CN102529736A - 搭载燃料电池的车辆以及液体喷射方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供搭载燃料电池的车辆以及液体喷射方法。有效利用从燃料电池产生的水。搭载燃料电池的车辆具有：燃料电池，其搭载于车辆，对该车辆的动力部供给电力；贮留部，其贮留从所述燃料电池产生的水；以及液体喷射装置，其喷射所述贮留部的水。

Description

搭载燃料电池的车辆以及液体喷射方法

技术领域

本发明涉及搭载燃料电池的车辆以及液体喷射方法。

背景技术

通过近年来的研究开发，燃料电池已经实用化。燃料电池是通过使负极活性物质与正极活性物质进行反应而能够持续产生电力的发电装置。

这种燃料电池受到排水的限制。由此，搭载燃料电池并考虑了环境的汽车等的利用正在扩大(专利文献1)。

【专利文献1】日本特开2003-115320号公报

这样，燃料电池有助于提供环保的装置，且产生水作为其排出物。另一方面，有时在汽车等车辆中搭载使用水的装置，在该车辆为紧急车辆的情况下，也考虑到在移动中需要水的情况。由此，优选有效利用从燃料电池产生的水。

发明内容

本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于，有效利用从燃料电池产生的水。

用于实现上述目的的主要发明是一种搭载燃料电池的车辆，其中，该搭载燃料电池的车辆具有：燃料电池，其搭载于车辆，对该车辆的动力部供给电力；贮留部，其贮留从所述燃料电池产生的水；以及液体喷射装置，其喷射所述贮留部的水。

通过本说明书和附图的记载，本发明的其他特征显而易见。

附图说明

图1是第1实施方式的燃料电池汽车10的基本结构图。

图2是第2实施方式的燃料电池汽车20的基本结构图。

图3是第2实施方式的喷水刀(water jet knife)210的纵剖面图。

标号说明

10：搭载燃料电池的车辆；120：燃料电池；130：冷却部；140：罐；145：二次电池；147：电动机；149：电力调整器；150：洗涤液罐；153：油门踏板；157：系统控制装置；177：齿轮；171：洗窗器；172：洗灯器；179：轮胎。

具体实施方式

通过本说明书和附图的记载，至少可知以下事项。

搭载燃料电池的车辆具有：燃料电池，其搭载于车辆，对该车辆的动力部供给电力；贮留部，其贮留从所述燃料电池产生的水；以及液体喷射装置，其喷射所述贮留部的水。

这样，能够使用液体喷射装置喷射从燃料电池产生的水。因此，能够有效利用在燃料电池产生电力时排出的水。

在该搭载燃料电池的车辆中，所述液体喷射装置也可以具有供所述水流入的泵室，通过变更该泵室的容积来喷射水。

这样，能够断续地喷射流体或者喷射脉冲状的液体。一般公知，通过喷射脉冲状的液体，能够以较少的液体量切除活体组织。因此，根据该搭载燃料电池的车辆，能够在车辆内以较少的液体量进行活体组织的切除，即，能够在车辆内进行使用液体喷射装置的手术。

并且，优选所述液体喷射装置具有变更所述泵室的容积的隔膜、以及使该隔膜变形的压电元件，利用从所述燃料电池供给的电力供给脉冲状的电压，由此所述压电元件伸缩。

这样，根据脉冲状的电压，压电元件反复进行伸缩，所以，使隔膜振动，能够断续地进行喷射或者喷射脉冲状的液体。并且，能够使用燃料电池对压电元件供给电力，所以，能够使用由燃料电池驱动的压电元件断续地喷射或者以脉冲状喷射从燃料电池产生的水。

并且，优选所述液体喷射装置喷射水，用于清洗所述车辆的一部分。

这样，通过从液体喷射装置喷射从燃料电池产生的水，能够用于车辆清洗。

并且，优选对从所述燃料电池产生的水混合用于清洗所述车辆的一部分的清洗剂而得到的清洗水被供给到所述贮留部。

这样，能够利用液体喷射装置喷射混合从燃料电池产生的水和清洗剂而得到的清洗液，所以，能够使从燃料电池产生的水更加适用于车辆清洗。

并且，优选所述燃料电池是磷酸型燃料电池。

这样，能够提供实用度高的系统。

并且，通过本说明书和附图的记载，至少可知以下事项。即，液体喷射方法包括：使用搭载于车辆的燃料电池生成电力；贮留从所述燃料电池产生的水；向车辆的动力部供给由所述燃料电池产生的电力；以及从搭载于所述车辆的液体喷射装置喷射所述贮留的水。

这样，能够使用液体喷射装置喷射从燃料电池产生的水。因此，能够有效利用在燃料电池产生电力时排出的水。

第1实施方式

图1是第1实施方式的燃料电池汽车10的基本结构图。

燃料电池120发出用于对燃料电池汽车10的电动机147、洗窗器171和洗灯器172供给的电力。作为燃料电池120，例如能够使用磷酸型燃料电池。燃料电池至少使用电极、生成离子通道的电解质、作为催化剂的铂、以及作为燃料的氢和氧。在磷酸型燃料电池中，使用磷酸作为上述电解质。燃料电池120在使作为负极活性物质的氢与作为正极活性物质的氧进行反应而产生电时，产生水(H2O)作为化学反应的结果。所产生的水(包含水蒸气)通过配管161送出到冷却部130。

系统控制装置157对燃料电池120中的氢量和氧量进行控制，对所发出的电力量进行控制。并且，系统控制装置157根据利用油门位置传感器(未图示)检测油门踏板153的踏入量而得到的油门开度信号，对经由电力调整器149向电动机147供给的电力量进行控制。电动机147的旋转力经由具有减速和差动功能的齿轮177使驱动轮的轮胎179旋转，由此，驱动燃料电池汽车10。

电力调整器149将来自燃料电池120和二次电池145的电力分配给电动机147等。例如，电力调整器149根据来自系统控制装置157的控制信号，在无法利用燃料电池120的发电电力供给电动机147所消耗的行驶电力等的情况下，以从二次电池145向电动机147供给的方式分配电力。

二次电池145蓄积燃料电池120产生的电力、以及在车辆减速时由电动机147发出的再生电力，另一方面，向电动机147供给在燃料电池120起动时和车辆的起步加速时不足的电力。

冷却部130是用于使由燃料电池120产生并送出的水降低到适当温度的装置。上述磷酸型燃料电池的动作温度大约为200℃。由此，从燃料电池120排出的水也为200℃左右，作为水蒸气排出。该水蒸气也有时在配管161中被冷却而成为液体，但是，成为不足以用作后述的洗涤液的温度。冷却部130将该水蒸气冷却到用作洗涤液的温度。冷却部130可以使用利用制冷剂的现有的冷藏装置等，也可以使用散热器。

由冷却部130冷却后的水通过配管162供给到罐140。罐140用于贮留在冷却部130冷却后的水。贮留在罐140中的水通过配管163供给到洗涤液罐150。在洗涤液罐150中，在被供给的水中混合洗涤液的原液，生成洗涤液(清洗液)。

洗涤液经由配管164、165从洗涤液罐150供给到洗窗器171和洗灯器172。洗窗器171和洗灯器172分别接受来自系统控制装置157的控制信号，通过从电力调整器149供给的电力进行动作。然后，对车辆的窗或灯部分喷射洗涤液，进行清洗和清洗辅助。

根据这种燃料电池汽车10，将在燃料电池120中产生的水作为窗洗涤液等喷射到车体的各部。由此，即使在汽车的用户未进行窗洗涤液的供给的情况下，也能够供给从燃料电池120产生的水，适当地对车体喷射水或窗洗涤液。

另外，对燃料电池120供给氢，但是，有时使用天然气体等的包含氢的气体，而不是纯粹的氢。并且，有时使用甲醇作为燃料。在这种情况下，也可以使用将它们改质为氢气的改质器对燃料电池120供给氢气。

第2实施方式

在所述第1实施方式中，将在燃料电池中产生的水作为窗洗涤液喷射到车体，但是，在燃料电池中产生的水的用途不限于此。如接着说明的那样，也可以供给到喷水刀210而用于急救车辆中的手术等。

图2是第2实施方式的燃料电池汽车20的基本结构图。

在本图中，燃料电池220、二次电池245、电动机247、电力调整器249、油门踏板253、系统控制装置257、齿轮277以及轮胎279与所述第1实施方式相同，所以省略说明。

喷水刀210是用于对活体组织喷射水或生理盐水来切除活体组织的装置。主要用于手术等。喷水刀210的详细结构在后面叙述。

在使由燃料电池220产生并送出的水降低到适当温度的方面，冷却部230与所述第1实施方式相同。但是，在第2实施方式中，将在燃料电池220中产生的水冷却到适于活体切除的温度(20℃左右)。

并且，在对由燃料电池220产生的水进行冷却时，也可以通过抽吸所切除的活体组织和所喷射的水的抽吸机构产生的风进行空气冷却。这样，能够采用不使用所述冷却部230的结构。抽吸机构例如是如下机构：以覆盖喷射管的形式配置抽吸管(抽吸管和喷射管成为双重管构造)，并经由抽吸管对所切除的活体组织和所喷射的水进行抽吸。在抽吸机构进行抽吸动作时，利用电动机使涡轮叶片高速旋转，从而产生风，使抽吸管的内部气压低于大气压。因此，在涡轮叶片附近，优选在涡轮叶片与抽吸管之间配置配管261，由此，能够通过抽吸机构所产生的风对在燃料电池220中产生的水进行空气冷却。

另外，冷却部230也可以具有在冷却前的热水中导入氯化钠而生成生理盐水的机构。这里，调整导入量，以使得含有0.9重量％的氯化钠。浓度为0.9重量％的盐水相当于与人的体液相同浓度的生理盐水。能够根据燃料电池220所保持的氢的减少量来推测从燃料电池220产生的水量。由此，以相对于所产生的水量成为上述重量百分比的方式导入氯化钠。

由冷却部230冷却后的水或生理盐水通过配管262供给到罐240。也可以在冷却部230与罐240之间设置脱气装置，以使得不会由于后述的喷水刀210内的压力变动而在水或生理盐水中产生气泡。这样，能够去除在供给到罐240的水或生理盐水中溶入的空气。

罐240用于贮留由冷却部230冷却后的水或生理盐水。贮留在罐240中的水或生理盐水由外部泵250经配管263汲取，并通过配管264供给到喷水刀210。

根据这种燃料电池汽车20，使用喷水刀210等液体喷射装置喷射在燃料电池220中产生的水，所以，能够减少利用液体喷射装置喷射的水枯竭的情况。并且，燃料电池产生电力时产生的水的杂质少，是清洁的，所以，即使在难以获得清洁水的状况下，也能够一边使液体喷射装置动作，一边供给切除用的清洁水。

并且，如上所述，从燃料电池220产生的水为200℃左右的高温。在冷却部230中对其进行冷却，但是，也可以先冷却到氯化钠容易溶解的程度的温度，使氯化钠溶解。这样，能够对活体组织喷射生理盐水，所以，能够降低在切除中对活体造成不良影响的可能性。

并且，在使氯化钠溶解时，为了使生理盐水浓度维持预定浓度(优选为0.9重量％)，也可以根据燃料电池220所保持的氢的减少量来推测水的产生量。并且，还可以根据燃料电池220输出的电力量来推测所产生的水量。这样，由于能够推测所产生的水量，因此，还能够推测为了成为适当的生理盐水浓度而添加的氯化钠量。另外，所供给的氯化钠可以以固体的方式储存，也可以作为高浓度的氯化钠水溶液进行储存。

但是，与连续流相比，断续地喷射流体的脉冲流能够以较少的水量进行对象物的切除。由此，在难以供给水等流体的状况下，在上述燃料电池汽车20中，当使用如下述所示的喷水刀210时，利用由燃料电池220产生的水的水量就能够有效地切除对象物。

图3是第2实施方式的喷水刀210的纵剖面图。在本图中，喷水刀210(相当于液体喷射装置)大致由微型泵2100、与微型泵2100连接的出口流路连接管2300、以及与出口流路连接管2300连接的连接流路管2200构成。

微型泵2100包括：设有供流体流入的入口流路2122的入口流路体2120；泵室体2130，其具有紧密固定隔膜2131而构成的泵室2132；以及致动器单元2150，其具有变更泵室2132的容积的致动器2151。

入口流路体2120的俯视外形为大致圆筒形，在侧面一个方向突出形成有贯穿设置有入口流路2122的管状的入口连接管2121，入口流路2122与入口流路室2123连通。入口流路2122的前端部与所述配管264连接，通过外部泵250供给水或生理盐水。入口流路室2123与泵室体2130连通，在该泵室体2130的出口流路侧固定有止回阀2125。并且，在入口流路室2123的与止回阀2125相反一侧的开口部，利用粘接、焊接、螺合等固定手段将密封板2124密闭固定于入口流路室2123的周缘。

在该入口流路体2120的靠止回阀侧的外周部形成有阶梯状的O型圈盒2126，在该O型圈盒2126的外侧形成有阶梯状的固定部2127，泵室体2130压入于该固定部2127。

泵室体2130构成为，与入口流路室2123连通的泵室体侧出口流路2301贯穿设置于所述入口流路2122的相反侧。在泵室体2130的与入口流路室2123相反的一侧形成有浅凹部，在该凹部的开口部的周缘固定有隔膜2131。由该凹部和隔膜2131构成的空间是泵室2132。

并且，在出口流路连接管2300贯穿设置有与泵室体侧出口流路2301连通且直径相同的连接管侧出口流路2302。将这些泵室体侧出口流路2301和连接管侧出口流路2302统称为出口流路。

并且，在入口流路体2120与泵室体2130的接合部形成有直径与所述固定部2127的阶梯部直径大致相同的凹部2133，在O型圈盒2126内装配有环状的O型圈2230。在该状态下压入固定入口流路体2120的固定部2127与泵室体2130的凹部2133，压接O型圈2230而防止流体泄漏。

另外，入口流路体2120与泵室体2130的接合不限于压入固定，也可以通过粘接或螺合进行固定。

在泵室体2130的隔膜2131侧装配有致动器单元2150。

致动器单元2150由筒状的壳体2152、封闭该壳体2152的一个开口部的盖部件2154、端部固定于该盖部件2154的内侧面的致动器2151、以及固定于致动器2151的另一个端部的上台2155构成，壳体2152的与盖部件2154相反的一侧的端部按压隔膜2131，同时将隔膜2131的外周部压入于在泵室体2130形成的凹状的固定部而一体固定。

此时，处于上台2155的图中上表面与隔膜2131紧密接触的关系。虽然没有图示，但是，在壳体2152的侧面设有从内侧贯通到外侧的孔，并设有贯穿插入该孔中的导线，没有图示，但是与外部的外部控制电路连接。致动器2151是沿长度方向伸缩的压电元件，通过从外部控制电路施加脉冲状的电压，从而进行伸缩，在伸长时，按压隔膜2131而使其挠曲，减少泵室2132的容积，在收缩时，拉回到原来的状态，增加泵室2132的容积。另外，作为所施加的电压，也可以施加交流电压。

压入固定有后述的连接流路管2200的连接流路管固定孔2304贯穿设置于出口流路连接管2300。连接流路管2200的一个端部压入于该连接流路管固定孔2304。并且，出口流路连接管2300的与连接流路管固定孔2304相反一侧的端部压入于从泵室体2130突出的出口流路固定部2134，从而固定于泵室体2130。

在连接流路管2200贯穿设置有与所述出口流路连通的连接流路2201。连接流路管2200由高刚性的金属材料形成。在该连接流路管2200的前端压入有喷嘴2210，该喷嘴2210具有喷射流体的开口部2211。

喷嘴2210在一个端部设有开口部2211，该开口部2211与在喷射流体时不使流体分散、且喷射方向恒定的流体导入路2212连续。并且，喷嘴2210的另一个端部设有与流体导入路2212连续且前端侧较宽的锥形孔2213。进而，开口部2211的外侧周缘利用倒角或圆弧等平滑地被修圆。

连接流路2201的直径为1mm～3mm，大于出口流路的直径，并且，连接流路2201的外壳即连接流路管2200的厚度被设定为0.1mm～1mm。因此，连接流路管2200的外径最大为5mm。并且，设从连接流路管2200的端部与出口流路连接管2300的抵接部到开口部2211的入口的距离为连接流路，当设其长度为L时，L被设定在100mm～200mm的范围。

在这种喷水刀210中，实现断续地喷射流体的脉冲流，所以，具有即使流体的使用量较少也能够进行切除的优点。由此，即使在从上述燃料电池220产生的水量较少的情况下，也能够使用该水来切除对象物。

在本实施方式中，作为喷水刀210，使用产生脉冲流的喷水刀，但是，喷水刀210的形式不限于此。例如，还包括连续地强劲地喷射流体来切除对象物的液体喷射装置。

上述实施方式用于容易地理解本发明，并不用于限定解释本发明。本发明能够在不脱离其主旨的范围内进行变更和改进，并且，本发明可以包含其等同物。

Claims (7)

1.一种搭载燃料电池的车辆，其特征在于，

该搭载燃料电池的车辆具有：

燃料电池，其搭载于车辆，对该车辆的动力部供给电力；

贮留部，其贮留从所述燃料电池产生的水；以及

液体喷射装置，其喷射所述贮留部的水。

2.根据权利要求1所述的搭载燃料电池的车辆，其中，

所述液体喷射装置具有供所述水流入的泵室，通过变更该泵室的容积来喷射水。

3.根据权利要求2所述的搭载燃料电池的车辆，其中，

所述液体喷射装置具有变更所述泵室的容积的隔膜、以及使该隔膜变形的压电元件，利用从所述燃料电池供给的电力供给脉冲状的电压，由此所述压电元件伸缩。

4.根据权利要求1所述的搭载燃料电池的车辆，其中，

所述液体喷射装置喷射水，用于清洗所述车辆的一部分。

5.根据权利要求4所述的搭载燃料电池的车辆，其中，

对从所述燃料电池产生的水混合用于清洗所述车辆的一部分的清洗剂而得到的清洗水被供给到所述贮留部。

6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的搭载燃料电池的车辆，其中，

所述燃料电池是磷酸型燃料电池。

7.一种液体喷射方法，其中，该液体喷射方法包括：

使用搭载于车辆的燃料电池生成电力；

贮留从所述燃料电池产生的水；

向车辆的动力部供给由所述燃料电池产生的电力；以及

从搭载于所述车辆的液体喷射装置喷射所述贮留的水。

Images