JP2006339095A - Gas pipe for fuel cell and fuel cell system - Google Patents

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善仁 菅野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the obstruction of a gas flow by an influence of water present in a gas pipe for a fuel cell connecting to a fuel cell in a simple structure. <P>SOLUTION: In the gas pipe for a fuel cell which is connected to the fuel cell and in which a predetermined gas flows, a part of the pipe wall of the lower side in a horizontal part nearly horizontally arranged of the gas pipe for a fuel cell includes a downward convex part which is formed lower than the other part, the upper pipe wall opposing to the downward convex part is formed in a higher position than a pipe wall of the lower side of the horizontal part where the downward convex part is not formed, and a sectional area of the part having the downward convex part is formed smaller than a sectional area of the part not having the downward convex. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池に接続され、所定のガスが内部に流れる燃料電池用ガス管に関する。   The present invention relates to a fuel cell gas pipe that is connected to a fuel cell and through which a predetermined gas flows.

近年、電気自動車の電力源として、燃料電池が注目されている。水素と酸素の供給を受けて発電する燃料電池は、発電の過程において水が生成される。通常、この水は、酸素の供給を受けるカソード側で生成されるが、電解質膜を介してアノード側にも透過する。燃料電池の運転温度は、80℃程度まで上昇するため、こうして生成された水は水蒸気や細かな液滴となり、燃料電池に接続された種々のガス管に流入する。燃料電池システムの運転時には、これらの水蒸気や液滴は、オフガスとしてシステム外に排出されることになる。   In recent years, fuel cells have attracted attention as a power source for electric vehicles. In a fuel cell that generates power by receiving supply of hydrogen and oxygen, water is generated in the process of power generation. Normally, this water is generated on the cathode side to which oxygen is supplied, but also permeates to the anode side through the electrolyte membrane. Since the operating temperature of the fuel cell rises to about 80 ° C., the water thus generated becomes water vapor or fine droplets and flows into various gas pipes connected to the fuel cell. During operation of the fuel cell system, these water vapor and droplets are discharged out of the system as off-gas.

しかし、システムの停止後には、燃料電池の温度の低下につれてガス管内の水蒸気が液滴となり、もともと存在していた液滴とともに重力の影響で、配管経路中の低い部位へと移動する。そのため、燃料電池システムが氷点下の環境で放置された場合には、その部分で水が凍結して管路内を著しく狭めたり、閉塞してしまうことがある。その結果、燃料電池システム内でのガスの流れが阻害され、システムの始動性が低下してしまう。特に、燃料電池のアノードに水素を供給する配管やアノードオフガスの排出を行うガス管は、燃料電池に酸素を供給するガス管に比べて細く形成されていることが多く、このような問題が起こりやすい。   However, after the system is stopped, the water vapor in the gas pipe becomes droplets as the temperature of the fuel cell decreases, and moves to a lower part in the piping path due to the influence of gravity along with the droplets that were originally present. For this reason, when the fuel cell system is left in a sub-freezing environment, water may freeze at that portion and the inside of the pipeline may be significantly narrowed or blocked. As a result, the gas flow in the fuel cell system is hindered and the startability of the system is reduced. In particular, the pipe for supplying hydrogen to the anode of the fuel cell and the gas pipe for discharging the anode off-gas are often formed narrower than the gas pipe for supplying oxygen to the fuel cell. Cheap.

そこで、例えば、オフガスを排出する配管を全長に亘って傾斜させることで水を排出することも考えられるが、車両の構造上、そのような配管構成を採ることが困難な場合がある。なお、下記特許文献1では、燃料電池自体もしくは燃料電池の下縁部を傾斜させることで、燃料電池内のカソード側に発生した水を排出する技術が開示されている。   Thus, for example, it is conceivable to discharge water by inclining a pipe for discharging off-gas over the entire length, but it may be difficult to adopt such a pipe configuration because of the structure of the vehicle. Patent Document 1 below discloses a technique for discharging water generated on the cathode side in a fuel cell by inclining the fuel cell itself or the lower edge of the fuel cell.

特開2000−30725号公報JP 2000-30725 A 特開2004−127666号公報JP 2004-127666 A 特開2003−142136号公報JP 2003-142136 A

このような状況に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、燃料電池での発電の過程で生成された水の影響で、燃料電池用ガス管内のガスの流れが阻害されることを簡易な構成で抑制することにある。   In view of such a situation, the problem to be solved by the present invention is that the flow of gas in the fuel cell gas pipe is obstructed by the influence of water generated in the process of power generation in the fuel cell. It is to be suppressed by the configuration.

上記課題を解決するため、本発明を次のように構成した。すなわち、
燃料電池に接続され、所定のガスが内部に流れる燃料電池用ガス管であって、
該燃料電池用ガス管の略水平方向に配置されている水平部分において、前記水平部分の下側の管壁の一部を、他の部分よりも低く形成した下方凸部を備え、
該下方凸部に対向する前記燃料電池用ガス管の上側の管壁は、前記下方凸部の形成されていない前記水平部分の下側の管壁よりも高い位置に形成されており、
前記下方凸部を有する部分における前記燃料電池用ガス管の中空部分を含む断面積は、前記下方凸部を有さない部分における前記燃料電池用ガス管の中空部分を含む断面積よりも小さく形成されていることを要旨とする。
In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows. That is,
A fuel cell gas pipe connected to the fuel cell, in which a predetermined gas flows;
In a horizontal portion arranged in a substantially horizontal direction of the fuel cell gas pipe, a lower convex portion formed with a part of a tube wall on the lower side of the horizontal part lower than the other part,
The upper pipe wall of the fuel cell gas pipe facing the lower convex part is formed at a position higher than the lower pipe wall of the horizontal part where the lower convex part is not formed,
The cross-sectional area including the hollow portion of the fuel cell gas pipe in the portion having the lower convex portion is formed smaller than the cross-sectional area including the hollow portion of the fuel cell gas pipe in the portion not having the lower convex portion. It is a summary.

本発明の燃料電池用ガス管は、その水平部分の下側の管壁の一部が他の部分よりも低く形成されてなる下方凸部を有している。そのため、燃料電池の発電が停止されて、管内に存在する水蒸気が液滴になっても、下方凸部に水が貯留することになり、簡易な構成で配管内のガスの流れが阻害されることを抑制することができる。さらに、下方凸部に対向する上側の管壁は、該下方凸部の形成されていない前記水平部分の下側の管壁よりも高い位置に形成されているため、下方凸部が水で満たされた場合であっても、管路が閉塞することがない。しかも、下方凸部を含むガス管の断面積を、他の部分の断面積よりも小さくしたため、燃料電池を始動した際には、その部分でガスの流速が上がり、下方凸部に溜まった水を効率よく排出することが可能になる。   The fuel cell gas pipe of the present invention has a downward convex part formed by forming a part of the lower tube wall of the horizontal part lower than the other part. Therefore, even if the power generation of the fuel cell is stopped and the water vapor present in the pipe becomes droplets, water is stored in the downward convex portion, and the gas flow in the pipe is obstructed with a simple configuration. This can be suppressed. Furthermore, since the upper pipe wall facing the lower convex part is formed at a position higher than the lower pipe wall of the horizontal part where the lower convex part is not formed, the lower convex part is filled with water. Even in such a case, the pipeline is not blocked. Moreover, since the cross-sectional area of the gas pipe including the downward convex portion is made smaller than the cross-sectional area of the other portion, when the fuel cell is started, the gas flow rate increases at that portion, and the water accumulated in the downward convex portion Can be efficiently discharged.

また、本発明は、燃料電池用ガス管としての構成以外にも、上述した燃料電池用ガス管を備える燃料電池システムとして構成することもできる。   Further, the present invention can be configured as a fuel cell system including the above-described fuel cell gas pipe in addition to the configuration as the fuel cell gas pipe.

以下、上述した本発明の作用・効果を一層明らかにするため、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。
図1は、実施例としての燃料電池用ガス管を備える燃料電池システム100の全体構成を示す説明図である。本実施例における燃料電池用ガス管は、後述する水素循環管33に相当する。図示するように、燃料電池システム100は、水素と酸素の電気化学反応によって発電を行う燃料電池10や、水素を貯蔵する水素タンク20、燃料電池10に対して空気を供給するエアコンプレッサ41、希釈器44、水素ポンプ45などを備えている。本実施例の燃料電池システム100は、車両に搭載され、車軸駆動用の電動モータ50を動作させる電力源として用いられる。
Hereinafter, in order to further clarify the operation and effect of the present invention described above, embodiments of the present invention will be described based on examples.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the overall configuration of a fuel cell system 100 including a fuel cell gas pipe as an embodiment. The fuel cell gas pipe in this embodiment corresponds to a hydrogen circulation pipe 33 described later. As shown in the figure, a fuel cell system 100 includes a fuel cell 10 that generates power by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, a hydrogen tank 20 that stores hydrogen, an air compressor 41 that supplies air to the fuel cell 10, and dilution. And a hydrogen pump 45 and the like. The fuel cell system 100 of the present embodiment is mounted on a vehicle and used as a power source for operating an electric motor 50 for driving an axle.

燃料電池10は、固体高分子電解質型の燃料電池であり、構成単位である単セル(図示せず)を複数積層したスタック構造を有している。各単セルは、電解質膜を挟んで水素極(以下、アノードと呼ぶ)と酸素極(以下、カソードと呼ぶ)とを配置した構成となっている。各々の単セルのアノード側に水素ガスを供給し、カソード側に酸素を含有する空気を供給することで、電気化学反応が進行し、起電力を生じる。   The fuel cell 10 is a solid polymer electrolyte type fuel cell, and has a stack structure in which a plurality of unit cells (not shown) are stacked. Each single cell has a configuration in which a hydrogen electrode (hereinafter referred to as an anode) and an oxygen electrode (hereinafter referred to as a cathode) are arranged with an electrolyte membrane interposed therebetween. By supplying hydrogen gas to the anode side of each single cell and supplying air containing oxygen to the cathode side, an electrochemical reaction proceeds and an electromotive force is generated.

燃料電池10のカソードには、空気供給配管35とカソードオフガス排出管36とが接続されている。燃料電池10には、空気供給配管35を通じて、エアコンプレッサ41により圧縮された空気が供給される。この空気は、燃料電池10内での電気化学反応によって酸素が消費された後、カソードオフガス排出管36を通じて外部に排出される。こうしてカソードから排出されるガスをカソードオフガスという。カソードオフガス排出管36には、圧力調整弁27と、希釈器44とが接続されている。圧力調整弁27は、空気供給配管35から供給される空気の背圧を調整するためのバルブであり、この圧力調整弁27によって、エアコンプレッサ41から供給される空気の供給量が調整される。希釈器44は、カソードオフガスによって後述するアノードオフガスを希釈して排出するための装置である。   An air supply pipe 35 and a cathode offgas discharge pipe 36 are connected to the cathode of the fuel cell 10. The air compressed by the air compressor 41 is supplied to the fuel cell 10 through the air supply pipe 35. This air is exhausted to the outside through the cathode offgas exhaust pipe 36 after oxygen is consumed by an electrochemical reaction in the fuel cell 10. The gas discharged from the cathode in this way is called cathode off gas. A pressure regulating valve 27 and a diluter 44 are connected to the cathode offgas discharge pipe 36. The pressure adjustment valve 27 is a valve for adjusting the back pressure of air supplied from the air supply pipe 35, and the supply amount of air supplied from the air compressor 41 is adjusted by the pressure adjustment valve 27. The diluter 44 is a device for diluting and discharging an anode off gas, which will be described later, with the cathode off gas.

燃料電池10のアノードには、水素供給配管32と水素循環管33とが接続されている。アノードには、水素供給配管32を通じて、水素タンク20から水素が供給される。水素供給配管32には、レギュレータ23が備えられており、このレギュレータ23によって、水素タンク20から供給される高圧水素が、燃料電池10での発電に適した圧力まで減圧される。   A hydrogen supply pipe 32 and a hydrogen circulation pipe 33 are connected to the anode of the fuel cell 10. Hydrogen is supplied from the hydrogen tank 20 to the anode through the hydrogen supply pipe 32. The hydrogen supply pipe 32 is provided with a regulator 23, and the high-pressure hydrogen supplied from the hydrogen tank 20 is reduced to a pressure suitable for power generation in the fuel cell 10 by the regulator 23.

アノードに供給された水素の一部は、燃料電池10内での電気化学反応によって消費される一方、電気化学反応によって消費しきれなかった水素は、アノードオフガスとして水素循環管33に排出される。アノードオフガスには、水素以外にも、燃料電池10内の電解質膜を通じてカソード側から透過してきた水分や窒素等が含まれる。   A part of the hydrogen supplied to the anode is consumed by an electrochemical reaction in the fuel cell 10, while the hydrogen that cannot be consumed by the electrochemical reaction is discharged to the hydrogen circulation pipe 33 as an anode off-gas. In addition to hydrogen, the anode off gas includes moisture, nitrogen, and the like that have permeated from the cathode side through the electrolyte membrane in the fuel cell 10.

水素循環管33に排出されたアノードオフガスは、下方凸部200を通って、その後、水素ポンプ45によって加圧される。こうして加圧されたアノードオフガスは、逆止弁28を通って、再度、水素供給配管32に供給される。つまり、燃料電池10から排出されたアノードオフガスは、燃料電池10に循環して供給されることになる。上述したように、アノードオフガスには、燃料電池10による電気化学反応で消費しきれなかった水素が含まれるため、こうして燃料電池10に循環して供給することにより、効率的に水素を利用することができる。なお、下方凸部200の詳細については、後述する。   The anode off gas discharged to the hydrogen circulation pipe 33 passes through the downward projection 200 and is then pressurized by the hydrogen pump 45. The anode off gas thus pressurized passes through the check valve 28 and is supplied again to the hydrogen supply pipe 32. That is, the anode off gas discharged from the fuel cell 10 is circulated and supplied to the fuel cell 10. As described above, since the anode off gas contains hydrogen that could not be consumed by the electrochemical reaction by the fuel cell 10, the hydrogen can be efficiently utilized by circulating and supplying it to the fuel cell 10 in this way. Can do. The details of the downward projection 200 will be described later.

水素循環管33中の水素ポンプ45と逆止弁28との間には、排出バルブ26を介してアノードオフガス排出管34が接続されている。このアノードオフガス排出管34の他端は、希釈器44に接続されている。排出バルブ26は、定期的に開弁され、ここからアノードオフガスがアノードオフガス排出管34を通じて希釈器44に排出される。希釈器44に排出されたアノードオフガスは、カソードオフガスによって希釈された後、外部へ排出される。上述したように、アノードオフガスには水分や窒素などが含まれるため、循環を繰り返すとこれらの濃度が高くなる。そのため、排出バルブ26を定期的に開弁して排出することで、これらの不純物を水素とともに外部に排出し、その濃度を低下させることができる。   Between the hydrogen pump 45 and the check valve 28 in the hydrogen circulation pipe 33, an anode offgas discharge pipe 34 is connected via a discharge valve 26. The other end of the anode off gas discharge pipe 34 is connected to a diluter 44. The discharge valve 26 is periodically opened, and the anode off gas is discharged from the discharge valve 26 through the anode off gas discharge pipe 34 to the diluter 44. The anode off gas discharged to the diluter 44 is diluted with the cathode off gas and then discharged to the outside. As described above, since the anode off gas contains moisture, nitrogen, and the like, the concentration thereof increases when the circulation is repeated. Therefore, by periodically opening and discharging the discharge valve 26, these impurities can be discharged together with hydrogen to reduce the concentration thereof.

図2は、下方凸部200を有する水素循環管33の配管形状を示す説明図である。図中には、水素循環管33の側断面図と、下方凸部200を含む部分における水素循環管33のA−A'断面図と、下方凸部200を含まない部分における水素循環管33のB−B'断面図と、断面積を比較するために各断面の長軸方向を揃えて重ね合わせた参考図とを示している。   FIG. 2 is an explanatory view showing the piping shape of the hydrogen circulation pipe 33 having the downward convex portion 200. In the figure, a side cross-sectional view of the hydrogen circulation pipe 33, an AA ′ cross-sectional view of the hydrogen circulation pipe 33 in a portion including the lower convex portion 200, and a hydrogen circulation pipe 33 in a portion not including the lower convex portion 200 are illustrated. BB 'sectional drawing and the reference figure which aligned and overlap | superposed the major axis direction of each cross section in order to compare a cross-sectional area are shown.

水素循環管33は、ステンレスや樹脂によって形成されており、図2の側断面図に示すように、水平方向に設けられた水素循環管33の下側の管壁の一部が、他の部分よりも低く形成されることによって下方凸部200が形成されている。また、下方凸部200に対向する水素循環管33の上側の管壁220は、下方凸部200の形成されていない下側の管壁230よりも高い位置に形成されている。下方凸部200は、燃料電池の発電終了時に水素循環管33内に存在する水分の総量を実験的に計測し、その水量を蓄えられるだけの容積を有する形状とすることができる。   The hydrogen circulation pipe 33 is formed of stainless steel or resin, and as shown in the side sectional view of FIG. 2, a part of the lower wall of the hydrogen circulation pipe 33 provided in the horizontal direction is the other part. The lower convex part 200 is formed by being formed lower than this. Further, the upper pipe wall 220 of the hydrogen circulation pipe 33 facing the lower convex part 200 is formed at a position higher than the lower pipe wall 230 where the lower convex part 200 is not formed. The downward projecting portion 200 can be formed into a shape having a volume sufficient to store the amount of water by experimentally measuring the total amount of moisture present in the hydrogen circulation pipe 33 at the end of power generation of the fuel cell.

本実施例では、下方凸部200を含む部分における水素循環管33は、A−A'断面図に示すように、鉛直方向に長軸を有する楕円形状を呈している。一方、下方凸部200を含まない部分における水素循環管33は、B−B'断面図に示すように、水平方向に長軸を有する楕円形状を呈している。また、参考図に示すように、下方凸部200を有する部分(A−A'断面)の中空部分を含む断面積SAが、下方凸部200を有さない部分(B−B'断面)の中空部分を含む断面積SBよりも小さく形成されている。断面積SAの断面積SBに対する面積比は、例えば、50%〜80%の間で設定することができ、本実施例では、断面積SAは、断面積SBの70%程度の面積であるものとした。なお、この断面積SAと断面積SBとの面積比は、下方凸部200の存在する部分によってアノードオフガスの流れが阻害されることがなく、かつ、下方凸部200内に貯留した水を押し出して吹き飛ばすことが可能な流速となる値を実験的に求めて設定することができる。また、水素ポンプ45の回転数や燃料電池10の発電量、水素循環管33の通常部分の断面積SBなどからアノードオフガスの通常の流速を求め、この流速が、下方凸部200内に貯留した水を押し出して吹き飛ばすことが可能な程度の流速まで増加するように断面積SAの値を設定するものとしてもよい。   In the present embodiment, the hydrogen circulation pipe 33 in the portion including the downward convex portion 200 has an elliptical shape having a long axis in the vertical direction, as shown in the AA ′ sectional view. On the other hand, the hydrogen circulation pipe 33 in the portion not including the downward convex portion 200 has an elliptical shape having a major axis in the horizontal direction, as shown in the BB ′ sectional view. In addition, as shown in the reference diagram, the cross-sectional area SA including the hollow portion of the portion having the lower convex portion 200 (AA ′ cross section) is the portion of the portion not having the lower convex portion 200 (BB ′ cross section). It is formed smaller than the cross-sectional area SB including the hollow portion. The area ratio of the cross-sectional area SA to the cross-sectional area SB can be set, for example, between 50% and 80%. In this embodiment, the cross-sectional area SA is an area of about 70% of the cross-sectional area SB. It was. The area ratio between the cross-sectional area SA and the cross-sectional area SB is such that the anode off-gas flow is not hindered by the portion where the lower convex portion 200 exists, and the water stored in the lower convex portion 200 is pushed out. It is possible to experimentally determine and set a value at which the flow velocity can be blown away. Further, the normal flow rate of the anode off gas is obtained from the rotational speed of the hydrogen pump 45, the power generation amount of the fuel cell 10, the cross-sectional area SB of the normal portion of the hydrogen circulation pipe 33, and the flow rate is stored in the lower convex portion 200. The value of the cross-sectional area SA may be set so as to increase to a flow rate at which water can be pushed out and blown away.

このような形状を有する水素循環管33によれば、燃料電池システム100が停止されたことに伴い、燃料電池の温度が低下して、水素循環管33中に存在する水蒸気が液滴になったとしても、この液滴は、重力の影響で、水素循環管33中の下方凸部200に貯留することになる。また、下方凸部200に対向する上側の管壁は、下方凸部200の形成されていない下側の管壁230よりも高い位置に形成されているため、下方凸部200全体が水で満たされたとしても、管路全体が水で満たされることがない。そのため、氷点下環境に燃料電池システム100を放置したとしても、下方凸部200に貯留した水が凍結するに留まり、水素循環管33の管路全体が凍結して閉塞してしまうことを抑制することができる。   According to the hydrogen circulation pipe 33 having such a shape, as the fuel cell system 100 is stopped, the temperature of the fuel cell is lowered, and the water vapor present in the hydrogen circulation pipe 33 becomes droplets. Even so, this droplet is stored in the downward convex portion 200 in the hydrogen circulation pipe 33 due to the influence of gravity. Further, since the upper tube wall facing the lower convex portion 200 is formed at a position higher than the lower tube wall 230 where the lower convex portion 200 is not formed, the entire lower convex portion 200 is filled with water. Even if it is done, the entire pipeline will not be filled with water. Therefore, even if the fuel cell system 100 is left in a sub-freezing environment, the water stored in the downward projection 200 is only frozen, and the entire pipeline of the hydrogen circulation pipe 33 is prevented from being frozen and blocked. Can do.

しかも、本実施例の水素循環管33は、下方凸部200を含む部分の断面積を、他の部分の断面積よりも小さく形成した。そのため、下方凸部200を含む部分でアノードオフガスの流速が上がり、下方凸部200に貯留した水が押し出され、下方凸部200に溜まった水を効率良く排出することが可能になる。また、断面積が変化した部分において乱流が発生し、留まった水が巻き上げられて排出されると考えることもできる。   In addition, in the hydrogen circulation pipe 33 of the present embodiment, the cross-sectional area of the portion including the lower convex portion 200 is formed smaller than the cross-sectional area of the other portions. Therefore, the flow rate of the anode off gas is increased in the portion including the lower convex portion 200, the water stored in the lower convex portion 200 is pushed out, and the water accumulated in the lower convex portion 200 can be efficiently discharged. Further, it can be considered that turbulent flow is generated in the portion where the cross-sectional area is changed, and the remaining water is rolled up and discharged.

なお、下方凸部200を含む部分は、他の部分よりも断面積が小さいため、圧力損失が発生するおそれがある。しかし、アノードオフガスの主成分である水素は、空気中の窒素や酸素にくらべ、粘性が低く、また、質量も小さい。そのため、下方凸部200における圧力損失が、その部分を流れるアノードオフガスの流動性に与える影響は極めて低いと考えることができる。   In addition, since the cross-sectional area of the part containing the downward convex part 200 is smaller than another part, there exists a possibility that a pressure loss may generate | occur | produce. However, hydrogen, which is the main component of the anode off-gas, has a lower viscosity and a lower mass than nitrogen and oxygen in the air. Therefore, it can be considered that the influence of the pressure loss in the downward convex portion 200 on the fluidity of the anode off gas flowing through the portion is extremely low.

以上、本発明の一実施例について説明した。上述した実施例によれば、燃料電池10に接続される配管が凍結によって閉塞することを簡易な構成によって抑制することができる。この結果、燃料電池システム10の配管設計を自由度高く行うことが可能になる。なお、本発明はこのような実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができることはいうまでもない。例えば、次のような変形が可能である。   The embodiment of the present invention has been described above. According to the above-described embodiment, it is possible to suppress the piping connected to the fuel cell 10 from being blocked by freezing with a simple configuration. As a result, the piping design of the fuel cell system 10 can be performed with a high degree of freedom. Needless to say, the present invention is not limited to such embodiments, and various configurations can be adopted without departing from the spirit of the present invention. For example, the following modifications are possible.

図3ないし図6は、水素循環管33の変形例を示す説明図である。例えば、上記実施例では、水素循環管33の配管形状は、下方凸部200を含む部分および含まない部分とも、その断面は楕円形状であるものとした。これに対して、図3で示すように、例えば、下方凸部200を含まない部分の断面を円形状としてもよい。また、下方凸部200の底面は、図4に示すように、方形状であるものとしてもよい。また、図5に示すように、水素循環管33の下方凸部に対向する上側の管壁に、上方凸部210や下方凸部215(図中の破線で示した部分)が設けられていてもよい。また、図6の側断面図に示すように、下方凸部はその中心付近が突出した形状であってもよい。   3 to 6 are explanatory views showing modifications of the hydrogen circulation pipe 33. For example, in the above embodiment, the pipe shape of the hydrogen circulation pipe 33 is such that the cross section of the portion including the lower convex portion 200 and the portion not including the lower convex portion 200 are elliptical. On the other hand, as shown in FIG. 3, for example, a cross section of a portion not including the downward convex portion 200 may be circular. Moreover, the bottom surface of the downward convex part 200 is good also as a rectangular shape, as shown in FIG. Moreover, as shown in FIG. 5, the upper convex part 210 and the downward convex part 215 (part shown with the broken line in the figure) are provided in the upper pipe wall facing the downward convex part of the hydrogen circulation pipe 33. Also good. Further, as shown in the side sectional view of FIG. 6, the downward convex portion may have a shape in which the vicinity of the center protrudes.

これらの変形例に示すように、水素循環管33は、その下側の管壁の一部が、他の部分よりも低く形成された下方凸部200を有しており、下方凸部200に対向する上側の管壁が、下方凸部200の形成されていない部分の下側の管壁よりも高い位置に形成され、下方凸部200を有する部分における断面積が、下方凸部200を有さない部分における断面積よりも小さく形成されていればよい。   As shown in these modifications, the hydrogen circulation pipe 33 has a lower convex portion 200 in which a part of the lower tube wall is formed lower than the other portions. The opposing upper tube wall is formed at a position higher than the lower tube wall where the lower convex portion 200 is not formed, and the cross-sectional area of the portion having the lower convex portion 200 has the lower convex portion 200. What is necessary is just to be formed smaller than the cross-sectional area in the part which is not.

また、上記実施例では、水素循環管33に下方凸部200を形成するものとしたが、水素供給配管32やアノードオフガス排出管34にも下方凸部200を形成するものとしてもよい。これらの配管中にも、水蒸気や液滴が存在する場合があるからである。もちろん、空気供給配管35や、カソードオフガス排出管36に形成するものとしてもよい。   Further, in the above embodiment, the downward convex portion 200 is formed in the hydrogen circulation pipe 33, but the downward convex portion 200 may be formed also in the hydrogen supply pipe 32 and the anode off gas discharge pipe 34. This is because water vapor and droplets may exist in these pipes. Of course, it may be formed in the air supply pipe 35 or the cathode offgas discharge pipe 36.

燃料電池システム100の全体構成を示す説明図である。1 is an explanatory diagram showing an overall configuration of a fuel cell system 100. FIG. 下方凸部200を含む水素循環管33の配管形状を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the piping shape of the hydrogen circulation pipe 33 containing the downward convex part 200. FIG. 水素循環管33の変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification of the hydrogen circulation pipe. 水素循環管33の変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification of the hydrogen circulation pipe. 水素循環管33の変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification of the hydrogen circulation pipe. 水素循環管33の変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification of the hydrogen circulation pipe.

符号の説明Explanation of symbols

10...燃料電池
20...水素タンク
23...レギュレータ
26...排出バルブ
27...圧力調整弁
28...逆止弁
32...水素供給配管
33...水素循環管
34...アノードオフガス排出管
35...空気供給配管
36...カソードオフガス排出管
41...エアコンプレッサ
44...希釈器
45...水素ポンプ
50...電動モータ
100...燃料電池システム
200...下方凸部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell 20 ... Hydrogen tank 23 ... Regulator 26 ... Discharge valve 27 ... Pressure regulating valve 28 ... Check valve 32 ... Hydrogen supply piping 33 ... Hydrogen circulation Pipe 34 ... Anode off-gas discharge pipe 35 ... Air supply pipe 36 ... Cathode off-gas discharge pipe 41 ... Air compressor 44 ... Diluter 45 ... Hydrogen pump 50 ... Electric motor 100. .. Fuel cell system 200 ... downward projection

Claims (2)

燃料電池に接続され、所定のガスが内部に流れる燃料電池用ガス管であって、
該燃料電池用ガス管の略水平方向に配置されている水平部分において、前記水平部分の下側の管壁の一部を、他の部分よりも低く形成した下方凸部を備え、
該下方凸部に対向する前記燃料電池用ガス管の上側の管壁は、前記下方凸部の形成されていない前記水平部分の下側の管壁よりも高い位置に形成されており、
前記下方凸部を有する部分における前記燃料電池用ガス管の中空部分を含む断面積は、前記下方凸部を有さない部分における前記燃料電池用ガス管の中空部分を含む断面積よりも小さく形成されている
燃料電池用ガス管。
A fuel cell gas pipe connected to the fuel cell, in which a predetermined gas flows;
In a horizontal portion arranged in a substantially horizontal direction of the fuel cell gas pipe, a lower convex portion formed with a part of a tube wall on the lower side of the horizontal part lower than the other part,
The upper pipe wall of the fuel cell gas pipe facing the lower convex part is formed at a position higher than the lower pipe wall of the horizontal part where the lower convex part is not formed,
The cross-sectional area including the hollow portion of the fuel cell gas pipe in the portion having the lower convex portion is formed smaller than the cross-sectional area including the hollow portion of the fuel cell gas pipe in the portion not having the lower convex portion. The fuel cell gas pipe.
請求項1に記載の燃料電池用ガス管を備えた燃料電池システム。   A fuel cell system comprising the gas pipe for a fuel cell according to claim 1.
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