燃料電池的排水方法及燃料電池系統的制作方法
【專利說明】燃料電池的排水方法及燃料電池系統
[0001 ] 本申請主張基于在2014年11月14日提出申請的特愿號的日本專利申請的優先權，并將其公開的全部通過參照而援引于本申請。
技術領域
[0002]本發明涉及燃料電池的排水方法及燃料電池系統。
【背景技術】
[0003]在固體高分子型燃料電池(以下，也簡稱為“燃料電池”)中，由于發電反應，在內部生成大量的水分。在燃料電池系統中，在燃料電池的運轉停止中或運轉結束時等，為了減少殘留于系統內的水分，有時執行基于掃氣氣體的掃氣處理(例如，日本特開號公報)。

【發明內容】

[0004]在日本特開號公報的技術中，為了提高搭載于移動體的燃料電池系統的排水性，根據移動體的傾斜角度來變更掃氣流量、掃氣時間。然而，本申請發明的發明者發現了僅僅是根據移動體的傾斜角度來變更掃氣流量、掃氣時間的話，可能會產生以下的不良情況。
[0005]例如，在搭載于移動體的燃料電池系統中，存在如下情況:通過氣液分離部將燃料電池的廢氣分離成氣體成分和液體成分，通過循環栗使氣體成分向燃料電池循環，將液體成分暫時積存于氣液分離部之后作為排出水而排出。在這樣的燃料電池系統中，在移動體傾斜時，若使循環栗的轉速增加而開始高掃氣流量的掃氣，則積存于氣液分離部的水分可能由循環栗吸引而被卷起。
[0006]這樣僅僅是根據移動體的傾斜角度來變更掃氣流量、掃氣時間的話，根據燃料電池系統的配管結構的不同，有時排水性反而會下降。而且，除此之外，也可能會引起與掃氣相伴的噪音、消耗能量的增大等問題。在搭載燃料電池的移動體中，關于提高基于掃氣處理的從燃料電池的排水性的技術，仍存在改良的余地。
[0007]本發明為了至少解決搭載燃料電池的移動體的上述的課題的至少一部分而作出，能夠作為以下的方式來實現。
[0008][ I ]根據本發明的第一方式，提供一種移動體中的排水的方法，該移動體搭載有燃料電池，通過循環栗使由氣液分離部從來自所述燃料電池的廢氣中分離出的氣體成分向所述燃料電池循環，并且將由所述氣液分離部從所述廢氣中分離出的液體成分作為排出水而積存，所述方法包括:傾斜狀態檢測工序，檢測所述移動體相對于水平面的傾斜狀態；掃氣開始工序，通過所述循環栗的驅動，向所述燃料電池內的氣體流路以規定的第一供給流量開始掃氣氣體的供給;排水工序，在向所述燃料電池供給所述掃氣氣體的期間，將積存于所述氣液分離部的所述排出水從所述氣液分離部排出；及供給流量增加工序，在檢測到所述移動體的傾斜狀態為所述氣體流路的出口朝向重力方向的上方的規定的傾斜狀態的情況下，在從所述掃氣氣體的供給開始起經過規定的期間后，使所述循環栗的轉速增大而使所述掃氣氣體的供給流量增加為比所述第一供給流量高的第二供給流量。根據該方式的方法，在燃料電池的氣體流路出口朝向重力方向的上方的情況下，在第一供給流量的掃氣之后，執行比其高的流量的第二供給流量的掃氣。因此，能夠更可靠地排出由于使氣體流路出口朝向重力方向的上方而積存在燃料電池內部的水分。而且，在通過第一供給流量的掃氣進行了一定程度的排水之后，執行第二供給流量的掃氣，因此即使為了第二供給流量的掃氣而增大循環栗的轉速，也能夠抑制通過循環栗卷起排出水的情況。
[0009][2]在上述方式的方法中，可以的是，所述傾斜狀態檢測工序是取得所述移動體相對于水平面的傾斜角度的工序，所述供給流量增加工序包括根據所述傾斜角度來變更所述第二供給流量的工序。根據該方式的方法，燃料電池的氣體流路出口朝向重力方向的上方時的掃氣的排水性進一步提高。
[0010][3]在上述方式的方法中，可以的是，所述傾斜狀態檢測工序是取得所述移動體相對于水平面的傾斜角度的工序，所述排水工序是以規定的排水周期排出所述排出水的工序，包括根據所述傾斜角度來變更所述排水周期的工序。根據該方式的方法，能夠增大燃料電池的氣體流路出口朝向重力方向的上方時的排水量，能夠進一步提高排水性。
[0011][4]在上述方式的方法中，可以的是，所述方法包括:第一掃氣工序，通過使用所述掃氣氣體作為第一掃氣氣體來對第一氣體流路進行掃氣，所述第一氣體流路是被供給用于所述燃料電池的發電的反應氣體中的第一反應氣體的所述氣體流路;及第二掃氣工序，向被供給與所述第一氣體流路不同的反應氣體的所述燃料電池的第二氣體流路供給與所述第一掃氣氣體不同的第二掃氣氣體，將利用第二掃氣氣體排出的排出水通過與所述燃料電池連接的排水配管向所述移動體的外部引導，在所述第一掃氣工序中，執行所述掃氣開始工序、所述排水工序及所述供給流量增加工序，在所述第二掃氣工序中，檢測所述移動體相對于水平面的傾斜狀態，在所述移動體處于所述排水配管朝向下游側延伸的方向朝向與重力方向相反的一側的規定的傾斜狀態的情況下，執行使所述第二掃氣氣體的流量增加的工序。根據該方式的方法，對于燃料電池的第一電極側進行的掃氣的排水性以及對于燃料電池的第二電極側進行的掃氣的排水性提高。
[0012][5]根據本發明的第二方式，提供一種搭載于移動體的燃料電池系統。該方式的燃料電池系統可以具備燃料電池、氣液分離部、循環栗、開閉閥、控制部、傾斜狀態檢測部。所述燃料電池可以在內部具有反應氣體用的氣體流路。所述氣液分離部可以將來自所述燃料電池的廢氣分離成氣體成分和液體成分，并將所述液體成分作為排出水而積存。所述循環栗可以使在所述氣液分離部中分離出的所述氣體成分向所述燃料電池循環。所述開閉閥可以通過開閉動作來控制所述排出水從所述氣液分離部的排出。所述控制部可以能夠執行掃氣處理和排水處理，所述掃氣處理為驅動所述循環栗驅動而使掃氣氣體向所述燃料電池循環的處理，所述排水處理為在向所述燃料電池供給所述掃氣氣體的期間打開所述開閉閥而使所述排出水從所述氣液分離部排出的處理。所述傾斜狀態檢測部可以能夠檢測所述移動體相對于水平面的傾斜狀態。所述控制部可以在所述掃氣處理中通過所述循環栗的驅動而對所述燃料電池內的水分進行掃氣時，向所述燃料電池內的所述氣體流路以規定的第一供給流量開始所述掃氣氣體的供給，在所述移動體的傾斜狀態為所述氣體流路的出口朝向重力方向的上方的規定的傾斜狀態的情況下，在從所述掃氣氣體的供給開始起經過規定的期間后，使所述循環栗的轉速增大而使所述掃氣氣體的供給流量增加為比所述第一供給流量高的第二供給流量。在該方式的燃料電池系統中，在燃料電池的氣體流路出口朝向重力方向的上方的情況下，在第一供給流量的掃氣之后，執行比其高的流量的第二供給流量的掃氣。因此，能夠更可靠地排出由于使氣體流路出口朝向重力方向的上方而積存在燃料電池內部的水分。而且，在通過第一供給流量的掃氣進行了一定程度的排水之后，執行第二供給流量的掃氣，因此即使為了第二供給流量的掃氣而增大循環栗的轉速，也能夠抑制通過循環栗卷起排出水的情況。
[0013]上述的本發明的各方式具有的多個構成要素并非全部必須，為了解決上述的課題的一部分或全部，或者為了實現本說明書記載的效果的一部分或全部，對于所述多個構成要素的一部分的構成要素，可以適當進行其變更、刪除、與新的其他的構成要素的更換、限定內容的一部分刪除。而且，為了解決上述的課題的一部分或全部，或者為了實現本說明書記載的效果的一部分或全部，也可以將上述的本發明的一方式包含的技術特征的一部分或全部與上述的本發明的其他的方式包含的技術特征的一部分或全部組合，作為本發明的獨立的一方式。
[0014]本發明也可以通過燃料電池的排水的方法或燃料電池系統以外的各種方式實現。例如，能夠以搭載燃料電池系統的移動體、通過該移動體執行的排水方法、燃料電池系統的控制方法、實現這些方法的計算機程序、記錄有該計算機程序的非暫時性的記錄介質等方式實現。
【附圖說明】
[0015]圖1是表示第一實施方式的燃料電池系統的結構的概略圖。
[0016]圖2是用于說明燃料電池車輛的燃料電池的配置狀態和陽極氣體供給部的掃氣氣體的供給的概要的示意圖。
[0017]圖3是表示陽極掃氣處理的流程的說明圖。
[0018]圖4是用于說明第一掃氣控制的說明圖。
[0019]圖5是用于說明第二掃氣控制的說明圖。
[0020]圖6是表示第二實施方式的陽極掃氣處理的流程的說明圖。
[0021 ]圖7是表不氣液分離部的傾斜狀態的一例的不意圖。
[0022]圖8是用于說明第一掃氣控制的掃氣條件的變更的說明圖。
[0023]圖9是用于說明第二掃氣控制的掃氣條件的變更的說明圖。
[0024]圖10是表不氣液分離部的另一傾斜狀態的一例的不意圖。
[0025]圖11是表示作為第三實施方式的陰極掃氣處理的流程的說明圖。
[0026]圖12是表示燃料電池車輛的陰極廢氣配管的傾斜狀態的一例的示意圖。
【具體實施方式】
[0027]A.第一實施方式:
[0028]圖1是表示本發明的第一實施方式的燃料電池系統100的結構的概略圖。該燃料電池系統100搭載于作為移動體的一方式的燃料電池車輛110，根據來自駕駛者的要求，主要輸出作為燃料電池車輛110的驅動力而使用的電力。燃料電池系統100具備控制部10、燃料電池20、陰極氣體供給部30、陽極氣體供給部50、傾斜角度檢測部70。
[0029]控制部10由具備中央處理裝置和主存儲裝置的微型計算機構成，在主存儲裝置上讀入程序并執行，由此發揮各種功能。控制部10對燃料電池系統100的各結構部進行控制，具有使燃料電池20發出與輸出要求對應的電力的作為發電控制部的功能。而且，控制部10具有執行用于從燃料電池系統100內排出水分的掃氣處理的作為掃氣處理執行部15的功能。在本實施方式中，掃氣處理執行部15執行對燃料電池