JP2020033931A - エジェクタ装置およびエジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】体格の小さいインジェクタを用いると共に、エジェクタの昇圧性能を維持することの可能なエジェクタ装置を提供する。【解決手段】エジェクタ装置１は、複数のインジェクタ１０と、エジェクタ２０を備える。複数のインジェクタ１０は、エジェクタ２０に駆動流体を供給する。エジェクタ２０は、複数のインジェクタ１０から供給される駆動流体を噴射する複数の噴射孔３０を有し、その噴射孔３０から噴射された駆動流体の吸引作用により吸引口２６から吸引流体を吸引し、駆動流体と吸引流体とが混合された流体を昇圧して送出する。そして、このエジェクタ２０は、複数の噴射孔３０のうち少なくとも１つの噴射孔３１に対して複数のインジェクタ１０から駆動流体が供給されるように構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、エジェクタ装置およびエジェクタに関する。

従来、燃料電池システム等に用いられるエジェクタ装置が知られている。特許文献１に記載のエジェクタ装置は、複数のインジェクタと、エジェクタを備えている。エジェクタ装置は、複数のインジェクタからエジェクタに供給される水素ガスをエジェクタ内で高速で噴射し、その吸引力により燃料電池の燃料極から排出されるオフガスをエジェクタ内に吸引し、それらを混合、昇圧し、燃料電池の燃料極に供給するものである。

特許文献１に記載のエジェクタ装置が備えるエジェクタは、複数のインジェクタから供給される水素ガスをエジェクタ内で噴射する複数の噴射孔を有している。そして、このエジェクタ装置は、複数のインジェクタと、エジェクタが有する複数の噴射孔とが１対１で接続されている。

特開２０１８−６０７５７号公報

ところで、一般に、燃料電池システムに用いられる気体用インジェクタから噴き出される水素ガスの体積流量は、ガソリンエンジンなどに用いられる液体燃料用のインジェクタから噴き出される液体燃料の体積流量より大きい。そのため、燃料電池システムに用いる気体用インジェクタを専用設計すると、水素ガスが流れる流体通路の拡大や、弁体を駆動するための電磁駆動部の大型化により、インジェクタの体格が大型化し、製造コストも高くなってしまう。そこで、一般のガソリンエンジンなどに用いられる液体燃料用のインジェクタをベースとして、体格の小さい気体用インジェクタを設計することが考えられる。そうした場合、エジェクタ装置は、燃料電池システムに必要とされる水素ガスの体積流量を確保するため、複数の気体用インジェクタを備えることになる。

ここで、上述した特許文献１に記載のエジェクタ装置では、複数のインジェクタと、エジェクタが有する複数の噴射孔とが１対１で接続されている。そのため、インジェクタの体格の小型化に伴ってインジェクタの数が増加すると、エジェクタが有する噴射孔の数も増加する。しかし、エジェクタが有する噴射孔の数が増加すると、複数の噴射孔から噴射される駆動流体同士が相互に干渉し、流速が低下してしまう。その場合、吸引部から吸引されるオフガスの流量が低下し、エジェクタの昇圧性能が悪化するといった問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、体格の小さいインジェクタを用いると共に、エジェクタの昇圧性能を維持することの可能なエジェクタ装置およびエジェクタを提供する。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、エジェクタ装置（１）は、複数のインジェクタ（１０）と、エジェクタ（２０）を備える。複数のインジェクタは、エジェクタに駆動流体を供給する。エジェクタは、複数のインジェクタから供給される駆動流体を噴射する複数の噴射孔（３０）を有し、その噴射孔から噴射された駆動流体の吸引作用により吸引口（２６）から吸引流体を吸引し、駆動流体と吸引流体とが混合された流体を昇圧して送出する。そして、このエジェクタは、複数の噴射孔のうち少なくとも１つの噴射孔（３１）に対して複数のインジェクタから駆動流体が供給されるように構成されている。

これによれば、体格の小さいインジェクタを使用し、駆動流体の要求流量を満たすためにそのインジェクタの数を増加する場合、インジェクタの数に対してエジェクタが有する噴射孔の数を少なくすることが可能である。噴射孔の数を少なくすることで、その噴射孔から噴射される駆動流体同士が相互に干渉することが抑制され、駆動流体の流速の低下が防がれる。そのため、吸引流体の吸引量が維持され、それによりエジェクタの昇圧性能が維持される。したがって、このエジェクタ装置は、体格の小さいインジェクタを用いると共に、エジェクタの昇圧性能を維持することができる。

また、エジェクタ装置に要求される駆動流体の要求流量が、１つの噴射孔に接続された複数のインジェクタから供給される合計の流量よりも少ない場合、その１つの噴射孔に接続された複数のインジェクタを交互に使用することが可能である。これにより、１つの噴射孔に接続された複数のインジェクタそれぞれの作動時間を低減し、インジェクタの経年劣化を抑制することができる。

請求項６に係る発明によれば、複数のインジェクタ（１０）から供給される駆動流体と吸引口（２６）から吸引した吸引流体とを混合して送出するエジェクタ（２０）は、ノズル部（２３）、吸引部（２４）およびディフューザ部（２５）を備える。ノズル部は、複数のインジェクタから供給される駆動流体を噴射する複数の噴射孔（３０）を有する。吸引部は、噴射孔から噴射された駆動流体の吸引作用により吸引口から吸引流体が吸引されるように設けられている。ディフューザ部は、駆動流体と吸引流体との混合流体を昇圧して送出する。そして、このエジェクタは、複数の噴射孔のうち少なくとも１つの噴射孔（３１）に対して複数のインジェクタから駆動流体が供給されるように構成されている。

これによれば、請求項６に係る発明のエジェクタも、請求項１と同様の作用効果を奏することができる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態に係るエジェクタ装置が適用される燃料電池システムの構成図である。 第１実施形態に係るエジェクタ装置の断面図である。 図２のＩＩＩ方向の矢視図である。 図２および図３のＩＶ方向の矢視図である。 第１実施形態に係るエジェクタ装置において、エジェクタのみを断面とした斜視図である。 エジェクタ装置が備えるインジェクタの閉弁状態を示す断面図である。 エジェクタ装置が備えるインジェクタの開弁状態を示す断面図である。 エジェクタ装置における最大流量時のインジェクタ制御を示すタイムチャートである。 エジェクタ装置における大流量時の第１例のインジェクタ制御を示すタイムチャートである。 エジェクタ装置における大流量時の第２例のインジェクタ制御を示すタイムチャートである。 エジェクタ装置における中流量時の第１例のインジェクタ制御を示すタイムチャートである。 エジェクタ装置における中流量時の第２例のインジェクタ制御を示すタイムチャートである。 エジェクタ装置における中流量時の第３例のインジェクタ制御を示すタイムチャートである。 エジェクタ装置における小流量時のインジェクタ制御を示すタイムチャートである。 エジェクタ装置における最小流量時のインジェクタ制御を示すタイムチャートである。 第２実施形態に係るエジェクタ装置の模式図である。 第３実施形態に係るエジェクタ装置の模式図である。 第４実施形態に係るエジェクタ装置の模式図である。 第１比較例のエジェクタ装置の模式図である。 第２比較例のエジェクタ装置の模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。

（第１実施形態）
第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態のエジェクタ装置１は、燃料電池システム１００等に用いられる。燃料電池システム１００は、例えば、燃料電池１１０を走行用モータなどの電源として走行する車両に搭載される。

まず、本実施形態のエジェクタ装置１が用いられる燃料電池システム１００について説明する。
図１に示すように、燃料電池システム１００は、燃料電池１１０、燃料ガス供給装置１２０、燃料ガス供給経路１３０、オフガス経路１４０、エジェクタ装置１、空気供給装置１５０、空気供給経路１６０、および空気排出経路１７０などを備えている。

燃料電池１１０は、図示しない燃料極、電解質、酸化剤極などを有している。燃料電池１１０は、燃料極に供給される燃料ガスと、酸化剤極に供給される酸化剤ガスとの電気化学反応により電気エネルギを発生させるものである。本実施形態では、燃料ガスとして水素ガスが用いられ、酸化剤ガスとして空気中の酸素が用いられる。

燃料ガス供給装置１２０は、燃料ガスタンク１８０と圧力調整弁１９０を有している。燃料ガスタンク１８０には、燃料ガスとしての水素ガスが充填されている。圧力調整弁１９０は、燃料ガスタンク１８０から燃料ガス供給経路１３０に流出する水素ガスの圧力をエジェクタ装置１が有するインジェクタ１０の作動圧に低下させる。

燃料ガス供給経路１３０は、燃料ガス供給装置１２０から燃料電池１１０の燃料極へ燃料ガスを導く経路である。オフガス経路１４０は、燃料電池１１０の燃料極から排出されたオフガスを燃料ガス供給経路１３０に合流させる経路である。オフガスには、燃料電池１１０の燃料極に供給された燃料ガスのうち上記化学反応に用いられなかった未反応ガスが含まれる。

エジェクタ装置１は、燃料ガス供給経路１３０のうちオフガス経路１４０の合流位置に設けられている。以下の説明では、燃料ガス供給経路１３０のうち、エジェクタ装置１より燃料ガス供給装置１２０側の部位を上流側供給経路１３１と呼び、エジェクタ装置１より燃料電池１１０側の部位を下流側供給経路１３２と呼ぶことがある。

エジェクタ装置１は、上流側供給経路１３１からインジェクタ１０を介して供給される燃料ガスと、オフガス経路１４０から供給されるオフガスをエジェクタ２０内で混合、昇圧し、下流側供給経路１３２に送出するものである。このエジェクタ装置１については後述する。

空気供給装置１５０は、燃料電池１１０の酸化剤極に空気を供給する装置である。空気供給装置１５０は、空気を圧縮して吐き出す空気圧縮機を有している。空気供給経路１６０は、空気供給装置１５０から燃料電池１１０へ空気を導く経路である。空気排出経路１７０は、燃料電池１１０から排出された空気が流れる経路である。

次に、エジェクタ装置１について図２〜図５を参照しつつ説明する。
図２〜図５に示すように、エジェクタ装置１は、複数のインジェクタ１０、エジェクタ２０、インジェクタ取付部材２１および燃料レール２２などを備えている。

インジェクタ１０は、燃料ガス供給装置１２０から上流側供給経路１３１を経由して供給される燃料ガスをエジェクタ２０に供給するものである。複数のインジェクタ１０の燃料吐出側は、インジェクタ取付部材２１に取り付けられている。インジェクタ取付部材２１は、複数のインジェクタ１０から吐出された燃料ガスをエジェクタ２０の噴射孔３０に導くための流路２１１を有している。

一方、複数のインジェクタ１０の燃料入口側は、燃料レール２２に取り付けられている。燃料レール２２は、上流側供給経路１３１に接続されている。燃料レール２２は、上流側供給経路１３１から複数のインジェクタ１０に燃料ガスを導くための流路２２１を有している。そのため、複数のインジェクタ１０には、燃料レール２２の流路２２１を経由して同一圧力の燃料ガスが供給される。

図３に示すように、複数のインジェクタ１０の中心軸１０１と、エジェクタ２０の中心軸２０１（すなわち、ディフューザ部２５の中心軸）とは、９０°またはそれに近い角度で設置されている。このように、複数のインジェクタ１０の中心軸１０１と、エジェクタ２０の中心軸２０１とのなす角を１８０°より小さい角度（例えば１３５°〜４５°）で設置することで、エジェクタ装置１の全長を短くすることが可能である。これにより、エジェクタ装置１の車両搭載性を向上することができる。

エジェクタ２０は、ノズル部２３、吸引部２４およびディフューザ部２５などを備えている。

ノズル部２３は、複数のインジェクタ１０から供給される燃料ガスを駆動流体として噴射するための複数の噴射孔３０を有している。そして、ノズル部２３が有する噴射孔３０の数は、インジェクタ１０の数より少ない。そのため、複数の噴射孔３０のうち、少なくとも１つの噴射孔３０に対して複数のインジェクタ１０から駆動流体が供給されるように構成されている。

具体的には、第１実施形態のエジェクタ２０のノズル部２３は、２個の噴射孔３０を有している。以下の説明では、２個の噴射孔３０のうち、所定の噴射孔３０を第１噴射孔３１と呼び、それとは別の噴射孔３０を第２噴射孔３２と呼ぶ。

第１実施形態では、第１噴射孔３１に駆動流体を供給するインジェクタ１０の数と、第２噴射孔３２に駆動流体を供給するインジェクタ１０の数とが異なるように構成されている。そして、第１噴射孔３１に駆動流体を供給するインジェクタ１０の数は、第２噴射孔３２に駆動流体を供給するインジェクタ１０の数よりも多い。具体的には、第１実施形態では、第１噴射孔３１に２個のインジェクタ１０が接続されており、第２噴射孔３２に１個のインジェクタ１０が接続されている。したがって、第１噴射孔３１には２個のインジェクタ１０から燃料ガスが供給され、第２噴射孔３２には１個のインジェクタ１０から燃料ガスが供給される。なお、本実施形態では、複数のインジェクタ１０の構成は実質的に同一である。なお、インジェクタ１０の構成については後述する。

以下の説明では、必要に応じて、エジェクタ２０の第１噴射孔３１に接続されるインジェクタ１０を第１インジェクタ１１および第２インジェクタ１２と呼び、エジェクタ２０の第２噴射孔３２に接続されるインジェクタ１０を第３インジェクタ１３と呼ぶことがある。

ここで、複数のインジェクタ１０が接続されている噴射孔３０の開口面積は、その噴射孔３０に接続されている複数のインジェクタ１０それぞれの開弁部の流路断面積の合計より小さく形成されている。また、複数のインジェクタ１０が接続されている噴射孔３０の開口面積は、その噴射孔３０に接続されている複数のインジェクタ１０から１つのインジェクタ１０を除いた残りのインジェクタ１０の開弁部の流路断面積の合計より大きく形成されている。そのため、第１実施形態では、第１噴射孔３１の開口面積Ｓ１は、２個のインジェクタ１０それぞれの開弁部の流路断面積の合計より小さく、且つ、１個のインジェクタ１０の開弁部の流路断面積より大きく形成されている。

一方、１個のインジェクタ１０が接続されている第２噴射孔３２の開口面積Ｓ２は、その１個のインジェクタ１０の開弁部の流路断面積の合計より小さく形成されている。したがって、第１噴射孔３１の開口面積Ｓ１は、第２噴射孔３２の開口面積Ｓ２よりも大きく形成されている。

なお、第１噴射孔３１と第２噴射孔３２は、いずれもテーパ状に形成されている。そのため、第１噴射孔３１と第２噴射孔３２はいずれもノズル部２３の先端の開口面積が最も小さい。ただし、噴射孔３０から噴射される燃料ガスの流速が要求される流速を満たす範囲で、噴射孔３０はノズル部２３の先端よりも流路内側の部位の開口面積を最も小さくしてもよい。

また、第１噴射孔３１の先端部分３１１と第２噴射孔３２の先端部分３２１にはそれぞれ、エジェクタ２０の中心軸２０１（すなわち、ディフューザ部２５の中心軸）に平行な平行部が設けられている。そのため、第１噴射孔３１と第２噴射孔３２からそれぞれ噴射される燃料ガス同士の干渉が抑制されるようになっている。第１噴射孔３１と第２噴射孔３２からそれぞれ高速で噴射される燃料ガスは、オフガス経路１４０を流れるオフガスの圧力以下まで減圧される。

ディフューザ部２５は、噴射孔３０から噴射された燃料ガスが流れる流路である。吸引部２４は、ノズル部２３に対し径方向外側に設けられた吸引口２６と、ディフューザ部２５とを連通する流路である。吸引口２６には、オフガス経路１４０が接続される。なお、図５は、図２および図３に対して吸引口２６の位置が周方向に９０°ずれているが、吸引口２６はエジェクタ２０の周方向のいずれの位置にあってもよい。噴射孔３０から高速で噴射された燃料ガスの吸引作用により、吸引口２６から吸引流体としてのオフガスが吸引部２４を通って吸引される。

そして、ディフューザ部２５では、駆動流体としての燃料ガスと吸引流体としてのオフガスとが混合され、混合流体としての混合ガスとなる。ディフューザ部２５は、流路面積が下流側に向かって次第に大きくなるように形成されている。ディフューザ部２５は、混合ガスを減速させ、圧力を上昇させる。すなわち、ディフューザ部２５は、混合ガスの速度エネルギを圧力エネルギに変換し、混合ガスを昇圧する。ディフューザ部２５は、昇圧した混合ガスを下流側供給経路１３２に送出する。

このように、エジェクタ２０は、複数のインジェクタ１０から供給される燃料ガスを複数の噴射孔３０から高速噴射し、その噴射された燃料ガスの吸引作用によりオフガス経路１４０からオフガスを吸引し、燃料ガスとオフガスとが混合された混合ガスを昇圧して送出する。

次に、エジェクタ２０に燃料ガスを供給するインジェクタ１０の構成の一例について説明する。
図６および図７に示すように、本実施形態のインジェクタ１０は、ハウジング４０、駆動部５０、および弁体としてのニードル弁６０などを備えている。

ハウジング４０は、筒状に形成され、燃料入口４５側から第１磁性部４１、非磁性部４３および第２磁性部４２をこの順に有している。第１磁性部４１の燃料入口４５側の端部には、燃料ガスが供給される入口部材４４が設けられている。

他方、第２磁性部４２の燃料出口側の端部には、弁座部材７０が設けられている。弁座部材７０は、エジェクタ２０に燃料ガスを供給するための吐出流路７１を有している。また、弁座部材７０は、吐出流路７１の周りにニードル弁６０の端部が着座および離座するための弁座７２を有している。

駆動部５０は、固定コア５１、可動コア５２およびコイル５３などから構成されている。固定コア５１は、ハウジング４０の内側に固定されている。可動コア５２は、固定コア５１に対して弁座部材７０側で、軸方向に往復移動可能に設けられている。コイル５３は、ハウジング４０の外側に設けられている。コイル５３の外側にはヨーク５４が設けられている。

ニードル弁６０は、可動コア５２の中央に設けられた穴を挿通している。ニードル弁６０は、第１スプリング６１とは反対側の端部６２が、弁座部材７０の有する弁座７２に着座および離座可能に設けられている。なお、ニードル弁６０の端部６２には、図示しないシール部材を設けてもよい。

ニードル弁６０は、第１スプリング６１によって弁座部材７０側に付勢されている。そのため、図６に示すように、コイル５３に通電されていない状態で、ニードル弁６０の端部６２は、弁座部材７０の弁座７２に着座し、吐出流路７１を閉塞している。なお、可動コア５２は、第２スプリング５５によって第１スプリング６１より弱い力で固定コア５１側に付勢されている。

一方、コイル５３に通電されると、第１磁性部４１、固定コア５１、可動コア５２、第２磁性部４２およびヨーク５４等により形成される磁気回路に磁束が流れ、可動コア５２が固定コア５１側に磁気吸引される。これにより、図７に示すように、可動コア５２と共にニードル弁６０が入口部材４４側に移動し、ニードル弁６０の端部６２は、弁座７２から離座する。これにより、弁座部材７０の吐出流路７１からエジェクタ２０の噴射孔３０に燃料ガスが供給される。

本実施形態では、複数のインジェクタ１０の構成は実質的に同一である。すなわち、複数のインジェクタ１０は、通電時に弁座７２からニードル弁６０が離座したときに形成される開弁部の流路断面積（すなわち、インジェクタ１０の開弁部の流路断面積）が同一である。これにより、複数のインジェクタ１０の流量特性を共通化することで、エジェクタ装置１の構成を簡素なものにできると共に、エジェクタ装置１における燃料ガスの流量制御を容易に行うことができる。

次に、本実施形態のエジェクタ装置１における燃料ガスの流量制御について説明する。
以下の説明では、エジェクタ２０の第１噴射孔３１に接続されるインジェクタ１０を第１インジェクタ１１および第２インジェクタ１２と呼び、エジェクタ２０の第２噴射孔３２に接続されるインジェクタ１０を第３インジェクタ１３と呼ぶこととする。なお、図８〜図１５では、第１〜第３インジェクタ１１、１２、１３をそれぞれ、ＩＮＪ１、ＩＮＪ２、ＩＮＪ３と表記している。第１〜第３インジェクタ１１、１２、１３は、図示しない制御装置によって駆動制御される。

また、図８〜図１５では、各インジェクタ１０が有するコイル５３への通電を「ＯＮ」と表記し、コイル５３への通電停止を「ＯＦＦ」と表記している。各インジェクタ１０は、コイル５３への通電時にエジェクタ２０へ燃料ガスを供給し、コイル５３への通電停止時にエジェクタ２０への燃料ガスの供給を停止する。なお、以下の説明において、インジェクタ１０への通電というときは、インジェクタ１０が有するコイル５３への通電を意味している。

＜最大流量時＞
図８に示すように、最大流量時では、第１〜第３インジェクタ１１、１２、１３への通電が連続して行われている。そのため、第１〜第３インジェクタ１１、１２、１３からエジェクタ２０へ燃料ガスが連続して供給される。これにより、エジェクタ２０の第１噴射孔３１および第２噴射孔３２から最大流量の燃料ガスが噴射される。

＜大流量時−第１例＞
図９に示すように、大流量時の第１例では、第１インジェクタ１１への通電が連続して行われており、第２インジェクタ１２への通電が断続的に行われている。なお、第３インジェクタ１３への通電は停止している。これにより、エジェクタ２０の第１噴射孔３１から大流量の燃料ガスが噴射される。なお、第２インジェクタ１２へ断続的に通電する際のデューティ比を変えることで、流量制御を行うことができる。

この大流量時の第１例では、第１インジェクタ１１への通電が連続して行われるので、第１インジェクタ１１の作動回数を減らし、経年劣化を防ぐことができる。なお、この大流量時の制御とこれよりも少ない流量時の制御では、エジェクタ２０が有する複数の噴射孔３０の中で、燃料ガスを噴射する噴射孔３０の数を減らすことで、燃料ガス同士の干渉を抑制し、燃料ガスの流速を維持することができる。そのため、吸引部２４から吸引されるオフガスの吸引量の低下を防ぎ、エジェクタの昇圧性能を維持することができる。

＜大流量時−第２例＞
図１０に示すように、大流量時の第２例では、第１インジェクタ１１への通電と第２インジェクタ１２への通電がいずれも断続的に行われている。そして、第１インジェクタ１１への通電オフのタイミングと、第２インジェクタ１２への通電オフのタイミングとがずれるように制御されている。なお、第３インジェクタ１３への通電は停止している。これにより、エジェクタ２０の第１噴射孔３１から大流量の燃料ガスが噴射される。なお、第１インジェクタ１１と第２インジェクタ１２へ断続的に通電する際のデューティ比を変えることで、より細かな流量制御を行うことができる。

この大流量時の第２例では、第１噴射孔３１から噴射される燃料ガスの脈動を低減することができる。したがって、吸引部２４から吸引されるオフガスの吸引量の低下を防ぎ、エジェクタの昇圧性能を維持することができる。

＜中流量時−第１例＞
図１１に示すように、中流量時の第１例では、第１インジェクタ１１への通電と第２インジェクタ１２への通電がいずれも断続的に行われている。そして、第１インジェクタ１１への通電と、第２インジェクタ１２への通電とが交互に行われるように制御されている。なお、第３インジェクタ１３への通電は停止している。これにより、エジェクタ２０の第１噴射孔３１から中流量の燃料ガスが噴射される。なお、第１インジェクタ１１と第２インジェクタ１２へ断続的に通電する際のデューティ比を変えることで、より細かな流量制御を行うことができる。

この中流量時の第１例では、第１噴射孔３１から噴射される燃料ガスの脈動を低減することができる。したがって、吸引部２４から吸引されるオフガスの吸引量の低下を防ぎ、エジェクタの昇圧性能を維持することができる。

＜中流量時−第２例＞
図１２に示すように、中流量時の第２例では、第１インジェクタ１１への通電が連続して停止されており、第２インジェクタ１２への通電が連続して行われている。なお、第３インジェクタ１３への通電は停止している。これにより、エジェクタ２０の第１噴射孔３１から中流量の燃料ガスが噴射される。

この中流量時の第２例では、第１インジェクタ１１への通電が停止されているので、第１インジェクタ１１の作動回数を減らし、経年劣化を防ぐことができる。

＜中流量時−第３例＞
図１３に示すように、中流量時の第３例では、第１インジェクタ１１への通電が連続して停止されており、第２インジェクタ１２への通電が断続的に行われている。第３インジェクタ１３への通電は停止している。これにより、エジェクタ２０の第１噴射孔３１から中流量の燃料ガスが噴射される。

この中流量時の第３例では、第２インジェクタ１２へ断続的に通電する際のデューティ比を変えることで、より細かな流量制御を行うことが可能である。

＜小流量時＞
図１４に示すように、小流量時では、第１インジェクタ１１と第２インジェクタ１２への通電が停止されている。そして、第３インジェクタ１３への通電が連続して行われている。なお、上述したように、エジェクタ２０の第２噴射孔３２の開口面積Ｓ２は、第１噴射孔３１の開口面積Ｓ１より小さく形成されている。そのため、エジェクタ２０の第２噴射孔３２から小流量の燃料ガスが噴射される。

この小流量時では、エジェクタ２０の第１噴射孔３１よりも開口面積の小さい第２噴射孔３２を使用することで、燃料ガスの流速を維持しつつ、小流量の燃料ガスを噴射することができる。

＜極小流量時＞
図１５に示すように、極小流量時では、第１インジェクタ１１と第２インジェクタ１２への通電が停止されている。そして、第３インジェクタ１３への通電が断続的に行われている。これにより、エジェクタ２０の第２噴射孔３２から極小流量の燃料ガスが噴射される。なお、第３インジェクタ１３へ断続的に通電する際のデューティ比を変えることで、より細かな流量制御を行うことができる。

この極小流量時では、第３インジェクタ１３へ断続的に通電することで、燃料ガスの流速を維持しつつ、極小流量の燃料ガスを噴射することができる。

ここで、上述した第１実施形態のエジェクタ装置１と比較するため、比較例のエジェクタ装置について説明する。

図１９に、第１比較例のエジェクタ装置２を示す。第１比較例では、エジェクタ２０は１個の噴射孔３０を有している。具体的には、第１比較例のエジェクタ装置２は、５個のインジェクタ１０から、エジェクタ２０が有する１個の噴射孔３０に燃料ガスが供給される。なお、エジェクタ２０が有する１個の噴射孔３０の開口面積は、５個のインジェクタ１０それぞれの開弁部の流路断面積の合計より小さく、且つ、５個のインジェクタ１０それぞれの開弁部の流路断面積の合計より大きく形成されている。

第１比較例では、エジェクタ２０は１個の噴射孔３０を有しており、複数の噴射孔３０を有していない。そのため、第１比較例では、エジェクタ２０の噴射孔３０から噴射される燃料ガスの流量制御範囲が狭いものとなる。

図２０に、第２比較例のエジェクタ装置３を示す。第２比較例では、エジェクタ２０は複数の噴射孔３０を有している。しかし、第２比較例では、複数のインジェクタ１０とエジェクタ２０が有する複数の噴射孔３０とが１対１で接続されている。具体的には、第２比較例では、５個のインジェクタ１０からエジェクタ２０の５個の噴射孔３０に対してそれぞれ燃料ガスが供給される。そのため、第２比較例では、エジェクタ２０が有する噴射孔３０の数が多くなっている。したがって、第２比較例では、エジェクタ２０の噴射孔３０から噴射される燃料ガス同士が相互に干渉し、その流速が低下するため、吸引部２４から吸引されるオフガスの量が低下し、エジェクタ２０の昇圧性能が悪化する。

このような第１比較例および第２比較例に対し、第１実施形態のエジェクタ装置１は、次の作用効果を奏するものである。
（１）第１実施形態のエジェクタ装置１は、複数の噴射孔３０のうち少なくとも１つの噴射孔３１に対し、複数のインジェクタ１０から駆動流体が供給されるように構成されている。具体的には、第１実施形態のエジェクタ装置１は、エジェクタ２０が有する複数の噴射孔３０のうち第１噴射孔３１に対し、２個のインジェクタ１０が接続されている。

これによれば、体格の小さいインジェクタ１０を使用しつつ、駆動流体としての燃料ガスの要求流量を満たすためにそのインジェクタ１０の数を増加する場合、インジェクタ１０の数に対してエジェクタ２０が有する噴射孔３０の数を少なくすることが可能である。噴射孔３０の数を少なくすることで、その噴射孔３０から噴射される燃料ガス同士が相互に干渉することが抑制され、燃料ガスの流速の低下が防がれるので、オフガスの吸引量が維持され、それによりエジェクタ２０の昇圧性能が維持される。したがって、このエジェクタ装置１は、体格の小さいインジェクタ１０を用いると共に、エジェクタ２０の昇圧性能を維持することができる。

また、エジェクタ装置１に要求される駆動流体としての燃料ガスの流量が、１つの噴射孔３０に接続された複数のインジェクタ１０から供給される合計の流量よりも少ない場合（すなわち、最大流量時未満の場合）、複数のインジェクタ１０を交互に使用することが可能である。これにより、１つの噴射孔３１に接続された複数のインジェクタ１０それぞれの作動時間を低減し、インジェクタ１０の経年劣化を抑制することができる。

（２）第１実施形態では、複数の噴射孔３０のうち第１噴射孔３１に２つのインジェクタ１０が接続され、第２噴射孔３２に１つのインジェクタ１０が接続されている。すなわち、エジェクタ装置１は、複数の噴射孔３０のうち所定の噴射孔３０に駆動流体を供給するインジェクタ１０の数と、別の噴射孔３０に駆動流体を供給するインジェクタ１０の数とが異なるように構成されている。

これによれば、所定の噴射孔３０から噴射される駆動流体の流量と、別の噴射孔３０から噴射される駆動流体の流量とを変えることが可能である。そのため、エジェクタ装置１に必要とされる駆動流体の流量に応じて容易に流量制御を行うことができる。

（３）第１実施形態では、エジェクタ２０の第１噴射孔３１の開口面積Ｓ１は、第２噴射孔３２の開口面積Ｓ２よりも大きく形成されている。そして、第１噴射孔３１に駆動流体を供給するインジェクタ１０の数は、第２噴射孔３２に駆動流体を供給するインジェクタ１０の数よりも多い。

これによれば、第１噴射孔３１のみを使用して大流量〜中流量を噴射し、第２噴射孔３２のみを使用して小流量〜極小流量を噴射することが可能である。また、第１噴射孔３１と第２噴射孔３２の両方を使用して最大流量を噴射することが可能である。そのため、エジェクタ装置１に必要とされる駆動流体の流量に応じて、最大流量から極小流量まで容易に流量制御を行うことができる。

（４）第１実施形態では、第１噴射孔３１の開口面積Ｓ１は、２個のインジェクタ１０それぞれの開弁部の流路断面積の合計より小さく、且つ、１個のインジェクタ１０の開弁部の流路断面積より大きく形成されている。すなわち、複数のインジェクタ１０が接続されている噴射孔３０の開口面積は、その噴射孔３０に接続されている複数のインジェクタ１０それぞれの開弁部の流路断面積の合計より小さく形成されている。また、その噴射孔３０の開口面積は、その噴射孔３０に接続されている複数のインジェクタ１０から１つのインジェクタ１０を除いた残りのインジェクタ１０の開弁部の流路断面積の合計より大きく形成されている。

これによれば、複数のインジェクタ１０から噴射孔３０に供給される駆動流体を、その噴射孔３０の開口部から高速で噴射することができる。

（５）第１実施形態では、複数のインジェクタ１０は、通電時に弁座７２から弁体が離座したときに形成される開弁部の流路断面積が同一である。
これによれば、複数のインジェクタ１０の流量特性を共通化することで、エジェクタ装置１の構成を簡素なものにできると共に、エジェクタ装置１における駆動流体の流量制御を容易に行うことができる。

（第２〜第４実施形態）
第２〜第４実施形態について説明する。第２〜第４実施形態は、第１実施形態に対してインジェクタ１０の数を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

（第２実施形態）
図１６に示すように、第２実施形態では、エジェクタ装置１は、４個のインジェクタ１０からエジェクタ２０に燃料ガスが供給される。そのエジェクタ２０のノズル部２３は２個の噴射孔３０を有している。その２個の噴射孔３０のうち、第１噴射孔３１には３個のインジェクタ１０から燃料ガスが供給され、第２噴射孔３２には１個のインジェクタ１０から燃料ガスが供給されるように構成されている。

すなわち、第２実施形態のエジェクタ２０も複数の噴射孔３０を有している。そして、複数の噴射孔３０のうち少なくとも１つの噴射孔３０に対して複数のインジェクタ１０から燃料ガスが供給されるように構成されている。また、第１噴射孔３１に燃料ガスを供給するインジェクタ１０の数と、第２噴射孔３２に燃料ガスを供給するインジェクタ１０の数とが異なっている。したがって、第２実施形態も、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（第３実施形態）
図１７に示すように、第３実施形態では、エジェクタ装置１は、５個のインジェクタ１０からエジェクタ２０に燃料ガスが供給される。そのエジェクタ２０のノズル部２３は２個の噴射孔３０を有している。その２個の噴射孔３０のうち、第１噴射孔３１には３個のインジェクタ１０から燃料ガスが供給され、第２噴射孔３２には２個のインジェクタ１０から燃料ガスが供給されるように構成されている。

すなわち、第３実施形態のエジェクタ２０も複数の噴射孔３０を有している。そして、複数の噴射孔３０はいずれも、複数のインジェクタ１０から燃料ガスが供給されるように構成されている。また、第１噴射孔３１に燃料ガスを供給するインジェクタ１０の数と、第２噴射孔３２に燃料ガスを供給するインジェクタ１０の数とが異なっている。したがって、第３実施形態も、第１実施形態等と同様の作用効果を奏することができる。

（第４実施形態）
図１８に示すように、第４実施形態では、エジェクタ装置１は、４個のインジェクタ１０からエジェクタ２０に燃料ガスが供給される。そのエジェクタ２０のノズル部２３は２個の噴射孔３０を有している。その２個の噴射孔３０のうち、第１噴射孔３１には２個のインジェクタ１０から燃料ガスが供給され、第２噴射孔３２にも２個のインジェクタ１０から燃料ガスが供給されるように構成されている。

すなわち、第４実施形態のエジェクタ２０も複数の噴射孔３０を有している。そして、複数の噴射孔３０はいずれも、複数のインジェクタ１０から燃料ガスが供給されるように構成されている。なお、第４実施形態では、第１噴射孔３１に燃料ガスを供給するインジェクタ１０の数と、第２噴射孔３２に燃料ガスを供給するインジェクタ１０の数とは同じである。第４実施形態は、第１〜第３実施形態と比べて駆動流体の流量調整機能が僅かに劣るものの、それ以外は、第１〜第３実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

例えば、上記各実施形態では、エジェクタ装置１は、燃料電池システム１００に用いられるものとして説明したが、それに限らず、種々のシステムに用いることが可能である。また、燃料電池システム１００は、車両に限らず、種々の用途に用いることが可能である。

また、上記各実施形態では、エジェクタ２０は２個の噴射孔３０を有するものとして説明したが、駆動流体同士の干渉が抑制され、その流速が確保できる範囲であれば、エジェクタ２０は３個以上の噴射孔３０を有してもよい。

（まとめ）
上述の実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、エジェクタ装置は、複数のインジェクタと、エジェクタを備える。複数のインジェクタは、エジェクタに駆動流体を供給する。エジェクタは、複数のインジェクタから供給される駆動流体を噴射する複数の噴射孔を有し、その噴射孔から噴射された駆動流体の吸引作用により吸引口から吸引流体を吸引し、駆動流体と吸引流体とが混合された流体を昇圧して送出する。そして、このエジェクタは、複数の噴射孔のうち少なくとも１つの噴射孔に対して複数のインジェクタから駆動流体が供給されるように構成されている。

第２の観点によれば、複数の噴射孔のうち所定の噴射孔に駆動流体を供給するインジェクタの数と、別の噴射孔に駆動流体を供給するインジェクタの数とが異なるように構成されている。

これによれば、所定の噴射孔から噴射される駆動流体の流量と、別の噴射孔から噴射される駆動流体の流量とを変えることが可能である。そのため、エジェクタ装置に必要とされる駆動流体の流量に応じて容易に流量制御を行うことができる。

第３の観点によれば、所定の噴射孔の開口面積は、別の噴射孔の開口面積よりも大きく形成されている。そして、所定の噴射孔に駆動流体を供給するインジェクタの数は、別の噴射孔に駆動流体を供給するインジェクタの数よりも多い。

これによれば、所定の噴射孔を使用して大流量〜中流量を噴射し、別の噴射孔を使用して小流量〜極小流量を噴射することが可能である。また、所定の噴射孔と別の噴射孔の両方を使用して最大流量を噴射することが可能である。そのため、エジェクタ装置に必要とされる駆動流体の流量に応じて、最大流量から極小流量まで容易に流量制御を行うことができる。

第４の観点によれば、複数のインジェクタが接続されている噴射孔の開口面積は、その噴射孔に接続されている複数のインジェクタそれぞれの開弁部の流路断面積の合計より小さく、その噴射孔に接続されている複数のインジェクタから１つのインジェクタを除いた残りのインジェクタの開弁部の流路断面積の合計より大きい。

これによれば、複数のインジェクタから供給される駆動流体を、噴射孔の開口部から高速で噴射することができる。

第５の観点によれば、複数のインジェクタは、燃料を吐出する吐出流路の周囲に形成される弁座と、弁座に対し着座および離座する弁体を有するものである。複数のインジェクタは、通電時に弁座から弁体が離座したときに形成される開弁部の流路断面積が同一である。
これによれば、複数のインジェクタの流量特性を共通化することで、エジェクタ装置の構成を簡素なものにできると共に、エジェクタ装置における駆動流体の流量制御を容易に行うことができる。

第６の観点によれば、複数のインジェクタから供給される駆動流体と吸引口から吸引した吸引流体とを混合して送出するエジェクタは、ノズル部、吸引部およびディフューザ部を備える。ノズル部は、複数のインジェクタから供給される駆動流体を噴射する複数の噴射孔を有する。吸引部は、噴射孔から噴射された駆動流体の吸引作用により吸引口から吸引流体が吸引されるように設けられている。ディフューザ部は、駆動流体と吸引流体との混合流体を昇圧して送出する。そして、このエジェクタは、複数の噴射孔のうち少なくとも１つの噴射孔に対して複数のインジェクタから駆動流体が供給されるように構成されている。

１ エジェクタ装置
１０ インジェクタ
２０ エジェクタ
２６ 吸引口
３０ 噴射孔

Claims (6)

1. 駆動流体を供給する複数のインジェクタ（１０）と、
   複数の前記インジェクタから供給される駆動流体を噴射する複数の噴射孔（３０）を有し、前記噴射孔から噴射された駆動流体の吸引作用により吸引口（２６）から吸引流体を吸引し、駆動流体と吸引流体とが混合された流体を昇圧して送出するエジェクタ（２０）と、を備えるエジェクタ装置（１）において、
   複数の前記噴射孔のうち少なくとも１つの前記噴射孔（３１）に対して複数の前記インジェクタから駆動流体が供給されるように構成されているエジェクタ装置。
2. 複数の前記噴射孔のうち所定の前記噴射孔（３１）に駆動流体を供給する前記インジェクタの数と、別の前記噴射孔（３２）に駆動流体を供給する前記インジェクタの数とが異なるように構成されている、請求項１に記載のエジェクタ装置。
3. 所定の前記噴射孔の開口面積（Ｓ１）は、別の前記噴射孔の開口面積（Ｓ２）よりも大きく形成されており、
   所定の前記噴射孔に駆動流体を供給する前記インジェクタの数は、別の前記噴射孔に駆動流体を供給する前記インジェクタの数よりも多い、請求項２に記載のエジェクタ装置。
4. 複数の前記インジェクタが接続されている前記噴射孔の開口面積は、その噴射孔に接続されている複数の前記インジェクタそれぞれの開弁部の流路断面積の合計より小さく、その噴射孔に接続されている複数の前記インジェクタから１つの前記インジェクタを除いた残りの前記インジェクタの開弁部の流路断面積の合計より大きい、請求項１ないし３のいずれか１つに記載のエジェクタ装置。
5. 複数の前記インジェクタは、燃料を吐出する吐出流路（７１）の周囲に形成される弁座（７２）と、前記弁座に対し着座および離座する弁体（６０）を有するものであり、
   複数の前記インジェクタは、通電時に前記弁座から前記弁体が離座したときに形成される開弁部の流路断面積が同一である、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のエジェクタ装置。
6. 複数のインジェクタ（１０）から供給される駆動流体と吸引口（２６）から吸引した吸引流体とを混合して送出するエジェクタ（２０）において、
   複数の前記インジェクタから供給される駆動流体を噴射する複数の噴射孔（３０）を有するノズル部（２３）と、
   前記噴射孔から噴射された駆動流体の吸引作用により前記吸引口から吸引流体が吸引されるように設けられた吸引部（２４）と、
   駆動流体と吸引流体との混合流体を昇圧して送出するディフューザ部（２５）と、を備え、
   複数の前記噴射孔のうち少なくとも１つの前記噴射孔（３１）に対して複数の前記インジェクタから駆動流体が供給されるように構成されているエジェクタ。

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