專利名稱：燃料電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備燃料電池的燃料電池系統(tǒng)。
技術(shù)背景
在接受反應(yīng)氣體(燃料氣體和氧化氣體)的供給而進(jìn)行發(fā)電的燃料電池系統(tǒng)中， 為了抑制由作為燃料氣體的氫氣的循環(huán)系統(tǒng)線路(system line)的溫度變?yōu)榈蜏囟鸬?凍結(jié)，使由加熱裝置加熱了的水流動(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1 日本特開2007-294186號公報發(fā)明內(nèi)容
在燃料電池系統(tǒng)中，向排氣排水閥的傳熱量特別容易不足，所述排氣排水閥是為 了將從來自燃料電池的廢氣回收的水分和包含雜質(zhì)的廢棄排出至外部而設(shè)置的。其主要的 原因是排氣排水閥根據(jù)需要而打開，所以采用電磁驅(qū)動式的開閉閥的情況較多，僅在打開 時才從廢氣和螺線管(solenoid)受熱。因此，需要上述的使溫水循環(huán)的防止凍結(jié)運(yùn)行，但 存在由于設(shè)置循環(huán)系統(tǒng)而導(dǎo)致裝置大型化的問題。
本發(fā)明是鑒于上述的問題而完成的發(fā)明，其目的在于提供一種能夠抑制裝置大型 化的同時消除低溫時的凍結(jié)的不良的燃料電池系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)是具備燃料電池、使從該燃料電池排 出的氧化廢氣稀釋從所述燃料電池排出的燃料廢氣而向外部排出的稀釋器、將所述燃料電 池與所述稀釋器之間連接的燃料廢氣流路和設(shè)置于所述燃料廢氣流路而用于在打開動作 時將在該燃料廢氣流路中流通的燃料廢氣向外部排出的排出閥的燃料電池系統(tǒng)，其中，所 述排出閥一體地安裝于所述稀釋器。
從燃料電池排出的氧化廢氣保有伴隨著該燃料電池的發(fā)電的熱量(下面，稱為發(fā) 電熱量)，所以運(yùn)行中常時送入氧化廢氣的稀釋器也通過該氧化廢氣而被加熱。因此，根 據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，能夠由來自稀釋器的受熱而加熱排出閥，而且，能夠極力抑制從排出閥的散 熱。
因此，與具備另外的保溫系統(tǒng)的情況相比，能夠抑制裝置的大型化的同時消除低 溫時的排出閥的凍結(jié)。
在所述燃料電池系統(tǒng)中，也可以在所述稀釋器的內(nèi)部出口側(cè)具有排出引導(dǎo)部，形 成所述排出引導(dǎo)部的壁部的一部分與安裝所述排出閥的壁部的一部分被一體化或者相連 接，所述排出引導(dǎo)部向該稀釋器的內(nèi)側(cè)突出，其突出端側(cè)被設(shè)為導(dǎo)入該稀釋器內(nèi)的氣體的 出口側(cè)氣體導(dǎo)入口，并且，另一端側(cè)被設(shè)為將從所述出口側(cè)氣體導(dǎo)入口導(dǎo)入的廢氣導(dǎo)向該 稀釋器外的出口側(cè)氣體導(dǎo)出口。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠極力縮短稀釋器內(nèi)的排出引導(dǎo)部與排出閥的距離，所以能夠從 流通保有燃料電池的發(fā)電熱量的廢氣的排出引導(dǎo)部將更多的熱量傳遞至排出閥。
在所述燃料電池系統(tǒng)中，也可以在所述排出引導(dǎo)部的內(nèi)壁與所述排出閥之間存在熱導(dǎo)率比所述壁部的熱導(dǎo)率高的熱傳導(dǎo)部件。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠通過熱導(dǎo)率高的熱傳導(dǎo)部件更好地向排出閥傳遞熱量。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供能夠一種抑制裝置的大型化的同時消除低溫時的排氣閥凍 結(jié)的不良的燃料電池系統(tǒng)。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是說明稀釋器的構(gòu)造的稀釋器的局部剖視圖。
圖3是表示設(shè)置于稀釋器的熱傳導(dǎo)部件的立體圖。
標(biāo)號說明
1...燃料電池系統(tǒng)，10...燃料電池，21...稀釋器，32...循環(huán)流路(燃料廢氣流 路)，38...排出流路(燃料廢氣流路)，37...排氣排水閥(排出閥)，50...排出引導(dǎo)部， 51...排氣路徑，51a、5h...壁部，53...熱傳導(dǎo)部件。
具體實(shí)施方式
下面，參照附圖對本發(fā)明的一個實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行說明。
首先，使用圖1對作為使用了燃料電池10的發(fā)電系統(tǒng)的燃料電池系統(tǒng)1的結(jié)構(gòu)進(jìn) 行說明。
燃料電池系統(tǒng)1具備接受反應(yīng)氣體(氧化氣體和燃料氣體)的供給而產(chǎn)生電力的 燃料電池10，并且具備向燃料電池10供給作為氧化氣體的空氣的氧化氣體配管系統(tǒng)2、向 燃料電池10供給作為燃料氣體的氫氣的氫氣配管系統(tǒng)3以及冷卻燃料電池10的冷卻系統(tǒng)4等。
氧化氣體配管系統(tǒng)2具備空氣供給流路20，其將通過省略圖示的加濕器加濕了 的空氣供給至燃料電池10;空氣排出流路22，其將從燃料電池10排出的空氣的廢氣導(dǎo)至稀 釋器21 ；以及排氣流路23，其用于從稀釋器21向該燃料電池系統(tǒng)1的外部引導(dǎo)空氣的廢 氣。在空氣供給流路20上，設(shè)有向燃料電池10壓送空氣的空氣壓縮機(jī)M和開閉空氣供給 流路20的入口閥25。在空氣排出流路22上設(shè)有調(diào)整空氣壓力的空氣調(diào)壓閥沈和開閉空 氣排出流路22的出口閥27。
氫氣配管系統(tǒng)3具備氫供給流路31，其用于從儲存高壓的氫氣的燃料供給源即 氫箱(燃料氣體供給源)30向燃料電池10供給氫氣；和循環(huán)流路(燃料廢氣流路)32，其 用于使從燃料電池10排出的氫氣的廢氣返回到氫供給流路31。
在氫供給流路31上，在比循環(huán)流路32的合流位置更靠上游側(cè)設(shè)有對來自氫箱30 的氫氣的供給進(jìn)行控制的噴射器35。噴射器35是能夠通過電磁驅(qū)動力直接以預(yù)定的驅(qū)動 周期驅(qū)動閥體，使其從閥座離開，從而調(diào)整氣體流量、氣壓的電磁驅(qū)動式的開閉閥。
在循環(huán)流路32上，經(jīng)由氣液分離器36和排氣排水閥(排出閥)37連接有排出流 路(燃料廢氣流路)38。氣液分離器36從氫氣的廢氣回收水分。排氣排水閥37將由氣液 分離器36回收的水分和循環(huán)流路32內(nèi)的含有雜質(zhì)的氫氣的廢氣排出(purge，清除)至外 部。
另外，在循環(huán)流路32上，設(shè)有將從燃料電池10排出的循環(huán)流路32內(nèi)的氫氣的廢氣加壓，向氫供給流路31側(cè)送出而使其返回到燃料電池10的氫泵(循環(huán)泵)39。經(jīng)由排氣 排水閥37和排出流路38排出的氫氣的廢氣通過稀釋器21與空氣排出流路22的空氣的廢 氣合流而被稀釋。
在上述的燃料電池系統(tǒng)1的通常運(yùn)行時，從氫箱30通過噴射器35控制而將氫氣 經(jīng)由氫供給流路31向燃料電池10的燃料極供給，并且通過空氣壓縮機(jī)M的驅(qū)動將空氣經(jīng) 由空氣供給流路20向燃料電池10的氧化極供給，由此進(jìn)行發(fā)電。然后，氫氣的從燃料電池 10排出的廢氣通過氫泵39的驅(qū)動，通過氣液分離器36將水分除去后，被導(dǎo)入氫供給流路 31，與氫箱30側(cè)的氫氣適當(dāng)混合而再次向燃料電池10供給。
另外，當(dāng)在適當(dāng)?shù)亩〞r將排氣排水閥37打開，則通過氣液分離器36回收的水分與 循環(huán)流路32內(nèi)的包含雜質(zhì)的氫氣的廢氣被導(dǎo)入稀釋器21。于是，在稀釋器21中，對水分與 氫氣的廢氣，通過混合從燃料電池10經(jīng)由空氣排出流路22排出的空氣的廢氣，從而將其稀 釋，然后經(jīng)由排氣流路23向該燃料電池系統(tǒng)1的外部排氣。
冷卻系統(tǒng)4具有使冷卻水在燃料電池10中循環(huán)的冷卻流路40。在冷卻流路40 上，設(shè)有使冷卻水的熱向外部散熱的散熱器41和對冷卻水加壓使其循環(huán)的冷卻水泵42。
稀釋器21由例如樹脂成形為在內(nèi)部具有空間，如圖2所示，在稀釋器21的內(nèi)部出 口側(cè)，形成有與該稀釋器21外的排氣流路23連接的排氣通路51。該排氣通路51由例如 管狀的排出引導(dǎo)部50劃分而成，所述排出引導(dǎo)部50向稀釋器21的內(nèi)側(cè)突出，其突出端側(cè) 被設(shè)為導(dǎo)入該稀釋器21內(nèi)的氣體的出口側(cè)氣體導(dǎo)入口，并且，其另一端側(cè)被設(shè)為將從所述 出口側(cè)氣體導(dǎo)入口導(dǎo)入的廢氣導(dǎo)向該稀釋器21外的出口側(cè)氣體導(dǎo)出口。而且，通過稀釋器 21，將空氣的廢氣送出，所述空氣的廢氣是將經(jīng)由排氣通路51向排氣流路23排出的氫氣的 廢氣稀釋后的廢氣。
另外，在該稀釋器21的排氣通路51的附近，形成有安裝口 52，在該安裝口 52插入 安裝有排氣排水閥37的安裝部37a。也即是，在本實(shí)施方式中，將排氣排水閥37設(shè)為一體 安裝于稀釋器21的構(gòu)造，將形成排氣通路51的排出引導(dǎo)部50的壁部51a中插入有排氣排 水閥37的安裝部37a —側(cè)的壁部51a與形成安裝口 52的壁部52a中排氣通路51側(cè)的壁 部5 設(shè)為一體化的結(jié)構(gòu)。在這些壁部51a與壁部5 分別(分體)構(gòu)成的情況下，這些 壁部51a與壁部52a以互相抵接的狀態(tài)連接。
另外，稀釋器21具有以包圍安裝口 52的方式設(shè)置的熱傳導(dǎo)部件53。該熱傳導(dǎo)部 件53由例如熱傳導(dǎo)性優(yōu)異的鋁等金屬材料形成，例如如圖3所示，可以形成為圓筒狀。另 外，如圖3所示，熱傳導(dǎo)部件53具有使其一部分在軸方向上伸長的熱傳導(dǎo)部53a，該熱傳導(dǎo) 部53a可以配置于排氣通路51側(cè)。
如上面所說明的那樣，根據(jù)本實(shí)施方式的燃料電池系統(tǒng)1，從燃料電池10排出的 空氣廢氣保有伴隨著該燃料電池10的發(fā)電的發(fā)電熱，所以運(yùn)行中常時送入空氣廢氣的稀 釋器21也通過該空氣廢氣被加熱。而且，排氣排水閥37被一體安裝于稀釋器21，所以能夠 由來自稀釋器21的受熱而加熱排氣排水閥37，而且，能夠極力抑制從排氣排水閥37的散 熱。
因此，與具備另外的保溫系統(tǒng)的情況相比，能夠抑制裝置的大型化的同時消除低 溫時的排氣排水閥37的凍結(jié)。
特別是，由于是稀釋器21的形成排氣通路51的排出引導(dǎo)部50的壁部51a與形成5安裝口 52的壁部5 —體化了的構(gòu)造，所以能夠極力縮短排氣通路51與排氣排水閥37的 距離，能夠從流通保有燃料電池10的發(fā)電熱量的廢氣的排氣通路51，將更多的熱量向排氣 排水閥37傳遞。
另外，由于是在排氣通路51的內(nèi)壁與排氣排水閥37之間至少夾著熱導(dǎo)率比排出 引導(dǎo)部50的壁部51a以及與其形成一體的安裝口 52的壁部52a的熱導(dǎo)率高的熱傳導(dǎo)構(gòu)件 53的構(gòu)造，所以能夠通過熱傳導(dǎo)部件53更好地向排氣排水閥37傳遞熱。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池系統(tǒng)，該燃料電池系統(tǒng)具備燃料電池、使從該燃料電池排出的氧化廢 氣稀釋從所述燃料電池排出的燃料廢氣而向外部排出的稀釋器、將所述燃料電池與所述稀 釋器之間連接的燃料廢氣流路和設(shè)置于所述燃料廢氣流路而用于在打開動作時將在該燃 料廢氣流路中流通的燃料廢氣向外部排出的排出閥，其中，所述排出閥一體地安裝于所述稀釋器。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，在所述稀釋器的內(nèi)部出口側(cè)具有排出引導(dǎo)部，形成所述排出引導(dǎo)部的壁部的一部分與 安裝所述排出閥的壁部的一部分被一體化或者相連接，所述排出引導(dǎo)部向該稀釋器的內(nèi)側(cè) 突出，其突出端側(cè)被設(shè)為導(dǎo)入該稀釋器內(nèi)的氣體的出口側(cè)氣體導(dǎo)入口，并且，另一端側(cè)被設(shè) 為將從所述出口側(cè)氣體導(dǎo)入口導(dǎo)入的廢氣導(dǎo)向該稀釋器外的出口側(cè)氣體導(dǎo)出口。
3.如權(quán)利要求2所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，在所述排出引導(dǎo)部的內(nèi)壁與所述排出閥之間存在熱導(dǎo)率比所述壁部的熱導(dǎo)率高的熱 傳導(dǎo)部件。
全文摘要
本發(fā)明提供能一種夠抑制裝置的大型化的同時消除低溫時的排出法凍結(jié)的不良的燃料電池系統(tǒng)。燃料電池系統(tǒng)(1)具備燃料電池(10)、使從燃料電池(10)排出的氧化廢氣稀釋從燃料電池(10)排出的燃料廢氣而向外部排出的稀釋器(21)、將燃料電池與稀釋器之間連接的燃料廢氣流路(32)和設(shè)置于燃料廢氣流路(32)而用于在打開動作時將在燃料廢氣流路(32)中流通的燃料廢氣向外部排出的排出閥(37)，其中，排出(37)一體地安裝于稀釋器(21)。
文檔編號H01M8/04GK102037596SQ200980118490
公開日2011年4月27日 申請日期2009年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月22日
發(fā)明者片野剛司 申請人:豐田自動車株式會社