JP2009283185A - Fuel cell system - Google Patents

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JP2009283185A
JP2009283185A JP2008131910A JP2008131910A JP2009283185A JP 2009283185 A JP2009283185 A JP 2009283185A JP 2008131910 A JP2008131910 A JP 2008131910A JP 2008131910 A JP2008131910 A JP 2008131910A JP 2009283185 A JP2009283185 A JP 2009283185A
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fuel cell
pipe
piping
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generated water
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Withdrawn
Application number
JP2008131910A
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Japanese (ja)
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Yoshiaki Naganuma
良明 長沼
Tomotaka Ishikawa
智隆 石川
Hiroyuki Katsuta
洋行 勝田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system for restraining decrease of insulation resistance of a piping, without lengthening parts extended upward and downward of the piping for product water of a fuel cell to flow in. <P>SOLUTION: The fuel cell system includes the fuel cell, the piping 15 through which product water 30 produced by power generation of the fuel cell flows, and a blocking part 20 fitted at a vertically extended piping part 15a extended upward and downward from the piping 15 separating at least part of the product water 30 from an inner periphery face 15c of the vertically extended piping part 15a. The blocking part 20 includes a platy base part 21, and a plurality of vertical plate parts 22 fitted to a top face of the base part 21 and arrayed in parallel in a direction crossing a flowing direction of the product water 30. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system.

燃料電池システムでは、燃料電池の発電によって水(生成水)が生じる。この生成水に不純物イオン(例えば金属イオン)が混合すると、生成水の導電率が上昇することが知られている。生成水における導電率が上昇すると、燃料電池システムと、この燃料電池システムが搭載される移動体(例えば車両)との間に電流が流れる経路が形成され、燃料電池と移動体間の絶縁抵抗が低下するおそれがある。   In the fuel cell system, water (generated water) is generated by the power generation of the fuel cell. It is known that the conductivity of produced water increases when impurity ions (for example, metal ions) are mixed with the produced water. When the conductivity in the generated water increases, a path for current to flow is formed between the fuel cell system and a mobile body (for example, a vehicle) on which the fuel cell system is mounted, and the insulation resistance between the fuel cell and the mobile body is reduced. May decrease.

従来、上記の問題を回避するため、燃料電池の生成水を排出する配管における上下に延びる部分に、生成水の流れを阻害するための阻害部を複数段に亘って設ける技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2006−339078号公報 特開2006−290033号公報
Conventionally, in order to avoid the above-described problem, a technique is known in which a blocking portion for blocking the flow of generated water is provided in a plurality of stages in a vertically extending portion of a pipe for discharging the generated water of a fuel cell. (For example, refer to Patent Document 1).
JP 2006-339078 A JP 2006-290033 A

しかしながら、従来の特許文献1に記載の技術では、生成水を排出する配管における上下に延びる部分に阻害部を複数段に亘って設けるため、配管の上下に延びる部分を長くする必要があった。このため、配管の上下に延びる部分の長さをそれほど長くできない場合、例えば、燃料電池を車両の床下等に設置する場合には、特許文献1の技術を適用することが困難であった。   However, in the technique described in Patent Document 1 of the related art, since the obstructing portion is provided in a plurality of stages in the vertically extending portion of the piping for discharging the generated water, it is necessary to lengthen the vertically extending portion of the piping. For this reason, when the length of the part extending up and down of the pipe cannot be made so long, for example, when the fuel cell is installed under the floor of the vehicle, it is difficult to apply the technique of Patent Document 1.

本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、燃料電池の生成水を排出する配管の上下に延びる上下延伸配管部の長さを長くすることなく、配管における絶縁抵抗の低下を抑制できる燃料電池システムの提供を目的とする。   This invention is made in view of such a problem, and can suppress the fall of the insulation resistance in piping, without lengthening the length of the up-and-down extending piping part extended up and down of the piping which discharges the produced water of a fuel cell. The object is to provide a fuel cell system.

本発明は前記課題を解決するために、以下の手段を採用した。
すなわち、本発明は、
燃料電池と、
前記燃料電池の発電により生成された生成水が流れる配管と、
前記配管における上下に延びる上下延伸配管部に設けられ、前記生成水の少なくとも一部を前記配管の内周面から離間させる阻害部と、を備え、
前記阻害部は、前記生成水の流れる方向に対して交差する方向に並べられた複数の突起又は溝を有している。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
That is, the present invention
A fuel cell;
Piping through which generated water generated by power generation of the fuel cell flows;
Provided in a vertically extending pipe part extending vertically in the pipe, and comprising an inhibiting part for separating at least a part of the generated water from an inner peripheral surface of the pipe,
The inhibition part has a plurality of protrusions or grooves arranged in a direction intersecting the direction in which the generated water flows.

本発明によれば、燃料電池の発電によって生成された生成水の少なくとも一部が、阻害部によって配管の内周面から離間され、配管の内周面に接触する生成水の量が減少すると共に、生成水が複数の突起又は溝によって複数に分割されるので生成水に途切れ部を形成でき、配管における絶縁抵抗の低下を抑制できる。また、阻害部は配管の上下に延びる上下延伸配管部に例えば一段だけ設けることにより、配管における絶縁抵抗の低下を有効に抑制できるので、配管の上下延伸配管部の長さを長くする必要がない。従って、燃料電池システムを車両の床下等に設置できる。   According to the present invention, at least a part of the generated water generated by the power generation of the fuel cell is separated from the inner peripheral surface of the pipe by the hindering portion, and the amount of generated water that contacts the inner peripheral surface of the pipe is reduced. Since the generated water is divided into a plurality of portions by the plurality of protrusions or grooves, a break can be formed in the generated water, and a decrease in insulation resistance in the piping can be suppressed. In addition, since the inhibition portion can be effectively suppressed from lowering the insulation resistance in the piping by providing, for example, only one stage in the vertically extending piping portion extending up and down of the piping, it is not necessary to increase the length of the vertically extending piping portion of the piping. . Therefore, the fuel cell system can be installed under the floor of the vehicle.

ここで、前記阻害部は、前記配管の前記上下延伸配管部に複数段に亘って設けられてい
る構成にできる。この構成によれば、複数段に亘って生成水の少なくとも一部を配管の内周面から離間できると共に、生成水に途切れを形成できるので、配管における絶縁抵抗の低下をより有功に抑制できる。
Here, the said inhibition part can be made into the structure provided in the said up-and-down extending piping part of the said piping over several steps. According to this configuration, since at least a part of the generated water can be separated from the inner peripheral surface of the pipe over a plurality of stages and a break can be formed in the generated water, a decrease in insulation resistance in the pipe can be suppressed more effectively.

また、上下に隣接する前記阻害部の前記突起又は前記溝が、互いに反対向きに配置されている構成にできる。更に、上下に隣接する前記突起又は前記溝が互い違いに配置されている構成にできる。この構成によれば、生成水をより確実に配管の内周面から離間させることができる。   Moreover, it can be set as the structure where the said protrusion or the said groove | channel of the said inhibition part adjacent up and down is mutually arrange | positioned. Furthermore, it can be set as the structure which the said processus | protrusion or the groove | channel which adjoins up and down is arranged alternately. According to this configuration, the generated water can be more reliably separated from the inner peripheral surface of the pipe.

本発明によれば、燃料電池の発電によって生成された生成水の少なくとも一部が、配管内の阻害部によって配管の内周面から離間されると共に、生成水を複数に分断できるので、配管の絶縁抵抗が低下するのを抑制できる。また、阻害部を配管に例えば一段だけ設けることにより、配管における絶縁抵抗の低下を抑制できるので、配管の長さを長くする必要がない。従って、燃料電池システムを車両の床下等、上下の間隔が比較的狭い場所に設置できる。   According to the present invention, at least a part of the generated water generated by the power generation of the fuel cell is separated from the inner peripheral surface of the pipe by the hindrance in the pipe, and the generated water can be divided into a plurality of parts. It can suppress that insulation resistance falls. Moreover, since the fall of the insulation resistance in piping can be suppressed by providing only one step of obstruction | occlusion parts in piping, it is not necessary to lengthen the length of piping. Therefore, the fuel cell system can be installed in a place where the vertical distance is relatively narrow, such as under the floor of a vehicle.

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態(以下、実施形態という)に係る燃料電池システムについて説明する。なお、以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成には限定されない。   Hereinafter, a fuel cell system according to the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings. In addition, the structure of the following embodiment is an illustration and this invention is not limited to the structure of embodiment.

《第1実施形態》
図1は、本発明の第1実施形態に係る燃料電池システム10の構成を示す。この燃料電池システム10は、車両等の移動体に搭載される。図1において、燃料電池1には、固体高分子型燃料電池(PEFC)が適用されている。この燃料電池1は、少なくとも1つのセルから構成されている。
<< First Embodiment >>
FIG. 1 shows a configuration of a fuel cell system 10 according to a first embodiment of the present invention. The fuel cell system 10 is mounted on a moving body such as a vehicle. In FIG. 1, a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) is applied to the fuel cell 1. The fuel cell 1 is composed of at least one cell.

このセルは、固体高分子電解質膜と、固体高分子電解質膜を両側から挟む燃料極(アノ
ード)及び空気極(酸化剤極:カソード)と、これらの燃料極及び空気極を挟む燃料極側セ
パレータ及び空気極側セパレータとから構成されている。
This cell includes a solid polymer electrolyte membrane, a fuel electrode (anode) and an air electrode (oxidant electrode: cathode) that sandwich the solid polymer electrolyte membrane from both sides, and a fuel electrode side separator that sandwiches these fuel electrode and air electrode. And an air electrode side separator.

燃料極は、拡散層と触媒層とを有している。水素ガスや水素リッチガスなどの水素を含む燃料が、燃料供給系により燃料極に供給される。燃料極に供給された燃料は、拡散層で拡散され触媒層に到達する。触媒層では、水素がプロトン(水素イオン)と電子とに分離される。水素イオンは固体高分子電解質膜を通って空気極に移動し、電子は外部回路(図示
せず)を通って空気極に移動する。
The fuel electrode has a diffusion layer and a catalyst layer. A fuel containing hydrogen such as hydrogen gas or hydrogen rich gas is supplied to the fuel electrode by the fuel supply system. The fuel supplied to the fuel electrode is diffused in the diffusion layer and reaches the catalyst layer. In the catalyst layer, hydrogen is separated into protons (hydrogen ions) and electrons. Hydrogen ions move to the air electrode through the solid polymer electrolyte membrane, and electrons move to the air electrode through an external circuit (not shown).

一方、空気極は、拡散層と触媒層とを有する。空気等の酸化剤ガスが酸化剤供給系により空気極に供給される。空気極に供給された酸化剤ガスは、拡散層で拡散され触媒層に到達する。触媒層では、酸化剤ガスと、固体高分子電解質膜を通って空気極に到達した水素イオンと、外部回路を通って空気極に到達した電子とによる反応を通じて水が生成される。   On the other hand, the air electrode has a diffusion layer and a catalyst layer. An oxidant gas such as air is supplied to the air electrode by the oxidant supply system. The oxidant gas supplied to the air electrode is diffused in the diffusion layer and reaches the catalyst layer. In the catalyst layer, water is generated through a reaction between the oxidant gas, hydrogen ions that have reached the air electrode through the solid polymer electrolyte membrane, and electrons that have reached the air electrode through the external circuit.

燃料極及び空気極における反応の際に外部回路を通る電子が、燃料電池1の両端子間に接続される負荷に対する電力として使用される。また、燃料電池1には、燃料を供給及び排出するための燃料供給/排出系と、酸化剤を供給及び排出するための酸化剤供給/排出系とが接続される。図1において、燃料供給/排出系は次のように構成されている。   Electrons passing through an external circuit during a reaction at the fuel electrode and the air electrode are used as electric power for a load connected between both terminals of the fuel cell 1. The fuel cell 1 is connected to a fuel supply / discharge system for supplying and discharging fuel and an oxidant supply / discharge system for supplying and discharging oxidant. In FIG. 1, the fuel supply / discharge system is configured as follows.

すなわち、燃料電池1に設けられた燃料入口1Aは、水素源(例えば、高圧水素を貯留
したタンク)2及び調圧弁3と配管4を介して接続されている。一方、燃料電池1に設け
られた燃料出口1Bは、配管5を介して、燃料ガスの気液分離器6の入口に接続されている。燃料電池1の内部には、燃料入口1Aと燃料出口1Bとを結び、且つセルの燃料極を経由する燃料通路1Cが設けられている。
In other words, the fuel inlet 1 </ b> A provided in the fuel cell 1 is connected to the hydrogen source (for example, a tank storing high-pressure hydrogen) 2 and the pressure regulating valve 3 through the pipe 4. On the other hand, a fuel outlet 1 B provided in the fuel cell 1 is connected to an inlet of a gas-liquid separator 6 for fuel gas via a pipe 5. Inside the fuel cell 1, there is provided a fuel passage 1C connecting the fuel inlet 1A and the fuel outlet 1B and passing through the fuel electrode of the cell.

気液分離器6の気体側出口は、配管7を介して、モータにより駆動する循環ポンプ8の入口に接続されている。循環ポンプ8の出口には、配管9が設けられている。配管9は、逆止弁31を介して配管4に接続されている。また、配管9には、排気管11及び排気弁12が配置されている。排気弁12から排出されるガスは希釈器(図示せず)を通って水素濃度が薄められた後、外部に排出される。   The gas side outlet of the gas-liquid separator 6 is connected to an inlet of a circulation pump 8 driven by a motor via a pipe 7. A pipe 9 is provided at the outlet of the circulation pump 8. The pipe 9 is connected to the pipe 4 via the check valve 31. Further, an exhaust pipe 11 and an exhaust valve 12 are arranged in the pipe 9. The gas discharged from the exhaust valve 12 passes through a diluter (not shown), and after being diluted with hydrogen, is discharged to the outside.

このような構成により、水素源2から送り出される高圧の水素ガス(燃料ガス)は、調圧弁3で調圧された後、配管4を通って燃料入口1Aから燃料電池1に供給される。水素ガスは、燃料通路1Cを通過する際に燃料極にて電極反応に消費される。その後、燃料極を通過した水素ガスは、燃料オフガスとして燃料出口1Bから配管5(燃料電池1の外部)へ排出され、気液分離器6へ送られる。   With such a configuration, high-pressure hydrogen gas (fuel gas) delivered from the hydrogen source 2 is regulated by the pressure regulating valve 3 and then supplied to the fuel cell 1 from the fuel inlet 1 </ b> A through the pipe 4. Hydrogen gas is consumed in the electrode reaction at the fuel electrode when passing through the fuel passage 1C. Thereafter, the hydrogen gas that has passed through the fuel electrode is discharged from the fuel outlet 1 </ b> B to the pipe 5 (outside of the fuel cell 1) as a fuel off-gas and sent to the gas-liquid separator 6.

気液分離器6では、燃料オフガスが気相成分と液相成分とに分離される。気相成分は、配管7を通って循環ポンプ8により再び配管4に供給される。これにより、燃料電池1に供給される燃料ガスが、循環するように構成されている。そして、燃料オフガス中の、燃料極で消費しきれなかった(余剰に供給された)水素が再び燃料極に供給される。さらに、調圧弁3及び排気弁12の開閉制御により、燃料ガスの水素濃度が適正な範囲で保たれるように構成されている。   In the gas-liquid separator 6, the fuel off-gas is separated into a gas phase component and a liquid phase component. The gas phase component is supplied to the pipe 4 again by the circulation pump 8 through the pipe 7. Thereby, the fuel gas supplied to the fuel cell 1 is configured to circulate. Then, hydrogen in the fuel off-gas that has not been consumed at the fuel electrode (supplied excessively) is supplied to the fuel electrode again. Further, the hydrogen concentration of the fuel gas is maintained in an appropriate range by opening / closing control of the pressure regulating valve 3 and the exhaust valve 12.

一方、図1において、酸化剤供給/排出系は、次のように構成されている。すなわち、燃料電池1に設けられた酸化剤入口1Dは、配管13を介してエアコンプレッサ14に接続されている。また、燃料電池1に設けられた酸化剤出口1Eは、配管15を介して、排気管(マフラ)16の入口に接続されている。燃料電池1の内部には、酸化剤入口1Dと酸化剤出口1Eとを結び、且つセルの空気極を経由する酸化剤通路1Fが設けられている。さらに、気液分離器6の液相成分の出口は、配管17の一端に、排水弁18を介して接続されている。配管17の他端は、排気管16に接続されている。   On the other hand, in FIG. 1, the oxidant supply / discharge system is configured as follows. In other words, the oxidant inlet 1 </ b> D provided in the fuel cell 1 is connected to the air compressor 14 via the pipe 13. An oxidant outlet 1 </ b> E provided in the fuel cell 1 is connected to an inlet of an exhaust pipe (muffler) 16 through a pipe 15. Inside the fuel cell 1, there is provided an oxidant passage 1F that connects the oxidant inlet 1D and the oxidant outlet 1E and that passes through the air electrode of the cell. Furthermore, the outlet of the liquid phase component of the gas-liquid separator 6 is connected to one end of the pipe 17 via a drain valve 18. The other end of the pipe 17 is connected to the exhaust pipe 16.

この燃料電池システム10は、エアコンプレッサ14のモータによる駆動により、酸化剤ガスとしての空気が配管13を介して燃料電池1に供給される。空気は酸化剤入口1Dから燃料電池1に入り、酸化剤通路1Fを通過する際に、空気極にて電極反応に消費される。その後、空気極を通過した空気は、酸化剤オフガスとして酸化剤出口1Eから配管15(燃料電池1の外部)に排出される。配管15に送り出された酸化剤オフガスは、排気管16へ導入され、外部(大気中)に排出される。   In the fuel cell system 10, air as an oxidant gas is supplied to the fuel cell 1 through a pipe 13 by driving the air compressor 14 with a motor. Air enters the fuel cell 1 from the oxidant inlet 1D and is consumed in the electrode reaction at the air electrode when passing through the oxidant passage 1F. Thereafter, the air that has passed through the air electrode is discharged as an oxidant off-gas from the oxidant outlet 1E to the pipe 15 (outside the fuel cell 1). The oxidant off-gas sent to the pipe 15 is introduced into the exhaust pipe 16 and discharged outside (in the atmosphere).

ここで、燃料電池1の発電により空気極で生じた水(生成水)の一部は、固体高分子電解質膜を通って燃料極に移動し、燃料オフガスとともに配管5に排出される。その後、生成水は、配管5,気液分離器6,排水弁18,配管17を通って排気管16に到達し、排気管16から排出される。また、空気極で生じた生成水30の一部は、酸化剤オフガスとともに配管15に排出され、排気管16に到達し、排出される。上記した配管5,気液分離器6,排水弁18,配管17,配管15,及び排気管16は、生成水30の排水通路(配
管)を構成する。
Here, part of the water (generated water) generated at the air electrode by the power generation of the fuel cell 1 moves to the fuel electrode through the solid polymer electrolyte membrane, and is discharged to the pipe 5 together with the fuel off-gas. Thereafter, the produced water reaches the exhaust pipe 16 through the pipe 5, the gas-liquid separator 6, the drain valve 18, and the pipe 17, and is discharged from the exhaust pipe 16. A part of the produced water 30 generated at the air electrode is discharged together with the oxidant off-gas to the pipe 15, reaches the exhaust pipe 16, and is discharged. The pipe 5, the gas-liquid separator 6, the drain valve 18, the pipe 17, the pipe 15, and the exhaust pipe 16 constitute a drainage passage (pipe) for the generated water 30.

この生成水30には、例えば、燃料電池1から溶出した不純物イオン(例えば金属イオ
ン)が溶出することがある。生成水30に不純物イオンが混入すると、その導電率が上が
る。不純物イオンを含む生成水がつながった状態で配管内を流れると、そこに電流の流れ
る経路が形成され、配管と移動体(車両)部品との間の絶縁抵抗が低下するおそれがある。
For example, impurity ions (for example, metal ions) eluted from the fuel cell 1 may be eluted in the generated water 30. When impurity ions are mixed into the generated water 30, the conductivity increases. When the product water containing impurity ions is connected in the pipe, a current flow path is formed there, and the insulation resistance between the pipe and the moving body (vehicle) component may be reduced.

ここで、燃料電池1を車両下部、例えば車両の床下などに設置した場合には、燃料電池1の生成水30の出口である燃料出口1B又は酸化剤出口1Eと、配管5又は配管15の出口19との高さが同程度となり、配管5又は15内に排出される生成水30に途切れがなく、配管5又は15の絶縁抵抗が低下するおそれがある。   Here, when the fuel cell 1 is installed in the lower part of the vehicle, for example, under the floor of the vehicle, the fuel outlet 1B or the oxidant outlet 1E that is the outlet of the generated water 30 of the fuel cell 1 and the outlet of the pipe 5 or the pipe 15 19 and the height of the same, the generated water 30 discharged into the pipe 5 or 15 is not interrupted, and the insulation resistance of the pipe 5 or 15 may be reduced.

そこで、本発明の燃料電池システム10は、図2に示すように、酸化剤出口1E又は燃料出口1Bに接続される配管、本実施形態では酸化剤出口1Eに接続される配管15の上下に延びる部分である上下延伸配管部15aに阻害部20を設けることにより、配管15の上下延伸配管部15aを流れる生成水30の少なくとも一部を上下延伸配管部15aの内周面15cから離間させる(浮かせる)ように構成されている。   Therefore, as shown in FIG. 2, the fuel cell system 10 of the present invention extends above and below a pipe connected to the oxidant outlet 1E or the fuel outlet 1B, in this embodiment, a pipe 15 connected to the oxidant outlet 1E. By providing the obstruction part 20 in the vertically extending piping part 15a which is a part, at least a part of the generated water 30 flowing through the vertically extending piping part 15a of the pipe 15 is separated (floated) from the inner peripheral surface 15c of the vertically extending piping part 15a. ) Is configured as follows.

これによって、上下延伸配管部15aを長くすることなく、配管15の絶縁抵抗が低下するのを抑制できる。なお、図2は、燃料電池1と酸化剤出口1Eに接続される配管15以外の構成要素を省略した。また、本実施形態では、阻害部20を燃料電池1の酸化剤出口1Eに接続される配管15に設けた場合について説明するが、阻害部20は、燃料電池1の燃料出口1Bに接続される配管5などに適用できる。   Thereby, it is possible to suppress a decrease in the insulation resistance of the pipe 15 without lengthening the vertically extending pipe section 15a. In FIG. 2, components other than the pipe 15 connected to the fuel cell 1 and the oxidant outlet 1E are omitted. In the present embodiment, the case where the inhibition unit 20 is provided in the pipe 15 connected to the oxidant outlet 1E of the fuel cell 1 will be described. However, the inhibition unit 20 is connected to the fuel outlet 1B of the fuel cell 1. Applicable to piping 5 and the like.

本実施形態では、燃料電池1における空気極側で生成された生成水30を排出する配管15の上下延伸配管部15aに、阻害部20を設けた場合について説明するが、阻害部20は燃料電池1の燃料極側で生成された生成水30を排出する配管5における上下延伸配管部など、生成水30が流れる配管の上下延伸配管部等に設けることができる。   Although this embodiment demonstrates the case where the inhibition part 20 is provided in the up-and-down extending piping part 15a of the piping 15 which discharges the produced water 30 produced | generated by the air electrode side in the fuel cell 1, the inhibition part 20 is a fuel cell. It can be provided in a vertically extending piping portion of a pipe through which the generated water 30 flows, such as a vertically extending piping portion in the piping 5 that discharges the generated water 30 generated on one fuel electrode side.

配管15の上下延伸配管部15aは、円筒形に形成されている。本実施形態では、上下延伸配管部15aは略鉛直方向に延びているが、上下延伸配管部15aは、生成水30が上下に流れる限り、鉛直方向に対して或る程度の傾きを有する構造でも良い。   The vertically extending pipe portion 15a of the pipe 15 is formed in a cylindrical shape. In the present embodiment, the vertically extending pipe portion 15a extends in a substantially vertical direction, but the vertically extending pipe portion 15a may have a certain inclination with respect to the vertical direction as long as the generated water 30 flows up and down. good.

また、ここでは、阻害部20は金属によって形成されているが、樹脂等の各種の材質によって形成してもよい。また、阻害部20を金属によって形成する場合は、素材となる金属に絶縁剤を含ませるのが好ましい。すなわち、阻害部20は絶縁材料によって形成するのが好ましい。更に、燃料電池1から排出される生成水30は比較的少量であるから、生成水30は配管15における上下延伸配管部15aの内周面における一部分に接触して流れる。このため、阻害部20は上下延伸配管部15aのうち、生成水30が接触する部分に配置するのが好ましい。   In addition, here, the inhibition portion 20 is formed of metal, but may be formed of various materials such as resin. Moreover, when forming the inhibition part 20 with a metal, it is preferable to contain an insulating agent in the metal used as a raw material. That is, it is preferable to form the inhibition part 20 with an insulating material. Furthermore, since the produced water 30 discharged from the fuel cell 1 is relatively small, the produced water 30 flows in contact with a part of the inner peripheral surface of the vertically extending pipe portion 15a in the pipe 15. For this reason, it is preferable to arrange | position the inhibiting part 20 in the part which the production | generation water 30 contacts among the up-and-down extending piping parts 15a.

例えば、図2に示すように、配管15が燃料電池1から水平方向に延びる水平延伸配管部15bと、この水平延伸配管部15bから下方に延びる上下延伸配管部15aを有している場合、図3に示すように、生成水30は上下延伸配管部15aの内周面15cにおける燃料電池1側の部分(図3中の上下延伸配管部15aにおける左側の部分)に接触又は接近して流れる。そこで、本実施形態では、上下延伸配管部15aにおける内周面15cの燃料電池1側に阻害部20を設ける。   For example, as shown in FIG. 2, when the pipe 15 has a horizontal extension pipe part 15 b extending from the fuel cell 1 in the horizontal direction and a vertical extension pipe part 15 a extending downward from the horizontal extension pipe part 15 b, As shown in FIG. 3, the produced water 30 flows in contact with or close to the portion on the fuel cell 1 side (the left portion of the vertically extending piping portion 15a in FIG. 3) on the inner peripheral surface 15c of the vertically extending piping portion 15a. Therefore, in the present embodiment, the inhibition portion 20 is provided on the fuel cell 1 side of the inner peripheral surface 15c of the vertically extending piping portion 15a.

この阻害部20は、図4にも示すように、上下延伸配管部15aの内周面15cに固定されるベース部21と、ベース部21の上面に設けられた複数の突起又は溝、本実施形態では突起である縦板部22とを有している。ベース部21は、配管15の内周15cの直径と同一直径の円板における外周側の一部分を直線状の端縁21aで切り欠いた形状を有している。   As shown in FIG. 4, the blocking portion 20 includes a base portion 21 fixed to the inner peripheral surface 15c of the vertically extending piping portion 15a, and a plurality of protrusions or grooves provided on the upper surface of the base portion 21. It has the vertical board part 22 which is a protrusion in a form. The base portion 21 has a shape in which a part on the outer peripheral side of a disk having the same diameter as the inner periphery 15c of the pipe 15 is cut out by a linear edge 21a.

また、縦板部22は、ベース部21の直線状の端縁21aからこの端縁21aと略直交
する方向に延びている。図5に示すように、縦板部22の内側の端縁22aと上下延伸配管部15aにおける内周面15cとの間には、所定の間隔が設けられている。また、複数の縦板部22は、互いに平行に配置されている。更に、縦板部22は、生成水30の流れる方向(上下方向)に対して交差する方向、本実施形態では略直交する方向に並列配置されている。
The vertical plate portion 22 extends from the linear end edge 21a of the base portion 21 in a direction substantially orthogonal to the end edge 21a. As shown in FIG. 5, a predetermined gap is provided between the inner edge 22a of the vertical plate portion 22 and the inner peripheral surface 15c of the vertically extending piping portion 15a. Moreover, the some vertical board part 22 is mutually arrange | positioned in parallel. Furthermore, the vertical plate portion 22 is arranged in parallel in a direction intersecting with the direction (vertical direction) in which the generated water 30 flows, in the present embodiment, in a substantially orthogonal direction.

この阻害部20のベース部21及び縦板部22は、金属部材を切削加工することにより一体的に形成できる。また、阻害部20は、ベース部21を上下延伸配管部15aの内周面15cにおける所定の位置に、接着剤等で固定することにより取り付けることができる。   The base portion 21 and the vertical plate portion 22 of the inhibition portion 20 can be integrally formed by cutting a metal member. Moreover, the inhibition part 20 can be attached by fixing the base part 21 to a predetermined position on the inner peripheral surface 15c of the vertically extending pipe part 15a with an adhesive or the like.

この阻害部20では、上下延伸配管部15aの内周面15cに接触し又は接近して落下した生成水30が、阻害部20のベース部21上に落下してベース部21上を上下延伸配管部15aの内周面15cから離れる方向に流れ、複数の縦板部22によって複数に分断されてベース部21の直線状の端縁21aから落下する。   In the inhibition unit 20, the generated water 30 that has fallen in contact with or close to the inner peripheral surface 15 c of the vertically extending piping part 15 a falls on the base part 21 of the inhibiting part 20 and moves up and down on the base part 21. It flows in a direction away from the inner peripheral surface 15c of the portion 15a, is divided into a plurality by the plurality of vertical plate portions 22, and falls from the linear edge 21a of the base portion 21.

この燃料電池システム10によれば、ベース部21と、このベース部21上に並列的に配置された複数の縦板部22とを有する阻害部20が、配管15の上下延伸配管部15aに設けられ、複数の縦板部22が配管15の上下延伸配管部15a内における生成水30の流れる方向に対して交差する方向に並列的に配列されているので、複数の縦板部22によって生成水30が複数に分断され、分断された複数の生成水30のうち少なくとも一部が上下延伸配管部15aの内周面15cから離間される。これにより、生成水30に途切れを形成できる。従って、上下延伸配管部15aの内周面15cに接触する生成水30の量が減少し、且つ生成水30自体に途切れが生ずるので、配管15の絶縁抵抗が低下するのを抑制できる。   According to the fuel cell system 10, the obstruction part 20 having the base part 21 and the plurality of vertical plate parts 22 arranged in parallel on the base part 21 is provided in the vertically extending pipe part 15 a of the pipe 15. Since the plurality of vertical plate portions 22 are arranged in parallel in a direction intersecting with the flowing direction of the generated water 30 in the vertically extending piping portion 15a of the pipe 15, the generated water is generated by the plurality of vertical plate portions 22. 30 is divided into a plurality of parts, and at least a part of the divided plurality of generated waters 30 is separated from the inner peripheral surface 15c of the vertically extending pipe portion 15a. Thereby, a break can be formed in the produced water 30. Accordingly, the amount of the produced water 30 that contacts the inner peripheral surface 15c of the vertically extending pipe portion 15a is reduced, and the produced water 30 itself is interrupted, so that it is possible to suppress the insulation resistance of the pipe 15 from being lowered.

また、阻害部20は、配管15の上下延伸配管部15aに例えば一段だけ設けることにより配管15における絶縁抵抗の低下を抑制できるので、上下延伸配管部15aを長くする必要がない。従って、燃料電池システム10を車両の床下等、上下の間隔が比較的狭い場所に設置できる。   Moreover, since the inhibition part 20 can suppress the fall of the insulation resistance in the piping 15 by providing only one step in the up-and-down extending piping part 15a of the piping 15, it is not necessary to lengthen the up-and-down extending piping part 15a. Therefore, the fuel cell system 10 can be installed in a place where the vertical distance is relatively narrow, such as under the floor of a vehicle.

なお、縦板部22同士の間隔b(図4参照)、縦板部22の長さLは、配管15における上下延伸配管部15aの内径、上下延伸配管部15a内を流れる生成水30の流量等に応じて適宜設定できる。   In addition, the space | interval b (refer FIG. 4) of the vertical plate parts 22 and the length L of the vertical plate part 22 are the internal diameter of the up-and-down extending piping part 15a in the piping 15, and the flow volume of the produced water 30 which flows through the up-and-down extending piping part 15a. It can set suitably according to etc.

また、上記実施形態では、阻害部20のベース部21と縦板部22を一体的に形成したが、ベース部21と縦板部22とを別体で形成し、ベース部21上に複数の縦板部22を溶接、嵌め込み、接着などの適宜な接合手段によって、一体的に接合することができる。また、ベース部21には、縦板部22のような突起に代えて溝を設けることができ、これにより上記と同様な作用効果を得ることができる。この場合は、ベース部21の厚さを比較的厚くして、溝の深さをある程度深くするのが好ましい。   Moreover, in the said embodiment, although the base part 21 and the vertical board part 22 of the inhibition part 20 were formed integrally, the base part 21 and the vertical board part 22 are formed separately, and a plurality of pieces are formed on the base part 21. The vertical plate portion 22 can be integrally joined by appropriate joining means such as welding, fitting, and adhesion. Further, the base portion 21 can be provided with a groove in place of the protrusions such as the vertical plate portion 22, whereby the same effect as described above can be obtained. In this case, it is preferable that the thickness of the base portion 21 is made relatively thick and the depth of the groove is increased to some extent.

《第2実施形態》
第1実施形態では、配管15の上下延伸配管部15aに阻害部20を一段だけ設けた場合について説明したが、図6に示すように、上下延伸配管部15aの上下方向に阻害部20を複数段(2段以上)に亘って設けることができる。この場合、上段側の阻害部20における縦板部22と、下段側の阻害部20における縦板部22とは、上下方向に重なるように設けることができる。
<< Second Embodiment >>
Although 1st Embodiment demonstrated the case where the obstructing part 20 was provided in the up-and-down extending piping part 15a of the piping 15 only one step, as shown in FIG. It can be provided over the steps (two or more steps). In this case, the vertical plate portion 22 in the upper inhibition portion 20 and the vertical plate portion 22 in the lower inhibition portion 20 can be provided so as to overlap in the vertical direction.

また、図6に示すように、上下の縦板部22が互い違いになるように配置することがで
きる。この場合は、上段の縦板部22で分断された生成水30が、下段の縦板部22で更に分断されるので、配管15における絶縁抵抗の低下を更に抑制できる。
Moreover, as shown in FIG. 6, it can arrange | position so that the up-and-down vertical board part 22 may become alternate. In this case, since the generated water 30 divided by the upper vertical plate portion 22 is further divided by the lower vertical plate portion 22, it is possible to further suppress a decrease in insulation resistance in the pipe 15.

《第3実施形態》
第1及び第2実施形態の阻害部20は、ベース部21上に縦板部22を設け、生成水30がベース部21上を水平方向に流れ且つ複数の縦板部22によって分断するようにしたが、次に説明するように、生成水30が上下方向に落下する際に複数に分断するようにできる。
<< Third Embodiment >>
The obstruction part 20 of 1st and 2nd embodiment provides the vertical board part 22 on the base part 21, and the produced | generated water 30 flows on the base part 21 in a horizontal direction, and is divided | segmented by the several vertical board part 22. FIG. However, as will be described next, when the generated water 30 falls in the vertical direction, it can be divided into a plurality of parts.

図8は、第3実施形態の阻害部40を示す。この阻害部40は、部分円状のベース部41と、このベース部41の直線状の端縁41aから突出する複数の縦板部42とを有している。ベース部41は、図9に示すように、円弧状の端縁41bが上下延伸配管部15aの内周面15cの半径と同一の曲率半径を有している。縦板部42は、互いに平行に配置されている。また、縦板部42は、生成水30の流れる方向に対して交差する方向(本実施形態では、略直交する方向)に並列的に配置されている。   FIG. 8 shows the inhibition unit 40 of the third embodiment. The inhibition portion 40 includes a partial circular base portion 41 and a plurality of vertical plate portions 42 protruding from the linear end edge 41 a of the base portion 41. As shown in FIG. 9, the base portion 41 has an arcuate edge 41b having the same radius of curvature as the radius of the inner peripheral surface 15c of the vertically extending pipe portion 15a. The vertical plate portions 42 are arranged in parallel to each other. Further, the vertical plate portion 42 is arranged in parallel in a direction intersecting with the direction in which the generated water 30 flows (in the present embodiment, a direction substantially orthogonal).

この阻害部40のベース部41及び縦板部42は、金属部材を切削加工することにより一体的に形成できる。また、阻害部40は、上下延伸配管部15aの内周面15cにおける所定の位置に、接着剤等で固定することができる。   The base portion 41 and the vertical plate portion 42 of the inhibition portion 40 can be integrally formed by cutting a metal member. Moreover, the inhibiting part 40 can be fixed with an adhesive or the like at a predetermined position on the inner peripheral surface 15c of the vertically extending pipe part 15a.

この阻害部40によれば、複数の縦板部42によって上下に落下する生成水30が複数に分断され、分断された生成水30の少なくとも一部、本実施形態では略全部が上下延伸配管部15aの内周面15cから離間され、生成水30に途切れが形成される。従って、配管15の絶縁抵抗が低下するのを抑制できる。   According to the inhibition unit 40, the generated water 30 that falls vertically by the plurality of vertical plate portions 42 is divided into a plurality of parts, and at least a part of the divided generated water 30, in this embodiment, substantially all are vertically stretched piping parts. The generated water 30 is separated from the inner peripheral surface 15c of 15a. Therefore, it can suppress that the insulation resistance of the piping 15 falls.

なお、上記実施形態では、ベース部41と縦板部42とを一体的に形成したが、図10に示すように、ベース部41と縦板部42とを別体で形成し、縦板部42をベース部41に溶接、嵌め込み、接着などの適宜な接合手段によって結合できる。   In the above embodiment, the base portion 41 and the vertical plate portion 42 are integrally formed. However, as shown in FIG. 10, the base portion 41 and the vertical plate portion 42 are separately formed, and the vertical plate portion is formed. 42 can be coupled to the base portion 41 by an appropriate joining means such as welding, fitting, or bonding.

第1実施形態に係る燃料電池システムを示すブロック図である。1 is a block diagram showing a fuel cell system according to a first embodiment. 第1実施形態に係る阻害部を配管の上下延伸配管部に設けた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which provided the obstruction part which concerns on 1st Embodiment in the up-and-down extending | stretching piping part of piping. 第1実施形態に係る阻害部を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the inhibition part which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る阻害部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the inhibition part which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る阻害部を示す上面図であり、図3のA矢視図である。It is a top view which shows the inhibition part which concerns on 1st Embodiment, and is A arrow line view of FIG. 第2実施形態に係る阻害部を複数段設けた場合の断面図である。It is sectional drawing at the time of providing the obstruction part which concerns on 2nd Embodiment in multiple steps. 第2実施形態に係る上下の縦板部を互い違いに配置した場合を示す上面図であり、図6のB矢視図である。It is a top view which shows the case where the up-and-down vertical board part which concerns on 2nd Embodiment is arrange | positioned alternately, and is B arrow line view of FIG. 第3実施形態に係る阻害部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the inhibition part which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係る阻害部を示す上面図であり、図8のC矢視図である。It is a top view which shows the inhibition part which concerns on 3rd Embodiment, and is C arrow line view of FIG. 第3実施形態に係る阻害部のベース部と縦板部とを別体で形成した場合を示す上面図である。It is a top view which shows the case where the base part and vertical board part of the inhibition part which concern on 3rd Embodiment are formed separately.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料電池
1A 燃料入口
1B 燃料出口
1C 燃料通路
1D 酸化剤入口
1E 酸化剤出口
1F 酸化剤通路
2 水素源
3 調圧弁
15 配管
6 気液分離器
8 循環ポンプ
10 燃料電池システム
11 排気管
12 排気弁
14 エアコンプレッサ
15a 上下延伸配管部
15b 水平延伸配管部
15c 配管の内周面
16 排気管
18 排水弁
19 出口
20、40 阻害部
21、41 ベース部
21a 直線状の端縁
21b 円弧状の端縁
22、42 縦板部(突起)
22a 縦板部の先端
30 生成水
31 逆止弁
41a 直線状の端縁
41b 円弧状の端縁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell 1A Fuel inlet 1B Fuel outlet 1C Fuel passage 1D Oxidant inlet 1E Oxidant outlet 1F Oxidant passage 2 Hydrogen source 3 Pressure regulating valve 15 Piping 6 Gas-liquid separator 8 Circulation pump 10 Fuel cell system 11 Exhaust pipe 12 Exhaust valve Reference Signs List 14 Air Compressor 15a Vertical Stretched Piping Section 15b Horizontal Stretched Piping Section 15c Piping Inner Surface 16 Exhaust Pipe 18 Drain Valve 19 Outlet 20, 40 Blocking Section 21, 41 Base Portion 21a Linear Edge 21b Arc-shaped Edge 22 42 Vertical plate (projection)
22a Tip of vertical plate part 30 Generated water 31 Check valve 41a Linear edge 41b Arc-shaped edge

Claims (3)

燃料電池と、
前記燃料電池の発電により生成された生成水が流れる配管と、
前記配管における上下に延びる上下延伸配管部に設けられ、前記生成水の少なくとも一部を前記配管の内周面から離間させる阻害部と、を備え、
前記阻害部は、前記生成水の流れる方向に対して交差する方向に並べられた複数の突起又は溝を有する燃料電池システム。
A fuel cell;
Piping through which generated water generated by power generation of the fuel cell flows;
Provided in a vertically extending pipe part extending vertically in the pipe, and comprising an inhibiting part for separating at least a part of the generated water from an inner peripheral surface of the pipe,
The said inhibition part is a fuel cell system which has a some protrusion or groove | channel arranged in the direction which cross | intersects with respect to the direction through which the said generated water flows.
前記阻害部は、上下に複数段に亘って設けられている請求項1に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 1, wherein the inhibition part is provided in a plurality of stages in the vertical direction. 上下に隣接する前記阻害部の前記突起又は前記溝が、互いに反対向きに配置されている請求項2に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 2, wherein the protrusions or the grooves of the obstructing portions adjacent to each other in the vertical direction are arranged in directions opposite to each other.
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JP2017134963A (en) * 2016-01-27 2017-08-03 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system

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