JP2005353402A - Fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガス配管に樹脂を用いてなる燃料電池システムに関するものである。 The present invention relates to a fuel cell system using a resin for gas piping.
燃料電池システムでは、ガス配管により水素ガスに代表される燃料ガスおよび空気に代表される酸化ガスが燃料電池スタックに供給されるが、ガス配管として、燃料電池スタックとの取付け部に樹脂を用いたものが知られている(例えば特許文献1参照。)。また、システム全体の軽量化や耐食性等に鑑みて、ガス配管を樹脂により形成することも考えられている。
しかしながら、ガス配管に樹脂を用いると、ガスの流れによってガス配管の内部に静電気が発生し易く、この発生した静電気によって、システムの構成機器に悪影響を及ぼす可能性が生じる。 However, if resin is used for the gas pipe, static electricity is likely to be generated inside the gas pipe due to the gas flow, and the generated static electricity may adversely affect the components of the system.
本発明は、ガス配管に発生する静電気を適切に除電することができる燃料電池システムを提供することをその目的としている。 An object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of appropriately removing static electricity generated in a gas pipe.
本発明の燃料電池システムは、ガス配管に樹脂を用いてなる燃料電池システムにおいて、ガス配管に接触して、これをアースする除電手段を備えたものである。 The fuel cell system of the present invention is a fuel cell system using a resin in a gas pipe, and is provided with a static elimination means that contacts the gas pipe and grounds it.
この構成によれば、ガス配管に接触して除電手段が設けられているため、ガス配管に発生した静電気を適切に除電することができる。ここで、燃料電池システムを搭載した機器として燃料電池車両が広く知られているが、この場合、除電手段はガス配管を例えば車体にアースすることができる。 According to this structure, since the static elimination means is provided in contact with the gas pipe, static electricity generated in the gas pipe can be appropriately eliminated. Here, a fuel cell vehicle is widely known as a device equipped with a fuel cell system. In this case, the static elimination means can ground the gas piping to, for example, the vehicle body.
この場合、除電手段は、ガス配管の内部に設けられ、ガス配管の外部に延出されてこれをアースする導体を有することが、好ましい。 In this case, it is preferable that the static elimination means has a conductor provided inside the gas pipe and extending to the outside of the gas pipe to ground it.
この構成によれば、ガス配管に発生する静電気は主にガスの流れによってガス配管の内面などの内部に帯電し易いが、上記のように除電手段となる導体をガス配管の内部に設けてその外部に延出しているため、静電気を確実に除電することができる。なお、導体としては、金属などのほか、導電性の高い炭素フィルムを用いることができる。 According to this configuration, the static electricity generated in the gas pipe is likely to be charged inside the gas pipe mainly due to the gas flow. However, as described above, a conductor serving as a static elimination means is provided inside the gas pipe. Since it extends to the outside, static electricity can be reliably eliminated. In addition, as a conductor, a carbon film having high conductivity can be used in addition to a metal.
この場合、導体のガス配管の内部に位置する部分は、重力方向の上部に設けられていることが、好ましい。 In this case, it is preferable that the part located inside the gas pipe of the conductor is provided in the upper part in the direction of gravity.
この構成によれば、ガス配管に液体を含むガスが流れる場合に、液体は重力によってガス配管の下部を流れ易いが、この場合に導体がガス配管の上部に設けられているため、液体の導体への接触を好適に回避することができる。これにより、導体の腐食を好適に防止することができる。特に、後述するようにガス配管が燃料電池からガスを排出する排出系の配管である場合には、生成水との関係上有用となる。 According to this configuration, when a gas containing a liquid flows through the gas pipe, the liquid easily flows through the lower part of the gas pipe due to gravity. In this case, since the conductor is provided at the upper part of the gas pipe, the liquid conductor It is possible to suitably avoid contact with. Thereby, corrosion of a conductor can be prevented suitably. In particular, when the gas pipe is a discharge pipe that discharges gas from the fuel cell as described later, this is useful in relation to the generated water.
これらの場合、除電手段は、ガス配管の略全長に亘ってこれに接触していることが、好ましい。 In these cases, it is preferable that the static eliminating means is in contact with the gas pipe over substantially the entire length.
この構成によれば、ガス配管に静電気が部分的に逐電されることを防止することができる。 According to this configuration, it is possible to prevent static electricity from being partially discharged to the gas pipe.
これらの場合、ガス配管は、複数の配管部を連結部により連結することで構成されており、連結部は、導電性を有しており、除電手段の少なくとも一部を兼ねていることが、好ましい。 In these cases, the gas piping is configured by connecting a plurality of piping parts by a connecting part, and the connecting part has conductivity, and also serves as at least a part of the static elimination means. preferable.
この構成によれば、配管部同士を連結する連結部を除電手段として有効に利用することができる。ガス配管の設置スペース等との関係上、ガス配管に曲がりやそのサイズを変える必要がある場合に、その曲がり箇所やサイズ変更箇所に設けられる連結部を利用して、ガス配管を適切に除電することができる。 According to this structure, the connection part which connects piping parts can be utilized effectively as a static elimination means. When there is a need to bend or change the size of the gas piping due to the installation space of the gas piping, etc., use the connecting part provided at the bent or size-changed location to properly remove the charge from the gas piping. be able to.
本発明の他の燃料電池システムは、ガス配管に樹脂を用いてなる燃料電池システムにおいて、ガス配管と構造体とを導電性部材で接続したものである。 Another fuel cell system of the present invention is a fuel cell system in which a resin is used for a gas pipe, wherein the gas pipe and the structure are connected by a conductive member.
この構成によれば、ガス配管を導電性部材を介して構造体に接続しているため、ガス配管に発生した静電気を適切に除電することができる。ここで、燃料電池システムを搭載した機器として燃料電池車両が広く知られているが、この場合、導電性部材はガス配管を例えば構造体となる車体や燃料電池スタック等にアースすることができる。また、燃料電池システムは、燃料電池を定置用として例えばコージェネレーションシステムにも適用することができる。家庭用または商用のコージェネレーションシステムの場合にあっては、建物を含む各種構造体に接続した導電性部材をガス配管に接続するようにすればよい。導電性部材としては、金属はもちろんのこと、導電性の高い炭素フィルムなどを用いることができる。 According to this configuration, since the gas pipe is connected to the structure via the conductive member, static electricity generated in the gas pipe can be appropriately eliminated. Here, a fuel cell vehicle is widely known as a device equipped with a fuel cell system. In this case, the conductive member can ground the gas pipe to, for example, a vehicle body or a fuel cell stack as a structure. The fuel cell system can also be applied to, for example, a cogeneration system using the fuel cell for stationary use. In the case of a home or commercial cogeneration system, a conductive member connected to various structures including a building may be connected to the gas pipe. As the conductive member, not only metals but also highly conductive carbon films can be used.
この場合、導電性部材は、ガス配管の内部に設けられ、ガス配管の外部に延出されて構造体に接続されていることが、好ましい。 In this case, it is preferable that the conductive member is provided inside the gas pipe, and is extended to the outside of the gas pipe and connected to the structure.
この構成によれば、上記と同様に、静電気が帯電し易いガス配管の内部に導電性部材を設けているため、静電気を確実に除電することができる。 According to this configuration, similarly to the above, since the conductive member is provided inside the gas pipe that is easily charged with static electricity, the static electricity can be reliably eliminated.
この場合、導電性部材のガス配管の内部に位置する部分は、重力方向の上部に設けられていることが、好ましい。 In this case, it is preferable that the part located inside the gas piping of the conductive member is provided in the upper part in the direction of gravity.
この構成によれば、上記と同様に、導電性部材の腐食を好適に防止することができる。 According to this configuration, similarly to the above, corrosion of the conductive member can be suitably prevented.
これらの場合、導電性部材は、ガス配管の略全長に亘ってこれに接触していることが、好ましい。 In these cases, it is preferable that the conductive member is in contact with the gas pipe over substantially the entire length thereof.
この構成によれば、上記と同様に、ガス配管に静電気が部分的に逐電されることを防止することができる。 According to this configuration, it is possible to prevent static electricity from being partially discharged to the gas pipe as described above.
これらの場合、ガス配管は、複数の配管部を連結部により連結することで構成されており、連結部は、導電性を有しており、導電性部材の一部を兼ねていることが、好ましい。 In these cases, the gas pipe is configured by connecting a plurality of pipe parts by a connecting part, and the connecting part has conductivity, and also serves as a part of the conductive member. preferable.
この構成によれば、上記と同様に、配管部同士を連結する連結部を有効に利用して、ガス配管を適切に除電することができる。 According to this configuration, similarly to the above, it is possible to appropriately neutralize the gas piping by effectively using the connecting portion that connects the piping portions.
これらの場合、ガス配管は、酸化ガスが流れる配管に接続された燃料ガスが流れる燃料系ガス配管、または燃料ガスが流れる配管に接続された酸化ガスが流れる酸素系ガス配管であることが、好ましい。またこの場合に、燃料系ガス配管または酸素系ガス配管は、燃料電池から排出されるガスの排出系に設けられたガス配管であってもよい。 In these cases, the gas pipe is preferably a fuel system gas pipe through which fuel gas is connected to a pipe through which oxidant gas flows or an oxygen system gas pipe through which oxidant gas is connected to a pipe through which fuel gas flows. . In this case, the fuel system gas pipe or the oxygen system gas pipe may be a gas pipe provided in a discharge system for gas discharged from the fuel cell.
この構成によれば、上記のようにガス配管に発生する静電気は除電されるようになっているため、燃料ガスと酸化ガスとが混合されるガス配管であっても、静電気の影響を好適に回避することができる。燃料ガスとしては例えば水素であり、酸化ガスとしては例えば酸素や空気である。 According to this configuration, since static electricity generated in the gas pipe is neutralized as described above, the influence of static electricity is suitably applied even to a gas pipe in which fuel gas and oxidizing gas are mixed. It can be avoided. The fuel gas is, for example, hydrogen, and the oxidizing gas is, for example, oxygen or air.
本発明の他の燃料電池システムは、ガス配管に樹脂を用いてなる燃料電池システムにおいて、水分を含む流体が流れる流体配管を有し、ガス配管は、流体配管を接続され、流体配管から流体の少なくとも水分を流入可能に構成されているものである。 Another fuel cell system of the present invention is a fuel cell system using a resin in a gas pipe, and has a fluid pipe through which a fluid containing moisture flows. The gas pipe is connected to the fluid pipe, and the fluid pipe is connected to the fluid pipe. At least moisture can be introduced.
この構成によれば、ガス配管に発生した静電気は、水分を含む流体が流体配管からガス配管に流入されることで、ガス配管内のガス雰囲気中に分散・放出される。これにより、ガス配管の帯電電位が下がることから、静電気を適切に除電することが可能となる。ここで、流体配管は、後述するようにガスの排出系に設けられた配管であってもよいが、もちろん除電専用に水分を含む流体を積極的に流す配管であってもよい。なお、上記同様に、燃料電池システムにおける燃料電池は定置用とすることもでき、燃料電池システムをコージェネレーションシステムの一部に組み入れることもできる。 According to this configuration, the static electricity generated in the gas pipe is dispersed and released into the gas atmosphere in the gas pipe when a fluid containing moisture flows into the gas pipe from the fluid pipe. Thereby, since the charged potential of the gas pipe is lowered, it is possible to appropriately remove static electricity. Here, the fluid pipe may be a pipe provided in the gas discharge system as will be described later. Of course, the fluid pipe may be a pipe that actively flows a fluid containing moisture exclusively for static elimination. As described above, the fuel cell in the fuel cell system can be stationary, and the fuel cell system can be incorporated into a part of the cogeneration system.
この場合、流体配管は、燃料電池から排出される燃料ガスの排出系に設けられた配管であり、ガス配管は、燃料電池から排出される酸化ガスの排出系に設けられた配管であることが、好ましい。 In this case, the fluid pipe is a pipe provided in a discharge system for the fuel gas discharged from the fuel cell, and the gas pipe is a pipe provided in a discharge system for the oxidizing gas discharged from the fuel cell. ,preferable.
この構成によれば、流体配管を流れる流体には燃料電池の反応によって生成された生成水が含まれるが、この生成水たる水分によって、酸化ガスの排出系に設けられたガス配管を適切に除電することができる。 According to this configuration, the fluid flowing through the fluid piping includes the generated water generated by the reaction of the fuel cell, and the water as the generated water appropriately removes the gas piping provided in the oxidizing gas discharge system. can do.
この場合、燃料電池から排出された燃料ガスを再び燃料電池に供給するための循環配管を更に備え、流体配管は、循環配管に分岐接続され、流体をガス配管に流入させる配管であることが、好ましい。 In this case, it further includes a circulation pipe for supplying the fuel gas discharged from the fuel cell to the fuel cell again, and the fluid pipe is a pipe that is branched and connected to the circulation pipe and allows the fluid to flow into the gas pipe. preferable.
この構成によれば、循環配管を流れる燃料ガスは不純物を含み得るが、これが水分と共に流体配管から排出してガス配管に流入し得る。このため、不純物を除去しつつ、ガス配管の除電を適切に行うことができる。なお、流体配管にはこれを開閉するパージ弁を設け、パージ弁を通過した流体をガス配管に流入させることが好ましい。 According to this configuration, the fuel gas flowing through the circulation pipe may contain impurities, but it can be discharged from the fluid pipe together with moisture and flow into the gas pipe. For this reason, it is possible to appropriately neutralize the gas pipe while removing impurities. In addition, it is preferable that a purge valve that opens and closes the fluid pipe is provided, and the fluid that has passed through the purge valve flows into the gas pipe.
同様に、燃料電池から排出された燃料ガスを再び燃料電池に供給するための循環配管と、循環配管に介設され、循環配管を流れる燃料ガスから水分を分離させる気液分離器と、を更に備え、流体配管は、気液分離器に接続され、気液分離器で分離された水分をガス配管に流入させる配管であることが、好ましい。 Similarly, a circulation pipe for supplying the fuel gas discharged from the fuel cell to the fuel cell again, and a gas-liquid separator interposed in the circulation pipe and separating water from the fuel gas flowing through the circulation pipe, The fluid pipe is preferably a pipe that is connected to the gas-liquid separator and allows the water separated by the gas-liquid separator to flow into the gas pipe.
この構成によれば、循環配管を流れる燃料ガスには生成水が含まれるが、気液分離器によって燃料ガスと生成水たる水分とが互いに分離されるため、気液分離器で分離された燃料ガスを循環配管を介して再び燃料電池に供給することができる。また、気液分離器で分離された水分をガス配管に流入させて、ガス配管の除電に有効に利用することができる。 According to this configuration, although the fuel gas flowing through the circulation pipe includes generated water, the fuel gas and the water as the generated water are separated from each other by the gas-liquid separator, so the fuel separated by the gas-liquid separator Gas can be supplied again to the fuel cell via the circulation line. Further, the water separated by the gas-liquid separator can be made to flow into the gas pipe and can be effectively used for static elimination of the gas pipe.
この場合、ガス配管に接触して、これをアースする除電手段を更に備えたことが、好ましい。 In this case, it is preferable to further include a static elimination means for contacting the gas pipe and grounding it.
この構成によれば、水分による除電効果に加えて除電手段による除電効果がガス配管に作用するため、ガス配管に発生した静電気を確実に除電することができる。 According to this configuration, since the static elimination effect by the static elimination means acts on the gas pipe in addition to the static elimination effect due to moisture, static electricity generated in the gas pipe can be reliably eliminated.
本発明の燃料電池システムによれば、ガス配管に樹脂を用いている場合にこれに発生する静電気を適切に除電することができ、システム全体の軽量化に加えて安定性や信頼性を高めることが可能となる。 According to the fuel cell system of the present invention, when resin is used for gas piping, static electricity generated in the resin can be appropriately eliminated, and stability and reliability are improved in addition to weight reduction of the entire system. Is possible.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態に係る燃料電池システムについて説明する。この燃料電池システムは、ガス配管に樹脂を用いると共に、このガス配管に発生する静電気を適切に除去することができる構造を有するものである。以下では、燃料電池システムを搭載した機器として燃料電池車両を例に説明するが、先ずガス配管に水分を流入させることでガス配管を除電する態様について説明する。 Hereinafter, a fuel cell system according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. This fuel cell system has a structure in which resin is used for a gas pipe and static electricity generated in the gas pipe can be appropriately removed. In the following, a fuel cell vehicle will be described as an example of a device equipped with a fuel cell system. First, a mode in which the gas pipe is neutralized by allowing moisture to flow into the gas pipe will be described.
図1に示すように、燃料電池システム1は、多数のセルを積層したスタック構造からなる固体高分子電解質型の燃料電池2を備えている。燃料電池2は、酸化ガスとしての酸素ガス(空気)および燃料ガスとしての水素ガスの供給を受けて電力を発生する。
As shown in FIG. 1, a fuel cell system 1 includes a solid polymer
燃料電池システム1の酸素ガス配管系3は、酸素ガスを燃料電池2に供給するための供給配管11と、燃料電池2から排出された酸素オフガスを外部に排出するための排出配管12と、を有している。供給配管11には、フィルタ13を介して大気中の酸素ガスを取り込むコンプレッサ14と、コンプレッサ14により圧送される酸素ガスを加湿する加湿器15と、が配設されている。
The oxygen
加湿器15は、排出配管12上にも配設されており、圧送される酸素ガスと酸素オフガスとの間で水分交換を行う。水分交換後の酸素ガスは、供給配管11を介して燃料電池2に送られ、燃料電池2での発電に供される。排出配管12は、酸素ガスの排出系に設けられた配管であり、加湿器15と燃料電池2との間の部分に、燃料電池2内の酸素ガスの圧力を調整する背圧調整弁16を配設している。排出配管12を流れる酸素オフガスは、背圧調整弁16を通って加湿器15で水分交換に供された後、最終的に排ガスとしてシステム外の大気中に排気される。
The
燃料電池システム1の水素ガス配管系4は、高圧の水素ガスを貯蔵した水素供給源としての高圧タンク21と、高圧タンク21の水素ガスを燃料電池2に供給する供給配管22と、燃料電池2から排出された水素オフガス(未反応の水素ガス)を供給配管22に戻すための循環配管23と、循環配管23の水素オフガスを供給配管22に還流させる水素ポンプ24と、循環配管23に分岐接続され、下流端が酸素系の排出配管12に接続された排出配管25と、を有している。
The hydrogen
供給配管22の上流側には、高圧タンク21からの新たな水素ガスの圧力を調整するレギュレータ27が介設され、レギュレータ27の下流側の合流点Aに循環配管23が接続されている。合流点Aで合流した新たな水素ガスと水素オフガスとからなる混合ガスが燃料電池2に供給される。循環配管23の水素ポンプ24の下流側には、燃料電池2に再度供給される循環配管23内の水素オフガスが逆流しないように、逆止め弁28が介設されている。
A
循環配管23の水素ポンプ24の上流側には、循環配管23を流れる水素オフガスから水分を分離させる気液分離器30が介設されている。循環配管23を流れる流体には、燃料電池2から排出される水素オフガスと、燃料電池2での電気化学反応によって生成された生成水とを含まれている。気液分離器30では、この生成水たる水分を水素オフガスから分離させる。気液分離器30で分離された水素オフガスは水素ポンプ24によって合流点Aに達する一方、気液分離器30で分離された水分は、ドレイン弁31を介して流体配管32から酸素系の排出配管12に排出される。流体配管32は、上流端が気液分離器30のドレイン弁31に接続され、下流端が酸素系の排出配管12に接続されており、気液分離器30で分離された水分を排出配管12に流入させる配管として機能する。
A gas-
排出配管25には、これを開閉するシャットバルブとして機能するパージ弁33が設けられている。パージ弁33が燃料電池システム1の稼動時に適宜開弁することで、水素オフガス中の不純物が水素オフガスと共に排出配管25を通って、酸素系の排出配管12に排出される。排出配管25を設けることで、水素オフガス中の不純物の濃度が下がり、循環供給される水素オフガス中の水素の濃度を上げることができる。排出配管25を流れる流体には、気液分離器30を設けてはいるものの、この種の不純物のほかに水分が含有されている。すなわち、排出配管25は、これに流れる水分を含む流体を酸素系の排出配管12に流入させる流体配管として機能する。
The
このような燃料電池システム1に用いられる各種のガス配管(11,12,22,23,25,32)については、システム全体の軽量化等を考慮して樹脂を用いて形成されている。ガス配管を樹脂配管とした場合には、ガスの流れによってガス配管の内面に静電気が発生し易い。特に、酸素ガスと水素ガスとが混合し得るガス配管については、静電気による影響を考慮すると、これを除去するシステムとする必要がある。そこで本実施形態では、上記のように、酸素系の排出配管12を樹脂配管としつつ、これに水分を流入させることによって排出配管12に発生した静電気を除電するべく、この排出配管12に水素ガスの排出系の排出配管25および流体配管32を接続している。
Various gas pipes (11, 12, 22, 23, 25, 32) used in the fuel cell system 1 are formed using a resin in consideration of weight reduction of the entire system. When the gas pipe is a resin pipe, static electricity is likely to be generated on the inner surface of the gas pipe due to the gas flow. In particular, a gas pipe that can mix oxygen gas and hydrogen gas needs to have a system that removes the influence of static electricity. Therefore, in the present embodiment, as described above, the oxygen-based
以上のように、本実施形態の燃料電池システム1によれば、排出配管25および流体配管32の各々から酸素系の排出配管12に水分が流入されるため、排出配管12に発生した静電気を排出配管12内の酸素オフガスの雰囲気中に分散・放出することができる。これにより、排出配管12の帯電電位が下がることから、これに発生した静電気を適切に除電することができる。この場合、例えば酸素系の排出配管12の上流側に流体配管32を接続し、排出配管12の下流側に水素系の排出配管25を接続するなど、両ガス配管(25,32)を所定の距離を隔てて排出配管12に接続することで、排出配管12が広い範囲で除電され得る構成としてもよい。
As described above, according to the fuel cell system 1 of the present embodiment, since moisture flows into the oxygen-based
なお、酸素系の排出配管12の全体を樹脂を用いて形成することもできるし、部分的に樹脂を用いて形成してもよい。排出配管12の一部が樹脂を用いて形成されている場合には、その樹脂部分に水分が流入するように、上記の水素系の除電機能を果たす配管(25,32)を排出配管12に接続することが好ましい。また、除電専用に水分を含む流体を積極的に流す別個の流体配管を、酸素系の排出配管12に接続するようにしてもよい。なおまた、上記の燃料電池システム1の説明では、酸素系の排出配管12に一般的に介設される消音器や希釈器などの構成を省略したが、これらの構成機器を燃料電池システム1に組み込むことができることはいうまでもない。
Note that the entire oxygen-based
次に、図1ないし図4を参照して、実施例2に係る燃料電池システム1について実施例1との相違点を中心に説明する。本実施例の燃料電池システム1は、少なくとも酸素系の排出配管12、水素系の排出配管25および流体配管32を樹脂配管としつつ、これら各樹脂配管(12,25,32)を燃料電池車両の車体にアースする除電手段50を具備している。以下、この3つの樹脂配管(12,25,32)をガス配管51と総称して説明する。
Next, the fuel cell system 1 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4 focusing on differences from the first embodiment. The fuel cell system 1 according to the present embodiment uses at least the oxygen-based
一般に燃料電池車両におけるガス配管51は、制約された設置スペースで設けられるため、図2に示すように、ストレート部だけでなく曲がりが存在する。図2(a)は、燃料電池車両の前後方向に延在するガス配管51の平面図であり、同図(b)はその右側面図である。同図に示すように、例えば、ガス配管51は、ガスが流れる複数(3つ)の配管部61を、曲がり箇所に設けられた複数(2つ)の連結部62により連結することで構成される。
In general, since the
図3に示すように、ガス配管51の配管部61は、樹脂により筒状に形成されており、その内周面側の部位に金属プレート70を差し込むための取付け溝63が形成されている。取付け溝63は、例えば押出し成形により配管部61の内壁の周方向の一部分に凹状に且つ配管部61の全長に亘って形成されている。取付け溝63および金属プレート70のガス配管51での位置は、重力方向の上部に相当している。
As shown in FIG. 3, the
金属プレート70は、取付け溝63に保持されて取付け溝63からの抜け落ちを阻止される鍔部71と、配管部61内の流路となる空間に臨む本体部72とにより、アルミニウムなどの耐食性および電気の伝導性の高い金属で一体に形成されている。金属プレート70の本体部72をガス配管51の上部に設けているため、ガス配管51の下部を流れ易い生成水などの水分によって金属プレート70が腐食することを好適に防止している。このようにして、ガス配管51の略全長に亘ってこれに接触状態で且つ抜落ち阻止状態で設けられた金属プレート70は、ガス配管51に対して除電手段50の一部として機能する。なお、金属プレート70の代わりに、炭素フィルムなど導電性が高い導体を用いることもできる。
The
図4は、ガス配管51の連結部62まわりの構造を示す断面図である。同図に示すように、二つの配管部61(61a,61b)を連結する連結部62は、導電性を有する金属リングで構成されている。金属リング62は、上流側の配管部61aに固定された上流側リング81と、下流側の配管部61bに固定された下流側リング82と、で構成されている。上流側リング81は、配管部61aの端部の外周に嵌め込まれるようにして固定されている。上流側リング81は、内周面の一部が金属プレート70の鍔部71の外周面に接触し、一部が配管部61aの端部から張り出している。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure around the connecting
下流側リング82は、配管部61bの端部の内周に嵌め込まれるようにして固定されている。下流側リング82は、一方の端部が金属プレート70の端部に接触し、他方の端部が配管部61bの端部から張り出している。そして、下流側リング82の張り出した部分が上流側リング81の張り出した部分の内側に嵌め込まれることで、両者81,82は連結される。この連結状態では、上流側の配管部61aの流路と下流側の配管部61bの流路とは連通されると共に、上流側の金属プレート70と下流側の金属プレート70とは金属リング62を介して通電可能に接続される。
The
図中の符号85は、下流側リング82の外周に設けたOリングであり、Oリング85は、連結状態において、下流側リング82と上流側リング81との間(すなわち配管部61同士)をシールしている。また図示省略したが、この連結状態では、下流側の配管部61bに設けた取付け部86と上流側リング81とはゴムバンドによって固定されている。そして、模式的に示しているが、燃料電池車両の車体101にガス配管51を設置するための金属性のブラケット102が、上流側リング81に接触した状態で設けられている。すなわち、金属リング62は、除電手段50の一部として機能し、金属プレート70と協働して、ガス配管51の内部に設けられ且つその外部に延出された導体を構成し、ガス配管51を車体101にアースする。さらに換言すれば、金属リング62および金属プレート70が、構造体である車体101にガス配管51を接続する導電性部材として機能する。
以上のように、本実施例の燃料電池システム1によれば、ガス配管51に接触してこれを車体101にアースする除電手段50を設けているため、ガスの流れによってガス配管51に発生する静電気を適切に除電することができる。特に、ガス配管51に発生する静電気はガス配管51の内面に帯電し易いものであるが、この部分に除電手段50の一部である金属プレート70が設けられているため、静電気を確実に除電することができる。また、金属プレート70がガス配管51の略全長に亘って設けられるため、ガス配管51に静電気が部分的に逐電されることを防止することができる。
As described above, according to the fuel cell system 1 of the present embodiment, since the static elimination means 50 that contacts the
なお、ガス配管51として連結部62(金属リング)を用いない構成とした場合にあっては、例えばそのガス配管51が酸素系の排出配管12である場合には、その下流出口から金属プレート70を外部に延出させて、これを車体101に接触させてアースするようにしてもよい。また、車体101でなく燃料電池2のスタックなどの構造体に、金属リング62および金属プレート70からなる導電性部材をガス配管51に接続して、ガス配管51をアースするようにしてもよい。さらに、ガス配管51の肉厚などその性状によっては、除電手段50(金属プレート70)をガス配管51の内部に設けるのではなく、ガス配管51の外部に接触させて設けてもガス配管51をアースすることができる。
In the case where the connecting portion 62 (metal ring) is not used as the
なお、上記各実施例では、燃料電池システム1を車両に搭載した場合について説明したが、燃料電池システム1はこれに限るものではない。例えば、燃料電池2を定置用として、燃料電池システム1をコージェネレーション(熱電併給)システムに組み入れることもできる。コージェネレーションシステムについては、商用はもちろんのこと家庭用住居にも導入することができる。したがって、ガス配管51をアースする構造体としては、車体101や燃料電池2のスタックのみならず、住居等の建物やこれに付随して設置される各種機器を用いることができる。すなわち、構造体自体は、燃料電池システム1を直接構成する要素でなくてもよい。
In each of the above embodiments, the case where the fuel cell system 1 is mounted on a vehicle has been described. However, the fuel cell system 1 is not limited to this. For example, the fuel cell system 1 can be incorporated into a cogeneration (cogeneration) system with the
1 燃料電池システム、2 燃料電池、3 酸素ガス配管系、4 水素ガス配管系(燃料ガス配管系)、12 排出配管(酸素系ガス配管)、23 循環配管、25 排出配管(燃料系ガス配管)、30 気液分離器、32 流体配管、50 除電手段、51 ガス配管、61 配管部、62 連結部(導体、金属リング、導電性部材)、70金属プレート(導体、導電性部材) 1 fuel cell system, 2 fuel cell, 3 oxygen gas piping system, 4 hydrogen gas piping system (fuel gas piping system), 12 discharge piping (oxygen based gas piping), 23 circulation piping, 25 exhaust piping (fuel system gas piping) , 30 Gas-liquid separator, 32 Fluid piping, 50 Static elimination means, 51 Gas piping, 61 Piping section, 62 Connecting section (conductor, metal ring, conductive member), 70 Metal plate (conductor, conductive member)
Claims (17)
前記ガス配管に接触して、これをアースする除電手段を備えた燃料電池システム。 In a fuel cell system using resin for gas piping,
A fuel cell system comprising a charge removing means for contacting the gas pipe and grounding the gas pipe.
前記連結部は、導電性を有しており、前記除電手段の一部を兼ねている請求項1ないし4のいずれか一項に記載の燃料電池システム。 The gas pipe is constituted by connecting a plurality of pipe parts by a connecting part,
The fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, wherein the connecting portion has conductivity, and also serves as a part of the charge removal unit.
前記ガス配管と構造体とを導電性部材で接続した燃料電池システム。 In a fuel cell system using resin for gas piping,
A fuel cell system in which the gas pipe and the structure are connected by a conductive member.
前記連結部は、導電性を有しており、前記導電性部材の一部を兼ねている請求項6ないし9のいずれか一項に記載の燃料電池システム。 The gas pipe is constituted by connecting a plurality of pipe parts by a connecting part,
The fuel cell system according to any one of claims 6 to 9, wherein the connecting portion has conductivity and also serves as a part of the conductive member.
水分を含む流体が流れる流体配管を有し、
前記ガス配管は、前記流体配管を接続され、当該流体配管から前記流体の少なくとも水分を流入可能に構成されている燃料電池システム。 In a fuel cell system using resin for gas piping,
Having fluid piping through which fluid containing moisture flows,
The fuel cell system is configured such that the gas pipe is connected to the fluid pipe so that at least moisture of the fluid can flow from the fluid pipe.
前記ガス配管は、前記燃料電池から排出される酸化ガスの排出系に設けられた配管である請求項13に記載の燃料電池システム。 The fluid pipe is a pipe provided in a discharge system for fuel gas discharged from the fuel cell,
The fuel cell system according to claim 13, wherein the gas pipe is a pipe provided in a discharge system for oxidizing gas discharged from the fuel cell.
前記流体配管は、前記循環配管に分岐接続され、前記流体を前記ガス配管に流入させる配管である請求項14に記載の燃料電池システム。 A circulation pipe for supplying the fuel gas discharged from the fuel cell to the fuel cell again;
The fuel cell system according to claim 14, wherein the fluid pipe is a pipe that is branched and connected to the circulation pipe and allows the fluid to flow into the gas pipe.
前記循環配管に介設され、当該循環配管を流れる燃料ガスから水分を分離させる気液分離器と、を更に備え、
前記流体配管は、前記気液分離器に接続され、当該気液分離器で分離された水分を前記ガス配管に流入させる配管である請求項14に記載の燃料電池システム。 A circulation pipe for supplying again the fuel gas discharged from the fuel cell to the fuel cell;
A gas-liquid separator interposed in the circulation pipe and separating water from the fuel gas flowing through the circulation pipe;
The fuel cell system according to claim 14, wherein the fluid pipe is a pipe that is connected to the gas-liquid separator and allows water separated by the gas-liquid separator to flow into the gas pipe.
The fuel cell system according to any one of claims 13 to 16, further comprising a static elimination unit that contacts the gas pipe and grounds the gas pipe.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2004
- 2004-06-10 JP JP2004172546A patent/JP2005353402A/en active Pending
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