JP4770312B2

JP4770312B2 - ガスの希釈器

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Description

本発明は、ガスの希釈器に関する。

ガスの希釈器は、ガスの濃度を薄くするための装置である。ガスの希釈器を必要とする対象は種々あるが、例えば、その適用対象として燃料電池を挙げることができる。
燃料電池では、水素極の上流側に導入された水素が水素極表面の通路を通って下流側に拡散する。水素極内では、水素が、プロトンと電子に分離し、プロトンは電極内および高分子膜内を空気極側に拡散し、一方、電子は外部回路から空気極に到達する。そして、空気極内の反応により、酸素、プロトンおよび電子が結合し、水が生成される。このような反応が継続することにより、外部回路に電流が流れ、電力が負荷に供給される。

その場合、水素極に供給される水素は、完全には消費されるわけではなく、一部は、水素極表面の通路を通って水素極の下流側の排出通路から排出されることになる。このような水素の排出を抑制するため、水素極側の下流側を閉じた燃料電池システムも知られている。また、水素極の下流側から排出された水素を再度上流側に循環させる循環型の燃料電池も知られている。

いずれの方式の燃料電池においても、燃料電池内の反応に伴う水蒸気の発生、空気極側から水素極側への窒素の透過等により、水素極内および水素極側通路内の燃料ガスでは、水素以外の不純物の割合が徐々に増加する。燃料ガス中の不純物が増加すると、水素極表面に接触する水素の密度が低下するため、プロトンの生成量が低下し、充分な発電ができない状態となる。このため、燃料電池システムでは、一般に、水素極の下流側に排出弁を設け、所定の時間間隔で、あるいは、燃料電池の発電量、出力電圧等の状態を検知して、排出弁を開閉するとともに、水素ガスを水素極側に送り込み、不純物を含む燃料ガスを排出すること（以下、パージと呼ぶ）がなされる。その場合、排出される燃料ガス中の水素密度が可燃濃度未満以下となるように希釈する必要がある。

そこで、例えば、下記特許文献１には、燃料電池からパージされる水素ガスを、カソードオフガスと混合し、希釈する技術が開示されている。また、例えば、燃料電池でパージされる水素の希釈装置において、希釈後の濃度が可燃濃度に達しないように、廃棄水素量に応じた希釈空気を送り込む技術も知られている（下記特許文献２参照）。
特開２００５−１１６４０号公報特開２００４−１２７６２１号公報

しかし、燃料電池での不純物のパージ、すなわち、水素極側のオフガスの排気は断続的に実施される。このため、希釈器によって希釈されたオフガス中の水素濃度は、希釈器に流入する水素濃度の変動に伴って大きく変動する。そのため、最悪ケースを想定した設計では、希釈器の容量が通常必要な容量と比較して非常に大きなものとなる。

一方、廃棄水素量に応じた希釈空気を送り込む方式では、空気を送り込むための電力、例えば、エアコンプレッサに消費される電力が余分に必要となり、発電効率が低下する。

本発明は、このような従来の希釈器の問題を解決するためになされた。本発明の目的は、簡易かつ効率的にガスを希釈する技術を提供することである。

本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。すなわち、本発明は、第１のガスに第２のガスを混合させるガスの希釈器であって、前記第１のガスを導入するとともに、導入後の前記第１のガスの通過時間がそれぞれ異なる複数の通路と、前記複数の通路を通過した第１のガスと前記第２のガスとを混合する混合手段と、を備えるものである。

本希釈器は、通過時間がそれぞれ異なる複数の通路を通過した第１のガスと前記第２のガスとを混合するので、第１のガスは、各通路に分離され、その各々が異なるタイミングで第２のガスと混合されことになる。したがって、簡易かつ効果的にガスの希釈が可能となる。

ここで、前記複数の通路は、第１のガスと第２のガスとを混合させることにより前記第１のガスの濃度を低下させる複数の希釈室と、前記希釈室を直列に接続する接続通路と、前記複数の希釈室のそれぞれに前記第１のガスを分配して導入する分岐通路と、を有し、前記混合手段は、前記直列に接続された複数の希釈室のうちの一方の端部に位置する希釈室に前記第２のガスを導入する導入通路と、前記直列に接続された複数の希釈室のうちの他方の端部に位置する希釈室から前記第１のガスと第２のガスとが混合されたガスを排出する排出口と、を有するようにしてもよい。

本希釈器は、複数の希釈室と、前記希釈室を直列に接続し、それぞれの希釈室に前記第１のガスを分配して導入して、第１のガスと第２のガスとを混合させる。そして、直列に接続された複数の希釈室のうちの他方の端部に位置する希釈室から混合されたガスを排出するので、第１のガスは、複数の希釈室に分配され、上記接続通路を通って異なる時間に排出されることになる。

また、前記複数の通路は、第１のガスが拡散する第１の行路長を有する第１の通路と、前記第１の通路から分岐し、第２の行路長を有する第２の通路と、を有し、前記混合手段は、第２のガスを導入する導入通路と、前記第１の通路または第２の通路を通過した第１のガスと前記導入通路から導入された第２のガスとが合流する合流部と、前記合流部から前記第１のガスと第２のガスとが混合されたガスを排出する排出口と、を有するようにしてもよい。このような構成によっても、第１のガスは、２つの異なる行路長の通路に分配され、異なる時間に排出されることになる。

また、前記複数の通路は、第１のガスが拡散する第１の行路長を有する第１の通路と、前記第１の通路から分岐し、それぞれ異なる長さの第２の行路長を有する複数の第２の通路と、を有し、前記混合手段は、第２のガスを導入する導入通路と、前記第１の通路および前記複数の第２の通路のいずれかを通過した第１のガスと前記導入通路から導入された第２のガスとが合流する合流部と、前記合流部から前記第１のガスと第２のガスとが混合されたガスを排出する排出口と、を有するようにしてもよい。このような構成によっても、第１のガスは、複数の異なる行路長の通路に分配され、異なる時間に排出されることになる。

また、前記複数の通路は、所定の行路長を有し、行路の始点および行路の途中で第１のガスが導入される導入口を複数個有する第１の通路と、前記第１の通路の導入口のそれぞれに第１のガスを分配して導入する分岐通路と、を有し、前記混合手段は、第２のガスを導入する導入通路と、前記第１の通路を通過した第１のガスと前記導入通路から導入された第２のガスとが合流する合流部と前記合流部から前記第１のガスと第２のガスとが混合されたガスを排出する排出口と、を有するようにしてもよい。このような構成によっても
、第１のガスは、複数の異なる行路長の通路に分配され、異なる時間に排出されることになる。

また、前記第１のガスは、燃料電池から排出される排出ガスであり、前記ガスの希釈器は、断続的に水素パージが行われる燃料電池に適用されるものであってもよい。

本発明によれば、簡易かつ効率的にガスを希釈することができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）を説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。

《第１実施形態》
図１に基づいて、本発明の第１実施形態に係る希釈器について説明する。本実施形態では、この希釈器を燃料電池の水素極側から排出されるオフガスの希釈に適用する。

図１は、本実施形態に係る希釈器の構成図である。図１のように、この希釈器は、３つの希釈室１Ａ、１Ｂ、１Ｃを通路Ｌ１１、Ｌ１２（本発明の接続通路に相当）で接続した構造（本発明の複数の通路に相当）を有する。以下、希釈室１Ａ、１Ｂ、１Ｃ等を総称して呼ぶ場合には、単に希釈室１という。

本実施形態において、希釈室１および通路Ｌ１１、Ｌ１２の材質に特に限定ない。ただし、これらの材質としては、例えば、錆びにくい金属（ステンレススチール、アルミニウム等）、セラミックス、陶磁器等が望ましい。また、通路Ｌ１１、Ｌ１２は、樹脂等の高分子材料で構成してもよい。

また、図１では、希釈室は、矩形断面を有する箱体、例えば、立方体、直方体にて構成されている。しかし、本発明の実施において、希釈室の形状に特に限定はない。例えば、希釈室の外面または内面に曲面部分を有しても構わない。

希釈室１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、互いに、通路Ｌ１１、Ｌ１２により接続されている。通路Ｌ１１は、例えば、配管で構成される。通路Ｌ１１の希釈室１Ａ側の端部は、希釈室１Ａ内に浅く挿入されている。一方、通路Ｌ１１の希釈室１Ｂ側の端部は、希釈室１Ｂ内に深く（希釈室１Ａ側の端部よりも深く）挿入されている。同様に、通路Ｌ１２の希釈室１Ｂ側の端部は、希釈室１Ｂ内に浅く挿入されている。一方、通路Ｌ１２の希釈室１Ｃ側の端部は、希釈室１Ｃ内に深く（希釈室１Ｂ側の端部よりも深く）挿入されている。

また、直列に接続された希釈室１Ａ、１Ｂ、１Ｃのうち、上流側の希釈１Ａには、空気を導入する通路Ｌ１０（本発明の導入通路に相当）が図１０の左側から接続されている。通路Ｌ１０の右側の端部は、希釈室１Ａ内に深く挿入され、その開口Ｌ１０１が、通路Ｌ１１の左側端部の開口Ｌ１１１と所定の距離だけ離間して対向している。

同様に、希釈室１Ｂ内で、通路Ｌ１１の右側端部の開口Ｌ１１２は、通路Ｌ１２の左側端部の開口Ｌ１２１と所定の距離だけ離間して対向している。さらに、最下流の希釈室１Ｃの右側壁部には、排気用の通路Ｌ１３（本発明の排出口に相当）が接続されている。通路Ｌ１３の左側端部は、希釈室１Ｃに浅く挿入されている。そして、希釈室１Ｃ内において、通路Ｌ１２の右側端部の開口Ｌ１２２と、排気用の通路Ｌ１３の左側の開口Ｌ１３１は、所定の距離だけ離間して対向している。通路Ｌ１０とＬ１３とが本発明の混合手段に
相当する。

さらに、希釈室１Ａ、１Ｂ、１Ｃのそれぞれに対して、通路Ｌ２から分岐する分岐通路Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３がそれぞれ接続されている。以下、通路Ｌ２および分岐通路Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３を合わせて分岐通路Ｌ２（本発明の分岐通路に相当）という。分岐通路Ｌ２の上流側には、排気弁２を介して通路Ｌ１が接続されている。

通路Ｌ１は、不図示の燃料電池の水素極側の排出口に接続される。以上の通路Ｌ１、Ｌ１０、Ｌ１３、および分岐通路Ｌ２の材質についても、通路Ｌ１１と同様である。

排気弁２（本発明の制御弁に相当）は、開弁状態と閉弁状態とを有する、いわゆる遮断弁である。排気弁は、例えば、不図示のＥＣＵ（Electronic Control Unit）により、所
定の時間間隔で開閉される。また、ＥＣＵが、燃料電池の状態、すなわち、燃料電池の出力電圧、水素極側の水素濃度等を監視し、それらの検出値が所定の範囲の値（出力電圧の低下、あるいは、水素濃度の低下が顕著）となったときに、排気弁２を開閉するようにしてもよい。

以上のような構成により、排気弁２から排出された水素極側のオフガスは、通路Ｌ２および分岐通路Ｌ２１、Ｌ２２、およびＬ２３を通って、それぞれ希釈室１Ａ、１Ｂ、および１Ｃ内を拡散する。

一方、通路Ｌ１０から導入された空気は、希釈室１Ａ内で、通路Ｌ１０と通路Ｌ１１との離間部分を通過し、通路Ｌ１１に流入する。同様に、通路Ｌ１１に流入した空気は、希釈室１Ｂ内で、通路Ｌ１１と通路Ｌ１２との離間部分を通過し、通路Ｌ１２に流入する。さらに、通路Ｌ１２に流入した空気は、希釈室１Ｃ内で、通路Ｌ１２と通路Ｌ１３との離間部分を通過し、通路Ｌ１３に流入する。その結果、通常状態では、通路Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２、およびＬ１３内のガスとしては、大半を空気が占めることになる。

したがって、排気弁２から排出された水素は、通路Ｌ２、分岐通路Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３、希釈室１Ａ、１Ｂおよび１Ｃ内に滞留しており、その一部が通路Ｌ１０とＬ１１との離間部分、通路Ｌ１１とＬ１２との離間部分、および通路Ｌ１２とＬ１３との離間部分において空気の流れに混入し、開口Ｌ１１１、Ｌ１２１およびＬ１３１から通路Ｌ１１、Ｌ１２およびＬ１３内に拡散する。

そして、排気弁２が開弁したタイミングで、比較的高濃度の水素を含むオフガスが通路Ｌ２に排出されるので、分岐通路Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３から滞留していたオフガスが希釈室１Ａ、１Ｂおよび１Ｃ内に押し出される。その結果、希釈室１Ａ、１Ｂ、および１Ｃ内から開口Ｌ１１１、Ｌ１２１およびＬ１３１を通って通路Ｌ１１、Ｌ１２およびＬ１３内に混入する水素の割合が増加する。

このときの、通路Ｌ１１での水素濃度の変化の例をグラフＧ１に示す。排気弁２の開弁および閉弁に伴い、通路Ｌ１１内の水素濃度は、急速に増加し、その後、徐々に減少する。

グラフＧ１に示した現象と同様の現象が通路Ｌ１２および通路Ｌ３においても発生する。この場合に、通路Ｌ１３から排出されるガス中の水素濃度をグラフＧ２に示す。グラフＧ３の実線は、本実施形態の希釈器により通路Ｌ１３から排出されるガス中の水素濃度である。

上述のように、排気弁２の開弁に伴って流入するオフガスにより、希釈室１Ａ、１Ｂ、
および１Ｃ内のオフガスが概ね同時期に通路Ｌ１１、Ｌ１２およびＬ１３に流入する。したがって、希釈室１Ｃから通路Ｌ１３に流入したオフガスが最も早く排気されることになる（グラフＧ２のピークＰ１に相当）。次ぎに、希釈室１Ｂから通路Ｌ１２に流入したオフガスが通路Ｌ１３を通って排気される（グラフＧ２のピークＰ２に相当）。最後に、希釈室１Ａから通路Ｌ１１に流入したオフガスが通路Ｌ１２および通路Ｌ１３を通って排気される（グラフＧ２のピークＰ２に相当）。

したがって、本希釈器によって希釈されたオフガスの水素濃度は、グラフＧ２の実線に示すように、最高濃度の時点が３つのピークＰ１、Ｐ２、およびＰ３のように分散されることになる。

単一の希釈室で構成される従来の希釈器の場合には、グラフＧ２の点線のように、水素濃度が単一のピークＰ０を有する。この場合に、希釈室の容積を小さく設計すると、最悪ケースでは、ピークＰ０の水素濃度が可燃濃度を超える可能性が生じる。このため、従来の設計では、最悪ケースを予測して希釈室を充分に大きくする必要があった。

本希釈器の場合には、水素濃度のピークが分散されるので、従来よりも小さな容積で可燃濃度未満の水素濃度まで希釈することができる。

なお、本実施形態では、３個の希釈室１Ａ、１Ｂ、および１Ｃを設けた。しかし、本発明の実施において、希釈室の数は、３個に限定されない。例えば、２個の希釈室でもよいし、４個以上の希釈室を設けてもよい。

《第２実施形態》
図２に基づいて、本発明の第２実施形態に係る希釈器を説明する。上記第１実施形態では、複数の希釈室１Ａ等を通路Ｌ１１等で直列に接続することにより、排出されるガスの水素濃度のピークを分散させる希釈器の例を示した。

本実施形態では、１つの希釈室内で、行路長の異なる複数の通路を設ける。そして、オフガスを分岐させて、それらの通路を通過させることによって、水素濃度のピークを分散させる希釈器の例を説明する。他の構成および作用は、第１実施形態の場合と同様である。そこで、第１実施形態の場合と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図２に、本実施形態の希釈器の概念図を示す。図２のように、本希釈器は、単一の希釈室１を有している。希釈室１内は、壁部Ｗ（Ｗは、Ｗ１−Ｗ４の総称）によって複数の通路Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３に分岐されている。図２においては、希釈室１の断面図が示されており、壁部Ｗは、紙面に垂直方向に、希釈室１の紙面に平行な側壁の内面（紙面の上側と下側）に、それぞれ密着して立設されている。したがって、壁部Ｗは、希釈室１を通路Ｆ１、Ｆ２、およびＦ３の空間に分割している。

図２のように、通路Ｆ１（本発明の第１の通路に相当）は、通路Ｌ１０に概ね平行して平坦な壁部Ｗ１に沿って形成されている。また、通路Ｆ２（本発明の第２の通路に相当）は、２つの平行な壁部Ｗ１とＷ２に挟まれ、かつ、壁部Ｗ１、Ｗ２から交互に突出するくし状の突出壁Ｗ３によって蛇行して形成されている。通路Ｆ１とＦ２とが本発明の複数の通路に相当する。このため、通路Ｆ２は、通路Ｆ１より行路長が長くなっている。さらに、通路Ｆ３（本発明の複数の第２の通路に相当）は、希釈室の側壁Ｗ５の内面と通路Ｌ１０に概ね平行な壁部Ｗ２に挟まれ、かつ、側壁Ｗ５の内面および壁部Ｗ２から交互に突出するくし状の突出壁Ｗ４によって蛇行して形成されている。そして、突出壁Ｗ４の間隔は、突出壁Ｗ３の間隔より短い。このため、通路Ｆ３は、通路Ｆ２よりさらに行路長が長く
なっている。

通路Ｌ１０には、空気が流れている。通路Ｌ１０の端部は、希釈室１内にて所定の離間部分を挟んで排気側の通路Ｌ１３の端部と対向している。

このような構成において、排気弁２から排出されたオフガスは、通路Ｆ１、Ｆ２、およびＦ３にそれぞれ分岐して希釈室１内を拡散する。そして、通路Ｆ１、Ｆ２、およびＦ３は、それぞれ異なる行路長を経由して、通路Ｌ１０とＬ１３との間の離間部分付近（本発明の合流部に相当）にて合流する。また、この離間部分付近と、通路Ｌ１とＬ１３とが本発明の混合手段に相当する。

したがって、排気弁２から排出されたオフガスは、通路Ｆ１、Ｆ２、およびＦ３によって異なるタイミングで通路Ｌ１０とＬ１３との間の離間部分に達する。そのため、本実施形態の希釈器では、排気弁２の開弁により流入する高濃度の水素を含むオフガスが、通路Ｆ１、Ｆ２、およびＦ３によって分断され、異なるタイミングで空気の流れる通路Ｌ１０とＬ１３との離間部分に達し、空気の流れに混入する。このような構成により、本実施形態の希釈器は、第１実施形態の希釈器と同様、排気弁２の開弁に伴う水素濃度のピークの発生を異なるタイミングに分散し、ピーク濃度を低下させることができる。

なお、本実施形態では、通路Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を有する希釈室を例に説明した。しかし、本発明の実施は、このような通路の数に制限されるものではない。例えば、２つの分岐する通路にオフガスを通過させる構成でもよいし、４以上の分岐する通路を含むように構成してもよい。

また、本実施形態で示した分岐する通路を含む希釈室１を複数直列に接続して第１実施形態の希釈器のように構成してもよい。すなわち、第１実施形態の希釈器に設けた希釈室１Ａ、１Ｂ、１Ｃとして本実施形態で説明した希釈室１をそれぞれ用いてもよい。

《第３実施形態》
図３に基づいて、本発明の第３実施形態に係る希釈器を説明する。上記第１実施形態では、複数の希釈室１Ａ等を通路Ｌ１１等で直列に接続することにより、排出されるガスの水素濃度のピークを分散させる希釈器の例を示した。また、第２実施形態では、１つの希釈室内で、行路長の異なる複数の通路を設け、水素濃度のピークの発生時点を分散させる希釈器について説明した。

本実施形態では、１つの希釈室内に単一の通路を設けるとともに、その通路上の異なる位置にガスの導入口を設ける。そして、水素極側から排出されるオフガスを分岐させて、それぞれの導入口に導入する。それぞれの導入口から通路末端に至る行路長が異なるため、通路末端に達するタイミングは、それぞれの導入口に導入されるガスごとに異なることになる。このような構成によって、水素濃度のピークが分散されることになる。他の構成および作用は、第１、第２実施形態の場合と同様である。そこで、第１、第２実施形態の場合と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図３に、本実施形態の希釈器の概念図を示す。図３のように、この希釈器は、希釈室１を有する。希釈室１内には、壁部Ｗにより通路Ｆ１０が構成されている。図３のように、壁部Ｗは、希釈室の左右の側壁Ｗ１０、Ｗ１１の内面から交互に突出して、互いに対向する相手側壁の内面近くまで延伸している。このようにして、壁部Ｗは、希釈室１内に蛇行する通路Ｆ１０（本発明の第１の通路に相当）を形成している。

希釈室１の左側の側壁Ｗ１０には、Ｆ１１１、Ｆ１２１、およびＦ１３１の開口が設け
られている。今、排気弁２に近い側壁Ｗ１０の開口Ｆ１１１付近から壁部Ｗに沿って進み、対向する相手側壁Ｗ１１の内面付近で方向転換し、側壁Ｗ１０の内面付近まで戻る通路を部分通路Ｆ１１と呼ぶことにする。また、側壁Ｗ１０の開口Ｆ１２１付近から壁部Ｗに沿って進み、対向する相手側壁Ｗ１１の内面付近で方向転換し、側壁Ｗ１０の内面付近まで戻る通路を部分通路Ｆ１２と呼ぶことにする。さらに、排気弁２から最も遠い側壁Ｗ１０の開口Ｆ１３１付近から通路Ｌ１０に沿って進む通路を部分通路Ｆ１３と呼ぶことにする。通路Ｆ１０は、部分通路Ｆ１１、Ｆ１２およびＦ１３が直列に接続された構成となっている。

開口Ｆ１１１、Ｆ１２１およびＦ１３１は、通路Ｆ１０の途中の地点に設けられ、それぞれ、分岐通路Ｌ２（本発明の分岐通路に相当）によって排気弁２に接続されている。

第２実施形態と同様、通路Ｌ１０には空気が流れている。通路Ｌ１０の開口Ｌ１０１は、希釈室１内の通路Ｆ１０末端部分付近で、所定の離間部分を経て排気用の通路Ｌ１３の単部の開口Ｌ１３１と対向している。

開口Ｆ１１１から通路Ｆ１０の末端部分に至る行路長は、部分通路Ｆ１１、Ｆ１２およびＦ１３を接続した長さとなる。また、開口Ｆ１２１から通路Ｆ１０の末端部分に至る行路長は、部分通路Ｆ１２およびＦ１３を接続した長さとなる。また、開口Ｆ１３１から通路Ｆ１０の末端部分に至る行路長は、部分通路Ｆ１３の長さとなる。

したがって、排気弁２から排出されたオフガスが分岐通路Ｌ２によって開口Ｆ１１１、Ｆ１２１、およびＦ１３１に分岐されて導入されると、それぞれの開口から通路Ｆ１０の末端に到達するタイミングが異なることになる。すなわち、開口Ｆ１３１に導入されたオフガスが、最初に通路Ｆ１０の末端に到達し、通路Ｆ１０およびＦ１２の離間部分から空気の流れに混入する。

その後、通路Ｆ１２を拡散する時間だけ遅れて、開口Ｆ１２１に導入されたオフガスが通路Ｆ１０およびＦ１２の離間部分から空気の流れに混入する。

そして、最後に、通路Ｆ１１および通路Ｆ１２を拡散する時間だけ遅れて、開口Ｆ１１１に導入されたオフガスが通路Ｆ１０およびＦ１２の離間部分から空気の流れに混入する。

このようにして、本実施形態の希釈器も、第２実施形態の場合と同様、排気弁２の開弁に伴う水素濃度のピークの発生を異なるタイミングに分散し、ピーク濃度を低下させることができる。

なお、本実施形態では、３つに分岐する分岐通路Ｌ２と分岐通路に接続される部分通路Ｆ１１、Ｆ１２、およびＦ１３を有する希釈室を例に説明した。しかし、本発明の実施は、このような分岐の数に制限されるものではない。例えば、２つの通路に分岐する構成でもよいし、４以上の通路に分岐する構成でもよい。

《その他の変形例》
上記第１実施形態から第３実施形態では、希釈室として、例えば、図１に示したように（図２、図３も同様）、通路Ｌ１０右側の端部は、希釈室１Ａ内に深く挿入され、その開口
Ｌ１０１が、通路Ｌ１１の左側端部の開口Ｌ１１１と所定の距離だけ離間して対向している構成とした。図１の希釈室１Ｂ、１Ｃにおいても同様である。しかし、本発明の実施は、このような希釈室の構成には限定されない。例えば、通路Ｌ１０等が希釈室１Ａ等の左側の側壁付近にて希釈室１内にそのまま開口する構成のものでも構わない。すなわち、本発明の実施においては、第１実施形態から第４実施形態に示したように、希釈室を複数設けるか（第１実施形態）、あるいは通路を複数に分岐させるか（第２実施形態、第３実施形態）等して水素の排出を時間的に分割することに特徴があり、空気が流れる通路Ｌ１０等の構成、例えば、通路Ｌ１０がどの程度まで深く希釈室１Ａ等に挿入されているか等、に限定されるものではない。

本発明の第１実施形態に係る希釈器の構成図である。本発明の第２実施形態に係る希釈器の構成図である。本発明の第３実施形態に係る希釈器の構成図である。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ希釈室
２排気弁
２Ａ水素極排気弁
３希釈室排気弁
Ｌ１、Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３通路
Ｌ２、Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３分岐通路
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ１０通路
Ｆ１１、Ｆ１２、Ｆ１３部分通路

Claims

第１のガスに第２のガスを混合させるガスの希釈器であって、
前記第１のガスを導入するとともに、導入後の前記第１のガスの通過時間がそれぞれ異なる複数の通路と、
前記複数の通路を通過した第１のガスと前記第２のガスとを混合する混合手段と、を備え、
前記複数の通路は、
第１のガスと第２のガスとを混合させることにより前記第１のガスの濃度を低下させる複数の希釈室と、
前記複数の希釈室を直列に接続する接続通路と、
前記複数の希釈室のそれぞれに前記第１のガスを分配して導入する分岐通路と、を有し、
前記混合手段は、
前記直列に接続された複数の希釈室のうちの一方の端部に位置する希釈室に前記第２のガスを導入する導入通路と、
前記直列に接続された複数の希釈室のうちの他方の端部に位置する希釈室から前記第１のガスと第２のガスとが混合されたガスを排出する排出口と、を有し、
前記第１のガスは、燃料電池から排出される排出ガスであり、断続的に水素パージが行われる燃料電池に適用されるガスの希釈器。
前記分岐通路への第１のガスの流入を制御する制御弁をさらに備える請求項１に記載のガスの希釈器。
第１のガスに第２のガスを混合させるガスの希釈器であって、
前記第１のガスを導入するとともに、導入後の前記第１のガスの通過時間がそれぞれ異なる複数の通路と、
前記複数の通路を通過した第１のガスと前記第２のガスとを混合する混合手段と、を備え、
前記複数の通路は、
第１のガスを導入する通路から希釈器内で分岐し、前記第１のガスが拡散する第１の行路長を有する第１の通路と、
前記第１のガスを導入する通路から希釈器内で分岐し、前記第１の行路長と異なる第２の行路長を有する第２の通路と、を有し、
前記混合手段は、
第２のガスを導入する導入通路と、
前記第１の通路、前記第２の通路、および前記導入通路が合流するとともに、第１の通路、前記第２の通路、および前記導入通路のそれぞれの端部から離間した位置に排出口を有する合流部と、を有し、
前記合流部には、前記第１の通路または第２の通路を通過した第１のガスと前記導入通路から導入された第２のガスとが合流し、
前記排出口から前記第１のガスと第２のガスとが混合されたガスが排出されるガスの希釈器。
第１のガスに第２のガスを混合させるガスの希釈器であって、
前記第１のガスを導入するとともに、導入後の前記第１のガスの通過時間がそれぞれ異なる複数の通路と、
前記複数の通路を通過した第１のガスと前記第２のガスとを混合する混合手段と、を備え、
前記複数の通路は、
第１のガスを導入する通路から希釈器内で分岐して、第１のガスが拡散する第１の行路長を有する第１の通路と、
前記第１のガスを導入する通路から希釈器内で分岐して、前記第１の行路長とは異なる長さで、かつ、それぞれ異なる長さの第２の行路長を有する複数の第２の通路と、を有し、
前記混合手段は、
第２のガスを導入する導入通路と、
前記第１の通路、前記第２の通路、および前記導入通路が合流するとともに、第１の通路、前記第２の通路、および前記導入通路のそれぞれの端部から離間した位置に排出口を有する合流部と、を有し、
前記合流部には、前記第１の通路および前記複数の第２の通路のいずれかを通過した第１のガスと前記導入通路から導入された第２のガスとが合流し、
前記排出口から前記第１のガスと第２のガスとが混合されたガスが排出されるガスの希釈器。
前記第１の通路への第１のガスの流入を制御する制御弁をさらに備える請求項３または４に記載のガスの希釈器。
第１のガスに第２のガスを混合させるガスの希釈器であって、
前記第１のガスを導入するとともに、導入後の前記第１のガスの通過時間がそれぞれ異なる複数の通路と、
前記複数の通路を通過した第１のガスと前記第２のガスとを混合する混合手段と、を備え、
前記複数の通路は、
所定の行路長を有し、行路の始点および行路の途中で第１のガスが導入される導入口を複数個有する第１の通路と、
前記第１の通路の導入口のそれぞれに第１のガスを分配して導入する分岐通路と、を有し、
前記混合手段は、
前記第２のガスを導入する導入通路と、
前記第１の通路を通過した第１のガスと前記導入通路から導入された第２のガスとが合流する合流部と、
前記合流部から前記第１のガスと第２のガスとが混合されたガスを排出する排出口と、を有するガスの希釈器。
前記分岐通路への第１のガスの流入を制御する制御弁をさらに備える請求項６に記載のガスの希釈器。
前記第１のガスは、燃料電池から排出される排出ガスであり、断続的に水素パージが行われる燃料電池に適用される、請求項３から７のいずれかに記載のガスの希釈器。