JP5266887B2 - 燃料電池の排出ガス希釈装置 - Google Patents
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Description
燃料電池システムにおいては、水素ガスが供給される燃料極及び空気中の酸素ガスが供給される酸化剤極とを備えた燃料電池により水素ガスと空気に含まれる酸素ガスとを反応させて発電するようになっている。前記燃料電池の燃料極側から排出されるガスには、未反応の水素ガスも含まれるので、この水素ガスを有効利用するため、燃料極側の出口から燃料極の入口側に水素ガスを循環させるガス循環手段が設けられている。このガス循環手段のガス循環配管の途中には分離容器の内部に水素分離膜を収容して構成された気液分離器が接続されている。そして、前記気液分離器の水素分離膜により水素ガスと、水素ガス以外の窒素ガス等の他のガス及び発電時に生じた浸透水とを分離し、水素ガスを燃料電池へ還流し、他のガス及び浸透水を定期的に外部に排出するようになっている。さらに、前記気液分離器により水素ガスを完全に分離回収することは困難であるため、気液分離器から排出される燃料オフガスを希釈器に導くようになっている。又、燃料電池の酸化剤極側の出口から排出される酸化オフガス及び発電時に生じた生成水を前記希釈器に導くようになっている。そして、前記希釈器内で燃料オフガスと酸化オフガスとを混合することにより水素ガスの濃度を安全な基準値以下に希釈して大気中に放出する。
請求項2に記載の発明は、ガスの希釈室を有する希釈容器に対し燃料電池の燃料極側の出口から排出される水素ガスを含む燃料オフガスを導入する燃料オフガス導入口を設けるとともに、燃料電池の酸化剤極側の出口から排出される酸化オフガスを導入する酸化オフガス導入口を設け、前記希釈室内で希釈された希釈ガスを外部に排出する希釈ガス排出口を設けた燃料電池の排出ガス希釈装置において、前記希釈室内には、酸化オフガス導入口から導入された酸化オフガスを複数に分流する分流通路が形成され、前記各分流通路は、前記酸化オフガスの流通方向と交差する方向に複数形成され、前記燃料オフガス導入口は、各分流通路にそれぞれ対応して複数箇所に離隔して配設されるとともに、対応する前記分流通路内にそれぞれ進入して配設されており、前記酸化オフガス導入口は、前記複数の分流通路のうち分流方向と直交する方向に関して端部に位置する分流通路と対応するように設けられ、前記各分流通路の入口の端縁と、希釈容器の内側面との間隔は、前記酸化オフガス導入口から遠くなるに従って、連続的に小さくなるように設定されていることを要旨とする。
(作用)
この発明は、希釈容器に対し燃料オフガス導入口が複数箇所に離隔して配設されているので、各導入口から燃料オフガスが希釈室内に分流して供給される。このため、希釈室内に導入された酸化オフガスに対し燃料オフガスが適正に分散して混合され、燃料オフガスに含まれる水素ガスが酸化オフガスによって適正に希釈される。
この実施形態の燃料電池の排出ガス希釈装置11は、図1に示すように四角箱状の希釈容器12を備え、その内部には希釈室15が形成されている。該希釈容器12の下方には、横長四角筒状の補助容器13が設けられている。前記補助容器13の内部には滞留室14が形成されている。前記補助容器13の底板13aの図示左端寄りに形成された導入口13bには、図示しない燃料電池の燃料極側の出口から排出された水素ガスを含む燃料オフガスを滞留室14に導入するための燃料オフガス導入管16が接続されている。前記滞留室14と希釈室15とを区画する区画板13cの図示右端寄りには、滞留室14内の燃料オフガスを前記希釈室15内に導くための導入口13dが図3に示すように二箇所に形成されている。
燃料電池が運転されている状態においては、燃料電池の燃料極側の出口から排出された水素ガスを含む燃料オフガスは、燃料オフガス導入管16から補助容器13の滞留室14の内部に導入される。この滞留室14の内部において、燃料オフガスが拡散されて減圧・減速され、導入口13dに向かって流れる。燃料オフガスは滞留室14内で滞留する時間が長くなるため、燃料オフガス中に含まれる水素ガスが窒素ガス等の他のガスと適正に混合されて希釈される。二つの導入口13dに入った燃料オフガスは、二本の燃料オフガス分流管21の内部を上方向に流動した後、それぞれの分流ノズル22の燃料オフガス導入口22aから整流用筒体23の分流通路23aに導入される。
(1)上記実施形態では、前記補助容器13の導入口13dに接続された二本の燃料オフガス分流管21に対して、それぞれ複数本の分流ノズル22を接続し、燃料オフガスを分流するようにした。このため、水素ガスを含む燃料オフガスを多岐に分流することができ、希釈容器12の希釈室15の内部に導入された酸化オフガスを水素ガスの希釈に有効に利用することができ、水素ガスの希釈効率を向上することができる。
・前記燃料オフガス分流ノズル22の本数を、例えば2〜9本、11〜20本の任意の本数にしてもよい。
Claims (7)
- ガスの希釈室を有する希釈容器に対し燃料電池の燃料極側の出口から排出される水素ガスを含む燃料オフガスを導入する燃料オフガス導入口を設けるとともに、燃料電池の酸化剤極側の出口から排出される酸化オフガスを導入する酸化オフガス導入口を設け、前記希釈室内で希釈された希釈ガスを外部に排出する希釈ガス排出口を設けた燃料電池の排出ガス希釈装置において、
前記希釈室内には、酸化オフガス導入口から導入された酸化オフガスを複数に分流する分流通路が形成され、
前記各分流通路は、前記酸化オフガスの流通方向と交差する方向に複数形成され、
前記燃料オフガス導入口は、各分流通路にそれぞれ対応して複数箇所に離隔して配設されるとともに、対応する前記分流通路内にそれぞれ進入して配設されており、
前記各分流通路の入口は同一平面上に位置するように設定され、前記酸化オフガス導入口に接続された酸化オフガス導入管は、前記平面に対し傾斜されていることを特徴とする燃料電池の排出ガス希釈装置。 - ガスの希釈室を有する希釈容器に対し燃料電池の燃料極側の出口から排出される水素ガスを含む燃料オフガスを導入する燃料オフガス導入口を設けるとともに、燃料電池の酸化剤極側の出口から排出される酸化オフガスを導入する酸化オフガス導入口を設け、前記希釈室内で希釈された希釈ガスを外部に排出する希釈ガス排出口を設けた燃料電池の排出ガス希釈装置において、
前記希釈室内には、酸化オフガス導入口から導入された酸化オフガスを複数に分流する分流通路が形成され、
前記各分流通路は、前記酸化オフガスの流通方向と交差する方向に複数形成され、
前記燃料オフガス導入口は、各分流通路にそれぞれ対応して複数箇所に離隔して配設されるとともに、対応する前記分流通路内にそれぞれ進入して配設されており、
前記酸化オフガス導入口は、前記複数の分流通路のうち分流方向と直交する方向に関して端部に位置する分流通路と対応するように設けられ、前記各分流通路の入口の端縁と、希釈容器の内側面との間隔は、前記酸化オフガス導入口から遠くなるに従って、連続的に小さくなるように設定されていることを特徴とする燃料電池の排出ガス希釈装置。 - 請求項1又は2において、前記希釈室内には燃料オフガス分流管が配設され、該分流管には燃料オフガスを分流させる複数本の分流ノズルが離隔するように接続されていることを特徴とする燃料電池の排出ガス希釈装置。
- 請求項3において、前記各分流ノズルは分流通路内で燃料オフガスを旋回させるように該分流通路の軸線に対し傾斜して配設されていることを特徴とする燃料電池の排出ガス希釈装置。
- 請求項3又は4において、前記希釈容器の下部には燃料オフガスを滞留させる滞留室が区画形成され、該滞留室のガス導出口には前記燃料オフガス分流管が接続されていることを特徴とする燃料電池の排出ガス希釈装置。
- 請求項1〜5のいずれか一項において、前記酸化オフガス導入口の位置と希釈ガス排出口の位置とは、互いに対向しないようにオフセットされていることを特徴とする燃料電池の排出ガス希釈装置。
- 請求項1〜6のいずれか一項において、前記酸化オフガス導入口は複数箇所に離隔して配設されていることを特徴とする燃料電池の排出ガス希釈装置。
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