JP4973831B2 - 燃料電池システム - Google Patents
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Description
ここで、反応ガスは、水素ガスを含む燃料系ガスであってもよいし、酸素ガスを含むガスであってもよい。
また、燃料電池での反応ガスの消費量が少ない時に、流量調整部材の自立的な進退移動により、新たな反応ガスの流れ断続させることができる。これにより、微小流量制御が可能となり、循環のための必要最低限の流量を適切に確保することができると共に、燃料電池内の圧力上昇を適切に抑制することができる。
図1は、燃料電池システムの主要部を示す図である。
燃料電池システム1は、酸素ガス(空気)および燃料ガス(水素)の供給を受けて電力を発生する燃料電池2を備えている。燃料電池2は、例えば固体分子電解質型からなり、多数のセルを積層したスタック構造として構成されている。燃料電池システム1は、燃料電池2に反応ガスとしての酸素ガスを供給する酸素ガス配管系3と、燃料電池2に反応ガスとしての水素ガスを供給する水素ガス配管系4と、を具備している。
エジェクタ24は、燃料電池2へ供給する水素ガス(混合水素ガス)の流量を可変可能に構成されている。エジェクタ24は、その外郭を構成する筐体41を有している。筐体41には、主流流路22aの下流側に接続された1次側の供給口42と、混合流路22bの上流側に接続された2次側の排出口43と、循環流路23の下流側に接続された負圧作用側の吸込み口44と、導入通路25の下流側に接続された圧導入口45と、が形成されている。
シール部材81は、ガスケット、または例えばOリングなどのパッキンで構成されている。シール材81は、例えばEPDMやPTFEなどの材料で形成されている。ニードル61の接続部72の外周面には、シール部材81を装着するための環状の取付け溝91が形成されている。シール部材81は、ニードル61の進退移動により、ノズル46の先端噴出部51の内周壁に離接される。すなわち、シール部材81は、ノズル46の下流側への新たな水素ガスの流れを遮断および許容する遮断手段として機能する。
一般に、燃料電池車両の加速時等で燃料電池2の発電量が増加すると、燃料電池2で消費される水素ガスの消費量が増加する。この消費量が増えて混合流路22bの流量が増加すると、燃料電池2での圧力損失が大きくなり、水素オフガスの圧力P2が低下する(混合流路22bの混合水素ガスの圧力P3も低下する。)。すると、ピストン62およびニードル61が、P1、P2およびバネ63の付勢力のバランスによって、平衡状態からバネ63に抗して退避する。
次に、図4を参照して、第2実施形態に係るエジェクタ24の構成について相違点を中心に説明する。第1実施形態との相違点は、シール部材81をノズル46側に設けた点と、それに伴ってニードル61の形状を一部変更した点である。
次に、図5を参照して、第2実施形態に係るエジェクタ24の構成について相違点を中心に説明する。第1実施形態との相違点は、シール部材81をノズル46から外れた位置に設けた点である。
上記では、エジェクタ24の導圧室60に信号圧として導くガスを水素オフガスとしたが、もちろんこれに限るものではない。例えば、混合水素ガスの圧力P3を導圧室60に導入してもよい。
上記では、エジェクタ24が噴射する主流(新たな水素ガス)の流れの遮断について、エジェクタ24の流量可変時に可動する流量調整部材(ニードル61およびピストン62)に関連して設けたシール部材81で行うこととした。このシール部材81でなくとも、例えば、ニードル61の一部またはピストン62の一部が、その進退移動に連動して、ノズル46の一部またはノズル46とは異なるエジェクタ24の内部の一部に離接する構成としてもよい。すなわち、本発明の遮断手段はシール部材81に限定されるものでなはい。
Claims (5)
- 燃料電池に新たな反応ガスを供給する供給流路と、
前記燃料電池から排出された反応オフガスを前記供給流路に循環させる循環流路と、
前記供給流路と前記循環流路との接続部分に設けられ、前記新たな反応ガスの噴射により前記反応オフガスを吸引して、当該新たな反応ガスと当該反応オフガスとを合流させるエジェクタと、を備えた燃料電池システムであって、
前記エジェクタは、
前記新たな反応ガスを噴射し、前記反応オフガスを吸引するための負圧を発生するノズルと、
信号圧として導かれる前記反応オフガスの圧力又は前記新たな反応ガスと前記反応オフガスとの合流後の混合ガスの圧力に応じて前記ノズルの内部で自立的に進退移動し、その進退位置に応じて当該ノズルを通過する前記新たな反応ガスの流量を調整する流量調整部材と、
前記新たな反応ガスと前記反応オフガスとの合流位置の前に設けられ、前記流量調整部材が自立的に進出した際に当該新たな反応ガスの流れを遮断する遮断手段と、を備え、
前記遮断手段は、少なくとも前記燃料電池の発電停止時に、前記流量調整部材の自立的な進退移動により、前記新たな反応ガスの流れを遮断すると共に、前記燃料電池の発電量が小さいときに、前記流量調整部材の自立的な進退移動により、前記新たな反応ガスの流れの遮断と許容とを連続させる燃料電池システム。 - 前記遮断手段は、当該エジェクタの内部に設けられたシール部材で構成され、
前記シール部材は、前記流量調整部材の進退移動により当該流量調整部材に離接される請求項1に記載の燃料電池システム。 - 前記シール部材は、前記ノズルの出口よりも上流側に設けられている請求項2に記載の燃料電池システム。
- 前記遮断手段は、前記流量調整部材の外周に設けられたシール部材で構成され、
前記シール部材は、前記流量調整部材の進退移動により前記エジェクタの内部に離接される請求項1に記載の燃料電池システム。 - 前記シール部材は、前記エジェクタの内部のうち前記ノズルの内周壁に離接される請求項4に記載の燃料電池システム。
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