JP5224085B2 - Fuel cell system - Google Patents

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JP5224085B2 JP2006317080A JP2006317080A JP5224085B2 JP 5224085 B2 JP5224085 B2 JP 5224085B2 JP 2006317080 A JP2006317080 A JP 2006317080A JP 2006317080 A JP2006317080 A JP 2006317080A JP 5224085 B2 JP5224085 B2 JP 5224085B2
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Description

本発明は、燃料供給源から供給される燃料ガスを燃料電池へと流すための供給流路に可変ガス供給装置を備えた燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system including a variable gas supply device in a supply flow path for flowing fuel gas supplied from a fuel supply source to a fuel cell.

近年、燃料タンク等の燃料供給源から供給される燃料ガス(例えば、水素ガス)を燃料電池へと流すための燃料供給流路に、機械式可変レギュレータやインジェクタ等の可変ガス供給装置を設けることにより、燃料供給源からの燃料ガスの供給圧力をシステムの運転状態に応じて変化させることを可能にした燃料電池システムが提案されている(例えば、下記の特許文献1を参照)。
特開2005−302563号公報
In recent years, a variable gas supply device such as a mechanical variable regulator or an injector is provided in a fuel supply channel for flowing a fuel gas (for example, hydrogen gas) supplied from a fuel supply source such as a fuel tank to a fuel cell. Thus, there has been proposed a fuel cell system capable of changing the supply pressure of the fuel gas from the fuel supply source according to the operating state of the system (see, for example, Patent Document 1 below).
JP 2005-302563 A

上記の燃料電池システムにおいては、インジェクタを駆動することにより、燃料ガス供給流路中の燃料ガスに脈動が生じることがある。そして、その脈動に起因する振動やインジェクタの駆動に伴い自ら発生する振動(例えば、弁体が弁座に衝突したときの振動)が、燃料ガス供給流路を画成する配管を介して他所へと伝播することがある。   In the above fuel cell system, pulsation may occur in the fuel gas in the fuel gas supply flow path by driving the injector. Then, vibrations caused by the pulsation and vibrations generated by the drive of the injector (for example, vibrations when the valve body collides with the valve seat) are transferred to other places through the piping that defines the fuel gas supply flow path. May propagate.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、可変ガス供給装置の駆動に伴い脈動に起因する振動や可変ガス供給装置が自ら発生する振動の他所への伝播を抑制することができる燃料電池システムを提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a fuel cell capable of suppressing the vibration caused by pulsation accompanying the driving of the variable gas supply device and the vibration generated by the variable gas supply device to other places. The purpose is to provide a system.

上記目的を達成するために、本発明の燃料電池システムは、燃料電池と、燃料供給源から供給される燃料ガスを前記燃料電池へと流すための燃料ガス供給流路を画成する配管と、前記配管に配設され、気体燃料を噴射する噴射孔を有し、前記噴射孔の開口面積を切り替えることにより前記燃料ガス供給流路の上流側のガス状態を調整して下流側に供給する可変ガス供給装置と、前記可変ガス供給装置のガス噴射時間及びガス噴射時期を制御する制御部と、を備え、前記可変ガス供給装置よりも上流側の前記配管が、前記燃料電池に支持部材を介して固定されている。 In order to achieve the above object, a fuel cell system of the present invention includes a fuel cell, and a pipe defining a fuel gas supply channel for flowing a fuel gas supplied from a fuel supply source to the fuel cell, A variable injection pipe disposed in the pipe for injecting gaseous fuel, and adjusting the gas state on the upstream side of the fuel gas supply flow path by switching the opening area of the injection hole and supplying it to the downstream side A gas supply device; and a control unit that controls a gas injection time and a gas injection timing of the variable gas supply device, wherein the pipe upstream of the variable gas supply device is connected to the fuel cell via a support member. Is fixed.

この構成によれば、可変ガス供給装置に比べてはるかに重い燃料電池がマスとして機能するので、可変ガス供給装置を駆動することによって生じる、燃料ガスの脈動に伴う振動や可変ガス供給装置が自ら起こす振動が発生しても、その振動が低減される。したがって、当該振動が燃料ガス供給流路を画成する配管を介して他所へと伝播することを抑制することができる。   According to this configuration, since the fuel cell much heavier than the variable gas supply device functions as a mass, the vibration caused by the pulsation of the fuel gas caused by driving the variable gas supply device and the variable gas supply device itself Even if the vibration to occur occurs, the vibration is reduced. Therefore, it is possible to suppress the vibration from propagating to other places via the piping that defines the fuel gas supply flow path.

本発明の燃料電池システムにおいて、前記配管は、スタック構造をなす前記燃料電池の積層方向両端部に配置されたエンドプレートに、前記支持部材を介して固定されていてもよい。このようなエンドプレートは、燃料電池を構成する部材の中でも相対的に大きくて剛性が高く、しかも加工の余地が広いので、配管を支持する部材として好適である。   In the fuel cell system of the present invention, the pipe may be fixed to end plates arranged at both ends in the stacking direction of the fuel cell having a stack structure via the support member. Such an end plate is suitable as a member for supporting a pipe because it is relatively large and high in rigidity among members constituting the fuel cell and has a large room for processing.

本発明の燃料電池システムにおいて、前記支持部材による前記燃料電池への固定部と前記可変ガス供給装置との間の前記配管の一部が、弾性部材より構成されていてもよい。   In the fuel cell system of the present invention, a part of the piping between the fixing portion to the fuel cell by the support member and the variable gas supply device may be formed of an elastic member.

この構成によれば、弾性部材が、支持部材と可変ガス供給装置との間の配管に生じる振動を吸収する。   According to this configuration, the elastic member absorbs vibration generated in the pipe between the support member and the variable gas supply device.

本発明の燃料電池システムにおいて、前記支持部材および前記弾性部材は絶縁体であってもよい。   In the fuel cell system of the present invention, the support member and the elastic member may be insulators.

この構成によれば、支持部材を介して燃料電池に固定された弾性部材から燃料供給源までの配管が、燃料電池から弾性部材までの配管と燃料電池との双方から絶縁されるので、燃料電池のもっている電位が支持部材を介して配管に伝わることがない。   According to this configuration, the pipe from the elastic member fixed to the fuel cell through the support member to the fuel supply source is insulated from both the pipe from the fuel cell to the elastic member and the fuel cell. The potential is not transmitted to the piping through the support member.

本発明の燃料電池システムにおいて、前記支持部材は、前記配管を複数の異なる方向から支持してもよい。   In the fuel cell system of the present invention, the support member may support the pipe from a plurality of different directions.

この構成によれば、可変ガス供給装置を駆動することによって生じる振動が複数の異なる方向の振幅を含んでいたとしても、支持部材を介してそれらの振動を燃料電池が受ける(後方から支持する)ことができるので、当該振動が燃料ガス供給流路を画成する配管を介して他所へと伝播することを抑制することができる。   According to this configuration, even if the vibration generated by driving the variable gas supply device includes amplitudes in a plurality of different directions, the fuel cell receives the vibration through the support member (supports from the rear). Therefore, it is possible to suppress the vibration from propagating to other places through the piping that defines the fuel gas supply flow path.

本発明の燃料電池システムにおいては、前記配管に設けられたフランジが、前記支持部材を介して前記燃料電池に固定されていてもよい。   In the fuel cell system of the present invention, a flange provided in the pipe may be fixed to the fuel cell via the support member.

この構成によれば、フランジは燃料ガス供給流路を画成する配管よりも径が大きく、これにより、支持部材に対する接合面積を広く確保することができるので、配管を複数方向から支持するうえで、支持部材を取り付ける個所として好適である。   According to this configuration, the flange has a diameter larger than that of the pipe defining the fuel gas supply flow path, thereby ensuring a large joining area with respect to the support member. It is suitable as a location where the support member is attached.

本発明の燃料電池システムによれば、可変ガス供給装置の駆動に伴い脈動に起因する振動や可変ガス供給装置が自ら発生する振動の他所への伝播を抑制することができる。   According to the fuel cell system of the present invention, it is possible to suppress the vibration caused by the pulsation accompanying the driving of the variable gas supply device and the vibration generated by the variable gas supply device to other places.

次に、本発明に係る燃料電池システムの第1の実施形態を説明する。以下、この燃料電池システムを燃料電池車両の車載発電システムに適用した場合について説明するが、本発明はこのような適用例に限らず、船舶、航空機、電車、歩行ロボット等のあらゆる移動体への適用や、例えば燃料電池が建物(住宅、ビル等)用の発電設備として用いられる定置用発電システムへの適用も可能である。   Next, a first embodiment of the fuel cell system according to the present invention will be described. Hereinafter, the case where this fuel cell system is applied to an in-vehicle power generation system of a fuel cell vehicle will be described. However, the present invention is not limited to such an application example, and is applicable to any moving body such as a ship, an aircraft, a train, and a walking robot. For example, the present invention can be applied to a stationary power generation system in which a fuel cell is used as a power generation facility for a building (house, building, etc.).

図1に示される燃料電池システム1において、酸化ガスとしての空気(外気)は、空気供給流路71を介して燃料電池20の空気供給口に供給される。空気供給流路71には、空気から微粒子を除去するエアフィルタA1、空気を加圧するコンプレッサA3、及び空気に所要の水分を加える加湿器A21が設けられている。エアフィルタA1には、空気流量を検出する図示省略のエアフローメータが設けられている。コンプレッサA3は、モータMによって駆動される。   In the fuel cell system 1 shown in FIG. 1, air (outside air) as an oxidizing gas is supplied to an air supply port of the fuel cell 20 via an air supply channel 71. The air supply flow path 71 is provided with an air filter A1 that removes particulates from the air, a compressor A3 that pressurizes the air, and a humidifier A21 that adds required moisture to the air. The air filter A1 is provided with an air flow meter (not shown) that detects the air flow rate. The compressor A3 is driven by the motor M.

燃料電池20から排出される空気オフガス(酸化オフガス)は、排気路72を経て外部に放出される。排気路72には、圧力調整弁A4、及び加湿器A21が設けられている。圧力調整弁A4は、燃料電池20への供給空気圧を設定する調圧器として機能する。   Air off-gas (oxidation off-gas) discharged from the fuel cell 20 is discharged to the outside through the exhaust path 72. The exhaust path 72 is provided with a pressure adjustment valve A4 and a humidifier A21. The pressure adjustment valve A4 functions as a pressure regulator that sets the supply air pressure to the fuel cell 20.

燃料ガスとしての水素ガスは、水素供給源30から水素供給流路74を介して燃料電池20の水素供給口に供給される。水素供給源30は、例えば高圧水素タンクが該当するが、いわゆる燃料改質器や水素吸蔵合金等であっても良い。   Hydrogen gas as fuel gas is supplied from the hydrogen supply source 30 to the hydrogen supply port of the fuel cell 20 through the hydrogen supply flow path 74. The hydrogen supply source 30 corresponds to, for example, a high-pressure hydrogen tank, but may be a so-called fuel reformer, a hydrogen storage alloy, or the like.

水素供給流路74には、水素供給源30から水素を供給しあるいは供給を停止する遮断弁H100、燃料電池20への水素ガスの供給圧力を減圧して調整する水素調圧弁H9、水素供給流路74内の水素ガスの圧力を計測する圧力センサP1、及びインジェクタ(可変ガス供給装置)80が設けられている。インジェクタ80は、流量調整弁としての機能と、可変調圧弁としての機能とを併せもち、両機能によりストイキ比や背圧を制御する。   The hydrogen supply channel 74 includes a shutoff valve H100 that supplies or stops supplying hydrogen from the hydrogen supply source 30, a hydrogen pressure regulating valve H9 that adjusts the supply pressure of hydrogen gas to the fuel cell 20 by reducing pressure, and a hydrogen supply flow A pressure sensor P1 for measuring the pressure of the hydrogen gas in the passage 74 and an injector (variable gas supply device) 80 are provided. The injector 80 has a function as a flow rate adjusting valve and a function as a variable pressure control valve, and controls the stoichiometric ratio and the back pressure by both functions.

燃料電池20で消費されなかった水素ガスは、水素オフガス(燃料オフガス)として水素循環路75に排出され、水素供給流路74の水素調圧弁H9の下流側に戻される。水素循環路75には、水素オフガスから水分を回収する気液分離装置H42、回収した生成水を水素循環路75外の図示しないタンク等に回収する排水弁H41、及び水素オフガスを加圧する水素ポンプH50が設けられている。   The hydrogen gas that has not been consumed in the fuel cell 20 is discharged as hydrogen offgas (fuel offgas) to the hydrogen circulation path 75 and returned to the downstream side of the hydrogen pressure regulating valve H9 in the hydrogen supply path 74. The hydrogen circulation path 75 includes a gas-liquid separator H42 that recovers moisture from the hydrogen off-gas, a drain valve H41 that recovers the recovered product water in a tank (not shown) outside the hydrogen circulation path 75, and a hydrogen pump that pressurizes the hydrogen off-gas. H50 is provided.

遮断弁H21は、燃料電池20のアノード側を閉鎖する。水素ポンプH50は、制御部50によって動作が制御され、水素供給流路74を通じて燃料電池20に水素ガスを供給したり、水素供給流路74および水素循環路75を通じて燃料電池20に水素ガスを供給したりすることが可能である。水素オフガスは、水素供給流路74で水素ガスと合流し、燃料電池20に供給されて再利用される。   The shut-off valve H21 closes the anode side of the fuel cell 20. The operation of the hydrogen pump H50 is controlled by the control unit 50, and supplies hydrogen gas to the fuel cell 20 through the hydrogen supply channel 74, and supplies hydrogen gas to the fuel cell 20 through the hydrogen supply channel 74 and the hydrogen circulation channel 75. It is possible to do. The hydrogen off gas merges with the hydrogen gas in the hydrogen supply flow path 74 and is supplied to the fuel cell 20 for reuse.

水素循環路75は、排出制御弁H51を介して、パージ流路76によって加湿器A21の下流側の排気路72に接続されている。排出制御弁H51は、電磁式の遮断弁であり、制御部50からの指令によって作動することにより、水素オフガスは燃料電池20から排出された空気オフガスとともに外部へ排出(パージ)される。このパージ動作を間欠的に行うことによって、水素ガス中の不純物濃度が増加することによるセル電圧の低下を防止することができる。   The hydrogen circulation path 75 is connected to the exhaust path 72 on the downstream side of the humidifier A21 by the purge flow path 76 via the discharge control valve H51. The discharge control valve H51 is an electromagnetic shut-off valve, and operates according to a command from the control unit 50, whereby the hydrogen off-gas is discharged (purged) together with the air off-gas discharged from the fuel cell 20. By performing this purge operation intermittently, it is possible to prevent a cell voltage from being lowered due to an increase in the impurity concentration in the hydrogen gas.

燃料電池20の冷却水出入口には、冷却水を循環させる冷却路73が設けられている。冷却路73には、冷却水の熱を外部に放熱するラジエータ(熱交換器)C2、及び冷却水を加圧して循環させるポンプC1が設けられている。また、ラジエータC2には、モータによって回転駆動される冷却ファンC13が設けられている。   A cooling path 73 for circulating the cooling water is provided at the cooling water inlet / outlet of the fuel cell 20. The cooling path 73 is provided with a radiator (heat exchanger) C2 that radiates heat of the cooling water to the outside, and a pump C1 that pressurizes and circulates the cooling water. The radiator C2 is provided with a cooling fan C13 that is rotationally driven by a motor.

燃料電池20は、水素ガスと空気の供給を受けて電気化学反応により発電する単セルを所要数積層してなる燃料電池スタックとして構成されている。燃料電池20が発生した電力は、図示しないパワーコントロールユニットに供給される。パワーコントロールユニットは、車両の駆動モータに電力を供給するインバータと、コンプレッサモータや水素ポンプ用モータなどの各種の補機類に電力を供給するインバータと、二次電池等の蓄電手段への充電や該蓄電手段からのモータ類への電力供給を行うDC−DCコンバータなどが備えられている。   The fuel cell 20 is configured as a fuel cell stack in which a required number of single cells that receive supply of hydrogen gas and air and generate electric power through an electrochemical reaction are stacked. The electric power generated by the fuel cell 20 is supplied to a power control unit (not shown). The power control unit consists of an inverter that supplies electric power to the drive motor of the vehicle, an inverter that supplies electric power to various auxiliary devices such as a compressor motor and a motor for a hydrogen pump, and charging of power storage means such as a secondary battery. A DC-DC converter or the like that supplies power to the motors from the power storage means is provided.

制御部50は、CPU、ROM、RAM、HDD、入出力インタフェース及びディスプレイなどの公知構成から成る制御コンピュータシステムによって構成されており、図示しない車両のアクセル信号などの要求負荷や燃料電池システム1の各部のセンサ(圧力センサ、温度センサ、流量センサ、出力電流計、出力電圧計等)から制御情報を受け取り、システム各部の弁類やモータ類の運転を制御する。   The control unit 50 is configured by a control computer system having a known configuration such as a CPU, ROM, RAM, HDD, input / output interface, display, and the like, and a required load such as an accelerator signal of a vehicle (not shown) and each part of the fuel cell system 1 Control information is received from these sensors (pressure sensor, temperature sensor, flow sensor, output ammeter, output voltmeter, etc.), and the operation of valves and motors in each part of the system is controlled.

インジェクタ80は、水素ガス等の気体燃料を噴射する噴射孔を備えるとともに、その気体燃料を噴射孔まで供給案内するノズルボディと、このノズルボディに対して軸線方向(気体流れ方向)に移動可能に収容保持されて噴射孔を開閉する弁体とを備えている。   The injector 80 includes an injection hole for injecting gaseous fuel such as hydrogen gas, a nozzle body for supplying and guiding the gaseous fuel to the injection hole, and movable in an axial direction (gas flow direction) with respect to the nozzle body. And a valve body that is accommodated and held to open and close the injection hole.

インジェクタ80の弁体は、例えばソレノイドへの給電によって発生する電磁駆動力により駆動され、このソレノイドに給電されるパルス状励磁電流のオン/オフにより、噴射孔の開口面積(開口状態)を二段階以上の多段階あるいは無段階に切り替えることができる。インジェクタ80のガス噴射時間およびガス噴射時期が、制御部50から出力される制御信号によって制御されることにより、水素ガスの流量および圧力が高精度に制御される。   The valve body of the injector 80 is driven by, for example, an electromagnetic driving force generated by power supply to the solenoid, and the opening area (opening state) of the injection hole is set in two stages by turning on / off the pulsed excitation current supplied to the solenoid. It is possible to switch to the above multi-stage or stepless. The gas injection time and gas injection timing of the injector 80 are controlled by a control signal output from the control unit 50, so that the flow rate and pressure of hydrogen gas are controlled with high accuracy.

図2に示すように、水素供給流路74のうち、インジェクタ80よりも上流側、すなわちインジェクタ80と水素供給源30との間の配管74Aは、燃料電池20の積層方向両端部に配置されたエンドプレート20Aの一方に支持部材90を介して固定されている。エンドプレート20Aは、例えばステンレス鋼等からなり、燃料電池20を構成する部材の中でも相対的に寸法が大きくて剛性が高く、しかも加工の余地(加工可能な部分)が広いので、配管74Aを支持する部材として好適である。   As shown in FIG. 2, in the hydrogen supply flow path 74, the upstream side of the injector 80, that is, the pipe 74 </ b> A between the injector 80 and the hydrogen supply source 30 is disposed at both ends in the stacking direction of the fuel cell 20. It is fixed to one end plate 20A via a support member 90. The end plate 20A is made of, for example, stainless steel, has a relatively large size and high rigidity among the members constituting the fuel cell 20, and has a wide range of processing (parts that can be processed), thereby supporting the pipe 74A. It is suitable as a member to be used.

支持部材90は樹脂成形品であって、図3に示すように、内側に配管74Aを保持するようにC形に形成された保持部91と、保持部91の両端部から保持部91の径方向に沿ってそれぞれ延出された脚部92と、脚部92の先端にそれぞれ形成されたフランジ部93とからなる。保持部91の内径は配管74Aの外径よりも若干小さく形成されており、保持部91の内側に配管74を通すと、保持部91の弾性によって支持部材90が配管74Aの定位置に固定される。   The support member 90 is a resin molded product, and as shown in FIG. 3, the holding portion 91 formed in a C shape so as to hold the pipe 74 </ b> A inside, and the diameter of the holding portion 91 from both ends of the holding portion 91. Each of the leg portions 92 extends along the direction, and a flange portion 93 is formed at each end of the leg portion 92. The inner diameter of the holding portion 91 is slightly smaller than the outer diameter of the pipe 74A. When the pipe 74 is passed inside the holding portion 91, the support member 90 is fixed at a fixed position of the pipe 74A by the elasticity of the holding portion 91. The

各フランジ部93には、図示しないが厚さ方向に貫通孔が形成されており、配管74Aは、フランジ部93の貫通孔に図示しない雄ネジなどを差し込まれ、燃料電池20のエンドプレート20Aに締着されることにより、支持部材90を介して燃料電池20に固定される。配管74Aは、支持部材90を介して、エンドプレート20Aの表面から一定の距離離間しかつエンドプレート20Aに対して平行に配設される。   Although not shown, each flange portion 93 is formed with a through hole in the thickness direction. The pipe 74A is inserted with a male screw (not shown) or the like into the through hole of the flange portion 93, and is inserted into the end plate 20A of the fuel cell 20. By being fastened, the fuel cell 20 is fixed via the support member 90. The piping 74A is disposed at a certain distance from the surface of the end plate 20A via the support member 90 and is disposed in parallel to the end plate 20A.

支持部材90は、例えばポリプロピレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド66などの絶縁体であって、これにより、燃料電池20と配管74Aとは支持部材90を介して絶縁されている。   The support member 90 is an insulator such as polypropylene, polyphenylene sulfide, polybutylene terephthalate, or polyamide 66, and the fuel cell 20 and the pipe 74A are thereby insulated via the support member 90.

インジェクタ80と支持部材90との間に配設される配管74Aはその途中で二分割されており、その分割された一方の配管74Aの端部と他方の配管74Aの端部とがゴムホース(弾性部材)85によって連結されている。つまり、ゴムホース85は水素供給流路74を画成する配管74Aの一部を形成している。ゴムホース85には、耐圧性および耐寒性に優れると共に水素透過性の低い材料が使用されている。   The pipe 74A disposed between the injector 80 and the support member 90 is divided into two in the middle, and the end of one of the divided pipes 74A and the end of the other pipe 74A are rubber hose (elastic) Member) 85. That is, the rubber hose 85 forms a part of the piping 74 </ b> A that defines the hydrogen supply channel 74. The rubber hose 85 is made of a material having excellent pressure resistance and cold resistance and low hydrogen permeability.

上記のように構成された燃料電池システム1においては、インジェクタ80よりも上流側の配管74Aが、樹脂製の支持部材90を介して、燃料電池車両のフレームにマウントされている燃料電池20に固定されている。つまり、インジェクタ80に比べてはるかに重い燃料電池20がマスとして機能するので、インジェクタ80を駆動することによって生じる、水素ガスの脈動に起因する振動やインジェクタ80内で弁体が弁座に衝突することに起因する振動が発生しても、その振動が低減される。したがって、当該振動が配管74Aを介して他所へと伝播することを抑制することができる。   In the fuel cell system 1 configured as described above, the pipe 74A upstream from the injector 80 is fixed to the fuel cell 20 mounted on the frame of the fuel cell vehicle via the resin support member 90. Has been. That is, since the fuel cell 20 that is much heavier than the injector 80 functions as a mass, the valve body collides with the valve seat in the injector 80 due to vibration caused by the pulsation of hydrogen gas caused by driving the injector 80. Even if the vibration resulting from this occurs, the vibration is reduced. Therefore, it is possible to suppress the vibration from propagating to other places through the pipe 74A.

また、インジェクタ80と支持部材90との間に配設された配管74Aの一部が、弾性体であってかつ絶縁体であるゴムホース85とされており、このゴムホース85は、配管74Aの他部で生じた振動を吸収することができるので、インジェクタ80から燃料電池20に伝播する振動が弱められる。したがって、振動が配管74Aを介して他所へと伝播することを効果的に抑制することができる。   Further, a part of the pipe 74A disposed between the injector 80 and the support member 90 is a rubber hose 85 that is an elastic body and an insulator, and this rubber hose 85 is the other part of the pipe 74A. Therefore, the vibration propagating from the injector 80 to the fuel cell 20 can be weakened. Therefore, it is possible to effectively suppress the vibration from propagating to other places through the pipe 74A.

さらに、ゴムホース85が燃料電池20から当該ゴムホース85までの配管74Bを絶縁しているので、ゴムホース85から水素供給源30までの配管74Cが絶縁体よりなる支持部材90によって燃料電池20から絶縁されていることと相俟って、燃料電池20のもっている電位が配管74Bと支持部材90との双方を介して配管74Cに伝わることが抑制されている。   Further, since the rubber hose 85 insulates the pipe 74B from the fuel cell 20 to the rubber hose 85, the pipe 74C from the rubber hose 85 to the hydrogen supply source 30 is insulated from the fuel cell 20 by the support member 90 made of an insulator. In combination with this, the potential of the fuel cell 20 is prevented from being transmitted to the pipe 74C via both the pipe 74B and the support member 90.

次に、本発明に係る燃料電池システムの第2の実施形態を説明する。なお、上記第1の実施形態において既に説明した構成要素には同一符号を付し、それらの説明は省略する。   Next, a second embodiment of the fuel cell system according to the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component already demonstrated in the said 1st Embodiment, and those description is abbreviate | omitted.

また、本実施形態の配管75は、上記第1の実施形態におけるインジェクタ80から水素供給源30までの配管74Aのうち、燃料電池20を収容する図示しないケースの内部に収容される部分に相当し、当該配管75とケースの外部から当該配管75に接続される配管76とにより、上記第1の実施形態における配管74Aが構成されるものである。   Further, the pipe 75 of the present embodiment corresponds to a portion of the pipe 74A from the injector 80 to the hydrogen supply source 30 in the first embodiment that is housed inside a case (not shown) that houses the fuel cell 20. The pipe 74 and the pipe 76 connected to the pipe 75 from the outside of the case constitute the pipe 74A in the first embodiment.

図4および図5に示すように、本実施形態の支持部材100は、硬質ゴムの成形品であって、配管75を保持する保持部101と、保持部101から異なる2方向に延出する2つのフランジ部102,103とを有する。保持部101は直方体のブロック状をなしており、この保持部101には、配管75を保持する貫通孔101aが、上面から下面に貫通するように形成されている。貫通孔101aの内径は、配管75の外径よりも若干小さく形成されている。   As shown in FIGS. 4 and 5, the support member 100 of the present embodiment is a molded product of hard rubber, and includes a holding portion 101 that holds the pipe 75 and two extending from the holding portion 101 in two different directions. And two flange portions 102 and 103. The holding portion 101 has a rectangular parallelepiped block shape, and the holding portion 101 is formed with a through hole 101a for holding the pipe 75 so as to penetrate from the upper surface to the lower surface. The inner diameter of the through hole 101 a is formed slightly smaller than the outer diameter of the pipe 75.

貫通孔101aに配管75が差し通され、配管75の下端に設けられたフランジ75Aが保持部101の下面に密に当接された状態で、支持部材100が配管75の定位置に固定される。フランジ75Aは配管75よりも径が大きく、支持部材100に対する接合面積を広く確保することができるので、配管75を複数方向から支持するうえで支持部材100を取り付ける個所として好適である。   The pipe 75 is inserted into the through hole 101a, and the support member 100 is fixed at a fixed position of the pipe 75 in a state where the flange 75A provided at the lower end of the pipe 75 is in close contact with the lower surface of the holding portion 101. . Since the flange 75A has a diameter larger than that of the pipe 75 and can secure a large bonding area with respect to the support member 100, the flange 75A is suitable as a part to which the support member 100 is attached when supporting the pipe 75 from a plurality of directions.

一方のフランジ部102は、貫通孔101aに通された配管75に対して平行に形成されている。一方のフランジ部102は板状をなしており、このフランジ部102には、支持部材100を燃料電池20に固定するためのボルト110を挿通される貫通孔102aが、貫通孔101aに通された配管75に対して直角をなすように形成されている。   One flange portion 102 is formed in parallel to the pipe 75 passed through the through hole 101a. One flange portion 102 has a plate shape, and a through hole 102a through which a bolt 110 for fixing the support member 100 to the fuel cell 20 is inserted is passed through the through hole 101a. It is formed so as to be perpendicular to the pipe 75.

他方のフランジ部103は、一方のフランジ部102に対して直角をなすように形成されている。他方のフランジ部103も板状をなしており、一方のフランジ部102と他方のフランジ部103とは直角をなすように配置されている。フランジ部103には、支持部材100を燃料電池20に固定するためのボルト111を挿通される貫通孔103aが、貫通孔101aに通された配管75に対して平行に形成されている。   The other flange portion 103 is formed to be perpendicular to the one flange portion 102. The other flange portion 103 also has a plate shape, and the one flange portion 102 and the other flange portion 103 are arranged so as to form a right angle. In the flange portion 103, a through hole 103 a through which a bolt 111 for fixing the support member 100 to the fuel cell 20 is inserted is formed in parallel to the pipe 75 passed through the through hole 101 a.

保持部材100は、配管75の定位置に固定されたまま、一方のフランジ部102を燃料電池20のエンドプレート20Aの側面に当接されるとともに、他方のフランジ部103をエンドプレート20Aの下端面に当接される。そして、この状態を維持したまま、一方のフランジ部102に形成された貫通孔102aにボルト110を差し込まれ、エンドプレート20Aの側面に開口する図示しない雌ネジ穴に締着される。   While holding member 100 is fixed at a fixed position of piping 75, one flange portion 102 is brought into contact with the side surface of end plate 20A of fuel cell 20, and the other flange portion 103 is connected to the lower end surface of end plate 20A. Abut. Then, while maintaining this state, the bolt 110 is inserted into the through hole 102a formed in the one flange portion 102, and is fastened to a female screw hole (not shown) opened on the side surface of the end plate 20A.

同様に、他方のフランジ部103に形成された貫通孔103aにボルト111を差し込まれ、エンドプレート20Aの下端面に開口する図示しない雌ネジ穴に締着される。これにより、配管75が、支持部材100を介して燃料電池20に固定される。   Similarly, a bolt 111 is inserted into a through hole 103a formed in the other flange portion 103, and is fastened to a female screw hole (not shown) opened at the lower end surface of the end plate 20A. Thereby, the piping 75 is fixed to the fuel cell 20 via the support member 100.

上記のように構成された燃料電池システムにおいては、支持部材100の保持部101から延びる一方のフランジ部102が燃料電池20の側面に固定され、保持部101から延びる他方のフランジ部103が燃料電池20の下面に固定されている。支持部材100は、一方のフランジ部102が、燃料電池20の側面に固定されることにより、燃料電池20の側面に垂直な方向に作用する振動に対抗する。また、支持部材100は、他方のフランジ部103が、燃料電池20の下面に固定されることにより、燃料電池20の下面に垂直な方向に作用する振動に対抗する。   In the fuel cell system configured as described above, one flange portion 102 extending from the holding portion 101 of the support member 100 is fixed to the side surface of the fuel cell 20, and the other flange portion 103 extending from the holding portion 101 is the fuel cell. 20 is fixed to the lower surface. The support member 100 opposes vibration acting in a direction perpendicular to the side surface of the fuel cell 20 by fixing one flange portion 102 to the side surface of the fuel cell 20. Further, the support member 100 opposes vibrations acting in a direction perpendicular to the lower surface of the fuel cell 20 by fixing the other flange portion 103 to the lower surface of the fuel cell 20.

これにより、支持部材100は、配管75に、燃料電池20の側面に垂直な方向の振幅(図中の両矢印X)を含む振動が作用したとしても、または燃料電池20の下面に垂直な方向の振幅(図中の両矢印Y)を含む振動が作用したとしても、燃料電池20がそれらの振動に対するマスとして機能するので、配管75及びそれに接続された配管76を介して振動が他所へと伝播することを抑制することができる。   Thereby, even if the support member 100 is subjected to vibration including amplitude in the direction perpendicular to the side surface of the fuel cell 20 (double arrow X in the drawing) on the pipe 75, or the direction perpendicular to the lower surface of the fuel cell 20. Even if the vibration including the amplitude (the double-headed arrow Y in the figure) acts, the fuel cell 20 functions as a mass with respect to those vibrations, so that the vibration is transferred to other places via the pipe 75 and the pipe 76 connected thereto. Propagation can be suppressed.

加えて、フランジ部102が燃料電池20の側面に、フランジ部103が燃料電池20の下面にそれぞれ接しているので、燃料電池20の側面にも下面にも平行な方向の振幅(図中の両矢印Z)を含む振動が作用したとしても、ゴムである支持部材100の燃料電池20の各面に対する摩擦により、配管75及びそれに接続された配管76を介して振動が他所へと伝播することを抑制することができる。   In addition, since the flange portion 102 is in contact with the side surface of the fuel cell 20 and the flange portion 103 is in contact with the lower surface of the fuel cell 20, the amplitude in the direction parallel to both the side surface and the lower surface of the fuel cell 20 (both in FIG. Even if the vibration including the arrow Z) is applied, the vibration propagates to other places through the pipe 75 and the pipe 76 connected thereto due to the friction with respect to each surface of the fuel cell 20 of the support member 100 made of rubber. Can be suppressed.

つまり、本実施形態の燃料電池システムによれば、配管75に、あらゆる方向の振幅を含む振動が作用しても、その振動が他所へと伝播することをより効果的に抑制することができる。   That is, according to the fuel cell system of the present embodiment, even if vibration including amplitudes in all directions acts on the pipe 75, it is possible to more effectively suppress the vibration from propagating to other places.

本発明に係る燃料電池システムの第1の実施形態を示す概略図である。1 is a schematic view showing a first embodiment of a fuel cell system according to the present invention. 本発明に係る燃料電池システムの第1の実施形態を示す図であって、燃料電池と、燃料電池に固定された配管とを示す概略図である。It is a figure showing a 1st embodiment of a fuel cell system concerning the present invention, and is a schematic diagram showing a fuel cell and piping fixed to a fuel cell. 本発明に係る燃料電池システムの第1の実施形態を示す図であって、支持部材および配管の断面図である。It is a figure which shows 1st Embodiment of the fuel cell system which concerns on this invention, Comprising: It is sectional drawing of a supporting member and piping. 本発明に係る燃料電池システムの第2の実施形態の変形例を示す図であって、燃料電池に配管を固定するための支持部材を側方から見た平面図である。It is a figure which shows the modification of 2nd Embodiment of the fuel cell system which concerns on this invention, Comprising: It is the top view which looked at the support member for fixing piping to a fuel cell from the side. 本発明に係る燃料電池システムの第2の実施形態を示す図であって、支持部材を下方から見た平面図である。It is a figure which shows 2nd Embodiment of the fuel cell system which concerns on this invention, Comprising: It is the top view which looked at the supporting member from the downward direction.

符号の説明Explanation of symbols

1…燃料電池システム、20…燃料電池、30…水素供給源(燃料供給源)、74…水素供給流路(燃料供給流路)、74A,74B,74C,75,76…配管、75A…フランジ、80…インジェクタ(可変ガス供給装置)、85…ゴムホース(弾性部材)、90,100…支持部材   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell system, 20 ... Fuel cell, 30 ... Hydrogen supply source (fuel supply source), 74 ... Hydrogen supply flow path (fuel supply flow path), 74A, 74B, 74C, 75, 76 ... Piping, 75A ... Flange , 80 ... injector (variable gas supply device), 85 ... rubber hose (elastic member), 90, 100 ... support member

Claims (6)

燃料電池と、
燃料供給源から供給される燃料ガスを前記燃料電池へと流すための燃料ガス供給流路を
画成する配管と、
前記配管に配設され、気体燃料を噴射する噴射孔を有し、前記噴射孔の開口面積を切り替えることにより前記燃料ガス供給流路の上流側のガス状態を調整して下流側に供給する可変ガス供給装置と、
前記可変ガス供給装置のガス噴射時間及びガス噴射時期を制御する制御部と、を備え、前記可変ガス供給装置よりも上流側の前記配管が、前記燃料電池に支持部材を介して固定されている燃料電池システム。
A fuel cell;
A pipe defining a fuel gas supply flow path for flowing fuel gas supplied from a fuel supply source to the fuel cell;
A variable injection pipe disposed in the pipe for injecting gaseous fuel, and adjusting the gas state on the upstream side of the fuel gas supply flow path by switching the opening area of the injection hole and supplying it to the downstream side A gas supply device;
A control unit that controls a gas injection time and a gas injection timing of the variable gas supply device, and the pipe upstream of the variable gas supply device is fixed to the fuel cell via a support member. Fuel cell system.
前記配管は、スタック構造をなす前記燃料電池の積層方向両端部に配置されたエンドプレートに、前記支持部材を介して固定されている請求項1に記載の燃料電池システム。   2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the pipe is fixed to end plates disposed at both ends in a stacking direction of the fuel cell having a stack structure via the support member. 前記支持部材による前記燃料電池への固定部と前記可変ガス供給装置との間の前記配管の一部が、弾性部材より構成されている請求項1または2に記載の燃料電池システム。   3. The fuel cell system according to claim 1, wherein a part of the pipe between the fixing portion to the fuel cell by the support member and the variable gas supply device is configured by an elastic member. 前記支持部材および前記弾性部材は絶縁体である請求項3に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 3, wherein the support member and the elastic member are insulators. 前記支持部材は、前記配管を複数の異なる方向から支持する請求項1から4のいずれかに記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 1, wherein the support member supports the pipe from a plurality of different directions. 前記配管に設けられたフランジが、前記支持部材を介して前記燃料電池に固定されている請求項5に記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to claim 5, wherein a flange provided in the pipe is fixed to the fuel cell via the support member.
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