燃料电池系统技术方案

一种燃料电池系统，具有：入口关闭阀（２０），设置在构成氧化气体供给流路（１４）的主路径（３０）上；加湿器旁通阀（１８），设置在主路径（３０）的旁通通路即加湿器旁通路径（３２）上；燃料电池旁通阀（３８），设置在绕过燃料电池组（１２）的燃料电池旁通路径（３６）上；燃料电池旁通阀控制单元。燃料电池旁通阀控制单元在入口关闭阀（２０）和加湿器旁通阀（１８）中的一个阀的开阀用压力室（５２）内为第一压力值的情况下阀也不进行驱动的异常时，缩小燃料电池旁通阀（３８）的开度，使开阀用压力室（５２）内的压力上升。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种燃料电池系统，其具有通过燃料气体与氧化气体 的电化学反应来进行发电的燃料电池。
技术介绍
燃料电池系统具有燃料电池，通过燃料气体与氧化气体这样的 反应气体的电化学反应来进行发电；反应气体供给流路，用于向燃料 电池供给反应气体；反应气体系排出流路，用于从燃料电池排出反应 气体。此外，还考虑在这样的反应气体供给流路和反应气体系排出流 路上设置燃料电池用截止阀。例如，专利文献1中记载的燃料电池系统通过储气筒向如下阀供 给空气设置在从电池组排出反应气体系气体的反应气体系排出流路 上的截止阀；设置在向电池组供给燃料气体的燃料气体供给流路上的 三通切换阀；设置在向电池组供给空气的氧化气体系供给流路上的阀， 并切换作为先导阀的各阀。此外，在专利文献2中记载的燃料电池系统中，在向燃料电池组 供给燃料气体的流通路径上设置因该前后流路间的压力差而关闭的 阀，在第一时刻阀与燃料电池组间的第一压力和在第二时刻阀与燃料 电池组间的第二压力之间的压力差小于规定值时，判定阀出现打开故 障。并且，在判定为阀出现打开故障时，使燃料电池组内的燃料消耗， 使阀前后流路间产生差压。专利文献l:日本特开2000-3717号公报；专利文献2:日本特开2005-347185号公报。
技术实现思路
在上述专利文献1中记载的燃料电池系统中，对于设置在反应气 体系排出流路上的截止阀、设置在燃料气体供给流路上的三向转换阀、 设置在氧化气体系供给流路上的阀，由于在冰点以下等低温环境中使 用等而阀芯周边部冻结，或者由于阀芯的轴相对于滑动部倾斜等而阀 芯卡止在固定的部分上等，有可能在将进行通常驱动的压力值作用在 阀的压力室的情况下，阀不进行驱动。在这样阀不进行驱动、不正常 地开阀的情况下，难于向电池组良好地供给气体，或从电池组良好地 排出气体，在更严重的情况下，燃料电池系统的运转有可能自动停止。相对于此，在专利文献2中记载的燃料电池系统中，在流通路径 上设置有因所述前后流路间的压力差而关闭的阀。此外，在判断阀为 打开故障的情况下，消耗燃料电池组内的燃料，使在阀前后流路之间 产生差压。在这样的燃料电池系统中，在使阀为打开故障时，为了驱 动阀，需要消耗燃料电池组内的燃料，从有效利用燃料电池组的发电 电力上还有改良的余地。本专利技术的目的在于，在燃料电池系统中，能够更有效地利用燃料 电池的发电电力，并且在阀被紧固时也能够解除该紧固而进行稳定的 运转。本专利技术的燃料电池系统具有燃料电池，通过氧化气体和燃料气 体的电化学反应进行发电；阀，对应于从流体供给部供给的流体的压 力变化进行驱动；压力赋予单元，使第一压力值的压力作用于与流体 供给部相通的压力室，从而使阀进行驱动；以及压力变化单元，在压 力室内为第一压力值的情况下阀也不进行驱动的异常时，使压力室内 的第一压力值发生变化。另外，驱动阀包括从开阀至闭阀，或从闭阀 至开阀的任意变化。5池供给氧化气体， 氧化气体系气体排出流路，从燃料电池中排出氧化气体系气体；燃料 电池旁通流路，绕过燃料电池而连接氧化气体供给流路和氧化气体系 气体排出流路；以及燃料电池旁通阀，设置在燃料电池旁通流路上， 压力变化单元是燃料电池旁通阀控制单元，该燃料电池旁通阀控制单元在起动时使燃料电池旁通阀打开规定的开度，并且在压力室内为第 一压力值的情况下阀也不进行驱动的异常时，通过縮小燃料电池旁通 阀的开度，使向压力室供给的流体的压力值相比第一压力值增大。此外，在本专利技术的燃料电池系统中，优选压力变化单元是流体供 给部控制单元，该流体供给部控制单元使由流路供给部向压力室供给 的流体的供给压力相比第一压力值提高。此外，在本专利技术的燃料电池系统中，优选具有氧化气体供给流 路，向燃料电池供给氧化气体；氧化气体系气体排出流路，从燃料电 池中排出氧化气体系气体；燃料电池旁通流路，绕过燃料电池而连接 氧化气体供给流路和氧化气体系气体排出流路；以及燃料电池旁通阀， 设置在燃料电池旁通流路上，压力变化单元是流体供给部燃料电池旁 通阀控制单元，该流体供给部燃料电池旁通阀控制单元在起动时使燃料电池旁通阀打开规定的开度，并且在压力室内为第一压力值的情况 下阀也不进行驱动的异常时，縮小燃料电池旁通阀的开度，并且提高 流体供给部的流体排出量。此外，在本专利技术的燃料电池系统中，优选压力变化单元在压力室 内为第一压力值的情况下阀也不进行驱动的异常时，使压力室内的压 力上下交替地变动。此外，更优选压力变化单元是流体供给部控制单元，该流体供给 部控制单元使由流体供给部向压力室供给的流体的供给压力上下交替 地变动。此外，在本专利技术的燃料电池系统中，压力变化单元是在压力室内 为第一压力值的情况下阀也不进行驱动的异常时，使压力室内的压力 上下交替地变动的结构，在此之上，更优选具有氧化气体供给流路， 向燃料电池供给氧化气体；氧化气体系气体排出流路，从燃料电池中 排出氧化气体系气体；燃料电池旁通流路，绕过燃料电池而连接氧化 气体供给流路和氧化气体系气体排出流路；以及燃料电池旁通阀，设 置在燃料电池旁通流路上，压力变化单元是燃料电池旁通阀控制单元， 该燃料电池旁通阀控制单元使燃料电池旁通阀的开度大小交替地变 化。根据本专利技术的燃料电池系统，由于具有阀，对应于从流体供给 部供给的流体的压力变化而进行驱动；压力赋予单元，通过向与流体 供给部相通的压力室作用第一压力值来驱动闽；以及压力变化单元， 在压力室内为第一压力值的情况下阀也不进行驱动的异常时，使压力 室内的第一压力值发生变化，所以即使在阀被紧固时，与流体供给部 相通的压力室内的第一压力值通过燃料电池旁通阀或流体供给部控制 单元升高等产生变化，由此能够解除阀的紧固，可进行稳定的运转。 而且，为了驱动阔，不需要消耗燃料电池内的燃料，从而能够更有效 地利用燃料电池的发电电力。此外，压力变化单元若是在压力室内为第一压力值的情况下阀也 不进行驱动的异常时，使压力室内的压力上下变动的结构，在阀芯的 轴由于相对于滑动部倾斜等而阀芯卡止在固定的部分上等，从而阀紧 固，将通常驱动的压力值作用在阀的压力室上而阀不进行驱动的情况 下，能够通过压力变动使力沿轴向一侧和轴向另一侧交替地作用于阀 芯上，从而能够解除阀的紧固而驱动阀。附图说明图1是表示本专利技术的第一实施方式的燃料电池系统的基本结构的图。图2是表示在开阀状态下的在图1的燃料电池系统中使用的入口 关闭阀(或出口关闭阀)的结构的剖视图。图3是同样表示处于闭阀状态下的剖视图。图4是用于以时间序列说明在使入口关闭阀从开阀状态转变为闭 阀状态时的psv的切换的简要剖视图。图5是用于以时间序列说明在使入口关闭阀从闭阀状态转变为开 阀状态时的PSV的切换的简要剖视图。图6是表示本专利技术的第一实施方式的燃料电池系统中的起动控制 方法的流程图。图7是表示本专利技术的第二实施方式的燃料电池系统中的起动控制 方法的流程图。图8a是表示本专利技术的第四实施方式的燃料电池系统所要解决的课 题，即阀芯相对于滑动部的轴向倾斜紧固后的状态的简图。图8b是表示为了解除阀芯向滑动部的紧固，而使力沿两方向交替 地作用在阀芯上的状态的简图。图8c是表示为了解除阀芯向滑动部的紧固，而使力沿两方向交替 地作用在阀芯上的状态的简图。图9是表示本专利技术的第四实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池系统，其特征在于，具备：　燃料电池，通过氧化气体和燃料气体的电化学反应进行发电；　阀，对应从流体供给部供给的流体的压力变化进行驱动；　压力赋予单元，使第一压力值的压力作用于与流体供给部相通的压力室，从而使阀进行 驱动；以及　压力变化单元，在压力室内为第一压力值的情况下阀也不进行驱动的异常时，使压力室内的第一压力值变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：长田康弘，坊农哲也，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]