JP2019175627A - 燃料ガス噴射装置及び燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】インジェクタの作動時に発生する振動の外部支持部材への伝達を効率的に低減することができる燃料ガス噴射装置及び燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池システム１１の燃料ガス噴射装置１０は、インジェクタ装置８８とエジェクタ装置９０とを備える。インジェクタ装置８８のマウント部１５４ａ〜１５４ｄは、先端側支持部１００に連結されたマウント本体２００と、プランジャ１１４の作動方向に延在した状態でマウント本体２００とエジェクタボディ１７２とを互いに連結するねじ部材２０２と、ねじ部材２０２の軸部２０２ａの外周側に配設されたマウントゴム部材２０８とを含む。【選択図】図６

Description

本発明は、燃料電池に燃料ガスを供給するための燃料ガス噴射装置及び燃料電池システムに関する。

特許文献１には、複数のインジェクタとエジェクタとを備えた燃料ガス噴射装置が開示されている。この燃料ガス噴射装置は、燃料電池スタックに固定されたカバー部内に収容されるとともにカバー部に対して取り付けられる複数のマウント部を備える。

マウント部は、インジェクタのプランジャの作動方向と直交する方向に延在したねじ部材（固定部材）と、ねじ部材の外周側に環状に設けられたゴム部材とを備えている。ゴム部材は、インジェクタの作動時に発生する振動（プランジャの打音）のカバー部への伝達を低減する。

特開２０１７−８４４５７号公報

本発明は、上記提案に関連してなされたものであり、インジェクタの作動時に発生する振動の外部支持部材への伝達を効率的に低減することができる燃料ガス噴射装置及び燃料電池システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る燃料ガス噴射装置は、燃料ガスを噴射するインジェクタを有するインジェクタ装置と、外部支持部材に取り付けられるエジェクタボディを有して前記インジェクタから噴射された燃料ガスが導かれるエジェクタ装置と、を備え、前記エジェクタ装置の燃料ガスを燃料電池に供給する燃料ガス噴射装置であって、前記インジェクタ装置は、前記インジェクタを支持するインジェクタ支持部と、前記インジェクタと前記インジェクタ支持部との間に配設されたゴム部材と、前記インジェクタ支持部を前記エジェクタボディに取り付けるためのマウント部と、を有し、前記マウント部は、前記インジェクタ支持部に連結されたマウント本体と、前記インジェクタのプランジャの作動方向に延在した状態で前記マウント本体と前記エジェクタボディとを互いに連結する固定部材と、前記固定部材の軸部の外周側に配設されたマウントゴム部材と、を含むことを特徴とする。

このような構成によれば、インジェクタの作動時に発生した振動は、ゴム部材で１次減衰されてからインジェクタ支持部に伝達された後、マウントゴム部材で２次減衰されてエジェクタボディを介して外部支持部材に伝達される。この際、マウントゴム部材は、プランジャの作動方向に沿って延在した固定部材の外周側に配設されているため、インジェクタ支持部からプランジャの作動方向に沿ってエジェクタボディに伝達する振動を効率的に減衰させることができる。従って、インジェクタの作動時に発生した振動の外部支持部材への伝達を効率的に低減することができる。

上記の燃料ガス噴射装置において、前記インジェクタ支持部は、前記インジェクタの先端部を支持する先端側支持部と、前記インジェクタの基端部を支持する基端側支持部と、を有し、前記ゴム部材は、前記プランジャの作動方向から前記インジェクタと前記先端側支持部とで挟持された先端側ゴム部材と、前記プランジャの作動方向から前記インジェクタと前記基端側支持部とで挟持された基端側ゴム部材と、を有していてもよい。

このような構成によれば、インジェクタの作動時に先端方向に向かって伝達する振動は、先端側ゴム部材で１次減衰された後で、マウントゴム部材で２次減衰される。また、インジェクタの作動時に基端方向に向かって伝達する振動は、基端側ゴム部材で減衰される。これにより、インジェクタの作動時に発生した振動の外部支持部材への伝達を一層効率的に低減することができる。

上記の燃料ガス噴射装置において、前記マウントゴム部材の硬度は、前記先端側ゴム部材及び前記基端側ゴム部材のそれぞれの硬度よりも低くてもよい。

このような構成によれば、インジェクタの作動時に発生した振動の低周波成分を先端側ゴム部材及び基端側ゴム部材で効果的に減衰させることができる。また、インジェクタの作動時に発生した振動の高周波成分をマウントゴム部材によって効果的に減衰させることができる。

上記の燃料ガス噴射装置において、前記インジェクタ装置は、並列して配置された複数の前記インジェクタを有し、前記先端側ゴム部材は、各前記インジェクタの先端部を囲繞するように延在し、前記基端側ゴム部材は、各前記インジェクタの基端部を囲繞するように延在していてもよい。

このような構成によれば、複数のインジェクタの作動時に発生した振動を先端側ゴム部材と基端側ゴム部材によって効率的に減衰させることができる。

上記の燃料ガス噴射装置において、前記マウント部は、前記固定部材によって前記エジェクタボディに固定された環状の内側部材と、前記内側部材の外周側に配設された状態で前記マウント本体に固着された環状の外側部材と、を有し、前記マウントゴム部材は、前記内側部材の外面と前記外側部材の内面とに当接していてもよい。

このような構成によれば、先端側支持部から外側部材に伝達された振動をマウントゴム部材で減衰させてから内側部材を介してエジェクタボディに伝達させることができる。

上記の燃料ガス噴射装置において、前記マウント部は、前記インジェクタ装置の中心線を基準として点対称に複数設けられていてもよい。

このような構成によれば、インジェクタから先端側支持部に伝達された振動を複数のマウント部によって一層効率的に減衰させることができる。

上記の燃料ガス噴射装置において、前記エジェクタボディには、前記先端側支持部の一部が挿入される孔部が形成され、前記先端側支持部のうち前記孔部に挿入される部分には、前記孔部を構成する内面に接触するゴムシール部材が装着されていてもよい。

このような構成によれば、インジェクタから先端側支持部に伝達された振動をゴムシール部材によって減衰させることができる。

本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池と、上述した燃料ガス噴射装置と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、インジェクタの作動時に発生した振動をゴム部材で１次減衰させた後で、マウントゴム部材で２次減衰させることができる。よって、インジェクタの作動時に発生した振動の外部支持部材への伝達を効率的に低減することができる。

本発明の一実施形態に係る燃料システムの概略構成図である。 図１の燃料ガス噴射装置とその周辺を示す一部省略斜視図である。 図２の燃料ガス噴射装置の縦断面図である。 図３の一部拡大図である。 図２の燃料ガス噴射装置を矢印Ｘ１方向から視た平面図である。 図５のＶＩ―ＶＩ線に沿った一部省略縦断面図である。

以下、本発明に係る燃料ガス噴射装置及び燃料電池システムについて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る燃料電池システム１１は、例えば、燃料電池電気自動車等の燃料電池車両（図示せず）に搭載される。

燃料電池システム１１は、燃料電池スタック１２（燃料電池）を備える。燃料電池スタック１２には、燃料ガスである、例えば、水素ガスを供給する燃料ガス供給装置１４と、酸化剤ガスである、例えば、空気を供給する酸化剤ガス供給装置１６と、冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置１８とが設けられる。燃料電池システム１１は、さらにエネルギ貯蔵装置であるバッテリ２０と制御部２２を備える。

燃料電池スタック１２は、水平方向に積層される複数の発電セル２４と、これら発電セル２４を覆う燃料電池カバー２３とを備える。図１及び図２に示すように、燃料電池カバー２３は、発電セル２４の積層方向（矢印Ｚ方向）の両端に位置する一組のエンドプレート２５と、発電セル２４の積層方向と直交する方向から覆う４枚のサイドパネル２７とを有する。

図１において、発電セル２４は、電解質膜・電極構造体２６を第１セパレータ２８及び第２セパレータ３０で挟持して構成される。第１セパレータ２８及び第２セパレータ３０は、金属セパレータ又はカーボンセパレータにより構成される。

電解質膜・電極構造体２６は、例えば、水分が含まれたパーフルオロスルホン酸の薄膜である固体高分子電解質膜３２と、固体高分子電解質膜３２を挟持するアノード電極３４及びカソード電極３６とを備える。固体高分子電解質膜３２は、フッ素系電解質の他、ＨＣ（炭化水素）系電解質が使用される。

第１セパレータ２８と電解質膜・電極構造体２６との間には、アノード電極３４に燃料ガスを導くための燃料ガス流路３８が設けられている。第２セパレータ３０と電解質膜・電極構造体２６との間には、カソード電極３６に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス流路４０が設けられている。互いに隣接する第１セパレータ２８と第２セパレータ３０との間には、冷却媒体（冷媒）を流通させるための冷却媒体流路４２が設けられている。

燃料電池スタック１２には、燃料ガス入口４４ａ、燃料ガス出口４４ｂ、酸化剤ガス入口４６ａ、酸化剤ガス出口４６ｂ、冷却媒体入口４８ａ及び冷却媒体出口４８ｂが設けられる。燃料ガス入口４４ａは、各発電セル２４を積層方向に貫通するとともに、燃料ガス流路３８の供給側に連通する。燃料ガス出口４４ｂは、各発電セル２４を積層方向に貫通するとともに、燃料ガス流路３８の排出側に連通する。燃料ガス流路３８、燃料ガス入口４４ａ及び燃料ガス出口４４ｂにより、アノード流路が構成される。

酸化剤ガス入口４６ａは、各発電セル２４を積層方向に貫通するとともに、酸化剤ガス流路４０の供給側に連通する。酸化剤ガス出口４６ｂは、各発電セル２４を積層方向に貫通するとともに、酸化剤ガス流路４０の排出側に連通する。酸化剤ガス流路４０、酸化剤ガス入口４６ａ及び酸化剤ガス出口４６ｂにより、カソード流路が構成される。

冷却媒体入口４８ａは、各発電セル２４を積層方向に貫通するとともに、冷却媒体流路４２の供給側に連通する。冷却媒体出口４８ｂは、各発電セル２４を積層方向に貫通するとともに、冷却媒体流路４２の排出側に連通する。

燃料ガス供給装置１４は、高圧の燃料ガス（高圧水素）を貯留する燃料ガスタンク５０を備え、この燃料ガスタンク５０内の燃料ガスは、燃料ガス供給路５２及び燃料ガス噴射装置１０を介して燃料電池スタック１２の燃料ガス入口４４ａに供給される。燃料ガス噴射装置１０の具体的な構成については後述する。

図１に示すように、燃料電池スタック１２の燃料ガス出口４４ｂには、燃料ガス排出路５４が連通する。燃料ガス排出路５４は、アノード電極３４で少なくとも一部が使用された燃料ガスである燃料オフガス（燃料排ガス）を、燃料電池スタック１２から導出する。

燃料ガス排出路５４の下流側の端部には、循環流路５８とパージ流路６０とが連結されている。循環流路５８は、燃料オフガスを燃料ガス噴射装置１０に導く。

パージ流路６０には、パージ弁６４が設けられている。燃料ガス排出路５４には、主に液体成分を含む流体を排出する排水流路６６の一端が連結されている。排水流路６６には、ドレイン弁６８が設けられている。

酸化剤ガス供給装置１６は、燃料電池スタック１２の酸化剤ガス入口４６ａに連通する酸化剤ガス供給路７０と、燃料電池スタック１２の酸化剤ガス出口４６ｂに連通する酸化剤ガス排出路７２とを備える。

酸化剤ガス供給路７０には、酸化剤ガス（大気からの空気）を圧縮して供給する酸化剤ガスポンプ７４が設けられている。酸化剤ガス供給路７０は、燃料電池スタック１２に酸化剤ガスを導入し、酸化剤ガス排出路７２は、カソード電極３６で少なくとも一部が使用された酸化剤ガスである排出酸化剤ガスを、燃料電池スタック１２から排出する。

冷却媒体供給装置１８は、燃料電池スタック１２の冷却媒体入口４８ａに接続される冷却媒体供給路７６を備える。冷却媒体供給路７６には、冷媒ポンプ７８が設けられている。冷却媒体供給路７６は、ラジエータ８０に連結されるとともに、ラジエータ８０には、冷却媒体出口４８ｂに連通する冷却媒体排出路８２が連結される。

図２〜図４に示すように、燃料ガス噴射装置１０は、発電セル２４の積層方向の端部に位置して燃料ガス入口４４ａが設けられたエンドプレート２５に固定されたカバー部８４内に収容されている。カバー部８４は、発電セル２４の積層方向（矢印Ｚ方向）に２分割されたカバー部本体８６を互いに組み合わせてなるケーシングである。矢印Ｚ方向は、例えば、車幅方向である。なお、図２では、片方のカバー部本体８６の図示を省略している。カバー部８４は、燃料ガス噴射装置１０を支持する外部支持部材として機能する。

詳細な図示は省略するが、カバー部８４内には、燃料ガスが流通する部材（例えば、燃料ガス排出路５４及び循環流路５８等）が収容される。カバー部８４は、燃料ガス噴射装置１０等から外部に燃料ガスが漏出することを防止する。また、カバー部８４は、燃料ガス噴射装置１０から発生する雑音（騒音）を乗員等に聞こえ難くする防音壁として機能する。

燃料ガス噴射装置１０は、発電セル２４の積層方向と直交する方向（矢印Ｘ方向）に延在している。矢印Ｘ方向は、例えば、車両前後方向である。燃料ガス噴射装置１０は、インジェクタ装置８８、エジェクタ装置９０を備える。

図３に示すように、インジェクタ装置８８は、第１インジェクタ９４、第２インジェクタ９６、インジェクタ支持部９７（基端側支持部９８及び先端側支持部１００）、ゴム部材１０１（基端側ゴム部材１０２及び先端側ゴム部材１０４）を有する。

図４に示すように、第１インジェクタ９４は、第１ボディ１０６、第２ボディ１０８及びコイル部１１０を備える。第１ボディ１０６は、第１インジェクタ９４の基端側（矢印Ｘ１方向に位置する部分）を構成する中空部材である。第１ボディ１０６は、第１インジェクタ９４の軸線方向に延在している。第１ボディ１０６には、燃料ガスが流通する第１流路１１０ａが形成されている。

第２ボディ１０８は、第１インジェクタ９４の先端側（矢印Ｘ２方向に位置する部分）を構成する中空部材である。第２ボディ１０８内には、プランジャ１１４と、プランジャ１１４の先端部に設けられた弁体１１６と、弁体１１６が着座する弁座１１８とが設けられている。弁座１１８には、燃料ガスを噴射するための噴射口１２０が形成されている。

プランジャ１１４は、鉄等の磁性材料によって構成されており、第１インジェクタ９４の軸線方向（矢印Ｘ方向）に作動する。プランジャ１１４には、燃料ガスが流通する第２流路１１４ａが形成されている。プランジャ１１４の基端部には、プランジャ１１４を先端方向に付勢するスプリング１２２が設けられている。

コイル部１１０は、第１ボディ１０６に設けられたコイルカバー部１２４に覆われている。コイルカバー部１２４は、第１ボディ１０６から径方向外方に突出した環状突出部１２４ａと、環状突出部１２４ａの突出端から矢印Ｘ２方向に延出した筒部１２４ｂとを含む。環状突出部１２４ａは、第１ボディ１０６の矢印Ｘ方向の基端側に連結している。

筒部１２４ｂの延出端は、第２ボディ１０８の基端部から径方向外方に突出したフランジ部１２８に嵌合している。フランジ部１２８には、第１インジェクタ９４の先端側を保持するための先端側保持部１３０が装着されている。

コイル部１１０は、絶縁性のボビン１３２に巻回されたソレノイド１３４を有する。ソレノイド１３４には、第１ボディ１０６に設けられた図示しないコネクタから電流が供給される。

このような第１インジェクタ９４では、制御部２２からソレノイド１３４に電流が供給されると、プランジャ１１４がソレノイド１３４の励磁作用によって基端方向（矢印Ｘ１方向）に変位する。これにより、弁体１１６が弁座１１８から離間するため、第１インジェクタ９４が開弁する。この際、プランジャ１１４の基端部が第１ボディ１０６の先端面に衝突することにより作動音（打音）が発生する。

一方、制御部２２からソレノイド１３４への電流の供給が遮断されると、プランジャ１１４がスプリング１２２の付勢力によって先端方向（矢印Ｘ２方向）に変位する。これにより、弁体１１６が弁座１１８に着座するため、第１インジェクタ９４が閉弁する。この際、弁体１１６が弁座１１８に衝突することにより作動音（打音）が発生する。

第２インジェクタ９６は、第１インジェクタ９４に対して矢印Ｘ方向と直交する矢印Ｙ方向に並列に設けられている。矢印Ｙ方向は、例えば、鉛直方向である。第１インジェクタ９４と第２インジェクタ９６とは互いに離間している。ただし、第１インジェクタ９４と第２インジェクタ９６とは、互いに連結されていてもよい。第２インジェクタ９６は、第１インジェクタ９４と同一の構成である。そのため、第２インジェクタ９６の構成についての説明は省略する。

インジェクタ支持部９７は、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６を支持するものであって、基端側支持部９８と先端側支持部１００とを有する。基端側支持部９８は、第１インジェクタ９４の基端部と第２インジェクタ９６の基端部とを支持する。基端側支持部９８は、ベース部１４０、第１管部１４２及び第２管部１４４を有する。ベース部１４０は、矢印Ｙ方向に延在している。ベース部１４０には、その延在方向に沿って導入流路１４０ａが形成されている。導入流路１４０ａのうちベース部１４０の片方（矢印Ｙ１方向）の端面に開口した開口部１４１には、燃料ガス供給路５２を構成する図示しない配管が嵌合される。

第１管部１４２及び第２管部１４４のそれぞれは、ベース部１４０から矢印Ｘ２方向に突出している。第１管部１４２の第１内孔１４２ａは、導入流路１４０ａに連通している。第１管部１４２の内面には、第１インジェクタ９４の第１ボディ１０６の基端部に装着された環状の基端側シール部材１４６が気密に接触している。すなわち、第１管部１４２は、導入流路１４０ａを流通する燃料ガスを第１インジェクタ９４に導く。

第２管部１４４は、第１管部１４２に対してベース部１４０の開口部が位置する側とは反対側（矢印Ｙ２方向）に離間して位置している。第２管部１４４の第２内孔１４４ａは、導入流路１４０ａに連通している。第２管部１４４の内面には、第２インジェクタ９６の第１ボディ１０６の基端部に装着された環状の基端側シール部材１４６が気密に接触している。すなわち、第２管部１４４は、導入流路１４０ａを流通する燃料ガスを第２インジェクタ９６に導く。

図３に示すように、先端側支持部１００は、第１インジェクタ９４の先端部と第２インジェクタ９６の先端部とを支持する。先端側支持部１００は、板状の支持部本体１４７と、支持部本体１４７から矢印Ｘ２方向に突出したブロック状の流路形成部１４８とを有する。

支持部本体１４７は、流路形成部１４８よりも外方に延出している。支持部本体１４７は、第１インジェクタ９４と第２インジェクタ９６の並び方向（矢印Ｙ方向）に延びている。支持部本体１４７のうち矢印Ｘ１方向を指向する面には、第１支持凹部１５０と第２支持凹部１５２とが形成されている。図４において、第１支持凹部１５０の内側面には、第１インジェクタ９４の第２ボディ１０８の先端部に装着された環状の先端側シール部材１５３が気密に接触している。第２支持凹部１５２の内側面には、第２インジェクタ９６の第２ボディ１０８の先端部に装着された環状の先端側シール部材１５３が気密に接触している。

図２及び図３に示すように、支持部本体１４７には、先端側支持部１００をエジェクタ装置９０に固定するための４つのマウント部１５４ａ〜１５４ｄが設けられている。マウント部１５４ａ〜１５４ｄの具体的な構成については後述する。

図３において、流路形成部１４８には、第１噴射流路１４８ａ、第２噴射流路１４８ｂ及び導出流路１４８ｃが形成されている。第１噴射流路１４８ａは、第１支持凹部１５０の底面に開口している。第１噴射流路１４８ａには、第１インジェクタ９４から噴射された燃料ガスが流通する。第１噴射流路１４８ａは、矢印Ｘ２方向に向かって矢印Ｙ２方向に傾斜している。

第２噴射流路１４８ｂは、第２支持凹部１５２の底面に開口している。第２噴射流路１４８ｂには、第２インジェクタ９６から噴射された燃料ガスが流通する。第２噴射流路１４８ｂは、矢印Ｘ２に向かって矢印Ｙ１方向に傾斜している。導出流路１４８ｃは、矢印Ｘ方向に沿って直線状に延在している。導出流路１４８ｃには、第１噴射流路１４８ａ及び第２噴射流路１４８ｂが連通している。導出流路１４８ｃは、流路形成部１４８の矢印Ｘ２方向の端面に開口している。

図２に示すように、基端側支持部９８と先端側支持部１００との間には、２つの連結部材１６０が配置されている。これら連結部材１６０は、矢印Ｚ方向にゴム部材１０１（基端側ゴム部材１０２及び先端側ゴム部材１０４）を挟むように配置されている。連結部材１６０、基端側支持部９８及び先端側支持部１００は、ボルト１６２及びナット１６４によって互いに連結されている。

これら連結部材１６０は、基端側支持部９８と先端側支持部１００との間に配設された基端側ゴム部材１０２と先端側ゴム部材１０４とに矢印Ｘ方向の締め付け荷重を付与する。換言すれば、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６は、基端側ゴム部材１０２と先端側ゴム部材１０４とによってプランジャ１１４の作動方向（矢印Ｘ方向）から押さえ込まれている。

図４において、基端側ゴム部材１０２は、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６の作動時に発生する振動（プランジャ１１４の打音）の低周波成分（例えば、８００Ｈｚ以下の成分）を効果的に減衰させるための防振ゴム部材である。基端側ゴム部材１０２としては、例えば、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）が用いられる。ただし、基端側ゴム部材１０２としては、上記以外のゴム材料を用いてもよい。

基端側ゴム部材１０２は、硬度（ショア硬さ）がＨＳ３０以上ＨＳ７０以下のものを用いるのが好ましく、基端側ゴム部材１０２の矢印Ｘ方向（プランジャ１１４の作動方向）に沿った長さ（締め付け力が作用した状態の厚さ）は、５ｍｍ以上２１ｍｍ以下に設定するのが好ましい。この場合、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６の作動時に発生する振動を基端側ゴム部材１０２によって効果的に減衰させることができる。

基端側ゴム部材１０２は、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６と基端側支持部９８との間で挟持されている。具体的には、基端側ゴム部材１０２は、第１インジェクタ９４のコイルカバー部１２４と第２インジェクタ９６のコイルカバー部１２４とに当接している。基端側ゴム部材１０２とベース部１４０との間には、基端側ゴム部材１０２の締め付け力を調整するための板状の基端側シム部材１６６が介在されている。

基端側シム部材１６６は、ベース部１４０に当接している。基端側ゴム部材１０２は、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６のそれぞれの基端部を囲繞するように設けられている。換言すれば、基端側ゴム部材１０２及び基端側シム部材１６６は、第１管部１４２及び第２管部１４４を囲繞するように設けられている。

基端側シム部材１６６の厚さ及び枚数は、任意に変更可能である。また、基端側シム部材１６６は、基端側ゴム部材１０２と基端側保持部１２６との間に介在されていてもよい。さらに、基端側シム部材１６６は、省略されてもよい。

先端側ゴム部材１０４は、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６の作動時に発生する振動（プランジャ１１４の打音）の低周波成分（例えば、８００Ｈｚ以下の成分）を効果的に減衰させるための防振ゴム部材である。先端側ゴム部材１０４としては、上述した基端側ゴム部材１０２と同じものが用いられる。換言すれば、先端側ゴム部材１０４の硬度は、基端側ゴム部材１０２の硬度と略同じである。先端側ゴム部材１０４の矢印Ｘ方向に沿った長さ（締め付け力が作用した状態の厚さ）は、基端側ゴム部材１０２の矢印Ｘ方向に沿った長さ（締め付け力が作用した状態の厚さ）よりも小さい。

先端側ゴム部材１０４は、硬度（ショア硬さ）がＨＳ３０以上ＨＳ７０以下のものを用いるのが好ましく、先端側ゴム部材１０４の矢印Ｘ方向（プランジャ１１４の作動方向）に沿った長さ（締め付け力が作用した状態の厚さ）は、２ｍｍ以上１３ｍｍ以下に設定するのが好ましい。この場合、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６の作動時に発生した振動を先端側ゴム部材１０４によって効果的に減衰させることができる。

先端側ゴム部材１０４は、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６と先端側支持部１００との間で挟持されている。具体的には、先端側ゴム部材１０４は、第１インジェクタ９４の先端側保持部１３０と第２インジェクタ９６の先端側保持部１３０とに当接している。先端側ゴム部材１０４と先端側支持部１００との間には、先端側ゴム部材１０４の締め付け力を調整するための板状の先端側シム部材１６８が介在されている。

先端側シム部材１６８は、支持部本体１４７のうち矢印Ｘ１方向を指向する面に形成された凹部１７０の底面に当接している。凹部１７０は、第１支持凹部１５０と第２支持凹部１５２の外周側に設けられている。先端側ゴム部材１０４及び先端側シム部材１６８は、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６のそれぞれの先端部を囲繞するように設けられている。

先端側シム部材１６８は、複数枚設けられてもよいし、先端側ゴム部材１０４と基端側保持部１２６との間に介在されていてもよい。また、先端側シム部材１６８は、省略されてもよい。

図１及び図３に示すように、エジェクタ装置９０は、インジェクタ装置８８から導かれた燃料ガスにベンチュリ効果により負圧を発生させて循環流路５８の燃料オフガスを吸い込み、燃料ガスに混合して下流側に吐出するものである。

図３において、エジェクタ装置９０は、エジェクタボディ１７２、ディフューザ１７４及びノズル１７６を有する。エジェクタボディ１７２は、矢印Ｘ方向に延在したボディ本体１７８と、ボディ本体１７８の矢印Ｘ１方向に設けられた板状部１８０とを有する。ボディ本体１７８には、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６から導かれた燃料ガスを燃料ガス入口４４ａに導くための孔部１８２が形成されている。孔部１８２の基端側には、先端側支持部１００の一部（流路形成部１４８）が挿入されている。

孔部１８２を構成する内面には、流路形成部１４８の外面に装着された環状のゴムシール部材１８４が気密に接触している。ボディ本体１７８のうち流路形成部１４８よりも矢印Ｘ２方向の部分には、循環流路５８を構成する図示しない配管が嵌合される接続孔１８６が形成されている。

図２に示すように、ボディ本体１７８の外面には、ねじ部材１８９によって固定プレート１９０が固定されている。固定プレート１９０は、複数（３つ）のねじ部材１９２によってカバー部本体８６の内面に固定されている。

板状部１８０は、ボディ本体１７８よりも矢印Ｙ方向及び矢印Ｚ方向に張り出すように設けられた状態で複数のねじ部材１９３によってボディ本体１７８に締結されている。板状部１８０には、インジェクタ装置８８が連結される。

図３において、ディフューザ１７４は、矢印Ｘ方向に筒状に延在するとともに流路形成部１４８に固定されている。ディフューザ１７４には、燃料オフガスを吸い込むための吸込口１９４が形成されている。ノズル１７６は、ディフューザ１７４の内孔１７４ａの矢印Ｘ１方向の端部に位置している。ノズル１７６は、導出流路１４８ｃのうち矢印Ｘ２方向の開口部に嵌合されている。

図２及び図５に示すように、マウント部１５４ａとマウント部１５４ｂとは、支持部本体１４７の長手方向の一端部（矢印Ｙ１方向の端部）に位置した状態で支持部本体１４７の短手方向（矢印Ｚ方向）に互いに隣接している。マウント部１５４ｃとマウント部１５４ｄとは、支持部本体１４７の長手方向の他端部（矢印Ｙ２方向の端部）に位置した状態で支持部本体１４７の短手方向に互いに隣接している。４つのマウント部１５４ａ〜１５４ｄは、インジェクタ装置８８の中心線ＣＬを基準として点対称に設けられている。中心線ＣＬは、第１インジェクタ９４の軸線と第２インジェクタ９６の軸線との中間に位置する。換言すれば、中心線ＣＬは、第１インジェクタ９４の軸線と第２インジェクタ９６の軸線とに対して等距離に位置するとともに平行に延在する。

図６に示すように、マウント部１５４ａは、マウント本体２００、ねじ部材２０２（固定部材）、内側部材２０４、外側部材２０６及びマウントゴム部材２０８を有する。マウント本体２００は、先端側支持部１００に連結されている。マウント本体２００には、プランジャ１１４の作動方向に沿って延在した貫通孔２１０が形成されている。

ねじ部材２０２は、プランジャ１１４の作動方向に延在した状態でマウント本体２００とエジェクタボディ１７２とを互いに連結する締結部材である。具体的には、ねじ部材２０２は、軸部２０２ａが貫通孔２１０に挿通された状態で軸部２０２ａに設けられたねじ部２０２ｂが板状部１８０のねじ孔１８０ａに螺合している。

内側部材２０４は、ねじ部材２０２の軸部２０２ａを覆うように環状に形成されている。内側部材２０４は、ねじ部材２０２の頭部２０２ｃと板状部１８０とで挟持されることによって板状部１８０に対して固定されている。外側部材２０６は、内側部材２０４の外周面を覆うように環状に形成されている。外側部材２０６の外面は、マウント本体２００（貫通孔２１０を構成する内面）に固着（接着）されている。

マウントゴム部材２０８は、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６の作動時に発生する振動（作動音）の高周波成分（例えば、８００Ｈｚよりも大きい成分）を効果的に減衰させるための防振ゴム部材である。マウントゴム部材２０８としては、例えば、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）が用いられる。ただし、マウントゴム部材２０８としては、上記のもの以外のゴム材料を用いてもよい。マウントゴム部材２０８の硬度は、基端側ゴム部材１０２及び先端側ゴム部材１０４のそれぞれの硬度よりも低い。

マウントゴム部材２０８は、貫通孔２１０内における内側部材２０４と外側部材２０６との間に配設されるように環状に形成されている。マウントゴム部材２０８の内面は、内側部材２０４の外面に固着（接着）されている。マウントゴム部材２０８の外面は、外側部材２０６の内面に固着（接着）されている。ただし、マウントゴム部材２０８は、内側部材２０４の内面と外側部材２０６の外面に固着されることなく当接していてもよい。

マウント部１５４ｂ〜１５４ｄは、上述したマウント部１５４ａと同様の構成を有している。そのため、マウント部１５４ｂ〜１５４ｄの構成の説明については省略する。

このように構成される燃料電池システム１１の動作について、以下に説明する。

図１及び図３において、燃料ガス供給装置１４では、燃料ガスタンク５０から燃料ガス供給路５２を介して燃料ガス噴射装置１０の導入流路１４０ａに燃料ガスが供給される。導入流路１４０ａに供給された燃料ガスは、第１内孔１４２ａを介して第１インジェクタ９４に導かれるとともに第２内孔１４４ａを介して第２インジェクタ９６に導かれる。また、制御部２２は、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６の少なくともいずれかを開弁制御する。第１インジェクタ９４から噴射された燃料ガスは、第１噴射流路１４８ａから導出流路１４８ｃに導かれる。第２インジェクタ９６から噴射された燃料ガスは、第２噴射流路１４８ｂから導出流路１４８ｃに導かれる。

そして、導出流路１４８ｃに導かれた燃料ガスは、ノズル１７６からディフューザ１７４に吐出される。ディフューザ１７４に吐出された燃料ガスは、孔部１８２を介して燃料ガス入口４４ａに供給される。燃料ガス入口４４ａに供給された燃料ガスは、燃料ガス流路３８に導入され、燃料ガス流路３８に沿って移動することにより電解質膜・電極構造体２６のアノード電極３４に供給される。

図１において、酸化剤ガス供給装置１６では、酸化剤ガスポンプ７４の回転作用下に、酸化剤ガス供給路７０に酸化剤ガスが送られる。この酸化剤ガスは、燃料電池スタック１２の酸化剤ガス入口４６ａに供給される。酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口４６ａから酸化剤ガス流路４０に導入され、酸化剤ガス流路４０に沿って移動することにより電解質膜・電極構造体２６のカソード電極３６に供給される。

従って、各電解質膜・電極構造体２６では、アノード電極３４に供給される燃料ガスと、カソード電極３６に供給される酸化剤ガス中の酸素とが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。この際、アノード電極３４ではプロトンが生成し、このプロトンが固体高分子電解質膜３２内を伝導してカソード電極３６に移動する。一方、カソード電極３６では、プロトン、電子、酸化剤ガス中の酸素によって水が生成する。生成した水（生成水）は、電解質膜を浸透してアノード電極３４に到達する。そのため、燃料電池スタック１２（アノード流路）内には、生成水が発生する。

また、冷却媒体供給装置１８では、冷媒ポンプ７８の作用下に、冷却媒体供給路７６から燃料電池スタック１２の冷却媒体入口４８ａに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。冷却媒体は、冷却媒体流路４２に沿って流動し、発電セル２４を冷却した後、冷却媒体出口４８ｂから冷却媒体排出路８２に排出される。

次いで、アノード電極３４に供給されて一部が消費された燃料ガスは、燃料オフガスとして燃料ガス出口４４ｂから燃料ガス排出路５４に排出される。燃料オフガスは、燃料ガス排出路５４から循環流路５８を介してエジェクタ装置９０に導入される。エジェクタ装置９０に導入された燃料オフガスは、燃料ガスがノズル１７６からディフューザ１７４に吐出されることによって発生した負圧の作用によって吸込口１９４からディフューザ１７４の内孔１７４ａに吸引されて燃料ガスに混合される（図１及び図３参照）。

燃料ガス排出路５４に排出された燃料オフガスは、必要に応じて、パージ弁６４の開放作用下に外部に排出（パージ）される。同様に、カソード電極３６に供給されて一部が消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口４６ｂから酸化剤ガス排出路７２に排出される。

本実施形態に係る燃料ガス噴射装置１０及び燃料電池システム１１は、以下の効果を奏する。

インジェクタ装置８８は、インジェクタ支持部９７と、ゴム部材１０１と、マウント部１５４ａ〜１５４ｄとを有する。ゴム部材１０１は、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６とインジェクタ支持部９７との間に配設されている。マウント部１５４ａ〜１５４ｄは、先端側支持部１００をエジェクタボディ１７２に取り付けるためのものであって、マウント本体２００と、ねじ部材２０２と、マウントゴム部材２０８とを含む。

マウント本体２００は、先端側支持部１００に連結されている。ねじ部材２０２は、プランジャ１１４の作動方向に延在した状態でマウント本体２００とエジェクタボディ１７２とを互いに連結する。マウントゴム部材２０８は、ねじ部材２０２の軸部２０２ａの外周側に配設されている。

これにより、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６の作動時に発生した振動は、ゴム部材１０１で１次減衰されてからインジェクタ支持部９７に伝達された後、マウントゴム部材２０８で２次減衰されてエジェクタボディ１７２を介してカバー部８４（外部支持部材）に伝達される。この際、マウントゴム部材２０８は、プランジャ１１４の作動方向に沿って延在したねじ部材２０２の外周側に配設されているため、インジェクタ支持部９７からエジェクタボディ１７２に伝達する振動を効率的に減衰させることができる。従って、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６の作動時に発生した振動のカバー部８４への伝達を効率的に低減することができる。

インジェクタ支持部９７は、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６のそれぞれの先端部を支持する先端側支持部１００と、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６のそれぞれの基端部を支持する基端側支持部９８とを有する。ゴム部材１０１は、プランジャ１１４の作動方向から第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６と先端側支持部１００とで挟持された先端側ゴム部材１０４と、プランジャ１１４の作動方向から第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６と基端側支持部９８とで挟持された基端側ゴム部材１０２とを有する。

これにより、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６の作動時に先端方向に向かって伝達する振動は、先端側ゴム部材１０４で１次減衰された後で、マウントゴム部材２０８で２次減衰される。また、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６の作動時に基端方向に向かって伝達する振動は、基端側ゴム部材１０２で減衰される。よって、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６の作動時に発生した振動のカバー部８４への伝達を一層効率的に低減することができる。

マウントゴム部材２０８の硬度は、先端側ゴム部材１０４及び基端側ゴム部材１０２のそれぞれの硬度よりも低い。これにより、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６の作動時に発生した振動の低周波成分を先端側ゴム部材１０４及び基端側ゴム部材１０２で効果的に減衰させることができる。また、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６の作動時に発生した振動の高周波成分をマウントゴム部材２０８によって効果的に減衰させることができる。

インジェクタ装置８８は、並列して配置された第１インジェクタ９４と第２インジェクタ９６とを有している。先端側ゴム部材１０４は、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６のそれぞれの先端部を囲繞するように延在している。基端側ゴム部材１０２は、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６のそれぞれの基端部を囲繞するように延在している。これにより、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６の作動時に発生した振動を先端側ゴム部材１０４と基端側ゴム部材１０２によって効率的に減衰させることができる。

マウント部１５４ａ〜１５４ｄは、ねじ部材２０２によってエジェクタボディ１７２に固定された環状の内側部材２０４と、内側部材２０４の外周側に配設された状態でマウント本体２００に固着された環状の外側部材２０６とを有する。マウントゴム部材２０８は、内側部材２０４の外面と外側部材２０６の内面とに当接している。これにより、先端側支持部１００から外側部材２０６に伝達された振動をマウントゴム部材２０８で減衰させてから内側部材２０４を介してエジェクタボディ１７２に伝達させることができる。

マウント部１５４ａ〜１５４ｄは、インジェクタ装置８８の中心線ＣＬを基準として点対称に複数設けられている。そのため、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６から先端側支持部１００に伝達された振動を複数のマウント部１５４ａ〜１５４ｄによって一層効率的に減衰させることができる。

エジェクタボディ１７２には、先端側支持部１００の一部が挿入される孔部１８２が形成され、先端側支持部１００のうち孔部１８２に挿入される流路形成部１４８には、孔部１８２を構成する内面に接触するゴムシール部材１８４が装着されている。これにより、第１インジェクタ９４及び第２インジェクタ９６から先端側支持部１００に伝達された振動をゴムシール部材１８４によって減衰させることができる。

本発明は、上述した構成に限定されない。燃料ガス噴射装置１０のマウント部は、１つ、２つ又は３つ設けられていてもよいし、５つ以上設けられていてもよい。燃料ガス噴射装置１０は、１つのみのインジェクタを備えていてもよいし、３つ以上のインジェクタを備えていてもよい。

本発明に係る燃料ガス噴射装置及び燃料電池システムは、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…燃料ガス噴射装置 １１…燃料電池システム
１２…燃料電池スタック（燃料電池） ８４…カバー部（外部支持部材）
８８…インジェクタ装置 ９０…エジェクタ装置
９４…第１インジェクタ ９６…第２インジェクタ
９７…インジェクタ支持部 ９８…基端側支持部
１００…先端側支持部 １０１…ゴム部材
１０２…基端側ゴム部材 １０４…先端側ゴム部材
１１４…プランジャ １５４ａ〜１５４ｄ…マウント部
１７２…エジェクタボディ ２００…マウント本体
２０２…ねじ部材 ２０２ａ…軸部
２０８…マウントゴム部材

Claims (8)

1. 燃料ガスを噴射するインジェクタを有するインジェクタ装置と、外部支持部材に取り付けられるエジェクタボディを有して前記インジェクタから噴射された燃料ガスが導かれるエジェクタ装置と、を備え、前記エジェクタ装置の燃料ガスを燃料電池に供給する燃料ガス噴射装置であって、
   前記インジェクタ装置は、
   前記インジェクタを支持するインジェクタ支持部と、
   前記インジェクタと前記インジェクタ支持部との間に配設されたゴム部材と、
   前記インジェクタ支持部を前記エジェクタボディに取り付けるためのマウント部と、を有し、
   前記マウント部は、
   前記インジェクタ支持部に連結されたマウント本体と、
   前記インジェクタのプランジャの作動方向に延在した状態で前記マウント本体と前記エジェクタボディとを互いに連結する固定部材と、
   前記固定部材の軸部の外周側に配設されたマウントゴム部材と、を含む、
   ことを特徴とする燃料ガス噴射装置。
2. 請求項１記載の燃料ガス噴射装置において、
   前記インジェクタ支持部は、
   前記インジェクタの先端部を支持する先端側支持部と、
   前記インジェクタの基端部を支持する基端側支持部と、を有し、
   前記ゴム部材は、
   前記プランジャの作動方向から前記インジェクタと前記先端側支持部とで挟持された先端側ゴム部材と、
   前記プランジャの作動方向から前記インジェクタと前記基端側支持部とで挟持された基端側ゴム部材と、を有する、
   ことを特徴とする燃料ガス噴射装置。
3. 請求項２記載の燃料ガス噴射装置において、
   前記マウントゴム部材の硬度は、前記先端側ゴム部材及び前記基端側ゴム部材のそれぞれの硬度よりも低い、
   ことを特徴とする燃料ガス噴射装置。
4. 請求項２又は３に記載の燃料ガス噴射装置において、
   前記インジェクタ装置は、並列して配置された複数の前記インジェクタを有し、
   前記先端側ゴム部材は、各前記インジェクタの先端部を囲繞するように延在し、
   前記基端側ゴム部材は、各前記インジェクタの基端部を囲繞するように延在している、
   ことを特徴とする燃料ガス噴射装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料ガス噴射装置において、
   前記マウント部は、
   前記固定部材によって前記エジェクタボディに固定された環状の内側部材と、
   前記内側部材の外周側に配設された状態で前記マウント本体に固着された環状の外側部材と、を有し、
   前記マウントゴム部材は、前記内側部材の外面と前記外側部材の内面とに当接している、
   ことを特徴とする燃料ガス噴射装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料ガス噴射装置において、
   前記マウント部は、前記インジェクタ装置の中心線を基準として点対称に複数設けられている、
   ことを特徴とする燃料ガス噴射装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料ガス噴射装置において、
   前記エジェクタボディには、前記先端側支持部の一部が挿入される孔部が形成され、
   前記先端側支持部のうち前記孔部に挿入される部分には、前記孔部を構成する内面に接触するゴムシール部材が装着されている、
   ことを特徴とする燃料ガス噴射装置。
8. 燃料電池と、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃料ガス噴射装置と、を備える、
   ことを特徴とする燃料電池システム。

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