JP2005120953A - エジェクタ装置 - Google Patents
エジェクタ装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005120953A JP2005120953A JP2003358198A JP2003358198A JP2005120953A JP 2005120953 A JP2005120953 A JP 2005120953A JP 2003358198 A JP2003358198 A JP 2003358198A JP 2003358198 A JP2003358198 A JP 2003358198A JP 2005120953 A JP2005120953 A JP 2005120953A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow
- fluid
- suction
- hydrogen
- suction port
- 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.)
- Pending
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)
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
Abstract
【課題】 体格を大きくすることなく、混合部52bでの主供給水素とオフガスとの混合性を高める。
【解決手段】 ノズル部5113より噴出される主供給水素の駆動流中心に対して吸引ポート522より流入するオフガスの吸引流中心がずれるように吸引ポート522を配設する。
これにより、吸引流はノズル部5113周りの吸引部52a内へ、いずれか一方に寄った吸引ポート522から流入して吸引部52a内を回りながら下流へ流れてゆくこととなる。このように、吸引流に旋回運動を与えて駆動流周りを流れる時間的・空間的距離を長くすることにより、主供給水素(駆動流)と水素オフガス(吸引流)との混合性を高めることができる。この結果、ノズル部5113より噴出された主供給水素の流速が十分に減速されるため、速度エネルギーと圧力エネルギーとの変換により、昇圧部52cでの昇圧が充分に行われる。
【選択図】 図2
【解決手段】 ノズル部5113より噴出される主供給水素の駆動流中心に対して吸引ポート522より流入するオフガスの吸引流中心がずれるように吸引ポート522を配設する。
これにより、吸引流はノズル部5113周りの吸引部52a内へ、いずれか一方に寄った吸引ポート522から流入して吸引部52a内を回りながら下流へ流れてゆくこととなる。このように、吸引流に旋回運動を与えて駆動流周りを流れる時間的・空間的距離を長くすることにより、主供給水素(駆動流)と水素オフガス(吸引流)との混合性を高めることができる。この結果、ノズル部5113より噴出された主供給水素の流速が十分に減速されるため、速度エネルギーと圧力エネルギーとの変換により、昇圧部52cでの昇圧が充分に行われる。
【選択図】 図2
Description
本発明は、第1流体が噴出するノズル周囲の圧力低下を利用して、第2流体を吸引するエジェクタ装置に関するものであり、特に混合部での第1流体と第2流体との混合性を高めるものに関する。
従来、固体高分子型燃料電池(PEFC)においては、排出水素を低減するため、供給する水素ガスを駆動流として、燃料電池を通過したオフガスを吸引し、主流の水素ガスに混合させて再利用することが行われている。そして、そのような循環ポンプとしてエジェクタポンプ(エジェクタ装置)を利用することが知られている。
エジェクタポンプは、主流ポート・吸引ポート・混合部・昇圧(ディフューザ)部・吐出ポートより構成される。主流ポートでは主流流体(水素ガス)が導入され、主流流体との運動エネルギー変換により吸引ポートより流体(オフガス)が吸引され、混合部にて主流と吸引流とが混合され、昇圧部を経て吐出ポートより吐出される。
この流れの中で、混合部と昇圧部において混合流は昇圧される。このとき、混合部での混合が不充分だと充分な昇圧能力が得られない。本出願人が先に出願している特許文献1においては、この混合部での混合性を向上させるため、混合部内にスワラーを配置している。
特開2001−200800号公報
しかしながら、上記従来技術においては、充分な昇圧能力を得るにはスワラーの長さ分の混合部長さが必要となり、体格が大きくなってしまい、特に車両においては搭載性が損なわれるという問題点がある。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、体格を大きくすることなく、混合部での第1流体と第2流体との混合性を高めることのできるエジェクタ装置を提供することにある。
本発明は上記目的を達成するために、請求項1ないし請求項3に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項1に記載の発明では、第1流体を噴出させるノズル部(5113)と、ノズル部(5113)周囲の圧力低下を利用して第2流体を吸引するための吸引ポート(522)と、ノズル部(5113)より噴出された第1流体と吸引ポート(522)より吸引された第2流体とを混合させる混合部(52b)と、混合部(52b)で混合された第1流体と第2流体との混合流体を昇圧させる昇圧部(52c)とを有するエジェクタ装置において、
ノズル部(5113)より噴出される第1流体の駆動流中心に対して吸引ポート(522)より流入する第2流体の吸引流中心がずれるように吸引ポート(522)を配設したことを特徴としている。
ノズル部(5113)より噴出される第1流体の駆動流中心に対して吸引ポート(522)より流入する第2流体の吸引流中心がずれるように吸引ポート(522)を配設したことを特徴としている。
この請求項1に記載の発明によれば、駆動流中心に対して吸引流中心をずらす(オフセットする)ことにより、吸引流はノズル部(5113)周りの吸引部(52a)内へ、いずれか一方に寄った吸引ポート(522)から流入して吸引部(52a)内を回りながら下流へ流れてゆくこととなる(図2(b)参照)。
このように、吸引流に旋回運動を与えて駆動流周りを流れる時間的・空間的距離を長くすることにより、第1流体(駆動流)と第2流体(吸引流)との混合性を高めることができる。この結果、ノズル部(5113)より噴出された第1流体の流速が十分に減速されるため、速度エネルギーと圧力エネルギーとの変換により、昇圧部(52c)での昇圧が充分に行われる。また、これにより、混合部(52b)の長さを短縮することもできるため、エジェクタ装置の縮小が可能となり、車両への搭載性が向上する。
また、請求項2に記載の発明では、ノズル部(5113)より噴出される第1流体の駆動流と、吸引ポート(522)より流入する第2流体の吸引流とが、駆動流の流れ方向において直交よりも小さな鋭角にて合流するように吸引ポート(522)を配設したことを特徴としている。この請求項2に記載の発明によれば、第1流体と第2流体とがより滑らかに合流して混合流体の流れがスムーズとなる。
また、請求項3に記載の発明では、第1流体を噴出させるノズル部(5113)と、ノズル部(5113)周囲の圧力低下を利用して吸引ポート(522)より第2流体を吸引するための吸引部(52a)と、ノズル部(5113)より噴出された第1流体と吸引ポート(522)より吸引された第2流体とを混合させる混合部(52b)と、混合部(52b)で混合された第1流体と第2流体との混合流体を昇圧させる昇圧部(52c)とを有するエジェクタ装置において、
吸引ポート(522)より流入する第2流体にノズル部(5113)周りの旋回流を発生させるためのスワール部(523)を吸引部(52a)内に配設したことを特徴としている。
吸引ポート(522)より流入する第2流体にノズル部(5113)周りの旋回流を発生させるためのスワール部(523)を吸引部(52a)内に配設したことを特徴としている。
この請求項3に記載の発明によれば、上記した請求項1・2のように駆動流中心に対して吸引流中心をずらす(オフセットする)ことなく、吸引部(52a)内に設けたスワール部(523)にて吸引流に旋回運動を生じさせるものである。これにより、吸引流が駆動流周りを流れる時間的・空間的距離を長くすることができ、第1流体(駆動流)と第2流体(吸引流)との混合性を高めることができる。この結果、ノズル部(5113)より噴出された第1流体の流速が十分に減速されるため、速度エネルギーと圧力エネルギーとの変換により、昇圧部(52c)での昇圧が充分に行われる。
また、これにより、混合部(52b)の長さを短縮することもできるため、エジェクタ装置の縮小が可能となり、車両への搭載性が向上する。また、スワール部(523)に流れ後方への捻りを加えれば、第1流体と第2流体とがより滑らかに合流して混合流体の流れをスムーズにすることもできる。
尚、このスワール部(523)は、吸引ポート(522)側に設けても良いし、ノズル部(5113)側に設けても良い。また、上記した請求項1・2のように、駆動流中心に対して吸引流中心をずらした(オフセットした)ものに対してスワール部(523)を設けても良い。尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
(第1実施形態)
以下、本発明の実施形態について図1・図2に基づいて説明する。本実施形態の燃料電池システムは、燃料電池を電源として走行する電気自動車(燃料電池車両)に適用したものである。図1は、本発明の実施形態に係る燃料電池システムの全体構成を示す概念図である。本実施形態の燃料電池システムは、図1に示すように、燃料電池10、空気供給装置21、燃料(水素)供給装置31、エジェクタポンプ(エジェクタ装置)50、制御部40・41などを備えている。
以下、本発明の実施形態について図1・図2に基づいて説明する。本実施形態の燃料電池システムは、燃料電池を電源として走行する電気自動車(燃料電池車両)に適用したものである。図1は、本発明の実施形態に係る燃料電池システムの全体構成を示す概念図である。本実施形態の燃料電池システムは、図1に示すように、燃料電池10、空気供給装置21、燃料(水素)供給装置31、エジェクタポンプ(エジェクタ装置)50、制御部40・41などを備えている。
燃料電池(FCスタック)10は、燃料としての水素と酸化剤としての酸素との電気化学反応を利用して電力を発生するものである。本実施形態では燃料電池10として、固体高分子電解質型燃料電池(PEFC)を用いており、基本単位となるセルが複数積層されて構成されている。各セルは、電解質膜が一対の電極で挟まれた構成となっている。そして、燃料電池10は、図示しない走行用モータや2次電池などの電気機器に電力を供給するように構成されている。また、燃料電池10には、その出力電圧を検出するための電圧センサ11が設けられている。
燃料電池10では、水素および空気(酸素)が供給されることにより、以下の水素と酸素の電気化学反応が起こり、電気エネルギーが発生する。
(水素極側)H2→2H++2e−+Q(発熱)
(酸素極側)1/2O2+2H++2e−→H2O+Q(発熱)
この電気化学反応により生成水が発生する共に、燃料電池10には加湿された水素と空気が供給され、燃料電池10内部で凝縮水が発生する。
(水素極側)H2→2H++2e−+Q(発熱)
(酸素極側)1/2O2+2H++2e−→H2O+Q(発熱)
この電気化学反応により生成水が発生する共に、燃料電池10には加湿された水素と空気が供給され、燃料電池10内部で凝縮水が発生する。
燃料電池システムには、燃料電池10の酸素極(正極)側に空気(酸素)を供給するための空気供給経路20と、燃料電池10の水素極(負極)側に水素を供給するための水素供給経路30が設けられている。空気供給経路20の最上流部には空気供給装置21が設けられ、水素供給経路30の最上流部には水素供給装置31が設けられている。本実施形態では、空気供給装置21としてコンプレッサを用い、水素供給装置31として水素ガスが充填された高圧水素タンクを用いている。
水素供給経路30には、水素供給装置31からの水素供給量、および水素供給圧力を調整するためのレギュレータ(水素供給圧力制御手段)32が設けられている。また、空気供給経路20における燃料電池10入口付近には、空気供給圧を検出するための空気供給圧検出センサ22が設けられ、水素供給経路30における燃料電池10入口付近には、水素供給圧を検出するための水素供給圧検出センサ33が設けられている。尚、燃料電池10への水素供給圧は、エジェクタポンプ50の吐出圧(出口圧力)となっている。
燃料電池10から排出される未反応水素を含んだオフガスを、水素供給装置31からの主供給水素に合流させて燃料電池10に再供給するためのオフガス循環経路34が設けられている。オフガス循環経路34は、燃料電池10の水素極出口側と水素供給経路30におけるレギュレータ32の下流側とを接続している。
オフガス循環経路34には、オフガス中に含まれる水分を分離除去するための気液分離器35、オフガスを外部に排出するための排出バルブ36、オフガスの外部排出時にオフガスの逆流を防ぐための逆止弁37が設けられている。尚、気液分離器35にて分離された水は、下方に設けられたバルブを開放することにより排出される。
水素供給経路30におけるオフガス循環経路34の合流点には、オフガスを循環させるためのポンプ手段としてエジェクタポンプ50が設けられている。エジェクタポンプ50は、高速で噴出する作動流体のエネルギー交換作用によって流体輸送を行う運動量輸送式ポンプであり、具体的には、水素供給装置31から供給される主供給水素の流体エネルギーを利用してオフガスを吸引して循環させるものである。尚、エジエクタポンプ50については後述する。
燃料電池システムには、2つの制御部(ECU)40・41が設けられている。第1制御部40には、アクセル開度センサ43にて検出したアクセル42の開度などが入力されると共に、アクセル開度などに基づいて燃料電池10の要求発電量を演算する。さらに第1制御部40は、燃料電池10が要求発電量を発電するために必要な水素供給量、必要なオフガス循環量、必要な水素供給圧力(エジェクタポンプ吐出圧)を演算し、第2制御部41に指令を与える。
第1制御部40は、燃料電池10が要求発電量を発電するために必要な空気供給量を演算し、コンプレッサ21の回転数制御を行う。このとき第1制御部40は、空気供給圧検出センサ22からのセンサ信号に基づいてコンプレッサ21の回転数のフィードバック制御を行う。尚、第1制御部40は、電圧センサ11からのセンサ信号に基づいて燃料電池10の発電状態を管理する。
また、第2制御部41には、第1制御部40からの制御信号と水素供給圧検出センサ33からのセンサ信号が入力される。第2制御部41は、必要水素供給量に基づいてレギュレータ32のバルブ開度を演算し、必要オフガス循環量に基づいてエジェクタポンプ50のノズル開度を演算すると共に、レギュレータ32およびエジェクタポンプ50に制御信号を出力する。さらに、第2制御部41は、気液分離器35に設けられたバルブ、および排出バルブ36に制御信号を出力する。
次に、エジェクタポンプ50について図2に基づいて説明する。図2の(a)は、本発明の第1実施形態におけるエジェクタポンプ50の構成を示す断面図であり、(b)は、(a)中のA−A断面である。エジェクタポンプ50は、ノズルユニット51、配管ユニット52、および駆動ユニット53から構成されており、各ユニット51・52・53は別体に形成された後、適宜の締結手段により結合されている。
ノズルユニット51は、ノズルボディ511と、ニ一ドル512とを有する。ノズルボディ511およびニ一ドル512は、耐食性に富む金属、例えばSUS316LまたはSUS304Lからなり、さらにニ一ドル512は、滑り特性と耐摩耗性を向上させるためにDLC(ダイヤモンドライクカーボン)処理が施されている。
ノズルボディ511は、略円筒状であり、ニ一ドル512を摺動自在に保持する円柱状のガイド穴5111と、ガイド穴5111よりも小径で、後述する主流ポートとノズル部との間を連通させる円柱状の主流通路5112と、先端部に向かって径が小さくなるテーパ状のノズル部5113が、ノズルボディ511の軸方向に沿って順に形成されている。
ノズルボディ511の軸方向中間部には、主流通路5112と連通する主流ポート5114が形成されており、主流ポート5114には、水素供給経路30が接続され、水素供給装置31からの水素が導入されるようになっている。主流通路5112を段付き形状にしてノズルボディ側シール面5115が形成されており、このノズルボディ側シール面5115は、主流通路5112における主流ポート5114側の端部に主流通路5112を囲むようにして形成されている。
ニ一ドル512は、段付き円筒形状になっており、その軸方向中問部に形成された大径円柱部5121がガイド穴5111に摺動自在に保持されている。大径円柱部5121からノズル部5113側に内かって、大径円柱部5121よりも小径の第1小径円柱部5122が延びている。この第1小径円柱部5122の端部には、先端部に向かって径が小さくなるテーパ部5123が形成されており、このテーパ部5123によりノズル部5113の開口面積を調整するようになっている。
大径円柱部5121から反ノズル部5113側に向かって、大径円柱部5121よりも小径の第2小径円柱部5124が延びている。大径部5121におけるノズル部5113側の端面には、ノズルボディ側シール面5115との当接により主流通路5112を閉じるニ一ドル側シール面5125が形成されている。ここで、ニ一ドル側シール面5125がノズルボディ側シール面5115に当接した状態において、ノズル部5113とテーパ部5123は当たらないように、各部の寸法関係などが設定されている。
配管ユニット52は、ノズルユニット51のノズルボディ511におけるノズル部5113側の端部に配置されている。配管ユニット52は、略円筒状であり ノズル部5113から噴出される水素などを通過させる吐出通路521が、軸方向に延びるように形成されている。この吐出通路521の一端側にノズル部5113が挿入され、吐出通路521の他端は水素供給経路30を介して燃料電池10に接続されている。
配管ユニット52の軸方向中間部には、吐出通路521と連通する吸引ポート522が形成されており、吸引ポート522にはオフガス循環経路34が接続されている。尚、本発明の要部として、図2(b)のA−A部断面に示すように、ノズル部5113より噴出される主供給水素の駆動流中心に対して、吸引ポート522より流入するオフガスの吸引流中心がずれるように吸引ポート522が配設されている。
駆動ユニット53は、ノズルユニット51のニ一ドル512を駆動するもので、ノズルボディ511における反ノズル部5113側の端部に配置されている。駆動ユニット53は、具体的にはステップモータであり、ロータ531・ステー'タ532・シールド533およびニ一ドルガイド534からなる。
ニ一ドルガイド534は、ノズルボディ511に固定され、ニ一ドル512の第2小径円柱部5124を摺動自在に保持する。また、ニ一ドル512の第2小径円柱部5124は、その先端部にてロータ531に固定されている。ロータ531に形成した雌ネジ5321とニ一ドルガイド534に形成した雄ネジ5341とが螺合しており、これにより、ロータ531が回転されるとロータ531およびニ一ドル512が軸方向に移動するようになっている。
次に、上記構成の燃料電池システムの作動について説明する。燃料電池10にて水素が消費されている状況では、水素供給装置31から水素供給経路30、およびエジェクタポンプ50を介して燃料電池10に水素が供給される。この主供給水素がエジェクタポンプ50内を通過する際、主供給水素はノズル部5113から高速のガス流として流出する。
この時、主供給水素の流体エネルギーがオフガス循環の運動エネルギーとしてエネルギー交換が成される。このため、高速ガス流となった主供給水素は、ノズル部5113外周部に存在するオフガスを引き込むようにして吐出通路521に流れる。この結果、ノズル部5113外周部には負圧が発生することとなり、オフガス循環経路34を流れるオフガスが吸引ポート522から吸引されて吐出通路521に導かれる。
このようにエジェクタポンプ50は、流入する高圧水素の圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して主供給水素を等エントロピ的に減圧膨張させるノズル部5113と、そのノズル部5113から噴射する高い速度の駆動流の巻き込み作用によりオフガス循環経路34からオフガスを吸引する吸引部52aと、ノズル部5113から噴射する駆動流とオフガスの吸引流とを混合する混合部52bと、ノズル部5113から噴射する主供給水素とオフガス循環経路34から吸引したオフガスとを混合させながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して混合流体の圧力を昇圧させるディフューザ部52cとからなる。
この時、混合部52bにおいては、駆動流の運動量と吸引流の運動量との和が保存されるように駆動流と吸引流とが混合するので、混合部52bにおいても混合流体の圧力(静圧)が上昇する。一方、ディフューザ部52cにおいては、通路断面積を徐々に拡大することにより混合流体の速度エネルギー(動圧)を圧力エネルギー(静圧)に変換するので、エジェクタポンプ50においては、混合部52bおよびディフューザ部52cの両者にて混合流体圧力を昇圧する。そこで、混合部52bとディフューザ部52cとを総称して昇圧部と呼ぶ。
ちなみに、本実施形態では、先細ノズルを採用しているが、ノズル部5113から噴出する主供給水素の速度を音速以上まで加速するために、通路途中に通路面積が最も縮小した喉部を有するラハールノズル(流体工学(東京大学出版会)参照)を採用しても良いことは言うまでもない。吐出通路521にて混合された主供給水素とオフガスは、水素供給経路30を介して燃料電池10に供給される。
駆動ユニット53にてニ一ドル512を軸方向に移動させることにより、ノズル部5113の開口面積(開度)を調整して、主流水素量を制御する。燃料電池10にて水素が消費されない状況になった場合は、ニ一ドル側シール面5125がノズルボディ側シール面5115に当接する位置まで、駆動ユニット53にてニ一ドル512を軸方向に移動させることにより、主流通路5112を閉じる。
次に、本実施形態での特徴を説明する。主供給水素を噴出させるノズル部5113と、ノズル部5113周囲の圧力低下を利用してオフガスを吸引するための吸引ポート522と、ノズル部5113より噴出された主供給水素と吸引ポート522より吸引されたオフガスとを混合させる混合部52bと、混合部52bで混合された主供給水素とオフガスとの混合流体を昇圧させる昇圧部52cとを有するエジェクタ装置において、ノズル部5113より噴出される主供給水素の駆動流中心に対して吸引ポート522より流入するオフガスの吸引流中心がずれるように吸引ポート522を配設している。
これによれば、駆動流中心に対して吸引流中心をずらす(オフセットする)ことにより、吸引流はノズル部5113周りの吸引部52a内へ、いずれか一方に寄った吸引ポート522から流入して吸引部52a内を回りながら下流へ流れてゆくこととなる(図2(b)参照)。
このように、吸引流に旋回運動を与えて駆動流周りを流れる時間的・空間的距離を長くすることにより、主供給水素(駆動流)とオフガス(吸引流)との混合性を高めることができる。この結果、ノズル部5113より噴出された主供給水素の流速が十分に減速されるため、速度エネルギーと圧力エネルギーとの変換により、昇圧部52cでの昇圧が充分に行われる。また、これにより、混合部52bの長さを短縮することもできるため、エジェクタ装置の縮小が可能となり、車両への搭載性が向上する。
(第2実施形態)
図3は、本発明の第2実施形態におけるエジェクタポンプ50の構成を示す断面図である。上述した第1実施形態と異なる本実施形態での特徴は、ノズル部5113より噴出される主供給水素の駆動流と、吸引ポート522より流入するオフガスの吸引流とが、駆動流の流れ方向において直交よりも小さな鋭角にて合流するように吸引ポート522を配設した点である。これによれば、主供給水素とオフガスとがより滑らかに合流して混合流体の流れがスムーズとなる。
図3は、本発明の第2実施形態におけるエジェクタポンプ50の構成を示す断面図である。上述した第1実施形態と異なる本実施形態での特徴は、ノズル部5113より噴出される主供給水素の駆動流と、吸引ポート522より流入するオフガスの吸引流とが、駆動流の流れ方向において直交よりも小さな鋭角にて合流するように吸引ポート522を配設した点である。これによれば、主供給水素とオフガスとがより滑らかに合流して混合流体の流れがスムーズとなる。
(第3実施形態)
図4の(a)は、本発明の第3実施形態におけるエジェクタポンプ50の構成を示す断面図であり、(b)は、(a)中のB−B断面である。上述した第1・第2実施形態と異なる本実施形態での特徴は、主供給水素を噴出させるノズル部5113と、ノズル部5113周囲の圧力低下を利用して吸引ポート522よりオフガスを吸引するための吸引部52aと、ノズル部5113より噴出された主供給水素と吸引ポート522より吸引されたオフガスとを混合させる混合部52bと、混合部52bで混合された主供給水素とオフガスとの混合流体を昇圧させる昇圧部52cとを有するエジェクタ装置において、吸引ポート522より流入するオフガスにノズル部5113周りの旋回流を発生させるためのスワールプレート(スワール部)523を吸引部52a内に配設した点である。
図4の(a)は、本発明の第3実施形態におけるエジェクタポンプ50の構成を示す断面図であり、(b)は、(a)中のB−B断面である。上述した第1・第2実施形態と異なる本実施形態での特徴は、主供給水素を噴出させるノズル部5113と、ノズル部5113周囲の圧力低下を利用して吸引ポート522よりオフガスを吸引するための吸引部52aと、ノズル部5113より噴出された主供給水素と吸引ポート522より吸引されたオフガスとを混合させる混合部52bと、混合部52bで混合された主供給水素とオフガスとの混合流体を昇圧させる昇圧部52cとを有するエジェクタ装置において、吸引ポート522より流入するオフガスにノズル部5113周りの旋回流を発生させるためのスワールプレート(スワール部)523を吸引部52a内に配設した点である。
これによれば、上述した第1・第2実施形態のように駆動流中心に対して吸引流中心をずらす(オフセットする)ことなく、吸引部52a内に設けたスワールプレート523にて吸引流に旋回運動を生じさせるものである。これにより、吸引流が駆動流周りを流れる時間的・空間的距離を長くすることができ、主供給水素(駆動流)とオフガス(吸引流)との混合性を高めることができる。この結果、ノズル部5113より噴出された主供給水素の流速が十分に減速されるため、速度エネルギーと圧力エネルギーとの変換により、昇圧部52cでの昇圧が充分に行われる。
また、これにより、混合部52bの長さを短縮することもできるため、エジェクタ装置の縮小が可能となり、車両への搭載性が向上する。また、スワールプレート523に流れ後方への捻りを加えれば、主供給水素とオフガスとがより滑らかに合流して混合流体の流れをスムーズにすることもできる。尚、このスワールプレート523は、吸引ポート522側に設けても良いし、ノズル部5113側に設けても良い。また、上述した第1・第2実施形態のように、駆動流中心に対して吸引流中心をずらした(オフセットした)ものに対してスワールプレート523を設けても良い。
(その他の実施形態)
上述の実施形態では、固体高分子型燃料電池(PEFC)10において、供給する水素ガスを駆動流として、燃料電池10を通過した水素オフガスを吸引し、主流の水素ガスに混合させて再利用するための循環ポンプとしてのエジェクタポンプ(エジェクタ装置)50について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、冷凍サイクルにおいて冷媒凝縮器で凝縮された冷媒の減圧手段になると共に、その冷媒流を駆動流として、冷媒蒸発器で蒸発した冷媒ガスを吸引し、主流の冷媒流に混合させるための循環ポンプとしてのエジェクタポンプ(エジェクタ装置)に本発明を適用しても良い。
上述の実施形態では、固体高分子型燃料電池(PEFC)10において、供給する水素ガスを駆動流として、燃料電池10を通過した水素オフガスを吸引し、主流の水素ガスに混合させて再利用するための循環ポンプとしてのエジェクタポンプ(エジェクタ装置)50について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、冷凍サイクルにおいて冷媒凝縮器で凝縮された冷媒の減圧手段になると共に、その冷媒流を駆動流として、冷媒蒸発器で蒸発した冷媒ガスを吸引し、主流の冷媒流に混合させるための循環ポンプとしてのエジェクタポンプ(エジェクタ装置)に本発明を適用しても良い。
52a…吸引部
52b…混合部
52c…ディフューザ(昇圧部)
522…吸引ポート
523…スワールプレート(スワール部)
5113…ノズル部
52b…混合部
52c…ディフューザ(昇圧部)
522…吸引ポート
523…スワールプレート(スワール部)
5113…ノズル部
Claims (3)
- 第1流体を噴出させるノズル部(5113)と、
前記ノズル部(5113)周囲の圧力低下を利用して第2流体を吸引するための吸引ポート(522)と、
前記ノズル部(5113)より噴出された前記第1流体と前記吸引ポート(522)より吸引された前記第2流体とを混合させる混合部(52b)と、
前記混合部(52b)で混合された前記第1流体と前記第2流体との混合流体を昇圧させる昇圧部(52c)とを有するエジェクタ装置において、
前記ノズル部(5113)より噴出される前記第1流体の駆動流中心に対して前記吸引ポート(522)より流入する前記第2流体の吸引流中心がずれるように前記吸引ポート(522)を配設したことを特徴とするエジェクタ装置。 - 前記ノズル部(5113)より噴出される前記第1流体の駆動流と、前記吸引ポート(522)より流入する前記第2流体の吸引流とが、前記駆動流の流れ方向において直交よりも小さな鋭角にて合流するように前記吸引ポート(522)を配設したことを特徴とする請求項1に記載のエジェクタ装置。
- 第1流体を噴出させるノズル部(5113)と、
前記ノズル部(5113)周囲の圧力低下を利用して吸引ポート(522)より第2流体を吸引するための吸引部(52a)と、
前記ノズル部(5113)より噴出された前記第1流体と前記吸引ポート(522)より吸引された前記第2流体とを混合させる混合部(52b)と、
前記混合部(52b)で混合された前記第1流体と前記第2流体との混合流体を昇圧させる昇圧部(52c)とを有するエジェクタ装置において、
前記吸引ポート(522)より流入する前記第2流体に前記ノズル部(5113)周りの旋回流を発生させるためのスワール部(523)を前記吸引部(52a)内に配設したことを特徴とするエジェクタ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003358198A JP2005120953A (ja) | 2003-10-17 | 2003-10-17 | エジェクタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003358198A JP2005120953A (ja) | 2003-10-17 | 2003-10-17 | エジェクタ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005120953A true JP2005120953A (ja) | 2005-05-12 |
Family
ID=34614847
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003358198A Pending JP2005120953A (ja) | 2003-10-17 | 2003-10-17 | エジェクタ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005120953A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007040193A (ja) * | 2005-08-03 | 2007-02-15 | Toyota Motor Corp | エジェクタおよびこれを備えた燃料電池システム |
JP2010001802A (ja) * | 2008-06-20 | 2010-01-07 | Denso Corp | エジェクタ |
JP2018206509A (ja) * | 2017-05-31 | 2018-12-27 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 燃料電池システムおよびその運転方法 |
JP2019003782A (ja) * | 2017-06-14 | 2019-01-10 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 燃料電池システムとその運転方法 |
CN109630479A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-04-16 | 山东大学 | 一种喷嘴、基于该喷嘴的流量特性可调的引射器及其应用 |
CN114135525A (zh) * | 2020-09-02 | 2022-03-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种可调式引射器及高、低压气井同采气液混输系统 |
-
2003
- 2003-10-17 JP JP2003358198A patent/JP2005120953A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007040193A (ja) * | 2005-08-03 | 2007-02-15 | Toyota Motor Corp | エジェクタおよびこれを備えた燃料電池システム |
JP2010001802A (ja) * | 2008-06-20 | 2010-01-07 | Denso Corp | エジェクタ |
JP2018206509A (ja) * | 2017-05-31 | 2018-12-27 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 燃料電池システムおよびその運転方法 |
JP2019003782A (ja) * | 2017-06-14 | 2019-01-10 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 燃料電池システムとその運転方法 |
CN109630479A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-04-16 | 山东大学 | 一种喷嘴、基于该喷嘴的流量特性可调的引射器及其应用 |
CN114135525A (zh) * | 2020-09-02 | 2022-03-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种可调式引射器及高、低压气井同采气液混输系统 |
CN114135525B (zh) * | 2020-09-02 | 2024-03-26 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种可调式引射器及高、低压气井同采气液混输系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2005129312A (ja) | 燃料電池の燃料供給装置 | |
JP4140386B2 (ja) | エジェクタ装置およびそれを用いた燃料電池システム | |
JP2018060757A (ja) | エゼクタ、燃料供給装置および燃料電池システム | |
JP2008190336A (ja) | エジェクタ及びこれを備えた燃料電池システム | |
US6645655B1 (en) | Passively pumped liquid feed fuel cell system | |
JP2008066087A (ja) | 燃料電池システム | |
CN112057958B (zh) | 一种气水分离组件、燃料电池氢气循环系统及应用 | |
US11527767B2 (en) | Gas-liquid separator for separating at least one liquid component from a gaseous component | |
JP2014529851A (ja) | スタックからのオフガスを再循環させるためのエジェクタを備える燃料電池システム | |
JP2007120441A (ja) | 燃料電池システムおよびエゼクタ装置 | |
JP2005120953A (ja) | エジェクタ装置 | |
CN112058525A (zh) | 一种内置膛线的喷嘴、喷射器及燃料电池氢气循环系统 | |
JP2011129377A (ja) | 燃料電池システム | |
CN110323468B (zh) | 燃料气体喷射装置和燃料电池系统 | |
US10249888B2 (en) | Passive recirculation device | |
JP2006032134A (ja) | 燃料電池システム内の水を貯留する貯水装置、燃料電池システム | |
JP2006169977A (ja) | エジェクタポンプおよびそれを用いた燃料電池システム | |
JP4487533B2 (ja) | エジェクタ装置およびそれを用いた燃料電池システム | |
JP4893195B2 (ja) | 送液装置の接続構造体、燃料電池型発電装置及び電子機器 | |
JP2015527543A5 (ja) | ||
JP2007242522A (ja) | 燃料電池システム | |
JP2007213906A (ja) | 増幅ノズル及びこれを用いた燃料電池システム | |
JP2006138277A (ja) | エジェクタポンプおよびそれを用いた燃料電池システム | |
JP5109242B2 (ja) | 燃料電池に燃料ガスを供給する装置と燃料電池システム | |
CN214170969U (zh) | 一种适用于120kw燃料电池系统的引射器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060407 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090115 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090203 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090602 |