理由で希釈ボックスと排水タンクとを接続する排水管も気密性が確保される。
このような密閉構造において、燃料電池から排水タンクへ排水した場合、同体積分の排水タンク中のガスが排水とは逆方向に排水管内を流れることになる。
このような密閉構造において、燃料電池から排水タンクへ排水した場合、同体積分の排水タンク中のガスが排水とは逆方向に排水管内を流れることになる。
しかしながら、上述の従来の技術では、車両の振動等で排水により排水管が閉塞すると、排水タンクへのスムーズな排水が阻害されるおそれがあるという課題があった。よって、従来では閉塞を防止するため、実際の流量に必要な径よりも太い配管を用いていた。排水管が閉塞すると、排水管内にガスの抜け道がなくなり、排水タンク内又は排水管内に留まったガスの圧力で排水が阻害されるからである。
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、発電に伴う生成水をスムーズに排水することができる燃料電池の排水装置、燃料電池及び燃料電池システムを提供することを目的とする。
本実施形態に係る燃料電池の排水装置は、燃料電池から発電に寄与せずに排出された未燃燃料ガスを流動させる希釈流路と、前記希釈流路に空気を供給して前記未燃燃料ガスを希釈する希釈ファンと、前記希釈流路に設けられて前記未燃燃料ガスから分離した水を貯留する貯水部と、前記貯水部に接続されて前記水を外部タンクへ排出する排水管と、前記希釈流路に接続されて前記外部タンク内の気体を前記希釈流路へ戻す空気戻し管と、を備えるものである。
また、本実施形態に係る燃料電池システムは、燃料ガスを酸化させることで発電する燃料電池と、燃料電池から発電に寄与せずに排出された未燃燃料ガスを流動させる希釈流路と、前記希釈流路に空気を供給して前記未燃燃料ガスを希釈する希釈ファンと、前記希釈流路に設けられて前記未燃燃料ガスから分離した水を貯留する貯水部と、前記貯水部に集められた水を貯留する密閉された排水タンクと、前記貯水部に接続されて前記水を前記排水タンクへ排出する排水管と、前記希釈流路に接続されて前記排水タンク内の気体を前記希釈流路へ戻す空気戻し管と、を備えるものである。
本発明により、発電に伴う生成水をスムーズに排水することができる燃料電池の排水装置、燃料電池及び燃料電池システムが提供される。
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
なお、以下で説明する排水排気系統において、「上流側」とは燃料電池の正常稼働時において未燃水素又は生成水が流れてくる側であり、より燃料電池に近い側をいう。反対に、「下流側」とは燃料電池の正常稼働時において未燃水素又は生成水が流れていく側であり、より燃料電池から遠い側をいう。
なお、以下で説明する排水排気系統において、「上流側」とは燃料電池の正常稼働時において未燃水素又は生成水が流れてくる側であり、より燃料電池に近い側をいう。反対に、「下流側」とは燃料電池の正常稼働時において未燃水素又は生成水が流れていく側であり、より燃料電池から遠い側をいう。
図１は、実施形態に係る燃料電池１０の排水装置１００を備える燃料電池システム（以下、単に「システム」という）２００の概略構成図である。
実施形態に係るシステム２００は、例えば、電気自動車又はハイブリッド車などの燃料電池車に好適に適用されるものである。
システム２００は、図１に示されるように、燃料電池１０に、電力系統４０及び各種流路系統５０，６０，７０が接続されて構成される。燃料電池１０は、例えば、水素などの燃料ガスＨに空気中の酸素など酸化ガスを反応させて発電する燃料電池セルのスタックで構成される。
以下、水素Ｈを燃料ガスＨの例、酸素を含む空気Ｘを酸化ガスの例にとって説明する。
実施形態に係るシステム２００は、例えば、電気自動車又はハイブリッド車などの燃料電池車に好適に適用されるものである。
システム２００は、図１に示されるように、燃料電池１０に、電力系統４０及び各種流路系統５０，６０，７０が接続されて構成される。燃料電池１０は、例えば、水素などの燃料ガスＨに空気中の酸素など酸化ガスを反応させて発電する燃料電池セルのスタックで構成される。
以下、水素Ｈを燃料ガスＨの例、酸素を含む空気Ｘを酸化ガスの例にとって説明する。
電力系統４０では、パワーマネージメントＥＣＵ４１を介して燃料電池１０に接続されたモータ４２及びバッテリ４３に、燃料電池１０の発電電力が供給される。パワーマネージメントＥＣＵ４１は、モータ４２及びバッテリ４３の出力や、燃料電池１０の発電量を制御するコンピュータである。
燃料電池１０には、冷媒を供給して燃料電池１０を冷却する冷媒流路系統５０と、空気Ｘを供給する空気流路系統６０と、水素Ｈを供給する燃料流路系統７０と、が接続される。
冷媒流路系統５０は、不図示の熱交換器で冷却された冷媒を冷媒ポンプ５１で循環させる環状流路である。
空気流路系統６０は、コンプレッサ６１で圧縮されて燃料電池１０に供給される空気Ｘが流れる空気供給路６２と、燃料電池１０から排出された空気Ｘのオフガスが流れる空気排気路６３と、で主に構成される。空気排気路６３を流れる空気Ｘのオフガスは、システム２００外の大気中に排気される。
冷媒流路系統５０は、不図示の熱交換器で冷却された冷媒を冷媒ポンプ５１で循環させる環状流路である。
空気流路系統６０は、コンプレッサ６１で圧縮されて燃料電池１０に供給される空気Ｘが流れる空気供給路６２と、燃料電池１０から排出された空気Ｘのオフガスが流れる空気排気路６３と、で主に構成される。空気排気路６３を流れる空気Ｘのオフガスは、システム２００外の大気中に排気される。
燃料流路系統７０は、高圧水素タンク７１と燃料電池１０とを接続する燃料供給路７２と、発電による生成水Ｗを排出する排水排気路７３と、で主に構成される。燃料供給路７２に設けられた遮断弁７４の開放により、高圧水素タンク７１に貯蔵された水素Ｈが、１００ｋＰａ程度の圧力に調整されて、燃料電池１０に供給される。また、排水排気路７３へ排出される生成水Ｗは、気相液相の混合状態であり、さらに発電に寄与しなかった未燃水素（未燃燃料ガス）Ｈ１が混入する。
排水排気路７３には、実施形態に係る排水装置１００が接続される。排水排気路７３から排出された燃料電池１０内の生成水Ｗ及び未燃水素Ｈ１は、この排水装置１００で気液分離及び未燃水素Ｈ１の希釈がなされる。排水装置１００で未燃水素Ｈ１から分離された生成水Ｗは、排水管１１を介して排水装置１００に接続された排水タンク１３に貯留される。
排水装置１００は、例えば、気液分離装置１４、希釈ボックス１６、排水管１１、及び空気戻し管１２で構成される。
気液分離装置１４は、一度の発電で大量に発生する生成水Ｗを未燃水素Ｈ１から分離する。気液分離装置１４には、従前から多くの製品が知られており、そのような既製品を用いてもよい。
気液分離装置１４は、一度の発電で大量に発生する生成水Ｗを未燃水素Ｈ１から分離する。気液分離装置１４には、従前から多くの製品が知られており、そのような既製品を用いてもよい。
希釈ボックス１６は、気液分離装置１４の下流側に接続され、気液分離装置１４から流入してくる未燃水素Ｈ１を系外に排気可能な濃度にまで希釈して大気中に排気する。なお、後に詳述するように、希釈ボックス１６は生成水Ｗと未燃水素Ｈ１とを分離する気液分離機能も有している。よって、生成水Ｗが希釈ボックス１６における未燃水素Ｈ１の希釈または排気を阻害しなければ、気液分離装置１４を設けずに希釈ボックス１６を燃料電池１０に直接接続してもよい。
排水管１１は、希釈ボックス１６と排水タンク１３とを接続して、未燃水素Ｈ１から分離された生成水Ｗを排水タンク１３へ流入させる。
空気戻し管１２は、排水管１１とは別に設けられた、希釈ボックス１６と排水タンク１３とを接続する流路管である。排水管１１及び空気戻し管１２には、例えばポリ塩化ビニルなど柔軟性を有する素材が好適に用いられる。
排水管１１は、希釈ボックス１６と排水タンク１３とを接続して、未燃水素Ｈ１から分離された生成水Ｗを排水タンク１３へ流入させる。
空気戻し管１２は、排水管１１とは別に設けられた、希釈ボックス１６と排水タンク１３とを接続する流路管である。排水管１１及び空気戻し管１２には、例えばポリ塩化ビニルなど柔軟性を有する素材が好適に用いられる。
排水タンク１３内には、生成水Ｗに混じって空気などのガス（以下、「貯留空気Ｇ」という）が溜まることがある。この貯留空気Ｇには分離しきれなかった未燃水素Ｈ１が含まれる可能性もあるため、排水タンク１３は密閉される。同様に、排水装置１００と排水タンク１３とを接続する排水管１１内も気密性が確保される。
次に、図２～図６を用いて、より具体的な希釈ボックス１６の構造、及び排水管１１及び空気戻し管１２との接続関係について説明する。
図２は、実施形態における希釈ボックス１６の一例を示す概略斜視図である。
希釈ボックス１６の上面又は側面には、図２に示されるように、希釈ボックス１６内に外部の空気Ａを供給する３か所の空気供給口１７，１８，１９が設けられる。
図２は、実施形態における希釈ボックス１６の一例を示す概略斜視図である。
希釈ボックス１６の上面又は側面には、図２に示されるように、希釈ボックス１６内に外部の空気Ａを供給する３か所の空気供給口１７，１８，１９が設けられる。
これらのうち、最下流側に設けられた第３空気供給口１９には、希釈ファン３３が設けられる。また、第３空気供給口１９には排気管３０が接続される。そして、希釈ファン３３は、排気管３０の管内にＰａオーダーの圧力で空気Ａを送風する。このようにして、希釈ファン３３の送風方向の下流側に送風方向に沿って未燃水素Ｈ１の排気路（後述する排気希釈空間２３）が形成される。
未燃水素Ｈ１は、希釈ファン３３により排気管３０内に供給された空気Ａで外部に排出しても安全な基準値にまで最終希釈されて希釈ファン３３の風力で大気中に排出される。
未燃水素Ｈ１は、希釈ファン３３により排気管３０内に供給された空気Ａで外部に排出しても安全な基準値にまで最終希釈されて希釈ファン３３の風力で大気中に排出される。
また、希釈ボックス１６の下半部に配置される貯水部３６は、船底状に中央部が一段低くなった底部３６ａを有する。この底部３６ａには、排水ニップル３５が取り付けられる排水孔１５（図４）が設けられる。未燃水素Ｈ１から分離されて貯水部３６に貯められた生成水Ｗは、排水ニップル３５に接続された排水管１１を介して外部の排水タンク１３へ排水される。
また、図３は、図２のＩ－Ｉ線で切断した希釈ボックス１６の断面斜視図である。
希釈ボックス１６内には、図３に示されるように、未燃水素Ｈ１及び気液混合状態の生成水Ｗが流動する希釈流路２１，２２，２３が設けられる。
希釈流路２１，２２，２３は、例えば、上流側から順に導入希釈空間２１、気液分離希釈空間２２、及び排気希釈空間２３の３つの希釈空間に分けることができる。
生成水Ｗは、導入希釈空間２１、気液分離希釈空間２２そして排気希釈空間２３の順に希釈流路２１，２２，２３を巡回しながら、冷却されて液状になり、未燃水素Ｈ１から徐々に分離される。また、未燃水素Ｈ１は、この巡回により上述の空気供給口１７，１８，１９から希釈流路２１，２２，２３に供給された空気Ａと混じり合い、徐々に希釈されていく。
希釈ボックス１６内には、図３に示されるように、未燃水素Ｈ１及び気液混合状態の生成水Ｗが流動する希釈流路２１，２２，２３が設けられる。
希釈流路２１，２２，２３は、例えば、上流側から順に導入希釈空間２１、気液分離希釈空間２２、及び排気希釈空間２３の３つの希釈空間に分けることができる。
生成水Ｗは、導入希釈空間２１、気液分離希釈空間２２そして排気希釈空間２３の順に希釈流路２１，２２，２３を巡回しながら、冷却されて液状になり、未燃水素Ｈ１から徐々に分離される。また、未燃水素Ｈ１は、この巡回により上述の空気供給口１７，１８，１９から希釈流路２１，２２，２３に供給された空気Ａと混じり合い、徐々に希釈されていく。
以下、図３～図６を用いて、空間２１，２２，２３毎に、より具体的に未燃水素Ｈ１の希釈態様及び生成水Ｗからの分離態様を説明する。
図４は、図２のＩＩ－ＩＩ線で切断した希釈ボックス１６の断面斜視図である。
図５は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線で切断した希釈ボックス１６の断面斜視図である。
図６は、図２のＩＶ－ＩＶ線で切断した希釈ボックス１６の正面断面図である。
図４は、図２のＩＩ－ＩＩ線で切断した希釈ボックス１６の断面斜視図である。
図５は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線で切断した希釈ボックス１６の断面斜視図である。
図６は、図２のＩＶ－ＩＶ線で切断した希釈ボックス１６の正面断面図である。
〔導入希釈空間２１〕
導入希釈空間２１と気液分離希釈空間２２とは、図３～図６に示されるように、直立する希釈筒２５及び直立する仕切板２６で隔てられる。希釈筒２５の上端部は希釈ボックス１６の上面から外部に開口しており、第１空気供給口１７を形成している。なお、第１空気供給口１７に接続される希釈ファンの図示は省略している。また、希釈筒２５の根幹部分には、導入希釈空間２１側と気液分離希釈空間２２側のそれぞれに１つずつ床面に接するように浸入口２７，２８が設けられる。
この２つの浸入口２７，２８により、導入希釈空間２１と気液分離希釈空間２２とは、空間的に連通している。
導入希釈空間２１と気液分離希釈空間２２とは、図３～図６に示されるように、直立する希釈筒２５及び直立する仕切板２６で隔てられる。希釈筒２５の上端部は希釈ボックス１６の上面から外部に開口しており、第１空気供給口１７を形成している。なお、第１空気供給口１７に接続される希釈ファンの図示は省略している。また、希釈筒２５の根幹部分には、導入希釈空間２１側と気液分離希釈空間２２側のそれぞれに１つずつ床面に接するように浸入口２７，２８が設けられる。
この２つの浸入口２７，２８により、導入希釈空間２１と気液分離希釈空間２２とは、空間的に連通している。
未燃水素Ｈ１及び生成水Ｗの気液混合体は、ｋＰａオーダーの高い圧力で排気液流入口２９から導入希釈空間２１に流入する。流入した気液混合体は、導入希釈空間２１の浸入口２７から希釈筒２５に流入して第１空気供給口１７から供給される空気Ａと混じり合い希釈される。
そして、気液分離希釈空間２２側の浸入口２８から気液分離希釈空間２２へ流出する。このとき、液体として導入希釈空間２１に流入した生成水Ｗ及び飽和水蒸気量を超えて液化した生成水Ｗも床面伝いに浸入口２７，２８から気液分離希釈空間２２に流入する。
そして、気液分離希釈空間２２側の浸入口２８から気液分離希釈空間２２へ流出する。このとき、液体として導入希釈空間２１に流入した生成水Ｗ及び飽和水蒸気量を超えて液化した生成水Ｗも床面伝いに浸入口２７，２８から気液分離希釈空間２２に流入する。
〔気液分離希釈空間２２〕
気液分離希釈空間２２は、高床板３１で上部空間２２ａ（２２）と貯水空間２２ｂ（２２）とに上下に分割される。貯水空間２２ｂは貯水部３６の内部空間である。また、気液分離希釈空間２２の中央部には、この高床板３１に埋め込まれるように筒状の排気管３０が配置される。この排気管３０により上部空間２２ａが中央で絞られ、上流空房２２ａ１（２２ａ）と下流空房２２ａ２（２２ａ）とが形成される。
気液分離希釈空間２２は、高床板３１で上部空間２２ａ（２２）と貯水空間２２ｂ（２２）とに上下に分割される。貯水空間２２ｂは貯水部３６の内部空間である。また、気液分離希釈空間２２の中央部には、この高床板３１に埋め込まれるように筒状の排気管３０が配置される。この排気管３０により上部空間２２ａが中央で絞られ、上流空房２２ａ１（２２ａ）と下流空房２２ａ２（２２ａ）とが形成される。
下流空房２２ａ２の側面には、第２空気供給口１８が設けられる。なお、第２空気供給口１８に設けられる希釈ファンも図示を省略している。また、下流空房２２ａ２側の排気管３０の面には多数の通気孔３２が設けられる。この通気孔３２によって、気液分離希釈空間２２と排気希釈空間２３とが連通される。
また、高床板３１に貯水空間２２ｂへ延びる上昇管３４が開口していることで、上部空間２２ａと貯水空間２２ｂとが連通している。
また、高床板３１に貯水空間２２ｂへ延びる上昇管３４が開口していることで、上部空間２２ａと貯水空間２２ｂとが連通している。
このような構造により、液化して浸入口２８から貯水空間２２ｂに流入した生成水Ｗは、そのまま貯水部３６の床面を伝って底部３６ａに貯められる。
また、生成水Ｗとともに浸入口２８から貯水空間２２ｂに流入した未燃水素Ｈ１及び水蒸気Ｗ１は、上昇管３４内を上昇して上部空間２２ａの上流空房２２ａ１に流入する。上流空房２２ａ１に流入した未燃水素Ｈ１及び水蒸気Ｗ１は排気管３０の上外面に沿って流動して下流空房２２ａ２に流入する。
また、生成水Ｗとともに浸入口２８から貯水空間２２ｂに流入した未燃水素Ｈ１及び水蒸気Ｗ１は、上昇管３４内を上昇して上部空間２２ａの上流空房２２ａ１に流入する。上流空房２２ａ１に流入した未燃水素Ｈ１及び水蒸気Ｗ１は排気管３０の上外面に沿って流動して下流空房２２ａ２に流入する。
下流空房２２ａ２に流入した未燃水素Ｈ１は第２空気供給口１８から導入される空気Ａでさらに希釈される。また、下流空房２２ａ２に流入した後に液化した生成水Ｗは高床板３１に設けられた集水口３９から貯水空間２２ｂに流下する。貯水空間２２ｂに流下した生成水Ｗは、図６に示されるように、床面伝いに底部３６ａに流入して、排水孔１５から排水管１１を介して排水タンク１３に排出される。なお、この貯水空間２２ｂを不図示の仕切りでラビリンス構造様に複雑に仕切ることで、生成水Ｗの流路を長くして高温の生成水Ｗを冷却してもよい。また、上流空房２２ａ１と下流空房２２ａ２との境部や下流空房２２ａ２内に不図示の仕切りを設けることで、気体の実質的な巡回経路を実質的に長くしてもよい。
気液分離希釈空間２２で液体の生成水Ｗから分離されて、かつ希釈された未燃水素Ｈ１は排気管３０の側面の通気孔３２から排気希釈空間２３に流入する。
気液分離希釈空間２２で液体の生成水Ｗから分離されて、かつ希釈された未燃水素Ｈ１は排気管３０の側面の通気孔３２から排気希釈空間２３に流入する。
〔排気希釈空間２３〕
排気希釈空間２３は、排気管３０の管内空間である。
この排気管３０には、図４に示されるように、空気戻し孔２４が設けられて空気戻し管１２が接続される。貯水部３６に接続された排水管１１から排水タンク１３に生成水Ｗが流入すると、排水タンク１３の圧力が僅かに上昇する。排水タンク１３に溜まっていた貯留空気Ｇは、この圧力で空気戻し管１２に押し込まれて、排気希釈空間２３に戻されることになる。よって、排水タンク１３内の圧力は、貯留空気Ｇが排水タンク１３内にあるうちは給水されても一定値以上には上がらない。このことは、排水管１１を生成水Ｗが閉塞した場合にもいえる。
排気希釈空間２３は、排気管３０の管内空間である。
この排気管３０には、図４に示されるように、空気戻し孔２４が設けられて空気戻し管１２が接続される。貯水部３６に接続された排水管１１から排水タンク１３に生成水Ｗが流入すると、排水タンク１３の圧力が僅かに上昇する。排水タンク１３に溜まっていた貯留空気Ｇは、この圧力で空気戻し管１２に押し込まれて、排気希釈空間２３に戻されることになる。よって、排水タンク１３内の圧力は、貯留空気Ｇが排水タンク１３内にあるうちは給水されても一定値以上には上がらない。このことは、排水管１１を生成水Ｗが閉塞した場合にもいえる。
よって、排水管１１を排水Ｗが閉塞した場合も、貯留空気Ｇが閉塞した排水管１１を強引に逆流して排水Ｗの排水タンク１３への流入を阻害することが抑制される。つまり、系外からの気密性が維持された排水タンク１３へのスムーズな排水が確保される。よって、空気戻し管１２で貯留空気Ｇを戻すことで、排水流速を上げることができ、排水効率を向上させることができる。また、排水管１１内に貯留空気Ｇの逆流空間を確保することが不要になるため、排水による閉塞を懸念せずに、従来細くより柔軟性のある排水管１１を使用することができる。排水管１１をより細くより柔軟性のあるホースにすることで、狭い空間内にコンパクトに収納することができる。
また、希釈ファン３３による気流に沿った排気希釈空間２３は、通常Ｐａオーダーの圧力であり、ｋＰａオーダーの圧力である貯水空間２２ｂよりも圧力が低い。よって、排水タンク１３に貯まった貯留空気Ｇは、排水管１１を逆流せずに空気戻し管１２から排気希釈空間２３に戻される。このように排水管１１と空気戻し管１２とで接続位置に圧力差を設けることで、排水管１１内で貯留空気Ｇの逆流の発生が抑制される。
また、空気戻し孔２４は、排気希釈空間２３において通気孔３２よりも下流側に設けられることがより好ましい。排気希釈空間２３の通気孔３２よりも上流側では、希釈ファン３３の気流が通気孔３２から流入した未燃水素Ｈ１等によって阻害され遅くなって圧力が高くなり、空気戻し管１２から貯留空気Ｇを戻りづらくなるためである。
また、空気戻し孔２４は希釈流路２１，２２，２３内の流束に沿って下流側に開口することが望ましい。空気戻し管１２から戻された貯留空気Ｇをよりスムーズに希釈流路２１，２２，２３の気流にのせるためである。
なお、空気戻し孔２４は、排気希釈空間２３内に接続されなくてもよい。例えば、空気戻し管１２は、気液分離希釈空間２２に接続されてもよい。
また、空気戻し孔２４は希釈流路２１，２２，２３内の流束に沿って下流側に開口することが望ましい。空気戻し管１２から戻された貯留空気Ｇをよりスムーズに希釈流路２１，２２，２３の気流にのせるためである。
なお、空気戻し孔２４は、排気希釈空間２３内に接続されなくてもよい。例えば、空気戻し管１２は、気液分離希釈空間２２に接続されてもよい。
以上のように、実施形態に係る排水装置１００よれば、空気戻し管１２を設けることで、排水管１１を流動する水が排水管１１を閉塞した場合も、排水タンク１３内の圧力を上昇させずにスムーズに排水することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
例えば、希釈ボックスの外形や内部構造は製品によって様々である。よって、実施形態では、例えば排気管が希釈ボックスの中央部で高床板に埋め込まれている例で説明したが、排気管の位置は製品によって大きく異なる。また、希釈流路を大きく３つの空間に分けて説明したが、各空間の内部構造や空間どうしの配置構造も製品によって異なる。
１０…燃料電池、１１…排水管、１２…空気戻し管、１３…排水タンク、１４…気液分離装置、１５…排水孔、１６…希釈ボックス、１７…第１空気供給口、１８…第２空気供給口、１９…第３空気供給口、２０（２１～２３）…希釈流路、２１…導入希釈空間、２２（２２ａ，２２ｂ）…気液分離希釈空間（上部空間，貯水空間）、２２ａ１（２２ａ）…上流空房，２２ａ２（２２ａ）…下流空房、２３…排気希釈空間、２４…空気戻し孔、２５…希釈筒、２６…仕切板、２７…浸入口、２８…浸入口、２９…排気液流入口、３０…排気管、３１…高床板、３２…通気孔、３３…希釈ファン、３４…上昇管、３５…排水ニップル、３６（３６ａ）…貯水部（貯水部の底部）、３９…集水口、４０…電力系統、４１…パワーマネージメントＥＣＵ、４２…モータ、４３…バッテリ、５０…冷媒流路系統、５１…冷媒ポンプ、６０…空気流路系統、６１…コンプレッサ、６２…空気供給路、６３…空気排気路、７０…燃料流路系統、７１…高圧水素タンク、７２…燃料供給路、７３…排水排気路、７４…遮断弁、１００…排水装置、２００…システム、Ａ…空気、Ｇ…貯留空気、Ｈ…燃料ガス（水素）、Ｈ１…未燃燃料ガス（未燃水素）、Ｗ（Ｗ１）…生成水，排水（水蒸気）、Ｘ…空気。
Claims (8)
- 燃料電池から発電に寄与せずに排出された未燃燃料ガスを流動させる希釈流路と、
前記希釈流路に空気を供給して前記未燃燃料ガスを希釈する希釈ファンと、
前記希釈流路に設けられて前記未燃燃料ガスから分離した水を貯留する貯水部と、
前記貯水部に接続されて前記水を外部タンクへ排出する排水管と、
前記希釈流路に接続されて前記外部タンク内の気体を前記希釈流路へ戻す空気戻し管と、を備えることを特徴とする燃料電池の排水装置。 - 前記空気戻し管は、前記貯水部における前記排水管の接続位置よりも圧力が低い位置に接続される請求項１に記載の燃料電池の排水装置。
- 前記空気戻し管は、前記希釈ファンが発生させる気流の下流側の前記希釈流路に接続される請求項１又は請求項２に記載の燃料電池の排水装置。
- 前記未燃燃料ガスを前記希釈流路内に導入する排気液流入口を備え、
前記空気戻し管は、前記排気液流入口が設けられた位置よりも下流の前記希釈流路に接続される請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料電池の排水装置。 - 前記希釈流路において前記空気戻し管が接続される空気戻し孔は、前記希釈流路内の流束に沿って下流側に開口する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の燃料電池の排水装置。
- 前記希釈流路の上流側に水分を前記未燃燃料ガスから分離する気液分離装置が設けられる請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の燃料電池の排水装置。
- 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の燃料電池の排水装置と、
前記水及び前記未燃燃料ガスを前記燃料電池の前記排水装置に排出する排水排気路と、を備える燃料電池。 - 燃料ガスを酸化させることで発電する燃料電池と、
燃料電池から発電に寄与せずに排出された未燃燃料ガスを流動させる希釈流路と、
前記希釈流路に空気を供給して前記未燃燃料ガスを希釈する希釈ファンと、
前記希釈流路に設けられて前記未燃燃料ガスから分離した水を貯留する貯水部と、
前記貯水部に集められた水を貯留する密閉された排水タンクと、
前記貯水部に接続されて前記水を前記排水タンクへ排出する排水管と、
前記希釈流路に接続されて前記排水タンク内の気体を前記希釈流路へ戻す空気戻し管と、を備えることを特徴とする燃料電池システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022046231A JP2023140410A (ja) | 2022-03-23 | 2022-03-23 | 燃料電池の排水装置、燃料電池及び燃料電池システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022046231A JP2023140410A (ja) | 2022-03-23 | 2022-03-23 | 燃料電池の排水装置、燃料電池及び燃料電池システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023140410A true JP2023140410A (ja) | 2023-10-05 |
Family
ID=88205600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022046231A Pending JP2023140410A (ja) | 2022-03-23 | 2022-03-23 | 燃料電池の排水装置、燃料電池及び燃料電池システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2023140410A (ja) |
-
2022
- 2022-03-23 JP JP2022046231A patent/JP2023140410A/ja active Pending
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