JP2020029846A - エジェクタシステム - Google Patents
エジェクタシステム Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020029846A JP2020029846A JP2018157375A JP2018157375A JP2020029846A JP 2020029846 A JP2020029846 A JP 2020029846A JP 2018157375 A JP2018157375 A JP 2018157375A JP 2018157375 A JP2018157375 A JP 2018157375A JP 2020029846 A JP2020029846 A JP 2020029846A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ejector
- flow
- flow path
- fluid
- anode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
【課題】流体の循環効率を向上させることができるエジェクタシステムを提供する。【解決手段】エジェクタシステム1は、エジェクタ6と流体負荷2と供給流路3と排出流路4と循環流路5と流量調整部11と制御部7とを備える。エジェクタ6は、ノズル部61と吸引口62と内部流路63とを備える。ノズル部61は、噴出口610から流体を駆動流として噴出する。吸引口62は、循環流路5との接続部に設けられている。吸引口62は、駆動流によって循環流路5から流体を吸引流としてエジェクタ6内に吸引する。内部流路63は、駆動流と吸引流とを混合して混合流を生成し、当該混合流を流体負荷2側へ吐出する。エジェクタ6及び供給流路3からなる特定流路10における噴出口よりも下流側の領域には、流体負荷2側からエジェクタ6側への流れを抑制する逆流抑制バルブ8が配されている。【選択図】図1
Description
本発明は、エジェクタシステムに関する。
エジェクタシステムは、例えば特許文献1に開示されているように、燃料電池システムに使用されている。燃料電池システムにおいて、燃料電池のアノード流路から排出されるアノードオフガスには、燃料電池における発電に利用されずに排出された燃料ガスが含まれる。そこで、特許文献1に記載の燃料電池システムは、アノードオフガス中の燃料ガスを再利用するために、エジェクタシステムを用いている。
特許文献1に記載の燃料電池システムは、エジェクタと、エジェクタから排出される燃料ガスが流入するアノード流路を備えた燃料電池スタックとを有する。また、燃料電池システムは、エジェクタとアノード流路とを接続する供給流路と、アノード流路から排出されるアノードオフガスをガス供給流路に送るための循環流路とを有する。そして、ガス供給流路における循環流路との合流位置に、エジェクタが配されている。また、ガス供給流路には、エジェクタに対して燃料ガスを噴射するインジェクタが配されている。
そして、特許文献1に記載の燃料電池システムは、インジェクタから噴射される燃料ガスがエジェクタを通ることでエジェクタ内に生じる負圧によって、循環流路からアノードオフガスを吸引してアノード流路側に循環させている。特許文献1に記載の燃料電池システムは、インジェクタによる燃料ガスの噴射タイミングや噴射時間を制御することで、エジェクタへ噴射する燃料ガスの流量を調整している。
しかしながら、特許文献1に記載の燃料電池システムにおいて、インジェクタの休止期間中、エジェクタ内に残る負圧により、供給流路において燃料ガスがアノード流路側からエジェクタ側に逆流するおそれがある。これにより、アノードオフガスの循環効率が低下するおそれも考えられる。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、流体の循環効率を向上させることができるエジェクタシステムを提供しようとするものである。
本発明の一態様は、エジェクタ(6)と、
前記エジェクタから排出される流体が流入する流体負荷(2)と、
前記エジェクタと前記流体負荷とを接続する供給流路(3)と、
前記流体負荷から流体が排出される排出流路(4)と、
前記排出流路と前記エジェクタとを接続する循環流路(5)と、
前記エジェクタに供給する流体の流量を調整する流量調整部(11)と、
前記流量調整部の動作を制御する制御部(7)と、を備え、
前記エジェクタは、噴出口(610)から流体を駆動流として噴出するノズル部(61)と、前記循環流路との接続部に設けられるとともに、前記駆動流によって前記循環流路から流体を吸引流として前記エジェクタ内に吸引する吸引口(62)と、前記駆動流及び前記吸引流を混合して混合流を生成し、前記混合流を前記流体負荷側へ吐出する内部流路(63)と、を備え、
前記エジェクタ及び前記供給流路からなる特定流路(10)における前記噴出口よりも下流側の領域には、前記流体負荷側から前記エジェクタ側への流れを抑制する逆流抑制バルブ(8)が配されている、エジェクタシステム(1)にある。
前記エジェクタから排出される流体が流入する流体負荷(2)と、
前記エジェクタと前記流体負荷とを接続する供給流路(3)と、
前記流体負荷から流体が排出される排出流路(4)と、
前記排出流路と前記エジェクタとを接続する循環流路(5)と、
前記エジェクタに供給する流体の流量を調整する流量調整部(11)と、
前記流量調整部の動作を制御する制御部(7)と、を備え、
前記エジェクタは、噴出口(610)から流体を駆動流として噴出するノズル部(61)と、前記循環流路との接続部に設けられるとともに、前記駆動流によって前記循環流路から流体を吸引流として前記エジェクタ内に吸引する吸引口(62)と、前記駆動流及び前記吸引流を混合して混合流を生成し、前記混合流を前記流体負荷側へ吐出する内部流路(63)と、を備え、
前記エジェクタ及び前記供給流路からなる特定流路(10)における前記噴出口よりも下流側の領域には、前記流体負荷側から前記エジェクタ側への流れを抑制する逆流抑制バルブ(8)が配されている、エジェクタシステム(1)にある。
前記エジェクタシステムにおいて、特定流路には、エジェクタのノズル部の噴出口よりも下流側の領域に、流体負荷側からエジェクタ側への流れを抑制する逆流抑制バルブが配されている。これにより、供給流路において、流体負荷側からエジェクタ側への逆流が生じることを抑制することができ、流体の循環効率を向上させることができる。
以上のごとく、前記態様によれば、流体の循環効率を向上させることができるエジェクタシステムを提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
(実施形態1)
エジェクタシステムの実施形態につき、図1〜図3を用いて説明する。
本実施形態のエジェクタシステム1は、図1に示すごとく、エジェクタ6と流体負荷2と供給流路3と排出流路4と循環流路5と流量調整部11と制御部7とを備える。流体負荷2は、エジェクタ6から排出される流体が流入する。供給流路3は、エジェクタ6と流体負荷2とを接続する。排出流路4は、流体負荷2から流体が排出される。循環流路5は、排出流路4とエジェクタ6とを接続する。流量調整部11は、エジェクタ6に供給する流体の流量を調整する。制御部7は、流量調整部11の動作を制御する。
エジェクタシステムの実施形態につき、図1〜図3を用いて説明する。
本実施形態のエジェクタシステム1は、図1に示すごとく、エジェクタ6と流体負荷2と供給流路3と排出流路4と循環流路5と流量調整部11と制御部7とを備える。流体負荷2は、エジェクタ6から排出される流体が流入する。供給流路3は、エジェクタ6と流体負荷2とを接続する。排出流路4は、流体負荷2から流体が排出される。循環流路5は、排出流路4とエジェクタ6とを接続する。流量調整部11は、エジェクタ6に供給する流体の流量を調整する。制御部7は、流量調整部11の動作を制御する。
図1、図2に示すごとく、エジェクタ6は、ノズル部61と吸引口62と内部流路63とを備える。ノズル部61は、噴出口610から流体を駆動流として噴出する。図1に示すごとく、吸引口62は、循環流路5との接続部に設けられている。吸引口62は、駆動流によって循環流路5から流体を吸引流としてエジェクタ6内に吸引する。内部流路63は、駆動流と吸引流とを混合して混合流を生成し、当該混合流を流体負荷2側へ吐出する。エジェクタ6及び供給流路3からなる特定流路10における噴出口よりも下流側の領域には、流体負荷2側からエジェクタ6側への流れを抑制する逆流抑制バルブ8が配されている。
以後、本実施形態につき詳説する。
以後、本実施形態につき詳説する。
本実施形態において、流体負荷2は、アノード流路21とカソード流路22とを有する燃料電池である。以後、流体負荷2を燃料電池2という。供給流路3は、エジェクタ6とアノード流路21とを接続している。排出流路4は、アノード流路21から排出されたアノードオフガスが流通する。エジェクタ6のノズル部61は、噴出口か610から流体である燃料ガスを駆動流として噴出する。そして、エジェクタ6の吸引口62は、駆動流によって循環流路からアノードオフガスを吸引流としてエジェクタ内に吸引する。
本実施形態のエジェクタシステム1は、例えば、燃料電池自動車に搭載されている。燃料電池2は、アノード流路21に供給される燃料ガスに含有される水素と、カソード流路22に供給される酸化剤ガスに含有される酸素とを反応させて発電する。燃料電池2は、例えば固体高分子電解質型燃料電池(すなわちPEFC)とすることができる。本明細書において、アノード流路21から排出されるガスを、アノードオフガスという。
エジェクタシステム1は、高圧の水素ガスが充填された水素タンク12を備える。水素タンク12と燃料電池2のアノード流路21とを接続する流路を、負荷上流側流路100と呼ぶ。負荷上流側流路100における水素タンク12の下流側には、負荷上流側流路100を開閉するタンク開閉弁121が配されている。本明細書においては、負荷上流側流路100におけるアノード流路21側を下流側、水素タンク12側を上流側という。また、負荷上流側流路100における燃料ガスの流通方向を、単に流通方向という。
負荷上流側流路100におけるタンク開閉弁121の下流側には、レギュレータ13が配されている。レギュレータ13は、供給された燃料ガスの圧力を下げ、下流側に配された流量調整部11に供給する。レギュレータ13は、制御部7を構成するECUによって動作が制御されている。
負荷上流側流路100におけるレギュレータ13の下流側には、流量調整部11が配されている。本実施形態において、流量調整部は、ON−OFF弁であり、具体的にはインジェクタである。以後、適宜、流量調整部11をインジェクタ11という。
インジェクタ11は、電磁弁により構成されている。インジェクタ11は、噴射タイミング及び噴射継続時間がECUによって制御されており、これにより、インジェクタ11によって噴射される燃料ガスの流量が調整されている。インジェクタ11によって噴射される燃料ガスの流量は、制御部7に取り込まれるエジェクタシステム1各部の情報から、予め記憶したマップ等を参照して算出される。
図1、図2に示すごとく、エジェクタ6は、ノズル部61と吸引口62と内部流路63とを有する。ノズル部61は、筒状を呈している。ノズル部61は、下流側端部に、下流側に向かうほど縮径するテーパ状のノズル先端部611を備える。ノズル先端部611の下流側端部が、下流側に向かって開口した噴出口610である。ノズル部61がかかる形状を有することにより、インジェクタ11からノズル部61へ噴出された燃料ガスは、ノズル部61の下流側端部へ向かうほど流速が高まり、圧力が低下する。そして、インジェクタ11からノズル部61へ噴出された燃料ガスは、駆動流として噴出口610から下流側の内部流路63へ噴出する。
内部流路63は、ノズル部61から噴射される駆動流によって循環流路5から吸引口62を介してアノードオフガスを吸引流として吸引する。内部流路63は、ノズル部61から駆動流が噴出されたときに噴出口610周辺に発生する負圧によって、アノードオフガスを吸引流として吸引する。
内部流路63は、ノズル部61を囲むよう筒状に形成されている。内部流路63における上流側端部に、内部流路63を外部に開放する前述の吸引口62が形成されている。内部流路63におけるノズル部61の噴出口610の下流側には、駆動流と吸引流とを混合して混合流を生成するとともに、混合流を拡散し、昇圧するディフューザ部631が形成されている。ディフューザ部631は、下流側に向かうほど拡径する形状を有する。混合流は、ディフューザ部631の下流端に設けられた吐出口65から、供給流路3に排出される。
ここで、図2を用いて、インジェクタ11が燃料ガスを噴射している状態における、エジェクタ6及び供給流路3からなる特定流路10における噴出口610から下流側の領域の、各部の圧力につき説明する。図2のグラフは、流通方向におけるエジェクタシステム1の位置xと、インジェクタ11が燃料ガスを噴射している状態における位置x別の圧力と、の関係を示している。
まず、図2から、エジェクタ6内における、位置xが噴出口610周辺にあるとき、負圧が生じていることが分かる。これは、前述のごとく、ノズル部61のノズル先端部611が、下流側に向かうほど径が小さくなるよう縮径しており、ノズル先端部611の下流端の噴出口610内部を通過する流体の速度が高くなることによる。そして、噴出口610周辺に生じる前述の負圧により、エジェクタ6は、吸引口62からアノードオフガスを吸引する。
また、図2から、特定流路10における噴出口610から下流側の領域のうち、吐出口65が形成された位置x1において、最もエジェクタ6内の流体(混合流)の圧力が高くなることが分かる。
そして、本実施形態においては、吐出口65を覆うように逆流抑制バルブ8が取り付けられている。すなわち、逆流抑制バルブ8は、インジェクタ11が燃料ガスを噴射している状態において、特定流路10におけるノズル部61の噴出口610から下流側の領域のうちの混合流の圧力が最も高くなる位置に設けられている。
逆流抑制バルブ8は、エジェクタ6に対して直接取り付けられている。逆流抑制バルブ8は、下流側に向かう流れを通し、上流側に向かう流れは通さない機械式の弁体である。本実施形態において、逆流抑制バルブ8は例えばリード弁である。
図1に示すごとく、燃料電池2のアノード流路21の出口から排出されたアノードオフガスは、アノード流路21の出口に接続された排出流路4から排出される。アノードオフガスは、燃料電池2における発電に利用されなかった水素や、燃料電池2における電気化学反応によって発生した水蒸気(水)や、カソード流路22から電解質膜を透過してアノード流路21へ放出された窒素が含まれる。
排出流路4には、気液分離器41が配されている。気液分離器41は、アノードオフガスに含まれる気体(すなわち水素ガス、窒素ガス、水蒸気)と液体(すなわち水)とを分離する。気液分離器41において分離された水素ガス、窒素ガス、水蒸気が、気液分離器41に接続された循環流路5を介してエジェクタ6の吸引口62からエジェクタ6内に導入され、供給流路3に再度導入される。
また、気液分離器41には、気液分離器41内のガスを外部へ排出するためのパージ路42が接続されている。パージ路42は、気液分離器41中に経時的に発生する窒素ガス等の不純物を外部へ排出する役割を有する。パージ路42には、定期的に開閉するよう制御されたパージ弁421が配されており、このパージ弁421が定期的に開くことにより、気液分離器41中のガスが定期的に排出される。これにより、燃料電池2に循環供給されるアノードオフガスにおける水素濃度を向上させることができる。
気液分離器41において分離された液体は、気液分離器41に接続された排水路43から、エジェクタシステム1外部へ排出される。排水路43には、排水弁431が配されており、この排水弁431を開放することで気液分離器41中の液体が排水される。
カソード流路22には、コンプレッサ14、カソード側供給路15、カソード側排出路16、及び加湿器17が配されている。コンプレッサ14は、カソード側供給路15に空気を圧送する。カソード側供給路15に供給された空気は、加湿器17により加湿された後、燃料電池2のカソード流路22に供給される。カソード流路22から排出されるカソードオフガスは、加湿器17に導入された後、カソード側排出路16から外部へ排出される。
次に、本実施形態の作用効果につき説明する。
本形態のエジェクタシステム1において、特定流路10には、エジェクタ6のノズル部61の噴出口610よりも下流側の領域に、アノード流路21側からエジェクタ6側への流れを抑制する逆流抑制バルブ8が配されている。これにより、供給流路3において、アノード流路21からエジェクタ6側への逆流が生じることを抑制することができ、アノードオフガスの循環効率を向上させることができる。この効果を、図3を用いて説明する。
本形態のエジェクタシステム1において、特定流路10には、エジェクタ6のノズル部61の噴出口610よりも下流側の領域に、アノード流路21側からエジェクタ6側への流れを抑制する逆流抑制バルブ8が配されている。これにより、供給流路3において、アノード流路21からエジェクタ6側への逆流が生じることを抑制することができ、アノードオフガスの循環効率を向上させることができる。この効果を、図3を用いて説明する。
図3は、本実施形態、及び後述の比較形態のエジェクタシステムにおける、時間tとアノードオフガスの循環流量との関係を模式的に示したものである。アノードオフガスの循環流量は、循環流路5からアノード流路21へ供給された水素ガスの流量である。本実施形態のエジェクタシステム1の結果を実線、比較形態のエジェクタシステムの結果を破線で表している。
ここで、図3において、時刻t1は、インジェクタ11による燃料ガスの噴射を開始した時刻を表している。時刻t2は、インジェクタ11による燃料ガスの噴射を停止した時刻を表している。時刻t3は、逆流抑制バルブ8における機械式の弁体が閉じた時刻を表している。なお、図3に示すごとく、時刻t3までの時間とアノードオフガスの循環流量との関係は、本実施形態と比較形態との間にほぼ違いはない。
図3に示すごとく、本実施形態及び比較形態の双方において、インジェクタ11による燃料ガスの噴射を停止すると、エジェクタ6に噴射される駆動流がなくなることから、時刻t2以降は、アノードオフガスの循環流量が減少する。ここで、本実施形態及び比較形態のいずれにおいても、インジェクタ11による燃料ガスの噴射を停止した直後は、エジェクタ6内には混合流の負圧が残る。これにより、インジェクタ11停止直前に噴射された駆動流と、これによって循環流路5から吸引された吸引流との混合流には、エジェクタ6内部側に戻ろうとする力が作用する。それゆえ、時刻t2以降は、本実施形態及び比較形態のいずれも、アノードオフガスの循環流量が減少する。
しかしながら、本実施形態のエジェクタシステム1においては、インジェクタ11停止時にエジェクタ6内に残る負圧により、機械式の弁体が時刻t3に閉じる。それゆえ、本実施形態において、時刻t3以降は、エジェクタ6から下流側に吐出された混合流が、エジェクタ6内部に戻らず、アノード流路21側に循環される。それゆえ、本実施形態においては、時刻t3以降において、特定流路10におけるエジェクタ6から下流側に存在する混合流は、逆流せず、徐々にアノード流路21に供給される。以上のように、本実施形態においては、アノードオフガスの循環効率を向上させることができる。
また、逆流抑制バルブ8は、下流側に向かう流れを通し、上流側に向かう流れは通さない機械式の弁体である。それゆえ、簡易な構造で、前記逆流の発生を防止することができる。
また、逆流抑制バルブ8は、インジェクタ11がエジェクタ6に燃料ガスを噴射している状態において、特定流路10における噴出口610から下流側の領域のうちの混合流の圧力が最も高くなる位置に設けられている。それゆえ、逆流抑制バルブ8の下流側付近の圧力と上流側付近(すなわちエジェクタ6内部における噴出口610付近)の圧力との差が最大となり、高い駆動力を得ることができる。これにより、アノードオフガスの循環効率を一層向上させやすい。
また、流量調整部11は、ON−OFF弁である。それゆえ、流量調整部11が開弁状態から閉弁状態に変わった瞬間、エジェクタ6内部に生じた大きな負圧により、供給流路3において、アノード流路21からエジェクタ6側への逆流が生じやすい状況にある。しかしながら、本実施形態においては、アノード流路21からエジェクタ6側への逆流が生じることを逆流抑制バルブ8によって抑制することができるため、より効果的に逆流の発生を防止することができる。
また、逆流抑制バルブ8は、エジェクタ6に対して取り付けられている。それゆえ、逆流抑制バルブ8が取り付けられたエジェクタ6を負荷上流側流路100に配置することにより、負荷上流側流路100中に逆流抑制バルブ8を配置することができる。それゆえ、負荷上流側流路100中に容易に逆流抑制バルブ8を配置することができる。
また、流体負荷2は、アノード流路21とカソード流路22とを有する燃料電池2である。そして、本エジェクタシステム1は、燃料電池2におけるアノードオフガスを循環させるために使用されている。そのため、本エジェクタシステム1をアノードオフガスの循環のために使用できる。これにより、燃費の良い燃料電池システムを得ることができる。
以上のごとく、本形態によれば、流体の循環効率を向上させることができるエジェクタシステムを提供することができる。
(実施形態2)
図4に示すごとく、本実施形態は、実施形態1に対して、エジェクタシステム1における逆流抑制バルブ8の配置を変更した実施形態である。
図4に示すごとく、本実施形態は、実施形態1に対して、エジェクタシステム1における逆流抑制バルブ8の配置を変更した実施形態である。
本実施形態において、逆流抑制バルブ8は、エジェクタ6の内部に配されている。具体的には、逆流抑制バルブ8は、エジェクタ6におけるディフューザ部631内の下流側の領域に配されている。逆流抑制バルブ8は、その弁体が開いた状態においても、閉じた状態においても、エジェクタ6から露出しないようエジェクタ6内に収まっている。
その他は、実施形態1と同様である。
なお、実施形態2以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
なお、実施形態2以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
本実施形態においては、エジェクタ6の内側に収まるよう逆流抑制バルブ8を配しているため、供給流路3の形状(径等)に関係なく、逆流抑制バルブ8を負荷上流側流路100内に配置することができる。これにより、エジェクタシステム1の生産性を向上させやすい。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
(実施形態3)
図5〜図7に示すごとく、本実施形態は、実施形態1に対して、逆流抑制バルブ8の構成を変更した実施形態である。
図5〜図7に示すごとく、本実施形態は、実施形態1に対して、逆流抑制バルブ8の構成を変更した実施形態である。
本実施形態において、逆流抑制バルブ8は、制御部7の制御により開閉するよう構成されている。具体的には、逆流抑制バルブ8は電磁弁である。逆流抑制バルブ8は、エジェクタ6の吐出口65に対して下流側から取り付けられている。逆流抑制バルブ8の開閉動作は、制御部7を構成するECU等によって制御されている。制御部7は、インジェクタ11の動作に基づいて、逆流抑制バルブ8の動作を制御している。以後、図6、図7を用いて、制御部7による逆流抑制バルブ8の開閉動作の制御を説明する。
図7は、横軸に時間、縦軸に制御部7からインジェクタ11に送信される信号の種類と、制御部7から逆流抑制バルブ8に送信される信号の種類とを記載している。インジェクタ11は、制御部7からONの状態の信号を受信している間、燃料ガスを噴射し、制御部7からOFFの状態の信号を受信している間、燃料ガスの噴射を停止する。逆流抑制バルブ8は、制御部7からONの状態の信号を受信している間、逆流抑制バルブ8を閉じ(すなわち、特定流路10を閉じている。)、制御部7からOFFの状態の信号を受信している間、逆流抑制バルブ8を開く(すなわち、特定流路10を開放している。)。
図6に示すごとく、制御部7は、インジェクタ11へのON−OFF指令を演算するステップS1を実施する。次に、制御部7は、ステップS2において、インジェクタ11へのON−OFF指令の演算結果がOFFか否かを判定する。ここで、ステップS2において、インジェクタ11へのON−OFF指令の演算結果がOFFであると判定された場合は、ステップS3において、制御部7から逆流抑制バルブ8へONの信号を送信し、逆流抑制バルブ8を閉じる。一方、ステップS2において、インジェクタ11へのON−OFF指令の演算結果がONであると判定された場合は、ステップS4に進み、制御部7から逆流抑制バルブ8へOFFの信号を送信し、逆流抑制バルブ8を開く。
インジェクタ11へのON−OFF指令は、制御部7を構成するECUによって演算される。ECUは、インジェクタ11へのON−OFF指令の演算結果がONの場合、逆流抑制バルブ8を開弁し、開弁状態を維持するよう構成されている。そして、ECUは、インジェクタ11へのON−OFF指令の演算結果がONからOFFに変わる瞬間から次にインジェクタ11へのON指令が演算されるまで、逆流抑制バルブ8を閉弁させるよう構成されている。すなわち、図7に示すごとく、制御部7は、インジェクタ11がエジェクタ6へ燃料ガスを噴射しているときは逆流抑制バルブ8を開き、インジェクタ11がエジェクタ6へ燃料ガスを噴射していないときは逆流抑制バルブ8を閉じるよう、逆流抑制バルブ8の動作を制御している。制御部7は、以上のように逆流抑制バルブ8の動作を制御している。
その他は、実施形態1と同様である。
その他は、実施形態1と同様である。
本実施形態においては、逆流抑制バルブ8は、制御部7の制御により開閉するよう構成されている。それゆえ、インジェクタ11停止時において特定流路10に逆流が生じる直前に、制御によって逆流抑制バルブ8を強制的に閉じることができる。これにより、特定流路10に逆流が生じることを確実に防止することができる。
また、制御部7は、インジェクタ11の動作に基づいて逆流抑制バルブ8の動作を制御している。それゆえ、インジェクタ11停止時に特定流路10に逆流が生じることを一層確実に防止しやすい。本形態のような制御を行うことにより得られる効果を図8を用いて説明する。
図8は、本実施形態、及び前述の実施形態1のエジェクタシステム1における、時間tとアノードオフガスの循環流量との関係を模式的に示したものである。本実施形態のエジェクタシステム1の結果を実線、実施形態1のエジェクタシステム1の結果(図3の実線と同じ結果)を破線で表している。また、図8で示した時刻t1、t2、t3については、実施形態1の図3と同様である。つまり、時刻t1は、インジェクタ11による燃料ガスの噴射を開始した時刻を表している。時刻t2は、インジェクタ11による燃料ガスの噴射を停止した時刻を表している。時刻t3は、逆流抑制バルブ8における機械式の弁体が閉じた時刻を表している。
図8に示すごとく、実施形態1においては、逆流抑制バルブ8は機械的な弁体を用いているため、インジェクタ11による燃料ガスの噴射を停止する時刻t2から、エジェクタ6内の負圧が機械式の弁体に作用して閉じる時刻t3までの間にタイムラグが生じる。一方、本実施形態においては、前述したような制御で逆流抑制バルブ8を強制的に閉じているため、前述のようなタイムラグは生じない。それゆえ、本実施形態においては、時刻t3以降の循環流量の減少が緩やかとなる。それゆえ、本実施形態においては、一層アノードオフガスの循環流量を向上させやすい。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
(実施形態4)
本実施形態は、図9、図10に示すごとく、実施形態3に対して、逆流抑制バルブ8の制御の仕方を変更した実施形態である。
本実施形態は、図9、図10に示すごとく、実施形態3に対して、逆流抑制バルブ8の制御の仕方を変更した実施形態である。
図9に示すごとく、本実施形態において、特定流路10には、噴出口610から逆流抑制バルブ8までの部位の圧力P1を測定する上流側測定部18と、逆流抑制バルブ8の下流側の部位の圧力P2を測定する下流側測定部19が配されている。上流側測定部18は、エジェクタ6内における吐出口65周辺に配されている。下流側測定部19は、供給流路3内に配されている。そして、制御部7は、混合流の圧力P1と圧力P2との差であるP1−P2に基づいて、逆流抑制バルブ8の開閉動作を制御している。以後、図10を用いて、制御部7による逆流抑制バルブ8の開閉動作の制御を説明する。
制御部7は、圧力P1と圧力P2を取得するステップSaを実施する。次に、制御部7は、ステップSbにおいて、P1−P2が0以下か否かを判定する。ここで、P1−P2≦0である、と判定された場合は、ステップScにおいて、制御部7から逆流抑制バルブ8へONの信号を送信し、逆流抑制バルブ8を閉じる。一方、ステップSbにおいて、P1−P2≦0ではない、と判定された場合は、ステップSdにおいて、制御部7から逆流抑制バルブ8へOFFの信号を送信し、逆流抑制バルブ8を開放する。
その他は、実施形態3と同様である。
その他は、実施形態3と同様である。
本実施形態において、制御部7は、混合流の圧力P1と圧力P2との差であるP1−P2に基づいて、逆流抑制バルブ8の開閉動作を制御している。ここで、P1−P2が低ければ低いほど、特定流路10において、アノード流路21側からエジェクタ6内側へ向かう逆流が生じやすい。そこで、P1−P2に基づいて逆流抑制バルブ8の開閉動作を制御することにより、前述の逆流が生じる前に、強制的に逆流抑制バルブ8を閉じることができる。これにより、一層アノードオフガスの循環流量を向上させやすい。
また、本実施形態においては、P1−P2が0以下である場合、逆流抑制バルブ8を閉じて、P1−P2が0を超える場合、逆流抑制バルブ8を開いている。これにより、特定流路10中の流体にアノード流路21側からエジェクタ6内側に向かう圧力が生じる前に、逆流抑制バルブ8を閉じることができる。それゆえ、アノードオフガスの逆流を確実に防止することができる。
その他、実施形態3と同様の作用効果を有する。
その他、実施形態3と同様の作用効果を有する。
本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。
例えば、逆流抑制バルブは、ガス供給流路におけるエジェクタの下流側の領域に配されていてもよい。
また、実施形態3において、制御部7は、インジェクタ11へのON−OFF指令の演算結果がONからOFFに変わる瞬間に逆流抑制バルブ8を閉弁させる例を示したが、これに限られない。例えば、制御部7は、インジェクタ11へのON−OFF指令の演算結果がONからOFFに切り替わる直前に、逆流抑制バルブ8へ送信する信号をOFF状態からON状態に切り替えてもよい。
また、前記各実施形態においては、エジェクタシステム1を燃料電池システムに適用した例を示したが、これに限られない。例えば、エジェクタシステムは、空調システム、ヒートポンプシステム、塗装システム、その他の、エジェクタを備える種々のシステムに適用可能である。
1 エジェクタシステム
10 特定流路
11 流量調整部(インジェクタ)
2 流体負荷(燃料電池)
3 供給流路
4 排出流路
5 循環流路
6 エジェクタ
610 噴出口
8 逆流抑制バルブ
10 特定流路
11 流量調整部(インジェクタ)
2 流体負荷(燃料電池)
3 供給流路
4 排出流路
5 循環流路
6 エジェクタ
610 噴出口
8 逆流抑制バルブ
Claims (7)
- エジェクタ(6)と、
前記エジェクタから排出される流体が流入する流体負荷(2)と、
前記エジェクタと前記流体負荷とを接続する供給流路(3)と、
前記流体負荷から流体が排出される排出流路(4)と、
前記排出流路と前記エジェクタとを接続する循環流路(5)と、
前記エジェクタに供給する流体の流量を調整する流量調整部(11)と、
前記流量調整部の動作を制御する制御部(7)と、を備え、
前記エジェクタは、噴出口(610)から流体を駆動流として噴出するノズル部(61)と、前記循環流路との接続部に設けられるとともに、前記駆動流によって前記循環流路から流体を吸引流として前記エジェクタ内に吸引する吸引口(62)と、前記駆動流及び前記吸引流を混合して混合流を生成し、前記混合流を前記流体負荷側へ吐出する内部流路(63)と、を備え、
前記エジェクタ及び前記供給流路からなる特定流路(10)における前記噴出口よりも下流側の領域には、前記流体負荷側から前記エジェクタ側への流れを抑制する逆流抑制バルブ(8)が配されている、エジェクタシステム(1)。 - 前記逆流抑制バルブは、下流側に向かう流れを通し、上流側に向かう流れは通さない機械式の弁体である、請求項1に記載のエジェクタシステム。
- 前記逆流抑制バルブは、前記流量調整部が前記エジェクタに流体を供給している状態において、前記特定流路における前記噴出口から下流側の領域のうちの前記混合流の圧力が最も高くなる位置に設けられている、請求項2に記載のエジェクタシステム。
- 前記逆流抑制バルブは、前記制御部の制御により開閉するよう構成されている、請求項1に記載のエジェクタシステム。
- 前記制御部は、前記流量調整部の動作に基づいて、前記逆流抑制バルブの動作を制御している、請求項4に記載のエジェクタシステム。
- 前記特定流路には、前記噴出口から前記逆流抑制バルブまでの部位の圧力P1を測定する上流側測定部(18)と、前記逆流抑制バルブの下流側の部位の圧力P2を測定する下流側測定部(19)が配されており、前記制御部は、前記混合流の前記圧力P1と前記圧力P2との差であるP1−P2に基づいて、前記逆流抑制バルブの開閉動作を制御している、請求項4又は5に記載のエジェクタシステム。
- 前記流体負荷は、アノード流路(21)とカソード流路(22)とを有する燃料電池(2)であり、前記供給流路は、前記エジェクタと前記アノード流路とを接続しており、前記排出流路は、前記アノード流路からアノードオフガスが排出され、前記エジェクタの前記ノズル部は、前記噴出口から流体である燃料ガスを前記駆動流として噴出し、前記エジェクタの前記吸引口は、前記駆動流によって前記循環流路から前記アノードオフガスを吸引流として前記エジェクタ内に吸引する、請求項1〜6のいずれか一項に記載のエジェクタシステム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018157375A JP2020029846A (ja) | 2018-08-24 | 2018-08-24 | エジェクタシステム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018157375A JP2020029846A (ja) | 2018-08-24 | 2018-08-24 | エジェクタシステム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020029846A true JP2020029846A (ja) | 2020-02-27 |
Family
ID=69624082
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018157375A Pending JP2020029846A (ja) | 2018-08-24 | 2018-08-24 | エジェクタシステム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020029846A (ja) |
-
2018
- 2018-08-24 JP JP2018157375A patent/JP2020029846A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9356302B2 (en) | Fuel cell system and method for controlling fuel cell system | |
US11177490B2 (en) | Fuel cell system and control method thereof | |
US7968242B2 (en) | Onboard fuel cell system and method of discharging hydrogen-off gas | |
JP4752317B2 (ja) | 燃料電池システム | |
WO2008092545A1 (en) | Gas supply arrangement in a fuel cell apparatus | |
JP2018060757A (ja) | エゼクタ、燃料供給装置および燃料電池システム | |
JP2008190336A (ja) | エジェクタ及びこれを備えた燃料電池システム | |
US20210226237A1 (en) | Fuel cell system | |
WO2020100476A1 (ja) | 燃料供給装置 | |
JP2006250000A (ja) | エゼクタ | |
JP2009252634A (ja) | 燃料電池システム | |
US11469427B2 (en) | Fuel cell system | |
CN110323468B (zh) | 燃料气体喷射装置和燃料电池系统 | |
JP2013239250A (ja) | 燃料電池システム及びその運転方法 | |
US20210202969A1 (en) | Fuel cell system | |
JP5596744B2 (ja) | 燃料電池システム | |
JP2020029846A (ja) | エジェクタシステム | |
US20160056484A1 (en) | Fuel cell system and method of operating fuel cell system | |
JP2019204575A (ja) | 燃料電池システム | |
CN113013445B (zh) | 燃料电池系统及其吹扫方法 | |
JP2015527543A5 (ja) | ||
JP3622720B2 (ja) | 燃料電池システム | |
JP7302565B2 (ja) | 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法 | |
KR101926915B1 (ko) | 연료극 가스 재순환 시스템 | |
JP2024002011A (ja) | 燃料電池システム |