Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6926988B2 - Fuel gas supply device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6926988B2 - Fuel gas supply device - Google Patents

Fuel gas supply device Download PDF

Info

Publication number
JP6926988B2
JP6926988B2 JP2017226617A JP2017226617A JP6926988B2 JP 6926988 B2 JP6926988 B2 JP 6926988B2 JP 2017226617 A JP2017226617 A JP 2017226617A JP 2017226617 A JP2017226617 A JP 2017226617A JP 6926988 B2 JP6926988 B2 JP 6926988B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
gas
nozzle
ejector
fuel cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017226617A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019096539A (en
Inventor
真明 松末
真明 松末
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2017226617A priority Critical patent/JP6926988B2/en
Publication of JP2019096539A publication Critical patent/JP2019096539A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6926988B2 publication Critical patent/JP6926988B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Description

本発明は、燃料ガス供給装置に関する。 The present invention relates to a fuel gas supply device.

燃料電池システムには、燃料電池から排出された燃料オフガスを、燃料電池に供給される燃料ガスに混合するため、エジェクタが設けられることがある。エジェクタは、原理的には燃料ガスと燃料オフガスの間で運動量を交換することにより、燃料オフガスを燃料電池に再循環させる。 The fuel cell system may be provided with an ejector to mix the fuel off gas discharged from the fuel cell with the fuel gas supplied to the fuel cell. The ejector, in principle, recirculates the fuel off gas to the fuel cell by exchanging momentum between the fuel gas and the fuel off gas.

このため、燃料オフガスに液水が混入すると、その質量により交換後の運動量が減少することで燃料オフガスの循環流量が低下する。燃料電池に再循環される燃料オフガスから水分を除去する手段としては、例えば、燃料オフガスが流れる再循環路(還流路)に2つの気水分離器を設ける技術が知られている(例えば特許文献1参照)。 Therefore, when liquid water is mixed with the fuel off gas, the momentum after replacement is reduced due to the mass of the liquid water, and the circulating flow rate of the fuel off gas is reduced. As a means for removing water from the fuel off gas recirculated in the fuel cell, for example, a technique of providing two brackish water separators in the recirculation path (reflux path) through which the fuel off gas flows is known (for example, Patent Document). 1).

特開2007−42394号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-42394

しかし、気水分離器内では、燃料オフガスの流路面積が広がることにより燃料オフガスの流れが乱れるため、再循環路内に圧力損失が生ずる。このため、気水分離器の数が増加すると、その分だけ圧力損失も増加し、結果的に燃料オフガスの循環流量が減少するという問題がある。 However, in the steam separator, the flow of the fuel off gas is disturbed due to the expansion of the flow path area of the fuel off gas, so that a pressure loss occurs in the recirculation path. Therefore, as the number of steam separators increases, the pressure loss also increases accordingly, and as a result, there is a problem that the circulation flow rate of the fuel off gas decreases.

そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、燃料電池への燃料オフガスの循環流量の低下を抑制することができる燃料ガス供給装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a fuel gas supply device capable of suppressing a decrease in the circulation flow rate of fuel off gas to a fuel cell.

本明細書に記載の燃料ガス供給装置は、燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置において、前記燃料ガスを蓄圧する蓄圧部と、前記蓄圧部から流入した前記燃料ガスに、前記燃料電池に再循環される燃料オフガスを混合して前記燃料電池に導入するエジェクタとを有し、前記エジェクタは、前記燃料ガスが噴出するノズルと、前記ノズルを収容し、前記ノズルから噴出する前記燃料ガスにより生ずる負圧により前記燃料オフガスが前記ノズルの鉛直下方側の吸入口から吸入される吸入室と、前記ノズルと前記吸入口の間に前記ノズルに沿って延び、前記ノズルの先端側の端部が前記吸入室の内壁から離れている板部材とを備え、前記吸入口から吸引される前記燃料オフガスの吸入方向から見て、前記板部材と前記吸入室の内壁の間で前記燃料オフガスが通過する隙間の面積は、前記吸入口の面積より大きいThe fuel gas supply device described in the present specification is a fuel gas supply device for supplying fuel gas to a fuel cell, wherein the fuel cell is charged with a pressure accumulator for accumulating the fuel gas and the fuel gas flowing in from the accumulator. The ejector has an ejector that mixes the fuel off gas that is recirculated into the fuel cell and introduces the fuel off gas into the fuel cell. Due to the negative pressure generated by the fuel, the fuel off gas extends along the nozzle between the suction chamber where the fuel off gas is sucked from the suction port on the vertically lower side of the nozzle and the nozzle and the suction port, and the end portion on the tip end side of the nozzle. Is provided with a plate member separated from the inner wall of the suction chamber, and the fuel off gas passes between the plate member and the inner wall of the suction chamber when viewed from the suction direction of the fuel off gas sucked from the suction port. The area of the gap is larger than the area of the suction port .

本発明によれば、燃料電池への燃料オフガスの循環流量の低下を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in the circulation flow rate of the fuel off gas to the fuel cell.

燃料電池システムの一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of a fuel cell system. 比較例のエジェクタを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the ejector of the comparative example. 実施例のエジェクタを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the ejector of an Example. 2本のノズルを備えるエジェクタの例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the ejector provided with two nozzles. 3本のノズルを備えるエジェクタの例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the ejector provided with three nozzles.

図1は、燃料電池システムの一例を示す構成図である。燃料電池システムは、例えば燃料電池車に搭載されるが、これに限定されない。 FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a fuel cell system. The fuel cell system is installed in, for example, a fuel cell vehicle, but is not limited to this.

燃料電池システムは、燃料電池1と、ECU(Electronic Control Unit)6と、燃料ガス供給装置9と、コンプレッサ80と、加湿器81と、カソード供給路R10,R11と、カソード排出路R12,R13とを有する。 The fuel cell system includes a fuel cell 1, an ECU (Electronic Control Unit) 6, a fuel gas supply device 9, a compressor 80, a humidifier 81, cathode supply paths R10 and R11, and cathode discharge paths R12 and R13. Has.

燃料ガス供給装置9は、燃料電池1に燃料ガスを供給する。燃料ガス供給装置9は、燃料タンク2と、調圧弁3と、インジェクタ4と、エジェクタ5と、主止弁70と、気液分離器71と、パージ弁72と、アノード供給路R20〜R23と、アノード排出路R24〜R26と、再循環路R27とを有する。 The fuel gas supply device 9 supplies fuel gas to the fuel cell 1. The fuel gas supply device 9 includes a fuel tank 2, a pressure regulating valve 3, an injector 4, an ejector 5, a main stop valve 70, a gas-liquid separator 71, a purge valve 72, and anode supply paths R20 to R23. , Has an anode discharge path R24 to R26 and a recirculation path R27.

燃料電池1は、固体高分子型燃料電池であり、膜電極接合体をそれぞれ備えた複数の単セルが積層されることにより構成され、カソードには酸化剤ガスの一例として酸素を含む空気が供給され、アノードには、燃料ガスの一例として水素ガスが供給される。燃料電池1は、各単セルにおいて酸化剤ガスと燃料ガスが化学反応することにより発電する。 The fuel cell 1 is a solid polymer fuel cell, which is configured by stacking a plurality of single cells each having a membrane electrode assembly, and air containing oxygen as an example of an oxidizing agent gas is supplied to the cathode. Then, hydrogen gas is supplied to the anode as an example of the fuel gas. The fuel cell 1 generates electricity by chemically reacting the oxidant gas and the fuel gas in each single cell.

酸化剤ガスは、カソード供給路R10,R11を介して燃料電池1に供給される。酸化剤オフガスは、カソード排出路R12,R13を介して燃料電池1から外部に排出される。 The oxidant gas is supplied to the fuel cell 1 via the cathode supply paths R10 and R11. The oxidant off gas is discharged from the fuel cell 1 to the outside via the cathode discharge paths R12 and R13.

コンプレッサ80は、外気から酸化剤ガスを導入して圧縮する。コンプレッサ80は、カソード供給路R10を介して酸化剤ガスを加湿器81に送出する。 The compressor 80 introduces an oxidant gas from the outside air and compresses it. The compressor 80 sends the oxidant gas to the humidifier 81 via the cathode supply path R10.

加湿器81は、酸化剤ガスを加湿して、カソード供給路R11を介して燃料電池1のカソードに送出する。加湿器81には、燃料電池1からカソード排出路R12を介して燃料オフガスが導入される。加湿器81は、燃料オフガスに含まれる水分により燃料ガスを加湿する。加湿器81は、燃料オフガスをカソード排出路R13から外部に排出する。 The humidifier 81 humidifies the oxidant gas and sends it to the cathode of the fuel cell 1 via the cathode supply path R11. Fuel off gas is introduced into the humidifier 81 from the fuel cell 1 via the cathode discharge path R12. The humidifier 81 humidifies the fuel gas with the water contained in the fuel off gas. The humidifier 81 discharges the fuel off gas to the outside from the cathode discharge path R13.

燃料タンク2は、蓄圧部の一例であり、燃料ガスを蓄圧して貯蔵する。燃料タンク2の出口には、主止弁70が接続されている。主止弁70は、ECU6の制御に従って、燃料電池1の発電時、開放状態に維持されている。燃料ガスは、主止弁70からアノード供給路R20を流れて調圧弁3に入る。 The fuel tank 2 is an example of a pressure accumulator, and stores fuel gas by accumulating it. A main check valve 70 is connected to the outlet of the fuel tank 2. The main check valve 70 is maintained in an open state during power generation of the fuel cell 1 according to the control of the ECU 6. The fuel gas flows from the main check valve 70 through the anode supply path R20 and enters the pressure regulating valve 3.

調圧弁3は、燃料タンク2からインジェクタ4に流れ込む燃料ガスの圧力を、ECU6からの制御信号に従って調整する。調圧弁3を通った燃料ガスは、アノード供給路R21を介しインジェクタ4に流れ込む。インジェクタ4は、燃料タンク2から流れ込む燃料ガスを、ECU6からの制御信号に従って噴射する。インジェクタ4から噴射された燃料ガスは、アノード供給路R22を介しエジェクタ5に流れ込む。 The pressure regulating valve 3 adjusts the pressure of the fuel gas flowing from the fuel tank 2 into the injector 4 according to a control signal from the ECU 6. The fuel gas that has passed through the pressure regulating valve 3 flows into the injector 4 via the anode supply path R21. The injector 4 injects the fuel gas flowing from the fuel tank 2 according to the control signal from the ECU 6. The fuel gas injected from the injector 4 flows into the ejector 5 via the anode supply path R22.

エジェクタ5は、インジェクタ4から噴射された燃料ガスに、燃料電池1に再循環される燃料オフガスを混合して燃料電池1に導入する。エジェクタ5には、再循環路R27から燃料オフガスが吸入される。燃料オフガスと混合された燃料ガスは、アノード供給路R23から燃料電池1に供給される。 The ejector 5 mixes the fuel gas injected from the injector 4 with the fuel off gas recirculated in the fuel cell 1 and introduces the fuel gas into the fuel cell 1. Fuel off gas is sucked into the ejector 5 from the recirculation path R27. The fuel gas mixed with the fuel off gas is supplied to the fuel cell 1 from the anode supply path R23.

燃料オフガスは、燃料電池1からアノード排出路R24を流れ気液分離器71に入る。気液分離器71は、燃料オフガスから液水を分離して貯留し、燃料オフガスを再循環路R27に送出する。 The fuel off gas flows from the fuel cell 1 through the anode discharge path R24 and enters the gas-liquid separator 71. The gas-liquid separator 71 separates and stores the liquid water from the fuel off gas, and sends the fuel off gas to the recirculation path R27.

パージ弁72は、アノード排出路R25を介して気液分離器71と接続されている。パージ弁72は、ECU6の制御により開閉される。パージ弁72が開放されると、気液分離器71内の燃料オフガス及び液水はアノード排出路R25,R26から外部に排出される。 The purge valve 72 is connected to the gas-liquid separator 71 via the anode discharge path R25. The purge valve 72 is opened and closed under the control of the ECU 6. When the purge valve 72 is opened, the fuel off gas and the liquid water in the gas-liquid separator 71 are discharged to the outside from the anode discharge passages R25 and R26.

ECU6は、燃料電池システムの動作を制御する。ECU6は、例えばCPU(Central Processing Unit)及びメモリなどから構成され、CPUを駆動するプログラムに従って動作する。 The ECU 6 controls the operation of the fuel cell system. The ECU 6 is composed of, for example, a CPU (Central Processing Unit) and a memory, and operates according to a program that drives the CPU.

図2は、比較例のエジェクタ5の一例を示す断面図である。エジェクタ5は、ノズル50と、吸入室51と、ディフューザ52とを有する。ノズル50の入口はアノード供給路R22に接続され、燃料ガスは、符号P0で示されるように、ノズル50から噴出する。ノズル50は、一例として略円筒形状を有する。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the ejector 5 of the comparative example. The ejector 5 has a nozzle 50, a suction chamber 51, and a diffuser 52. The inlet of the nozzle 50 is connected to the anode supply path R22, and the fuel gas is ejected from the nozzle 50 as indicated by reference numeral P0. The nozzle 50 has a substantially cylindrical shape as an example.

また、吸入室51は、ノズル50を収容し、符号P1で示されるように、ノズル50から噴出する燃料ガスにより生ずる負圧により燃料オフガスが吸入される。吸入室51は略直方体形状を有し、ノズル50の鉛直下方(符号g参照)側には、燃料オフガスを吸入するための吸入口51aが設けられている。吸入口51aは再循環路R27に接続されており、燃料オフガスは、再循環路R27から吸入口51aを通り吸入室51に吸入され、ノズル50から噴出した燃料ガスと混合される。 Further, the suction chamber 51 accommodates the nozzle 50, and as indicated by reference numeral P1, the fuel off gas is sucked by the negative pressure generated by the fuel gas ejected from the nozzle 50. The suction chamber 51 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and a suction port 51a for sucking fuel off gas is provided on the vertically downward side (see reference numeral g) of the nozzle 50. The suction port 51a is connected to the recirculation path R27, and the fuel off gas is sucked into the suction chamber 51 from the recirculation path R27 through the suction port 51a and mixed with the fuel gas ejected from the nozzle 50.

ディフューザ52には、符号P2で示されるように、吸入室51から燃料電池1に向かう燃料ガス及び燃料オフガスが流れる。ディフューザ52は、先細り部52aと、平行部52bと、末広部52cとを含む。先細り部52aは、吸入室51から平行部52bに向かって断面積が狭くなる流路である。平行部52bは、先細り部52aと末広部52cを結ぶ一定の断面積の流路である。平行部52bは略円筒形状を有する。末広部52cは、平行部52bからアノード供給路R22に向かって断面積が広がる流路である。 As indicated by reference numeral P2, fuel gas and fuel off gas flowing from the suction chamber 51 toward the fuel cell 1 flow through the diffuser 52. The diffuser 52 includes a tapered portion 52a, a parallel portion 52b, and a divergent portion 52c. The tapered portion 52a is a flow path whose cross-sectional area narrows from the suction chamber 51 toward the parallel portion 52b. The parallel portion 52b is a flow path having a constant cross-sectional area connecting the tapered portion 52a and the divergent portion 52c. The parallel portion 52b has a substantially cylindrical shape. The divergent portion 52c is a flow path whose cross-sectional area expands from the parallel portion 52b toward the anode supply path R22.

上記の構造により、燃料ガスはノズル50から吸入室51に導入され、燃料オフガスは燃料ガスの噴射による負圧により吸入口51aから吸入室51に吸入される。燃料ガス及び燃料オフガスは混合されディフューザ52からアノード供給路R23を介して燃料電池1のアノードに供給される。つまり、エジェクタ5は、ノズル50から噴出する燃料ガスを駆動源として、燃料オフガスを燃料電池1に再循環させる。 With the above structure, the fuel gas is introduced into the suction chamber 51 from the nozzle 50, and the fuel off gas is sucked into the suction chamber 51 from the suction port 51a by the negative pressure due to the injection of the fuel gas. The fuel gas and the fuel off gas are mixed and supplied from the diffuser 52 to the anode of the fuel cell 1 via the anode supply path R23. That is, the ejector 5 recirculates the fuel off gas to the fuel cell 1 using the fuel gas ejected from the nozzle 50 as a drive source.

エジェクタ5は、原理的には燃料ガスと燃料オフガスの間で運動量を交換することにより、燃料オフガスを燃料電池に再循環させる。このため、燃料オフガスに液水が混入すると、その質量により交換後の運動量が減少することで燃料オフガスの循環流量が低下する。 In principle, the ejector 5 recirculates the fuel off gas to the fuel cell by exchanging momentum between the fuel gas and the fuel off gas. Therefore, when liquid water is mixed with the fuel off gas, the momentum after replacement is reduced due to the mass of the liquid water, and the circulating flow rate of the fuel off gas is reduced.

そこで、実施例のエジェクタ5には、簡易な気液分離手段が設けられている。 Therefore, the ejector 5 of the embodiment is provided with a simple gas-liquid separation means.

図3は、実施例のエジェクタ5を示す断面図である。符号G1は図2と同様の断面を示し、符号G2は、符号G1の断面図のA−A線に沿った断面を示す。また、符号G3は、符号G2の断面図のB−B線に沿った断面を示し、符号G4の断面図のC−C線に沿った断面を示す。なお、図3において、図2と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing the ejector 5 of the embodiment. Reference numeral G1 indicates a cross section similar to that in FIG. 2, and reference numeral G2 indicates a cross section along the line AA of the cross-sectional view of reference numeral G1. Further, reference numeral G3 indicates a cross section along line BB of the cross-sectional view of reference numeral G2, and indicates a cross section along line CC of the cross-sectional view of reference numeral G4. In FIG. 3, the same reference numerals are given to the configurations common to those in FIG. 2, and the description thereof will be omitted.

比較例と比べると、エジェクタ5の構成には、邪魔板53が追加されている。邪魔板53は、ノズル50と吸入口51aの間にノズル50に沿って延びる矩形状の板部材である。邪魔板53は、ノズル50の先端50a側の端部53a、及びノズル50の延びる向きに沿った両側面の端部53c,53dが吸入室51の内壁51bから離れている。また、邪魔板53は、ノズル50の根本側の端部53bが吸入室51の内壁51bに固定されている。邪魔板53は、吸入室51と一体成型されてもよいし、吸入室51とは別に成型されて接着剤などにより吸入室51の内壁51bに接着されてもよい。 As compared with the comparative example, a baffle plate 53 is added to the configuration of the ejector 5. The baffle plate 53 is a rectangular plate member extending along the nozzle 50 between the nozzle 50 and the suction port 51a. In the baffle plate 53, the end portion 53a on the tip 50a side of the nozzle 50 and the end portions 53c and 53d on both side surfaces along the extending direction of the nozzle 50 are separated from the inner wall 51b of the suction chamber 51. Further, in the baffle plate 53, the end portion 53b on the root side of the nozzle 50 is fixed to the inner wall 51b of the suction chamber 51. The baffle plate 53 may be integrally molded with the suction chamber 51, or may be molded separately from the suction chamber 51 and adhered to the inner wall 51b of the suction chamber 51 with an adhesive or the like.

燃料オフガスは、上述したように、再循環路R27内から吸入口51aを通って吸入室51に入る。このとき、各端部53a,53c,53dと内壁51bの間の隙間の総面積は、鉛直下方gから見ると、吸入口51aの面積より大きい(符号G3,G4参照)。このため、燃料オフガスの通過可能な面積は、再循環路R27より吸入室51内のほうが広くなる。また、邪魔板53の板面の面積は、吸入口51aの面積より広い。 As described above, the fuel off gas enters the suction chamber 51 from the recirculation path R27 through the suction port 51a. At this time, the total area of the gaps between the end portions 53a, 53c, 53d and the inner wall 51b is larger than the area of the suction port 51a when viewed from the vertically downward g (see reference numerals G3 and G4). Therefore, the area through which the fuel off gas can pass is larger in the suction chamber 51 than in the recirculation path R27. Further, the area of the plate surface of the baffle plate 53 is larger than the area of the suction port 51a.

吸入口51aは邪魔板53の鉛直下方gに位置するため、吸入室51内の燃料オフガスは、邪魔板53に当たって邪魔板53の端部53a,53c,53dと内壁51bの間を抜けてディフューザ52に導入される。このとき、エジェクタ5を側面視すると(符号G1参照)、燃料オフガスは、符号dで示されるように、吸入口51aからノズル50の先端50aに向かうように、邪魔板53の端部53aと内壁51bの間を流れる。 Since the suction port 51a is located vertically below g of the baffle plate 53, the fuel off gas in the suction chamber 51 hits the baffle plate 53 and passes between the end portions 53a, 53c, 53d of the baffle plate 53 and the inner wall 51b to pass through the diffuser 52. Introduced in. At this time, when the ejector 5 is viewed from the side (see reference numeral G1), the fuel off gas is directed from the suction port 51a to the tip end 50a of the nozzle 50 so as to be directed from the suction port 51a to the end portion 53a and the inner wall of the baffle plate 53. It flows between 51b.

このように、燃料オフガスは、吸入口51aから吸入されると、ノズル50の先端50aから噴出する燃料ガスの流れと同じ方向に流れてディフューザ52に導入されるので、吸入室51内の邪魔板53により生ずる燃料オフガスの圧力損失が抑制される。 In this way, when the fuel off gas is sucked from the suction port 51a, it flows in the same direction as the flow of the fuel gas ejected from the tip 50a of the nozzle 50 and is introduced into the diffuser 52. The pressure loss of the fuel off gas caused by 53 is suppressed.

また、邪魔板53には、燃料オフガス中に含まれる液水(発電反応の生成水)が、水滴として付着する。つまり、邪魔板53が簡易な気液分離手段として機能する。このため、燃料オフガスが、ノズル50から噴出した燃料ガスと混合される前に、燃料オフガスから水分が除去される。これにより、吸入室51内で燃料ガスと混合される燃料オフガスの質量が低減されるため、燃料オフガスの循環流量の低下が抑制される。ここで、邪魔板53は、液水がノズル50に付着しないようにノズル50と吸入口51aの間に延び、ノズル50全体を覆うものではないため、邪魔板53により生ずる燃料オフガスの圧力損失が抑制される。 Further, the liquid water (water generated by the power generation reaction) contained in the fuel off gas adheres to the baffle plate 53 as water droplets. That is, the baffle plate 53 functions as a simple gas-liquid separation means. Therefore, water is removed from the fuel off gas before the fuel off gas is mixed with the fuel gas ejected from the nozzle 50. As a result, the mass of the fuel off gas mixed with the fuel gas in the suction chamber 51 is reduced, so that the decrease in the circulation flow rate of the fuel off gas is suppressed. Here, since the baffle plate 53 extends between the nozzle 50 and the suction port 51a so that the liquid water does not adhere to the nozzle 50 and does not cover the entire nozzle 50, the pressure loss of the fuel off gas caused by the baffle plate 53 is generated. It is suppressed.

ここで、仮に液水がノズル50の噴射部に付着すると、燃料電池1の温度が氷点下に低下した場合、噴出部が凍結し閉塞するおそれがある。しかし、本実施例によると、液水がノズル50に付着することが邪魔板53により抑制されるため、ノズル50の噴出部の閉塞を抑制することが可能となる。 Here, if the liquid water adheres to the injection portion of the nozzle 50, if the temperature of the fuel cell 1 drops below the freezing point, the ejection portion may freeze and block. However, according to this embodiment, since the baffle plate 53 suppresses the liquid water from adhering to the nozzle 50, it is possible to suppress the blockage of the ejection portion of the nozzle 50.

邪魔板53に付着した液水は、例えば重力や振動などにより鉛直下方gに落下する。落下した液水は、再循環路R27を通って気液分離器71に入り、例えば気液分離器71からアノード排出路R25,R26により外部へ排出される。したがって、液水は、符号Dで示されるように、再循環路R27から吸入口51aを通り邪魔板53に到達した後、再び吸入口51aを通り再循環路R27に入ることにより排出される。 The liquid water adhering to the baffle plate 53 falls vertically downward g due to, for example, gravity or vibration. The dropped liquid water enters the gas-liquid separator 71 through the recirculation path R27, and is discharged to the outside from the gas-liquid separator 71, for example, by the anode discharge paths R25 and R26. Therefore, as indicated by reference numeral D, the liquid water is discharged from the recirculation passage R27 through the suction port 51a to reach the obstruction plate 53 and then again through the suction port 51a into the recirculation passage R27.

このように、エジェクタ5は、燃料オフガスの圧力損失が低減されるように構成され、燃料オフガスから液水を除去することができる。このため、燃料オフガスの圧力損失は、再循環路R27にもう1つの気液分離器71を追加した場合より低減される。これは、仮にもう1つの気液分離器71を追加した場合、気液分離器71の入口及び出口で流路の断面積が変化することで圧力損失が増加することがあるが、本実施例によると、気液分離器71の入口及び出口における圧力損失が生じないためである。したがって、本実施例の燃料ガス供給装置9によると、燃料電池1への燃料オフガスの循環流量の低下を抑制することができる。 In this way, the ejector 5 is configured to reduce the pressure loss of the fuel off gas, and the liquid water can be removed from the fuel off gas. Therefore, the pressure loss of the fuel off gas is reduced as compared with the case where another gas-liquid separator 71 is added to the recirculation path R27. This is because if another gas-liquid separator 71 is added, the pressure loss may increase due to the change in the cross-sectional area of the flow path at the inlet and outlet of the gas-liquid separator 71. This is because there is no pressure loss at the inlet and outlet of the gas-liquid separator 71. Therefore, according to the fuel gas supply device 9 of the present embodiment, it is possible to suppress a decrease in the circulation flow rate of the fuel off gas to the fuel cell 1.

本例のエジェクタ5は、ノズル50を1個だけ備えるが、以下に述べるように、2個以上のノズルを備えてもよい。 The ejector 5 of this example includes only one nozzle 50, but may include two or more nozzles as described below.

図4は、2本のノズル54,55を備えるエジェクタ5の例を示す断面図である。符号G11は図2と同様の断面を示し、符号G12は、符号G11の断面図のL−L線に沿った断面を示す。なお、図4において、図3と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of an ejector 5 including two nozzles 54 and 55. Reference numeral G11 indicates a cross section similar to that in FIG. 2, and reference numeral G12 indicates a cross section taken along the line LL of the cross-sectional view of reference numeral G11. In FIG. 4, the same reference numerals are given to the configurations common to those in FIG. 3, and the description thereof will be omitted.

本例のエジェクタ5には、2つのノズル54,55が設けられている。ノズル54,55には、例えばアノード供給路R22から三方弁などを介して分岐した燃料ガスが導入される。例えばECU6は、燃料電池1の状態に応じ、ノズル54,55の一方または両方が燃料ガスを噴出するように三方弁を制御する。 The ejector 5 of this example is provided with two nozzles 54 and 55. Fuel gas branched from the anode supply path R22 via a three-way valve or the like is introduced into the nozzles 54 and 55, for example. For example, the ECU 6 controls a three-way valve so that one or both of the nozzles 54 and 55 eject fuel gas according to the state of the fuel cell 1.

ノズル54,55の間には邪魔板53が設けられている。ノズル54は邪魔板53の上方に位置し、ノズル55は邪魔板53の下方に位置する。つまり、邪魔板53は、上方側のノズル54と吸入口51aの間に延びている。このため、ノズル54から噴出する燃料ガスに燃料オフガス中の液水が混入することが抑制される。 A baffle plate 53 is provided between the nozzles 54 and 55. The nozzle 54 is located above the baffle plate 53, and the nozzle 55 is located below the baffle plate 53. That is, the baffle plate 53 extends between the nozzle 54 on the upper side and the suction port 51a. Therefore, it is possible to prevent the liquid water in the fuel off gas from being mixed with the fuel gas ejected from the nozzle 54.

ノズル54は、エジェクタ5の駆動源である燃料ガスの流量に対する燃料オフガスの循環流量の比が他方のノズル55より大きく、噴出する燃料ガスの流量が大きいときに用いられることが好ましい。このため、ノズル54の径はノズル55の径より大きいほうがよい。 The nozzle 54 is preferably used when the ratio of the circulating flow rate of the fuel off gas to the flow rate of the fuel gas which is the driving source of the ejector 5 is larger than that of the other nozzle 55 and the flow rate of the ejected fuel gas is large. Therefore, the diameter of the nozzle 54 should be larger than the diameter of the nozzle 55.

ノズル54は、燃料電池1の負荷が大きい場合に用いられる。このような場合としては、例えば、燃料電池1の始動時に多量の燃料ガスを燃料電池1に供給する場合、または氷点下の環境下での燃料電池1の始動時に高濃度の燃料ガスを燃料電池1に供給する場合が挙げられる。後者の場合、再循環路R27には、液水だけでなく、氷も存在することがあるため、邪魔板53の作用により燃料電池1の始動性能が向上する。 The nozzle 54 is used when the load on the fuel cell 1 is large. In such a case, for example, when a large amount of fuel gas is supplied to the fuel cell 1 when the fuel cell 1 is started, or when the fuel cell 1 is started in an environment below the freezing point, a high concentration fuel gas is supplied to the fuel cell 1. There is a case of supplying to. In the latter case, not only liquid water but also ice may be present in the recirculation path R27, so that the action of the baffle plate 53 improves the starting performance of the fuel cell 1.

また、符号G13は、符号G12の断面に対応する他の実施例のエジェクタ5の断面を示す。本例のエジェクタ5は、符号G12のエジェクタ5と比較すると、邪魔板53が2つの邪魔板53r,53sに分かれている。各邪魔板53r,53sは、上方側のノズル54と吸入口51aの間に延びている。各邪魔板53r,53sは、その一方の側面において吸入室51の内壁51bに固定されているが、ノズル54,55の先端側の端部が内壁51bから離れている。このため、各邪魔板53r,53sは、邪魔板53と同様の作用効果を奏する。 Further, reference numeral G13 indicates a cross section of the ejector 5 of another embodiment corresponding to the cross section of reference numeral G12. In the ejector 5 of this example, the baffle plate 53 is divided into two baffle plates 53r and 53s as compared with the ejector 5 of the reference numeral G12. The baffle plates 53r and 53s extend between the nozzle 54 on the upper side and the suction port 51a. Each of the baffle plates 53r and 53s is fixed to the inner wall 51b of the suction chamber 51 on one side surface thereof, but the end portion of the nozzles 54 and 55 on the distal end side is separated from the inner wall 51b. Therefore, each of the baffle plates 53r and 53s has the same effect as that of the baffle plate 53.

図5は、3本のノズル54〜56を備えるエジェクタ5の例を示す断面図である。符号G21,G22は、それぞれ、図4の符号G12の断面に対応する。図5において、図4と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of an ejector 5 including three nozzles 54 to 56. Reference numerals G21 and G22 correspond to the cross sections of reference numerals G12 in FIG. 4, respectively. In FIG. 5, the same reference numerals are given to the configurations common to those in FIG. 4, and the description thereof will be omitted.

本例のエジェクタ5は、図4の符号G12に示されるエジェクタ5のノズル54,55の下方に新たなノズル56を追加したものである。ECU6は、ノズル54〜56の少なくとも1つから燃料ガスが噴出するように三方弁などを制御する。 In the ejector 5 of this example, a new nozzle 56 is added below the nozzles 54 and 55 of the ejector 5 shown by the reference numeral G12 in FIG. The ECU 6 controls a three-way valve or the like so that fuel gas is ejected from at least one of the nozzles 54 to 56.

邪魔板53はノズル54〜56に沿って延びている。邪魔板53は、符号G21で示されるように、ノズル54,55の間に設けられてもよいし、符号G22で示されるように、ノズル55,56の間に設けられてもよい。 The baffle plate 53 extends along the nozzles 54 to 56. The baffle plate 53 may be provided between the nozzles 54 and 55 as indicated by the reference numeral G21, or may be provided between the nozzles 55 and 56 as indicated by the reference numeral G22.

符号G21の例において、邪魔板53はノズル54と吸入口51aの間に延びているため、ノズル54から噴出する燃料ガスに燃料オフガス中の液水が混入することが抑制される。また、符号G22例において、邪魔板53はノズル54,55と吸入口51aの間に延びているため、ノズル54,55から噴出する燃料ガスに燃料オフガス中の液水が混入することが抑制される。 In the example of reference numeral G21, since the baffle plate 53 extends between the nozzle 54 and the suction port 51a, it is possible to prevent the liquid water in the fuel off gas from being mixed with the fuel gas ejected from the nozzle 54. Further, in the example of reference numeral G22, since the baffle plate 53 extends between the nozzles 54 and 55 and the suction port 51a, it is possible to prevent the liquid water in the fuel off gas from being mixed with the fuel gas ejected from the nozzles 54 and 55. NS.

このように、エジェクタ5に3つのノズル54〜56が設けられている場合も、上述した作用効果が得られる。 As described above, even when the ejector 5 is provided with the three nozzles 54 to 56, the above-mentioned effects can be obtained.

上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。 The embodiments described above are examples of preferred embodiments of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

1 燃料電池
2 燃料タンク(蓄圧部)
5 エジェクタ
9 燃料ガス供給装置
50,54〜56 ノズル
51 吸入室
51a 吸入口
51b 内壁
53 邪魔板(板部材)
53a〜53d 端部
1 Fuel cell 2 Fuel tank (accumulation unit)
5 Ejector 9 Fuel gas supply device 50, 54-56 Nozzle 51 Suction chamber 51a Suction port 51b Inner wall 53 Baffle plate (plate member)
53a-53d end

Claims (1)

燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置において、
前記燃料ガスを蓄圧する蓄圧部と、
前記蓄圧部から流入した前記燃料ガスに、前記燃料電池に再循環される燃料オフガスを混合して前記燃料電池に導入するエジェクタとを有し、
前記エジェクタは、
前記燃料ガスが噴出するノズルと、
前記ノズルを収容し、前記ノズルから噴出する前記燃料ガスにより生ずる負圧により前記燃料オフガスが前記ノズルの鉛直下方側の吸入口から吸入される吸入室と、
前記ノズルと前記吸入口の間に前記ノズルに沿って延び、前記ノズルの先端側の端部が前記吸入室の内壁から離れている板部材とを備え
前記吸入口から吸引される前記燃料オフガスの吸入方向から見て、前記板部材と前記吸入室の内壁の間で前記燃料オフガスが通過する隙間の面積は、前記吸入口の面積より大きい、
燃料ガス供給装置。

In a fuel gas supply device that supplies fuel gas to a fuel cell
The accumulator that accumulates the fuel gas and the accumulator
It has an ejector that mixes the fuel gas that has flowed in from the accumulator with the fuel off gas that is recirculated in the fuel cell and introduces the fuel gas into the fuel cell.
The ejector is
The nozzle from which the fuel gas is ejected and
A suction chamber accommodating the nozzle and sucking the fuel off gas from a suction port on the vertically lower side of the nozzle due to a negative pressure generated by the fuel gas ejected from the nozzle.
A plate member extending along the nozzle between the nozzle and the suction port and having a tip end portion of the nozzle separated from the inner wall of the suction chamber is provided .
The area of the gap through which the fuel off gas passes between the plate member and the inner wall of the suction chamber is larger than the area of the suction port when viewed from the suction direction of the fuel off gas sucked from the suction port.
Fuel gas supply device.

JP2017226617A 2017-11-27 2017-11-27 Fuel gas supply device Active JP6926988B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017226617A JP6926988B2 (en) 2017-11-27 2017-11-27 Fuel gas supply device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017226617A JP6926988B2 (en) 2017-11-27 2017-11-27 Fuel gas supply device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019096539A JP2019096539A (en) 2019-06-20
JP6926988B2 true JP6926988B2 (en) 2021-08-25

Family

ID=66973068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017226617A Active JP6926988B2 (en) 2017-11-27 2017-11-27 Fuel gas supply device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6926988B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113437327B (en) * 2021-07-07 2025-05-09 上海电气集团股份有限公司 Ejector and fuel cell system including the same
JP2023157436A (en) * 2022-04-15 2023-10-26 愛三工業株式会社 fuel cell system
JP2023157435A (en) * 2022-04-15 2023-10-26 愛三工業株式会社 fuel cell system

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005120953A (en) * 2003-10-17 2005-05-12 Denso Corp Ejector device
JP5109242B2 (en) * 2005-08-09 2012-12-26 トヨタ自動車株式会社 Apparatus and fuel cell system for supplying fuel gas to a fuel cell
JP5407983B2 (en) * 2010-03-29 2014-02-05 株式会社デンソー Ejector

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019096539A (en) 2019-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104241667B (en) Fuel cell system and centrifugal water separator for fuel cell system
CN111785993B (en) Fuel cell hydrogen circulation system and control method
JP6926988B2 (en) Fuel gas supply device
KR102575900B1 (en) Europan
JP7034878B2 (en) Ejector and fuel cell system equipped with it
JP2016072183A (en) Centrifugal water separation device for fuel battery system
US9269979B2 (en) Centrifugal water separator for a fuel cell system
JP6839621B2 (en) Gas-liquid separator
JP2011517020A (en) FUEL CELL DEVICE AND METHOD OF OPERATING FUEL CELL DEVICE
KR102770257B1 (en) A gas-liquid separation device for separating at least one liquid component from a gaseous component.
US9252438B2 (en) Fuel cell system comprising a water separator
US20210226237A1 (en) Fuel cell system
JP6861141B2 (en) Gas-liquid separator
CN110323468B (en) Fuel gas injection device and fuel cell system
CN108878927A (en) The fuel cell of spill separates discharge portion
US11239478B2 (en) Fuel cell system and purge method therefor
CN101861672B (en) Fuel cell system
JP7267897B2 (en) fuel cell system
JP5620177B2 (en) Gas-liquid separator
JP7690033B2 (en) Fuel cell system with improved humidification
JP4564340B2 (en) Gas-liquid separator
KR102558346B1 (en) A method for humidifying a reactant and a fuel cell system for practicing the method
CN113809362B (en) Humidification system for fuel cell and fuel cell system
KR102440611B1 (en) Air supply system for fuel cell and humidification device of the same
JP2022146452A (en) fuel cell system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200218

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210105

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20201228

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210212

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210706

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210719

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6926988

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151