JP5109727B2 - 燃料電池の排ガス処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池の排ガス処理装置に係り、詳しくは燃料電池の排気ガス中の水素濃度が基準値以下になるように処理する燃料電池の排ガス処理装置に関する。

排気ガスによる地球温暖化の抑制のため動力源として燃料電池が注目され、一部実用化されている。燃料電池は水素と酸素との反応によって電気エネルギーを生成するが、燃料電池システムでは、カソードに酸素を直接使用する代わりに空気を供給して空気中の酸素を使用する構成が一般的である。そして、カソードで生成した水や窒素の一部が電解質膜をカソード側からアノード側へ逆拡散するため、燃料電池が稼動を続けると、アノードの水や窒素の濃度が高くなり、それらの濃度がある程度以上になると、発電効率が低下する。これを防止あるいは抑制するため、一般に、アノードに溜まった水分及び窒素を水素ガスと共に排出するアノードパージが行われている。すなわちアノードオフガスが間欠的に燃料電池から出される。アノードパージを行う際に、アノードオフガスをそのまま直接大気中に排気すると、水素濃度が高すぎる。そこで、水素ガスの濃度を下げる排ガス処理装置として、アノードオフガスをカソードオフガスで希釈して排気する排ガス処理装置が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。

特許文献１に記載された排ガス処理装置は、図１４に示すように、軸心を略水平にした希釈容器５１と、アノードオフガスを希釈容器５１内に放出するアノードオフガス放出孔５２ａを有するアノードオフガス導入路５２と、希釈容器５１の内底部に沿って貫通設置され希釈ガスが流通する希釈ガス路５７とを備えている。また、希釈ガス路５７を流通する希釈ガスを希釈容器５１内に放出する希釈ガス放出孔５８と、希釈容器５１内で混合されたアノードオフガスと希釈ガスの混合ガスを希釈ガス路５７に排出する混合ガス排出孔５９とを備えている。さらに、希釈容器５１内に略鉛直姿勢に設置され、希釈容器５１内を上流室５４と下流室５５に区画する仕切板５３と、上流室５４と下流室５５とを連通する連通ガス路５６とを備え、アノードオフガス放出孔５２ａは、アノードオフガスを仕切板５３に向かって放出するように設けられている。

特許文献２に記載された排ガス処理装置は、図１５に示すように、燃料電池のアノードから排出された水素を、水素導入口６０から導入し、滞留させる滞留室６１ａを有する滞留器６１を備え、滞留した水素を水素排出口６２から排出し、排出された水素をカソードオフガス（希釈用ガス）で希釈した後に外部に排出する。滞留室６１ａには、アノードオフガスが水素導入口６０から滞留室６１ａに導入されるときを除いて、ドライエア導入部６３からドライエアが導入されるようになっている。排ガス処理装置は、滞留室６１ａへの水素の導入を規制する第１閉塞体６４と、滞留室６１ａからの水素の排出を規制する第２閉塞体６５と、水素が水素導入口６０から滞留室６１ａに導入されたとき、水素が水素排出口６２から排出されないように、第１閉塞体６４と第２閉塞体６５とを連動させる連結アーム６６とを備えている。連結アーム６６は、滞留器６１の軸方向に沿って配置されており、その側面視において、やや開いたＬ字形を呈し、上流側の第１腕６６ａと下流側の第２腕６６ｂを備えている。

連結アーム６６の中央部は、滞留器６１内の配管６７に、軸部材６６ｃおよび台座６６ｄを介して、回動自在に固定されている。そして、連結アーム６６の曲がり程度は、第１閉塞体６４が水素導入口６０を閉じているときに第２閉塞体６５は水素排出口６２を開き、第１閉塞体６４が水素導入口６０を開いているときに第２閉塞体６５は水素排出口６２を閉じるように設定されている。第１腕６６ａの上流側端に付勢錘６８が固定されており、付勢錘６８の自重により、第１腕６６ａを介して、水素導入口６０を閉じるように第１閉塞体６４を付勢するようになっている。付勢錘６８の質量（重さ）は、水素パージ時に配管６７を流れ、第１閉塞体６４の上流側面に到達した水素が、第１閉塞体６４を滞留室６１ａ側に押すことによって、水素導入口６０を開くことができる質量に設定されている。
特開２００６−３１９９８号公報 特開２００６−３４４４７０号公報

特許文献２の排ガス処理装置では、アノードオフガスが滞留室６１ａに導入されるときに第２閉塞体６５により水素排出口６２が閉塞され、水素排出口６２から滞留室６１ａ内の希釈されたアノードオフガスを排出するため、第２閉塞体６５が開放位置に配置されると、第１閉塞体６４により水素導入口６０が閉塞される。したがって、アノードパージされた場合に高濃度の水素が排気されるのが抑制される。しかし、排ガス処理装置は構造が複雑であるばかりでなく、第１閉塞体６４及び第２閉塞体６５が円滑に移動（回動）できるように維持するためのメンテナンスに手間がかかるという問題がある。

一方、特許文献１の排ガス処理装置は、特許文献２と異なりアノードオフガスの上流室５４への導入を規制したり、希釈ガス放出孔５８からのガスの放出を規制したりするための複雑な構成は設けられていない。しかし、特許文献１の構成では、上流室５４へ希釈ガスを導入する希釈ガス放出孔５８と、下流室５５から希釈されたアノードオフガスを排出する混合ガス排出孔５９とが１本の希釈ガス路５７の途中に形成された孔で構成されている。そのため、上流室５４へ導入される希釈ガスの量と、下流室５５から排出されるガスの量を適正な量に調整するのが難しいという問題がある。また、仕切板５３で区画された上流室５４にアノードオフガス及び希釈ガスが導入される構成のため、アノードパージされた場合に上流室５４に導入された希釈ガスの流れに乗って、アノードオフガスが上流室５４内に十分拡散されずに、希釈ガスと共に下流室５５へ移動して混合ガス排出孔５９から排出される割合が多くなる。つまりアノードパージされたとき一時的に排気ガス中の水素濃度が高くなる虞がある。

本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、従来技術に比較して簡単な構成で、排気部から大気中に排出される排気ガス中の水素濃度のピークを低くすることができる燃料電池の排ガス処理装置を提供することにある。

前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、燃料電池のアノードオフガスが間欠的に導入されるとともに希釈用ガスで希釈して排出する燃料電池の排ガス処理装置である。そして、希釈容器を有し、前記希釈容器は、第１室と第２室とに仕切り板により区画され、前記第１室には希釈用ガス導入部及び排気部が設けられ、前記第２室にはアノードオフガス導入部が設けられている。前記アノードオフガス導入部と前記希釈用ガス導入部とは、前記アノードオフガスの導入方向と前記希釈用ガスの導入方向とが同じ方向になるように配置されている。前記仕切り板は、前記アノードオフガス導入部側と反対側に傾く状態で配置されるとともに、その先端部に前記第１室と前記第２室とを連通させる隙間が設けられている。前記第１室には前記希釈用ガス導入部から導入される希釈用ガスの流れと外れるように第１の孔が設けられるとともに、前記第２室には前記アノードオフガス導入部から導入されるアノードオフガスの流れと外れるように第２の孔が設けられ、前記第１の孔と、前記第２の孔とを連通する連通部が設けられている。

ここで、「流れと外れるように」とは例えば、導入された直後のガスの流れが直接流れ込みにくい位置に配置するとか、直接流れ込みにくい方向に孔を開口させるとか、直接流れ込みにくいようにジャマ板を設けるといった概念で、連通部のガス移動は、導入された直後のガスの流れよりも第１の孔と第２の孔の差圧が支配的に関与する。この発明では、仕切り板により区画された第１室に希釈用ガスが導入され、燃料電池のアノードオフガスが導入された時、すなわちアノードパージされた時には、第２室にアノードオフガス（アノードパージガス）が導入される。第１室と第２室とは仕切り板の先端側に形成された隙間を介して連通されており、排気部は第１室に設けられている。

アノードパージされる時、第２室内はアノードパージされない間に導入された希釈用ガスの濃度が比較的高い状態にある。また、仕切り板は、アノードオフガス導入部側と反対側に傾く状態で配置されるため、導入直後のアノードオフガスが隙間へ達しにくい構造になっている。さらに第２の孔はアノードオフガスの流れと外れるように設けられているため連通部を通じて導入直後のアノードオフガスが排出されにくい構造になっている。したがって、アノードパージされた時には、導入直後のアノードオフガスが排出されるのが抑制され、希釈用ガスの濃度が比較的高い状態のガスが多く排出される。排出されなかったアノードオフガスは第２室内で膨張、拡散して、水素濃度が相対的に低くなる。

燃料電池のアノードオフガスが導入されない間、すなわちアノードパージされない間第１室に導入された希釈用ガスは拡がりながら隙間に向かって進む。一部は隙間と対応する部分から排気部に向かって進み、排気部から排出され、一部は隙間から第２室へ進入する。なお、第１の孔は希釈用ガスの流れと外れるように設けられているため、第１室の隙間と第１の孔では隙間の圧力の方が高くなり、第１の孔へ希釈用ガスが流れ込むことが抑制されている。第２室へ進入した希釈用ガスは、一部は隙間付近で向きを変えて第２室から出る方向へ移動し、もう一部は第２室内に滞留する。そして、第２室の隙間付近まで移動した水素濃度が相対的に低くなった状態のアノードオフガスは、隙間付近で向きを変えて第２室から出る方向へ移動する希釈用ガスの作用により順次第２室から第１室へ移動するとともに、排気部を経て希釈容器外へ排出される。第２室内に滞留する希釈ガスはアノードパージされた時に導入されるアノードオフガスの水素濃度を下げるのに寄与するとともに、第２室内の水素濃度が相対的に低くなった状態のアノードオフガスを第２の孔、連通部、第１の孔を通じて第１室へ押出し、排気部から排出させる。

その結果、水素濃度のピークが発生するアノードパージされる時に、アノードオフガス導入直後のアノードオフガスの排出を抑制するとともに、アノードパージされない間にアノードオフガスを希釈して希釈されたガスを積極的に排出することができる。したがって従来技術に比較して簡単な構成で、排気部から大気中に排出される排気ガス中の水素濃度のピークを低くすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第２の孔は、アノードオフガスが導入されない間に隙間を通過して第２室へ流れ込む希釈ガスの流れの面に対して平行な前記希釈容器の壁に開口されると共に、アノードオフガスが導入される時に前記アノードオフガス導入部から導入されるアノードオフガスの流れの面に対しても平行な前記希釈容器の壁に開口されるように設けられている。ここで流れの面とは、第２室（または第１室）の壁によって形成される見かけの流路断面形状の広がる方向によって定義される面である。この発明では、隙間から第２室へ流れ込む希釈用ガスが、第２室でアノードオフガスの水素濃度を低くすることなく短絡的に連通部経由で第１室へ戻ってしまうことが抑制されると共に、アノードパージの際には、導入直後のアノードオフガスが連通部を介して排出されることなく、第２室内の希釈されたガスが連通部を介して第１室に排出される。したがって、アノードオフガスは適切に希釈された状態で排気部から大気中に排出される。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記連通部は、第３室として設けられている。この発明では、連通部が室で構成されているため、連通部がパイプの場合に比較して、希釈用ガスの相対量が変動しても影響を受け難い。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記連通部は、パイプで構成されている。この発明では、連通部が室の場合に比較して、小型化を図ることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記第２の孔は複数設けられている。この発明では、第２の孔の数が１個の場合に比べて、水素濃度のピークを小さくすることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項３又は請求項５に記載の発明において、前記第３室が前記第１室及び前記第２室の下方になるように配置されている。燃料電池が例えば屋内で
作業を行うフォークリフトの動力源として使用される場合、燃料電池で発生した水を排気ガスと共に排出すると、水が床面に溜まるため好ましくない。そのため、排気ガス中から水を回収して一時貯留しておく必要がある。この発明では、第１室や第２室にオフガスとともに導入されて水滴になった水を第３室に容易に集めることができる。特に、第２の孔が複数設けられている場合は、水をより効率良く第３室に集めることができる。

本発明によれば、従来技術に比較して簡単な構成で、排気部から大気中に排出される排気ガス中の水素濃度のピークを低くすることができる燃料電池の排ガス処理装置を提供することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した排ガス処理装置を備えた燃料電池システムの第１の実施形態を図１〜図６にしたがって説明する。

図１に示すように、燃料電池システム１１は、燃料電池１２、水素タンク１３、加圧手段としてのコンプレッサ１４、加湿器１５及び排ガス処理装置１６を備えている。
燃料電池１２は、例えば固体高分子型の燃料電池からなり、水素タンク１３から供給される水素と、コンプレッサ１４から供給される空気中の酸素とを反応させて直流の電気エネルギー（直流電力）を発生する。

水素タンク１３は、燃料電池１２の水素供給ポート（図示せず）に管路１７を介して連結され、管路１７には燃料電池１２へ供給される水素の圧力を調整する調圧弁（図示せず）が設けられている。調圧弁は、水素タンク１３に高圧で貯蔵された水素を所定の圧力まで減圧させて一定圧力で供給する圧力制御弁である。

コンプレッサ１４は、管路１８を介して加湿器１５に接続されている。加湿器１５は、供給管１９ａを介して燃料電池１２の酸素供給ポート（図示せず）に接続され、管路１９ｂを介してオフガス排出ポート（図示せず）に接続されている。そして、コンプレッサ１４で加圧された空気が加湿器１５で加湿された後、燃料電池１２の酸素供給ポート（図示せず）に供給され、燃料電池１２のカソード（図示せず）からのオフガスは管路１９ｂを介して加湿器１５に排出される。

加湿器１５には燃料電池１２のカソードオフガスを希釈用ガスとして排ガス処理装置１６に導くカソードオフガス排管２０の第１端部が接続され、カソードオフガス排管２０の第２端部は排ガス処理装置１６に接続されている。カソードオフガス排管２０の途中には調圧バルブ２１が設けられている。

燃料電池１２の水素排出ポート（図示せず）には、パージガス用配管２２の第１端部が接続され、パージガス用配管２２の第２端部は排ガス処理装置１６に接続されている。パージガス用配管２２の途中にはパージ用開閉弁（アノードパージバルブ）２３が設けられている。

調圧バルブ２１及びパージ用開閉弁２３は、制御手段としての制御装置２４に電気的に接続されている。制御装置２４は、調圧バルブ２１の開度調整あるいはパージ用開閉弁２３の開閉制御を行う。

次に排ガス処理装置１６について詳述する。図２（ａ），（ｂ）及び図３に示すように、排ガス処理装置１６を構成する希釈容器２５は縦長の四角箱状に形成され、縦が高さ方向となるようにして使用される。希釈容器２５は、第１室２６と第２室２７とに仕切り板２８により区画されている。仕切り板２８は、基端が希釈容器２５の天板２５ａに固定され、仕切り板２８の先端部と希釈容器２５の壁面２５ｂとの間に、第１室２６と第２室２７とを連通させる隙間２９が形成される状態に設けられている。即ち、この実施形態では隙間２９はスリット状に形成されている。スリットの長手方向は希釈用ガスの流れ方向に対して垂直に形成されている。

第１室２６には希釈用ガス導入部としてのカソードオフガス導入部３０及び排気部３１が設けられ、第２室２７にはアノードオフガス導入部３２が設けられている。このように配置されるため、カソードオフガスは必ず第１室２６を通り、一旦膨張して排気される構成になっている。アノードオフガス導入部３２とカソードオフガス導入部３０とは、アノードオフガスの導入方向とカソードオフガスの導入方向とが同じになるように配置され、仕切り板２８は基端部からアノードオフガス導入部３２側と反対側（図２（ａ）の左側）に傾く状態で配置されている。この構成をとることで、隙間２９は仕切り板２８のうちアノードオフガス導入部３２から最も遠い位置に形成されることになる。即ち、仕切り板２８は、第２室２７に導入されるアノードオフガスの導入方向に対して、先端側程遠くなるように傾く状態で配置されている。仕切り板２８は天板２５ａとの成す角度θが、例えば、４５度±２０度の範囲になるように配置されている。

カソードオフガス導入部３０、排気部３１及びアノードオフガス導入部３２は、いずれもパイプで構成され、この実施形態では各パイプの端部が天板２５ａに垂直に固定されている。カソードオフガス導入部３０及び排気部３１は同じ径のパイプで形成され、アノードオフガス導入部３２はカソードオフガス導入部３０より小さな径のパイプで形成されている。カソードオフガス導入部３０はカソードオフガス排管２０の第２端部に接続され、アノードオフガス導入部３２はパージガス用配管２２の第２端部に接続される。排気部３１は図示しないマフラーに接続される。

カソードオフガス導入部３０は、第１室２６に導入されたカソードオフガスが隙間２９に向かう流れとなり、かつ隙間２９における流れがアノードパージ以外のときに全体的に拡がるように設けられている。この実施形態ではカソードオフガス導入部３０は、仕切り板２８の基端近傍で天板２５ａの幅方向（図２（ａ）における紙面と垂直方向）の中央と対応する位置で、第１室２６へ導入されるカソードオフガスの流れが仕切り板２８に当たって仕切り板２８の幅方向（希釈容器２５の奥行き方向、すなわちカソードガスの導入方向と垂直且つ仕切り板２８に平行な方向）に拡がるように設けられている。

排気部３１は、天板２５ａの幅方向の中央と対応する位置で、カソードオフガス導入部３０から離れた位置に配置されている。
アノードオフガス導入部３２は、仕切り板２８の基端近傍で天板２５ａの幅方向の中央と対応する位置に設けられている。アノードオフガス導入部３２は、第２室２７に導入されるアノードオフガスが隙間２９から離れる方向に向かうように設けられている。

第１室２６にはカソードオフガス導入部３０から導入されるカソードオフガスの流れと外れるように（外れた位置に）第１の孔３３が設けられ、第２室２７にはアノードオフガス導入部３２から導入されるアノードオフガスの流れと外れるように（外れた位置に）第２の孔３４が設けられている。

また、カソードオフガス導入部３０から導入されるカソードオフガスの流れの見かけの流路は、第２室の壁によって形成される。つまり、天板２５ａ、仕切り板２８、壁２５ｃ、壁２５ｃに対向する不図示の壁の４面によって形成される。壁２５ｃと壁２５ｃに対向する不図示の壁との間隔（図３のｄで示される）は一定であるので、見かけの流路断面形状の広がる方向は壁２５ｃ（または壁２５ｃに対向する不図示の壁）と平行であり、流れの面は壁２５ｃ（または壁２５ｃに対向する不図示の壁）と平行な面となる。

同様に、隙間２９を通過して第２室２７へ流れ込むカソードガスの流れの見かけの流路は、第１室の壁である壁面２５ｂ、仕切り板２８、壁２５ｃ、壁２５ｃに対向する不図示の壁の４面によって形成される。壁２５ｃと壁２５ｃに対向する不図示の壁との間隔は一定であるので、見かけの流路断面形状の広がる方向は壁２５ｃ（または壁２５ｃに対向する不図示の壁）と平行な面であり、流れの面は壁２５ｃ（または壁２５ｃに対向する不図示の壁）と平行な面となる。

また、アノードオフガスが導入される時にアノードオフガス導入部３２から導入されるアノードオフガスの流れの見かけの流路は、壁面２５ｂに対向する壁面、仕切り板２８、壁２５ｃ、壁２５ｃに対向する不図示の壁の４面によって形成される。壁２５ｃと壁２５ｃに対向する不図示の壁との間隔は一定であるので、見かけの流路断面形状の広がる方向は壁２５ｃ（または壁２５ｃに対向する不図示の壁）と平行な面であり、流れの面は壁２５ｃ（または壁２５ｃに対向する不図示の壁）と平行な面となる。

そして、図２（ａ）に示すように、第１の孔３３及び第２の孔３４は、希釈容器２５の仕切り板２８と直交する一方の壁２５ｃに開口されるように形成されている。第１の孔３３は、カソードオフガス導入部３０及び隙間２９から遠い、希釈容器２５の角部近傍に設けられている。第２の孔３４は、壁２５ｃの左右方向（図２（ａ）の左右方向）の中央で高さ方向の中央より下側に設けられている。第２の孔３４は、アノードオフガスパージ時にアノードオフガス導入部３２から導入されるアノードオフガスの流れの面に対して平行な壁２５ｃに開口されるように設けられている。

図２（ｂ）に示すように、希釈容器２５の外側には第１の孔３３と第２の孔３４とを連通する連通部３５が設けられている。第１の孔３３及び第２の孔３４は同じ大きさに形成され、連通部３５は、その断面積が第１の孔３３及び第２の孔３４と同じに形成されるとともに、この実施の形態ではパイプで構成されている。連通部３５は水平に延びる両端部と上下方向に延びる部分とで構成されている。

次に前記のように構成された燃料電池システム１１の作用を説明する。
燃料電池システム１１は、燃料電池１２の稼動時には、水素タンク１３からから所定の加圧状態で水素が燃料電池１２のアノード（水素極）に供給される。また、コンプレッサ１４が稼動されて、空気が所定の圧力に加圧されて燃料電池１２のカソード（空気極）に供給される。アノードに供給された水素は、触媒によって水素イオンと電子とに解離し、水素イオンが電解質膜を通って水と共にカソードへ移動する。カソードでは、カソードに供給された空気中の酸素と、電解質膜中を移動してカソードに達した水素イオンと、外部回路を通ってきた電子とが結合して水を生成する。カソードで発生した水は、水蒸気の状態で未反応の空気と共にカソードオフガスとして加湿器１５に排出され、排ガス処理装置１６を経て大気中に排気される。

また、カソードの水や窒素の一部が電解質膜をカソード側からアノード側へ逆拡散するため、燃料電池１２が稼動を続けると、アノードの水や窒素の濃度が高くなり、それらの濃度がある程度以上になると、発電効率が低下する。これを防止あるいは抑制するため、例えば、燃料電池１２が所定時間稼動を継続した時点でパージ用開閉弁２３が開放されて、アノードに溜まった水分及び窒素が水素ガスと共にパージガス用配管２２へ排出されるアノードパージが行われる。アノードパージによりパージガス用配管２２へ排出されたアノードオフガス（パージガス）は、パージガス用配管２２を介して排ガス処理装置１６に導入される。そして、導入されたアノードオフガスは排ガス処理装置１６においてカソードオフガスにより希釈された後、図示しないマフラーを経て大気中に排気される。

パージ用開閉弁２３の１回の開放時間は短い（例えば、０．１秒）。パージ用開閉弁２３の開放間隔（パージ間隔）は、燃料電池１２の稼動時間（発電量）に基づいて予め設定され、例えば、２０〜３０秒に設定される。

燃料電池１２は、アノードには一定圧力で水素が供給され、カソードには燃料電池１２が接続された図示しない負荷の要求に応じて、供給される空気の量が変更されるように稼動される。燃料電池１２に接続された負荷の要求が高負荷のときに燃料電池１２は高出力で稼動され、低負荷のとき低出力で稼動される。燃料電池１２の高出力稼動時にはカソードに供給される空気の量が多くなる。そのため、燃料電池１２が接続された負荷の要求が高負荷のときは、単にアノードオフガスをカソードオフガスで希釈して排気するだけで、排気ガス中の水素濃度は基準値以下になる。一方、燃料電池１２に接続された負荷の要求が低負荷のときは、燃料電池１２が低出力で稼動されて、カソードオフガスの量が相対的に減少し、アノードオフガスを排気ガス中の水素濃度を基準値以下に下げるように希釈するのには不十分な量になる。

しかし、この実施形態の燃料電池システム１１では、排ガス処理装置１６においてアノードオフガスがカソードオフガスによって以下のようにして希釈されて排気部３１から排出されるため、加湿器１５から排出されるカソードオフガスの量が少なくても、排気ガス中の水素濃度が基準値以下になるように希釈される。

図４（ａ）に示すように、カソードオフガス導入部３０から第１室２６に導入されたカソードオフガスは、仕切り板２８に当たって拡がりながら仕切り板２８の先端側に向かって移動する。アノードパージされていない間、隙間２９付近において矢印Ａで示す第２室２７へ向かう流れと、矢印Ｂで示す排気部３１へ向かう流れとに分流される。

第２室２７へ向かう流れの一部は、仕切り板２８の先端部を回り込むようにして第２室２７内に進入し、仕切り板２８の先端部から離れた位置で向きを変えて隙間２９から第１室２６側へ戻るように移動する状態となる。一部は第２室２７内に滞留する。ここで第１の孔３３はカソードオフガスの流れと外れるように（外れた位置に）設けられているため、第１室２６の隙間２９と第１の孔３３では隙間２９の圧力の方が高くなり、第１の孔３３へ希釈用ガスが流れ込むことが抑制されている。第２室２７内に滞留するカソードオフガスはアノードパージされた時に導入されるアノードオフガスの水素濃度を下げるのに寄与するとともに、第２室２７内の水素濃度が相対的に低くなった状態のアノードオフガスを第２の孔３４、連通部３５、第１の孔３３を通じて第１室２６へ押出し、排気部３１から排出させる。

また、第２室２７から第１室２６へ戻る流れも生じる。したがってアノードパージが行なわれていないとき、すなわちアノードオフガスが第２室２７へ導入されていないとき、隙間２９の部分には、第１室２６及び第２室２７を行き来する流れが生じる。

ここで、隙間２９の部分の流れはカソードオフガスが隙間２９全体に流れる状況が好ましい。このことは、例えば前面が透明な希釈容器２５を用い、仕切り板２８の先端に糸を複数貼り付けて、タフト法により仕切り板２８の先端付近における糸の挙動を観察することにより確認できる。具体的には、ある瞬間では図４（ｂ），（ｃ）に示すように、各糸３６がそれぞれバラバラな方向に向いているが、継続して観察すると各糸３６が所定の角度（所定の方向）を中心にして両側に振れるように振動する状況である。ただし、上記のタフト法により観察できる状況に限るものではない。

隙間２９の部分の流れ、つまり、カソードオフガスが隙間２９全体に流れる状況とは、隙間２９の奥行き方向（図４（ａ）における紙面と垂直方向）における位置毎に流れの状態は異なるが、全体として見ると、第１室２６及び第２室２７を行き来する流れが存在する状態である。言い換えると隙間２９全体について第１室２６から第２室２７へ流れる流れと、第２室２７から第１室２６へ流れる流れが生じている。

この状況を言い換えると、カソードオフガスがスリット状の隙間２９へ、スリットの長手方向の長さに拡がって流れているといえる。カソードオフガスが隙間２９に十分拡がらずに流れる場合、流れが強い部分たとえば奥行き方向の中央部では第１室２６から第２室２７へ流れ、流れが弱い奥行き方向の両端部では第２室２７から第１室２６へ流れるため、カソードオフガスがスリットの長手方向の長さ以上に拡がらないことになる。

一方、アノードパージされる時、上記の説明の通り、第２室２７内はアノードパージされない間に導入されたカソードオフガスの濃度が比較的高い状態にある。また、仕切り板２８は、アノードオフガス導入部３２側と反対側に傾く状態で配置されるため、導入直後のアノードオフガスが隙間２９へ達しにくい構造になっている。さらに第２の孔３４はアノードオフガスの流れと外れるように（外れた位置に）設けられているため連通部３５を通じて導入直後のアノードオフガスが排出されにくい構造になっている。したがって、アノードパージされた時には、導入直後のアノードオフガスが排出されるのが抑制され、カソードオフガスの濃度が比較的高い状態のガスが多く排出されるので、水素濃度ピークが低くなる。アノードオフガス導入部３２から第２室２７に導入され排出されなかったアノードオフガスは、アノードパージされない間に膨張、拡散しながら底壁２５ｄに向かって進み、底壁２５ｄの作用により向きを変えることにより、第２室２７全体に拡散する（拡がる）状態になる。そして、第１室２６及び第２室２７を行き来する流れに達したアノードオフガスは、その流れによって第１室２６へ移動し、また、連通部３５を介して第１室２６へ移動し排気部３１に向かう流れとともに排気部３１から排気される。また、隙間２９におけるカソードオフガスの流れが、第２室から第１室への急激な流れの変化を抑制し、アノードパージの際に拡散する前のアノードオフガスが第１室へ流れ込むのを抑制する。

このように、第２室２７に導入されたアノードオフガスが、カソードオフガスによって一定の濃度以下に希釈されて排気部３１から排気ガスとして排出されるためには、アノードパージガスの流量と、第２室２７の容量、隙間２９を行き来する希釈ガス量のバランスを考慮して排ガス処理装置１６を設計する必要がある。しかし、燃料電池システム１１の運転条件や設置条件によっては、前記バランスを崩して、相対的に第２室２７の容量を大きくしなければならないときがある。例えば、燃料電池システム１１のカソードオフガス排管２０及びパージガス用配管２２の位置が予めきめられており、その配置に合わせて希釈容器２５の大きさが決まってしまう場合がある。

第２室２７の容量が相対的に大きくなると、アノードパージされない時の隙間２９を行き来する希釈ガス量が相対的に減少し、排気水素濃度のピーク値が増加する場合がある。隙間２９を行き来する量を増やすために隙間２９を大きくすると、第２室２７内のガスの流れが速くなり、アノードパージガスがその流れに乗って、隙間２９から十分希釈されることなく排出されるため、排気水素濃度は改善されない。隙間の大きさと排気水素濃度の振幅との関係を、連通部３５のない状態で調べると、図５のようになる。ここで、排気水素濃度の振幅とは、排気水素濃度のピーク濃度と、排気水素濃度の平均値との差を表し、結果として排気水素濃度のピーク濃度に対応する。図５に示すように、隙間２９がゼロに近い状態から、隙間２９の増加に伴って排気水素濃度の振幅（ピーク値）が小さくなり、その後、再び隙間２９の増加に伴って排気水素濃度の振幅が大きくなる。そして、前記バランスが崩れると、図５に鎖線で示すように、グラフ全体が上側へ移動する。その結果、排気水素濃度のピークを抑制するのが難しくなる。

しかし、この実施形態の希釈容器２５は、第１室２６に形成された第１の孔３３と、第２室２７に形成された第２の孔３４とが連通部３５を介して連通されている。したがって、アノードパージされない時、連通部３５を介して水素濃度が相対的に低くなったアノードオフガスの一部が第２室２７から第１室２６へ退出される為、隙間２９から侵入するカソードオフガスの量を隙間２９を大きくすることなく多く確保することができる。これにより、流速を上げることなくカソードオフガス量が増加し、トータル的に第１室２６と第２室２７を行き来するカソードオフガス量と第２室２７の容量をバランスすることが可能となる。更に、第２の孔３４の向きは隙間２９を通過して第２室２７へ流れ込むカソードオフガスの流れ面に対して平行な壁２５ｃに開口されると共に、アノードパージ時にアノードオフガス導入部３２から導入されるアノードオフガスの流れの面に対しても平行な壁２５ｃに開口されるように設けられている。そのため、隙間２９から侵入したカソードオフガスが、アノードオフガスを希釈することなく短絡的に連通部３５経由で第１室２６へ戻ってしまうことが抑制されると共に、アノードパージの際には導入直後のアノードオフガスが連通部３５を介して排出されることなく、第２室２７内の希釈されたガスが連通部３５を介して第１室２６に排出される。即ち、アノードオフガス導入部３２から第２室２７に導入された導入直後アノードオフガスが、拡散せずに連通部３５、若しくは、隙間２９を通って第１室２６に進み排気部３１から排気されることはない。したがって、排ガス処理装置１６に導入されたアノードパージガスは、加湿器１５から排出されるカソードオフガスの量が少なくても、排気ガス中の水素濃度が基準値以下になるように希釈される。

実施例として排ガス処理装置１６を燃料電池システム１１に組み込んで、排気部３１から排気される排気ガス中の水素濃度を測定した。結果を、第１の孔３３、第２の孔３４及び連通部３５を設けない比較例の場合の結果と共に図６に示す。図６において、実線が実施例を示し、破線が比較列を示す。

実施例及び比較例に使用した排ガス処理装置１６の各部の寸法（図２（ａ）及び図３に図示）及び実験条件は次のとおりである。
希釈容器２５の内部の高さＨ：３２０ｍｍ、幅Ｗ：２１０ｍｍ、奥行きｄ：１２０ｍｍ
仕切り板２８の角度θ：４５度、隙間２９の大きさＣ：１０ｍｍ
天板２５ａから隙間２９までの距離ｈ：１１０ｍｍ
カソードオフガス導入部３０及び排気部３１の内径１９ｍｍ
アノードオフガス導入部３２の内径８ｍｍ
カソードオフガスの流量：１分間に１８３×１０^−３ｍ^３
水素ゲージ圧力：１００ｋＰａ
アノードパージ間隔：２５秒
なお、水素ゲージ圧力とはパージ用開閉弁２３の直上流の圧力を意味する。

図６に示すように、比較例の場合は、アノードパージが行われるたびに、排気ガス中の水素濃度のピークが１．２％近くになり、かつ１．２％を超える場合もあり、各谷の値は０．５％程度で、ピークとの差が０．７％になった。一方、実施例ではそのピークが１．０〜１．１％になり、各谷の値は０．６％程度で、ピークとの差が０．４〜０．５％になった。即ち、連通部３５を設けることにより、排気ガス中の水素濃度のピークを低下させることができるとともに、水素濃度の変動幅を小さくすることが確認された。連通部３５を設けることで、水素濃度のピークが発生するアノードパージされる時に、アノードオフガス導入直後のアノードオフガスの排出を抑制するとともに、アノードパージされない間にアノードオフガスを希釈して希釈されたガスを積極的に排出することができたことがわかる。

この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）排ガス処理装置１６は、カソードオフガスが導入される第１室２６と、アノードオフガスが導入される第２室２７とに仕切り板２８により区画され、第１室２６にはカソードオフガス導入部３０及び排気部３１が設けられ、第２室２７にはアノードオフガス導入部３２が設けられている。アノードオフガス導入部３２とカソードオフガス導入部３０とは、アノードオフガスの導入方向とカソードオフガスの導入方向とが同じ方向になるように配置されている。仕切り板２８は、アノードオフガス導入部３２側と反対側に傾く状態で配置されるとともに、その先端部に第１室２６と第２室２７とを連通させる隙間２９が設けられている。第１室２６にはカソードオフガス導入部３０から導入されるカソードオフガスの流れと外れるように（外れた位置に）第１の孔３３が設けられるとともに、第２室にはアノードオフガス導入部３２から導入されるアノードオフガスの流れと外れるように（外れた位置に）第２の孔３４が設けられ、第１の孔３３と、第２の孔３４とを連通する連通部３５が設けられている。したがって、従来技術に比較して簡単な構成で、排気部３１から大気中に排出される排気ガス中の水素濃度のピークを下げることができる。また、第１室２６及び第２室２７の容積を変更する自由度が高くなる。

（２）第２の孔３４は、アノードオフガスが導入されない間に隙間２９を通過して第２室２７へ流れ込むカソードオフガスの流れの面に対して平行な壁２５ｃに開口され、アノードパージ時にアノードオフガス導入部３２から導入されるアノードオフガスの流れの面に対して平行な壁２５ｃに開口されるように設けられている。したがって、アノードオフガス導入部３２から第２室２７に導入されたアノードオフガスが連通部３５から直接第１室２６に流入することが抑制され、適切に希釈された状態で隙間２９、連通部３５を介して排気部３１から大気中に排出される。

（３）カソードオフガス導入部３０は、仕切り板２８の基端部近くに設けられているため、第１室２６へ導入されたカソードオフガスの流れが直ぐに仕切り板２８に当たって仕切り板２８の幅方向に拡がる。したがって、第２室２７に導入されたアノードオフガスがカソードオフガスの作用により効率良く第１室２６へと移動して排気部３１から排出される。また、カソードオフガスが仕切り板２８に当ることで流速が落ちるため、第２室２７へ流れ込んだカソードオフガスが第２室２７内で流れの速い渦を作らない。したがって、第２室２７においてアノードオフガスが流れの速い渦に乗って、拡散されずに隙間２９へ近づくことが抑制され、アノードオフガスは拡散された後に、隙間２９付近で進入、退出を繰り返す状態のカソードオフガスの作用により順次第２室２７から第１室２６へ移動するとともに、排気部３１を経て排気される。

（４）連通部３５は、パイプで構成されている。したがって、連通部３５が室の場合に比較して、小型化を図ることができる。
（５）隙間２９は希釈容器２５の壁面と仕切り板２８の先端との間に形成されている。したがって、仕切り板２８の配置角度や長さを変更することにより簡単に隙間２９を適正な値に設定することができる。

（６）希釈容器２５は四角箱状に形成されている。したがって、仕切り板２８で希釈容器２５を第１室２６及び第２室２７に区画するとともに、仕切り板２８の先端と希釈容器２５の壁面との間に隙間２９を、隙間２９における気流がアノードパージ以外のときに隙間２９全体に流れるように形成するのが容易になる。

（７）アノードオフガスがアノードオフガス導入部３２から第２室２７に導入されるとアノードオフガス中に存在する水分が分離され、分離された水分が希釈容器２５の底部に溜まる。同様に、カソードオフガス導入部３０から第１室２６に導入されたカソードオフガス中の水分（液滴）も分離され、分離された水分が希釈容器２５の底部に溜まる。希釈容器２５は、仕切り板２８が下向きに配置され、カソードオフガス導入部３０、排気部３１及びアノードオフガス導入部３２が天板２５ａに設けられているため、希釈容器２５の底部に溜まった水が隙間２９を塞いだり、カソードオフガス及びアノードオフガスの導入や希釈されたアノードオフガスの排出に支障を来したりすることはない。また、水の除去も容易に行うことが可能になる。

（第２の実施形態）
次に第２の実施形態を図７〜図１１にしたがって説明する。この実施形態では、連通部が第３室として設けられている点と、第３室が第１室２６及び第２室２７の下方になるように配置されている点とが前記第１の実施形態と大きく異なっている。第１の実施形態と同様の部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。

図７に示すように、希釈容器２５は、第１室２６及び第２室２７が連通部としての第３室３７の上に配置された状態で構成されている。第３室３７は断面Ｌ字状に形成され、希釈容器２５は、全体の外形が四角柱の片側中央部に四角柱状の凹部３８が切り欠き形成された形状に形成されている。第１室２６及び第２室２７は、カソードオフガス導入部３０、アノードオフガス導入部３２及び排気部３１が水平に延び、かつ仕切り板２８の幅方向が上下方向に延びる横置き状態に配置されている。

図７及び図８に示すように、カソードオフガス導入部３０、排気部３１及びアノードオフガス導入部３２は、いずれも略Ｌ字状に屈曲されたパイプで形成されている。排気部３１は、希釈容器２５の外側凹部３８に収容されているマフラー３９に配管４０を介して連結されている。アノードオフガス導入部３２は、カソードオフガス導入部３０及び排気部３１と異なり、アノードオフガスの導入方向と直交する壁ではなく、アノードオフガスの導入方向と平行に延びる壁を貫通する状態で設けられている。

第１の孔３３及び第２の孔３４は、希釈容器２５の仕切り板２８と直交するととともに、第３室３７を第１室２６及び第２室２７と区画する壁２５ｅに形成されている。第１の孔３３は、第１の実施形態と同様に、カソードオフガス導入部３０及び隙間２９から遠い、希釈容器２５の角部近傍に設けられている。第２の孔３４は、複数（この実施形態では２個）設けられ、１個は第２室２７のほぼ中央に設けられ、１個はアノードオフガス導入部３２から離れた希釈容器２５の角部近傍に設けられている。

第１の孔３３及び第２の孔３４には、第３室３７内に溜まった水の量が多くなった状態で排ガス処理装置１６が揺れた場合に、第３室３７内の水が第１の孔３３あるいは第２の孔３４へ逆流するのを防止するための逆流防止部４１が、第３室３７内に突出するように設けられている。図９に示すように、逆流防止部４１は、多数の孔４２ａが形成されたパンチングメタルで形成された筒状体４２の第１端部が円板４３で閉塞され、第２端部外周縁にフランジ部４２ｂを有するように形成されている。そして、逆流防止部４１はフランジ部４２ｂにおいて第３室３７の壁２５ｅに、例えば、溶接で固着されている。

この実施形態の燃料電池システム１１は、例えば、屋内作業を行うフォークリフトの動力源として装備される。そして、燃料電池１２が駆動されると、前記実施形態と同様に、燃料電池１２が所定時間稼動を継続した時点でパージ用開閉弁２３が開放されて、アノードパージが行われる。アノードパージによりパージガス用配管２２へ排出されたアノードオフガス（パージガス）は、パージガス用配管２２を介して排ガス処理装置１６に導入される。そして、導入されたアノードオフガスは排ガス処理装置１６においてカソードオフガスにより希釈された後、マフラー３９を経て大気中に排気される。

第１の孔３３を介して第１室２６に、第２の孔３４を介して第２室２７に連通された第３室３７は、第１の実施形態の連通部３５の役割を果たし、第１の実施形態と同じ様に排気ガス中の水素濃度が基準値以下になるように希釈される。

また、カソードオフガスと共にカソードオフガス導入部３０から第１室２６内に導入された水分の一部は、第１室２６の壁面に付着した後、第１の孔３３を経て第３室３７に回収される。アノードオフガスと共にアノードオフガス導入部３２から第２室２７内に導入された水分の一部は、第２室２７の壁面に付着した後、第２の孔３４を経て第３室３７に回収される。燃料電池１２が駆動されて、フォークリフトが４時間程度運転された場合、発生する水の量は２０×１０^−３ｍ^３程度になる。フォークリフトが屋内で作業を行う場合、燃料電池１２で発生した水を排気ガスと共に排出すると、水が床面に溜まるため好ましくない。この水を第３室３７を設けずに、第１の実施形態のように、第２室２７の底部に溜める構成だと、水抜きを比較的短時間間隔で行う必要があり、フォークリフトの稼動効率が悪くなる。しかし、この実施形態では第３室３７が水の回収室を兼ねているため、水抜きの間隔を長くすることができる。

図１１に示すように、第３室３７内に回収された水の量が多くなった状態で、フォークリフトに搭載された排ガス処理装置１６が振動すると、第３室３７内の水が揺れて水しぶきが生じた場合に、水しぶきが第１の孔３３あるいは第２の孔３４から第１室２６内あるいは第２室２７内に侵入、即ち逆流する虞がある。しかし、第１の孔３３及び第２の孔３４に逆流防止部４１が設けられているため、第３室３７内に回収された水の量が多くなり、第３室３７内の水が揺れて水しぶきが生じた場合に、水しぶきが第１の孔３３あるいは第２の孔３４から第１室２６内あるいは第２室２７内に侵入、即ち逆流するのが抑制される。

第３室３７を設けた排ガス処理装置１６と、第３室３７を設けない排ガス処理装置１６とを燃料電池システム１１に組み込んで、排気部３１から排気される排気ガス中の水素濃度を測定した。第３室３７を設けた排ガス処理装置１６については、第２の孔３４を中央部の１個だけあるいは角部の１個だけにした場合や２個に加えて壁２５ｃの他の位置に第２の孔３４を設けた場合についても、排気部３１から排気される排気ガス中の水素濃度を測定した。

その結果を、排気水素濃度振幅で評価した結果を図１０に示す。図１０において、縦軸はピーク濃度（％）と平均濃度（％）との差である振幅（％）を示す。また、横軸は第２室２７に開けられた第２の孔３４の位置を示し、図８にＰ，Ｑ，Ｒで示す３箇所のうちから選択された位置を示す。例えば、Ｑと示されているのは、Ｑの１箇所に第２の孔３４が形成されている場合の結果を示し、Ｒと示されているのは、Ｒの１箇所に第２の孔３４が形成されている場合の結果を示し、Ｑ，Ｒと示されているのは、Ｑ，Ｒの２箇所に第２の孔３４が形成されている場合の結果を示す。

図１０から、第３室３７を設けた場合は、第１の実施形態の連通部３５を設けた場合と同様に、第３室３７がない場合に比べて、排気部３１から大気中に排出される排気ガス中の水素濃度のピークが小さくなることが確認された。第２の孔３４を１個だけ設けた場合は、中央部の１個、即ちＲの位置に設けた場合に比べて、角部の１個、即ちＱの位置、あるいは仕切り板２８の先端に近い位置、即ちＰの位置に設けた場合の方がばらつきが小さかった。また、１個だけ設けた場合に比較して２個設けた場合の方がピーク値が小さくなった。また、図示はしないが、３個設けた場合は、２個設けた場合と殆ど変わらなかった。第３室３７内に回収された水の量があまり多くなると、第３室３７を設けた効果がなくなったが、回収された水の量が多くない状態では、回収された水の量は排気ガス中の水素濃度に殆ど影響を与えなかった。

この第２の実施形態によれば、第１の実施形態の（１）〜（３）、（５）及び（６）の効果に加えて以下の効果を得ることができる。
（８）連通部が第３室３７で構成されているため、連通部がパイプの場合に比較して、カソードオフガスの相対量が変動しても影響を受け難い。

（９）第２の孔３４を複数設けた場合は、第２の孔３４の数が１個の場合に比べて、第２室２７内に生じた水が第３室３７へ排出され易くなるとともに、水素濃度のピークを小さくすることができる。

（１０）第３室３７が第１室２６及び第２室２７の下方になるように配置されている。したがって、燃料電池１２で発生した水を排気ガス中から回収して一時貯留しておく必要がある場合、第１室２６や第２室２７にオフガスとともに導入されて水滴になった水を第３室３７に容易に集めることができる。特に、第２の孔３４が複数設けられている場合は、水をより効率良く第３室３７に集めることができる。

（１１）第１の孔３３及び第２の孔３４に逆流防止部４１が設けられているため、第３室３７内に回収された水の量が多くなり、第３室３７内の水が揺れて水しぶきが生じた場合に、水しぶきが第１の孔３３あるいは第２の孔３４から第１室２６内あるいは第２室２７内に侵入、即ち逆流するのが抑制される。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 排ガス処理装置１６がフォークリフト等のように、走行、停止を比較的多く繰り返す車両に搭載されて使用される場合、第３室３７内に回収された水の量が多くなった状態で、排ガス処理装置１６の移動、停止の際に第３室３７内の水が大きく揺れるのを防止する手段を設けてもよい。例えば、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、第３室３７内の底壁から上方に向かって延びる複数の揺れ抑制板４４を設けてもよい。揺れ抑制板４４は、第３室３７内を奥行き方向全長にわたって延びるように形成されるのではなく、図１２（ｂ）に示すように、千鳥状に配置されるのが好ましい。揺れ抑制板４４を第３室３７内に奥行き方向全長にわたって延びるように形成する場合は、揺れ抑制板４４に孔を設けて、隣接する揺れ抑制板４４間に回収された水が移動可能にして全体の深さを均一にする必要がある。このように、揺れ抑制板４４を設けた場合は、第３室３７内に回収された水の揺れによって、乗り心地が悪くなることが抑制される。

○ 第１の孔３３と第２の孔３４とを連通する連通部を第３室３７として設ける場合、第３室３７を第１室２６及び第２室２７の下方に配置する構成に限らず、図１２（ｃ）に示すように、第１室２６及び第２室２７の後ろ側に設けてもよい。この場合も、第２の孔３４を複数設ける方が、水素濃度のピークを小さくすることができる。

○ 第１の孔３３と第２の孔３４とをパイプで構成された連通部３５で連通する場合、第１の孔３３及び第２の孔３４の位置を第１の実施形態と異なる位置にしてもよい。
○ 第１の孔３３の位置は、カソードオフガス導入部３０及び隙間２９から遠い、希釈容器２５の角部近傍に限らず、他の位置に設けてもよいが、隙間２９の近くより、仕切り板２８の基端が固定された壁に近い位置の方が好ましい。

○ 第１の実施形態のように、カソードオフガス導入部３０、アノードオフガス導入部３２及び排気部３１を天板２５ａ上に設ける場合、天板２５ａの幅方向に一列に配置される状態に限らない。例えば、千鳥状に配置したり、天板２５ａの対角線上に一列に配置したりしてもよい。

○ カソードオフガス導入部３０から第１室２６に導入されたカソードオフガスを隙間２９の全幅にわたって拡がり易くするため、仕切り板２８に、仕切り板２８の基端側から先端側に向かってその間隔が次第に拡がるように複数のリブ（凸条）を設けてもよい。

○ カソードオフガス導入部３０及び排気部３１も天板２５ａに取り付ける構成に代えて、前壁あるいは後壁を貫通する状態に設けるとともにＬ字状のパイプで構成してもよい。

○ 希釈容器２５の縦、横、奥行きの寸法、仕切り板２８の角度θ、カソードオフガス導入部３０、アノードオフガス導入部３２及び排気部３１の内径、隙間２９の大きさは、実施例で用いた排ガス処理装置１６の寸法に限らず適宜変更してもよい。例えば、希釈容器２５を実施例より縦長にしたり、実施例より横の寸法を大きくしたり、希釈容器２５の寸法は変えずに仕切り板２８の角度θ及び天板２５ａから隙間２９までの距離ｈを変更したりしてもよい。また、カソードオフガス導入部３０及びアノードオフガス導入部３２の内径を実施例の場合より大きくしたりあるいは小さくしたりしてもよく、隙間２９の大きさを実施例の場合より大きくしたりあるいは小さくしたりしてもよい。

○ 希釈容器２５の形状は断面矩形状の四角箱状に限らない。例えば、断面を台形状にしてもよい。また、仕切り板２８は、平板に限らず、曲板や途中に屈曲部を有する形状にしてもよい。希釈容器２５や仕切り板２８の形状あるいは前記各部の寸法を変更する場合、タフト法による試験など、事前に隙間２９付近に進入、退出を繰り返す状態の流れが存在するように、寸法等を設定すれば隙間２９全体に流れる流れが実現でき、排気部３１から大気中に排出される排気ガス中の水素濃度のピークを下げることができる。

○ 仕切り板２８の先端側に設けられる隙間２９は、仕切り板２８と壁面２５ｂとの間で構成する代わりに、壁面２５ｂ側に仕切り板２８の先端と平行に延びる突条やブラケット等を設けて、それらと仕切り板２８の先端との間で構成してもよい。

○ カソードオフガス導入部３０の形状は断面円形に限らず、スリット状にしてもよい。例えば、図１３（ａ）に示すように、カソードオフガス導入部３０を構成する断面円形のパイプの先端に希釈容器２５の奥行き方向に延びる偏平な連結部を備えたパイプを使用する。この場合、カソードオフガス導入部３０から第１室２６内に導入されたカソードオフガスが隙間２９全体に流れる状況になり易い。

○ 希釈容器２５の壁面２５ｂと仕切り板２８の端部との間に設けられる隙間２９は、仕切り板２８の全幅にわたってスリット状に延びるものに限らない。例えば、図１３（ｂ）に示すように、隙間２９を複数の孔２８ａで構成してもよい。また、図１３（ｃ）に示すように、仕切り板２８の全幅より短いスリット状の隙間２９を設けてもよい。

○ パージ用開閉弁２３の開放間隔を予め設定せずに、制御装置２４が燃料電池１２の発電状態を判断して、発電効率が悪くなった時にパージ用開閉弁２３を開放するようにしてもよい。

○ 燃料電池システム１１は、燃料電池１２で使用されなかった水素を水素供給経路としての管路１７に戻すことが可能な水素循環経路を備えている構成としてもよい。例えば、パージガス用配管２２のパージ用開閉弁２３より上流と、管路１７とを接続する水素循環経路を設け、水素循環経路に水素循環ポンプを設ける。燃料電池１２では、水素を１００％反応させることができないが、未反応の水素を再循環利用することにより、水素の利用率を高めることができる。

○ 燃料電池システム１１は必ずしも、車両等の移動体に限らず、電源を必要とする電気製品に装備したり、定置式の燃料電池システムに適用したりしてもよい。
○ 燃料電池システム１１の水素源は、高圧に圧縮された水素ガスが単に充填された水素タンク１３に限らず、例えば、水素吸蔵合金を内蔵した水素タンクや水素化物から化学反応により水素を発生させて取り出すもの等であってもよい。また、水素源としてメタノール、天然ガスやガソリン等の燃料を改質器で改質した改質ガスを使用する構成としてもよい。

○ 排気部３１はマフラーに接続しなくてもよい。
○ 上記実施形態ではアノードオフガスをカソードオフガスで希釈するがカソードオフガスに替えて、希釈用ガスとしてコンプレッサ１４から送られる空気を直接用いてもよい。

○ アノードオフガスが間欠的に導入される例として、パージ用開閉弁２３の開閉を挙げたが、これに限らない。例えばパージ用開閉弁２３を、開度を調整可能な弁とし、連続的に開閉させても良いし、完全に閉とせず排気ガスの濃度が許容される程度に僅かに開いている状態を含んでも良い。

以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の発明において、前記希釈容器は四角箱状に形成されている。

燃料電池システムの構成図。 （ａ）は第１の実施形態における排ガス処理装置の断面図、（ｂ）は排ガス処理装置の模式側面図。 排ガス処理装置の一部破断模式斜視図。 （ａ）は排ガス処理装置の作用を示す模式断面図、（ｂ），（ｃ）は隙間付近におけるカソードオフガスの流れの状態をタフト法により確認した場合の糸の状態を示す模式図。 排ガス処理装置の隙間と振幅の関係を示すグラフ。 経過時間と排ガス中の水素濃度の関係を示すグラフ。 第２の実施形態における排ガス処理装置の模式斜視図。 第１の孔及び第２の孔の配置等を示す模式図。 逆流防止部の斜視図。 排気水素濃度振幅と第２の孔の位置及び数との関係を示すグラフ。 第３室に水が回収された状態を示す模式図。 （ａ）は揺れ抑制板を設けた排ガス処理装置を示す模式図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における模式断面図、（ｃ）は別の実施形態における排ガス処理装置の模式側面図。 （ａ）はカソードオフガス導入部の形状を変えた別の実施形態の模式斜視図、（ｂ），（ｃ）は仕切り板に形成された隙間を変えたそれぞれ別の実施形態の部分概略斜視図。 従来技術の排ガス処理装置の模式斜視図。 別の従来技術の排ガス処理装置の側断面図。

符号の説明

１２…燃料電池、１６…排ガス処理装置、２５…希釈容器、２５ｃ、２５ｅ…壁、２６…第１室、２７…第２室、２８…仕切り板、２９…隙間、３０…希釈用ガス導入部としてのカソードオフガス導入部、３１…排気部、３２…アノードオフガス導入部、３３…第１の孔、３４…第２の孔、３５…連通部、３７…第３室。

Claims (6)

1. 燃料電池のアノードオフガスが間欠的に導入されるとともに希釈用ガスで希釈して排出する燃料電池の排ガス処理装置であって、
   希釈容器を有し、
   前記希釈容器は、第１室と第２室とに仕切り板により区画され、前記第１室には希釈用ガス導入部及び排気部が設けられ、前記第２室にはアノードオフガス導入部が設けられ、
   前記アノードオフガス導入部と前記希釈用ガス導入部とは、前記アノードオフガスの導入方向と前記希釈用ガスの導入方向とが同じ方向になるように配置され、
   前記仕切り板は、前記アノードオフガス導入部側と反対側に傾く状態で配置されるとともに、その先端部に前記第１室と前記第２室とを連通させる隙間が設けられ、
   前記第１室には前記希釈用ガス導入部から導入される希釈用ガスの流れと外れるように第１の孔が設けられるとともに、前記第２室には前記アノードオフガス導入部から導入されるアノードオフガスの流れと外れるように第２の孔が設けられ、前記第１の孔と、前記第２の孔とを連通する連通部が設けられている燃料電池の排ガス処理装置。
2. 前記第２の孔は、アノードオフガスが導入されない間に前記隙間を通過して前記第２室へ流れ込む前記希釈用ガスの流れの面に対して平行な前記希釈容器の壁に開口されると共に、アノードオフガスが導入される時に前記アノードオフガス導入部から導入されるアノードオフガスの流れの面に対しても平行な前記希釈容器の壁に開口されるように設けられている請求項１に記載の燃料電池の排ガス処理装置。
3. 前記連通部は、第３室として設けられている請求項１又は請求項２に記載の燃料電池の排ガス処理装置。
4. 前記連通部は、パイプで構成されている請求項１又は請求項２に記載の燃料電池の排ガス処理装置。
5. 前記第２の孔は複数設けられている請求項３に記載の燃料電池の排ガス処理装置。
6. 前記第３室が前記第１室及び前記第２室の下方になるように配置されている請求項３又は請求項５に記載の燃料電池の排ガス処理装置。

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