特許 7581970 燃料電池の希釈装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-05

(45)【発行日】2024-11-13

(54)【発明の名称】燃料電池の希釈装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20241106BHJP

   H01M 8/0662 20160101ALI20241106BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04 N

H01M8/0662

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021033724

(22)【出願日】2021-03-03

(65)【公開番号】P2022134544

(43)【公開日】2022-09-15

【審査請求日】2024-01-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000002082

【氏名又は名称】スズキ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099623

【弁理士】

【氏名又は名称】奥山 尚一

(74)【代理人】

【氏名又は名称】松島 鉄男

(74)【代理人】

【識別番号】100125380

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 綾子

(74)【代理人】

【識別番号】100142996

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 聡二

(74)【代理人】

【識別番号】100166268

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 祐

(74)【代理人】

【氏名又は名称】有原 幸一

(72)【発明者】

【氏名】下新原 岳

【審査官】橋本 敏行

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－２６２８８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３４４４７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０１１６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１５８５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１２３４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０３７９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２９５３０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０２３１９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１２９７６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ８／００－８／２４９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池のアノードオフガスを第１希釈室の内部に取り込み可能とするように開口するアノードオフガス取り込み口を有する第１希釈室と、
前記アノードオフガスを前記燃料電池のカソードオフガスを用いて希釈した希釈ガスを第２希釈室の内部から、空気を排出するように構成される排気ダクトに排出可能とするように開口する排気口を有する第２希釈室と、
前記第１及び第２希釈室を連通させるように前記第１及び第２希釈室間に位置する連通室と
を備える希釈装置であって、
前記連通室が、前記カソードオフガスを前記連通室の内部に取り込み可能とするように開口するカソードオフガス取り込み口と、前記第１希釈室及び前記連通室を連通させるように開口する第１連通口と、前記第２希釈室及び前記連通室を連通させるように開口する第２連通口とを有し、
前記第１連通口の開口面積が前記第２連通口の開口面積よりも大きくなっており、
外部から前記アノードオフガス取り込み口を通って前記第１希釈室に向かうガス入室方向が、前記第１希釈室から前記第１連通口を通って前記連通室に向かうガス退室方向に対して９０度以上かつ１８０度未満の角度範囲で異なっており、
前記第１連通口が、前記第１希釈室のガス入室方向の中心に対して前記ガス入室方向にて前記アノードオフガス取り込み口寄りに配置されており、
前記アノードオフガス取り込み口が、前記第１希釈室のガス退室方向の中心に対して前記ガス退室方向にて前記第１連通口寄りに配置されている、希釈装置。

【請求項2】

燃料電池のアノードオフガスを第１希釈室の内部に取り込み可能とするように開口するアノードオフガス取り込み口を有する第１希釈室と、
前記アノードオフガスを前記燃料電池のカソードオフガスを用いて希釈した希釈ガスを第２希釈室の内部から、空気を排出するように構成される排気ダクトに排出可能とするように開口する排気口を有する第２希釈室と、
前記第１及び第２希釈室を連通させるように前記第１及び第２希釈室間に位置する連通室と
を備える希釈装置であって、
前記連通室が、前記カソードオフガスを前記連通室の内部に取り込み可能とするように開口するカソードオフガス取り込み口と、前記第１希釈室及び前記連通室を連通させるように開口する第１連通口と、前記第２希釈室及び前記連通室を連通させるように開口する第２連通口とを有し、
前記第１連通口の開口面積が前記第２連通口の開口面積よりも大きくなっており、
前記第１希釈室及び前記連通室を仕切る仕切り壁を備え、
前記仕切り壁が、前記連通室から前記第１希釈室に張り出すように形成され、
前記第１連通口が、前記仕切り壁を貫通するように形成されている、希釈装置。

【請求項3】

燃料電池のアノードオフガスを第１希釈室の内部に取り込み可能とするように開口するアノードオフガス取り込み口を有する第１希釈室と、
前記アノードオフガスを前記燃料電池のカソードオフガスを用いて希釈した希釈ガスを第２希釈室の内部から、空気を排出するように構成される排気ダクトに排出可能とするように開口する排気口を有する第２希釈室と、
前記第１及び第２希釈室を連通させるように前記第１及び第２希釈室間に位置する連通室と
を備える希釈装置であって、
前記連通室が、前記カソードオフガスを前記連通室の内部に取り込み可能とするように開口するカソードオフガス取り込み口と、前記第１希釈室及び前記連通室を連通させるように開口する第１連通口と、前記第２希釈室及び前記連通室を連通させるように開口する第２連通口とを有し、
前記第１連通口の開口面積が前記第２連通口の開口面積よりも大きくなっており、
前記第２希釈室が、前記第２連通口と前記排気口とを連結し、かつ迷路状に延びる排気経路を有し、
前記排気経路が、前記第２連通口と、前記第２連通口から前記排気口に向かって最初の曲がり角との間で延びるガス溜まり区画を有している、希釈装置。

【請求項4】

燃料電池のアノードオフガスを第１希釈室の内部に取り込み可能とするように開口するアノードオフガス取り込み口を有する第１希釈室と、
前記アノードオフガスを前記燃料電池のカソードオフガスを用いて希釈した希釈ガスを第２希釈室の内部から、空気を排出するように構成される排気ダクトに排出可能とするように開口する排気口を有する第２希釈室と、
前記第１及び第２希釈室を連通させるように前記第１及び第２希釈室間に位置する連通室と
を備える希釈装置であって、
前記連通室が、前記カソードオフガスを前記連通室の内部に取り込み可能とするように開口するカソードオフガス取り込み口と、前記第１希釈室及び前記連通室を連通させるように開口する第１連通口と、前記第２希釈室及び前記連通室を連通させるように開口する第２連通口とを有し、
前記第１連通口の開口面積が前記第２連通口の開口面積よりも大きくなっており、
前記第２希釈室の排気口が複数の貫通孔から構成されている、希釈装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池のアノードオフガスを燃料電池のカソードオフガスを用いて希釈するように構成される希釈装置に関する。

【背景技術】

【0002】

燃料電池は、定置用、自動車用、携帯機器用等の様々な用途に用いることができ、このような燃料電池をさらに普及すべく開発が進められている。燃料電池においては、アノード（燃料極、負極）に供給されるアノードガスと、カソード（空気極、正極）に供給されるカソードガスとを用いて電気化学反応を生じさせて、これによって、発電が行われる。アノードガスとしては、例えば、水素を含む燃料ガス等が用いられ、カソードガスとしては、例えば、空気等が用いられる。

【0003】

このような燃料電池においては、アノードに供給されたアノードガスが、発電のための電気化学反応に用いられずに排出されることがある。このように排出されるアノードガスは、アノードオフガスと呼ばれる。また、カソードに供給されたカソードガスが、発電のための電気化学反応に用いられずに排出されることがある。このように排出されるカソードガスは、カソードオフガスと呼ばれる。

【0004】

しかしながら、アノードオフガスがそのまま大気中に放出されることは好ましくない。そのため、アノードオフガスをカソードオフガス等によって希釈するように構成される希釈装置が用いられている。

【0005】

希釈装置の一例としては、筐体と、この筐体を滞留室及び混合室に分割する仕切り板と、アノードオフガスを滞留室に導入するためのアノードオフガス導入配管と、カソードガスを滞留室に導入するための撹拌ガス配管と、混合室内を貫通する希釈ガス配管とを有する希釈器であって、仕切り板に滞留室及び混合室を連通する連通孔が形成され、かつ混合室内で希釈ガス配管に孔部が形成される、希釈器が挙げられる。このような希釈器においては、カソードガスによって撹拌された滞留室のアノードオフガスが、混合室内で希釈ガス配管の孔部を通って希釈ガス配管に供給され、カソードオフガスが、希釈ガス配管の基端側に供給され、これらアノードオフガス及びカソードオフガスを含む希釈ガスが、希釈ガス配管の先端側から大気に放出される。（例えば、特許文献１、特に、その段落［００３５］～［００３７］を参照。）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００９－１２９７６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記希釈装置の一例においては、希釈ガス配管内で合流したアノードオフガスとカソードオフガスとは、希釈ガス配管内で同じ方向に単純に流れて、その後、希釈ガス配管の先端側から放出されるに過ぎない。そのため、希釈ガスが、アノードオフガスの濃度が高い状態にあるアノードオフガスの固まりを含んだまま、大気に放出されるおそれがある。すなわち、アノードオフガスが十分に希釈されない状態にある希釈ガスが、大気に放出されるおそれがある。

【0008】

このような実情を鑑みると、燃料電池の希釈装置においては、アノードオフガスを効率的に希釈することが望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0009】

課題を解決するために、一態様に係る燃料電池の希釈装置は、燃料電池のアノードオフガスを第１希釈室の内部に取り込み可能とするように開口するアノードオフガス取り込み口を有する第１希釈室と、前記アノードオフガスを前記燃料電池のカソードオフガスを用いて希釈した希釈ガスを第２希釈室の内部から、空気を排出するように構成される排気ダクトに排出可能とするように開口する排気口を有する第２希釈室と、前記第１及び第２希釈室を連通させるように前記第１及び第２希釈室間に位置する連通室とを備える希釈装置であって、前記連通室が、前記カソードオフガスを前記連通室の内部に取り込み可能とするように開口するカソードオフガス取り込み口と、前記第１希釈室及び前記連通室を連通させるように開口する第１連通口と、前記第２希釈室及び前記連通室を連通させるように開口する第２連通口とを有し、前記第１連通口の開口面積が前記第２連通口の開口面積よりも大きくなっており、外部から前記アノードオフガス取り込み口を通って前記第１希釈室に向かうガス入室方向が、前記第１希釈室から前記第１連通口を通って前記連通室に向かうガス退室方向に対して９０度以上かつ１８０度未満の角度範囲で異なっており、前記第１連通口が、前記第１希釈室のガス入室方向の中心に対して前記ガス入室方向にて前記アノードオフガス取り込み口寄りに配置されており、前記アノードオフガス取り込み口が、前記第１希釈室のガス退室方向の中心に対して前記ガス退室方向にて前記第１連通口寄りに配置されている。

【発明の効果】

【0010】

一態様に係る燃料電池の希釈装置においては、アノードオフガスを効率的に希釈することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、一実施形態に係る燃料電池の希釈装置を、燃料電池の燃料電池スタック、冷却装置、及び加湿装置と一緒に概略的に示す斜視図である。

【図2】図２は、一実施形態に係る希釈装置を、冷却装置の排気ダクトと一緒に概略的に示す斜視図である。

【図3】図３は、図２のＸ－Ｘ線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

一実施形態に係る希釈装置について、それを設置した燃料電池と一緒に説明する。本実施形態に係る希釈装置を含んだ燃料電池は、自動車用の燃料電池となっている。

【0013】

しかしながら、燃料電池は、自動車用の燃料電池に限定されない。例えば、燃料電池は、フォークリフト等のような自動車以外の車両用の燃料電池とすることができる。例えば、燃料電池は、車両、船舶等の移動体用の燃料電池することができる。例えば、燃料電池は、携帯機器用等の燃料電池とすることができる。特に、燃料電池は、移動体用、携帯機器用等の燃料電池のように、制限されたスペース内に設置することを要求される燃料電池とすることができる。

【0014】

「希釈装置の概略」
図１～図３を参照して、本実施形態に係る希釈装置１の概略について説明する。すなわち、本実施形態に係る希釈装置１は、概略的には以下のように構成される。図１及び図２に示すように、希釈装置１は燃料電池に設置される。

【0015】

図３に示すように、希釈装置１は第１希釈室１０を有する。第１希釈室１０は、燃料電池１のアノードオフガス（図３にて、アノードオフガスの流れを片側矢印Ａにより示す）を第１希釈室１０の内部に取り込み可能とするように開口するアノードオフガス取込口１１を有する。

【0016】

希釈装置１はまた第２希釈室２０を有する。第２希釈室２０は、希釈ガス（図３にて、希釈ガスの流れを片側矢印Ｄにより示す）を第２希釈室２０の内部から燃料電池の排気ダクト４ｂ（図１及び図２に示す）に排出可能とするように開口する排気口２１を有する。ここで、希釈ガスは、アノードオフガスを燃料電池のカソードオフガス（図３にて、カソードオフガスの流れを片側矢印Ｃにより示す）を用いて希釈したガスである。さらに、図１及び図２に示すように、排気ダクト４ｂは、空気を排出するように構成される。

【0017】

図３に示すように、希釈装置１は連通室３０を有する。連通室３０は、第１及び第２希釈室１０，２０を連通させるように第１及び第２希釈室１０，２０間に位置する。連通室３０は、カソードオフガスを連通室３０の内部に取り込み可能とするように開口するカソードオフガス取り込み口３１を有する。連通室３０は、第１希釈室１０及び連通室３０を連通させるように開口する第１連通口３２を有する。連通室３０は、第２希釈室２０及び連通室３０を連通させるように開口する第２連通口３３を有する。第１連通口３２の開口面積は、第２連通口３３の開口面積よりも大きくなっている。

【0018】

さらに、本実施形態に係る希釈装置１は、概略的には以下のように構成することができる。図３に示すように、外部からアノードオフガス取り込み口３１を通って第１希釈室１０に向かうガス入室方向（図３にて、片側矢印Ｆ１により示す）が、第１希釈室１０から第１連通口３２を通って連通室３０に向かうガス退室方向（図３にて、片側矢印Ｆ２により示す）に対して約９０度以上かつ約１８０度未満の角度範囲で異なっている。

【0019】

第１連通口３２が、第１希釈室１０のガス入室方向の中心１０ａに対してガス入室方向にてアノードオフガス取り込み口１１寄りに配置されている。アノードオフガス取り込み口１１は、第１希釈室１０のガス退室方向の中心１０ｂに対してガス退室方向にて第１連通口３２寄りに配置されている。

【0020】

希釈装置１は、第１希釈室１０及び連通室３０を仕切る仕切り壁４１を有する。以下において、必要に応じて、この仕切り壁４１を第１仕切り壁４１と呼ぶ。第１仕切り壁４１が、連通室３０から第１希釈室１０に張り出すように形成される。第１連通口３２は、第１仕切り壁４１を貫通するように形成される。

【0021】

希釈室２０は排気経路２２を有する。排気経路２２は、第２連通口３３と排気口２１とを連結する。排気経路２２はまた迷路状に延びる。排気経路２２は、第２連通口３３と、この第２連通口３３から排気口２１に向かって最初の曲がり角２３ａとの間で延びるガス溜まり区画２４ａを有する。なお、以下においては、必要に応じて、最初の曲がり角２３ａを第１曲がり角２３ａと呼び、かつこのガス溜まり区画２４ａを、第１ガス溜まり区画２４ａと呼ぶ。

【0022】

図１及び図２に示すように、第２希釈室２０の排気口２１は複数の貫通孔２１ａから構成されている。しかしながら、第２希釈室の排気口は、１つの貫通孔から構成することもできる。

【0023】

「燃料電池の詳細」
図１～図３を参照すると、燃料電池は、詳細には次のように構成することができる。図１に示すように、燃料電池は燃料電池スタック２を有する。特に明確に図示はしないが、燃料電池スタック２は、アノード（燃料極、負極）（図示せず）に供給されるアノードガスと、カソード（空気極、正極）（図示せず）に供給されるカソードガスとを用いて電気化学反応を生じさせて、これによって、発電を行うように構成される。この電気化学反応によっては、水もまた生成される。

【0024】

燃料電池スタック２は、電気化学反応に用いられなかったアノードガスである上記アノードオフガスを排出可能に構成される。このアノードオフガスが、燃料電池スタック２から希釈装置１の第１希釈室１０のアノードオフガス取り込み口１１（図３に示す）に送られる。

【0025】

図１を参照すると、燃料電池は、カソードガスの水分量を調節可能とするように構成される加湿装置３を有する。加湿装置３はまた、水分量を調節した後のカソードガスを燃料電池スタック２に送ることができるように構成されている。加湿装置３は、電気化学反応に用いられなかったカソードガスである上記カソードオフガスを排出可能とするように構成される。このカソードオフガスが、加湿装置３から希釈装置１の連通室３０のカソードオフガス取込口３１（図３に示す）に送られる。

【0026】

さらに、加湿装置３は、上記電気化学反応によって生成された水を燃料電池スタック２から受け取ることができるように構成される。この水は、カソードガスの水分量の調節に用いることができる。加湿装置３は、希釈装置１の下方に位置し、かつ希釈装置１に隣接している。

【0027】

燃料電池は、燃料電池スタック２を冷却可能とするように構成される冷却装置４を有する。冷却装置４は、燃料電池スタック２の内部の熱を同外部に放出可能とすべく、燃料電池スタック２の内部から同外部に向かう空気の流れ（図１にて、片側矢印Ｇにより示す）を生じさせるように構成される冷却ファン４ａを有する。

【0028】

上記排気ダクト４ｂは、この冷却ファン４ａに接続することができる。この場合、燃料電池、特に、燃料電池スタック２の冷却に用いられた空気を、冷却ファン４ａから排気ダクト４ｂを通って燃料電池の外部に排出することができる。しかしながら、排気ダクトは、これに限定されない。例えば、排気ダクトは、アノードオフガスを希釈するために空気の流れを生じさせるように構成される希釈用のファンに接続されてもよい。

【0029】

図１及び図２を参照すると、冷却装置４は、複数の冷却ファン４ａと、これら複数の冷却ファン４ａにそれぞれ接続される複数の排気ダクト４ｂとを有する。特に、冷却装置４は、２つの冷却ファン４ａと、これら２つの冷却ファン４ａにそれぞれ接続される２つの排気ダクト４ｂとを有する。

【0030】

しかしながら、冷却ファンの数及び排気ダクトの数は、これらに限定されない。冷却装置は、１つの冷却ファンと、この１つの冷却ファンに接続される１つの排気ダクトとを有することもできる。冷却装置は、３つ以上の冷却ファンと、これら３つ以上の冷却ファンにそれぞれ接続される３つ以上の排気ダクトとを有することもできる。

【0031】

各排気ダクト４ｂは、その排気軸線４ｃに沿って延びる。各排気ダクト４ｂは、その排気軸線４ｃを囲むように筒状に形成される。複数の排気ダクト４ｂは、これらの排気軸線を互いに平行とするように実質的に直線状に並んで配置される。さらに、複数の排気ダクト４ｂは互いに連結されている。複数の排気ダクト４ｂは、希釈装置１の上方に位置し、かつ希釈装置１と隣接している。

【0032】

複数の冷却ファン４ａもまた、このような複数の排気ダクト４ｂにそれぞれ対応するように配置されている。各冷却ファン４ａは、燃料電池スタック２に取り付けられている。より具体的には、燃料電池スタック２の１つの側方面部２ａに取り付けられている。

【0033】

「希釈装置の詳細」
図１～図３を参照すると、希釈装置１は、詳細には次のように構成することができる。図１～図３に示すように、希釈装置１は筐体４０を有する。筐体４０は、第１希釈室１０、第２希釈室２０、及び連通室３０を画定する。筐体４０は、複数の排気ダクト４ｂと一体に形成されている。しかしながら、筐体は、複数の排気ダクトのうち少なくとも１つとは別体に形成することもできる。

【0034】

第１及び第２希釈室１０，２０は、ある１つの特定方向（２つの片側矢印Ｌ１，Ｌ２により示す）に並んでいる。この１つの特定方向を、希釈装置１の長手方向、特に、筐体４０の長手方向と定義する。以下においては、必要に応じて、希釈装置１の長手方向、特に、筐体４０の長手方向を、単に長手方向と呼ぶ。複数の排気ダクト４ｂは、この長手方向に並ぶこととなる。

【0035】

さらに、希釈装置１において、アノードオフガス濃度は、長手方向にて第１希釈室１０から第２希釈室２０に向かうに従って低下するようになっている。そのため、以下においては、必要に応じて、長手方向にて第１希釈室１０から第２希釈室２０に向かう方向（両側矢印Ｌ１により示す）を、希釈促進方向と呼ぶ。

【0036】

図３に示すように、筐体４０は、上記第１仕切り壁４１を含む。筐体４０は、第２希釈室２０及び連通室３０を仕切る第２仕切り壁４２を含む。第２仕切り壁４２は、連通室３０から第２希釈室２０に張り出すように形成される。第２連通口３３は、第２仕切り壁４２を貫通するように形成される。筐体４０は、第１及び２希釈室２０，３０を仕切る中間仕切り壁４３を含む。

【0037】

特に、第１仕切り壁４１は、長手方向にて連通室３０から第１希釈室１０に略円弧形状に張り出すように形成される。第２仕切り壁４２もまた、長手方向にて連通室３０から第２希釈室２０に略円弧形状に張り出すように形成される。

【0038】

第１及び第２仕切り壁４１，４２は一体となっている。一体となった第１及び第２仕切り壁４１，４２は、略円筒形状に形成されている。しかしながら、一体となった第１及び第２仕切り壁は、略円筒形状以外の形状に形成することもできる。例えば、一体となった第１及び第２仕切り壁は、希釈推進方向に向かって先細る略台形状に形成することもできる。

【0039】

第１希釈室１０内における第１仕切り壁４１の長手方向の突出量は、第２希釈室２０内における第２仕切り壁４２の長手方向の突出量よりも大きくなっている。この場合、略円筒形状である一体の第１及び第２仕切り壁４１，４２の中心軸線は、長手方向にて第１希釈室１０寄りに配置されることとなる。

【0040】

しかしながら、第１希釈室内における第１仕切り壁の長手方向の突出量は、第２希釈室内における第２仕切り壁の長手方向の突出量と略等しくすることもできる。第１希釈室内における第１仕切り壁の長手方向の突出量は、第２希釈室内における第２仕切り壁の長手方向の突出量よりも小さくすることもできる。

【0041】

図２及び図３に示すように、筐体４０は、第１仕切り壁４１及び中間仕切り壁４３と協働して第１希釈室１０を画定する第１外周壁４４を含む。筐体４０は、第２仕切り壁４２及び中間仕切り壁４３と協働して第２希釈室２０を画定する第２外周壁４５を含む。第１及び第２外周壁４４，４５は、長手方向にて互いに隣接する。第１及び第２外周壁４４，４５は、筐体４０の外周壁４０ａ全体を形成するようになっている。

【0042】

第１外周壁４４は、燃料電池スタック２と対向する対向面部４４ａを有する。特に、対向面部４４ａは、燃料電池スタック２の側方面部２ａと対向するように配置することができる。

【0043】

第２外周壁４５は、長手方向にて第１外周壁４４側に位置する本体部４５ａを有する。第２外周壁４５はまた、長手方向にて第１外周壁４４とは反対側に位置する排気部４５ｂを有する。第２外周壁４５の本体部４５ａは、長手方向にて第１外周壁４４と隣接する。第２外周壁４５の本体部４５ａ及び排気部４５ｂは、長手方向にて互いに隣接する。

【0044】

図１及び図２を参照すると、第１外周壁４４及び第２外周壁４５の本体部４５ａは、複数の排気ダクト４ｂの下方に位置し、かつ複数の排気ダクト４ｂに隣接する。第２外周壁４５の排気部４５ｂは、複数の排気ダクト４ｂに対して長手方向にシフトするように配置される。

【0045】

第２外周壁４５の排気部４５ｂは、本体部４５ａに対して上方に突出するように形成される突出区域４５ｃを有する。突出区域４５ｃは、複数の排気ダクト４ｂのうち、希釈促進方向の最も下流端に位置する排気ダクト４ｂ（以下、必要に応じて、「下流端の排気ダクト４ｂ」という）に沿って突出する。突出区域４５ｃは、下流端の排気ダクト４ｂと長手方向にて当接する。

【0046】

筐体４０は、迷路状の排気経路２２を形成するために用いられる迷路仕切り壁４６を有する。迷路仕切り壁４６は、迷路状の排気経路２２を画定するために用いられる複数の迷路仕切り部４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ，４６ｅ，４６ｆ，４６ｇを有する。

【0047】

このような筐体４０を有する希釈装置１において、第１希釈室１０のアノードオフガス取込口１１は、第１外周壁４４の対向面部４４ａに形成される。アノードオフガス取込口１１の中心軸線１１ａは、長手方向及び上下方向に略直交する方向（以下、必要に応じて、「幅方向」という）に延びることができる。この場合、ガス入室方向もまた幅方向に沿うこととなる。

【0048】

第１希釈室１０は、第１仕切り壁４１に対して幅方向の両側にそれぞれ形成される２つのポケット空間１０ｃ，１０ｄを有する。第１希釈室１０内のアノードオフガスは、これら２つのポケット空間１０ｃ，１０ｄにて滞留することができる。

【0049】

連通室３０は、幅方向にてアノードオフガス取込口１１寄りに位置している。連通室３０のカソードオフガス取り込み口３１の中心軸線３１ａは上下方向に沿って延びる。

【0050】

カソードオフガス取り込み口３１は、長手方向にて第１希釈室１０寄りに位置する。しかしながら、カソードオフガス取り込み口は、長手方向にて第１及び第２希釈室間の略中央に位置することができる。カソードオフガス取り込み口は、長手方向にて第２希釈室寄りに位置することもできる。

【0051】

第１連通口３２の中心軸線３２ａは、幅方向にて第１仕切り壁４１の幅方向の略中央と一致するように位置している。第２連通口３３の中心軸線３３ａは、第１連通口３２の中心軸線３２ａよりも幅方向にてアノードオフガス取込口１１寄りに位置している。

【0052】

図２に示すように、第２希釈室２０の排気口２１は、筐体４０の第２外周壁４５の排気部４５ｂに配置される。特に、排気口２１は、この排気部４５ｂの突出区域４５ｃに形成される。さらに、排気口２１は、突出区域４５ｃにて長手方向の第１希釈室１０側に配置される。排気口２１は、排気部４５ｂの突出区域４５ｃに加えて、下流端の排気ダクト４ｂを貫通するように形成される。

【0053】

第２希釈室２０の排気経路２２は、希釈促進方向に向かって蛇行するように形成されている。排気経路２２は、希釈促進方向にて並ぶｎ個のガス溜まり区画２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ，２４ｆ，２４ｇ，２４ｈを有する（ｎは、２以上の整数）。排気経路２２は、隣り合うガス溜まり区画２４ａ～２４ｈを繋ぐ曲がり角２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，２３ｇを有する。排気経路２２は、（ｎ－１）個の曲がり角２３ａ～２３ｇを有する。

【0054】

ｎ個のガス溜まり区画２４ａ～２４ｈ、すなわち、複数のガス溜まり区画２４ａ～２４ｈは、長手方向の長さを異ならせることができる。複数のガス溜まり区画２４ａ～２４ｈの中で、希釈促進方向の最も下流端に位置するガス溜まり区画２４ｈにおける長手方向の長さを最も長くすることができる。

【0055】

一例として、図３においては、排気経路２２は、８個のガス溜まり区画２４ａ～２４ｈ、すなわち、第１～第８ガス溜まり区画２４ａ～２４ｈを有する。第１～第８ガス溜まり区画２４ａ～２４ｈは、希釈促進方向にてこの順番に並んでいる。この場合、排気経路２２は、７個の曲がり角２３ａ～２３ｇ、すなわち、第１～第７の曲がり角２３ａ～２３ｇを有する。しかしながら、ガス溜まり区画の数及び曲がり角の数は、これらに限定されない。

【0056】

「希釈装置内のガスの流れ」
図２及び図３を参照して、本実施形態に係る希釈装置１内のガスの流れについて説明する。図３に示すように、希釈装置１において、アノードオフガスが、断続的に、アノードオフガス取り込み口１１から第１希釈室１０内に流入する。アノードオフガスは、第１希釈室１０内のポケット空間１０ｃ，１０ｄ内に滞留する。この滞留時においては、アノードオフガスの固まりを分散させることができる。

【0057】

カソードオフガスが、連続的に、カソードオフガス取り込み口３１から連通室３０内に流入する。流入直後におけるカソードオフガスの大部分は、一旦、第１連通口３２を通って第１希釈室１０内に流入する。このようなカソードオフガスの大部分は、第１希釈室１０内のアノードオフガスを希釈する。流入直後におけるカソードオフガスの残りの部分は、第２連通口３３を通って第２希釈室２０内に流入する。

【0058】

第１希釈室１０内のアノードオフガス及びカソードオフガスは、流入直後におけるカソードオフガスの流れに逆らいながら、第１連通口３２から連通室３０を通って第２連通口３３に向かう。その後、第２連通口３３を通ったアノードオフガス及びカソードオフガスが、第２希釈室２０の迷路状の排気経路２２に入る。排気経路２２内では、アノードオフガスがカソードオフガスを用いて希釈され、これによって得られる希釈ガスは、迷路状の排気経路２２を通って排気口２１に到達する。

【0059】

さらに、希釈ガスは、排気口２１から下流端の排気ダクト４ｂ内に流れる。排気ダクト４ｂ内で、希釈ガスは、燃料電池スタック２の冷却に用いられた空気によって、燃料電池の外部に送り出される。

【0060】

以上、本実施形態に係る燃料電池の希釈装置１は、燃料電池のアノードオフガスを第１希釈室１０の内部に取り込み可能とするように開口するアノードオフガス取り込み口１１を有する第１希釈室１０と、前記アノードオフガスを前記燃料電池のカソードオフガスを用いて希釈した希釈ガスを第２希釈室２０の内部から、空気を排出するように構成される排気ダクト４ｂに排出可能とするように開口する排気口２１を有する第２希釈室２０と、前記第１及び第２希釈室１０，２０を連通させるように前記第１及び第２希釈室１０，２０間に位置する連通室３０とを備える希釈装置１であって、前記連通室３０が、前記カソードオフガスを前記連通室３０の内部に取り込み可能とするように開口するカソードオフガス取り込み口３１と、前記第１希釈室１０及び前記連通室３０を連通させるように開口する第１連通口３２と、前記第２希釈室２０及び前記連通室３０を連通させるように開口する第２連通口３３とを有し、前記第１連通口３２の開口面積が前記第２連通口３３の開口面積よりも大きくなっている。

【0061】

このような希釈装置１においては、第１希釈室１０に取り込まれたアノードオフガスは、連通室３０を通過しなければ、第２希釈室２０に入ることができず、かつ第２希釈室２０の排気口２１から排気ダクト４ｂに排出することができない。そのため、例えば、連通室３０にカソードオフガスを供給し続ければ、カソードオフガスの流入圧によって、アノードオフガスが連通室３０に入り難くでき、かつアノードオフガスが第１希釈室１０に滞留する時間を長くすることができる。よって、第１希釈室１０内で、アノードオフガスの固まりを効率的に分散させることができ、さらには、アノードオフガスを効率的に希釈することができる。

【0062】

また、連通室３０において第１連通口３２の開口面積が第２連通口３３の開口面積よりも大きくなっているので、アノードオフガス及びカソードオフガスを、連通室３０から第２希釈室２０に入り難くすることができる。よって、第１希釈室１０及び連通室３０内で、アノードオフガスの固まりを効率的に分散させることができ、アノードオフガスが、カソードオフガスと一緒になって第１希釈室１０及び連通室３０に滞留する時間を長くすることができ、さらには、アノードオフガスを効率的に希釈することができる。

【0063】

本実施形態に係る希釈装置１においては、外部から前記アノードオフガス取り込み口１１を通って前記第１希釈室１０に向かうガス入室方向が、前記第１希釈室１０から前記第１連通口３２を通って前記連通室３０に向かうガス退室方向に対して９０度以上かつ１８０度未満の角度範囲で異なっている。

【0064】

さらに、本実施形態に係る希釈装置１においては、前記第１連通口３２が、前記第１希釈室１０のガス入室方向の中心１０ａに対して前記ガス入室方向にて前記アノードオフガス取り込み口１１寄りに配置されており、前記アノードオフガス取り込み口１１が、前記第１希釈室１０のガス退室方向の中心１０ｂに対して前記ガス退室方向にて前記第１連通口３２寄りに配置されている。

【0065】

このような希釈装置１においては、アノードオフガスが、外部からアノードオフガス取り込み口１１を通って第１希釈室１０に入った直後に、第１希釈室１０から第１連通口３２を通って連通室３０に入ることを抑制することができ、かつアノードオフガスが第１希釈室１０に滞留する時間を長くすることができる。さらには、アノードオフガスが、カソードオフガスと一緒になって第１希釈室１０に滞留する時間を長くすることができる。

【0066】

本実施形態に係る希釈装置１は、前記第１希釈室１０及び前記連通室３０を仕切る仕切り壁４１を備え、前記仕切り壁４１が、前記連通室３０から前記第１希釈室１０に張り出すように形成され、前記第１連通口３２が、前記仕切り壁４１を貫通するように形成されている。

【0067】

このような希釈装置１においては、第１希釈室１０において、仕切り壁４１の張り出し方向の基端側にポケット空間１０ｃ，１０ｄが形成される。そのため、ポケット空間１０ｃ，１０ｄにアノードガスを滞留させることができ、かつポケット空間１０ｃ，１０ｄによって、アノードオフガスが第１希釈室１０に滞留する時間を長くすることができる。さらには、ポケット空間１０ｃ，１０ｄによって、アノードオフガスが、カソードオフガスと一緒になって第１希釈室１０に滞留する時間を長くすることができる。

【0068】

本実施形態に係る希釈装置１においては、前記第２希釈室２０が、前記第２連通口３３と前記排気口２１とを連結し、かつ迷路状に延びる排気経路２２を有し、前記排気経路２２が、前記第２連通口３３と、前記第２連通口３３から前記排気口２１に向かって最初の曲がり角２３ａとの間で延びるガス溜まり区画２４ａを有している。

【0069】

このような希釈装置１においては、アノードオフガス及びカソードオフガスを、第２希釈室２０の第１ガス溜まり区画２４ａにて滞留させることができる。よって、第２希釈室２０内で、アノードオフガスの固まりを効率的に分散させることができ、アノードオフガスが、カソードオフガスと一緒になって第２希釈室２０に滞留する時間を長くすることができ、さらには、アノードオフガスを効率的に希釈することができる。

【0070】

本実施形態に係る希釈装置１においては、前記第２希釈室２０の排気口２１が複数の貫通孔２１ａから構成されている。そのため、アノードオフガスの固まりが第２希釈室２０の排気口２１に到達した場合であっても、排気口２１の複数の貫通孔２１ａによって、アノードオフガスの固まりを分散させることができる。付随的には、第２希釈室２０の排気口２１が燃料電池の排気ダクト４ｂにおける空気の流れを妨げることを防ぐことができる。

【0071】

ここまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、その技術的思想に基づいて変形及び変更可能である。

【符号の説明】

【0072】

１…希釈装置
４ｂ…排気ダクト
１０…第１希釈室、１０ａ…ガス入室方向の中心、１０ｂ…ガス退室方向の中心、１１…アノードオフガス取込口
２０…第２希釈室、２１…排気口、２１ａ…貫通孔、２２…排気経路、２３ａ…最初の曲がり角、第１曲がり角、２４ａ…ガス溜まり区画、第１ガス溜まり区画
３０…連通室、３１…カソードオフガス取り込み口、３２…第１連通口、３３…第２連通口
４１…仕切り壁、第１仕切り壁、４２…第２仕切り壁

【図1】

【図2】

【図3】