阀和使用该阀的燃料电池系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种阀和使用该阀的燃料电池系统。
【背景技术】
[0002]在JP2011 - 003403A中，作为以往的燃料电池系统，存在一种在阴极气体排出通路上设有阴极调压阀(空气调压阀)的燃料电池系统。
【发明内容】
[0003]阴极气体排出通路用于排出含有水蒸气的湿润流体。因此，存在这样的问题:在外部空气温度低于o°c那样的低温环境下，设于阴极气体排出通路的阴极调压阀发生冻结而被固着。
[0004]用于解决问题的方案
[0005]本发明是着眼于这样的问题而做出的，其目的在于抑制阀芯因冻结而被固着。
[0006]本发明的一技术方案提供一种阀，其包括:通路部，其供湿润流体流动；阀芯，其设于通路部内；以及罩体，其以形成供用于对通路部的外周面进行加热的加热介质流动的加热介质通路的方式覆盖通路部的外周面。并且，该阀的罩体在上部设有所述加热介质的导入口和排出口，并以使加热介质经由通路部的下部的方式形成加热介质通路。
【附图说明】
[0007]图1是本发明的一实施方式的燃料电池系统的概略结构图。
[0008]图2是本发明的一实施方式的阴极调压阀的立体图。
[0009]图3是本发明的一实施方式的阴极调压阀的俯视图。
[0010]图4是本发明的一实施方式的阴极调压阀的仰视图。
[0011]图5是图3的阴极调压阀的V-V剖视图。
【具体实施方式】
[0012]以下，参照附图等说明本发明的一实施方式。
[0013]燃料电池是通过如下方式发电的:利用阳极电极(燃料极)和阴极电极(氧化剂极)夹持电解质膜，向阳极电极供给含氢的阳极气体(燃料气体)且向阴极电极供给含氧的阴极气体(氧化剂气体)。在阳极电极和阴极电极这两个电极中进行的电极反应如下。
[0014]阳极电极:2H2—4H ++4e...(I)
[0015]阴极电极:4H++4e+02— 2H20…(2)
[0016]燃料电池通过该(I)和(2)的电极反应而产生I伏特左右的电动势。
[0017]在将这样的燃料电池用作汽车用动力源的情况下，由于所要求的电力较大，因此，使用层叠有数百片燃料电池而成的燃料电池堆。并且，构成向燃料电池堆供给阳极气体和阴极气体的燃料电池系统，以引出车辆驱动用的电力。
[0018]图2是本发明的一实施方式的燃料电池系统I的概略结构图。
[0019]燃料电池系统I包括燃料电池堆2、阴极气体供排装置3以及堆冷却装置4。
[0020]燃料电池堆2是将多片燃料电池层叠而成的，其接收供给过来的阳极气体和阴极气体而发电，发出驱动车辆所需的电力(为了驱动例如马达所需的电力)。
[0021]对于用于向燃料电池堆2供给阳极气体的阳极气体供排装置，其不是本发明的主要部分，因此，为了避免附图的烦杂而省略了图示。作为阳极气体的供给方法而能够采用如下各种方法:利用泵等使自燃料电池堆2排出到阳极气体排出通路的阳极排气返回到阳极气体供给通路并将该阳极排气再次供给到燃料电池堆2而进行再利用的方法、将自燃料电池堆2排出后的阳极排气暂时积存于缓冲罐等并使该阳极排气自缓冲罐逆流到燃料电池而进行再利用的方法等。
[0022]阴极气体供排装置3包括阴极气体供给通路31、过滤器32、阴极压缩机33、后冷却器34、阴极气体排出通路35、阴极调压阀36以及轴净化(日文— P )通路37。
[0023]阴极气体供给通路31是供向燃料电池堆2供给的阴极气体流动的通路。阴极气体供给通路31的一端与过滤器32相连接，另一端与燃料电池堆2的阴极气体入口孔21相连接。
[0024]过滤器32用于将要向阴极气体供给通路31导入的阴极气体中的异物去除。
[0025]阴极压缩机33设置在阴极气体供给通路31上。阴极压缩机33将作为阴极气体的空气(外部空气)经由过滤器32导入到阴极气体供给通路31并将其供给到燃料电池堆2。
[0026]后冷却器34设于阴极气体供给通路31上的比阴极压缩机33靠下游的位置。后冷却器34用于将自阴极压缩机33排出后的阴极气体冷却。
[0027]阴极气体排出通路35是供自燃料电池堆2排出的阴极排气流动的通路。阴极排气是阴极气体与因电极反应而产生的水蒸气混合的混合气体(湿润气体)。阴极气体排出通路35的一端与燃料电池堆2的阴极气体出口孔22相连接，另一端成为开口端。
[0028]阴极调压阀36设置在阴极气体排出通路35上。阴极调压阀36是能够连续地或阶梯式地调节开度的电磁阀，阴极调压阀36的开度通过控制器(未图示)进行控制。在后面，参照图2?图5来说明阴极调压阀36的详细结构。
[0029]轴净化通路37是自阴极气体供给通路31上的比后冷却器34靠下游的位置分支而连接到阴极调压阀36的内部净化通路365(参照图5)的通路。轴净化通路37是用于将作为干燥气体的阴极气体供给到阴极调压阀36的内部净化通路365的通路。
[0030]堆冷却装置4包括冷却水循环通路41、散热器42、冷却水旁路通路43、三通阀44、循环泵45、PTC加热器46以及阴极调压阀循环通路47。
[0031]冷却水循环通路41是供用于冷却燃料电池堆2的冷却水循环的通路，冷却水循环通路41的一端与燃料电池堆2的冷却水入口孔23相连接，另一端与燃料电池堆2的冷却水出口孔24相连接。以下，将冷却水循环通路41中的靠冷却水出口孔24的一侧作为上游侧且将冷却水循环通路41中的靠冷却水入口孔23的一侧作为下游侧而进行说明。
[0032]散热器42设置在冷却水循环通路41上。散热器42用于将自燃料电池堆2排出的冷却水冷却。
[0033]冷却水旁路通路43的一端与冷却水循环通路41相连接，另一端与三通阀44相连接，从而能够使冷却水绕过散热器42地循环。
[0034]三通阀44设置在冷却水循环通路41上的比散热器42靠下游侧的位置。三通阀44根据冷却水的温度而切换冷却水的循环路径。具体而言，在冷却水的温度相对较高时，切换冷却水的循环路径，使得自燃料电池堆2排出的冷却水经由散热器42而再次供给到燃料电池堆2。相反地，在冷却水的温度相对较低时，切换冷却水的循环路径，使得自燃料电池堆2排出的冷却水不经由散热器42地流经冷却水旁路通路43而再次供给到燃料电池堆2。
[0035]循环泵45设置在冷却水循环通路41上的比三通阀44靠下游侧的位置，用于使冷却水循环。
[0036]PTC加热器46设置在冷却水旁路通路43上。在要进行燃料电池堆2的暖机时等，对PTC加热器46通电而使冷却水的温度上升。
[0037]阴极调压阀循环通路47是为了防止冻结导致阴极调压阀36的固着而将冷却水导入到形成于阴极调压阀36的内部的水冷套363(参照图2?图4)的通路。阴极调压阀循环通路47包括:导入通路471，其自燃料电池堆2的冷却水出口孔24附近的冷却水循环通路41分支而将冷却水导入到阴极调压阀36的水冷套363 ;以及返回通路472，其用于使自阴极调压阀36的水冷套363排出的冷却水再次返回到燃料电池堆2的冷却水出口孔24附近的冷却水循环通路41。
[0038]在此，在将本实施方式那样的燃料电池系统I搭载于车辆的情况下，即使在外部空气温度低于0°c那样的低温环境下，也要求可靠且尽快地启动燃料电池系统I。