JP2008190336A - Ejector and fuel cell system including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流量可変式のエジェクタ、並びにこのエジェクタを備えた燃料電池システムに関するものである。 The present invention relates to a variable flow rate ejector and a fuel cell system including the ejector.
燃料電池システムは、燃料ガス及び酸素ガス(以下、総称して「反応ガス」という。)の供給を受けて発電する燃料電池を備える。燃料電池から排出される燃料オフガス及び酸化オフガス(以下、総称して「反応オフガス」という。)中には、燃料電池の発電に寄与しなかった反応ガスが含まれ得る。この未反応の反応ガスを発電に再利用すべく、エジェクタにより燃料オフガスを燃料電池に循環させる燃料電池システムもある。 The fuel cell system includes a fuel cell that generates electric power by receiving supply of fuel gas and oxygen gas (hereinafter collectively referred to as “reaction gas”). The fuel off-gas and oxidation off-gas (hereinafter collectively referred to as “reaction off-gas”) discharged from the fuel cell may contain reaction gas that has not contributed to power generation of the fuel cell. In order to reuse this unreacted reaction gas for power generation, there is also a fuel cell system in which a fuel off-gas is circulated to the fuel cell by an ejector.
特許文献1に記載の燃料電池システムは、流量可変式のエジェクタを利用して、燃料オフガスの循環を行うものである。このエジェクタは、ノズル及び可動式のニードルを備える。ノズルからの燃料ガスの噴射により、燃料オフガスがエジェクタ内に吸引され、燃料ガスに合流して燃料電池に供給される。ニードルは、モータ等により移動され、ニードルの外周面とノズルの内周面とにより画定されるノズルの開口面積を可変する。燃料電池の出力要求を満足するようにノズルの開口面積が可変されることで、ノズルからの燃料ガスの噴射流量及び燃料オフガスの吸引流量が制御される。
このエジェクタによれば、小流量から大流量までの広い範囲で反応ガスの流量制御を行えるようにも考えられる。しかし、上記のようなノズルの開口面積を可変する構成では、小流量に対応したノズルの開口面積を安定に制御することは難しかった。なぜなら、小流量に対応するためにはノズルの開口面積を小さくする必要があるが、寸法にバラツキのある二部材(ノズル及びニードル)により画定される開口面積を小さい範囲で制御するには、ニードルを高精度に制御する必要があるからである。 According to this ejector, it is considered that the flow rate of the reaction gas can be controlled in a wide range from a small flow rate to a large flow rate. However, in the configuration in which the nozzle opening area is variable as described above, it is difficult to stably control the nozzle opening area corresponding to a small flow rate. Because it is necessary to reduce the opening area of the nozzle in order to cope with a small flow rate, in order to control the opening area defined by the two members (nozzle and needle) having a variation in size within a small range, the needle This is because it is necessary to control this with high accuracy.
本発明は、小流量時の流量制御が安定するエジェクタを提供することを目的とする。また、本発明は、広範囲の流量の反応ガスを燃料電池に安定して供給できる燃料電池システムを提供することを他の目的とする。 An object of the present invention is to provide an ejector in which flow control at a small flow rate is stable. Another object of the present invention is to provide a fuel cell system capable of stably supplying a wide range of flow rates of reaction gas to the fuel cell.
上記目的を達成するための本発明のエジェクタは、第1流体を噴射して第2流体を吸引するための負圧を発生するノズルと、ノズルの下流側に設けられ、噴射された第1流体と吸引された第2流体とが合流するディフューザと、を備える。そして、エジェクタは、ノズルの上流側に、ノズルからの第1流体の噴射流量を調整するインジェクタを、さらに備えるものである。 In order to achieve the above object, an ejector of the present invention includes a nozzle that generates a negative pressure for injecting a first fluid and sucking the second fluid, and a first fluid that is provided and injected downstream of the nozzle. And a diffuser in which the sucked second fluid merges. The ejector further includes an injector for adjusting the injection flow rate of the first fluid from the nozzle on the upstream side of the nozzle.
このように、インジェクタを設けたことで、ノズルの開口面積を変えることなく、ノズルからの第1流体の噴射流量を調整できる。これにより、ノズルの開口面積を可変するタイプに比べて、大流量時はもとより、小流量時の流量制御を安定させることができる。 Thus, by providing the injector, the injection flow rate of the first fluid from the nozzle can be adjusted without changing the opening area of the nozzle. Thereby, compared with the type which changes the opening area of a nozzle, the flow control at the time of a small flow rate can be stabilized not only at the time of a large flow rate.
本発明の好ましい一態様によれば、インジェクタは、ノズルに第1流体を間欠的に供給することで、あるいは、デューティ制御により開閉動作が制御されることで、第1流体の噴射流量を調整するとよい。 According to a preferred aspect of the present invention, the injector adjusts the injection flow rate of the first fluid by intermittently supplying the first fluid to the nozzle or by controlling the opening / closing operation by duty control. Good.
このような構成によれば、ノズルの開口面積を可変するタイプに比べて、小流量時の流量制御を簡易に安定させることができる。 According to such a configuration, the flow control at a small flow rate can be easily stabilized as compared with the type in which the opening area of the nozzle is variable.
本発明の別の好ましい一態様によれば、インジェクタは、ノズルへの第1流体の供給を遮断可能に構成されているとよい。 According to another preferable aspect of the present invention, the injector may be configured to be able to shut off the supply of the first fluid to the nozzle.
この構成によれば、第1流体および第2流体の供給先が第1流体を必要としない場合に、第1流体を供給しなくて済む。 According to this configuration, when the supply destination of the first fluid and the second fluid does not require the first fluid, it is not necessary to supply the first fluid.
上記目的を達成するための燃料電池システムは、燃料電池に新たな反応ガスを供給する供給流路と、燃料電池から排出された反応オフガスを供給流路に循環させる循環流路と、供給流路と循環流路との接続部分に設けられた上記本発明のエジェクタと、を備える。そして、第1流体および第2流体の一方は新たな反応ガスであり、他方は反応オフガスである。 A fuel cell system for achieving the above object includes a supply channel for supplying a new reaction gas to the fuel cell, a circulation channel for circulating the reaction off gas discharged from the fuel cell to the supply channel, and a supply channel. And the ejector of the present invention provided at a connection portion between the gas flow path and the circulation channel. One of the first fluid and the second fluid is a new reaction gas, and the other is a reaction off gas.
この構成によれば、小流量に好適に対応した本発明のエジェクタにより、反応ガス又は反応オフガスを燃料電池に循環させることができる。 According to this configuration, the reaction gas or the reaction off-gas can be circulated to the fuel cell by the ejector of the present invention suitably corresponding to a small flow rate.
本発明の燃料電池システムの好ましい一態様によれば、第1流体は新たな反応ガスとしての燃料ガスであり、第2流体は反応オフガスとしての燃料オフガスであるとよい。 According to a preferred aspect of the fuel cell system of the present invention, the first fluid may be a fuel gas as a new reaction gas, and the second fluid may be a fuel off gas as a reaction off gas.
より好ましくは、本発明の燃料電池システムは、インジェクタを制御する制御装置を備える。そして、制御装置は、燃料電池システムの起動時に、燃料ガスの噴射流量に対する燃料オフガスの循環流量が最大となるようにインジェクタを制御するとよい。 More preferably, the fuel cell system of the present invention includes a control device that controls the injector. The control device may control the injector so that the circulation flow rate of the fuel off gas with respect to the injection flow rate of the fuel gas is maximized when the fuel cell system is activated.
この構成によれば、燃料電池システムの停止時に燃料電池に蓄積し得る窒素ガス等の不純物の排出を、システム起動時に好適に促進できる。 According to this configuration, discharge of impurities such as nitrogen gas that can accumulate in the fuel cell when the fuel cell system is stopped can be favorably promoted when the system is started.
本発明の燃料電池システムの別の好ましい一態様によれば、制御装置は、燃料電池システムの停止時に、ノズルへの燃料ガスの流れを遮断するようにインジェクタを制御するとよい。 According to another preferable aspect of the fuel cell system of the present invention, the control device may control the injector so as to cut off the flow of the fuel gas to the nozzle when the fuel cell system is stopped.
この構成によれば、燃料電池で反応ガスを消費しない発電停止時に、燃料電池への新たな反応ガスの供給を遮断できる。これにより、燃料電池内の圧力上昇を適切に抑制することができる。 According to this configuration, the supply of new reaction gas to the fuel cell can be cut off when power generation is stopped without consuming the reaction gas in the fuel cell. Thereby, the pressure rise in a fuel cell can be suppressed appropriately.
以上説明した本発明のエジェクタ及び燃料電池システムによれば、小流量時の流量制御が安定する。 According to the ejector and fuel cell system of the present invention described above, flow control at a small flow rate is stable.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態に係るエジェクタを、燃料電池システムに適用した例について説明する。 Hereinafter, an example in which an ejector according to a preferred embodiment of the present invention is applied to a fuel cell system will be described with reference to the accompanying drawings.
図1に示すように、燃料電池システム1は、燃料電池2、酸素ガス配管系3、燃料ガス配管系4、及び制御装置5を備える。
As shown in FIG. 1, the fuel cell system 1 includes a fuel cell 2, an oxygen
燃料電池2は、例えば固体高分子電解質型からなり、多数のセルを積層したスタック構造を有する。燃料電池2は、酸素ガス及び燃料ガスの供給を受けて電力を発生する。燃料電池2への酸素ガス及び燃料ガスの供給及び排出は、酸素ガス配管系3及び燃料ガス配管系4によりなされる。
The fuel cell 2 is made of, for example, a solid polymer electrolyte type and has a stack structure in which a large number of cells are stacked. The fuel cell 2 generates electric power upon receiving supply of oxygen gas and fuel gas. Supply and discharge of oxygen gas and fuel gas to and from the fuel cell 2 are performed by an oxygen
酸素ガス及び燃料ガスは、反応ガスと総称されるものである。特に、燃料電池2から排出される酸素ガス及び燃料ガスは、それぞれ酸素オフガス及び燃料オフガスと称され、これらは反応オフガスと総称されるものである。以下では、酸素ガスとして空気を例に、また、燃料ガスとして水素ガスを例に説明する。 Oxygen gas and fuel gas are collectively referred to as reaction gas. In particular, oxygen gas and fuel gas discharged from the fuel cell 2 are referred to as oxygen off gas and fuel off gas, respectively, and these are collectively referred to as reaction off gas. Hereinafter, air will be described as an example of oxygen gas, and hydrogen gas will be described as an example of fuel gas.
酸素ガス配管系3は、加湿器11、供給流路12、排出流路13、排気流路14、及びコンプレッサ15を有する。コンプレッサ15は、供給流路12の上流端に設けられる。コンプレッサ15により取り込まれた大気中の空気(酸素ガス)が、供給流路12を流れて加湿器11に圧送され、加湿器11により加湿されて燃料電池2に供給される。燃料電池2から排出される酸素オフガスは、排出流路13を流れて加湿器11に導入された後、排気流路14を流れて外部に排出される。
The oxygen
燃料ガス配管系4は、水素タンク21、供給流路22、循環流路23、及びエジェクタ24を有する。水素タンク21は、高圧の水素ガスを貯留した水素供給源である。供給流路22は、水素タンク21内の水素ガスを燃料電池2に供給する。供給流路22は、主流流路22a及び混合流路22bからなる。主流流路22aは、エジェクタ24の上流側に位置し、新たな水素ガス(未利用の水素ガス)をエジェクタ24に導く。混合流路22bは、エジェクタ24の下流側に位置する。
The fuel gas piping system 4 includes a
主流流路22aには、シャットバルブ31、レギュレータ32及び圧力センサP1が設けられる。シャットバルブ31は、水素タンク21の元弁として機能する。レギュレータ32は、水素ガスを減圧し、この減圧された水素ガスの圧力は、圧力センサP1により検出される。なお、レギュレータ32を通過した水素ガスの圧力は、燃料電池2内の水素ガス圧よりも高い。混合流路22bは、エジェクタ24から排出された混合水素ガスを燃料電池2に導く。混合流路22bには、燃料電池2への水素供給圧を検出する圧力センサP2が設けられる。
The
循環流路23は、燃料電池2の水素ガス出口から排出された水素オフガスを供給流路22に戻す。循環流路23には、逆止弁34及び気液分離器35が介設される。逆止弁34は、エジェクタ24から気液分離器35への流体の流れを阻止する。気液分離器35は、水素オフガスを液体と気体とに分離する。分離された液体は、燃料電池2の電気化学反応によって生じた水であり、排水弁36を開放することで排水路37を流れて外部に排出される。分離された水素オフガス中の気体は、逆止弁34を通ってエジェクタ24に吸引される。また、分離された水素オフガス中の気体は、パージ弁38が定期的に開放されることで、パージ路38の下流へと排気され得る。これにより、燃料電池2に循環供給される水素ガスの水素濃度の低下を抑制できるようになっている。
The
エジェクタ24は、供給流路22と循環流路23との接続部分に設けられる。エジェクタ24は、水素タンク21からの新たな水素ガスを噴射して水素オフガスを吸引する。そして、エジェクタ24は、新たな水素ガスと水素オフガスとを合流させ、この合流後の混合水素ガスを燃料電池2に供給する。エジェクタ24は、燃料電池2へ供給する水素ガスの流量を可変可能に構成されている。以下の説明では、水素タンク21から供給される新たな水素ガスを「主流ガス」と称し、吸引される水素オフガスを「循環ガス」と称し、それぞれの流量を「主流流量」及び「循環流量」と称する場合がある。
The
図2に示すように、エジェクタ24は、筐体41を有する。筐体41は、一次側の主流入口42、二次側の排出口43及び吸込み口44を有する。主流入口42は、筐体41に取り付けられたインジェクタ50に形成され、主流流路22aの下流側に接続される。排出口43は、混合流路22bの上流側に接続される。吸込み口44は、循環流路23の下流側に接続される。
As shown in FIG. 2, the
筐体41は、ノズル51及びディフューザ52を内部に有する。ノズル51は、主流ガスを下流側に向かって噴射する。ノズル51は、ディフューザ51側に開口した先端噴出部61を有する。エジェクタ24では、新たな水素ガスが先端噴出部61で最大流速となるようにノズル51の径が設計されている。ノズル51からの主流ガスの噴射により、水素オフガスを吸引するための負圧が発生し、吸込み口44を介して循環ガスがディフューザ48に吸い込まれる。
The
ディフューザ52は、ノズル51の下流側において、ノズル51と同軸に形成される。ディフューザ52とノズル51との間の空間が吸込み口44に連通している。ディフューザ52では、吸込み口44から吸込まれた循環ガスとノズル51から噴射された主流ガスとが合流し、両者が混合される。この混合水素ガスが、ディフューザ52の下流へと流れ、排出口43から混合流路22bへと排出される。ただし、インジェクタ50により主流ガスの流れが遮断された場合には、循環ガスのみがディフューザ52を流れる。
The
インジェクタ50は、ノズル51の上流側に位置する。インジェクタ50は、ノズル51への主流ガスの供給を制御し、それによりノズル51からの主流ガスの噴射流量を調整するものである。インジェクタ50は、制御装置5に電気的に接続され、制御装置5からの出力信号により駆動を制御される。インジェクタ50は、例えば、弁体を電磁駆動力で直接的に所定の駆動周期で駆動して弁座から離隔させることで、二次側(ノズル51側)への主流ガスの流量や圧力を調整可能な電磁駆動式の開閉弁である。したがって、インジェクタ50を制御することにより、ノズル51への主流ガスの供給を遮断できると共に、ノズル51に主流ガスを間欠的に供給できる。
The
詳細は図示しないが、インジェクタ50は、例えば、弁体及び弁座からなる主弁部分と、コイル、鉄心、及びプランジャを有するソレノイド部分と、で構成される。弁体の軸線方向はノズル51と同軸であるとよい。また、弁座とノズル51との間の距離は、両者間の容積を小さくして主流ガスの流速を確保するために短いほどよく、例えばノズル51とディフューザ51との距離よりも短く設定される。このような構成において、コイルに通電することで、磁化された鉄心がプランジャ及び弁体を吸引し、弁体を弁座から離間させる。逆に、コイルへの通電を停止することで、弁体を弁座に当接させる。
Although details are not illustrated, the
インジェクタ50は、コイルに給電する電流のオン・オフにより、基本的に「開」及び「閉」の2位置で用いることができる。そして、その開閉により、インジェクタ50からノズル51に供給される主流ガスの流量をステップ状に変化させることができる。つまり、インジェクタ50は、開口時間及び開閉タイミングを変えることで、ノズル51への主流ガスの供給流量を制御する。この制御方法としては、インジェクタ50のコイルに給電するパルス状励磁電流のデューティ比を変化させるデューティ制御を用いると好適である。ここで、デューティ比とは、パルス状励磁電流のON時間を、パルス状励磁電流のON時間とOFF時間とを加算したスイッチング周期で除したものである。
The
図3は、インジェクタ50のデューティ比と、主流流量及び循環流量との関係を示す図である。直線L1は、ノズル51から噴射される主流流量、すなわち噴射流量を示す。また、曲線L2は、エジェクタ24に吸引される循環流量、すなわち吸引流量を示す。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the duty ratio of the
図4は、インジェクタ50のデューティ比と、循環比との関係を示す図である。ここで、循環比とは、エジェクタ24に吸引される循環流量を、ノズル51から噴射される主流流量で除したものである。図4に示す曲線M1は、図3に示す直線L1及び曲線L2と、デューティ比との関係により導かれるものである。循環比は、デューティ比の所定の値D1まではデューティ比の増加に伴い急上昇するが、デューティ比がこの値D1を超えて増加すると徐々に低下する。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the duty ratio of the
他の実施態様のインジェクタ50では、インジェクタの開度(弁座の開度)又は開口時間を、多段階、連続的(無段階)、又はリニアに切替え可能に構成してもよい。また、インジェクタ50の開閉動作をデューティ制御により制御しないようにしてもよい。
The
制御装置5は、内部にCPU,ROM,RAMを備えたマイクロコンピュータとして構成される。CPUは、制御プラグラムに従って所望の演算を実行して、インジェクタ50の制御など、種々の処理や制御を行う。ROMは、CPUで処理する制御プログラムや制御データを記憶する。RAMは、主として制御処理のための各種作業領域として使用される。制御装置5は、ガス系統(3,4)における圧力センサP1、P2などの検出信号を入力し、各構成要素に制御信号を出力する。
The
本実施形態では、制御装置5は、燃料電池2の要求出力に応じた水素ガス制御を実現するように、燃料電池2への水素ガスの供給流量(以下、「供給流量F1」という。)を制御する。ここで、燃料電池2の要求出力は、燃料電池システム1を車両に搭載している場合には、アクセル開度により検出される。
In the present embodiment, the
制御装置5は、例えば燃料電池2の要求出力を検出し、その要求出力を満足する供給流量F1となるように、インジェクタ50の開時間及び開閉タイミングを制御する。これにより、ノズル51から噴射される主流流量が調整されると共に、この噴射により吸引される循環流量が調整されるので、これらを加算してなる供給流量F1が燃料電池2の要求出力を満足するようになる。
For example, the
したがって、本実施形態によれば、ノズル51又はディフューザ52にこれらの径を可変する機構を備えることなく、インジェクタ50によりノズル51からの水素ガスの噴射流量を調整でき、燃料電池2に所望の供給流量F1を供給できる。
Therefore, according to this embodiment, the injection flow rate of the hydrogen gas from the
本実施形態ではさらに、制御装置5は、圧力センサP1、圧力センサP2及びインジェクタ50の開時間に基づいて、供給流量F1を計測することが好ましい。そして、制御装置5は、この計測結果に基づいてインジェクタ50の開閉タイミング及び開時間を制御するとよい。このように、供給流量F1についてフィードバック制御を実行することで、燃料電池2の要求出力及び状態(水素ガスの消費状態)に対応した供給流量F1を燃料電池2に正確に供給できる。
In the present embodiment, it is further preferable that the
また、制御装置5は、インジェクタ50からノズル51への水素ガスの供給流量F2と、インジェクタ50の開閉タイミングとに基づいて、エジェクタ24の吸引流量(循環流量)を制御してもよい。この制御により、水素ガスの循環系の圧力制御も可能となる。ここで、水素ガスの循環系の圧力制御とは、排出口43、燃料電池2の水素ガス入口及び水素ガス出口におけるに水素ガスの圧力の制御をいう。なお、供給流量F2は、圧力センサP1とインジェクタ50の開時間とにより算出できる。
Further, the
さらに、制御装置5は、インジェクタ50の制御により、水素ガスの循環系の圧力を積極的に制御してもよい。具体的には、燃料電池2での発電が増大すると、水素消費量が多くなるので、燃料電池2の水素ガス入口及び水素ガス出口における水素ガスの圧力が低下する。そこで、これらの圧力を上げるために、供給流量F2が燃料電池2での水素消費量よりも多くなるように、制御装置5はインジェクタ50の開閉タイミング及び開時間を制御するとよい。逆に、燃料電池2での発電が減少すると、燃料電池2の水素ガス入口及び水素ガス出口における水素ガスの圧力が上がる。そのため、この場合には、これらの圧力を下げるために、供給流量F2が燃料電池2での水素消費量よりも少なくなるように、制御装置5はインジェクタ50の開閉タイミング及び開時間を制御するとよい。
Further, the
以上説明したように、本実施形態のエジェクタ24を備えた燃料電池システム1によれば、ノズル50の開口面積を変更しなくとも、ノズル50からの新たな水素ガスの噴射流量を調整できる。これにより、燃料電池2への水素ガスの流量を広い範囲で制御でき、特に、燃料電池2に対する水素ガスの微小流量を安定に制御できる。
As described above, according to the fuel cell system 1 including the
また、燃料電池2での水素ガスの消費量がゼロのとき、インジェクタ50を閉じることで燃料電池2への新たな水素ガスの流入を阻止できる。これにより、燃料電池2内の圧力上昇を抑制することができる。ここで、燃料電池システム1の稼動中において燃料電池2が水素ガスを消費しない場合とは、例えば燃料電池2の発電停止時やアイドル時をいい、燃料電池車両の観点からみれば、燃料電池車両のアイドリング時や回生ブレーキ時をいう。
Further, when the consumption amount of hydrogen gas in the fuel cell 2 is zero, the inflow of new hydrogen gas into the fuel cell 2 can be prevented by closing the
そして、燃料電池2への新たな水素ガスの流入を阻止できるという効果によって、吸引能力の高いエジェクタ24を燃料電池システム1に搭載することができる。また、吸引能力の高いエジェクタ24を用いることで、発電反応によって生じる水の排水性の向上など、システム効率も向上し得る。
The
<その他の制御例>
次に、燃料電池システム1の停止時及び起動時におけるインジェクタ50の制御例について説明する。
<Other control examples>
Next, an example of control of the
先ず、燃料電池システム1の停止時では、制御装置5はインジェクタ50を閉じる。こうすることで、システム停止時に、エジェクタ24自体が減圧弁の機能を兼ねることができ、燃料電池2への新たな水素ガスの供給を遮断できる。また、水素循環系(混合流路22b、燃料電池2内の流路及び循環流路23からなる。)を閉じた系に設定できる。
First, when the fuel cell system 1 is stopped, the
一般に、システム停止時では、燃料電池2における燃料ガス及び酸素ガスがクロスリークすることが知られている。このクロスリークにより、酸素ガス配管系3の酸素ガスが燃料電池2の燃料極側にリークし、燃料ガス配管系4の水素ガスが燃料電池2の空気極側にリークする。そして、所定の時間が経過すると、燃料電池2内は平衡状態となる。なお、燃料極側にリークした酸素ガスには、空気中の窒素ガス等が含まれているので、燃料電池2内の燃料極側の流路には窒素ガス等の不純物が含まれることになる。
In general, it is known that fuel gas and oxygen gas in the fuel cell 2 cross-leak when the system is stopped. Due to this cross leak, oxygen gas in the oxygen
次に、燃料電池システム1の起動時では、制御装置5はインジェクタ50を開いて水素循環系に水素ガスを供給する。このとき、制御装置5は、水素ガスの循環比が最大となるようにインジェクタ50を制御する。例えば、制御装置5は、図4に点線の枠線に含まれる範囲のデューティ比にて、インジェクタ50を開閉制御する。こうすることで、水素循環系における水素ガスの循環を好適に確保でき、燃料電池2内に溜まった窒素ガス等の不純物の排出が促進される。これにより、システム起動後の燃料電池2の水素ガス不足を抑制でき、システム起動後の燃料電池2の発電を速やかに開始できる。また、システム起動時に、燃料電池2内の水素ガス圧力が通常運転時よりも高圧になるまで水素ガスを供給することで、循環時間を長くでき、不分物の排出を促進できる。
Next, when the fuel cell system 1 is started, the
<変形例>
エジェクタ24の主流ガス(噴射ガス)を新たな水素ガスとし、副流ガス(吸引ガス)を水素オフガスとしたが、この逆の構成であってもよい。すなわち、エジェクタ24は、ノズル50から水素オフガスを噴射する際に、水素タンク21からの新たな水素ガスを吸引するようにしてもよい。
<Modification>
Although the main flow gas (injection gas) of the
また、エジェクタ24を酸素ガス配管系3に配設してもよい。例えば、エジェクタ24によって、コンプレッサ15からの新たな酸素ガスに、排出流路13の酸素オフガスを合流させ、この合流後の混合酸素ガスを燃料電池2に供給してもよい。
Further, the
上記した本発明のエジェクタ24は、燃料電池システム1のみならず、流体を合流して供給する必要がある他のシステムにも適用することができる。特に、エジェクタ24による流体の供給先となる装置が、広範囲の流量を要求するものである場合に好適できる。
The above-described
また、上記した本発明の燃料電池システム1は、二輪または四輪の自動車以外の電車、航空機、船舶、自走式ロボットその他の移動体に搭載することができる。また、燃料電池システム1は、定置用ともすることができ、コージェネレーションシステムに組み込むことができる。 The above-described fuel cell system 1 of the present invention can be mounted on a train other than a two-wheeled or four-wheeled vehicle, an aircraft, a ship, a self-propelled robot, or other moving objects. Further, the fuel cell system 1 can be used for stationary use and can be incorporated into a cogeneration system.
1:燃料電池システム、2:燃料電池、3:酸素ガス配管系、4:水素ガス配管系、5:制御装置、22:供給流路、23:循環流路、24:エジェクタ、50:インジェクタ、51:ノズル、52:ディフューザ 1: fuel cell system, 2: fuel cell, 3: oxygen gas piping system, 4: hydrogen gas piping system, 5: control device, 22: supply channel, 23: circulation channel, 24: ejector, 50: injector, 51: Nozzle, 52: Diffuser
Claims (8)
前記ノズルの下流側に設けられ、噴射された第1流体と吸引された第2流体とが合流するディフューザと、を備えたエジェクタにおいて、
前記ノズルの上流側に、当該ノズルからの第1流体の噴射流量を調整するインジェクタを備えた、エジェクタ。 A nozzle that generates a negative pressure for ejecting the first fluid and sucking the second fluid;
In an ejector provided on the downstream side of the nozzle, and comprising a diffuser in which the ejected first fluid and the sucked second fluid merge.
An ejector comprising an injector for adjusting an injection flow rate of the first fluid from the nozzle on the upstream side of the nozzle.
前記燃料電池から排出された反応オフガスを前記供給流路に循環させる循環流路と、
前記供給流路と前記循環流路との接続部分に設けられた請求項1ないし4のいずれか一項に記載のエジェクタと、
を備えた燃料電池システムであって、
前記第1流体及び前記第2流体の一方は前記新たな反応ガスであり、他方は前記反応オフガスである、燃料電池システム。 A supply channel for supplying new reaction gas to the fuel cell;
A circulation channel for circulating the reaction off-gas discharged from the fuel cell to the supply channel;
The ejector according to any one of claims 1 to 4, provided at a connection portion between the supply flow path and the circulation flow path,
A fuel cell system comprising:
One of the first fluid and the second fluid is the new reaction gas, and the other is the reaction off gas.
前記第2流体は、前記反応オフガスとしての燃料オフガスである請求項5に記載の燃料電池システム。 The first fluid is a fuel gas as the new reaction gas,
The fuel cell system according to claim 5, wherein the second fluid is a fuel off-gas as the reaction off-gas.
前記制御装置は、当該燃料電池システムの起動時に、前記燃料ガスの噴射流量に対する前記燃料オフガスの循環流量が最大となるように前記インジェクタを制御する、請求項6に記載の燃料電池システム。 A control device for controlling the injector;
The fuel cell system according to claim 6, wherein the control device controls the injector so that a circulation flow rate of the fuel off-gas with respect to an injection flow rate of the fuel gas is maximized when the fuel cell system is activated.
前記制御装置は、当該燃料電池システムの停止時に、前記ノズルへの前記燃料ガスの流れを遮断するように前記インジェクタを制御する、請求項6に記載の燃料電池システム。 A control device for controlling the injector;
The fuel cell system according to claim 6, wherein the control device controls the injector so as to cut off the flow of the fuel gas to the nozzle when the fuel cell system is stopped.
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