燃料电池的排水方法及燃料电池系统的制作方法
【专利说明】燃料电池的排水方法及燃料电池系统
[0001 ] 本申请主张基于在2014年11月14日提出申请的特愿2014-231963号的日本专利申请的优先权，并将其公开的全部通过参照而援引于本申请。
技术领域
[0002]本发明涉及燃料电池的排水方法及燃料电池系统。
【背景技术】
[0003]在固体高分子型燃料电池(以下，也简称为“燃料电池”)中，由于发电反应，在内部生成大量的水分。在燃料电池系统中，在燃料电池的运转停止中或运转结束时等，为了减少残留于系统内的水分，有时执行基于扫气气体的扫气处理(例如，日本特开2008-053086号公报)。
【发明内容】
[0004]在日本特开2008-053086号公报的技术中，为了提高搭载于移动体的燃料电池系统的排水性，根据移动体的倾斜角度来变更扫气流量、扫气时间。然而，本申请发明的发明者发现了仅仅是根据移动体的倾斜角度来变更扫气流量、扫气时间的话，可能会产生以下的不良情况。
[0005]例如，在搭载于移动体的燃料电池系统中，存在如下情况:通过气液分离部将燃料电池的废气分离成气体成分和液体成分，通过循环栗使气体成分向燃料电池循环，将液体成分暂时积存于气液分离部之后作为排出水而排出。在这样的燃料电池系统中，在移动体倾斜时，若使循环栗的转速增加而开始高扫气流量的扫气，则积存于气液分离部的水分可能由循环栗吸引而被卷起。
[0006]这样仅仅是根据移动体的倾斜角度来变更扫气流量、扫气时间的话，根据燃料电池系统的配管结构的不同，有时排水性反而会下降。而且，除此之外，也可能会引起与扫气相伴的噪音、消耗能量的增大等问题。在搭载燃料电池的移动体中，关于提高基于扫气处理的从燃料电池的排水性的技术，仍存在改良的余地。
[0007]本发明为了至少解决搭载燃料电池的移动体的上述的课题的至少一部分而作出，能够作为以下的方式来实现。
[0008][ I ]根据本发明的第一方式，提供一种移动体中的排水的方法，该移动体搭载有燃料电池，通过循环栗使由气液分离部从来自所述燃料电池的废气中分离出的气体成分向所述燃料电池循环，并且将由所述气液分离部从所述废气中分离出的液体成分作为排出水而积存，所述方法包括:倾斜状态检测工序，检测所述移动体相对于水平面的倾斜状态；扫气开始工序，通过所述循环栗的驱动，向所述燃料电池内的气体流路以规定的第一供给流量开始扫气气体的供给;排水工序，在向所述燃料电池供给所述扫气气体的期间，将积存于所述气液分离部的所述排出水从所述气液分离部排出；及供给流量增加工序，在检测到所述移动体的倾斜状态为所述气体流路的出口朝向重力方向的上方的规定的倾斜状态的情况下，在从所述扫气气体的供给开始起经过规定的期间后，使所述循环栗的转速增大而使所述扫气气体的供给流量增加为比所述第一供给流量高的第二供给流量。根据该方式的方法，在燃料电池的气体流路出口朝向重力方向的上方的情况下，在第一供给流量的扫气之后，执行比其高的流量的第二供给流量的扫气。因此，能够更可靠地排出由于使气体流路出口朝向重力方向的上方而积存在燃料电池内部的水分。而且，在通过第一供给流量的扫气进行了一定程度的排水之后，执行第二供给流量的扫气，因此即使为了第二供给流量的扫气而增大循环栗的转速，也能够抑制通过循环栗卷起排出水的情况。
[0009][2]在上述方式的方法中，可以的是，所述倾斜状态检测工序是取得所述移动体相对于水平面的倾斜角度的工序，所述供给流量增加工序包括根据所述倾斜角度来变更所述第二供给流量的工序。根据该方式的方法，燃料电池的气体流路出口朝向重力方向的上方时的扫气的排水性进一步提高。
[0010][3]在上述方式的方法中，可以的是，所述倾斜状态检测工序是取得所述移动体相对于水平面的倾斜角度的工序，所述排水工序是以规定的排水周期排出所述排出水的工序，包括根据所述倾斜角度来变更所述排水周期的工序。根据该方式的方法，能够增大燃料电池的气体流路出口朝向重力方向的上方时的排水量，能够进一步提高排水性。
[0011][4]在上述方式的方法中，可以的是，所述方法包括:第一扫气工序，通过使用所述扫气气体作为第一扫气气体来对第一气体流路进行扫气，所述第一气体流路是被供给用于所述燃料电池的发电的反应气体中的第一反应气体的所述气体流路;及第二扫气工序，向被供给与所述第一气体流路不同的反应气体的所述燃料电池的第二气体流路供给与所述第一扫气气体不同的第二扫气气体，将利用第二扫气气体排出的排出水通过与所述燃料电池连接的排水配管向所述移动体的外部引导，在所述第一扫气工序中，执行所述扫气开始工序、所述排水工序及所述供给流量增加工序，在所述第二扫气工序中，检测所述移动体相对于水平面的倾斜状态，在所述移动体处于所述排水配管朝向下游侧延伸的方向朝向与重力方向相反的一侧的规定的倾斜状态的情况下，执行使所述第二扫气气体的流量增加的工序。根据该方式的方法，对于燃料电池的第一电极侧进行的扫气的排水性以及对于燃料电池的第二电极侧进行的扫气的排水性提高。
[0012][5]根据本发明的第二方式，提供一种搭载于移动体的燃料电池系统。该方式的燃料电池系统可以具备燃料电池、气液分离部、循环栗、开闭阀、控制部、倾斜状态检测部。所述燃料电池可以在内部具有反应气体用的气体流路。所述气液分离部可以将来自所述燃料电池的废气分离成气体成分和液体成分，并将所述液体成分作为排出水而积存。所述循环栗可以使在所述气液分离部中分离出的所述气体成分向所述燃料电池循环。所述开闭阀可以通过开闭动作来控制所述排出水从所述气液分离部的排出。所述控制部可以能够执行扫气处理和排水处理，所述扫气处理为驱动所述循环栗驱动而使扫气气体向所述燃料电池循环的处理，所述排水处理为在向所述燃料电池供给所述扫气气体的期间打开所述开闭阀而使所述排出水从所述气液分离部排出的处理。所述倾斜状态检测部可以能够检测所述移动体相对于水平面的倾斜状态。所述控制部可以在所述扫气处理中通过所述循环栗的驱动而对所述燃料电池内的水分进行扫气时，向所述燃料电池内的所述气体流路以规定的第一供给流量开始所述扫气气体的供给，在所述移动体的倾斜状态为所述气体流路的出口朝向重力方向的上方的规定的倾斜状态的情况下，在从所述扫气气体的供给开始起经过规定的期间后，使所述循环栗的转速增大而使所述扫气气体的供给流量增加为比所述第一供给流量高的第二供给流量。在该方式的燃料电池系统中，在燃料电池的气体流路出口朝向重力方向的上方的情况下，在第一供给流量的扫气之后，执行比其高的流量的第二供给流量的扫气。因此，能够更可靠地排出由于使气体流路出口朝向重力方向的上方而积存在燃料电池内部的水分。而且，在通过第一供给流量的扫气进行了一定程度的排水之后，执行第二供给流量的扫气，因此即使为了第二供给流量的扫气而增大循环栗的转速，也能够抑制通过循环栗卷起排出水的情况。
[0013]上述的本发明的各方式具有的多个构成要素并非全部必须，为了解决上述的课题的一部分或全部，或者为了实现本说明书记载的效果的一部分或全部，对于所述多个构成要素的一部分的构成要素，可以适当进行其变更、删除、与新的其他的构成要素的更换、限定内容的一部分删除。而且，为了解决上述的课题的一部分或全部，或者为了实现本说明书记载的效果的一部分或全部，也可以将上述的本发明的一方式包含的技术特征的一部分或全部与上述的本发明的其他的方式包含的技术特征的一部分或全部组合，作为本发明的独立的一方式。
[0014]本发明也可以通过燃料电池的排水的方法或燃料电池系统以外的各种方式实现。例如，能够以搭载燃料电池系统的移动体、通过该移动体执行的排水方法、燃料电池系统的控制方法、实现这些方法的计算机程序、记录有该计算机程序的非暂时性的记录介质等方式实现。
【附图说明】
[0015]图1是表示第一实施方式的燃料电池系统的结构的概略图。
[0016]图2是用于说明燃料电池车辆的燃料电池的配置状态和阳极气体供给部的扫气气体的供给的概要的示意图。
[0017]图3是表示阳极扫气处理的流程的说明图。
[0018]图4是用于说明第一扫气控制的说明图。
[0019]图5是用于说明第二扫气控制的说明图。
[0020]图6是表示第二实施方式的阳极扫气处理的流程的说明图。
[0021 ]图7是表不气液分离部的倾斜状态的一例的不意图。
[0022]图8是用于说明第一扫气控制的扫气条件的变更的说明图。
[0023]图9是用于说明第二扫气控制的扫气条件的变更的说明图。
[0024]图10是表不气液分离部的另一倾斜状态的一例的不意图。
[0025]图11是表示作为第三实施方式的阴极扫气处理的流程的说明图。
[0026]图12是表示燃料电池车辆的阴极废气配管的倾斜状态的一例的示意图。
【具体实施方式】
[0027]A.第一实施方式:
[0028]图1是表示本发明的第一实施方式的燃料电池系统100的结构的概略图。该燃料电池系统100搭载于作为移动体的一方式的燃料电池车辆110，根据来自驾驶者的要求，主要输出作为燃料电池车辆110的驱动力而使用的电力。燃料电池系统100具备控制部10、燃料电池20、阴极气体供给部30、阳极气体供给部50、倾斜角度检测部70。
[0029]控制部10由具备中央处理装置和主存储装置的微型计算机构成，在主存储装置上读入程序并执行，由此发挥各种功能。控制部10对燃料电池系统100的各结构部进行控制，具有使燃料电池20发出与输出要求对应的电力的作为发电控制部的功能。而且，控制部10具有执行用于从燃料电池系统100内排出水分的扫气处理的作为扫气处理执行部15的功能。在本实施方式中，扫气处理执行部15执行对燃料电池