CN113680141A - 燃料电池用气液分离器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种气液分离器，其从自燃料电池堆排出的气体分离液态水，该气液分离器具有：壳体(10)，该壳体具有导入气体的导入部(11)、从经由导入部(11)导入的气体分离液态水的气液分离部(12)以及排出分离了液态水的气体的排出部(13)；排水部(20)，其连接于壳体(10)，排出液态水；排水阀(30)，其开闭排水部(20)；以及网状的过滤器(40)，其设于壳体(10)的内部，分隔出壳体(10)的内部和与排水部(20)的上游侧端部(21)相连的空间。过滤器(40)具有与壳体(10)的底面(14a)相接触的端缘(41)和离开底面(14a)的主体部(42)。

Description

燃料电池用气液分离器
技术领域
本发明涉及一种燃料电池用气液分离器。
背景技术
专利文献1中公开了一种燃料电池用气液分离器。该气液分离器具有壳体和收纳于壳体的过滤单元。壳体具有：气液分离部，其从自燃料电池堆排出的含水气体中分离水；贮水部，其储存由气液分离部分离出的水。过滤单元去除自气液分离部向贮水部运送的水中所含的异物。壳体设有：导入口，其导入自燃料电池主体排出的含水气体；排出口，其排出已由气液分离部分离了水的气体。另外，壳体设有排水阀，该排水阀开闭将已由过滤单元去除了异物的水向外部排出的排出流路。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-155335号公报
发明内容
发明要解决的问题
此外，在燃料电池系统中，停止运转后通过加压输送气体来进行气液分离器内的换气。然而，对于包含专利文献1所记载的气液分离器在内的以往的气液分离器，存在这样的情况：残存于与导入口、排出口等连接的配管内的水滴、因结露而生成于壳体内的水滴等通过过滤器流入排水阀。在这种情况下，可能伴随着外部气温的降低而冻结排水阀。
本发明的目的在于提供一种燃料电池用气液分离器，其能够利用简单的结构来抑制排水阀的冻结。
用于解决问题的方案
用于达成上述目的的燃料电池用气液分离器从自燃料电池堆排出的气体分离液态水。该气液分离器具有：壳体，该壳体具有导入所述气体的导入部、从经由所述导入部导入的所述气体分离液态水的气液分离部、以及排出分离了液态水的所述气体的排出部；排水部，其连接于所述壳体，排出所述液态水；排水阀，其开闭所述排水部；网状的过滤器，其设于所述壳体的内部，分隔出所述壳体的内部和与所述排水部的上游侧端部相连的空间，所述过滤器具有与所述壳体的底面相接触的端缘和离开所述底面的主体部。
利用该结构，通过了网状的过滤器的液态水由于表面张力而易于积存于壳体的底面和过滤器之间的角部。由此，在燃料电池系统停止运转后，抑制上述液态水流入排水阀。由此，能够利用简单的结构来抑制排水阀的冻结。
附图说明
图1是表示燃料电池用气液分离器的一实施方式的立体图。
图2是沿图1的2-2线的剖视图。
图3是沿图1的3-3线的剖视图。
图4是表示液态水积存于壳体的底面和过滤器之间的角部的状态的剖视图。
图5是表示具有变形例的排水部的气液分离器的剖视图。
图6是表示网的变形例的剖视图。
附图标记说明
S、空间；T、角部；10、壳体；10a、壳体主体；11、导入部；12、气液分离部；12a、撞击面；13、排出部；14、底壁；14a、底面；15、顶壁；16、侧壁；17、侧壁；18、侧壁；18a、贯通口；19、侧壁；20、排水部；21、上游侧端部；30、排水阀；40、过滤器；41、端缘；42、主体部；50、支承壁；51、主壁；51a、开口；52、侧壁；53、开口部。
具体实施方式
以下，参照图1～图6，对燃料电池用气液分离器的一实施方式进行说明。
如图1所示，气液分离器是例如从自燃料电池堆(省略图示)的燃料气体排出通路排出的燃料气体(以下称为排气)分离液态水的装置，该气液分离器具有壳体10、排水部20、排水阀30以及过滤器40。在此，排气中含有未反应的氢气、氮气以及液态水等。
首先，对壳体10进行详细说明。
如图1和图2所示，壳体10具有：壳体主体10a，其为中空的长方体状；筒状的导入部11，其导入排气；气液分离部12，其从被导入到壳体主体10a的内部的排气分离液态水；筒状的排出部13，其排出分离了液态水的排气。
壳体主体10a具有：底壁14；顶壁15，其与底壁14相对；以及4个侧壁16、17、18、19。
导入部11自侧壁16朝向外侧突出。导入部11连接于燃料电池堆的燃料气体排出通路。
气液分离部12是长方形板状，自顶壁15的内表面朝向底壁14突出。气液分离部12具有与导入部11相对的撞击面12a。
排出部13自壳体10的顶壁15朝向外侧突出。排出部13连接于燃料电池堆的燃料气体供给通路。
接下来，对排水部20进行说明。
如图1所示，排水部20是排出从排气中分离出的液态水的部位，呈筒状。此外，在下文中，有时直接将在排水部20的轴线方向上的液态水的流动方向的上游侧和下游侧作为上游侧和下游侧来进行说明。
如图1～图3所示，排水部20设为贯通壳体10的侧壁18。更详细的讲，排水部20贯通于设于侧壁18的贯通口18a。排水部20的上游侧端部21向壳体10的内部突出。
接下来，对排水阀30进行说明。
如图1和图2所示，排水阀30通过开闭排水部20来控制液态水的排出。排水阀30例如由电磁阀构成，设于排水部20中的位于壳体10的外部的部分。此外，利用控制部(省略图示)基于由传感器等(省略图示)直接感知壳体10内的液态水的液面水平所得的结果，或者基于根据燃料电池堆(省略图示)的发电状况来计算因发电而生成的液态水量并根据该结果推定出的液面水平，来对排水阀30进行开闭控制。
接下来，对过滤器40进行说明。
如图1和图2所示，在底壁14的上表面即底面14a的中央部设有朝向顶壁15突出的支承壁50。
支承壁50具有长方形板状的主壁51和直角三角形板状的彼此相对的一对侧壁52。
主壁51沿壳体10的侧壁18延伸。
如图1～图3所示，主壁51具有开口51a。开口51a连接有排水部20的上游侧端部21。
各侧壁52的长边连结于底面14a。各侧壁52的短边连结于主壁51的两端缘。
如图1～图3所示，过滤器40是长方形板状的网状过滤器。本实施方式的过滤器40是金属制。过滤器40以将由支承壁50的主壁51的上端缘、各侧壁52的斜边以及底壁14的底面14a划分出的长方形的开口部53封闭的方式，借助粘接剂或者通过热熔接而装配于主壁51、各侧壁52以及底壁14。过滤器40分隔出壳体10的内部和与排水部20的上游侧端部21相连的空间S。即，过滤器40具有与底面14a相接触的端缘41和离开底面14a的主体部42。端缘41设为与排水部20的上游侧端部21隔开间隔。主体部42位于端缘41与排水部20的上游侧端部21之间，并且以越靠近排水部20越远离壳体10的底面14a的方式倾斜。
接下来，对本实施方式的作用进行说明。
当伴随着燃料电池系统的运转自导入部11向壳体主体10a的内部导入排气时，该排气与气液分离部12的撞击面12a撞击。由此，排气中含有的液态水附着于撞击面12a而被分离。
另外，在燃料电池系统中，停止运转后通过加压输送燃料气体来进行气液分离器内的换气。但是，在换气后，残存于导入部11和排出部13的水滴、因结露而生成于壳体10内的水滴由于自重而向壳体10的底面14a落下。
如图4所示，向底面14a落下并通过了过滤器40的液态水由于表面张力而积存于壳体10的底面14a和过滤器40之间的角部T。
接下来，对本实施方式的效果进行说明。
(1)过滤器40具有与底面14a相接触的端缘41和离开底面14a的主体部42。
利用这样的结构，能够发挥上述作用。由此，在燃料电池系统停止运转后，能够抑制液态水流入排水阀30。由此，能够利用简单的结构来抑制排水阀30的冻结。
(2)排水部20的上游侧端部21向壳体10的内部突出。
利用这样的结构，能够容易地延长自排水部20的上游侧端部21至排水阀30的长度。由此，即使在液态水流入了排水部20的情况下，液态水也不易到达排水阀30。由此，能够利用简单的结构来进一步抑制排水阀30的冻结。
(3)端缘41设为与排水部20隔开间隔，主体部42位于端缘41与排水部20之间，并且以越靠近排水部20越远离底面14a的方式倾斜。
利用这样的结构，过滤器40和壳体10的底面14a所成的角度为锐角，因此通过了过滤器的液态水由于表面张力而更易于积存于壳体10的底面14a和过滤器40之间的角部T。其结果为，在燃料电池系统停止运行后，进一步抑制上述液态水流入排水阀30。
(4)在底面14a和过滤器40之间设有支承过滤器40的支承壁50，在支承壁50连接有排水部20。
利用这样的结构，通过设置支承壁50，过滤器40向壳体10的安装变得容易。
<变形例>
本实施方式能够像以下那样变形来实施。本实施方式和以下的变形例能够在技术方面不矛盾的范围内相互组合来实施。
·也能够以主壁51相对于壳体10的侧壁18倾斜的方式配置支承壁50和过滤器40。
·排水部20的上游侧端部21也可以是不向壳体10的内部突出的结构。即，也可以是如图5所示的那样，上游侧端部21连接于侧壁18的贯通口18a。在这种情况下，能够将支承壁50的主壁51与侧壁18相邻地配置。另外，也能够省略主壁51。
·也能够省略支承壁50。例如，如图6所示，也能够使过滤器40为圆顶型。在这种情况下，将排水部20的上游侧端部21直接连接于过滤器40即可。
·壳体10的形状不限定于本实施方式中例示的形状，也可以对应于安装条件来进行适当变更。
·本发明的气液分离器不限定于从自燃料电池堆的燃料气体排出通路排出的燃料气体分离液态水的气液分离器，也可以是从自氧化剂气体排出通路排出的氧化剂气体分离液态水的气液分离器。

Claims (4)

1.一种燃料电池用气液分离器，其是从自燃料电池堆排出的气体分离液态水的气液分离器，其中，
该气液分离器具有：
壳体，该壳体具有导入所述气体的导入部、从经由所述导入部导入的所述气体分离液态水的气液分离部、以及排出分离了液态水的所述气体的排出部；
排水部，其连接于所述壳体，排出所述液态水；
排水阀，其开闭所述排水部；以及
网状的过滤器，其设于所述壳体的内部，分隔出所述壳体的内部和与所述排水部的上游侧端部相连的空间，
所述过滤器具有与所述壳体的底面相接触的端缘和离开所述底面的主体部。
2.根据权利要求1所述的燃料电池用气液分离器，其中，
所述排水部的所述上游侧端部向所述壳体的内部突出。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池用气液分离器，其中，
所述端缘设为与所述排水部隔开间隔，
所述主体部位于所述端缘与所述排水部之间，并且以越靠近所述排水部越远离所述底面的方式倾斜。
4.根据权利要求3所述的燃料电池用气液分离器，其中，
在所述底面和所述过滤器之间设有支承所述过滤器的支承壁，
在所述支承壁连接有所述排水部。
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