JP2014154386A - Fuel battery system - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain freezing blockage of a flow passage of an ejector by reducing moisture flowing to the ejector together with hydrogen-off gas exhausted from a fuel battery.SOLUTION: A fuel battery system comprises: a fuel battery 1 supplied with hydrogen gas and air and generating power; a hydrogen supply flow passage 2 for supplying the hydrogen gas to the fuel battery 1; a first hydrogen circulation flow passage 3 for circulating hydrogen-off gas from the fuel battery 1 to the hydrogen supply flow passage 2; an ejector 4 provided between the hydrogen supply flow passage 2 and the first hydrogen circulation flow passage 3; a second hydrogen circulation flow passage 5 arranged in parallel to the first hydrogen circulation flow passage 2 and circulating the hydrogen-off gas to the fuel battery 1; and a hydrogen pump 6 provided in the second hydrogen circulation flow passage 5. A flow passage structure for making moisture contained in the hydrogen-off gas flowing from the fuel battery 1 to the first hydrogen circulation flow passage 3 smaller than moisture contained in the hydrogen-off gas flowing from the fuel battery 1 to the second hydrogen circulation flow passage 5 is constituted by arrangement of the first hydrogen circulation flow passage 3 and the second hydrogen circulation flow passage 5.

Description

この発明は、電気自動車等の電源として使用される燃料電池システムに関する。   The present invention relates to a fuel cell system used as a power source for an electric vehicle or the like.

従来、この種の技術として、例えば、下記の特許文献１に記載される燃料電池システムが知られている。このシステムは、電気自動車の電源として使用される燃料電池に水素ガスを燃料として供給する水素供給流路と、燃料電池から排出される水素オフガスを水素供給流路へ循環させる第１水素循環流路と、水素供給流路と第１水素循環流路との間に設けられたエゼクタと、第１水素循環流路と並列に配置され燃料電池から排出される水素オフガスを水素供給流路へ循環させる第２水素循環流路と、第２水素循環流路に設けられる水素ポンプとを備える。この構成によれば、燃料電池に要求される発電量が少ないときは、水素供給流路及びエゼクタを介して燃料電池に水素ガスを供給すると共に、燃料電池から排出される水素オフガスを、水素ポンプを駆動させることで第２水素循環流路及び水素ポンプを介して水素供給流路へ循環させるようになっている。一方、燃料電池に要求される発電量が多いときは、燃料電池に供給される水素ガスの流量を増やすと共に、水素ポンプを停止し、燃料電池から排出される水素オフガスを、エゼクタで発生する負圧によって吸引させることで第１水素循環流路及びエゼクタを介して水素供給流路へ循環させるようになっている。   Conventionally, as this type of technology, for example, a fuel cell system described in Patent Document 1 below is known. This system includes a hydrogen supply channel that supplies hydrogen gas as fuel to a fuel cell used as a power source for an electric vehicle, and a first hydrogen circulation channel that circulates hydrogen off-gas discharged from the fuel cell to the hydrogen supply channel. And an ejector provided between the hydrogen supply flow path and the first hydrogen circulation flow path, and hydrogen off-gas disposed in parallel with the first hydrogen circulation flow path and discharged from the fuel cell is circulated to the hydrogen supply flow path. A second hydrogen circulation passage and a hydrogen pump provided in the second hydrogen circulation passage. According to this configuration, when the amount of power generation required for the fuel cell is small, the hydrogen gas is supplied to the fuel cell via the hydrogen supply channel and the ejector, and the hydrogen off-gas discharged from the fuel cell is supplied to the hydrogen pump. Is circulated to the hydrogen supply channel via the second hydrogen circulation channel and the hydrogen pump. On the other hand, when the amount of power generation required for the fuel cell is large, the flow rate of hydrogen gas supplied to the fuel cell is increased, the hydrogen pump is stopped, and hydrogen off-gas discharged from the fuel cell is generated by the ejector. It is made to circulate to a hydrogen supply flow path via a 1st hydrogen circulation flow path and an ejector by making it suck | suck with a pressure.

特許第３５８８７７６号公報Japanese Patent No. 3588776

ところが、特許文献１に記載の燃料電池システムでは、燃料電池から排出される水素オフガスを第１水素循環流路と第２水素循環流路へ振り分けるための構成が、単に燃料電池につながる１つの共通流路が第１水素循環流路と第２水素循環流路に分岐しているだけであった。このため、燃料電池の内部で発生する水分が水素オフガスと共に第１水素循環流路を介してエゼクタへ流れるおそれがあった。この結果、エゼクタに流れた水分が低温の水素ガスによりエゼクタが冷やされることで凍結してその流路を閉塞させ、エゼクタの機能を損ねるおそれがあった。   However, in the fuel cell system described in Patent Document 1, the configuration for distributing the hydrogen off-gas discharged from the fuel cell to the first hydrogen circulation channel and the second hydrogen circulation channel is simply one common connection to the fuel cell. The flow path was only branched into the first hydrogen circulation flow path and the second hydrogen circulation flow path. For this reason, there is a possibility that the water generated inside the fuel cell flows to the ejector through the first hydrogen circulation passage together with the hydrogen off gas. As a result, the water that has flowed to the ejector is frozen by being cooled by the low-temperature hydrogen gas, so that the flow path is blocked and the function of the ejector may be impaired.

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、燃料電池から排出される燃料オフガスと共にエゼクタへ流れる水分を低減させてエゼクタにおける流路の凍結閉塞を抑制することを可能とした燃料電池システムを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reduce the water flowing to the ejector together with the fuel off-gas discharged from the fuel cell, thereby suppressing the freezing blockage of the flow path in the ejector. It is to provide a fuel cell system.

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、燃料ガスと酸化剤ガスの供給を受けて発電を行う燃料電池と、燃料電池に燃料ガスを供給するための燃料供給流路と、燃料電池から排出される燃料オフガスを燃料供給流路へ循環させるための第１燃料循環流路と、燃料供給流路と第１燃料循環流路との間に設けられたエゼクタと、エゼクタを迂回するように第１燃料循環流路と並列に配置され、燃料電池から排出される燃料オフガスを燃料電池へ循環させるための第２燃料循環流路と、第２燃料循環流路に設けられて燃料オフガスを圧送するための燃料ポンプとを備えた燃料電池システムにおいて、燃料電池から排出されて第１燃料循環流路へ流れる燃料オフガスに含まれる水分を、燃料電池から排出されて第２燃料循環流路へ流れる燃料オフガスに含まれる水分よりも少なくするための流路構造を第１燃料循環流路と第２燃料循環流路の配置により構成したことを趣旨とする。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 includes a fuel cell that generates power by receiving supply of fuel gas and oxidant gas, and a fuel supply channel for supplying fuel gas to the fuel cell. A first fuel circulation channel for circulating the fuel off-gas discharged from the fuel cell to the fuel supply channel, an ejector provided between the fuel supply channel and the first fuel circulation channel, and an ejector A second fuel circulation channel, which is arranged in parallel with the first fuel circulation channel so as to bypass and circulates the fuel off-gas discharged from the fuel cell to the fuel cell, and the second fuel circulation channel is provided. In a fuel cell system including a fuel pump for pumping fuel off-gas, moisture contained in the fuel off-gas discharged from the fuel cell and flowing to the first fuel circulation passage is discharged from the fuel cell and second fuel circulation Flows to the flow path And purpose that the channel structure for less than moisture contained in the charge-off gas is constituted by the arrangement of the first fuel circulation passage and a second fuel circulation passage.

上記発明の構成によれば、燃料電池では、燃料ガスと酸化剤ガスの供給を受けて発電が行われる。このとき、燃料電池の内部で水分が生じ、水分を含む燃料オフガスが燃料電池から排出される。燃料電池から第１燃料循環流路へ流れた燃料オフガスは、燃料供給流路を流れる燃料ガスによりエゼクタで負圧が発生することでエゼクタに吸引されて燃料供給流路を介して燃料電池へ循環される。また、燃料電池から第２燃料循環流路へ流れた燃料オフガスは、燃料ポンプにより圧送されることで燃料電池へ循環される。ここで、第１燃料循環流路と第２燃料循環流路の配置により構成された流路構造が設けられることから、燃料電池から排出されて第１燃料循環流路へ流れる燃料オフガスに含まれる水分が、燃料電池から排出されて第２燃料循環流路へ流れる燃料オフガスに含まれる水分よりも少なくなる。従って、第１燃料循環流路を介してエゼクタへ流れる燃料オフガスに含まれる水分が相対的に少なくなる。   According to the configuration of the invention described above, in the fuel cell, power is generated by receiving supply of the fuel gas and the oxidant gas. At this time, moisture is generated inside the fuel cell, and fuel off-gas containing moisture is discharged from the fuel cell. The fuel off-gas flowing from the fuel cell to the first fuel circulation channel is sucked into the ejector by the negative pressure generated by the ejector by the fuel gas flowing through the fuel supply channel, and circulates to the fuel cell through the fuel supply channel. Is done. Further, the fuel off-gas that has flowed from the fuel cell to the second fuel circulation channel is circulated to the fuel cell by being pumped by the fuel pump. Here, since the flow path structure constituted by the arrangement of the first fuel circulation flow path and the second fuel circulation flow path is provided, it is included in the fuel off gas discharged from the fuel cell and flowing to the first fuel circulation flow path. The moisture is less than the moisture contained in the fuel off-gas that is discharged from the fuel cell and flows to the second fuel circulation passage. Accordingly, the moisture contained in the fuel off-gas flowing to the ejector via the first fuel circulation channel is relatively reduced.

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、流路構造は、第１燃料循環流路の入口と第２燃料循環流路の入口を燃料電池に個別に接続すると共に、第１燃料循環流路の入口を第２燃料循環流路の入口よりも天地方向における天側に配置したことを趣旨とする。   In order to achieve the above object, according to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the flow path structure is configured such that the inlet of the first fuel circulation passage and the inlet of the second fuel circulation passage are fueled. It is intended that the connection to the battery is individually made and the inlet of the first fuel circulation channel is arranged on the top side in the top and bottom direction with respect to the inlet of the second fuel circulation channel.

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、燃料電池の中では、水分が自重により燃料電池の地側へ下がり、燃料オフガスと共に、地側に配置された第２燃料循環流路の入口から同流路へ流れることになり、水分の少ない燃料オフガスが天側に配置された第１燃料循環流路の入口から同流路へ流れることになる。   According to the configuration of the invention described above, in addition to the operation of the invention according to claim 1, in the fuel cell, the moisture falls to the ground side of the fuel cell by its own weight, and is disposed on the ground side together with the fuel off gas. The fuel off-gas having a low water content flows from the inlet of the fuel circulation channel to the same channel, and flows from the inlet of the first fuel circulation channel arranged on the top side to the same channel.

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、流路構造は、第１燃料循環流路と第２燃料循環流路を燃料電池に接続される共通流路から分岐させて設け、共通流路の分岐部から第１燃料循環流路を天地方向における天側へ向けて一旦伸ばすと共に、第２燃料循環流路を天地方向における地側へ向けて一旦伸ばしたことを趣旨とする。   In order to achieve the above object, according to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the flow path structure includes a first fuel circulation path and a second fuel circulation path connected to the fuel cell. The first fuel circulation channel is once extended from the branch portion of the common channel toward the top side in the vertical direction, and the second fuel circulation channel is directed toward the ground side in the vertical direction. The purpose is to extend it once.

上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、燃料電池から共通流路へ排出された燃料オフガスの中の水分は、分岐部より地側へ向けて一旦伸ばされた第２燃料循環流路へ自重により下がることになり、第１燃料循環流路を介してエゼクタへ流れる燃料オフガスに含まれる水分が相対的に少なくなる。   According to the configuration of the above invention, in addition to the operation of the invention according to claim 1, the water in the fuel off-gas discharged from the fuel cell to the common flow path is once stretched from the branch portion toward the ground side. The second fuel circulation passage is lowered by its own weight, and the moisture contained in the fuel off-gas flowing to the ejector via the first fuel circulation passage is relatively reduced.

上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、エゼクタより上流の燃料供給流路の一部が、分岐部とエゼクタとの間の第１燃料循環流路に熱交換可能に隣接したことを趣旨とする。   In order to achieve the above object, according to a fourth aspect of the present invention, there is provided the first fuel according to the third aspect, wherein a part of the fuel supply channel upstream of the ejector is between the branch portion and the ejector. The purpose is to be adjacent to the circulation channel so that heat can be exchanged.

上記発明の構成によれば、請求項３に記載の発明の作用に加え、燃料供給流路の一部に熱交換可能に隣接している第１燃料循環流路の一部が、燃料供給流路を流れる低温の燃料ガスにより冷却されるので、エゼクタへ流れる燃料オフガスに含まれる水分が冷やされて燃料オフガスから分離される。   According to the configuration of the invention described above, in addition to the operation of the invention according to claim 3, a part of the first fuel circulation channel adjacent to a part of the fuel supply channel so as to allow heat exchange is Since it is cooled by the low-temperature fuel gas flowing through the path, the moisture contained in the fuel off-gas flowing to the ejector is cooled and separated from the fuel off-gas.

上記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の発明において、第２燃料循環流路の出口を燃料電池に接続したことを趣旨とする。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the outlet of the second fuel circulation passage is connected to the fuel cell. .

上記発明の構成によれば、請求項１乃至４の何れかに記載の発明の作用に加え、第２燃料循環流路を流れる燃料オフガスが、同流路の出口から燃料電池へ直接循環されることになり、その燃料オフガスに燃料電池の熱が与えられる。   According to the configuration of the invention, in addition to the operation of the invention according to any one of claims 1 to 4, the fuel off-gas flowing through the second fuel circulation channel is directly circulated from the outlet of the channel to the fuel cell. As a result, the heat of the fuel cell is given to the fuel off gas.

上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載の発明において、エゼクタを燃料電池に隣接又は内蔵させたことを趣旨とする。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 6 is characterized in that, in the invention described in any one of claims 1 to 5, the ejector is adjacent to or built in the fuel cell.

上記発明の構成によれば、請求項１乃至５の何れかに記載の発明の作用に加え、エゼクタが燃料電池に隣接又は内蔵されるので、エゼクタに燃料電池の熱が与えられる。   According to the configuration of the above invention, in addition to the operation of the invention according to any one of claims 1 to 5, since the ejector is adjacent to or built in the fuel cell, the heat of the fuel cell is given to the ejector.

請求項１に記載の発明によれば、燃料電池から排出される燃料オフガスと共にエゼクタへ流れる水分を低減させてエゼクタにおける流路の凍結閉塞を抑制することができる。   According to the first aspect of the present invention, it is possible to reduce the water flowing to the ejector together with the fuel off-gas discharged from the fuel cell, thereby suppressing the freezing blockage of the flow path in the ejector.

請求項２に記載の発明によれば、燃料電池から排出される燃料オフガスと共にエゼクタへ流れる水分を低減させてエゼクタにおける流路の凍結閉塞を抑制することができる。   According to the second aspect of the present invention, it is possible to reduce the water flowing to the ejector together with the fuel off-gas discharged from the fuel cell, thereby suppressing the freezing blockage of the flow path in the ejector.

請求項３に記載の発明によれば、燃料電池から排出される燃料オフガスと共にエゼクタへ流れる水分を低減させてエゼクタにおける流路の凍結閉塞を抑制することができる。   According to the third aspect of the present invention, it is possible to reduce the water flowing to the ejector together with the fuel off-gas discharged from the fuel cell, thereby suppressing the freezing blockage of the flow path in the ejector.

請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明の効果に加え、水素オフガスに含まれる水分を自重により分離する効果に加え、その水分を冷却によっても分離することができ、水分の分離効果を向上させることができる。   According to the invention described in claim 4, in addition to the effect of the invention described in claim 3, in addition to the effect of separating the moisture contained in the hydrogen off gas by its own weight, the moisture can also be separated by cooling, The effect of separating moisture can be improved.

請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れかに記載の発明の効果に加え、第２燃料循環流路を介して燃料電池に循環された燃料オフガスが、燃料供給流路を介して供給される低温の水素ガスと合流したときのアイシングによる氷結を抑制することができる。   According to the invention described in claim 5, in addition to the effect of the invention described in any one of claims 1 to 4, the fuel off-gas circulated to the fuel cell via the second fuel circulation flow path is the fuel supply flow. Freezing due to icing when merging with low-temperature hydrogen gas supplied through the path can be suppressed.

請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５の何れかに記載の発明の効果に加え、エゼクタにおける流路の凍結閉塞をより確実に抑制することができる。   According to the invention described in claim 6, in addition to the effect of the invention described in any one of claims 1 to 5, it is possible to more reliably suppress the freezing blockage of the flow path in the ejector.

第１実施形態に係り、燃料電池システムを示す概略構成図。1 is a schematic configuration diagram illustrating a fuel cell system according to a first embodiment. 第２実施形態に係り、燃料電池システムを示す概略構成図。The schematic block diagram which shows a fuel cell system concerning 2nd Embodiment. 第３実施形態に係り、燃料電池システムを示す概略構成図。The schematic block diagram which concerns on 3rd Embodiment and shows a fuel cell system. 第４実施形態に係り、燃料電池システムを示す概略構成図。The schematic block diagram which shows a fuel cell system concerning 4th Embodiment. 同実施形態に係り、図４の鎖線円の部分を示す拡大断面図。The expanded sectional view which shows the part of the chain line circle of FIG. 4 according to the same embodiment. 第５実施形態に係り、燃料電池システムを示す概略構成図。The schematic block diagram which shows a fuel cell system concerning 5th Embodiment. 同実施形態に係り、図６の鎖線円の部分を示す拡大断面図。The expanded sectional view which concerns on the same embodiment and shows the part of the chain line circle of FIG.

＜第１実施形態＞
以下、本発明における燃料電池システムを具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。 <First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the fuel cell system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１に、この実施形態における燃料電池システムを概略構成図により示す。この燃料電池システムは、電動自動車に搭載され、その駆動用モータ（図示略）に電力を供給するために使用される。燃料電池システムは、燃料電池（ＦＣ）１を備える。燃料電池１は、燃料ガス（水素ガス）と酸化剤ガス（エア）の供給を受けて発電を行うようになっている。燃料電池１で発電した電力は、インバータ（図示略）を介して駆動用モータに供給されるようになっている。この駆動用モータは、別途の指令に基づいて制御されるようになっている。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a fuel cell system according to this embodiment. This fuel cell system is mounted on an electric automobile and used to supply electric power to a drive motor (not shown). The fuel cell system includes a fuel cell (FC) 1. The fuel cell 1 is configured to generate power upon receiving supply of fuel gas (hydrogen gas) and oxidant gas (air). The electric power generated by the fuel cell 1 is supplied to a driving motor via an inverter (not shown). This drive motor is controlled based on a separate command.

燃料電池１のアノード側には、燃料電池１に水素ガスを供給するための本発明の燃料供給流路としての水素供給流路２と、燃料電池１から排出される燃料オフガス（水素オフガス）を水素供給流路２へ循環させるための本発明の第１燃料循環流路としての第１水素循環流路３と、水素供給流路２と第１水素循環流路３との間に設けられたエゼクタ４と、エゼクタ４を迂回するように第１水素循環流路３と並列に配置され、燃料電池１から排出される水素オフガスを燃料電池１へ循環させるための本発明の第２燃料循環流路としての第２水素循環流路５と、第２水素循環流路５に設けられて水素オフガスを圧送するための本発明の燃料ポンプとしての水素ポンプ６とが設けられる。水素供給流路２には、水素タンク７から水素ガスが流れるようになっている。   On the anode side of the fuel cell 1, there are provided a hydrogen supply channel 2 as a fuel supply channel of the present invention for supplying hydrogen gas to the fuel cell 1, and a fuel offgas (hydrogen offgas) discharged from the fuel cell 1. Provided between the first hydrogen circulation passage 3 as the first fuel circulation passage of the present invention for circulation to the hydrogen supply passage 2, and between the hydrogen supply passage 2 and the first hydrogen circulation passage 3. The second fuel circulation flow of the present invention for circulating the hydrogen off-gas discharged from the fuel cell 1 to the fuel cell 1, which is arranged in parallel with the ejector 4 and the first hydrogen circulation flow path 3 so as to bypass the ejector 4. There are provided a second hydrogen circulation passage 5 as a passage and a hydrogen pump 6 as a fuel pump of the present invention provided in the second hydrogen circulation passage 5 for pressure-feeding hydrogen off-gas. Hydrogen gas flows from the hydrogen tank 7 into the hydrogen supply channel 2.

エゼクタ４より上流の水素供給流路２には、インジェクタ８が設けられる。このインジェクタ８は、電磁弁により構成され、エゼクタ４へ供給される水素ガスの圧力を調節するようになっている。このインジェクタ８は、デューティ制御によって水素ガスの噴射圧力が調節される。   An injector 8 is provided in the hydrogen supply channel 2 upstream from the ejector 4. The injector 8 is constituted by a solenoid valve, and adjusts the pressure of hydrogen gas supplied to the ejector 4. The injector 8 adjusts the injection pressure of hydrogen gas by duty control.

第１水素循環流路３には、逆止弁９が設けられる。逆止弁９は、エゼクタ４からの水素ガスの逆流を防止するようになっている。   A check valve 9 is provided in the first hydrogen circulation passage 3. The check valve 9 prevents the backflow of hydrogen gas from the ejector 4.

水素ポンプ６より上流の第２水素循環流路５には、気液分離器１０が設けられる。気液分離器１０は、水素オフガスから水分を分離し、水素オフガスのみを水素ポンプ６へ向けて流し、水分を排出流路１１を介して外部へ排出するようになっている。排出流路１１には、電磁弁により構成される排気排水弁１２が設けられる。   A gas-liquid separator 10 is provided in the second hydrogen circulation passage 5 upstream from the hydrogen pump 6. The gas-liquid separator 10 separates moisture from the hydrogen off gas, flows only the hydrogen off gas toward the hydrogen pump 6, and discharges the moisture to the outside through the discharge channel 11. The exhaust passage 11 is provided with an exhaust drain valve 12 constituted by an electromagnetic valve.

エゼクタ４と燃料電池１との間の水素供給流路２には、第１水素圧力センサ２１が設けられる。第１水素圧力センサ２１は、燃料電池１に供給される水素ガスの供給圧力（水素供給圧力）を検出するようになっている。   A first hydrogen pressure sensor 21 is provided in the hydrogen supply channel 2 between the ejector 4 and the fuel cell 1. The first hydrogen pressure sensor 21 detects the supply pressure (hydrogen supply pressure) of the hydrogen gas supplied to the fuel cell 1.

インジェクタ８とエゼクタ４との間の水素供給流路２には、第２水素圧力センサ２２が設けられる。第２水素圧力センサ２２は、エゼクタ４の上流側における水素ガスの圧力（エゼクタ上流水素圧力）を検出するようになっている。   A second hydrogen pressure sensor 22 is provided in the hydrogen supply flow path 2 between the injector 8 and the ejector 4. The second hydrogen pressure sensor 22 detects the pressure of the hydrogen gas upstream of the ejector 4 (ejector upstream hydrogen pressure).

一方、燃料電池１のカソード側には、燃料電池１に酸化剤ガスとしてのエアを供給するためのエア供給流路１３と、燃料電池１から排出されるエアオフガスを排出するためのエア排出流路１４とが設けられる。エア供給流路１３には、燃料電池１に対するエアの供給量を調節するためのエアポンプ１５が設けられる。エアポンプ１５より下流のエア供給流路１３には、エア圧力センサ２３が設けられる。エア圧力センサ２３は、燃料電池１へ供給されるエアの圧力を検出するようになっている。また、エア排出流路１４には、電磁弁よりなる切換弁１７が設けられる。   On the other hand, on the cathode side of the fuel cell 1, an air supply channel 13 for supplying air as an oxidant gas to the fuel cell 1, and an air discharge channel for discharging the air off gas discharged from the fuel cell 1. 14 are provided. The air supply flow path 13 is provided with an air pump 15 for adjusting the amount of air supplied to the fuel cell 1. An air pressure sensor 23 is provided in the air supply passage 13 downstream from the air pump 15. The air pressure sensor 23 detects the pressure of the air supplied to the fuel cell 1. The air discharge channel 14 is provided with a switching valve 17 made of an electromagnetic valve.

この実施形態では、燃料電池１から排出されて第１水素循環流路３へ流れる水素オフガスに含まれる水分を、燃料電池１から排出されて第２水素循環流路５へ流れる水素オフガスに含まれる水分よりも少なくするための流路構造が設けられる。この流路構造は、第１水素循環流路３と第２水素循環流路５の配置により構成される。すなわち、この実施形態で、流路構造は、第１水素循環流路３の入口３ａと第２水素循環流路５の入口５ａを燃料電池１に個別に接続すると共に、第１水素循環流路３の入口３ａを第２水素循環流路５の入口５ａよりも燃料電池１の天地方向（図１の上下方向）における天側に配置することにより構成される。第１水素循環流路３の出口３ｂはエゼクタ４に接続される。第２水素循環流路５の出口５ｂは、エゼクタ４より下流の水素供給流路２に接続される。   In this embodiment, moisture contained in the hydrogen off-gas discharged from the fuel cell 1 and flowing to the first hydrogen circulation channel 3 is included in the hydrogen off-gas discharged from the fuel cell 1 and flowing to the second hydrogen circulation channel 5. A flow path structure is provided for reducing the amount of moisture. This channel structure is configured by the arrangement of the first hydrogen circulation channel 3 and the second hydrogen circulation channel 5. That is, in this embodiment, the flow path structure is configured such that the inlet 3a of the first hydrogen circulation path 3 and the inlet 5a of the second hydrogen circulation path 5 are individually connected to the fuel cell 1 and the first hydrogen circulation path. 3 is arranged on the top side in the vertical direction (vertical direction in FIG. 1) of the fuel cell 1 with respect to the inlet 5 a of the second hydrogen circulation flow path 5. The outlet 3 b of the first hydrogen circulation channel 3 is connected to the ejector 4. The outlet 5 b of the second hydrogen circulation channel 5 is connected to the hydrogen supply channel 2 downstream from the ejector 4.

上記構成において、水素タンク７の水素ガスは、水素供給流路２及びエゼクタ４を介して燃料電池１へ供給されるようになっている。燃料電池１に供給された水素ガスは、同電池１にて発電に使用された後、同電池１から水素オフガスとして第１水素循環流路３又は第２水素循環流路５へ排出されるようになっている。水素オフガスには、燃料電池１の内部の生成水などの水分が含まれる。燃料電池１から第１水素循環流路３へ排出される水素オフガスは、第１水素循環流路３、逆止弁９及びエゼクタ４を介して水素供給流路２へ循環可能となっている。このとき、水素オフガスは、エゼクタ４を流れる水素ガスによってエゼクタ４に負圧が発生することで、その負圧に吸引されて水素ガスに合流し、水素供給流路２へ循環される。一方、燃料電池１から第２水素循環流路５へ排出される水素オフガスは、気液分離器１０にて水分と分離された後、第２水素循環流路５及び水素ポンプ６を介して水素供給流路２へ循環可能となっている。このとき、気液分離器１０にて水分と分離された水素オフガスは、水素ポンプ６を駆動させることにより、第２水素循環流路５を介して水素供給流路２へ循環される。第１水素循環流路３により水素オフガスを循環させるか、第２水素循環流路５により水素オフガスを循環させるかは、水素ポンプ６を制御することで使い分けることができる。   In the above configuration, the hydrogen gas in the hydrogen tank 7 is supplied to the fuel cell 1 via the hydrogen supply channel 2 and the ejector 4. The hydrogen gas supplied to the fuel cell 1 is used for power generation in the battery 1 and then discharged from the battery 1 to the first hydrogen circulation channel 3 or the second hydrogen circulation channel 5 as hydrogen off-gas. It has become. The hydrogen off gas contains moisture such as generated water inside the fuel cell 1. Hydrogen off-gas discharged from the fuel cell 1 to the first hydrogen circulation passage 3 can be circulated to the hydrogen supply passage 2 via the first hydrogen circulation passage 3, the check valve 9 and the ejector 4. At this time, the hydrogen off-gas generates a negative pressure in the ejector 4 by the hydrogen gas flowing through the ejector 4, so that the hydrogen off-gas is sucked into the negative pressure, merges with the hydrogen gas, and is circulated to the hydrogen supply flow path 2. On the other hand, the hydrogen off-gas discharged from the fuel cell 1 to the second hydrogen circulation passage 5 is separated from moisture by the gas-liquid separator 10, and then hydrogen is passed through the second hydrogen circulation passage 5 and the hydrogen pump 6. Circulation to the supply flow path 2 is possible. At this time, the hydrogen off-gas separated from the water in the gas-liquid separator 10 is circulated to the hydrogen supply channel 2 via the second hydrogen circulation channel 5 by driving the hydrogen pump 6. Whether the hydrogen off-gas is circulated by the first hydrogen circulation passage 3 or the hydrogen off-gas is circulated by the second hydrogen circulation passage 5 can be properly used by controlling the hydrogen pump 6.

この燃料電池システムは、コントローラ３０を更に備える。コントローラ３０は、第１水素圧力センサ２１、第２水素圧力センサ２２及びエア圧力センサ２３の検出信号をそれぞれ入力するようになっている。コントローラ３０は、燃料電池１の発電に係る電圧値及び電流値をそれぞれ入力するようになっている。また、コントローラ３０は、電気自動車の運転操作に係る指令値として、運転席に設けられたアクセルセンサ３１からアクセルペダル３２の操作量に相当するアクセル開度を入力するようになっている。コントローラ３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）及びメモリを備え、燃料電池１へ供給される水素流量及びエア流量を制御するために、メモリに記憶された所定の制御プログラムに基づいてインジェクタ８、排気排水弁１２、水素ポンプ６、エアポンプ１５及び切換弁１７等を制御するようになっている。すなわち、コントローラ３０は、燃料電池１に供給される水素流量を制御するために、各水素圧力センサ２１，２２の検出信号等に基づいてインジェクタ８及び水素ポンプ６を制御するようになっている。また、コントローラ３０は、排出流路１１からの排気排水を調節するために排気排水弁１２を制御するようになっている。一方、コントローラ３０は、燃料電池１へ供給されるエアの流量（エア流量）を調節するために、エア圧力センサ２３の検出信号等に基づいてエアポンプ１５を制御するようになっている。また、コントローラ３０は、エア排出流路１４からのエアオフガスの排出流量を調節するために切換弁１７を制御するようになっている。   The fuel cell system further includes a controller 30. The controller 30 inputs detection signals from the first hydrogen pressure sensor 21, the second hydrogen pressure sensor 22, and the air pressure sensor 23, respectively. The controller 30 inputs a voltage value and a current value relating to power generation of the fuel cell 1. Further, the controller 30 inputs an accelerator opening corresponding to the operation amount of the accelerator pedal 32 from an accelerator sensor 31 provided at the driver's seat as a command value related to the driving operation of the electric vehicle. The controller 30 includes a central processing unit (CPU) and a memory. In order to control the hydrogen flow rate and the air flow rate supplied to the fuel cell 1, the controller 30 is controlled based on a predetermined control program stored in the memory. The valve 12, the hydrogen pump 6, the air pump 15, the switching valve 17 and the like are controlled. That is, the controller 30 controls the injector 8 and the hydrogen pump 6 based on the detection signals of the hydrogen pressure sensors 21 and 22 in order to control the flow rate of hydrogen supplied to the fuel cell 1. Further, the controller 30 controls the exhaust / drain valve 12 in order to adjust the exhaust / drainage from the discharge passage 11. On the other hand, the controller 30 controls the air pump 15 based on a detection signal of the air pressure sensor 23 or the like in order to adjust the flow rate of air supplied to the fuel cell 1 (air flow rate). In addition, the controller 30 controls the switching valve 17 in order to adjust the discharge flow rate of the air off gas from the air discharge flow path 14.

以上説明したこの実施形態の燃料電池システムによれば、燃料電池１では、水素ガスとエアの供給を受けて発電が行われる。このとき、燃料電池１の内部で生成水を含む水分が発生し、その水分を含む水素オフガスが燃料電池１から排出される。燃料電池１から排出されて第１水素循環流路３へ流れた水素オフガスは、水素供給流路２を流れる水素ガスによりエゼクタ４で負圧が発生することでエゼクタ４に吸引されて水素供給流路２へ循環され、更に燃料電池１へと循環される。また、燃料電池１から排出されて第２水素循環流路５へ流れた水素オフガスは、水素ポンプ６により圧送されることで水素供給流路２へ循環され、更に燃料電池１へと循環される。   According to the fuel cell system of this embodiment described above, the fuel cell 1 generates power by receiving supply of hydrogen gas and air. At this time, moisture containing generated water is generated inside the fuel cell 1, and hydrogen off-gas containing the moisture is discharged from the fuel cell 1. The hydrogen off-gas discharged from the fuel cell 1 and flowing into the first hydrogen circulation channel 3 is sucked into the ejector 4 due to the negative pressure generated by the ejector 4 due to the hydrogen gas flowing through the hydrogen supply channel 2, and the hydrogen supply flow It is circulated to the path 2 and further circulated to the fuel cell 1. The hydrogen off-gas discharged from the fuel cell 1 and flowing to the second hydrogen circulation channel 5 is circulated to the hydrogen supply channel 2 by being pumped by the hydrogen pump 6, and further circulated to the fuel cell 1. .

ここで、燃料電池１のアノード側には、第１水素循環流路３と第２水素循環流路５の配置により構成された水分分離のための流路構造が設けられることから、燃料電池１から排出されて第１水素循環流路３へ流れる水素オフガスに含まれる水分が、燃料電池１から排出されて第２水素循環流路５へ流れる水素オフガスに含まれる水分よりも少なくなる。すなわち、この実施形態では、第１水素循環流路３の入口３ａと第２水素循環流路５の入口５ａが燃料電池１に個別に接続されると共に、第１水素循環流路３の入口３ａが第２水素循環流路５の入口５ａよりも天地方向における天側に配置される。従って、燃料電池１の中では、水分が自重により燃料電池１の地側へ下がり、水素オフガスと共に、地側に配置された第２水素循環流路５の入口５ａから同流路５へ流れることになる。そして、水分の少ない水素オフガスが上記入口５ａよりも天側に配置された第１水素循環流路３の入口３ａから同流路３へ流れることになる。従って、第１水素循環流路３を介してエゼクタ４へ流れる水素オフガスに含まれる水分が相対的に少なくなる。この結果、燃料電池１から排出される水素オフガスと共にエゼクタ４へ流れる水分を低減させてエゼクタ４における流路の凍結閉塞を抑制することができる。   Here, the fuel cell 1 is provided with a flow path structure for water separation, which is configured by the arrangement of the first hydrogen circulation flow path 3 and the second hydrogen circulation flow path 5 on the anode side of the fuel cell 1. The water contained in the hydrogen off-gas discharged from the fuel cell 1 and flowing into the first hydrogen circulation channel 3 is less than the moisture contained in the hydrogen off-gas discharged from the fuel cell 1 and flowing into the second hydrogen circulation channel 5. That is, in this embodiment, the inlet 3a of the first hydrogen circulation passage 3 and the inlet 5a of the second hydrogen circulation passage 5 are individually connected to the fuel cell 1, and the inlet 3a of the first hydrogen circulation passage 3 is connected. Is arranged on the top side in the top-to-bottom direction with respect to the inlet 5a of the second hydrogen circulation passage 5. Accordingly, in the fuel cell 1, the moisture falls to the ground side of the fuel cell 1 due to its own weight, and flows to the same channel 5 from the inlet 5 a of the second hydrogen circulation channel 5 disposed on the ground side together with the hydrogen off gas. become. Then, the hydrogen off-gas with less moisture flows from the inlet 3a of the first hydrogen circulation channel 3 disposed on the top side to the inlet 5a to the channel 3. Accordingly, water contained in the hydrogen off-gas flowing to the ejector 4 via the first hydrogen circulation passage 3 is relatively reduced. As a result, the water flowing to the ejector 4 together with the hydrogen off-gas discharged from the fuel cell 1 can be reduced, and freezing clogging of the flow path in the ejector 4 can be suppressed.

この実施形態では、第２水素循環流路５に気液分離器１０が設けられるので、同流路５介して水素供給流路２へ循環される水素オフガスに含まれる水分を低減することができる。このため、第２水素循環流路５を介して水素供給流路２に循環された水素オフガスが、同流路２を流れる低温の水素ガスと合流したときのアイシングによる水分の氷結を抑制することができる。   In this embodiment, since the gas-liquid separator 10 is provided in the second hydrogen circulation channel 5, moisture contained in the hydrogen off-gas circulated to the hydrogen supply channel 2 through the channel 5 can be reduced. . For this reason, the freezing of moisture due to icing when the hydrogen off-gas circulated to the hydrogen supply channel 2 through the second hydrogen circulation channel 5 merges with the low-temperature hydrogen gas flowing through the channel 2 is suppressed. Can do.

＜第２実施形態＞
次に、本発明における燃料電池システムを具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。 Second Embodiment
Next, a second embodiment of the fuel cell system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

なお、以下の説明において前記第１実施形態と同等の構成要素については同一の符号を付して説明を省略し、異なった点を中心に説明する。   In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different points are mainly described.

図２に、この実施形態の燃料電池システムを概略構成図により示す。この実施形態では、第２水素循環流路５の配置の点で第１実施形態と構成が異なる。すなわち、図２において、第２水素循環流路５の出口５ｂが、水素供給流路２を介さずに燃料電池１に直接接続される。   FIG. 2 shows a schematic configuration diagram of the fuel cell system of this embodiment. This embodiment differs from the first embodiment in the arrangement of the second hydrogen circulation flow path 5. That is, in FIG. 2, the outlet 5 b of the second hydrogen circulation channel 5 is directly connected to the fuel cell 1 without going through the hydrogen supply channel 2.

以上説明したこの実施形態の燃料電池システムによれば、第１実施形態の作用効果に加え、次のような作用効果を有する。すなわち、第２水素循環流路５を流れる水素オフガスが、同流路５の出口５ｂから燃料電池１へ直接循環されることになり、その水素オフガスに燃料電池１の熱が与えられる。このため、第２水素循環流路５を介して燃料電池１に循環された水素オフガスが、水素供給流路２を介して供給される低温の水素ガスと合流したときのアイシングによる水分の氷結を抑制することができる。また、この実施形態では、第１実施形態と同様、第２水素循環流路５に気液分離器１０が設けられているので、第１実施形態よりも水分の氷結抑制効果を高めることができる。   According to the fuel cell system of this embodiment described above, in addition to the effects of the first embodiment, the following effects are obtained. That is, the hydrogen off gas flowing through the second hydrogen circulation channel 5 is directly circulated from the outlet 5b of the channel 5 to the fuel cell 1, and the heat of the fuel cell 1 is given to the hydrogen off gas. For this reason, freezing of moisture due to icing occurs when the hydrogen off-gas circulated to the fuel cell 1 via the second hydrogen circulation passage 5 joins the low-temperature hydrogen gas supplied via the hydrogen supply passage 2. Can be suppressed. Moreover, in this embodiment, since the gas-liquid separator 10 is provided in the 2nd hydrogen circulation flow path 5 similarly to 1st Embodiment, the freezing suppression effect of a water | moisture content can be improved rather than 1st Embodiment. .

＜第３実施形態＞
次に、本発明における燃料電池システムを具体化した第３実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。 <Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the fuel cell system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図３に、この実施形態の燃料電池システムを概略構成図により示す。この実施形態では、エゼクタ４の配置の点で第２実施形態と構成が異なる。すなわち、図３において、エゼクタ４を燃料電池１に隣接して設けられる。例えば、燃料電池１を構成するハウジングの外壁にエゼクタ４を近接させて配置することができる。   FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing the fuel cell system of this embodiment. This embodiment differs from the second embodiment in the arrangement of the ejector 4. That is, in FIG. 3, the ejector 4 is provided adjacent to the fuel cell 1. For example, the ejector 4 can be disposed close to the outer wall of the housing constituting the fuel cell 1.

以上説明したこの実施形態の燃料電池システムによれば、第２実施形態の作用効果に加え、次のような作用効果を有する。すなわち、エゼクタ４が燃料電池１に隣接して設けられるので、エゼクタ４に燃料電池１の熱が与えられる。この結果、エゼクタ４における流路の凍結閉塞をより確実に抑制することができる。   According to the fuel cell system of this embodiment described above, in addition to the effects of the second embodiment, the following effects are obtained. That is, since the ejector 4 is provided adjacent to the fuel cell 1, the heat of the fuel cell 1 is given to the ejector 4. As a result, the freezing blockage of the flow path in the ejector 4 can be more reliably suppressed.

＜第４実施形態＞
次に、本発明における燃料電池システムを具体化した第４実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。 <Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment that embodies the fuel cell system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図４に、この実施形態の燃料電池システムを概略構成図により示す。この実施形態では、第１水素循環流路３と第２水素循環流路５の水分分離のための流路構造の構成の点で前記各実施形態と異なる。すなわち、この実施形態では、図４に示すように、前記各実施形態において第２水素循環流路５に設けられた気液分離器１０、排出通路１１及び排気排水弁１２が省略される。また、水分分離のための流路構造は、第１水素循環流路３と第２水素循環流路５を燃料電池１に接続される共通流路１８から分岐させて設け、その共通流路１８の分岐部１９から第１水素循環流路３を天地方向における天側へ向けて一旦伸ばすと共に、第２水素循環流路５を天地方向における地側へ向けて一旦伸ばすことで構成される。   FIG. 4 shows a schematic configuration diagram of the fuel cell system of this embodiment. This embodiment is different from the above embodiments in terms of the configuration of the flow path structure for moisture separation of the first hydrogen circulation flow path 3 and the second hydrogen circulation flow path 5. That is, in this embodiment, as shown in FIG. 4, the gas-liquid separator 10, the discharge passage 11, and the exhaust / drain valve 12 provided in the second hydrogen circulation passage 5 in each of the embodiments are omitted. Further, the flow path structure for water separation is provided by branching the first hydrogen circulation flow path 3 and the second hydrogen circulation flow path 5 from the common flow path 18 connected to the fuel cell 1, and the common flow path 18. The first hydrogen circulation channel 3 is once extended from the branch part 19 toward the top side in the top and bottom direction, and the second hydrogen circulation channel 5 is once extended toward the ground side in the top and bottom direction.

図５に、図４の鎖線円Ｓ１の部分を拡大断面図により示す。図５において、太線は水素オフガスの流れＦ１を示す。水素オフガスの流れＦ１は、共通流路１８を流れ、分岐部１９にて第１水素循環流路３又は第２水素循環流路５へ分岐して流れることがわかる。一方、図５において、太破線は水素オフガスの中の水蒸気の流れ（水分の流れ）Ｆ２を示す。水分の流れＦ２は、共通流路１８を流れ、分岐部１９にてその自重により第２水素循環流路５を下方へ流れることがわかる。   FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a portion of a chain line circle S1 in FIG. In FIG. 5, the bold line indicates the hydrogen off-gas flow F1. It can be seen that the hydrogen off-gas flow F <b> 1 flows through the common flow path 18 and branches to the first hydrogen circulation flow path 3 or the second hydrogen circulation flow path 5 at the branch portion 19. On the other hand, in FIG. 5, the thick broken line indicates the flow of water vapor (water flow) F2 in the hydrogen off gas. It can be seen that the water flow F2 flows through the common flow path 18 and flows downward through the second hydrogen circulation flow path 5 due to its own weight at the branch portion 19.

以上説明したこの実施形態の燃料電池システムによれば、第２実施形態の作用効果（気液分離器１０の作用効果を除く。）に加え、次のような作用効果を有する。すなわち、燃料電池１から共通流路１８へ排出された水素オフガスの中の水分は、分岐部１９より地側へ向けて一旦伸ばされた第２水素循環流路５へ自重により下がることになり、第１水素循環流路３を介してエゼクタ４へ流れる水素オフガスに含まれる水分が相対的に少なくなる。この結果、燃料電池１から排出される水素オフガスと共にエゼクタ４へ流れる水分を低減させてエゼクタ４における流路の凍結閉塞を抑制することができる。   According to the fuel cell system of this embodiment described above, in addition to the effects of the second embodiment (excluding the effects of the gas-liquid separator 10), the following effects are obtained. That is, the moisture in the hydrogen off-gas discharged from the fuel cell 1 to the common flow path 18 is lowered by its own weight to the second hydrogen circulation flow path 5 once stretched from the branch portion 19 toward the ground side. Moisture contained in the hydrogen off-gas flowing to the ejector 4 via the first hydrogen circulation passage 3 is relatively reduced. As a result, the water flowing to the ejector 4 together with the hydrogen off-gas discharged from the fuel cell 1 can be reduced, and freezing clogging of the flow path in the ejector 4 can be suppressed.

＜第５実施形態＞
次に、本発明における燃料電池システムを具体化した第５実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。 <Fifth Embodiment>
Next, a fifth embodiment of the fuel cell system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図６に、この実施形態の燃料電池システムを概略構成図により示す。この実施形態では、エゼクタ４より上流の水素供給流路２の配置の点で前記第４実施形態と異なる。すなわち、この実施形態では、図６に示すように、エゼクタ４より上流の水素供給流路２の一部が、分岐部１９とエゼクタ４との間の第１水素循環流路３に熱交換可能に隣接して設けられる。具体的には、水素供給流路２の一部が、分岐部１９の近傍の第１水素循環流路３に対してスペーサ２０を介して接触して設けられる。   FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing the fuel cell system of this embodiment. This embodiment differs from the fourth embodiment in the arrangement of the hydrogen supply channel 2 upstream from the ejector 4. That is, in this embodiment, as shown in FIG. 6, a part of the hydrogen supply flow path 2 upstream from the ejector 4 can exchange heat with the first hydrogen circulation flow path 3 between the branch portion 19 and the ejector 4. Is provided adjacent to. Specifically, a part of the hydrogen supply flow path 2 is provided in contact with the first hydrogen circulation flow path 3 in the vicinity of the branch portion 19 via the spacer 20.

図７に、図６の鎖線円Ｓ２の部分を拡大断面図により示す。図５と異なり、図７において、水素供給流路２の中の太線は水素ガスの流れＦ３を示す。低温の水素ガスの流れＦ３は、分岐部１９の近傍の第１水素循環流路３に隣接して流れることがわかる。   FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a portion of a chain line circle S2 in FIG. Unlike FIG. 5, in FIG. 7, the thick line in the hydrogen supply flow path 2 shows the flow F3 of hydrogen gas. It can be seen that the low-temperature hydrogen gas flow F3 flows adjacent to the first hydrogen circulation passage 3 in the vicinity of the branch portion 19.

以上説明したこの実施形態の燃料電池システムによれば、第４実施形態の作用効果に加え、次のような作用効果を有する。すなわち、水素供給流路２の一部に熱交換可能に隣接した第１水素循環流路３の一部が、水素供給流路２を流れる低温の水素ガスにより冷却されるので、エゼクタ４へ流れる水素オフガスに含まれる水分が冷やされて水素オフガスから分離される。このため、水素オフガスに含まれる水分を自重により分離する効果に加え、その水分を冷却によっても分離することができ、水分の分離効果を向上させることができる。   According to the fuel cell system of this embodiment described above, in addition to the functions and effects of the fourth embodiment, the following functions and effects are obtained. That is, a part of the first hydrogen circulation flow path 3 adjacent to a part of the hydrogen supply flow path 2 so as to be capable of exchanging heat is cooled by the low-temperature hydrogen gas flowing through the hydrogen supply flow path 2 and flows to the ejector 4. The water contained in the hydrogen off gas is cooled and separated from the hydrogen off gas. For this reason, in addition to the effect which isolate | separates the water | moisture content contained in hydrogen offgas by dead weight, the water | moisture content can also be isolate | separated by cooling and the isolation | separation effect of a water | moisture content can be improved.

なお、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することができる。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and a part of the configuration can be changed as appropriate without departing from the spirit of the invention.

（１）前記第３実施形態では、エゼクタ４を燃料電池１に隣接して設けたが、エゼクタを燃料電池に内蔵して設けることもできる。例えば、燃料電池１を構成するハウジングの内部にエゼクタ４を配置することができる。この場合もエゼクタに燃料電池の熱が有効に与えることができる。   (1) Although the ejector 4 is provided adjacent to the fuel cell 1 in the third embodiment, the ejector may be provided in the fuel cell. For example, the ejector 4 can be disposed inside a housing constituting the fuel cell 1. Also in this case, the heat of the fuel cell can be effectively given to the ejector.

（２）前記第４及び第５の実施形態では、第１乃至第３の実施形態に設けられた気液分離器１０、排出流路１１及び排気排水弁を第２水素循環流路５に設けることもできる。この場合、第２水素循環流路５を流れる水素オフガスに含まれる水分を低減できる。   (2) In the fourth and fifth embodiments, the gas-liquid separator 10, the discharge passage 11 and the exhaust drain valve provided in the first to third embodiments are provided in the second hydrogen circulation passage 5. You can also In this case, moisture contained in the hydrogen off gas flowing through the second hydrogen circulation passage 5 can be reduced.

この発明は、電気自動車等の電源として利用することができる。   The present invention can be used as a power source for an electric vehicle or the like.

１ 燃料電池
２ 水素供給流路（燃料供給流路）
３ 第１水素循環流路（第１燃料循環流路）
３ａ 入口
３ｂ 出口
４ エゼクタ
５ 第２水素循環流路（第２燃料循環流路）
５ａ 入口
５ｂ 出口
６ 水素ポンプ（燃料ポンプ）
１８ 共通流路
１９ 分岐部 1 Fuel Cell 2 Hydrogen Supply Channel (Fuel Supply Channel)
3 First hydrogen circulation channel (first fuel circulation channel)
3a Inlet 3b Outlet 4 Ejector 5 Second hydrogen circulation channel (second fuel circulation channel)
5a Inlet 5b Outlet 6 Hydrogen pump (fuel pump)
18 Common flow path 19 Branch

Claims (6)

燃料ガスと酸化剤ガスの供給を受けて発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池に燃料ガスを供給するための燃料供給流路と、
前記燃料電池から排出される燃料オフガスを前記燃料供給流路へ循環させるための第１燃料循環流路と、
前記燃料供給流路と前記第１燃料循環流路との間に設けられたエゼクタと、
前記エゼクタを迂回するように前記第１燃料循環流路と並列に配置され、前記燃料電池から排出される燃料オフガスを前記燃料電池へ循環させるための第２燃料循環流路と、
前記第２燃料循環流路に設けられて前記燃料オフガスを圧送するための燃料ポンプと
を備えた燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池から排出されて前記第１燃料循環流路へ流れる燃料オフガスに含まれる水分を、前記燃料電池から排出されて前記第２燃料循環流路へ流れる燃料オフガスに含まれる水分よりも少なくするための流路構造を前記第１燃料循環流路と前記第２燃料循環流路の配置により構成したことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell that generates power upon receipt of fuel gas and oxidant gas;
A fuel supply channel for supplying fuel gas to the fuel cell;
A first fuel circulation passage for circulating fuel off-gas discharged from the fuel cell to the fuel supply passage;
An ejector provided between the fuel supply channel and the first fuel circulation channel;
A second fuel circulation passage, which is arranged in parallel with the first fuel circulation passage so as to bypass the ejector, and circulates the fuel off-gas discharged from the fuel cell to the fuel cell;
A fuel cell system provided with a fuel pump provided in the second fuel circulation passage for pumping the fuel off-gas;
The moisture contained in the fuel off-gas discharged from the fuel cell and flowing to the first fuel circulation channel is made less than the moisture contained in the fuel off-gas discharged from the fuel cell and flowing to the second fuel circulation channel. A fuel cell system comprising a first fuel circulation channel and a second fuel circulation channel arranged for the flow path structure. 前記流路構造は、前記第１燃料循環流路の入口と前記第２燃料循環流路の入口を前記燃料電池に個別に接続すると共に、前記第１燃料循環流路の入口を前記第２燃料循環流路の入口よりも天地方向における天側に配置したことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。   The flow path structure individually connects the inlet of the first fuel circulation path and the inlet of the second fuel circulation path to the fuel cell, and connects the inlet of the first fuel circulation path to the second fuel. 2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the fuel cell system is disposed on the top side in the top-to-bottom direction with respect to the inlet of the circulation channel. 前記流路構造は、前記第１燃料循環流路と前記第２燃料循環流路を前記燃料電池に接続される共通流路から分岐させて設け、前記共通流路の分岐部から前記第１燃料循環流路を天地方向における天側へ向けて一旦伸ばすと共に、前記第２燃料循環流路を天地方向における地側へ向けて一旦伸ばしたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。   In the flow path structure, the first fuel circulation flow path and the second fuel circulation flow path are branched from a common flow path connected to the fuel cell, and the first fuel is separated from a branch portion of the common flow path. 2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the circulation channel is once extended toward the top side in the top-and-bottom direction, and the second fuel circulation channel is once extended toward the ground side in the top-and-bottom direction. 前記エゼクタより上流の前記燃料供給流路の一部が、前記分岐部と前記エゼクタとの間の前記第１燃料循環流路に熱交換可能に隣接したことを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システム。   The part of the fuel supply flow path upstream from the ejector is adjacent to the first fuel circulation flow path between the branch portion and the ejector so as to allow heat exchange. Fuel cell system. 前記第２燃料循環流路の出口を前記燃料電池に接続したことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の燃料電池システム。   The fuel cell system according to any one of claims 1 to 4, wherein an outlet of the second fuel circulation channel is connected to the fuel cell. 前記エゼクタを前記燃料電池に隣接又は内蔵させたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の燃料電池システム。   6. The fuel cell system according to claim 1, wherein the ejector is adjacent to or built in the fuel cell.

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