[发明专利]燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种循环供给致冷剂来冷却燃料电池的燃料电池系统。

背景技术

燃料电池的电化学反应是放热反应。为了保持发电时的燃料电池的温度为一定，在燃料电池系统中设置了燃料电池的冷却装置(例如参照专利文献1)。

该冷却装置具有通过泵使致冷剂在燃料电池和散热器之间循环的循环通路；绕过散热器的旁通通路；进行切换使致冷剂流入散热器侧或者旁通通路侧的温控阀。温控阀根据在该温控阀中流动的致冷剂的温度进行切换动作。此外，在该冷却装置中，为了抑制燃料电池预热运转时(起动时)致冷剂的放热，将燃料电池、旁通通路以及温控阀收容在单个壳体内。

此外，还已知将燃料电池中流通的致冷剂作为热源用于空调的燃料电池系统。例如专利文献2中记载的燃料电池系统安装在燃料电池汽车中，将流经燃料电池后的致冷剂的废热用于车室内的暖气。该燃料电池系统，作为使致冷剂在燃料电池中循环的管线(致冷剂循环系统)具有：具有散热器的冷却管线；具有可以使致冷剂与空调气体进行热交换的加热器芯的废热利用管线。在车室内需要暖气时，致冷剂在冷却管线以及废热利用管线中流动。由此，通过了散热器的致冷剂与通过了加热器芯的致冷剂汇合流入燃料电池。

专利文献1  特开2004-158279号公报(第4页以及第1图)

专利文献2  特开2001-315524号公报(第1图)

发明内容

在专利文献1的燃料电池系统中，燃料电池起动时是以致冷剂处于低温为前提的。因此，在起动时，由于低温的致冷剂，温控阀切换动作至旁通通路侧，另一方面，此时对泵进行驱动。然后，随着燃料电池的发电，当致冷剂变为比较高的温度时，温控阀切换动作至散热器侧。

但是，即使在燃料电池起动时，也存在致冷剂的温度较高的情况。具体地说，从燃料电池停止时起经过较短的时间后，在壳体内的燃料电池和壳体外的散热器之间致冷剂的放热量存在差异。因此，在燃料电池侧存在温度较高的致冷剂，在散热器侧存在温度较低的致冷剂。

当在两者的温度差较大的状态下再次起动燃料电池时，燃料电池侧的温度较高的致冷剂流入温控阀。于是，温控阀切换动作至散热器侧，有可能成为与本来的标准相反的状态。此外，当温控阀切换动作至散热器侧时，散热器侧的温度较低的致冷剂流入燃料电池。因此，在燃料电池中产生急剧的温度变化。结果，对燃料电池造成热冲击，有可能在燃料电池的隔膜中产生变形。

如此，在现有的燃料电池的冷却装置中，没有考虑到燃料电池的再起动来进行包括流体阀(温控阀)切换在内的开度设定。而且，由于在流体阀为标准以外的开度的状态下进行致冷剂的流动(泵的驱动)，由此可能会对燃料电池给予因温度变化而产生的不良影响。

另一方面，在专利文献2的燃料电池系统中，在不需要暖气时，仅在冷却管线中流动后的致冷剂在燃料电池中循环。此时，废热利用管线中的致冷剂的温度不发生变化，所以一直低于冷却管线中的致冷剂的温度。在此，暂时停止燃料电池系统的运转，之后在已经再次起动的情况下需要暖气时，废热利用管线中的温度较低的致冷剂流入残留有温度较高的致冷剂的燃料电池中。因此，在燃料电池中产生急剧的温度变化。结果，对燃料电池给予热冲击，可能会在燃料电池的隔膜中产生变形，或者产生水蒸气凝结所导致的溢流等，对燃料电池给予温度变化而产生的不良影响。

本发明的目的在于提供一种可以抑制由于致冷剂引起的燃料电池的温度变化的燃料电池系统。

具体地说，本发明的目的在于提供可以抑制由于废热利用管线的致冷剂引起的燃料电池的温度变化的燃料电池系统，以及提供在燃料电池起动时可以抑制燃料电池中的温度变化的燃料电池系统(燃料电池的冷却装置)。

为了达成上述目的，本发明的燃料电池系统是一种具有向燃料电池循环供给致冷剂的致冷剂循环系统的燃料电池系统，致冷剂循环系统具有流动控制单元，其抑制与燃料电池具有规定温度差的致冷剂流入燃料电池。

通过这样的结构，因为抑制与燃料电池具有规定温度差的致冷剂流入燃料电池，所以可以抑制由于致冷剂引起的燃料电池的温度变化。由此，不会对燃料电池造成热冲击。