CN112805476A - 喷射器和具备该喷射器的燃料电池系统 - Google Patents

喷射器和具备该喷射器的燃料电池系统 Download PDF

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Abstract

一种喷射器，喷射氢气(工作流体)的喷嘴包括内侧喷嘴(37)和外侧喷嘴(38)，两喷嘴(37、38)以内包有扩散器(35)的轴线(L1)的方式配置，配置为内侧喷嘴(37)的轴线(L2)或外侧喷嘴(38)的轴线(L3)与轴线(L1)一致，在内侧喷嘴(37)形成有供氢气流动的内侧喷射孔(37a)，在内侧喷嘴(37)与外侧喷嘴(38)之间设置有供氢气流动的截面呈环状的外侧喷射孔(38a)，在水平地配置了主体壳体(30)时的外侧喷射孔(38a)包括位于比轴线(L1)靠上侧的位置的上侧孔部(38aa)和位于比轴线(L1)靠下侧的位置的下侧孔部(38ab)，内侧喷嘴(37)和外侧喷嘴(38)以下侧孔部(38ab)比上侧孔部(38aa)窄的方式彼此偏心地配置。

Description

喷射器和具备该喷射器的燃料电池系统
技术领域
本说明书所公开的技术涉及以如下方式构成的喷射器和具备该喷射器的燃料电池系统：通过使工作流体流动来产生负压，利用该负压的作用使目标流体流动。
背景技术
以往，作为这种技术，例如公知有下述的专利文献1所记载的燃料电池系统和用于该燃料电池系统的喷射器。该喷射器具备：喷嘴部，其接收作为工作流体的氢气的供给；和混合流路部，其与氢气的流动相关地配置于喷嘴部的下游侧。该喷射器利用由从喷嘴部喷射的氢气产生的负压吸入作为目标流体的氢气废气，借助混合流路部送出所喷射的氢气与所吸入的氢气废气的混合气体。该喷射器的喷嘴部具有喷射氢气的两个喷射孔，这些喷射孔朝向混合流路部的喉部(扩散器)开口。另外，两个喷射孔的轴线分别相对于扩散器的轴线错开地配置，各自的开口直径相等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-60757号公报
发明内容
发明要解决的问题
不过，对于专利文献1所记载的喷射器，两个喷射孔的轴线分别相对于扩散器的轴线错开地配置，因此，氢气的流动在扩散器处未成为理想的流动，而产生流动的损失，氢气废气的吸入效率有可能降低。另外，对于该喷射器，在从喷射孔喷射的冷的氢气与所吸入的温的氢气废气合流时，氢气废气所含有的水分有可能结露而进入喷射孔中，并滞留在该喷射孔中。在该情况下，结露水有可能使来自喷射孔的氢气的喷射紊乱。另外，在低温环境下，结露水有可能在喷射孔中冻结，而阻碍来自喷射孔的氢气的喷射。
本公开技术是鉴于上述状况而做成的，其目的在于提供如下的喷射器和具备该喷射器的燃料电池系统：谋求从多个喷嘴向负压产生室喷射的工作流体与吸入负压产生室的目标流体之间均匀且良好的混合，并能够从喷嘴的喷射孔有效地排出结露水而抑制工作流体的喷射的紊乱。
用于解决问题的方案
(1)为了达成上述目的，本公开技术的一技术方案是一种喷射器，其构成为：具备呈管状的主体壳体，在主体壳体设置有：多个第1供给口，其用于接受工作流体的供给；第2供给口，其用于接受目标流体的供给；负压产生室，其用于利用工作流体产生负压；多个喷嘴，其分别与各第1供给口相对应地设置，顶端部配置于负压产生室，该多个喷嘴用于喷射工作流体；扩散器，其与负压产生室连通，供工作流体和目标流体流动；以及一个排放口，其用于向外部排放在扩散器中流过的工作流体和目标流体，利用向各第1供给口供给而从相对应的各喷嘴喷射的工作流体使负压产生室产生负压，利用该负压使目标流体从第2供给口向负压产生室吸入，使目标流体与工作流体一起向扩散器流动而从排放口排放，该喷射器的主旨在于，多个喷嘴包括内侧喷嘴和以内包有内侧喷嘴的方式设置的至少一个外侧喷嘴，内侧喷嘴和外侧喷嘴以内包有作为扩散器的轴线的扩散器轴线的方式配置，内侧喷嘴的轴线或外侧喷嘴的轴线以与扩散器轴线一致的方式配置，在内侧喷嘴形成有供工作流体流动的内侧喷射孔，在内侧喷嘴与外侧喷嘴之间设置有供工作流体流动的截面呈环状的外侧喷射孔，以扩散器轴线水平的方式水平地配置了主体壳体时的外侧喷射孔包括位于比扩散器轴线靠上侧的位置的上侧孔部和位于比扩散器轴线靠下侧的位置的下侧孔部，内侧喷嘴和外侧喷嘴以下侧孔部比上侧孔部窄的方式彼此偏心地配置。
根据上述(1)的结构，向各第1供给口供给的工作流体向内侧喷嘴和外侧喷嘴流动而从这些内侧喷射孔和外侧喷射孔向负压产生室喷射，在扩散器中流动而被从排放口排放。由于该工作流体的流动而在负压产生室中产生负压，向第2供给口供给的目标流体由于该负压而被向减压室抽吸，与工作流体一起在扩散器中流动而与工作流体混合，并被从排放口排放。其中，内侧喷嘴和外侧喷嘴以内包有扩散器轴线的方式配置，内侧喷嘴的轴线或外侧喷嘴的轴线以与扩散器轴线一致的方式配置。因而，从内侧喷嘴或外侧喷嘴喷射的工作流体分别以与扩散器轴线一致的方式向扩散器流动，吸入负压产生室的目标流体以内包有该工作流体的方式向扩散器流动。另外，在内侧喷嘴形成有供工作流体流动的内侧喷射孔，在内侧喷嘴与外侧喷嘴之间设置有供工作流体流动的截面呈环状的外侧喷射孔。并且，外侧喷射孔包括上侧孔部和下侧孔部，内侧喷嘴和外侧喷嘴以下侧孔部比上侧孔部窄的方式彼此偏心地配置。因而，在外侧喷射孔，工作流体的流动在较窄的下侧孔部处相对较快，在外侧喷射孔产生的结露水由于重力而向下侧孔部汇集，易于与工作流体一起被以高速吹向减压室。
(2)为了达成上述目的，在上述(1)的结构中，优选的是，各第1供给口配置于在水平地配置了主体壳体时的主体壳体的上侧。
根据上述(2)的结构，除了上述(1)的结构的作用之外，向各第1供给口供给的工作流体从主体壳体的上侧朝向内侧喷嘴和外侧喷嘴向铅垂下方流动。因而，尤其是向外侧喷嘴的外侧喷射孔流动的工作流体易于较多地向该下侧孔部流动，汇集于该下侧孔部的结露水易于与工作流体一起被以更高的高速吹向减压室。
(3)为了达成上述目的，在上述(1)或(2)的结构中，优选的是，对于主体壳体，在负压产生室与排放口之间设置有供工作流体和目标流体流动、且包括扩散器在内的流体流路，在流体流路的周围设置有用于供预定的温流体流动的温流体流路。
根据上述(3)的结构，除了上述(1)或(2)的结构的作用之外，通过使温流体在温流体流路流动，流体流路被加温，而使流体流路的内壁难以降低到露点温度。
(4)为了达成上述目的，在上述(3)的结构中，优选的是，温流体流路的与其长度方向正交的方向上的截面呈圆环状，对于主体壳体，在温流体流路的长度方向上的一端侧设置有用于向温流体流路导入温流体的温流体入口，在温流体流路的长度方向上的另一端侧设置有用于从温流体流路导出温流体的温流体出口，构成为从温流体入口导入的温流体在温流体流路中呈螺旋状流动而从温流体出口导出，温流体入口和温流体出口以朝向温流体流路的圆环状截面的切线方向的方式配置，温流体入口和温流体出口中的至少一者向上方开口。
根据上述(4)的结构，除了上述(3)的结构的作用之外，温流体流路的截面呈圆环状，对于主体壳体，在温流体流路的长度方向上的一端侧设置有用于导入温流体的温流体入口，在长度方向上的另一端侧设置有用于导出温流体的温流体出口。另外，从温流体入口导入的温流体在温流体流路中呈螺旋状流动而从温流体出口导出。因而，沿着扩散器轴线延伸的流体流路整体被在其周围呈螺旋状流动的温流体均匀地加温。另外，温流体入口和温流体出口以朝向温流体流路的圆环状截面的切线方向的方式配置。因而，温流体易于从温流体入口向温流体流路导入，而且温流体易于从温流体流路向温流体出口导出。而且，温流体入口和温流体出口中的至少一者向上方开口，因此，混入于温流体流路的空气易于从温流体入口和温流体出口中的至少一者向外部逸出。
(5)为了达成上述目的，在上述(3)的结构中，优选的是，主体壳体包括外侧壳体和组装于外侧壳体的内侧的内侧壳体，在外侧壳体设置有各第1供给口和第2供给口，在内侧壳体设置有内侧喷嘴、外侧喷嘴、负压产生室、流体流路以及排放口，在外侧壳体与内侧壳体之间、且在流体流路的周围设置有用于供预定的温流体流动的温流体流路，在外侧壳体与内侧壳体之间、且在第2供给口与温流体流路之间，以隔开间隙的方式相邻地设置有多个密封构件，在外侧壳体，以与多个密封构件之间的间隙相对应的方式设置有用于向外部排出流体的排出口。
根据上述(5)的结构，除了上述(3)的结构的作用之外，通过将内侧壳体组装于外侧壳体的内侧来构成主体壳体，在其组装的同时，在外侧壳体与内侧壳体之间且在流体流路的周围设置温流体流路。另外，在外侧壳体与内侧壳体之间且在第2供给口与温流体流路之间以隔着间隙的方式相邻地设置有多个密封构件。另外，在外侧壳体以与多个密封构件之间的间隙相对应的方式设置有排出口。因而，即使万一工作流体在密封构件处要逸出而从第2供给口向温流体流路泄漏，或者温流体在密封构件处要逸出而从温流体流路向第2供给口泄漏，这些工作流体或温流体也会经由排出口向外部排出。
(6)为了达成上述目的，在上述(1)的结构中，优选的是，对于主体壳体，在其长度方向上的一端部那一侧设置有减压室(负压产生室)，并且，形成有用于收容内侧喷嘴和外侧喷嘴的空心，空心包括未收容内侧喷嘴和外侧喷嘴的空间，第1供给口与空间连通，并且，在空间嵌入有插塞或凸部，以缩小空间的容积。
根据上述(6)的结构，除了上述(1)的结构的作用之外，在未收容各喷嘴的空间嵌入有插塞或凸部，该空间的容积被缩小。因而，从第1供给口导入到空间的氢气的减压被抑制。
(7)为了达成上述目的，本公开技术的另一技术方案是一种燃料电池系统，其主旨在于，该燃料电池系统是具备上述(1)～(6)中任一项所述的喷射器的燃料电池系统，其具备：燃料电池，其接收燃料气体和氧化剂气体的供给而进行发电；燃料供给通路，其用于向燃料电池供给燃料气体；以及燃料循环通路，其用于使从燃料电池排出的燃料废气向燃料供给通路循环，喷射器设置于燃料供给通路与燃料循环通路之间的连接部。
对于燃料电池系统，在其特性方面，结露水附着于在喷射器内形成的喷射孔内的可能性较高，因此，特别优选设为上述(7)的结构。
(8)为了达成上述目的，在上述(7)的结构中，优选的是，该燃料电池系统还具备气液分离器，该气液分离器设置于燃料循环通路的比喷射器靠上游的位置，用于分离气体和液体，喷射器配置于比燃料电池靠铅垂方向下侧的位置，并且，配置于比气液分离器靠铅垂方向上侧的位置，喷射器以喷射器的设有各第1供给口和第2供给口的那一侧配置于比喷射器的设有排放口的那一侧靠铅垂方向下侧的位置的方式倾斜，第2供给口配置于喷射器的铅垂方向下侧，从气液分离器延伸的燃料循环通路从喷射器的铅垂方向下侧与第2供给口连接。
根据上述(8)的结构，除了上述(1)～(5)中任一个结构的作用之外，对于燃料电池系统，喷射器配置于比燃料电池靠铅垂方向下侧的位置，并且配置于比气液分离器靠铅垂方向上侧的位置。并且，喷射器以包括各第1供给口和第2供给口在内的第1端部配置于比包括排放口在内的第2端部靠铅垂方向下侧的位置的方式倾斜。另外，第2供给口配置于喷射器的铅垂方向下侧，从气液分离器延伸的燃料循环通路从喷射器的铅垂方向下侧与第2供给口连接。因而，即使燃料电池所产生的结露水经由燃料供给通路向喷射器流入，或者，即使在喷射器中产生结露水，该结露水也由于喷射器的倾斜而从减压室向第2供给口流动，进而经由燃料循环通路向气液分离器流动。
发明的效果
根据上述(1)的结构，能够使从内侧喷嘴或外侧喷嘴向减压室喷射的工作流体和被吸入减压室的目标流体均匀且良好地混合，尤其是，能够从外侧喷嘴的外侧喷射孔有效地排出结露水，而能够抑制由结露水导致的工作流体的喷射的紊乱。
根据上述(2)的结构，相对于上述(1)的结构的效果，能够更有效地从外侧喷嘴的外侧喷射孔排出结露水，而能够更可靠地抑制由结露水导致的工作流体的喷射的紊乱。
根据上述(3)的结构，除了上述(1)或(2)的结构的效果之外，还能够抑制流体流路中的结露水的产生、结露水的冻结。
根据上述(4)的结构，除了上述(3)的结构的效果之外，还能够提高温水流路中的温水的流速，而能够提高由温水带来的流体流路的加温效果。另外，能够使空气难以积存于温水流路，这意味着能够确保由温水带来的流体流路的加温效果。
根据上述(5)的结构，除了上述(3)的结构的效果之外，还能够在喷射器比较容易地形成温水流路，而能够防止工作流体混入到在温水流路中流动的温水、或者温水混入到向第2供给口供给的目标流体的情况。
根据上述(6)的结构，除了上述(1)的结构的效果之外，还能够向内侧喷嘴供给被抑制了减压的工作流体，而能够提高内侧喷嘴的内侧喷射孔处的工作流体的流速，能够进一步提高内侧喷射孔处的结露水的排出效果。
根据上述(7)的结构，在燃料电池系统中，能够获得与上述(1)～(6)中任一个结构的效果同等的效果。
根据上述(8)的结构，除了上述(7)的结构的效果之外，还能够使燃料电池、喷射器所产生的结露水向气液分离器排出，而能够在气液分离器进行分离处理。
附图说明
图1涉及第1实施方式，是表示燃料电池系统的概略结构图。
图2涉及第1实施方式，是表示喷射器的主剖视图。
图3涉及第1实施方式，是表示内侧喷嘴和外侧喷嘴的沿着图2的A-A线的放大剖视图。
图4涉及第1实施方式，是将主体壳体分解为外侧壳体和内侧壳体来表示的主剖视图。
图5涉及第1实施方式，是表示向一个第1供给口供给的氢气的流动和向第2供给口供给的氢气废气的流动的喷射器的主剖视图。
图6涉及第1实施方式，是表示图5的喷射器的由双点划线包围着的部分的放大剖视图。
图7涉及第1实施方式，是表示向另一个第1供给口供给的氢气的流动和向第2供给口供给的氢气废气的流动的喷射器的主剖视图。
图8涉及第1实施方式，是表示图7的喷射器的由双点划线包围着的部分的放大剖视图。
图9涉及第1实施方式，是表示向温水入口导入的温水的流动(以粗线箭头表示)的喷射器的主剖视图。
图10涉及第2实施方式，是以与扩散器轴线正交的平面在气体流路和温水流路的中途剖切喷射器来表示的剖视图。
图11涉及第2实施方式，是以与扩散器轴线正交的平面在气体流路和温水流路的中途剖切喷射器来表示的剖视图。
图12涉及第3实施方式，是表示喷射器的依据图2的主剖视图。
图13涉及第3实施方式，是表示燃料电池系统中的燃料电池、喷射器以及气液分离器之间的配置的关系的概略图。
图14涉及第4实施方式，是表示喷射器的依据图2的主剖视图。
图15涉及其他实施方式，是表示内侧喷嘴和外侧喷嘴的依据图3的剖视图。
具体实施方式
＜第1实施方式＞
以下，参照附图详细地说明将喷射器和具备该喷射器的燃料电池系统具体化而成的第1实施方式。
[对于燃料电池系统的概要]
在图1中利用概略结构图表示该实施方式的燃料电池系统。该燃料电池系统搭载于电动汽车，是为了向该电动汽车的驱动用马达(省略图示)供给电力而使用的。燃料电池系统具备燃料电池(FC)1。燃料电池1接收氢气(作为燃料气体)和空气(作为氧化剂气体)的供给而进行发电。利用燃料电池1发电的电力借助变换器(省略图示)向驱动用马达供给。该驱动用马达基于另外的指令而被控制。
在燃料电池1的阳极侧设置有：氢供给通路2(作为燃料供给通路)，其用于向燃料电池1供给氢气；氢循环通路3(作为燃料循环通路)，其用于使从燃料电池1导出的氢气废气(作为燃料废气)向氢供给通路2循环；以及喷射器4，其设置于氢供给通路2与氢循环通路3之间的连接部。氢气从氢罐5向氢供给通路2流动。在氢供给通路2的比喷射器4靠上游的位置设置有用于喷射来自氢罐5的氢气的由电磁阀构成的第1注射器6A和第2注射器6B。各注射器6A、6B的入口侧分别经由氢供给通路2以并联的方式与氢罐5连接。各注射器6A、6B的出口侧分别经由氢供给通路2与设置于喷射器4的不同的两个喷嘴37、38(参照图2等)连接。在氢循环通路3设置有用于分离气体和液体的气液分离器7。气液分离器7从氢气废气(作为气体)分离水分，仅使氢气废气朝向喷射器4流动，而将水分经由排出通路8向外部排出。在排出通路8设置有由电磁阀构成的排气排水阀9。在氢供给通路2的位于喷射器4与各注射器6A、6B之间的部分设置有氢压力传感器10。氢压力传感器10检测各注射器6A、6B的出口侧的氢压力。
另一方面，在燃料电池1的阴极侧设置有：空气供给通路11(作为氧化剂气体供给通路)，其用于向燃料电池1供给空气；和空气排出通路12，其用于排出从燃料电池1导出的空气废气。在空气供给通路11设置有用于调节空气相对于燃料电池1的供给量的空气泵13。在空气供给通路11的比空气泵13靠下游的位置设置有空气压力传感器14。空气压力传感器14检测向燃料电池1供给的空气的压力。另外，在空气排出通路12设置有由电磁阀构成的切换阀15。
在上述结构中，氢罐5的氢气在氢供给通路2中流动，借助各注射器6A、6B和喷射器4向燃料电池1供给。供给到燃料电池1的氢气在该燃料电池1中用于发电，之后，作为氢气废气从该燃料电池1向氢循环通路3导出。导出来的氢气废气在气液分离器7中被分离了水分之后，经由喷射器4向氢供给通路2循环。此时，由于在喷射器4中流动的氢气而在喷射器4产生负压，氢气废气被该负压抽吸而被吸入喷射器4，与氢气混合而向氢供给通路2循环。
如图1所示，该燃料电池系统还具备控制器20。控制器20控制各注射器6A、6B，以调节向喷射器4流动的氢气的流量(氢量)等。控制器20控制排气排水阀9，以调节来自排出通路8的排气排水。另一方面，控制器20控制空气泵13，以调节向燃料电池1供给的空气的流量。另外，控制器20控制切换阀15，以调节来自空气排出通路12的空气废气的排出流量。来自氢压力传感器10和空气压力传感器14的检测信号分别输入控制器20。另外，控制器20分别获取与燃料电池1的发电相关的电压值和电流值。另外，控制器20从设置于驾驶席的油门传感器21输入相当于油门踏板22的操作量的油门开度作为电动汽车的驾驶操作的指令值。控制器20具备中央处理装置(CPU)和存储器，基于存储到存储器的预定的控制程序控制各注射器6A、6B和空气泵13等，以控制向燃料电池1供给的氢量和空气量。
[对于喷射器]
接着，详细地说明喷射器4的结构。在图2中利用主剖视图表示喷射器4。喷射器4的图2所示的状态表示正式的上下配置。不过，如后述的那样，喷射器4也可以在燃料电池系统中相对于图2所示的水平状态稍微倾斜地配置。如图2所示，喷射器4具备呈管状的主体壳体30，以供工作流体和目标流体流动。在该实施方式中，在氢循环通路3中流动的氢气废气相当于目标流体，在氢供给通路2中流动的氢气相当于工作流体。主体壳体30包括第1端部30a和第2端部30b。在该实施方式中，在图2中，第1端部30a相当于主体壳体30的大致右侧一半，第2端部30b相当于主体壳体30的大致左侧一半。
在第1端部30a设置有：两个第1供给口31、32，其接受氢气的供给；第2供给口36，其接受氢气废气的供给；负压产生室34，其用于利用氢气产生负压；以及两个喷嘴37、38，其分别与两个第1供给口31、32相对应地设置，顶端部配置于负压产生室34，用于喷射氢气。两个喷嘴37、38以呈大致同轴的方式设置。另外，在第2端部30b设置有：扩散器35，其与负压产生室34连通，供氢气和氢气废气流动；和一个排放口33，其用于向外部排放在扩散器35中流过的氢气和氢气废气。在该实施方式中，一个第1供给口31经由氢供给通路2与第1注射器6A连接，另一个第2供给口36经由氢供给通路2与第2注射器6B连接。
根据上述基本结构，喷射器4利用向第1供给口31、32供给而从两个喷嘴37、38喷射的氢气使负压产生室34产生负压，利用该负压使氢气废气从第2供给口36向负压产生室34吸入。并且，喷射器4使氢气废气与氢气一起向扩散器35流动而从排放口33朝向燃料电池1排放。
在该实施方式中，两个喷嘴37、38包括内侧喷嘴37和以内包有内侧喷嘴37的方式设置的外侧喷嘴38。内侧喷嘴37和外侧喷嘴38以内包有作为扩散器35的轴线的扩散器轴线L1的方式配置。在图3中利用沿着图2的A-A线的放大剖视图表示内侧喷嘴37和外侧喷嘴38。如图3所示，在该实施方式中，内侧喷嘴37的轴线L2以与扩散器轴线L1一致的方式配置。
如图2、图3所示，在内侧喷嘴37的中心形成有供氢气流动的内侧喷射孔37a。在内侧喷嘴37与外侧喷嘴38之间设置有同样地供氢气流动的截面呈环状的外侧喷射孔38a。其中，如图3所示，以使扩散器轴线L1水平的方式水平地配置了主体壳体30时的外侧喷射孔38a包括位于比扩散器轴线L1靠上侧的位置的上侧孔部38aa和位于比扩散器轴线L1靠下侧的位置的下侧孔部38ab。并且，内侧喷嘴37和外侧喷嘴38以下侧孔部38ab比上侧孔部38aa窄的方式彼此偏心地配置。在该实施方式中，如图3所示，内侧喷嘴37的轴线L2以与扩散器轴线L1同轴的方式配置，外侧喷嘴38的轴线L3相对于内侧喷嘴37向上方偏心地配置。由此，下侧孔部38ab比上侧孔部38aa窄。另外，在该实施方式中，两个第1供给口31、32配置于水平地配置了主体壳体30时的主体壳体30的上侧，向各第1供给口31、32供给的氢气朝向各喷嘴37、38向铅垂下方流动。
如图2所示，对于主体壳体30，在负压产生室34与排放口33之间设置有供氢气和氢气废气流动、且包括扩散器35在内的气体流路39(作为流体流路)。在该气体流路39的周围设置有用于供温水(作为温流体)流动的温水流路40(作为温流体流路的一个例子)。即，在该实施方式中，主体壳体30包括外侧壳体41和组装于外侧壳体41的内侧的内侧壳体42。温水流路40设置于外侧壳体41与内侧壳体42之间，且设置于气体流路39的周围。
在图4中，利用将主体壳体30分解为外侧壳体41和内侧壳体42的主剖视图表示该主体壳体30。如图2、图4所示，在外侧壳体41设置有第1供给口31、32和第2供给口36。在内侧壳体42设置有内侧喷嘴37、外侧喷嘴38、负压产生室34、包括扩散器35在内的气体流路39以及排放口33。温水流路40的与其长度方向正交的方向上的截面呈圆环状。对于主体壳体30，在温水流路40的长度方向上的一端设置有用于向温水流路40导入温水的温水入口43，在温水流路40的长度方向上的另一端设置有用于从温水流路40导出温水的温水出口44。并且，构成为从温水入口43导入的温水在温水流路40中呈螺旋状流动而从温水出口44导出。在该实施方式中，为了使温水在温水流路40中呈螺旋状流动，在与温水流路40相对应的范围内，在外侧壳体41的内周面和内侧壳体42的外周面中的至少一者形成有螺旋状的槽(省略图示)。其中，在外侧壳体41与内侧壳体42之间以沿着扩散器轴线L1隔开间隔的方式设置有呈圆环状的多个密封构件45。在内侧壳体42与外侧喷嘴38之间也设置有密封构件46。各密封构件45、46由橡胶形成，以嵌合到在内侧壳体42的外周和外侧喷嘴38的外周形成的环状槽的状态组装于内侧壳体42和外侧喷嘴38。此外，在本实施例中形成有螺旋状的槽，但也可以未必形成有螺旋状的槽。
如图2、图4所示，外侧壳体41呈有底筒状，具有以相同的内径在其长度方向上延伸的空心41a。外侧壳体41的第1端部30a那一侧有底，第2端部30b那一侧开口。另外，在第1端部30a那一侧的上侧面以与空心41a连通的方式形成有第1供给口31、32、第2供给口36以及温水入口43。另外，在外侧壳体41的第2端部30b那一侧的上侧面形成有与空心41a连通的温水出口44。
如图2、图4所示，内侧壳体42呈无底筒状，具有内径在其长度方向上局部不同的空心42a。内侧壳体42在第1端部30a那一侧形成有内径较大的喷嘴收容部42aa。在该喷嘴收容部42aa设置有负压产生室34，并且收容有内侧喷嘴37和外侧喷嘴38。另外，空心42a包括未收容内侧喷嘴37和外侧喷嘴38的空间42ab。在内侧壳体42的形成有喷嘴收容部42aa的部分，在与各第1供给口31、32和第2供给口36的轴线交叉的部位分别形成有连通孔42b、42c、42d。各喷嘴37、38分别在中心具有在长度方向上延伸的空心。内侧喷嘴37组装于外侧喷嘴38的空心。在该组装状态下，在外侧喷嘴38的外周，在与一个第1供给口32的轴线交叉的部位形成有连通孔38b。该连通孔38b在位置上与内侧壳体42的连通孔42c匹配。另外，内侧壳体42在第2端部30b那一侧形成有内径比喷嘴收容部42aa的内径小、且包括扩散器35在内的气体流路39。
在该实施方式中，为了制造喷射器4，如在图4中以箭头表示那样，预先将密封构件45、内侧喷嘴37以及外侧喷嘴38(组装有密封构件46)组装于内侧壳体42，再将该内侧壳体42嵌入外侧壳体41的空心41a。
[对于喷射器的作用和效果]
根据以上进行了说明的该实施方式的喷射器4的结构，能获得如下这样的作用和效果。在图5中利用喷射器4的主剖视图表示向一个第1供给口31供给的氢气的流动(以实线箭头表示)和向第2供给口36供给的氢气废气的流动(以虚线箭头表示)。在图6中利用放大剖视图表示图5的喷射器4的由双点划线包围着的部分。在图7中利用喷射器4的主剖视图表示向另一个第1供给口32供给的氢气的流动(以实线箭头表示)和向第2供给口36供给的氢气废气的流动(以虚线箭头表示)。在图8中利用放大剖视图表示图7的喷射器4的由双点划线包围着的部分。
如在图5、图6中以实线(粗线)箭头表示的那样，从第1注射器6A喷射而向一个第1供给口31供给的氢气向内侧喷嘴37流动而从该内侧喷射孔37a向负压产生室34喷射，在气体流路39(扩散器35)中流动而从排放口33排放。由于该氢气的流动，在负压产生室34中产生负压，向第2供给口36供给的氢气废气由于该负压而被向负压产生室34抽吸，与氢气一起在气体流路39中流动并与氢气混合，而从排放口33排放。
如在图7、图8中以实线(粗线)箭头表示的那样，从第2注射器6B喷射而向另一个第1供给口32供给的氢气向外侧喷嘴38流动而从该外侧喷射孔38a向负压产生室34喷射，在气体流路39(扩散器35)中流动而从排放口33排放。由于该氢气的流动，在负压产生室34中产生负压，向第2供给口36供给的氢气废气由于该负压而被向负压产生室34抽吸，与氢气一起在气体流路39中流动并与氢气混合，而从排放口33排放。
其中，外侧喷嘴38以内包有内侧喷嘴37的方式设置，内侧喷嘴37和外侧喷嘴38以内包有主体壳体30的扩散器轴线L1的方式配置，内侧喷嘴37、负压产生室34以及扩散器35以扩散器轴线L1为中心配置。因而，从内侧喷嘴37或外侧喷嘴38喷射的氢气分别以内包有扩散器轴线L1的方式向扩散器35流动，被吸入到负压产生室34的氢气废气以内包有该氢气的方式向扩散器35流动。因此，能够使从内侧喷嘴37或外侧喷嘴38向负压产生室34喷射的氢气和被吸入到负压产生室34的氢气废气均匀且良好地混合。另外，在内侧喷嘴37形成有供氢气流动的内侧喷射孔37a，在内侧喷嘴37与外侧喷嘴38之间设置有供氢气流动的截面呈环状的外侧喷射孔38a。并且，外侧喷射孔38a包括上侧孔部38aa和下侧孔部38ab，内侧喷嘴37和外侧喷嘴38以下侧孔部38ab比上侧孔部38aa窄的方式彼此偏心地配置。因而，在外侧喷射孔38a，氢气的流动在较窄的下侧孔部38ab中相对变快，在外侧喷射孔38a中产生的结露水由于重力而向下侧孔部38ab汇集，易于与氢气一起以高速吹向负压产生室34。因此，尤其是，能够从外侧喷嘴38的外侧喷射孔38a有效地排出结露水，而能够抑制由结露水导致的氢气的喷射的紊乱。
根据该实施方式的结构，各第1供给口31、32配置于水平地配置了主体壳体30时的主体壳体30的上侧。因而，向各第1供给口31、32供给的氢气从主体壳体30的上侧朝向内侧喷嘴37和外侧喷嘴38向铅垂下方流动。因而，特别是向外侧喷嘴38的外侧喷射孔38a流动的氢气易于较多地向该下侧孔部38ab流动，在该下侧孔部38ab汇集的结露水易于与氢气一起以更高的高速吹向负压产生室34。因此，尤其是，能够从外侧喷嘴38的外侧喷射孔38a更有效地排出结露水，而能够更可靠地抑制由结露水导致的氢气的喷射的紊乱。
在图9中利用喷射器4的主剖视图表示向温水入口43导入的温水的流动(以粗线箭头表示)。如图9所示，根据该实施方式的结构，从温水入口43导入的温水在气体流路39的周围呈螺旋状在温水流路40中流动而从温水出口44导出。因而，通过使温水在温水流路40流动，气体流路39被加温，该气体流路39的内壁难以降低到露点温度。因此，能够抑制气体流路39中的结露水的产生、结露水的冻结。其结果，能够抑制无用的结露水从喷射器4向燃料电池1流入。
根据该实施方式的结构，通过将内侧壳体42组装于外侧壳体41的内侧来构成主体壳体30。在其组装的同时，在外侧壳体41与内侧壳体42之间、且在气体流路39的周围设置温水流路40。因此，能够在喷射器4比较容易地形成温水流路40。
＜第2实施方式＞
接着，参照附图详细地说明将喷射器和具备该喷射器的燃料电池系统具体化而成的第2实施方式。
此外，在以下的说明中，对与第1实施方式的构成要素等同的构成要素标注相同的附图标记而省略说明，以下，以不同的点为中心进行说明。
在该实施方式中，在喷射器4的温水流路40的温水入口43和温水出口44的结构这点上与第1实施方式的结构不同。在图10、图11中利用以与扩散器轴线L1正交的平面在气体流路39和温水流路40的中途剖切喷射器4而得到的剖视图表示该喷射器4。在图10中利用箭头表示温水流路40中的温水的流动。在图11中利用箭头表示温水流路40中的相对于温水的圆环状的流动的切线方向的朝向。如图10所示，在该实施方式中，温水的温水入口43在外侧壳体41的下侧以在水平方向上延伸的方式形成，温水的温水出口44在外侧壳体41的上侧以在铅垂方向上延伸的方式形成。
即，如图11所示，在该实施方式中，温水入口43和温水出口44以朝向温水流路40的圆环状截面的切线方向的方式配置。另外，温水入口43和温水出口44中的温水出口44以向上方开口的方式设置。如图11所示，温水流路40的圆环状截面的切线方向能够表示为箭头F1～F6。并且，这些切线方向中的、温水出口44向上方开口的切线方向成为标注例如双层圆圈来表示的箭头F1～F3的情况。在该实施方式中，在箭头F1～F3中的、温水出口44的开口朝向铅垂上方的箭头F2的位置设置有温水出口44。此外，只要设置有温水出口44的位置是朝向比扩散器轴线L1靠上侧处的位置，就不限于箭头F1～F3的位置。
[对于喷射器的作用和效果]
根据该实施方式的喷射器4的结构，除了第1实施方式的作用和效果之外，还能获得如下这样的作用和效果。即，温水流路40的截面呈圆环状，对于主体壳体30，在温水流路40的长度方向上的一端侧设置有导入温水的温水入口43，在长度方向上的另一端侧设置有导出温水的温水出口44。另外，从温水入口43导入的温水在温水流路40中呈螺旋状流动而从温水出口44导出。因而，主体壳体30的沿着扩散器轴线L1延伸的气体流路39整体利用在其周围呈螺旋状流动的温水被均匀地加温。另外，温水入口43和温水出口44以朝向温水流路40的圆环状截面的切线方向的方式配置。因而，温水易于从温水入口43向温水流路40导入，而且温水易于从温水流路40向温水出口44导出。因此，能够提高温水流路40中的温水的流速，能够提高由温水带来的气体流路39的加温效果。而且，温水入口43和温水出口44中的至少一者向上方开口。因而，混入于温水流路40的空气易于从温水入口43和温水出口44中的至少一者向外部逸出。因此，能够使空气难以积存于温水流路40，这意味着能够确保由温水带来的气体流路39的加温效果。
＜第3实施方式＞
接着，参照附图详细地说明将喷射器和具备该喷射器的燃料电池系统具体化而成的第3实施方式。
在该实施方式中，喷射器4的结构与第1实施方式的结构不同。在图12中利用依据图2的主剖视图表示喷射器4。在该实施方式中，在密封构件45的结构和第2供给口36的配置等点上与第1实施方式的结构不同。如图12所示，在该实施方式中，氢气废气用的第2供给口36配置于外侧壳体41的铅垂方向下侧。另外，在外侧壳体41与内侧壳体42之间、且在第2供给口36与温水流路40之间以隔着间隙的方式相邻地设置有两个密封构件45A、45B。并且，在外侧壳体41以与两个密封构件45A、45B之间的间隙相对应的方式设置有用于向外部排出水分或者氢气废气的排出口47。
[对于燃料电池系统中的喷射器等的配置]
接着，详细地说明燃料电池系统中的喷射器4等的配置。在图13中利用概略图表示燃料电池系统中的燃料电池1、喷射器4以及气液分离器7之间的配置的关系。如图13所示，喷射器4配置于比燃料电池1靠铅垂方向下侧的位置，并且，配置于比气液分离器7靠铅垂方向上侧的位置。喷射器4以喷射器4的包括第1供给口31、32和第2供给口36在内的第1端部30a配置于比包括排放口33在内的第2端部30b靠铅垂方向下侧的位置的方式相对于水平方向倾斜预定的角度θ1地配置。并且，从气液分离器7延伸的氢循环通路3从喷射器4的铅垂方向下侧与朝向下方开口的第2供给口36连接。氢循环通路3的位于气液分离器7与喷射器4之间的部分也从喷射器4朝向气液分离器7向下方倾斜。另外，在设置于喷射器4的下侧的排出口47连接有向下方延伸的排水通路48。该排水通路48的下端与氢循环通路3的位于气液分离器7与喷射器4之间的部分连接。而且，在设置于喷射器4的温水入口43和温水出口44连接有用于使温水循环的温水循环通路50。
[对于喷射器的作用和效果]
根据该实施方式的喷射器4的结构，除了第1实施方式的作用和效果之外，还能获得如下这样的作用和效果。即，在外侧壳体41与内侧壳体42之间且在第2供给口36与温水流路40之间以隔着间隙的方式相邻地设置有两个密封构件45A、45B。另外，在外侧壳体41以与两个密封构件45A、45B之间的间隙相对应的方式设置有排出口47。因而，即使万一氢气废气在密封构件45B处要逸出而从第2供给口36向温水流路40泄漏、或者温水在密封构件45A处要逸出而从温水流路40向第2供给口36泄漏，这些氢气废气或温水也会经由排出口47向外部排出。因此，能够防止氢气废气混入到在温水流路40中流动的温水、或者温水混入到在第2供给口36中流动的氢气废气的情况。
[对于燃料电池系统的作用和效果]
根据该实施方式的燃料电池系统的结构，在燃料电池系统中，喷射器4配置于比燃料电池1靠铅垂方向下侧的位置，并且，配置于比气液分离器7靠铅垂方向上侧的位置。并且，喷射器4以包括各第1供给口31、32和第2供给口36在内的第1端部30a配置于比包括排放口33在内的第2端部30b靠铅垂方向下侧的位置的方式倾斜。另外，第2供给口36配置于喷射器4的铅垂方向下侧，从气液分离器7延伸的氢循环通路3从喷射器4的铅垂方向下侧与第2供给口36连接。因而，即使在燃料电池1中产生的结露水经由氢供给通路2向喷射器4流入、或者在喷射器4中产生结露水，这些结露水也会由于喷射器4的倾斜而从负压产生室34向第2供给口36流动，进而经由氢循环通路3向气液分离器7流动。因此，能够向气液分离器7排出在燃料电池1、喷射器4中产生的结露水，而能够利用气液分离器7进行分离处理。
另外，根据该实施方式的结构，与排出口47连接并向下方延伸的排水通路48的下端与氢循环通路3的位于气液分离器7与喷射器4之间的部分连接。因此，能够利用气液分离器7对从排出口47流过排水通路48的氢气废气或温水进行分离处理。
＜第4实施方式＞
接着，参照附图详细地说明将喷射器和具备该喷射器的燃料电池系统具体化而成的第4实施方式。
在所述各实施方式中，喷射器4的主体壳体30包括外侧壳体41和内侧壳体42，在两壳体41、42之间设置温水流路40。相对于此，如在图14中以依据图2的剖视图所示的那样，能够将喷射器4的主体壳体30设为省略了温水流路的单体结构。在该情况下，虽然没有由温水带来的冷却效果，但能够获得与第1实施方式的作用和效果同等的作用和效果，并且，能够简化喷射器4的结构。
如图14所示，在该实施方式中，主体壳体30呈无底筒状，在其长度方向上的一端部那一侧形成有内径较大的空心51。在该空心51的大致一半设置有负压产生室34，并且，收容有内侧喷嘴37和外侧喷嘴38。另外，该空心51在剩余的大致一半包括未收容内侧喷嘴37和外侧喷嘴38的空间51a。该空间51a具有能够供各喷嘴37、38插入的内径。第1供给口31与该空间51a连通。该空间51a位于第1供给口31与各喷嘴37、38之间，因此，在保持这样不变的状态下，向第1供给口31供给的氢气在该空间51a中会减压。因此，用于缩小空间51a的容积、并且封堵主体壳体30的一端开口30c的插塞52嵌入于该空间51a。
根据该实施方式的结构，插塞52嵌入于未收容各喷嘴37、38的空间51a，该空间51a的容积被缩小。因而，从第1供给口31导入到空间51a的氢气的减压被抑制。因此，能够向内侧喷嘴37供给被抑制了减压的氢气，而能够提高内侧喷嘴37的内侧喷射孔37a处的氢气的流速，能够进一步提高内侧喷射孔37a处的结露水的排出效果。
此外，本公开技术并不限定于所述各实施方式，也能够在不脱离公开技术的主旨的范围内适当变更结构的一部分来实施。
(1)在所述第4实施方式中，将喷射器4的主体壳体30设为省略了温水流路的单体结构，将插塞52嵌入于未收容各喷嘴37、38的空间51a而缩小了该空间51a的容积。相对于此，在利用外侧壳体41和内侧壳体42将主体壳体30设为双体构造的第1实施方式～第3实施方式中，也将设置于外侧壳体41的凸部53(在图2中以双点划线表示)、插塞(省略图示)嵌入于内侧壳体42的未收容各喷嘴37、38的空间42ab(参照图2等)，从而也能够缩小该空间的容积。
(2)在所述各实施方式中，如图3所示，内侧喷嘴37和扩散器35以扩散器轴线L1为中心配置，以外侧喷射孔38a的下侧孔部38ab比上侧孔部38aa窄的方式将内侧喷嘴37和外侧喷嘴38彼此偏心地配置。相对于此，如在图15中以依据图3的剖视图所示的那样，也能够设为，外侧喷嘴38和扩散器35以扩散器轴线L1为中心配置，以外侧喷射孔38a的下侧孔部38ab比上侧孔部38aa窄的方式将内侧喷嘴37和外侧喷嘴38彼此偏心地配置。
(3)在所述各实施方式中，设置有内侧喷嘴37和外侧喷嘴38作为多个喷嘴，但也能够还设置有以内包有内侧喷嘴和外侧喷嘴的方式设置的其他喷嘴。
(4)在所述第1实施方式～第3实施方式中，作为温流体流路，以温水向温水流路40流动的方式构成，但并不限于温水，也可以是构成为供从空气泵13朝向燃料电池1流动的压缩后的温空气流动的温空气流路。另外，作为在温流体流路流动的温流体，也可以是加热后的液体或气体、加温后的液体或气体、或者被保温着的液体或气体。
产业上的可利用性
该公开技术例如能够适用于在氢汽车等车辆搭载的燃料电池系统。
附图标记说明
1、燃料电池；2、氢供给通路(燃料供给通路)；3、氢循环通路(燃料循环通路)；4、喷射器；7、气液分离器；30、主体壳体；30a、第1端部；30b、第2端部；31、第1供给口；32、第1供给口；33、排放口；34、负压产生室；35、扩散器；36、第2供给口；37、内侧喷嘴；37a、内侧喷射孔；38、外侧喷嘴；38a、外侧喷射孔；38aa、上侧孔部；38ab、下侧孔部；39、气体流路(流体流路)；40、温水流路(温流体流路)；41、外侧壳体；42、内侧壳体；42a、空心；42ab、空间；43、温水入口(温流体入口)；44、温水出口(温流体出口)；45A、密封构件；45B、密封构件；47、排出口；51、空心；51a、空间；52、插塞；L1、扩散器轴线；L2、内侧喷嘴的轴线；L3、外侧喷嘴的轴线。

Claims (8)

1.一种喷射器，其构成为：
具备呈管状的主体壳体，
在所述主体壳体设置有：
多个第1供给口，其用于接受工作流体的供给；
第2供给口，其用于接受目标流体的供给；
负压产生室，其用于利用所述工作流体产生负压；
多个喷嘴，其分别与各所述第1供给口相对应地设置，顶端部配置于所述负压产生室，该多个喷嘴用于喷射所述工作流体；
扩散器，其与所述负压产生室连通，供所述工作流体和所述目标流体流动；以及
一个排放口，其用于向外部排放在所述扩散器中流过的所述工作流体和所述目标流体，
利用向各所述第1供给口供给而从相对应的各喷嘴喷射的所述工作流体使所述负压产生室产生负压，利用该负压使所述目标流体从所述第2供给口向所述负压产生室吸入，使所述目标流体与所述工作流体一起向所述扩散器流动而从所述排放口排放，该喷射器的特征在于，
所述多个喷嘴包括内侧喷嘴和以内包有所述内侧喷嘴的方式设置的至少一个外侧喷嘴，所述内侧喷嘴和所述外侧喷嘴以内包有作为所述扩散器的轴线的扩散器轴线的方式配置，所述内侧喷嘴的轴线或所述外侧喷嘴的轴线以与所述扩散器轴线一致的方式配置，
在所述内侧喷嘴形成有供所述工作流体流动的内侧喷射孔，在所述内侧喷嘴与所述外侧喷嘴之间设置有供所述工作流体流动的截面呈环状的外侧喷射孔，以所述扩散器轴线水平的方式水平地配置了所述主体壳体时的所述外侧喷射孔包括位于比所述扩散器轴线靠上侧的位置的上侧孔部和位于比所述扩散器轴线靠下侧的位置的下侧孔部，所述内侧喷嘴和所述外侧喷嘴以所述下侧孔部比所述上侧孔部窄的方式彼此偏心地配置。
2.根据权利要求1所述的喷射器，其特征在于，
各所述第1供给口配置于在所述水平地配置了所述主体壳体时的所述主体壳体的上侧。
3.根据权利要求1或2所述的喷射器，其特征在于，
对于所述主体壳体，在所述负压产生室与所述排放口之间设置有供所述工作流体和所述目标流体流动、且包括所述扩散器在内的流体流路，
在所述流体流路的周围设置有用于供预定的温流体流动的温流体流路。
4.根据权利要求3所述的喷射器，其特征在于，
所述温流体流路的与其长度方向正交的方向上的截面呈圆环状，
对于所述主体壳体，在所述温流体流路的长度方向上的一端侧设置有用于向所述温流体流路导入所述温流体的温流体入口，在所述温流体流路的长度方向上的另一端侧设置有用于从所述温流体流路导出所述温流体的温流体出口，构成为从所述温流体入口导入的所述温流体在所述温流体流路中呈螺旋状流动而从所述温流体出口导出，
所述温流体入口和所述温流体出口以朝向所述温流体流路的圆环状截面的切线方向的方式配置，所述温流体入口和所述温流体出口中的至少一者向上方开口。
5.根据权利要求3所述的喷射器，其特征在于，
所述主体壳体包括外侧壳体和组装于所述外侧壳体的内侧的内侧壳体，
在所述外侧壳体设置有各所述第1供给口和所述第2供给口，在所述内侧壳体设置有所述内侧喷嘴、所述外侧喷嘴、所述负压产生室、所述流体流路以及所述排放口，
在所述外侧壳体与所述内侧壳体之间、且在所述流体流路的周围设置有用于供预定的温流体流动的温流体流路，
在所述外侧壳体与所述内侧壳体之间、且在所述第2供给口与所述温流体流路之间，以隔开间隙的方式相邻地设置有多个密封构件，
在所述外侧壳体，以与多个所述密封构件之间的所述间隙相对应的方式设置有用于向外部排出流体的排出口。
6.根据权利要求1所述的喷射器，其特征在于，
对于所述主体壳体，在其长度方向上的一端部那一侧设置有所述负压产生室，并且，形成有用于收容所述内侧喷嘴和所述外侧喷嘴的空心，
所述空心包括未收容所述内侧喷嘴和所述外侧喷嘴的空间，所述第1供给口与所述空间连通，并且，在所述空间嵌入有插塞或凸部，以缩小所述空间的容积。
7.一种燃料电池系统，其特征在于，
该燃料电池系统是具备权利要求1～6中任一项所述的喷射器的燃料电池系统，其具备：
燃料电池，其接收燃料气体和氧化剂气体的供给而进行发电；
燃料供给通路，其用于向所述燃料电池供给燃料气体；以及
燃料循环通路，其用于使从所述燃料电池排出的燃料废气向所述燃料供给通路循环，
所述喷射器设置于所述燃料供给通路与所述燃料循环通路之间的连接部。
8.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其特征在于，
该燃料电池系统还具备气液分离器，该气液分离器设置于所述燃料循环通路的比所述喷射器靠上游的位置，用于分离气体和液体，
所述喷射器配置于比所述燃料电池靠铅垂方向下侧的位置，并且，配置于比所述气液分离器靠铅垂方向上侧的位置，
所述喷射器以所述喷射器的设有各所述第1供给口和所述第2供给口的那一侧配置于比所述喷射器的设有所述排放口的那一侧靠铅垂方向下侧的位置的方式倾斜，
所述第2供给口配置于所述喷射器的铅垂方向下侧，
从所述气液分离器延伸的所述燃料循环通路从所述喷射器的铅垂方向下侧与所述第2供给口连接。
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