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JP4429068B2 - Branch pipe, piping assembly and fuel cell system - Google Patents
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Description

本発明は、流体の本管に分岐して接合される分岐管、配管アッセンブリおよび燃料電池システムに関するものである。   The present invention relates to a branch pipe, a pipe assembly, and a fuel cell system that are branched and joined to a fluid main pipe.

従来の燃料電池システムには、燃料電池から外部へと排出される水素オフガスの濃度を低下させるため、これに酸素オフガスを混合して希釈する希釈器が設けられている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2003−203654号公報(第3頁および第1図)
A conventional fuel cell system is provided with a diluter that mixes and dilutes oxygen off gas in order to reduce the concentration of hydrogen off gas discharged from the fuel cell to the outside (see, for example, Patent Document 1). .)
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-203654 (page 3 and FIG. 1)

ところで、燃料電池システムとして、例えば、酸素オフガスの排気管に気液分離器や消音器等を介設する構成とした場合には、酸素オフガスを希釈器に導くためには、排気管から分岐させた分岐管を設ける必要がある。しかしながら、従来の特許文献1に記載の燃料電池システムは、この分岐管の構造について考慮するものでなく、上記のような構成には対応し難かった。そして、この種の分岐管は、水素オフガスを十分に希釈するために、本管となる排気管から酸素オフガスを十分に取り出せることが望まれる。   By the way, as a fuel cell system, for example, in a case where a gas-liquid separator, a silencer, or the like is interposed in an oxygen off-gas exhaust pipe, the oxygen off-gas is branched from the exhaust pipe to guide it to the diluter. It is necessary to provide a separate branch pipe. However, the conventional fuel cell system described in Patent Document 1 does not consider the structure of the branch pipe, and it is difficult to cope with the above-described configuration. This type of branch pipe is desired to sufficiently extract oxygen off-gas from an exhaust pipe serving as a main pipe in order to sufficiently dilute the hydrogen off-gas.

そこで本発明は、本管から適量の流体を取り出すことができ、加えて本管との接続構造を好適に高めることができる分岐管、配管アッセンブリおよび燃料電池システムを提供することをその目的としている。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a branch pipe, a pipe assembly, and a fuel cell system that can take out an appropriate amount of fluid from the main pipe and can suitably improve the connection structure with the main pipe. .

本発明の分岐管は、本管に分岐して接合される分岐管において、本管内に配置されるインナー管と、インナー管と別体に構成されてインナー管に連通すると共に、本管外に配置されるアウター管と、を備え、インナー管は、本管に保持され、アウター管は、本管に接合されるものである。また、インナー管は、流体が流れる管路部と、管路部のアウター管側の端部に設けられ、本管に保持されるフランジ部と、を有し、アウター管は、インナー管の管路部に連通する管路部と、管路部のインナー管側の端部に設けられ、インナー管のフランジ部に密接すると共にこの密接部位から外れた周縁部位を本管に接合されるフランジ部と、を有する。 The branch pipe of the present invention is a branch pipe that is branched and joined to the main pipe, and is configured separately from the inner pipe and the inner pipe arranged in the main pipe, and communicates with the inner pipe, and outside the main pipe. And an outer tube, the inner tube is held by the main tube, and the outer tube is joined to the main tube. The inner pipe has a pipe section through which a fluid flows and a flange section provided at an end of the pipe section on the outer pipe side and held by the main pipe. The outer pipe is a pipe of the inner pipe. A pipe part communicating with the road part and a flange part provided at an end of the pipe part on the inner pipe side, in close contact with the flange part of the inner pipe and joining a peripheral part away from the close part to the main pipe And having.

この構成によれば、分岐管はいわゆる動圧取入れタイプのもので構成されるため、本管内に配置された分岐管のインナー管によって、本管を流れる流体をアウター管に適切に取り出すことができる。また、インナー管とアウター管とを互いに別体で構成し、インナー管を本管に保持し、アウター管を本管に接合しているため、全体として分岐管を本管に適切に且つ容易に接合することが可能となる。さらに、インナー管およびアウター管の成形工程を別々にすることができるため、これらインナー管およびアウター管の各形状の自由度を高めることが可能となる。
また、インナー管はそのフランジ部を介して本管に保持され、アウター管は、そのフランジ部の周縁部位を本管に接合されると共に、この接合部位から外れた部位がインナー管のフランジ部に密接して、両管の管路部が連通される。このような単純な接続構造で、分岐管を本管に適切に接続することができる。
なお、分岐管や本管は金属管で構成することもできるが、後述するように軽量化の観点から樹脂で構成することが好ましい。また、アウター管および本管の接合は螺合式でも可能であるが、特にこれらを樹脂で構成した場合には熱融着等の溶着が好適となる。
According to this configuration, since the branch pipe is of a so-called dynamic pressure intake type, the fluid flowing through the main pipe can be appropriately taken out to the outer pipe by the inner pipe of the branch pipe arranged in the main pipe. . In addition, the inner pipe and the outer pipe are configured separately from each other, the inner pipe is held in the main pipe, and the outer pipe is joined to the main pipe, so that the branch pipe can be appropriately and easily attached to the main pipe as a whole. It becomes possible to join. Furthermore, since the molding process of the inner tube and the outer tube can be made separate, it is possible to increase the degree of freedom of each shape of the inner tube and the outer tube.
Further, the inner pipe is held by the main pipe through the flange portion, and the outer pipe is joined to the main pipe at the peripheral portion of the flange portion, and the portion removed from the joint portion is connected to the flange portion of the inner pipe. Closely, the pipe sections of both pipes communicate with each other. With such a simple connection structure, the branch pipe can be appropriately connected to the main pipe.
In addition, although a branch pipe and a main pipe can also be comprised with a metal pipe, it is preferable to comprise with resin from a viewpoint of weight reduction so that it may mention later. The outer tube and the main tube can be joined by screwing, but when these are made of resin, welding such as heat fusion is suitable.

この場合、本管、インナー管およびアウター管は、熱可塑性樹脂からなり、アウター管のフランジ部は、本管に溶着されていることが、好ましい。 In this case, the main pipe, the inner tube and the outer tube is made of a thermoplastic resin, the flange portion of A Sauter tube that is welded to the main pipe, preferred.

この構成によれば、全体として軽量化を図ることができる。また、上記のようにインナー管およびアウター管が別体で構成されているため、これらを一体に構成する場合に比べて、アウター管を本管に溶着させる際に、インナー管の熱劣化を好適に抑制し得る。このことはまた、溶着形状を小さくすることを意味する。   According to this configuration, the overall weight can be reduced. In addition, since the inner tube and the outer tube are configured separately as described above, the inner tube is favorably deteriorated when the outer tube is welded to the main tube, as compared with the case where they are integrally formed. Can be suppressed. This also means reducing the weld shape.

この場合、アウター管は、本管と共にインナー管にも溶着されていることが、好ましい。   In this case, it is preferable that the outer pipe is welded to the inner pipe together with the main pipe.

この構成によれば、溶着の作業性を高め得ると共に、本管に対するインナー管の取り付けが安定する。すなわち、高圧の流体を用いる場合等であっても、アウター管とインナー管との連通を確実に維持することができる。   According to this configuration, the workability of welding can be improved, and the attachment of the inner pipe to the main pipe is stabilized. That is, even when a high-pressure fluid is used, the communication between the outer tube and the inner tube can be reliably maintained.

この場合、インナー管の管路部の他方の端部は、本管の上流側に向かって開口していることが、好ましい。   In this case, it is preferable that the other end portion of the pipe portion of the inner pipe is open toward the upstream side of the main pipe.

この構成によれば、本管を流れる流体は、その流れに抗されることなく、インナー管へと流入する。これにより、本管から分岐管へと流体をより一層適切に取りだすことができる。なお、インナー管の管路部の開口端面は、流体の流れ方向に対して直交することがより好ましい。   According to this configuration, the fluid flowing through the main pipe flows into the inner pipe without being resisted by the flow. Thereby, the fluid can be taken out more appropriately from the main pipe to the branch pipe. In addition, it is more preferable that the opening end surface of the pipe part of the inner pipe is orthogonal to the fluid flow direction.

本発明の配管アッセンブリは、上記した本発明の分岐管と、分岐管を接合した本管と、からなる配管アッセンブリにおいて、本管の周壁には、アウター管のフランジ部の周縁部位が接合される接合部と、接合部の内側に連なり、インナー管のフランジ部が保持される凹部と、凹部の底部に形成され、インナー管の管路部を本管の内部に挿通させる開口部と、が設けられているものである。   The pipe assembly of the present invention is a pipe assembly comprising the above-described branch pipe of the present invention and a main pipe joined to the branch pipe, and the peripheral portion of the flange portion of the outer pipe is joined to the peripheral wall of the main pipe. There are provided a joint, a recess that is connected to the inside of the joint and holds the flange portion of the inner pipe, and an opening that is formed at the bottom of the recess and allows the inner pipe to be inserted into the main pipe. It is what has been.

この構成によれば、分岐管のインナー管およびアウター管の各構成に対応して、本管が形成されており、分岐管による流体の取出し量を適切に確保しつつ接続構造を高めた配管アッセンブリを提供することができる。   According to this configuration, a main pipe is formed corresponding to each configuration of the inner pipe and the outer pipe of the branch pipe, and a pipe assembly that has an improved connection structure while appropriately securing the amount of fluid taken out by the branch pipe. Can be provided.

本発明の燃料電池システムは、水素オフガス処理用の処理ガスが流れる本管と、本管に分岐して接合された上記した本発明の分岐管と、分岐管の下流側に連通すると共に、燃料電池から排出される水素オフガスの配管に連通する混合部と、備えたものである。   The fuel cell system of the present invention communicates with a main pipe through which a processing gas for hydrogen off-gas treatment flows, a branch pipe of the present invention branched and joined to the main pipe, and a downstream side of the branch pipe. And a mixing section communicating with a pipe for hydrogen off-gas discharged from the battery.

この構成によれば、混合部には水素オフガスと分岐管からの水素オフガス処理用の処理ガスとが流れ込むが、このとき処理ガスは本発明の分岐管によって十分な量が流れ込むようになっているため、混合部において水素オフガス中の水素を確実に低減することができる。なお、混合部は、水素オフガス中の水素濃度を低減する希釈器や、水素オフガスおよび処理ガスからなる混合ガスを燃焼する燃焼器で構成することが好ましい。また、処理ガスとしては、燃料電池に供給される新たな酸素ガス、燃料電池から排出される酸素オフガス、燃料電池に供されない二次空気、または窒素等の不活性ガスを用いることができる。燃料電池システムとしては、これを搭載した機器として燃料電池車両が代表される。   According to this configuration, the hydrogen off gas and the processing gas for processing the hydrogen off gas from the branch pipe flow into the mixing portion. At this time, a sufficient amount of the processing gas flows through the branch pipe of the present invention. Therefore, hydrogen in the hydrogen off gas can be reliably reduced in the mixing portion. In addition, it is preferable to comprise a mixing part with the combustor which burns the diluter which reduces the hydrogen concentration in hydrogen offgas, and the mixed gas which consists of hydrogen offgas and process gas. Further, as the processing gas, new oxygen gas supplied to the fuel cell, oxygen off-gas discharged from the fuel cell, secondary air not supplied to the fuel cell, or inert gas such as nitrogen can be used. As a fuel cell system, a fuel cell vehicle is typified as equipment equipped with the fuel cell system.

本発明の分岐管、配管アッセンブリおよび燃料電池システムによれば、分岐管のインナー管とアウター管とを別体で構成しているため、分岐管と本管との接続構造を好適に高めることができると共に、本管から適量の流体を分岐管に取り出すことができる。   According to the branch pipe, the pipe assembly, and the fuel cell system of the present invention, since the inner pipe and the outer pipe of the branch pipe are configured separately, the connection structure between the branch pipe and the main pipe can be suitably enhanced. In addition, an appropriate amount of fluid can be taken out from the main pipe into the branch pipe.

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分岐管について説明する。この分岐管は、いわゆる動圧取入れタイプで構成され、本管との接続構造を高めたものである。以下では、分岐管および本管からなる配管アッセンブリを、燃料電池システムの酸素オフガス排出系に適用した例について説明する。   Hereinafter, a branch pipe according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. This branch pipe is constituted by a so-called dynamic pressure intake type and has an improved connection structure with the main pipe. Below, the example which applied the piping assembly which consists of a branch pipe and a main pipe | tube to the oxygen off-gas exhaust system of a fuel cell system is demonstrated.

図1に示すように、燃料電池システム1は、酸素ガス(空気)および水素ガスの供給を受けて電力を発生する固体分子電解質型の燃料電池2を備えている。燃料電池2は、多数のセルを積層したスタック構造として構成されている。燃料電池システム1は、燃料電池2に水素ガスを供給する水素ガス供給系3と、燃料電池2に酸素ガスを供給する酸素ガス供給系4と、を具備している。   As shown in FIG. 1, the fuel cell system 1 includes a solid molecular electrolyte type fuel cell 2 that generates electric power when supplied with oxygen gas (air) and hydrogen gas. The fuel cell 2 is configured as a stack structure in which a large number of cells are stacked. The fuel cell system 1 includes a hydrogen gas supply system 3 that supplies hydrogen gas to the fuel cell 2 and an oxygen gas supply system 4 that supplies oxygen gas to the fuel cell 2.

水素ガス供給系3は、高圧の水素ガスを貯留した水素供給源となる水素タンク11と、水素タンク11の水素ガスを燃料電池2に供給する供給流路12と、燃料電池2から排出された水素オフガスをポンプ13により供給流路12に圧送する循環流路14と、循環流路14に分岐配管された排出流路15と、を具備している。燃料電池2には、水素タンク11からの新たな水素ガスと、循環流路14から還流された水素オフガスと、が供給される。   The hydrogen gas supply system 3 is discharged from the fuel cell 2, a hydrogen tank 11 serving as a hydrogen supply source storing high-pressure hydrogen gas, a supply channel 12 for supplying the hydrogen gas in the hydrogen tank 11 to the fuel cell 2, and A circulation channel 14 for pumping hydrogen off-gas to the supply channel 12 by a pump 13 and a discharge channel 15 branched from the circulation channel 14 are provided. The fuel cell 2 is supplied with new hydrogen gas from the hydrogen tank 11 and hydrogen off-gas recirculated from the circulation passage 14.

供給流路12には、水素ガスの圧力を調整するレギュレータ17が介設されている。排出流路15には、これを開閉する開閉弁18が介設されていると共に、この開閉弁18の下流側に水素オフガスの水素濃度を低減させる希釈器19(混合部)が設けられている。開閉弁18は、定期的に開閉され、開弁されることで、水素オフガス中の不純物が水素オフガスとともに排出流路15を介して希釈器19に導かれる。   A regulator 17 that adjusts the pressure of the hydrogen gas is interposed in the supply flow path 12. The discharge flow path 15 is provided with an open / close valve 18 for opening and closing it, and a diluter 19 (mixing section) for reducing the hydrogen concentration of the hydrogen off-gas is provided downstream of the open / close valve 18. . The on-off valve 18 is periodically opened and closed, and the valve is opened, so that impurities in the hydrogen off-gas are guided to the diluter 19 through the discharge passage 15 together with the hydrogen off-gas.

酸素ガス供給系4は、大気中の酸素ガスを取り込んで加湿器21に圧送するコンプレッサ22と、加湿器21により加湿された酸素ガスを燃料電池2に供給する供給流路23と、燃料電池2から排出された酸素オフガスを加湿器21に導く流路24と、加湿器21から消音器25に酸素オフガスを導くための排出流路26と、消音器25の上流側で排出流路26に分岐配管され、酸素オフガスの一部を希釈器19に導くための分流流路27と、を具備している。流路24、排出流路26および分流流路27により、主として酸素オフガス排出系が構成されている。   The oxygen gas supply system 4 includes a compressor 22 that takes in oxygen gas in the atmosphere and pumps it to the humidifier 21, a supply passage 23 that supplies the oxygen gas humidified by the humidifier 21 to the fuel cell 2, and the fuel cell 2. A flow path 24 that guides the oxygen off gas discharged from the humidifier 21, a discharge path 26 that guides the oxygen off gas from the humidifier 21 to the silencer 25, and a branch to the discharge flow path 26 on the upstream side of the silencer 25. And a shunt flow path 27 for guiding a part of the oxygen off gas to the diluter 19. The flow path 24, the discharge flow path 26, and the diversion flow path 27 mainly constitute an oxygen off-gas discharge system.

加湿器21では、酸素ガスと酸素オフガスとの間で水分交換が行われ、水分交換後の酸素オフガスが排出流路26に排出される。希釈器19では、酸素オフガスと水素オフガスとが混合され、水素オフガスの水素濃度が低減される。希釈器19で希釈された水素オフガスは、排出流路26の消音器25の下流側に排気管28を介して送り込まれ、消音器25を通過した酸素オフガスとさらに混合されて、排ガスとして最終的にシステム外の大気中に排気される。   In the humidifier 21, moisture exchange is performed between the oxygen gas and the oxygen off gas, and the oxygen off gas after the moisture exchange is discharged to the discharge channel 26. In the diluter 19, the oxygen off gas and the hydrogen off gas are mixed, and the hydrogen concentration of the hydrogen off gas is reduced. The hydrogen off-gas diluted by the diluter 19 is sent to the downstream side of the silencer 25 in the discharge flow channel 26 via the exhaust pipe 28 and further mixed with the oxygen off-gas that has passed through the silencer 25 to finally form exhaust gas. Exhausted into the atmosphere outside the system.

燃料電池システム1の各種の流路は、SUS等の金属管または樹脂やゴム等の非金属管で構成され、継手や弁等によって適宜配管接続されている。本実施形態では、軽量化を考慮すると共に、排出流路26内の酸素オフガスを分流流路27へと適切に取り出せるように、この分岐まわりの構造を工夫して、樹脂管を溶着してなる配管アッセンブリ40を構成している。   The various flow paths of the fuel cell system 1 are composed of metal pipes such as SUS or non-metal pipes such as resin and rubber, and are appropriately connected by pipes or joints. In the present embodiment, in consideration of weight reduction, the structure around this branch is devised so that the oxygen off-gas in the discharge channel 26 can be appropriately taken out to the diversion channel 27, and the resin pipe is welded. A piping assembly 40 is configured.

図2ないし図4に示すように、配管アッセンブリ40は、酸素オフガスの排出流路26を構成する本管41と、本管41に分岐接続されて酸素オフガスの分流流路27を構成する分岐管42と、で構成されている。本管41および分岐管42は、ポリプロピレンやポリエチレンなどの熱可塑性樹脂を例えばブロー成形やインジェクション成形することにより構成されている。   As shown in FIGS. 2 to 4, the pipe assembly 40 includes a main pipe 41 constituting the oxygen off-gas discharge flow path 26 and a branch pipe branchingly connected to the main pipe 41 and constituting the oxygen off-gas diversion flow path 27. 42. The main pipe 41 and the branch pipe 42 are configured by, for example, blow molding or injection molding of a thermoplastic resin such as polypropylene or polyethylene.

分岐管42は、本管41よりも流路断面積(管内径)が小さく形成されている。分岐管42は、本管41内に配置されるインナー管51と、本管41外に配置されてインナー管51に連通するアウター管52と、で別体に構成されている。   The branch pipe 42 is formed to have a smaller channel cross-sectional area (pipe inner diameter) than the main pipe 41. The branch pipe 42 is configured separately from an inner pipe 51 arranged in the main pipe 41 and an outer pipe 52 arranged outside the main pipe 41 and communicating with the inner pipe 51.

インナー管51は、酸素オフガスが流れる管路部61と、管路部61のアウター管52側の端部に一体に設けられ、本管41に保持されるフランジ部62と、を有して全体として正面視略J字状に形成されている。アウター管52は、酸素オフガスが流れる管路部71と、管路部71のインナー管51側の端部に一体に設けられ、本管41に溶着により接合されるフランジ部72と、を有して全体として正面視略逆J字状に形成されている。   The inner pipe 51 includes a pipe section 61 through which oxygen off-gas flows and a flange section 62 that is integrally provided at the end of the pipe section 61 on the outer pipe 52 side and is held by the main pipe 41. As shown in FIG. The outer pipe 52 has a pipe part 71 through which oxygen off-gas flows, and a flange part 72 that is integrally provided at the end of the pipe part 71 on the inner pipe 51 side and is joined to the main pipe 41 by welding. As a whole, it is formed in a substantially inverted J shape when viewed from the front.

インナー管51の管路部61とアウター管52の管路部71とは、同一の内径で形成されており、両者の間は隙間無く連通している。インナー管51の管路部61は、本管41内に臨む端部が本管41の上流側に向かって開口している。より詳細には、この管路部61の開口端面64は、酸素オフガスの流れ方向に対して直交している。このため、本管41を流れる酸素オフガスは、その流れが抗されることなく、インナー管51の管路部61へと取り込まれ、管路部61内で直角に流路変更されて、アウター管52の管路部71へと送り込まれる。   The pipe part 61 of the inner pipe 51 and the pipe part 71 of the outer pipe 52 are formed with the same inner diameter, and they communicate with each other without a gap. The pipe 61 of the inner pipe 51 has an end facing the main pipe 41 that opens toward the upstream side of the main pipe 41. More specifically, the opening end face 64 of the pipe line portion 61 is orthogonal to the oxygen off-gas flow direction. For this reason, the oxygen off-gas flowing through the main pipe 41 is taken into the pipe section 61 of the inner pipe 51 without being countered, and the flow path is changed at a right angle in the pipe section 61, so that the outer pipe 52 is sent to the pipe line section 71.

インナー管51のフランジ部62は、その管路部61のアウター管52側の端部から拡開するようにして一体に連なり、円板状に形成されている。フランジ部62は、本管41の後述する装着凹部94に装着され、これによりインナー管51はフランジ部62を介して本管41に保持される。また、フランジ部62は、アウター管52側の端面がアウター管52のフランジ部72に密接し、これに溶着される。   The flange portion 62 of the inner pipe 51 is integrally formed so as to expand from the end portion on the outer pipe 52 side of the duct portion 61 and is formed in a disc shape. The flange portion 62 is attached to a mounting recess 94 (described later) of the main pipe 41, whereby the inner pipe 51 is held on the main pipe 41 via the flange portion 62. Further, the flange portion 62 has an end surface on the outer tube 52 side in close contact with the flange portion 72 of the outer tube 52 and is welded thereto.

アウター管52のフランジ部72は、その管路部71のインナー管51側の端部から拡開するようにして一体に連なり、円板状に形成されている。フランジ部72は、インナー管51のフランジ部62よりも大きく形成されている。フランジ部72は、インナー管51側の端面がインナー管51のフランジ部62に溶着されると共にこの溶着部位から外れた周縁部位を本管41の後述する接合面93に密接してこれに溶着される。   The flange portion 72 of the outer pipe 52 is integrally formed so as to expand from the end portion on the inner pipe 51 side of the pipe line portion 71, and is formed in a disk shape. The flange portion 72 is formed larger than the flange portion 62 of the inner pipe 51. The flange 72 has an end surface on the inner tube 51 side welded to the flange portion 62 of the inner tube 51, and a peripheral portion removed from the welded portion is brought into close contact with a later-described joining surface 93 of the main tube 41. The

本管41は、酸素オフガスが流れる管路部81と、分岐管42に対応して管路部81の周壁の所定位置に形成され、分岐管42を接続するための管接続部82と、で一体に形成されている。本管41の管路部81の内部にインナー管51の管路部61が配置され、本管41の管接続部82にインナー管51のフランジ部62が保持されると共にアウター管52のフランジ部72が溶着される。   The main pipe 41 includes a pipe section 81 through which oxygen off-gas flows, and a pipe connection section 82 that is formed at a predetermined position on the peripheral wall of the pipe section 81 corresponding to the branch pipe 42 and connects the branch pipe 42. It is integrally formed. The pipe part 61 of the inner pipe 51 is disposed inside the pipe part 81 of the main pipe 41, the flange part 62 of the inner pipe 51 is held by the pipe connection part 82 of the main pipe 41, and the flange part of the outer pipe 52. 72 is welded.

管接続部82は、管路部81の周壁面に倣って鞍状に形成された下端部のサドル部91と、サドル部91から略円筒状に立ち上がる立上り部92と、立上り部92の環状の上端面となる上記の接合面93(接合部)と、接合面93から内側に段状に連なる上記の装着凹部94と、装着凹部94の底部中央部に形成された開口部95と、を有している。   The pipe connecting portion 82 includes a saddle portion 91 at the lower end formed in a bowl shape following the peripheral wall surface of the pipe portion 81, a rising portion 92 that rises from the saddle portion 91 in a substantially cylindrical shape, and an annular shape of the rising portion 92. The joint surface 93 (joint portion) serving as the upper end surface, the mounting recess 94 connected stepwise from the joint surface 93 inside, and the opening 95 formed at the bottom center of the mounting recess 94 are provided. is doing.

立上り部92の外径は、アウター管52のフランジ部72の外径に対応して形成されている。接合面93には、アウター管52のフランジ部72の端面の周縁部位が溶着されている。開口部95は、インナー管51の管路部61の外径に対応して形成されており、管路部61の本管41の内部への挿通を許容する。開口部95を画定する開口縁部は、管路部61のフランジ部62側の外壁に略隙間無く接する(なお、発明の理解を容易にするため、図示では隙間を設けてある。)。   The outer diameter of the rising portion 92 is formed corresponding to the outer diameter of the flange portion 72 of the outer pipe 52. A peripheral portion of the end surface of the flange portion 72 of the outer pipe 52 is welded to the joint surface 93. The opening 95 is formed to correspond to the outer diameter of the pipe part 61 of the inner pipe 51 and allows the pipe part 61 to be inserted into the main pipe 41. The opening edge that defines the opening 95 is in contact with the outer wall on the flange portion 62 side of the duct portion 61 without a substantial gap (note that a gap is provided in the drawing for easy understanding of the invention).

装着凹部94は、インナー管51のフランジ部62の厚みおよび外形に対応して形成されており、フランジ部62を隙間無く受容する。すなわち、装着凹部94は、フランジ部62の環状の端面に当接して、フランジ部62を介してインナー管51の装着深さ位置を規制する底面101と、フランジ部62の周面に当接する周壁面102と、で構成されている(なお、上記と同様に発明の理解を容易にするため、図示では隙間を設けてある。)。周壁面102は、開口部95の開口縁部と共にインナー管51の装着水平位置を規制する。そして、装着凹部94に装着されたフランジ部62のアウター管52側の端面は、接合面93と略面一になるようになっている。   The mounting recess 94 is formed corresponding to the thickness and the outer shape of the flange portion 62 of the inner pipe 51 and receives the flange portion 62 without any gap. That is, the mounting recess 94 abuts on the annular end surface of the flange portion 62, and the bottom surface 101 that regulates the mounting depth position of the inner pipe 51 via the flange portion 62 and the periphery that abuts on the peripheral surface of the flange portion 62. (In the drawing, a gap is provided in order to facilitate the understanding of the invention as described above.) The peripheral wall surface 102 regulates the mounting horizontal position of the inner pipe 51 together with the opening edge of the opening 95. The end surface of the flange portion 62 attached to the attachment recess 94 on the outer tube 52 side is substantially flush with the joint surface 93.

ここで、本管41と分岐管42との接続方法について簡単に説明する。先ず、インナー管51のみを本管41に取り付けるが、その際、インナー管51の管路部61を開口部95から挿入して、フランジ部62を装着凹部94に着座させるようにして装着し、インナー管51を本管41に保持させる。次いで、これら(41,51)に対してアウター管52を位置合わせしながら、フランジ部72を本管41の接合面93およびインナー管51のフランジ部62に溶着する。これにより、インナー管51、アウター管52および本管41は一体化されて一連の接続工程が完了し、配管アッセンブリ40が構成される。   Here, a method of connecting the main pipe 41 and the branch pipe 42 will be briefly described. First, only the inner pipe 51 is attached to the main pipe 41. At that time, the pipe section 61 of the inner pipe 51 is inserted from the opening 95, and the flange section 62 is seated in the mounting recess 94, The inner pipe 51 is held by the main pipe 41. Next, the flange portion 72 is welded to the joint surface 93 of the main tube 41 and the flange portion 62 of the inner tube 51 while aligning the outer tube 52 with respect to these (41, 51). As a result, the inner pipe 51, the outer pipe 52, and the main pipe 41 are integrated to complete a series of connection steps, and the pipe assembly 40 is configured.

以上のように、本実施形態によれば、分岐管42の構成としてインナー管51を具備しているため、本管41の酸素オフガスを分岐管42で十分に且つ良好に取り出すことができる。また、分岐管42がインナー管51とアウター管52とで別体に構成されているため、分岐管42を本管41に溶着により接合する点で特に有用となる。   As described above, according to the present embodiment, since the inner pipe 51 is provided as the configuration of the branch pipe 42, the oxygen off-gas from the main pipe 41 can be taken out sufficiently and satisfactorily by the branch pipe 42. Further, since the branch pipe 42 is constituted by the inner pipe 51 and the outer pipe 52 separately, it is particularly useful in that the branch pipe 42 is joined to the main pipe 41 by welding.

すなわち、インナー管51とアウター管52とを一体に構成した場合には、インナー管51の管路部61の熱劣化を考慮して、この管路部61からアウター管52の本管41に対する溶着領域を比較的(例えば10mm以上)遠ざける必要がある。   In other words, when the inner pipe 51 and the outer pipe 52 are integrally formed, the thermal degradation of the pipe section 61 of the inner pipe 51 is taken into consideration, and the outer pipe 52 is welded to the main pipe 41 from the pipe section 61. It is necessary to keep the area relatively far (for example, 10 mm or more).

これに対し本実施形態では、別体で構成されたインナー管51を主として本管41に保持させ、アウター管52を主として本管41に溶着させるようにするため、インナー管51の管路部61の熱劣化を構造上適切に防止することができる。また、溶着領域を遠ざける必要がなくなるため、本管41の外径等のサイズに関らず、分岐管42を本管41に溶着することができる。さらに、分岐管42のインナー管51およびアウター管52の各形状の設計の自由度を高めることができ、取出し流量や性状の異なる各種の流体に対応した分岐管42を提供することができる。   On the other hand, in the present embodiment, the inner pipe 51 configured separately is mainly held by the main pipe 41, and the outer pipe 52 is mainly welded to the main pipe 41. It is possible to appropriately prevent the thermal deterioration of the structure. Further, since it is not necessary to keep the welding region away, the branch pipe 42 can be welded to the main pipe 41 regardless of the size of the main pipe 41 such as the outer diameter. Furthermore, the freedom degree of design of each shape of the inner pipe | tube 51 of the branch pipe 42 and the outer pipe | tube 52 can be raised, and the branch pipe 42 corresponding to various fluids from which a taking-out flow rate and a property differ can be provided.

なお、本実施形態では、インナー管51およびアウター管52のフランジ部62、72の端面同士も溶着しているが、もちろんこの部分については溶着しないで端面同士を単に密接させる構成としてもよい。もっとも、本実施形態のような構成とすることで、インナー管51のがたつきを好適に防止することができる。また、インナー管51の開口端面64を本管41の上流側に配置したが、これを180度反転させて本管41の下流側に配置することも可能である。このようにすることで、酸素オフガス中に含まれる水分が分岐管42側に取り入れられることを回避しつつ、酸素オフガスを分岐管42に取り入れることが可能となる。   In the present embodiment, the end surfaces of the flange portions 62 and 72 of the inner tube 51 and the outer tube 52 are also welded, but of course, the end surfaces may be simply brought into close contact with each other without welding. However, with the configuration as in the present embodiment, rattling of the inner tube 51 can be suitably prevented. Further, although the opening end face 64 of the inner pipe 51 is arranged on the upstream side of the main pipe 41, it can be inverted 180 degrees and arranged on the downstream side of the main pipe 41. By doing in this way, it becomes possible to introduce | transduce oxygen off gas into the branch pipe 42, avoiding that the water | moisture content contained in oxygen off gas is taken in into the branch pipe 42 side.

なおまた、本管41の構成において、管路部81と管接続部82とを一体に成形したが、もちろんこれらを別体で構成してもよい。この場合には、管路部81の一部を穿孔し、その孔に管接続部82に相当するものを溶着すればよいが、本実施形態のような一体構成が好ましいことは言うまでもない。また、本管41内に配置される「インナー管51」とは、その一部が本管41外に露出する場合をも含み、主として主要部が本管41内に配置された管をいう。   In addition, in the configuration of the main pipe 41, the pipe line portion 81 and the pipe connection portion 82 are integrally formed, but of course, they may be formed separately. In this case, a part of the pipe line part 81 may be perforated, and a part corresponding to the pipe connection part 82 may be welded to the hole, but it goes without saying that an integral configuration as in this embodiment is preferable. Further, the “inner pipe 51” arranged in the main pipe 41 includes a case where a part thereof is exposed outside the main pipe 41, and mainly refers to a pipe whose main part is arranged in the main pipe 41.

さらに、上記の説明では、分岐管42によって酸素オフガスを希釈器19に導くようにしているが、この構成に代えて、例えば供給流路23を構成する本管41に分岐管42を接続して、加湿器21に圧送される新たな酸素ガスを希釈器19に導くようにしてもよい。すなわち、本管41を流れる水素オフガス処理用の処理ガスとして、酸素オフガスのみならず、燃料電池2に供給される新たな酸素ガスを用いてもよい。もっとも、燃料電池2に供される酸素ガスのみならず、燃料電池2には供されない二次空気や窒素等の不活性ガスを、水素オフガス処理用の処理ガスとして本管に導入することも可能である。   Furthermore, in the above description, the oxygen off gas is guided to the diluter 19 by the branch pipe 42. However, instead of this configuration, for example, the branch pipe 42 is connected to the main pipe 41 constituting the supply flow path 23. Alternatively, new oxygen gas fed to the humidifier 21 may be guided to the diluter 19. That is, as a processing gas for hydrogen off-gas processing that flows through the main pipe 41, not only oxygen off-gas but also new oxygen gas supplied to the fuel cell 2 may be used. However, not only the oxygen gas supplied to the fuel cell 2 but also an inert gas such as secondary air or nitrogen not supplied to the fuel cell 2 can be introduced into the main pipe as a processing gas for hydrogen off-gas processing. It is.

また、本実施形態の分岐管42は、酸素ガス以外の他の流体の分岐供給にも適用することができ、燃料電池システム1以外の他の配管系にも適用することができる。また、分岐管42および本管41を熱可塑性樹脂により形成したが、もちろんこれらを金属管として構成してもよい。また、分岐管42のアウター管52と本管41との接合は溶着に限らず、本管41の接合部およびアウター管52のフランジ部72にめねじを刻設し、これらをボルト止めすることも可能である。さらに、インナー官51は本管41に着座されるようにしてこれに保持されているが、インナー管51を挟む本管41およびアウター管52の少なくとも一方に、インナー管51を保持させる構成とすればよい。また、インナー管51をアウター管52に溶着させることでこれに積極的に保持させるようにしてもよい。   Further, the branch pipe 42 of the present embodiment can be applied to branch supply of fluid other than oxygen gas, and can be applied to other piping systems other than the fuel cell system 1. Moreover, although the branch pipe 42 and the main pipe 41 are formed of a thermoplastic resin, they may of course be configured as metal pipes. Also, the joining of the outer pipe 52 and the main pipe 41 of the branch pipe 42 is not limited to welding, and female screws are engraved in the joint portion of the main pipe 41 and the flange portion 72 of the outer pipe 52, and these are bolted. Is also possible. Further, although the inner officer 51 is held by the main pipe 41 so as to be seated, at least one of the main pipe 41 and the outer pipe 52 sandwiching the inner pipe 51 is configured to hold the inner pipe 51. That's fine. Alternatively, the inner pipe 51 may be actively held by welding the inner pipe 51 to the outer pipe 52.

実施形態に係る燃料電池システムの構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the fuel cell system which concerns on embodiment. 実施形態に係る分岐管を含む配管アッセンブリを示す正面図である。It is a front view which shows the piping assembly containing the branch pipe which concerns on embodiment. 図2に示す配管アッセンブリの平面図である。It is a top view of the piping assembly shown in FIG. 図2に示す配管アッセンブリの右側面図である。It is a right view of the piping assembly shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料電池システム、2 燃料電池、3 水素ガス供給系、4 酸素ガス供給系、40 配管アッセンブリ、41 本管、42 分岐管、51 インナー管、52 アウター管、61 管路部、62 フランジ部、64 開口端面、71 管路部、72 フランジ部、81 管路部、82 管接続部、93 接合面(接合部)、94 装着凹部、95 開口部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell system, 2 Fuel cell, 3 Hydrogen gas supply system, 4 Oxygen gas supply system, 40 Piping assembly, 41 Main pipe, 42 Branch pipe, 51 Inner pipe, 52 Outer pipe, 61 Pipe line part, 62 Flange part, 64 Open end face, 71 Pipe line part, 72 Flange part, 81 Pipe line part, 82 Pipe connection part, 93 Joining surface (joining part), 94 Mounting recess, 95 Opening part

Claims (6)

本管に分岐して接合される分岐管において、
前記本管内に配置されるインナー管と、
前記インナー管と別体に構成されて当該インナー管に連通すると共に、前記本管外に配置されるアウター管と、を備え、
前記インナー管は、前記本管に保持され、
前記アウター管は、前記本管に接合され
前記インナー管は、
流体が流れる管路部と、
前記管路部の前記アウター管側の端部に設けられ、前記本管に保持されるフランジ部と、を有し、
前記アウター管は、前記インナー管の管路部に連通する管路部と、
前記管路部の前記インナー管側の端部に設けられ、前記インナー管のフランジ部に密接すると共にこの密接部位から外れた周縁部位を前記本管に接合されるフランジ部と、を有する分岐管。
In the branch pipe that is branched and joined to the main pipe,
An inner pipe disposed in the main pipe;
The outer pipe is configured separately from the inner pipe and communicates with the inner pipe, and is disposed outside the main pipe.
The inner pipe is held by the main pipe;
The outer pipe is joined to the main pipe ,
The inner tube is
A conduit section through which fluid flows;
A flange portion provided at an end portion of the conduit portion on the outer tube side and held by the main tube;
The outer pipe has a conduit portion communicating with the conduit portion of the inner tube,
A branch pipe provided at an end portion of the pipe section on the inner pipe side, in close contact with the flange portion of the inner pipe, and a flange portion joined to the main pipe at a peripheral portion removed from the close portion .
前記本管、前記インナー管および前記アウター管は、熱可塑性樹脂からなり、
記アウター管のフランジ部は、前記本管に溶着されている請求項1に記載の分岐管。
The main pipe, the inner pipe and the outer pipe are made of a thermoplastic resin,
The flange portion of the front Symbol outer pipe, the branch pipe according to claim 1 which is welded to the main pipe.
前記アウター管は、前記本管と共に前記インナー管にも溶着されている請求項2に記載の分岐管。   The branch pipe according to claim 2, wherein the outer pipe is welded to the inner pipe together with the main pipe. 前記インナー管の管路部の他方の端部は、前記本管の上流側に向かって開口している請求項1ないし3のいずれか一項に記載の分岐管。 The branch pipe according to any one of claims 1 to 3 , wherein the other end of the pipe section of the inner pipe is open toward the upstream side of the main pipe. 請求項1ないし4のいずれか一項に記載の分岐管と、当該分岐管を接合した本管と、からなる配管アッセンブリにおいて、
前記本管の周壁には、
前記アウター管のフランジ部の周縁部位が接合される接合部と、
前記接合部の内側に連なり、前記インナー管のフランジ部が保持される凹部と、
前記凹部の底部に形成され、前記インナー管の管路部を当該本管の内部に挿通させる開口部と、
が設けられている配管アッセンブリ。
In the pipe assembly which consists of the branch pipe according to any one of claims 1 to 4 and the main pipe which joined the branch pipe,
On the peripheral wall of the main pipe,
A joining portion to which a peripheral portion of the flange portion of the outer pipe is joined;
A recess that continues to the inside of the joint and holds the flange of the inner tube;
An opening that is formed at the bottom of the recess and allows the conduit portion of the inner pipe to be inserted into the main pipe;
A piping assembly provided with
水素オフガス処理用の処理ガスが流れる本管と、
前記本管に分岐して接合された請求項1ないしのいずれか一項に記載の分岐管と、
前記分岐管の下流側に連通すると共に、燃料電池から排出される水素オフガスの配管に連通する混合部と、
備えた燃料電池システム。
A main through which a processing gas for hydrogen off-gas processing flows,
The branch pipe according to any one of claims 1 to 4 , which is branched and joined to the main pipe,
A mixing section communicating with the downstream side of the branch pipe and communicating with a pipe for hydrogen off-gas discharged from the fuel cell;
Fuel cell system provided.
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