JP6289246B2 - 希釈器 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、燃料電池等の燃料を用いる装置から排出される排ガスに大気を混合させて希釈する希釈器に関する。

従来、燃料電池を搭載した車両において、燃料電池から排出される水素オフガスを、外部から導入された空気によって希釈して放出する燃料電池システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の燃料電池システムでは、希釈器で希釈された水素オフガスを排ガスとして外部に排出する排気配管の後端部に形成した絞り部と、排気配管の外部である床下空間から排気配管の内部に空気をエゼクタ作用で吸引する吸引部と、を設けて、希釈器の下流で排ガスを更に希釈している。

また、その燃料電池システムでは、排気配管の内部を流動する排ガスが、吸引部から排気配管の外部の方向に流れるのを阻止する逆流防止弁を絞り部の先端に配設して、排ガスが大気の吸引部側に逆流するのを防止している。

この他、特許文献２には、供給された水素オフガスと酸素オフガスとを混合室で混合することによって水素オフガスを希釈する水素希釈器と、酸素オフガス排出流路から排出された排ガスを、拡散板に衝突させてオフガス排出口の開口径方向に拡散させることによって大気に混ぜる拡散板と、を備えた車載用燃料電池システムが開示されている。

特開２００９−１７０２０９号公報 特開２００２−２８９２３７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の燃料電池システムでは、排気配管内の絞り部の後端に逆流防止弁が設けられているため、部品点数及び組付工数が増加して、コストアップになるという問題点があった。

また、特許文献２に記載の車載用燃料電池システムでは、希釈器と拡散板との二部材で水素オフガスを希釈しているため、部品点数が多いという問題点があった。
また、その車載用燃料電池システムでは、酸素オフガス排出流路の最後端で、排ガスを拡散板に当てることによって拡散させているので、排ガスの圧力損失の上昇や、排ガスが拡散板に当たったときに騒音、振動等が発生することが予想される。

また、特許文献１に記載されているように、燃料電池搭載車では、車体後部の床下空間に、希釈器の機能を果たす排気配管の絞り部及び吸引部が配置されている。

図１３は、希釈器を搭載した燃料電池搭載車の比較例の車体後部を示す概略斜視図である。
図１３に示すように、比較例の燃料電池搭載車１００は、車体後部に配置された排気管２００の後端部２１０と、この後端部２１０に配置して外部の空気を吸引する吸引部３２０を有する略円筒状の希釈器本体３１０と、から構成された希釈器３００を搭載している。このような希釈器３００では、吸引部３２０で負圧を発生させて大気を吸引することによって、水素オフガスを大気で希釈している。

希釈器本体３１０は、金属製の上側半体３４０と、この上側半体３４０の下側に合致した状態に接合される金属製の下側半体３５０と、を接合して略円筒形状に形成されている。希釈器３００は、前記特許文献１に記載された車両と同様に、車体後部の荷室１１０の床下に配置されている。希釈器本体３１０の排気口３３０の下側周辺には、排気口３３０に連続して設置された筒状の迎え部４１０を有する略板状のアンダーカバー４００が設けられている。アンダーカバー４００は、前端部がピン７００によって車体に固定され、後端部がピン７００によってリヤバンパ５００に固定されている。

また、燃料電池搭載車１００は、後退した際に、縁石６００等の障害物が車体に衝突した場合、車体下方に設置した希釈器本体３１０が障害物に押圧されて変形し、流路の容積が減少するなどして、希釈器３００の機能が低下する虞があった。
その希釈器本体３１０の変形を防止するために、燃料電池搭載車１００では、希釈器本体３１０を縁石６００の高さＨ１００よりも高い、高さＨ２００の位置に設置している。その結果、希釈器３００を搭載した燃料電池搭載車１００では、希釈器３００の上方に設置される荷室１１０の荷室底面１２０の位置が高くなるので、荷室１１０の容量が小さくなる場合があった。

そこで、本発明は、障害物が衝突することによって機能が低下するのを抑制することができる希釈器を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明に係る希釈器は、排気管の下流側後端部に形成された噴出口と、前記噴出口から噴出される主流による負圧を用いて副流である大気を吸引する吸引口を有すると共に、吸引後の主流と前記副流とを混合して希釈する混合部を有する希釈器本体と、を備え、前記希釈器本体の少なくとも下側部分には、外力が負荷されて変形しても、前記外力を除くと、元の形状に弾性的に戻る樹脂材料で形成されて、車体下部に配置されて車体の下面を形成して前記混合部を保護する板状の下方部材が一体形成され、前記下方部材には、前記混合部で前記主流と前記副流とを混合して希釈した排ガスを大気中に排出する排気口が形成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、希釈器は、希釈器本体の少なくとも下側部分が、外力を除くと元の形状に戻る樹脂材料で形成されていることにより、外力を受け変形したとしても、元の形状に戻るので、変形によって流路の容積が減少するなどして希釈器の機能が低下するのを抑制することができる。このため、希釈器を搭載した車両は、希釈器をさらに車体の低い位置に設置することができるので、希釈器の上方に設けられる部材の設置位置を下げて配置して、希釈器の上方にスペースを確保することが可能となる。
また、このような構成によれば、希釈器の希釈器本体は、車体下部に設置される下方部材に一体形成されていることによって、部品点数及び組付工数を削減して、コストダウンと軽量化を図ることができる。
また、車両が後退した際に、縁石等の障害物が衝突しても、車体下部に設置された下方部材に障害物が衝突するので、希釈器本体が変形したり、破損したりするのを下方部材によって抑制することができる。このため、希釈器は、衝突の際に、希釈器本体が障害物等から衝突力で破損、変形し、水素オフガス等の流れが悪化して、機能障害が発生するのを抑制することができる。
また、希釈器は、希釈器本体が障害物等の衝突力から回避されるように、下方部材と一体形成されていることによって、希釈器本体の位置を低く設定することができるので、希釈器の上方にさらなる空間を形成することができる。
また、希釈器の上方に荷室が設けられている場合は、荷室の荷室底面の位置を下げて配置することが可能となるので、荷室の容積を増大させることができる。

また、前記希釈器本体は、全体が前記樹脂材料で形成されていることが好ましい。

このような構成によれば、希釈器本体は、全体が外力を除くと元の形状に戻る樹脂材料で形成されていることにより、外力を受け弾性変形した場合、さらに、元の形状に戻り易くすることができる。

また、前記下方部材は、車体の下面に設けられたアンダーカバーであることが好ましい。

このような構成によれば、下方部材は、車体の下面に設けられたアンダーカバーであることによって、希釈器とアンダーカバーとが一体であるため、部品点数及び組付工数を削減して、コストダウンと重量ダウンを図ることができる。また、希釈器は、走行中に車体下面に衝突する飛び石等の異物や、縁石等の障害物が希釈器本体に衝突するのをアンダーカバーで防ぐことができるので、障害物に対する耐久性を向上させることができる。このため、希釈器本体がそれらの衝突によって変形したり、破損したりして希釈器に機能障害が発生するのを抑制することができる。

また、前記下方部材は、車輪の周囲に配置されるホイールハウスを形成するホイールパネルの上側外周部に設けられるホイールハウスカバー、または、前記ホイールパネルの内側に設けられるプロテクタであり、車体後部方向に延びた延設部を有していることが好ましい。

このような構成によれば、下方部材は、ホイールハウスカバーであることにより、ホイールハウスの上側を覆って保護するホイールハウスカバーの機能を果たす。また、下方部材は、プロテクタであることにより、ホイールハウスの下側内面を覆って、タイヤによって跳ね上げられる泥や砂利が当たるのを防止するプロテクタの機能を果たす。下方部材であるホイールハウスカバー、または、プロテクタは、車体後部方向に延びた延設部を有することにより、延設部の上方に希釈器本体の混合部を配置することが可能となる。

また、前記下方部材は、当該下方部材の周囲に配置された部材と比べ、帯電性が低く設定されていることが好ましい。

このような構成によれば、下方部材は、帯電性が低く設定されていることにより、水素オフガスが流れる希釈器を、静電気が帯電し難くすることができる。

また、前記混合部は、前記排気管の前記噴出口の上流側の外径よりも大きな径で形成されていることが好ましい。

このような構成によれば、混合部は、噴出口の外径よりも大きな径で形成されていることによって、外気を導入し易くして希釈器の機能を向上させることができると共に、混合部の剛性を向上させることができる。

また、前記希釈器本体を搭載した車両は、車体後部よりも前方に、水素を利用して発電を行う燃料電池を備え、前記燃料電池から排出される排ガスは、前記車体後部に設置した前記希釈器本体で希釈されることが好ましい。

このような構成によれば、車両は、後部よりも前方に燃料電池を備え、車体後部に希釈器本体を設置していることによって、車両中央部に空きスペースを形成することができるため、車両中央部のスペースを有効利用することができる。

本発明に係る希釈器によれば、障害物が衝突することによって希釈器の機能が低下するのを抑制することができる。

本発明の実施形態に係る希釈器の一例を示す概略図である。 車両に搭載される燃料電池システムの一例を示す概略構成図である。 希釈器の設置状態を示す車体後部の概略斜視図である。 希釈器の配置状態を示す車体後部の概略平面図である。 希釈器の一例を示す図であり、（ａ）は混合部の概略分解斜視図、（ｂ）は希釈器の概略斜視図である。 希釈器の設置状態を示す車体後部の概略縦端面図である。 本発明の実施形態に係る希釈器の第１変形例を示す図であり、希釈器の要部拡大概略縦端面図である。 本発明の実施形態に係る希釈器の第１変形例を示す図であり、希釈器の要部概略斜視図である。 本発明の実施形態に係る希釈器の第２変形例を示す図であり、希釈器の要部拡大概略縦端面図である。 本発明の実施形態に係る希釈器の第２変形例を示す図であり、希釈器の要部概略斜視図である。 本発明の実施形態に係る希釈器の第３変形例を示す図であり、希釈器の設置状態を示す車両の後部概略図である。 本発明の実施形態に係る希釈器の第４変形例を示す図であり、車両に設けられる希釈器の設置例を示す車両の後部概略図である。 希釈器を搭載した燃料電池搭載車の比較例の車体後部を示す概略斜視図である。

図１〜図６を参照して、本発明の実施形態に係る希釈器の一例を説明する。
なお、車両Ｃの前進方向を「前」、後退方向を「後」、「鉛直上方側を「上」、鉛直下方側を「下」、車幅方向を「左」、「右」として説明する。

≪車両≫
まず、本発明の実施形態に係る希釈器を説明する前に、本発明が適用される車両Ｃについて説明する。図１に示すように、車両Ｃは、燃料を用いる装置から排出される排ガスを、大気や圧縮空気等に混合させて希釈する希釈器５を搭載した自動車であれば、その形式及び種類は特に限定されない。つまり、車両Ｃは、希釈器５を有していればよい。
また、車両Ｃは、水素や石油系の燃料を使用して排ガスを排出するエンジンや、排ガスを排出する電源からの電力で駆動させるパワーユニット等を搭載して走行するものであればその形式・種類は特に限定されない。つまり、車両Ｃは、乗用車、バス、トラック、作業車等であってもよい。
以下、車両Ｃの一例として、水素オフガスを排出する燃料電池１０を搭載した乗用車タイプの燃料電池車両Ｖを例に挙げて本発明を説明する。

≪燃料電池車両≫
図１に示すように、燃料電池車両Ｖは、燃料電池１０の発電電力によって走行用の走行モータ（図示省略）を回転させて走行する電気自動車であり、燃料電池システム１を搭載している。燃料電池車両Ｖ（車両Ｃ）は、車体後部８ｂよりも前方に、水素を利用して発電を行う燃料電池１０を備えている。燃料電池車両Ｖの車体前部８ａには、ラジエータ２、燃料電池１０、走行モータ（図示省略）、エアコンプレッサ３等が収納されるモータルームＭＲが設置されている。燃料電池車両Ｖの車体後部８ｂには、水素タンク４（図２参照）と、希釈器５と、が設けられている。車体前部８ａから車体後部８ｂに亘って、排気管６が設置されている。

ラジエータ２は、燃料電池車両Ｖの走行によって発生する走行風を車体前方から吸引して取り入れて、熱媒である冷却水を冷却する。ラジエータ２は、例えば、燃料電池１０や走行モータ（図示省略）を冷却する冷却水を空気によって冷却するファン付きのラジエータから成る。

走行モータ（図示省略）は、燃料電池１０で発電された電力を使用して回転して車輪８６（図６参照）を駆動させるための電動モータである。また、走行モータ（図示省略）は、不図示のインバータまたはパワードライブユニット（ＰＤＵ）等によって供給される電流が調整される。

≪燃料電池システム≫
図２に示すように、燃料電池システム１は、燃料電池１０と、燃料電池１０のアノードに対して水素（燃料ガス、反応ガス）を給排するアノード系と、燃料電池１０のカソードに対して酸素を含む空気（酸化剤ガス、反応ガス）を給排するカソード系と、燃料電池１０の発電を制御する電力制御系と、それらを電子制御する電子制御装置（図示省略）と、を備えている。

≪燃料電池≫
燃料電池１０は、アノード極に水素が供給され、カソード極に酸化剤ガスとしての空気（酸素）が供給されることで、水素と酸素との電気化学反応によって発電するように構成されている。

＜アノード系＞
アノード系は、水素タンク４（燃料ガス供給源）と、循環ポンプＰと、パージ弁４２と、オリフィス４３，４７と、キャッチタンク４５と、ドレン弁４６と、を主に備えている。

水素タンク４は、燃料電池１０に供給する燃料である高純度の水素ガスが高圧で充填された容器である。水素タンク４には、水素ガスを燃料電池１０に送る水素ガス供給路４０が接続されている。水素タンク４は、燃料電池車両Ｖの後輪付近の荷室８４（図４参照）の下前方に横置きに配置されている。

水素ガス供給路４０は、水素タンク４内の高圧水素を燃料電池１０に送るための流路である。水素ガス供給路４０は、上流側が水素タンク４に接続され、下流側が燃料電池１０に接続されている。水素ガス供給路４０には、電子制御装置（図示省略）の指令で開弁して、水素ガスを燃料電池１０に供給させるための遮断弁（図示省略）が設けられている。
水素ガス供給路４０には、水素オフガスを循環させる循環ポンプＰが配置された水素ガス循環路４１が接続されている。
なお、循環ポンプＰは、エゼクタが使用される場合、必ずしも必要とされるものではない。

水素ガス循環路４１は、燃料電池１０から排出された水素オフガスを再度、水素ガス供給路４０に戻して循環させる流路である。水素ガス循環路４１には、この水素ガス循環路４１から分岐されてパージ弁４２及びオリフィス４３が設けられた水素オフガス排出路４４と、水素ガス循環路４１から分岐されてキャッチタンク４５、ドレン弁４６及びオリフィス４７を介して水素オフガス排出路４４に接続された排水路４８と、が接続されている。

パージ弁４２は、燃料電池１０の発電時に、電子制御装置（図示省略）の指令で作動して開弁すると、水素ガス循環路４１を循環する水素オフガスに含まれる不純物（水蒸気、窒素等）を水素オフガス排出路４４に排出するための電磁弁である。
オリフィス４３，４７は、パージ弁４２及びドレン弁４６の下流側に配置されて、それらの弁を通じて流れる水素オフガスの流量を調整するものである。
水素オフガス排出路４４は、上流側が水素ガス循環路４１に接続され、下流側がマフラー７に接続されている。

キャッチタンク４５は、燃料電池１０の発電によって生じた生成水等の残留水を貯留するタンクである。
ドレン弁４６は、開弁することによって、キャッチタンク４５に貯留した水（結露水）を排水路４８から排水させるための電磁弁である。

＜カソード系＞
カソード系は、エアコンプレッサ３（酸化剤ガス供給源）と、制御弁３２と、を主に備えている。

図２に示すように、エアコンプレッサ３は、モータの駆動によって生成された圧縮空気を、空気供給流路３０を介して燃料電池１０に供給する装置であり、燃料電池１０に酸化剤として供給される空気を送り出すのに用いられる。エアコンプレッサ３は、電子制御装置（図示省略）の指令で作動すると、酸素（酸化剤ガス）を含む空気を燃料電池１０に供給するようになっている。

空気供給流路３０は、燃料電池１０のカソードに空気を供給する供給路である。空気供給流路３０は、上流側がエアコンプレッサ３に接続され、下流側が燃料電池１０に接続されている。この空気供給流路３０の途中には、制御弁３２が設けられたバイパス流路３１が接続されている。

バイパス流路３１は、エアコンプレッサ３の空気を酸素オフガス排出流路３３を介してマフラー７に送る流路である。制御弁３２は、電子制御装置（図示省略）の指令で開かれ、空気をバイパス流路３１及び酸素オフガス排出流路３３を介してマフラー７に送るようにする電磁弁である。

酸素オフガス排出流路３３は、燃料電池１０から排出された酸素オフガスをマフラー７を介して希釈器５に送るための流路である。酸素オフガス排出流路３３は、上流側が燃料電池１０に接続され、下流側がマフラー７に接続されている。酸素オフガス排出流路３３の途中には、水素オフガス排出路４４が接続されている。
マフラー７は、消音器であり、酸素オフガス排出流路３３からの酸素オフガスと、水素オフガス排出路４４からの水素オフガスと、が流れ込むようになっている。

排気管６は、酸素オフガス排出流路３３及び水素オフガス排出路４４に流れた排ガスを前記マフラー７、希釈器５を介して車外に排出させるための流路である。図３に示すように、排気管６は、車体前方の床下からフロアパネル８１、車体フレーム８２、及びリヤサブフレーム８３の下側を通って荷室８４（図４参照）の床下に配置された希釈器５まで延設されている。排気管６の下流側の後端部６ａは、希釈器５の希釈器本体５１内に挿入して配置される噴出口６ｂが形成され、希釈器５の一部を構成している。

なお、マフラー７は、必要に応じて適宜設ければよく、無くても構わない。図３〜図６では、マフラー７を省略している。

＜希釈器＞
図５（ｂ）に示すように、希釈器５は、排気管６の下流側後端部に形成された噴出口６ｂと、上流側端部に形成された吸引口５ａ、下流側端部に形成された排気口５ｂ、及び、吸引口５ａと排気口５ｂとの間に形成された混合部５ｃを有する希釈器本体５１と、を備えている。希釈器５は、噴出口６ｂから噴出される水素オフガスの主流（矢印ａ）による負圧を用いて副流（矢印ｂ）である大気を吸引口５ａから吸引して、吸引後の主流（矢印ａ）と副流（矢印ｂ）とを混合部５ｃで混合して希釈して排気口５ｂから大気中に排出する。図６に示すように、希釈器５は、車体後部８ｂの荷室８４の荷室底面８４ａの下方に設置されている。

希釈器本体５１は、少なくとも下側部分（例えば、下方部材５４、下側半体５３）が、外力が負荷されて変形しても、外力を除くと、元の形状に弾性的に戻る樹脂材料で形成されている。元の形状に戻ることが可能な樹脂材料は、特に限定されないが、例えば、ウレタン樹脂等が挙げられる。希釈器本体５１は、車体下部に配置されている。

希釈器本体５１は、例えば、半円筒状の金属製の上側半体５２と、この上側半体５２の下側に合致した状態に接合される樹脂製の下側半体５３と、上側半体５２と下側半体５３とを接合して略円筒形状に形成され筒状部５１ａの後端を接合されて下方部材５４と、を一体に形成して成る。

筒状部５１ａの内壁と、筒状部５１ａ内に挿入された排気管６の後端部６ａの外周面との間には、吸引口５ａを形成する隙間が介在されている。上側半体５２と下側半体５３と下方部材５４は、接着剤で互いに接合してもよいし、ボルト等の固定具５５で互いに連結してもよいし、また、上側半体５２に対して下側半体５３及び下方部材５４を樹脂でインサート成形して一体化にしてもよい。なお、インサート成形とは、金型内にインサート部品である金属製の上側半体５２を装填した後、下側半体５３及び下方部材５４を成形する樹脂材料を注入して上側半体５２を溶融樹脂で包んで固化させて、一体化させた複合部品を製造する工法である。

その一体化された希釈器本体５１は、図５（ｂ）及び図６に示すように、側面視して後下がりに略円弧状に曲がって形成された筒状部５１ａに、前下がりに斜めに配置された平板状の下方部材５４を当接した状態に形成されている。希釈器本体５１は、下方部材５４の周縁部をピン等の複数の固定具５５によって車体フレーム８２（図３参照）及びバンパ８５（図６参照）に固定されている。

吸引口５ａは、大気を吸引する部位であり、希釈器本体５１の筒状部５１ａの先端部に形成され、前方方向に向けて開口している。
排気口５ｂは、排ガスを大気中に排出する部位であり、希釈器本体５１の筒状部５１ａの後端部に形成され、後側斜め下方向に向けて開口している。
混合部５ｃは、水素オフガスが大気と混合されて希釈される部位であり、筒状部５１ａ内の吸引口５ａから排気口５ｂまでの中空部である。混合部５ｃの先端部側には、排気管６の噴出口６ｂが差し込んだ状態に配置されている。
固定孔５ｄは、固定具５５が挿入される貫通孔であり、下方部材５４の周縁部等に適宜な間隔で複数形成されている。

上側半体５２は、縦断面視して略半円状に形成されて、荷室８４の荷室底面８４ａの下側近傍に配置されている。
下側半体５３は、縦断面視して略半円状に形成されて、上側半体５２に合致させて筒体状に形成される。

図６に示すように、下方部材５４は、縁石等の路面の突起や、跳ね石等から希釈器本体５１及び荷室底面８４ａを保護するための板状部材であり、車体８の下面を形成するように配置されている。下方部材５４は、荷室底面８４ａの下方に適宜な空間を介して斜め後上がりに配置された樹脂製の平板部材からなり、車体後部８ｂの車体下部に設置されている。
下方部材５４は、略板状の保護カバーの機能を果たす板状部材であって、フロアパネル８１の下方の床下空間に配置された部材の下側を覆って保護するアンダーカバーであってもよい。

下方部材５４は、下方部材５４の周囲に配置されたバンパ８５等の樹脂製の部材と比べ、帯電性が低く設定されている。下方部材５４を帯電し難くする帯電防止処理方法としては、例えば、希釈器本体５１を形成する樹脂材料に導電性のカーボンブラックや金属粉を練り込む方法と、希釈器本体５１を形成する樹脂材料中に導電性の帯電防止剤を含ませて形成する方法と、希釈器本体５１の表面に導電性の高い材料をコーティングしたり、表面処理を行ったりして表面を帯電防止膜で覆う方法等が挙げられる。
なお、希釈器本体５１は、樹脂製の下側半体５３も下方部材５４と同様に、帯電性を低く設定してもよいし、また、希釈器本体５１全体を導電性にしてもよい。

≪希釈器の作用≫
次に、本実施形態に係る希釈器の作用について説明する。
まず、運転者が燃料電池車両Ｖのイグニッションスイッチ（図示省略）をＯＮにすると、図２に示すエアコンプレッサ３が駆動される。また、水素タンク４内の水素は、水素ガス供給路４０を介して燃料電池１０のアノード極に供給され、エアコンプレッサ３から空気供給流路３０を介して、加湿器（図示省略）によって加湿された空気が燃料電池１０のカソード極に供給される。これにより、燃料電池１０内において水素と加湿空気中の酸素とが電気化学反応によって発電が行われ、走行モータ（図示省略）等の負荷に電力（発電電流）が供給され、走行モータの回転動力によって燃料電池車両Ｖの駆動輪が駆動される。

また、水素の利用効率を高めるために、燃料電池１０のアノード極から排出された水素を、水素ガス循環路４１を介して燃料電池１０のアノード極に導入して再循環させている。また、水素パージ処理時に、パージ弁４２を介して排出された水素オフガスは、マフラー７、排気管６を介して希釈器５に導入される。

例えば、図１に示すように、燃料電池車両Ｖが走行すると、車両前方から走行風が、導風板からモータルームＭＲに侵入してエアコンプレッサ３や走行モータ（図示省略）等を冷却する。図６に示すように、車体後部８ｂに流れた走行風（副流ｂ）は、希釈器本体５１の先端の吸引口５ａから混合部５ｃ内に流れ込む。

図５（ｂ）及び図６に示すように、前記排気管６に流れた水素オフガス（主流ａ）は、排気管６の噴出口６ｂから希釈器本体５１内の混合部５ｃに噴出されると、負圧を発生させて、前記走行風（副流ｂ）を吸引口５ａから希釈器本体５１内の混合部５ｃに吸引する。そして、この混合部５ｃで吸引した大気と混合されて希釈された後、排気口５ｂから大気中に排出される。

この場合、燃料電池車両Ｖが停車中であっても、希釈器５は、燃料電池１０から排出された水素オフガスが、排気管６の噴出口６ｂから混合部５ｃに噴出されることで負圧が生じるので、大気を吸引口５ａから吸引することができる。このため、希釈器５は、燃料電池車両Ｖが停車中であっても、希釈器本体５１の混合部５ｃで水素オフガスに大気を混合させて希釈させた後、車両後方へ流出させることができる。

また、希釈器５に流れて来る水素オフガスは、その流量がオリフィス４３，４７によって調整されて、少量になるように規制されているため、希釈器５で容易に規定の濃度以下の水素含有量に希釈されるようになっている。

また、希釈器本体５１内を流れる水素オフガスは、下方部材５４が、下方部材５４の周囲に配置された部材と比べて帯電性が低く設定された導電性の材料で形成されているので、静電気の影響を受けることがない。

また、図６に示すように、燃料電池車両Ｖが後退して縁石９に衝突した場合、希釈器本体５１の下方部材５４が、車両Ｃの車体下面に一体に設けられたアンダーカバーであることによって、希釈器５の上側半体５２及び下側半体５３を保護することができる。この場合、たとえ、縁石９が希釈器本体５１に衝突したとしても、希釈器本体５１は、下側部分の下方部材５４と下側半体５３とが、外力の負荷により変形しても、外力を除くと、元の形状に弾性的に戻る樹脂材料で形成されるので、変形したり、破損したりすることがない。

このため、希釈器本体５１は、下方部材５４及び下側半体５３が縁石９に衝突する縁石９の高さＨ１まで、下方部材５４及び下側半体５３を下げた状態に配置することができる。その結果、希釈器本体５１は、比較例の希釈器３００（図１１参照）と比較して、下側半体５３の位置を、希釈器３００の下側半体３５０（図１１参照）よりも高さＨ２の分だけ下側に配置することが可能となる。これにより、荷室８４は、荷室底面８４ａの位置を、比較例の荷室底面１２０（図１１参照）よりも高さＨ２分だけ下側に下げて設置して、荷室８４の容積を増加させて収納能力を向上させることができる。

［第１変形例］
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造及び変更が可能であり、本発明はこれら改造及び変更された発明にも及ぶことは勿論である。以下、前記実施形態で説明したものと同一なものは、同一符号を付してその説明は省略する。
図７は、本発明の実施形態に係る希釈器の第１変形例を示す図であり、希釈器の設置状態を示す車両の後部概略図である。図８は、本発明の実施形態に係る希釈器の第１変形例を示す図であり、希釈器の要部概略斜視図である。

図７及び図８に示すように、希釈器本体５１Ａの下方部材５４Ａは、車輪８６の周囲に配置されるホイールハウス８ｃを形成するホイールパネル８７の上側外周部に設けられるホイールハウスカバーであってもよい。

この場合、希釈器本体５１Ａは、筒状に形成された筒状部５１Ａａと、筒状部５１Ａａを下側から保持すると共に、ホイールハウス８ｃの上側外周部を覆う下方部材５４Ａ（ホイールハウスカバー）と、を有している。筒状部５１Ａａと下方部材５４Ａとは、弾性的に元の形状に戻る樹脂材料で一体に形成されている。このため、希釈器本体５１Ａは、部品点数を削減することができる。

筒状部５１Ａａは、水素オフガスの希釈機能を果たす部位である。筒状部５１Ａａは、上流端側に形成された吸引口５Ａａと、下流端側に形成された排気口５Ａｂと、中央部の内部に形成された混合部５Ａｃと、を有している。

下方部材５４Ａ（ホイールハウスカバー）は、ホイールパネル８７の上側外周部に取り付けられるホイールハウスカバー部５４Ａａと、ホイールハウスカバー部５１Ａｃの後端部から車体後部方向に延びた延設部５４Ａｂと、を有している。

ホイールハウスカバー部５４Ａａは、ホイールハウス８ｃの上側外周面を覆って保護するカバー部材の機能を有している。ホイールハウスカバー部５４Ａａは、縦断面視して略半円筒状に形成されて、ホイールハウス８ｃの上側外周面の前端部から後端部に亘って設けられている。ホイールハウスカバー部５４Ａａは、固定具５５によってホイールパネル８７に取り付けられている。

延設部５４Ａｂは、筒状部５１Ａａを保持する支持部材としての機能と、筒状部５１Ａａを下側から覆って保護するアンダーカバー部材としての機能と、を有している。延設部５４Ａｂは、側面視して、ホイールハウスカバー部５４Ａａの後端からバンパ８５の下面まで配置されて、略平板状に形成されている。延設部５４Ａｂは、固定具５５によってバンパ８５及び車体８に取り付けられている。

このように形成された希釈器本体５１Ａの下方部材５４Ａは、ホイールハウス８ｃの上側を保護するホイールハウスカバーとしての機能を果たすホイールハウスカバー部５４Ａａと、混合部５Ａｃを保護するアンダーカバーとしての機能を果たす延設部５４Ａｂと、が一体になっている。このため、下方部材５４Ａは、多機能にすることができる。

［第２変形例］
図９は、本発明の実施形態に係る希釈器の第２変形例を示す図であり、希釈器の設置状態を示す車両の後部概略図である。図１０は、本発明の実施形態に係る希釈器の第２変形例を示す図であり、希釈器の要部概略斜視図である。

図９及び図１０に示すように、希釈器本体５１Ｂの下方部材５４Ｂが、車輪８６の周囲に配置されるホイールハウス８ｃを形成するホイールパネル８７の内側に設けられるプロテクタであってもよい。

この場合、希釈器本体５１Ｂは、筒状に形成された筒状部５１Ｂａと、筒状部５１Ｂａを下側から保持すると共に、ホイールハウス８ｃの下側内面を覆う下方部材５４Ｂ（プロテクタ）と、を弾性的に元の形状に戻る樹脂材料で一体にして形成されている。このため、希釈器本体５１Ａは、部品点数を削減することができる。

筒状部５１Ｂａは、前記第１変形例と同様に、上流端側に形成された吸引口５Ｂａと、下流端側に形成された排気口５Ｂｂと、中央部の内部に形成された混合部５Ｂｃと、を有している。
下方部材５４Ｂ（プロテクタ）は、ホイールハウス８ｃのホイールパネル８７の下側内面に取り付けられるプロテクタ部５４Ｂａと、プロテクタ部５４Ｂａの後端部から車体後部方向に延びた延設部５４Ｂｂと、を有している。

プロテクタ部５４Ｂａは、ホイールハウス８ｃの下側内面を小石や泥から保護する所謂プロテクタの機能を有している。プロテクタ部５４Ｂａは、縦断面視して略半円状に形成され、ホイールハウス８ｃの下側内面を覆うように配置されて、固定具５５によってホイールパネル８７に取り付けられている。

延設部５４Ｂｂは、前記第１変形例と同様に、筒状部５１Ｂａの支持部材としての機能と、アンダーカバー部材としての機能と、を有している。延設部５４Ｂｂは、側面視して、プロテクタ部５４Ｂａの後端からバンパ８５の下面まで配置されて、略平板状に形成されている。

このように形成された下方部材５４Ｂは、ホイールハウス８ｃの内面を保護する所謂プロテクタとしての機能を果たすプロテクタ部５４Ｂａと、混合部５Ｂｃを保護するアンダーカバーとしての機能を果たす延設部５４Ｂｂと、が一体になっている。このため、下方部材５４Ｂは、多機能にすることができる。

［第３変形例］
図１１は、本発明の実施形態に係る希釈器の第３変形例を示す要部拡大縦端面図である。
図１１に示すように、希釈器５Ｃの混合部５Ｃｃは、排気管６Ｃの下流側端部に形成された噴出口６Ｃｂの上流側の外径Ｄ２よりも大きな径Ｄ１で形成してもよい。
希釈器５Ｃは、このように形成することによって、希釈器５Ｃの混合部５Ｃｃの径Ｄ１を大きく形成した分だけ、希釈器５Ｃの全体としての強度を向上させることができる。

また、排気管６Ｃは、噴出口６Ｃｂの内径Ｄ３を、噴出口６Ｃｂの上流側の外径Ｄ２よりも小さく絞り形成してノズル形状にすることにより、さらに、噴出口６Ｃｂから噴出する水素ガスの流速をオリフィス効果で上げることができる。このため、希釈器５Ｃは、吸引口５Ｃａから吸引する大気の吸引力を向上させることにより、混合能力を高めることができる。また、混合部５Ｃｃで水素オフガスと大気とが混合されて希釈された水素を、さらに、速度を速くして排出させることができる。

［第４変形例］
図１２は、本発明の実施形態に係る希釈器の第４変形例を示す図であり、希釈器の設置状態を示す車両の後部概略図である。

図１２に示すように、希釈器５Ｄは、排気口５Ｄｂの向きを横方向（車体左側部方向）にして車体後部８ｂに設けてもよい。また、希釈器５Ｅは、排気口５Ｅｂの向きを車体右側部方向にして車体後部８ｂに設けてもよい。また、希釈器５Ｆは、排気口５Ｆｂの向きを後方向にして車体後部８ｂの中央部や左右寄りの位置等に設けて適宜設置位置及び向きを変更してもよい。

［第５変形例］
前記実施形態では、希釈器５の一例として、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、希釈器本体５１の下側部位（下側半体５３及び下方部材５４）が樹脂で形成されて、希釈器本体５１の上側部位（上側半体５２）が金属で形成されている場合を例に挙げて説明したが、希釈器５はこれに限定されるものではない。
例えば、希釈器本体５１は、少なくとも、下側部位が樹脂で形成されてあればよく、希釈器本体５１の全体が外力を受けて変形したとしても、弾性的に元の形状に戻る樹脂材料で形成されたものであってもよい。

その場合、希釈器本体５１は、上側半体５２と下側半体５３とから成る筒状部５１ａと、車両の車体下面に設置される下方部材５４と、を樹脂で一度に一体形成したものであってもよい。

［その他の変形例］
前記実施形態では、車両Ｃの一例として燃料電池車両Ｖを例に挙げて説明したが、排ガスを排出する自動車であればよく、水素エンジンを搭載した自動車や、ガソリン、軽油、重油等の石油系の燃料を使用するエンジンを搭載した自動車や、エタノールやメタノール等のアルコール系の燃料を使用するエンジンを搭載した自動車であってもよい。

また、前記実施形態では、燃料電池車両Ｖとして、乗用車タイプの自動車を例に挙げて説明したが、燃料電池車両Ｖの型式は特に限定されない。例えば、燃料電池車両Ｖは、バス、トラック、あるいは、作業車等であっても構わない。
つまり、車両Ｃは、希釈器５を搭載する自動車であれば本発明の希釈器を適用することができる。

また、前記実施形態では、燃料として高圧容器から成る水素タンク４に貯留された水素を用いているが、これに代えて、水素吸蔵合金を収容したタンクや、あるいは、メタノール系等の燃料を改質して水素を取り出す態様としてもよい。

また、希釈器本体５１は、少なくとも、希釈器本体５１の下側部分が外力を受けて変形しても弾性的に元の形状に戻る樹脂材料で形成されてあればよく、下方部材５４をのみをその樹脂材料で形成してもよく、また、希釈器本体５１全体を弾性的に元の形状に戻る樹脂材料で形成してもよい。
また、希釈器本体５１は、筒状部５１ａの下側部位、あるいは、筒状部５１ａ全体を樹脂製にした場合、筒状部５１ａが変形しても、元に形状に戻るので、その場合、下方部材５４はなくても構わない。また、その場合、下方部材５４を筒状部５１ａと別体にしてもよい。

１ 燃料電池システム
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ 希釈器
５ａ，５Ａａ，５Ｂａ 吸引口
５ｂ，５Ａｂ，５Ｃｂ，５Ｄｂ，５Ｅｂ，５Ｆｂ 排気口
５ｃ，５Ａｃ，５Ｂｃ，５Ｃｃ 混合部
６，６Ｂ 排気管
６，６Ｂｂ 噴出口
８ 車体
８ｃ ホイールハウス
８ｂ 車体後部
１０ 燃料電池
５１，５１Ａ，５１Ｂ 希釈器本体
５１ａ，５１Ａａ 筒状部
５１Ａｂ アンダーカバー部
５１Ａｃ プロテクタ部
５２ 上側半体
５３ 下側半体
５４ 下方部材
５４Ａ 下方部材（ホイールハウスカバー）
５４Ａｂ，５４Ｂｂ 延設部
５４Ｂ 下方部材（プロテクタ）
８７ ホイールパネル
ａ 主流
ｂ 副流
Ｃ 車両
Ｄ１ 混合部の径
Ｄ２ 排気管の上流側の外径Ｄ２
Ｖ 燃料電池車両

Claims (7)

1. 排気管の下流側後端部に形成された噴出口と、
   前記噴出口から噴出される主流による負圧を用いて副流である大気を吸引する吸引口を有すると共に、吸引後の主流と前記副流とを混合して希釈する混合部を有する希釈器本体と、を備え、
   前記希釈器本体の少なくとも下側部分には、外力が負荷されて変形しても、前記外力を除くと、元の形状に弾性的に戻る樹脂材料で形成されて、車体下部に配置されて車体の下面を形成して前記混合部を保護する板状の下方部材が一体形成され、
   前記下方部材には、前記混合部で前記主流と前記副流とを混合して希釈した排ガスを大気中に排出する排気口が形成されていることを特徴とする希釈器。
2. 前記希釈器本体は、全体が前記樹脂材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の希釈器。
3. 前記下方部材は、車体の下面に設けられたアンダーカバーであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の希釈器。
4. 前記下方部材は、車輪の周囲に配置されるホイールハウスを形成するホイールパネルの上側外周部に設けられるホイールハウスカバー、または、前記ホイールパネルの内側に設けられるプロテクタであり、車体後部方向に延びた延設部を有していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の希釈器。
5. 前記下方部材は、当該下方部材の周囲に配置された部材と比べ、帯電性が低く設定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１項に記載の希釈器。
6. 前記混合部は、前記排気管の前記噴出口の上流側の外径よりも大きな径で形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の希釈器。
7. 前記希釈器本体を搭載した車両は、車体後部よりも前方に、水素を利用して発電を行う燃料電池を備え、
   前記燃料電池から排出される排ガスは、前記車体後部に設置した前記希釈器本体で希釈されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の希釈器。

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