エゼクタ
【課題】低流量域におけるガスの流量制御性を向上できるエゼクタを提供すること。
【解決手段】
エゼクタ５０は、ニードル７０と、ニードル７０を内部に収容し、第１流体室６３に導入された水素ガスをニードル７０との隙間に流通させて、吐出口８４から吐出するノズル８０とを備え、第３流体室６４に導入されるカソードガスの圧力に基づいて、ニードル７０の先端部７１とノズル８０の吐出口８４とを相対移動させることで、ノズル８０から吐出される水素ガスの流量を調整する。ニードル７０を収容するとともに吐出口８４を形成するノズル８０のノズル流路８３には、吐出口８４へ向かって縮径するテーパ形状部８６が形成され、ニードル７０の先端部７１には、Ｏリング７６が設けられる。また、ニードル７０の先端部７１とノズル８０の吐出口８４とを互いに接近する方向に相対移動させると、Ｏリング７６はテーパ形状部８６に接し、ノズル流路８３を遮断する。
【解決手段】
エゼクタ５０は、ニードル７０と、ニードル７０を内部に収容し、第１流体室６３に導入された水素ガスをニードル７０との隙間に流通させて、吐出口８４から吐出するノズル８０とを備え、第３流体室６４に導入されるカソードガスの圧力に基づいて、ニードル７０の先端部７１とノズル８０の吐出口８４とを相対移動させることで、ノズル８０から吐出される水素ガスの流量を調整する。ニードル７０を収容するとともに吐出口８４を形成するノズル８０のノズル流路８３には、吐出口８４へ向かって縮径するテーパ形状部８６が形成され、ニードル７０の先端部７１には、Ｏリング７６が設けられる。また、ニードル７０の先端部７１とノズル８０の吐出口８４とを互いに接近する方向に相対移動させると、Ｏリング７６はテーパ形状部８６に接し、ノズル流路８３を遮断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エゼクタに関する。詳しくは、燃料電池システムに搭載されるエゼクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の新たな動力源として燃料電池システムが注目されている。燃料電池システムは、例えば、反応ガスを化学反応させて発電する燃料電池と、反応ガス流路を介して燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給装置と、この反応ガス供給装置を制御する制御装置と、を備える。
【０００３】
燃料電池は、例えば、数十個から数百個のセルが積層されたスタック構造である。ここで、各セルは、膜電極構造体（ＭＥＡ）を一対のセパレータで挟持して構成され、膜電極構造体は、アノード電極（陰極）およびカソード電極（陽極）の２つの電極と、これら電極に挟持された固体高分子電解質膜とで構成される。このような燃料電池に対し、反応ガス供給装置によりアノード電極にアノードガスとしての水素ガスを供給し、カソード電極にカソードガスとしてのエアを供給すると、電気化学反応により発電する。
【０００４】
燃料電池に供給する水素ガスには、例えば水素タンクに貯蔵しておいたものが用いられることが多いが、水素タンクから供給される水素ガスには発電に必要な量よりも多くの量の水素が含まれているため、燃料電池のアノード電極から排出されたガス（以下、「アノードオフガス」という）には、発電に供されず余剰となった水素が含まれている。そこで、燃料電池システムでは、循環装置を用いてアノードオフガスを回収するとともに、この回収したアノードオフガスを、水素タンクから供給された水素ガスに合流させて燃料電池に再び供給している。
【０００５】
以下、このような循環装置について、外部に動力源を必要とせず、ガスの圧力エネルギを利用して水素ガスとアノードオフガスとを合流する、いわゆる空圧駆動式のエゼクタを例に説明する（特許文献１参照）。
【０００６】
特許文献１に示されたエゼクタは、筐体と、この筐体内部に進退可能に設けられたニードルと、筐体内部に設けられニードルを収容する略筒状のノズルと、を備える。このようなエゼクタに対し、水素タンクからの水素ガスはノズル内部に導入され、ノズル内部のニードルとの隙間を流通して、ノズルの先端側の吐出口から吐出される。ここで、吐出口から吐出される水素ガスの流量や吐出圧は、ニードルの変位量に応じて調整することができる。一方アノードオフガスは、吐出口から吐出された水素ガスの負圧によりノズル外部の吐出口の近傍に導入され、吐出された水素ガスに合流されるようになっている。
【０００７】
一方、ニードルを変位させる機構として、ニードルの基端側には信号圧が導入される空気極圧導入室が設けられ、さらにこの空気極圧導入室に隣接して燃料極圧導入室が設けられ、この燃料極圧導入室にはアノードオフガスが配管を通して背圧として導入される。また、空気極圧導入室とノズル内部とは第１ダイアフラムで仕切られており、空気極圧導入室と燃料極導入室とは第２ダイアフラムで仕切られている。
【０００８】
このエゼクタによれば、空気極圧導入室と燃料極圧導入室との差圧に応じてノズル内部でニードルが進退される。また、ニードルの先端部のうちノズルの吐出口にかかる部分はテーパ状に形成されており、これにより、ニードルの進退に応じて吐出口の開口面積を変化させて、水素ガスの流量および吐出圧を調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２２７７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、燃料電池に対し必要な量の水素を安定して供給し続けるためには、エゼクタには低流量域から高流量域まで安定して水素ガスを吐出できる性能が要求される。しかしながら、高流量域と低流量域とでは、吐出される水素ガスの流量の調整に係る部分は異なったものとなる。つまり、高流量域における水素ガスの流量は、上述のようなニードルのテーパ状に形成された部分で調整されるのに対し、低流量域における水素ガスの流量は、ニードルのうち水素ガスの流路を締切る部分で調整される。したがって、特に低流量域における水素ガスの流量制御性を向上するには、水素ガスの流路を締切る構造について詳細に検討する必要があるものの、特許文献１には締切り構造に関する記載はない。
【００１１】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、ノズル内部のニードルを進退させることでノズルから吐出されるガスの流量を調整するエゼクタにおいて、低流量域におけるガスの流量制御性を向上できるエゼクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、第１ガス（例えば、後述の水素ガス）が導入される第１流体室（例えば、後述の第１流体室６３）と、ニードル（例えば、後述のニードル７０）と、当該ニードルを内部に収容し、前記第１流体室に導入された第１ガスを前記ニードルとの隙間に流通させて、吐出口（例えば、後述の吐出口８４）から吐出するノズル（例えば、後述のノズル８０）と、当該ノズルの先端側に設けられて第２ガス（例えば、後述のアノードオフガス）が導入される第２流体室（例えば、後述の第２流体室６２）と、前記ノズルから吐出された第１ガスの負圧により前記第２流体室に導入される第２ガスを吸引して第１ガスに合流させるディフューザ（例えば、後述のディフューザ９３）と、第３ガス（例えば、後述のエア）が導入される第３流体室（例えば、後述の第３流体室６４）と、を備え、当該第３流体室に導入される第３ガスの圧力に基づいて、前記ニードルの先端側と前記ノズルの吐出口とを相対移動させることで、前記ノズルから吐出される第１ガスの流量を調整するエゼクタ（例えば、後述のエゼクタ５０）を提供する。前記ニードルを収容するとともに前記吐出口を形成する前記ノズルのノズル流路（例えば、後述のノズル流路８３）には、前記吐出口へ向かって縮径するテーパ形状部（例えば、後述のテーパ形状部８６）が形成され、前記ニードルの先端側には、シール部材（例えば、後述のＯリング７６）が設けられる。また、前記ニードルの先端側と前記ノズルの吐出口とを互いに接近する方向に相対移動させると、前記シール部材は前記テーパ形状部に接し、前記ノズル流路を遮断する。
【００１３】
本発明によれば、第３流体室に導入される第３ガスの圧力に基づいて、ニードルの先端側とノズルの吐出口とを相対移動させることで、ノズルの吐出口から吐出される第１ガスの流量を調整する。また、ノズル流路に吐出口へ向かって縮径するテーパ形状部を設け、さらにこのノズル流路内に収容されるニードルの先端側にシール部材を設けた。そして、吐出口から吐出される第１ガスの流れを遮断する場合、すなわちノズル流路を締切る場合、ニードルの先端側とノズルの吐出口とを互いに接近する方向に相対移動し、シール部材とテーパ形状部とを密接させる。
【００１４】
ところで、第１ガスの流量が調整される吐出口の径に対して非常に大きな径のシール部材を用いてノズル流路を締切った場合、吐出口の径とシール部材の径との差に起因して、ノズル流路を締切る際に、吐出口から吐出される第１ガスの流量が急激に変化する場合がある。これに対して本発明では、ニードルを収容するノズル流路のうち吐出口近傍のテーパ形状部において、ニードルの先端側に設けられたシール部材で締切ることにより、このシール部材の径を吐出口の径に近いものにすることができる。このため、本発明によれば、ノズル流路の締切り近傍の低流量域における第１ガスの流量をなだらかに変化させ、かつ、吐出圧を連続的に変化させることができるので、低流量域における第１ガスの流量制御性を向上することができる。また、シール部材の径を吐出口の径に近づけることにより、より小さな力でノズル流路を締切ることができるので、締切り性も向上することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のエゼクタにおいて、前記第３流体室は、前記ノズルの基端側に設けられ、前記第１流体室は、前記第２流体室と前記第３流体室との間に設けられ、前記第１流体室と前記第２流体室とは、第１ダイアフラム（例えば、後述の第１ダイアフラム６５）で仕切られ、前記第１流体室と前記第３流体室とは、第２ダイアフラム（例えば、後述の第２ダイアフラム６６）で仕切られる。前記エゼクタは、前記第３流体室に導入された第３ガスの圧力により、前記ニードルの先端側と前記ノズルの吐出口とを互いに離隔する方向に相対移動させ、前記第２流体室に導入された第２ガスの圧力により、前記ニードルの先端側と前記ノズルの吐出口とを互いに接近する方向に相対移動させる。
【００１６】
本発明によれば、第１流体室と第２流体室とを第１ダイアフラムで仕切るとともに、第１流体室と第３流体室とを第２ダイアフラムで仕切る。そして、第３ガスの圧力により、ニードルとノズルとを互いに離隔する方向に相対移動させ、第２ガスの圧力により、ニードルとノズルとを互いに接近する方向に相対移動させる。
【００１７】
これにより、第１ガスの圧力が変動すると、この圧力の変動は、第１流体室の両側に形成されたダイアフラムを介して、第２流体室および第３流体室に伝わる。よって、第２流体室に導入された第２ガスと第３流体室に導入された第３ガスとは、圧力変動の影響を受けることになるが、第２ガスと第３ガスとでは、ニードルとノズルとを相対移動させる方向が逆になるため、この圧力変動の影響は相殺される。よって、ノズルとニードルとを相対移動させる力は、第２流体室と第３流体室との差圧にのみ依存することになる。したがって、エゼクタから送出するガス流量を一定にできる。その結果、第１流体室に導入する第１ガスの圧力を制御するレギュレータが不要となる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のエゼクタにおいて、前記第３流体室は、前記ノズルの基端側に設けられ、前記第１流体室と前記第３流体室との間には、大気に連通する第４流体室（例えば、後述の第４流体室１０１Ａ）が設けられ、前記第１流体室と前記第２流体室とは、第１ダイアフラム（例えば、後述の第１ダイアフラム６５Ａ）で仕切られ、前記第１流体室と前記第４流体室とは、前記第１ダイアフラムと略等しい有効面積を有する第２ダイアフラム（例えば、後述の第２ダイアフラム６６Ａ）で仕切られ、前記第３流体室と前記第４流体室とは、前記第１ダイアフラムおよび前記第２ダイアフラムとは異なる有効面積を有する第３ダイアフラム（例えば、後述の第３ダイアフラム１０２Ａ）で仕切られ、前記第３流体室に導入された第３ガスの圧力により、前記ニードルの先端側と前記ノズルの吐出口とを互いに離隔する方向に相対移動させ、前記第２流体室に導入された第２ガスの圧力により、前記ニードルの先端側と前記ノズルの吐出口とを互いに接近する方向に相対移動させる。
【００１９】
本発明によれば、第１流体室と第３流体室との間に、大気に連通する第４流体室を設ける。そして、第１流体室と第２流体室との間を第１ダイアフラムで仕切り、第１流体室と第４流体室との間を第２ダイアフラムで仕切り、第３流体室と第４流体室との間を第３ダイアフラムで仕切る。そして、第３ガスの圧力により、ニードルとノズルとを互いに離隔する方向に相対移動させ、第２ガスの圧力により、ニードルとノズルとを互いに接近する方向に相対移動させる。
【００２０】
そして、第１ダイアフラムと第２ダイアフラムの有効面積を略等しくするとともに、第３ダイアフラムの有効面積をこれら第１、第２ダイアフラムの有効面積と異なるようにした。これにより、第３ダイアフラムの有効面積と前記第１ダイアフラムの有効面積との比に応じた倍圧で、第３流体室に導入される第３ガスの圧力を増幅又は減衰し、第１、第２ダイアフラムに作用させることができる。したがって、この倍圧で、ノズルから吐出される第１ガスの吐出圧すなわち第２流体室の圧力を増幅又は減衰することができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れかに記載のエゼクタにおいて、前記シール部材は、Ｏリング（例えば、後述のＯリング７６）であり、前記ニードルの外周面には、前記Ｏリングを保持する環状の溝（例えば、後述の溝７５）が形成されている。
【００２２】
本発明によれば、シール部材にＯリングを用い、このＯリングをニードルの外周面に形成された環状の溝に保持させた。これにより、例えばシール部材を焼き付けた場合と比較して、小型で簡便な構造にすることができかつ生産コストを抑えることができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４の何れかに記載のエゼクタにおいて、前記エゼクタは、アノードガス（例えば、後述の水素ガス）およびカソードガス（例えば、後述のエア）を反応させて発電を行う燃料電池（例えば、後述の燃料電池１０）にアノードガスを供給する。前記ディフューザの送出口（例えば、後述の送出口６１）は、前記燃料電池に接続され、前記第１流体室には、アノードガス供給源（例えば、後述の水素タンク２２）から第１ガスとしてアノードガスが導入され、前記第２流体室には、第２ガスとして前記燃料電池から排出されるアノードオフガスが導入され、前記第３流体室には、第３ガスとしてのカソードガスが導入される。
【００２４】
従来では、配管を用いて、アノードオフガスをニードルの基端側に背圧として導入するが、アノードオフガスには燃料電池で生成された水分が含まれるため、アノードオフガス内に含まれる水分が配管内で凍結し、エゼクタの性能が低下するおそれがある。しかしながら、本発明によれば、ノズルの先端側の第２流体室に導入されるアノードオフガスをノズルの基端側に導入しないので、アノードオフガスに含まれる水分が凍結しても、エゼクタの性能が低下するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエゼクタが適用された燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図２】上記実施形態に係るエゼクタの構造を示す断面図である。
【図３】上記実施形態に係るノズルの吐出口とニードルの先端部とが互いに最も離隔する方向に相対移動した状態におけるエゼクタの断面図である。
【図４】上記実施形態に係るノズルの吐出口とニードルの先端部とが互いに最も接近する方向に相対移動した状態におけるエゼクタの断面図である。
【図５】上記実施形態に係るノズルの先端部およびニードルの先端部の構造を示す断面図である。
【図６】上記実施形態に係るノズルの先端部およびニードルの先端部の構造を示す断面図である。
【図７】上記実施形態に係るノズルの先端部およびニードルの先端部の構造を示す断面図である。
【図８】従来のエゼクタの構造を示す断面図である。
【図９】水素ガスの流量とノズルのストローク量との関係を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るエゼクタの構造を示す断面図である。
【図１１】上記実施形態に係る第３流体室に供給されるエアの圧力と吐出圧との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るエゼクタが適用された燃料電池システム１の構成を示すブロック図である。
燃料電池システム１は、車両に搭載され、反応ガスを反応させて発電を行う燃料電池１０と、この燃料電池１０に水素ガスやエア（空気）を供給する供給装置２０と、これらを制御する制御装置３０と、を有する。
【００２８】
このような燃料電池１０は、アノード電極（陰極）側にアノードガスとしての水素ガスが供給され、カソード電極（陽極）側にカソードガスとしての酸素を含むエアが供給されると、電気化学反応により発電する。
【００２９】
供給装置２０は、燃料電池１０のカソード電極側にエアを供給するエアポンプ２１と、アノード電極側に水素ガスを供給するアノードガス供給源としての水素タンク２２およびエゼクタ５０と、燃料電池１０から排出されるガスを処理する希釈器２３と、を含んで構成される。
【００３０】
エアポンプ２１は、エア供給路４１を介して、燃料電池１０のカソード電極側に接続されている。エア供給路４１は途中で分岐されており、この分岐した部分は、エア分岐路４１１となり、後述のエゼクタ５０に接続される。エア分岐路４１１には、オリフィス４１３と、エア分岐路４１１を流通するエアの流量を調整する流量調整バルブ４１２とが、上流側から下流側へ向かってこの順で設けられている。なお、この流量調整バルブ４１２には、例えば、エア分岐路４１１内のエアの排出するインジェクタが用いられる。燃料電池１０のカソード電極側には、エア排出路４２が接続され、このエア排出路４２の途中には、上述の希釈器２３が設けられる。
【００３１】
水素タンク２２は、水素供給路４３を介して、燃料電池１０のアノード電極側に接続されている。水素供給路４３には、上流側から順に、レギュレータ４３１、遮断弁４３２、およびエゼクタ５０が設けられる。燃料電池１０のアノード電極側には、水素排出路４４が接続され、この水素排出路４４は、希釈器２３に接続される。この水素排出路４４には、パージ弁４４１が設けられている。また、水素排出路４４のうちパージ弁４４１よりも燃料電池１０側では、水素排出路４４が分岐されて水素還流路４５となり、この水素還流路４５は、上述のエゼクタ５０に接続されている。また、水素還流路４５には、水素ガスの逆流を防止する逆止弁４５１が設けられている。このパージ弁４４１を開くことにより、水素排出路４４内の水素ガスは、希釈器２３に流入し、エア排出路４２内のエアで希釈されて排出される。
【００３２】
なお以下では、エア供給路４１と、エア分岐路４１１と、エア排出路４２とで構成されるエアの流路を総称してカソード系という。また、水素供給路４３と、水素排出路４４と、水素還流路４５とで構成される水素の循環流路を総称してアノード系という。
【００３３】
エゼクタ５０は、燃料電池１０から水素排出路４４に排出された水素オフガスを、水素還流路４５を通して回収し、水素供給路２５に還流する。ここで、エゼクタ５０は、エア分岐路４１１から導入するエアの圧力に基づいて、水素還流路４５から回収する水素ガス流量を調整する。
【００３４】
制御装置３０は、供給装置２０を制御して、燃料電池１０を発電させる。このとき、制御装置３０は、流量調整バルブ４１２を駆動することでアノード系内の圧力を調整する。具体的には、制御装置３０は、アノード系内の圧力を上昇させる場合には、流量調整バルブ４１２を駆動して、エゼクタ５０に導入するエア圧力を上昇させる。一方、アノード系内の圧力を低下させる場合には、流量調整バルブ４１２を駆動して、エゼクタ５０の導入するエア圧力を低下させる。
【００３５】
具体的には、制御装置３０は、以下の手順で燃料電池１０を発電させる。
すなわち、パージ弁４４１を閉じるとともに、遮断弁４３２を開く。そして、エアポンプ２１を駆動することにより、エア供給路４１を介して、燃料電池１０のカソード側にエアを供給する。同時に、水素タンク２２から、水素供給路４３を介して、燃料電池１０のアノード側に水素ガスを供給する。
【００３６】
燃料電池１０に供給された水素ガスおよびエアは、発電に供された後、燃料電池１０からアノード側の生成水などの残留水とともに、水素排出路４４およびエア排出路４２に流入する。パージ弁４４１は閉じているので、水素排出路４４に流れた水素ガスは、水素還流路４５を通って水素供給路４３に還流されて、再利用される。
【００３７】
ここで、エアポンプ２１から供給されたエアの一部は、エア分岐路４１１にも流入する。流量調整バルブ４１２を駆動し、エア分岐路４１１を通ってエゼクタ５０に流入するエアの圧力を変化させることにより、アノード系内の圧力を調整する。
【００３８】
その後、パージ弁４４１を適当な開度で開くことにより、水素排出路４４に排出された水素ガスは、希釈器２３に流入する。この希釈器２３に流入した水素ガスは、希釈器２３において、エア排出路４２を流通するエアで希釈されて、外部に排出される。
【００３９】
図２は、エゼクタ５０の構造を示す断面図である。
エゼクタ５０は、筐体６０と、この筐体６０内部に固定されたニードル７０と、このニードル７０を収容する略筒状のノズル８０と、を備える。
【００４０】
ニードル７０は略棒状であり、その先端部７１には先端へ向かうに従い縮径するようにテーパ形状部７７が形成されている。先端部７１のうち、テーパ形状部７７が形成された部分よりも基端側の外周面には環状の溝７５が形成されており、この溝７５には、シール部材としてのＯリング７６が嵌装されている。
【００４１】
ニードル７０の中心には、延在方向に沿って伸びる貫通孔としてのガス流路７２が、その基端面から先端部７１にかけて形成されている。そして、ニードル７０のうち、ノズル８０の後述のテーパ形状部８６に連通する部分、並びに、筐体６０の後述の第１流体室６３に連通する部分には、それぞれ、複数の貫通孔が形成されている。
【００４２】
また、ニードル７０の略中央には、ガス流路７２に対し垂直に延びる鍔部７３が形成されており、この鍔部７３には円盤状のニードル支持部９７が基端側から取り付けられている。さらにこのニードル支持部９７は、固定ねじ９８によりニードル７０とともに筐体６０の内壁面に固定される。
【００４３】
ノズル８０は、ニードル７０の基端側に設けられた基端部８１と、ニードル７０の先端側に設けられた先端部８２と、これら基端部８１と先端部８２とを連結する連結ピン８８と、を備える。連結ピン８８は、カラー８９とともにニードル支持部９７に形成された挿通孔９９に挿通されている。
【００４４】
ノズル８０の先端部８２には、筐体６０の延出方向に沿って延びる貫通孔としてのノズル流路８３が形成されている。このノズル流路８３は、ニードル７０の鍔部７３よりも先端側を収容するとともに、その先端面は、吐出口８４となっている。また、このノズル流路８３の先端側の吐出口８４の近傍には、吐出口８４へ向かって縮径するテーパ形状部８６が形成され、さらにこのノズル流路８３の基端側には、円筒状の軸受８５が設けられている。
一方、ノズル８０の基端部８１には、ニードル７０の鍔部７３よりも基端側を収容する凹部８７が形成されている。
【００４５】
ニードル７０の鍔部７３よりも先端側は、ノズル８０の先端部８２のノズル流路８３に挿入されて、軸受８５に支持される。一方、ニードル７０の鍔部７３よりも基端側は、ノズル８０の基端部８１の凹部８７に嵌合されて支持される。これにより、ニードル７０はノズル８０の内部に収容され、またノズル８０はニードル７０により同軸方向に進退可能に保持される。すなわち、ニードル７０の先端部７１とノズル８０の吐出口８４とは相対移動可能となる。
【００４６】
また、ノズル８０の前進する方向への移動は、ノズル８０の基端部８１がニードル支持部９７に接することにより規制される（後述の図３参照）。この状態で、ニードル７０の先端部７１とノズル８０の吐出口８４とは最も離隔した状態となる。
一方、ノズル８０の後退する方向への移動は、ノズル８０の先端部８２のテーパ形状部８６がニードル７０のＯリング７６に接することにより規制される（後述の図４参照）。この状態で、ノズル８０の吐出口８４とニードル７０の先端部７１とは最も接近した状態となる。
なお以下の説明では、ニードル７０のＯリング７６がノズル８０のテーパ形状部８６に接した状態から、ノズル８０が前進する方向へ変位した量をストローク量という。
【００４７】
以上のニードル７０およびノズル８０によれば、ノズル８０の基端部８１と先端部８２との間に導入された水素ガスは、ノズル流路８３に設けられたニードル７０のガス流路７２内に導入され、ノズル流路８３内のニードル７０との隙間を流通して、ノズル８０の吐出口８４から吐出される。
【００４８】
筐体６０は、略筒状であり、この筐体６０の先端面には、送出口６１が形成される。この送出口６１には、水素供給路４３を介して燃料電池１０が接続される。
【００４９】
また、筐体６０には、ノズル８０を付勢してノズル８０とニードル７０との相対位置を保持する２つのばね９５，９６と、筐体６０の基端面に螺合されて、これらばね９５，９６の付勢力を調整する調整ねじ９２と、が設けられている。ばね９５は、ノズル８０を先端部８２側から基端部８１側へ向かって付勢する。一方ばね９６は、ばね９５とは逆に、ノズル８０を基端部８１側から先端部８２側へ向かって付勢する。
【００５０】
ノズル８０の外壁面と筐体６０の内壁面との間の空間は、ノズル８０の先端側に位置する第２流体室６２、ノズル８０の中央部側に位置する第１流体室６３、ノズル８０の基端側に位置する第３流体室６４の３つに仕切られている。つまり、第１流体室６３は、第２流体室６２と第３流体室６４との間に設けられている。
【００５１】
第１流体室６３と第２流体室６２とは、第１ダイアフラム６５で仕切られている。この第１ダイアフラム６５は、ノズル８０の先端部８２と筐体６０の内壁面との間に形成されている。第１流体室６３と第３流体室６４とは、第２ダイアフラム６６で仕切られている。この第２ダイアフラム６６は、ノズル８０の基端部８１と筐体６０の内壁面との間に形成されている。
【００５２】
すなわち、第１流体室６３は、第１ダイアフラム６５および第２ダイアフラム６６で仕切られて、ノズル８０の基端部８１と先端部８２との間に設けられることになる。また、これら第１ダイアフラム６５および第２ダイアフラム６６の有効面積は略同一となっている。
【００５３】
筐体６０には、第１流体室６３に連通する第１連通孔６７、第２流体室６２に連通する第２連通孔６８、および、第３流体室６４に連通する第３連通孔６９が形成されている。第１連通孔６７には、水素供給路４３を介して水素タンク２２が接続され、この第１連通孔６７を通して、水素タンク２２から第１ガスとしての水素ガスが第１流体室６３に導入される。そして、この第１流体室６３に導入された水素ガスは、ノズル８０に導入されて、ノズル８０の吐出口８４から吐出される。
【００５４】
第２連通孔６８には、水素還流路４５が接続され、この第２連通孔６８を通して、燃料電池１０から排出された第２ガスとしてのアノードオフガスが第２流体室６２に導入される。第３連通孔６９には、エア分岐路４１１が接続され、この第３連通孔６９を通して、第３ガスとしてのエアが第３流体室６４にエア信号圧として導入される。
【００５５】
筐体６０の先端側の形状は、ディフューザ９３となっており、ノズル８０の吐出口８４に接続されている。このディフューザ９３は、具体的には、筐体６０の内径が送出口６１に向かうに従い急激に狭くなり、その後、緩やかに拡がることにより形成される。ディフューザ９３は、ノズル８０の吐出口８４から吐出された水素ガスの流速を上昇させて送出口６１から送出し、この送出される水素ガスの負圧により、第２流体室６２に導入されるアノードオフガスを吸引して、吐出口８４から吐出される水素ガスに合流させる。
【００５６】
第３流体室６４がノズル８０の基端側に設けられているため、ニードル７０とノズル８０とは、第３流体室６４に導入されたエア信号圧により、それぞれの先端部７１と吐出口８４が互いに離隔する方向に相対移動される。一方、第２流体室６２がノズル８０の先端側に設けられているため、ニードル７０とノズル８０とは、第２流体室６２に導入されたアノードオフガスの圧力により、それぞれの先端部７１と吐出口８４が互いに接近する方向に相対移動される。つまり、第３流体室６４に作用するエア信号圧をＰａｉｒとし、第２流体室６２に作用する水素ガスの吐出圧（アノード系内の圧力）をＰｏｕｔとし、第１ダイアフラム６５および第２ダイアフラム６６の有効面積をＳとし、ノズル８０を第３流体室６４側へ後退させる２つのばね９５，９６による付勢力をＦとすると、下記式が成立する。
Ｆ＝（Ｐａｉｒ−Ｐｏｕｔ）×Ｓ
【００５７】
したがって、第１ダイアフラム６５および第２ダイアフラム６６の有効面積を同一のものとすると、第３流体室６４と第２流体室６２との差圧（Ｐａｉｒ−Ｐｏｕｔ）は、ばね９５，９６による付勢力Ｆのみにより規定されることとなる。一方、ばね９５，９６による付勢力Ｆは、ノズル８０のストローク量、すなわちノズル８０とニードル７０との相対位置に応じて変化する。したがって、第３流体室６４と第２流体室６２との差圧（Ｐａｉｒ−Ｐｏｕｔ）に応じて、ニードル７０の先端部７１とノズル８０の吐出口８４との相対位置が変化し、その結果、後に詳述するように吐出口８４から吐出される水素ガスの流量や吐出圧が調整される。
【００５８】
次に、以上のように構成されたエゼクタ５０の動作について、図３および図４を参照して説明する。
図３および図４は、それぞれエゼクタ５０の動作を説明するための断面図である。より具体的には、図３は、ノズル８０の吐出口８４とニードル７０の先端部７１とが互いに離隔する方向に相対移動した状態におけるエゼクタ５０の断面図である。図４は、ノズル８０の吐出口８４とニードル７０の先端部７１とが互いに接近する方向に相対移動した状態におけるエゼクタ５０の断面図である。
【００５９】
第３流体室６４に導入されたエア信号圧が、所定値ここでは第２流体室６２に導入されたアノードオフガスの圧力よりも高い場合、図３に示すように、ノズル８０が前進する。そして、第１流体室６３に導入された水素ガスは、ノズル流路８３に設けられたニードル７０のガス流路７２内に導入され、Ｏリング７６とノズル８０のテーパ形状部８６との隙間、およびニードル７０のテーパ形状部７７と吐出口８４との隙間を流通して、ノズル８０から吐出される。ノズル８０から吐出された水素ガスは、ディフューザ９３により流速が上昇して送出口６１から送出される。第２流体室６２に導入されたアノードオフガスは、このように水素ガスを送出することで発生した負圧により吸引され、吐出口８４から吐出される水素ガスに合流する。
【００６０】
ここで、第３流体室６４に導入されたエア信号圧を上昇させると、ノズル８０がさらに前進する。そして、ノズル８０の吐出口８４とニードル７０のテーパ形状部７７との隙間、すなわち吐出口８４の開口面積が大きくなる。その結果、ノズル８０から吐出される水素ガス流量が増加し、アノード系内の圧力が上昇する。一方、第３流体室６４に導入されたエア信号圧を低下させると、吐出口８４の開口面積が小さくなる。その結果、ノズル８０から吐出される水素ガス流量が減少し、アノード系内の圧力が低下する。
【００６１】
また、第３流体室６４に導入されたエア信号圧が、所定値ここでは第２流体室６２に導入されるアノードオフガスの圧力以下である場合、図４に示すように、ノズル８０が後退する。そして、図４に示すように、ニードル７０のＯリング７６がノズル流路８３のテーパ形状部８６に接し、ノズル流路８３を遮断する。これにより、ノズル８０から吐出される水素ガスの流量はゼロになる。
【００６２】
次に、ノズル８０のストローク量を変化させたときにおけるノズル流路８３内の水素ガスの流れの変化について、図５〜図７を参照して説明する。
図５〜図７は、それぞれ、ノズル８０の先端部８２およびニードル７０の先端部７１の構造を示す断面図である。より具体的には、図５はストローク量が最小のときの断面図であり、図７はストローク量が最大のときの断面図である。図６は、ストローク量がこれら図５および図７の中間のときの断面図である。
【００６３】
上述のようにノズル８０から吐出される水素ガスの流量は、ノズル８０のストローク量に応じて調整されるようになっている。より具体的には、Ｏリング７６とノズル８０のテーパ形状部８６との隙間、および、ニードル７０のテーパ形状部７７と吐出口８４との隙間の異なる２つの部分において、ノズル流路８３内の水素ガスの流れを制限することにより、ノズル８０から吐出される水素ガスの流量が制御される。
【００６４】
先ず、図５に示す状態では、Ｏリング７６がノズル８０のテーパ形状部８６に接しており、ノズル流路８３は遮断され、ノズル８０から吐出される水素ガスの流量はゼロとなる。ノズル流路８３を遮断した状態からストローク量を増加すると、Ｏリング７６とノズル８０のテーパ形状部８６との間に隙間が形成され、これにより、ノズル８０から水素ガスが吐出され始める。ここで、ストローク量が僅かである場合、ニードル７０のテーパ形状部７７側の隙間よりもＯリング７６側の隙間の方が小さいため、ノズル８０から吐出される水素ガスの流量はＯリング７６側の隙間の大きさに応じて制御される。
【００６５】
図５に示す状態からストローク量を増加し、図６に示す状態にすると、Ｏリング７６側の隙間が吐出口８４側の隙間よりも大きくなる。このため、ノズル８０から吐出される水素ガスの流量を制御する部分は、Ｏリング７６側からテーパ形状部７７側へと移行する。そして、図６に示す状態から図７に示すストローク量が最大の状態になるまでは、ノズル８０から吐出される水素ガスの流量は、テーパ形状部７７側の隙間の大きさに応じて制御されることとなる。
【００６６】
次に、水素ガスの流量制御性について、図８および図９を参照して本実施形態のエゼクタ５０と従来のエゼクタとを比較する。
図８は、従来のエゼクタ１５０の構造を示す断面図である。
上述のように、本実施形態のエゼクタ５０では、ニードル７０の先端部７１に設けられたＯリング７６により、水素ガスが流通するノズル流路８３を締切る。これに対して、従来のエゼクタ１５０では、ニードル１７０のうち軸受１８５よりも基端側に設けられた円盤状のバルブ１７３が設けられ、ノズル１８０の先端部１８２のうちバルブ１７３と対向する部分には環状のゴムシール１７８が設けられている。すなわち、従来のエゼクタ１５０は、ノズル１８０が後退すると、バルブ１７３がゴムシール１７８に接することにより、水素ガスの流路を遮断する構造となっている。
【００６７】
図８に示すように、ノズル流路１８３内のニードル１７０との隙間に水素ガスを流通させる構造のエゼクタ１５０では、水素ガスの流路を遮断するバルブ１７３を軸受１８５よりも基端側に設けると、バルブ１７３の径を軸受１８５の径よりも大きくせざるを得ない。このため、バルブ１７３の径は吐出口１８４の径と比較して非常に大きくなってしまう。
【００６８】
図９は、水素ガスの流量とノズルのストローク量との関係を示す図である。図９において、破線は従来のエゼクタ１５０における上記関係を示し、実線は本実施形態のエゼクタ５０における上記関係を示す。
【００６９】
図９に示すように、水素ガスの流路を締切るバルブ１７３の径が吐出口１８４の径に対して大きいと、このバルブ１７３側の部分で流量が制御されるストローク量の小さい領域では、僅かなストローク量の変化で水素ガスの流量が大きく変化する。このため、水素ガスの流量を制御する部分が、バルブ１７３側からニードル１７０のテーパ形状部１７７側に移行する際、ストローク量に対する水素ガスの流量の変化率が急激に変化してしまう。
【００７０】
これに対して本実施形態では、吐出口８４に近い径を有するＯリング７６で水素ガスの流路を締切ることにより、ストローク量の変化に対する水素ガスの流量の変化を、従来と比較して小さくすることができる。このため、水素ガスの流量を制御する部分が、Ｏリング７６側からテーパ形状部７７側に移行する際における、ストローク量に対する水素ガスの流量の変化率の変化をなだらかにすることができるので、従来と比較して、低流量域における水素ガスの流量制御性を向上することができる。また、従来と比較して小さな面積で締切るため、より小さな力で締切ることができ、結果として締切り性を向上することもできる。
【００７１】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）第３流体室６４に導入されるエア信号圧に基づいて、ニードル７０の先端部７１とノズル８０の吐出口８４とを相対移動させることで、ノズル８０の吐出口８４から吐出される水素ガスの流量を調整する。また、ノズル流路８３に吐出口８４へ向かって縮径するテーパ形状部８６を設け、さらにこのノズル流路８３内に収容されるニードル７０の先端部７１にＯリング７６を設けた。そして、吐出口８４から吐出される水素ガスの流れを遮断する場合、すなわちノズル流路８３を締切る場合、ニードル７０の先端部７１とノズル８０の吐出口８４とを互いに接近する方向に相対移動し、Ｏリング７６とテーパ形状部８６とを密接させる。
【００７２】
また、ニードル７０を収容するノズル流路８３のうち吐出口８４近傍のテーパ形状部８６において、ニードル７０の先端部７１に設けられたＯリング７６で締切ることにより、このＯリング７６の径を吐出口８４の径に近いものにすることができる。このため、ノズル流路８３の締切り近傍の低流量域における水素ガスの流量をなだらかに変化させ、かつ、吐出圧を連続的に変化させることができるので、低流量域における水素ガスの流量制御性を向上することができる。また、Ｏリング７６の径を吐出口８４の径に近づけることにより、より小さな力でノズル流路８３を締切ることができる。
【００７３】
（２）第１流体室６３と第２流体室６２とを第１ダイアフラム６５で仕切るとともに、第１流体室６３と第３流体室６４とを第２ダイアフラム６６で仕切る。そして、エア分岐路４１１からのエアの圧力により、ニードル７０とノズル８０とを互いに接近する方向に相対移動させ、水素還流路４５からのアノードオフガスの圧力により、ニードル７０とノズル８０とを互いに離隔する方向に相対移動させる。
【００７４】
これにより、水素タンク２２からの水素ガスの圧力が変動すると、この圧力の変動は、第１流体室６３の両側に形成されたダイアフラム６５，６６を介して、第２流体室６２および第３流体室６４に伝わる。よって、第２流体室６２に導入された水素還流路４５からのアノードオフガスと第３流体室６４に導入されたエア分岐路４１１からのエアとは、圧力変動の影響を受けることになるが、水素還流路４５からのアノードオフガスとエア分岐路４１１からのエアとでは、ニードル７０とノズル８０とを相対移動させる方向が逆になるため、この圧力変動の影響は相殺される。よって、ノズル８０とニードル７０とを相対移動させる力は、第２流体室６２と第３流体室６４との差圧にのみ依存することになる。したがって、エゼクタ５０から送出するガス流量を一定にできる。その結果、第１流体室６３に導入する水素ガスの圧力を制御するレギュレータが不要となる。
【００７５】
（３）Ｏリング７６をニードル７０の先端部７１の外周面に形成された環状の溝７５に保持させた。これにより、例えばシール部材を焼き付けた場合と比較して、小型で簡便な構造にすることができかつ生産コストを抑えることができる。
【００７６】
（４）第２流体室６２に導入されるアノードオフガスをノズル８０の基端側に導入しないので、アノードオフガスに含まれる水分が凍結しても、エゼクタ５０の性能が低下するのを防止できる。
【００７７】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態について、図１０および図１１を参照して説明する。
以下の第２実施形態の説明にあたって、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
【００７８】
図１０は、本発明の第２実施形態に係るエゼクタ５０Ａの構造を示す断面図である。本実施形態のエゼクタ５０Ａは、筐体６０Ａおよびノズル８０Ａの構成が第１実施形態と異なる。
【００７９】
ノズル８０Ａの外壁面と筐体６０Ａの内壁面との間の空間は、ノズル８０Ａの先端側に位置する第２流体室６２、ノズル８０Ａの中央部側に位置する第１流体室６３Ａ、ノズル８０Ａの基端側に位置する第３流体室６４Ａ、第１流体室６３Ａと第３流体室６４Ａとの間に設けられた第４流体室１０１Ａの３つに仕切られている。
【００８０】
第１流体室６３Ａと第２流体室６２とは、第１ダイアフラム６５Ａで仕切られている。この第１ダイアフラム６５は、ノズル８０Ａの先端部８２と筐体６０Ａの内壁面との間に形成されている。第１流体室６３と第４流体室１０１Ａとは、第２ダイアフラム６６Ａで仕切られている。この第２ダイアフラム６６Ａは、ノズル８０Ａの基端部８１Ａと筐体６０Ａの内壁面との間に形成されている。第３流体室６４Ａと第４流体室１０１Ａとは、第３ダイアフラム１０２Ａで仕切られている。この第３ダイアフラム１０２Ａは、ノズル８０Ａの基端部８１Ａと筐体６０Ａの内壁面との間のうち第２ダイアフラム６６Ａよりも基端側に形成されている。
すなわち、第１流体室６３Ａは、第１ダイアフラム６５Ａおよび第２ダイアフラム６６Ａで仕切られて、ノズル８０Ａの基端部８１Ａと先端部８２との間に設けられることになる。また、これら第１ダイアフラム６５Ａおよび第２ダイアフラム６６Ａの有効面積は略同一となっており、第３ダイアフラム１０２Ａの有効面積は第１ダイアフラム６５Ａおよび第２ダイアフラム６６Ａの有効面積と異なっている。
【００８１】
筐体６０Ａには、第１流体室６３Ａに連通する第１連通孔６７、第２流体室６２に連通する第２連通孔６８、第３流体室６４Ａに連通する第３連通孔６９の他、第４流体室１０１Ａに連通する第４連通孔１０３Ａが形成されている。第４流体室１０１Ａは、この第４連通孔１０３Ａを介して大気に連通する。
【００８２】
第３流体室６４Ａがノズル８０Ａの基端側に設けられているため、ニードル７０とノズル８０Ａとは、第３流体室６４Ａに導入されたエア信号圧により、それぞれの先端部７１と吐出口８４が互いに離隔する方向に相対移動される。一方、第２流体室６２がノズル８０Ａの先端側に設けられているため、ニードル７０とノズル８０Ａとは、第２流体室６２Ａに導入されたアノードオフガスの圧力により、それぞれの先端部７１と吐出口８４が互いに接近する方向に相対移動される。
【００８３】
第３流体室６４Ａに作用するエア信号圧をＰａｉｒとし、第２流体室６２に作用する水素ガスの吐出圧（アノード系内の圧力）をＰｏｕｔとする。また、第１ダイアフラム６５Ａおよび第２ダイアフラム６６Ａの有効面積をＳｈとし、第３ダイアフラム１０２Ａの有効面積をＳａとすると、第３流体室６４Ａに作用するエア信号圧のゲージ圧Ｐａｉｒ＿ｇａｕｇｅと、第２流体室６２に作用する水素ガスの吐出圧のゲージ圧Ｐｏｕｔ＿ｇａｕｇｅとの間に、下記式に示すような関係式が成立する。
Ｐｏｕｔ＿ｇａｕｇｅ＝Ｐａｉｒ＿ｇａｕｇｅ×（Ｓａ／Ｓｈ）
【００８４】
つまり、本実施形態のエゼクタ５０Ａでは、第１、第２ダイアフラム６５Ａ，６６Ａの有効面積Ｓｈと第３ダイアフラム１０２Ａの有効面積をＳａとを異なったものにすることにより、この比（Ｓａ／Ｓｈ）に応じた倍圧で、エア信号圧Ｐａｉｒ＿ｇａｕｇｅを増幅又は減衰し、第１、第２ダイアフラム６５Ａ，６６Ａに作用させることができ、結果として、吐出圧Ｐｏｕｔ＿ｇａｕｇｅ、すなわち第２流体室６２内の圧力を増幅又は減衰することができる。
【００８５】
図１１は、第３流体室６４Ａに供給されるエアの圧力Ｐａｉｒ＿ｇａｕｇｅと吐出圧Ｐｏｕｔ＿ｇａｕｇｅとの関係を示すグラフである。
図１１に示すように、面積比（Ｓａ／Ｓｈ）を１より大きくすることにより、面積比（Ｓａ／Ｓｈ）を１とした場合と比較して、吐出圧Ｐｏｕｔ＿ｇａｕｇｅを増幅させることが可能となる。このように、本実施形態では、エアコンプレッサの回転数を制御しエア信号圧を調整することで、図１１中ハッチングで示すような領域内で吐出圧を制御することができる。また逆に、面積比（Ｓａ／Ｓｈ）を１より小さくすることにより、面積比（Ｓａ／Ｓｈ）を１とした場合と比較して、吐出圧Ｐｏｕｔ＿ｇａｕｇｅを減衰させることも可能となる。
【００８６】
以上のように、本実施形態のエゼクタ５０Ａは、第３流体室６４Ａに導入されたエア信号圧を増幅又は減衰したものに基づいて、ニードル７０の先端側とノズル８０Ａの吐出口８４とを相対移動させるとともに、ノズル８０Ａから吐出される水素ガスの流量を調整する。したがって、第１実施形態の（１）、（３）、（４）と同様の効果を奏することができる。
【００８７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。
例えば、上記実施形態では、複数のダイアフラム６５，６６やばね９５，９６などを用い、エアの圧力に応じてノズル８０とニードル７０とを相対移動させるように構成したが、これに限るものではない。例えば、モータやソレノイドなどの電磁式の駆動源を用い、エアの圧力に応じてノズルとニードルとを相対移動させるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１０ 燃料電池
２２ 水素タンク（アノードガス供給源）
５０，５０Ａ エゼクタ
６０，６０Ａ 筐体
６２ 第２流体室
６３，６３Ａ 第１流体室
６４，６４Ａ 第３流体室
６５，６５Ａ 第１ダイアフラム
６６，６６Ａ 第２ダイアフラム
７０ ニードル
７１ 先端部
７５ 溝
７６ Ｏリング
８０ ノズル
８３ ノズル流路
８４ 吐出口
８６ テーパ形状部
９３ ディフューザ
１０１Ａ 第４流体室
１０２Ａ 第３ダイアフラム
１０３Ａ 第４連通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エゼクタに関する。詳しくは、燃料電池システムに搭載されるエゼクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の新たな動力源として燃料電池システムが注目されている。燃料電池システムは、例えば、反応ガスを化学反応させて発電する燃料電池と、反応ガス流路を介して燃料電池に反応ガスを供給する反応ガス供給装置と、この反応ガス供給装置を制御する制御装置と、を備える。
【０００３】
燃料電池は、例えば、数十個から数百個のセルが積層されたスタック構造である。ここで、各セルは、膜電極構造体（ＭＥＡ）を一対のセパレータで挟持して構成され、膜電極構造体は、アノード電極（陰極）およびカソード電極（陽極）の２つの電極と、これら電極に挟持された固体高分子電解質膜とで構成される。このような燃料電池に対し、反応ガス供給装置によりアノード電極にアノードガスとしての水素ガスを供給し、カソード電極にカソードガスとしてのエアを供給すると、電気化学反応により発電する。
【０００４】
燃料電池に供給する水素ガスには、例えば水素タンクに貯蔵しておいたものが用いられることが多いが、水素タンクから供給される水素ガスには発電に必要な量よりも多くの量の水素が含まれているため、燃料電池のアノード電極から排出されたガス（以下、「アノードオフガス」という）には、発電に供されず余剰となった水素が含まれている。そこで、燃料電池システムでは、循環装置を用いてアノードオフガスを回収するとともに、この回収したアノードオフガスを、水素タンクから供給された水素ガスに合流させて燃料電池に再び供給している。
【０００５】
以下、このような循環装置について、外部に動力源を必要とせず、ガスの圧力エネルギを利用して水素ガスとアノードオフガスとを合流する、いわゆる空圧駆動式のエゼクタを例に説明する（特許文献１参照）。
【０００６】
特許文献１に示されたエゼクタは、筐体と、この筐体内部に進退可能に設けられたニードルと、筐体内部に設けられニードルを収容する略筒状のノズルと、を備える。このようなエゼクタに対し、水素タンクからの水素ガスはノズル内部に導入され、ノズル内部のニードルとの隙間を流通して、ノズルの先端側の吐出口から吐出される。ここで、吐出口から吐出される水素ガスの流量や吐出圧は、ニードルの変位量に応じて調整することができる。一方アノードオフガスは、吐出口から吐出された水素ガスの負圧によりノズル外部の吐出口の近傍に導入され、吐出された水素ガスに合流されるようになっている。
【０００７】
一方、ニードルを変位させる機構として、ニードルの基端側には信号圧が導入される空気極圧導入室が設けられ、さらにこの空気極圧導入室に隣接して燃料極圧導入室が設けられ、この燃料極圧導入室にはアノードオフガスが配管を通して背圧として導入される。また、空気極圧導入室とノズル内部とは第１ダイアフラムで仕切られており、空気極圧導入室と燃料極導入室とは第２ダイアフラムで仕切られている。
【０００８】
このエゼクタによれば、空気極圧導入室と燃料極圧導入室との差圧に応じてノズル内部でニードルが進退される。また、ニードルの先端部のうちノズルの吐出口にかかる部分はテーパ状に形成されており、これにより、ニードルの進退に応じて吐出口の開口面積を変化させて、水素ガスの流量および吐出圧を調整することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２２７７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、燃料電池に対し必要な量の水素を安定して供給し続けるためには、エゼクタには低流量域から高流量域まで安定して水素ガスを吐出できる性能が要求される。しかしながら、高流量域と低流量域とでは、吐出される水素ガスの流量の調整に係る部分は異なったものとなる。つまり、高流量域における水素ガスの流量は、上述のようなニードルのテーパ状に形成された部分で調整されるのに対し、低流量域における水素ガスの流量は、ニードルのうち水素ガスの流路を締切る部分で調整される。したがって、特に低流量域における水素ガスの流量制御性を向上するには、水素ガスの流路を締切る構造について詳細に検討する必要があるものの、特許文献１には締切り構造に関する記載はない。
【００１１】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、ノズル内部のニードルを進退させることでノズルから吐出されるガスの流量を調整するエゼクタにおいて、低流量域におけるガスの流量制御性を向上できるエゼクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、第１ガス（例えば、後述の水素ガス）が導入される第１流体室（例えば、後述の第１流体室６３）と、ニードル（例えば、後述のニードル７０）と、当該ニードルを内部に収容し、前記第１流体室に導入された第１ガスを前記ニードルとの隙間に流通させて、吐出口（例えば、後述の吐出口８４）から吐出するノズル（例えば、後述のノズル８０）と、当該ノズルの先端側に設けられて第２ガス（例えば、後述のアノードオフガス）が導入される第２流体室（例えば、後述の第２流体室６２）と、前記ノズルから吐出された第１ガスの負圧により前記第２流体室に導入される第２ガスを吸引して第１ガスに合流させるディフューザ（例えば、後述のディフューザ９３）と、第３ガス（例えば、後述のエア）が導入される第３流体室（例えば、後述の第３流体室６４）と、を備え、当該第３流体室に導入される第３ガスの圧力に基づいて、前記ニードルの先端側と前記ノズルの吐出口とを相対移動させることで、前記ノズルから吐出される第１ガスの流量を調整するエゼクタ（例えば、後述のエゼクタ５０）を提供する。前記ニードルを収容するとともに前記吐出口を形成する前記ノズルのノズル流路（例えば、後述のノズル流路８３）には、前記吐出口へ向かって縮径するテーパ形状部（例えば、後述のテーパ形状部８６）が形成され、前記ニードルの先端側には、シール部材（例えば、後述のＯリング７６）が設けられる。また、前記ニードルの先端側と前記ノズルの吐出口とを互いに接近する方向に相対移動させると、前記シール部材は前記テーパ形状部に接し、前記ノズル流路を遮断する。
【００１３】
本発明によれば、第３流体室に導入される第３ガスの圧力に基づいて、ニードルの先端側とノズルの吐出口とを相対移動させることで、ノズルの吐出口から吐出される第１ガスの流量を調整する。また、ノズル流路に吐出口へ向かって縮径するテーパ形状部を設け、さらにこのノズル流路内に収容されるニードルの先端側にシール部材を設けた。そして、吐出口から吐出される第１ガスの流れを遮断する場合、すなわちノズル流路を締切る場合、ニードルの先端側とノズルの吐出口とを互いに接近する方向に相対移動し、シール部材とテーパ形状部とを密接させる。
【００１４】
ところで、第１ガスの流量が調整される吐出口の径に対して非常に大きな径のシール部材を用いてノズル流路を締切った場合、吐出口の径とシール部材の径との差に起因して、ノズル流路を締切る際に、吐出口から吐出される第１ガスの流量が急激に変化する場合がある。これに対して本発明では、ニードルを収容するノズル流路のうち吐出口近傍のテーパ形状部において、ニードルの先端側に設けられたシール部材で締切ることにより、このシール部材の径を吐出口の径に近いものにすることができる。このため、本発明によれば、ノズル流路の締切り近傍の低流量域における第１ガスの流量をなだらかに変化させ、かつ、吐出圧を連続的に変化させることができるので、低流量域における第１ガスの流量制御性を向上することができる。また、シール部材の径を吐出口の径に近づけることにより、より小さな力でノズル流路を締切ることができるので、締切り性も向上することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のエゼクタにおいて、前記第３流体室は、前記ノズルの基端側に設けられ、前記第１流体室は、前記第２流体室と前記第３流体室との間に設けられ、前記第１流体室と前記第２流体室とは、第１ダイアフラム（例えば、後述の第１ダイアフラム６５）で仕切られ、前記第１流体室と前記第３流体室とは、第２ダイアフラム（例えば、後述の第２ダイアフラム６６）で仕切られる。前記エゼクタは、前記第３流体室に導入された第３ガスの圧力により、前記ニードルの先端側と前記ノズルの吐出口とを互いに離隔する方向に相対移動させ、前記第２流体室に導入された第２ガスの圧力により、前記ニードルの先端側と前記ノズルの吐出口とを互いに接近する方向に相対移動させる。
【００１６】
本発明によれば、第１流体室と第２流体室とを第１ダイアフラムで仕切るとともに、第１流体室と第３流体室とを第２ダイアフラムで仕切る。そして、第３ガスの圧力により、ニードルとノズルとを互いに離隔する方向に相対移動させ、第２ガスの圧力により、ニードルとノズルとを互いに接近する方向に相対移動させる。
【００１７】
これにより、第１ガスの圧力が変動すると、この圧力の変動は、第１流体室の両側に形成されたダイアフラムを介して、第２流体室および第３流体室に伝わる。よって、第２流体室に導入された第２ガスと第３流体室に導入された第３ガスとは、圧力変動の影響を受けることになるが、第２ガスと第３ガスとでは、ニードルとノズルとを相対移動させる方向が逆になるため、この圧力変動の影響は相殺される。よって、ノズルとニードルとを相対移動させる力は、第２流体室と第３流体室との差圧にのみ依存することになる。したがって、エゼクタから送出するガス流量を一定にできる。その結果、第１流体室に導入する第１ガスの圧力を制御するレギュレータが不要となる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のエゼクタにおいて、前記第３流体室は、前記ノズルの基端側に設けられ、前記第１流体室と前記第３流体室との間には、大気に連通する第４流体室（例えば、後述の第４流体室１０１Ａ）が設けられ、前記第１流体室と前記第２流体室とは、第１ダイアフラム（例えば、後述の第１ダイアフラム６５Ａ）で仕切られ、前記第１流体室と前記第４流体室とは、前記第１ダイアフラムと略等しい有効面積を有する第２ダイアフラム（例えば、後述の第２ダイアフラム６６Ａ）で仕切られ、前記第３流体室と前記第４流体室とは、前記第１ダイアフラムおよび前記第２ダイアフラムとは異なる有効面積を有する第３ダイアフラム（例えば、後述の第３ダイアフラム１０２Ａ）で仕切られ、前記第３流体室に導入された第３ガスの圧力により、前記ニードルの先端側と前記ノズルの吐出口とを互いに離隔する方向に相対移動させ、前記第２流体室に導入された第２ガスの圧力により、前記ニードルの先端側と前記ノズルの吐出口とを互いに接近する方向に相対移動させる。
【００１９】
本発明によれば、第１流体室と第３流体室との間に、大気に連通する第４流体室を設ける。そして、第１流体室と第２流体室との間を第１ダイアフラムで仕切り、第１流体室と第４流体室との間を第２ダイアフラムで仕切り、第３流体室と第４流体室との間を第３ダイアフラムで仕切る。そして、第３ガスの圧力により、ニードルとノズルとを互いに離隔する方向に相対移動させ、第２ガスの圧力により、ニードルとノズルとを互いに接近する方向に相対移動させる。
【００２０】
そして、第１ダイアフラムと第２ダイアフラムの有効面積を略等しくするとともに、第３ダイアフラムの有効面積をこれら第１、第２ダイアフラムの有効面積と異なるようにした。これにより、第３ダイアフラムの有効面積と前記第１ダイアフラムの有効面積との比に応じた倍圧で、第３流体室に導入される第３ガスの圧力を増幅又は減衰し、第１、第２ダイアフラムに作用させることができる。したがって、この倍圧で、ノズルから吐出される第１ガスの吐出圧すなわち第２流体室の圧力を増幅又は減衰することができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れかに記載のエゼクタにおいて、前記シール部材は、Ｏリング（例えば、後述のＯリング７６）であり、前記ニードルの外周面には、前記Ｏリングを保持する環状の溝（例えば、後述の溝７５）が形成されている。
【００２２】
本発明によれば、シール部材にＯリングを用い、このＯリングをニードルの外周面に形成された環状の溝に保持させた。これにより、例えばシール部材を焼き付けた場合と比較して、小型で簡便な構造にすることができかつ生産コストを抑えることができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４の何れかに記載のエゼクタにおいて、前記エゼクタは、アノードガス（例えば、後述の水素ガス）およびカソードガス（例えば、後述のエア）を反応させて発電を行う燃料電池（例えば、後述の燃料電池１０）にアノードガスを供給する。前記ディフューザの送出口（例えば、後述の送出口６１）は、前記燃料電池に接続され、前記第１流体室には、アノードガス供給源（例えば、後述の水素タンク２２）から第１ガスとしてアノードガスが導入され、前記第２流体室には、第２ガスとして前記燃料電池から排出されるアノードオフガスが導入され、前記第３流体室には、第３ガスとしてのカソードガスが導入される。
【００２４】
従来では、配管を用いて、アノードオフガスをニードルの基端側に背圧として導入するが、アノードオフガスには燃料電池で生成された水分が含まれるため、アノードオフガス内に含まれる水分が配管内で凍結し、エゼクタの性能が低下するおそれがある。しかしながら、本発明によれば、ノズルの先端側の第２流体室に導入されるアノードオフガスをノズルの基端側に導入しないので、アノードオフガスに含まれる水分が凍結しても、エゼクタの性能が低下するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエゼクタが適用された燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図２】上記実施形態に係るエゼクタの構造を示す断面図である。
【図３】上記実施形態に係るノズルの吐出口とニードルの先端部とが互いに最も離隔する方向に相対移動した状態におけるエゼクタの断面図である。
【図４】上記実施形態に係るノズルの吐出口とニードルの先端部とが互いに最も接近する方向に相対移動した状態におけるエゼクタの断面図である。
【図５】上記実施形態に係るノズルの先端部およびニードルの先端部の構造を示す断面図である。
【図６】上記実施形態に係るノズルの先端部およびニードルの先端部の構造を示す断面図である。
【図７】上記実施形態に係るノズルの先端部およびニードルの先端部の構造を示す断面図である。
【図８】従来のエゼクタの構造を示す断面図である。
【図９】水素ガスの流量とノズルのストローク量との関係を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るエゼクタの構造を示す断面図である。
【図１１】上記実施形態に係る第３流体室に供給されるエアの圧力と吐出圧との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るエゼクタが適用された燃料電池システム１の構成を示すブロック図である。
燃料電池システム１は、車両に搭載され、反応ガスを反応させて発電を行う燃料電池１０と、この燃料電池１０に水素ガスやエア（空気）を供給する供給装置２０と、これらを制御する制御装置３０と、を有する。
【００２８】
このような燃料電池１０は、アノード電極（陰極）側にアノードガスとしての水素ガスが供給され、カソード電極（陽極）側にカソードガスとしての酸素を含むエアが供給されると、電気化学反応により発電する。
【００２９】
供給装置２０は、燃料電池１０のカソード電極側にエアを供給するエアポンプ２１と、アノード電極側に水素ガスを供給するアノードガス供給源としての水素タンク２２およびエゼクタ５０と、燃料電池１０から排出されるガスを処理する希釈器２３と、を含んで構成される。
【００３０】
エアポンプ２１は、エア供給路４１を介して、燃料電池１０のカソード電極側に接続されている。エア供給路４１は途中で分岐されており、この分岐した部分は、エア分岐路４１１となり、後述のエゼクタ５０に接続される。エア分岐路４１１には、オリフィス４１３と、エア分岐路４１１を流通するエアの流量を調整する流量調整バルブ４１２とが、上流側から下流側へ向かってこの順で設けられている。なお、この流量調整バルブ４１２には、例えば、エア分岐路４１１内のエアの排出するインジェクタが用いられる。燃料電池１０のカソード電極側には、エア排出路４２が接続され、このエア排出路４２の途中には、上述の希釈器２３が設けられる。
【００３１】
水素タンク２２は、水素供給路４３を介して、燃料電池１０のアノード電極側に接続されている。水素供給路４３には、上流側から順に、レギュレータ４３１、遮断弁４３２、およびエゼクタ５０が設けられる。燃料電池１０のアノード電極側には、水素排出路４４が接続され、この水素排出路４４は、希釈器２３に接続される。この水素排出路４４には、パージ弁４４１が設けられている。また、水素排出路４４のうちパージ弁４４１よりも燃料電池１０側では、水素排出路４４が分岐されて水素還流路４５となり、この水素還流路４５は、上述のエゼクタ５０に接続されている。また、水素還流路４５には、水素ガスの逆流を防止する逆止弁４５１が設けられている。このパージ弁４４１を開くことにより、水素排出路４４内の水素ガスは、希釈器２３に流入し、エア排出路４２内のエアで希釈されて排出される。
【００３２】
なお以下では、エア供給路４１と、エア分岐路４１１と、エア排出路４２とで構成されるエアの流路を総称してカソード系という。また、水素供給路４３と、水素排出路４４と、水素還流路４５とで構成される水素の循環流路を総称してアノード系という。
【００３３】
エゼクタ５０は、燃料電池１０から水素排出路４４に排出された水素オフガスを、水素還流路４５を通して回収し、水素供給路２５に還流する。ここで、エゼクタ５０は、エア分岐路４１１から導入するエアの圧力に基づいて、水素還流路４５から回収する水素ガス流量を調整する。
【００３４】
制御装置３０は、供給装置２０を制御して、燃料電池１０を発電させる。このとき、制御装置３０は、流量調整バルブ４１２を駆動することでアノード系内の圧力を調整する。具体的には、制御装置３０は、アノード系内の圧力を上昇させる場合には、流量調整バルブ４１２を駆動して、エゼクタ５０に導入するエア圧力を上昇させる。一方、アノード系内の圧力を低下させる場合には、流量調整バルブ４１２を駆動して、エゼクタ５０の導入するエア圧力を低下させる。
【００３５】
具体的には、制御装置３０は、以下の手順で燃料電池１０を発電させる。
すなわち、パージ弁４４１を閉じるとともに、遮断弁４３２を開く。そして、エアポンプ２１を駆動することにより、エア供給路４１を介して、燃料電池１０のカソード側にエアを供給する。同時に、水素タンク２２から、水素供給路４３を介して、燃料電池１０のアノード側に水素ガスを供給する。
【００３６】
燃料電池１０に供給された水素ガスおよびエアは、発電に供された後、燃料電池１０からアノード側の生成水などの残留水とともに、水素排出路４４およびエア排出路４２に流入する。パージ弁４４１は閉じているので、水素排出路４４に流れた水素ガスは、水素還流路４５を通って水素供給路４３に還流されて、再利用される。
【００３７】
ここで、エアポンプ２１から供給されたエアの一部は、エア分岐路４１１にも流入する。流量調整バルブ４１２を駆動し、エア分岐路４１１を通ってエゼクタ５０に流入するエアの圧力を変化させることにより、アノード系内の圧力を調整する。
【００３８】
その後、パージ弁４４１を適当な開度で開くことにより、水素排出路４４に排出された水素ガスは、希釈器２３に流入する。この希釈器２３に流入した水素ガスは、希釈器２３において、エア排出路４２を流通するエアで希釈されて、外部に排出される。
【００３９】
図２は、エゼクタ５０の構造を示す断面図である。
エゼクタ５０は、筐体６０と、この筐体６０内部に固定されたニードル７０と、このニードル７０を収容する略筒状のノズル８０と、を備える。
【００４０】
ニードル７０は略棒状であり、その先端部７１には先端へ向かうに従い縮径するようにテーパ形状部７７が形成されている。先端部７１のうち、テーパ形状部７７が形成された部分よりも基端側の外周面には環状の溝７５が形成されており、この溝７５には、シール部材としてのＯリング７６が嵌装されている。
【００４１】
ニードル７０の中心には、延在方向に沿って伸びる貫通孔としてのガス流路７２が、その基端面から先端部７１にかけて形成されている。そして、ニードル７０のうち、ノズル８０の後述のテーパ形状部８６に連通する部分、並びに、筐体６０の後述の第１流体室６３に連通する部分には、それぞれ、複数の貫通孔が形成されている。
【００４２】
また、ニードル７０の略中央には、ガス流路７２に対し垂直に延びる鍔部７３が形成されており、この鍔部７３には円盤状のニードル支持部９７が基端側から取り付けられている。さらにこのニードル支持部９７は、固定ねじ９８によりニードル７０とともに筐体６０の内壁面に固定される。
【００４３】
ノズル８０は、ニードル７０の基端側に設けられた基端部８１と、ニードル７０の先端側に設けられた先端部８２と、これら基端部８１と先端部８２とを連結する連結ピン８８と、を備える。連結ピン８８は、カラー８９とともにニードル支持部９７に形成された挿通孔９９に挿通されている。
【００４４】
ノズル８０の先端部８２には、筐体６０の延出方向に沿って延びる貫通孔としてのノズル流路８３が形成されている。このノズル流路８３は、ニードル７０の鍔部７３よりも先端側を収容するとともに、その先端面は、吐出口８４となっている。また、このノズル流路８３の先端側の吐出口８４の近傍には、吐出口８４へ向かって縮径するテーパ形状部８６が形成され、さらにこのノズル流路８３の基端側には、円筒状の軸受８５が設けられている。
一方、ノズル８０の基端部８１には、ニードル７０の鍔部７３よりも基端側を収容する凹部８７が形成されている。
【００４５】
ニードル７０の鍔部７３よりも先端側は、ノズル８０の先端部８２のノズル流路８３に挿入されて、軸受８５に支持される。一方、ニードル７０の鍔部７３よりも基端側は、ノズル８０の基端部８１の凹部８７に嵌合されて支持される。これにより、ニードル７０はノズル８０の内部に収容され、またノズル８０はニードル７０により同軸方向に進退可能に保持される。すなわち、ニードル７０の先端部７１とノズル８０の吐出口８４とは相対移動可能となる。
【００４６】
また、ノズル８０の前進する方向への移動は、ノズル８０の基端部８１がニードル支持部９７に接することにより規制される（後述の図３参照）。この状態で、ニードル７０の先端部７１とノズル８０の吐出口８４とは最も離隔した状態となる。
一方、ノズル８０の後退する方向への移動は、ノズル８０の先端部８２のテーパ形状部８６がニードル７０のＯリング７６に接することにより規制される（後述の図４参照）。この状態で、ノズル８０の吐出口８４とニードル７０の先端部７１とは最も接近した状態となる。
なお以下の説明では、ニードル７０のＯリング７６がノズル８０のテーパ形状部８６に接した状態から、ノズル８０が前進する方向へ変位した量をストローク量という。
【００４７】
以上のニードル７０およびノズル８０によれば、ノズル８０の基端部８１と先端部８２との間に導入された水素ガスは、ノズル流路８３に設けられたニードル７０のガス流路７２内に導入され、ノズル流路８３内のニードル７０との隙間を流通して、ノズル８０の吐出口８４から吐出される。
【００４８】
筐体６０は、略筒状であり、この筐体６０の先端面には、送出口６１が形成される。この送出口６１には、水素供給路４３を介して燃料電池１０が接続される。
【００４９】
また、筐体６０には、ノズル８０を付勢してノズル８０とニードル７０との相対位置を保持する２つのばね９５，９６と、筐体６０の基端面に螺合されて、これらばね９５，９６の付勢力を調整する調整ねじ９２と、が設けられている。ばね９５は、ノズル８０を先端部８２側から基端部８１側へ向かって付勢する。一方ばね９６は、ばね９５とは逆に、ノズル８０を基端部８１側から先端部８２側へ向かって付勢する。
【００５０】
ノズル８０の外壁面と筐体６０の内壁面との間の空間は、ノズル８０の先端側に位置する第２流体室６２、ノズル８０の中央部側に位置する第１流体室６３、ノズル８０の基端側に位置する第３流体室６４の３つに仕切られている。つまり、第１流体室６３は、第２流体室６２と第３流体室６４との間に設けられている。
【００５１】
第１流体室６３と第２流体室６２とは、第１ダイアフラム６５で仕切られている。この第１ダイアフラム６５は、ノズル８０の先端部８２と筐体６０の内壁面との間に形成されている。第１流体室６３と第３流体室６４とは、第２ダイアフラム６６で仕切られている。この第２ダイアフラム６６は、ノズル８０の基端部８１と筐体６０の内壁面との間に形成されている。
【００５２】
すなわち、第１流体室６３は、第１ダイアフラム６５および第２ダイアフラム６６で仕切られて、ノズル８０の基端部８１と先端部８２との間に設けられることになる。また、これら第１ダイアフラム６５および第２ダイアフラム６６の有効面積は略同一となっている。
【００５３】
筐体６０には、第１流体室６３に連通する第１連通孔６７、第２流体室６２に連通する第２連通孔６８、および、第３流体室６４に連通する第３連通孔６９が形成されている。第１連通孔６７には、水素供給路４３を介して水素タンク２２が接続され、この第１連通孔６７を通して、水素タンク２２から第１ガスとしての水素ガスが第１流体室６３に導入される。そして、この第１流体室６３に導入された水素ガスは、ノズル８０に導入されて、ノズル８０の吐出口８４から吐出される。
【００５４】
第２連通孔６８には、水素還流路４５が接続され、この第２連通孔６８を通して、燃料電池１０から排出された第２ガスとしてのアノードオフガスが第２流体室６２に導入される。第３連通孔６９には、エア分岐路４１１が接続され、この第３連通孔６９を通して、第３ガスとしてのエアが第３流体室６４にエア信号圧として導入される。
【００５５】
筐体６０の先端側の形状は、ディフューザ９３となっており、ノズル８０の吐出口８４に接続されている。このディフューザ９３は、具体的には、筐体６０の内径が送出口６１に向かうに従い急激に狭くなり、その後、緩やかに拡がることにより形成される。ディフューザ９３は、ノズル８０の吐出口８４から吐出された水素ガスの流速を上昇させて送出口６１から送出し、この送出される水素ガスの負圧により、第２流体室６２に導入されるアノードオフガスを吸引して、吐出口８４から吐出される水素ガスに合流させる。
【００５６】
第３流体室６４がノズル８０の基端側に設けられているため、ニードル７０とノズル８０とは、第３流体室６４に導入されたエア信号圧により、それぞれの先端部７１と吐出口８４が互いに離隔する方向に相対移動される。一方、第２流体室６２がノズル８０の先端側に設けられているため、ニードル７０とノズル８０とは、第２流体室６２に導入されたアノードオフガスの圧力により、それぞれの先端部７１と吐出口８４が互いに接近する方向に相対移動される。つまり、第３流体室６４に作用するエア信号圧をＰａｉｒとし、第２流体室６２に作用する水素ガスの吐出圧（アノード系内の圧力）をＰｏｕｔとし、第１ダイアフラム６５および第２ダイアフラム６６の有効面積をＳとし、ノズル８０を第３流体室６４側へ後退させる２つのばね９５，９６による付勢力をＦとすると、下記式が成立する。
Ｆ＝（Ｐａｉｒ−Ｐｏｕｔ）×Ｓ
【００５７】
したがって、第１ダイアフラム６５および第２ダイアフラム６６の有効面積を同一のものとすると、第３流体室６４と第２流体室６２との差圧（Ｐａｉｒ−Ｐｏｕｔ）は、ばね９５，９６による付勢力Ｆのみにより規定されることとなる。一方、ばね９５，９６による付勢力Ｆは、ノズル８０のストローク量、すなわちノズル８０とニードル７０との相対位置に応じて変化する。したがって、第３流体室６４と第２流体室６２との差圧（Ｐａｉｒ−Ｐｏｕｔ）に応じて、ニードル７０の先端部７１とノズル８０の吐出口８４との相対位置が変化し、その結果、後に詳述するように吐出口８４から吐出される水素ガスの流量や吐出圧が調整される。
【００５８】
次に、以上のように構成されたエゼクタ５０の動作について、図３および図４を参照して説明する。
図３および図４は、それぞれエゼクタ５０の動作を説明するための断面図である。より具体的には、図３は、ノズル８０の吐出口８４とニードル７０の先端部７１とが互いに離隔する方向に相対移動した状態におけるエゼクタ５０の断面図である。図４は、ノズル８０の吐出口８４とニードル７０の先端部７１とが互いに接近する方向に相対移動した状態におけるエゼクタ５０の断面図である。
【００５９】
第３流体室６４に導入されたエア信号圧が、所定値ここでは第２流体室６２に導入されたアノードオフガスの圧力よりも高い場合、図３に示すように、ノズル８０が前進する。そして、第１流体室６３に導入された水素ガスは、ノズル流路８３に設けられたニードル７０のガス流路７２内に導入され、Ｏリング７６とノズル８０のテーパ形状部８６との隙間、およびニードル７０のテーパ形状部７７と吐出口８４との隙間を流通して、ノズル８０から吐出される。ノズル８０から吐出された水素ガスは、ディフューザ９３により流速が上昇して送出口６１から送出される。第２流体室６２に導入されたアノードオフガスは、このように水素ガスを送出することで発生した負圧により吸引され、吐出口８４から吐出される水素ガスに合流する。
【００６０】
ここで、第３流体室６４に導入されたエア信号圧を上昇させると、ノズル８０がさらに前進する。そして、ノズル８０の吐出口８４とニードル７０のテーパ形状部７７との隙間、すなわち吐出口８４の開口面積が大きくなる。その結果、ノズル８０から吐出される水素ガス流量が増加し、アノード系内の圧力が上昇する。一方、第３流体室６４に導入されたエア信号圧を低下させると、吐出口８４の開口面積が小さくなる。その結果、ノズル８０から吐出される水素ガス流量が減少し、アノード系内の圧力が低下する。
【００６１】
また、第３流体室６４に導入されたエア信号圧が、所定値ここでは第２流体室６２に導入されるアノードオフガスの圧力以下である場合、図４に示すように、ノズル８０が後退する。そして、図４に示すように、ニードル７０のＯリング７６がノズル流路８３のテーパ形状部８６に接し、ノズル流路８３を遮断する。これにより、ノズル８０から吐出される水素ガスの流量はゼロになる。
【００６２】
次に、ノズル８０のストローク量を変化させたときにおけるノズル流路８３内の水素ガスの流れの変化について、図５〜図７を参照して説明する。
図５〜図７は、それぞれ、ノズル８０の先端部８２およびニードル７０の先端部７１の構造を示す断面図である。より具体的には、図５はストローク量が最小のときの断面図であり、図７はストローク量が最大のときの断面図である。図６は、ストローク量がこれら図５および図７の中間のときの断面図である。
【００６３】
上述のようにノズル８０から吐出される水素ガスの流量は、ノズル８０のストローク量に応じて調整されるようになっている。より具体的には、Ｏリング７６とノズル８０のテーパ形状部８６との隙間、および、ニードル７０のテーパ形状部７７と吐出口８４との隙間の異なる２つの部分において、ノズル流路８３内の水素ガスの流れを制限することにより、ノズル８０から吐出される水素ガスの流量が制御される。
【００６４】
先ず、図５に示す状態では、Ｏリング７６がノズル８０のテーパ形状部８６に接しており、ノズル流路８３は遮断され、ノズル８０から吐出される水素ガスの流量はゼロとなる。ノズル流路８３を遮断した状態からストローク量を増加すると、Ｏリング７６とノズル８０のテーパ形状部８６との間に隙間が形成され、これにより、ノズル８０から水素ガスが吐出され始める。ここで、ストローク量が僅かである場合、ニードル７０のテーパ形状部７７側の隙間よりもＯリング７６側の隙間の方が小さいため、ノズル８０から吐出される水素ガスの流量はＯリング７６側の隙間の大きさに応じて制御される。
【００６５】
図５に示す状態からストローク量を増加し、図６に示す状態にすると、Ｏリング７６側の隙間が吐出口８４側の隙間よりも大きくなる。このため、ノズル８０から吐出される水素ガスの流量を制御する部分は、Ｏリング７６側からテーパ形状部７７側へと移行する。そして、図６に示す状態から図７に示すストローク量が最大の状態になるまでは、ノズル８０から吐出される水素ガスの流量は、テーパ形状部７７側の隙間の大きさに応じて制御されることとなる。
【００６６】
次に、水素ガスの流量制御性について、図８および図９を参照して本実施形態のエゼクタ５０と従来のエゼクタとを比較する。
図８は、従来のエゼクタ１５０の構造を示す断面図である。
上述のように、本実施形態のエゼクタ５０では、ニードル７０の先端部７１に設けられたＯリング７６により、水素ガスが流通するノズル流路８３を締切る。これに対して、従来のエゼクタ１５０では、ニードル１７０のうち軸受１８５よりも基端側に設けられた円盤状のバルブ１７３が設けられ、ノズル１８０の先端部１８２のうちバルブ１７３と対向する部分には環状のゴムシール１７８が設けられている。すなわち、従来のエゼクタ１５０は、ノズル１８０が後退すると、バルブ１７３がゴムシール１７８に接することにより、水素ガスの流路を遮断する構造となっている。
【００６７】
図８に示すように、ノズル流路１８３内のニードル１７０との隙間に水素ガスを流通させる構造のエゼクタ１５０では、水素ガスの流路を遮断するバルブ１７３を軸受１８５よりも基端側に設けると、バルブ１７３の径を軸受１８５の径よりも大きくせざるを得ない。このため、バルブ１７３の径は吐出口１８４の径と比較して非常に大きくなってしまう。
【００６８】
図９は、水素ガスの流量とノズルのストローク量との関係を示す図である。図９において、破線は従来のエゼクタ１５０における上記関係を示し、実線は本実施形態のエゼクタ５０における上記関係を示す。
【００６９】
図９に示すように、水素ガスの流路を締切るバルブ１７３の径が吐出口１８４の径に対して大きいと、このバルブ１７３側の部分で流量が制御されるストローク量の小さい領域では、僅かなストローク量の変化で水素ガスの流量が大きく変化する。このため、水素ガスの流量を制御する部分が、バルブ１７３側からニードル１７０のテーパ形状部１７７側に移行する際、ストローク量に対する水素ガスの流量の変化率が急激に変化してしまう。
【００７０】
これに対して本実施形態では、吐出口８４に近い径を有するＯリング７６で水素ガスの流路を締切ることにより、ストローク量の変化に対する水素ガスの流量の変化を、従来と比較して小さくすることができる。このため、水素ガスの流量を制御する部分が、Ｏリング７６側からテーパ形状部７７側に移行する際における、ストローク量に対する水素ガスの流量の変化率の変化をなだらかにすることができるので、従来と比較して、低流量域における水素ガスの流量制御性を向上することができる。また、従来と比較して小さな面積で締切るため、より小さな力で締切ることができ、結果として締切り性を向上することもできる。
【００７１】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）第３流体室６４に導入されるエア信号圧に基づいて、ニードル７０の先端部７１とノズル８０の吐出口８４とを相対移動させることで、ノズル８０の吐出口８４から吐出される水素ガスの流量を調整する。また、ノズル流路８３に吐出口８４へ向かって縮径するテーパ形状部８６を設け、さらにこのノズル流路８３内に収容されるニードル７０の先端部７１にＯリング７６を設けた。そして、吐出口８４から吐出される水素ガスの流れを遮断する場合、すなわちノズル流路８３を締切る場合、ニードル７０の先端部７１とノズル８０の吐出口８４とを互いに接近する方向に相対移動し、Ｏリング７６とテーパ形状部８６とを密接させる。
【００７２】
また、ニードル７０を収容するノズル流路８３のうち吐出口８４近傍のテーパ形状部８６において、ニードル７０の先端部７１に設けられたＯリング７６で締切ることにより、このＯリング７６の径を吐出口８４の径に近いものにすることができる。このため、ノズル流路８３の締切り近傍の低流量域における水素ガスの流量をなだらかに変化させ、かつ、吐出圧を連続的に変化させることができるので、低流量域における水素ガスの流量制御性を向上することができる。また、Ｏリング７６の径を吐出口８４の径に近づけることにより、より小さな力でノズル流路８３を締切ることができる。
【００７３】
（２）第１流体室６３と第２流体室６２とを第１ダイアフラム６５で仕切るとともに、第１流体室６３と第３流体室６４とを第２ダイアフラム６６で仕切る。そして、エア分岐路４１１からのエアの圧力により、ニードル７０とノズル８０とを互いに接近する方向に相対移動させ、水素還流路４５からのアノードオフガスの圧力により、ニードル７０とノズル８０とを互いに離隔する方向に相対移動させる。
【００７４】
これにより、水素タンク２２からの水素ガスの圧力が変動すると、この圧力の変動は、第１流体室６３の両側に形成されたダイアフラム６５，６６を介して、第２流体室６２および第３流体室６４に伝わる。よって、第２流体室６２に導入された水素還流路４５からのアノードオフガスと第３流体室６４に導入されたエア分岐路４１１からのエアとは、圧力変動の影響を受けることになるが、水素還流路４５からのアノードオフガスとエア分岐路４１１からのエアとでは、ニードル７０とノズル８０とを相対移動させる方向が逆になるため、この圧力変動の影響は相殺される。よって、ノズル８０とニードル７０とを相対移動させる力は、第２流体室６２と第３流体室６４との差圧にのみ依存することになる。したがって、エゼクタ５０から送出するガス流量を一定にできる。その結果、第１流体室６３に導入する水素ガスの圧力を制御するレギュレータが不要となる。
【００７５】
（３）Ｏリング７６をニードル７０の先端部７１の外周面に形成された環状の溝７５に保持させた。これにより、例えばシール部材を焼き付けた場合と比較して、小型で簡便な構造にすることができかつ生産コストを抑えることができる。
【００７６】
（４）第２流体室６２に導入されるアノードオフガスをノズル８０の基端側に導入しないので、アノードオフガスに含まれる水分が凍結しても、エゼクタ５０の性能が低下するのを防止できる。
【００７７】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態について、図１０および図１１を参照して説明する。
以下の第２実施形態の説明にあたって、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
【００７８】
図１０は、本発明の第２実施形態に係るエゼクタ５０Ａの構造を示す断面図である。本実施形態のエゼクタ５０Ａは、筐体６０Ａおよびノズル８０Ａの構成が第１実施形態と異なる。
【００７９】
ノズル８０Ａの外壁面と筐体６０Ａの内壁面との間の空間は、ノズル８０Ａの先端側に位置する第２流体室６２、ノズル８０Ａの中央部側に位置する第１流体室６３Ａ、ノズル８０Ａの基端側に位置する第３流体室６４Ａ、第１流体室６３Ａと第３流体室６４Ａとの間に設けられた第４流体室１０１Ａの３つに仕切られている。
【００８０】
第１流体室６３Ａと第２流体室６２とは、第１ダイアフラム６５Ａで仕切られている。この第１ダイアフラム６５は、ノズル８０Ａの先端部８２と筐体６０Ａの内壁面との間に形成されている。第１流体室６３と第４流体室１０１Ａとは、第２ダイアフラム６６Ａで仕切られている。この第２ダイアフラム６６Ａは、ノズル８０Ａの基端部８１Ａと筐体６０Ａの内壁面との間に形成されている。第３流体室６４Ａと第４流体室１０１Ａとは、第３ダイアフラム１０２Ａで仕切られている。この第３ダイアフラム１０２Ａは、ノズル８０Ａの基端部８１Ａと筐体６０Ａの内壁面との間のうち第２ダイアフラム６６Ａよりも基端側に形成されている。
すなわち、第１流体室６３Ａは、第１ダイアフラム６５Ａおよび第２ダイアフラム６６Ａで仕切られて、ノズル８０Ａの基端部８１Ａと先端部８２との間に設けられることになる。また、これら第１ダイアフラム６５Ａおよび第２ダイアフラム６６Ａの有効面積は略同一となっており、第３ダイアフラム１０２Ａの有効面積は第１ダイアフラム６５Ａおよび第２ダイアフラム６６Ａの有効面積と異なっている。
【００８１】
筐体６０Ａには、第１流体室６３Ａに連通する第１連通孔６７、第２流体室６２に連通する第２連通孔６８、第３流体室６４Ａに連通する第３連通孔６９の他、第４流体室１０１Ａに連通する第４連通孔１０３Ａが形成されている。第４流体室１０１Ａは、この第４連通孔１０３Ａを介して大気に連通する。
【００８２】
第３流体室６４Ａがノズル８０Ａの基端側に設けられているため、ニードル７０とノズル８０Ａとは、第３流体室６４Ａに導入されたエア信号圧により、それぞれの先端部７１と吐出口８４が互いに離隔する方向に相対移動される。一方、第２流体室６２がノズル８０Ａの先端側に設けられているため、ニードル７０とノズル８０Ａとは、第２流体室６２Ａに導入されたアノードオフガスの圧力により、それぞれの先端部７１と吐出口８４が互いに接近する方向に相対移動される。
【００８３】
第３流体室６４Ａに作用するエア信号圧をＰａｉｒとし、第２流体室６２に作用する水素ガスの吐出圧（アノード系内の圧力）をＰｏｕｔとする。また、第１ダイアフラム６５Ａおよび第２ダイアフラム６６Ａの有効面積をＳｈとし、第３ダイアフラム１０２Ａの有効面積をＳａとすると、第３流体室６４Ａに作用するエア信号圧のゲージ圧Ｐａｉｒ＿ｇａｕｇｅと、第２流体室６２に作用する水素ガスの吐出圧のゲージ圧Ｐｏｕｔ＿ｇａｕｇｅとの間に、下記式に示すような関係式が成立する。
Ｐｏｕｔ＿ｇａｕｇｅ＝Ｐａｉｒ＿ｇａｕｇｅ×（Ｓａ／Ｓｈ）
【００８４】
つまり、本実施形態のエゼクタ５０Ａでは、第１、第２ダイアフラム６５Ａ，６６Ａの有効面積Ｓｈと第３ダイアフラム１０２Ａの有効面積をＳａとを異なったものにすることにより、この比（Ｓａ／Ｓｈ）に応じた倍圧で、エア信号圧Ｐａｉｒ＿ｇａｕｇｅを増幅又は減衰し、第１、第２ダイアフラム６５Ａ，６６Ａに作用させることができ、結果として、吐出圧Ｐｏｕｔ＿ｇａｕｇｅ、すなわち第２流体室６２内の圧力を増幅又は減衰することができる。
【００８５】
図１１は、第３流体室６４Ａに供給されるエアの圧力Ｐａｉｒ＿ｇａｕｇｅと吐出圧Ｐｏｕｔ＿ｇａｕｇｅとの関係を示すグラフである。
図１１に示すように、面積比（Ｓａ／Ｓｈ）を１より大きくすることにより、面積比（Ｓａ／Ｓｈ）を１とした場合と比較して、吐出圧Ｐｏｕｔ＿ｇａｕｇｅを増幅させることが可能となる。このように、本実施形態では、エアコンプレッサの回転数を制御しエア信号圧を調整することで、図１１中ハッチングで示すような領域内で吐出圧を制御することができる。また逆に、面積比（Ｓａ／Ｓｈ）を１より小さくすることにより、面積比（Ｓａ／Ｓｈ）を１とした場合と比較して、吐出圧Ｐｏｕｔ＿ｇａｕｇｅを減衰させることも可能となる。
【００８６】
以上のように、本実施形態のエゼクタ５０Ａは、第３流体室６４Ａに導入されたエア信号圧を増幅又は減衰したものに基づいて、ニードル７０の先端側とノズル８０Ａの吐出口８４とを相対移動させるとともに、ノズル８０Ａから吐出される水素ガスの流量を調整する。したがって、第１実施形態の（１）、（３）、（４）と同様の効果を奏することができる。
【００８７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。
例えば、上記実施形態では、複数のダイアフラム６５，６６やばね９５，９６などを用い、エアの圧力に応じてノズル８０とニードル７０とを相対移動させるように構成したが、これに限るものではない。例えば、モータやソレノイドなどの電磁式の駆動源を用い、エアの圧力に応じてノズルとニードルとを相対移動させるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１０ 燃料電池
２２ 水素タンク（アノードガス供給源）
５０，５０Ａ エゼクタ
６０，６０Ａ 筐体
６２ 第２流体室
６３，６３Ａ 第１流体室
６４，６４Ａ 第３流体室
６５，６５Ａ 第１ダイアフラム
６６，６６Ａ 第２ダイアフラム
７０ ニードル
７１ 先端部
７５ 溝
７６ Ｏリング
８０ ノズル
８３ ノズル流路
８４ 吐出口
８６ テーパ形状部
９３ ディフューザ
１０１Ａ 第４流体室
１０２Ａ 第３ダイアフラム
１０３Ａ 第４連通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ガスが導入される第１流体室と、
ニードルと、
当該ニードルを内部に収容し、前記第１流体室に導入された第１ガスを前記ニードルとの隙間に流通させて、吐出口から吐出するノズルと、
当該ノズルの先端側に設けられて第２ガスが導入される第２流体室と、
前記ノズルから吐出された第１ガスの負圧により前記第２流体室に導入される第２ガスを吸引して第１ガスに合流させるディフューザと、
第３ガスが導入される第３流体室と、を備え、
当該第３流体室に導入される第３ガスの圧力に基づいて、前記ニードルの先端側と前記ノズルの吐出口とを相対移動させることで、前記ノズルから吐出される第１ガスの流量を調整するエゼクタであって、
前記ニードルを収容するとともに前記吐出口を形成する前記ノズルのノズル流路には、前記吐出口へ向かって縮径するテーパ形状部が形成され、
前記ニードルの先端側には、シール部材が設けられ、
前記ニードルの先端側と前記ノズルの吐出口とを互いに接近する方向に相対移動させると、前記シール部材は前記テーパ形状部に接し、前記ノズル流路を遮断することを特徴とするエゼクタ。
【請求項２】
前記第３流体室は、前記ノズルの基端側に設けられ、
前記第１流体室は、前記第２流体室と前記第３流体室との間に設けられ、
前記第１流体室と前記第２流体室とは、第１ダイアフラムで仕切られ、
前記第１流体室と前記第３流体室とは、第２ダイアフラムで仕切られ、
前記第３流体室に導入された第３ガスの圧力により、前記ニードルの先端側と前記ノズルの吐出口とを互いに離隔する方向に相対移動させ、前記第２流体室に導入された第２ガスの圧力により、前記ニードルの先端側と前記ノズルの吐出口とを互いに接近する方向に相対移動させることを特徴とする請求項１に記載のエゼクタ。
【請求項３】
前記第３流体室は、前記ノズルの基端側に設けられ、
前記第１流体室と前記第３流体室との間には、大気に連通する第４流体室が設けられ、
前記第１流体室と前記第２流体室とは、第１ダイアフラムで仕切られ、
前記第１流体室と前記第４流体室とは、前記第１ダイアフラムと略等しい有効面積を有する第２ダイアフラムで仕切られ、
前記第３流体室と前記第４流体室とは、前記第１ダイアフラムおよび前記第２ダイアフラムとは異なる有効面積を有する第３ダイアフラムで仕切られ、
前記第３流体室に導入された第３ガスの圧力により、前記ニードルの先端側と前記ノズルの吐出口とを互いに離隔する方向に相対移動させ、前記第２流体室に導入された第２ガスの圧力により、前記ニードルの先端側と前記ノズルの吐出口とを互いに接近する方向に相対移動させることを特徴とする請求項１に記載のエゼクタ。
【請求項４】
前記シール部材は、Ｏリングであり、
前記ニードルの外周面には、前記Ｏリングを保持する環状の溝が形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のエゼクタ。
【請求項５】
アノードガスおよびカソードガスを反応させて発電を行う燃料電池にアノードガスを供給するエゼクタであって、
前記エゼクタは、請求項１から４の何れかに記載のエゼクタであり、
前記ディフューザの送出口は、前記燃料電池に接続され、
前記第１流体室には、アノードガス供給源から第１ガスとしてアノードガスが導入され、
前記第２流体室には、第２ガスとして前記燃料電池から排出されるアノードオフガスが導入され、
前記第３流体室には、第３ガスとしてのカソードガスが導入されることを特徴とするエゼクタ。
【請求項１】
第１ガスが導入される第１流体室と、
ニードルと、
当該ニードルを内部に収容し、前記第１流体室に導入された第１ガスを前記ニードルとの隙間に流通させて、吐出口から吐出するノズルと、
当該ノズルの先端側に設けられて第２ガスが導入される第２流体室と、
前記ノズルから吐出された第１ガスの負圧により前記第２流体室に導入される第２ガスを吸引して第１ガスに合流させるディフューザと、
第３ガスが導入される第３流体室と、を備え、
当該第３流体室に導入される第３ガスの圧力に基づいて、前記ニードルの先端側と前記ノズルの吐出口とを相対移動させることで、前記ノズルから吐出される第１ガスの流量を調整するエゼクタであって、
前記ニードルを収容するとともに前記吐出口を形成する前記ノズルのノズル流路には、前記吐出口へ向かって縮径するテーパ形状部が形成され、
前記ニードルの先端側には、シール部材が設けられ、
前記ニードルの先端側と前記ノズルの吐出口とを互いに接近する方向に相対移動させると、前記シール部材は前記テーパ形状部に接し、前記ノズル流路を遮断することを特徴とするエゼクタ。
【請求項２】
前記第３流体室は、前記ノズルの基端側に設けられ、
前記第１流体室は、前記第２流体室と前記第３流体室との間に設けられ、
前記第１流体室と前記第２流体室とは、第１ダイアフラムで仕切られ、
前記第１流体室と前記第３流体室とは、第２ダイアフラムで仕切られ、
前記第３流体室に導入された第３ガスの圧力により、前記ニードルの先端側と前記ノズルの吐出口とを互いに離隔する方向に相対移動させ、前記第２流体室に導入された第２ガスの圧力により、前記ニードルの先端側と前記ノズルの吐出口とを互いに接近する方向に相対移動させることを特徴とする請求項１に記載のエゼクタ。
【請求項３】
前記第３流体室は、前記ノズルの基端側に設けられ、
前記第１流体室と前記第３流体室との間には、大気に連通する第４流体室が設けられ、
前記第１流体室と前記第２流体室とは、第１ダイアフラムで仕切られ、
前記第１流体室と前記第４流体室とは、前記第１ダイアフラムと略等しい有効面積を有する第２ダイアフラムで仕切られ、
前記第３流体室と前記第４流体室とは、前記第１ダイアフラムおよび前記第２ダイアフラムとは異なる有効面積を有する第３ダイアフラムで仕切られ、
前記第３流体室に導入された第３ガスの圧力により、前記ニードルの先端側と前記ノズルの吐出口とを互いに離隔する方向に相対移動させ、前記第２流体室に導入された第２ガスの圧力により、前記ニードルの先端側と前記ノズルの吐出口とを互いに接近する方向に相対移動させることを特徴とする請求項１に記載のエゼクタ。
【請求項４】
前記シール部材は、Ｏリングであり、
前記ニードルの外周面には、前記Ｏリングを保持する環状の溝が形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のエゼクタ。
【請求項５】
アノードガスおよびカソードガスを反応させて発電を行う燃料電池にアノードガスを供給するエゼクタであって、
前記エゼクタは、請求項１から４の何れかに記載のエゼクタであり、
前記ディフューザの送出口は、前記燃料電池に接続され、
前記第１流体室には、アノードガス供給源から第１ガスとしてアノードガスが導入され、
前記第２流体室には、第２ガスとして前記燃料電池から排出されるアノードオフガスが導入され、
前記第３流体室には、第３ガスとしてのカソードガスが導入されることを特徴とするエゼクタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２１５１６（Ｐ２０１１−２１５１６Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６５９１４（Ｐ２００９−１６５９１４）
【出願日】平成２１年７月１４日（２００９．７．１４）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１４日（２００９．７．１４）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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