JP5368736B2

JP5368736B2 - Ejector for fuel cell

Info

Publication number: JP5368736B2
Application number: JP2008157085A
Authority: JP
Inventors: 晃市山田; 信和田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Keihin Corp
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Keihin Corp
Priority date: 2008-06-16
Filing date: 2008-06-16
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2028-06-16
Also published as: JP2009301950A

Description

本発明は、燃料電池システムに組み込まれる燃料電池用エゼクタに関する。 The present invention relates to a fuel cell ejector incorporated in a fuel cell system.

近年、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ：Polymer Electrolyte Fuel Cell）等の燃料電池を搭載した燃料電池自動車の開発が盛んである。この燃料電池自動車は、燃料電池の発電電力によってモータを回転させ走行する。 In recent years, fuel cell vehicles equipped with fuel cells such as polymer electrolyte fuel cells (PEFC) have been actively developed. This fuel cell vehicle travels with a motor rotated by the power generated by the fuel cell.

燃料電池は、一般に、複数の単セルが積層されたスタックによって構成される。単セルは、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly：膜電極接合体）を備えている。そして、ＭＥＡのアノードに燃料ガス（水素）が、カソードに酸化剤ガス（酸素を含む空気）がそれぞれ供給されると、各単セルにおいて電位差が発生し、次いで、燃料電池に接続されるモータ等の外部負荷と電気的に接続されることにより、燃料電池が発電する。 A fuel cell is generally constituted by a stack in which a plurality of single cells are stacked. The single cell includes an MEA (Membrane Electrode Assembly). When fuel gas (hydrogen) is supplied to the anode of the MEA and oxidant gas (air containing oxygen) is supplied to the cathode, a potential difference is generated in each single cell, and then a motor connected to the fuel cell, etc. The fuel cell generates electricity by being electrically connected to the external load.

燃料電池を含む燃料電池システムでは、燃料電池から排出された燃料オフガス（水素オフガス）を、燃料電池に対して新たに供給される燃料ガス（水素）と混合して再循環させることにより、燃料ガスを有効活用すると共に、固体高分子型燃料電池のエネルギ効率を向上させることが提案されている。この場合、従来技術では、エゼクタを用いて燃料オフガスを再循環させる燃料電池システムが知られている。 In a fuel cell system including a fuel cell, the fuel off-gas (hydrogen off-gas) discharged from the fuel cell is mixed with the fuel gas (hydrogen) newly supplied to the fuel cell and recirculated to thereby recycle the fuel gas. It has been proposed to improve the energy efficiency of the polymer electrolyte fuel cell while effectively utilizing the above. In this case, in the prior art, a fuel cell system that recirculates fuel off-gas using an ejector is known.

ところで、このエゼクタを用いた燃料電池システムでは、１つのエゼクタを構成するノズルのノズル径及びディフューザ径がそれぞれ固定されているため、例えば、前記燃料電池システムが搭載された燃料電池自動車の種々の運転状況（例えば、アイドル運転時から高速運転時までの種々の運転状況）に対応して燃料電池に対して燃料ガスを供給することが困難である、と指摘されている。 By the way, in the fuel cell system using this ejector, since the nozzle diameter and the diffuser diameter of the nozzles constituting one ejector are fixed, for example, various operations of a fuel cell vehicle equipped with the fuel cell system are performed. It has been pointed out that it is difficult to supply fuel gas to the fuel cell in response to the situation (for example, various operation situations from idle operation to high-speed operation).

この点に関し、特許文献１には、ユニット本体内に、ノズル径がそれぞれ異なる３つのノズルを備えた第１〜第３エゼクタと、前記第１〜第３エゼクタに対して燃料ガスの供給通路を切り換える第１切換弁及び第２切換弁とを配設し、第１切換弁と第２切換弁とのオン・オフ動作の組み合わせによって、第１〜第３エゼクタ中から選択された所望のエゼクタに対して燃料ガスを切り換えて供給することが可能な燃料電池の流体供給装置が開示されている。
特開２００４−１７８８４３号公報 In this regard, Patent Document 1 discloses that a unit main body includes first to third ejectors provided with three nozzles having different nozzle diameters, and a fuel gas supply passage to the first to third ejectors. A first switching valve and a second switching valve for switching are arranged, and a desired ejector selected from the first to third ejectors is selected by a combination of on / off operations of the first switching valve and the second switching valve. On the other hand, a fluid supply device for a fuel cell capable of switching and supplying fuel gas is disclosed.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-178843

しかしながら、前記燃料電池の流体供給装置では、第１切換弁及び第２切換弁がそれぞれソレノイドを備えた電磁弁からなり、前記ソレノイドの励磁作用によって可動コアが固定コアに吸引されるときや前記励磁作用が解除されて前記可動コアが初期位置に復帰する際、前記可動コアが磁性材料で形成された固定コアや他の金属製部材に衝突して当接音や振動が発生するおそれがある。 However, in the fluid supply device of the fuel cell, each of the first switching valve and the second switching valve is an electromagnetic valve having a solenoid, and when the movable core is attracted to the fixed core by the excitation action of the solenoid, the excitation valve When the action is released and the movable core returns to the initial position, the movable core may collide with a fixed core made of a magnetic material or other metal member, and contact noise or vibration may be generated.

そこで、前記燃料電池の流体供給装置を燃料電池自動車に搭載した場合、前記ソレノイドの当接音や振動が車室内に伝播することを回避して、車室内の静穏性を確保することが要請される。 Therefore, when the fuel cell fluid supply device is mounted on a fuel cell vehicle, it is required to avoid the contact sound and vibration of the solenoid from propagating into the vehicle interior and to ensure quietness in the vehicle interior. The

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、ソレノイドで発生する当接音や振動を抑制して、車室内の静穏性を確保することが可能な燃料電池用エゼクタを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a fuel cell ejector capable of suppressing quiet noise and vibration generated by a solenoid and ensuring quietness in a vehicle interior. With the goal.

前記の目的を達成するために、本発明は、燃料ガス供給手段から燃料ガスが供給されるインレットポートと、燃料電池に連通する燃料ガス供給通路に接続されるアウトレットポートと、循環通路に接続され燃料電池から排出されて戻された燃料オフガスが吸入される吸引ポートとが設けられたエゼクタ本体と、前記インレットポートを介して供給された燃料ガスを吐出するノズル孔を有するノズルと、前記ノズル孔から吐出される燃料ガスと前記循環通路を介して燃料電池から排出されて戻された燃料オフガスとを混合するディフューザと、前記ノズルの中空部内に軸方向に沿って延在するニードルを有し、前記ノズル孔における吐出断面積を調整するノズル孔断面積調整機構と、コイルの励磁作用によって、前記ニードルと一体的に固定コア側に向かって変位可能に設けられた可動コアを含むソレノイドと、前記可動コアの一端部に半径外方向に突出して形成される環状フランジ部に設けられ、前記可動コアの摺動方向において前記環状フランジ部と対向する前記エゼクタ本体内の壁面に当接して前記可動コアの変位を規制する弾性体からなるストッパと、
を備え、前記ストッパは、前記環状フランジ部に設けられ、前記環状フランジ部に形成された溝部に沿って周方向に延在する環状体と、前記環状体の平坦面から前記可動コアの軸方向に沿って突出する複数の突起部とを有し、前記環状体及び前記突起部は、前記環状フランジ部の表裏両面にそれぞれ設けられると共に、表面側の前記環状体及び前記突起部と裏面側の前記環状体及び前記突起部とが一体的に形成され、前記ストッパは、前記環状フランジ部の表裏両面を貫通するように設けられることを特徴とする。 To achieve the above object, the present invention is connected to an inlet port to which fuel gas is supplied from the fuel gas supply means, an outlet port connected to a fuel gas supply passage communicating with the fuel cell, and a circulation passage. An ejector body provided with a suction port through which fuel off-gas discharged and returned from the fuel cell is sucked, a nozzle having a nozzle hole for discharging fuel gas supplied through the inlet port, and the nozzle hole A diffuser for mixing the fuel gas discharged from the fuel off-gas discharged from the fuel cell through the circulation passage and a needle extending in the axial direction into the hollow portion of the nozzle, The nozzle hole cross-sectional area adjusting mechanism for adjusting the discharge cross-sectional area in the nozzle hole and the coil excitation function are used to fix the needle integrally with the needle. A solenoid including a displaceably movable core disposed toward the side, provided in the annular flange portion formed to protrude radially outwardly at one end of the movable core, said annular in sliding direction of the movable core A stopper made of an elastic body that abuts against the wall surface in the ejector body facing the flange portion and regulates the displacement of the movable core;
The stopper is provided in the annular flange portion, and extends in the circumferential direction along a groove formed in the annular flange portion; and the axial direction of the movable core from the flat surface of the annular body And the annular body and the projection are provided on both front and back surfaces of the annular flange, respectively, and the annular body on the front side and the projection on the back side. The annular body and the protrusion are integrally formed, and the stopper is provided so as to penetrate both the front and back surfaces of the annular flange .

本発明によれば、環状フランジ部と対向するエゼクタ本体内の壁面に当接して可動コアの変位を規制する弾性体からなるストッパを設けている。このストッパは、環状体と、可動コアの軸方向に沿って突出する複数の突起部とによって構成される。この環状体及び突起部は、環状フランジ部の表裏両面にそれぞれ設けられると共に、表面側の環状体及び突起部と裏面側の環状体及び突起部とが一体的に形成される。さらに、このストッパは、環状フランジ部の表裏両面を貫通するように設けられる。ストッパをこのように構成することで、ソレノイドの励磁作用によって可動コアが固定コア側に向かって変位した際、前記ストッパが、エゼクタ本体内の壁面に当接して緩衝されることにより、当接音及び振動の発生が抑制される。従って、可動コアが固定コアに当接することが回避され、作動音や振動が図示しない燃料電池自動車の車室内に伝達されることが好適に阻止される。 According to the present invention, there is provided a stopper made of an elastic body that abuts against the wall surface in the ejector body facing the annular flange portion and restricts the displacement of the movable core . This stopper is comprised by the annular body and the several protrusion part which protrudes along the axial direction of a movable core. The annular body and the projecting portion are provided on both the front and back surfaces of the annular flange portion, and the front surface side annular body and the projecting portion and the rear surface side annular body and the projecting portion are integrally formed. Further, the stopper is provided so as to penetrate both the front and back surfaces of the annular flange portion. By configuring the stopper in this way, when the movable core is displaced toward the fixed core due to the excitation action of the solenoid, the stopper abuts against the wall surface in the ejector body and is buffered. And the occurrence of vibration is suppressed. Therefore, the movable core is prevented from coming into contact with the fixed core, and transmission of operating noise and vibration to the interior of the fuel cell vehicle (not shown) is preferably prevented.

一方、本発明では、ソレノイドの励磁作用が解除されて可動コアが初期位置に復帰する際、ストッパがエゼクタ本体内の壁面に当接して緩衝されることにより、当接音及び振動の発生が抑制される。従って、前記可動コアがエゼクタ本体内の壁面に当接することが回避され、作動音や振動が図示しない燃料電池自動車の車室内に伝達されることが好適に阻止される。 On the other hand, in the present invention, when the exciting action of the solenoid is released and the movable core returns to the initial position, the stopper is brought into contact with the wall surface in the ejector body to be buffered, thereby suppressing the generation of contact noise and vibration. Is done. Therefore, the movable core is prevented from coming into contact with the wall surface in the ejector body, and it is suitably prevented that the operation sound and vibration are transmitted to the interior of the fuel cell vehicle (not shown).

このように本発明では、可動コアの変位を規制する弾性体からなるストッパを前記可動コアの環状フランジ部の表裏両面に設けることにより、前記可動コアの作動に伴って発生するノイズや振動を緩衝・制振して、車室内に伝播されることを確実に阻止することができる。この結果、車室内の静穏性が確保され、いわゆるＮＶＨ（Noise Vibration and Harshness）特性を向上させることができる。 As described above, in the present invention, by providing stoppers made of an elastic body that restricts displacement of the movable core on both the front and back surfaces of the annular flange portion of the movable core, noise and vibration generated with the operation of the movable core are buffered. - damping, it is possible to reliably prevented from being propagated into the passenger compartment. As a result, quietness in the passenger compartment is ensured, and so-called NVH (Noise Vibration and Harshness) characteristics can be improved.

また、本発明では、ソレノイドの励磁作用によって可動コアが固定コアに吸引されて変位した際、相互に対向する可動コアと固定コアとの間で離間ギャップを設定することにより、仮に、ストッパが経年変化等によって磨耗した場合であっても、前記可動コアと固定コアとの接触が回避され、可動コアと固定コアとの残留磁気による貼り付きを防止することができる。なお、ストッパの突起部を半球形状で形成することで当接後の離間が容易となり、粘着性を小さくすることができる。 In the present invention, when the movable core is attracted and displaced by the excitation action of the solenoid, a gap is set between the movable core and the fixed core facing each other, so that the stopper is Even when worn due to a change or the like, contact between the movable core and the fixed core is avoided, and sticking due to residual magnetism between the movable core and the fixed core can be prevented. In addition, by forming the protrusion of the stopper in a hemispherical shape, separation after contact is facilitated, and the adhesiveness can be reduced.

ソレノイドで発生する当接音や振動を抑制して、車室内の静穏性を確保することが可能な燃料電池用エゼクタを得ることができる。 It is possible to obtain a fuel cell ejector capable of suppressing the contact noise and vibration generated by the solenoid and ensuring the quietness in the passenger compartment.

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るエゼクタが組み込まれた燃料電池システムのブロック構成図、図２は、前記エゼクタの軸方向に沿った縦断面図、図３は、図２のエゼクタにおいてノズル孔の縦断面積が変化した状態を示す縦断面図である。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. FIG. 1 is a block diagram of a fuel cell system incorporating an ejector according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view along the axial direction of the ejector, and FIG. 3 is a nozzle in the ejector of FIG. It is a longitudinal cross-sectional view which shows the state which the vertical cross-sectional area of the hole changed.

図１に示されるように、燃料電池システム１０は、燃料電池１２と、内部に高圧の水素ガスが充填され、前記燃料電池１２に対し燃料ガスとして前記水素ガスを供給する水素タンク（燃料ガス供給手段）１４と、前記燃料電池１２に対して酸化剤ガス（酸素）を含む圧縮エアを供給するエアコンプレッサ１６と、前記燃料電池１２から排出された未反応の水素を気体（水素）と液体（水）とに分離すると共に、前記分離された水素を、前記燃料電池１２から排出される未反応のエアによって希釈する気液分離及び希釈部１８とを備えて構成される。 As shown in FIG. 1, a fuel cell system 10 includes a fuel cell 12 and a hydrogen tank (fuel gas supply) that is filled with high-pressure hydrogen gas and supplies the hydrogen gas as fuel gas to the fuel cell 12. Means) 14, an air compressor 16 for supplying compressed air containing oxidant gas (oxygen) to the fuel cell 12, unreacted hydrogen discharged from the fuel cell 12 as gas (hydrogen) and liquid ( And a gas-liquid separation and dilution unit 18 for diluting the separated hydrogen with unreacted air discharged from the fuel cell 12.

燃料電池１２は、例えば、固体高分子電解質型燃料電池（ＰＥＦＣ）からなり、図示しない燃料電池自動車等の車両に搭載される。この燃料電池１２は、複数の単セル（図示せず）が積層して構成された図示しないスタック本体を有し、燃料ガスとして水素が供給されるアノードと、酸化剤ガスとして、例えば、酸素を含むエアが供給されるカソードとを備える。 The fuel cell 12 is composed of, for example, a solid polymer electrolyte fuel cell (PEFC), and is mounted on a vehicle such as a fuel cell vehicle (not shown). The fuel cell 12 has a stack body (not shown) formed by stacking a plurality of single cells (not shown), an anode to which hydrogen is supplied as a fuel gas, and oxygen as an oxidant gas, for example. And a cathode supplied with air.

前記水素タンク１４と前記燃料電池１２との間には、水素供給通路（燃料ガス供給通路）２０が設けられ、前記水素供給通路２０中には、燃料電池用エゼクタとして機能するエゼクタ２２が配設される。このエゼクタ２２は、燃料電池１２から排出された燃料オフガスである未反応の水素（以下、水素オフガスという）をフィードバックさせる循環通路２４に接続され、水素タンク１４から供給される水素と燃料電池１２からフィードバックされる水素オフガスとを混合させて燃料電池１２に対して再供給（再循環）するものである。 A hydrogen supply passage (fuel gas supply passage) 20 is provided between the hydrogen tank 14 and the fuel cell 12, and an ejector 22 that functions as an ejector for a fuel cell is disposed in the hydrogen supply passage 20. Is done. The ejector 22 is connected to a circulation passage 24 that feeds back unreacted hydrogen (hereinafter referred to as hydrogen offgas) that is fuel offgas discharged from the fuel cell 12, and is supplied from the hydrogen tank 14 and the fuel cell 12. The hydrogen off-gas fed back is mixed and re-supplied (recirculated) to the fuel cell 12.

なお、前記水素タンク１４と前記エゼクタ２２との間には、エアコンプレッサ１６からのエアをパイロット圧信号として導入し、燃料電池１２に対して供給される水素の圧力を所定圧力に調圧するレギュレータ等を含む水素圧力調圧部（図示せず）が設けられる。 A regulator or the like that introduces air from the air compressor 16 as a pilot pressure signal between the hydrogen tank 14 and the ejector 22 to regulate the pressure of hydrogen supplied to the fuel cell 12 to a predetermined pressure. A hydrogen pressure regulating unit (not shown) including is provided.

前記エアコンプレッサ１６と前記燃料電池１２との間には、エア供給通路２６が設けられ、前記エア供給通路２６には、前記エアコンプレッサ１６から供給された乾燥エアを加湿する加湿器２８が配設される。前記加湿器２８によって加湿されたエアは、エア供給通路２６を介して燃料電池１２のカソード側に導入される。 An air supply passage 26 is provided between the air compressor 16 and the fuel cell 12, and a humidifier 28 that humidifies the dry air supplied from the air compressor 16 is disposed in the air supply passage 26. Is done. The air humidified by the humidifier 28 is introduced to the cathode side of the fuel cell 12 through the air supply passage 26.

前記気液分離及び希釈部１８には、例えば、燃料電池１２のアノードに溜まった水やカソードから電解質膜を透過してアノードに混入した窒素ガスを含む燃料ガスを図示しない希釈器側にパージする図示しない水素パージ弁や、燃料電池１２から排出される水分を含んだ水素ガスを、水素と水とに分離する図示しないキャッチタンクや、前記キャッチタンクに溜まったドレンを排出する管路を開閉する図示しないドレン弁等が設けられる。 In the gas-liquid separation and dilution unit 18, for example, water accumulated in the anode of the fuel cell 12 or fuel gas containing nitrogen gas that has permeated the electrolyte membrane from the cathode and mixed into the anode is purged to a diluter (not shown). A hydrogen purge valve (not shown), a catch tank (not shown) that separates hydrogen gas containing water discharged from the fuel cell 12 into hydrogen and water, and a pipe line for discharging drain accumulated in the catch tank are opened and closed. A drain valve or the like (not shown) is provided.

次に、エゼクタ２２について説明する。
このエゼクタ２２は、エゼクタ本体を有し、図２及び図３に示されるように、前記エゼクタ本体には、フィルタ３０を介して水素供給通路２０に接続され水素タンク１４から比較的高圧な水素が供給されるインレットポート３２ａと、燃料電池１２に連通する水素供給通路２０に接続され前記水素タンク１４から供給された水素と水素オフガスとが混合された混合ガスが排出されるアウトレットポート３２ｂと、循環通路２４に接続され前記循環通路２４を介して水素オフガスが吸入される吸引ポート３２ｃとが設けられる。 Next, the ejector 22 will be described.
The ejector 22 has an ejector body. As shown in FIGS. 2 and 3, the ejector body is connected to the hydrogen supply passage 20 through a filter 30 and receives relatively high-pressure hydrogen from the hydrogen tank 14. An inlet port 32a to be supplied, an outlet port 32b connected to a hydrogen supply passage 20 communicating with the fuel cell 12 and from which a mixed gas in which hydrogen and hydrogen off-gas supplied from the hydrogen tank 14 are mixed is discharged; and circulation A suction port 32 c that is connected to the passage 24 and through which the hydrogen off-gas is sucked through the circulation passage 24 is provided.

前記エゼクタ本体は、インレットポート３２ａ及び吸引ポート３２ｃに連通し水平方向に沿って貫通する第１空間部３４ａが形成された第１ブロック体３６ａと、前記第１ブロック体３６ａの一方の側面に第１シール部材３８ａを介して連結され、前記第１空間部３４ａ及びアウトレットポート３２ｂに連通し水平方向に沿って延在する第２空間部３４ｂが形成された第２ブロック体３６ｂと、前記第２ブロック体３６ｂと反対側である前記第１ブロック体３６ａの他方の側面に第２シール部材３８ｂを介して連結されるカバープレート４０と、前記カバープレート４０に対して一体的に締結されるハウジング４２とを有する。この場合、前記第１ブロック体３６ａ及び第２ブロック体３６ｂは、ねじ部材４１ａを介して一体的に連結され（図２参照）、また、前記第１ブロック体３６ａ、カバープレート４０及びハウジング４２は、それぞれ、ねじ部材４１ｂ、４１ｃを介して一体的に連結される（図５参照）。 The ejector body includes a first block body 36a formed with a first space 34a that communicates with the inlet port 32a and the suction port 32c and penetrates in the horizontal direction, and is formed on one side surface of the first block body 36a. A second block body b that is connected via a seal member a and that is connected to the first space portion a and the outlet port 32b and extends in the horizontal direction; A cover plate 40 connected to the other side surface of the first block body 36a opposite to the block body 36b via a second seal member 38b, and a housing 42 integrally fastened to the cover plate 40 And have. In this case, the first block body 36a and the second block body 36b are integrally connected via a screw member 41a (see FIG. 2), and the first block body 36a, the cover plate 40, and the housing 42 are These are integrally connected via screw members 41b and 41c (see FIG. 5).

なお、前記第１シール部材３８ａ及び第２シール部材３８ｂは、エゼクタ本体内に形成された第１空間部３４ａ及び第２空間部３４ｂを、気密乃至液密に保持するものである。 The first seal member 38a and the second seal member 38b hold the first space portion 34a and the second space portion 34b formed in the ejector body in an airtight or liquid-tight manner.

さらに前記エゼクタ本体の内部には、水平方向に沿って延在し内部に中空部４４が形成された略円筒状のノズル４６を有するノズル部と、前記ノズル４６の軸方向に沿った一端部側に配設され、前記ノズル４６と同軸状に設けられたディフューザ４８を有するディフューザ部と、前記ノズル４６の軸方向に沿った他端部側に配設され、後記するニードル５０を所定角度だけ傾動可能に締結するニードル締結機構５２と、前記ニードル５０を前記ノズル４６の軸方向に沿って進退動作させる電磁アクチュエータ部とがそれぞれ設けられる。 Further, inside the ejector body, there is a nozzle portion having a substantially cylindrical nozzle 46 extending in the horizontal direction and having a hollow portion 44 formed therein, and one end portion side in the axial direction of the nozzle 46. A diffuser portion having a diffuser 48 provided coaxially with the nozzle 46, and a needle 50, which will be described later, is tilted by a predetermined angle. A needle fastening mechanism 52 that can be fastened and an electromagnetic actuator unit that moves the needle 50 forward and backward along the axial direction of the nozzle 46 are provided.

ノズル部は、図４（ａ）に示されるように、軸方向に沿って貫通しディフューザ４８側に向かって徐々に縮径するノズル孔４６ａが一端部に形成されたノズル４６を有する。前記ノズル４６は、ディフューザ４８側に突出して形成された鍔状のノズル保持部５４によって第１ブロック体３６ａに保持されると共に（図２参照）、前記ノズル保持部５４の内壁に形成された雌ねじ部に対し外周面の雄ねじ部４６ｂが螺合して固定される。 As shown in FIG. 4A, the nozzle portion includes a nozzle 46 having a nozzle hole 46a formed at one end thereof that penetrates along the axial direction and gradually decreases in diameter toward the diffuser 48 side. The nozzle 46 is held on the first block body 36a by a bowl-shaped nozzle holding portion 54 formed to protrude toward the diffuser 48 (see FIG. 2), and a female screw formed on the inner wall of the nozzle holding portion 54 A male threaded portion 46b on the outer peripheral surface is screwed and fixed to the portion.

さらに、ノズル部は、図２及び図３に示されるように、前記ノズル４６の中空部４４内に配設され前記ノズル孔４６ａに沿って変位可能に設けられたニードル５０と、前記ノズル４６の他端部側の中空部４４内に装着され貫通孔５６によって前記ニードル５０を摺動可能に軸支する略円筒状の軸受部材５８と、前記ノズル４６の半径外方向に向かって突出するフランジ部４６ｃと前記ノズル４６の外周面に形成された雄ねじ部４６ｂとの間に介装されたシールリング６０とを有する。 Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the nozzle portion includes a needle 50 that is disposed in the hollow portion 44 of the nozzle 46 and is displaceable along the nozzle hole 46 a, and the nozzle 46. A substantially cylindrical bearing member 58 that is mounted in the hollow portion 44 on the other end side and pivotally supports the needle 50 through the through hole 56, and a flange portion that protrudes radially outward of the nozzle 46. 46c and a seal ring 60 interposed between the male threaded portion 46b formed on the outer peripheral surface of the nozzle 46.

前記ノズル４６の略中央部には、図４（ｂ）に示されるように、複数の水素導入孔６２が周方向に沿って約９０度ずつ離間して形成され（本実施形態では４個の水素導入孔６２を例示）、前記水素導入孔６２を通じてインレットポート３２ａから供給された水素がノズル４６の中空部４４内に導入される。 As shown in FIG. 4B, a plurality of hydrogen introduction holes 62 are formed approximately 90 degrees apart from each other in the circumferential direction in the substantially central portion of the nozzle 46 (in this embodiment, four nozzles are formed). Hydrogen is introduced from the inlet port 32 a through the hydrogen introduction hole 62 into the hollow portion 44 of the nozzle 46.

前記ニードル５０は、図２及び図３に示されるように、鋭く尖った頂点からなる先端部５０ａを有しノズル孔４６ａに臨む小径部５０ｂと、前記小径部５０ｂに連続し徐々に拡径するテーパ部５０ｃと、前記テーパ部５０ｃに連続し前記小径部５０ｂよりも直径が大きく軸方向に沿って略一定の外径に形成された中径部５０ｄと、前記中径部５０ｄに連続し前記中径部５０ｄよりも直径が大きく形成され部分球面９２からなる端面を有する大径部５０ｅとから構成される。 As shown in FIGS. 2 and 3, the needle 50 has a tip portion 50a having a sharp pointed apex, a small diameter portion 50b facing the nozzle hole 46a, and a diameter gradually increasing continuously from the small diameter portion 50b. A taper portion 50c, a medium diameter portion 50d which is continuous with the taper portion 50c and has a diameter larger than that of the small diameter portion 50b and has a substantially constant outer diameter along the axial direction, and is continuous with the medium diameter portion 50d. The large-diameter portion 50e is larger in diameter than the middle-diameter portion 50d and has a large-diameter portion 50e having an end surface made of a partial spherical surface 92.

なお、本実施形態では、ノズル４６の外周面に形成される複数の水素導入孔６２が、周方向に９０度ずつ離間して４つ形成されているが（図４（ｂ）参照）、これに限定されるものではなく、複数個形成されていればよい。また、前記水素導入孔６２を平面視した形状は、円形状に限定されるものではなく、例えば、矩形状や楕円形状等であってもよい。 In the present embodiment, a plurality of hydrogen introduction holes 62 formed on the outer peripheral surface of the nozzle 46 are formed at a distance of 90 degrees in the circumferential direction (see FIG. 4B). It is not limited to this, and it is sufficient if a plurality are formed. The shape of the hydrogen introduction hole 62 in plan view is not limited to a circular shape, and may be, for example, a rectangular shape or an elliptical shape.

前記大径部５０ｅの外周面には、図２及び図３に示されるように、半径外方向に僅かに突出する環状のフランジからなり、後記するばね部材１００が係着されるばね受け部６６が設けられる。 As shown in FIGS. 2 and 3, the outer peripheral surface of the large-diameter portion 50e is formed of an annular flange that slightly protrudes in the radially outward direction, and a spring receiving portion 66 to which a spring member 100 described later is engaged. Is provided.

軸受部材５８は、所定の内径を有する貫通孔５６が軸方向に沿って形成された円筒体からなる。この場合、ニードル５０（小径部５０ｂ、先端部５０ａ）がノズル４６のノズル孔４６ａの内径部に対して非接触状態とするためには、下記の式を充足するように、軸受部材５８の貫通孔５６の内径が設定されるとよい。
（Ｄ１−Ｄ２）Ｌ２／Ｌ１＜（Ｄ４−Ｄ３）／２・・・・（式）
但し、
Ｄ１；軸受部材５８の貫通孔５６の内径
Ｄ２；ニードル５０の中径部５０ｄの外径
Ｄ３；ニードル５０の小径部５０ｂの外径
Ｄ４；ノズル４６のノズル孔４６ａの内径
Ｌ１；軸受部材５８の軸方向に沿った長さ
Ｌ２；軸受部材５８とノズル孔４６ａとの軸方向に沿った離間距離
とする（図６（ａ）〜（ｃ）参照）。 The bearing member 58 is formed of a cylindrical body in which a through hole 56 having a predetermined inner diameter is formed along the axial direction. In this case, in order for the needle 50 (small diameter portion 50b, tip portion 50a) to be in a non-contact state with respect to the inner diameter portion of the nozzle hole 46a of the nozzle 46, the bearing member 58 is penetrated so as to satisfy the following formula. The inner diameter of the hole 56 may be set.
(D1-D2) L2 / L1 <(D4-D3) / 2 (Expression)
However,
D1; inner diameter of the through hole 56 of the bearing member 58 D2; outer diameter of the middle diameter portion 50d of the needle 50 D3; outer diameter of the small diameter portion 50b of the needle 50 D4; inner diameter of the nozzle hole 46a of the nozzle 46 L1; A length L2 along the axial direction; a separation distance along the axial direction between the bearing member 58 and the nozzle hole 46a (see FIGS. 6A to 6C).

図６（ｄ）の破線で示される直角三角形の一辺を構成する（Ｄ１−Ｄ２）Ｌ２／Ｌ１の長さは、ノズル孔４６ａの内径Ｄ４とニードル５０の小径部５０ｂの外径Ｄ３との差の半分の長さからなる（Ｄ４−Ｄ３）／２よりも小さく設定されることにより、ニードル５０（小径部５０ｂ、先端部５０ａ）がノズル４６のノズル孔４６ａの内径部に対して接触することが好適に回避される。 The length of (D1-D2) L2 / L1 constituting one side of the right triangle indicated by the broken line in FIG. 6D is the difference between the inner diameter D4 of the nozzle hole 46a and the outer diameter D3 of the small diameter portion 50b of the needle 50. The needle 50 (small diameter part 50b, tip part 50a) is in contact with the inner diameter part of the nozzle hole 46a of the nozzle 46 by being set smaller than (D4-D3) / 2, which is half the length of Is preferably avoided.

また、軸受部材５８は、ニードル５０の中径部５０ｄの略中央部を支持するようにノズル４６の他端部側の中空部４４内に装着され、ノズル４６の端面から軸受部材５８の外周面の一部が露呈するように設けられる（図２及び図３参照）。換言すると、摺動変位するニードル５０の重心（図示せず）は、軸受部材５８の軸方向に沿った一端部から他端部までの範囲内に位置するように設定されなくても、前記ニードル５０は軸受部材５８によって安定して軸支される。 The bearing member 58 is mounted in the hollow portion 44 on the other end side of the nozzle 46 so as to support the substantially central portion of the middle diameter portion 50 d of the needle 50, and the outer peripheral surface of the bearing member 58 from the end surface of the nozzle 46. Are provided so as to be exposed (see FIGS. 2 and 3). In other words, even if the center of gravity (not shown) of the needle 50 that is slidably displaced is not set so as to be located within the range from one end portion to the other end portion along the axial direction of the bearing member 58, the needle 50 is stably supported by the bearing member 58.

ディフューザ４８は、ノズル孔４６ａを有するノズル４６の一部を囲繞するラッパ状の拡径部４８ａと、前記拡径部４８ａに連続する円筒体からなり内部にアウトレットポート３２ｂに向かって徐々に拡径する直線状の通路を有するスロート部４８ｂとから構成される。 The diffuser 48 includes a trumpet-shaped enlarged diameter portion 48a surrounding a part of the nozzle 46 having the nozzle hole 46a, and a cylindrical body continuous to the enlarged diameter portion 48a, and gradually increases in diameter toward the outlet port 32b. And a throat portion 48b having a linear passage.

この場合、ノズル４６、ニードル５０及びディフューザ４８は、それぞれ同軸（３者の軸線が一致する）となるように配設される。前記ノズル４６と前記ディフューザ４８との間には、吸入室６８が形成され、前記吸入室６８は、ディフューザ４８に形成された円形状の複数の吸入孔７０を通じて吸引ポート３２ｃと連通するように設けられる。 In this case, the nozzle 46, the needle 50, and the diffuser 48 are arranged so as to be coaxial (the three axes coincide). A suction chamber 68 is formed between the nozzle 46 and the diffuser 48, and the suction chamber 68 is provided so as to communicate with the suction port 32 c through a plurality of circular suction holes 70 formed in the diffuser 48. It is done.

電磁アクチュエータ部は、樹脂封止体７２を介してハウジング４２内に収容されるソレノイド７４を含む。このソレノイド７４は、樹脂製材料のコイルボビン（図示せず）に巻回されるコイル７６を含むコイル組立体と、ハウジング４２の内壁に形成された凹部７７によって保持される固定コア７８と、前記固定コア７８と接近乃至離間可能に設けられた可動コア８０とを有する。コイル７６がモールドされた樹脂封止体７２とカバープレート４０との間には、中間プレート７９が介装される。前記樹脂封止体７２の径方向には、前記樹脂封止体７２の外径面とハウジング４２の内径面との間で所定の間隙８１が形成される。ハウジング４２の凹部７７の底壁と前記底壁と対向する固定コア７８の端面との間には、所定の間隙８３が形成される。 The electromagnetic actuator unit includes a solenoid 74 accommodated in the housing 42 via a resin sealing body 72. The solenoid 74 includes a coil assembly including a coil 76 wound around a coil bobbin (not shown) made of a resin material, a fixed core 78 held by a recess 77 formed on the inner wall of the housing 42, and the fixed It has the core 78 and the movable core 80 provided so that the approach or separation | spacing was possible. An intermediate plate 79 is interposed between the resin sealing body 72 in which the coil 76 is molded and the cover plate 40. A predetermined gap 81 is formed between the outer diameter surface of the resin sealing body 72 and the inner diameter surface of the housing 42 in the radial direction of the resin sealing body 72. A predetermined gap 83 is formed between the bottom wall of the recess 77 of the housing 42 and the end surface of the fixed core 78 facing the bottom wall.

可動コア８０の外周面には、軸方向に沿って延在する長溝８２が形成され（図４（ａ）参照）、可動コア８０と固定コア７８との間に形成される室８４と第１空間部３４ａとが前記長溝８２を通じて連通することにより、可動コア８０が変位する際、前記室８４内のガスが円滑に給排される。 A long groove 82 extending in the axial direction is formed on the outer peripheral surface of the movable core 80 (see FIG. 4A), and a chamber 84 formed between the movable core 80 and the fixed core 78 and the first By communicating with the space 34a through the long groove 82, the gas in the chamber 84 is smoothly supplied and discharged when the movable core 80 is displaced.

また、可動コア８０の軸方向に沿った一端部には、図４（ａ）に示されるように、半径外方向に向かって所定長だけ突出する環状フランジ部８０ａが形成される。前記環状フランジ部８０ａには、図７（ａ）、（ｂ）に示されるように、環状溝（溝部）８５に沿って装着された帯状の環状体８７ａと、前記環状体８７ａの平坦面に周方向に沿って約９０度離間して複数個配置され、可動コア８０の軸線と平行（可動コア８０の作動方向）に所定長だけ突出して形成された半球状の突起部８７ｂとが一体的に構成されたストッパ８７が設けられる。なお、前記突起部８７ｂの形状は、半球状（縦断面が略半円形状）に限定されるものではなく、例えば、縦断面が多角形状や半楕円形状、その複合形状等も含まれる。 Further, as shown in FIG. 4A, an annular flange portion 80a is formed at one end portion along the axial direction of the movable core 80 so as to protrude a predetermined length in the radially outward direction. As shown in FIGS. 7A and 7B, the annular flange portion 80a has a belt-like annular body 87a mounted along an annular groove (groove portion) 85, and a flat surface of the annular body 87a. A plurality of hemispherical protrusions 87b, which are arranged at a distance of about 90 degrees along the circumferential direction and project by a predetermined length parallel to the axis of the movable core 80 (operation direction of the movable core 80), are integrally formed. The stopper 87 comprised in this is provided. Note that the shape of the protrusion 87b is not limited to a hemispherical shape (the longitudinal section is substantially semicircular), and includes, for example, a polygonal shape, a semi-elliptical shape, and a composite shape thereof.

このストッパ８７は、例えば、ゴム製材料、樹脂製材料、スポンジ材料等によって形成された弾性体からなり、環状フランジ部８０ａの表裏両面に、焼付け処理等によって形成される。なお、前記ストッパ８７を、例えば、コイルスプリング、板ばね等のばね部材からなる弾性体によって形成してもよい。 The stopper 87 is made of, for example, an elastic body made of a rubber material, a resin material, a sponge material, or the like, and is formed on both the front and back surfaces of the annular flange portion 80a by a baking process or the like. In addition, you may form the said stopper 87 with the elastic body which consists of spring members, such as a coil spring and a leaf | plate spring, for example.

ソレノイド７４の励磁作用によって可動コア８０が固定コア７８側に向かって変位した際、前記ストッパ８７の半球状の突起部８７ｂが、他の部材として機能するカバープレート４０の第２環状段部４０ｂに当接して緩衝されることにより、当接音及び振動の発生が抑制される（図３及び図９参照）。従って、可動コア８０が固定コア７８に当接することが回避され、作動音や振動が図示しない燃料電池自動車の車室内に伝達されることが好適に阻止される。 When the movable core 80 is displaced toward the fixed core 78 by the excitation action of the solenoid 74, the hemispherical protrusion 87b of the stopper 87 is moved to the second annular step 40b of the cover plate 40 that functions as another member. By abutting and buffering, the generation of contact noise and vibration is suppressed (see FIGS. 3 and 9). Therefore, the movable core 80 is prevented from coming into contact with the fixed core 78, and transmission of operating noise and vibration to the interior of the fuel cell vehicle (not shown) is preferably prevented.

一方、ソレノイド７４の励磁作用が解除され、復帰スプリング８８のばね力によって可動コア８０が初期位置に復帰する際、ストッパ８７が他の部材として機能する金属製の第１ブロック体３６ａの端面に当接して緩衝されることにより、当接音及び振動の発生が抑制される（図２及び図５参照）。従って、前記可動コア８０が第１ブロック体３６ａの端面に当接することが回避され、作動音や振動が図示しない燃料電池自動車の車室内に伝達されることが好適に阻止される。 On the other hand, when the exciting action of the solenoid 74 is released and the movable core 80 returns to the initial position by the spring force of the return spring 88, the stopper 87 contacts the end face of the metal first block body 36a that functions as another member. By contacting and buffering, the generation of contact noise and vibration is suppressed (see FIGS. 2 and 5). Therefore, the movable core 80 is prevented from coming into contact with the end surface of the first block body 36a, and transmission of operating noise and vibration to the interior of the fuel cell vehicle (not shown) is preferably prevented.

さらに、図５に示されるように、可動コア８０の軸方向に沿った他端部には、固定コア７８から離間する方向に窪む断面テーパ状の窪み部８９が形成される。前記窪み部８９と対向する固定コア７８の端部には、前記窪み部８９の形状に対応する断面テーパ状の凸部９１が可動コア８０側に向かって所定長だけ突出して形成される。ソレノイド７４が励磁されて可動コア８０が固定コア７８に吸引された場合、前記可動コア８０の窪み部８９と前記固定コア７８の凸部９１との間に離間ギャップ９３が形成される（図９参照）。 Further, as shown in FIG. 5, the other end portion along the axial direction of the movable core 80 is formed with a recessed portion 89 having a tapered section that is recessed in a direction away from the fixed core 78. A convex portion 91 having a tapered cross section corresponding to the shape of the recess 89 is formed at the end of the fixed core 78 facing the recess 89 so as to protrude toward the movable core 80 by a predetermined length. When the solenoid 74 is excited and the movable core 80 is attracted to the fixed core 78, a separation gap 93 is formed between the recessed portion 89 of the movable core 80 and the convex portion 91 of the fixed core 78 (FIG. 9). reference).

カバープレート４０には、固定コア７８側に向かって略水平方向に突出し可動コア８０の外周面を囲繞する薄肉の円筒部８６が、前記カバープレート４０と一体的に設けられる。前記可動コア８０が変位する際、前記円筒部８６に沿って摺動することにより直線方向に沿ってガイドされる。なお、前記円筒部８６は、その突出方向の一端部が固定コア７８の環状段部に固定（溶接）されることにより気密性が保持され、第１空間部３４ａ内に導入された水素がコイル７６側へ進入することを防止する機能を有する。 The cover plate 40 is integrally provided with a thin cylindrical portion 86 that protrudes in a substantially horizontal direction toward the fixed core 78 and surrounds the outer peripheral surface of the movable core 80. When the movable core 80 is displaced, it is guided along the linear direction by sliding along the cylindrical portion 86. The cylindrical portion 86 has one end in the projecting direction fixed (welded) to the annular stepped portion of the fixed core 78 so that airtightness is maintained, and the hydrogen introduced into the first space portion 34a is coiled. It has a function to prevent entry to the 76 side.

さらに、前記電磁アクチュエータ部は、一端部が前記可動コア８０の環状フランジ部８０ａに係着され他端部がカバープレート４０の第１環状段部４０ａに係着される復帰スプリング８８を有する。前記復帰スプリング８８は、そのばね力によって前記可動コア８０をノズル４６側に向かって押圧する作用を有し、可動コア８０が固定コア７８から離間して初期位置に復帰するように設けられる。なお、コイル７６は、樹脂封止体７２によって支持される端子部９０を介して、図示しない電源と電気的に接続される。 Further, the electromagnetic actuator portion has a return spring 88 having one end portion engaged with the annular flange portion 80 a of the movable core 80 and the other end portion engaged with the first annular step portion 40 a of the cover plate 40. The return spring 88 has an action of pressing the movable core 80 toward the nozzle 46 by the spring force, and is provided so that the movable core 80 is separated from the fixed core 78 and returns to the initial position. The coil 76 is electrically connected to a power source (not shown) via a terminal portion 90 supported by the resin sealing body 72.

この場合、ニードル５０及び前記ニードル５０を変位させる電磁アクチュエータ部は、ノズル孔断面積調整機構として機能するものであり、図示しない電源をオンにしてコイル７６に電流を流すことにより励磁作用が発生し、前記励磁作用によって可動コア８０及びニードル５０が固定コア７８側に向かって一体的に変位することにより、ディフューザ４８に向かって水素が噴射されるノズル孔４６ａの縦断面積を変化させることができる。なお、前記ノズル孔４６ａの縦断面積については、後記で詳細に説明する。 In this case, the needle 50 and the electromagnetic actuator that displaces the needle 50 function as a nozzle hole cross-sectional area adjustment mechanism, and an excitation action is generated by turning on a power supply (not shown) and causing a current to flow through the coil 76. The movable core 80 and the needle 50 are integrally displaced toward the fixed core 78 side by the excitation action, so that the longitudinal sectional area of the nozzle hole 46a through which hydrogen is injected toward the diffuser 48 can be changed. The vertical sectional area of the nozzle hole 46a will be described in detail later.

軸受部材５８に近接する可動コア８０の一端部には、前記可動コア８０と部分球面９２との接触点を基点Ｓ（図１０及び図１１（ｂ）参照）として、ニードル５０を所定角度だけ傾動可能に保持するニードル締結機構５２が設けられる。 At one end of the movable core 80 close to the bearing member 58, the needle 50 is tilted by a predetermined angle with the contact point between the movable core 80 and the partial spherical surface 92 as a base point S (see FIGS. 10 and 11B). A needle fastening mechanism 52 is provided for holding it.

このニードル締結機構５２は、図１０に示されるように、可動コア８０の一端部側に軸方向に沿って所定長だけ窪んで形成され大径部５０ｅを含むニードル５０の一端部が挿入される凹部９４と、前記凹部９４の開口部に装着され中心部にニードル５０が挿通する挿通孔９６が形成されたカラー部材９８と、一端部がニードル５０のばね受け部６６に係着され他端部が前記カラー部材９８の内壁に係着され前記可動コア８０の凹部９４内に収納される小径なばね部材１００とを有する。 In the needle fastening mechanism 52, as shown in FIG. 10, one end portion of the needle 50 including a large diameter portion 50e is inserted into the one end portion side of the movable core 80 so as to be depressed by a predetermined length along the axial direction. A concave member 94, a collar member 98 that is mounted in the opening of the concave portion 94 and has an insertion hole 96 through which the needle 50 is inserted, and one end of the collar member 98 is engaged with the spring receiving portion 66 of the needle 50 and the other end. Has a small-diameter spring member 100 which is engaged with the inner wall of the collar member 98 and accommodated in the recess 94 of the movable core 80.

前記凹部９４には、可動コア８０の軸線と直交する平面からなる底壁９４ａが形成される。ニードル５０の一端面には、部分球面９２が形成され、前記部分球面９２は、前記底壁９４ａと点接触するように設けられる。従って、ニードル５０は、前記底壁９４ａと点接触する部分球面９２を基点Ｓとして所定角度だけ傾動可能で、且つラジアル方向に自由度を有するように締結される。 The recess 94 is formed with a bottom wall 94 a that is a plane orthogonal to the axis of the movable core 80. A partial spherical surface 92 is formed on one end surface of the needle 50, and the partial spherical surface 92 is provided so as to make point contact with the bottom wall 94a. Accordingly, the needle 50 can be tilted by a predetermined angle with the partial spherical surface 92 in point contact with the bottom wall 94a as a base point S, and is fastened so as to have a degree of freedom in the radial direction.

図１０に示されるように、可動コア８０の凹部９４を構成する内周壁９４ｂとニードル５０の端縁部であるばね受け部６６の外径面との間で、径方向に沿った所定のクリアランスＣ１が設定されると共に、ニードル５０の中径部５０ｄの外周面とカラー部材９８の挿通孔９６の内径面との間で、径方向に沿った所定のクリアランスＣ２が設定されることにより、ニードル５０のラジアル方向の自由度が確保される。 As shown in FIG. 10, a predetermined clearance along the radial direction is formed between the inner peripheral wall 94 b constituting the concave portion 94 of the movable core 80 and the outer diameter surface of the spring receiving portion 66 that is the end edge portion of the needle 50. C1 is set, and a predetermined clearance C2 along the radial direction is set between the outer peripheral surface of the middle diameter portion 50d of the needle 50 and the inner diameter surface of the insertion hole 96 of the collar member 98, whereby the needle 50 radial degrees of freedom are ensured.

この場合、ニードル５０は、図１１（ａ）の二点鎖線で示されるように、底壁９４ａと部分球面９２とが点接触した状態で前記クリアランスＣ１、Ｃ２だけ径方向（矢印Ａ方向）に沿って変位可能（スライド可能）に設けられると共に、図１１（ｂ）の二点鎖線で示されるように、前記底壁９４ａと点接触する部分球面９２を基点Ｓとして、ディフューザ４８に近接するニードル５０の一端部が矢印Ｂ方向に所定角度だけ傾動可能に設けられる。なお、所定角度だけ傾動したニードル５０は、ばね部材１００のばね力によって初期位置に復帰するように設けられる。 In this case, as shown by a two-dot chain line in FIG. 11 (a), the needle 50 is in the radial direction (arrow A direction) by the clearances C1 and C2 in a state where the bottom wall 94a and the partial spherical surface 92 are in point contact. A needle that is provided so as to be displaceable (slidable) along the line, and that is close to the diffuser 48 with a partial spherical surface 92 that makes point contact with the bottom wall 94a as a base point S, as shown by a two-dot chain line in FIG. One end of 50 is provided to be tiltable by a predetermined angle in the direction of arrow B. The needle 50 tilted by a predetermined angle is provided so as to return to the initial position by the spring force of the spring member 100.

可動コア８０の凹部９４の底壁９４ａと点接触するニードル５０の端面を、部分球面形状とすることにより、可動コア８０に対するニードル５０の当接角度の自由度を向上させることができる。 By making the end surface of the needle 50 in point contact with the bottom wall 94a of the concave portion 94 of the movable core 80 into a partial spherical shape, the degree of freedom of the contact angle of the needle 50 with respect to the movable core 80 can be improved.

本実施形態に係るエゼクタ２２が組み込まれた燃料電池システム１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。 The fuel cell system 10 in which the ejector 22 according to the present embodiment is incorporated is basically configured as described above. Next, the operation, action, and effect will be described.

先ず、燃料電池１２の発電停止時には、図示しない遮断弁によって水素タンク１４から水素の供給が遮断され、エゼクタ２２のインレットポート３２ａに対する水素の供給が停止された状態にある。この場合、図示しない制御部の制御によってエゼクタ２２の電磁アクチュエータ部を構成するソレノイド７４（コイル７６）に対して電流が流されていない非励磁状態となり、図２に示されるように、復帰スプリング８８のばね力によって可動コア８０が固定コア７８から軸方向に沿って所定距離だけ離間した状態にある。 First, when the power generation of the fuel cell 12 is stopped, the supply of hydrogen from the hydrogen tank 14 is shut off by a shut-off valve (not shown), and the supply of hydrogen to the inlet port 32a of the ejector 22 is stopped. In this case, under the control of a control unit (not shown), the solenoid 74 (coil 76) constituting the electromagnetic actuator unit of the ejector 22 is brought into a non-excited state, and the return spring 88 is shown in FIG. The movable core 80 is separated from the fixed core 78 by a predetermined distance along the axial direction by the spring force.

このソレノイド７４の非励磁状態では、図１２（ａ）に示されるように、ニードル５０の一端部がノズル４６のノズル孔４６ａ内に挿入され、前記ニードル５０の先端部５０ａがノズル孔４６ａから外部に突出している。従って、水素が吐出されるノズル孔４６ａの縦断面積は、ノズル孔４６ａの内径面積からニードル５０の小径部５０ｂの外径面積が減算されたものとなる。 In the non-excited state of the solenoid 74, as shown in FIG. 12A, one end of the needle 50 is inserted into the nozzle hole 46a of the nozzle 46, and the tip 50a of the needle 50 is externally connected from the nozzle hole 46a. Protruding. Accordingly, the longitudinal sectional area of the nozzle hole 46a through which hydrogen is discharged is obtained by subtracting the outer diameter area of the small diameter portion 50b of the needle 50 from the inner diameter area of the nozzle hole 46a.

一方、燃料電池１２の発電時では、図示しない遮断弁が開弁状態となって、水素タンク１４から水素供給通路２０を介して燃料電池１２のアノードに対して水素が供給されると共に、エアコンプレッサ１６が駆動され、加湿器２８で加湿されたエアがエア供給通路２６を介して燃料電池１２のカソードに供給される。 On the other hand, at the time of power generation of the fuel cell 12, a shut-off valve (not shown) is opened so that hydrogen is supplied from the hydrogen tank 14 to the anode of the fuel cell 12 through the hydrogen supply passage 20, and an air compressor 16 is driven, and the air humidified by the humidifier 28 is supplied to the cathode of the fuel cell 12 through the air supply passage 26.

エゼクタ２２では、水素タンク１４からの比較的高圧な水素がインレットポート３２ａを通じて供給され、フィルタ３０で塵埃等が除去された後、エゼクタ本体内の第１空間部３４ａに導入される。さらに、前記水素は、ノズル４６の外周面に形成された複数の水素導入孔６２を介してノズル４６の中空部４４内に導入された後、ノズル孔４６ａとニードル５０の一端部とのギャップＧ（図１２（ａ）参照）を通じてディフューザ４８側に向かって吐出される。 In the ejector 22, relatively high-pressure hydrogen from the hydrogen tank 14 is supplied through the inlet port 32 a, dust and the like are removed by the filter 30, and then introduced into the first space portion 34 a in the ejector body. Further, the hydrogen is introduced into the hollow portion 44 of the nozzle 46 through a plurality of hydrogen introduction holes 62 formed on the outer peripheral surface of the nozzle 46, and then the gap G between the nozzle hole 46 a and one end of the needle 50. The liquid is discharged toward the diffuser 48 through (see FIG. 12A).

このノズル孔４６ａによって流量が絞られて加速された水素は、ディフューザ４８のスロート部４８ｂに沿って流通し、アウトレットポート３２ｂから水素供給通路２０に沿って燃料電池１２に供給される。ソレノイド７４の非励磁状態では、図１２（ａ）に示されるように、ノズル孔４６ａの縦断面積が、ノズル孔４６ａの内径面積からニードル５０の一端部の小径部５０ｂの外径面積を減算したものとなり、比較的小流量の水素が燃料電池１２に対して供給される。 Hydrogen accelerated by the flow rate being reduced by the nozzle hole 46a flows along the throat portion 48b of the diffuser 48, and is supplied to the fuel cell 12 from the outlet port 32b along the hydrogen supply passage 20. In the non-excited state of the solenoid 74, as shown in FIG. 12A, the longitudinal sectional area of the nozzle hole 46a subtracts the outer diameter area of the small diameter part 50b at one end of the needle 50 from the inner diameter area of the nozzle hole 46a. Thus, a relatively small flow rate of hydrogen is supplied to the fuel cell 12.

同時に、ノズル４６のノズル孔４６ａの先端からディフューザ４８に向かって水素が噴射（吐出）される際、ノズル４６とディフューザ４８の拡径部４８ａとの間の部位において、いわゆるジェットポンプ効果によって負圧作用が発生する。この負圧作用によって吸入室６８内の水素オフガスが吸い込まれ、ノズル４６から吐出された水素と吸引ポート３２ｃを通じて吸引された水素オフガスとがディフューザ４８で混合され、アウトレットポート３２ｂから水素供給通路２０に導出される。 At the same time, when hydrogen is injected (discharged) from the tip of the nozzle hole 46a of the nozzle 46 toward the diffuser 48, a negative pressure is generated at a portion between the nozzle 46 and the enlarged diameter portion 48a of the diffuser 48 by a so-called jet pump effect. Action occurs. Due to this negative pressure action, the hydrogen off-gas in the suction chamber 68 is sucked, and the hydrogen discharged from the nozzle 46 and the hydrogen off-gas sucked through the suction port 32c are mixed by the diffuser 48, and are supplied from the outlet port 32b to the hydrogen supply passage 20. Derived.

ところで、燃料電池１２の運転状態において、小流量の水素の供給では不足して比較的大流量の水素が要求される場合、図示しない制御部の制御によってエゼクタ２２のソレノイド７４に電流を流して励磁状態とする。前記ソレノイド７４が励磁されることにより、可動コア８０が固定コア７８側に向かって吸引される（図３及び図９参照）。この場合、ニードル５０は、ニードル締結機構５２を介して可動コア８０に締結されているため、可動コア８０と一体的に固定コア７８側に向かって変位する。 By the way, when the fuel cell 12 is in an operating state, when the supply of a small flow rate of hydrogen is insufficient and a relatively large flow rate of hydrogen is required, the current is passed through the solenoid 74 of the ejector 22 under the control of a control unit (not shown). State. When the solenoid 74 is excited, the movable core 80 is attracted toward the fixed core 78 (see FIGS. 3 and 9). In this case, since the needle 50 is fastened to the movable core 80 via the needle fastening mechanism 52, the needle 50 is displaced toward the fixed core 78 integrally with the movable core 80.

従って、ニードル５０の一端部は、図１２（ｂ）に示されるように、ノズル４６のノズル孔４６ａの先端から軸方向に所定距離だけ離間して非挿通状態となる。この結果、ノズル４６の中空部４４内に導入された水素は、ノズル孔４６ａの先端の内径面積全体を通じてディフューザ４８に向かって吐出されるため、比較的大流量の水素を燃料電池１２に対して供給することができる。このように、ソレノイド７４を非励磁状態から励磁状態へと切り換えることにより、ノズル孔４６ａの縦断面積が変化して小流量の水素の供給から比較的大流量の水素の供給へと切り換えることができる。なお、前記とは反対に、ソレノイド７４を励磁状態から非励磁状態とすることにより、比較的大流量の水素の供給から比較的小流量の水素の供給へ切り換えることができる。 Therefore, as shown in FIG. 12B, one end of the needle 50 is in a non-inserted state spaced apart from the tip of the nozzle hole 46a of the nozzle 46 by a predetermined distance in the axial direction. As a result, the hydrogen introduced into the hollow portion 44 of the nozzle 46 is discharged toward the diffuser 48 through the entire inner diameter area of the tip of the nozzle hole 46a, so that a relatively large amount of hydrogen is supplied to the fuel cell 12. Can be supplied. Thus, by switching the solenoid 74 from the non-excited state to the excited state, the vertical cross-sectional area of the nozzle hole 46a can be changed to switch from the supply of a small flow rate of hydrogen to the supply of a relatively large flow rate of hydrogen. . On the contrary, by switching the solenoid 74 from the excited state to the non-excited state, it is possible to switch from supplying a relatively large flow rate of hydrogen to supplying a relatively small flow rate of hydrogen.

本実施形態では、他の部材（カバープレート４０又は第１ブロック体３６ａ）に当接して可動コア８０の変位を規制する弾性体からなるストッパ８７を、可動コア８０の一端部に半径外方向に向かって突出して形成された環状フランジ部８０ａの表裏両面に設けている。本実施形態では、このようなストッパ８７を設けることにより、ソレノイド７４の励磁作用によって可動コア８０が固定コア７８側に向かって変位した際、前記ストッパ８７の一面に設けられた半球状の突起部８７ｂが、他の部材として機能するカバープレート４０の第２環状段部４０ｂに当接して緩衝されることにより、当接音及び振動の発生が抑制される。従って、可動コア８０が固定コア７８に当接することが回避され、作動音や振動が図示しない燃料電池自動車の車室内に伝達されることが好適に阻止される。 In the present embodiment, a stopper 87 made of an elastic body that comes into contact with another member (the cover plate 40 or the first block body 36 a) and restricts the displacement of the movable core 80 is provided radially outward at one end of the movable core 80. It is provided on both the front and back surfaces of the annular flange portion 80a formed so as to protrude. In the present embodiment, by providing such a stopper 87, when the movable core 80 is displaced toward the fixed core 78 side by the exciting action of the solenoid 74, a hemispherical protrusion provided on one surface of the stopper 87. Since 87b contacts and is buffered by the second annular stepped portion 40b of the cover plate 40 that functions as another member, generation of contact noise and vibration is suppressed. Therefore, the movable core 80 is prevented from coming into contact with the fixed core 78, and transmission of operating noise and vibration to the interior of the fuel cell vehicle (not shown) is preferably prevented.

一方、本実施形態では、ソレノイド７４の励磁作用が解除され、復帰スプリング８８のばね力によって可動コア８０が初期位置に復帰する際、ストッパ８７の他面に設けられた半球状の突起部８７ｂが他の部材として機能する金属製の第１ブロック体３６ａの端面に当接して緩衝されることにより、当接音及び振動の発生が抑制される。従って、前記可動コア８０が第１ブロック体３６ａの端面に当接することが回避され、作動音や振動が図示しない燃料電池自動車の車室内に伝達されることが好適に阻止される。 On the other hand, in this embodiment, when the exciting action of the solenoid 74 is released and the movable core 80 returns to the initial position by the spring force of the return spring 88, the hemispherical protrusion 87b provided on the other surface of the stopper 87 is By contacting and buffering the end face of the first block body 36a made of metal that functions as another member, the generation of contact noise and vibration is suppressed. Therefore, the movable core 80 is prevented from coming into contact with the end surface of the first block body 36a, and transmission of operating noise and vibration to the interior of the fuel cell vehicle (not shown) is preferably prevented.

換言すると、本実施形態では、可動コア８０の変位を規制する弾性体からなるストッパ８７を、前記可動コア８０の作動方向に沿った環状フランジ部８０ａの表裏両面に設けることにより、前記可動コア８０の作動に伴って発生するノイズや振動を緩衝・制振して、車室内に伝播されることを阻止することができる。この結果、車室内の静穏性が確保され、いわゆるＮＶＨ（Noise Vibration and Harshness）特性を向上させることができる。 In other words, in this embodiment, the stopper 87 made of an elastic body that restricts the displacement of the movable core 80 is provided on both the front and back surfaces of the annular flange portion 80a along the operation direction of the movable core 80, whereby the movable core 80 is provided. The noise and vibration generated by the operation of the vehicle can be buffered and damped so as to be prevented from being propagated into the vehicle interior. As a result, quietness in the passenger compartment is ensured, and so-called NVH (Noise Vibration and Harshness) characteristics can be improved.

また、本実施形態では、ソレノイド７４の励磁作用によって可動コア８０が固定コア７８に吸引されて変位した際、相互に対向する可動コア８０の窪み部８９と固定コア７８の凸部９１との間で離間ギャップ９３を設定することにより、仮に、ストッパ８７に形成された半球状の突起部８７ｂが経年変化等によって磨耗した場合であっても、前記可動コア８０と固定コア７８との接触が回避され、可動コア８０と固定コア７８との残留磁気による貼り付きを防止することができる。 Further, in the present embodiment, when the movable core 80 is attracted and displaced by the excitation action of the solenoid 74, the gap between the concave portion 89 of the movable core 80 and the convex portion 91 of the fixed core 78 that are opposed to each other. By setting the separation gap 93, the contact between the movable core 80 and the fixed core 78 is avoided even if the hemispherical protrusion 87b formed on the stopper 87 is worn due to aging or the like. Thus, sticking of the movable core 80 and the fixed core 78 due to residual magnetism can be prevented.

さらに、本実施形態では、ストッパ８７に形成された突起部８７ｂを半球形状として前記突起部８７ｂが他の部材（第１ブロック体３６ａ又はカバープレート４０）に対して点接触することにより、ストッパ８７が他の部材に当接した後に前記他の部材から容易に離間することが可能となる、いわゆる粘着性を小さくすることができる。 Furthermore, in this embodiment, the protrusion 87b formed in the stopper 87 is formed in a hemispherical shape, and the protrusion 87b makes point contact with another member (the first block body 36a or the cover plate 40). It is possible to reduce the so-called adhesiveness, which allows easy separation from the other member after contacting the other member.

さらにまた、本実施形態では、単一のノズル４６を設け、電磁アクチュエータ部の駆動作用によってニードル５０を変位させて水素が吐出されるノズル孔４６ａの吐出縦断面積を変化させる構成を採用することにより、装置全体の小型・軽量化を達成することができる。 Furthermore, in the present embodiment, by adopting a configuration in which a single nozzle 46 is provided, and the discharge vertical cross-sectional area of the nozzle hole 46a through which hydrogen is discharged is changed by displacing the needle 50 by the driving action of the electromagnetic actuator unit. Therefore, it is possible to reduce the size and weight of the entire apparatus.

変形例に係るストッパ１１０を図８（ａ）、（ｂ）に示す。この変形例に係るストッパ１１０では、周方向に沿って延在する弾性体に所定角度離間する複数のスリット１１２を形成している点で図７（ａ）、（ｂ）に示されるストッパ８７と異なる。前記変形例に係るストッパ１１０では、他の部材に対する接触面積が大きくなることから、面圧が低下して耐久性を向上させることができる。 A stopper 110 according to a modification is shown in FIGS. In the stopper 110 according to this modification, the stopper 87 shown in FIGS. 7A and 7B is formed in that a plurality of slits 112 spaced apart by a predetermined angle are formed in the elastic body extending along the circumferential direction. Different. In the stopper 110 according to the modified example, since the contact area with other members is increased, the surface pressure is reduced and the durability can be improved.

なお、本実施形態では、単一のディフューザ４８を用いてエゼクタ２２を構成しているが、これに限定されるものではなく、例えば、ノズル４６の軸方向に沿って所定間隔離間して複数個の分割ディフューザを配置した図示しない多段ディフューザによって構成してもよい。この多段ディフューザ構造とすることにより、ノズル４６と最も近接する第１段目の分割ディフューザとの間だけでなく、複数段の隣接する分割ディフューザ同士の離間部位からも吸い込み作用が発生するため、吸入室６８からの水素オフガスの吸い込み流量を増大させることができる。 In the present embodiment, the ejector 22 is configured by using a single diffuser 48. However, the present invention is not limited to this. For example, the ejector 22 is separated by a predetermined interval along the axial direction of the nozzle 46. Alternatively, a multi-stage diffuser (not shown) in which the divided diffusers are arranged may be used. With this multi-stage diffuser structure, the suction action occurs not only between the nozzle 46 and the first-stage divided diffuser closest to the nozzle 46, but also from the separated portions of the adjacent divided diffusers in multiple stages. The suction flow rate of the hydrogen off gas from the chamber 68 can be increased.

本発明の実施形態に係るエゼクタが組み込まれた燃料電池システムのブロック構成図である。1 is a block configuration diagram of a fuel cell system incorporating an ejector according to an embodiment of the present invention. 図１に示されるエゼクタの軸方向に沿った縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view along the axial direction of the ejector shown by FIG. 図２のエゼクタにおいてノズル孔の縦断面積が変化した状態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the state in which the longitudinal cross-sectional area of the nozzle hole changed in the ejector of FIG. （ａ）は、エゼクタを構成するノズル部の一部切り欠き分解斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ線に沿った縦断面図である。(A) is a partially cutaway exploded perspective view of a nozzle portion constituting the ejector, and (b) is a longitudinal sectional view taken along line IVB-IVB in (a). ソレノイドの非励磁状態において、ストッパが第１ブロック体の端面に当接した状態を示す部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-section which shows the state which the stopper contact | abutted to the end surface of the 1st block body in the non-excitation state of a solenoid. （ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、軸受部材とニードルとノズル孔との関係式に係るパラメータを示す模式図である。(A)-(d) is a schematic diagram which respectively shows the parameter which concerns on the relational expression of a bearing member, a needle, and a nozzle hole. （ａ）は、環状フランジ部側からみたストッパを有する可動コアの正面図、（ｂ）は、（ａ）のＶＩＢ−ＶＩＢ線に沿った縦断面図である。(A) is a front view of the movable core which has a stopper seen from the annular flange part side, (b) is a longitudinal cross-sectional view along the VIB-VIB line of (a). （ａ）は、変形例に係るストッパを有する可動コアの正面図、（ｂ）は、（ａ）のＶＩＩＢ−ＶＩＩＢ線に沿った縦断面図である。(A) is a front view of the movable core which has the stopper which concerns on a modification, (b) is a longitudinal cross-sectional view along the VIIB-VIIB line | wire of (a). 図５の状態から可動コアが変位して、ストッパがカバープレートの端面に当接した状態を示す部分拡大縦断面図である。FIG. 6 is a partially enlarged longitudinal sectional view showing a state in which the movable core is displaced from the state of FIG. 5 and the stopper is in contact with the end surface of the cover plate. 前記エゼクタを構成するニードル締結機構におけるクリアランスを示す部分拡大縦断面図である。It is a partial expanded longitudinal cross-sectional view which shows the clearance in the needle fastening mechanism which comprises the said ejector. （ａ）は、前記クリアランスによってラジアル方向の変位が可能な状態を示す部分拡大縦断面図、（ｂ）は、前記クリアランスによって所定角度だけ傾動が可能な状態を示す部分拡大縦断面図である。(A) is a partial enlarged longitudinal sectional view showing a state in which radial displacement is possible by the clearance, and (b) is a partially enlarged longitudinal sectional view showing a state in which the clearance can be tilted by a predetermined angle. （ａ）は、ニードルがノズル孔に挿通して吐出断面積が小さい状態を示す部分拡大縦断面図、（ｂ）は、ニードルがノズル孔から離間して吐出断面積が大きい状態を示す部分拡大縦断面図である。(A) is a partially enlarged longitudinal sectional view showing a state where the needle is inserted into the nozzle hole and the discharge cross-sectional area is small, and (b) is a partial enlarged view showing a state where the needle is separated from the nozzle hole and the discharge cross-sectional area is large. It is a longitudinal cross-sectional view.

Explanation of symbols

１０燃料電池システム
１２燃料電池
１４水素タンク（燃料ガス供給手段）
２０水素供給通路（燃料ガス供給通路）
２２エゼクタ（燃料電池用エゼクタ）
２４循環通路
３２ａインレットポート
３２ｂアウトレットポート
３２ｃ吸引ポート
３６ａ第１ブロック体（他の部材）
４０カバープレート（他の部材）
４０ａ、４０ｂ環状段部
４４中空部
４６ノズル
４６ａノズル孔
４８ディフューザ
５０ニードル
８７、１１０ストッパ
８７ａ環状体
８７ｂ突起部
８９窪み部
９１凸部
９３離間ギャップ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fuel cell system 12 Fuel cell 14 Hydrogen tank (fuel gas supply means)
20 Hydrogen supply passage (fuel gas supply passage)
22 Ejector (Ejector for fuel cell)
24 Circulation passage 32a Inlet port 32b Outlet port 32c Suction port 36a First block body (other members)
40 Cover plate (other members)
40a, 40b annular step portion 44 hollow portion 46 nozzle 46a nozzle hole 48 diffuser 50 needle 87, 110 stopper 87a annular body 87b projection portion 89 recess portion 91 convex portion 93 separation gap

Claims

An inlet port to which fuel gas is supplied from the fuel gas supply means, an outlet port connected to a fuel gas supply passage communicating with the fuel cell, and a fuel off-gas exhausted from the fuel cell and returned to the circulation passage. An ejector body provided with a suction port,
A nozzle having a nozzle hole for discharging the fuel gas supplied through the inlet port;
A diffuser that mixes the fuel gas discharged from the nozzle hole and the fuel off-gas discharged and returned from the fuel cell through the circulation passage;
A nozzle hole cross-sectional area adjusting mechanism that has a needle extending in the axial direction in the hollow portion of the nozzle, and adjusts a discharge cross-sectional area in the nozzle hole;
A solenoid including a movable core provided so as to be displaceable toward the fixed core integrally with the needle by an excitation action of a coil;
The movable core is provided at an annular flange portion that protrudes radially outward from one end portion of the movable core, and contacts the wall surface in the ejector body that faces the annular flange portion in the sliding direction of the movable core. A stopper made of an elastic body that regulates the displacement of the core;
Equipped with a,
The stopper is provided in the annular flange portion, and extends in a circumferential direction along a groove formed in the annular flange portion, and from the flat surface of the annular body along the axial direction of the movable core. A plurality of projecting portions protruding,
The annular body and the protruding portion are provided on both front and back surfaces of the annular flange portion, and the annular body and the protruding portion on the front surface side and the annular body and the protruding portion on the back surface side are integrally formed. ,
The ejector for a fuel cell , wherein the stopper is provided so as to penetrate both front and back surfaces of the annular flange portion .

In ejector for a fuel cell according to claim 1 Symbol placement,
When the movable core is displaced toward the fixed core, the stopper contacts the wall surface in the ejector body, and a gap is formed between the movable core and the fixed core. Ejector for fuel cell.

In the ejector for fuel cells according to claim 1 or 2,
The ejector for a fuel cell, wherein the protrusion is formed in a hemispherical shape.