CN102037596B - 燃料电池*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供能一种够抑制装置的大型化的同时消除低温时的排出法冻结的不良的燃料电池***。燃料电池***(1)具备燃料电池(10)、使从燃料电池(10)排出的氧化废气稀释从燃料电池(10)排出的燃料废气而向外部排出的稀释器(21)、将燃料电池与稀释器之间连接的燃料废气流路(32)和设置于燃料废气流路(32)而用于在打开动作时将在燃料废气流路(32)中流通的燃料废气向外部排出的排出阀(37)，其中，排出(37)一体地安装于稀释器(21)。
Description
技术领域
本发明涉及具备燃料电池的燃料电池***。
背景技术
在接受反应气体(燃料气体和氧化气体)的供给而进行发电的燃料电池***中，为了抑制由作为燃料气体的氢气的循环***线路(system line)的温度变为低温而引起的冻结，使由加热装置加热了的水流动(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2007-294186号公报
发明内容
在燃料电池***中，向排气排水阀的传热量特别容易不足，所述排气排水阀是为了将从来自燃料电池的废气回收的水分和包含杂质的废弃排出至外部而设置的。其主要的原因是：排气排水阀根据需要而打开，所以采用电磁驱动式的开闭阀的情况较多，仅在打开时才从废气和螺线管(solenoid)受热。因此，需要上述的使温水循环的防止冻结运行，但存在由于设置循环***而导致装置大型化的问题。
本发明是鉴于上述的问题而完成的发明，其目的在于提供一种能够抑制装置大型化的同时消除低温时的冻结的不良的燃料电池***。
为了实现上述目的，本发明的燃料电池***是具备燃料电池、使从该燃料电池排出的氧化废气稀释从所述燃料电池排出的燃料废气而向外部排出的稀释器、将所述燃料电池与所述稀释器之间连接的燃料废气流路和设置于所述燃料废气流路而用于在打开动作时将在该燃料废气流路中流通的燃料废气向外部排出的排出阀的燃料电池***，其中，所述排出阀一体地安装于所述稀释器。
从燃料电池排出的氧化废气保有伴随着该燃料电池的发电的热量(下面，称为发电热量)，所以运行中常时送入氧化废气的稀释器也通过该氧化废气而被加热。因此，根据上述的结构，能够由来自稀释器的受热而加热排出阀，而且，能够极力抑制从排出阀的散热。
因此，与具备另外的保温***的情况相比，能够抑制装置的大型化的同时消除低温时的排出阀的冻结。
在所述燃料电池***中，也可以：在所述稀释器的内部出口侧具有排出引导部，形成所述排出引导部的壁部的一部分与安装所述排出阀的壁部的一部分被一体化或者相连接，所述排出引导部向该稀释器的内侧突出，其突出端侧被设为导入该稀释器内的气体的出口侧气体导入口，并且，另一端侧被设为将从所述出口侧气体导入口导入的废气导向该稀释器外的出口侧气体导出口。
根据该结构，能够极力缩短稀释器内的排出引导部与排出阀的距离，所以能够从流通保有燃料电池的发电热量的废气的排出引导部将更多的热量传递至排出阀。
在所述燃料电池***中，也可以：在所述排出引导部的内壁与所述排出阀之间存在热导率比所述壁部的热导率高的热传导部件。
根据该结构，能够通过热导率高的热传导部件更好地向排出阀传递热量。
根据本发明，能够提供能够一种抑制装置的大型化的同时消除低温时的排气阀冻结的不良的燃料电池***。
附图说明
图1是本发明的实施方式的燃料电池***的结构图。
图2是说明稀释器的构造的稀释器的局部剖视图。
图3是表示设置于稀释器的热传导部件的立体图。
标号说明
1...燃料电池***，10...燃料电池，21...稀释器，32...循环流路(燃料废气流路)，38...排出流路(燃料废气流路)，37...排气排水阀(排出阀)，50...排出引导部，51...排气路径，51a、52a...壁部，53...热传导部件。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的一个实施方式的燃料电池***进行说明。
首先，使用图1对作为使用了燃料电池10的发电***的燃料电池***1的结构进行说明。
燃料电池***1具备接受反应气体(氧化气体和燃料气体)的供给而产生电力的燃料电池10，并且具备向燃料电池10供给作为氧化气体的空气的氧化气体配管***2、向燃料电池10供给作为燃料气体的氢气的氢气配管***3以及冷却燃料电池10的冷却***4等。
氧化气体配管***2具备：空气供给流路20，其将通过省略图示的加湿器加湿了的空气供给至燃料电池10；空气排出流路22，其将从燃料电池10排出的空气的废气导至稀释器21；以及排气流路23，其用于从稀释器21向该燃料电池***1的外部引导空气的废气。在空气供给流路20上，设有向燃料电池10压送空气的空气压缩机24和开闭空气供给流路20的入口阀25。在空气排出流路22上设有调整空气压力的空气调压阀26和开闭空气排出流路22的出口阀27。
氢气配管***3具备：氢供给流路31，其用于从储存高压的氢气的燃料供给源即氢箱(燃料气体供给源)30向燃料电池10供给氢气；和循环流路(燃料废气流路)32，其用于使从燃料电池10排出的氢气的废气返回到氢供给流路31。
在氢供给流路31上，在比循环流路32的合流位置更靠上游侧设有对来自氢箱30的氢气的供给进行控制的喷射器35。喷射器35是能够通过电磁驱动力直接以预定的驱动周期驱动阀体，使其从阀座离开，从而调整气体流量、气压的电磁驱动式的开闭阀。
在循环流路32上，经由气液分离器36和排气排水阀(排出阀)37连接有排出流路(燃料废气流路)38。气液分离器36从氢气的废气回收水分。排气排水阀37将由气液分离器36回收的水分和循环流路32内的含有杂质的氢气的废气排出(purge，清除)至外部。
另外，在循环流路32上，设有将从燃料电池10排出的循环流路32内的氢气的废气加压，向氢供给流路31侧送出而使其返回到燃料电池10的氢泵(循环泵)39。经由排气排水阀37和排出流路38排出的氢气的废气通过稀释器21与空气排出流路22的空气的废气合流而被稀释。
在上述的燃料电池***1的通常运行时，从氢箱30通过喷射器35控制而将氢气经由氢供给流路31向燃料电池10的燃料极供给，并且通过空气压缩机24的驱动将空气经由空气供给流路20向燃料电池10的氧化极供给，由此进行发电。然后，氢气的从燃料电池10排出的废气通过氢泵39的驱动，通过气液分离器36将水分除去后，被导入氢供给流路31，与氢箱30侧的氢气适当混合而再次向燃料电池10供给。
另外，当在适当的定时将排气排水阀37打开，则通过气液分离器36回收的水分与循环流路32内的包含杂质的氢气的废气被导入稀释器21。于是，在稀释器21中，对水分与氢气的废气，通过混合从燃料电池10经由空气排出流路22排出的空气的废气，从而将其稀释，然后经由排气流路23向该燃料电池***1的外部排气。
冷却***4具有使冷却水在燃料电池10中循环的冷却流路40。在冷却流路40上，设有使冷却水的热向外部散热的散热器41和对冷却水加压使其循环的冷却水泵42。
稀释器21由例如树脂成形为在内部具有空间，如图2所示，在稀释器21的内部出口侧，形成有与该稀释器21外的排气流路23连接的排气路径51。该排气路径51由例如管状的排出引导部50划分而成，所述排出引导部50向稀释器21的内侧突出，其突出端侧被设为导入该稀释器21内的气体的出口侧气体导入口，并且，其另一端侧被设为将从所述出口侧气体导入口导入的废气导向该稀释器21外的出口侧气体导出口。而且，通过稀释器21，将空气的废气送出，所述空气的废气是将经由排气路径51向排气流路23排出的氢气的废气稀释后的废气。
另外，在该稀释器21的排气路径51的附近，形成有安装口52，在该安装口52***安装有排气排水阀37的安装部37a。也即是，在本实施方式中，将排气排水阀37设为一体安装于稀释器21的构造，将形成排气路径51的排出引导部50的壁部51a中***有排气排水阀37的安装部37a一侧的壁部51a与形成安装口52的壁部52a中排气路径51侧的壁部52a设为一体化的结构。在这些壁部51a与壁部52a分别(分体)构成的情况下，这些壁部51a与壁部52a以互相抵接的状态连接。
另外，稀释器21具有以包围安装口52的方式设置的热传导部件53。该热传导部件53由例如热传导性优异的铝等金属材料形成，例如如图3所示，可以形成为圆筒状。另外，如图3所示，热传导部件53具有使其一部分在轴方向上伸长的热传导部53a，该热传导部53a可以配置于排气路径51侧。
如上面所说明的那样，根据本实施方式的燃料电池***1，从燃料电池10排出的空气废气保有伴随着该燃料电池10的发电的发电热，所以运行中常时送入空气废气的稀释器21也通过该空气废气被加热。而且，排气排水阀37被一体安装于稀释器21，所以能够由来自稀释器21的受热而加热排气排水阀37，而且，能够极力抑制从排气排水阀37的散热。
因此，与具备另外的保温***的情况相比，能够抑制装置的大型化的同时消除低温时的排气排水阀37的冻结。
特别是，由于是稀释器21的形成排气路径51的排出引导部50的壁部51a与形成安装口52的壁部52a一体化了的构造，所以能够极力缩短排气路径51与排气排水阀37的距离，能够从流通保有燃料电池10的发电热量的废气的排气路径51，将更多的热量向排气排水阀37传递。
另外，由于是在排气路径51的内壁与排气排水阀37之间至少夹着热导率比排出引导部50的壁部51a以及与其形成一体的安装口52的壁部52a的热导率高的热传导构件53的构造，所以能够通过热传导部件53更好地向排气排水阀37传递热。
Claims (11)
1.一种燃料电池***，具备燃料电池、使从该燃料电池排出的氧化废气稀释从所述燃料电池排出的燃料废气而向外部排出的稀释器、将所述燃料电池与所述稀释器之间连接的燃料废气流路和设置于所述燃料废气流路而用于在打开动作时将在该燃料废气流路中流通的燃料废气向外部排出的排出阀，
所述排出阀一体地安装于所述稀释器，
在所述稀释器的内部出口侧具有排出引导部，形成所述排出引导部的壁部的一部分与安装所述排出阀的壁部的一部分被一体化或者相连接，所述排出引导部向该稀释器的内侧突出，其突出端侧被设为导入该稀释器内的气体的出口侧气体导入口，并且，另一端侧被设为将从所述出口侧气体导入口导入的废气导向该稀释器外的出口侧气体导出口。
2.如权利要求1所述的燃料电池***，其中，
在所述排出引导部的内壁与所述排出阀之间存在热导率比形成所述排出引导部的壁部和安装所述排出阀的壁部的热导率高的热传导部件。
3.如权利要求2所述的燃料电池***，其中，
形成所述排出引导部的壁部的一部分是该壁部中的形成所述排出阀所***的安装口的壁部侧的壁部，
安装所述排出阀的壁部的一部分是形成所述排出阀所***的安装口的壁部中的所述排出引导部侧的壁部。
4.如权利要求3所述的燃料电池***，其中，
所述热传导部件被设置成包围所述安装口。
5.如权利要求4所述的燃料电池***，其中，
所述热传导部件具有形成为圆筒状的部分和该热传导部件的一部分沿轴向伸长了的热传导部，该热传导部被配置于所述排出引导部侧。
6.如权利要求1所述的燃料电池***，其中，
在所述稀释器的内部出口侧形成有与该稀释器外的排气流路连接的排气路径，所述排气路径由所述排出引导部划分而成，
在该排气路径的附近形成有***安装所述排出阀的安装口，
形成所述排气路径的壁部中的排出阀所***一侧的壁部与形成所述安装口的壁部中的所述排气路径侧的壁部一体化。
7.如权利要求1所述的燃料电池***，其中，
在所述稀释器的内部出口侧形成有与该稀释器外的排气流路连接的排气路径，所述排气路径由所述排出引导部划分而成，
在该排气路径的附近形成有***安装所述排出阀的安装口，
形成所述排气路径的壁部中的排出阀所***一侧的壁部与形成所述安装口的壁部中的所述排气路径侧的壁部分体地构成，并且，这些分体地构成的壁部在互相抵接了的状态下相连接。
8.如权利要求3至7中的任意一项所述的燃料电池***，其中，
形成所述安装口的壁部的一部分是将所述稀释器的外壁部的上端部部分地向该稀释器的内侧折回而成的。
9.如权利要求2至4中的任意一项所述的燃料电池***，其中，
在所述稀释器的内部出口侧形成有与该稀释器外的排气流路连接的排气路径，所述排气路径由所述排出引导部划分而成，所述热传导部件的外面中的朝向所述排气路径侧的面沿着所述排气路径的截面形状。
10.如权利要求2至4中的任意一项所述的燃料电池***，其中，
在所述稀释器的内部出口侧形成有与该稀释器外的排气流路连接的排气路径，所述排气路径由所述排出引导部划分而成，所述热传导部件被配置成距所述排气路径的距离比距所述排出阀的距离短。
11.如权利要求9所述的燃料电池***，其中，
所述热传导部件被配置成距所述排气路径的距离比距所述排出阀的距离短。
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