JP2015088407A - Gas supply device for fuel cell - Google Patents

Gas supply device for fuel cell Download PDF

Info

Publication number
JP2015088407A
JP2015088407A JP2013228121A JP2013228121A JP2015088407A JP 2015088407 A JP2015088407 A JP 2015088407A JP 2013228121 A JP2013228121 A JP 2013228121A JP 2013228121 A JP2013228121 A JP 2013228121A JP 2015088407 A JP2015088407 A JP 2015088407A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas supply
end plate
injector
fuel gas
fuel
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.)
Withdrawn
Application number
JP2013228121A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
神野　幸一
Koichi Jinno
幸一 神野
重仁 鈴木
Shigehito Suzuki
重仁 鈴木
博文 橋場
Hirobumi Hashiba
博文 橋場
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.)
Aisan Industry Co Ltd
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Aisan Industry Co Ltd
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 Aisan Industry Co Ltd, Toyota Motor Corp filed Critical Aisan Industry Co Ltd
Priority to JP2013228121A priority Critical patent/JP2015088407A/en
Priority to PCT/JP2014/004824 priority patent/WO2015064005A1/en
Publication of JP2015088407A publication Critical patent/JP2015088407A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress generation of a vibration and a noise attributed to gas injection from an injector.SOLUTION: The gas supply device for a fuel cell includes: an injector that injects fuel gas into a gas passage downstream; and a pressure reduction member that is disposed between the injector and the gas passage downstream and reduces pressure of the fuel gas injected from the injector.

Description

本発明は、燃料電池用のガス供給装置に関する。   The present invention relates to a gas supply device for a fuel cell.

燃料電池は、水素と、酸素とを反応させて発電を行う。水素は、燃料ガスタンクに貯蔵され、燃料ガス供給管により燃料電池に供給される。ガス供給管の途中にはインジェクターが設けられており、インジェクターを通して必要な量の水素が燃料電池のガス流路に噴射される。特許文献１に記載の燃料電池では、エンドプレートにインジェクターが配置され、インジェクターは、エンドプレートカバーに設けられたガス流路に水素を噴射する。   A fuel cell generates electricity by reacting hydrogen and oxygen. Hydrogen is stored in a fuel gas tank and supplied to the fuel cell through a fuel gas supply pipe. An injector is provided in the middle of the gas supply pipe, and a necessary amount of hydrogen is injected into the gas flow path of the fuel cell through the injector. In the fuel cell described in Patent Document 1, an injector is disposed on an end plate, and the injector injects hydrogen into a gas flow path provided in the end plate cover.

特開２０１３−４３５２号公報JP2013-4352A

上述した従来技術では、インジェクターからの水素の噴射圧により、エンドプレートカバーが振動し、騒音が発生する虞があった。   In the prior art described above, the end plate cover may vibrate and generate noise due to the hydrogen injection pressure from the injector.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms.

（１）本発明の一形態によれば、燃料電池用のガス供給装置が提供される。このガス供給装置は、燃料ガスを下流側のガス流路に噴射するインジェクターと、前記インジェクターと前記下流側のガス流路との間に配置され、前記インジェクターから噴射された前記燃料ガスの圧力を低減する圧力低減部材と、を備える。この形態のガス供給装置によれば、インジェクターから噴射された燃料ガスの圧力を圧力低減部材で低減することが出来るので、下流側のガス流路が燃料ガスの圧力によって振動することが発生し難くなり、騒音も発生し難くなる。 (1) According to one form of this invention, the gas supply apparatus for fuel cells is provided. This gas supply device is disposed between an injector for injecting fuel gas into a downstream gas flow path, and between the injector and the downstream gas flow path, and the pressure of the fuel gas injected from the injector is And a pressure reducing member to be reduced. According to the gas supply device of this aspect, the pressure of the fuel gas injected from the injector can be reduced by the pressure reducing member, so that it is difficult for the downstream gas flow path to vibrate due to the pressure of the fuel gas. It becomes difficult to generate noise.

（２）上記形態のガス供給装置において、前記燃料電池は、複数の発電セルが積層された燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックの積層方向の端に配置されたエンドプレートとを有し、前記インジェクターは、前記エンドプレートに設けられ、前記下流側のガス流路は、前記エンドプレート、または、前記エンドプレートに設けられたエンドプレートカバーに設けられていてもよい。この形態のガス供給装置によれば、エンドプレート、または、エンドプレートに設けられたエンドプレートカバーに設けられた下流側のガス流路の振動を低減することができる。 (2) In the gas supply apparatus of the above aspect, the fuel cell includes a fuel cell stack in which a plurality of power generation cells are stacked, and an end plate disposed at an end in the stacking direction of the fuel cell stack, The injector may be provided in the end plate, and the downstream gas flow path may be provided in the end plate or an end plate cover provided in the end plate. According to the gas supply device of this aspect, it is possible to reduce the vibration of the downstream gas flow path provided in the end plate or the end plate cover provided in the end plate.

（３）上記形態のガス供給装置において、前記圧力低減部材は、中空の管であり、前記管の内部に網を有し、前記網のメッシュ目の粗さは、１５０μｍ〜３００μｍであってもよい。この形態のガス供給装置によれば、網により、インジェクターから噴射された燃料ガスの圧力を低減できる。また、網は、管の内部にあるので、他の部材と接触して変形あるいは損傷し難い。また、メッシュ目の粗さは、１５０μｍ〜３００μｍであると、下流側のガス流路の振動を低減の効果が大きい。 (3) In the gas supply apparatus of the above aspect, the pressure reducing member is a hollow tube, and has a mesh inside the tube, and the mesh mesh roughness of the mesh is 150 μm to 300 μm. Good. According to the gas supply device of this aspect, the pressure of the fuel gas injected from the injector can be reduced by the net. Further, since the net is inside the pipe, it is difficult to be deformed or damaged by contact with other members. Further, if the mesh size is 150 μm to 300 μm, the effect of reducing the vibration of the downstream gas flow path is great.

（４）上記形態のガス供給装置において、前記圧力低減部材は、前記エンドプレートに配置され、前記圧力低減部材と前記エンドプレートとの間に緩衝部材が設けられていてもよい。この形態のガス供給装置によれば、インジェクターからの噴射された燃料ガスの圧力により圧力低減部材に振動が生じても、緩衝部材により、エンドプレートへ振動が伝わりにくい。 (4) In the gas supply device of the above aspect, the pressure reducing member may be disposed on the end plate, and a buffer member may be provided between the pressure reducing member and the end plate. According to the gas supply device of this aspect, even if vibration is generated in the pressure reducing member due to the pressure of the fuel gas injected from the injector, the vibration is hardly transmitted to the end plate by the buffer member.

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、燃料電池用のガス供給装置の他、ガス噴出装置、燃料電池システム等の形態で実現することができる。   Note that the present invention can be realized in various modes. For example, in addition to a gas supply device for a fuel cell, it can be realized in the form of a gas ejection device, a fuel cell system, or the like.

燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of a fuel cell system. 燃料電池の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of a fuel cell. エンドプレートの断面の一部を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a part of cross section of an end plate. インジェクターの下流部を拡大して示す説明図である。It is explanatory drawing which expands and shows the downstream part of an injector. 網状部材の断面図である。It is sectional drawing of a net-like member. インジェクターから噴射された水素の圧力によるエンドプレートカバーの振動の測定結果の一例である。It is an example of the measurement result of the vibration of an end plate cover by the pressure of the hydrogen injected from the injector. 網状部材の網のメッシュ目粗さと、エンドプレートカバーの振動との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the mesh coarseness of the net | network of a net-like member, and the vibration of an end plate cover. 網状部材の他の形状の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the other shape of a net-like member.

図１は燃料電池システムの概略構成を示す説明図である。燃料電池システム１０は、燃料電池１００と、燃料ガス回路２００と、酸化ガス回路と、冷却回路とを備える。燃料ガス回路２００は、燃料タンク２１０と、燃料ガス供給流路２２０と、燃料ガス排気流路２３０と、燃料ガス還流流路２４０と、主止弁２５０と、調圧弁２６０と、インジェクター２７０と、水素ポンプ２８０と、排気弁２９０と、を備える。なお、図１では、酸化ガス回路と、冷却回路とは、図示を省略されている。なお、図１は、燃料ガス回路２００のブロック構成を模式的に示した図であり、実際のレイアウトを示した図ではない。   FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system. The fuel cell system 10 includes a fuel cell 100, a fuel gas circuit 200, an oxidizing gas circuit, and a cooling circuit. The fuel gas circuit 200 includes a fuel tank 210, a fuel gas supply channel 220, a fuel gas exhaust channel 230, a fuel gas recirculation channel 240, a main stop valve 250, a pressure regulating valve 260, an injector 270, A hydrogen pump 280 and an exhaust valve 290 are provided. In FIG. 1, the oxidizing gas circuit and the cooling circuit are not shown. FIG. 1 is a diagram schematically showing a block configuration of the fuel gas circuit 200, and is not a diagram showing an actual layout.

燃料タンク２１０は、燃料ガスとして水素を貯蔵している。燃料タンク２１０は、燃料ガス供給流路２２０により燃料電池１００に接続されている。燃料ガス供給流路２２０には、燃料タンク２１０側から、主止弁２５０、調圧弁２６０、インジェクター２７０が配置されている。燃料電池１００には、燃料排ガスを大気に放出するための燃料ガス排気流路２３０が接続されている。燃料ガス排気流路２３０には、排気弁２９０が設けられている。燃料ガス供給流路２２０のインジェクター２７０の下流部と、燃料ガス排気流路２３０の排気弁２９０上流部との間は、燃料ガス還流流路２４０により接続されている。燃料ガス還流流路２４０には、水素ポンプ２８０が配置されている。本実施形態の燃料電池では、燃料排ガス中の水素を水素ポンプ２８０によって還流させて再利用する。燃料排ガス中に、例えば窒素等の不純物が増加した場合には、排気弁２９０が開けられて、燃料排ガスは、大気に放出される。   The fuel tank 210 stores hydrogen as fuel gas. The fuel tank 210 is connected to the fuel cell 100 by a fuel gas supply channel 220. A main stop valve 250, a pressure regulating valve 260, and an injector 270 are arranged in the fuel gas supply flow path 220 from the fuel tank 210 side. The fuel cell 100 is connected to a fuel gas exhaust passage 230 for releasing fuel exhaust gas to the atmosphere. An exhaust valve 290 is provided in the fuel gas exhaust passage 230. A downstream portion of the injector 270 in the fuel gas supply passage 220 and an upstream portion of the exhaust valve 290 in the fuel gas exhaust passage 230 are connected by a fuel gas recirculation passage 240. A hydrogen pump 280 is disposed in the fuel gas recirculation flow path 240. In the fuel cell of this embodiment, hydrogen in the fuel exhaust gas is recirculated by the hydrogen pump 280 and reused. When impurities such as nitrogen increase in the fuel exhaust gas, the exhaust valve 290 is opened and the fuel exhaust gas is released to the atmosphere.

燃料ガス供給流路２２０は、便宜上、主止弁２５０と、調圧弁２６０と、インジェクター２７０と、燃料ガス還流流路２４０との接続部と、により５つの部分に分けることが可能である。燃料ガス供給流路２２０のうち、燃料タンク２１０から主止弁２５０間までを第１の燃料ガス供給流路２２０ａと呼び、主止弁２５０から調圧弁２６０までを第２の燃料ガス供給流路２２０ｂ、調圧弁２６０からインジェクター２７０までを第３の燃料ガス供給流路２２０ｃ、インジェクター２７０から燃料ガス還流流路２４０との合流部までを第４の燃料ガス供給流路２２０ｄ、燃料ガス還流流路２４０との合流部から燃料電池１００までを第５の燃料ガス供給流路２２０ｅと呼ぶ。主止弁２５０は、燃料タンク２１０からの水素の供給をオン、オフする。調圧弁２６０は、第３の燃料ガス供給流路２２０ｃの圧力を所定の圧力に調整する。インジェクター２７０は、水素を下流側の第４の燃料ガス供給流路２２０ｄに噴射する。   For convenience, the fuel gas supply flow path 220 can be divided into five parts by a main stop valve 250, a pressure regulating valve 260, an injector 270, and a connection part of the fuel gas recirculation flow path 240. Of the fuel gas supply flow path 220, the area between the fuel tank 210 and the main stop valve 250 is called a first fuel gas supply flow path 220a, and the area from the main stop valve 250 to the pressure regulating valve 260 is the second fuel gas supply flow path. 220b, the third fuel gas supply flow path 220c from the pressure regulating valve 260 to the injector 270, and the fourth fuel gas supply flow path 220d from the injector 270 to the junction with the fuel gas recirculation flow path 240, the fuel gas recirculation flow path From the junction with 240 to the fuel cell 100 is referred to as a fifth fuel gas supply flow path 220e. The main stop valve 250 turns on and off the supply of hydrogen from the fuel tank 210. The pressure regulating valve 260 adjusts the pressure of the third fuel gas supply channel 220c to a predetermined pressure. The injector 270 injects hydrogen into the fourth fuel gas supply channel 220d on the downstream side.

図２は、燃料電池１００の概略構成を示す説明図である。燃料電池１００は、複数の発電セル１１０と、ターミナルプレート１２０、１３０と、絶縁プレート１４０と、エンドプレート１５０、１６０と、を備える。複数の発電セル１１０は、積層されて燃料電池スタック１０２を形成している。燃料電池スタック１０２の積層方向の両端には、それぞれターミナルプレート１２０、１３０が配置されている。ターミナルプレート１２０、１３０は、燃料電池スタック１０２から電力を取り出すために用いられる。ターミナルプレート１２０の積層方向の外側には、絶縁プレート１４０が配置されている。ターミナルプレート１３０側には、絶縁プレートは無くても良い。絶縁プレート１４０の積層方向の外側と、ターミナルプレート１３０の積層方向の外側には、それぞれ、エンドプレート１５０、１６０が配置されている。後述するように、エンドプレート１６０には、第３の燃料ガス供給流路２２０ｃ、第４の燃料ガス供給流路２２０ｄの一部が、マニホールドとして配置されている。そのため、本実施形態では、エンドプレート１６０を、スタックマニホールド１６０とも呼ぶ。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the fuel cell 100. The fuel cell 100 includes a plurality of power generation cells 110, terminal plates 120 and 130, an insulating plate 140, and end plates 150 and 160. The plurality of power generation cells 110 are stacked to form the fuel cell stack 102. Terminal plates 120 and 130 are disposed at both ends of the fuel cell stack 102 in the stacking direction, respectively. The terminal plates 120 and 130 are used for extracting electric power from the fuel cell stack 102. An insulating plate 140 is disposed outside the terminal plate 120 in the stacking direction. There may be no insulating plate on the terminal plate 130 side. End plates 150 and 160 are disposed on the outer side of the insulating plate 140 in the stacking direction and on the outer side of the terminal plate 130 in the stacking direction, respectively. As will be described later, in the end plate 160, a part of the third fuel gas supply channel 220c and the fourth fuel gas supply channel 220d is arranged as a manifold. Therefore, in the present embodiment, the end plate 160 is also referred to as a stack manifold 160.

図３は、エンドプレート１６０の断面の一部を示す説明図である。なお、図３は、エンドプレート１６０の一部の断面を示したもので有り、ターミナルプレート１３０（図２）との接触部は、図示されていない。エンドプレート１６０は、例えばアルミニウムなどの金属で形成された板状部材であり、複数の貫通孔１６０ｈを有している。複数の貫通孔１６０ｈは、インジェクター２７０の取り付け、あるいは、反応ガスの通過に用いられる。エンドプレート１６０の一方の面１６０ａには、インジェクター２７０を覆うように燃料ガス供給マニホールド１６２が取り付けられている。燃料ガス供給マニホールド１６２は、インジェクター２７０の上流側のガス流路である第３の燃料ガス供給流路２２０ｃの一部を形成している。また、エンドプレート１６０の他方の面１６０ｂには、インジェクター２７０の出口部分を覆うように、エンドプレートカバー１６４が取り付けられている。本実施形態では、面１６０ｂが発電セル１１０側、ターミナルプレート１３０側であり、面１６０ａが発電セル１１０と反対側（「外側」とも呼ぶ。）である。エンドプレートカバー１６４は、例えば樹脂で形成されており、エンドプレート１６０との間で、インジェクター２７０の下流側のガス流路である第４の燃料ガス供給流路２２０ｄの一部を形成している。なお、インジェクター２７０の断面構造の図示は省略している。インジェクター２７０の噴射部２７０ａの下流側には、網状部材３００が配置されている。また、エンドプレート１６０を貫通するように、燃料ガス供給管１６６が設けられている。燃料ガス供給管１６６は、第４の燃料ガス供給流路２２０ｄの残部を形成し、図１に示す第５の燃料ガス供給流路２２０ｅ及び燃料ガス還流流路２４０に接続されている。なお、図示しないが、水素ポンプ２８０は、エンドプレート１６０の一方の面１６０ａに取り付けられている。   FIG. 3 is an explanatory view showing a part of a cross section of the end plate 160. FIG. 3 shows a partial cross section of the end plate 160, and the contact portion with the terminal plate 130 (FIG. 2) is not shown. The end plate 160 is a plate-like member formed of a metal such as aluminum, and has a plurality of through holes 160h. The plurality of through holes 160h are used for attachment of the injector 270 or for passage of reaction gas. A fuel gas supply manifold 162 is attached to one surface 160 a of the end plate 160 so as to cover the injector 270. The fuel gas supply manifold 162 forms a part of a third fuel gas supply flow path 220 c that is a gas flow path on the upstream side of the injector 270. An end plate cover 164 is attached to the other surface 160 b of the end plate 160 so as to cover the outlet portion of the injector 270. In the present embodiment, the surface 160b is on the power generation cell 110 side and the terminal plate 130 side, and the surface 160a is on the side opposite to the power generation cell 110 (also referred to as “outside”). The end plate cover 164 is made of, for example, resin, and forms a part of the fourth fuel gas supply flow path 220d that is a gas flow path on the downstream side of the injector 270 with the end plate 160. . Note that the cross-sectional structure of the injector 270 is not shown. A mesh member 300 is disposed on the downstream side of the injection portion 270a of the injector 270. A fuel gas supply pipe 166 is provided so as to penetrate the end plate 160. The fuel gas supply pipe 166 forms the remaining part of the fourth fuel gas supply flow path 220d, and is connected to the fifth fuel gas supply flow path 220e and the fuel gas recirculation flow path 240 shown in FIG. Although not shown, the hydrogen pump 280 is attached to one surface 160a of the end plate 160.

図３において、水素は、第３の燃料ガス供給流路２２０ｃ（燃料ガス供給マニホールド１６２）を通って、インジェクター２７０に供給される。その後、水素は、インジェクター２７０の噴射部２７０ａから噴射され、エンドプレートカバー１６４とエンドプレート１６０との間の第４の燃料ガス供給流路２２０ｄに噴射される。水素は、エンドプレートカバー１６４とエンドプレート１６０の間の第４の燃料ガス供給流路２２０ｄから燃料ガス供給管１６６を通って、エンドプレート１６０の外側に送られる。エンドプレート１６０の外側では、水素ポンプ２８０から送られた還流水素と合流する。その後、図示しない配管を通ってエンドプレート１６０の発電セル１１０側に送られ、発電セル１１０に供給される。   In FIG. 3, hydrogen is supplied to the injector 270 through the third fuel gas supply channel 220c (fuel gas supply manifold 162). Thereafter, the hydrogen is injected from the injection portion 270a of the injector 270 and is injected into the fourth fuel gas supply flow path 220d between the end plate cover 164 and the end plate 160. Hydrogen is sent to the outside of the end plate 160 from the fourth fuel gas supply flow path 220d between the end plate cover 164 and the end plate 160 through the fuel gas supply pipe 166. Outside the end plate 160, it joins with the reflux hydrogen sent from the hydrogen pump 280. After that, it is sent to the power generation cell 110 side of the end plate 160 through a pipe (not shown) and supplied to the power generation cell 110.

図４は、インジェクター２７０の噴射下流部を拡大して示す説明図である。インジェクター２７０の噴射部２７０ａは、ゴム製リング２７２を介してエンドプレート１６０の貫通孔１６０ｈに挿入されている。貫通孔１６０ｈ中のインジェクター２７０の噴射先には、網状部材３００が配置されている。網状部材３００は、略円筒の形状を有する中空の管状の部材であり、内部に網３１０を備えている。網状部材３００は、網３１０により、インジェクター２７０からの噴射された水素の圧力を低減する。その結果、エンドプレートカバー１６４（図３）に強い圧力が当たることが抑制され、エンドプレートカバー１６４の振動及び振動に伴う騒音の発生が抑制される。また、網状部材３００の外縁部にはＯリング３２０が配置されている。仮にインジェクター２７０から噴射された水素の圧力により網状部材３００に振動が生じても、Ｏリング３２０は、その振動を緩和する緩衝部材として機能し、エンドプレート１６０に振動を伝達させない。そのため、エンドプレートカバー１６４の振動及び振動に伴う騒音の発生を抑制できる。Ｏリング３２０は、振動を抑制する機能に優れた部材で形成することが好ましく、例えばゴムで形成することが好ましい。緩衝部材としての機能を有していれば、Ｏリング３２０の代わりに他の緩衝部材を用いても良い。なお、請求項のガス供給装置は、インジェクター２７０と、網状部材３００とを含む構成を有している。   FIG. 4 is an explanatory diagram showing an enlarged injection downstream portion of the injector 270. The injection part 270a of the injector 270 is inserted into the through hole 160h of the end plate 160 via a rubber ring 272. A mesh member 300 is disposed at the injection destination of the injector 270 in the through hole 160h. The mesh member 300 is a hollow tubular member having a substantially cylindrical shape, and includes a mesh 310 therein. The mesh member 300 reduces the pressure of the hydrogen injected from the injector 270 by the mesh 310. As a result, it is suppressed that a strong pressure is applied to the end plate cover 164 (FIG. 3), and the vibration of the end plate cover 164 and the generation of noise accompanying the vibration are suppressed. An O-ring 320 is disposed on the outer edge of the mesh member 300. Even if vibration is generated in the mesh member 300 due to the pressure of the hydrogen injected from the injector 270, the O-ring 320 functions as a buffer member that reduces the vibration and does not transmit vibration to the end plate 160. Therefore, vibration of the end plate cover 164 and generation of noise accompanying the vibration can be suppressed. The O-ring 320 is preferably formed of a member having an excellent function of suppressing vibration, and is preferably formed of rubber, for example. As long as it has a function as a buffer member, another buffer member may be used instead of the O-ring 320. In addition, the gas supply apparatus of a claim has the structure containing the injector 270 and the mesh member 300. FIG.

図５は、網状部材の断面図である。図５の上図は、網３１０をかしめる前の状態を示し、図５の下図は、網３１０をかしめた後の状態を示している。網状部材３００は、略円筒形の本体３３０と、網３１０と、Ｏリング３２０と、を備える。網３１０は、インジェクター２７０側が凹形、エンドプレートカバー１６４側が凸形となっている。網３１０の端部は、本体３３０の側端部に設けられている突起３３０ａに取り付けられる。その後、突起３３０ａがつぶされて、かしめ部３４０が形成されることにより、網３１０が本体３３０に固定される。本実施形態では、網３１０は本体３３０の内部に収まっており、網３１０が他の部材と接触して、変形あるいは損傷することを抑制している。なお、網３１０は、かしめ部３４０により本体３３０に固定される代わりに、溶接により本体３３０に固定されていても良い。   FIG. 5 is a cross-sectional view of the mesh member. The upper diagram in FIG. 5 shows a state before the net 310 is caulked, and the lower diagram in FIG. 5 shows a state after the net 310 is caulked. The mesh member 300 includes a substantially cylindrical main body 330, a mesh 310, and an O-ring 320. The net 310 has a concave shape on the injector 270 side and a convex shape on the end plate cover 164 side. The end of the net 310 is attached to a protrusion 330 a provided on the side end of the main body 330. Thereafter, the projection 330 a is crushed to form the caulking portion 340, whereby the net 310 is fixed to the main body 330. In the present embodiment, the net 310 is housed inside the main body 330, and the net 310 is prevented from coming into contact with other members to be deformed or damaged. The net 310 may be fixed to the main body 330 by welding instead of being fixed to the main body 330 by the caulking portion 340.

図６は、インジェクターから噴射された水素の圧力によるエンドプレートカバー１６４の振動の測定結果の一例である。測定周波数にもよるが、インジェクター２７０の下流側に網状部材３００が設けられていると、網状部材３００が設けられていない場合に比べて、約２０ｄＢ振動が少なくなっている。すなわち振動は約１／１０に小さくなっている。   FIG. 6 is an example of a measurement result of vibration of the end plate cover 164 due to the pressure of hydrogen injected from the injector. Although depending on the measurement frequency, when the mesh member 300 is provided on the downstream side of the injector 270, the vibration is reduced by about 20 dB compared to the case where the mesh member 300 is not provided. That is, the vibration is reduced to about 1/10.

図７は、網状部材３００の網３１０のメッシュ目粗さと、エンドプレートカバー１６４の振動との関係を示す説明図である。網状部材３００を用いない状態でエンドプレートカバー１６４の振動を測定すると、−３５ｄＢであった。網状部材３００のメッシュ目の大きさを１５０μｍ〜２５０μｍの範囲とすると、エンドプレートカバー１６４の振動は、約−５５ｄＢと極小を示した。網状部材３００のメッシュ目の大きさを１５０μｍよりも細かくすると、エンドプレートカバー１６４の振動は徐々に大きくなった。この理由として、メッシュ目の大きさが小さくなると、インジェクター２７０から噴射された水素の圧力によって網状部材３００自体が振動し、網状部材３００の振動が網状部材３００とエンドプレート１６０の結合部分を通してエンドプレート１６０に伝わるためと考えられる。したがって、メッシュ目の大きさが１５０μｍ〜３００μｍの範囲であることが、エンドプレートカバー１６４の振動が小さくなる点で好ましい。メッシュ目の大きさが１５０μｍ〜２５０μｍの範囲であることがより好ましく、メッシュ目の大きさは、振動がほぼ極小となる２００μｍであってもよい。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing the relationship between the mesh size of the mesh 310 of the mesh member 300 and the vibration of the end plate cover 164. When the vibration of the end plate cover 164 was measured without using the mesh member 300, it was -35 dB. When the mesh size of the mesh member 300 was in the range of 150 μm to 250 μm, the vibration of the end plate cover 164 showed a minimum value of about −55 dB. When the mesh size of the mesh member 300 was made smaller than 150 μm, the vibration of the end plate cover 164 gradually increased. The reason for this is that when the mesh size is reduced, the mesh member 300 itself vibrates due to the pressure of the hydrogen injected from the injector 270, and the vibration of the mesh member 300 passes through the connecting portion between the mesh member 300 and the end plate 160. This is considered to be transmitted to 160. Therefore, it is preferable that the mesh size is in the range of 150 μm to 300 μm in that the vibration of the end plate cover 164 is reduced. More preferably, the mesh size is in the range of 150 μm to 250 μm, and the mesh size may be 200 μm at which vibration is substantially minimized.

図８は、網状部材３００の他の形状の例を示す説明図である。本実施形態では、網３１０を本体３３０の内部に収まるようにした。しかし、網状部材３００がエンドプレート１６０に取り付けられた後は、網３１０が他の部材と接触する可能性は低いため、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、網３１０が本体３３０の外部にはみ出ていている形状であってもよい。網３１０は、図８（Ａ）に示すように、本体３３０に、溶接されていても良く、図８（Ｂ）に示すように、かしめ部３４０により固定されていても良い。   FIG. 8 is an explanatory view showing an example of another shape of the mesh member 300. In the present embodiment, the net 310 is set inside the main body 330. However, after the mesh member 300 is attached to the end plate 160, it is unlikely that the mesh 310 will come into contact with other members. Therefore, as shown in FIGS. The shape may protrude to the outside. The net 310 may be welded to the main body 330 as shown in FIG. 8A, or may be fixed by a caulking portion 340 as shown in FIG. 8B.

本実施形態では、上述したように、網状部材３００は、インジェクター２７０から噴射された水素の圧力を低減する圧力低減部材として機能する。したがって、網状部材３００の代わりに、例えば、多孔体、スリットやラビリンス構造を有する部材を用いても良い。   In the present embodiment, as described above, the mesh member 300 functions as a pressure reducing member that reduces the pressure of hydrogen injected from the injector 270. Therefore, instead of the net member 300, for example, a member having a porous body, a slit, or a labyrinth structure may be used.

以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。   The embodiments of the present invention have been described above based on some examples. However, the above-described embodiments of the present invention are for facilitating the understanding of the present invention and limit the present invention. It is not a thing. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof.

１０…燃料電池システム
１００…燃料電池
１０２…燃料電池スタック
１１０…発電セル
１２０、１３０…ターミナルプレート
１４０…絶縁プレート
１５０…エンドプレート
１６０…エンドプレート（スタックマニホールド）
１６０ａ、１６０ｂ…面
１６０ｈ…貫通孔
１６２…燃料ガス供給マニホールド
１６４…エンドプレートカバー
１６６…燃料ガス供給管
２００…燃料ガス回路
２１０…燃料タンク
２２０…燃料ガス供給流路
２２０ａ…第１の燃料ガス供給流路
２２０ｂ…第２の燃料ガス供給流路
２２０ｃ…第３の燃料ガス供給流路
２２０ｄ…第４の燃料ガス供給流路
２２０ｅ…第５の燃料ガス供給流路
２３０…燃料ガス排気流路
２４０…燃料ガス還流流路
２５０…主止弁
２６０…調圧弁
２７０…インジェクター
２７０ａ…噴射部
２７２…ゴム製リング
２８０…水素ポンプ
２９０…排気弁
３００…網状部材
３１０…網
３２０…Ｏリング
３３０…本体
３４０…かしめ部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell system 100 ... Fuel cell 102 ... Fuel cell stack 110 ... Power generation cell 120, 130 ... Terminal plate 140 ... Insulation plate 150 ... End plate 160 ... End plate (stack manifold)
160a, 160b ... surface 160h ... through hole 162 ... fuel gas supply manifold 164 ... end plate cover 166 ... fuel gas supply pipe 200 ... fuel gas circuit 210 ... fuel tank 220 ... fuel gas supply flow path 220a ... first fuel gas supply Channel 220b ... Second fuel gas supply channel 220c ... Third fuel gas supply channel 220d ... Fourth fuel gas supply channel 220e ... Fifth fuel gas supply channel 230 ... Fuel gas exhaust channel 240 ... fuel gas recirculation flow path 250 ... main stop valve 260 ... pressure regulator 270 ... injector 270a ... injection part 272 ... rubber ring 280 ... hydrogen pump 290 ... exhaust valve 300 ... mesh member 310 ... mesh 320 ... O-ring 330 ... main body 340 ... Caulking part

Claims (4)

燃料電池用のガス供給装置であって、
燃料ガスを下流側のガス流路に噴射するインジェクターと、
前記インジェクターと前記下流側のガス流路との間に配置され、前記インジェクターから噴射された前記燃料ガスの圧力を低減する圧力低減部材と、
を備える、ガス供給装置。 A gas supply device for a fuel cell,
An injector for injecting fuel gas into the downstream gas flow path;
A pressure reducing member disposed between the injector and the downstream gas flow path to reduce the pressure of the fuel gas injected from the injector;
A gas supply device. 請求項１に記載のガス供給装置において、
前記燃料電池は、複数の発電セルが積層された燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックの積層方向の端に配置されたエンドプレートとを有し、
前記インジェクターは、前記エンドプレートに設けられ、
前記下流側のガス流路は、前記エンドプレート、または、前記エンドプレートに設けられたエンドプレートカバーに設けられている、ガス供給装置。 The gas supply device according to claim 1,
The fuel cell has a fuel cell stack in which a plurality of power generation cells are stacked, and an end plate disposed at an end in the stacking direction of the fuel cell stack,
The injector is provided on the end plate;
The gas supply device, wherein the downstream gas flow path is provided in the end plate or an end plate cover provided in the end plate. 請求項２に記載のガス供給装置において、
前記圧力低減部材は、中空の管であり、前記管の内部に網を有し、
前記網のメッシュ目の粗さは、１５０μｍ〜３００μｍである、ガス供給装置。 The gas supply device according to claim 2,
The pressure reducing member is a hollow tube, and has a net inside the tube,
The gas supply apparatus according to claim 1, wherein the mesh of the mesh has a roughness of 150 μm to 300 μm. 請求項２または３に記載のガス供給装置において、
前記圧力低減部材は、前記エンドプレートに配置され、
前記圧力低減部材と前記エンドプレートとの間に緩衝部材が設けられている、ガス供給装置。 The gas supply device according to claim 2 or 3,
The pressure reducing member is disposed on the end plate;
A gas supply device, wherein a buffer member is provided between the pressure reducing member and the end plate.
JP2013228121A 2013-11-01 2013-11-01 Gas supply device for fuel cell Withdrawn JP2015088407A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013228121A JP2015088407A (en) 2013-11-01 2013-11-01 Gas supply device for fuel cell
PCT/JP2014/004824 WO2015064005A1 (en) 2013-11-01 2014-09-19 Gas supply device for fuel cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013228121A JP2015088407A (en) 2013-11-01 2013-11-01 Gas supply device for fuel cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015088407A true JP2015088407A (en) 2015-05-07

Family

ID=53003641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013228121A Withdrawn JP2015088407A (en) 2013-11-01 2013-11-01 Gas supply device for fuel cell

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2015088407A (en)
WO (1) WO2015064005A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017091689A (en) * 2015-11-05 2017-05-25 トヨタ自動車株式会社 Hydrogen supply device for fuel battery

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006083802A (en) * 2004-09-17 2006-03-30 Denso Corp Fuel injection device
JP4297158B2 (en) * 2006-11-22 2009-07-15 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
JP2009129827A (en) * 2007-11-27 2009-06-11 Toyota Motor Corp Fuel cell system
JP2010261317A (en) * 2009-04-30 2010-11-18 Aisan Ind Co Ltd Injector
JP5736871B2 (en) * 2011-03-17 2015-06-17 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
US8828615B2 (en) * 2011-05-10 2014-09-09 GM Global Technology Operations LLC Acoustic speed of sound measurement using bandpass filtering of automotive pressure sensors

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017091689A (en) * 2015-11-05 2017-05-25 トヨタ自動車株式会社 Hydrogen supply device for fuel battery

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015064005A1 (en) 2015-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015064005A1 (en) Gas supply device for fuel cell
JP2007179876A (en) Fuel cell
JP2009070792A (en) Gasket of fuel cell stack
JP2006019145A (en) Fuel cell and electronic apparatus equipped with this
JP5353558B2 (en) Fuel cell stack
JP5624791B2 (en) Power generator
JP2013225411A (en) Fuel cell power generation system
US9711810B2 (en) Exhaust drain valve for fuel cell
JP6178979B2 (en) Fuel processor
US9923228B2 (en) Fuel cell
JP5309554B2 (en) Fuel cell system
JP6178988B2 (en) Fuel cell system
JP6493162B2 (en) Hydrogen supply device for fuel cell
JP2010108708A (en) Fuel cell
JP2008171587A (en) Fuel cell system
JP2009277511A (en) Sealing structure for fuel cell
JP2011086565A (en) Fuel cell system
JP5204549B2 (en) Injector
US8524417B2 (en) Electricity-generation device
JP2011170973A (en) Seal structure for fuel cell
JP5164691B2 (en) Fuel transport mechanism of direct alcohol fuel cell
JP2021118093A (en) Fuel cell system
JP2019125498A (en) Fuel cell system
JP2008041415A (en) Fuel cell system
JP2009129585A (en) Hydrogen purge device of fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160204

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20160222

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20160222