燃料电池系统技术方案

一种即使在系统内有存积的液体发生冻结的情况下，仍可使冻结凝固的阀体可靠地工作并开阀，从而得到高可靠性的燃料电池系统。阀体(29Va)以闭阀时面向氧化气体排出流路(29)的氧化气体流动的上游方向的面朝向上方的方式相对于铅垂面倾斜配置。另外，上述阀体(29Va)的闭阀时位于重力方向下方的部分朝向氧化气体排出流路(29)的氧化气体流动的下游方向打开。

Fuel cell system

A fuel cell system with high reliability can be obtained by making the frozen and solidified valve body work reliably and opening the valve even when the liquid stored in the system is frozen. The valve body (29Va) is inclined relative to the vertical plane in the way that the upstream direction of the flow of the oxidation gas facing the oxidation gas discharge path (29) is upward when the valve is closed. In addition, when the valve body (29Va) is closed, the part located below the gravity direction opens downstream of the oxidation gas flow in the oxidation gas discharge path (29).

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统
本专利技术涉及燃料电池系统。
技术介绍
一直以来，已知有具备通过空气等氧化气体与氢等燃料气体的反应气体的电化学反应进行发电的燃料电池(燃料电池组)的燃料电池系统。另外，在这种燃料电池系统中，通常在燃料电池的运转结束后，控制燃料电池系统的各部，执行用于减少残留于燃料电池的水分、附着于燃料电池系统的配管或阀等的水分的扫气处理(净化处理)。由此，在搭载有燃料电池的燃料电池车辆中，减少了燃料电池内部的水分量，即使在低温环境下也能够确保良好的启动性。然而，即使进行上述的扫气处理(净化处理)，仍担心由于扫气残留、来自燃料电池(燃料电池组)的残留水、结露水等致使水存积在各阀(特别是，配设在用于使各燃料单电池中被利用于电气化学反应后的氧化废气从燃料电池排出的氧化气体排出流路、用于使从燃料电池排出后的燃料废气(未消耗的燃料气体)向外部排出(大气释放)的燃料气体排出流路的阀)的阀体、阀座周边，使阀体在低温环境下冻结凝固，进而在低温启动时阀体不易打开。针对这样的问题，例如在下述专利文献1中，关于通过安装有阀体的阀轴升降使阀体与阀座接触或分离地进行开闭，从而调整在流路中流动的流体的流量的流体控制阀提出如下技术：使阀轴相对于水平面倾斜，并沿着与形成阀座的部分中的流路内的液体因自重而存积的部分对应的阀体的上面的缘部形成壁部。根据专利文献1所记载的现有技术，当在阀体与阀座接触(坐在)时流路内的液体(例如水)存积在流路的一部分(例如最下部)的情况下，形成在阀体的上面的壁部抑制存积的水越过阀体的上面部(水漫延至阀体的上面上)，因此即使存积的水在低温环境下冻结的情况下，冻结凝固的阀体也容易工作。专利文献1：日本特开2015-014331号公报然而，在上述专利文献1所记载的以往技术中，由于阀体向冻结的液体(冰)侧工作而开阀，因此当存积在阀体、阀座周边的液体发生冻结的情况下，担心开阀时的阀体的工作会受到冻结的液体(冰)阻碍，导致阀体无法移动(无法开阀)。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于提供一种即使在系统内发生存积的液体冻结的情况，仍能够使冻结凝固的阀体可靠地工作并开阀，进而得到高可靠性的燃料电池系统。为了解决上述课题，本专利技术的燃料电池系统在从燃料电池排出的反应气体流通的反应气体排出流路中，设置有具有开闭该反应气体排出流路的阀体的流体控制阀，其中，上述阀体在闭阀时以面向上述反应气体排出流路的反应气体流动的上游方向的面朝向上方的方式相对于铅垂面倾斜配置，并且至少闭阀时位于重力方向的下方的部分朝向上述反应气体排出流路的反应气体流动的下游方向打开。另外，本专利技术的燃料电池系统在从燃料电池排出的反应气体流通的反应气体排出流路中，设置有通过使板状的阀体绕旋转轴旋转来开闭该反应气体排出流路的流体控制阀，其中上述旋转轴沿水平方向配置，上述阀体在闭阀时以面向上述反应气体排出流路的反应气体流动的上游方向的面朝向上方的方式相对于铅垂面倾斜配置，并且闭阀时的位于重力方向的下方的部分朝向上述反应气体排出流路的反应气体流动的下游方向打开。优选地，上述阀体闭阀时的面向上述反应气体排出流路的反应气体流动的上游方向的面相对于铅垂面在10～45度的范围内倾斜配置。优选地，上述反应气体排出流路在从上述燃料电池的排出口至上述流体控制阀的范围内始终朝向下方倾斜配置。根据本专利技术，由于配设在反应气体排出流路中且开闭该反应气体排出流路的流体控制阀的阀体以闭阀时面向反应气体排出流路的反应气体流动的上游方向的面朝向上方的方式相对于铅垂面倾斜配置，因此在反应气体排出流路中流动而来的扫气残留、来自燃料电池(燃料电池组)的残留水、结露水等的液体容易因自重而存积于阀体的闭阀时位于重力方向的下方的部分。另外，由于上述阀体的至少闭阀时位于重力方向的下方的部分朝向反应气体排出流路的反应气体流动的下游方向打开，因此即使此处有存积的液体发生冻结，上述阀体也能够沿着反应气体排出流路的反应气体流动的下游方向向剥开冻结的液体(冰)的方向移动(开阀)，开阀时的阀体的动作不受冻结的液体(冰)阻碍。因此，能够使冻结凝固的阀体可靠地工作，能够确保配设在反应气体排出流路中的流体控制阀的开闭性(开阀性)。附图说明图1是本专利技术的燃料电池系统的系统构成图。图2是表示本专利技术的燃料电池系统的主要部分的要部后视图。图3是沿着图2的F-F向视线的剖视图，是表示调压阀的闭阀时的图。图4是沿着图2的F-F向视线的剖视图，是表示调压阀的开阀时的图。其中，附图标记说明如下：1…燃料电池系统，10…燃料电池(燃料电池组)，29…氧化气体排出流路，29V…调压阀(流体控制阀)，29Va…阀体，29Vb…旋转轴，29Vc…阀座具体实施方式以下，基于附图所示的实施方式的一例对本专利技术的结构进行详细说明。以下，作为一例，例示出在搭载于燃料电池车的燃料电池或者含有该燃料电池的燃料电池系统应用本专利技术的情况进行说明，不过适用范围并不局限于这样的例子。首先，使用图1对本专利技术的具有燃料电池的燃料电池系统的系统构成进行概述。图1所示的燃料电池系统1例如具备：将多个作为单电池的燃料单电池层叠而成的燃料电池(燃料电池组)10、向燃料电池10供给空气等氧化气体的氧化气体供给系20、向燃料电池10供给氢等燃料气体的燃料气体供给系30。例如，固体高分子型燃料电池10的燃料单电池具备由离子透过性的电解质膜、夹持该电解质膜的阳极侧催化剂层(阳极电极)以及阴极侧催化剂层(阴极电极)构成的膜电极接合体(MEA：MembraneElectrodeAssembly)。在MEA的两侧形成有用于提供燃料气体或氧化气体并且对通过电气化学反应产生的电气进行集电的气体扩散层(GDL：GasDiffusionLayer)。两侧配置有GDL的膜电极接合体被称为MEGA(MembraneElectrode&GasDiffusionLayerAssembly)，MEGA由一对隔板夹持。在此，MEGA为燃料电池的发电部，在没有气体扩散层的情况下，MEA为燃料电池的发电部。氧化气体供给系20例如具有：用于向燃料电池10(的阴极电极)供给氧化气体的氧化气体供给流路(配管)25、将被供给至燃料电池10并在各燃料单电池中被用于电气化学反应后的氧化废气从燃料电池10排出的氧化气体排出流路(配管)29、使经由氧化气体供给流路25供给的氧化气体不经过(绕过)燃料电池10而向氧化气体排出流路29流通的旁通流路26。氧化气体供给系20的各流路例如可以由橡胶软管或金属制的管等构成。在氧化气体供给流路25，从上游侧起设置有气体净化器21、气体压缩机(涡轮压缩机)(以下，简称为压缩机)22、内部冷却器23等，在氧化气体排出流路29设置有消声器28等。此外，在氧化气体供给流路25(的气体净化器21)例如设置有省略图示的大气压传感器、气体流量计等。在氧化气体供给流路25中，气体净化器21将从大气中获取的氧化气体(空气等)中的尘埃除去。压缩机22对经由上述气体净化器21导入的氧化气体进行压缩，并将压缩后的氧化气体向内部冷却器23压力输送。内部冷却器23在被从压缩机22压力输送并导入的氧化气体通过时，例如通过冷却剂的热交换使之冷却，并向燃料电池10(的阴极电极)供给。另外，在氧化气体供给流路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池系统，在从燃料电池排出的反应气体流通的反应气体排出流路中，设置有具有开闭该反应气体排出流路的阀体的流体控制阀，其中，上述阀体在闭阀时以面向上述反应气体排出流路的反应气体流动的上游方向的面朝向上方的方式相对于铅垂面倾斜配置，并且至少闭阀时位于重力方向的下方的部分朝向上述反应气体排出流路的反应气体流动的下游方向打开。

【技术特征摘要】
2017.10.10 JP 2017-1971481.一种燃料电池系统，在从燃料电池排出的反应气体流通的反应气体排出流路中，设置有具有开闭该反应气体排出流路的阀体的流体控制阀，其中，上述阀体在闭阀时以面向上述反应气体排出流路的反应气体流动的上游方向的面朝向上方的方式相对于铅垂面倾斜配置，并且至少闭阀时位于重力方向的下方的部分朝向上述反应气体排出流路的反应气体流动的下游方向打开。2.一种燃料电池系统，在从燃料电池排出的反应气体流通的反应气体排出流路中，设置有通过使板状的阀体绕旋转轴旋转来开闭该反应气体排...

【专利技术属性】
技术研发人员：武山诚，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP