JP7059660B2 - Exhaust flow path forming body for fuel cells - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池用の排気流路形成体に関する。 The present invention relates to an exhaust flow path forming body for a fuel cell.

燃料ガスとしての水素ガスと酸化剤ガスとしての空気に含まれる酸素との電気化学反応によって発電する燃料電池を備える燃料電池システムが知られている。燃料電池からは、燃料オフガスと、酸化オフガスとが排出される。燃料オフガスには、電気化学反応によって生成される水や、燃料電池における発電に寄与せずに排出される水素ガスが含まれる。燃料オフガスを大気中に排出する場合には、水素ガス濃度を低減させることが求められている。そこで、酸化オフガスと燃料オフガスとを混合して撹拌することによって、排出ガス中の水素ガス濃度を低減することがある。例えば、特許文献1には、燃料電池から排出された燃料オフガスを酸化オフガスに混合させて希釈させる希釈部を備える燃料電池システムが開示されている。かかる希釈部では、燃料オフガス配管が、酸化オフガス排出流路の上流側に向かうように酸化オフガス配管に接続されているため、燃料オフガスを酸化オフガスに円滑に混合させることができ、燃料オフガスを良好に希釈できる。 A fuel cell system including a fuel cell that generates power by an electrochemical reaction between hydrogen gas as a fuel gas and oxygen contained in air as an oxidant gas is known. Fuel off gas and oxidation off gas are discharged from the fuel cell. Fuel off-gas includes water produced by electrochemical reactions and hydrogen gas emitted without contributing to power generation in fuel cells. When the fuel off gas is discharged into the atmosphere, it is required to reduce the hydrogen gas concentration. Therefore, the concentration of hydrogen gas in the exhaust gas may be reduced by mixing and stirring the off-oxidation gas and the off-fuel gas. For example, Patent Document 1 discloses a fuel cell system including a diluting unit that mixes and dilutes the fuel off gas discharged from the fuel cell with the oxidation off gas. In such a diluted portion, the fuel off-gas pipe is connected to the oxide-off gas pipe so as to face the upstream side of the oxidation-off gas discharge flow path, so that the fuel-off gas can be smoothly mixed with the oxide-off gas, and the fuel-off gas is good. Can be diluted to.

特開2009-123578号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-123578

特許文献1に記載の燃料電池システムでは、燃料オフガス配管の径が酸化オフガス配管の径に比べて非常に小さい。燃料オフガス配管の径が小さいと、氷点下といった低温環境下において、燃料オフガスに含まれる水によって燃料オフガス配管が凍結してしまうおそれがある。他方、燃料オフガス配管の径が大きいと、燃料オフガス配管の径と酸化オフガス配管の径との差が小さくなり、燃料オフガスを酸化オフガスに混合させる際の燃料オフガスの流速が小さくなってしまい、燃料オフガスと酸化オフガスとを十分に撹拌させることができないという問題を本願発明者は見出した。燃料オフガスと酸化オフガスとを十分に撹拌できないと、排出ガス中の水素ガス濃度を所望の濃度まで低減できないおそれがある。そこで、燃料オフガスと酸化オフガスとを混合して排出する際における両オフガスの撹拌性の低下を抑制可能な技術が望まれている。 In the fuel cell system described in Patent Document 1, the diameter of the fuel off-gas pipe is much smaller than the diameter of the oxidation-off gas pipe. If the diameter of the fuel off-gas pipe is small, the fuel-off gas pipe may be frozen by the water contained in the fuel-off gas in a low temperature environment such as below freezing point. On the other hand, if the diameter of the fuel off-gas pipe is large, the difference between the diameter of the fuel off-gas pipe and the diameter of the oxide-off gas pipe becomes small, and the flow velocity of the fuel-off gas when mixing the fuel-off gas with the oxide-off gas becomes small, so that the fuel The inventor of the present application has found that the off-gas and the oxidized off-gas cannot be sufficiently stirred. If the fuel off gas and the oxidation off gas cannot be sufficiently agitated, the hydrogen gas concentration in the exhaust gas may not be reduced to a desired concentration. Therefore, there is a demand for a technique capable of suppressing a decrease in the agitation property of both off-gas when the fuel off-gas and the oxidation-off gas are mixed and discharged.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
[形態1]燃料電池用の排気流路形成体であって、燃料電池から排出される酸化オフガスの流路を形成する酸化オフガス配管と、前記燃料電池から排出された燃料オフガスに含まれる燃料ガスと水とを分離する気液分離器と、前記酸化オフガス配管と、を接続する接続配管と、を備え、前記酸化オフガス配管は、直管部と、該直管部における前記酸化オフガスの排出方向の下流側の端部に連なり、90度以上95度以下のR形状を有するR部と、を有し、前記接続配管は、前記R部よりも前記排出方向の上流側の前記直管部に接続する接続部を有し、前記直管部の軸線と前記接続部の軸線とがなす角度は、75度以上105度以下であり、前記接続部は、前記直管部における前記排出方向の下流側の端部であって、前記R部における前記排出方向の上流側の端部に接続されている、燃料電池用の排気流路形成体。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and can be realized as the following forms.
[Form 1] An exhaust flow path forming body for a fuel cell, which is an oxide off gas pipe forming a flow path for an oxide off gas discharged from the fuel cell, and a fuel gas contained in the fuel off gas discharged from the fuel cell. A gas-liquid separator that separates water from the fuel and a connection pipe that connects the oxide off gas pipe are provided, and the oxide off gas pipe has a straight pipe portion and a discharge direction of the oxide off gas in the straight pipe portion. It has an R portion having an R shape of 90 degrees or more and 95 degrees or less, which is connected to the end portion on the downstream side of the fuel, and the connection pipe is attached to the straight pipe portion on the upstream side in the discharge direction from the R portion. It has a connecting portion to be connected, and the angle formed by the axis of the straight pipe portion and the axis of the connecting portion is 75 degrees or more and 105 degrees or less, and the connecting portion is downstream of the discharge direction in the straight pipe portion. An exhaust flow path forming body for a fuel cell, which is an end portion on the side and is connected to an end portion on the upstream side in the discharge direction in the R portion.

(1)本発明の一実施形態によれば、燃料電池用の排気流路形成体が提供される。この排気流路形成体は;燃料電池から排出される酸化オフガスの流路を形成する酸化オフガス配管と;前記燃料電池から排出された燃料オフガスに含まれる燃料ガスと水とを分離する気液分離器と、前記酸化オフガス配管と、を接続する接続配管と;を備え;前記酸化オフガス配管は、直管部と、該直管部における前記酸化オフガスの排出方向の下流側の端部に連なり、90度以上95度以下のR形状を有するR部と、を有し;前記接続配管は、前記R部よりも前記排出方向の上流側の前記直管部に接続する接続部を有し;前記直管部の軸線と前記接続部の軸線とがなす角度は、75度以上105度以下である。 (1) According to one embodiment of the present invention, an exhaust flow path forming body for a fuel cell is provided. The exhaust flow path forming body is; an oxide off gas pipe forming a flow path of the oxide off gas discharged from the fuel cell; and a gas-liquid separation for separating the fuel gas and water contained in the fuel off gas discharged from the fuel cell. A vessel and a connecting pipe connecting the oxide off gas pipe; the oxide off gas pipe are connected to a straight pipe portion and a downstream end portion of the straight pipe portion in the discharge direction of the oxide off gas. It has an R portion having an R shape of 90 degrees or more and 95 degrees or less; the connection pipe has a connection portion connected to the straight pipe portion on the upstream side of the discharge direction from the R portion; The angle formed by the axis of the straight pipe portion and the axis of the connecting portion is 75 degrees or more and 105 degrees or less.

この形態の燃料電池用の排気流路形成体によれば、R部が90度以上95度以下のR形状を有するので、燃料オフガスと酸化オフガスとの乱流を生じさせて、燃料オフガスと酸化オフガスとを混合させることができ、また、接続部がR部よりも排出方向の上流側の直管部に接続するので、燃料オフガスが酸化オフガス配管へ流入する際の燃料オフガスの流入量および流速が低減することを抑制でき、また、直管部の軸線と接続部の軸線とがなす角度が75度以上105度以下であるので、燃料オフガスと酸化オフガスとの混合ガス中の水素ガスの最大濃度を低減できる。したがって、この形態の排気流路形成体によれば、燃料オフガスと酸化オフガスとを混合して排出する際における両オフガスの撹拌性の低下を抑制できる。 According to the exhaust flow path forming body for the fuel cell of this form, since the R portion has an R shape of 90 degrees or more and 95 degrees or less, turbulence between the fuel off gas and the oxidation off gas is generated to cause the fuel off gas and the oxidation. Since the off gas can be mixed and the connection part is connected to the straight pipe part on the upstream side in the discharge direction from the R part, the inflow amount and the flow velocity of the fuel off gas when the fuel off gas flows into the oxidation off gas pipe. Since the angle between the axis of the straight pipe and the axis of the connection is 75 degrees or more and 105 degrees or less, the maximum amount of hydrogen gas in the mixed gas of the fuel off gas and the oxide off gas can be suppressed. The concentration can be reduced. Therefore, according to this form of the exhaust flow path forming body, it is possible to suppress a decrease in the agitation property of both off-gas when the fuel off-gas and the oxidation-off gas are mixed and discharged.

本発明は、種々の形態で実現することも可能である。例えば、排気流路形成体を備える燃料電池、かかる燃料電池を備える燃料電池システム等の形態で実現できる。 The present invention can also be realized in various forms. For example, it can be realized in the form of a fuel cell including an exhaust flow path forming body, a fuel cell system including such a fuel cell, or the like.

本発明の一実施形態における燃料電池用の排気流路形成体が搭載される燃料電池システムの構成を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the fuel cell system which mounts the exhaust flow path forming body for a fuel cell in one Embodiment of this invention. 本実施形態における排気流路形成体の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the schematic structure of the exhaust flow path forming body in this embodiment. 接続部近傍を拡大して示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the vicinity of a connection part enlarged. 実施形態の排気流路形成体の効果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the effect of the exhaust flow path forming body of an embodiment.

A.実施形態:
A1.燃料電池システムの構成:
図1は、本発明の一実施形態における燃料電池用の排気流路形成体200が搭載される燃料電池システム100の構成を示す概略図である。燃料電池システム100は、例えば、車両に搭載され、運転者からの要求に応じて車両の動力源となる電力を出力する。燃料電池システム100は、燃料電池10と、制御部20と、酸化剤ガス供給排出部30と、燃料ガス供給排出部50とを備える。燃料電池システム100は、さらに、DC/DCコンバータ90と、パワーコントロールユニット(以下、「PCU」と呼ぶ)91と、2次電池92とを備える。
A. Embodiment:
A1. Fuel cell system configuration:
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a fuel cell system 100 on which an exhaust flow path forming body 200 for a fuel cell according to an embodiment of the present invention is mounted. The fuel cell system 100 is mounted on a vehicle, for example, and outputs electric power that is a power source of the vehicle in response to a request from the driver. The fuel cell system 100 includes a fuel cell 10, a control unit 20, an oxidant gas supply / discharge unit 30, and a fuel gas supply / discharge unit 50. The fuel cell system 100 further includes a DC / DC converter 90, a power control unit (hereinafter referred to as “PCU”) 91, and a secondary battery 92.

燃料電池10は、反応ガスとして水素ガスおよび空気の供給を受けて発電する固体高分子型燃料電池である。燃料電池10は、複数のセル11が積層されたスタック構造を有する。図示は省略するが、各セル11は、電解質膜の両面に電極を配置した膜電極接合体と、膜電極接合体を挟持する一対のガス拡散層および一対のセパレータとを有する。燃料電池10によって発電された電力は、DC/DCコンバータ90およびPCU91を介して2次電池92または負荷93に供給される。 The fuel cell 10 is a polymer electrolyte fuel cell that generates electricity by receiving hydrogen gas and air as reaction gases. The fuel cell 10 has a stack structure in which a plurality of cells 11 are stacked. Although not shown, each cell 11 has a membrane electrode assembly in which electrodes are arranged on both sides of the electrolyte membrane, a pair of gas diffusion layers sandwiching the membrane electrode assembly, and a pair of separators. The electric power generated by the fuel cell 10 is supplied to the secondary battery 92 or the load 93 via the DC / DC converter 90 and the PCU 91.

2次電池92は、PCU91に接続されている。PCU91は、2次電池92に接続された図示しない双方向DC/DCコンバータを含んでいる。燃料電池10および2次電池92の電力は、PCU91を含む電源回路を介して、図示しないトラクションモータ等の負荷93や、後述のエアコンプレッサ32、循環ポンプ64、各種弁に、供給される。 The secondary battery 92 is connected to the PCU 91. The PCU 91 includes a bidirectional DC / DC converter (not shown) connected to the secondary battery 92. The electric power of the fuel cell 10 and the secondary battery 92 is supplied to a load 93 such as a traction motor (not shown), an air compressor 32, a circulation pump 64, and various valves, which will be described later, via a power supply circuit including a PCU 91.

酸化剤ガス供給排出部30は、酸化剤としての空気を外気から取り入れて燃料電池10に供給すると共に、酸化オフガスを燃料電池10から外部へと排出する。酸化剤ガス供給排出部30は、酸化剤ガス配管31と、エアコンプレッサ32と、第1開閉弁33と、酸化オフガス配管41と、第1調圧弁42と、を備える。 The oxidant gas supply / discharge unit 30 takes in air as an oxidant from the outside air and supplies it to the fuel cell 10, and discharges the oxidative off gas from the fuel cell 10 to the outside. The oxidant gas supply / discharge unit 30 includes an oxidant gas pipe 31, an air compressor 32, a first on-off valve 33, an oxidation off-gas pipe 41, and a first pressure regulating valve 42.

酸化剤ガス配管31は、燃料電池10の内部に形成された酸化剤ガス供給マニホールドと連通する。エアコンプレッサ32は、酸化剤ガス配管31に接続されている。エアコンプレッサ32は、制御部20からの制御信号に応じて、外気から取り入れた空気を圧縮して酸素を燃料電池10に供給する。第1開閉弁33は、エアコンプレッサ32と燃料電池10との間に配置されており、エアコンプレッサ32から燃料電池10への空気の供給の実行および停止を行う。酸化オフガス配管41は、燃料電池10の内部に形成された酸化オフガス排出マニホールドと連通する。酸化オフガス配管41は、各セル11から排出される酸化オフガスを燃料電池システム100の外部へと排出する。第1調圧弁42は、制御部20からの制御信号に応じて、酸化オフガス配管41におけるカソード側オフガスの圧力を調整する。 The oxidant gas pipe 31 communicates with the oxidant gas supply manifold formed inside the fuel cell 10. The air compressor 32 is connected to the oxidant gas pipe 31. The air compressor 32 compresses the air taken in from the outside air and supplies oxygen to the fuel cell 10 in response to the control signal from the control unit 20. The first on-off valve 33 is arranged between the air compressor 32 and the fuel cell 10, and executes and stops the supply of air from the air compressor 32 to the fuel cell 10. The oxidation-off gas pipe 41 communicates with the oxide-off gas discharge manifold formed inside the fuel cell 10. The oxidation-off gas pipe 41 discharges the oxidation-off gas discharged from each cell 11 to the outside of the fuel cell system 100. The first pressure regulating valve 42 adjusts the pressure of the cathode side off gas in the oxidation off gas pipe 41 according to the control signal from the control unit 20.

燃料ガス供給排出部50は、燃料ガスとしての水素ガスを燃料電池10に供給すると共に、燃料オフガスを燃料電池10から外部へと排出する。燃料ガス供給排出部50は、燃料ガス配管51と、水素ガスタンク52と、第2開閉弁53と、第2調圧弁54と、インジェクタ55と、燃料オフガス配管61と、気液分離器70と、循環配管63と、循環ポンプ64と、排気排水弁60と、接続配管66と、排気排水管45とを備える。 The fuel gas supply / discharge unit 50 supplies hydrogen gas as a fuel gas to the fuel cell 10, and discharges the fuel off gas from the fuel cell 10 to the outside. The fuel gas supply / discharge unit 50 includes a fuel gas pipe 51, a hydrogen gas tank 52, a second on-off valve 53, a second pressure regulating valve 54, an injector 55, a fuel off gas pipe 61, a gas / liquid separator 70, and the like. It includes a circulation pipe 63, a circulation pump 64, an exhaust / drain valve 60, a connection pipe 66, and an exhaust / drain pipe 45.

燃料ガス配管51は、燃料電池10の内部に形成された燃料ガス供給マニホールドと連通する。水素ガスタンク52は、燃料ガス配管51に接続されており、内部に充填されている水素ガスを燃料電池10に供給する。第2開閉弁53と、第2調圧弁54と、インジェクタ55とは、この順序で水素ガスタンク52から燃料電池10に向かって燃料ガス配管51に配置されている。第2開閉弁53は、制御部20からの制御信号に応じて開閉し、水素ガスタンク52からインジェクタ55への水素ガスの流入量を制御する。第2調圧弁54は、制御部20からの制御信号に応じて、インジェクタ55に供給する水素ガスの圧力を所定の圧力に調整する。インジェクタ55は、制御部20からの制御信号に応じて、制御部20が設定した駆動周期および開閉時間に応じて弁を開閉することにより、水素ガスを燃料電池10に供給すると共にその供給量を調整する。 The fuel gas pipe 51 communicates with the fuel gas supply manifold formed inside the fuel cell 10. The hydrogen gas tank 52 is connected to the fuel gas pipe 51 and supplies the hydrogen gas filled therein to the fuel cell 10. The second on-off valve 53, the second pressure regulating valve 54, and the injector 55 are arranged in the fuel gas pipe 51 from the hydrogen gas tank 52 toward the fuel cell 10 in this order. The second on-off valve 53 opens and closes in response to a control signal from the control unit 20, and controls the inflow amount of hydrogen gas from the hydrogen gas tank 52 to the injector 55. The second pressure regulating valve 54 adjusts the pressure of the hydrogen gas supplied to the injector 55 to a predetermined pressure in response to the control signal from the control unit 20. The injector 55 supplies hydrogen gas to the fuel cell 10 and supplies hydrogen gas by opening and closing the valve according to the drive cycle and the opening / closing time set by the control unit 20 in response to the control signal from the control unit 20. adjust.

燃料オフガス配管61は、燃料電池10の内部に形成された燃料オフガス排出マニホールドと気液分離器70とを接続する。燃料オフガス配管61は、燃料電池10から燃料オフガスを排出するための流路であり、発電反応に用いられなかった水素ガスや窒素ガスなどを含む燃料オフガスを気液分離器70へと誘導する。 The fuel off-gas pipe 61 connects the fuel-off gas discharge manifold formed inside the fuel cell 10 to the gas-liquid separator 70. The fuel off-gas pipe 61 is a flow path for discharging the fuel off-gas from the fuel cell 10, and guides the fuel-off gas containing hydrogen gas, nitrogen gas, etc., which was not used in the power generation reaction, to the gas-liquid separator 70.

気液分離器70は、燃料オフガス配管61と循環配管63との間に接続されている。気液分離器70は、燃料オフガス配管61内の燃料オフガスに含まれる水素ガスを含むガスと水とを分離し、水素ガスを含むガスを循環配管63へ流入させ、水を貯水する。 The gas-liquid separator 70 is connected between the fuel off-gas pipe 61 and the circulation pipe 63. The gas-liquid separator 70 separates the gas containing hydrogen gas contained in the fuel off gas in the fuel off gas pipe 61 from water, causes the gas containing hydrogen gas to flow into the circulation pipe 63, and stores water.

循環配管63は、インジェクタ55よりも下流側において燃料ガス配管51と接続している。循環配管63には、制御部20からの制御信号に応じて駆動される循環ポンプ64が配置されている。循環ポンプ64は、気液分離器70において分離されたガス(水素ガスを含むガス)を燃料ガス配管51に送り出す。本実施形態の燃料電池システム100では、燃料オフガスに含まれる水素ガスを含むガスを循環させて、再び燃料電池10に供給することにより、水素ガスの利用効率を向上させている。 The circulation pipe 63 is connected to the fuel gas pipe 51 on the downstream side of the injector 55. A circulation pump 64, which is driven in response to a control signal from the control unit 20, is arranged in the circulation pipe 63. The circulation pump 64 sends out the gas (gas containing hydrogen gas) separated by the gas-liquid separator 70 to the fuel gas pipe 51. In the fuel cell system 100 of the present embodiment, the gas including the hydrogen gas contained in the fuel off gas is circulated and supplied to the fuel cell 10 again to improve the utilization efficiency of the hydrogen gas.

排気排水弁60は、気液分離器70の下部に設けられた開閉弁である。排気排水弁60は、制御部20からの制御信号に応じて開閉し、気液分離器70により分離された水および一部の燃料オフガスを接続配管66へ排出する。 The exhaust drain valve 60 is an on-off valve provided in the lower part of the gas-liquid separator 70. The exhaust drain valve 60 opens and closes in response to a control signal from the control unit 20, and discharges the water separated by the gas-liquid separator 70 and a part of the fuel off gas to the connection pipe 66.

接続配管66は、排気排水弁60の下部と、酸化オフガス配管41とを接続する。接続配管66は、酸化オフガス配管41と連通する。接続配管66は、排気排水弁60から排出された水および燃料オフガスを酸化オフガス配管41へ排出する。接続配管66を介して酸化オフガス配管41に流入した燃料オフガスは、酸化オフガス配管41内を流れる酸化オフガスの勢いによって、排気排水管45を介して燃料電池システム100の外部(大気)へ排出される。このとき、酸化オフガス配管41に流入する燃料オフガスは、酸化オフガスと混合されて撹拌されることによって、水素ガス濃度が低減されて外部へと排出される。 The connection pipe 66 connects the lower part of the exhaust gas drain valve 60 and the oxidation off gas pipe 41. The connection pipe 66 communicates with the oxidation off gas pipe 41. The connection pipe 66 discharges the water and fuel off gas discharged from the exhaust drain valve 60 to the oxidation off gas pipe 41. The fuel off gas that has flowed into the oxidation off gas pipe 41 via the connection pipe 66 is discharged to the outside (atmosphere) of the fuel cell system 100 via the exhaust drain pipe 45 by the force of the oxidation off gas flowing in the oxidation off gas pipe 41. .. At this time, the fuel off gas flowing into the oxidation off gas pipe 41 is mixed with the oxidation off gas and stirred, so that the hydrogen gas concentration is reduced and the fuel off gas is discharged to the outside.

本実施形態において、接続配管66と、酸化オフガス配管41とは、排気流路形成体200を形成する。接続配管66は、酸化オフガス配管41と接続する接続部80を有する。接続部80は、排気流路形成体200における燃料オフガスと酸化オフガスとの撹拌性の低下を抑制するために、酸化オフガス配管41(より正確には後述の直管部41a)の軸線と接続部80の軸線とのなす角度が所定の角度となるように、酸化オフガス配管41と接続配管66とを接続している。なお、接続部80および排気流路形成体200についての詳細な説明は、後述する。 In the present embodiment, the connection pipe 66 and the oxide off-gas pipe 41 form an exhaust flow path forming body 200. The connection pipe 66 has a connection portion 80 connected to the oxidation off-gas pipe 41. The connection portion 80 is connected to the axis of the oxide off gas pipe 41 (more accurately, the straight pipe portion 41a described later) in order to suppress a decrease in agitation between the fuel off gas and the oxidation off gas in the exhaust flow path forming body 200. The oxide off-gas pipe 41 and the connection pipe 66 are connected so that the angle formed by the axis of 80 is a predetermined angle. A detailed description of the connection portion 80 and the exhaust flow path forming body 200 will be described later.

排気排水管45は、酸化オフガス配管41における接続部80よりも下流側において、酸化オフガス配管41に接続している。排気排水管45は、外部(大気)と連通しており、排気流路形成体において水素ガス濃度が低減された燃料オフガスと、酸化オフガスと、気液分離器70から排出された水とは、排気排水管45を通って燃料電池システム100の外部(大気)へ排出される。 The exhaust / drainage pipe 45 is connected to the oxide off gas pipe 41 on the downstream side of the connection portion 80 in the oxide off gas pipe 41. The exhaust / drain pipe 45 communicates with the outside (atmosphere), and the fuel off gas having a reduced hydrogen gas concentration in the exhaust flow path forming body, the oxidation off gas, and the water discharged from the gas / liquid separator 70 are separated from each other. It is discharged to the outside (atmosphere) of the fuel cell system 100 through the exhaust / drain pipe 45.

制御部20は、CPUと、メモリと、上述した各部品が接続されるインターフェース回路とを備えたコンピュータとして構成されている。制御部20のCPUは、メモリに記憶された制御プログラムを実行することにより、燃料電池システム100の運転制御、例えば、水素ガス供給制御や電力供給制御を行うための各種機能部として機能する。 The control unit 20 is configured as a computer including a CPU, a memory, and an interface circuit to which the above-mentioned components are connected. The CPU of the control unit 20 functions as various functional units for performing operation control of the fuel cell system 100, for example, hydrogen gas supply control and power supply control, by executing a control program stored in the memory.

A2.排気流路形成体200の構成:
図2は、本実施形態における排気流路形成体200の概略構成を示す説明図である。図2に示すように、排気流路形成体200は、酸化オフガス配管41と、接続配管66とを備える。図2では、排気流路形成体200に加えて、排気排水管45を示している。
A2. Configuration of exhaust flow path forming body 200:
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the exhaust flow path forming body 200 in the present embodiment. As shown in FIG. 2, the exhaust flow path forming body 200 includes an oxidation off-gas pipe 41 and a connection pipe 66. FIG. 2 shows an exhaust drain pipe 45 in addition to the exhaust flow path forming body 200.

燃料電池10から排出された酸化オフガスは、実線矢印で示す酸化オフガスの排出方向D1の下流側に向かうように流れ、排気排水管45へと流入する。他方、図示しない気液分離器70から排出された燃料オフガスおよび水は、接続配管66内において破線矢印で示す燃料オフガスの排出方向D2の下流側に向かうように流れ、接続部80を通って酸化オフガス配管41へと流入する。酸化オフガス配管41の上流側から流入した酸化オフガスと、酸化オフガス配管41へ流入した燃料オフガスとは、互いに混合されて、排気排水管45へと流入する。 The off-oxidation gas discharged from the fuel cell 10 flows toward the downstream side of the off-oxidation gas discharge direction D1 indicated by the solid arrow, and flows into the exhaust / drain pipe 45. On the other hand, the fuel off gas and water discharged from the gas-liquid separator 70 (not shown) flow in the connection pipe 66 toward the downstream side of the fuel off gas discharge direction D2 indicated by the broken line arrow, and are oxidized through the connection portion 80. It flows into the off-gas pipe 41. The off-oxidation gas that has flowed in from the upstream side of the off-oxidation gas pipe 41 and the off-gas that has flowed into the off-oxidation gas pipe 41 are mixed with each other and flow into the exhaust / drainage pipe 45.

図2に示すように、酸化オフガス配管41は、直管部41aおよび41cと、R部41bとを有する。直管部41aおよび41cとR部41bとは、一体に形成されている。直管部41aは、酸化オフガスの排出方向D1の上流側の部分に連なり、直管に形成されている。R部41bは、直管部41aの酸化オフガスの排出方向D1の下流側の端部に連なっている。R部41bは、酸化オフガスの排出方向D1の下流側において90度以上95度以下のR形状を有する。直管部41cは、R部41bの酸化オフガスの排出方向D1の下流側の端部に連なり、直管に形成されている。直管部41cは、酸化オフガスの排出方向D1の下流側において排気排水管45に連なっている。 As shown in FIG. 2, the oxidation off-gas pipe 41 has straight pipe portions 41a and 41c and an R portion 41b. The straight pipe portions 41a and 41c and the R portion 41b are integrally formed. The straight pipe portion 41a is connected to a portion on the upstream side of the oxidation off gas discharge direction D1 and is formed in the straight pipe. The R portion 41b is connected to the downstream end portion of the straight pipe portion 41a in the discharge direction D1 of the oxidation off gas. The R portion 41b has an R shape of 90 degrees or more and 95 degrees or less on the downstream side of the oxidation off gas discharge direction D1. The straight pipe portion 41c is connected to the downstream end portion of the R portion 41b on the downstream side in the oxidation off gas discharge direction D1 and is formed in the straight pipe portion. The straight pipe portion 41c is connected to the exhaust drain pipe 45 on the downstream side of the oxidation off gas discharge direction D1.

接続部80は、酸化オフガス配管41の直管部41aに接続している。すなわち、接続部80は、R部41bよりも酸化オフガスの排出方向D1の上流側において酸化オフガス配管41に接続している。 The connection portion 80 is connected to the straight pipe portion 41a of the oxidation off-gas pipe 41. That is, the connection portion 80 is connected to the oxidation off gas pipe 41 on the upstream side of the oxidation off gas discharge direction D1 with respect to the R portion 41b.

図3は、接続部80近傍を拡大して示す拡大図である。図3に示すように、酸化オフガス配管41および接続配管66は、筒状の外観形状を有する。図3において、酸化オフガス配管41における直管部41aの軸線CX1を一点鎖線で示し、接続部80の軸線CX2を二点鎖線で示している。なお、軸線Xは、水平面と平行な直線である。 FIG. 3 is an enlarged view showing the vicinity of the connection portion 80 in an enlarged manner. As shown in FIG. 3, the oxidation off-gas pipe 41 and the connection pipe 66 have a tubular appearance shape. In FIG. 3, the axis CX1 of the straight pipe portion 41a in the oxide off-gas pipe 41 is shown by a alternate long and short dash line, and the axial line CX2 of the connection portion 80 is indicated by a alternate long and short dash line. The axis X is a straight line parallel to the horizontal plane.

図3に示すように、接続部80は、R部41bよりも酸化オフガスの排出方向D1の上流側の直管部41aに接続している。本実施形態では、接続部80は、直管部41aにおける酸化オフガスの排出方向D1の下流側の端部E1であって、R部41bにおける酸化オフガスの排出方向D1の上流側の端部E1に接続している。より正確には、接続部80は、R部41bの端部E1よりも上流側において直管部41aに接続している。また、軸線Xと接続部80の軸線CX2とがなす角度θ1は、5度以上である。角度θ1を5度以上にすることによって、気液分離器70によって分離された水の排出に重力を十分に利用でき、気液分離器70から排出される水を酸化オフガス配管41へ流入させる際の排水性の低下を抑制できる。また、直管部41aの軸線CX1と接続部80の軸線CX2とのなす角度θ2は、90度である。 As shown in FIG. 3, the connecting portion 80 is connected to the straight pipe portion 41a on the upstream side of the oxidation off gas discharge direction D1 from the R portion 41b. In the present embodiment, the connection portion 80 is the end portion E1 on the downstream side of the oxidation off gas discharge direction D1 in the straight pipe portion 41a, and is on the upstream end portion E1 of the oxidation off gas discharge direction D1 in the R portion 41b. You are connected. More precisely, the connecting portion 80 is connected to the straight pipe portion 41a on the upstream side of the end portion E1 of the R portion 41b. Further, the angle θ1 formed by the axis X and the axis CX2 of the connecting portion 80 is 5 degrees or more. By setting the angle θ1 to 5 degrees or more, gravity can be sufficiently utilized for discharging the water separated by the gas-liquid separator 70, and when the water discharged from the gas-liquid separator 70 flows into the oxidation off-gas pipe 41. It is possible to suppress the deterioration of drainage. Further, the angle θ2 formed by the axis CX1 of the straight pipe portion 41a and the axis CX2 of the connecting portion 80 is 90 degrees.

本願発明の発明者は、研究の結果、酸化オフガス配管41内において燃料オフガスと酸化オフガスとを撹拌させる際の両オフガスの撹拌性の低下を抑制するために、排気流路形成体200の構成が以下の(1)~(3)を満たすことが好ましいことを見出した。
(1)接続部80が直管部41aに接続していること。
(2)R部41bが90度以上95度以下のR形状を有すること。
(3)直管部41aの軸線CX1と接続部80の軸線CX2とのなす角度θ2が75度以上105度以下であること。
以下、各(1)~(3)について、詳細に説明する。
As a result of research, the inventor of the present invention has configured the exhaust flow path forming body 200 in order to suppress a decrease in the agitation property of both off-gas when agitating the fuel off-gas and the off-oxidation gas in the oxide-off gas pipe 41. It has been found that it is preferable to satisfy the following (1) to (3).
(1) The connecting portion 80 is connected to the straight pipe portion 41a.
(2) The R portion 41b has an R shape of 90 degrees or more and 95 degrees or less.
(3) The angle θ2 formed by the axis CX1 of the straight pipe portion 41a and the axis CX2 of the connecting portion 80 is 75 degrees or more and 105 degrees or less.
Hereinafter, each (1) to (3) will be described in detail.

一般に、流体の流速は、曲管部に比べて、直管部において大きい。したがって、酸化オフガス配管41では、R部41bに比べて、直管部41aにおいて流速が大きい。また、一般に、流体の流速が増加すると、圧力は低下する。したがって、上記(1)を満たすことによって、接続部80がR部41bに接続する構成に比べて、圧力低下により、燃料オフガスが酸化オフガス配管41へ流入する際の燃料オフガスの流入量を多くすることができる。また、上述のように、直管部41aにおいて流速が大きいので、酸化オフガス配管41内に流入した燃料オフガスの流速を速くすることができる。また一般に、流体の流速が増加すると、流線が乱れて乱流が生じやすい。直管部41aでは、酸化オフガスおよび燃料オフガスの流速が比較的大きな状態なので、酸化オフガスと燃料オフガスとの混合ガス中に乱流が生じる。このため、酸化オフガスと燃料オフガスとが混合され易くなり、両オフガスの撹拌が促進される。 Generally, the flow velocity of the fluid is larger in the straight pipe portion than in the curved pipe portion. Therefore, in the oxidation off-gas pipe 41, the flow velocity in the straight pipe portion 41a is larger than that in the R portion 41b. Also, in general, as the flow velocity of the fluid increases, the pressure decreases. Therefore, by satisfying the above (1), the inflow amount of the fuel off gas when the fuel off gas flows into the oxidation off gas pipe 41 due to the pressure drop is increased as compared with the configuration in which the connection portion 80 is connected to the R portion 41b. be able to. Further, as described above, since the flow velocity is large in the straight pipe portion 41a, the flow velocity of the fuel off gas flowing into the oxidation off gas pipe 41 can be increased. Further, in general, when the flow velocity of the fluid increases, the streamline is disturbed and turbulence is likely to occur. In the straight pipe portion 41a, since the flow velocities of the oxidation off gas and the fuel off gas are relatively large, turbulence occurs in the mixed gas of the oxidation off gas and the fuel off gas. Therefore, the oxidation off gas and the fuel off gas are easily mixed, and the stirring of both off gases is promoted.

R部41bでは、直管部41aに比べて、両オフガスの流速が遅くなる。しかし、R部41bが上記(2)を満たすことによって、流線がなだらかなR形状になるため、R部41bにおいても酸化オフガスと燃料オフガスとの混合ガス中に乱流が生じる。このため、直管部41aからR部41bへ誘導される酸化オフガスおよび燃料オフガスは、混合され易くなり、両オフガスの撹拌が促進される。 In the R portion 41b, the flow velocity of both off-gas is slower than that in the straight pipe portion 41a. However, when the R portion 41b satisfies the above (2), the streamline becomes a gentle R shape, so that a turbulent flow occurs in the mixed gas of the oxidation off gas and the fuel off gas also in the R portion 41b. Therefore, the oxidation off gas and the fuel off gas induced from the straight pipe portion 41a to the R portion 41b are easily mixed, and the agitation of both off gases is promoted.

図2に示すように、R部41bよりも酸化オフガスの排出方向D1の下流側には、直管部41cが連なっている。したがって、R部41bの下流側の直管部41cでは、R部41bに比べて、両オフガスの流速が大きくなる。また、上述のように、流速が増加することによって、圧力が低下し、また、乱流が生じる。このため、直管部41cにおいても、酸化オフガスと燃料オフガスとが混合され易くなり、両オフガスの撹拌が促進される。 As shown in FIG. 2, a straight pipe portion 41c is connected to the downstream side of the oxidation off gas discharge direction D1 with respect to the R portion 41b. Therefore, in the straight pipe portion 41c on the downstream side of the R portion 41b, the flow velocity of both off-gas is larger than that in the R portion 41b. Further, as described above, as the flow velocity increases, the pressure decreases and turbulence occurs. Therefore, even in the straight pipe portion 41c, the oxidation off gas and the fuel off gas are easily mixed, and the agitation of both off gases is promoted.

なお、上記(2)において、R部41bのR形状が90度以上95度以下であることが好ましいのは、酸化オフガスと燃料オフガスとの撹拌性の低下を抑制できるという理由のほか、酸化オフガス配管41を成形する際の成形のし易さ、および酸化オフガス配管41の圧力損失を低減することができるという理由からである。 In the above (2), the reason why the R shape of the R portion 41b is preferably 90 degrees or more and 95 degrees or less is that the deterioration of the agitation between the oxidation off gas and the fuel off gas can be suppressed, and the oxidation off gas. This is because it is easy to mold the pipe 41 and the pressure loss of the oxidation-off gas pipe 41 can be reduced.

図3に示すように、接続部80は、上述の角度θ2が上記(3)を満たすように、直管部41aに接続する。これは、本願発明の発明者が、研究の結果、角度θ2を変更させて排出ガス中の水素ガスの最大濃度(以下、「最大濃度」と呼ぶ)を測定したところ、目標濃度に対して、角度θ2を90度とすることによって、最大濃度を0.025%低減できた。また、本願発明の発明者は、90度よりも小さな角度範囲においては、角度θ2を10度大きくすることによって最大濃度は0.01%低減し、角度θ2を15度小さくすることによって最大濃度は0.017%増加することも見出した。角度θ2が75度のとき、最大濃度は目標濃度に対して0.008%増加した値となり、目標濃度に近い値まで達することができた。角度θ2の上限値についても、75度と90度との関係性から、上限を105度とすることがよいと推定し、上記(3)を導出した。 As shown in FIG. 3, the connecting portion 80 is connected to the straight pipe portion 41a so that the above-mentioned angle θ2 satisfies the above-mentioned (3). As a result of research, the inventor of the present invention measured the maximum concentration of hydrogen gas in the exhaust gas (hereinafter referred to as "maximum concentration") by changing the angle θ2. By setting the angle θ2 to 90 degrees, the maximum concentration could be reduced by 0.025%. Further, the inventor of the present invention reduces the maximum concentration by 0.01% by increasing the angle θ2 by 10 degrees and the maximum concentration by decreasing the angle θ2 by 15 degrees in an angle range smaller than 90 degrees. We also found an increase of 0.017%. When the angle θ2 was 75 degrees, the maximum concentration increased by 0.008% with respect to the target concentration, and the value close to the target concentration could be reached. Regarding the upper limit of the angle θ2, it is estimated that the upper limit should be 105 degrees from the relationship between 75 degrees and 90 degrees, and the above (3) is derived.

以上説明した、本実施形態の排気流路形成体200によれば、(1)接続部80が直管部41aに接続するので、燃料オフガスが酸化オフガス配管41へ流入する際の燃料オフガスの流入量および流速が低減することを抑制でき、(2)R部41bが90度以上95度以下のR形状を有するので、燃料オフガスと酸化オフガスとの乱流を生じさせて、燃料オフガスと酸化オフガスとを混合させることができ、(3)直管部41aの軸線CX1と接続部80の軸線CX2とのなす角度θ2が75度以上105度以下であるので、燃料オフガスと酸化オフガスとの混合ガス中の水素ガスの最大濃度を低減できる。したがって、この形態の排気流路形成体200によれば、燃料オフガスと酸化オフガスとを混合して排出する際における両オフガスの撹拌性の低下を抑制できる。 According to the exhaust flow path forming body 200 of the present embodiment described above, (1) since the connecting portion 80 is connected to the straight pipe portion 41a, the inflow of the fuel off gas when the fuel off gas flows into the oxidation off gas pipe 41. It is possible to suppress the decrease in the amount and flow velocity, and (2) since the R portion 41b has an R shape of 90 degrees or more and 95 degrees or less, turbulence between the fuel off gas and the oxidation off gas is generated, and the fuel off gas and the oxidation off gas are generated. (3) Since the angle θ2 formed by the axis CX1 of the straight pipe portion 41a and the axis CX2 of the connecting portion 80 is 75 degrees or more and 105 degrees or less, a mixed gas of the fuel off gas and the oxidation off gas. The maximum concentration of hydrogen gas inside can be reduced. Therefore, according to the exhaust flow path forming body 200 of this form, it is possible to suppress a decrease in the agitation property of both off-gas when the fuel off-gas and the oxidation-off gas are mixed and discharged.

図4は、実施形態の排気流路形成体200の効果を示す説明図である。上述した実施形態の排気流路形成体200(試料)をCAE(Computer Aideded Engineering)によってシミュレーションし、酸化オフガス配管41内を流れる酸化オフガスおよび燃料オフガス中の水素濃度をシミュレーションした。図4では、図2に示す排気流路形成体200の断面斜視図を示している。また、図4では、CAEにより算出された水素濃度の分布を、酸化オフガス配管41および排気排水管45内を流れる流体(ガス)の断面上にハッチングを付すことによって模式的に示している。なお、図4に示す各水素濃度は、水素濃度目標値を1としたときの水素濃度目標値に対する水素濃度の割合を示している。 FIG. 4 is an explanatory diagram showing the effect of the exhaust flow path forming body 200 of the embodiment. The exhaust flow path forming body 200 (sample) of the above-described embodiment was simulated by CAE (Computer Aided Engineering), and the hydrogen concentrations in the oxide off gas and the fuel off gas flowing in the oxidation off gas pipe 41 were simulated. FIG. 4 shows a cross-sectional perspective view of the exhaust flow path forming body 200 shown in FIG. Further, in FIG. 4, the distribution of the hydrogen concentration calculated by CAE is schematically shown by hatching the cross section of the fluid (gas) flowing in the oxide off-gas pipe 41 and the exhaust / drain pipe 45. Each hydrogen concentration shown in FIG. 4 shows the ratio of the hydrogen concentration to the hydrogen concentration target value when the hydrogen concentration target value is 1.

図4に示すように、接続配管66から接続部80を介して酸化オフガス配管41へ流入した燃料オフガスは、慣性のために酸化オフガス配管41の上流側から流れてきた酸化オフガスを径方向において接続部80の反対側に追いやって、酸化オフガス配管41内に流入する。このため、位置P1において、酸化オフガス配管41内のガス中の水素濃度は、燃料オフガスが流入された側(接続部80側)において、高くなっていた。そして、両オフガスが混合されつつ、酸化オフガスの排出方向D1の下流側へと流されると、R部41bにおいて両オフガスの撹拌が促進される。このため、位置P2、P3およびP4では、位置P1における水素濃度が低かった部分(径方向において接続部80から遠い部分)においても水素濃度が高くなっていた。 As shown in FIG. 4, the fuel off gas flowing from the connection pipe 66 to the oxidation off gas pipe 41 via the connection portion 80 connects the oxidation off gas flowing from the upstream side of the oxidation off gas pipe 41 due to inertia in the radial direction. It is driven to the opposite side of the portion 80 and flows into the oxidation off-gas pipe 41. Therefore, at the position P1, the hydrogen concentration in the gas in the oxidation off gas pipe 41 was high on the side where the fuel off gas flowed in (the connection portion 80 side). Then, when both off-gas are mixed and flowed to the downstream side of the oxidation off-gas discharge direction D1, stirring of both off-gas is promoted in the R portion 41b. Therefore, at positions P2, P3, and P4, the hydrogen concentration was high even in the portion where the hydrogen concentration was low at the position P1 (the portion far from the connection portion 80 in the radial direction).

両オフガスが酸化オフガスの排出方向D1の下流側へとさらに流されると、R部41bの下流側の直管部41cにおいて両オフガスの撹拌が促進される。このため、位置P5、P6およびP7に示すように、酸化オフガスの排出方向D1の下流側に向かうにつれて、両オフガス中の水素濃度が低くなっていた。そして、位置P8、P9およびP10に示すように、排気排水管45では、酸化オフガスの排出方向D1の下流側に向かうにつれて、両オフガス中の水素濃度は、水素濃度目標値とほぼ同じになっていた。 When both off-gas are further flowed to the downstream side of the oxidation off-gas discharge direction D1, agitation of both off-gas is promoted in the straight pipe portion 41c on the downstream side of the R portion 41b. Therefore, as shown at positions P5, P6, and P7, the hydrogen concentration in both off-gas decreased toward the downstream side of the oxidation off-gas discharge direction D1. Then, as shown in the positions P8, P9 and P10, in the exhaust drain pipe 45, the hydrogen concentration in both off-gas becomes almost the same as the hydrogen concentration target value toward the downstream side of the oxidation off-gas discharge direction D1. rice field.

これは、試料として、上記(1)~(3)を満たすことによって、燃料オフガスと酸化オフガスとを混合する際における両オフガスの撹拌性の低下が抑制され、排出ガス中の水素ガス濃度を低減できたためであると推測される。 By satisfying the above (1) to (3) as a sample, deterioration of the agitation property of both off-gas when mixing the fuel off-gas and the oxidation-off gas is suppressed, and the hydrogen gas concentration in the exhaust gas is reduced. It is presumed that it was possible.

B.他の実施形態:
B1.他の実施形態1:
上記実施形態において、接続部80は、直管部41aにおける酸化オフガスの排出方向D1の下流側の端部E1に接続していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、接続部80は、R部41bにおける酸化オフガスの排出方向D1の上流側の端部E1上に接続していてもよい。また、例えば、接続部80は、直管部41aとR部41bとの境界部分を挟むように接続してもよい。また、例えば、接続部80すべてが直管部41a側に接続していてもよい。すなわち、一般には、接続部80は、直管部41aの任意の位置に接続してもよい。かかる構成においても、上記実施形態と同様の効果を奏する。
B. Other embodiments:
B1. Other Embodiment 1:
In the above embodiment, the connection portion 80 is connected to the end portion E1 on the downstream side of the oxidation off gas discharge direction D1 in the straight pipe portion 41a, but the present invention is not limited thereto. For example, the connection portion 80 may be connected on the end portion E1 on the upstream side of the oxidation off gas discharge direction D1 in the R portion 41b. Further, for example, the connecting portion 80 may be connected so as to sandwich the boundary portion between the straight pipe portion 41a and the R portion 41b. Further, for example, all the connecting portions 80 may be connected to the straight pipe portion 41a side. That is, in general, the connecting portion 80 may be connected to an arbitrary position of the straight pipe portion 41a. Even in such a configuration, the same effect as that of the above embodiment is obtained.

B2.他の実施形態2:
上記実施形態において、直管部41aの軸線CX1と接続部80の軸線CX2とのなす角度θ2は、90度であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、角度θ2は、75度以上105度以下の範囲内の任意の角度であってもよい。このような構成においても、上記実施形態と同様の効果を奏する。
B2. Other Embodiment 2:
In the above embodiment, the angle θ2 formed by the axis CX1 of the straight pipe portion 41a and the axis CX2 of the connecting portion 80 is 90 degrees, but the present invention is not limited thereto. For example, the angle θ2 may be any angle within the range of 75 degrees or more and 105 degrees or less. Even in such a configuration, the same effect as that of the above embodiment can be obtained.

本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be realized with various configurations within a range not deviating from the gist thereof. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in each embodiment described in the column of the outline of the invention are for solving a part or all of the above-mentioned problems, or one of the above-mentioned effects. It is possible to replace or combine as appropriate to achieve the part or all. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be appropriately deleted.

θ1、θ2…角度
10…燃料電池
11…セル
20…制御部
30…酸化剤ガス供給排出部
31…酸化剤ガス配管
32…エアコンプレッサ
33…第1開閉弁
41…酸化オフガス配管
41a、41c…直管部
41b…R部
42…第1調圧弁
45…排気排水管
50…燃料ガス供給排出部
51…燃料ガス配管
52…水素ガスタンク
53…第2開閉弁
54…第2調圧弁
55…インジェクタ
60…排気排水弁
61…燃料オフガス配管
63…循環配管
64…循環ポンプ
66…接続配管
70…気液分離器
80…接続部
90…DC/DCコンバータ
92…2次電池
93…負荷
100…燃料電池システム
200…排気流路形成体
CX1、CX2、X…軸線
D1…酸化オフガスの排出方向
D2…燃料オフガスの排出方向
E1…端部
P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9、P10…位置
θ1, θ2 ... Angle 10 ... Fuel cell 11 ... Cell 20 ... Control unit 30 ... Oxidizing agent gas supply / discharge unit 31 ... Oxidizing agent gas piping 32 ... Air compressor 33 ... First on-off valve 41 ... Oxidation off gas piping 41a, 41c ... Direct Pipe 41b ... R 42 ... 1st pressure regulating valve 45 ... Exhaust / drain pipe 50 ... Fuel gas supply / discharging 51 ... Fuel gas piping 52 ... Hydrogen gas tank 53 ... 2nd on-off valve 54 ... 2nd pressure regulating valve 55 ... Injector 60 ... Exhaust drain valve 61 ... Fuel off gas pipe 63 ... Circulation pipe 64 ... Circulation pump 66 ... Connection pipe 70 ... Gas-liquid separator 80 ... Connection 90 ... DC / DC converter 92 ... Secondary battery 93 ... Load 100 ... Fuel cell system 200 ... Exhaust flow path forming body CX1, CX2, X ... Axis line D1 ... Oxidation off gas discharge direction D2 ... Fuel off gas discharge direction E1 ... Ends P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9, P10 …position

Claims (1)

燃料電池用の排気流路形成体であって、
燃料電池から排出される酸化オフガスの流路を形成する酸化オフガス配管と、
前記燃料電池から排出された燃料オフガスに含まれる燃料ガスと水とを分離する気液分離器と、前記酸化オフガス配管と、を接続する接続配管と、
を備え、
前記酸化オフガス配管は、直管部と、該直管部における前記酸化オフガスの排出方向の下流側の端部に連なり、90度以上95度以下のR形状を有するR部と、を有し、
前記接続配管は、前記R部よりも前記排出方向の上流側の前記直管部に接続する接続部を有し、
前記直管部の軸線と前記接続部の軸線とがなす角度は、75度以上105度以下であり、
前記接続部は、前記直管部における前記排出方向の下流側の端部であって、前記R部における前記排出方向の上流側の端部に接続されている、
燃料電池用の排気流路形成体。
An exhaust flow path forming body for a fuel cell
Oxidation-off gas piping that forms a flow path for oxidation-off gas discharged from the fuel cell,
A connection pipe connecting the gas-liquid separator that separates the fuel gas and water contained in the fuel off gas discharged from the fuel cell and the oxidation off gas pipe.
Equipped with
The oxidation-off gas pipe has a straight pipe portion and an R portion which is connected to the downstream end portion of the straight pipe portion in the discharge direction of the oxidation-off gas and has an R shape of 90 degrees or more and 95 degrees or less.
The connection pipe has a connection portion connected to the straight pipe portion on the upstream side in the discharge direction from the R portion.
The angle between the axis of the straight pipe portion and the axis of the connection portion is 75 degrees or more and 105 degrees or less .
The connection portion is an end portion of the straight pipe portion on the downstream side in the discharge direction, and is connected to the end portion of the R portion on the upstream side in the discharge direction.
Exhaust flow path forming body for fuel cells.
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