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JP2003132915A - 排出燃料希釈器および排出燃料希釈式燃料電池システム - Google Patents

排出燃料希釈器および排出燃料希釈式燃料電池システム

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Publication number
JP2003132915A
JP2003132915A JP2001325172A JP2001325172A JP2003132915A JP 2003132915 A JP2003132915 A JP 2003132915A JP 2001325172 A JP2001325172 A JP 2001325172A JP 2001325172 A JP2001325172 A JP 2001325172A JP 2003132915 A JP2003132915 A JP 2003132915A
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JP
Japan
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fuel
dilution
fuel cell
exhaust
region
Prior art date
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Application number
JP2001325172A
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Akio Yamamoto
晃生 山本
Akira Aoyanagi
暁 青柳
Masami Ogura
正己 小椋
Giichi Murakami
義一 村上
Kazunori Fukuma
一教 福間
Takashi Koyama
貴嗣 小山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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Priority to DE10249183A priority patent/DE10249183B4/de
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0662—Treatment of gaseous reactants or gaseous residues, e.g. cleaning
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パージする燃料を拡散させるための排出燃料
希釈器を設け、この排出燃料希釈器に燃料を導き、パー
ジと次のパージの間に時間をかけて燃料濃度を燃焼下限
界以下に希釈してから車外に排気することを目的とす
る。 【解決手段】 パージ時に燃料電池から排出される燃料
を滞留させる所定容積の滞留領域９と、前記燃料電池か
ら排出される空気を通流させるとともに、該空気に前記
滞留領域９からの前記燃料を混合させて希釈する所定容
積の希釈領域１０と、前記滞留領域９から前記希釈領域
１０へ前記燃料を通流させる通流部１４とを備える構成
にした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、排出燃料希釈器、
および排出燃料希釈式燃料電池システムに関し、詳しく
は電気自動車の動力源となる水素を燃料とする燃料電池
のパージ時の水素の処理を行う排出燃料希釈器、および
排出燃料希釈式燃料電池システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車（以下、「車両」という。）の
動力源となる燃料電池が純水素（以下、「水素」とい
う。）を燃料とする場合、燃料電池への水素供給は、そ
の利用効率を上げる（燃費を良くする）ために循環系を
採用している。循環方式としては、負圧を発生させて水
素を吸引するエゼクタや、水素ポンプなどを利用する。
そしてエゼクタと水素ポンプとに共通することとして、
パージ工程がある。パージというのは、循環系の水素を
一時的に外部に放出することである。
【０００３】パージの目的は、次の2つである。 （１）車両走行中またはアイドリング停車中などに燃料
電池のセル電圧が低下する現象を回復させるため。 （２）車両が停止したとき、燃料電池のカソードとアノ
ードの極間差圧が過大になるのを防ぐために、カソード
側の圧力変化に応じてアノード側を追従させるため。
【０００４】また、セル電圧を回復させる目的は次の2
つである。 （１）水素の循環を継続させていると、アノード系内に
カソードからの透過N2が蓄積して反応を阻害するので、
排出する必要があること。 （２）供給水や生成水の結露水が燃料電池内に滞留（fl
ooding）し、燃料電池の出力が低下してしまうため、パ
ージによってガスの流速を上げて結露水を系外に排出さ
せること。
【０００５】そして燃料電池の燃料に水素を用いる場
合、従来はパージ配管から高濃度の水素を放出してい
た。また触媒などによって水素を燃焼処理して放出する
ような例も見られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら高濃度の
水素を放出した瞬間に、例えば車外の路上などに何らか
の火種（裸火）があると、アフターバーン（後燃焼）の
ような瞬間的な燃焼が起き、見た目が良くないという問
題があった。このようなパージをしたことによる水素の
燃焼特性は図９に示すように、水素濃度が４％（容量
％、以下同様。）を超えると燃え易くなり、１８．３％
を超えるとデトネ―ション（detonation：爆ごう）範囲
となって、瞬間的かつ爆発的な燃焼が起こる。
【０００７】また、水素を触媒処理する場合は、図１０
に示すようにパージそのものが一定間隔で間歇的な作動
なので、触媒の温度を高く保つことや、空気の混合方法
が極めて難しく、複雑なシステムにならざるを得ないと
いう問題があった。
【０００８】そこで、本発明は、パージが間歇的に行わ
れることに着目して、燃料電池の燃料のパージと次のパ
ージの間に時間をかけて、燃料の燃焼可能下限濃度以下
に希釈して排気することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めの手段として、本発明に係る請求項１の排出燃料希釈
器は、パージ時に燃料電池から排出される燃料を滞留さ
せる所定容積の滞留領域と、前記燃料電池から排出され
る空気を通流させるとともに、該空気に前記滞留領域か
らの前記燃料を混合させて希釈する所定容積の希釈領域
と、前記滞留領域から前記希釈領域へ前記燃料を通流さ
せる通流部とを備えることを特徴とする。
【００１０】このような構成としたことにより、請求項
１に記載の発明に係る排出燃料希釈器では、パージ時に
燃料電池から排出された燃料は滞留領域に入り、一時滞
留する。そして燃料電池から希釈領域に排出された空気
にこの燃料を通流させて混合し、希釈した上で排気す
る。
【００１１】本発明に係わる請求項２の排出燃料希釈器
は、前記滞留領域を前記希釈領域よりも上方に配置した
ことを特徴とする。
【００１２】このような構成としたことにより、請求項
２に記載の発明に係る排出燃料希釈器では、水素のよう
な空気よりも軽い気体を燃料とした場合、燃料電池から
排出された燃料は滞留領域に入ってからここに留まり、
滞留領域全体を使って上方から下方へ充分に拡散した後
でなければ、下方にある希釈領域に通流しない。特に通
流板がセラミックスのような多孔板の場合、通気抵抗が
あるのでより通流し難い。
【００１３】本発明に係わる請求項３の排出燃料希釈器
は、前記希釈領域を、前記空気の排出時に発生する音を
消失させる消音器と一体に形成したことを特徴とする。
【００１４】このような構成としたことにより、請求項
３に記載の発明に係る排出燃料希釈器では、消音器が希
釈領域を兼ねることとなる。消音器は所定の開口率を備
えた多孔板を所定のピッチで配置した構成なので、時間
をかけて希釈する希釈領域として好適である。
【００１５】本発明に係わる請求項４の排出燃料希釈器
は、前記滞留領域および／または前記希釈領域に、火炎
抑制手段を設けたことを特徴とする。
【００１６】このような構成にしたことにより、請求項
４に記載の発明に係る排出燃料希釈器では、希釈領域か
ら排出された燃料が万一燃焼しても、滞留領域および／
または希釈領域に設けられた火炎抑制手段によって、滞
留領域および／または希釈領域に燃焼が伝播することが
ない。
【００１７】本発明に係わる請求項５の排出燃料希釈器
は、前記通流部を、前記滞留領域内のうち前記燃料の流
れに対して上流方向に設けたことを特徴とする。
【００１８】このような構成にしたことにより、請求項
５に記載の発明に係る排出燃料希釈器では、燃料電池か
ら排出された燃料は滞留領域の上流から下流に向かって
通流してしばらく滞留し、滞留領域全体を使うように下
流から上流にまわり込んでのちに上流側の通流部から希
釈領域に通流する。
【００１９】本発明に係わる請求項６の排出燃料希釈器
は、前記滞留領域および／または前記希釈領域の容積を
前記燃料電池の最大出力時のパージ量以上としたことを
特徴とする。
【００２０】このような構成にしたことにより、請求項
６に記載の発明に係る排出燃料希釈器では、燃料電池の
最大出力時の燃料のパージ量は最大量になるが、これら
全てのパージ燃料が滞留領域に滞留したのち希釈領域に
通流して希釈される。
【００２１】更に本発明に係わる請求項７の排出燃料希
釈器は、前記燃料の希釈濃度を該燃料の燃焼可能下限濃
度以下に設定したことを特徴とする。
【００２２】このような構成としたことにより、請求項
７記載の発明に係る排出燃料希釈器では、当該燃料の燃
焼可能下限濃度以下に希釈されるので、そのまま系外へ
放出されても燃焼する虞がない。
【００２３】更に本発明に係わる請求項８排出燃料希釈
器は、前記通流部の孔径及び有効面積を、前記滞留領域
から前記希釈領域に通流する前記燃料が前記パージと次
のパージの間に時間をかけて希釈できる大きさに設定し
たことを特徴とする。
【００２４】このような構成としたことにより、請求項
８記載の発明に係る排出燃料希釈器では、燃料電池から
排出されて滞留領域に滞留したパージ燃料は、時間をか
けてゆっくり希釈領域に通流される。
【００２５】本発明に係わる請求項９の排出燃料希釈式
燃料電池システムでは、燃料と空気を供給されて発電を
行う燃料電池と、該燃料電池から排出される燃料を、供
給される前記燃料と混合する燃料循環流路と、該燃料循
環流路に設けられ、前記燃料を一時的に前記燃料循環流
路外に排出するパージ流路とを備え、前記請求項１乃至
８のいずれか１項に記載の前記排出燃料希釈器を有する
ことを特徴とする。
【００２６】このような構成にしたことにより、請求項
９に記載の発明に係る排出燃料希釈式燃料電池システム
では、パージ時に燃料電池から排出された燃料は燃料循
環流路を通って排出燃料希釈器に入り、燃料電池のカソ
ードから排出された空気と混合して希釈されパージ流路
を通って排気される。
【００２７】本発明に係わる請求項１０の排出燃料希釈
式燃料電池システムは、パージ燃料の放出時に、空気の
不足を補う空気をエアコンプレッサから供給するバイパ
スシステムを設けたことを特徴とする。
【００２８】このような構成にしたことにより、請求項
１０に記載の発明に係る排出燃料希釈式燃料電池システ
ムでは、燃料電池から排出される空気が充分でない場合
でも、パージ燃料を希釈すべき空気が常に補充されてパ
ージ燃料を希釈する。ここで「バイパス」とは燃料電池を
通らずに通流可能な流路をさす。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る排出燃料希釈器について実施の形態を説明する。
【００３０】参照する図面において、図１は燃料電池搭
載型電気自動車における本発明に係る排出燃料希釈器を
含む燃料電池システムボックスのレイアウトを示す図で
ある。
【００３１】図１に示すように、燃料電池搭載型電気自
動車（以下、「車両」という。）１の略中央部の床下
に、燃料電池システムボックス２が搭載されている。燃
料電池システムボックス２の内部には、温調手段３、燃
料電池４、排出燃料希釈器５および加湿手段６が車両１
の前方から後方に向かって順に載置されている。ただし
本発明に係る排出燃料希釈器５と、加湿手段６は並列の
配置である。燃料電池システムはこれらのほか、図示せ
ぬラジエタ、高圧水素容器などから構成される。
【００３２】燃料電池４は、前記高圧水素容器に貯留さ
れた燃料となる純水素（以下、「水素」という。）と、車
外から取り入れた空気を供給されて発電を行い、前記車
両１を駆動するための電気を供給する。この燃料電池４
を好適に作動させるために、温調手段３で燃料電池４の
温度調整を行い、加湿手段６で燃料電池４に供給される
水素や空気を加湿する。
【００３３】図２は本発明の排出燃料希釈器の一実施例
を示す一部透視斜視図である。排出燃料希釈器５は、Ｂ
ＯＸ状の容器であり、この容器は隔壁８によって上下２
つの部分に区画され、上方に滞留領域９、下方に希釈領
域１０が形成される。滞留領域９には、間歇的に行われ
るパージ時に、前記燃料電池４から排出される水素がパ
ージ水素配管１１を通して通流され滞留する。また希釈
領域１０には、前記燃料電池４(図１)から排出される空
気がカソードオフガス（空気）配管１２を通して通流さ
れる。カソードオフガス（空気）配管１２と反対側の下
流側の希釈領域１０には、排気管１３が設けられてい
る。
【００３４】滞留領域９内の水素の流れの上流側の隔壁
８には、滞留領域９から希釈領域１０へ燃料を通流させ
る通流部１４を設ける。通流部１４は全面に亘って多数
の孔１５を有する。この孔１５を通して滞留領域９から
希釈領域１０へ通流した水素は、希釈領域１０内の空気
と混合して希釈される。
【００３５】通流部１４を形成する部材として、例えば
パンチングメタルや、多孔質セラミックス、素焼きの陶
磁器などの多孔体がある。パンチングメタルは、打抜金
網またはPerforated Metalとも呼ばれ、金属を主体と
した素材に対して打抜き加工を行い製造される。セラミ
ックスの素材としては、アルミナ、シリカ、ジルコニ
ア、チタニア、コージイエライト、ムライト、ゼオライ
ト、チタン酸カリウム、アパタイト、炭化ケイ素、窒化ケ
イ素などである。
【００３６】通流部１４を形成するこれら多孔体として
の性能は、孔の形状、孔径の大きさ、孔径の分布状況に
よって決まるので、孔１５の孔径及び通流部１４の有効
面積（隔壁８に対する通流部１４の面積）を、滞留領域
９から希釈領域１０に通流する水素がパージと次のパー
ジの間に時間をかけてゆっくり希釈できる大きさに設定
する。
【００３７】パージ時に前記燃料電池４(図１)から排出
された水素は、パージ水素配管１１を通って真直ぐ滞留
領域９内を進み、流れが淀むと図２に矢印で示すよう
に、押し出されるようにしてUターンをし、流れの上流
側の通流部１４を通って希釈領域１０へ時間をかけてゆ
っくり通流する。時間をかけて通流することにより、希
釈領域１０に入った水素は、前記燃料電池４(図１)から
排出されカソードオフガス配管１２を通って希釈領域１
０に入ってくる空気と少しずつ混合して希釈される。こ
のときの水素の希釈濃度は、水素の燃焼可能下限濃度
（４％：容量％、以下同様。）以下になるように、前述
の孔１５の孔径及び通流部１４の有効面積を設定する。
水素の燃焼可能下限濃度（４％）以下に希釈された水素
は排気管１３から排気される。
【００３８】通流部１４の有効面積は、隔壁８に対する
開口部を有する通流部の面積が最初の１／２よりは１／
４、１／４よりは１／８の方が、滞留領域９から希釈領
域１０に通流する水素がパージと次のパージの間に時間
をかけてよりゆっくり通流し、希釈することができる。
【００３９】希釈領域１０の排気管１３の入り口に、火
炎抑制手段としての逆火防止フィルタ１６や金網を設け
る。このような逆火防止フィルタ１６は、希釈領域１０
に臨むカソードオフガス配管１２および／または滞留領
域９に臨むパージ水素配管１１にも設ける。
【００４０】この逆火防止フィルタ１６によって、希釈
領域１０の排気管１３から排気された希釈された水素が
万一燃焼を起こしても消炎されるので、滞留領域９およ
び／または希釈領域１０に燃焼が伝播することがない。
さらにカソードオフガス配管１２および／またはパージ
水素配管１１を通してより上流側に燃焼が伝播する心配
もない。
【００４１】図３（ａ）および図３（ｂ）は排出燃料希
釈器の別実施例を示す断面図である。この別実施例の排
出燃料希釈器２０は、消音器２１の周囲を取り囲むよう
に水素チャンバー２２を形成した構成である。水素チャ
ンバー２２内は、パージ水素配管２３から入ってくる水
素の滞留領域２４となる。消音器２１は、例えば所定の
開口率を備えた多孔板を所定のピッチで配置した構成で
あり、前記燃料電池４（図１）からカソードオフガス配
管２５を通って空気を排出する際に発生する音を消音さ
せる。また、消音器２１内は滞留領域２４からの水素と
空気を混合させる希釈領域２６を兼ねる。消音器２１が
希釈領域を兼ねることにより、省スペース化を図ること
ができ、燃料電池システムをコンパクトに形成すること
ができる。消音器２１のカソードオフガス配管２５に近
い側の壁には通流部２７が設けられ、孔２８が形成され
ている。またパージ水素配管２３およびカソードオフガ
ス配管２５と反対側の水素チャンバーの壁には、排気管
２９が設けられている。
【００４２】パージ時に前記燃料電池４(図１)から排出
された水素は、パージ水素配管２３を通って真直ぐ滞留
領域２４内を進み、図３に矢印で示すように上流側の通
流部１４を通って消音器２１内の希釈領域２６へ時間を
かけてゆっくり通流する。時間をかけて通流することに
より、希釈領域２６に入った水素は、前記燃料電池４
(図１)から排出されカソードオフガス配管２５を通って
希釈領域２６に入ってくる空気と少しずつ混合して希釈
され、排気管２９から排気される。通流部２７の位置
は、（ａ）のように希釈領域２６の側面に設けるほか、
水素の拡散状態や通流速度などに応じて（ｂ）のように
希釈領域２６の上面に設けても、また好適である。パー
ジ水素配管２３からの水素には水分が多く含まれるた
め、水素チャンバー２２の内壁で結露する場合が有る
が、希釈領域２６の側部孔３０から希釈領域２６内に入
り空気とともに系外に排出される。
【００４３】図４はパージ総量と水素チャンバーの容積
との関係を示す図である。図において、希釈領域２６の
容積を前記燃料電池４(図１)の最大出力時のパージ量以
上の大きさにし、全てのパージに対応できるように設定
する。同様に滞留領域２４についても、その容積を前記
燃料電池４(図１)の最大出力時のパージ量以上の大きさ
にし、全てのパージに対応できるように設定する。
【００４４】図５は本発明の排出燃料希釈器による作用
を説明する図である。図５（ａ）は車両を運転している
通常の状態を示し、前記燃料電池４(図１)から排出され
た空気が希釈領域１０を通って排気管１３から排気され
る。
【００４５】図５（ｂ）は水素をパージした瞬間の状態
を示し、パージは車両運行中に一定の間隔で間歇的に作
動する。前記燃料電池４(図１)から排出された水素は、
滞留領域９に一度溜められる。滞留領域９の水素が所定
圧になると、押し出されるようにしてカソードオフガス
の上流側の通流部１４の孔１５から少しずつゆっくりと
水素が希釈領域に送られる。この間も前記燃料電池４
(図１)から空気が排出され、希釈領域１０を通って排気
管１３から排気されている。
【００４６】図５（ｃ）はパージと次のパージの間に、
滞留領域９内の水素がゆっくりと通流部１４を通って希
釈領域１０内に拡散していく状態を示す。水素は希釈領
域１０内の空気と混合して希釈され、水素の燃焼可能下
限濃度（４％）以下の安全な濃度に希釈されて、排気管
１３から排気される。
【００４７】図６は均等希釈のイメージを示す図であ
る。この図は、水素の燃焼可能下限濃度（４％）以下の
安全な濃度に希釈された水素が、前記排気管１３（図
５）から排気されるときの排気管１３（図５）出口での
濃度の推移を示すものである。水素の濃度は、パージか
ら次のパージの間まで連続して排気されているが、この
間水素の濃度は略均等の状態で排気される。このように
パージ水素を滞留領域に一旦溜めてから、次のパージま
で希釈領域内の空気で均等に希釈することができれば、
水素の燃焼可能下限濃度（４％）よりもずっと希釈され
た安全な水素濃度にすることができる。
【００４８】図７は均等希釈ができた場合の排出燃料希
釈器出口での水素の濃度を示す図である。この図によれ
ば燃料電池によって発電された電流が最も低い例えば１
０Ａのときでも、水素濃度は水素の燃焼可能下限濃度
（４％）よりも低い約２％である。電流が高くなればさ
らに水素濃度を１％以下にすることができることを示し
ている。
【００４９】次に図８を参照して本発明に係る排出燃料
希釈式燃料電池システムについて実施の形態を説明す
る。この排出燃料希釈式燃料電池システム４０は、燃料
である水素と空気を供給されて発電を行う燃料電池４１
と、燃料電池４１から排出される燃料を、供給される前
記水素と混合する燃料循環流路４２と、燃料循環流路４
２に設けられ、水素を一時的に燃料循環流路４２外に排
出するパージ流路４３と、排出燃料希釈器４４とを有す
る。またパージ水素の放出時に、空気（酸素）の不足を
補うように、燃料電池４１を通らずに空気をエアコンプ
レッサ４５から供給するバイパスシステムを設けた。こ
のバイパスシステムは、任意に開閉できるバイパス弁４
６を備える。また、５０は燃料電池４１から排出される
空気を確実に排出させ、逆流を止めるための一方向弁で
ある。
【００５０】この排出燃料希釈式燃料電池システム４０
によれば、パージ水素はパージ流路４３から排出燃料希
釈器４４の滞留領域４７に排出されて滞留する。一方、
燃料電池４１から排出された空気は一方向弁５０を通
り、希釈ガスとして排出燃料希釈器４４の希釈領域４８
に通流される。滞留領域４７内の水素は通流部４９を通
って希釈領域４８に入り、空気（酸素）と混合して水素
の燃焼可能下限濃度（４％）以下に希釈され、排気され
る。なお、燃料電池４１から排出された空気の量が希釈
ガスの量としてが充分でない場合はエアコンプレッサ４
５からバイパス弁４６を通って供給される空気（酸素）
が補充される。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明に係る排出燃料希釈器では、パージ時に燃料電池か
ら排出された燃料は滞留領域に入り、所定圧になると通
流部を通って希釈領域に入り、燃料電池から希釈領域に
排出された空気と混合し、希釈した上で排気されるの
で、燃料の燃焼可能下限濃度以下の濃度に希釈して排気
することができ、外部に火種（裸火）があっても引火し
て燃焼する虞がない。
【００５２】請求項２に記載の発明に係る排出燃料希釈
器では、水素のような空気よりも軽い気体を燃料とした
場合、燃料電池から排出された燃料は滞留領域に入って
からここに留まり、滞留領域内で充分拡散するまで下方
にある希釈領域に通流しないので、希釈領域内の空気と
時間をかけてゆっくりと混合することとなり、水素の燃
焼可能下限濃度以下の濃度に希釈し易くなる。
【００５３】請求項３に記載の発明に係る排出燃料希釈
器では、消音器が希釈領域を兼ねることとなるので、省
スペース化を図ることができ、燃料電池システムをコン
パクトに形成することができる。
【００５４】請求項４に記載の発明に係る排出燃料希釈
器では、希釈領域から排出された燃料が万一燃焼して
も、滞留領域および／または希釈領域に設けられた火炎
抑制手段によって、滞留領域および／または希釈領域に
燃焼が伝播することがないので、確実に運転できる。
【００５５】請求項５に記載の発明に係る排出燃料希釈
器では、燃料電池から排出された燃料は滞留領域の上流
から下流に向かって通流してしばらく滞留し、滞留領域
内に燃料が行きわたってからUターンして流れの上流側
の通流部から希釈領域に通流するので、希釈領域内の空
気と時間をかけてゆっくりと混合されることとなり、燃
料の燃焼可能下限濃度以下の濃度に希釈し易くなる。
【００５６】請求項６に記載の発明に係る排出燃料希釈
器では、燃料電池の最大出力時の燃料のパージ量は最大
量になるが、これら全てのパージ燃料が滞留領域に滞留
したのち希釈領域に通流して希釈されるので、どのよう
なパージ量のときでも燃料を安定して希釈することがで
き、希釈濃度のバラツキがない。
【００５７】請求項７に記載の発明に係る排出燃料希釈
器では、当該燃料の燃焼可能下限濃度以下に希釈される
ので、放出されても燃焼する虞がなく、安全である。
【００５８】請求項８に記載の発明に係る排出燃料希釈
器では、燃料電池から排出されて滞留領域に滞留したパ
ージ燃料は、時間をかけてゆっくり希釈領域に通流され
るので、燃料の燃焼可能下限濃度以下の濃度に希釈する
ことが可能になり、希釈濃度も安定してバラツキがな
い。
【００５９】請求項９に記載の発明に係る排出燃料希釈
式燃料電池システムでは、パージ時に燃料電池から排出
された燃料は燃料循環流路を通って燃料希釈器に入り、
燃料電池から排出された空気と混合して希釈されパージ
流路を通って排気されるので、燃料の燃焼可能下限濃度
以下の濃度に希釈して排気することができ、外部に火種
（裸火）があっても引火して燃焼し、見た目を損ねる。
【００６０】請求項１０に記載の発明に係る排出燃料希
釈式燃料電池システムでは、パージ燃料を希釈すべき空
気が常に補充されてパージ燃料を希釈するので、燃料電
池から排出される空気が充分でない場合でも、燃料を常
に安定して供給して一定の希釈濃度に希釈することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料電池搭載型電気自動車における本発明に係
る排出燃料希釈器を含む燃料電池システムボックスのレ
イアウトを示す図である。
【図２】本発明の排出燃料希釈器の一実施例を示す一部
透視斜視図である。
【図３】排出燃料希釈器の別実施例を示す断面図であ
る。
【図４】パージ総量と水素チャンバーの容積との関係を
示す図である。
【図５】本発明の排出燃料希釈器による作用を説明する
図である。
【図６】均等希釈のイメージを示す図である。
【図７】均等希釈ができた場合の排出燃料希釈器出口で
の水素の濃度を示す図である。
【図８】本発明に係る排出燃料希釈式燃料電池システム
を示す図である。
【図９】水素の最高到達濃度を示す図である。
【図１０】水素濃度の推移イメージを示す図である。
【符号の説明】
１ ：燃料電池搭載型電気自動車 ２ ：燃料電池システムボックス ４，４１ ：燃料電池 ５，２０，４４ ：排出燃料希釈器 ８ ：隔壁 ９，２４，４７ ：滞留領域 １０，２６，４８ ：希釈領域 １１，２３ ：パージ水素配管 １３，２９ ：排気管 １４，２７，４９ ：通流部 １５，２８ ：孔 １６ ：逆火防止フィルタ ２１ ：消音器 ２２ ：水素チャンバー ４０ ：排出燃料希釈式燃料電池システム ４２ ：燃料循環流路 ４３ ：パージ流路 ４５ ：エアコンプレッサ ４６ ：バイパス弁 ５０ ：一方向弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/00 Ｈ０１Ｍ 8/00 Ｚ 8/06 8/06 Ｗ (72)発明者 小椋 正己 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 村上 義一 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 福間 一教 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 小山 貴嗣 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3D035 AA01 AA06 BA01 5H027 AA02 BA19 DD00 KK21 KK31 MM02

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 パージ時に燃料電池から排出される燃料
    を滞留させる所定容積の滞留領域と、 前記燃料電池から排出される空気を通流させるととも
    に、該空気に前記滞留領域からの前記燃料を混合させて
    希釈する所定容積の希釈領域と、 前記滞留領域から前記希釈領域へ前記燃料を通流させる
    通流部と、 を備えることを特徴とする排出燃料希釈器。
  2. 【請求項２】 前記滞留領域を前記希釈領域よりも上方
    に配置したことを特徴とする請求項１に記載の排出燃料
    希釈器。
  3. 【請求項３】 前記希釈領域を、前記空気の排出時に発
    生する音を消失させる消音器と一体に形成したことを特
    徴とする請求項１、又は請求項２に記載の排出燃料希釈
    器。
  4. 【請求項４】 前記滞留領域および／または前記希釈領
    域に、火炎抑制手段を設けたことを特徴とする請求項
    １、請求項２、請求項３の何れか１項に記載の排出燃料
    希釈器。
  5. 【請求項５】 前記通流部を、前記滞留領域内のうち前
    記燃料の流れに対し上流方向に設けたことを特徴とする
    請求項１、乃至請求項４の何れか１項に記載の排出燃料
    希釈器。
  6. 【請求項６】 前記滞留領域および／または前記希釈領
    域の容積を前記燃料電池の最大出力時のパージ量以上と
    したことを特徴とする請求項１、乃至請求項５の何れか
    １項に記載の排出燃料希釈器。
  7. 【請求項７】 前記燃料の希釈濃度を該燃料の燃焼可能
    下限濃度以下に設定したことを特徴とする請求項１、乃
    至請求項６の何れか１項に記載の排出燃料希釈器。
  8. 【請求項８】 前記通流部の孔径及び有効面積を、前記
    滞留領域から前記希釈領域に通流する前記燃料が前記パ
    ージと次のパージとの間に時間をかけて希釈できる大き
    さに設定したことを特徴とする請求項１、乃至請求項７
    の何れか１項に記載の排出燃料希釈器。
  9. 【請求項９】 燃料と空気とを供給されて発電を行う燃
    料電池と、 該燃料電池から排出される燃料を、供給される前記燃料
    と混合する燃料循環流路と、 該燃料循環流路に設けられ、前記燃料を一時的に前記燃
    料循環流路外に排出するパージ流路と、を備え、 前記請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の前記
    排出燃料希釈器を有することを特徴とする排出燃料希釈
    式燃料電池システム。
  10. 【請求項１０】 パージ燃料の放出時に、前記空気の不
    足を補う空気をエアコンプレッサから供給するバイパス
    システムを設けたことを特徴とする請求項９に記載の排
    出燃料希釈式燃料電池システム。
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