專利名稱：燃料電池系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種燃料電池系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
燃料電池系統(tǒng)，如專利文獻1所述，層積了多個在陽極電極和陰極電極之間夾持著電解質(zhì)的單體電池而構(gòu)成燃料電池。將連接于燃料電池的氫氣供給口的氫氣供給管所供給的氫氣(燃料氣體)與陽極電極接觸，將連接于燃料電池的空氣供給口的空氣供給管所供給的空氣(氧化氣體)與陰極電極接觸，由此產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，從而燃料電池發(fā)電。
在專利文獻1所述的燃料電池系統(tǒng)中，公開了在加壓輸送被燃料電池吸入排出的氣體時，在帶有波動地加壓輸送氣體的管道中設(shè)置減振部件，從而抑制由于管道的振動而產(chǎn)生噪音的燃料電池系統(tǒng)。
在以往的燃料電池系統(tǒng)中，將高壓氫氣供給管連接到燃料電池的氫氣供給口，在氫氣供給管的中途裝設(shè)氫氣調(diào)壓閥，在氫氣供給管的氫氣調(diào)壓閥的上游側(cè)和下游側(cè)，分別設(shè)置上游側(cè)和下游側(cè)的截止閥。
專利文獻1日本特開2002-373687號公報發(fā)明內(nèi)容這種燃料電池的起動，如圖7所示，是通過打開上游側(cè)截止閥，接著打開下游側(cè)截止閥而完成的。但是，打開上游側(cè)截止閥之后，如果在氫氣供給管的下游側(cè)截止閥的上游側(cè)還沒有被充分地加壓的狀態(tài)下，打開下游側(cè)截止閥，則由于通過氫氣調(diào)壓閥(節(jié)流孔、流量調(diào)節(jié)器、流量計等)的節(jié)流部分的高壓氣體，會在供給管內(nèi)引起波動。并且此時，下游側(cè)截止閥的下游側(cè)的燃料電池內(nèi)氣壓P1和氫氣調(diào)壓閥的進口氣壓P2會產(chǎn)生波動。這些波動會使氫氣供給管中產(chǎn)生較大的振動、噪音。
另外，即使在上述氫氣供給管中設(shè)置專利文獻1中的減振部件，也只能吸收特定頻率范圍內(nèi)的振動。
本發(fā)明的課題是，在燃料電池系統(tǒng)中，在較大范圍的管道長度、部件共振頻率內(nèi)，抑制高壓氣體供給管中的振動噪音的產(chǎn)生。
為了解決上述課題，本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)，是將高壓氣體供給管連接到燃料電池的氣體供給口上，在高壓氣體供給管的中途裝設(shè)氣體調(diào)壓閥，在高壓氣體供給管的氣體調(diào)壓閥的上游側(cè)和下游側(cè)分別設(shè)置上游側(cè)和下游側(cè)的截止閥的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于具有控制裝置，當(dāng)上游側(cè)截止閥的上游側(cè)的氣壓和下游側(cè)截止閥的下游側(cè)的氣壓之間的壓力差大于基準值時，該控制裝置，相對于上游側(cè)截止閥的打開定時，使下游側(cè)截止閥的打開定時延遲規(guī)定時間。另外，“氣體調(diào)壓閥”并不只限定于調(diào)壓閥。節(jié)流孔、流量調(diào)節(jié)器、流量計等形成了用于控制供給管內(nèi)的氣體的流動的“節(jié)流部”的部件，也相當(dāng)于“氣體調(diào)壓閥”。
(a)根據(jù)上述本發(fā)明的構(gòu)造，在打開上游側(cè)截止閥之后，延遲規(guī)定時間再打開下游側(cè)截止閥，由此在高壓氣體供給管的下游側(cè)截止閥的上游側(cè)被充分地加壓的狀態(tài)下打開下游側(cè)截止閥。因此，可以防止由于通過氣體調(diào)壓閥(也可以是節(jié)流孔、流量調(diào)節(jié)器、流量計等)的節(jié)流部分的高壓氣體而引起的供給管內(nèi)的波動的產(chǎn)生(氣體供給的振動·噪音的產(chǎn)生)。由于不會產(chǎn)生高壓氣體供給管的氣壓的波動，所以可以在較大范圍的管道長度、部件共振頻率內(nèi)，抑制高壓氣體供給管中振動噪音的產(chǎn)生。
在此，高壓氣體供給管，既可以是燃料氣體(陽極氣體)的供給管，也可以是氧化氣體(陰極氣體)的供給管。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的方式，在上游側(cè)截止閥的上游側(cè)，連接有高壓氣體源。
在此，作為高壓氣體源可以是氣體罐、泵等。例如，在高壓氣體供給管是燃料氣體的供給管的情況下，儲存氫氣或者對氫氣進行改良的CNG(壓縮天然氣)等的氣體罐相當(dāng)于高壓氣體源。另外，在高壓氣體供給管是氧化氣體的供給管的情況下，用于獲取大氣等的氧化氣體的泵(壓縮機)相當(dāng)于高壓氣體源。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的方式，當(dāng)上游側(cè)截止閥的上游側(cè)的氣壓與下游側(cè)截止閥的下游側(cè)的氣壓之間的壓力差大于基準值，下游側(cè)截止閥的下游側(cè)的氣壓小于對于燃料電池的殘留氣壓所規(guī)定的燃料電池內(nèi)臨界值，并且上游側(cè)截止閥與下游側(cè)截止閥之間的氣壓小于對于高壓氣體供給管的殘留氣壓所規(guī)定的管內(nèi)臨界值時，上述控制裝置，相對于上游側(cè)截止閥的打開定時，使下游側(cè)截止閥的打開定時延遲規(guī)定時間。
根據(jù)該構(gòu)造，當(dāng)下游側(cè)截止閥的下游側(cè)的氣壓(P1)小于對于燃料電池的殘留氣壓所規(guī)定的電池內(nèi)臨界值(Pa)，并且上游側(cè)截止閥和下游側(cè)截止閥之間的氣壓(P2)小于對于高壓氣體供給管的殘留氣壓所規(guī)定的管內(nèi)臨界值(Pb)時，意味著在燃料電池和高壓氣體供給管中都沒有殘留一定的氣壓。此時，根據(jù)上述(a)，通過打開上游側(cè)截止閥之后延遲規(guī)定時間(一定的間隔時間)再打開下游側(cè)截止閥，由此避免了高壓氣體以接近聲速的速度一口氣從高壓氣體供給管的上游側(cè)向下游側(cè)穿過，從而在氣體調(diào)壓閥、管道的節(jié)流孔、彎曲等處產(chǎn)生振動。
在這種情況下，優(yōu)選為，上游側(cè)截止閥與下游側(cè)截止閥之間的氣壓是氣體調(diào)壓閥的進口側(cè)的壓力。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的方式，上述控制裝置，下游側(cè)截止閥的下游側(cè)的氣壓越大，將上述規(guī)定時間設(shè)定得越短，上游側(cè)截止閥與下游側(cè)截止閥之間的氣壓越大，將上述規(guī)定時間設(shè)定得越短。
根據(jù)該構(gòu)造，下游側(cè)截止閥的下游側(cè)的氣壓(P1)越大，將規(guī)定時間(間隔時間)設(shè)定得越短，上游側(cè)截止閥與下游側(cè)截止閥之間的氣壓(P2)越大，將規(guī)定時間(間隔時間)設(shè)定得越短，由此可以有效地在高壓氣體供給管的下游側(cè)截止閥的上游側(cè)被充分加壓的狀態(tài)下，打開下游側(cè)截止閥。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的方式，控制裝置，上游側(cè)截止閥的上游側(cè)的氣壓與下游側(cè)截止閥的下游側(cè)的氣壓之間的壓力差越小，將規(guī)定時間設(shè)定得越短。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的方式，上述規(guī)定時間是，打開上游側(cè)截止閥后，上游側(cè)截止閥與下游側(cè)截止閥之間的氣壓變成比對于高壓氣體供給管的殘留氣壓所規(guī)定的管內(nèi)臨界值高的壓力為止的時間。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的方式，當(dāng)上游側(cè)截止閥的上游側(cè)的氣壓和下游側(cè)截止閥的下游側(cè)的氣壓之間的壓力差比基準值小時，控制裝置使上游側(cè)截止閥的打開定時與下游側(cè)截止閥的打開定時一致。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的方式，燃料電池系統(tǒng)，還具有檢測上游側(cè)截止閥的上游側(cè)氣壓的第1壓力傳感器和檢測下游側(cè)截止閥的下游側(cè)氣壓的第2壓力傳感器?？刂蒲b置，根據(jù)第1壓力傳感器以及上述第2壓力傳感器的檢測結(jié)果檢測出壓力差。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的方式，在高壓氣體供給管中，流過燃料氣體。
本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)的截止閥的控制方法，是將高壓氣體供給管連接到燃料電池的氣體供給口上，在高壓氣體供給管的中途裝設(shè)氣體調(diào)壓閥，在高壓氣體供給管的氣體調(diào)壓閥的上游側(cè)和下游側(cè)分別設(shè)置上游側(cè)和下游側(cè)的截止閥的燃料電池系統(tǒng)的截止閥的控制方法，其特征在于，當(dāng)上游側(cè)截止閥的上游側(cè)的氣壓和下游側(cè)截止閥的下游側(cè)的氣壓之間的壓力差大于基準值時，相對于上游側(cè)截止閥的打開定時，使下游側(cè)截止閥的打開定時延遲規(guī)定時間。


圖1是表示燃料電池系統(tǒng)的管道系統(tǒng)圖。
圖2是圖1的主要部分放大圖。
圖3是表示燃料電池系統(tǒng)的控制用圖的模式圖。
圖4是表示燃料電池系統(tǒng)的控制順序的一例的流程圖。
圖5是表示燃料系統(tǒng)的控制狀態(tài)的壓力線圖。
圖6是表示燃料電池系統(tǒng)的控制順序的另一例的流程圖。
圖7是表示以往燃料電池系統(tǒng)的控制狀態(tài)的壓力線圖。
具體實施例方式
燃料電池系統(tǒng)10，層積了多個在陽極電極和陰極電極之間夾持有電解質(zhì)的單體電池而構(gòu)成燃料電池11，使連接于燃料電池11的氫氣供給口的氫氣供給管75所供給的氫氣(燃料氣體)與陽極電極接觸，使連接于燃料電池11的空氣供給口的空氣供給管71所供給的空氣(氧化氣體)與陰極電極接觸，由此產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，進而發(fā)電。
也就是說，燃料電池系統(tǒng)10，如圖1、圖2所示，經(jīng)由空氣供給管71將作為氧化氣體的空氣(大氣)供給燃料電池11的空氣供給口。在空氣供給管71中，設(shè)置有從空氣中除去微粒的空氣過濾器21、對空氣進行加壓的壓縮機22、檢測供給空氣壓的壓力傳感器51、以及對空氣添加所需水分的加濕器23。另外，在空氣過濾器21中，設(shè)置有檢測空氣流量的空氣流量計21A。
從燃料電池11排出的空氣排放氣，經(jīng)過排氣路72向外部排放。在排氣路72上，設(shè)置有檢測排氣壓的壓力傳感器52、壓力調(diào)整閥24、以及加濕器23的換熱器。壓力調(diào)整閥(減壓閥)24，作為用于對向燃料電池11供給的空氣的壓力(空氣壓)進行設(shè)定的調(diào)壓器而工作。壓力傳感器51以及52的未圖示的檢測信號被發(fā)送到控制部50(控制裝置)。控制部50，通過調(diào)整壓縮機22以及壓力調(diào)整閥24來設(shè)定供給空氣壓和供給流量。
作為燃料氣體的氫氣，從氫氣供給源30(高壓氣體源)經(jīng)由氫氣供給管75(高壓氣體供給管)向燃料電池11的氫氣供給口供給。在氫氣供給管75上，設(shè)置有檢測氫氣供給源的壓力的壓力傳感器54、上游側(cè)截止閥(SV2)31、調(diào)整向燃料電池11供給的氫氣的供給壓力的氫氣調(diào)壓閥32、在氫氣供給管75的壓力異常時開放的溢流閥75A、下游側(cè)截止閥(SV1)33、以及檢測氫氣的入口壓力的壓力傳感器55。在氫氣供給管75的上游側(cè)截止閥31和下游側(cè)截止閥33的中間部、本實施例中是在上游側(cè)截止閥31和氫氣調(diào)壓閥32的中間部，設(shè)置有檢測氫氣的管道內(nèi)壓力的壓力傳感器56。壓力傳感器54、55、56的未圖示的檢測信號被供給控制部50。
沒有被燃料電池11消耗的氫氣，作為氫氣排放氣被排出到氫氣循環(huán)路76，并返回到氫氣供給管75的截止閥的下游側(cè)。在氫氣循環(huán)路76上，設(shè)置有檢測氫氣排放氣的溫度的溫度傳感器63、排出氫氣排放氣的截止閥34、從氫氣排放氣回收水分的氣液分離器35、將回收后的水回收到未圖示的罐中的排水閥36、對氫氣排放氣進行加壓的氫氣泵37、以及止回閥38。截止閥33以及34，相當(dāng)于用于關(guān)閉燃料電池的陽極側(cè)的關(guān)閉裝置。溫度傳感器63的未圖示的檢測信號，被供給到控制部50。氫氣泵37的動作由控制部50所控制。氫氣排放氣，在氫氣供給管75中和氫氣匯合后，被供給到燃料電池11從而再利用。止回閥38，防止氫氣供給管75的氫氣向氫氣循環(huán)路76側(cè)逆流。
氫氣循環(huán)路76，經(jīng)由清除閥39通過清除通路77而連接于排氣路72。清除閥39，是電磁式的截止閥，根據(jù)來自于控制部50的指令而工作，由此將氫氣排放氣排放(清除)到外部。通過間歇地進行該清除動作，可以防止因反復(fù)進行氫氣排放氣的循環(huán)，燃料極側(cè)的氫氣的雜質(zhì)濃度增加，電池電壓降低。
進而，在燃料電池11的冷卻水出入口，設(shè)置有使冷卻水循環(huán)的冷卻路74。在冷卻路74上，設(shè)置有檢測從燃料電池11排出的冷卻水的溫度的溫度傳感器61、將冷卻水的熱量向外部散出的散熱器(換熱器)41，對冷卻水加壓從而使之循環(huán)的泵42、以及檢測向燃料電池11供給的冷卻水的溫度的溫度傳感器62。
控制部50，接收未圖示的車輛的加速信號等的負荷請求和來自燃料電池系統(tǒng)的各部分的傳感器等的控制信息，對各種閥類和發(fā)動機類的運轉(zhuǎn)進行控制?？刂撇?0，由未圖示的控制計算機系統(tǒng)構(gòu)成?？刂朴嬎銠C系統(tǒng)，可以由公知的能得到的系統(tǒng)構(gòu)成。
然而，關(guān)于燃料電池系統(tǒng)10，為了抑制作為高壓氣體供給管的氫氣供給管75中由于氫氣壓力的波動而產(chǎn)生的振動噪音，具有以下構(gòu)造。
燃料電池系統(tǒng)10，如前所述，在氫氣供給管75的中途裝設(shè)氫氣調(diào)壓閥32，在氫氣供給管75的氫氣調(diào)壓閥32的上游側(cè)和下游側(cè)分別設(shè)置上游側(cè)截止閥31和下游側(cè)截止閥33。燃料電池系統(tǒng)10，利用壓力傳感器55檢測出下游側(cè)截止閥33的下游側(cè)(包括燃料電池11)的氣壓P1，利用壓力傳感器54檢測出上游側(cè)截止閥31的上游側(cè)的氣壓P3。另外，燃料電池系統(tǒng)10，利用壓力傳感器56檢測出上游側(cè)截止閥31與下游側(cè)截止閥33之間、本實施例中是上游側(cè)截止閥31與氫氣調(diào)壓閥32的中間部(氫氣調(diào)壓閥32的進口側(cè))的氣壓P2。
上游側(cè)截止閥31的上游側(cè)的氣壓P3與下游側(cè)截止閥33的下游側(cè)的氣壓P1之間的壓力差(P3-P1)大于事先設(shè)定的基準值Plimit，控制部50以此作為第1條件來進行間隔控制。
下游側(cè)截止閥33的下游側(cè)的氣壓P1小于對于燃料電池11的殘留氣壓事先規(guī)定的電池內(nèi)臨界值Pa，并且，上游側(cè)截止閥31與下游側(cè)截止閥33之間(本實施例中是氫氣調(diào)壓閥32的進口側(cè)壓力)的氣壓P2小于對于氫氣供給管75的殘留氣壓事先規(guī)定的管內(nèi)臨界值Pb，控制部50以此作為第2條件來進行間隔控制。
控制部50，根據(jù)第1和第2條件(但是，只有第1條件也可)，相對于上游側(cè)截止閥31的打開定時，使下游側(cè)截止閥33的打開定時延遲一定的間隔時間(規(guī)定時間)T，即進行間隔控制。
控制部50，具有如圖3(A)所示的三維圖，對于上述每個(P3-P1)參數(shù)，根據(jù)P1、P2來確定間隔時間T。(P3-P1)越小間隔時間T(mSec)設(shè)定得越短。圖3(B)表示了對于(P3-P1)的某個參數(shù)，根據(jù)P1和P2而確定的間隔時間T(mSec)的數(shù)據(jù)。下游側(cè)截止閥33的下游側(cè)的氣壓P1越大，將間隔時間T設(shè)定得越短；上游側(cè)截止閥31與下游側(cè)截止閥33之間(本實施例中是氫氣調(diào)壓閥32的進口側(cè)壓力)的氣壓P2越大，將間隔時間T設(shè)定得越短。
所以，在燃料電池系統(tǒng)10中，由控制部50進行的間隔控制順序如下(圖4)。
(1)利用壓力傳感器55檢測出下游側(cè)截止閥33(SV1)的下游側(cè)的氣壓P1，利用壓力傳感器54檢測出上游側(cè)截止閥31(SV2)的上游側(cè)的氣壓P3，利用壓力傳感器56檢測出上游側(cè)截止閥31與下游側(cè)截止閥33之間(本實施例中是氫氣調(diào)壓閥32的進口側(cè)壓力)的氣壓P2(S12)。
(2)判斷間隔控制的第1條件。若(P3-P1)小于基準值Plimit，則第1條件不成立，所以將上游側(cè)截止閥31和下游側(cè)截止閥33打開，開始運轉(zhuǎn)燃料電池11(S22)。在此，基準值Plimit是作為在所使用的氣體供給管、氣體調(diào)壓閥、氣壓的條件下大小為不產(chǎn)生波動·振動的壓力值，而事先根據(jù)實驗和模擬等求得的值(S14)。
(3)若(P3-P1)大于基準值Plimit，間隔控制的第1條件成立，所以繼續(xù)判斷第2條件。若P1≥Pa以及/或者P2≥Pb，則第2條件不成立，所以將上游側(cè)截止閥31和下游側(cè)截止閥33打開，開始運轉(zhuǎn)燃料電池11。在此，臨界值Pa、Pb是作為在所使用的氣體供給管、氣體調(diào)壓閥、氣壓的條件下大小為不產(chǎn)生波動·振動的壓力值，而事先根據(jù)實驗和模擬等設(shè)定的值(S16)。
(4)當(dāng)P1＜Pa并且P2＜Pb時，間隔控制的第2條件也成立，所以在上述三維圖中使用(P3-P1)、P1、P2，來確定間隔時間(規(guī)定時間)T(S18)。
(5)打開上游側(cè)截止閥31，并在經(jīng)過該間隔時間T后打開下游側(cè)截止閥33，即進行時差動作，開始運轉(zhuǎn)燃料電池11(S20)。
所以，利用本實施例會起到以下的作用效果(圖5)。
(a)在打開上游側(cè)截止閥31后，延遲一定的間隔時間T再打開下游側(cè)截止閥33，由此如圖5所示，變?yōu)樵跉錃夤┙o管75的下游側(cè)截止閥33的上游側(cè)被充分加壓的狀態(tài)下打開下游側(cè)截止閥33。由此，不會導(dǎo)致頻繁地反復(fù)開關(guān)氫氣調(diào)壓閥32(節(jié)流孔、流量調(diào)節(jié)器)的情況，其結(jié)果，不會使下游側(cè)截止閥33的下游側(cè)的電池內(nèi)氣壓P1和氫氣調(diào)壓閥32的進口側(cè)氣壓P2產(chǎn)生波動，不會產(chǎn)生氫氣供給管75的較大的振動、噪音。由于本身在氫氣供給管75中不產(chǎn)生氣壓的波動，所以可以在較大范圍的管道長度、部件共振頻率內(nèi)，抑制氫氣供給管75中振動噪音的產(chǎn)生。
(b)當(dāng)下游側(cè)截止閥33的下游側(cè)的氣壓P1小于對于燃料電池11的殘留氣壓所規(guī)定的電池內(nèi)臨界值Pa、并且上游側(cè)截止閥31與下游側(cè)截止閥33之間的氣壓P2小于對于氫氣供給管75的殘留氣壓所規(guī)定的管內(nèi)臨界值Pb時，意味著在燃料電池和氫氣供給管75中都沒有殘留一定的氣壓。此時，根據(jù)上述(a)，在打開上游側(cè)截止閥31之后，延遲一定的間隔時間T再打開下游側(cè)截止閥33，由此避免了高壓氣體以接近聲速的速度一口氣從氫氣供給管75的上游側(cè)向下游側(cè)穿過，從而在氫氣調(diào)壓閥32、管道的節(jié)流孔、彎曲等處產(chǎn)生振動。
(c)下游側(cè)截止閥33的下游側(cè)的氣壓P1越大，將間隔時間T設(shè)定得越短，上游側(cè)截止閥31與下游側(cè)截止閥33之間的氣壓P2越大，將間隔時間T設(shè)定得越短，由此可以有效地在氫氣供給管75的下游側(cè)截止閥33的上游側(cè)被充分加壓的狀態(tài)下，打開下游側(cè)截止閥33。
燃料電池系統(tǒng)10中的控制部50的間隔控制動作，如圖6所示，也可以通過以下的順序進行。
(1)用壓力傳感器55檢測出下游側(cè)截止閥33(SV1)的下游側(cè)的氣壓P1，用壓力傳感器54檢測出上游側(cè)截止閥31(SV2)的上游側(cè)的氣壓P3，用壓力傳感器56檢測出上游側(cè)截止閥31與下游側(cè)截止閥33之間(本實施例中是氫氣調(diào)壓閥32的進口側(cè)壓力)的氣壓P2(S42)。
(2)判斷間隔控制的第1條件(S44)。若(P3-P1)小于基準值Plimit，則第1條件不成立，所以打開上游側(cè)截止閥31和下游側(cè)截止閥33(S52)，開始運轉(zhuǎn)燃料電池11(S54)。
(3)若(P3-P1)大于基準值Plimit，則間隔控制的第1條件成立，所以只打開上游側(cè)截止閥31(S46)。
(4)在打開上游側(cè)截止閥31后，使下游側(cè)截止閥33的打開延遲待機一定的間隔時間(規(guī)定時間)，直至上游側(cè)截止閥31與下游側(cè)截止閥33之間(本實施例中是氫氣調(diào)壓閥32的進口側(cè)壓力)的氣壓P2變成高于對于氫氣供給管75的殘留氣壓所事先規(guī)定的管內(nèi)臨界值Pb(P2＞Pb)(S48)。
(5)當(dāng)變?yōu)镻2＞Pb時，打開下游側(cè)截止閥33(S50)，開始運轉(zhuǎn)燃料電池11(S54)。
在利用圖6的間隔控制動作的情況下同樣，在打開上游側(cè)截止閥31之后，延遲一定的間隔時間(規(guī)定時間)T再打開下游側(cè)截止閥33，由此變?yōu)樵跉錃夤┙o管75的下游側(cè)截止閥33的上游側(cè)被充分加壓的狀態(tài)下打開下游側(cè)截止閥33。因此，不會導(dǎo)致頻繁地反復(fù)開關(guān)氫氣調(diào)壓閥32(節(jié)流孔、流量調(diào)節(jié)器)的情況，所以不會使下游側(cè)截止閥33的下游側(cè)的電池內(nèi)氣壓P1和氫氣調(diào)壓閥32的進口側(cè)氣壓P2產(chǎn)生波動，不會產(chǎn)生氫氣供給管75的較大的振動、噪音。因為本身在氫氣供給管75中不會產(chǎn)生氣壓的波動，所以可以在較大范圍的管道長度、部件共振頻率內(nèi)抑制氫氣供給管75中振動噪音的產(chǎn)生。
另外，在以上的說明中，作為本發(fā)明的“高壓氣體供給管”，以陽極氣體類的管道、即氫氣供給管75為一個例子，但是并不限定于此。例如，在陰極氣體的管道系統(tǒng)中同樣可以使用上述的截止閥的控制方法。在此情況下，在圖1所示的空氣供給管71中，在作為高壓氣體源的壓縮機21的下游還設(shè)置截止閥，并在該截止閥的下游設(shè)置氣體調(diào)壓閥，在該氣體調(diào)壓閥的下游再設(shè)置截止閥。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池系統(tǒng)，該燃料電池系統(tǒng)將高壓氣體供給管連接到燃料電池的氣體供給口上，在高壓氣體供給管的中途裝設(shè)氣體調(diào)壓閥，在高壓氣體供給管的氣體調(diào)壓閥的上游側(cè)和下游側(cè)分別設(shè)置上游側(cè)和下游側(cè)的截止閥，其特征在于具有控制裝置，當(dāng)上游側(cè)截止閥的上游側(cè)的氣壓與下游側(cè)截止閥的下游側(cè)的氣壓之間的壓力差大于基準值時，該控制裝置，相對于上游側(cè)截止閥的打開定時，使下游側(cè)截止閥的打開定時延遲規(guī)定時間。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)上游側(cè)截止閥的上游側(cè)的氣壓與下游側(cè)截止閥的下游側(cè)的氣壓之間的壓力差大于基準值時，并且當(dāng)下游側(cè)截止閥的下游側(cè)的氣壓小于對于燃料電池的殘留氣壓所規(guī)定的燃料電池內(nèi)臨界值，并且上游側(cè)截止閥和下游側(cè)截止閥之間的氣壓小于對于高壓氣體供給管的殘留氣壓所規(guī)定的管內(nèi)臨界值時；上述控制裝置，相對于上游側(cè)截止閥的打開定時，使下游側(cè)截止閥的打開定時延遲規(guī)定時間。
3.如權(quán)利要求2所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，上述上游側(cè)截止閥與上述下游側(cè)截止閥之間的氣壓，是上述氣體調(diào)壓閥的進口側(cè)壓力。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于上述控制裝置；下游側(cè)截止閥的下游側(cè)的氣壓越大，將上述規(guī)定時間設(shè)定得越短；上游側(cè)截止閥與下游側(cè)截止閥之間的氣壓越大，將上述規(guī)定時間設(shè)定得越短。
5.如權(quán)利要求1至4中的任一項所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于上述控制裝置；上游側(cè)截止閥的上游側(cè)的氣壓與下游側(cè)截止閥的下游側(cè)的氣壓之間的壓力差越小，將上述規(guī)定時間設(shè)定得越短。
6.如權(quán)利要求1至5中的任一項所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，上述規(guī)定時間是，打開上游側(cè)截止閥后，上游側(cè)截止閥與下游側(cè)截止閥之間的氣壓變成比對于高壓氣體供給管的殘留氣壓所規(guī)定的管內(nèi)臨界值高的壓力為止的時間。
7.如權(quán)利要求1至6中的任一項所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于上述控制裝置；當(dāng)上游側(cè)截止閥的上游側(cè)的氣壓與下游側(cè)截止閥的下游側(cè)的氣壓之間的壓力差比基準值小時，使上游側(cè)截止閥的打開定時與下游側(cè)截止閥的打開定時一致。
8.如權(quán)利要求1至7中的任一項所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于還具有檢測上游側(cè)截止閥的上游側(cè)的氣壓的第1壓力傳感器，以及檢測下游側(cè)截止閥的下游側(cè)的氣壓的第2壓力傳感器；上述控制裝置，根據(jù)上述第1壓力傳感器以及上述第2壓力傳感器的檢測結(jié)果檢測上述壓力差。
9.如權(quán)利要求1至8中的任一項所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，在上述高壓氣體供給管中，流過燃料氣體。
10.如權(quán)利要求1至9中的任一項所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，在上述上游側(cè)截止閥的上游側(cè)，連接有高壓氣體源。
11.一種在燃料電池系統(tǒng)中的截止閥的控制方法，該燃料電池系統(tǒng)的截止閥的控制方法將高壓氣體供給管連接到燃料電池的氣體供給口上，在高壓氣體供給管的中途裝設(shè)氣體調(diào)壓閥，在高壓氣體供給管的氣體調(diào)壓閥的上游側(cè)和下游側(cè)分別設(shè)置上游側(cè)和下游側(cè)的截止閥，其特征在于當(dāng)上游側(cè)截止閥的上游側(cè)的氣壓與下游側(cè)截止閥的下游側(cè)的氣壓之間的壓力差大于基準值時，相對于上游側(cè)截止閥的打開定時，使下游側(cè)截止閥的打開定時延遲規(guī)定時間。
全文摘要
本發(fā)明關(guān)于一種燃料電池系統(tǒng)，該燃料電池系統(tǒng)將高壓氣體供給管連接到燃料電池的氣體供給口，在高壓氣體供給管的中途裝設(shè)氣體調(diào)壓閥，在高壓氣體供給管的氣體調(diào)壓閥的上游側(cè)和下游側(cè)分別設(shè)置上游側(cè)和下游側(cè)的截止閥。上述燃料電池系統(tǒng)，通過打開上游側(cè)截止閥接著打開下游側(cè)截止閥從而被起動，但是如果在打開上游側(cè)截止閥之后，在氫氣供給管的下游側(cè)截止閥的上游側(cè)還沒有被充分加壓的狀態(tài)下打開下游側(cè)截止閥，則此時會有由于通過氫氣調(diào)壓閥的節(jié)流部分的高壓氣體，而在供給管內(nèi)產(chǎn)生波動，進而產(chǎn)生較大的噪音等問題。本發(fā)明通過在上述燃料電池系統(tǒng)中設(shè)置控制裝置而解決上述問題，該控制裝置當(dāng)上游側(cè)截止閥(31)的上游側(cè)氣壓(P3)和下游側(cè)截止閥(33)的下游側(cè)氣壓(P1)之間的壓力差比基準值大時，相對于上游側(cè)截止閥(31)的打開定時，使下游側(cè)截止閥(33)的打開定時延遲規(guī)定時間。
文檔編號H01M8/04GK1954452SQ20058001540
公開日2007年4月25日 申請日期2005年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月14日
發(fā)明者奧見正義 申請人:豐田自動車株式會社