JP2018152181A - Fuel cell system - Google Patents

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Hidefumi Mori
英文 森
潤也 鈴木
Junya Suzuki
潤也 鈴木
礼 森永
Rei Morinaga
礼 森永
秀昭 水野
Hideaki Mizuno
秀昭 水野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system in which inoperability of a movable mechanism due to freeing can be restrained.SOLUTION: A fuel cell system includes an electrically-driven turbine 30 for recovering exhaust energy of air discharged from a fuel cell stack. The electrically-driven turbine 30 includes a turbine chamber 50, a communication passage 53 connecting between a suction chamber 52, a diaphragm 61 facing the communication passage 53, a movable mechanism 70 for deforming a diaphragm 61 elastically, and a housing chamber 60 housing the movable mechanism 70. The housing chamber 60 is isolated from the communication passage 53 by means of the diaphragm 61. Furthermore, the diaphragm 61 and a turbine housing 34 are sealed by a first weld zone 62a and a second weld zone 62b.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、車両に搭載される燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system mounted on a vehicle.

水素と空気中の酸素とを化学反応させて発電を行う燃料電池スタックを有する燃料電池システムを搭載した車両が実用化されている。燃料電池システムにおいては、燃料電池スタックから排出される空気の排気エネルギを、回生機が備えるタービンホイールを回転させることで回収する技術がある。   A vehicle equipped with a fuel cell system having a fuel cell stack that generates electricity by chemically reacting hydrogen and oxygen in the air has been put into practical use. In the fuel cell system, there is a technique for recovering the exhaust energy of the air discharged from the fuel cell stack by rotating a turbine wheel provided in the regenerator.

また、燃料電池システムにおいては、燃料電池スタック内の湿度調整のために、燃料電池スタックへ供給する空気の圧力を調整している。燃料電池スタックへ供給する空気の圧力調整は、回生機におけるタービンホイールを収容したタービン室に繋がる流路の流路断面積を調整して行われる。   In the fuel cell system, the pressure of the air supplied to the fuel cell stack is adjusted in order to adjust the humidity in the fuel cell stack. The pressure adjustment of the air supplied to the fuel cell stack is performed by adjusting the flow path cross-sectional area of the flow path connected to the turbine chamber that houses the turbine wheel in the regenerator.

例えば特許文献1に開示されているように、回生機として、可変ノズル型のターボチャージャを備えた燃料電池システムにおいては、ノズルによって流路断面積を調整している。詳細には、ターボチャージャの排気ガス導入口から導入された排気ガスは、複数のノズルを通ってタービンホイールに導入される。各ノズルは、開度を変更するためのベーンを備える。ベーンは、回動軸に一体の動翼を備え、回動軸がタービンホイールから所定距離離れた場所に回動自在に支持されている。また、各ベーンは制御装置によって駆動可能である。そして、制御装置によりベーンを回動させてノズルの開度が調整されると、燃料電池スタックに供給される空気の圧力が調整される。   For example, as disclosed in Patent Document 1, in a fuel cell system provided with a variable nozzle type turbocharger as a regenerator, a flow passage cross-sectional area is adjusted by a nozzle. Specifically, the exhaust gas introduced from the exhaust gas inlet of the turbocharger is introduced into the turbine wheel through a plurality of nozzles. Each nozzle includes a vane for changing the opening degree. The vane includes a moving blade integrated with a rotating shaft, and the rotating shaft is rotatably supported at a position away from the turbine wheel by a predetermined distance. Each vane can be driven by a control device. When the opening of the nozzle is adjusted by rotating the vane by the control device, the pressure of the air supplied to the fuel cell stack is adjusted.

特開2000−315510号公報JP 2000-315510 A

ところで、燃料電池システムにおいては、発電により燃料電池スタックで発生した水分が、燃料電池スタックから空気と共に排出される。特許文献1において、排出された空気に含まれる水分が、ノズルにおけるベーンの回動軸と、回動軸の軸支部との間に侵入する場合がある。この状態で燃料電池システムが停止し、燃料電池システムが氷点下環境下に置かれると、ベーンの回動軸と、回動軸の軸支部との間に侵入した水分が凍結し、ベーンが回動不能になる場合がある。すると、燃料電池システムの低温起動(氷点下起動)時には、ノズルが回動せず、ノズルによる圧力調整ができなくなる。   Incidentally, in the fuel cell system, moisture generated in the fuel cell stack by power generation is discharged from the fuel cell stack together with air. In Patent Document 1, moisture contained in the discharged air may enter between the rotating shaft of the vane in the nozzle and the shaft support portion of the rotating shaft. When the fuel cell system is stopped in this state and the fuel cell system is placed in a sub-freezing environment, moisture that has entered between the rotating shaft of the vane and the shaft support portion of the rotating shaft freezes, and the vane rotates. It may become impossible. Then, when the fuel cell system is started at a low temperature (starting below freezing point), the nozzle does not rotate and pressure adjustment by the nozzle cannot be performed.

本発明の目的は、凍結によって可動機構が動作不能になることを抑制できる燃料電池システムを提供することにある。   The objective of this invention is providing the fuel cell system which can suppress that a movable mechanism becomes inoperable by freezing.

上記問題点を解決するための燃料電池システムは、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機によって圧縮された空気が供給される燃料電池と、前記燃料電池から排出された空気の排気エネルギを回収する回生機と、を備えた燃料電池システムであって、前記回生機は、ハウジングと、前記ハウジングに設けられ、前記燃料電池から排出された空気を前記ハウジング内に取り込むための吸入口と、前記ハウジングに軸支され、前記吸入口から前記ハウジング内に取り込まれた空気によって回転するタービンホイールと、前記ハウジング内に区画され、前記タービンホイールを収容したタービン室と、前記ハウジング内に区画され、前記タービン室と、前記吸入口とを接続する空気流路の少なくとも一部を構成する連通路と、前記燃料電池に供給される空気の圧力を調整する圧力調整部と、を備え、前記圧力調整部は、前記連通路を区画する状態で前記ハウジングに設けられた弾性部材と、前記連通路の流路断面積を調整するために前記弾性部材を弾性変形させる可動機構と、前記ハウジング内に区画され、前記可動機構を収容した収容室とを備え、前記収容室と前記連通路とは、前記弾性部材によって隔てられるとともに、前記収容室は、前記弾性部材と前記ハウジングとの間に設けたシール部によってシールされていることを要旨とする。   A fuel cell system for solving the above problems includes a compressor for compressing air, a fuel cell to which air compressed by the compressor is supplied, and exhaust energy of air discharged from the fuel cell. A regenerator, wherein the regenerator is provided in the housing, and an intake port provided in the housing for taking air discharged from the fuel cell into the housing; A turbine wheel pivotally supported by the housing and rotated by air taken into the housing from the suction port; a turbine chamber partitioned in the housing and containing the turbine wheel; partitioned in the housing; A communication passage constituting at least a part of an air flow path connecting the turbine chamber and the suction port, and supplied to the fuel cell. A pressure adjusting unit that adjusts a pressure of air to be adjusted, and the pressure adjusting unit adjusts a cross-sectional area of the communication path and an elastic member provided in the housing in a state of partitioning the communication path For this purpose, a movable mechanism that elastically deforms the elastic member and a housing chamber that is partitioned in the housing and accommodates the movable mechanism, the housing chamber and the communication path are separated by the elastic member, The gist is that the storage chamber is sealed by a seal portion provided between the elastic member and the housing.

これによれば、可動機構によって弾性部材を弾性変形させ、弾性部材によって連通路の流路断面積を調整することで、圧縮機から燃料電池に供給される空気の圧力が調整される。このような圧力調整部を備えた回生機の空気流路には、燃料電池から排出された空気が流入する。燃料電池から排出された空気には、燃料電池で生成された水分が含まれるが、シール部によるシールによって、空気流路に流入した空気が、連通路から収容室に侵入することを抑制できる。このため、可動機構が、水分を含む空気に曝されることが抑制され、可動機構に水分が付着することを抑制できる。その結果、燃料電池システムの運転が停止された後、燃料電池が氷点下環境下に置かれても、水分の凍結によって可動機構が動作不能になることを抑制できる。よって、燃料電池システムの低温起動(氷点下起動)時には、可動機構及び弾性部材を動作させて圧力調整が可能になる。   According to this, the pressure of the air supplied from the compressor to the fuel cell is adjusted by elastically deforming the elastic member by the movable mechanism and adjusting the cross-sectional area of the communication path by the elastic member. The air discharged from the fuel cell flows into the air flow path of the regenerator provided with such a pressure adjusting unit. The air exhausted from the fuel cell contains moisture generated by the fuel cell, but the air that has flowed into the air flow path can be prevented from entering the accommodation chamber from the communication path by the sealing by the seal portion. For this reason, it is suppressed that a movable mechanism is exposed to the air containing a water | moisture content, and it can suppress that a water | moisture content adheres to a movable mechanism. As a result, even when the fuel cell is placed in a sub-freezing environment after the operation of the fuel cell system is stopped, it is possible to prevent the movable mechanism from becoming inoperable due to freezing of moisture. Therefore, when the fuel cell system is started at a low temperature (starting below freezing point), the pressure can be adjusted by operating the movable mechanism and the elastic member.

また、燃料電池システムについて、前記シール部は金属製の前記ハウジングと金属製の前記弾性部材を溶接して形成されていてもよい。
これによれば、弾性部材のハウジングへの固定と、シール部の形成とを併せて行うことができる。
In the fuel cell system, the seal portion may be formed by welding the metal housing and the metal elastic member.
According to this, the fixing of the elastic member to the housing and the formation of the seal portion can be performed together.

また、燃料電池システムについて、前記弾性部材はダイヤフラムであってもよい。
これによれば、ダイヤフラムは薄板状であるため、ハウジングとダイヤフラムとの溶接が行いやすく、シール部を形成しやすい。
In the fuel cell system, the elastic member may be a diaphragm.
According to this, since the diaphragm has a thin plate shape, the housing and the diaphragm are easily welded, and the seal portion is easily formed.

本発明によれば、凍結によって可動機構が動作不能になることを抑制できる。   According to the present invention, it is possible to prevent the movable mechanism from becoming inoperable due to freezing.

実施形態における燃料電池システムの概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system in an embodiment. 実施形態における電動タービンを示す部分断面図。The fragmentary sectional view showing the electric turbine in an embodiment. 可動機構、ダイヤフラム、及びシール部を示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows a movable mechanism, a diaphragm, and a seal | sticker part. 連通路を絞った状態を示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows the state which narrowed down the communicating path. 弾性部材としてのベローズを採用した電動タービンを示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows the electric turbine which employ | adopted the bellows as an elastic member. 連通路の別例を示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows another example of a communicating path.

以下、燃料電池システムを具体化した一実施形態を図1〜図4にしたがって説明する。本実施形態の燃料電池システムは車両(燃料電池車)に搭載されている。
図1に示すように、燃料電池システム10は、燃料電池としての燃料電池スタック11と、吸入口12aから供給された空気を圧縮して吐出口12bから吐出する圧縮機12とを備えている。圧縮機12は、電動モータで駆動するターボ式の電動圧縮機である。燃料電池スタック11は、複数のセルを直列に積層して構成されている。燃料電池スタック11は、図示しない水素供給部から供給された水素と、圧縮機12によって供給された空気中の酸素とを化学反応させて発電を行う。
Hereinafter, an embodiment embodying a fuel cell system will be described with reference to FIGS. The fuel cell system of this embodiment is mounted on a vehicle (fuel cell vehicle).
As shown in FIG. 1, the fuel cell system 10 includes a fuel cell stack 11 as a fuel cell, and a compressor 12 that compresses the air supplied from the suction port 12a and discharges it from the discharge port 12b. The compressor 12 is a turbo electric compressor that is driven by an electric motor. The fuel cell stack 11 is configured by stacking a plurality of cells in series. The fuel cell stack 11 generates electricity by chemically reacting hydrogen supplied from a hydrogen supply unit (not shown) and oxygen in the air supplied by the compressor 12.

燃料電池スタック11は、図示しない走行用モータに電気的に接続されている。走行用モータは、燃料電池スタック11を電力源として駆動する。走行用モータの動力は、図示しない動力伝達機構を介して車軸に伝達され、燃料電池車は、アクセル開度に応じた車速で走行する。   The fuel cell stack 11 is electrically connected to a travel motor (not shown). The traveling motor is driven by using the fuel cell stack 11 as a power source. The power of the travel motor is transmitted to the axle via a power transmission mechanism (not shown), and the fuel cell vehicle travels at a vehicle speed corresponding to the accelerator opening.

図2に示すように、燃料電池システム10は、回生機としての電動タービン30を備える。電動タービン30では、燃料電池スタック11から排出された空気の排気エネルギが機械的エネルギとして取り出され、電動タービン30の電動モータMが発電機として機能して電動モータMに回生電力が発生する。電動モータMに発生した回生電力は、図示しないバッテリに蓄電され、例えば、走行用モータの電力源として用いられる。   As shown in FIG. 2, the fuel cell system 10 includes an electric turbine 30 as a regenerator. In the electric turbine 30, exhaust energy of the air discharged from the fuel cell stack 11 is taken out as mechanical energy, and the electric motor M of the electric turbine 30 functions as a generator to generate regenerative power in the electric motor M. The regenerative power generated in the electric motor M is stored in a battery (not shown), and is used, for example, as a power source for the travel motor.

図1に示すように、燃料電池システム10は、外部から空気が流入する圧縮機配管20を備えている。圧縮機配管20は、圧縮機12の吸入口12aに接続されている。また、燃料電池システム10は、圧縮機12の吐出口12bと燃料電池スタック11との間を繋ぐ第1配管21を備えている。また、燃料電池システム10は、燃料電池スタック11と電動タービン30の吸入口30aとの間を繋ぐ接続配管25を備えている。電動タービン30の吸入口30aは、電動タービン30において、燃料電池スタック11から排出された空気の入口である。また、燃料電池システム10は、電動タービン30の排出口30bに接続される第2配管22を備えている。   As shown in FIG. 1, the fuel cell system 10 includes a compressor pipe 20 into which air flows from the outside. The compressor pipe 20 is connected to the suction port 12 a of the compressor 12. In addition, the fuel cell system 10 includes a first pipe 21 that connects the discharge port 12 b of the compressor 12 and the fuel cell stack 11. The fuel cell system 10 also includes a connection pipe 25 that connects the fuel cell stack 11 and the intake port 30 a of the electric turbine 30. The suction port 30 a of the electric turbine 30 is an inlet for air discharged from the fuel cell stack 11 in the electric turbine 30. The fuel cell system 10 also includes a second pipe 22 connected to the discharge port 30 b of the electric turbine 30.

図2に示すように、電動タービン30は、ハウジング32と、電動モータMと、タービンホイール31と、圧力調整部29と、を備える。
電動タービン30は、該電動タービン30の外郭を構成するものであって、電動モータM、タービンホイール31及び圧力調整部29が収容されたハウジング32を備えている。ハウジング32は、例えば全体として略筒状(詳細には円筒状)となっている。
As shown in FIG. 2, the electric turbine 30 includes a housing 32, an electric motor M, a turbine wheel 31, and a pressure adjustment unit 29.
The electric turbine 30 constitutes an outline of the electric turbine 30 and includes a housing 32 in which an electric motor M, a turbine wheel 31 and a pressure adjusting unit 29 are accommodated. The housing 32 has, for example, a substantially cylindrical shape (in detail, a cylindrical shape) as a whole.

ハウジング32は、電動モータMが収容されたモータハウジング33と、空気が吐出される排出口30bが形成されたタービンハウジング34と、モータハウジング33とタービンハウジング34との間に設けられたプレート35と、を備えている。排出口30bは、ハウジング32の軸線方向の一端に設けられている。排出口30bから見てハウジング32の軸線方向に、タービンハウジング34、プレート35、及びモータハウジング33の順に配列されている。モータハウジング33、プレート35及びタービンハウジング34は金属製であり、例えば、アルミニウム製である。   The housing 32 includes a motor housing 33 in which the electric motor M is accommodated, a turbine housing 34 having a discharge port 30b through which air is discharged, and a plate 35 provided between the motor housing 33 and the turbine housing 34. It is equipped with. The discharge port 30 b is provided at one end of the housing 32 in the axial direction. The turbine housing 34, the plate 35, and the motor housing 33 are arranged in this order in the axial direction of the housing 32 when viewed from the discharge port 30b. The motor housing 33, the plate 35, and the turbine housing 34 are made of metal, for example, aluminum.

タービンハウジング34は、本体部34dにおけるプレート35側とは反対側の一端面34aから突出したボス34eを有している。ボス34eは、本体部34dの貫通孔41の周縁部から立設している。排出口30bは、ボス34eによって形成された開口であり、貫通孔41と連通している。   The turbine housing 34 has a boss 34e protruding from one end surface 34a opposite to the plate 35 side in the main body 34d. The boss 34e is erected from the peripheral edge portion of the through hole 41 of the main body portion 34d. The discharge port 30 b is an opening formed by the boss 34 e and communicates with the through hole 41.

タービンハウジング34は、貫通孔41の径方向外側に円環状の収容室用凹部54を備える。また、タービンハウジング34は、収容室用凹部54よりも径方向外側に円環状の吸入室52を備える。吸入室52は、電動タービン30の吸入口30aに連通している。そして、タービンハウジング34において、軸線方向の他端面34bに、弾性部材としてのダイヤフラム61が接合されて収容室用凹部54が閉塞され、収容室用凹部54とダイヤフラム61とにより収容室60が区画されている。また、電動タービン30は、ダイヤフラム61が接合された状態のタービンハウジング34と、タービンハウジング34に組付けられたプレート35とによって区画された連通路53を備えている。この連通路53は、吸入室52に連通している。   The turbine housing 34 includes an annular storage chamber recess 54 on the radially outer side of the through hole 41. Further, the turbine housing 34 includes an annular suction chamber 52 on the radially outer side than the storage chamber recess 54. The suction chamber 52 communicates with the suction port 30 a of the electric turbine 30. In the turbine housing 34, a diaphragm 61 as an elastic member is joined to the other end surface 34 b in the axial direction to close the storage chamber recess 54, and the storage chamber 60 is defined by the storage chamber recess 54 and the diaphragm 61. ing. Further, the electric turbine 30 includes a communication path 53 defined by a turbine housing 34 in a state where the diaphragm 61 is joined and a plate 35 assembled to the turbine housing 34. The communication path 53 communicates with the suction chamber 52.

プレート35は、円板状であり、軸線方向の両板面35a,35bのうち、第1板面35aがモータハウジング33側に位置しており、第2板面35bがタービンハウジング34側に位置している。プレート35は、第2板面35bから軸線方向に円形状に凹む凹部36を備えている。   The plate 35 has a disk shape, and the first plate surface 35a is located on the motor housing 33 side and the second plate surface 35b is located on the turbine housing 34 side among the two plate surfaces 35a and 35b in the axial direction. doing. The plate 35 includes a recess 36 that is recessed in a circular shape in the axial direction from the second plate surface 35b.

また、プレート35は、凹部36にてプレート35を軸線方向に貫通し、モータハウジング33内とタービンハウジング34内とを連通する回転軸挿通孔35cを備えている。回転軸挿通孔35cには、回転軸39が挿通されている。回転軸39の一部は、回転軸挿通孔35cを介してタービンハウジング34内に配置されている。回転軸挿通孔35cを区画する内周面と回転軸39の周面との間には、シール部材40が設けられている。   Further, the plate 35 includes a rotation shaft insertion hole 35 c that penetrates the plate 35 in the axial direction at the recess 36 and communicates the inside of the motor housing 33 and the inside of the turbine housing 34. The rotary shaft 39 is inserted through the rotary shaft insertion hole 35c. A part of the rotating shaft 39 is disposed in the turbine housing 34 via the rotating shaft insertion hole 35c. A seal member 40 is provided between the inner peripheral surface that defines the rotary shaft insertion hole 35 c and the peripheral surface of the rotary shaft 39.

タービンホイール31は、該タービンホイール31の回転軸線方向に延び、かつ、回転軸39が挿通された挿通孔31cを有している。タービンホイール31は、回転軸39における貫通孔41内に突出している部分が挿通孔31cに挿通された状態で、回転軸39と一体回転するように同回転軸39に取り付けられている。   The turbine wheel 31 has an insertion hole 31 c that extends in the direction of the rotation axis of the turbine wheel 31 and through which the rotation shaft 39 is inserted. The turbine wheel 31 is attached to the rotary shaft 39 so as to rotate integrally with the rotary shaft 39 in a state where a portion of the rotary shaft 39 protruding into the through hole 41 is inserted into the insertion hole 31c.

タービンホイール31は、貫通孔41内に配置されており、貫通孔41の内壁面42とプレート35の第2板面35bとによって区画されたタービン室50に収容されている。つまり、ハウジング32はタービンホイール31が収容されたタービン室50を有している。タービン室50と排出口30bとは連通している。また、タービン室50と吸入口30aとは、吸入室52と連通路53によって接続されている。よって、吸入室52と連通路53は、タービン室50と吸入口30aを接続する空気流路55を構成している。   The turbine wheel 31 is disposed in the through hole 41 and is accommodated in a turbine chamber 50 defined by the inner wall surface 42 of the through hole 41 and the second plate surface 35 b of the plate 35. That is, the housing 32 has a turbine chamber 50 in which the turbine wheel 31 is accommodated. The turbine chamber 50 and the discharge port 30b communicate with each other. Further, the turbine chamber 50 and the suction port 30 a are connected by a suction chamber 52 and a communication path 53. Therefore, the suction chamber 52 and the communication path 53 constitute an air flow path 55 that connects the turbine chamber 50 and the suction port 30a.

タービンハウジング34は、収容室用凹部54と貫通孔41とを隔てる円筒状の第1区画壁37を備えるとともに、収容室用凹部54と吸入室52とを隔てる第2区画壁38を備えている。   The turbine housing 34 includes a cylindrical first partition wall 37 that separates the storage chamber recess 54 and the through hole 41, and a second partition wall 38 that separates the storage chamber recess 54 and the suction chamber 52. .

タービンハウジング34は、他端面34bのうち、第1区画壁37の先端面に円環状の第1端面37cを有する。タービンハウジング34は、他端面34bのうち、第2区画壁38の先端面に円環状の第2端面38cを有する。第1端面37cと第2端面38cは、タービンハウジング34の軸線方向において同じ位置にある。   The turbine housing 34 has an annular first end surface 37c on the tip end surface of the first partition wall 37 in the other end surface 34b. The turbine housing 34 has an annular second end surface 38c on the tip end surface of the second partition wall 38 in the other end surface 34b. The first end surface 37 c and the second end surface 38 c are at the same position in the axial direction of the turbine housing 34.

図2又は図3に示すように、上記収容室60は、タービンハウジング34の他端面34bから円筒状に凹む形状である。収容室60は、収容室用凹部54をダイヤフラム61で閉塞して区画されている。弾性部材としてのダイヤフラム61は、金属の薄板製及び円盤状である。ダイヤフラム61は、中央部に開口部61aを有する。ダイヤフラム61の内周縁部61bと、タービンハウジング34の第1端面37cとは、第1溶接部62aによって接合されている。第1溶接部62aは、回転軸39回りの全周に亘って、ダイヤフラム61の内周縁部61bと第1区画壁37の第1端面37cとを溶接している。第1溶接部62aは円環状である。   As shown in FIG. 2 or FIG. 3, the accommodation chamber 60 has a shape that is recessed in a cylindrical shape from the other end surface 34 b of the turbine housing 34. The storage chamber 60 is partitioned by closing the storage chamber recess 54 with a diaphragm 61. The diaphragm 61 as an elastic member is made of a thin metal plate and has a disk shape. The diaphragm 61 has an opening 61a at the center. The inner peripheral edge 61b of the diaphragm 61 and the first end surface 37c of the turbine housing 34 are joined by a first weld 62a. The first welding portion 62 a welds the inner peripheral edge portion 61 b of the diaphragm 61 and the first end surface 37 c of the first partition wall 37 over the entire circumference around the rotation shaft 39. The first weld 62a is annular.

また、ダイヤフラム61の外周縁部61cと、タービンハウジング34の第2端面38cとは、第2溶接部62bによって接合されている。第2溶接部62bは、回転軸39回りの全周に亘って、ダイヤフラム61の外周縁部61cと第2区画壁38の第2端面38cとを溶接している。第2溶接部62bは円環状である。ダイヤフラム61とタービンハウジング34とは溶接され、結果として、収容室60は連通路53から区画されている。収容室60は、第1溶接部62a及び第2溶接部62bによって気密にシールされている。本実施形態では、第1溶接部62a及び第2溶接部62bがタービンハウジング34とダイヤフラム61との間に設けたシール部となっている。   Further, the outer peripheral edge 61c of the diaphragm 61 and the second end surface 38c of the turbine housing 34 are joined by a second weld 62b. The second welding portion 62 b welds the outer peripheral edge portion 61 c of the diaphragm 61 and the second end surface 38 c of the second partition wall 38 over the entire circumference around the rotation shaft 39. The second welded portion 62b is annular. The diaphragm 61 and the turbine housing 34 are welded, and as a result, the storage chamber 60 is partitioned from the communication path 53. The storage chamber 60 is hermetically sealed by the first welded portion 62a and the second welded portion 62b. In the present embodiment, the first welded portion 62 a and the second welded portion 62 b are seal portions provided between the turbine housing 34 and the diaphragm 61.

連通路53は、ダイヤフラム61を含むタービンハウジング34の他端面34bと、プレート35の第2板面35bとによって区画された流路である。連通路53の一部はダイヤフラム61によって区画されている。連通路53は、タービン室50よりもタービンホイール31の径方向外側に配置されており、タービンホイール31を囲むように環状(詳細には円環状)に形成されている。ダイヤフラム61は、流路形成面61dの全面が第2板面35bに対向している。本実施形態では、プレート35の第2板面35bが、ハウジング32が備える流路形成面として機能し、ダイヤフラム61の流路形成面61dと共に連通路53を区画する。また、ダイヤフラム61は、タービンハウジング34の軸線方向において、収容室60と連通路53との間に介在し、収容室60と連通路53とを隔てている。   The communication path 53 is a flow path defined by the other end surface 34 b of the turbine housing 34 including the diaphragm 61 and the second plate surface 35 b of the plate 35. A part of the communication path 53 is partitioned by a diaphragm 61. The communication path 53 is disposed on the radially outer side of the turbine wheel 31 with respect to the turbine chamber 50, and is formed in an annular shape (specifically, an annular shape) so as to surround the turbine wheel 31. In the diaphragm 61, the entire flow path forming surface 61d faces the second plate surface 35b. In the present embodiment, the second plate surface 35 b of the plate 35 functions as a flow path forming surface provided in the housing 32, and defines the communication path 53 together with the flow path forming surface 61 d of the diaphragm 61. The diaphragm 61 is interposed between the storage chamber 60 and the communication path 53 in the axial direction of the turbine housing 34, and separates the storage chamber 60 and the communication path 53.

電動タービン30において、吸入室52には、燃料電池スタック11から排出された空気が流入する。吸入室52から連通路53に流入した空気はタービン室50に流入する。そして、タービン室50に流入した空気によりタービンホイール31が回転され、空気の排気エネルギが機械的エネルギとして取り出される。タービン室50に流入した空気は、排出口30bから排出される。   In the electric turbine 30, the air discharged from the fuel cell stack 11 flows into the suction chamber 52. The air that has flowed into the communication passage 53 from the suction chamber 52 flows into the turbine chamber 50. The turbine wheel 31 is rotated by the air flowing into the turbine chamber 50, and the exhaust energy of the air is taken out as mechanical energy. The air that has flowed into the turbine chamber 50 is discharged from the discharge port 30b.

次に、電動タービン30に内蔵された圧力調整部29について説明する。圧力調整部29は、上述した収容室60と、連通路53と、ダイヤフラム61と、ダイヤフラム61を弾性変形させる可動機構70と、を備えている。   Next, the pressure adjustment unit 29 built in the electric turbine 30 will be described. The pressure adjusting unit 29 includes the above-described storage chamber 60, the communication path 53, the diaphragm 61, and the movable mechanism 70 that elastically deforms the diaphragm 61.

電動タービン30が備える可動機構70は、収容室60に収容されている。可動機構70は、連通路53の流路断面積を調整するためにダイヤフラム61を弾性変形させる。可動機構70は、ステッピングモータ71を備える。ステッピングモータ71は、第2区画壁38の内周面38aに固定された円筒状のステータ72と、ステータ72の内周側に配設された円筒状のロータ73とを有する。   The movable mechanism 70 included in the electric turbine 30 is accommodated in the accommodation chamber 60. The movable mechanism 70 elastically deforms the diaphragm 61 in order to adjust the flow path cross-sectional area of the communication path 53. The movable mechanism 70 includes a stepping motor 71. The stepping motor 71 includes a cylindrical stator 72 fixed to the inner peripheral surface 38 a of the second partition wall 38, and a cylindrical rotor 73 disposed on the inner peripheral side of the stator 72.

ステータ72は、円筒状のステータコアと、ステータコアに形成されたティースに巻回されたコイルとを有している。ロータ73は、収容室用凹部54の底面54aに対向した一端面73aからダイヤフラム61に対向した他端面73bまで一定の内径を有する。ロータ73は、一端面73aから軸線方向の途中位置まで一定の外径を有し、この途中位置までステータ72の内周面に対向している。ロータ73は、上記途中位置より他端面73bに至る外周面にネジ溝74を備える。   The stator 72 has a cylindrical stator core and a coil wound around a tooth formed on the stator core. The rotor 73 has a constant inner diameter from the one end surface 73 a facing the bottom surface 54 a of the storage chamber recess 54 to the other end surface 73 b facing the diaphragm 61. The rotor 73 has a constant outer diameter from one end surface 73a to an intermediate position in the axial direction, and faces the inner peripheral surface of the stator 72 up to this intermediate position. The rotor 73 includes a thread groove 74 on the outer peripheral surface from the midway position to the other end surface 73b.

可動機構70は、ロータ73のネジ溝74に図示しないボールを介して螺着された円筒状の押圧部材75を備える。押圧部材75は内周面にネジ溝75aを備える。また、押圧部材75は、図示しない回り止め機構により、タービンハウジング34の軸線方向へ移動可能な状態に回り止めされている。そして、ステータ72のコイルが通電されることによりロータ73が回転すると、ロータ73の回転運動は、ボールを介して押圧部材75の直線運動に変換され、押圧部材75は、回り止め機構により回り止めされつつ、タービンハウジング34の軸線方向に移動する。押圧部材75の先端面75bはダイヤフラム61の流路形成面61dとは反対側の押圧面61eに接触している。   The movable mechanism 70 includes a cylindrical pressing member 75 screwed into a thread groove 74 of the rotor 73 via a ball (not shown). The pressing member 75 includes a screw groove 75a on the inner peripheral surface. Further, the pressing member 75 is prevented from rotating in a state in which the pressing member 75 can move in the axial direction of the turbine housing 34 by a rotation preventing mechanism (not shown). When the rotor 73 is rotated by energizing the coil of the stator 72, the rotational motion of the rotor 73 is converted into a linear motion of the pressing member 75 via the ball, and the pressing member 75 is prevented from rotating by a rotation preventing mechanism. While moving, it moves in the axial direction of the turbine housing 34. The front end surface 75 b of the pressing member 75 is in contact with the pressing surface 61 e on the opposite side of the flow path forming surface 61 d of the diaphragm 61.

図3に示すように、押圧部材75の先端面75bが、第1区画壁37の第1端面37c及び第2区画壁38の第2端面38cと同一平面上にある場合、押圧部材75によるダイヤフラム61の押圧は無く、ダイヤフラム61は平坦である。押圧部材75によるダイヤフラム61の押圧が無い状態では、空気流路55において、連通路53の流路断面積が最大となる。なお、連通路53の流路断面積とは、連通路53をハウジング32の軸線方向に沿う断面で見たときの、ダイヤフラム61の流路形成面61dと、この流路形成面61dに対向した第2板面35bとの間に形成される連通路53の断面積のことである。   As shown in FIG. 3, when the front end surface 75 b of the pressing member 75 is on the same plane as the first end surface 37 c of the first partition wall 37 and the second end surface 38 c of the second partition wall 38, the diaphragm formed by the pressing member 75 There is no pressing of 61, and the diaphragm 61 is flat. In a state where the diaphragm 61 is not pressed by the pressing member 75, the flow passage cross-sectional area of the communication passage 53 is maximized in the air flow passage 55. Note that the flow passage cross-sectional area of the communication passage 53 is opposed to the flow passage formation surface 61d of the diaphragm 61 and the flow passage formation surface 61d when the communication passage 53 is viewed in a cross section along the axial direction of the housing 32. It is a cross-sectional area of the communication path 53 formed between the second plate surface 35b.

本実施形態では、ロータ73を第1の方向に回転させると、押圧部材75はダイヤフラム61に向けて移動する。図4に示すように、ダイヤフラム61が押圧部材75によって押圧されると、ダイヤフラム61が弾性変形する。その結果、ダイヤフラム61の流路形成面61dが、プレート35の第2板面35bに近付く。すると、連通路53の流路断面積が小さくなる。ロータ73の回転数を制御し、押圧部材75の突出量を制御することで、第2板面35bに向けたダイヤフラム61の突出量が制御され、連通路53の流路断面積が調整される。   In the present embodiment, when the rotor 73 is rotated in the first direction, the pressing member 75 moves toward the diaphragm 61. As shown in FIG. 4, when the diaphragm 61 is pressed by the pressing member 75, the diaphragm 61 is elastically deformed. As a result, the flow path forming surface 61 d of the diaphragm 61 approaches the second plate surface 35 b of the plate 35. Then, the flow path cross-sectional area of the communication path 53 becomes small. By controlling the number of rotations of the rotor 73 and the amount of protrusion of the pressing member 75, the amount of protrusion of the diaphragm 61 toward the second plate surface 35b is controlled, and the flow path cross-sectional area of the communication path 53 is adjusted. .

第2板面35bに向けてダイヤフラム61が突出した状態で、ロータ73を第1の方向とは逆の第2の方向に回転させると、ダイヤフラム61を押圧した押圧部材75はダイヤフラム61から離れる方向に向けて移動する。そして、図3に示すように、押圧部材75の先端面75bが、第1区画壁37の第1端面37c及び第2区画壁38の第2端面38cと同一平面上にまで移動すると、押圧部材75によるダイヤフラム61の押圧が解除される。すると、ダイヤフラム61が原形状に復帰して連通路53の流路断面積が最大となる。   When the rotor 73 is rotated in the second direction opposite to the first direction with the diaphragm 61 protruding toward the second plate surface 35 b, the pressing member 75 that presses the diaphragm 61 is separated from the diaphragm 61. Move towards As shown in FIG. 3, when the distal end surface 75 b of the pressing member 75 moves to the same plane as the first end surface 37 c of the first partition wall 37 and the second end surface 38 c of the second partition wall 38, the pressing member The pressing of the diaphragm 61 by 75 is released. Then, the diaphragm 61 returns to the original shape, and the flow path cross-sectional area of the communication path 53 is maximized.

図1に示すように、燃料電池システム10は、制御装置80を備える。制御装置80は、可動機構70のステッピングモータ71を制御する。制御装置80は、燃料電池スタック11における湿度に基づいて、燃料電池スタック11に供給する空気の圧力を算出する。そして、算出された空気の圧力となるように、制御装置80は、可動機構70を制御して連通路53における流路断面積を調整する。   As shown in FIG. 1, the fuel cell system 10 includes a control device 80. The control device 80 controls the stepping motor 71 of the movable mechanism 70. The control device 80 calculates the pressure of the air supplied to the fuel cell stack 11 based on the humidity in the fuel cell stack 11. Then, the control device 80 controls the movable mechanism 70 to adjust the cross-sectional area of the communication passage 53 so that the calculated air pressure is obtained.

例えば、燃料電池スタック11の湿度が高い場合には、燃料電池スタック11へ供給する空気の圧力を低くする。この場合は、連通路53の流路断面積を大きくする。制御装置80は、ステッピングモータ71を制御してロータ73を第2方向へ回転させ、押圧部材75によるダイヤフラム61の押圧量を減らす。   For example, when the humidity of the fuel cell stack 11 is high, the pressure of the air supplied to the fuel cell stack 11 is lowered. In this case, the flow path cross-sectional area of the communication path 53 is increased. The control device 80 controls the stepping motor 71 to rotate the rotor 73 in the second direction, and reduces the amount of pressing of the diaphragm 61 by the pressing member 75.

一方、燃料電池スタック11の湿度が低い場合には、燃料電池スタック11へ供給する空気の圧力を高くする。この場合は、連通路53の流路断面積を小さくする。制御装置80は、ステッピングモータ71を制御してロータ73を第1方向へ回転させ、押圧部材75によるダイヤフラム61の押圧量を増やす。   On the other hand, when the humidity of the fuel cell stack 11 is low, the pressure of the air supplied to the fuel cell stack 11 is increased. In this case, the flow path cross-sectional area of the communication path 53 is reduced. The control device 80 controls the stepping motor 71 to rotate the rotor 73 in the first direction, and increases the pressing amount of the diaphragm 61 by the pressing member 75.

次に、燃料電池システム10の作用を記載する。
燃料電池システム10においては、発電により燃料電池スタック11で発生した水分が空気とともに燃料電池スタック11から排出される。水分を含む空気は、接続配管25を介して電動タービン30に至り、空気流路55の入口である吸入口30aからハウジング32内に取り込まれ、吸入室52を介して連通路53に流入する。可動機構70を収容した収容室60は、ダイヤフラム61によって連通路53から隔離され、ダイヤフラム61とタービンハウジング34とを接合した部分は、第1溶接部62a及び第2溶接部62bによってシールされている。このため、水分を含む空気が、収容室60に侵入することが抑制される。
Next, the operation of the fuel cell system 10 will be described.
In the fuel cell system 10, moisture generated in the fuel cell stack 11 by power generation is discharged from the fuel cell stack 11 together with air. The moisture-containing air reaches the electric turbine 30 through the connection pipe 25, is taken into the housing 32 from the suction port 30 a that is the inlet of the air flow path 55, and flows into the communication path 53 through the suction chamber 52. The accommodating chamber 60 that accommodates the movable mechanism 70 is isolated from the communication path 53 by the diaphragm 61, and a portion where the diaphragm 61 and the turbine housing 34 are joined is sealed by the first welding portion 62a and the second welding portion 62b. . For this reason, it is suppressed that the air containing a water | moisture content penetrate | invades into the storage chamber 60.

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)連通路53に流入した空気が、連通路53から収容室60に侵入することを抑制でき、可動機構70に水分が付着することを抑制できる。その結果、燃料電池システム10の運転が停止され、氷点下環境下に置かれても、凍結によって可動機構70が動作不能になることを抑制できる。よって、燃料電池システム10の低温起動(氷点下起動)時には、可動機構70を動作させ、ダイヤフラム61及び可動機構70による圧力調整が可能になる。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Air that has flowed into the communication path 53 can be prevented from entering the storage chamber 60 from the communication path 53, and moisture can be prevented from adhering to the movable mechanism 70. As a result, even when the operation of the fuel cell system 10 is stopped and placed in a sub-freezing environment, it is possible to prevent the movable mechanism 70 from becoming inoperable due to freezing. Therefore, when the fuel cell system 10 is started at a low temperature (starting below freezing point), the movable mechanism 70 is operated, and the pressure adjustment by the diaphragm 61 and the movable mechanism 70 becomes possible.

(2)弾性部材として金属の薄板製のダイヤフラム61を採用した。このため、金属製であるタービンハウジング34の第1端面37c及び第2端面38cと、ダイヤフラム61とを第1溶接部62a及び第2溶接部62bによって接合できる。よって、ダイヤフラム61のタービンハウジング34への固定と、第1溶接部62a及び第2溶接部62bの形成とを併せて行うことができる。また、溶接によってダイヤフラム61とタービンハウジング34との間をシールできるため、シール性を持たせるための構造を簡単に形成できる。   (2) The diaphragm 61 made of a thin metal plate is used as the elastic member. For this reason, the 1st end surface 37c and the 2nd end surface 38c of the turbine housing 34 which are metal can be joined to the diaphragm 61 by the 1st welding part 62a and the 2nd welding part 62b. Therefore, the fixing of the diaphragm 61 to the turbine housing 34 and the formation of the first welded portion 62a and the second welded portion 62b can be performed together. Further, since the gap between the diaphragm 61 and the turbine housing 34 can be sealed by welding, a structure for providing a sealing property can be easily formed.

(3)連通路53の一部は、ダイヤフラム61の流路形成面61dと、プレート35の第2板面35bとの間に区画されている。よって、連通路53の一部は、ダイヤフラム61によって直接区画される。このため、連通路53の流路断面積をダイヤフラム61の出没によって直接調整でき、空気の圧力調整が調整しやすい。   (3) A part of the communication path 53 is partitioned between the flow path forming surface 61 d of the diaphragm 61 and the second plate surface 35 b of the plate 35. Therefore, a part of the communication path 53 is directly partitioned by the diaphragm 61. For this reason, the flow passage cross-sectional area of the communication passage 53 can be directly adjusted by the protrusion and depression of the diaphragm 61, and the air pressure adjustment is easy to adjust.

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ ダイヤフラム61とタービンハウジング34は、溶接以外の方法でシールされていてもよい。例えば、ダイヤフラム61の内周縁部61bと、第1区画壁37の第1端面37cとの間、及びダイヤフラム61の外周縁部61cと、第2区画壁38の第2端面38cとの間にOリングといったシール部材を介在させてダイヤフラム61をタービンハウジング34に固定し、Oリングをシール部としてもよい。この場合、第1端面37c及び第2端面38cに円環状の溝を凹設し、その溝にOリングを装着した状態で、ダイヤフラム61をタービンハウジング34に接合する。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
The diaphragm 61 and the turbine housing 34 may be sealed by a method other than welding. For example, O between the inner peripheral edge 61 b of the diaphragm 61 and the first end surface 37 c of the first partition wall 37 and between the outer peripheral edge 61 c of the diaphragm 61 and the second end surface 38 c of the second partition wall 38. The diaphragm 61 may be fixed to the turbine housing 34 with a seal member such as a ring interposed, and the O-ring may be used as a seal portion. In this case, an annular groove is formed in the first end surface 37c and the second end surface 38c, and the diaphragm 61 is joined to the turbine housing 34 with an O-ring attached to the groove.

又は、ダイヤフラム61の内周縁部61b及び外周縁部61cをゴムでコーティングし、そのゴムでコーティングした部分を第1区画壁37の第1端面37c及び第2区画壁38の第2端面38cに接触させた状態で、ダイヤフラム61から第1端面37c及び第2端面38cにビス等を螺入する。その結果、ゴムでコーティングした部分がタービンハウジング34に押し当てられた状態で、ダイヤフラム61がタービンハウジング34に固定される。そして、ゴムのコーティング部をシール部としてもよい。   Alternatively, the inner peripheral edge 61b and the outer peripheral edge 61c of the diaphragm 61 are coated with rubber, and the portions coated with the rubber contact the first end surface 37c of the first partition wall 37 and the second end surface 38c of the second partition wall 38. In this state, screws or the like are screwed into the first end surface 37c and the second end surface 38c from the diaphragm 61. As a result, the diaphragm 61 is fixed to the turbine housing 34 with the rubber-coated portion pressed against the turbine housing 34. The rubber coating portion may be used as the seal portion.

○ ダイヤフラム61を弾性変形させて連通路53の流路断面積を調整することができれば、可動機構70の構成は適宜変更してもよい。例えば、可動機構70を、ステッピングモータ71におけるロータ73の回転運動をカム、レバーを介して直線運動に変換する機構としてもよい。   As long as the diaphragm 61 can be elastically deformed to adjust the cross-sectional area of the communication passage 53, the configuration of the movable mechanism 70 may be changed as appropriate. For example, the movable mechanism 70 may be a mechanism that converts the rotational motion of the rotor 73 in the stepping motor 71 into a linear motion via a cam and a lever.

又は、可動機構70のステッピングモータ71に変えて、収容室60に流体圧シリンダを内蔵し、流体圧シリンダのシリンダチューブに対し出没可能なロッドによってダイヤフラム61を押圧し、弾性変形させてもよい。   Alternatively, instead of the stepping motor 71 of the movable mechanism 70, a fluid pressure cylinder may be built in the accommodation chamber 60, and the diaphragm 61 may be pressed and elastically deformed by a rod that can be projected and retracted with respect to the cylinder tube of the fluid pressure cylinder.

○ 弾性部材は、ダイヤフラム61ではなく、金属製のベローズ90であってもよい。図5に示すように、ベローズ90は、収容室60を連通路53から隔離する円環状の隔離部91と、隔離部91の内周縁から立設された蛇腹部92と、を備える。ベローズ90の蛇腹部92は、その先端部92aが第1区画壁37の外周面に第1溶接部90aによって接合されている。第1溶接部90aは、蛇腹部92及び第1区画壁37の周方向の全体に亘って形成されている。また、隔離部91の外周縁部は第2区画壁38の第2端面38cに第2溶接部90bによって接合されている。第2溶接部90bは、第2区画壁38の周方向の全体に亘って形成されている。   The elastic member may be a metal bellows 90 instead of the diaphragm 61. As shown in FIG. 5, the bellows 90 includes an annular isolation portion 91 that isolates the storage chamber 60 from the communication path 53, and a bellows portion 92 that is erected from the inner periphery of the isolation portion 91. The bellows portion 92 of the bellows 90 has a tip portion 92 a joined to the outer peripheral surface of the first partition wall 37 by a first welded portion 90 a. The first welded portion 90 a is formed over the entire circumferential direction of the bellows portion 92 and the first partition wall 37. Further, the outer peripheral edge portion of the isolation portion 91 is joined to the second end surface 38 c of the second partition wall 38 by the second welding portion 90 b. The second welded portion 90 b is formed over the entire circumferential direction of the second partition wall 38.

ベローズ90の隔離部91は、プレート35の第2板面35bに対向する面に流路形成面91aを備え、流路形成面91aの反対側に押圧面91bを備える。そして、ベローズ90の流路形成面91aとプレート35の第2板面35bとの間に連通路53が区画されている。また、収容室60は、ベローズ90によって連通路53から隔離されるとともに、第1溶接部90a及び第2溶接部90bによって気密にシールされている。よって、第1溶接部90a及び第2溶接部90bがシール部となる。   The separating portion 91 of the bellows 90 includes a flow path forming surface 91a on the surface facing the second plate surface 35b of the plate 35, and includes a pressing surface 91b on the opposite side of the flow path forming surface 91a. A communication path 53 is defined between the flow path forming surface 91 a of the bellows 90 and the second plate surface 35 b of the plate 35. The storage chamber 60 is isolated from the communication path 53 by the bellows 90 and is hermetically sealed by the first welded portion 90a and the second welded portion 90b. Therefore, the 1st welding part 90a and the 2nd welding part 90b become a seal part.

この形態において、ロータ73を第1の方向に回転させると、押圧部材75はベローズ90の隔離部91に向けて移動する。隔離部91が押圧部材75によって押圧されると、隔離部91の流路形成面91aが、プレート35の第2板面35bに近付く。このとき、蛇腹部92が伸張する。すると、連通路53の流路断面積が小さくなる。   In this embodiment, when the rotor 73 is rotated in the first direction, the pressing member 75 moves toward the separating portion 91 of the bellows 90. When the separating portion 91 is pressed by the pressing member 75, the flow path forming surface 91 a of the separating portion 91 approaches the second plate surface 35 b of the plate 35. At this time, the bellows portion 92 extends. Then, the flow path cross-sectional area of the communication path 53 becomes small.

隔離部91が突出した状態で、ロータ73を第1の方向とは逆の第2の方向に回転させると、隔離部91を押圧した押圧部材75は隔離部91から離れる方向に向けて移動するとともに、伸張した蛇腹部92が収縮する。そして、押圧部材75の先端面75bが、第1区画壁37の第1端面37c及び第2区画壁38の第2端面38cと同位置平面上にまで移動すると、押圧部材75による隔離部91の押圧が解除される。すると、連通路53の流路断面積が最大となる。   When the rotor 73 is rotated in the second direction opposite to the first direction with the separating portion 91 protruding, the pressing member 75 pressing the separating portion 91 moves in a direction away from the separating portion 91. At the same time, the extended bellows portion 92 contracts. When the distal end surface 75b of the pressing member 75 moves to the same position plane as the first end surface 37c of the first partition wall 37 and the second end surface 38c of the second partition wall 38, the separation portion 91 of the pressing member 75 is moved. Pressing is released. As a result, the cross-sectional area of the communication path 53 is maximized.

○ 弾性部材を、金属の薄板製のダイヤフラム61やベローズ90に具体化したが、弾性部材はゴムや、可撓性を有する樹脂製のダイヤフラムやベローズであってもよい。この場合、ダイヤフラムやベローズは、タービンハウジング34に対し、融着等で接合し、融着部をシール部としてもよい。   The elastic member is embodied as a metal thin plate diaphragm 61 or bellows 90, but the elastic member may be rubber or a flexible resin diaphragm or bellows. In this case, the diaphragm or bellows may be joined to the turbine housing 34 by fusion or the like, and the fusion part may be used as a seal part.

○ 実施形態では、連通路53の一部は、ダイヤフラム61の流路形成面61dと、プレート35の第2板面35bとで区画されていたが、これに限らない。例えば、図6に示すように、吸入室52をプレート35の厚み内に区画し、この吸入室52とタービン室50との間を、プレート35内に区画した連通路53で繋いでもよい。この場合、連通路53は、回転軸39回りで円錐台状に形成され、ダイヤフラム61は、連通路53におけるタービン室50側の端部付近に一部が面することになる。また、連通路53及び吸入室52から空気流路55が構成される。さらに、タービンホイール31を斜流タービンに変更することが好ましく、このように構成すると、吸入室52からタービン室50への空気の流入が滑らかになる。   In the embodiment, a part of the communication path 53 is defined by the flow path forming surface 61d of the diaphragm 61 and the second plate surface 35b of the plate 35, but is not limited thereto. For example, as shown in FIG. 6, the suction chamber 52 may be partitioned within the thickness of the plate 35, and the suction chamber 52 and the turbine chamber 50 may be connected by a communication path 53 partitioned within the plate 35. In this case, the communication path 53 is formed in a truncated cone shape around the rotation shaft 39, and a part of the diaphragm 61 faces near the end of the communication path 53 on the turbine chamber 50 side. Further, an air flow path 55 is constituted by the communication path 53 and the suction chamber 52. Furthermore, it is preferable to change the turbine wheel 31 to a mixed flow turbine. With such a configuration, the inflow of air from the suction chamber 52 to the turbine chamber 50 becomes smooth.

○ 実施形態では、回生機として電動タービン30に具体化したが、これに限らない。例えば、回生機は、電動モータMを備えない構成とし、回転軸39において、タービンホイール31が一体化された端部とは反対の端部にコンプレッサホイールを一体化する。そして、燃料電池スタック11から排出された空気でタービンホイール31とともに回転するコンプレッサホイールで空気を圧縮し、圧縮された空気を圧縮機12に供給して、圧縮機12による空気の圧縮を補助してもよい。   In the embodiment, the electric turbine 30 is embodied as a regenerator, but is not limited thereto. For example, the regenerator is configured not to include the electric motor M, and the compressor wheel is integrated with an end portion of the rotating shaft 39 opposite to the end portion with which the turbine wheel 31 is integrated. Then, the air discharged from the fuel cell stack 11 is compressed by a compressor wheel that rotates together with the turbine wheel 31, and the compressed air is supplied to the compressor 12 to assist the compressor 12 in compressing the air. Also good.

○ 実施形態では、連通路53を空気流路55の一部としたが、例えば、吸入室52が無い場合は、吸入口30aとタービン室50とを連通路53で繋ぎ、空気流路の全部を連通路53としてもよい。   In the embodiment, the communication path 53 is a part of the air flow path 55. For example, when there is no suction chamber 52, the suction port 30a and the turbine chamber 50 are connected by the communication path 53, and the entire air flow path is formed. The communication path 53 may be used.

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
(イ)前記シール部は、前記弾性部材と前記ハウジングとを溶接した溶接部である。
(ロ)前記回生機は電動タービンである。
Next, the technical idea that can be grasped from the above embodiment and other examples will be described below.
(A) The seal portion is a welded portion where the elastic member and the housing are welded.
(B) The regenerator is an electric turbine.

(ハ)前記可動機構は、ステッピングモータと、該ステッピングモータのロータの回転によって前記弾性部材に対し接離する押圧部材とを含む。   (C) The movable mechanism includes a stepping motor and a pressing member that contacts and separates from the elastic member by rotation of a rotor of the stepping motor.

10…燃料電池システム、11…燃料電池としての燃料電池スタック、12…圧縮機、29…圧力調整部、30…回生機としての電動タービン、30a…吸入口、31…タービンホイール、32…ハウジング、50…タービン室、53…連通路、55…空気流路、60…収容室、61…弾性部材としてのダイヤフラム、90…弾性部材としてのベローズ、62a,90a…シール部としての第1溶接部、62b,90b…シール部としての第2溶接部、70…可動機構。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell system, 11 ... Fuel cell stack as fuel cell, 12 ... Compressor, 29 ... Pressure adjustment part, 30 ... Electric turbine as regenerator, 30a ... Inlet, 31 ... Turbine wheel, 32 ... Housing, DESCRIPTION OF SYMBOLS 50 ... Turbine chamber, 53 ... Communication path, 55 ... Air flow path, 60 ... Storage chamber, 61 ... Diaphragm as an elastic member, 90 ... Bellows as an elastic member, 62a, 90a ... 1st welding part as a seal part, 62b, 90b ... 2nd welding part as a seal part, 70 ... movable mechanism.

Claims (3)

空気を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機によって圧縮された空気が供給される燃料電池と、
前記燃料電池から排出された空気の排気エネルギを回収する回生機と、を備えた燃料電池システムであって、
前記回生機は、
ハウジングと、
前記ハウジングに設けられ、前記燃料電池から排出された空気を前記ハウジング内に取り込むための吸入口と、
前記ハウジングに軸支され、前記吸入口から前記ハウジング内に取り込まれた空気によって回転するタービンホイールと、
前記ハウジング内に区画され、前記タービンホイールを収容したタービン室と、
前記ハウジング内に区画され、前記タービン室と、前記吸入口とを接続する空気流路の少なくとも一部を構成する連通路と、
前記燃料電池に供給される空気の圧力を調整する圧力調整部と、を備え、
前記圧力調整部は、
前記連通路を区画する状態で前記ハウジングに設けられた弾性部材と、
前記連通路の流路断面積を調整するために前記弾性部材を弾性変形させる可動機構と、
前記ハウジング内に区画され、前記可動機構を収容した収容室とを備え、
前記収容室と前記連通路とは、前記弾性部材によって隔てられるとともに、前記収容室は、前記弾性部材と前記ハウジングとの間に設けたシール部によってシールされていることを特徴とする燃料電池システム。
A compressor for compressing air;
A fuel cell supplied with air compressed by the compressor;
A regenerator that recovers exhaust energy of air discharged from the fuel cell, and a fuel cell system comprising:
The regenerator is
A housing;
An inlet provided in the housing for taking in air exhausted from the fuel cell into the housing;
A turbine wheel pivotally supported by the housing and rotated by air taken into the housing from the suction port;
A turbine chamber defined in the housing and containing the turbine wheel;
A communication path which is partitioned in the housing and forms at least a part of an air flow path connecting the turbine chamber and the suction port;
A pressure adjusting unit that adjusts the pressure of the air supplied to the fuel cell,
The pressure adjusting unit is
An elastic member provided in the housing in a state of partitioning the communication path;
A movable mechanism for elastically deforming the elastic member in order to adjust the flow path cross-sectional area of the communication path;
A housing chamber partitioned in the housing and housing the movable mechanism;
The storage chamber and the communication path are separated by the elastic member, and the storage chamber is sealed by a seal portion provided between the elastic member and the housing. .
前記シール部は金属製の前記ハウジングと金属製の前記弾性部材を溶接して形成されている請求項1に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 1, wherein the seal portion is formed by welding the metal housing and the metal elastic member. 前記弾性部材はダイヤフラムである請求項2に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 2, wherein the elastic member is a diaphragm.
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