[发明专利]燃料电池用阀及燃料电池车

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池用阀和具有燃料电池的燃料电池车，所 述燃料电池用阀在通过氧化气体和燃料气体之间的电化学反应进行发 电的燃料电池中使用。

背景技术

燃料电池系统具有：由燃料气体和氧化气体的反应气体的电化学 反应来发电的燃料电池；用于向燃料电池供给反应气体的气体供给流 路；用于从燃料电池排出反应气体的气体排出流路。另外，也考虑在 这样的气体供给流路和气体排出流路上设置燃料电池用开关阀。

例如，在日本特开2004-183713号公报中记载的燃料电池用开关 阀，其具备设有柱部的阀芯，能够由柱部的轴方向位移对气体流路内 部进行切断或连接。该燃料电池用开关阀由隔膜将内部分隔为两个室。 这样的开关阀设于用于从燃料电池排出废氢的氢排出部上，使从用于 向燃料电池供给空气的空气供给用通路分叉的通路与开关阀的两个室 中的一个室连通。在两个室的另一个室中设有螺旋弹簧，螺旋弹簧以 打开另一个室并排出废氢的方式向阀芯施力。在使用时向一个室供给 空气时，压力作用于隔膜上，阀芯抵抗螺旋弹簧的弹力而在阀座上着 座，关闭另一个室。

另外，在日本特开2006-49103号公报中记载的燃料电池用调压阀 设于用于将阳极侧的氢供给燃料电池组的上游侧氢流路上。燃料电池 用调压阀由隔膜将内部分隔为调压室和背压室。并且，通过从上游侧 氢流路分叉的上游侧分叉流路向调压阀的背压室内供给氢。

上述日本特开2004-183713号公报中记载的燃料电池用开关阀， 从实现提高阀的动作性能方面有改良的余地。详细而言，存在如下问 题：(1)存在附着在与开关阀连接的送气管的阀的内部侧端部开口周 边部的水会冻结的可能性、(2)存在搭载具有开关阀的燃料电池系统 的燃料电池车行驶时，送气管弯折等变形的可能性。

例如，对于上述(1)的问题，日本特开2004-183713号公报中记 载的燃料电池用开关阀，在向由隔膜分隔的两个室中的一个室供给的 空气中包含水蒸气的情况下，从水蒸气液化而成的水附着在送气管的 开关阀内部侧端部，存在冰点以下等低温时产生冻结的可能性。在这 样附着在用于供给空气的管的端部的水产生冻结的情况下，可能会因 冰引起管的端部阻塞，不能使空气顺利地向一个室给排。

特别是，一个室内的空气伴随着阀的动作，变为高压、低压，压 力变化变大，温度变化剧烈。另外，一个室内与送气管内相比容量足 够大，容易存在较多的水蒸气。因此，在送气管的一个室侧端部上容 易附着从水蒸气液化的水，由附着的水的冻结，存在阀的动作性能降 低的可能性。与此相对，在记载于日本特开2004-183713号公报中的燃 料电池用开关阀的情况下，没有考虑实现防止在送气管的一个室侧端 部周边部的冻结。例如，没有为了防止冻结在送气管的端部构造上想 办法。

另外，在记载于日本特开2006-49103号公报中的调压阀的情况下， 由于原来向调压阀的背压室供给氢罐侧的氢，因此不能向背压室内取 入空气，不需要或极少需要考虑水附着在与背压室连接的管的背压室 侧端部上的情况。因此，在日本特开2006-49103号公报中记载的调压 阀没有为了实现防止在与阀连接的管的端部的冻结而去研究管的构 造。

在日本特开2004-183713号公报、日本特开2006-49103号公报中 记载的开关阀或调压阀的情况下，在由隔膜分隔的两个室中的一个室 或背压室的壁部上，送气管等的管的连接部没有设于最低点处。因此， 如果仅考虑一个管，则与将管的连接部设定在一个室或背压室的最低 点的情况相比，存在水难以附着在管的端部的可能性。但是，在日本 特开2004-183713号公报、日本特开2006-49103号公报中记载的开关 阀或调压阀在内部除了具有构成流路的流路构成压力室以外不具有两 个压力室，不是由两个压力室的压力差产生的力作用于阀芯的驱动轴 上的构造。例如，记载于日本特开2004-183713号公报、日本特开 2006-49103号公报中的开关阀或调压阀，在由隔膜分隔的两个室中的 一个室或背压室以外存在的压力室是构成流路的流路构成压力室。记 载于这样的日本特开2004-183713号公报、日本特开2006-49103号公 报中的开关阀或调压阀的驱动轴的驱动因伴随阀的开关的流路构成压 力室的压力变动容易受到影响。因此，从实现提高阀的动作性能方面 有改良的余地。