JP2021068531A - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

To provide an ejector capable of discharging liquid water accumulated between the ejector and a fuel cell to a gas-liquid separator.SOLUTION: A fuel cell system includes: an ejector 24 having a suction port 242 for sucking in a fuel off-gas of a fuel cell and a discharge port for supplying a fuel gas to the fuel cell together with the fuel off-gas; a first pipe 21 through which the discharge port and the fuel cell are connected to each other; a second pipe 23 for connecting the suction port 242 and a gas-liquid separator located to be closer to a gravity direction G side than the ejector 24; and a discharge flow path 30 extending from the first pipe 21 side to the second pipe 23 side via the inside of the ejector 24. A first opening end 31 at one end of the discharge flow path 30 is located at a lower end of a connection portion between the first pipe 21 and the ejector 24. A second opening end 32 at the other end of the discharge flow path 30 is located inside the second pipe 23 closer to the gravity direction G side than the first opening end 31 or inside the gas-liquid separator. The first and second opening ends 31 and 32 are located to be closer to the gravity direction G side than at least a part of a flow path portion constituting the discharge flow path 30.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system.

インジェクタから噴射された燃料ガスと、燃料電池から排出された燃料オフガスとを、燃料電池に供給するエジェクタが知られている。このようなエジェクタ内やエジェクタと燃料電池とを連通した供給管内では、液水が滞留する場合がある。滞留した液水が燃料電池内に侵入すると、燃料電池の性能に影響を及ぼす可能性がある。また、滞留した液水が燃料電池の発電停止後に凍結すると、発電開始時に燃料ガスの供給に影響を及ぼす可能性がある。従って、このような液水を、一端がエジェクタに接続され他端が気液分離器に接続された排出管を介して、気液分離器へと排出することが知られている（特許文献１参照）。 An ejector that supplies the fuel gas injected from the injector and the fuel off gas discharged from the fuel cell to the fuel cell is known. Liquid water may stay in such an ejector or in a supply pipe that connects the ejector and the fuel cell. If the retained liquid water enters the fuel cell, it may affect the performance of the fuel cell. Further, if the retained liquid water freezes after the power generation of the fuel cell is stopped, it may affect the supply of fuel gas at the start of power generation. Therefore, it is known that such liquid water is discharged to the gas-liquid separator via a discharge pipe having one end connected to the ejector and the other end connected to the gas-liquid separator (Patent Document 1). reference).

特許第５０６５８６６号公報Japanese Patent No. 50655866

このような排出管が、エジェクタの外部から接続されている場合には、システム全体が大型化する。また、このような排出管の少なくとも一部がエジェクタ内を通過するように配置することにより、大型化を抑制することもできるが、排出管の延びた方向によっては、重力の作用によっても気液分離器にまで排出できずに、排出管内に液水が滞留する可能性がある。特に、燃料電池の発電が停止された状態では、燃料電池への燃料ガスの供給も停止されるため、排出管の一端側と他端側との圧力差が低下し、液水を気液分離器に排出することができない可能性がある。 When such a discharge pipe is connected from the outside of the ejector, the entire system becomes large. Further, by arranging at least a part of such a discharge pipe so as to pass through the ejector, it is possible to suppress the increase in size, but depending on the extending direction of the discharge pipe, the gas or liquid may also be affected by the action of gravity. Liquid water may stay in the discharge pipe without being able to be discharged to the separator. In particular, when the power generation of the fuel cell is stopped, the supply of fuel gas to the fuel cell is also stopped, so that the pressure difference between one end side and the other end side of the discharge pipe is reduced, and the liquid water is separated into gas and liquid. It may not be possible to drain it into the vessel.

本発明は、簡易な構成によって、エジェクタと燃料電池との間に滞留した液水を気液分離器に排出できる燃料電池システムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of discharging liquid water accumulated between an ejector and a fuel cell into a gas-liquid separator by a simple configuration.

上記目的は、燃料電池と、前記燃料電池から排出された燃料オフガスを吸入する吸入口、燃料ガスを前記燃料オフガスと共に前記燃料電池に供給する吐出口、を含むエジェクタと、前記エジェクタよりも重力方向側に位置し、前記エジェクタに供給される前の前記燃料オフガスから水分を分離して貯留する気液分離器と、前記エジェクタの吐出口と前記燃料電池を連結した第１配管と、前記エジェクタの吸入口と前記気液分離器を連結した第２配管と、前記エジェクタの内部を介して前記第１配管側から前記第２配管側に延びた排出流路と、を備え、前記排出流路は、一端に形成された第１開口端と、他端に形成された第２開口端とを有し、前記第１開口端から前記第２開口端までの間では密閉された空間を画定し、前記第１開口端は、前記第１配管内で開口し、前記第１配管と前記エジェクタとの接続部の下端に位置し、前記第２開口端は、前記第２配管内又は前記気液分離器内に位置して、前記第１開口端よりも重力方向側に位置し、前記第１及び第２開口端は、前記排出流路の前記第１開口端と前記第２開口端との間の部位の少なくとも一部よりも重力方向側に位置している、燃料電池システムによって達成できる。 The object is an ejector including a fuel cell, a suction port for sucking fuel off gas discharged from the fuel cell, and a discharge port for supplying fuel gas to the fuel cell together with the fuel off gas, and a direction of gravity from the ejector. A gas-liquid separator located on the side that separates and stores water from the fuel off gas before being supplied to the ejector, a first pipe connecting the discharge port of the ejector and the fuel cell, and the ejector. The discharge flow path includes a second pipe connecting the suction port and the gas-liquid separator, and a discharge flow path extending from the first pipe side to the second pipe side via the inside of the ejector. It has a first opening end formed at one end and a second opening end formed at the other end, and defines a closed space between the first opening end and the second opening end. The first open end is opened in the first pipe and is located at the lower end of the connection portion between the first pipe and the ejector, and the second open end is in the second pipe or the gas-liquid separation. Located in the vessel, located on the gravity direction side of the first opening end, the first and second opening ends are between the first opening end and the second opening end of the discharge flow path. This can be achieved by a fuel cell system located on the gravity side of at least part of the

本発明によれば、簡易な構成によって、エジェクタと燃料電池との間に滞留した液水を気液分離器に排出できる燃料電池システムを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a fuel cell system capable of discharging the liquid water accumulated between the ejector and the fuel cell to the gas-liquid separator by a simple configuration.

図１は、燃料電池システムの構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel cell system. 図２は、エジェクタの断面を示した模式図である。FIG. 2 is a schematic view showing a cross section of the ejector. 図３は、変形例のエジェクタの断面を示した模式図である。FIG. 3 is a schematic view showing a cross section of the ejector of the modified example. 図４は、変形例のエジェクタの断面を示した模式図である。FIG. 4 is a schematic view showing a cross section of the ejector of the modified example. 図５Ａは、図４の排出通路の断面図であり、図５Ｂ及び図５Ｃは、変形例である排出通路の断面図である。5A is a cross-sectional view of the discharge passage of FIG. 4, and FIGS. 5B and 5C are cross-sectional views of the discharge passage which is a modified example. 図６Ａ〜図６Ｅは、変形例である排出通路の断面図である。6A to 6E are cross-sectional views of a discharge passage which is a modified example. 図７Ａ〜図７Ｄは、変形例である排出通路の断面図である。7A to 7D are cross-sectional views of a discharge passage which is a modified example.

［燃料電池システムの構成］
図１は、燃料電池システム１の構成図である。燃料電池システム１は、例えば車両に搭載されて走行用モータに電力を供給する。燃料電池システム１は、燃料電池（以下、ＦＣと称する）４、ＦＣ４に燃料ガスを供給する燃料ガス供給系２０や、その他、ＦＣ４に酸化剤ガスを供給するエアコンプレッサ１４、ＦＣ４を冷却する冷却水の放熱を促進するラジエータ７等を備える。尚、図１には図示を省略してあるが、燃料電池システム１は、ＦＣ４の発電電力を制御する電力制御系をも備える。ＦＣ４は、カソードガスとアノードガスの供給を受けて発電する燃料電池であり、固体高分子電解質型の単セルを複数積層してスタック状に構成されている。 [Fuel cell system configuration]
FIG. 1 is a configuration diagram of the fuel cell system 1. The fuel cell system 1 is mounted on a vehicle, for example, to supply electric power to a traveling motor. The fuel cell system 1 cools the fuel cell (hereinafter referred to as FC) 4, the fuel gas supply system 20 that supplies fuel gas to FC4, the air compressor 14 that supplies oxidant gas to FC4, and FC4. It is provided with a radiator 7 or the like that promotes heat dissipation of water. Although not shown in FIG. 1, the fuel cell system 1 also includes a power control system for controlling the generated power of the FC4. The FC4 is a fuel cell that generates electricity by receiving the supply of cathode gas and anode gas, and is configured in a stack shape by stacking a plurality of solid polymer electrolyte type single cells.

エアコンプレッサ１４は、酸化剤ガスである酸素を含む空気を、供給配管１３を介して酸化剤ガス供給口４３からＦＣ４に供給する。ＦＣ４に供給された酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出口４４から酸化剤ガス排出管１５と酸化剤ガス排出管１５に連結された燃料ガス排出管２６とを介して外部へと排出される、酸化剤ガス排出管１５には、ＦＣ４の背圧を調整する調圧弁１６が設けられている。尚、エアコンプレッサ１４の回転速度や調圧弁１６の開度は、ＦＣ４に要求される発電電力に応じて、不図示の制御ユニットにより制御される。 The air compressor 14 supplies air containing oxygen, which is an oxidant gas, to the FC 4 from the oxidant gas supply port 43 via the supply pipe 13. The oxidant gas supplied to the FC4 is discharged to the outside from the oxidant gas discharge port 44 via the oxidant gas discharge pipe 15 and the fuel gas discharge pipe 26 connected to the oxidant gas discharge pipe 15. The oxidant gas discharge pipe 15 is provided with a pressure regulating valve 16 for adjusting the back pressure of the FC4. The rotation speed of the air compressor 14 and the opening degree of the pressure regulating valve 16 are controlled by a control unit (not shown) according to the generated power required for the FC4.

燃料ガス供給系２０は、燃料ガスとして水素ガスをＦＣ４に供給し、タンク２１Ｔ、燃料ガス供給管２１、連結管２２、還流管２３、気液分離器２５、燃料ガス排出管２６を含む。タンク２１Ｔはエジェクタ２４に配管を介して連結され、エジェクタ２４はＦＣ４の燃料ガス供給口４１と燃料ガス供給管２１を介して連結されている。燃料ガス供給管２１は、第１配管の一例である。タンク２１Ｔには、アノードガスである水素ガスが貯留されている。連結管２２は、ＦＣ４の燃料ガス排出口４２と気液分離器２５とを連結している。気液分離器２５とエジェクタ２４とは、還流管２３により連結されている。還流管２３は、第２配管の一例である。気液分離器２５は、エジェクタ２４よりも重力方向側に位置している。気液分離器２５には燃料ガス排出管２６の一端が連結されており、燃料ガス排出管２６の他端は外気に開放されている。ここで、気液分離器２５と燃料ガス排出管２６との接続部には不図示の排出弁が設けられており、排出弁が開くことにより気液分離器２５内に貯留した液水は燃料ガス排出管２６を介して外部へと排出される。タンク２１Ｔからエジェクタ２４を介してＦＣ４に供給された燃料ガスは、燃料オフガスとしてＦＣ４から排出される。ＦＣ４から排出された燃料オフガスは、連結管２２、気液分離器２５、還流管２３を介して再びエジェクタ２４に導入され、タンク２１Ｔからエジェクタ２４を介してＦＣ４に供給される燃料ガスと共に再びＦＣ４に供給される。気液分離器２５には、燃料オフガスから水分を分離して貯留する。 The fuel gas supply system 20 supplies hydrogen gas as fuel gas to FC4, and includes a tank 21T, a fuel gas supply pipe 21, a connecting pipe 22, a reflux pipe 23, a gas-liquid separator 25, and a fuel gas discharge pipe 26. The tank 21T is connected to the ejector 24 via a pipe, and the ejector 24 is connected to the fuel gas supply port 41 of the FC4 via the fuel gas supply pipe 21. The fuel gas supply pipe 21 is an example of the first pipe. Hydrogen gas, which is an anode gas, is stored in the tank 21T. The connecting pipe 22 connects the fuel gas discharge port 42 of the FC4 and the gas-liquid separator 25. The gas-liquid separator 25 and the ejector 24 are connected by a reflux pipe 23. The reflux pipe 23 is an example of the second pipe. The gas-liquid separator 25 is located on the gravity direction side of the ejector 24. One end of the fuel gas discharge pipe 26 is connected to the gas-liquid separator 25, and the other end of the fuel gas discharge pipe 26 is open to the outside air. Here, a discharge valve (not shown) is provided at the connection portion between the gas-liquid separator 25 and the fuel gas discharge pipe 26, and the liquid water stored in the gas-liquid separator 25 is used as fuel by opening the discharge valve. It is discharged to the outside through the gas discharge pipe 26. The fuel gas supplied from the tank 21T to the FC4 via the ejector 24 is discharged from the FC4 as fuel off gas. The fuel off gas discharged from the FC4 is introduced into the ejector 24 again via the connecting pipe 22, the gas-liquid separator 25, and the reflux pipe 23, and is again FC4 together with the fuel gas supplied from the tank 21T to the FC4 via the ejector 24. Is supplied to. Moisture is separated from the fuel off gas and stored in the gas-liquid separator 25.

［エジェクタの構成］
図２は、エジェクタ２４の断面を示した模式図である。尚、図２には重力方向Ｇを示している。エジェクタ２４は、ノズル部２４１、吸引部２４２、混合部２４３、ディフューザ部２４４を有する。ノズル部２４１は、タンク２１Ｔからの燃料ガスを噴射する不図示のインジェクタに接続されている。吸引部２４２には、還流管２３が接続されている。インジェクタから噴射された燃料ガスはノズル部２４１を介してエジェクタ２４内を通過することにより、ＦＣ４から排出された燃料オフガスは吸引部２４２に吸引される。混合部２４３では、インジェクタから噴射された燃料ガスと、ＦＣ４から排出された燃料オフガスとが混合する。ディフューザ部２４４では、混合部２４３において混合されたガスが流れる。ディフューザ部２４４は、下流側に従って径が徐々に拡大するように形成されている。混合部２４３で新たに噴射された燃料ガスとＦＣ４から排出された燃料オフガスとが混合して、混合した燃料がディフューザ部２４４を流れる過程で、水素濃度が均一となる。これにより、水素濃度が均一な燃料ガスがＦＣ４に供給される。 [Ejector configuration]
FIG. 2 is a schematic view showing a cross section of the ejector 24. Note that FIG. 2 shows the direction of gravity G. The ejector 24 has a nozzle portion 241, a suction portion 242, a mixing portion 243, and a diffuser portion 244. The nozzle portion 241 is connected to an injector (not shown) that injects fuel gas from the tank 21T. A reflux pipe 23 is connected to the suction unit 242. The fuel gas injected from the injector passes through the ejector 24 via the nozzle unit 241, and the fuel off gas discharged from the FC 4 is sucked into the suction unit 242. In the mixing unit 243, the fuel gas injected from the injector and the fuel off gas discharged from the FC4 are mixed. In the diffuser section 244, the gas mixed in the mixing section 243 flows. The diffuser portion 244 is formed so that the diameter gradually increases toward the downstream side. The fuel gas newly injected in the mixing section 243 and the fuel off gas discharged from the FC4 are mixed, and the hydrogen concentration becomes uniform in the process in which the mixed fuel flows through the diffuser section 244. As a result, the fuel gas having a uniform hydrogen concentration is supplied to the FC4.

エジェクタ２４は、外壁部２４６と内壁部２４７を含む。内壁部２４７は、内部に吸引部２４２、混合部２４３、及びディフューザ部２４４を確定し、外壁部２４６に格納されている。エジェクタ２４内には排出管３０が設けられている。排出管３０の一部は、ディフューザ部２４４の重力方向Ｇの下面に固定されており、混合部２４３での燃料ガス及び燃料オフガスの混合に影響がないように設けられている。また、排出管３０は、エジェクタ２４の下流側の燃料ガス供給管２１内にまで延びており、一端にある第１開口端３１は、燃料ガス供給管２１内に滞留した液水Ｗに接触するように、燃料ガス供給管２１の底面に接触している。第１開口端３１は、燃料ガス供給管２１内で開口し、燃料ガス供給管２１とエジェクタ２４との接続部の下端に位置している。ここで、液水Ｗは、燃料ガス供給管２１内で最も高さ位置が低い部分に滞留しており、具体的には、エジェクタ２４の吐出口に接続された燃料ガス供給管２１の端部に滞留している。換言すれば、このような液水Ｗが滞留しやすい部位が燃料ガス供給管２１のエジェクタ２４の吐出口の近傍に形成されている。第１開口端３１は、燃料ガス供給管２１の下流側を向いている。 The ejector 24 includes an outer wall portion 246 and an inner wall portion 247. The inner wall portion 247 has a suction portion 242, a mixing portion 243, and a diffuser portion 244 fixed inside, and is stored in the outer wall portion 246. A discharge pipe 30 is provided in the ejector 24. A part of the discharge pipe 30 is fixed to the lower surface of the diffuser portion 244 in the gravity direction G, and is provided so as not to affect the mixing of the fuel gas and the fuel off gas in the mixing portion 243. Further, the discharge pipe 30 extends into the fuel gas supply pipe 21 on the downstream side of the ejector 24, and the first opening end 31 at one end contacts the liquid water W staying in the fuel gas supply pipe 21. As a result, it is in contact with the bottom surface of the fuel gas supply pipe 21. The first open end 31 opens in the fuel gas supply pipe 21 and is located at the lower end of the connection portion between the fuel gas supply pipe 21 and the ejector 24. Here, the liquid water W stays in the lowest height position in the fuel gas supply pipe 21, and specifically, the end portion of the fuel gas supply pipe 21 connected to the discharge port of the ejector 24. It stays in. In other words, such a portion where the liquid water W tends to stay is formed in the vicinity of the discharge port of the ejector 24 of the fuel gas supply pipe 21. The first opening end 31 faces the downstream side of the fuel gas supply pipe 21.

また、排出管３０は、エジェクタ２４から吸引部２４２を介して還流管２３内に延びており、他端にある第２開口端３２は還流管２３内に位置している。第２開口端３２は、重力方向Ｇを向いており、気液分離器２５を向いている。ここで、第２開口端３２は第１開口端３１よりも重力方向Ｇに位置しており、第１開口端３１及び第２開口端３２は排出管３０のエジェクタ２４内に位置した部位よりも重力方向Ｇに位置している。排出管３０は、第１開口端３１及び第２開口端３２は開口しているが、第１開口端３１から第２開口端３２まで密閉された空間を画定している。排出管３０は、排出流路の一例である。 Further, the discharge pipe 30 extends from the ejector 24 to the inside of the return pipe 23 via the suction portion 242, and the second opening end 32 at the other end is located in the return pipe 23. The second opening end 32 faces the gravity direction G and faces the gas-liquid separator 25. Here, the second opening end 32 is located in the direction of gravity G with respect to the first opening end 31, and the first opening end 31 and the second opening end 32 are located in the ejector 24 of the discharge pipe 30. It is located in the direction of gravity G. The discharge pipe 30 defines a closed space from the first opening end 31 to the second opening end 32, although the first opening end 31 and the second opening end 32 are open. The discharge pipe 30 is an example of a discharge flow path.

ここで、燃料電池システム１の稼働中には、インジェクタから間欠的に噴射された燃料ガスとそれに吸引された燃料オフガスとがディフューザ部２４４を通過するのに対して、還流管２３には燃料オフガスが通過する。従って、燃料ガス供給管２１内の圧力は還流管２３内の圧力よりも高くなりやすい。この圧力差に基づいて、液水Ｗを排出管３０の第１開口端３１から侵入させて第２開口端３２から気液分離器２５に排出することができ、燃料ガス供給管２１内での液水Ｗの滞留を防ぐことができる。また、上述したように第１開口端３１と第２開口端３２との位置関係により、液水Ｗが排出管３０の第１開口端３１から第２開口端３２に充填されると、サイフォンの原理により、液水Ｗを第１開口端３１から吸引されて第２開口端３２から排出される。第２開口端３２から排出された液水Ｗは気液分離器２５に貯留される。このように簡易な構成により、燃料ガス供給管２１内に貯留した液水ＷがＦＣ４に侵入することを防止できるとともに、発電停止後に燃料ガス供給管２１内で液水Ｗが凍結することも防止できる。 Here, while the fuel cell system 1 is in operation, the fuel gas intermittently injected from the injector and the fuel off gas sucked therein pass through the diffuser portion 244, whereas the fuel off gas in the recirculation pipe 23. Passes. Therefore, the pressure in the fuel gas supply pipe 21 tends to be higher than the pressure in the return pipe 23. Based on this pressure difference, the liquid water W can be introduced from the first opening end 31 of the discharge pipe 30 and discharged from the second opening end 32 to the gas-liquid separator 25, and can be discharged into the gas-liquid separator 25 in the fuel gas supply pipe 21. It is possible to prevent the liquid water W from staying. Further, as described above, when the liquid water W is filled from the first opening end 31 to the second opening end 32 of the discharge pipe 30 due to the positional relationship between the first opening end 31 and the second opening end 32, the siphon According to the principle, the liquid water W is sucked from the first opening end 31 and discharged from the second opening end 32. The liquid water W discharged from the second opening end 32 is stored in the gas-liquid separator 25. With such a simple configuration, it is possible to prevent the liquid water W stored in the fuel gas supply pipe 21 from invading the FC4, and also prevent the liquid water W from freezing in the fuel gas supply pipe 21 after the power generation is stopped. it can.

また、ＦＣ４の発電停止中であってＦＣ４への燃料ガスの供給が停止されている場合には、燃料ガス供給管２１内と還流管２３内の圧力差はほぼない。しかしながらこの場合であっても、排出管３０内に液水Ｗが充填されている限り、サイフォンの原理により燃料ガス供給管２１内に滞留した液水Ｗを吸引して気液分離器２５に向けて排出することができ、液水Ｗの回収率を向上させることができる。尚、発電停止中には、例えば空気を掃気ガスとして用いたアノード側の掃気（パージ）を併用してもよい。 Further, when the power generation of the FC4 is stopped and the supply of the fuel gas to the FC4 is stopped, there is almost no pressure difference between the fuel gas supply pipe 21 and the return pipe 23. However, even in this case, as long as the discharge pipe 30 is filled with the liquid water W, the liquid water W staying in the fuel gas supply pipe 21 is sucked by the siphon principle and directed toward the gas-liquid separator 25. And can be discharged, and the recovery rate of the liquid water W can be improved. While the power generation is stopped, for example, scavenging (purge) on the anode side using air as the scavenging gas may be used in combination.

このように排出管３０は燃料ガス供給管２１、エジェクタ２４、及び還流管２３内に配置されている。このため、大型化や構造の複雑化が抑制されている。また、排出管３０の径は、比較的小さく形成されている。これにより、燃料ガスや燃料オフガスの流通に影響を与えずに、且つ排出管３０内を少ない液水Ｗの量で充填することができ、速やかにサイフォンの原理により液水Ｗを気液分離器２５に排出することができる。 In this way, the discharge pipe 30 is arranged in the fuel gas supply pipe 21, the ejector 24, and the return pipe 23. For this reason, the increase in size and the complexity of the structure are suppressed. Further, the diameter of the discharge pipe 30 is formed to be relatively small. As a result, the discharge pipe 30 can be filled with a small amount of liquid water W without affecting the flow of fuel gas or fuel off gas, and the liquid water W can be quickly filled with the liquid water W by the siphon principle. It can be discharged to 25.

第２開口端３２は吸引部２４２から離れている方が望ましい。第２開口端３２が吸引部２４２に近いと、吸引部２４２側に吸引される燃料オフガスと共に第２開口端３２から排出された液水Ｗが吸引部２４２側に吸引される可能性があるからである。エジェクタ２４は、混合部２４３及びディフューザ部２４４が水平方向に連続した姿勢で設置されているがこれに限定されずに、ディフューザ部２４４が混合部２４３よりも上方側に位置してもよいし下方側に位置してもよい。 It is desirable that the second opening end 32 is separated from the suction portion 242. If the second opening end 32 is close to the suction portion 242, the liquid water W discharged from the second opening end 32 together with the fuel off gas sucked to the suction portion 242 side may be sucked to the suction portion 242 side. Is. In the ejector 24, the mixing section 243 and the diffuser section 244 are installed in a horizontally continuous posture, but the present invention is not limited to this, and the diffuser section 244 may be located above or below the mixing section 243. It may be located on the side.

次に、複数の変形例について説明する。図３は、変形例のエジェクタ２４ａの断面を示した模式図である。エジェクタ２４ａの排出管３０ａの第２開口端３２ａは、気液分離器２５内に位置している。これにより、第２開口端３２ａから排出された液水Ｗがエジェクタ２４ａ内に吸引されることを防止できる。 Next, a plurality of modified examples will be described. FIG. 3 is a schematic view showing a cross section of the ejector 24a of the modified example. The second open end 32a of the discharge pipe 30a of the ejector 24a is located in the gas-liquid separator 25. As a result, it is possible to prevent the liquid water W discharged from the second opening end 32a from being sucked into the ejector 24a.

図４は、変形例のエジェクタ２４ｂの断面を示した模式図である。排出通路３０ｂは、上述した排出管３０及び３０ａと異なり、内壁部２４７ｂと外壁部２４６との間に形成された通路である。具体的には、外壁部２４６の重力方向Ｇ側の底面と、内壁部２４７ｂに形成された切り欠きとにより排出通路３０ｂが画定されており、排出通路３０ｂの第２開口端は、気液分離器２５にまで延びている。排出通路３０ｂも、排出管３０及び３０ａと同様に、第１開口端３１から第２開口端まで密閉された空間を画定する。排出通路３０ｂは、排出流路の一例である。図５Ａは、図４の排出通路３０ｂの断面図である。図５Ａの断面は、排出通路３０ｂが延びた方向に垂直な断面を示している。排出通路３０ｂの断面形状は正方形であるが、これに限定されず、長方形であってもよい。尚、内壁部側ではなく、外壁部側に切り欠きが形成されることにより排出通路を画定してもよい。 FIG. 4 is a schematic view showing a cross section of the ejector 24b of the modified example. The discharge passage 30b is a passage formed between the inner wall portion 247b and the outer wall portion 246, unlike the discharge pipes 30 and 30a described above. Specifically, the discharge passage 30b is defined by the bottom surface of the outer wall portion 246 on the G side in the gravity direction and the notch formed in the inner wall portion 247b, and the second opening end of the discharge passage 30b is gas-liquid separation. It extends to the vessel 25. Like the discharge pipes 30 and 30a, the discharge passage 30b also defines a closed space from the first opening end 31 to the second opening end. The discharge passage 30b is an example of a discharge passage. FIG. 5A is a cross-sectional view of the discharge passage 30b of FIG. The cross section of FIG. 5A shows a cross section perpendicular to the direction in which the discharge passage 30b extends. The cross-sectional shape of the discharge passage 30b is square, but is not limited to this, and may be rectangular. The discharge passage may be defined by forming a notch on the outer wall side instead of the inner wall side.

図５Ｂは、変形例である排出通路３０ｃの断面図である。内壁部２４７ｃに形成された排出通路３０ｃの断面形状は正三角形であるが、これに限定されず、二等辺三角形であってもよいし、それ以外の三角形であってもよい。図５Ｃは、変形例である排出通路３０ｄの断面形状である。内壁部２４７ｄに形成された排出通路３０ｄの断面形状は真半円であるが、半楕円であってもよい。 FIG. 5B is a cross-sectional view of the discharge passage 30c, which is a modified example. The cross-sectional shape of the discharge passage 30c formed in the inner wall portion 247c is an equilateral triangle, but the cross-sectional shape is not limited to this, and may be an isosceles triangle or any other triangle. FIG. 5C is a cross-sectional shape of the discharge passage 30d, which is a modified example. The cross-sectional shape of the discharge passage 30d formed in the inner wall portion 247d is a perfect semicircle, but it may be a semicircle.

図６Ａは、変形例である排出通路３０ｅの断面図である。内壁部２４７ｅに形成された、断面形状が正方形の排出通路３０ｅ内に排出管３３が収納されている。排出管３３は、断面形状が円形である。尚、排出管３３と排出通路３０ｅとの間にはシール部材３４が充填されているがこれに限定されず、シール部材３４が設けられていなくてもよい。この場合、排出管３３内と、排出管３３と排出通路３０ｅとの間を液水Ｗが流れる。排出管３３は、金属製であるがこれに限定されず、例えば合成樹脂製やゴム製であってもよい。 FIG. 6A is a cross-sectional view of the discharge passage 30e, which is a modified example. The discharge pipe 33 is housed in the discharge passage 30e having a square cross section formed in the inner wall portion 247e. The discharge pipe 33 has a circular cross-sectional shape. A seal member 34 is filled between the discharge pipe 33 and the discharge passage 30e, but the present invention is not limited to this, and the seal member 34 may not be provided. In this case, the liquid water W flows in the discharge pipe 33 and between the discharge pipe 33 and the discharge passage 30e. The discharge pipe 33 is made of metal, but is not limited to this, and may be made of, for example, synthetic resin or rubber.

図６Ｂは、変形例である排出通路３０ｆの断面図である。内壁部２４７ｆに形成された、断面形状が長方形である排出通路３０ｆ内に排出管３３ｆが収納されている。排出管３３ｆは、断面形状が楕円であり、排出通路３０ｆ内に圧入されている。液水Ｗは、排出管３３ｆを流れるとともに、排出管３３ｆと排出通路３０ｆとの間の４つの隅部にも流れる。ここで、この隅部の流路断面積は、排出管３３ｆの流路断面積よりも小さい。このため、この隅部の第１開口端から第２開口端にまで充填させるのに必要な液水Ｗの量は少なくて済み、速やかにサイフォンの原理を利用して液水Ｗを排出できる。 FIG. 6B is a cross-sectional view of the discharge passage 30f, which is a modified example. The discharge pipe 33f is housed in the discharge passage 30f having a rectangular cross section formed on the inner wall portion 247f. The discharge pipe 33f has an elliptical cross-sectional shape and is press-fitted into the discharge passage 30f. The liquid water W flows through the discharge pipe 33f and also flows through the four corners between the discharge pipe 33f and the discharge passage 30f. Here, the flow path cross-sectional area of this corner is smaller than the flow path cross-sectional area of the discharge pipe 33f. Therefore, the amount of liquid water W required to fill the corner from the first opening end to the second opening end is small, and the liquid water W can be quickly discharged by using the siphon principle.

図６Ｃは、変形例である排出通路３０ｇの断面図である。内壁部２４７ｇに形成された、断面形状が正方形である排出通路３０ｇ内に中実管３３ｇが収納されている。従って液水Ｗは中実管３３ｇと排出通路３０ｇとの隙間を流れる。 FIG. 6C is a cross-sectional view of a discharge passage 30 g which is a modified example. The solid pipe 33 g is housed in the discharge passage 30 g having a square cross-sectional shape formed on the inner wall portion 247 g. Therefore, the liquid water W flows through the gap between the solid pipe 33 g and the discharge passage 30 g.

図６Ｄは、変形例である排出通路３０ｈの断面図である。内壁部２４７ｈに形成された、断面形状が正方形である排出通路３０ｈ内に排出管３３ｈが収納されている。排出管３３ｈは合成樹脂製である。 FIG. 6D is a cross-sectional view of the discharge passage 30h, which is a modified example. The discharge pipe 33h is housed in the discharge passage 30h having a square cross-sectional shape formed on the inner wall portion 247h. The discharge pipe 33h is made of synthetic resin.

図６Ｅは、変形例である排出通路３０ｉの断面図である。内壁部２４７ｉに形成された排出通路３０ｉ内に排出管３３ｉが収納されている。排出管３３ｉの内面は、親水性を向上させた親水処理が施されている。これにより排出管３３ｉの内面に液水Ｗを導入しやすくなり、排出管３３ｉ内に空気が混入することを抑制し、上述したサイフォンの原理により液水Ｗの吸引及び排出が容易となる。 FIG. 6E is a cross-sectional view of the discharge passage 30i which is a modified example. The discharge pipe 33i is housed in the discharge passage 30i formed in the inner wall portion 247i. The inner surface of the discharge pipe 33i is subjected to a hydrophilic treatment with improved hydrophilicity. This facilitates the introduction of the liquid water W into the inner surface of the discharge pipe 33i, suppresses the mixing of air into the discharge pipe 33i, and facilitates the suction and discharge of the liquid water W by the above-mentioned siphon principle.

図７Ａは、変形例である排出通路３０ｊの断面図である。排出通路３０ｊは、内壁部２４７ｊに形成された、断面形状が正方形の切り欠きであり、排出通路３０ｊの内面には親水処理が施されている。図７Ｂは、変形例である排出通路３０ｋの断面図である。排出通路３０ｋは、内壁部２４７ｋに形成された、断面形状が正三角形の切り欠きであり、排出通路３０ｋの内面には親水処理が施されている。図７Ｃは、変形例である排出通路３０ｌの断面図である。排出通路３０ｌは、内壁部２４７ｌに形成された、断面形状が半真円の切り欠きであり、排出通路３０ｌの内面には親水処理が施されている。 FIG. 7A is a cross-sectional view of the discharge passage 30j which is a modified example. The discharge passage 30j is a notch having a square cross-sectional shape formed in the inner wall portion 247j, and the inner surface of the discharge passage 30j is subjected to hydrophilic treatment. FIG. 7B is a cross-sectional view of the discharge passage 30k, which is a modified example. The discharge passage 30k is a notch having an equilateral triangular cross section formed in the inner wall portion 247k, and the inner surface of the discharge passage 30k is subjected to hydrophilic treatment. FIG. 7C is a cross-sectional view of a discharge passage 30 liter which is a modified example. The discharge passage 30l is a notch having a semi-circular cross section formed in the inner wall portion 247l, and the inner surface of the discharge passage 30l is subjected to hydrophilic treatment.

図７Ｄは、変形例である排出通路３０ｍの断面図である。内壁部２４７ｍに形成された、断面形状が正方形の排出通路３０ｍ内に中実管３３ｍが収納されている。中実管３３ｍの外面及び切り欠きの内面には親水処理が施されている。これによっても、液水Ｗをサイフォンの原理により吸引及び排水が容易となる。 FIG. 7D is a cross-sectional view of a discharge passage 30 m which is a modified example. The solid pipe 33m is housed in the discharge passage 30m having a square cross section formed on the inner wall portion 247m. The outer surface of the solid tube 33 m and the inner surface of the notch are treated with hydrophilicity. This also facilitates suction and drainage of the liquid water W by the siphon principle.

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the examples of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific examples, and various modifications and modifications are made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

１ 燃料電池システム
２４ エジェクタ
３０ 排出管（排出流路）
３０ｂ 排出通路（排出流路）
３１ 第１開口端
３２ 第２開口端 1 Fuel cell system 24 Ejector 30 Discharge pipe (discharge flow path)
30b Discharge passage (Discharge passage)
31 1st open end 32 2nd open end

Claims (1)

燃料電池と、
前記燃料電池から排出された燃料オフガスを吸入する吸入口、燃料ガスを前記燃料オフガスと共に前記燃料電池に供給する吐出口、を含むエジェクタと、
前記エジェクタよりも重力方向側に位置し、前記エジェクタに供給される前の前記燃料オフガスから水分を分離して貯留する気液分離器と、
前記エジェクタの吐出口と前記燃料電池を連結した第１配管と、
前記エジェクタの吸入口と前記気液分離器を連結した第２配管と、
前記エジェクタの内部を介して前記第１配管側から前記第２配管側に延びた排出流路と、を備え、
前記排出流路は、一端に形成された第１開口端と、他端に形成された第２開口端とを有し、前記第１開口端から前記第２開口端までの間では密閉された空間を画定し、
前記第１開口端は、前記第１配管内で開口し、前記第１配管と前記エジェクタとの接続部の下端に位置し、
前記第２開口端は、前記第２配管内又は前記気液分離器内に位置して、前記第１開口端よりも重力方向側に位置し、
前記第１及び第２開口端は、前記排出流路の前記第１開口端と前記第２開口端との間の部位の少なくとも一部よりも重力方向側に位置している、燃料電池システム。 With a fuel cell
An ejector including an intake port for sucking the fuel off gas discharged from the fuel cell and a discharge port for supplying the fuel gas together with the fuel off gas to the fuel cell.
A gas-liquid separator located on the gravity direction side of the ejector and separating and storing water from the fuel off gas before being supplied to the ejector.
The first pipe connecting the discharge port of the ejector and the fuel cell,
A second pipe connecting the suction port of the ejector and the gas-liquid separator,
A discharge flow path extending from the first pipe side to the second pipe side via the inside of the ejector is provided.
The discharge flow path has a first opening end formed at one end and a second opening end formed at the other end, and is sealed between the first opening end and the second opening end. Demarcate the space,
The first opening end is opened in the first pipe and is located at the lower end of the connection portion between the first pipe and the ejector.
The second opening end is located in the second pipe or in the gas-liquid separator, and is located on the gravity direction side of the first opening end.
A fuel cell system in which the first and second open ends are located on the gravitational side of at least a part of a portion between the first open end and the second open end of the discharge flow path.
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