[发明专利]空冷式燃料电池车辆的排气装置

说明书

技术领域

本发明涉及空冷式燃料电池车辆的排气装置，特别是涉及实现配置于前室内的空冷式燃料电池堆的排气性能的提高和防止水、异物的侵入的空冷式燃料电池车辆的排气装置。

背景技术

将层叠多个燃料电池单元的燃料电池堆作为驱动用能量来源的车辆一般对燃料电池堆的冷却采用水冷方式(水冷式燃料电池堆)。在采用水冷式燃料电池堆的水冷式燃料电池车辆的情况下，通常是利用高压压缩机将空气压缩并提供给燃料电池堆，排气从延设到车辆后方的排气管道排放到车辆外，这是一般情况。(专利文献1)

以往的水冷式燃料电池车辆的一般的系统构成如图5所示那样构成。在图5所示的水冷式燃料电池车辆系统101中，通过减压阀103将储存于高压氢气罐102的压缩氢气导入水冷式燃料电池堆104的阳极进气部105，并且，将通过过滤器106吸入的外部气体作为与氢的反应气体利用压缩机107压缩并导入水冷式燃料电池堆104的阴极进气部108，由此由在水冷式燃料电池堆104内层叠多个的燃料电池单元进行发电。

从水冷式燃料电池堆104的阴极排气部109排出的阴极排气在利用气水分离器110将排气中的水分的一部分分离后，通过以阴极系的压力控制作为目的的背压阀111排放到外部气体中。另外，从水冷式燃料电池堆104的阳极排气部112排出的阳极排气也同样，通过气水分离器113并经由清除阀114混入到阴极排气中。来自阳极排气部112的净化氢排气量与阴极排气量相比流量充分地相对小。因此，能利用阴极排气，使阳极净化氢为可燃下限浓度的4％以下排放到外部气体中。此外，为了根据系统使氢的利用率提高，使用氢泵115使阳极排气在阳极进气部105进行再循环。

在水冷式燃料电池车辆系统101的冷却系统116中，在冷却循环的燃料电池前一级或者后一级具备水泵117，压送冷却水。冷却水冷式燃料电池堆104的冷却水在散热器118中与大气进行热交换后再次返回到水冷式燃料电池堆104。冷却系统116具备用于与散热器118并列地通过调节阀119对车厢内供暖的加热器芯120，在需要供暖的情况下打开调节阀119，由此对加热器芯120提供高温冷却水，通过驱动用于鼓风的风扇121而进行供暖。但是，水冷式燃料电池堆104的废热量与内燃机产生的热量相比非常小，因此一般除了加热器芯120之外还并用电加热器等其他的辅助热源。

在上述水冷式燃料电池车辆系统101中，为了提高水冷式燃料电池堆104的输出密度，具备以压缩导入空气的压缩机107为首的很多副机类。因此，水冷式燃料电池车辆系统101关联到系统的复杂化、大型化、高重量化、高成本化。

相对于此，有尽量放弃压缩机等副机类，燃料电池堆的冷却采用空冷方式(空冷式燃料电池堆)，简化系统的空冷式燃料电池车辆。在采用空冷式燃料电池堆的空冷式燃料电池车辆的情况下，取代高压压缩机而以较低气压由供应空气用风扇提供用于反应气体和冷却介质的双重用途空气。(专利文献2)

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2010-15845号公报

专利文献2：特开2001-229948号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在采用空冷式燃料电池堆的空冷式燃料电池车辆的情况下，由于对提供用于反应气体和冷却介质的双重用途空气的供应空气用风扇的消耗电力加以抑制等理由，优选尽量减少排气压损。如很多空冷式燃料电池车辆那样，为了使排气管道延伸到车辆后方，需要使供应空气用风扇的供应风量、压力显著增加，所以导致消耗电力的增加。

本发明的目的在于：对于搭载被提供用于反应气体和冷却介质的双重用途空气的空冷式燃料电池堆的空冷式燃料电池车辆，提高从空冷式燃料电池堆排出剩余的空气和氢气的排气管道的排气性能，且防止水、异物向空冷式燃料电池堆内的侵入。

用于解决问题的方案