专利名称：燃料电池系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及车载用燃料电池系统，特别涉及与对供向燃料电池的 气体进行加湿的加湿器连接的配管的构造。
背景技术：
车载用燃料电池系统中，为促进燃料电池的发电反应，大多具备 对向氧极(阴极)及氢极(阳极)供给的气体中的至少一方进行加湿 的加湿器。图1是表示燃料电池系统的结构中与燃料电池及加湿器相 关联的一部分的一个示例。图1中的箭头表示气体流动的方向。图1
所示的燃料电池系统具备燃料电池10、对向燃料电池10的阳极供给的 氢气进行加湿的阳极侧加湿器12、对向燃料电池10的阴极供给的空气 进行加湿的阴极侧加湿器14。阳极侧加湿器12及阴极侧加湿器14经 由其内部具备的加湿膜对供给气体进行加湿。
阳极侧加湿器12通过阳极侧供气配管16与燃料电池10相连。供 给到阳极的氢气由阳极侧加湿器12加湿，并通过阳极侧供气配管16 供给到燃料电池IO的阳极。
由于燃料电池10的阴极的化学反应中生成了水，所以来自燃料电 池10的阴极侧的排气中多含有水蒸气。阴极侧加湿器14利用来自阴 极侧的排气中含有的水分对供给空气进行加湿。阴极侧加湿器14通过 阴极侧供气配管18及阴极侧排气配管20与燃料电池10连接。阴极侧 加湿器14通过阴极侧排气配管20吸入来自燃料电池10的阴极的排气， 并经由加湿膜将来自阴极的排气中包含的水分转移到供给空气中，由 此对供向阴极的空气进行加湿。加湿后的供给空气通过阴极侧供气配 管18供给到燃料电池10的阴极侧。来自燃料电池10的阴极侧的排气在阴极侧加湿器14中将水分转移至供给空气后，通过加湿器排气配管 22放出到外部。
通过阳极侧供气配管16及阴极侧供气配管18的气体由加湿器12 及14加湿，因此多含有水分。另外，通过阴极侧排气配管20的排气 也含有阴极反应中生成的生成水，因此含有大量的水分。因此，在连 接燃料电池和加湿器的配管16、 18及20中，在燃料电池的运转停止 后，配管内的气体的温度下降时，有时有露水生成。当配管中产生露 水时，燃料电池及加湿器中有时积存了露水。
如上所述，燃料电池系统中，特别是与加湿器连接的配管中容易 产生露水。当配管中产生露水且燃料电池及加湿器中积存了露水时， 在低温时，积存的露水会冻结，对燃料电池的运转开始带来障碍。因 此，需要抑制露水在燃料电池及加湿器中积存。特别是必须要抑制露 水在燃料电池中积存。
另外，很多情况下，加湿器的加湿膜由树脂制成，耐热性弱。例 如有的加湿膜在使用温度提高约IO'C时寿命减为约1/2。因此，为延长 加湿膜的耐用时间，需要将加湿器周边的温度尽可能地保持较低。
发明内容
本发明提供一种燃料电池系统，其为车载用燃料电池系统，其特 征在于，具备燃料电池；对供向所述燃料电池的气体进行加湿的加 湿器；和连接所述燃料电池和所述加湿器且作为所述供给气体的通路 的供气配管，在所述供气配管上设置了贮存水的存水弯。
图1是表示燃料电池系统的部分结构的一个示例的结构图； 图2是表示本发明一实施方式的图3是表示图2所示的实施方式的存水弯的弯曲部的放大5图4表示本发明另一实施方式，是表示设于配管上的存水弯的图。
具体实施例方式
下面，利用附图对本发明的实施方式进行详细说明。
图2是表示本发明一实施方式的图。在此，以连接燃料电池10和 阴极侧加湿器14的阴极侧供气配管18为例进行说明。另外，图2的 图示中，省略了阴极侧排气配管20、加湿器排气配管22、阳极侧加湿 器12、此外的燃料电池系统具备的装置及配管等。
连接燃料电池10和加湿器14的供气配管18以自供气配管18的 加湿器14侧的端部朝向供气配管18的燃料电池IO侧的端部上倾的方 式配置。S卩，以与供气配管18的一端连接的、设于燃料电池10上的 供给气体吸入口相对于与供气配管18的另一端连接的、设于加湿器14 上的供给气体吹出口处于上方的方式，在车辆上搭载燃料电池10及加 湿器14。这样，配管18内生成的露水沿着配管的斜度流向下方的加湿 器14，而不会流向燃料电池IO。因此，可抑制露水积存于燃料电池10 内，可避免因露水冻结而产生的问题。
为了以自供气配管18的加湿器侧的端部朝向燃料电池侧的端部 上倾的方式配置供气配管18，例如图2中，将燃料电池10设于车辆的 发动机室内，将加湿器14设于车辆的地板下方。另外，由于车辆的地 板下方露出到车辆外部，所以与发动机室内相比，周围的温度低。因 此，若在车辆的地板下方设置加湿器14，则与设置在发动机室内的情 况相比，可延长加湿器14中具备的耐热性弱的加湿膜的耐用时间。
在供气配管18上设置了用于贮存配管内产生的露水的存水弯24。 存水弯24如下设置使供气配管18首先铅垂向下弯曲，之后再铅垂 向上方弯曲。即，存水弯24具有在供气配管18上相对于前后配管部 分铅垂向下弯曲的部分。当供气配管18内产生露水时，露水沿着供气配管18的斜度流向下方，并积存在存水弯24内。因此，可抑制生成 的露水积存于加湿器14中，成为了应对冻结的对策。
特别是，为了抑制露水积存于加湿器14中，优选存水弯24在供 气配管18中设置在比燃料电池10更接近加湿器14的部分。由于供气 配管18的部分26产生的露水有时流入到加湿器14，因此可縮短供气 配管18的部分26，由此可减少贮存于加湿器14的露水。
图3表示图2的实施方式的存水弯24的弯曲部的放大图。弯曲部 以存水弯24中贮存有露水时的贮存水的最高水面和配管的内壁上部之 间形成间隙的方式设置。通过这样设置弯曲部，即使在存水弯24中最 大限度地贮存、冻结了露水时，供气配管18也不会被堵塞。在供气配 管18上设置弯曲部时，还要考虑到车辆的倾斜要素而形成间隙30。例 如，可按如下方式设置弯曲部在车辆以规定的角度倾斜的情况下， 在供气配管18的存水弯24中贮存了露水时，贮存水的最高水面和配 管的内壁上部之间形成间隙。
图4表示本发明另一实施方式，表示设于供气配管18上的存水弯 24。图2及图3所示的实施方式中，存水弯24通过使供气配管18在 铅垂方向上弯曲而设置，但在本实施方式中，不仅使供气配管18在铅 垂方向上弯曲，而且还在水平方向上弯曲，由此来设置存水弯24。例 如，图4中，通过使供气配管18在水平方向山弯曲约180度来设置存 水弯24。
以上，以阴极侧供气配管18为例，参照图2 图4说明的实施方 式中的存水弯24设于阳极侧供气配管16、阴极侧供气配管18及阴极 侧排气配管20中的至少一方上。即使在仅阳极侧或阴极侧的供给系统 中设有加湿器的燃料电池系统中，也可以在连接加湿器和燃料电池的 配管上设置本实施方式的存水弯。
7另外，在上述参照图2 图4说明的实施方式中，连接加湿器和 燃料电池的配管以自其加湿器侧的端部朝向燃料电池侧的端部上倾的 方式配置。而且，在另一实施方式中，也可以按照不在连接加湿器和 燃料电池的配管上设置斜度、而是使配管的加湿器侧的端部和燃料电 池侧的端部为相同高度的方式配置配管。
另外，在上述参照图2 图4说明的实施方式中的存水弯也可以 设置于加湿器14的排气配管22上。如果像在车辆的地板下方设置加 湿器14的情况那样，在车辆部件中将加湿器14设置于最下方，则与 排气配管22的一端连接的、加湿器的排气口相对于排气配管22的设 于加湿器侧的相反侧的端部的、朝向车辆外部的排气口处于下方。此 时，在加湿器14的排气配管22产生的露水未被排出到车辆外部而是 流入到加湿器14中。若在加湿器14的排气配管22上设置存水弯，则 可抑制露水贮存于加湿器14，可避免因露水冻结而产生的问题。
若将如上说明的实施方式一般化，则本发明的一个方式的燃料电 池系统具备燃料电池、对供向上述燃料电池的气体进行加湿的加湿 器、连接上述燃料电池和上述加湿器并且作为上述供给气体的通路的 供气配管、连接上述燃料电池和上述加湿器并将来自上述燃料电池的 排出气体输送至上述加湿器的第一排气配管、将自上述加湿器排出的 气体引导向上述车辆外部的第二排气配管，上述加湿器优选将来自上 述燃料电池的上述排出气体中的水分用于对供向上述燃料电池的上述 供给气体进行加湿，且在上述供气配管、上述第一排气配管及上述第 二排气配管中的至少一方上设置贮存水的存水弯。另外，优选上述供 气配管及上述第一排气配管中的至少一方以从该配管的上述加湿器侧 的端部朝向该配管的上述燃料电池恻的端部上倾的方式进行配置。另 外，上述存水弯优选在配管中具有相对于前后部分铅垂向下弯曲的部 分。另外，上述存水弯优选设置成不仅在铅垂方向上而且还在水平方 向上弯曲。另外，上述存水弯优选设置成在贮存于上述存水弯中的水 的最高水面和配管内壁的上部之间形成间隙。
8
权利要求
1. 一种燃料电池系统，其为车载用燃料电池系统，其特征在于，具备燃料电池；对供向所述燃料电池的供给气体进行加湿的加湿器；和连接所述燃料电池和所述加湿器并作为所述供给气体的通路的供气配管，在所述供气配管上设置了贮存水的存水弯。
2. 如权利要求l所述的燃料电池系统，其特征在于，所述供气配 管以自所述供气配管的所述加湿器侧的端部朝向所述供气配管的所述 燃料电池侧的端部上倾的方式配置。
3. 如权利要求l所述的燃料电池系统，其特征在于，还具备 连接所述燃料电池和所述加湿器、且将来自所述燃料电池的排出气体输送至所述加湿器的第一排气配管；和将自所述加湿器排出的气体引导向所述车辆外部的第二排气配管，所述加湿器将来自所述燃料电池的所述排出气体中的水分用于对 供向所述燃料电池的所述供给气体进行加湿，所述第一排气配管及所述第二排气配管中的至少一方上设置了贮 存水的存水弯。
4. 如权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，所述第一排 气配管以自所述第一排气配管的所述加湿器侧的端部朝向所述第一排 气配管的所述燃料电池侧的端部上倾的方式配置。
5. 如权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，还具备连接所述燃料电池和所述加湿器、且将来自所述燃料电池的排出气体输送至所述加湿器的第一排气配管；和将自所述加湿器排出的气体引导向所述车辆外部的第二排气配管，所述加湿器将来自所述燃料电池的所述排出气体中的水分用于对 供向所述燃料电池的所述供给气体进行加湿，所述第一排气配管及所述第二排气配管中的至少一方上设置了贮 存水的存水弯。
6. 如权利要求5所述的燃料电池系统，其特征在于，所述第一排气配管以从所述第一排气配管的所述加湿器侧的端部朝向所述第一排 气配管的所述燃料电池侧的端部上倾的方式配置。
7. 如权利要求l所述的燃料电池系统，其特征在于，所述存水弯 具有在配管上相对于前后部分铅垂向下弯曲的部分。
8. 如权利要求7所述的燃料电池系统，其特征在于，所述存水弯 设置成不仅在铅垂方向上而且还在水平方向上弯曲。
9. 如权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，所述存水弯 具有在配管上相对于前后部分铅垂向下弯曲的部分。
10. 如权利要求9所述的燃料电池系统，其特征在于，所述存水 弯设置成不仅在铅垂方向上而且还在水平方向上弯曲。
11. 如权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述存水 弯配置成在贮存于所述存水弯中的水的最高水面和配管内壁的上部之 间形成间隙。
全文摘要
本发明提供一种燃料电池系统，连接燃料电池(10)和加热器(14)的配管(18)以自配管(18)的加湿器(14)一侧的端部朝向配管(18)的燃料电池(10)一侧的端部上倾的方式配置。使配管(18)首先铅垂向下弯曲，之后再铅垂向上弯曲，从而在配管(18)上设置贮存水的存水弯(24)。通过该结构，可避免配管内产生的因露水冻结而引起的问题。
文档编号H01M8/04GK101454935SQ20078001927
公开日2009年6月10日 申请日期2007年5月9日 优先权日2006年5月25日
发明者金泽启史 申请人:丰田自动车株式会社