CN101505985A - 移动体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种移动体(1000)，该移动体是搭载有具有多个角部的燃料电池(100)的移动体，燃料电池(100)具有燃料气体排出口(110)，该燃料气体排出口用于将在正极供电化学反应之后的燃料气体排出到燃料电池外部，燃料电池(100)，相对于水平面倾斜配置，使得该燃料电池的移动体(1000)的前进方向侧比前进方向的相反方向侧高，并且使得多个角部中的、最接近燃料电池(100)的燃料气体排出口(110)的角部成为最低点。通过这样的结构，在移动体中，即使在斜面的移动过程中，也能够利用重力将正极侧的生成水排出。

Description

移动体
技术领域
本发明涉及用于将燃料电池搭载在预定的移动体上的技术。
背景技术
有时将燃料电池作为电力供给源搭载在车辆上。已知一种技术，在该燃料电池中，通过使燃料电池倾斜，利用重力使生成水汇集，并且使该生成水从反应气体排出口向外部排出(参照日本特开2002-198077号公报)。
然而，有时车辆沿坡道(斜面)上或下，尤其在上坡时，在燃料电池中，需要较多的电力供给，有可能在燃料电池中瞬间生成大量的生成水。在该情况下，如果像上述专利文献1所记载的技术那样，仅通过使燃料电池倾料，则有时由于坡道(斜面)的角度而抵消该燃料电池的倾斜，难以利用重力使生成水排出。如果生成水的排出迟滞，则会诱发浸水(flooding)，其结果就是，燃料电池的发电效率降低，有可能导致妨碍车辆的行驶。这样的问题也有可能在车辆下坡行驶时出现。
另外，如果使燃料电池倾斜地配置在车辆上，则存在在配置位置，在燃料电池的底面(下面)下产生多余空间这一问题。
此外，在一般情况下，燃料电池，从负极排出的反应气体量比从正极排出的少的情况较多，与此相伴，尤其在负极生成水的排出迟滞，相比正极在负极产生浸水的盖然性较高。另外，燃料电池除了搭载在车辆上以外，在搭载在直线电动机车(linear motor car)、船、飞机及机器人等其他的移动体上时也会发生上述问题。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而作出的发明，其第1目的在于提供一种技术，在搭载有燃料电池的移动体中，即使在斜面上移动的过程中，该技术也能够利用重力使正极侧的生成水排出，第2目的在于提供一种技术，在使燃料电池在移动体中倾斜配置时，该技术能够进行燃料电池的底面下的多余空间的有效利用。
为了实现上述目的中的至少一部分，本发明的移动体，它是搭载有具有多个角部的燃料电池的移动体，其特征在于：所述燃料电池具有燃料气体排出口，该燃料气体排出口用于将在正极供电化学反应之后的燃料气体排出到所述燃料电池外部，所述燃料电池，相对于水平面倾斜配置，使得所述燃料电池的所述移动体的前进方向侧比所述前进方向的相反方向侧高，并且使得所述多个角部中的、最接近所述燃料电池的所述燃料气体排出口的所述角部成为最低点。
根据上述构成的移动体，即使在斜面上移动的过程中，也能够利用重力使正极侧的生成水排出。此外，上述燃料电池，优选为具有多个角部的多边形的柱状体(例如，长方体形状)。该情况下，角部的概念，在多边形的柱状体形状的顶部被倒角的情况下，包括该被倒角的部分。
在上述移动体中，优选，所述燃料电池具有氧化气体排出口，该氧化气体排出口用于将在负极供电化学反应之后的氧化气体排出到所述燃料电池外部，在所述燃料电池中，所述燃料气体排出口被配置在至少比所述氧化气体排出口接近成为所述最低点的所述角部的位置。
这样一来，能够利用重力将正极内的生成水高效地收集，并能够利用重力将该收集的生成水从燃料气体排出口高效地排出。
在上述移动体中，优选，所述燃料电池，为层叠隔板和膜-电极接合体而成的层叠体，具有配置在所述层叠体的端部的、设有所述燃料气体排出口的端板，所述移动体具有：用于支持所述燃料电池、使所述燃料电池倾斜配置的支持部件；被固定于所述支持部件、至少一部分由弹性体构成的支架；和用于将所述支架固定于所述燃料电池的端板的支架固定部件。
这样一来，能够将燃料电池和支持部件牢固地固定，即，能够通过支持部件牢固地支持燃料电池。而且，在该情况下，由橡胶制成的支架介于在燃料电池的端板和支持部件之间，所以即使对车辆施加外力，外力传递至支持部件，也能够通过支架缓和该外力。
在上述移动体中，优选，在通过所述最低点的所述燃料电池的底面之下所形成的空间中，配置有用于导入来自所述燃料电池的排出流体的流体导入部。
这样一来，能够有效利用伴随燃料电池的倾斜而产生的上述空间。而且，能够将从燃料电池排出的反应气体或水迅速导入到流体导入部。
为了实现上述目的至少一部分，本发明的移动体，它是搭载有燃料电池的移动体，其特征在于：使所述燃料电池相对于水平面倾斜配置，在通过所述燃料电池的成为最低点的角部的所述燃料电池的下面之下所形成的空间中，配置有用于导入来自所述燃料电池的排出流体的流体导入部。
通过上述构成的移动体，能够进行燃料电池的侧面下的多余空间的有效利用。
在上述移动体中，优选，所述流体导入部为稀释器或气液分离器。这样一来，能够将从燃料电池排出的反应气体或水迅速导入作为流体导入部的稀释器或气液分离器中。
在上述移动体中，优选，上述移动体为车辆。这样一来，即使车辆在斜面上行驶，也能够利用重力使正极侧的生成水排出。
在上述移动体中，优选，上述燃料电池设在乘务员座椅下。这样一来，能够有效利用车辆中的空间。
此外，本发明，除了上述移动体的方式以外，也能够作为车辆或机器人等其他的装置发明的方式实现。另外，还能够作为移动体中的燃料电池车载方法等方法发明的方式实现。
附图说明
图1是用于说明在本发明的一个实施例中的车辆1000中燃料电池100的车载位置的概略结构图。
图2是表示图1的A-A剖面的立体图。
图3是在车辆1000中向左方观察燃料电池100周边的图。
图4是在车辆1000中向后方观察燃料电池100周边的图。
图5是在车辆1000中向上方观察燃料电池100的图。
图6是表示稀释器500的概略外观结构的图。
具体实施方式
A.实施例
A1.燃料电池100的结构：
图1是用于说明在本发明的一个实施例的车辆1000中燃料电池100的车载位置的概略结构图。首先，关于燃料电池100进行说明。燃料电池100是层叠多个单电池(未图示)，并通过端板150挟持该层叠体的堆(stack)结构，形成为大致立方体形状。收纳燃料电池100的燃料电池壳体100A也形成为与燃料电池100同样的立方体形状。该燃料电池100具有：用于对各单电池的正极(未图示)供给燃料气体的燃料气体供给岐管(未图示)；用于对各单电池的负极(未图示)供给氧化气体的氧化气体供给岐管(未图示)；用于将在正极未被供电化学反应的燃料气体汇集，并向燃料电池100外部排出的燃料气体排出岐管160(在图1中未图示)；用于在负极将未被供电化学反应的氧化气体汇集，并向燃料电池100外部排出的氧化气体排出岐管(未图示)等。这些岐管，平行设置于单电池的层叠方向，与设置于端板150的各口连接。在图1中，仅示出了燃料气体排出口110。关于除燃料气体排出口110以外的其他口的说明后述。燃料气体排出口110，是与燃料气体排出岐管160连接，用于使燃料气体排出到燃料电池100的外部的口。
在上述大致立方体形状的燃料电池100中，将8个顶部中的任意的顶部设为顶部P。燃料气体排出口110形成于燃料电池100的各顶部的中最靠近顶部P的位置，而且，形成于与其他的口(后述的氧化气体排出口120等)相比相对于顶部P最接近的位置。
此外，上述的单电池构成为，将由触媒电极层(未图示)夹持电解质膜(未图示)构成的膜-电极接合体(MEA)进一步由导电性板(所谓隔板)挟持。
A2.燃料电池100的车载位置：
在本实施例的车辆1000中，如图1所示，规定前后、左右、上下方向。此外，所谓“前方”为车辆1000的前进方向，在图1中，前进方向也为水平方向。燃料电池100，被收纳在燃料电池壳体100A中，如图1所示，在车辆1000中，被配置在在乘务员座椅910下即地板920下。具体来说，使用后述的部件，将燃料电池100安装在配置于地板920下的侧部框架930上，详细后述。
A3.燃料电池100的配置状态：
图2为表示图1的A-A剖面的立体图。如图1、图2所示，燃料电池100倾斜配置，使得其顶部P位于前后方向的后方、左右方向的右方，并且以在各顶部中成为最低点。关于这一点具体说明如下。
图3是在车辆1000中向左方观察燃料电池100周边的图。图4是在车辆1000中向后方观察燃料电池100周边的图。图5是在车辆1000中向上方观察燃料电池100的图。燃料电池100，如图3～图5所示，通过支架400A、B、C与支持部件300连接。该支持部件300具有高度不同的凸部300A、B、C，其高度以凸部300B、凸部300C、凸部300A的顺序变高。支架400A、B、C由橡胶制成。
具体说明燃料电池100和支持部件300的连接，如图4所示，燃料电池100的端板150、燃料电池壳体100A的下面部及支持部件300的各凸部300A、B、C分别通过支架400A、B、C由支架螺栓410固定。在该情况下，在燃料电池100中，以使各顶部中的顶部P最靠近凸部300A的方式配置燃料电池100。由此，燃料电池100被倾斜配置，使得其顶部P成为最低点。而且，在各支架螺栓410上安装有绝缘性的支架罩420。在上述图1及图2中，省略了支架400A、B、C及支持部件300等的图示，另外，在图3及图5中，简略表示了支架400A、B、C，并省略了支架螺栓410等的图示。支持部件300固定在侧部框架930上。
此外，在本实施例中，燃料电池100与前后方向上成α°、与左右方向上成β°地倾斜配置。该α优选10～30左右，特别优选15～20左右。另外，该β优选3～10左右，特别优选3～5左右。
如图3所示，在燃料电池100的端板150上，在顶部P附近设有燃料气体排出口110，在顶部Q附近设有氧化气体排出口120。氧化气体排出口120，与氧化气体排出岐管连接，是用于将氧化气体排出到燃料电池100的外部的口。另外，在该端板150上，此外还设有用于对燃料气体供给岐管供给燃料气体的燃料气体供给口130和用于对氧化气体供给岐管供给氧化气体的氧化气体供给口140。
另外，如图4所示，燃料气体排出口110与用于将来自燃料气体排出岐管160的燃料气体导入后述的稀释器500的燃料气体导入管115连接。在图3～图5中，省略图示，但是氧化气体排出口120与用于将来自氧化气体排出岐管的氧化气体导入后述的稀释器500的氧化气体导入管117连接。
而且，本实施例的车辆1000，如图3～图5所示，在燃料电池100下面(底面)之下即燃料电池壳体100A下面之下形成的空间(以下也称作空间K)中具有稀释器500。
图6是表示稀释器500的概略外观结构的图。该稀释器500，如图所示，与燃料气体导入管115、氧化气体导入管117及稀释气体排出管520连接，是用于使从燃料气体导入管115导入的燃料气体和从氧化气体导入管117导入的氧化气体混合并进行稀释的装置。在稀释器500中被稀释的气体，通过稀释气体排出管520向消声器导入。另外，稀释器500，如图6所示，其上面(上盖)以沿燃料电池壳体100A的下面的方式形成。由此，稀释器500被配置得不会浪费上述空间K。
以上那样，在本实施例的车辆1000中，倾斜配置燃料电池100，使得燃料电池100的顶部中的最靠近燃料气体排出口110的顶部P在前后方向上位于后方、在左右方向上位于右方、并且在各顶部中成为最低点。这样一来，在车辆1000上坡行驶的情况下，通常燃料气体排出口110位于燃料电池100的最低点附近，所以能够利用重力将各单电池的正极内的生成水收集在燃料气体排出岐管160中，而且能够利用重力将该收集的生成水从燃料气体排出口110排出。其结果就是，在燃料电池100的各单电池中，抑制浸水的发生，乃至抑制燃料电池的发电效率的降低，能够抑制对车辆1000的行驶产生妨碍。另外，在车辆1000在倾斜比α°缓和的下坡行驶的情况下，也能够得到同样的效果。
而且，一般情况下，与负极相比，从正极排出的反应气体量少的情况较多。因此，在本实施例的车辆1000中，将燃料气体排出口110设置得比氧化气体排出口120更靠近成为上述燃料电池100的最低点的顶部P。这样一来，在燃料电池100的各单电池中，能够利用重力高效地将正极内的生成水收集到燃料气体排出岐管160中，并能够利用重力将该收集的生成水从燃料气体排出口110高效地排出。
另外，在本实施例的车辆1000中，将燃料电池100的端板150和支持部件300通过支架400A、B、C固定。这样一来，能够牢固地固定燃料电池100和支持部件300，即，能够通过支持部件300牢固地支持燃料电池100。而且，在该情况下，由橡胶制成的支架400介于燃料电池100的端板150和支持部件300之间，所以即使对车辆1000施加外力，且外力传递至支持部件上，也能够通过支架400予以缓和。
而且，在本实施例的车辆1000中，没有浪费地将稀释器500配置在空间K中。这样一来，能够有效地利用伴随着燃料电池100的倾斜而产生的空间即空间K。
在车辆1000中，在乘务员座椅910下，比较能够在上下方向上取得空间。因此，在本实施例的车辆1000中，将燃料电池100配置在乘务员座椅910下。这样一来，能够有效地利用车辆1000中的空间。
车辆1000相当于权利要求中的移动体，燃料气体排出口110及氧化气体排出口120在权利要求中分别相当于燃料气体排出口及氧化气体排出口，支持部件300相当于权利要求中的支持部件，支架400A、B、C相当于权利要求中的支架，支架螺栓410相当于权利要求中的支架固定部件，稀释器500相当于权利要求中的流体导入部，顶部P相当于权利要求中的“最接近燃料气体排出口的角部”。
B.变形例1
此外，在本发明中，并不限于上述的实施方式，在不脱离其技术思想的范围内，可以以各种方式进行实施。
B1.变形例1：
在上述实施例的车辆1000中，燃料气体排出口110朝左右方向，但本发明并不限于此。在车辆1000中，只要接近燃料气体排出口110的顶部P为最低点即可，例如，在燃料电池100中，形成有燃料气体排出口110等各口的端板150朝向后方，即，燃料气体排出口110也可以朝向后方。这样也能够得到与上述实施例相同的效果。
B2.变形例2：
在上述实施例的车辆1000中，将稀释器500配置在空间K中，但是，本发明并不限于此。例如，也可代替稀释器500配置气液分离器或其他的燃料电池100的周边设备。这样，能够有效地利用伴随着燃料电池100的倾斜而产生的空间即空间K。
B3.变形例3：
在上述实施例中，作为搭载燃料电池100的移动体用车辆1000进行了说明，但是本发明并不限于此。也可以如上述实施例那样将燃料电池100倾斜配置在直线电动机车、船、飞机及机器人等移动体上。这样一来，该移动体在向上行驶(上升飞行)的情况下，通常燃料气体排出口110位于燃料电池100的最低点附近，所以能够利用重力将各单电池的正极内的生成水收集到燃料气体排出岐管160中，而且，能够利用重力将该收集的生成水从燃料气体排出口110排出。其结果就是，在燃料电池100的各单电池中，能够抑制诱发浸水，乃至能够抑制燃料电池的发电效率降低，能够抑制对该移动体的行驶(飞行)产生妨碍。
B4.变形例4：
在上述实施例的车辆1000中，稀释器500的上面(上盖)和燃料电池壳体100A的下面是由不同的部件形成的，但是，也可以兼用这些部件。这样一来，能够减少零件数目，另外，能够使车辆1000轻量化。
B5.变形例5：
在上述实施例的车辆1000中，在燃料电池100中，只使顶部P成为最低点，但是本发明并不限于此。例如，在燃料电池100中，也可以不产生左右方向的倾斜(即，β＝0)，而相对于左右方向使与顶部P对应的顶部R(参照图2)与顶部P一起成为最低点。这样一来，车辆1000在上坡行驶的情况下，通常燃料气体排出口110位于燃料电池100的最低点附近，所以能够利用重力将各单电池的正极内的生成水高效地收集在燃料气体排出岐管160中。在该情况下，收集的生成水与燃料气体一起从燃料气体排出口110排出。其结果就是，在燃料电池100的各单电池中，能够抑制诱发浸水，乃至能够抑制燃料电池的发电效率降低，能够抑制对车辆1000的行驶产生妨碍。
B6.变形例6：
在上述实施例的车辆1000中，燃料电池100倾斜配置，使得其顶部P在前后方向上位于后方、在左右方向上位于右方，并且在各顶部中成为最低点，但是本发明并不限于此，也可以将燃料电池100向各种方向倾斜地配置。即便在该情况下，也将稀释器500或气液分离器等配置在伴随燃料电池100的倾斜而产生的空间内。这样一来，能够有效利用该空间。
B7.变形例7：
在上述实施例的车辆1000中，燃料电池100形成为大致立方体形状，但是，本发明并不限于此。例如，燃料电池100也可为多边形(五边形、六边形等)的柱状体。在该情况下，各顶部相当于权利要求中的角部。另外，燃料电池100可以为具有大致弯曲形状的顶部(以下称作弯曲顶部)的柱状体。在该情况下，该弯曲顶部相当于权利要求中的角部。

Claims (8)

1.一种移动体，该移动体搭载有具有多个角部的燃料电池，
所述燃料电池具有燃料气体排出口，该燃料气体排出口用于将在正极供电化学反应之后的燃料气体排出到所述燃料电池外部，
所述燃料电池，相对于水平面倾斜配置，使得所述燃料电池的所述移动体的前进方向侧比所述前进方向的相反方向侧高，并且使得所述多个角部中的、最接近所述燃料电池的所述燃料气体排出口的所述角部成为最低点。
2.根据权利要求1所述的移动体，其特征在于：
所述燃料电池具有氧化气体排出口，该氧化气体排出口用于将在负极供电化学反应之后的氧化气体排出到所述燃料电池外部，
在所述燃料电池中，所述燃料气体排出口被配置在至少比所述氧化气体排出口接近成为所述最低点的所述角部的位置。
3.根据权利要求1或2所述的移动体，其特征在于：
所述燃料电池，为层叠隔板和膜-电极接合体而成的层叠体，具有配置在所述层叠体的端部的、设有所述燃料气体排出口的端板，
所述移动体具有：
用于支持所述燃料电池、使所述燃料电池倾斜配置的支持部件；
被固定于所述支持部件、至少一部分由弹性体构成的支架；和
用于将所述支架固定于所述燃料电池的端板的支架固定部件。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的移动体，其特征在于：
在通过所述最低点的所述燃料电池的底面之下所形成的空间中，配置有用于导入来自所述燃料电池的排出流体的流体导入部。
5.一种移动体，该移动体搭载有燃料电池，
使所述燃料电池相对于水平面倾斜配置，
在通过所述燃料电池的成为最低点的角部的所述燃料电池的下面之下所形成的空间中，配置有用于导入来自所述燃料电池的排出流体的流体导入部。
6.根据权利要求4或5所述的移动体，其特征在于：
所述流体导入部为稀释器或气液分离器。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的移动体，其特征在于：
所述移动体为车辆。
8.根据权利要求7所述的移动体，其特征在于：
所述燃料电池被设置在乘务员座椅下。
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