CN212039396U - 气液分离器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种防止燃料电池的生成水冻结，并且，防止生成水与废气一起随时排出的气液分离器。气液分离器A具备：对从燃料电池的阳极排出的第一排气中的液滴进行分离的第一分离部13、将第一分离部13收容于第一空间Sa的第一容器10、形成于第一容器10的下部且对从第一分离部13流下的水进行贮留的第一贮水部16、形成为与第一贮水部16的下方邻接的第二容器30、形成于第二容器30的下部的第二贮留槽36、以及具有通过开阀而将贮留于第一贮水部16的水排出的阀体7b的阀装置7，第二容器30的内部空间Sb中流通从燃料电池的阴极排出的第二排气，从第一贮水部16排出的水被贮留于第二贮水部36。

Description

气液分离器
技术领域
本实用新型涉及一种搭载于车辆等的燃料电池系统的气液分离器。
背景技术
在燃料电池系统中，有时会搭载废气(off-gas)的气液分离器。尤其在搭载于车辆的燃料电池系统中，例如在冬季会发生该气液分离器的排水路径冻结、无法排水的情况。应予说明，废气是燃料电池排出的排气，是气体温度高于外界气温的气体。废气中包含氧化反应(发电)生成的水(所谓的生成水)、为了促进氧化反应而对燃料气体、空气(氧气)进行加湿的水等。
专利文献1记载了一种燃料电池系统。该燃料电池系统具备从废气中气液分离并贮留生成水的气液分离器、从该气液分离器的机器底部延伸出的生成水排出路、以及、从该生成水排出路排出生成水的排出阀。排出阀具备开闭生成水排出路的阀体、和对生成水排出路的流路开闭用的阀体进行驱动的驱动机器部。气液分离器的机器底部以及生成水排出路配设于废气排出配管的管路内，驱动机器部配设于废气排出配管的管路中阀体的上游侧。
如上所述，废气是温度比外界温度高的气体。因此，在专利文献1记载的燃料电池系统中，设置为：通过将气液分离器的机器底部、生成水排出量、以及排出阀配设于废气排出配管的管路内，使废气向机器底部、生成水排出量、以及排出阀的热传递变得活跃，即使在气液分离器的机器底部、生成水排出量、以及排出阀中，在燃料电池驱动前发生了生成水的冻结，该冻结的生成水也会随着燃料电池的启动而快速解冻。
专利文献
专利文献1：日本特开2018-041539号公报
实用新型内容
在如专利文献1记载的以往的燃料电池系统中，生成水被排出至废气(例如阴极废气)的配管中。因此，生成水会与排气(阴极废气)一起被随时放出至外部。然而，如果放任生成水与排气一起排出，例如会由于冻结等使路面的易滑度增加，因此需要对排出的时间点(timing)进行控制。此外，在车辆用的燃料电池系统中，有时会为了供给气体的升压而在废气流路上设置涡轮机(turbine)，如果生成水的液滴与该涡轮机的叶轮碰撞，会使涡轮机出现问题。
本实用新型是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于提供一种防止燃料电池的生成水冻结，并且，防止生成水被与废气一起随时排出的气液分离器。
用来达到上述目的的本实用新型所涉及的气液分离器的特征结构在于，具备：对从燃料电池的阴极排出的第一排气中的液滴进行分离的第一分离机；将上述第一分离机收容于内部空间的第一容器；形成于上述第一容器的下部且对从上述第一分离机流下的水进行贮留的第一贮留槽；形成为与上述第一贮留槽的下方邻接的第二容器；形成于上述第二容器的下部的第二贮留槽；以及具有通过开阀而将贮留于上述第一贮留槽的水排出的阀装置，上述第二容器的内部空间流通从所述燃料电池的阳极排出的第二排气，从上述第一贮留槽排出的水被贮留于上述第二贮留槽。
根据上述结构，从燃料电池的阴极排出的第一排气(所谓的阳极废气)中包含的水凝结成的液滴通过第一分离机而分离。作为通过第一分离机分离出的液滴的水，之后流下至第一容器的第一贮留槽，并经由阀装置而排出并贮留于第二容器的第二贮留槽。
根据上述结构，第二容器中流通从燃料电池的阳极排出的第二排气(所谓的阴极废气)。由此，第二容器以及其内部空间被第二排气的热加温。根据上述结构，第二容器形成为与第一贮留槽的下方邻接，第一贮留槽被第二排气的热加温。此外，在燃料电池停止工作时，即使假设贮留于第一贮留槽的水、阀装置的阀的周围的水发生冻结，也会随着燃料电池开始工作而快速地被第二排气加温溶解。因此，不会阻碍利用阀装置进行的第一贮留槽的排水。
根据上述结构，利用阀装置的第一贮留槽的排水(以下，有时简记为排水)被贮留于第二贮留槽。因此，排水不会随着第二排气就这样流出至第二容器的下游。因此，排水不会被随时排出到外部。此外，也不会与设于第二容器的下游的叶轮等发生碰撞。
因此根据上述结构，能够提供防止燃料电池的生成水(排水)冻结，并且，防止生成水与废气一起被随时排出的气液分离器。
本实用新型所涉及的气液分离器的进一步的特征结构在于，进一步具备对上述阀装置进行开闭的驱动部，上述阀配置于上述第二容器的上述内部空间的附近，上述驱动部配设于上述第一容器的外部且上述第二容器的外部。
根据上述结构，阀装置的阀的周围的水被第二排气加温，不会阻碍阀的开闭。此外，即使在通过如螺线管致动器般、不应由于发热而加温或加热的驱动器来开闭阀装置的情况下，也能够仅对阀加温而防止冻结，同时，能够防止驱动部的过度高温。
本实施方式所涉及的气液分离器的进一步的特征结构在于，进一步具备排水管，上述排水管经由上述阀装置而流通从上述第一贮留槽排出的水，上述排水管在上述第二容器的内部空间中露出，上述排水管的排水口被收容于上述第二贮留槽的内部空间。
根据上述结构，排水管露出并被收容于第二容器的内部空间，且被第二排气的热加温。由此，能够避免排水管内的水冻结。此外，即使假设燃料电池停止工作时排水管内的水发生冻结，也能随着燃料电池开始工作而快速地通过第二气体加温溶解。因此，不会阻碍利用阀装置的第一贮留槽的排水。
根据上述结构，排水管的排水口(相对于排水管中的阀装置的、另一端侧)被收容于第二贮留槽的内部空间，因此，排水管内的水被直接排水至第二贮留槽内。因此，排水不会伴随着第二排气而流出至第二容器的下游，因而，排水不会就这样被排出至外部。此外，也不会与设于第二容器的下游的叶轮等发生碰撞。
本实用新型所涉及的气液分离器的进一步的特征结构在于，上述第二容器具有上述第二排气的导入接口、和上述第二排气的排气接口，在从沿着上述第二排气的流通方向观察时，上述排水口被配置于比上述导入接口更下方且比上述排气接口更下方。
根据上述结构，在从沿着第二容器中的上述第二排气的流通方向观察时，排水管的排水口被配置于比上述导入接口更下方且比上述排气接口更下方，因此，排水不会伴随着第二排气而流出至第二容器的下游，因而，排水不会就这样被排出至外部。此外，也不会与设于第二容器的下游的叶轮等发生碰撞。
本实用新型所涉及的气液分离器的进一步的特征结构在于，上述第二容器收容第二分离机，上述第二分离机分离上述第二排气中的水、并使其流下至上述第二贮留槽。
根据上述结构，能够将第二排气中包含的液滴(水)分离并贮留于第二贮留槽。由此，第二排气中包含的液滴不会就这样流出至第二容器的下游。即，第二排气中包含的液滴不会就这样被排出至外部，此外，也不会与设于第二容器的下游的叶轮等发生碰撞。
本实用新型所涉及的气液分离器的进一步的特征结构在于，上述第二分离机包含碰撞板，上述碰撞板使流通于上述第二容器的内部空间的上述第二排气的流动方向弯曲。
根据上述结构，能够使第二排气中包含的液滴通过惯性碰撞而以水滴的形式附着并分离于碰撞板，进而，分离出的水从碰撞板向下方落下，并贮留于第二贮留槽。
能够提供一种防止燃料电池的生成水冻结，并且，防止生成水与废气一起随时排出的气液分离器。
附图说明
图1为燃料电池单元的整体结构的说明图。
图2为对气液分离器的构造进行模式化说明的纵剖平面图。
图3为第一气液分离部中包含导入口的部位的横剖平面图。
图4为第一气液分离部的中间部位的横剖平面图。
图5为阀单元以及其周围的纵剖平面图。
图6为第二容器的横剖平面图。
图7为第二容器的其他横剖平面图。
图8为第二容器的其他横剖平面图。
图9为第二容器的其他横剖俯视图。
具体实施方式
下面，基于附图对本实用新型的实施方式进行说明。
图1示出了搭载于燃料电池车的燃料电池单元100。该燃料电池单元100具备具有阳极FCa(阴极的一个例子)、和阴极FCc(阳极的一个例子)的燃料电池FC，该阳极FCa被供给作为燃料气体的含有氢气的气体(所谓的阳极气体，以下记为“第一气体”)，该阴极FCc被供给包含氧气的气体(所谓的阴极气体，以下记为“第二气体”)。
阳极FCa与第一气体流路52、第一排气流路53连接，该第一气体流路52向阳极FCa供给第一气体，该第一排气流路53将来自阳极FCa的废气进行排气。
第一气体流路52连接罐57，并从罐57朝向阳极FCa按顺序设有对氢气的供给量进行控制的流量控制阀58、和喷射器(ejector)59，该罐57对作为第一气体的成分的氢气进行贮留。
第一排气流路53连接气液分离器A，该气液分离器A具有从第一排气中分离液滴的第一气液分离部13(第一分离机的一个例子，参照图2)。通过气液分离部A分离出液滴的第一排气经由还原流路61而吸引至喷射器59。气液分离器A的详细情况将在后文叙述。
阴极FCc与第二气体流路54、第二排气流路55连接，该第二气体流路54向阴极FCc供给第二气体，该第二排气流路55将来自阴极FCc的废气(所谓的阴极废气，以下称为第二排气)进行排气。
第二气体流路54连接空气泵64，并从空气泵64朝向阴极FCc按顺序设有转换阀65、加湿装置63、和旁路流路54a，该空气泵64供给作为第二气体的空气，该加湿装置63配置于横跨第二气体流路54和第二排气流路55的区域，该旁路流路54a绕过(bypass)加湿装置63。应予说明，转换阀65为三通阀，其在将第二气体供给至加湿装置63的状态、和使第二气体流过旁路流路54a的状态间自由转换。加湿装置63构成为这样的温度湿度交换型：从第二排气流路55的第二排气中获取水分和热、并将获取的水分和热提供给第二气体流路54的第二气体。
在第二排气流路55的流路上，从阴极FCc开始按顺序设有气液分离器A、加湿装置63、以及、对第二排气的排出进行控制的排出控制阀66。在第二气体流路54和第二排气流路55之间，设有能够使气体在第二气体流路54与第二排气流路55之间进行流通的旁路阀67。
[燃料电池的工作]
在燃料电池单元100中，通过流量控制阀58的控制，将罐57的氢气从第一气体流路52供给至燃料电池FC的阳极侧，与此同时，通过空气泵64的驱动，将第二气体从第二气体流路54供给至燃料电池FC的阴极侧，由此，实现燃料电池FC中的发电。
在发电时，从阳极FCa向第一排气流路53排出第一排气，通过气液分离器A将第一排气中包含的水分离。分离了水的第一排气通过还原流路61回到喷射器59，并从该喷射器59被供给至第一气体流路52。此外，分离出的水被暂时贮留于气液分离器A的内部，通过开闭阀38的开放而排出至外部。
此外，发电时，从阴极FCc向第二排气流路55排出第二排气。被排出至第二排气流路55并穿过了气液分离器A的第二排气的一部分经由排出控制阀66而被排出至外部。在需要突然降低燃料电池的输出时，打开旁路阀67来排出第二排气。
在加湿装置63中，从第二排气中获取水分和热，并将该水分和热提供给第二气体。由此，包含水分且温度上升的第二气体从第二气体流路54被供给至燃料电池FC的阴极侧。
[气液分离器]
如图2所示，气液分离器A具备第一容器10、阀单元V、和第二容器30，该第一容器10具有导入第一排气的第一导入口1、对被导入的第一排气进行排气的第一排出口2、从第一排气中分离液滴(水)的第一气液分离部13、以及、对分离出的水进行贮留的第一贮水部16(第一贮留槽的一个例子)，该阀单元V进行贮留于第一贮水部16的水的排出，该第二容器30具有导入第二排气的第二导入口3(导入接口的一个例子)、对被导入的第二排气进行排气的第二排出口4(排气接口的一个例子)、碰撞板33(第二分离机的一个例子)、以及、第二贮水部36(第二贮水槽的一个例子)。第二容器30被设为在铅直方向上与第一容器10的下方邻接。第二容器30如后述般通过使第二排气流通而被加温。
[第一容器]
第一容器10具有上部外壳11以及下部外壳15，该上部外壳11为盖状且形成有第一凸缘11a，该下部外壳15为有底筒状、且具备形成于开口端(上端)的第二凸缘15a和形成于外周的第三凸缘15b。第一容器10通过利用螺栓或夹具(clamp)等将上部外壳11的第一凸缘11a与下部外壳15的第二凸缘15a接合来形成内部空间(以下，记为第一空间Sa)。第一容器10具有这样的构造：第一导入口1与第一排出口2相对于第一空间Sa连通，排出流路17a相对于第一贮水部16连通。第一容器10在第一空间Sa内具有第一气液分离部13和过滤单元F。
上部外壳11和下部外壳15由树脂形成，第一凸缘11a与第二凸缘15a的边界面夹入有密封材料。应予说明，也可通过铝等金属(金属合金)来形成上部外壳11和下部外壳15。
在上部外壳11中，俯视(从上面看)时第一导入口1和第一排出口2形成为夹着第一贮水部16，该第一排出口2以贯穿上部外壳11的上下方向的形态形成。此外，上部外壳11一体形成有导入筒体12，该导入筒体12具有向上方鼓起的筒状的壁部，该导入筒体12的内部形成有分离空间Ss。进而，在导入筒体12的上端部形成第一导入口1，在导入筒体12的内部的分离空间Ss配置有第一气液分离部13。
第一导入口1连接第一排气流路53。第一排出口2连接还原流路61。
如图2～图4所示，导入筒体12具有在俯视时呈圆形的内壁，因此，分离空间Ss形成为圆柱状的空间。第一气液分离部13沿着导入筒体12的内壁而一体形成多个(同图中为6个)碰撞壁13a(第一分离机的一个例子)，通过使第一导入口1供给的第一排气与多个碰撞壁13a碰撞，第一排气中包含的液滴通过惯性碰撞而以水滴的形式附着并分离于碰撞壁13a，进而，分离出的水从碰撞壁13a向下方落下。
第一导入口1配置于多个碰撞壁13a的上端附近。该第一导入口1被设定为这样的导入姿势：在如图3所示般沿着分离空间Ss的内周的接线方向、且如图2所示般斜向下方送入第一排气。由此，在图2、图3中，在从第一排气流路53向箭头所示方向导入第一排气时，能够在导入筒体12的内部的分离空间Ss中制造出回旋流(图3、图4中以逆时针回旋)。应予说明，通过将第一导入口1设定于高于多个碰撞壁13a的位置，水的分离性能变高，因此，也可将第一导入口1设定于高于图2所示的位置。
作为具体结构，在第一气液分离部13中，来自第一导入口1的第一排气的流入方向与碰撞壁13a的位置关系被设定为：从第一导入口1供给至分离空间Ss的第一排气最初与多个碰撞壁13a中的一个进行碰撞。进而，多个碰撞壁13a的角度被设定为：使发生了碰撞的第一排气流向邻接的碰撞壁13a。由此，从第一导入口1供给至分离空间Ss的第一排气一边在分离空间Ss中进行回旋一边反复与多个碰撞壁13a碰撞，同时，流向分离空间Ss的下部。
第一排气每次碰撞碰撞壁13a，第一排气中包含的液滴由于惯性力而碰撞碰撞壁13a，并附着于碰撞壁13a。附着于碰撞壁13a的液滴流下并落至下部外壳15。分离了水滴的第一排气在图2中作为气体流G，如箭头所示般向第一排出口2的方向流动，并从第一排出口2向上方排出。
如图1所示，下部外壳15具备贮水部壁17、流下壁14、以及、阀单元V，该贮水部壁17为有底筒状且从中央部分向下方延伸，该流下壁14在下部外壳15中的分离空间Ss的下侧中形成为越接近贮水部壁17的位置越低的倾斜姿势，该阀单元V设于贮水部壁17的下部的外表面。在被贮水部壁17包围且向上方开放的空间中，形成第一贮水部16。第一贮水部16的上部具备除去水中包含的异物的过滤单元F。在第一贮水部16(贮水部壁17)中，其至少一部分被配置于比第三凸缘部15b更下方，并被配置(收容)为与后述的第二容器30的内部空间(以下，记为第二空间Sb)邻接。贮水部壁17为构成第二空间Sb的壁面的一部分。由此，第一贮水部16通过经由贮水部壁17的热传导而被第二排气加热。
从第一气液分离部13(碰撞壁13a)流下的水从流下壁14流落至第一贮水部16，并被暂时贮留于第一贮水部16。
如图2、图5所示，贮水部壁17形成有排出流路17a。排出流路17a经由后述的阀单元V的阀装置7而与排水管18连通。排出流路17a配置(形成)于第二容器30内的、后述的第二空间Sb的附近，并被第二气体加温。
排水管18被配置(收容)于第二空间Sb内，并被第二排气加温。排水管18的排水口18a(排水管18中的阀装置7的另一端侧)位于后述的第二容器30的第二贮水部36的内部空间(以下，记为第三空间Sc)，将从排水流路17a流入的水引导(排水)至第二贮水部36。
如图2所示，过滤单元F为对流入第一贮水部16的水进行过滤的单元。水中包含的异物通过过滤单元F除去，从而防止上述的排出流路17a、阀单元V、以及排水管18由于异物而造成堵塞、污损。
如图2所示，过滤单元F构成为具备环状框21、过滤器22、和固定环23，该环状框21为树脂制且被嵌入贮水部壁17，该过滤器22被拉紧设置于该环状框21的内周、且其由使用了金属线或尼龙的网材制成，该固定环23为树脂制且被配置于过滤器22的中心区域。此外，环状的密封部件21a相对于环状21的外周的环状槽嵌入。
环状框21在俯视时为圆形，具有贯通孔的固定环23相对于环状框21的中心区域而与环状框21同轴心配置，在该固定环23的外周和环状框21之间具备过滤器22。在本实施方式中，过滤器22在环状框21和固定环23通过模具成形时通过镶嵌(insert)形成，但不限定于这一制法。
此外，从第一贮水部16的中央向上方形成保持突起19，在该保持突起19的上端穿过滤单元F的固定环23的贯通孔的状态下固定过滤单元F。
在该过滤单元F中，构成为：通过将环状框21的外周的密封部件21a紧贴于贮水部壁17的内周，将从流下壁14流下的水可靠地供给至过滤器22。
[第二容器]
如图2所示，第二容器30为有底筒状的容器，其在开口端形成第四凸缘30a，且在形成于其躯干部的贯通孔的外周形成第五凸缘30b，该第五凸缘30b对后述的阀单元V进行固定。第二容器30例如剖面为圆形。第二容器30由树脂形成。第二容器30也可由铝等金属(金属合金)形成。
第二容器30通过利用螺栓或夹具等将第四凸缘30a与第一容器10中的下部外壳13的第三凸缘15b进行接合，来形成第二空间Sb。第二容器30具有这样的构造：第二导入口3和第二排出口4相对于第二空间Sb连通，排出流路37相对于第二贮水部36连通。排出流路37经由电磁阀等的开闭阀38而与外部连通。
在第二容器30中，在俯视时(从上面看)，第二导入口3和第二排出口4夹着第二贮水部36而形成。第二导入口3和第二排出口4以贯穿第二容器30的躯干部31的壁面的形态形成。
第二导入口3连接有上游侧第二排气流量55a，该上游侧第二排气流路55a与第二排气流路55上的阴极FCc(参照图1)连接。第二排出口4连接有下游侧第二排气流路55b，该下游侧第二排气流路55b与第二排气流路55上的加湿装置63连接。在本实施方式中，第二导入口3以及第二排出口4各自的流路剖面配置为：在沿着第二排气的流通方向(第二导入口3以及第二排气口4各自的流路剖面的轴心方向)观察时为重叠。通过将第二排气流路44这样连接于第二容器30，第二排气在第二空间Sb流通。由此，配设于第二容器30以及第二空间Sb内的各种部件被第二排气加温。
第二贮水部36在本实施方式中为第二容器30的底部分，其为对上述的排水管18的排水口18a排出的水、和如后述般从第二排气中分离出的水进行贮留的容器部分。在沿着从第二导入口3流入第二容器30的第二空间Sb的第二气体的流通方向(与第二导入口3的流路剖面垂直的方向)观察时，第二贮水部36为将第二容器30的第二空间Sb中的、比第二导入口3更下方且比第二排出口4更下方的空间区域包围的第二容器30的底部分。应予说明，在本实施方式中，在沿着从第二导入口3流入第二容器30的第二空间Sb的第二气体的流通方向观察时的、比第二导入口3更下方是指：与铅直方向中的下方相同的、并相对于第二导入口3而言为与第一容器10相反的方向。
上述般的排水口18a配置于第三空间Sc内，该第三空间Sc为由该第二贮水部36包围的空间。即，在沿着从第二导入口3流入第二容器30的第二空间Sb的第二气体的流通方向观察时，排水口18a被配置于第二容器30的第二空间Sb中的、比第二导入口3更下方且比第二排出口4更下方。由此，避免排水口18a排出的(流出的)水与第二导入口3导入的第二排气的碰撞，能够有效地防止排水口18a排出的水被第二导入口3导入的第二排气的流动卷入而伴随着从第二排出口4流出。排水口18a排出的水被贮留于第二贮水部36。
如图2、图6所示，在第二容器30的第二空间Sb(参照图2)配置有使第二导入口3供给的第二排气进行碰撞的板状的碰撞板33(第二分离机的一个例子)。碰撞板33例如从第二容器30(第二贮水部36)的底面立起设置。碰撞板33配置为使板面与第二导入口3相对，通过使板面相对于从第二导入口3流入第二容器30的第二空间Sb的第二气体的流通方向交叉(在本实施方式中为正交)，使第二排气碰撞板面。在本实施方式中，当从沿着第二导入口3的流路剖面的垂直线的延伸方向观察时，随着远离第二导入口3，以碰撞板33、排水管18、以及第二排出口4的顺序进行配置。第二排气通过与碰撞板33碰撞，其流动方向发生弯曲。
通过使从第二导入口3供给的第二排气碰撞碰撞板33，第二排气中包含的液滴通过惯性碰撞而以水滴的形式附着并分离于碰撞板33，进而，分离出的水从碰撞板33流下至第二贮水部36。落下至第二贮水部36的水被暂时贮留于第二贮水部36。贮留于第二贮水部36的水通过打开开闭阀38，而从排出流路37排水至外部。
[阀单元]
如图2、图5所示，阀单元V为对从排出流路17a向排水管18的排水进行控制的单元。阀单元V包含对排出流路17a进行开闭的阀装置7、和阀装置7的致动器6(驱动部的一个例子)。阀单元V通过螺栓等被固定于第五凸缘30b。
致动器6为驱动部，其通过电力的输入而产生使阀装置7开闭的驱动力。致动器6具有第六凸缘6d、电磁螺线管6b、和铁芯(core)6a，该第六凸缘6d设于致动器6的壳体的外周，该铁芯6a作为聚集电磁螺线管6d产生的磁通的磁轭。致动器6通过螺栓等将第六凸缘6d固定于第五凸缘30b。致动器6配设于第一容器10的外部且第二容器30的外部。通过将致动器6配设于第一容器10的外部且第二容器30的外部，电磁螺旋管6b的线圈被排气的热加热，电阻上升，其结果为，能够避免驱动力下降的问题。
阀装置7在与排出流路17a的出口17b相对的一侧的前端，包含阀轴7a和弹簧7c，该阀轴7a固定了对排出流路17a进行封闭的阀体7b(阀的一个例子)，该弹簧7c对阀轴7a朝向出口17b施力。阀轴7a被致动器6的电磁螺旋管6b产生的磁通而往复驱动。
阀体7b为隔膜(diaphragm)式的阀，其通过被弹簧7c作用的阀轴7a朝向出口17b按压，来封闭排出流路17a(出口17b)(参照图2)，并通过致动器6的驱动力来抵抗弹簧7c的作用力，随着阀轴7a远离出口17b而离开出口17b(参照图5)，来允许从排出流路17a进行排水。阀体7b配置于第二容器30内、第二空间Sb的附近。应予说明，阀轴7a和弹簧7c配设于第一容器10的外部且第二容器30的外部。
下面，关于阀装置7，将阀体7b远离出口17b而允许从排出流路17a向排水管18排水的状态记为“开放”。如果开放阀装置7，贮留于第一贮水部16的水将穿过排水流路17a从出口17b排出。从出口17b排出的水从排水管18排水至第二容器30，贮留于第二贮水部36。贮留于第二贮水部36的水，如上述般，通过打开开闭阀38而从排出流路37排水至外部。
如上述般，能够提供一种防止生成水冻结，并且，防止生成水被与废气一起随时排出的气液分离器。
[其他实施方式]
(1)在上述实施方式中，对致动器6具有电磁螺线管6b和铁芯6，并被配设于第一容器10的外部且第二容器30的外部的情况进行了说明。然而，致动器6的配设不限于该形态。也可将致动器6的一部分或全部收容于第一容器10或第二容器30的内部。
(2)在上述实施方式中，对阀体7b配置于第二容器30内、第二容器Sb的附近，阀轴7a和弹簧7c配设于第一容器10的外部且第二容器30的外部的情况进行了说明。然而，除了阀体7b，还可将阀轴7a、弹簧7c也配置于第二容器内。
(3)在上述实施方式中，对碰撞板33为从第二容器30的底面立起设置、且使板面配置为与第二导入口3相对的板状的情况进行了说明。此外，对第二导入口3以及第二排出口4各自的流路剖面的各自的垂线配置为重叠的情况进行了说明。然而，碰撞板33不限于从第二容器30的底面立起设置的情况。
碰撞板33也可被第二容器30的内侧面支承。例如，也可从沿着第二导入口3以及第二排出口4各自的第二排气的流通方向的躯干部31的内壁面立起设置。此外，碰撞板33也可通过支柱等支持而从连接第二导入口3和第二排出口4的躯干部31的内壁面朝向第二排气的流通方向前方设置。此外，碰撞板33也可设为从下部外壳15(例如贮水部壁17)的下表面垂下(从下表面向下方延伸)。
应予说明，碰撞板33也可设为配置多枚。
此外，也可替代设置碰撞板33的情况，如图7所示，使第二容器30的侧壁的一部分与第二导入口3相对，来作为碰撞板33x。在这种情况下，使第二导入口3和第二排出口4的各自的第二排气的流通方向交叉(图7的情况为正交)。通过使第二排气与碰撞板33x碰撞，与使用碰撞板33的情况同样地，第二排气中包含的液滴分离而流下并贮留于第二贮水部36，与上述实施方式同样地，能够从开闭阀38以及排出流路37排水至外部。
(4)在上述实施方式中，对第二贮水部36为第二容器30的底部分的情况进行了说明。然而，不限于第二贮水部36为第二容器30的底部分的情况。如图8所示，第二贮水部36也可以不为第二容器30的整个底部分，而是作为第二容器30的底部分的一部分。图8中图示了在碰撞板33的背面侧(与第二导入口3相对的面的相反侧的面)的下方，以第二容器30的底部的一部分从内部空间侧向外部凹陷的方式来形成第二贮水部36的情况。在这样的情况下，流过碰撞板33的旁边、或越过碰撞板33的水将被贮留于第二贮水部36。贮留于第二贮水部36的水，与上述实施方式同样地，能够从开闭阀38以及排水流路37排水至外部。
应予说明，图8中图示了从第二贮水部36的底面以外的第二容器30立起设置碰撞板33的情况，但是，碰撞板33也可从第二贮水部36的底面立起设置。
(5)在上述实施方式中，对在沿着从第二导入口3流入第二容器30的第二空间Sb的第二排气的流通方向观察时，排水管18的排水口18a配置于第二容器30的第二空间Sb中的、比第二导入口3更下方且比第二排出口4更下方的情况进行了说明。然而，排水口18a的配置不限于这些形态。
如图9所示，在沿着从第二导入口3流入第二容器30的第二空间Sb的第二排气的流通方向(第二导入口3的流路剖面的垂直线的延伸方向)观察时，存在将排水口18a与第二导入口3重叠、或/以及与第二排出口4重叠配置的情况。此外，也存在将其配置于比第二导入口3更上方、或/以及比第二排出口4更上方的情况。
(6)在上述实施方式中，对在啊从第二导入口3的流路剖面的垂直线的延伸方向观察的情况下，随着远离第二导入口3而以碰撞板33、排水管18、以及第二排出口3的顺序进行配置的情况进行了说明。然而，排水管18的配置不限于这些形态。
如图9所示，也可在从第二导入口3的流路剖面的垂直线的延伸方向观察的情况下，随着远离第二导入口3而以排水管18、碰撞板33、以及第二排出口4的顺序进行配置。
(7)在上述实施方式中，对在沿着从第二导入口3流入第二容器30的第二空间Sb的第二排气的流通方向(第二导入口3的流路剖面的垂直线的延伸方向)观察时，排水管18的排水口18a配置于在第二容器30的第二空间Sb中的、比第二导入口3更下方且比第二排出口4更下方的情况进行了说明。此外，对在沿着第二导入口3的流路剖面的垂直线的延伸方向观察的情况下，随着远离第二导入口3而以碰撞板33、排水管18、以及第二排出口4的顺序进行配置的情况进行了说明。然而，排水管18、排水口18a的配置不限于这些形态。
如图9所示，在从第二导入口3的流路剖面的垂直线的延伸方向观察的情况下，可随着远离第二导入口3而以排水管18(排水口18a)、碰撞板33、以及第二排出口4的顺序进行配置。而且，也存在在沿着从第二导入口3流入第二容器30的第二空间Sb的第二排气的流通方向(第二导入口3的流路剖面的垂直线的延伸方向)观察时，将排水口18a与第二导入口3重叠、或/以及与第二排出口4重叠配置的情况。或者，也存在将其配置于比第二导入口3更上方、或/以及比第二排出口4更上方的情况。
如果如此配置排水管18、排水口18a，排水口18a排出的水的大部分就这样向第二贮水部36流动落下，即使一部分被第二排气的流动卷入并伴随流动，最终，也会与碰撞部33碰撞并流下至第二贮水部36。因此，能够有效地防止排水口18a排出的水从第二排出口4流出。
应予说明，上述实施方式(包含其他实施方式，以下也包含)公开的结构只要不产生矛盾，可以与其他的实施方式公开的结构组合应用，此外，本说明书中公开的实施方式为示例，本实用新型的实施方式不限于此，可在不脱离本实用新型的目的的范围内作适当变更。
工业上的可利用性
本实用新型可适用于搭载于车辆等的燃料电池系统的气液分离器。
附图说明
3：第二导入口(导入接口)
4：第二排出口(排气接口)
6：致动器(驱动部)
7：阀装置
7b：阀体(阀)
10：第一容器
13：第一气液分离部(第一分离机)
16：第一贮水部(第一贮留槽)
18：排水管
18a：排水口
30：第二容器
33：碰撞板
33x：碰撞板
36：第二贮水部(第二贮留槽)
52：第一气体流路
53：第一排气流路
54：第二气体流路
55：第二排气流路
55a：上游侧第二排气流路
55b：下游侧第二排气流路
100：燃料电池单元
A：气液分离器
FC：燃料电池
FCa：阳极(阴极)
FCc：阴极(阳极)
Sa：第一空间(内部空间)
Sb：第二空间(内部空间)
Sc：第三空间
Ss：分离空间
V：阀单元。

Claims (6)

1.一种气液分离器，其特征在于，具备：
第一分离机，所述第一分离机从燃料电池的阴极排出的第一排气中分离液滴；
第一容器，所述第一容器将所述第一分离机收容于内部空间；
第一贮留槽，所述第一贮留槽形成于所述第一容器的下部，且对从所述第一分离机流下的水进行贮留；
第二容器，所述第二容器形成为与所述第一贮留槽的下方邻接；
第二贮留槽，所述第二贮留槽形成于所述第二容器的下部；以及
阀装置，所述阀装置具有阀，所述阀通过开阀而将贮留于所述第一贮留槽的水排出，
在所述第二容器的内部空间中流通从所述燃料电池的阳极排出的第二排气，
从所述第一贮留槽排出的水被贮留于所述第二贮留槽。
2.如权利要求1所述的气液分离器，其特征在于，
进一步具备对所述阀装置进行开闭的驱动部，
所述阀配置于所述第二容器的所述内部空间的附近，
所述驱动部配设于所述第一容器的外部且配设于所述第二容器的外部。
3.如权利要求1或2所述的气液分离器，其特征在于，
进一步具备排水管，所述排水管流通有经由所述阀装置而从所述第一贮留槽排出的水，
所述排水管在所述第二容器的内部空间中露出，
所述排水管的排水口被收容于所述第二贮留槽的内部空间。
4.如权利要求3所述的气液分离器，其特征在于，
所述第二容器具有：
所述第二排气的导入接口；和
所述第二排气的排气接口，
在从沿着所述第二排气的流通方向观察时，所述排水口被配置于比所述导入接口更下方且比所述排气接口更下方的位置。
5.如权利要求1所述的气液分离器，其特征在于，
在所述第二容器收容第二分离机，所述第二分离机分离所述第二排气中的水，并使其流下至所述第二贮留槽。
6.如权利要求5所述的气液分离器，其特征在于，
所述第二分离机包含碰撞板，所述碰撞板使流通于所述第二容器的内部空间的所述第二排气的流动方向弯曲。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020215995A1 (de) 2020-12-16 2022-06-23 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Brennstoffzellensystem mit aktiver Dosiereinheit und Betriebsverfahren zum Betrieb des Brennstoffzellensystems
DE102021120962A1 (de) 2021-08-11 2023-02-16 Svm Schultz Verwaltungs-Gmbh & Co. Kg Abscheider
CN114865012B (zh) * 2022-05-06 2023-12-26 国家电投集团氢能科技发展有限公司 气水分离器及燃料电池供氢系统
CN115155162B (zh) * 2022-08-25 2024-03-15 广东西江能源有限公司 一种基于重力沉降的气液分离装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5147165B2 (ja) * 2004-08-19 2013-02-20 ヤマハ発動機株式会社 燃料電池システムおよびその制御方法
JP5040200B2 (ja) * 2006-07-18 2012-10-03 富士電機株式会社 燃料電池発電装置
JP2008166229A (ja) * 2007-01-05 2008-07-17 Suzuki Motor Corp 車両用燃料電池システムの排水装置
JP2009129874A (ja) * 2007-11-28 2009-06-11 Aisin Seiki Co Ltd 燃料電池システム
DE102011111742A1 (de) * 2011-08-24 2013-02-28 Daimler Ag Brennstoffzellensystem
JP2016219415A (ja) 2015-05-20 2016-12-22 日産自動車株式会社 気液分離器および燃料電池システム
JP2018041539A (ja) * 2016-09-05 2018-03-15 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP6861141B2 (ja) 2017-11-27 2021-04-21 本田技研工業株式会社 気液分離器
JP7003758B2 (ja) * 2018-03-16 2022-02-04 株式会社アイシン 気液分離器
JP7063724B2 (ja) * 2018-05-25 2022-05-09 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム用の排気排水ユニット

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