JP2004171816A - Fuel supply device integration structure - Google Patents

Fuel supply device integration structure Download PDF

Info

Publication number
JP2004171816A
JP2004171816A JP2002333521A JP2002333521A JP2004171816A JP 2004171816 A JP2004171816 A JP 2004171816A JP 2002333521 A JP2002333521 A JP 2002333521A JP 2002333521 A JP2002333521 A JP 2002333521A JP 2004171816 A JP2004171816 A JP 2004171816A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ejector
fuel cell
fuel
humidifier
pressure regulating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2002333521A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3943006B2 (en
Inventor
Okasato Kasuya
丘里 糟谷
Katsumi Saito
勝美 斎藤
Katsuzo Sahoda
克三 佐保田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2002333521A priority Critical patent/JP3943006B2/en
Publication of JP2004171816A publication Critical patent/JP2004171816A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3943006B2 publication Critical patent/JP3943006B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel supply device integration structure that can be made small in size. <P>SOLUTION: In the fuel supply device integration structure of a fuel cell system, a hydrogen gas is supplied to a fuel cell through a humidifier 18 provided in a hydrogen gas supply path 5 and a hydrogen offgas exhausted from the fuel cell joins the hydrogen gas supply path 5 through an ejector 11 and forms a hydrogen offgas circulation path 8. The ejector 11 is fitted at the nearly center of an inlet block 21 constituting the entrance side of the humidifier 18, and instruments participating in the supply and exhaust of the fuel of the fuel cell are arranged at a position straddling over the ejector 11 and connected and fixed to the inlet block 21. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、燃料電池車両の燃料電池システム等に用いられる燃料供給デバイス集積構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池システムの中には燃料電池に燃料ガスとしての水素ガスを供給する水素ガス供給流路に、燃料電池から排出される水素ガスの排出ガスである水素オフガスをエゼクタを介して合流させる構造のものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５８−３００７５号公報
【０００４】
このような燃料電池システムによれば、酸化剤ガスである空気と燃料ガスである水素ガスを多めに供給することにより反応によって不可避的に生ずる生成水の排出性向上を図る一方で、供給量を増加した分だけ増加する未反応の水素ガスを再利用するため、エゼクタ等を利用して水素ガスの排出ガスを循環させている。ここで、エゼクタは流路に流れ込むガス流を利用して負圧室に接続された導入路から他のガスを引き込むようにして合流させるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこのような燃料電池システムを車両に搭載しようとした場合には、搭載される燃料電池システムの大きさが車室内スペースに大きな影響を与えるためできるだけコンパクトにする必要がある。
また、燃料電池システムが大きなものとなれば、それだけ系内にある水素ガスの容積が増加するため水素ガスが多く必要となり燃費が悪化する。
そこで、この発明は、小型化を図ることができる燃料供給デバイス集積構造を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、燃料供給流路（例えば、実施形態における水素ガス供給流路５）に設けた加湿器（例えば、実施形態における加湿器１８）を介して燃料電池（例えば、実施形態における燃料電池１）に燃料ガス（例えば、実施形態における水素ガス）が供給され、前記燃料電池から排出される燃料ガスの排出ガス（例えば、実施形態における水素オフガス）が、エゼクタ（例えば、実施形態におけるエゼクタ１１）を介して前記燃料供給流路に合流して循環流路（例えば、実施形態における水素オフガス循環流路８）を形成する燃料電池システムの燃料供給デバイス（機器類）集積構造であって、前記加湿器の入口側を構成するインレットブロック（例えば、実施形態におけるインレットブロック２１）の略中央部に前記エゼクタを取り付けると共に、このエゼクタを跨ぐ位置に前記燃料電池の燃料給排に関与する機器類を配置して前記インレットブロックに接続固定したことを特徴とする。
このように構成することで、前記加湿器の入口側を構成する前記インレットブロックを前記エゼクタを含む前記燃料電池の燃料給排に関与する機器類の連結用及び流路形成用部材として有効利用すると共に比較的大型の部品であり前記加湿器に対して燃料ガスを供給する前記エゼクタを前記加湿器に対して直接的に最短経路で接続することが可能となる。
【０００７】
請求項２に記載した発明は、調圧弁（例えば、実施形態における調圧弁７）により調圧された燃料ガスが、エゼクタを経由して加湿器に、あるいは前記エゼクタをバイパスしエゼクタバイパス調圧弁（例えば、実施形態におけるエゼクタバイパス調圧弁１５）を経由して前記加湿器に供給されて燃料電池において発電に供され、前記燃料電池から排出される燃料ガスの排出ガスが逆止弁（例えば、実施形態における逆止弁１０）を経由して前記エゼクタに合流する燃料電池システムの燃料供給デバイス集積構造であって、前記加湿器の入口側を構成するインレットブロックの略中央部に前記エゼクタを取り付けると共に、このエゼクタを跨ぐ位置に前記調圧弁と前記エゼクタバイパス調圧弁と前記逆止弁を振り分けて配置して前記インレットブロックに接続固定したことを特徴とする。
このように構成することで、前記加湿器の入口側を構成する前記インレットブロックを前記調圧弁、前記エゼクタ、前記エゼクタバイパス調圧弁、前記逆止弁の連結用及び流路形成用部材として有効利用すると共に比較的大型の部品であり前記加湿器に対して燃料ガスを供給する前記エゼクタを前記加湿器に対して直接的に最短経路で接続することが可能となる。
【０００８】
請求項３に記載した発明は、前記調圧弁から前記エゼクタ及び前記エゼクタバイパス調圧弁までの流路と、前記エゼクタバイパス調圧弁及び前記エゼクタから前記加湿器までの流路と、前記逆止弁から前記エゼクタまでの流路が前記インレットブロックに形成されていることを特徴とする。
このように構成することで、前記調圧弁、前記エゼクタ、前記エゼクタバイパス調圧弁を固定する部材として機能する前記加湿器の前記インレットブロックに上記機器類の接続用配管としての機能を持たせることが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面と共に説明する。図１は車載用の燃料電池システムを示す概略図である。
燃料電池（ＦＣ）１は、例えば固体ポリマーイオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟持し更にセパレータで挟持したセルを複数積層して構成されている。アノード電極に燃料ガスとして水素ガスを供給し、カソード電極に酸化剤ガスとして酸素を含む空気を供給すると、アノード電極で触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソード電極まで移動し、カソード電極で酸素と電気化学反応を起こして発電し、水が生成される。
【００１０】
空気はスーパーチャージャーなどのコンプレッサ（Ｓ／Ｃ）２により所定圧力に昇圧されて燃料電池１のカソード電極に空気供給流路１６から供給され、反応後には燃料電池１から空気オフガスとして空気オフガス流路１７から調圧弁３を経由して排出される。
一方、高圧の水素タンク（Ｈ２）４から供給される水素ガスは、水素ガス供給流路（燃料供給流路）５の途中に設けられた遮断弁６を経由して、調圧弁（機器）７によって所定圧力に減圧されて燃料電池１のアノード電極に供給される。燃料電池１に供給された水素ガスは発電に供された後、燃料電池１から水素オフガスとして水素オフガス循環流路（循環流路）８に排出される。
【００１１】
水素オフガス循環流路８は、調圧弁７よりも下流の水素ガス供給流路５に後述するエゼクタ（機器）１１を介して接続され、水素オフガス循環流路８の途中には逆止弁（機器）１０が設けられている。燃料電池１から排出された水素オフガスは、逆止弁１０を通って水素ガス供給流路５にエゼクタ１１を介して合流するようになっており、これにより水素オフガスは、水素タンク４から供給される新鮮な水素ガスと混合されて、再び燃料電池１のアノード電極に供給される。
【００１２】
ここで、水素オフガス循環流路８には分岐流路１９が設けられ、この分岐流路１９には排出弁２０が設けられている。
また、前記水素ガス供給流路５にはエゼクタ１１をバイパスするエゼクタバイパス流路１４が設けられ、このエゼクタバイパス流路１４にはエゼクタバイパス調圧弁（機器）１５が設けられている。このエゼクタバイパス流路１４はエゼクタ１１を通過する以上の大流量で水素ガスを燃料電池１に送り込みたい場合等に使用するものである。
【００１３】
エゼクタ１１の下流側には燃料電池１の手前側に、燃料電池１に供給される水素ガスを加湿する加湿器１８が設けられている。この加湿器１８は供給される水素ガスを適度に湿潤させた状態にして、固体高分子電解質膜を保護すると共に発電が効率良く行われるようにしたものである。
ここで、前記調圧弁７とエゼクタバイパス調圧弁１５は、コンプレッサ２の下流側の空気供給流路１６のパイロット圧力に応じて作動するようになっている。
【００１４】
図２はこの発明の実施形態の水素ガス供給デバイス集積構造を示す概略斜視図、図３は図２の側面説明図である。
上述した燃料電池システムを車載するにあたっては、車室内スペースを広く確保するためにできるだけシステムの占有スペースを少なくする必要がある。
また、燃料電池システムにおいて上述した機器（デバイス）類を接続する配管の配索長さが長いと、水素タンク４から供給されてはいるが発電に利用されない配管内の滞留ガス量が増加して燃費悪化の原因となる。
そこで、この実施形態では以下のように代表的な機器類を集積した構造を採用することで小型化を図るようにしている。
【００１５】
図２、図３において、水素ガス供給流路５に設けられた加湿器１８には、入口側に厚板状のインレットブロック２１が設けられている（図１では省略する）。このインレットブロック２１は加湿器１８のエンドプレートを構成すると共に、前記水素ガス供給流路５、エゼクタバイパス流路１４、及び水素オフガス循環流路８が形成されるものである。
インレットブロック２１の略中央部にはエゼクタ１１が取り付けられ、このエゼクタ１１を跨ぐ位置に燃料電池１の燃料給排に関与する機器類が配置されインレットブロック２１に直接的に接続固定されている。
【００１６】
具体的にはエゼクタ１１を跨ぐ位置に、下側に調圧弁７が上側にエゼクタバイパス調圧弁１５が、右横に逆止弁１０が振り分けられた状態で配置され、インレットブロック２１に直接的に接続固定されている。調圧弁７には遮断弁６が直結され、この遮断弁６には水素ガス供給流路５である配管が接続されている。
ここで、図３に模式的な経路を含めて示すように、前記インレットブロック２１の内部には調圧弁７からエゼクタ１１までの間の水素ガス供給流路５、エゼクタバイパス調圧弁１５の上下流のエゼクタバイパス流路１４、エゼクタ１１から加湿器１８までの間の水素ガス供給流路５、逆止弁１０からエゼクタ１１までの間の水素オフガス循環流路８が形成されている。尚、図１においては鎖線で示す範囲がインレットブロック２１内部に形成されている部位を示している。
【００１７】
上記実施形態によれば、調圧弁７により調圧された水素タンク４からの水素ガスが、エゼクタ１１を経由して加湿器１８に、あるいはエゼクタ１１をバイパスしエゼクタバイパス流路１４からエゼクタバイパス調圧弁１５を経由して加湿器１８に供給されて燃料電池１において発電に供され、燃料電池１から排出される水素オフガスが逆止弁１０を経由して水素オフガス循環流路８からエゼクタ１１に合流する。
【００１８】
ここで、加湿器１８の入口側を構成するインレットブロック２１を調圧弁７、エゼクタ１１、エゼクタバイパス調圧弁１５、逆止弁１０の連結用及び流路形成用部材として有効利用すると共に比較的大型の部品であり加湿器１８に対して水素ガスを供給するエゼクタ１１を加湿器１８に直接的に最短経路で接続することが可能となるため、配管経路が少なくなり系内の水素ガス容量を最小限に抑えて燃費向上に寄与することができると共に、調圧弁７、エゼクタバイパス調圧弁１５、逆止弁１０をエゼクタ１１を跨いで振り分けるようにして配置することで突出部分が少なく小型化して配置することができる。
とりわけ、加湿器１８に対して直接的に最短経路で接続されたエゼクタ１１によりロスを少なく燃料ガスの供給を行うことができる。
【００１９】
ここで、エゼクタ１１はインレットブロック２１の略中央部に配置されているため、例えば、加湿性能を確保するため加湿器１８を複数設けた場合であっても、略中央部に位置する１つのエゼクタ１１から均等に複数の加湿器１８に水素ガスを供給することができ、したがって加湿器１８を複数配置した場合であっても対応できる等設計の自由度を高めることができる。
また、調圧弁７、エゼクタ１１、エゼクタバイパス調圧弁１５、逆止弁１０を固定する部材として機能する加湿器１８のインレットブロック２１に上記機器類を最短距離で接続する配管としての機能を持たせることが可能となるため、部品点数が少なくなり小型化できると共に、接続部及びシール点数が少なくなり機密性を高く確保できる。
【００２０】
その結果、燃料電池１自体でも配置場所に大きな制限がある車載用として使用される燃料電池システムに適用した場合には、車室内スペースに与える影響を最小限に抑えて少ないスペースでも搭載が可能となる。
【００２１】
尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、インレットブロック２１に直接的に接続固定される燃料電池１の燃料給排に関与する機器類は上記エゼクタ１１，調圧弁７、エゼクタバイパス調圧弁１５、逆止弁１０に限られず、インレットブロック２１に流路が形成可能であるならば他の機器類を接続固定することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載した発明によれば、加湿器の入口側を構成するインレットブロックをエゼクタを含む燃料電池の燃料給排に関与する機器類の連結用及び流路形成用部材として有効利用すると共に比較的大型の部品であり前記加湿器に対して燃料ガスを供給する前記エゼクタを前記加湿器に対して直接的に最短経路で接続することが可能となるため、配管経路が少なくなり系内の燃料ガス量を最小限に抑えて燃費向上に寄与することができると共に、小型化を図ることができる効果がある。とりわけ、前記加湿器に対して直接的に最短経路で接続された前記エゼクタによりロスを少なく燃料ガスの供給を行うことができる効果がある。
【００２３】
請求項２に記載した発明によれば、加湿器の入口側を構成するインレットブロックを調圧弁、エゼクタ、エゼクタバイパス調圧弁、逆止弁の連結用及び流路形成用部材として有効利用すると共に比較的大型の部品であり前記加湿器に対して燃料ガスを供給する前記エゼクタを前記加湿器に対して直接的に最短経路で接続することが可能となるため、配管経路が少なくなり系内の燃料ガス量を最小限に抑えて燃費向上に寄与することができると共に、前記調圧弁、前記エゼクタバイパス調圧弁、前記逆止弁を前記エゼクタを跨いで振り分けるようにして配置することで突出部分が少なくして小型化を図ることができる効果がある。
【００２４】
請求項３に記載した発明によれば、調圧弁、エゼクタ、エゼクタバイパス調圧弁、逆止弁を固定する部材として機能する加湿器のインレットブロックに上記機器類を最短距離で接続する配管としての機能を持たせることが可能となるため、部品点数が少なくなり小型化できると共に、接続部及びシール点数が少なくなり機密性を高く確保できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の車載用の燃料電池システムを示す概略図である。
【図２】この発明の実施形態の水素ガス供給デバイス集積構造を示す概略斜視図である。
【図３】図２の側面説明図である。
【符号の説明】
１ 燃料電池
５ 水素ガス供給流路（燃料供給流路）
７ 調圧弁（機器）
８ 水素オフガス循環流路（循環流路）
１０ 逆止弁（機器）
１１ エゼクタ（機器）
１５ エゼクタバイパス調圧弁（機器）
１８ 加湿器
２１ インレットブロック[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel supply device integrated structure used for a fuel cell system of a fuel cell vehicle, for example.
[0002]
[Prior art]
Some fuel cell systems have a structure in which hydrogen off-gas, which is the exhaust gas of hydrogen gas discharged from the fuel cell, is joined via an ejector to a hydrogen gas supply channel that supplies hydrogen gas as fuel gas to the fuel cell. (For example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-58-30075 [0004]
According to such a fuel cell system, the discharge amount of generated water inevitably generated by the reaction is improved by supplying a large amount of air as the oxidizing gas and hydrogen gas as the fuel gas, while reducing the supply amount. In order to reuse the unreacted hydrogen gas increased by the increased amount, the exhaust gas of the hydrogen gas is circulated using an ejector or the like. Here, the ejector uses a gas flow flowing into the flow path to join another gas by drawing another gas from an introduction path connected to the negative pressure chamber.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the case where such a fuel cell system is mounted on a vehicle, the size of the mounted fuel cell system has a great effect on the vehicle interior space, so that it is necessary to make the fuel cell system as compact as possible.
In addition, if the fuel cell system becomes large, the volume of hydrogen gas in the system increases accordingly, so that a large amount of hydrogen gas is required and fuel efficiency is deteriorated.
Therefore, the present invention provides a fuel supply device integrated structure that can be downsized.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1 includes a humidifier (for example, the humidifier 18 in the embodiment) provided in a fuel supply channel (for example, the hydrogen gas supply channel 5 in the embodiment). A fuel gas (for example, hydrogen gas in the embodiment) is supplied to a fuel cell (for example, the fuel cell 1 in the embodiment) via the fuel cell, and an exhaust gas of the fuel gas discharged from the fuel cell (for example, a hydrogen off-gas in the embodiment) ) Joins the fuel supply flow path via an ejector (e.g., ejector 11 in the embodiment) to form a circulation flow path (e.g., a hydrogen off-gas circulation flow path 8 in the embodiment). A device (equipment) integrated structure, wherein an inlet block (for example, the inlet block 2 in the embodiment) constituting the inlet side of the humidifier It is attached to the ejector at a substantially central portion of the), characterized in that fixedly connected to the inlet block by placing the equipment involved in the fuel supply and discharge of the fuel cell in a position straddling the ejector.
With this configuration, the inlet block constituting the inlet side of the humidifier is effectively used as a member for connecting and connecting a device related to fuel supply / discharge of the fuel cell including the ejector. The ejector, which is a relatively large component and supplies fuel gas to the humidifier, can be directly connected to the humidifier via the shortest path.
[0007]
The fuel gas regulated by a pressure regulating valve (for example, the pressure regulating valve 7 in the embodiment) is supplied to an humidifier via an ejector or an ejector bypass pressure regulating valve which bypasses the ejector. For example, the exhaust gas of the fuel gas supplied to the humidifier via the ejector bypass pressure regulating valve 15) in the embodiment and supplied to the humidifier for power generation in the fuel cell and discharged from the fuel cell is discharged from the fuel cell. And a fuel supply device integrated structure of a fuel cell system which joins the ejector via a check valve 10) in the embodiment, wherein the ejector is attached to a substantially central portion of an inlet block constituting an inlet side of the humidifier. The pressure regulating valve, the ejector bypass pressure regulating valve, and the check valve are distributed and arranged at a position straddling the ejector, and the inlet is disposed. Characterized in that fixedly connected to the lock.
With this configuration, the inlet block forming the inlet side of the humidifier is effectively used as a member for connecting the pressure regulating valve, the ejector, the ejector bypass pressure regulating valve, and the check valve, and a flow path forming member. In addition, the ejector, which is a relatively large component and supplies fuel gas to the humidifier, can be directly connected to the humidifier via the shortest path.
[0008]
The invention described in claim 3 is characterized in that the flow path from the pressure regulating valve to the ejector and the ejector bypass pressure regulating valve, the flow path from the ejector bypass pressure regulating valve and the ejector to the humidifier, and the check valve A flow path to the ejector is formed in the inlet block.
With this configuration, the inlet block of the humidifier, which functions as a member for fixing the pressure regulating valve, the ejector, and the ejector bypass pressure regulating valve, may have a function as a connection pipe for the devices. It becomes possible.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an on-vehicle fuel cell system.
The fuel cell (FC) 1 is configured by stacking a plurality of cells in which a solid polymer electrolyte membrane made of, for example, a solid polymer ion exchange membrane or the like is sandwiched between anode and cathode electrodes from both sides, and further sandwiched between separators. When hydrogen gas is supplied as a fuel gas to the anode electrode and air containing oxygen is supplied as an oxidant gas to the cathode electrode, hydrogen ions generated by a catalytic reaction at the anode electrode pass through the solid polymer electrolyte membrane and pass through the cathode electrode. , And electrochemically reacts with oxygen at the cathode electrode to generate power and generate water.
[0010]
The air is boosted to a predetermined pressure by a compressor (S / C) 2 such as a supercharger and supplied to the cathode electrode of the fuel cell 1 from the air supply passage 16, and after the reaction, the fuel cell 1 outputs an air off-gas passage as an air off-gas. It is discharged from 17 via the pressure regulating valve 3.
On the other hand, the hydrogen gas supplied from the high-pressure hydrogen tank (H2) 4 passes through a shut-off valve 6 provided in the middle of a hydrogen gas supply flow path (fuel supply flow path) 5 and a pressure regulating valve (equipment) 7 The pressure is reduced to a predetermined pressure and supplied to the anode electrode of the fuel cell 1. After the hydrogen gas supplied to the fuel cell 1 is used for power generation, the hydrogen gas is discharged from the fuel cell 1 to a hydrogen off-gas circulation channel (circulation channel) 8 as hydrogen off-gas.
[0011]
The hydrogen off-gas circulation flow path 8 is connected to the hydrogen gas supply flow path 5 downstream of the pressure regulating valve 7 via an ejector (equipment) 11 described later. ) 10 are provided. The hydrogen off-gas discharged from the fuel cell 1 joins the hydrogen gas supply flow path 5 through the check valve 10 via the ejector 11, whereby the hydrogen off-gas is supplied from the hydrogen tank 4. Mixed with fresh hydrogen gas and supplied to the anode electrode of the fuel cell 1 again.
[0012]
Here, a branch flow path 19 is provided in the hydrogen off-gas circulation flow path 8, and a discharge valve 20 is provided in the branch flow path 19.
Further, an ejector bypass flow path 14 that bypasses the ejector 11 is provided in the hydrogen gas supply flow path 5, and an ejector bypass pressure regulating valve (equipment) 15 is provided in the ejector bypass flow path 14. The ejector bypass flow path 14 is used when, for example, it is desired to supply hydrogen gas to the fuel cell 1 at a flow rate larger than that passing through the ejector 11.
[0013]
A humidifier 18 for humidifying the hydrogen gas supplied to the fuel cell 1 is provided downstream of the ejector 11 and in front of the fuel cell 1. The humidifier 18 protects the solid polymer electrolyte membrane and efficiently generates power by keeping the supplied hydrogen gas moistened appropriately.
Here, the pressure regulating valve 7 and the ejector bypass pressure regulating valve 15 operate according to the pilot pressure of the air supply passage 16 downstream of the compressor 2.
[0014]
FIG. 2 is a schematic perspective view showing the integrated structure of the hydrogen gas supply device according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an explanatory side view of FIG.
When the above-described fuel cell system is mounted on a vehicle, it is necessary to reduce the space occupied by the system as much as possible in order to secure a large space inside the vehicle.
Further, if the length of the piping connecting the above-described devices in the fuel cell system is long, the amount of gas remaining in the piping supplied from the hydrogen tank 4 but not used for power generation increases. It causes the deterioration of fuel efficiency.
Therefore, in this embodiment, the size is reduced by adopting a structure in which representative devices are integrated as described below.
[0015]
2 and 3, the humidifier 18 provided in the hydrogen gas supply channel 5 is provided with a thick plate-shaped inlet block 21 on the inlet side (omitted in FIG. 1). The inlet block 21 constitutes an end plate of the humidifier 18 and forms the hydrogen gas supply flow path 5, the ejector bypass flow path 14, and the hydrogen off-gas circulation flow path 8.
An ejector 11 is attached to a substantially central portion of the inlet block 21, and devices related to fuel supply / discharge of the fuel cell 1 are arranged at positions straddling the ejector 11, and are directly connected and fixed to the inlet block 21.
[0016]
Specifically, at a position straddling the ejector 11, the pressure regulating valve 7 is disposed on the lower side, the ejector bypass pressure regulating valve 15 is disposed on the upper side, and the check valve 10 is distributed on the right side, and directly connected to the inlet block 21. Connection is fixed. A shutoff valve 6 is directly connected to the pressure regulating valve 7, and a pipe serving as a hydrogen gas supply flow path 5 is connected to the shutoff valve 6.
Here, as shown in FIG. 3 including a schematic path, inside the inlet block 21, the hydrogen gas supply flow path 5 between the pressure regulating valve 7 and the ejector 11, and the upstream and downstream of the ejector bypass pressure regulating valve 15. The ejector bypass flow path 14, the hydrogen gas supply flow path 5 from the ejector 11 to the humidifier 18, and the hydrogen off-gas circulation flow path 8 from the check valve 10 to the ejector 11 are formed. In FIG. 1, a range indicated by a chain line indicates a portion formed inside the inlet block 21.
[0017]
According to the above-described embodiment, the hydrogen gas from the hydrogen tank 4 regulated by the pressure regulating valve 7 is supplied to the humidifier 18 via the ejector 11 or to the ejector bypass passage 14 from the ejector bypass passage 14 which bypasses the ejector 11. The hydrogen off-gas supplied to the humidifier 18 via the pressure valve 15 and used for power generation in the fuel cell 1 and discharged from the fuel cell 1 passes through the check valve 10 from the hydrogen off-gas circulation flow path 8 to the ejector 11. Join.
[0018]
Here, the inlet block 21 constituting the inlet side of the humidifier 18 is effectively used as a member for connecting the pressure regulating valve 7, the ejector 11, the ejector bypass pressure regulating valve 15, and the check valve 10 and for forming the flow path, and is relatively large. Since the ejector 11 that supplies hydrogen gas to the humidifier 18 can be directly connected to the humidifier 18 via the shortest path, the number of piping paths is reduced and the hydrogen gas capacity in the system is minimized. In addition to being able to contribute to the improvement of fuel efficiency by minimizing the size, the pressure regulating valve 7, the ejector bypass pressure regulating valve 15, and the check valve 10 are arranged so as to be distributed over the ejector 11, so that the projecting portion is reduced and the size is reduced. can do.
In particular, the fuel gas can be supplied with less loss by the ejector 11 directly connected to the humidifier 18 via the shortest path.
[0019]
Here, since the ejector 11 is arranged at a substantially central portion of the inlet block 21, even if, for example, a plurality of humidifiers 18 are provided to ensure humidifying performance, one ejector located at the substantially central portion is provided. Hydrogen gas can be uniformly supplied from 11 to a plurality of humidifiers 18, so that even if a plurality of humidifiers 18 are arranged, the degree of freedom in design can be increased, for example.
Also, the inlet block 21 of the humidifier 18 functioning as a member for fixing the pressure regulating valve 7, the ejector 11, the ejector bypass pressure regulating valve 15, and the check valve 10 is provided with a function as a pipe for connecting the above devices at the shortest distance. Therefore, the number of parts can be reduced and the size can be reduced, and the number of connection portions and seals can be reduced and high confidentiality can be secured.
[0020]
As a result, when the fuel cell 1 itself is applied to a fuel cell system used in a vehicle where there is a great limitation in the arrangement location, it is possible to minimize the influence on the cabin space and mount it in a small space. Become.
[0021]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the devices related to fuel supply / discharge of the fuel cell 1 directly connected and fixed to the inlet block 21 include the ejector 11, the pressure regulating valve 7, the ejector The present invention is not limited to the bypass pressure regulating valve 15 and the check valve 10, and other devices can be connected and fixed if a flow path can be formed in the inlet block 21.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the invention, the inlet block constituting the inlet side of the humidifier is used for connecting and connecting the devices related to fuel supply / discharge of the fuel cell including the ejector. Since the ejector for supplying fuel gas to the humidifier can be directly connected to the humidifier by a shortest path, the pipe is effectively used as a member for use and is a relatively large component. The number of paths is reduced, the amount of fuel gas in the system can be minimized, which contributes to improvement in fuel efficiency, and has the effect of downsizing. In particular, there is an effect that fuel gas can be supplied with less loss by the ejector directly connected to the humidifier by the shortest path.
[0023]
According to the invention described in claim 2, the inlet block constituting the inlet side of the humidifier is effectively used as a member for connecting a pressure regulating valve, an ejector, an ejector bypass pressure regulating valve, a check valve, and a flow path forming member, and is compared. It is possible to connect the ejector that supplies the fuel gas to the humidifier directly to the humidifier by the shortest path, so that the piping path is reduced and the fuel in the system is reduced. The amount of gas can be minimized to contribute to improving fuel efficiency, and the pressure regulating valve, the ejector bypass pressure regulating valve, and the check valve are arranged so as to be distributed across the ejector, so that the protruding portion is reduced. Therefore, there is an effect that the size can be reduced.
[0024]
According to the invention described in claim 3, a function as a pipe for connecting the above devices to the inlet block of the humidifier functioning as a member for fixing the pressure regulating valve, the ejector, the ejector bypass pressure regulating valve, and the check valve in the shortest distance. Therefore, the number of parts can be reduced and the size can be reduced, and the number of connection parts and seal points can be reduced, and high confidentiality can be ensured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an on-vehicle fuel cell system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view showing an integrated structure of a hydrogen gas supply device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory side view of FIG. 2;
[Explanation of symbols]
1 fuel cell 5 hydrogen gas supply channel (fuel supply channel)
7 Pressure regulating valve (equipment)
8 Hydrogen off-gas circulation channel (circulation channel)
10 Check valve (equipment)
11 Ejector (equipment)
15 Ejector bypass pressure regulator (equipment)
18 Humidifier 21 Inlet block

Claims (3)

燃料供給流路に設けた加湿器を介して燃料電池に燃料ガスが供給され、前記燃料電池から排出される燃料ガスの排出ガスが、エゼクタを介して前記燃料供給流路に合流して循環流路を形成する燃料電池システムの燃料供給デバイス集積構造であって、前記加湿器の入口側を構成するインレットブロックの略中央部に前記エゼクタを取り付けると共に、このエゼクタを跨ぐ位置に前記燃料電池の燃料給排に関与する機器類を配置して前記インレットブロックに接続固定したことを特徴とする燃料供給デバイス集積構造。Fuel gas is supplied to the fuel cell via a humidifier provided in the fuel supply channel, and the exhaust gas of the fuel gas discharged from the fuel cell joins the fuel supply channel via an ejector and circulates. A fuel supply device integrated structure of a fuel cell system forming a passage, wherein the ejector is attached to a substantially central portion of an inlet block constituting an inlet side of the humidifier, and the fuel cell of the fuel cell is positioned at a position across the ejector. A fuel supply device integrated structure, wherein devices related to supply and discharge are arranged and connected and fixed to the inlet block. 調圧弁により調圧された燃料ガスが、エゼクタを経由して加湿器に、あるいは前記エゼクタをバイパスしエゼクタバイパス調圧弁を経由して前記加湿器に供給されて燃料電池において発電に供され、前記燃料電池から排出される燃料ガスの排出ガスが逆止弁を経由して前記エゼクタに合流する燃料電池システムの燃料供給デバイス集積構造であって、前記加湿器の入口側を構成するインレットブロックの略中央部に前記エゼクタを取り付けると共に、このエゼクタを跨ぐ位置に前記調圧弁と前記エゼクタバイパス調圧弁と前記逆止弁を振り分けて配置して前記インレットブロックに接続固定したことを特徴とする燃料供給デバイス集積構造。The fuel gas regulated by the pressure regulating valve is supplied to the humidifier via the ejector to the humidifier via the ejector or via the ejector bypass pressure regulating valve to bypass the ejector, and is supplied to the fuel cell for power generation. An integrated structure of a fuel supply device of a fuel cell system in which an exhaust gas of a fuel gas discharged from a fuel cell joins the ejector via a check valve, and an inlet block constituting an inlet side of the humidifier. A fuel supply device, wherein the ejector is attached to a central portion, and the pressure regulating valve, the ejector bypass pressure regulating valve, and the check valve are distributed and arranged at positions straddling the ejector and connected and fixed to the inlet block. Integrated structure. 前記調圧弁から前記エゼクタ及び前記エゼクタバイパス調圧弁までの流路と、前記エゼクタバイパス調圧弁及び前記エゼクタから前記加湿器までの流路と、前記逆止弁から前記エゼクタまでの流路が前記インレットブロックに形成されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料供給デバイス集積構造。The flow path from the pressure regulating valve to the ejector and the ejector bypass pressure regulating valve, the flow path from the ejector bypass pressure regulating valve and the ejector to the humidifier, and the flow path from the check valve to the ejector are the inlet. The fuel supply device integrated structure according to claim 2, wherein the fuel supply device integrated structure is formed in a block.
JP2002333521A 2002-11-18 2002-11-18 Fuel supply device integrated structure Expired - Fee Related JP3943006B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002333521A JP3943006B2 (en) 2002-11-18 2002-11-18 Fuel supply device integrated structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002333521A JP3943006B2 (en) 2002-11-18 2002-11-18 Fuel supply device integrated structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004171816A true JP2004171816A (en) 2004-06-17
JP3943006B2 JP3943006B2 (en) 2007-07-11

Family

ID=32698211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002333521A Expired - Fee Related JP3943006B2 (en) 2002-11-18 2002-11-18 Fuel supply device integrated structure

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3943006B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006185647A (en) * 2004-12-27 2006-07-13 Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp Fuel cell power generation system and unit for it
JP2014529851A (en) * 2011-09-02 2014-11-13 ベレノス・クリーン・パワー・ホールディング・アーゲー Fuel cell system comprising an ejector for recirculating off-gas from the stack
CN115036533A (en) * 2022-06-10 2022-09-09 中国北方发动机研究所(天津) Hydrogen supply device for fuel cell engine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006185647A (en) * 2004-12-27 2006-07-13 Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp Fuel cell power generation system and unit for it
JP2014529851A (en) * 2011-09-02 2014-11-13 ベレノス・クリーン・パワー・ホールディング・アーゲー Fuel cell system comprising an ejector for recirculating off-gas from the stack
CN115036533A (en) * 2022-06-10 2022-09-09 中国北方发动机研究所(天津) Hydrogen supply device for fuel cell engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP3943006B2 (en) 2007-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4670544B2 (en) Fuel cell system
US8920999B2 (en) Multiple injector and ejector array
JP2015159005A (en) fuel cell vehicle
US9437886B2 (en) Fuel cell system and method for stopping power generation in fuel cell system
JP5941791B2 (en) Fuel cell system
JP4644136B2 (en) Humidifier
JP3832249B2 (en) Fuel cell device
US8029939B2 (en) Fuel cell ejector with integrated check valve
CN113823808B (en) Fuel cell stack, system and application thereof
JP4699010B2 (en) Fuel cell system
JP2007051797A (en) Humidifier
JP3943006B2 (en) Fuel supply device integrated structure
JP2009238595A (en) Fuel cell system
JP5082790B2 (en) Fuel cell system
JP5505874B2 (en) Fuel cell system
JP2011204500A (en) Fuel cell system
JP4059431B2 (en) Fuel cell system
JP2008243540A (en) Polymer electrolyte fuel cell power-generating device
JP2009004169A (en) Fuel cell system
JP3928948B2 (en) Humidifier for fuel cell and fuel cell system
JP2008171587A (en) Fuel cell system
JP2005158523A (en) Dilution device and fuel cell system
JP2007149386A (en) Fuel cell system
JP2005228542A (en) Fuel cell
JP2009301743A (en) Fuel cell system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041130

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20061128

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070104

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070228

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070327

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070404

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110413

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110413

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130413

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees