JP2008166217A

JP2008166217A - 燃料電池の水素希釈器

Info

Publication number: JP2008166217A
Application number: JP2006357517A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Taniguchi; 秀明谷口; Toshihiro Shibata; 敏博柴田
Original assignee: Sango Co Ltd
Current assignee: Sango Co Ltd
Priority date: 2006-12-29
Filing date: 2006-12-29
Publication date: 2008-07-17

Abstract

【課題】容器からの放射音を抑制することができる燃料電池の水素希釈器を提供する。
【解決手段】容器２と、該容器内にアノードオフガスを導くアノード導入路６と、容器２内にカソードオフガスを導くカソード導入路７と、アノードオフガスおよびカソードオフガスを導出するオフガス導出路８とを備えた燃料電池の水素希釈器において、アノードオフガスが緩衝材１２に向かって放出されるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は燃料電池から排出される水素ガスを希釈するために用いられる水素希釈装置に関する。

燃料電池は燃料となる水素ガスと酸素ガスの供給を受けて化学反応により電力を発生する。化学反応後の水素ガスはアノードオフガスとして燃料電池から排出されるが、化学反応に消費されなかった水素ガスを含んでいるため、燃料電池の供給側に還流して燃費の向上を図っている。しかし、このような還流を繰り返し続けると、カソード側からアノード側へ透過してきた窒素ガスの濃度が高くなり燃料電池の出力が低下する。このため、アノードオフガスを車外などに導くアノードオフガス路に開閉弁を設け、アノードオフガスを間欠的に排出することが行われている。また、アノードオフガスを大気中に放出する際には、十分に低い水素濃度になるようにカソードオフガスなどで希釈した後に、大気中に放出することが行なわれている。このため、燃料電池を搭載した車両などにはアノードオフガスをカソードオフガスに混合して車外へ排出するための水素希釈器が設けられていた。

例えば、特許文献１には、容器を隔壁により区画してカソードオフガスを膨張させて消音する膨張室と、アノードオフガスを滞留させる希釈室とを形成した水素希釈器が記載されている。この水素希釈器は、膨張室を設けることでカソードオフガスの排出音を消音するとともに、希釈室を貫通する通路の外周面に吸音材を設けることで、より一層の排出音の消音を企図したものである。しかし、アノードオフガスは間欠的に勢いよく放出される上に、液状の水分も同時に放出される。また、この水素希釈器においては、アノードオフガスが隔壁に向かって放出されるようになっている。このため、アノードオフガスが隔壁を振動させ、その振動が容器に伝播し放射音を悪化させるといった不具合が生じていた。
特開２００５−１１６４０

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、容器からの放射音を抑制することができる燃料電池の水素希釈器を提供することを主目的とするものである。

前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、容器と、該容器内にアノードオフガスを導くアノード導入路と、前記容器内にカソードオフガスを導くカソード導入路と、アノードオフガスおよびカソードオフガスを導出するオフガス導出路とを備えた燃料電池の水素希釈器において、アノードオフガスが緩衝材に向かって放出されるようにしたことを特徴とする燃料電池の水素希釈器である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載発明において、前記アノード導入路の開口端が搭載状態で下方を指向するように前記アノード導入路を曲折したことを特徴とする燃料電池の水素希釈器である。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載発明において、前記アノード導入路の開口端がカソード導入路またはオフガス導入路を指向するように設けたことを特徴とする燃料電池の水素希釈器である。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３記載発明において、前記アノード導入路の開口端を包囲するカバー部材を設けたことを特徴とする燃料電池の水素希釈器である。

本発明によれば、燃料電池の水素希釈器の容器からの放射音を抑制することができるといった効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。

図１は、実施例１の水素希釈器１を示す断面図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）おけるａ−ａ断面図である。なお、図１の上方が搭載状態で上方になるように示されている。水素希釈器１の容器２は断面が長円の筒状体であるシェル３と、シェル３の両開口端を閉塞するアウタープレート４，５により形成されている。シェル３およびアウタープレート４，５は、例えばアルミニウムなどの金属や樹脂など任意の材料を採用することができる。また、容器２の形状および構成部品についても任意である。

容器２内に開口するアノード導入路６が、その開口端６ａがセパレータ１０ｃを指向するように略水平にアウタープレート４を貫通して設けられている。アノード導入路６は、図示しない燃料電池のアノード系に接続される。アノード導入路６は、容器２内にアノードオフガスを導入可能な任意の形態を採用することができる。また、容器２の任意の箇所に設けることができる。容器２内に開口するカソード導入路７がアウタープレート４を貫通して容器２の底部近傍に設けられている。カソード導入路７の開口端と近接して略対向するように、容器２内に開口するオフガス導出路８がアウタープレート５を貫通して容器２の底部近傍に設けられている。また、カソード導入路７には、カソード導入路７の内部方向に凸状のルーバー孔である分流孔９が設けられて、一部のカソードガスが容器２内に導かれるようになっている。容器２内には、容器２内を区画するセパレータ１０ａ〜ｅが設けられている。各セパレータ１０ａ〜ｅには、連通部１１が設けられている。連通部１１は代表的には図１（ｂ）に示されているものであるが、小孔や大面積の開口などを適宜組合せて任意に設けることができる。連通部１１により容器２内に導かれたオフガスの流れを制御し、オフガスの分散や混合、逆流抑制などに寄与させることが可能である。

セパレータ１０ｃには、アノード導入路６からアノードオフガスが放出される位置に吸音材１２が設けられている。緩衝材１２は、緩衝作用のあるものなら任意のものでよいが、代表的には金属、ガラス、セラミック、樹脂などの繊維の錯綜体や発泡体、および、それらを任意に組合せたものなどが例示できる。また、緩衝材１２を設ける範囲は、アノード導入路６からセパレータ１０ｃまでの距離、アノードオフガスの流速、流量などに応じて適当な範囲に、接着、吹付けなど任意の固定方法により設ければよい。

燃料電池から間歇的に放出されたアノードオフガスは、アノード導入路６を通って容器２内に導かれ、セパレータ１０ｃに設けられた緩衝材１２に向かって放出される。このとき、アノードオフガスおよび含まれる水分によりセパレータ１０ｃが振動することを緩衝材１２により抑制することができる。このため、振動が容器２（シェル３）に伝播することで発生していた放射音を抑制することができる。一方、カソードオフガスは、カソード導入路７を通って水素希釈器１に導かれるが、容器２内へは分流孔９により一部のカソードオフガスが導かれるのみであり、大部分は近接対向して設けられたオフガス排出路８にそのまま導かれる。容器２内に導かれたアノードオフガスとカソードオフガスは混合され水素濃度が低減される。このとき、緩衝材１２によりアノードオフガスの流速を低減することができるため、より均一にカソードオフガスと混合することができる。

なお、実施例１においては、緩衝材をセパレータに設けたが、アノード導入路の開口端がシェルを指向するようにアノード導入路を曲折するとともに、緩衝材をシェルに設けてもよい。このとき、アノード導入路の開口端が搭載状態で下方を指向するようにすることで、アノードオフガスに含まれる水分を速やかに水素希釈器の底部に集めることができる。また、セパレータ全体または一部を金属、ガラス、セラミック、樹脂などの繊維の錯綜体や発泡体などで形成してもよい。また、カソード導入路とオフガス排出路を近接対向して設けたが、離間やオフセットするように設けてもよい。また、カソード導入路とオフガス排出路を一体的に設けるとともに、カソードオフガスと一部のカソードオフガスが混合されたオフガスを導入する小孔や排水用の小孔を設けるようにしてもよい。また、分流孔を設けずに、カソードオフガスのみがオフガス排出路に導かれるようにしてもよい。

図２は、実施例２の水素希釈器２１を示す断面図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）おけるｂ−ｂにおける断面図である。なお、図２の上方が搭載状態で上方になるように示されている。なお、実施例１と同様の構成には、同一の符号を付与しその説明を省略する。実施例２の水素希釈器２１においては、アノード導入路２６はその開口端２６ａがカソード導入路７を指向するように先端部が曲折されて設けられている。また、放出されたアノードオフガスが当る部分のカソード導入路の外周に緩衝材３１が設けられている。実施例２においても、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。さらに、アノードオフガスがカソード導入管７に向かって放出されるため、アノードオフガスが分散し易くより水素濃度を均一にすることができる。なお、アノード導入路の開口端がオフガス導出路を指向するように設けてもよい。

図３は、実施例３の水素希釈器４１を示す断面図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）おけるｃ−ｃにおける断面図である。なお、図３の上方が搭載状態で上方になるように示されている。なお、実施例１と同様の構成には、同一の符号を付与しその説明を省略する。実施例３の水素希釈器４１においては、アソード導入路６の開口端を包囲するように、円筒状のカバー部材５３が設けられている。カバー部材５３の側面には複数の小孔５４が設けられるとともに、底面に緩衝材５２が設けられている。なお、小孔５４の数、大きさ、配置などはアノードオフガスの流量などに応じて任意に設ければよい。実施例３においても、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。さらに、アノードオフガスがカバー部材５２内に放出されるため、一層放射音を抑制することができる。また、アノードオフガスが分散し易く、より水素濃度を均一にすることができる。

以上、本発明の実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に包含される。

燃料電池システムを示す概略図。本発明の実施例１の水素希釈器を示す断面図。本発明の実施例２の水素希釈器を示す断面図。本発明の実施例３の水素希釈器を示す断面図。

符号の説明

１，２１，３１水素希釈器
２容器
６，２６アノード導入路
７カソード導入路
８オフガス導出路
９分流孔
１０ａ〜ｅセパレータ
１２，３２，５２緩衝材
５３カバー部材

Claims

容器と、該容器内にアノードオフガスを導くアノード導入路と、前記容器内にカソードオフガスを導くカソード導入路と、アノードオフガスおよびカソードオフガスを導出するオフガス導出路とを備えた燃料電池の水素希釈器において、アノードオフガスが緩衝材に向かって放出されるようにしたことを特徴とする燃料電池の水素希釈器。
前記アノード導入路の開口端が搭載状態で下方を指向するように前記アノード導入路を曲折して設けたことを特徴とする請求項１記載の燃料電池の水素希釈器。
前記アノード導入路の開口端がカソード導入路またはオフガス導入路を指向するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の燃料電池の水素希釈器。
前記アノード導入路の開口端を包囲するカバー部材を設けたことを特徴とする請求項１乃至３記載の燃料電池の水素希釈器。