JP4667985B2 - 排出燃料希釈器 - Google Patents

Description

本発明は、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希釈容器を備える排出燃料希釈器に関するものである。

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。

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。

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

ところで、特許文献１にも示されているように、排出燃料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、仕切板の板厚が薄くて剛性が低い場合には、容器内に導入されるガスにより仕切板が振動してしまう。このような振動が発生すると、騒音の原因になり、さらに、導入されるガスの流れが乱されてしまい希釈性能が低下してしまう。

この対策として、仕切板の板厚を増大させることが考えられるが、仕切板の重量増大を招いてしまう。さらに、仕切板が占める体積が増大するため希釈器内におけるガス流路の形成領域を確保するためには希釈容器を大型化しなければならない。このように、従来においては、仕切板の耐久性を確保すると、希釈器の軽量化や小型化の障害となってしまうという問題がある。
本発明は、耐久性を確保しつつ、軽量化や小型化を図ることができる排出燃料希釈器を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、燃料電池のアノードから排出される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希釈容器（例えば、実施の形態における希釈容器５１）を備え、該希釈容器内を仕切って蛇行状のガス流路を形成する少なくとも１つの仕切板（例えば、実施の形態における仕切部５３）を有し、前記希釈容器内では、前記ガス流路に沿って蛇行状にガスが流通し、前記仕切板には、前記ガスの流通方向に交差する方向に沿って延在するリブ部（例えば、実施の形態におけるリブ部７１、７４）が形成されていることを特徴とする。

この発明によれば、前記仕切板に形成したリブ部により前記仕切板の剛性を向上できるので、前記希釈容器内に導入されるガスに伴う振動の発生を抑制することができる。従って、前記仕切板の板厚を増大させずに耐久性を確保できるので、軽量化や小型化を図ることができる。さらに、前記希釈容器内に導入されるガスがリブ部に衝突することで拡散されて混合を促進することができるので、アノードオフガスの導入圧力に影響されず、希釈性能を向上できる。ここで、前記リブ部は、前記希釈容器内に導入されるガスの流れ方向に対向する部位に形成すると、前記ガスに対する耐久性や希釈性能を向上できる点で好ましい。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のものであって、前記リブ部は、プレス成形により前記仕切板と一体形成されていることを特徴とする。
この発明によれば、前記リブ部を前記仕切板と別部材で形成した場合に比して、部品点数を低減できるとともに、前記仕切部の作製を容易化でき、加えて、さらなる軽量化を図ることができる。

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、前記仕切板には、その外周部を前記希釈容器の内面側に折り返した折り返し部（例えば、実施の形態における折り返し部７５）が形成されていることを特徴とする。
この発明によれば、前記折り返し部により板厚方向の剛性を向上でき、前記希釈容器に対する密着力を高めることができるので、耐振性をさらに向上できる。

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は断続的に前記希釈容器に供給されることを特徴とする。
この発明によれば、前記アノードオフガスが連続的に前記希釈容器内に供給される場合に比して、前記アノードオフガスを用いるシステムにおける利用率を高めることができ、燃費を向上することができる。

請求項５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、前記希釈容器の外周表面にリブ部（例えば、実施の形態におけるリブ部７２、７３）が形成されていることを特徴とする。
この発明によれば、希釈容器自体の強度を向上でき、導入されるガスの圧力変動による前記希釈容器自体の振動を抑制できる。従って、希釈容器を構成する部材の厚さを増大させずに耐久性を確保できるので、軽量化や小型化を図ることができる。

請求項６に係る発明は、請求項１に記載のものであって、前記希釈容器は仕切板により上流室と下流室とに分けられ、上流室にアノードオフガスと希釈ガスが供給され、下流室から混合ガスが排出されることを特徴とする。
この発明によれば、前記上流室に供給されるアノードオフガスと希釈ガスとが、前記仕切板を介して下流室に押し出され、下流室でアノードオフガスと希釈ガスとが混合されるので、効率良く混合処理を行うことができ、これらのガスが混合された混合ガスの濃度バラツキを抑えることができる。そして、十分に希釈されたアノードオフガスを混合ガスとして下流室から排出することができる。

請求項１に係る発明によれば、耐久性を確保しつつ、軽量化や小型化を図ることができる。
請求項２に係る発明によれば、部品点数を低減できるとともに作製を容易化でき、さらなる軽量化を図ることができる。
請求項３に係る発明によれば、耐振性をさらに向上できる。
請求項４に係る発明によれば、燃費を向上することができる。
請求項５に係る発明によれば、軽量化や小型化を図ることができる。
請求項６に係る発明によれば、十分に希釈されたアノードオフガスを混合ガスとして下流室から排出することができる。

以下、この発明に係る燃料電池の排出燃料希釈器の実施例を図１から図７の図面を参照して説明する
図１は、この発明に係る排出燃料希釈器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。

空気はスーパーチャージャー（Ｓ／Ｃ）などのコンプレッサ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に供給される空気を供給空気、燃料電池１から排出される空気を排出空気として区別する。なお、希釈ガスとしては供給空気または排出空気のいずれでもよい。

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。

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。

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。

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。

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。また、希釈容器５１の角部には、それぞれ面取り処理が施されている。

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。

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、平面視でつづら折り状（ジグザグ状）に形成され、高さ方向に沿って突出形成されたリブ部７１を有している。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。

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。

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。

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。

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内を流れるアノードオフガス中の水分は、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。

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。

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に溶接処理を施して一体化している。

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密着保持され、これらの仕切板片６４、６５により仕切部５３が構成されている。それぞれの仕切板片６４、６５には、高さ方向に沿って突出するリブ部７１ａ、７１ｂが形成され、これらのリブ部７１ａ、７１ｂによってリブ部７１が形成される。

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、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。

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。

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。
加えて、仕切部５３に形成するリブ部７１を、高さ方向に沿って突出する形状としているので、希釈ガス放出孔５８から混合ガス排出孔６１へのガス流通路に沿うことにより、希釈容器５１に溜めた水素を効率良く排出できる。

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。

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。

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。

この実施例における希釈容器５１の仕切部５３は、形成されたリブ部７１により剛性を向上できる。さらに、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。

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。上述のように、リブ部７１の形成により仕切部５３の剛性を向上しているので、アノードオフガスの衝突による振動の発生を抑制することができる。さらに、仕切部５３のリブ部７１に衝突したアノードオフガスは拡散されて排出空気との混合が促進される。このように、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。

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。
また、仕切部５３に形成したリブ部７１により仕切部５３の剛性を向上できるので、希釈容器５１内に導入されるアノードオフガスや排出空気に伴う振動の発生を抑制することができる。従って、仕切部５３の板厚を増大させずに耐久性を確保できるので、軽量化や小型化を図ることができる。

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。

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捕捉し、希釈容器５１の下方に集合させ易くする。

また、アノードオフガス中の水分（液体および蒸気）は、希釈容器５１の内面においても捕捉される。希釈容器５１の内面に付着した液体、および、希釈容器５１の内面において凝縮した凝縮液は、希釈容器５１の内面を伝わって落下していく。
この実施例では、希釈容器５１の軸心が略水平姿勢に設置され、軸心方向に対し直交する断面の形状がその閉断面の全周に亘って外側に凸曲状をなしているので、希釈容器５１内の鉛直方向最下部（すなわち、希釈容器５１の内底部）に液体を確実に集めることができ、その他の部位に液溜まりが生じることがない。
特にこの実施例では、希釈容器５１の前記断面形状が楕円形であり、該楕円の長軸が鉛直方向に配されているので、希釈容器５１の内面を伝わって流れ落ちる液体の流速を速めることができ、その結果、液体を迅速に希釈容器５１の最下部（すなわち、内底部）に集めることができる。

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。

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。

〔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内で多段（この場合は３段）に折り返すガス流路を形成して、ガス流路を長くしてもよい。

そして、それぞれの仕切部５３にリブ部７１を形成することで、アノードオフガスや排出空気のリブ部７１への衝突頻度を高めることができ、アノードオフガスや排出空気の拡散、混合を促進できる。また、それぞれの仕切部５３の耐久性がリブ部７１により向上されているので、アノードオフガスや排出空気との衝突頻度が高まっても振動の発生を抑制することができる。このように、各仕切部５３により仕切られたガス流路における拡散、混合を促進できるとともに、流路長さ自体を延ばすことができるので、希釈性能を大幅に向上できる。なお、図４、図５においては、配管の図示を省略して簡略化した。

また、図６に示すように、容器５０の外周表面にリブ部７２、７３を突出形成するようにしてもよい。このようにすると、容器５０自体の強度を向上でき、容器５０内に導入される排出空気やアノードオフガスの圧力変動による容器５１自体を振動を抑制できる。従って、容器５１を構成する部材の厚さを増大させずに耐久性を確保できるので、軽量化や小型化を図ることができる。
また、図７に示すように、仕切部５３の外周部を、略垂直に屈曲させた折り返し部７５を形成してもよい。このようにすると、仕切部５３の板厚方向の剛性を向上できる。また、折り返し部７５を形成することにより、容器部材６２、６３との接触面積が増大するので、折り返し部７５の溶接処理を行うことで、容器部材６２、６３とより強固に一体化できる。また、仕切部５３には、水平方向に沿って突出形成したリブ部７４が形成されている。このように、リブ部７４を水平方向に沿って形成することで、アノードオフガスの導入勢いを仕切部５３上で効率良く低下させることができる。よって、アノードオフガスが導入時の勢いを維持したまま混合ガス排出孔６１から水素が排出されることをより確実に防止できる。

また、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、例えば供給空気を用いてもよい。
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。
また、リブ部は、プレス成形により仕切板と一体形成すると、部品点数を低減できるとともに、仕切部の作製を容易化でき、軽量化できる点で好ましいが、これに限らず別部材で形成することも可能である。
さらに、実施例では、希釈容器を上側容器部材と下側容器部材とで構成し、それぞれの部材に仕切片を設ける構成としたが、これに限らず、例えば、一方の容器部材のみに仕切部を形成するようにしてもよい。

この発明に係る排出燃料希釈器を備えた燃料電池システムの概略構成図である。 実施例における排出燃料希釈器の斜視図である。 前記排出燃料希釈器の分解斜視図である。 図３の前記排出燃料希釈器の変形例を示す要部斜視図である。 図４に示す変形例における前記排出燃料希釈器の分解斜視図である。 図３の前記排出燃料希釈器の他の変形例を示す要部斜視図である。 図６の前記排出燃料希釈器が有する仕切部の要部斜視図である。

符号の説明

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
６３…下側容器部材
６４…上側仕切片
６５…下側仕切片
６８…切り欠き部（ガス流通口）
７１、７２、７３、７４…リブ部
７５…折り返し部

Claims (6)

1. 燃料電池のアノードから排出される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希釈容器を備え、
   該希釈容器内を仕切って蛇行状のガス流路を形成する少なくとも１つの仕切板を有し、
   前記希釈容器内では、前記ガス流路に沿って蛇行状にガスが流通し、
   前記仕切板には、前記ガスの流通方向に交差する方向に沿って延在するリブ部が形成されていることを特徴とする排出燃料希釈器。
2. 前記リブ部は、プレス成形により前記仕切板と一体形成されていることを特徴とする請求項１に記載の排出燃料希釈器。
3. 前記仕切板には、その外周部を前記希釈容器の内面側に折り返した折り返し部が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の排出燃料希釈器。
4. 前記アノードオフガスは断続的に前記希釈容器に供給され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排出燃料希釈器。
5. 前記希釈容器の外周表面にリブ部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の排出燃料希釈器。
6. 前記希釈容器は仕切板により上流室と下流室とに分けられ、上流室にアノードオフガスと希釈ガスが供給され、下流室から混合ガスが排出されることを特徴とする請求項１に記載の排出燃料希釈器。

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