專利名稱：燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)及燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的閥的防凍方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)及燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的閥 防凍方法，尤其涉及到以氫為燃料氣體的燃料電池中在陰極側(cè)具有調(diào) 整氧化氣體流動(dòng)的閥的燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)、及燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的 閥防凍方法。
背景技術(shù)：
作為燃料電池下述系統(tǒng)為人所知夾持固體電解質(zhì)膜及作為催化 劑層的層積體的膜層積體(Membrane Electrode Assembly膜電極組件 MEA)，向陽(yáng)極側(cè)供給作為燃料氣體的氫，向陰極側(cè)供給作為氧化氣 體的空氣。在該燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)中，在含有MEA的單元內(nèi)部，通過(guò) 氫與空氣中的氧的反應(yīng)產(chǎn)生電力，并且從陰極側(cè)排出作為反應(yīng)生成物 的水。為了調(diào)整供給到陰極側(cè)的空氣量，在燃料電池的陰極側(cè)出口設(shè) 置稱為背壓閥、或調(diào)壓閥的調(diào)整閥。
并且，由于MEA是膜的層積體，因此存在氫一部分從陽(yáng)極側(cè)部分 泄漏到陰極側(cè)的情況，泄漏的氫和陽(yáng)極側(cè)的未反應(yīng)的氫被空氣稀釋并 排出。因此，在陰極側(cè)，為了將作為氧化氣體的空氣分為用于在單體 電池中進(jìn)行反應(yīng)的氣體和用于稀釋的氣體，設(shè)有旁通流路，并且在旁 通流路中設(shè)有旁通閥。
例如，日本特開2003-180006號(hào)公報(bào)中公開了一種不使用昂貴的 蓄電池盒的燃料電池車輛用的再生控制系統(tǒng)，其中，在燃料電池的陰 極側(cè)出口和大氣開放端之間設(shè)有背壓閥，并且在供給壓縮空氣的壓縮 機(jī)和陰極之間設(shè)有作為用于向大氣開放端旁通的三方閥的旁通閥。這樣，在以氫為燃料氣體的燃料運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)中，在進(jìn)行氫氣供給、 空氣供給的同時(shí)，通過(guò)若干個(gè)閥的操作進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌l(fā)電電力的取出、 及發(fā)電反應(yīng)物的水的排水，并且進(jìn)行排氣的稀釋。
其中，燃料電池系統(tǒng)的氣體供給流路上如上所述包括作為反應(yīng)生 成物的水，因此設(shè)置在氫氣供給流路的調(diào)整閥、旁通閥存在因周圍溫 度下降造成水凍結(jié)等而凝固，在起動(dòng)時(shí)無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)的情況。
如上所述，燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)中使用調(diào)整閥和旁通閥，但旁通閥 的主要功能是為了稀釋排氣中含有的氫濃度而供給空氣，因此通常運(yùn) 轉(zhuǎn)時(shí)大多全部關(guān)閉。因此當(dāng)旁通閥的附近有水時(shí)，在外部氣溫為冰點(diǎn) 以下時(shí)，該水會(huì)凍結(jié)，難于使旁通閥起動(dòng)。
本發(fā)明的目的在于供給一種可防止閥凍結(jié)的燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)、 及燃料電池系統(tǒng)中的閥的凝固防止方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及的燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括燃料電池；燃料氣體供給 裝置，向燃料電池的陽(yáng)極側(cè)供給燃料氣體；氧化氣體供給裝置，向燃 料電池的陰極側(cè)供給氧化氣體；入口側(cè)流路，連接氧化氣體供給裝置 和燃料電池的陰極側(cè)氣體入口；出口側(cè)流路，從燃料電池的陰極側(cè)氣 體出口連接到排氣側(cè)；旁通流路，連接入口側(cè)流路和出口側(cè)流路，與 燃料電池并列配置；調(diào)整閥，設(shè)置在入口側(cè)流路或出口側(cè)流路中的至 少一個(gè)流路上，調(diào)整陰極側(cè)的氣體流量；旁通閥，設(shè)置在旁通流路上， 調(diào)節(jié)旁通流路的氣體流量；和控制部，控制燃料電池的運(yùn)轉(zhuǎn)，其特征 在于，控制部具有檢測(cè)判斷燃料電池的發(fā)電停止的單元；和排水單 元，當(dāng)判斷燃料電池的發(fā)電停止后，打開旁通閥，排出出口側(cè)流路及 旁通流路的水。
并且，本發(fā)明涉及的燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括燃料電池；燃料氣體供給裝置，向燃料電池的陽(yáng)極側(cè)供給燃料氣體；氧化氣體供給裝置， 向燃料電池的陰極側(cè)供給氧化氣體；入口側(cè)流路，連接氧化氣體供給 裝置和燃料電池的陰極側(cè)氣體入口；出口側(cè)流路，從燃料電池的陰極 側(cè)氣體出口連接到排氣側(cè)；旁通流路，連接入口側(cè)流路和出口側(cè)流路， 與燃料電池并列配置；調(diào)整閥，設(shè)置在入口側(cè)流路或出口側(cè)流路中的 至少一個(gè)流路上，調(diào)整陰極側(cè)的氣體流量；旁通閥，設(shè)置在旁通流路 上，調(diào)節(jié)旁通流路的氣體流量；和控制部，控制燃料電池的運(yùn)轉(zhuǎn)，其 特征在于，控制部具有檢測(cè)判斷燃料電池的發(fā)電停止的單元；和排 水單元，當(dāng)判斷燃料電池的發(fā)電停止后，在規(guī)定的延長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，從氧 化氣體供給裝置供給氧化氣體而排出出口側(cè)流路及旁通流路的水。
并且優(yōu)選控制部還具有低溫處理單元，判斷燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng) 的溫度是否為規(guī)定的低溫條件，當(dāng)判斷變?yōu)橐?guī)定的低溫條件時(shí)，執(zhí)行 發(fā)電停止檢測(cè)判斷處理及排水處理。
并且，本發(fā)明涉及的燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的閥的防凍方法中燃料 電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括燃料電池；燃料氣體供給裝置，向燃料電池的陽(yáng) 極側(cè)供給燃料氣體；氧化氣體供給裝置，向燃料電池的陰極側(cè)供給氧 化氣體；入口側(cè)流路，連接氧化氣體供給裝置和燃料電池的陰極側(cè)氣 體入口；出口側(cè)流路，從燃料電池的陰極側(cè)氣體出口連接到排氣側(cè)； 旁通流路，連接入口側(cè)流路和出口側(cè)流路，與燃料電池并列配置；調(diào) 整閥，設(shè)置在入口側(cè)流路或出口側(cè)流路中的至少一個(gè)流路上，調(diào)整陰 極側(cè)的氣體流量；旁通閥，設(shè)置在旁通流路上，調(diào)節(jié)旁通流路的氣體 流量；和控制部，控制燃料電池的運(yùn)轉(zhuǎn)，其特征在于，具有以下工序 檢測(cè)判斷燃料電池的發(fā)電停止的工序；排水工序，當(dāng)判斷燃料電池的 發(fā)電停止后，打開旁通閥，排出出口側(cè)流路及旁通流路的水。
根據(jù)上述構(gòu)成，燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)中，在陰極側(cè)，調(diào)整閥設(shè)置在 入口側(cè)流路或出口側(cè)流路中的至少一個(gè)流路上，旁通閥設(shè)置成與燃料 電池并列地連接入口側(cè)流路和出口側(cè)流路。并且，檢測(cè)判斷燃料電池的發(fā)電停止，判斷燃料電池發(fā)電停止后，打開旁通閥，排出出口側(cè)流 路及旁通流路的水。
因此，在燃料電池發(fā)電停止時(shí)，出口側(cè)流路及旁通流路的水被排 出，所以之后即使外部氣溫變低，出口側(cè)流路及旁通流路也不會(huì)凍結(jié)， 可防止設(shè)置在其上的閥的凍結(jié)。
并且，檢測(cè)判斷燃料電池的發(fā)電停止，當(dāng)判斷燃料電池的發(fā)電停 止后，在規(guī)定的延長(zhǎng)時(shí)間期間，從氧化氣體供給裝置供給氧化氣體， 排出出口側(cè)流路及旁通流路的水。
因此，在燃料電池發(fā)電停止時(shí)，出口側(cè)流路及旁通流路的水被排 出，所以之后即使外部氣溫變低，出口側(cè)流路及旁通流路也不會(huì)凍結(jié)， 可防止設(shè)置在其上的閥的凍結(jié)。
并且，判斷燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)的溫度是否是規(guī)定的低溫條件，當(dāng) 判斷是低溫條件時(shí)，執(zhí)行發(fā)電停止檢測(cè)判斷處理和排水處理，因此可 僅在有凍結(jié)可能性的適當(dāng)情況下進(jìn)行這些處理。


圖1是本發(fā)明涉及的實(shí)施方式的燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)的構(gòu)成圖。 圖2是表示本發(fā)明涉及的實(shí)施方式中的用于防止閥凍結(jié)的順序的 流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明涉及的實(shí)施方式。圖1是燃料電池 運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)10的構(gòu)成圖。燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)10由以下構(gòu)成系統(tǒng)主體 部20;控制部70，將系統(tǒng)主體部20的各要素作為系統(tǒng)整體進(jìn)行控制。
系統(tǒng)主體部20包括層積多個(gè)燃料電池單元的稱為燃料電池組22的燃料電池主體、及配置在燃料電池組22的陽(yáng)極側(cè)的用于供給作為
燃料氣體的氫氣的各要素，配置在陰極側(cè)的氧化氣體的用于供給作為 氧化氣體的空氣的各要素。
陽(yáng)極側(cè)的燃料氣體供給源24是供給作為燃料氣體的氫的罐。燃料 氣體供給源24與調(diào)節(jié)器26連接。調(diào)節(jié)器26具有將來(lái)自燃料氣體供給 源24的氫氣調(diào)整為適當(dāng)壓力和流量的功能。設(shè)置在調(diào)節(jié)器26的輸出 口的壓力計(jì)28是檢測(cè)供給氫壓的測(cè)量器。調(diào)節(jié)器26的輸出口連接到 燃料電池組22的陽(yáng)極側(cè)入口，調(diào)整為適當(dāng)壓力和流量的氫氣供給到燃 料電池組22。
從燃料電池組22的陽(yáng)極側(cè)出口排出的氣體，由于通過(guò)發(fā)電消耗 氫，氫濃度變低，并且作為陰極側(cè)的空氣的成分的氮?dú)馔ㄟ^(guò)MEA透過(guò)， 雜質(zhì)氣體濃度變高。并且，反應(yīng)生成物的水也通過(guò)MEA而透過(guò)。
與燃料電池組22的陽(yáng)極側(cè)出口連接的分流器32在來(lái)自陽(yáng)極側(cè)出 口的排出氣體的雜質(zhì)氣體濃度變高時(shí)，通過(guò)排氣閥34流入到稀釋器64。 此時(shí)的排氣是除了氮外還含有反應(yīng)生成物的水的氫氣。并且，在分流 器32之后，進(jìn)一步設(shè)置在與陽(yáng)極側(cè)入口之間的循環(huán)升壓器30是具有 以下功能的氫泵提高從陽(yáng)極側(cè)出口返回的氣體的氫分壓，再次返回 到陽(yáng)極側(cè)入口進(jìn)行再利用。
陰極側(cè)的氧化氣體供給源40實(shí)際上可使用大氣。作為氧化氣體供 給源40的大氣(空氣)通過(guò)過(guò)濾器42后供給到陰極側(cè)。設(shè)置在過(guò)濾 器42后的流量計(jì)44是檢測(cè)來(lái)自氧化氣體供給源40的全部供給流量的 流量計(jì)。并且，過(guò)濾器42后設(shè)置的溫度計(jì)46具有檢測(cè)來(lái)自氫氣供給 源40的氣體溫度的功能。
空氣壓縮機(jī)(ACP) 48是通過(guò)馬達(dá)50對(duì)作為氧化氣體的空氣進(jìn)行 體積壓縮而提高其壓力的氣體升壓機(jī)。并且，ACP(48)具有以下功能在控制部70的控制下使其旋轉(zhuǎn)速度(每分鐘的旋轉(zhuǎn)次數(shù))可變，供給 規(guī)定量的氧化氣體。即，當(dāng)氧化氣體的所需流量較大時(shí)，提高馬達(dá)50
的旋轉(zhuǎn)速度，相反當(dāng)氧化氣體的所需流量小時(shí)，降低馬達(dá)50的旋轉(zhuǎn)速 度。ACP耗電檢測(cè)部52是具有檢測(cè)出ACP (48)的耗電、具體而言檢 測(cè)出馬達(dá)50的耗電的功能的測(cè)量器。馬達(dá)50提高旋轉(zhuǎn)速度時(shí)耗電變 大，降低旋轉(zhuǎn)速度時(shí)耗電變小，因此耗電與馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度或氧化氣 體流量密切相關(guān)。
因此，在燃料電池組22的陰極側(cè)，作為氧化氣體的空氣通過(guò)ACP (48)在控制部70的控制下進(jìn)行供給。目卩，這里的氧化氣體、空氣、 或AIR(空氣)是同義語(yǔ)。因此，可將從氧化氣體供給源40到ACP(48) 為止的要素稱為氧化氣體供給裝置。
加濕器54使氧化氣體適度濕潤(rùn)，具有高效進(jìn)行燃料電池組22中 的燃料電池反應(yīng)的功能。通過(guò)加濕器54適度被濕潤(rùn)的氧化氣體供給到 燃料電池組22的陰極側(cè)入口，并從陰極側(cè)出口排出。此時(shí)，作為反應(yīng) 生成物的水和排氣同時(shí)排出。燃料電池組22通過(guò)反應(yīng)變?yōu)楦邷兀虼?排出的水變?yōu)樗魵?，該水蒸氣供給到加濕器54，使氧化氣體適度濕 潤(rùn)。這樣，加濕器54具有向氧化氣體適當(dāng)供給水蒸氣的水分的功能， 可使用所謂利用了空心絲的氣體交換器。即，加濕器54構(gòu)成為可在來(lái) 自ACP (48)的氣體流動(dòng)的流路、及水蒸氣流動(dòng)的流路之間交換氣體。 例如，將空心絲的內(nèi)側(cè)流路作為來(lái)自ACP (48)的氧化氣體的流路， 將空心絲的外側(cè)流路作為來(lái)自燃料電池組22的陰極側(cè)出口的水蒸氣， 從而可使去向燃料電池組22的陰極側(cè)入口的氧化氣體適度濕潤(rùn)。
在此，可將連接上述氧化氣體供給裝置、及燃料電池組22的陰極 側(cè)入口的流路稱為入口側(cè)流路。與之對(duì)應(yīng)，可將從燃料電池組22的陰 極側(cè)出口連接到排氣側(cè)的流路稱為出口側(cè)流路。
出口側(cè)流路的陰極側(cè)出口處設(shè)置的壓力計(jì)56具有檢測(cè)陰極側(cè)出口的氣體壓力的功能。并且出口側(cè)流路上設(shè)置的調(diào)整閥60也稱為背壓
閥，是具有調(diào)整陰極側(cè)出口的氣體壓力、調(diào)整到燃料電池組22的氧化
氣體的流量的功能的閥，例如可使用如蝶形閥一樣可調(diào)整流路的實(shí)效
開口的閥。此外，調(diào)整閥60根據(jù)情況也可設(shè)置在入口側(cè)流路上。
調(diào)整閥60的輸出口與上述加濕器54連接，因此從調(diào)整閥60排出 的氣體，在向加濕器54供給水蒸氣后再次返回，進(jìn)入到稀釋器64，之 后排出到外部。
旁通閥62連接入口側(cè)流路和出口側(cè)流路，是設(shè)置在與燃料電池組 22并列配置的旁通流路上的閥，主要具有將用于稀釋排氣中的氫濃度 的空氣供給到稀釋器64的功能。g卩，通過(guò)打開旁通閥62，使來(lái)自ACP (48)的氧化氣體與流入到燃料電池組22的成分不同，不在燃料電池 組22中流動(dòng)，而經(jīng)由旁通流路供給到稀釋器64。作為旁通閥62，可 使用與用于稀釋發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的排氣旁通閥同樣構(gòu)造的裝置。
稀釋器64是如下的緩沖容器收集來(lái)自陰極側(cè)的排氣閥34的混 有氫的排水、及混合有陰極側(cè)的水蒸氣混合有經(jīng)MEA泄漏而來(lái)氫的排 氣，形成適當(dāng)?shù)臍錆舛扰懦龅酵獠?。并且，?dāng)氫濃度超過(guò)適當(dāng)?shù)臐舛?時(shí)，使用通過(guò)打開旁通閥62不經(jīng)由燃料電池組22而供給的氧化氣體， 可進(jìn)一步進(jìn)行適當(dāng)?shù)南♂尅?br> 控制部70將系統(tǒng)主體部20的上述各要素作為系統(tǒng)整體控制，也 稱為燃料電池CPU。控制部70包括檢測(cè)判斷燃料電池的發(fā)電停止的 發(fā)電停止檢測(cè)判斷模塊72;排水處理模塊74，判斷燃料電池發(fā)電停止 后，通過(guò)氧化氣體的供給可以說(shuō)強(qiáng)制性地排出出口側(cè)流路及旁通流路 的水。進(jìn)行發(fā)電停止判斷的一例為如下的情況燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)停止時(shí)， 目前為止已經(jīng)供給的氫氣通過(guò)燃料電池反應(yīng)被消耗，發(fā)電停止。這些 功能通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)，具體而言可通過(guò)執(zhí)行對(duì)應(yīng)的燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)程序、 或其所含有的閥防凍程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。也可將這些功能的一部分通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)。
對(duì)于所述構(gòu)成的燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)10的動(dòng)作、尤其是控制部70
的各功能，參照?qǐng)D2的流程圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖2表示燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn) 系統(tǒng)10的動(dòng)作中用于防止閥凍結(jié)的順序，各順序相當(dāng)于閥防凍程序的
各處理順序。
燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)10的閩防凍處理通常在燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)10
停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)自動(dòng)進(jìn)行，當(dāng)然根據(jù)需要可在任意的時(shí)候根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的 檢測(cè)自動(dòng)地、或通過(guò)操作者的指示輸入來(lái)手動(dòng)進(jìn)行。
由于閥凍結(jié)在外部氣體溫度為規(guī)定的低溫條件、例如達(dá)到冰點(diǎn)以 下時(shí)出現(xiàn)，優(yōu)選推測(cè)判斷外部氣體溫度是否為規(guī)定的低溫條件而進(jìn)行
閥防凍處理。通過(guò)溫度計(jì)46檢測(cè)氧化氣體的溫度，因此根據(jù)該溫度的 時(shí)間變化可推測(cè)、判斷外部氣體溫度是否為規(guī)定的低溫條件、例如到 達(dá)冰點(diǎn)以下。通過(guò)該判斷推測(cè)外部氣體溫度在冰點(diǎn)以下時(shí)，進(jìn)行以下 閥的凍結(jié)處理順序?？梢栽诒c(diǎn)以下的低溫條件時(shí)、例如外部氣體溫 度下降到預(yù)先設(shè)定的溫度以下時(shí)，進(jìn)行閥的凍結(jié)處理。
閥的防凍處理的順序是，首先進(jìn)行作為燃料氣體的氫的供給停止 (S10)。具體而言如下進(jìn)行通過(guò)控制部70的發(fā)電停止檢測(cè)判斷模 塊72的功能，向調(diào)節(jié)器26發(fā)出停止供氫的指示，調(diào)節(jié)器26據(jù)此關(guān)閉 其氣體供給口 ，使來(lái)自燃料氣體供給源24的燃料氣體不供給到燃料電 池組22。即使氫供給停止，ACP (48)的動(dòng)作也繼續(xù)，作為空氣的氧 化氣體繼續(xù)供給到燃料電池組22。因此，在目前為止已供給的燃料氣 體通過(guò)燃料電池反應(yīng)被消耗光之前，在燃料電池組22中繼續(xù)進(jìn)行發(fā)電 (S12)。
并且總是判斷發(fā)電是否停止(S14)。該判斷例如可通過(guò)以下方法 進(jìn)行設(shè)置檢測(cè)包括循環(huán)升壓器30的陽(yáng)極側(cè)的氫供給流路中的氫分壓的單元，根據(jù)氫分壓是否為規(guī)定值以下來(lái)進(jìn)行判斷。發(fā)電是否停止持 續(xù)檢査到判斷發(fā)電停止為止。或者從氫供給停止指示開始經(jīng)過(guò)預(yù)先確 定的規(guī)定時(shí)間，認(rèn)為發(fā)電停止。此時(shí)的規(guī)定時(shí)間可通過(guò)燃料電池組22
的容量、來(lái)自ACP (48)的氧化氣體的供給狀態(tài)等確定。到S14為止 的工序通過(guò)上述發(fā)電停止檢測(cè)判斷模塊的功能來(lái)進(jìn)行。
并且當(dāng)判斷發(fā)電停止時(shí)，通過(guò)排水處理模塊74的功能進(jìn)行打開旁 通閥62的處理(S16)。通過(guò)打開旁通閥62，大量的加壓空氣流入到 旁通流路，從而使處于旁通流路的水、及處于出口側(cè)流路的水強(qiáng)制性 地噴飛排出(S18)。為此，優(yōu)選旁通閥62全開?；蛘?，為了有效地 使水飛噴，也可斷續(xù)地開關(guān)旁通閥62。
旁通閥62的打開可通過(guò)時(shí)間管理進(jìn)行控制。此時(shí)，根據(jù)在旁通流 路中流動(dòng)的氧化氣體的流量、壓力等可確定打開旁通閥62的時(shí)間。或 者也可檢測(cè)旁通流路兩端之間的差壓、出口側(cè)流路的兩端之間的差壓， 打開旁通閥62直到差壓為規(guī)定值以下為止。S卩，這是因?yàn)?，?dāng)水滯留 在流路中時(shí)，作為氧化氣體的空氣難流動(dòng)，流路兩端之間的差壓變大， 相反如果水充分排出，則流路兩端之間的差壓足夠低。
并且，當(dāng)判斷發(fā)電停止時(shí)旁通閥62已經(jīng)打開時(shí)，優(yōu)選暫時(shí)關(guān)閉旁 通閥62，并再次打開旁通閥62。如上所述，也可斷續(xù)地開關(guān)控制旁通 閥62。
并且，當(dāng)判斷發(fā)電停止時(shí)，之后不產(chǎn)生作為反應(yīng)生成物的水，因 此在發(fā)電停止判斷后也可不停止作為氧化氣體的空氣的供給，在到規(guī) 定的延長(zhǎng)時(shí)間為止的期間內(nèi)原樣持續(xù)供給作為氧化氣體的空氣，強(qiáng)制 性地排出出口側(cè)流路及旁通流路的水。此時(shí)的規(guī)定時(shí)間的設(shè)定可通過(guò) 氧化氣體的流量及壓力等確定?；蛘?，具有流路兩端之間的差壓檢測(cè) 單元時(shí)，如上所述，可將流路兩端之間的差壓足夠低的時(shí)間作為規(guī)定 的延長(zhǎng)時(shí)間。當(dāng)排水處理結(jié)束時(shí)，燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)10的標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)轉(zhuǎn)停止設(shè)定
條件中設(shè)定旁通閥62。例如，在陽(yáng)極側(cè)形成通過(guò)調(diào)節(jié)器26停止氫氣供 給的狀態(tài)，在陰極側(cè)停止ACP (48)的運(yùn)轉(zhuǎn)，旁通閥62關(guān)閉。
這樣，在燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)停止時(shí)，旁通流路及出口側(cè)流路 的水被強(qiáng)制排出，因此防止之后外部氣體溫度導(dǎo)致的閥凍結(jié)。
工業(yè)實(shí)用性
本發(fā)明用于燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)及燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的閥的凍結(jié) 的防止方法。尤其可用于在以氫為燃料氣體的燃料電池的陰極側(cè)具有 調(diào)整氧化氣體流動(dòng)的閥的燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)、及燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)中 的閥防凍方法。
權(quán)利要求
1. 一種燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)，包括燃料電池；燃料氣體供給裝置，向燃料電池的陽(yáng)極側(cè)供給燃料氣體；氧化氣體供給裝置，向燃料電池的陰極側(cè)供給氧化氣體；入口側(cè)流路，連接氧化氣體供給裝置和燃料電池的陰極側(cè)氣體入口；出口側(cè)流路，從燃料電池的陰極側(cè)氣體出口連接到排氣側(cè)；旁通流路，連接入口側(cè)流路和出口側(cè)流路，與燃料電池并列配置；調(diào)整閥，設(shè)置在入口側(cè)流路或出口側(cè)流路中的至少一個(gè)流路上，調(diào)整陰極側(cè)的氣體流量；旁通閥，設(shè)置在旁通流路上，調(diào)節(jié)旁通流路的氣體流量；和控制部，控制燃料電池的運(yùn)轉(zhuǎn)，其特征在于，控制部具有檢測(cè)判斷燃料電池的發(fā)電停止的單元；和排水單元，當(dāng)判斷燃料電池的發(fā)電停止后，打開旁通閥，排出出口側(cè)流路及旁通流路的水。
2. —種燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)，包括 燃料電池；燃料氣體供給裝置，向燃料電池的陽(yáng)極側(cè)供給燃料氣體； 氧化氣體供給裝置，向燃料電池的陰極側(cè)供給氧化氣體； 入口側(cè)流路，連接氧化氣體供給裝置和燃料電池的陰極側(cè)氣體入口；出口側(cè)流路，從燃料電池的陰極側(cè)氣體出口連接到排氣側(cè)； 旁通流路，連接入口側(cè)流路和出口側(cè)流路，與燃料電池并列配置； 調(diào)整閥，設(shè)置在入口側(cè)流路或出口側(cè)流路中的至少一個(gè)流路上， 調(diào)整陰極側(cè)的氣體流量；旁通閥，設(shè)置在旁通流路上，調(diào)節(jié)旁通流路的氣體流量；和控制部，控制燃料電池的運(yùn)轉(zhuǎn)， 其特征在于，控制部具有 檢測(cè)判斷燃料電池的發(fā)電停止的單元；和排水單元，當(dāng)判斷燃料電池的發(fā)電停止后，在規(guī)定的延長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)， 從氧化氣體供給裝置供給氧化氣體而排出出口側(cè)流路及旁通流路的 水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)，其特 征在于，控制部還具有低溫處理單元，判斷燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)的溫度 是否為規(guī)定的低溫條件，當(dāng)判斷變?yōu)橐?guī)定的低溫條件時(shí)，執(zhí)行發(fā)電停 止檢測(cè)判斷處理及排水處理。
4. 一種燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的閥的防凍方法，該燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系 統(tǒng)包括燃料電池；燃料氣體供給裝置，向燃料電池的陽(yáng)極側(cè)供給燃料氣體； 氧化氣體供給裝置，向燃料電池的陰極側(cè)供給氧化氣體； 入口側(cè)流路，連接氧化氣體供給裝置和燃料電池的陰極側(cè)氣體入出口側(cè)流路，從燃料電池的陰極側(cè)氣體出口連接到排氣側(cè)； 旁通流路，連接入口側(cè)流路和出口側(cè)流路，與燃料電池并列配置； 調(diào)整閥，設(shè)置在入口側(cè)流路或出口側(cè)流路中的至少一個(gè)流路上， 調(diào)整陰極側(cè)的氣體流量；旁通閥，設(shè)置在旁通流路上，調(diào)節(jié)旁通流路的氣體流量；和控制部，控制燃料電池的運(yùn)轉(zhuǎn)，其特征在于，具有以下工序-檢測(cè)判斷燃料電池的發(fā)電停止的工序；排水工序，當(dāng)判斷燃料電池的發(fā)電停止后，打開旁通闊，排出出 口側(cè)流路及旁通流路的水。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于供給一種可防止閥凍結(jié)的燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)、及燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)中的閥的防止凝固方法，本發(fā)明的閥的防凍處理順序是，首先停止作為燃料氣體的氫的供給(S10)，直到目前為止已經(jīng)供給的燃料氣體被燃料電池反應(yīng)消耗為止，在燃料電池組(22)中繼續(xù)進(jìn)行發(fā)電(S12)，然后判斷發(fā)電是否停止(S14)，當(dāng)判斷發(fā)電停止時(shí)，通過(guò)排水處理模塊(74)的作用，進(jìn)行打開旁通閥(62)的處理(S16)，通過(guò)打開旁通閥(62)，大量的加壓空氣流入到旁通流路，從而使處于旁通流路的水、及位于出口側(cè)流路的水強(qiáng)制性地噴飛排出(S18)。
文檔編號(hào)H01M8/04GK101416341SQ20078001255
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2007年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月7日
發(fā)明者土屋尚久 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社