CN216872051U - 燃料电池用气液分离器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种燃料电池用气液分离器。燃料电池用的气液分离器(10)具备：箱状的壳体(20)；导入部(55)，其用于向壳体(20)内导入含有水分的废气；导出部(45)，其用于将被导入到壳体(20)内的废气向该壳体(20)外导出；以及过滤器(70)，其在壳体(20)内与导入部(55)连接。过滤器(70)具有：底壁部(53)，其与导入部(55)相对；以及过滤件(60)，其为筒状，被底壁部(53)支承并且与导入部(55)连通。在底壁部(53)设有呈向导入部(55)侧突出的形状的引导部(53B)。引导部(53B)是越靠突出方向的顶端侧越细的顶端细形状。

Description

燃料电池用气液分离器

技术领域

本实用新型涉及一种燃料电池用气液分离器。

背景技术

在日本特开2009-158157号公报中公开了一种设于燃料电池的燃料电池用的气液分离器。该气液分离器具备箱状的壳体，该箱状的壳体具有导入部和导出部。经由导入部向壳体导入从燃料电池的电池堆排出的废气。气液分离器在壳体内将在废气中含有的水分分离。水分被分离出去的废气从导出部向壳体外导出，再次向电池堆供给。

另外，气液分离器具有配置于壳体内的过滤器。过滤器具备与导入部连接的过滤件。在气液分离器中，通过在壳体内使废气经过过滤器的过滤件而流动，从而去除在该废气中含有的异物。

实用新型内容

实用新型要解决的问题

在上述公报中记载的燃料电池用气液分离器中，过滤器的过滤件由无纺布或织布构成。在像这样的结构中，考虑在过滤器中设置用于将过滤件在壳体内支承为例如圆筒状等规定的形状的支承构件。在支承构件具有设于与导入部相对的位置的壁部的情况下，由于从导入部导入的废气与该壁部撞击，而使废气中含有的水分飞散，气液分离效率有可能降低。此外，即使在过滤器中过滤件由无纺布和织布以外的原材料构成的情况下，在设置上述那样的支承构件的情况下也会产生相同的问题。

本实用新型的目的在于提供一种燃料电池用气液分离器，该燃料电池用气液分离器能够抑制在利用配置于与导入部相对的位置的壁部来支承过滤件时气液分离效率的降低。

用于解决问题的方案

用于解决上述问题的燃料电池用气液分离器具备：箱状的壳体；导入部，其用于向所述壳体内导入含有水分的废气；导出部，其用于将被导入到所述壳体内的废气向该壳体外导出；以及过滤器，其在所述壳体内与所述导入部连接，所述过滤器具有：底壁部，其配置于与所述导入部相对的位置；以及过滤件，其为筒状，被所述底壁部支承并且与所述导入部连通，在所述底壁部设有呈向所述导入部侧突出的形状的引导部，所述引导部是越靠突出方向的顶端侧越细的顶端细形状。

在上述的燃料电池用气液分离器中，也可以是，所述壳体具有在铅垂方向上配置于上方的上壁，所述导入部设于所述上壁，在所述壳体设有贮水部，所述贮水部在所述导入部的下方贮存从所述废气分离出来的水分。

在上述的燃料电池用气液分离器中，也可以是，所述引导部朝向所述贮水部的侧壁引导所述废气。

在从燃料电池用气液分离器的导入部向壳体内导入的气体中含有水分。在上述结构中，在支承过滤件并且配置于与导入部相对的位置的底壁部，设有越靠导入部侧越细的顶端细形状的引导部。因此，经由导入部向壳体内导入的气体以沿着底壁部流动的方式被引导，能够抑制该气体与该底壁部撞击。

附图说明

图1是表示设有一个实施方式的燃料电池用气液分离器的燃料电池的概略结构的示意图。

图2是示意性地表示燃料电池用气液分离器的结构的剖视图。

图3是示意性地表示燃料电池用气液分离器内的气体的流动的剖视图。

图4是表示过滤器的变更例的结构的示意图。

图5是表示过滤器的另一变更例的结构的示意图。

附图标记说明

10、气液分离器(燃料电池用气液分离器)；20、壳体；21、下壁；22、周壁；22A、右壁；22B、左壁；22C、前壁；23、上壁；23A、开口部；24、分隔壁；30、排出部；31、贮水部；31A、侧壁；35、排水部；40、排水阀；45、导出部；50、筒体；51、上筒部；51A、凸缘部；52、柱部；53、底壁部；53A、底板部；53B、引导部；531B、锥面；55、导入部；60、过滤件；70、过滤器；100、燃料电池；110、电池堆；120、空气路径；121、空气供给通路；122、空气排出通路；130、氢路径；131、氢供给通路；132、氢罐；133、流量调节阀；134、氢排出通路；135、循环通路；136、循环泵；L1、假想线；R1、第1水位；R2、第2水位。

具体实施方式

参照图1～图3对燃料电池用隔膜的一个实施方式进行说明。以下，首先对设有燃料电池用气液分离器的燃料电池的结构进行说明。

如图1所示，燃料电池100具有作为发电部的电池堆110。电池堆110通过未图示的单元电池层叠多层而构成。在燃料电池100中，设有用于向电池堆110的阴极供给作为氧化剂气体的空气的空气路径120。空气路径120具有向电池堆110供给空气的空气供给通路121和从电池堆110排出空气与生成水的混合气体即空气废气的空气排出通路122。

另外，在燃料电池100中，设有用于向电池堆110的阳极供给作为燃料气体的氢气的氢路径130。氢路径130具有一端与电池堆110连接的氢供给通路131。氢供给通路131的另一端与氢罐132连接。氢供给通路131从氢罐132向电池堆110供给氢气。在氢供给通路131的中途设有流量调节阀133。流量调节阀133调节从氢罐132向电池堆110供给的氢气的量。另外，氢路径130具有排出在电池堆110中未反应的剩余的氢气与生成水的混合气体即氢废气的氢排出通路134。氢排出通路134的一端与电池堆110连接。氢排出通路134的另一端与作为燃料电池用气液分离器的气液分离器10连接。

气液分离器10将在氢废气中含有的水分分离。在气液分离器10连接有循环通路135的一端。循环通路135的另一端与氢供给通路131连接。在循环通路135的中途设有循环泵136。利用循环泵136的驱动，在气液分离器10中水分被分离出去的废气向氢供给通路131回流。由此，使在电池堆110中未反应的剩余的氢气向电池堆110循环。

接着，对气液分离器10的结构详细地进行说明。

如图2所示，气液分离器10具有箱状的壳体20。壳体20例如由树脂构成。壳体20具有四边板状的下壁21、从下壁21的周缘竖立设置的周壁22以及连接周壁22的上端的上壁23。在壳体20中，上壁23在铅垂方向上配置于上方。周壁22由右壁22A和左壁22B以及连接右壁22A与左壁22B的前壁22C和后壁构成。此外，在图2中省略后壁。

在壳体20设有从下壁21向上方延伸的分隔壁24。分隔壁24在壳体20内配置于靠左壁22B侧的位置。分隔壁24以连接前壁22C和后壁的方式延伸，划分壳体20内的下方的空间。即，在壳体20的下部设有左壁22B侧的小容量的排出部30和右壁22A侧的大容量的贮水部31。排出部30由下壁21、左壁22B、前壁22C、后壁以及分隔壁24构成。另外，贮水部31由下壁21、右壁22A、前壁22C、后壁以及分隔壁24构成。此外，贮水部31的侧壁31A由右壁22A、前壁22C、后壁以及分隔壁24构成。

在壳体20中，在右壁22A的下端部设有排水部35。排水部35构成为筒状并且内部与贮水部31连通。在排水部35设有排水阀40。排水阀40例如由电磁阀构成。排水阀40基于来自燃料电池100的未图示的控制装置的控制信号进行开闭驱动。

另外，在壳体20中，在左壁22B的上端部设有导出部45。导出部45构成为筒状，并且内部与排出部30连通。在导出部45连接有上述的循环通路135的一端。

在壳体20中，在上壁23设有开口部23A。开口部23A设于贮水部31的上方。在开口部23A组装有树脂制的筒体50。筒体50具有形成为圆筒状的上筒部51、从该上筒部51向下方延伸的多个柱部52以及连接柱部52的下端的底壁部53。

在上筒部51设有从外周面向侧方延伸的凸缘部51A。凸缘部51A的下表面与壳体20的上壁23的上表面抵接。凸缘部51A例如通过螺栓紧固、熔接等固定于上壁23，由此筒体50组装于壳体20。

在上筒部51的比凸缘部51A靠上方的部分连接上述的氢排出通路134的另一端。因此，从电池堆110排出的氢废气从氢排出通路134经由上筒部51向壳体20内导入。即，上壁23的开口部23A和筒体50的上筒部51构成用于向壳体20内导入含有水分的废气的导入部55。

筒体50的柱部52在周向上等间隔地配置有多个(在本实施方式中为四个)。柱部52从与壳体20的上壁23的下表面相同的位置向下方延伸至贮水部31的内域。底壁部53是与上筒部51相同的外径形状，配置于与上筒部51相对的位置。即，以底壁部53的至少一部分位于将上筒部51的开口向下方投影的区域的方式配置底壁部53。

在筒体50的柱部52和底壁部53固定有过滤件60。由上述柱部52、底壁部53以及过滤件60构成在壳体20内与导入部55连接的过滤器70。

过滤件60例如是金属网，形成为圆筒状。过滤件60的内域与上筒部51的内域连通。因此，向上筒部51、即向导入部55导入的氢废气在铅垂方向上向下方流动，接着向过滤件60的内域流入。过滤件60的周向上的局部埋入柱部52。另外，过滤件60的下端部埋入底壁部53。因此，过滤件60在保持圆筒形状的状态下支承于柱部52和底壁部53。

此外，像这样使筒体50和过滤件60一体化的结构例如能够通过将形成为圆筒状的过滤件60置于模具中进行嵌入成形等方式来实现。另外，也可以通过将过滤件60粘接于柱部52和底壁部53的外周面等方式来固定。过滤件60不限定于金属，也可以例如由树脂等其他原材料构成。

底壁部53具有支承过滤件60的下端的圆板状的底板部53A和呈从该底板部53A向导入部55侧(图2的上侧)突出的形状的引导部53B。引导部53B形成为圆锥形状。因此，引导部53B形成为越靠导入部55侧、即越靠突出方向的顶端侧越细的顶端细形状。引导部53B具有在剖视时形成等腰三角形的锥面531B。

在图2中如双点划线所示，在燃料电池100中，在气液分离器10的贮水部31的水位成为需要排水的第1水位R1时，控制装置使排水阀40开阀。并且，当贮水部31的水位下降至比第1水位R1低的第2水位R2时，控制装置使排水阀40关阀。

在本实施方式中，在图2中如单点划线所示，以使将引导部53B的锥面531B延长而得到的假想线L1与贮水部31的侧壁31A相交的位置成为与上述第1水位R1相同的高度的方式，设定引导部53B的顶端的高度。由此，引导部53B将经由导入部55向壳体20内导入的氢废气朝向贮水部31的侧壁31A引导。

即，在图3中如实线的箭头所示，经由导入部55向壳体20内导入的氢废气首先在过滤器70的内部沿着铅垂方向从上方向下方流动。引导部53B是圆锥状，因此利用其锥面531B将氢废气朝向贮水部31的侧壁31A引导。然后，氢废气经过过滤件60向过滤器70的外部排出。

在过滤器70中，在氢废气经过过滤件60时，在氢废气中含有的异物被去除。去除了异物的氢废气与贮水部31的侧壁31A撞击。通过氢废气与贮水部31的侧壁31A撞击，从而在氢废气中含有的水分附着于侧壁31A而被分离。附着于侧壁31A的水分在氢废气的沿着侧壁31A向下方的流动和重力的作用下，在图3中如单点划线的箭头所示那样向下方流动，贮存在贮水部31。另外，在图3中如双点划线的箭头所示，水分被分离的氢废气向下方流动后，在贮水部31的水面朝向上方折回，经过过滤器70与侧壁31A之间，向排出部30流动。向排出部30流动的氢废气经由导出部45向壳体20外、即向循环通路135导出。

接着，对本实施方式的作用和效果进行说明。

(1)在本实施方式中，在过滤器70中将支承过滤件60的底壁部53设于与导入部55相对的位置。并且，在底壁部53设置了圆锥状的引导部53B。引导部53B是越靠导入部55侧顶端越细的形状，因此经由导入部55向壳体20内导入的氢废气以沿着底壁部53的引导部53B流动的方式被引导，抑制该氢废气与该底壁部53撞击。像这样，通过抑制向壳体20内导入的氢废气与底壁部53撞击，来抑制由于氢废气与底壁部53撞击而引起在该氢废气中含有的水分在壳体20内飞散。因此，能够抑制利用配置于与导入部55相对的位置的底壁部53来支承过滤件60时的气液分离效率的降低。

(2)在本实施方式中，将导入部55设于壳体20中的位于铅垂方向的上方的上壁23，并且在该导入部55的下方设有贮水部31。像上述那样，经由导入部55从上方向壳体20内导入的氢废气朝向下方的贮水部31流动。像这样在氢废气流动的目的地设有贮水部31，因此能够容易地使从氢废气分离出来的水分沿着氢废气的流动而聚集在贮水部31。因此，能够实现气液分离效率的提高。

(3)在本实施方式中，是利用引导部53B朝向贮水部31的侧壁31A引导氢废气。因此，抑制从导入部55导入的氢废气直接吹到在贮水部31中贮存的液态水。由此，能够抑制由于氢废气直接吹到贮水部31内的液态水所导致的该液态水被卷起。其结果为，能够有助于进一步提高气液分离效率。

(4)在本实施方式中，以使将引导部53B的锥面531B延长而得到的假想线L1与贮水部31的侧壁31A相交的位置成为与上述第1水位R1相同的高度的方式，设定引导部53B的顶端的高度。因此，即使在气液分离器10中贮水部31的水位成为最高的状况下，也能够将经由导入部55向壳体20内导入的氢废气朝向贮水部31的侧壁31A引导。

此外，在使引导部53B的顶端的位置过低的情况下，容易朝向贮水部31的侧壁31A引导氢废气，但锥面531B接近水平，因此氢废气容易与引导部53B撞击。

因此，通过像本实施方式那样设定引导部53B的顶端的高度，能够抑制由于引导部53B与氢废气的撞击而引起的生成水的飞散和由于氢废气直接吹到在贮水部31中贮存的液态水而引起的液态水的飞散这两者。

(5)在本实施方式中，在壳体20设有分隔壁24。因此，即使在向壳体20内导入的氢废气在贮水部31的水面折回时暂时卷起液态水，被卷起的液态水也难以流动至导出部45。因此，能够进一步提高气液分离器10的气液分离效率。

本实施方式能够像以下那样变更来实施。本实施方式和以下的变更例在技术上不矛盾的范围内能够相互组合地实施。

·在上述实施方式中，在壳体20设有分隔壁24，但分隔壁24并非必须设置。

·在上述实施方式中，以使将引导部53B的锥面531B延长而得到的假想线L1与贮水部31的侧壁31A相交的位置成为与上述第1水位R1相同的高度的方式，设定引导部53B的顶端的高度。这样的结构能够适当变更。例如，也可以是，以使将引导部53B的锥面531B延长而得到的假想线L1与贮水部31的侧壁31A相交的位置是比第1水位R1低的位置且是比上述第2水位R2高的位置的方式，设定引导部53B的顶端的高度。另外，也可以是，以使将引导部53B的锥面531B延长而得到的假想线L1与贮水部31的侧壁31A相交的位置是比第1水位R1高的位置的方式设定引导部53B的顶端的高度。而且，也可以是，以使将引导部53B的锥面531B延长而得到的假想线L1与贮水部31的侧壁31A相交的位置是比第2水位R2低的位置的方式设定引导部53B的顶端的高度。

·在上述实施方式中，使引导部53B形成为截面成为等腰三角形状那样的圆锥状，但引导部53B的形状不限定于该形状。

例如，如图4所示，也可以是，将引导部53B设为圆锥状并且设为使顶端的位置向左壁22B侧(图4的左侧)偏心的形状。在像这样的结构中，在图4中如实线的箭头所示，经由导入部55向壳体20内导入的氢废气容易被引导部53B向右壁22A侧(图4的右侧)引导。因此，在过滤器70相对于贮水部31位于比上述实施方式靠左壁22B侧的位置的结构中，能够容易地朝向贮水部31引导氢废气。像这样，也能够与想要引导氢废气的方向对应地使引导部53B的顶端的位置偏心。

另外，如图5所示，也能够设为在剖视时不将引导部53B的锥面531B设为直线而设为曲面的结构。

而且，也可以是，使引导部53B不形成为圆锥状而形成为棱锥状。总之，只要是越靠顶端侧越细的顶端细形状的引导部53B，则无论是何种形状，均能够得到与上述(1)的作用效果相同的作用效果。

·也可以是，引导部53B不是朝向侧壁31A而是朝向下壁21引导氢废气。

·在上述实施方式中，示出了将贮水部31配置于导入部55的下方的例子，但这样的结构并非是必须的。即，也可以是，不将贮水部31配置于导入部55的正下方，而是配置于相对于导入部55向左右方向、前后方向偏移的位置。

·在上述实施方式中，以筒体50的凸缘部51A的下表面与壳体20的上壁23的上表面抵接的方式将筒体50固定于壳体20。也可以是，改变这样的结构，采用从壳体20内组装筒体50等手段，在凸缘部51A的上表面与上壁23的下表面抵接的状态下将筒体50固定于壳体20。另外，也可以不将筒体50与壳体20分开设置而是作为一体构成。

·在上述实施方式中，也能够不将导出部45设于左壁22B，而是设于其他的周壁22、上壁23。

·在上述实施方式中，虽然沿着铅垂方向设置导入部55，但也可以相对于铅垂方向倾斜地设置。另外，也能够不将导入部55设于上壁23，而是设于周壁22。

·在上述实施方式中，虽然使壳体20形成为大致长方体的箱状，但壳体20的形状也可以是其他形状。

·在上述实施方式中，以在氢路径130设有气液分离器10的结构为例进行了说明，但也可以是，在设于空气路径120的气液分离器10中应用与上述实施方式相同的结构。

Claims (3)

1.一种燃料电池用气液分离器，具备：

箱状的壳体；

导入部，其用于向所述壳体内导入含有水分的废气；

导出部，其用于将被导入到所述壳体内的废气向该壳体外导出；以及

过滤器，其在所述壳体内与所述导入部连接，

该燃料电池用气液分离器的特征在于，

所述过滤器具有：

底壁部，其配置于与所述导入部相对的位置；以及

过滤件，其为筒状，被所述底壁部支承并且与所述导入部连通，

在所述底壁部设有呈向所述导入部侧突出的形状的引导部，

所述引导部是越靠突出方向的顶端侧越细的顶端细形状。

2.根据权利要求1所述的燃料电池用气液分离器，其特征在于，

所述壳体具有在铅垂方向上配置于上方的上壁，

所述导入部设于所述上壁，

在所述壳体设有贮水部，所述贮水部在所述导入部的下方贮存从所述废气分离出来的水分。

3.根据权利要求2所述的燃料电池用气液分离器，其特征在于，

所述引导部朝向所述贮水部的侧壁引导所述废气。

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