專利名稱：燃料電池系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及車載用燃料電池系統(tǒng)，特別涉及與對供向燃料電池的 氣體進行加濕的加濕器連接的配管的構造。
背景技術：
車載用燃料電池系統(tǒng)中，為促進燃料電池的發(fā)電反應，大多具備 對向氧極(陰極)及氫極(陽極)供給的氣體中的至少一方進行加濕 的加濕器。圖1是表示燃料電池系統(tǒng)的結構中與燃料電池及加濕器相 關聯(lián)的一部分的一個示例。圖1中的箭頭表示氣體流動的方向。圖1
所示的燃料電池系統(tǒng)具備燃料電池10、對向燃料電池10的陽極供給的 氫氣進行加濕的陽極側加濕器12、對向燃料電池10的陰極供給的空氣 進行加濕的陰極側加濕器14。陽極側加濕器12及陰極側加濕器14經(jīng) 由其內(nèi)部具備的加濕膜對供給氣體進行加濕。
陽極側加濕器12通過陽極側供氣配管16與燃料電池10相連。供 給到陽極的氫氣由陽極側加濕器12加濕，并通過陽極側供氣配管16 供給到燃料電池IO的陽極。
由于燃料電池10的陰極的化學反應中生成了水，所以來自燃料電 池10的陰極側的排氣中多含有水蒸氣。陰極側加濕器14利用來自陰 極側的排氣中含有的水分對供給空氣進行加濕。陰極側加濕器14通過 陰極側供氣配管18及陰極側排氣配管20與燃料電池10連接。陰極側 加濕器14通過陰極側排氣配管20吸入來自燃料電池10的陰極的排氣， 并經(jīng)由加濕膜將來自陰極的排氣中包含的水分轉(zhuǎn)移到供給空氣中，由 此對供向陰極的空氣進行加濕。加濕后的供給空氣通過陰極側供氣配 管18供給到燃料電池10的陰極側。來自燃料電池10的陰極側的排氣在陰極側加濕器14中將水分轉(zhuǎn)移至供給空氣后，通過加濕器排氣配管 22放出到外部。
通過陽極側供氣配管16及陰極側供氣配管18的氣體由加濕器12 及14加濕，因此多含有水分。另外，通過陰極側排氣配管20的排氣 也含有陰極反應中生成的生成水，因此含有大量的水分。因此，在連 接燃料電池和加濕器的配管16、 18及20中，在燃料電池的運轉(zhuǎn)停止 后，配管內(nèi)的氣體的溫度下降時，有時有露水生成。當配管中產(chǎn)生露 水時，燃料電池及加濕器中有時積存了露水。
如上所述，燃料電池系統(tǒng)中，特別是與加濕器連接的配管中容易 產(chǎn)生露水。當配管中產(chǎn)生露水且燃料電池及加濕器中積存了露水時， 在低溫時，積存的露水會凍結，對燃料電池的運轉(zhuǎn)開始帶來障礙。因 此，需要抑制露水在燃料電池及加濕器中積存。特別是必須要抑制露 水在燃料電池中積存。
另外，很多情況下，加濕器的加濕膜由樹脂制成，耐熱性弱。例 如有的加濕膜在使用溫度提高約IO'C時壽命減為約1/2。因此，為延長 加濕膜的耐用時間，需要將加濕器周邊的溫度盡可能地保持較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種燃料電池系統(tǒng)，其為車載用燃料電池系統(tǒng)，其特 征在于，具備燃料電池；對供向所述燃料電池的氣體進行加濕的加 濕器；和連接所述燃料電池和所述加濕器且作為所述供給氣體的通路 的供氣配管，在所述供氣配管上設置了貯存水的存水彎。


圖1是表示燃料電池系統(tǒng)的部分結構的一個示例的結構圖； 圖2是表示本發(fā)明一實施方式的圖3是表示圖2所示的實施方式的存水彎的彎曲部的放大5圖4表示本發(fā)明另一實施方式，是表示設于配管上的存水彎的圖。
具體實施例方式
下面，利用附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。
圖2是表示本發(fā)明一實施方式的圖。在此，以連接燃料電池10和 陰極側加濕器14的陰極側供氣配管18為例進行說明。另外，圖2的 圖示中，省略了陰極側排氣配管20、加濕器排氣配管22、陽極側加濕 器12、此外的燃料電池系統(tǒng)具備的裝置及配管等。
連接燃料電池10和加濕器14的供氣配管18以自供氣配管18的 加濕器14側的端部朝向供氣配管18的燃料電池IO側的端部上傾的方 式配置。S卩，以與供氣配管18的一端連接的、設于燃料電池10上的 供給氣體吸入口相對于與供氣配管18的另一端連接的、設于加濕器14 上的供給氣體吹出口處于上方的方式，在車輛上搭載燃料電池10及加 濕器14。這樣，配管18內(nèi)生成的露水沿著配管的斜度流向下方的加濕 器14，而不會流向燃料電池IO。因此，可抑制露水積存于燃料電池10 內(nèi)，可避免因露水凍結而產(chǎn)生的問題。
為了以自供氣配管18的加濕器側的端部朝向燃料電池側的端部 上傾的方式配置供氣配管18，例如圖2中，將燃料電池10設于車輛的 發(fā)動機室內(nèi)，將加濕器14設于車輛的地板下方。另外，由于車輛的地 板下方露出到車輛外部，所以與發(fā)動機室內(nèi)相比，周圍的溫度低。因 此，若在車輛的地板下方設置加濕器14，則與設置在發(fā)動機室內(nèi)的情 況相比，可延長加濕器14中具備的耐熱性弱的加濕膜的耐用時間。
在供氣配管18上設置了用于貯存配管內(nèi)產(chǎn)生的露水的存水彎24。 存水彎24如下設置使供氣配管18首先鉛垂向下彎曲，之后再鉛垂 向上方彎曲。即，存水彎24具有在供氣配管18上相對于前后配管部 分鉛垂向下彎曲的部分。當供氣配管18內(nèi)產(chǎn)生露水時，露水沿著供氣配管18的斜度流向下方，并積存在存水彎24內(nèi)。因此，可抑制生成 的露水積存于加濕器14中，成為了應對凍結的對策。
特別是，為了抑制露水積存于加濕器14中，優(yōu)選存水彎24在供 氣配管18中設置在比燃料電池10更接近加濕器14的部分。由于供氣 配管18的部分26產(chǎn)生的露水有時流入到加濕器14，因此可縮短供氣 配管18的部分26，由此可減少貯存于加濕器14的露水。
圖3表示圖2的實施方式的存水彎24的彎曲部的放大圖。彎曲部 以存水彎24中貯存有露水時的貯存水的最高水面和配管的內(nèi)壁上部之 間形成間隙的方式設置。通過這樣設置彎曲部，即使在存水彎24中最 大限度地貯存、凍結了露水時，供氣配管18也不會被堵塞。在供氣配 管18上設置彎曲部時，還要考慮到車輛的傾斜要素而形成間隙30。例 如，可按如下方式設置彎曲部在車輛以規(guī)定的角度傾斜的情況下， 在供氣配管18的存水彎24中貯存了露水時，貯存水的最高水面和配 管的內(nèi)壁上部之間形成間隙。
圖4表示本發(fā)明另一實施方式，表示設于供氣配管18上的存水彎 24。圖2及圖3所示的實施方式中，存水彎24通過使供氣配管18在 鉛垂方向上彎曲而設置，但在本實施方式中，不僅使供氣配管18在鉛 垂方向上彎曲，而且還在水平方向上彎曲，由此來設置存水彎24。例 如，圖4中，通過使供氣配管18在水平方向山彎曲約180度來設置存 水彎24。
以上，以陰極側供氣配管18為例，參照圖2 圖4說明的實施方 式中的存水彎24設于陽極側供氣配管16、陰極側供氣配管18及陰極 側排氣配管20中的至少一方上。即使在僅陽極側或陰極側的供給系統(tǒng) 中設有加濕器的燃料電池系統(tǒng)中，也可以在連接加濕器和燃料電池的 配管上設置本實施方式的存水彎。
7另外，在上述參照圖2 圖4說明的實施方式中，連接加濕器和 燃料電池的配管以自其加濕器側的端部朝向燃料電池側的端部上傾的 方式配置。而且，在另一實施方式中，也可以按照不在連接加濕器和 燃料電池的配管上設置斜度、而是使配管的加濕器側的端部和燃料電 池側的端部為相同高度的方式配置配管。
另外，在上述參照圖2 圖4說明的實施方式中的存水彎也可以 設置于加濕器14的排氣配管22上。如果像在車輛的地板下方設置加 濕器14的情況那樣，在車輛部件中將加濕器14設置于最下方，則與 排氣配管22的一端連接的、加濕器的排氣口相對于排氣配管22的設 于加濕器側的相反側的端部的、朝向車輛外部的排氣口處于下方。此 時，在加濕器14的排氣配管22產(chǎn)生的露水未被排出到車輛外部而是 流入到加濕器14中。若在加濕器14的排氣配管22上設置存水彎，則 可抑制露水貯存于加濕器14，可避免因露水凍結而產(chǎn)生的問題。
若將如上說明的實施方式一般化，則本發(fā)明的一個方式的燃料電 池系統(tǒng)具備燃料電池、對供向上述燃料電池的氣體進行加濕的加濕 器、連接上述燃料電池和上述加濕器并且作為上述供給氣體的通路的 供氣配管、連接上述燃料電池和上述加濕器并將來自上述燃料電池的 排出氣體輸送至上述加濕器的第一排氣配管、將自上述加濕器排出的 氣體引導向上述車輛外部的第二排氣配管，上述加濕器優(yōu)選將來自上 述燃料電池的上述排出氣體中的水分用于對供向上述燃料電池的上述 供給氣體進行加濕，且在上述供氣配管、上述第一排氣配管及上述第 二排氣配管中的至少一方上設置貯存水的存水彎。另外，優(yōu)選上述供 氣配管及上述第一排氣配管中的至少一方以從該配管的上述加濕器側 的端部朝向該配管的上述燃料電池惻的端部上傾的方式進行配置。另 外，上述存水彎優(yōu)選在配管中具有相對于前后部分鉛垂向下彎曲的部 分。另外，上述存水彎優(yōu)選設置成不僅在鉛垂方向上而且還在水平方 向上彎曲。另外，上述存水彎優(yōu)選設置成在貯存于上述存水彎中的水 的最高水面和配管內(nèi)壁的上部之間形成間隙。
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權利要求
1. 一種燃料電池系統(tǒng)，其為車載用燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，具備燃料電池；對供向所述燃料電池的供給氣體進行加濕的加濕器；和連接所述燃料電池和所述加濕器并作為所述供給氣體的通路的供氣配管，在所述供氣配管上設置了貯存水的存水彎。
2. 如權利要求l所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述供氣配 管以自所述供氣配管的所述加濕器側的端部朝向所述供氣配管的所述 燃料電池側的端部上傾的方式配置。
3. 如權利要求l所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，還具備 連接所述燃料電池和所述加濕器、且將來自所述燃料電池的排出氣體輸送至所述加濕器的第一排氣配管；和將自所述加濕器排出的氣體引導向所述車輛外部的第二排氣配管，所述加濕器將來自所述燃料電池的所述排出氣體中的水分用于對 供向所述燃料電池的所述供給氣體進行加濕，所述第一排氣配管及所述第二排氣配管中的至少一方上設置了貯 存水的存水彎。
4. 如權利要求3所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述第一排 氣配管以自所述第一排氣配管的所述加濕器側的端部朝向所述第一排 氣配管的所述燃料電池側的端部上傾的方式配置。
5. 如權利要求2所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，還具備連接所述燃料電池和所述加濕器、且將來自所述燃料電池的排出氣體輸送至所述加濕器的第一排氣配管；和將自所述加濕器排出的氣體引導向所述車輛外部的第二排氣配管，所述加濕器將來自所述燃料電池的所述排出氣體中的水分用于對 供向所述燃料電池的所述供給氣體進行加濕，所述第一排氣配管及所述第二排氣配管中的至少一方上設置了貯 存水的存水彎。
6. 如權利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述第一排氣配管以從所述第一排氣配管的所述加濕器側的端部朝向所述第一排 氣配管的所述燃料電池側的端部上傾的方式配置。
7. 如權利要求l所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述存水彎 具有在配管上相對于前后部分鉛垂向下彎曲的部分。
8. 如權利要求7所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述存水彎 設置成不僅在鉛垂方向上而且還在水平方向上彎曲。
9. 如權利要求2所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述存水彎 具有在配管上相對于前后部分鉛垂向下彎曲的部分。
10. 如權利要求9所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述存水 彎設置成不僅在鉛垂方向上而且還在水平方向上彎曲。
11. 如權利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，所述存水 彎配置成在貯存于所述存水彎中的水的最高水面和配管內(nèi)壁的上部之 間形成間隙。
全文摘要
本發(fā)明提供一種燃料電池系統(tǒng)，連接燃料電池(10)和加熱器(14)的配管(18)以自配管(18)的加濕器(14)一側的端部朝向配管(18)的燃料電池(10)一側的端部上傾的方式配置。使配管(18)首先鉛垂向下彎曲，之后再鉛垂向上彎曲，從而在配管(18)上設置貯存水的存水彎(24)。通過該結構，可避免配管內(nèi)產(chǎn)生的因露水凍結而引起的問題。
文檔編號H01M8/04GK101454935SQ20078001927
公開日2009年6月10日 申請日期2007年5月9日 優(yōu)先權日2006年5月25日
發(fā)明者金澤啟史 申請人:豐田自動車株式會社